Giáo án Vật lý 10 Bài 39: Bài tập về các định luật bảo toàn

<span class='text_page_counter'>(1)</span>BÀI 39. BÀI TẬP VỀ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN I – Mục tiêu 1. Kiến thức - Nắm vững các định luật bảo toàn và điều kiện vận dụng các định luật bảo toàn. - Biết vận dụng các định luật để giải một số bài toán. 2. Kỹ năng - Vận dụng được các định luật bảo toàn để giải bài tập và giải thích các hiện tượng liên quan. II – Chuẩn bị 1.Giáo viên .- Một số bài toán vận dụng các định luật bảo tòan. - Phương pháp giải bài tập các định luật bảo toàn. 2.Học sinh - Các định luật bảo tòan, va chạm giữa các vật. III- Tiến trình dạy học 1. Ổn định lớp (1’) 2. Bài mới: Nội dung ghi bảng Hoạt động 1: Nhắc lại các định luật bảo toàn.. I – Tóm tắt lý thuyết 1. Định luật bảo toàn động lượng - Điều kiện áp dụng: cho hệ kín.   - Biểu thức: Phetruoc  Phesau. Hoạt động của giáo viên - GV: Nhắc lại các định lí, định luật về bảo toàn đã học? + Điều kiện áp dụng. + Biểu thức.. 2. Định lí động năng - Điều kiện áp dụng: cho mọi trường hợp. - Biểu thức: Angl  Wd2  Wd1 hay AF  AP  AFms  ... . 1 2 1 2 mv2  mv1 2 2. 3. Độ giảm thế năng - Điều kiện áp dụng: cho lực thế (trọng lực, lực đàn hồi…) - Chọn gốc thế năng. - Biểu thức: AFthê  Wt1  Wt2  AP  mgz1  mgz2 kx12 kx22  2 2 4. Định luật bảo toàn cơ năng.  AFdh . Lop10.com. Hoạt động của học sinh - HS trả lời..

<span class='text_page_counter'>(2)</span> - Điều kiện áp dụng: cho vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của lực thế. - Chọn mốc thế năng. - Biểu thức: W1  W2.  Wd1  Wt1  Wd2  Wt2 5. Biến thiên cơ năng - Điều kiện áp dụng: vật chuyển động còn chịu tác   dụng của lực không thế ( Fc , Fms ... ) - Biểu thức: AFkhôngthê  W2  W1.  AF  AFms  ...  W2  W1 Hoạt động 2: Vận dụng giải bài tập.. II. Bài tập Một vật có khối lượng m1 trượt không vận tốc đầu từ đỉnh 1 mp nghiêng dài 8m hợp với phương ngang 1 góc   300 . Bỏ qua mọi ma sát. Lấy g = 10 m/s2. a) Xác định vị trí của vật (cách đỉnh dốc bao nhiêu) tại đó động năng bằng thế năng? b) Xác định vận tốc của vật tại chân dốc? Giải:  N A  Pt  () Pn  P α O B. Chọn mốc thế năng tại chân dốc B  WtB  0 a) Tính AC: Gọi C là vị trí vật có Wđ = Wt. + Trong OAB : OA sin    OA  z A  OB.sin   8.sin 300  4m OB + Cơ năng của vật tại A:. - GV: cho HS đọc đề bài. - GV: vẽ hình và cho HS xác định các dữ kiện của bài toán.  Để giải câu a, ta sử dụng kiến thức nào?  Điều kiện bài toán có thỏa mãn điều kiện sử dụng ĐLBTCN không? Gợi ý:  Trong quá trình chuyển động của vật, vật chịu tác dụng của lực nào?  Vai trò của các lực này đối với vật như thế nào? - GV: Như vậy, vật chuyển động chỉ dưới tác  dụng của trọng lực P (lực thế) nên ta có thể áp dụng ĐLBTCN.  Khi tính cơ năng thì làm bước gì trước? - GV cho HS nêu hướng làm câu a. Lop10.com. - HS tìm hiểu bài tập.  Định luật BTCN..    Trọng lực P , phản lực N giữa mặt dốc và vật..    Chỉ có thành phần Pt của P thực hiện công.  Chọn mốc thế năng tại chân dốc B..

<span class='text_page_counter'>(3)</span> WA  Wd A  Wt A  Wt A  m1 gz A (vì vA = 0).  + Dùng hệ thức lượng giác trong tam giác vuông tính zA. + Tính cơ năng của vật tại A, tại C. + Áp dụng định luật BTCN  zc. + Dùng hệ thức lượng giác trong tam giác vuông  BC. + AC = AB – BC. + Cơ năng của vật tại C: WC  WdC  WtC  2WtC  2m1 gzC + Theo ĐLBTCN: WA  WC zA  2m 2 z z 2  4m Ta có: sin   C  BC  C  BC sin  sin 300 Vậy, AC = AB – BC = 8 – 4 = 4m. b) Tính vB: + Cơ năng của vật tại B: m1vB2 WB  Wd B  WtB  Wd B  2 + Theo ĐLBTCN: m v2  m1 gz A  1 B  vB  2 gz A  2.10.4  8,94m / s 2.  m1 gz A  2m1 gzC.  zC .  Để giải câu b ta làm như thế nào? - GV cho 2 HS lên bảng giải chi tiết..  Ngoài áp dụng ĐLBTCN, ta còn cách nào khác để tìm vB?.  + Tính cơ năng của vật tại A, tại B. + Áp dụng định luật BTCN  vB..  + Sử dụng phương pháp động lực học. + Định lí động năng: Angl  Wd2  Wd1  APt  Wd B  mgl sin  . c) Sau khi đến chân dốc, vật tiếp tục lăn trên mp nằm ngang với cùng vận tốc tại chân dốc và đến va chạm đàn hồi xuyên tâm với m2 = 2m1 đang đứng yên. Tính vận tốc của mỗi vật sau va chạm? Chọn chiều dương là chiều chuyển động của vật 1. (m  m2 )v1  2m2 v2  m1v1 v v1,  1   1 m1  m2 3m1 3 8,94   2,98 m/s 3 (m  m1 )v2  2m1v1 2m1v1 2v1 v2,  2   m1  m2 3m1 3 2.8,94   5,96 m/s 3 Vậy, vật 1 bật ngược trở lại với vận tốc 2,98m/s. vật 2 chuyển động về phía trước theo hướng của. - GV đặt vấn đề và đưa ra câu c.  Đối với bài toán va chạm đàn hồi xuyên tâm ta có dữ kiện gì? Sử dụng những kiến thức nào để giải?. - GV: Ở bài trước, chúng ta đã xác định được v’1 và v2’ . Một em lên bảng áp dụng công thức đã tìm được xác định v’1 và v2’ . Từ đó cho biết chiều chuyển động của mỗi vật?. Lop10.com. m1vB2  vB 2.  Hệ va chạm có thể xem là hệ kín và động năng của hệ được bảo toàn. + Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: m1v1  m2 v2  m1v1,  m2 v2, + Động năng được bảo toàn: m1v12 m2 v22 m1v1,2 m2 v2,2    2 2 2 2 - HS lên bảng trình bày..

<span class='text_page_counter'>(4)</span>  v1 với vận tốc 5,96m/s. d) Sau khi va chạm, vật m1 bật ngược trở lại và lăn lên dốc. Xác định quãng đường vật đi được trên dốc? Gọi D là vị trí vật dừng lại khi lên dốc  vD  0  Wd D  0 . + Cơ năng của vật tại B sau khi va chạm: WB' . m1v1,2 2. + Cơ năng của vật tại D: WD = mgzD + Theo ĐLBTCN: WB'  WD m1v1,2 v ,2 2,982  m1 gz D  z D  1   0, 44m 2 2 g 2.10 z z 0, 44  0,88m Ta có: sin   D  s  D  s sin  sin 300 . e) Làm lại câu b, nếu hệ số ma sát giữa vật và mặt dốc là 0,1.  y N  ()  FmsA P  t x Pn  P α O B. - GV đặt vấn đề và nêu câu d.  Khi vật lên dốc và khi vật xuống dốc thì vai trò của các lực có gì khác nhau?  Ở đây, chúng ta đã bỏ qua mọi ma sát. Vậy lức này vật có lên đến đỉnh dốc không? - GV khẳng định lại: Sau va chạm thì cơ năng của vật tại B giảm nên sau khi đi được quãng đường s < l thì vật dừng lại (vD = 0) rồi lăn trở xuống.  Lúc này ta tìm quãng đường như thê nào? - GV cho 1 HS lên bảng trình bày chi tiết. - GV đặt vấn đề và đưa ra câu e.  Nêu hướng giải câu e?. Chọn chiều dương như hình vẽ.     Theo định luật II Newton: P  N  Fms  m1a (1) Chiếu (1) lên trục Oy: N – P1 = 0  N  P1  m1 g cos  Fms   N   m1 g cos  AFms   Fms .l    m1 gl cos  Theo định lí biến thiên cơ năng: AFms  WB'' -WA m1vB,,2  m1 gz A 2  2  gl cos   vB,,2  2 gz A.    m1 gl cos  . Lop10.com.   Khi xuống dốc, Pt đóng vai trò là công phát động.  Khi lên dốc, Pt đóng vai trò là công cản.  Không, vì sau va chạm vận tốc của vật giảm  Wđ  WB giảm nên vật sẽ lên đến 1 điểm nào đó giữa lưng chừng dốc thì sẽ dừng lại và lăn xuống lại..  + Tính cơ năng của vật tại B, tại D. + Áp dụng định luật BTCN  zD. + Dùng hệ thức lượng giác trong tam giác vuông  BD.  + Áp dụng định luật II Newton  N . + Tính lực ma sát: Fms =  N + Áp dụng định lí biến thiên cơ năng  ,, vB.

<span class='text_page_counter'>(5)</span>  vB,,  2 g ( z A   l cos  )  10.2(4  0,1.8.cos300 ).  8,13m / s Hoạt động 3: Củng cố.. - GV củng cố và nêu những điểm cần lưu ý khi làm bài toán về các BLBT.. IV – Rút kinh nghiệm …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. Lop10.com.

<span class='text_page_counter'>(6)</span>