KÍCH THÍCH sự HỨNG THÚ và PHÁT TRIỂN tư DUY của học SINH QUA bài TOÁN VA CHẠM TRONG CHƯƠNG 4
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (274.58 KB, 25 trang )
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
Mẫu 1 (1)
TRƯỜNG THPT HẬU LỘC 3
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
KÍCH THÍCH SỰ HỨNG THÚ VÀ PHÁT TRIỂN TƯ DUY
CỦA HỌC SINH QUA BÀI TOÁN VA CHẠM TRONG
CHƯƠNG 4 ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN VẬT LÝ 10 NÂNG CAO
Người thực hiện: Trương Thị Nguyên
Chức vụ: Giáo viên
SKKN môn: Vật lý
THANH HOÁ NĂM 2019
MỤC LỤC
Mẫu 1 (1)..............................................................................................................................................1
1. MỞ ĐẦU...........................................................................................................................................1
1.1. Lý do chọn đề tài........................................................................................................................1
1.2. Mục đích nghiên cứu.................................................................................................................1
1.3. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................................................1
1.4. Phương pháp nghiên cứu............................................................................................................1
2. NỘI DUNG.......................................................................................................................................2
2.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN..........................................................................................................................2
2.1.2. Phương pháp giải ứng dụng hệ thống các định luật bảo toàn..............................................3
2.1.2.1. Hệ thống về các định luật bảo toàn..............................................................................3
2.1.2.2. Chiến thuật giải quyết một bài toán vật lý có liên quan đến va chạm..........................4
2.1.2.3. Đầu tiên ta xét các trường hợp bài toán va chạm cơ bản.............................................4
2.2. THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI...................................................................................................9
2.3. GIẢI PHÁP THỰC HIỆN........................................................................................................10
2.3.1. Dạng 1. ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG CHO HỆ KÍN...........................10
2.3.2. Dạng 2. CHUYỂN ĐỘNG BẰNG PHẢN LỰC...............................................................11
2.3.3. Dạng 3. ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG CHO HIỆN TƯỢNG
NỔ, VA CHẠM...........................................................................................................................13
2.3.4. Dạng 4. MỘT SỐ BÀI TOÁN TỔNG HỢP......................................................................15
2.3.5. Dạng 5. Ứng dụng các kết quả của bài toán va chạm vào thực tế.....................................18
2.4. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC...........................................................................................................19
3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................................................20
.............................................................................................................................................................22
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................................22
DANH MỤC.......................................................................................................................................23
1. MỞ ĐẦU
1.1. Lý do chọn đề tài
Va chạm là một hiện tượng thường xuyên gặp trong đời sống. Trong ngôn ngữ
hàng ngày thì va chạm xảy ra khi một vật va vào một vật khác. Các va chạm có thể là:
những quả bi a, cái búa và cái đinh, một quả bóng chày và một chày đập bóng và còn
rất nhiều va chạm khác nữa. Va chạm cũng có rất nhiều ứng dụng trong thực tế.
Ví dụ như: đo vận tốc của đạn bằng cách cho đạn va chạm với con lắc thử đạn, ứng
dụng bài toán va chạm vào thực tế để giải thích Bí mật của trò chơi Bi-a.
Trong chương trình vật lý phổ thông các bài toán về va chạm là các dạng bài toán
hay và khó. Va chạm có rất nhiều đặc điểm và với mỗi đặc điểm ta có một loại va
chạm khác nhau. Việc phân biệt các loại va chạm và phân tích quá trình xảy ra va
chạm là một điều khá khó khăn đối với học sinh phổ thông. Xuất phát từ thực tế trên,
với một số kinh nghiệm trong quá trình giảng dạy và qua tham khảo một số tài liệu,
tôi chọn đề tài “ Kích thích sự hứng thú và phát triển tư duy của học sinh qua bài
toán va chạm trong chương 4 định luật bảo toàn vật lý 10 nâng cao.” nhằm tìm
cách để giải bài tập một cách dể hiểu, cơ bản, từ thấp đến cao, giúp học sinh có kỹ
năng giải quyết tốt các bài tập, hiểu được ý nghĩa vật lý của từng bài đã giải, rèn luyện
thói quen làm việc độc lập, sáng tạo, phát triển khả năng tư duy,... giúp các em học tập
môn Vật lý tốt hơn.
1.2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu của đề tài để nâng cao chất lượng giảng dạy, nhất là chất
lượng học sinh giỏi. Giúp các em học sinh có thể làm tốt bài toán va chạm trong
chương định luật bảo toàn vật lý lớp 10, trong các kỳ thi học sinh giỏi các cấp, cũng
như kỳ thi THPT quốc gia sau này. Góp phần làm cho các em thấy cái hay, cái đẹp
của môn vật lý, tạo động lực giúp các em học tốt hơn.
1.3. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu kiến thức về va chạm và các định luât bảo toàn trong chương 4 vật
lý lớp 10 nâng cao.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
-Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.
-Phương pháp nghiên cứu tài liệu và sản phẩm hoạt động sư phạm.
-Phương pháp thống kê,tổng hợp, so sánh.
1
2. NỘI DUNG
2.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.1.1. LÝ THUYẾT VỀ VA CHẠM
Va chạm là một hiện tượng thường gặp trong đời sống và trong kỹ thuật. Việc áp
dụng các định luật động lực học để giải bài toán va chạm thường gặp nhiều khó khăn
do thời gian va chạm giữa các vật thường rất ngắn (chỉ vào khoảng từ 10 -2 đến 10-5
giây) nên cường độ tác dụng của các lực lên các vật thường rất lớn. Khảo sát kỹ, ta
thấy nói chung quá trình va chạm gồm hai giai đoạn, giai đoạn biến dạng và giai đoạn
khôi phục. Giai đoạn biến dạng kể từ lúc bắt đầu xảy ra va chạm cho đến khi các vật
va chạm hết biến dạng. Giai đoạn khôi phục kể từ lúc kết thúc biến dạng, các vật khôi
phục hình dạng cũ cho đến lúc kết thúc va chạm.
Va chạm được phân thành : va chạm mềm, va chạm đàn hồi và va chạm hoàn toàn
đàn hồi.
Đặc điểm của va chạm mềm là sau giai đoạn biến dạng hình dáng cũ của các vật va
chạm không được khôi phục lại mà chúng gắn liền lại với nhau thành một vật, nghĩa
là không xảy ra giai đoạn khôi phục, mà chỉ có giai đoạn biến dạng. Nếu trong va
chạm xảy ra cả hai giai đoạn biến dạng và khôi phục thì va chạm được gọi là va chạm
đàn hồi. Trong va chạm đàn hồi sau khi kết thúc va chạm các vật chỉ khôi phục được
một phần hình dáng của mình trước khi va chạm. Nếu sau khi va chạm mà các vật
khôi phục toàn bộ hình dạng của mình trước khi va chạm thì va chạm được gọi là
hoàn toàn đàn hồi.
Trong quá trình va chạm các vật thể chịu tác dụng của hai loại lực : lực thường và
lực va chạm.
Lúc va chạm là những phản lực liên kết động lực xuất hiện khi hai vật va chạm
nhau. Ngoài lực va chạm các lực khác tác dụng lên cơ hệ được gọi là lực thường. Lực
va chạm là lực có xung lượng giới nội trong thời gian va chạm, còn lực thường có
xung lượng cùng bậc với thời gian va chạm vô cùng bé.
Xung lượng của lực va chạm được gọi tắt là xung lực va chạm.
Các giai đoạn va chạm thường được đánh giá qua các xung lực va chạm trong các
giai đoạn đó. Nếu S1 và S2 là xung lực va chạm trong giai đoạn biến dạng và khôi
phục tương ứng, quá trình va chạm thường được đánh giá qua tỷ số, được gọi là hệ số
khôi phục, được định nghĩa như sau:
k=
S2
S1
Rõ ràng ta có k = 0 trong va chạm mềm ;
k = 1 trong va chạm hoàn toàn đàn hồi ;
0 < k < 1 trong va chạm đàn hồi.
Chú ý rằng trong va chạm của cơ hệ có thể xảy ra đồng thời va chạm giữa các vật
thuộc cơ hệ và va chạm của các vật đó với các vật ngoài cơ hệ đang xét. Va chạm loại
đầu gọi là va chạm trong, va chạm loại sau được gọi là va chạm ngoài. Xung lực va
2
r r
chạm ngoài tác dụng vào cơ hệ được ký hiệu là Se1, Se 2 …Xung lực va chạm trong bao
r r
giờ cũng xuất hiện từng đôi một trực đối nhau, ký hiệu là Si , Si …
Quá trình va chạm là quá trình rất phức tạp. Để đơn giản dựa vào các đặc điểm của
quá trình va chạm người ta đưa ra các giả thiết sau:
+ Giả thiết thứ nhất : Trong quá trình va chạm các lực thường được bỏ qua và chỉ
xét các lực va chạm
+ Giả thiết thứ hai : Trong quá trình va chạm các chất điểm không di chuyển
+ Giả thiết thứ ba : Trong quá trình va chạm hệ số khôi phục là hằng số đối với
các thông số động học của quá trình va chạm (giả thiết này tương đương với giả thiết
của Newton)
Hiện tượng mất động năng khi va chạm
Trong quá trình va chạm bao giờ cũng có quá trình biến dạng và do đó bị mất động
năng cho quá trình này.
Gọi động năng của hệ trước và sau va chạm là T 0 và T tương ứng, bao giờ ta cũng
có T ≤ T0. Lượng ∆T = T0 − T là phần động năng bị mất đi qua va chạm. Trong quá
trình va chạm, việc tính lượng động năng bị mất đi qua quá trình va chạm là một
nhiệm vụ quan trọng của bài toán va chạm, nó chỉ được tính cụ thể trong từng loại va
chạm mà không có công thức tổng quát. Lượng mất động năng trong va chạm quan hệ
mật thiết với biến dạng trong va chạm . Va chạm càng đàn hồi thì lượng mất động
năng càng nhỏ, trái lại nếu va chạm càng mềm, tức là biến dạng nhiều và khôi phục ít,
thì lượng mất động năng càng lớn. Vì vậy nếu mục đích của va chạm là làm biến dạng
các vật thể.
2.1.2. Phương pháp giải ứng dụng hệ thống các định luật bảo toàn
1
2
2.1.2.1. Hệ thống về các định luật bảo toàn
Trong vật lý, va chạm được hiểu là một quá trình tương tác trong khoảng thời gian
ngắn giữa các vật theo nghĩa rộng của từ này, không nhất thiết các vật phải tiếp xúc
trực tiếp với nhau. Khi đang ở cách xa nhau một khoảng lớn các vật là tự do. Khi đến
gần nhau, các vật tương tác với nhau dẫn đến có thể xảy ra những quá trình khác
nhau: các vật chập lại thành một vật, hoặc đơn giản chỉ là thay đổi hướng và độ lớn
của vận tốc.
Cũng có thể xảy ra va chạm đàn hồi và va chạm không đàn hồi. Trong va chạm
đàn hồi các vật sau khi tương tác nhau sẽ bay ra xa nhau mà không có bất kỳ thay đổi
nào về nội năng, còn trong va chạm không đàn hồi thì nội năng của hệ sau va chạm sẽ
bị biến đổi.
Trong thực tế, ở mức độ nào đó va chạm xảy ra giữa các vật thường là va chạm
không đàn hồi vì bao giờ các vật cũng bị nóng lên do một phần nội năng đã bị chuyển
hóa thành nhiệt năng do tác dụng của lực ma sát. Tuy nhiên trong vật lý thì khái niệm
về va chạm đàn hồi lại đóng vai trò quan trọng.
Các định luật về bảo toàn cơ năng thì chỉ được áp dụng trong va chạm tuyệt đối
đàn hồi. Đối với các va chạm có sự biến đổi về nội năng thì ngoài việc sử dụng các
3
định luật về bảo toàn động lượng (áp dụng được với mọi loại va chạm) ta có thể áp
dụng thêm định luật về biến thiên nội năng của hệ.
2.1.2.2. Chiến thuật giải quyết một bài toán vật lý có liên quan đến va chạm
Các bài toán va chạm thường bao gồm các bài toán thuận, bài toán ngược và bài
toán tổng hợp
Bài toán ngược : Cho cơ hệ và các xung lực va chạm ngoài cùng với hệ số khôi
phục và các yếu tố động học trước va chạm của cơ hệ. Tìm các yếu tố động học của
cơ hệ sau va chạm
Bài toán thuận : Cho biết trạng thái động học của cơ hệ trước và sau va chạm. Tìm
các xung lực va chạm và lượng mất mát động năng.
Bài toán tổng hợp bao gồm cả hai bài toán trên.
Khi giải các bài toán va chạm, điều quan trọng nhất là phải nhận biết được quá
trình va chạm và các quá trình không va chạm. Trong các quá trình không va chạm
(quá trình trước va chạm và sau va chạm) ta áp dụng các định lí đã thiết lập cho quá
trình động lực không va chạm, còn trong các quá trình va chạm chúng ta sử dụng các
công thức nêu ra ở trên. Nói cách khác, việc giải bài toán va chạm bao giờ cũng kèm
theo giải các bài toán không va chạm
Chiến thuật
Bước 1: Đọc kĩ đề bài, để ý và đánh dấu các trọng tâm của đề bài.
Bước 2: Tập trung nhận xét, đánh giá đề bài để rút ra những giai đoạn khác nhau
trong bài toán: trước va chạm và sau va chạm, bên cạnh đó cần tìm ra dạng của va
chạm đó để xét những định luật bảo toàn có thể sử dụng. Nếu không thể rút ra được
dạng của va chạm đó thì ta bắt buộc phải sử dụng các định luật về bảo toàn động
lượng và momen động lượng.
Bước 3: Từ các nhận xét rút ra từ bước 2, rút ra hướng làm và hoàn thiện bài làm
một cách đầy đủ
2.1.2.3. Đầu tiên ta xét các trường hợp bài toán va chạm cơ bản
Nội dung của bài toán va chạm là như sau : biết khối lượng và vận tốc của các vật
trước va chạm, ta cần tìm vận tốc của các vật sau va chạm.
Xét hai vật có khối lượng m1 và m2 chuyển động trong mặt phẳng nằm ngang (mặt
phẳng xOy) và ngược chiều nhau đến va chạm trực diện với nhau. Vận tốc ban đầu
r
r
của các vật lần lượt là v10 và v20 . Trong mặt phẳng nằm ngang chúng ta có thể áp dụng
định luật bảo toàn động lượng của các vật tham gia va chạm, tức là :
r
r
r
r
m1v10 + m2v20 = m1v1 + m2v2
(1)
r
r
trong đó v1 và v2 là vận tốc của các vật sau va chạm.
a/ Va chạm hoàn toàn đàn hồi :
Người ta gọi va chạm giữa hai vật là hoàn toàn đàn hồi nếu trong quá trình va
chạm không có hiện tượng chuyển một phần động năng của các vật trước va chạm
4
thành nhiệt và công làm biến dạng các vật sau va chạm. Nói cách khác, sau va chạm
đàn hồi các quả cầu vẫn có hình dạng như cũ và không hề bị nóng lên.
Lưu ý rằng va chạm xảy ra trong mặt phẳng nằm ngang tức là độ cao so với mặt
đất của các quả cầu không thay đổi nên thế năng của chúng không thay đổi trong khi
va chạm, vì vậy bảo toàn cơ năng trong trường hợp này chỉ là bảo toàn động năng.
Do vậy, ta có phương trình :
1
1
1
1
2
m1v102 + m2v20
= m1v12 + m2v22
2
2
2
2
(2)
Để giải hệ phương trình (1) và (2) ta làm như sau :
r r r r
Vì các vectơ v10 , v20 , v1 , v2 có cùng phương nên ta chuyển phương trình vectơ (1)
thành phương trình vô hướng :
m1v10 − m2 v20 = m1v1 − m2v2 )
và biến đổi phương trình này thành :
m1 (v10 − v1 ) = m2 (v2 − v20 )
Biến đổi (2) thành :
2
m1 (v102 − v12 ) = m2 (v22 − v20
)
(2’)
Chia (2’) cho (1’) ta có :
(1’)
(v10 + v1 ) = (v2 + v20 )
Nhân hai vế của phương trình này với m1 ta có :
m1 (v10 + v1 ) = m1 (v2 + v20 )
(3)
Cộng (3) với (1’) ta tìm được vận tốc của vật thứ hai sau va chạm :
v2 =
2m1v10 − (m1 − m2 )v20
m1 + m2
(4)
Ta nhận thấy vai trò của hai quả cầu m1 và m2 hoàn toàn tương đương nhau nên
trong công thức trên ta chỉ việc tráo các chỉ số 1 và 2 cho nhau thì ta tìm được vận tốc
của quả cầu thứ nhất sau va chạm:
v1 =
2m2 v20 − (m2 − m1 )v10
m1 + m2
(5)
Ta xét một trường hợp riêng của biểu thức (4) và (5) :
Giả sử hai quả cầu hoàn toàn giống nhau , tức là m1 = m2. Từ (4) và (5) ta có :
v2 = v10
v1 = v20
Nghĩa là hai quả cầu sau va chạm trao đổi vận tốc cho nhau : quả cầu thứ nhất có
vận tốc của quả cầu thứ hai trước khi có va chạm và ngược lại.
5
Hình sau minh họa trường hợp một trong hai quả cầu trước va chạm đứng yên :
Hình bên cho thấy sau va chạm, quả cầu thứ hai có vận tốc v2 = v10 = 0, nghiã là nó
đứng yên như quả cầu thứ nhất trước khi va chạm, còn quả cầu thứ nhất sau va chạm
lại có vận tốc v1 = v20 nghĩa là nó chuyển động như quả cầu thứ hai trước khi va chạm.
Hai quả cầu đã thay đổi vai trò cho nhau. Nếu ma sát ở điểm treo dây rất nhỏ thì các
quả cầu sẽ lần lượt lúc đứng yên lúc chuyển động xen kẽ nhau.
b) Va chạm mềm:
Người ta gọi va chạm giữa các vật là va chạm mềm nếu sau va chạm hai vật dính
liền với nhau thành một vật. Trong va chạm mềm một phần động năng của các quả
cầu đã chuyển thành nhiệt và công làm biến dạng các vật sau va chạm. Dĩ nhiên trong
va chạm mềm ta không có sự bảo toàn cơ năng của các vật.
Định luật bảo toàn động lượng dẫn đến phương trình :
r
r
r
m1v10 + m2 v20 = (m1 + m2 )v
r
trong đó v là vận tốc của vật sau va chạm. Từ đó, ta tính được vận tốc của các vật
sau va chạm :
r
r
r m1v10 + m2v20
v=
(6)
m1 + m2
Ta hãy tính phần động năng tổn hao trong quá trình va chạm :
Động năng của hai vật trước va chạm :
K0 =
1
1
2
m1v102 + m2 v20
2
2
Động năng của chúng sau va chạm :
r
r
1
(m1v10 + m2v20 ) 2
2
K = (m 1 + m2 )v =
2
2(m 1 + m2 )
Phần động năng tổn hao trong quá trình va chạm là :
∆K = K 0 − K =
1 m1m2
(v10 − v20 ) 2 > 0
2 m1 + m2
(7)
Biểu thức trên chứng tỏ rằng động năng của các quả cầu luôn luôn bị tiêu hao
thành nhiệt và công làm biến dạng các vật sau va chạm.
Muốn đập vỡ một viên gạch, tức là muốn chuyển động năng của búa thành năng
lượng biến dạng làm vỡ viên gạch thì theo (7) ta cần tăng vận tốc v 10 của búa trước
khi va chạm, tức là phải đập búa nhanh. Ngược lại, khi đóng đinh ta phải làm giảm
phần động năng tiêu hao vì ta muốn chuyển động năng của búa thành động năng của
đinh ấn sâu vào gỗ. Muốn vậy, phải tăng khối lượng m 1 của búa để đạt được động
năng của búa vẫn lớn khi mà vận tốc v 10 của búa không lớn , nhờ vậy mà giảm được
phần động năng tiêu hao thành nhiệt.
6
(*) Áp dụng :
Sau đây chúng ta sẽ trình bày một áp
dụng của va chạm mềm để xác định
vận tốc ban đầu của đầu đạn khi bay ra
khỏi nòng súng
..
......Để xác định vận tốc v10 của viên
đạn có khối lượng m1 khi bay ra khỏi
nòng súng, người ta bắn viên đạn vào
một bao cát có khối lượng m2 đứng yên
(v20 = 0). Sau va chạm, viên đạn và bao
cát dính vào nhau và có cùng vận tốc là
v
. Bao cát được treo bằng một thanh kim
loại cứng có chiều dài l . Đầu thanh có gắn một lưỡi dao O làm trục quay. Nhờ động
năng sau va chạm mà hệ quay đi một góc θ , và được nâng lên một độ cao h so với vị
trí cân bằng. Tất cả động năng của hệ đã chuyển thành thế năng. Đo góc θ , biết m1,
m2 và l ta có thể xác định được vận tốc ban đầu v10 của viên đạn khi bay ra khỏi nòng
súng. Thật vậy, áp dụng (6) và để ý rằng v20 = 0 ta có :
mv
v = 1 10
m1 + m2
Từ đó có thể tính động năng sau va chạm của hệ là :
1
1 m12 v102
2
K = (m1 + m2 )v =
2
2 (m1 + m2 )
Thế năng của hệ ở vị trí được xác định bởi góc θ là :
U = (m1 + m2 ) gh = (m1 + m2 ) gl (1 − cosθ )
Theo định luật bảo toàn cơ năng :
(m1 + m2 ) gl (1 − cosθ ) =
1 m12v102
2 (m1 + m2 )
Dựa vào hệ thức lượng giác :
θ
1 − cosθ = 2sin 2 ÷
2
Ta có thể biến đổi phương trình trên thành :
2
m1 2
2 θ
4 gl sin ÷ =
÷ v10
2 m1 + m2
Từ đó tính được:
m + m2 θ
v10 = 2 gl 1
÷sin ÷
m
1
2
7
Hệ thống bố trí như trên cho phép ta xác định được vận tốc của viên đạn khi đo
góc lệch θ , do đó được gọi là con lắc thử đạn.
c/ Va chạm đàn hồi - Va chạm thật giữa các vật:
Thực tế, va chạm giữa các vật không hoàn toàn đàn hồi cũng như không phải là va
chạm mềm mà là trường hợp trung gian giữa hai trường hợp trên. Trong quá trình va
chạm, một phần động năng của các vật đã chuyển thành nhiệt và công biến dạng mặc
dù sau va chạm hai vật không dính liền nhau mà chuyển động với những vận tốc khác
nhau.
Từ thời Niutơn, bằng thực nghiệm người ta đã xác định được rằng trong va chạm
thật giữa các vật thì tỉ số e của vận tốc tương đối (tức là hiệu của hai vận tốc) sau va
chạm (v1 − v2 ) và vận tốc tương đối trước va chạm (v10 − v20 ) chỉ phụ thuộc vào bản
chất của các vật va chạm :
v −v
−e = 1 2
v10 − v20
Tỉ số e gọi là hệ số đàn hồi.
Trong va chạm hoàn toàn đàn hồi, từ biểu thức (3) ta suy ra :
v1 − v2 = −(v10 − v20 )
Như vậy, đối với va chạm hoàn toàn đàn hồi thì e = 1. Trong va chạm mềm thì vì
sau va chạm hai vật cùng chuyển động cùng với vận tốc v như nhau nên vận tốc tương
đối của chúng sau va chạm bằng không, do đó e = 0.
Đối với va chạm của các vật thật thì e có giá trị giữa 0 và 1
Niutơn đã xác định được với thủy tinh thì e = 15/16 còn đối với sắt thì e = 5/9.
Biết hệ số đàn hồi e , ta có thể xác định được vận tốc sau va chạm của các vật và
phần động năng tiêu hao trong va chạm . Thật vậy, từ định nghĩa của hệ số đàn hồi e ở
trên và định luật bảo toàn động lượng ta có hệ phương trình :
v1 − v2 = −e(v10 − v20 )
m1v1 + m2v2 = m1v10 + m2v20
Muốn giải hệ phương trình này, chúng ta nhân hai vế của phương trình đầu với m 2
rồi cộng phương trình thu được với phương trình thứ hai của hệ ta được :
(m1 + m2 )v1 = (m1 + m2 )v10 − m2 (e + 1)(v10 − v20 )
Từ đó tính được :
m (e + 1)(v10 − v20 )
v1 = v10 − 2
m1 + m2
Tương tự , ta tìm được :
m (e + 1)(v20 − v10 )
v2 = v20 − 1
m1 + m2
Phần động năng tiêu hao trong va chạm là :
8
1
1
1
1
2
m1v102 + m2v20
− m1v12 m2v22
2
2
2
2
1
1
2
∆K = m1 (v102 − v12 ) + m2 (v20
− v22 )
2
2
1
1
∆K = m1 (v10 − v1 )(v10 + v1 ) + m2 (v20 − v2 )(v20 + v2 )
2
2
∆K = K 0 − K =
Từ các biểu thức của v1 và v2 mà ta tìm được ở trên ta có đẳng thức sau:
m1 (v10 − v1 ) = − m2 (v20 − v2 ) =
m1m2
(e + 1)(v10 − v20 )
m1 + m2
Vậy :
1 m1m2
(e + 1)(v10 − v20 ) [ (v10 + v1 ) − (v20 + v2 ) ]
2 m1 + m2
Mặt khác : (v10 + v1 ) − (v20 + v2 ) = (v10 + v20 )(1 − e)
1 m1m2
(1 − e 2 )(v10 − v20 ) 2
Cuối cùng: ∆K =
2 m1 + m2
Từ biểu thức trên, ta thấy trong va chạm hoàn toàn đàn hồi (e = 1) thì ∆ K = 0, tức
là không có sự tổn hao động năng của các quả cầu sau va chạm. Trong va chạm mềm
(e = 0) thì biểu thức trên hoàn toàn trùng với biểu thức (7) mà ta đã tính được trước
đây.
∆K =
2.2. THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI
- Các bài toán về cơ học khó giải hơn khi xuất hiện sự va chạm giữa các vật vì do khả
năng nắm vững và phân loại các loại va chạm của học sinh chưa rõ ràng.
-Phần lớn học sinh không nhớ biểu thức Định lí hàm số cosin, Định lí Pitago, không
xác định được giá trị của các hàm số lượng giác ứng với các góc đặc biệt (30 0, 450,
600, 900, 1200,…).
VD: Các em không biết chuyển từ phương trình dạng véc tơ thành dạng đại số.
- Khi ra bài tập trên lớp cũng như về nhà, đa số giáo viên sử dụng bài tập từ sách giáo
khoa và sách bài tập mà chưa có sự đầu tư khai thác những bài tập phù hợp với trình
độ học sinh. Giáo viên ngại tìm kiếm tài liệu để khai thác hệ thống bài tập phong phú,
chưa quan tâm đến hệ thống bài tập định hướng hoạt động học tập cho học sinh trong
giờ học để kích thích tư duy của các em, giúp các em độc lập trong khi giải bài tập.
- Trong quá trình giảng dạy, tôi đã phân luồng đối tượng HS bằng phương pháp chia
nhóm. Kết hợp nhuần nhuyễn các phương pháp gợi mở, nêu vấn đề cho HS thảo luận
để phát huy tối đa tính tích cực, chủ động trong học tập của HS nhằm giúp HS hứng
thú với bài toán va chạm.
9
2.3. GIẢI PHÁP THỰC HIỆN
2.3.1. Dạng 1. ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG CHO HỆ KÍN
Phương pháp giải
Để giải các bài tập dạng này, thông thường ta làm theo các bước như sau:
- Xác định hệ vật cần khảo sát và lập luận để thấy rằng trường hợp khảo sát hệ vật
là hệ kín.
- Viết định luật dưới dạng vectơ.
- Chiếu phương trình vectơ lên phương chuyển động của vật
- Tiến hành giải toán để suy ra các đại lượng cần tìm.
Những lưu ý khi giải các bài toán liên quan đến định luật bảo toàn động lượng:
a) Trường hợp các vectơ động lượng thành phần (hay các vectơ vận tốc thành
phần) cùng phương, thì biểu thức của định luật bảo toàn động lượng được viết lại:
m1v1 + m2v2 = m1 v1' + m2 v '2 .
Trong trường hợp này ta cần quy ước chiều dương của chuyển động.
- Nếu vật chuyển động theo chiều dương đã chọn thì v > 0;
- Nếu vật chuyển động ngược với chiều dương đã chọn thì v < 0.
b) Trường hợp các vectơ động lượng thành phần (hay các vectơ vận tốc thành
phần) không cùng phương, thì ta cần sử dụng hệ thức vectơ: ps = pt và biểu diễn
trên hình vẽ. Dựa vào các tính chất hình học để tìm yêu cầu của bài toán.
Bài tập mẫu
Một người có khối lượng m1 = 50kg đang chạy với vận tốc v1 = 3m/s thì nhảy lên
một toa goòng khối lượng m2 = 150kg chạy trên đang ray nằm ngang song song ngang
qua người đó với vận tốc v2 = 2m/s. Tính vận tốc của toa goòng sau khi người đó nhảy
lên, nếu ban đầu toa goòng và người chuyển động:
a) Cùng chiều
b) Ngược chiều
Giả thiết bỏ qua ma sát.
Giải
Xét hệ gồm toa xe và người. Khi người nhảy lên toa goòng với vận tốc v1. Ngoại
uu
r
r
lực tác dụng lên hệ là trọng lực P và phản lực đàn hồi N , các lực này có phương
10
thẳng đứng. Vì các vật trong hệ chuyển động theo phương ngang nên các ngoại lực sẽ
cân bằng nhau. Như vậy hệ toa xe + người được coi là hệ kín.
Chọn trục tọa độ Ox, chiều dương theo chiều chuyển động của toa.
Gọi v’ là vận tốc của hệ sau khi người nhảy nên xe. Áp dụng định luật bảo toàn
động lượng ta có :
ur
uu
r
ur
m1 v1 + m2 v2 = ( m1 + m2 ) v '
(1)
a) Trường hợp 1 : Ban đầu người và toa chuyển động cùng chiều.
Chiếu (1) lên trục Ox nằm ngang có chiều dương ta được :
m1v1 + m2v2 = ( m1 + m2 ) v '
⇒ v' =
m1v1 + m2 v2 50.3 + 150.2
=
= 2, 25m / s
m1 + m2
50 + 150
v ' > 0 : Hệ tiếp tục chuyển động theo chiều cũ với vận tốc 2,25m/s.
b) Trường hợp 2 : Ban đầu người và toa chuyển động ngược chiều nhau.
Chiếu (1) lên trục Ox nằm ngang có chiều dương ta được :
− m1v1 + m2 v2 = ( m1 + m2 ) v '
⇒ v' =
−m1v1 + m2v2 −50.3 + 150.2
=
= 0, 75m / s
m1 + m2
50 + 150
v ' > 0 : Hệ tiếp tục chuyển động theo chiều cũ với vận tốc 0,75m/s.
2.3.2. Dạng 2. CHUYỂN ĐỘNG BẰNG PHẢN LỰC
Phương pháp giải
- Để giải các bài toán về chuyển động bằng phản lực, chỉ cần áp dụng định luật
bảo toàn động lượng. Cần chú ý rằng, ban đầu hai phần của hệ có cùng vận tốc,
sau đó chúng có vận tốc khác nhau (về hướng và độ lớn).
- Chuyển động của tên lửa
Lượng nhiên liệu cháy và phụt ra tức thời hoặc các phần của tên lửa tách rời khỏi
nhau.
mv0 = m1v1 + m2 v2
Chiếu lên phương chuyển động để thực hiện tính toán.
Nếu cần, áp dụng công thức cộng vận tốc.
11
Bài tập mẫu
Một tên lửa khối lượng tổng cộng m = 1 tấn đang chuyển động theo phương ngang
với vận tốc v = 200 m/s thì động cơ hoạt động. Từ trong tên lửa, một lượng nhiên liệu
khối lượng m1 = 100 kg cháy và phụt tức thời ra phía sau với vận tốc v1= 700 m/s.
a) Tính vận tốc của tên lửa ngay sau dó.
b) Sau đó phần đuôi của tên lửa có khối lượng md = 100 kg tách ra khỏi tên lửa, vẫn
chuyển động theo hướng cũ với vận tốc giảm còn 1/3. Tính vận tốc phần còn lại của
tên lửa.
Giải
Ta coi tên lửa như là một hệ kín khi chuyển động và xảy ra tương tác. Do đó ta
hoàn toàn có thể áp dụng định luật bảo toàn động lượng.
a) Khi nhiên liệu cháy và phụt tức thời ra phía sau, vận tốc của tên lửa ngay sau đó là
uu
r
v2 . Ta có:
r
ur
uu
r
mv = m1 v1 + m2 v2
( 1)
Chọn trục tọa độ Ox có chiều dương trùng với chiều chuyển động ban đầu của tên lửa
r
(chiều của vectơ vận tốc v ).
Chiếu (1) lên chiều dương đã chọn, suy ra:
⇒ v2 =
mv + m1v1
m2
= 300m / s
( 2)
Vậy ngay sau khi nhiên liệu cháy phụt ra phía sau, tên lửa tiếp tục chuyển động theo
phương cũ với vận tốc 300m/s.
uu
r
uu
r
uu
r
b) Gọi vd là vận tốc của đuôi tên lửa, vd cùng hướng với v2 và có độ lớn:
vd =
ur
v2
= 100m / s
3
Gọi v3 là vận tốc của phần tên lửa còn lại . Áp dụng định luật bảo toàn động lượng
khi phần đuôi bị tách ra, ta có:
uu
r
uu
r
ur
m2 v2 = md vd + m3 v3
( 3)
Với m3 là khối lượng của phần tên lửa còn lại, và có giá trị :
m3 = m − m1 − md = 800kg
uu
r
Chiếu (3) lên chiều dương theo chiều của v2 , ta có:
12
m2 v2 = md vd + m3v3
Suy ra:
v3 =
m2v2 − md vd
= 325m / s
m3
Vận tốc phần tên lửa còn lại là 325 m/s.
2.3.3. Dạng 3. ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG CHO HIỆN
TƯỢNG NỔ, VA CHẠM
Phương pháp giải
* Sự nổ của đạn:
mv = m1v1 + m2 v2
(Đạn nổ thành 2 mảnh)
(Hệ kín : Fngoại << Fnội )
13
Chú ý:
Trong hệ kín, các vật của hệ có thể chuyển động có gia tốc nhưng khối tâm của
hệ đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều.
r
Trong hiện tượng nổ, va chạm, v và p có phương khác nhau → chọn hệ trục tọa
độ Oxy.
Sau khi viết phương trình vectơ của định luật và chiếu lên hệ trục tọa độ đã chọn
sẽ tiến hành giải toán để suy ra các đại lượng cần tìm. Trong bước này nhiều khi
có thể biểu diễn phương trình vectơ trên hình vẽ để tìm được lời giải.
Bài tập mẫu
Một viên đạn pháo đang bay ngang với vận tốc v0 = 25 m/s ở độ cao h = 80 m thì nổ, vỡ
làm hai mảnh, mảnh 1 có khối lượng m1 = 2,5 kg, mảnh hai có m2 = 1,5 kg. Mảnh một bay
thẳng đứng xuống dưới và rơi chạm đất với vận tốc v1’ = 90m/s. Xác điịnh độ lớn và hướng
vận tốc của mảnh thứ hai ngay sau khi đạn nổ. Bỏ qua sức cản của không khí. Lấy g =
10m/s.
Giải
ur
Xét hệ gồm hai mảnh. Ngoại lực tác dụng lên hệ là trọng lực P , trọng lực này
không đáng kể so với lực tương tác giữa hai mảnh. Do đó hệ được coi là hệ kín.
ur uu
r
Gọi v1 , v2 lần lượt là vận tốc của mảnh 1 và mảnh 2 ngay sau khi vỡ.
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ, ta có:
uu
r
ur
uu
r
( m1 + m2 ) v0 = m1 v1 + m2 v2
ur
( 1)
uu
r
Theo đề bài: v1 có chiều thẳng đứng hướng xuống, v0 hướng theo phương ngang.
Do đó ta có thể biểu diễn phương trình vectơ (1) như trên hình vẽ.
Theo đó:
2
( 2)
1 1
Và tan α = ( m + m ) v
1
2
0
( 3)
m2 v2 = ( m1 + m2 ) v0 + m12v12
mv
uu
r
m2 v2
Để tính vận tốc của mảnh 1 ngay sau khi nổ ta áp dụng công
α
thức:
uu
r
( m1 + m2 ) v0
v1' 2 − v12 = 2 gh
⇒ v1 = v1' 2 − 2 gh = 90 2 − 2.10.80 = 80, 62m / s
Từ (2) ta tính được:
ur
m1 v1
14
( m1 + m2 ) v0 + m12 v12
≈ 150m/s.
m2
2
v2 =
Từ (3), ta có:
tan α = 2, 015 ⇒ α = 640 .
Như vậy ngay sau khi viên đạn bị vỡ, mảnh thứ 2 bay theo phương xiên lên trên hợp
với phương ngang một góc 640.
2.3.4. Dạng 4. MỘT SỐ BÀI TOÁN TỔNG HỢP.
Bài 1 (Rèn luyện kĩ năng giải toán vật lí 10- Mai Chánh Trí)
Hai hòn bi A và B, có khối lượng m1 = 150 g và m2 = 300 g được treo bằng hai sợi
dây (khối lượng không đáng kể) có cùng chiều dài l = 1m vào một điểm O. Kéo lệch
hòn bi A cho dây treo nằm ngang (hình vẽ) rồi thả nhẹ ra, nó đến va chạm vào hòn bi
B. Sau va chạm, hai hòn bi này chuyển động như thế nào ? Lên đến độ cao bao nhiêu
so với vị trí cân bằng ? Tính phần động năng biến thành nhiệt khi va cham. Xét hai
trường hợp :
a) Hai hòn bi là chì, va chạm là va chạm mềm
b)Hai hòn bi là thép, va chạm là va chạm đàn hồi trực diện
Trong mỗi trường hợp kiểm tra lại bằng định luật bảo toàn năng lượng.
2.Giải bài toán.
Chọn mốc tính thế năng tại vị trí cân bằng của hòn bi B trước va chạm.
Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho hệ gồm ( hòn bi A và trái đất).
m1v12
0 + m1 gl =
+ 0 ( 1) ⇔ v1 = 2 gl
O
2
l
m1
a) Hai hòn bi là chì, va chạm là va chạm mềm :
Khi hai hòn bi va chạm mềm, cơ năng của chúng không
được bảo toàn vì một phần động năng biến thành nhiệt.
l
Ngay sau khi va chạm cả hai hòn bi chuyển động cùng vận
tốc u. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có :
m1v
v
m1v = ( m1 + m2 ) u ⇒ u =
=
( 2)
( m1 + m2 ) 3
m2
Động năng của hệ hai hòn bi sau va chạm là :
Wđ’ =
m1u 2 m2u 2 3m1u 2 3m2 m1 gl
+
=
=
=
2
2
2
4
3
( 3)
Sau va chạm hai hòn bi dính vào nhau và tiếp nối chuyển động tròn của hòn bi A.
Khi hệ gồm hai hòn bi lên đến độ cao tối đa h thì toàn bộ động năng Wđ’ sẽ chuyển
thành thế năng
Wt’ = ( m1 + m2 ) gh = 3m1 gh
Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng :
m gl
l
( 4)
Wt’ = Wđ’ ⇔ 1 = 3m1 gh ⇒ h = ≈ 11cm
9
3
Phần động năng của hòn bi A đã biến thành nhiệt là :
15
m1 gl 2m1 gl
( 5)
=
= 1J
3
3
Kiểm tra lại định luật bảo toàn năng lượng :
Ban đầu năng lượng của hệ hai hòn bi là thế năng m1 gl của hòn bi A ở độ cao l. Sau
m gl
va chạm, hệ có thế năng 1 , cơ năng không được bảo toàn mà một phần động
3
năng của bi A đã chuyển thành nhiệt, trong quá trình va chạm mềm. Nhưng năng
lượng được bảo toàn :
Q = Wđ - Wđ’ = m1 gl −
m1 gl +
m1 gl
=Q
3
( 6)
b) Va chạm đàn hồi trực diện :
Gọi v1 ; v2 lần lượt là vận tốc của honf bi A và B ngay sau khi va chạm. Áp dụng
định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn cơ năng cho hệ gồm hai hòn bi
A và B ta có :
m1v = m1v1 + m2v2 ⇒ v = v1 + 2v2
( 7)
m1v 2 m1v12 m2 v22
( 8)
=
+
⇒ v 2 = v12 + 2v22
2
2
2
v
2v
( 9)
Từ (7) và (8), ta suy ra : v1 = − ; v2 =
3
3
Như vậy : Bi A chuyển động ngược chiều với chuyển động ban đầu. Hòn bi B
chuyển động tiếp về phía trước. Ngay sau khi va chạm, động năng của hòn bi A và B
lần lượt là :
2
2
m1v12 m1v 2 m1 gl
m
v
4
m
v
8m gl
2
2
1
( 10 ) Wđ2 =
( 11)
Wđ1 =
=
=
+
= 1
2
18
9
2
9
9
Gọi h1 ; h2 lần lượt là độ cao cực đại mà bi A, bi B lên được sau va chạm. Áp dụng
định luật bảo toàn cơ năng, ta có :
Wđ1 =Wt1 ⇒ m1 gh1 =
m1 gl
l
⇒ h1 = ≈ 11cm
9
9
( 12 )
8m2 gl
8l
( 13)
⇒ h2 = ≈ 44cm
9
9
Kiểm tra lại định luật bảo toàn năng lượng :
Năng lượng lúc sau của hệ :
m gl 8m gl
Wt1= Wt2 = 1 + 1 = m1 gl = năng lượng ban đầu.
9
9
Wđ2=Wt2 ⇒ m2 gh2 =
Bài 2.
16
Hai viên bi hình cầu giống hệt nhau có khối lượng m.Viên thứ 1 đang nằm im
trên bàn thì viên thứ 2 trượt đến với vận tốc v0 và đập vào viên thứ 1.( xem hình vẽ)
Cho góc Cho góc α = 450 . Sau va chạm 2 viên chuyển động theo 2 hướng tạo với
nhau 1 góc β = 600 . Xác định hướng và vận tốc trượt của 2 viên bi sau va chạm.
Xác định kiểu va chạm này là va chạm kiểu gì?
1.Phân tích bài toán.
r
v
Trước hết ta không thể nói ngay xem đây là va
α
chạm tuyệt đối đàn hồi hay là va chạm mềm. Phải qua
các bước tính toán thì mới có thể khẳng định được
điều đó. Vì vậy ta không thể áp dụng các phương pháp bảo toàn cơ năng. Tuy nhiên
trong thời gian xảy ra va chạm, do nội năng trong quá trình này là tương đối lớn nên
có thể bỏ qua các yếu tố ngoại lực, vì vậy ta hoàn toàn có thể coi trong quá trình này
thì hệ là hệ kín ⇒được phép áp dụng định luật bảo toàn động lượng.
2.Giải bài toán.
Trong quá trình va chạm, 2 viên bi chỉ tiếp xúc tại một điểm duy nhất do tính
chất của hình cầu. Vì vậy nên tổng hợp lực tác dụng lên hòn bi thứ nhất khi đó có
hướng trùng với đường thẳng nối điểm tiếp xúc A với tâm O1 , tức là tạo với phương
vận tốc ban đầu v0 của viên bi thứ 2 một góc bằng α . Vì vậy, vận tốc v1 của viên bi
thứ nhất sau va chạm có hướng tạo với v0 góc α ⇒ v2 có hướng tạo với v0 góc ( β − α )
r
r
Trước va chạm viên bi thứ 2 có động lượng p0 = mv0
r
r
r
r
Sau va chạm 2 viên bi có động lượng tương ứng là : p1 = mv1 và p2 = mv2
r r r
r
Theo nguyên tắc tam giác p0 , p1 , p2 được biểu diễn như hình vẽ :
p1
Theo định lý hàm số sin ta có
p0
p
p2
= 1 =
sin(180 − β ) sin α sin( β − α )
v0
v
v2
⇔
= 1 =
và
sin(180 − β ) sin α sin( β − α )
r
p0
r
p2
v0 sin α
v1 = sin(180 − β )
⇔
v = v0 sin( β − α )
2 sin(180 − β )
v0 sin 45
2
=
v0
v1 =
sin(180 − 60)
3
⇔
v = v0 sin(60 − 45) ≈ 0,3v
0
2 sin(180 − 60)
Bây giờ ta xét về phương diện năng lượng
Năng lượng của hệ trước va chạm:
E0 = Wd0 =
1 2
mv0
2
17
Năng lượng của hệ sau va chạm
E1 = Wd1 + Wd2 =
1
1 2
m(v12 + v22 ) ≈ m( + 0, 09)v02 ≈ 0,378mv02
2
2 3
Dễ thấy năng lượng trước và sau va chạm là khác nhau ⇒ đây không phải là va
chạm hoàn toàn đàn hồi cũng như va chạm hoàn toàn mềm
2.3.5. Dạng 5. Ứng dụng các kết quả của bài toán va chạm vào thực tế
1.Bí mật của trò chơi Bi-a
Nếu là một người hâm mộ của trò chơi bi-a chắc bạn không thể bỏ qua các cuộc
biểu diễn bi-a trên bàn xanh tuyệt đỉnh.Những đường bóng như được đo từng
milimet một, chính xác và đẹp đến từng milimet.
Tuy nhiên dưới con mắt của vật lý học, nhưng đường bóng này chỉ là thể hiện
của các định luật vật lý mà thôi. Cụ thể là gì? Đó là bài toán va chạm xuyên tâm và
không xuyên tâm được học ở lớp 10 thông qua định luật bảo toàn động lượng và
định luật bảo toàn xung lượng.
1
1
1
1
m1u12 + m2u22 = m1v12 + m2v22
2
2
2
2
(1)
r
r
r
r
m1u1 + m2u2 = m1v1 + m2v2 (2)
Trong trường hợp 2 vật va chạm xuyên tâm tuyệt đối đàn hồi thì các vận tốc sau
khi va chạm được tính theo:
m − m2
2m2
v1 = 1
÷u1 +
÷u2
m
+
m
m
+
m
1
2
1
2
m − m1
2m1
v2 = 2
÷u1 +
÷u2
m1 + m2
m1 + m2
(3)
Chọn vị trí đánh bi: Việc chọn vị trí đánh bi quyết định tới
việc bi có va chạm xuyên tâm hay không. Việc bi va chạm xuyên tâm ảnh hưởng tới
rất nhiều tuyệt kĩ. Cụ thể ta xem 2 trường hợp điển hình:
Trường hợp vị trí đánh bi này nhằm tạo ra cú đánh thường được gọi cắm bi tức là lúc
bi cái bị ngừng lại (v = 0) sau khi chạm vào bi chạm.
Để có được một cú "cắm bi" người ta thường thọc vào tâm của bi cái. Nếu bi
chạm và bi cái chỉ cách nhau một khoảng cách ngắn, thì cú thọc vừa vào chính tâm
của bi cái sẽ làm bi cái ngừng ngay sau khi chạm vào bi chạm.Đây là kết quả của va
18
chạm xuyên tâm áp dụng công thức (3) và (4) cho trường hợp 2 bi cùng khối lượng.
Nếu đánh vào bi cái ở trên tâm bi hay dưới tâm bi hoặc một cú để phê có rất
nhiều vị trí khác nhau để bạn thọc bi cái…. Ví dụ nếu bạn đánh vào bi cái bằng cú để
phê trái bạn có thể đánh vào bi cách tâm bi một nửa hoặc một mũi gậy. Như vậy bạn
có thể thấy rằng có rất nhiều vị trí để đặt cú để phê nghịch và từ đó có thể thấy rất
nhiều đường đi của bi cái sau khi nó chạm bi chạm và cũng rất khó đoán sau khi bi
cái chạm băng nó sẽ di chuyển lệch bao nhiêu độ.
Trên hình vẽ là đượng đi của bi cái sau khi va chạm với bi chạm với trường
hợp không xuyên tâm. Tùy theo lực đánh, bi cái sẽ đi theo hướng như thế nào
(hướng của véc tơ vậnt ốc sau va chạm.
2.Dệt vải.
Trong lịch sử có thể kể thêm một ví dụ ứng dụng va chạm đàn hồi để cải tiến kĩ
thuật. Năm 1733 anh thợ Giôn Kây thấy khi dệt, người công nhân phải luôn tay ném
con thoi vừa mất thời gian, vừa chóng mỏi tay. Mỗi khi giật dây, đầu cần gỗ đập
mạnh vào con thoi và con thoi chạy vụt sang bên kia. Nhờ sử dụng con thoi bay, kỹ
thuật dệt thủ công đã tiến một bước rõ rệt, năng suất tăng cao. Con thoi bay dùng để
dệt các tấm vải khổ rộng trên khung dệt có một người làm. Ngững người thợ ném
thoi mất việc, rồi đến những thợ khác, khung cải tiến đã làm nhiều thợ dệt bị thải,
tiền công bị hạ, đời sống thêm đói khổ.
Các thợ dệt không nhận rõ kẻ thù là bọn chủ bóc lột mà quy tất cả tội cho các
khung cửi cải tiến, cho anh chàng Kây tội nghiệp. Sau nhiều năm nghèo đói vì
không có việc làm, những người thợ dệt cùng quẫn ở thành phố Bê-ri nước Anh đã
vùng dậy ùa vào các xưởng dệt, xưởng sợi, xông vào nhà của Giôn Kây đập phá tan
tành. Đó là năm 1747.
3.Va chạm mềm.
Va chạm mềm ta có thể lấy ví dụ như viên đạn chui vào bao cát của con lắc thử đạn,
hoặc viên bi bắn vào cục nhựa đường mềm, vào cục đất sét mềm… Không thể không
nhắc tới trường hợp đẹp mắt bóng được sút mạnh vào khung thành, thủ thành nhảy
lên ôm gọn bóng và cả người và bóng đều lùi nhẹ về phía sau.
2.4. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
Với nội dung của đề tài là “ Kích thích sự hứng thú và phát triển tư duy
của học sinh qua bài toán va chạm trong chương 4 định luật bảo toàn vật lý 10
nâng cao.” tôi mong rằng sẽ giúp cho các em học sinh khối lớp 10 giảm bớt khó
khăn trong việc giải các bài toán Vật Lí về va chạm như: không hiểu rõ các hiện
tượng, không tìm được hướng giải quyết vần đề, không áp dụng được lý thuyết vào
việc giải bài tập, không kết hợp được kiến thức ở từng phần riêng rẽ vào giải một bài
toán tổng hợp ... Vì vậy, việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách
khoa học, đảm bảo đi đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết, nó
không những giúp cho học sinh nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kỹ năng suy
luận logic, học và làm việc một cách có kế hoạch và có hiệu quả cao. Và điều quan
trọng nhất là:
- Cần khéo léo vận dụng các yêu cầu đã đưa ra khi làm một bài tập.
- Cần xây dựng cho bản thân thói quen tư duy khoa học, độc lập, lĩnh hội kiến
thức một cách logic, đi từ dễ đến khó, từ khái quát đến chi tiết.
19
- Đặc biệt nên giải bài tập bằng công thức trước, sau đó mới thay số để tìm kết
quả bài toán sau.
Khi vận dụng chuyên đề này để giảng dạy cho học sinh ở các lớp 10A2, tôi
thấy các em đã tự tin hơn trong việc giải các bài toán về va chạm.
Để chứng minh tôi xin đưa ra một số kết quả sau:
Kết quả khảo sát chất lượng vật lý 10 đầu năm của hai lớp10A1, 10A2
Lớp
SỐ
HS
SỐ
Điểm < 3.5
3.5≤Điểm<5
Điểm ≥5
Điểm≥8
BÀI
KT
Số HS số % Số HS số % Số HS Số % Số HS Số %
10A1
40
40
10
25%
10A2
41
41
12 29,27%
10
25%
8
18
45%
19,52% 20 48,78%
2
5%
1
2,43%
Sau khi tiến hành nghiên cứu trên lớp 10A 2 còn lớp 10A1 để đối chứng, khi kiểm tra
kết thúc chương Định luật bảo toàn tôi đã thu được kết quả sau:
Lớp
SỐ
HS
SỐ
Điểm < 3.5
3.5≤Điểm<5
Điểm ≥5
Điểm≥8
BÀI
KT
Số HS số % Số HS số % Số HS Số % Số HS Số %
10A1
40
40
6
15%
12
30%
10A2
41
41
2
4,88%
4
9,76%
20
50%
28 68,29%
2
5%
7
17,07,%
Qua bảng điểm ta thấy :
- Lớp thực nghiệm có số học sinh trên trung bình cao hơn lớp đối chứng.
- Số học sinh trên 5 tăng nhiều và số học sinh yếu kém giảm rõ rệt .
3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
20
Đối với giáo viên, đề tài này là một tài liệu quan trọng trong công tác giảng dạy
học sinh giỏi cấp trường. Đề tài này là một trong các nội dung để giải quyết các câu
hỏi chốt trong các đề thi giúp học sinh kỹ năng tư duy, suy luận lôgic và tự tin vào
bản thân trong việc giải quyết các bài tập hay một hiện tượng vật lý nhất định.
Qua đề tài này học sinh biết đương đầu với thách thức, phải tự nâng cao năng lực
và phát huy trí tưởng tượng và họ phải tìm hiểu xem xét bản chất của các lực cơ học.
Chính qua đó học sinh được phát triển tư duy.
Một số kiến nghị:
Việc dạy học môn Vật lý trong trường phổ thông là rất quan trọng, giúp các em biết
cách tư duy logic, biết phân tích, tổng hợp các hiện tượng trong cuộc sống. Vì vậy,
giáo viên giảng dạy môn Vật lý cần không ngừng học hỏi, sáng tạo để tìm ra những
phương pháp giảng dạy phù hợp nhất với từng đối tượng học sinh. Đối với bản thân
tôi kinh nghiệm nghiên cứu khoa học chưa nhiều nên trong đề tài này còn có khiếm
khuyết gì mong các đồng chí đồng nghiệp tiếp tục nghiên cứu, bổ sung để đề tài có
thể đạt kết quả cao hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
21
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Sách giáo khoa Vật lý 10 nâng cao-NXB-GD-Năm 2007.
2. Bài tập vật lý đại cương Tập 1 - Nguyễn Văn Ẩn, Nguyễn Bảo Ngọc, Phạm Viết
Trinh – NXBGD
3. Kiến thức cơ bản nâng cao vật lý THPT Tập 1 – Vũ Thanh Khiết – NXBHN
4. Rèn luyện kĩ năng giải toán vật lý 10-Mai Chánh Trí-NXB -GD-Năm 2009.
5. Phân loại và phương pháp giải các bài tập Vật lí 10- Trần Ngọc_NXB Đại Học
Quốc Gia Hà Nội.
6. Tuyển tập 10 năm đề thi OLYMPIC 30 tháng 4 vật lý 10-NXB-GD-Năm 2006.
7. Cơ sở vật lý Tập 1 – David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker
8. Tuyển tập đề thi Olympic Vật lý các nước Tập 1 – Vũ Thanh Khiết ( chủ biên),
Nguyễn Đức Hiệp , Nguyễn Xuân Quang, Vũ Đình Túy – NXBGD 2005
22
DANH MỤC
CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH
GIÁ XẾP LOẠI CẤP PHÒNG GD&ĐT, CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC CẤP CAO
HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN
Họ và tên tác giả: Trương Thị Nguyên.
Chức vụ và đơn vị công tác: Giáo viên tổ vật lí trường THPT Hậu Lộc 3
TT
1
2
3
Tên đề tài SKKN
Phát triển tư duy cho học sinh
qua hệ thống bài tập về lực ma
sát
Phát triển tư duy thông qua
phương pháp giải bài tập quán
tính.
Phát triển tư duy cho học sinh
lớp 10 trường THPT Hậu Lộc 3
qua việc giải bài tập về lực ma
sát.
Cấp đánh
Kết quả
giá xếp
Năm học
đánh giá
loại
đánh giá xếp
xếp loại (A,
(Phòng,
loại
B, hoặc C)
Sở, Tỉnh...)
Cấp Sở
B
2010 -2011
Cấp Sở
C
2013 – 2014
Cấp Sở
C
2016 – 2017
23
