Vật lý 11 - Bài tập về các định luật bảo toàn

Bài tập về các định luật bảo toàn
Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Thị Thu
I. Mục tiêu
1. Kiến thức:
- Viết biểu thức định luật bảo toàn động lượng, định luật bảo toàn cơ năng cho hệ vật.
- Phân tích bài toán: tính chất của hệ, chọn chiều chuyển động, chọn mốc thế năng.
- Vận dụng các định luật bảo toàn để giải bài toán chuyển động của vật và bài toán va chạm.
2. Kỹ năng:
- Khả năng phân tích và định hướng cách giải.
- Vận dụng các định luật để giải bài toán cho chính xác.
3. Thái độ:
- Nghiêm túc, chú ý và làm bài tập.
II. Chuẩn bị
1. Giáo viên:
- Nhắc nhở học sinh ôn lại biểu thức các định luật bảo toàn, các điều kiện để áp dụng được các định luật bảo toàn.
- Các phiếu học tập.
2. Học sinh:
- Làm các yêu cầu mà giáo viên nhắc nhở.
III. Hoạt động dạy học
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung kiến thức
- Phát phiếu học tập cho học sinh.
? Yêu cầu học sinh trả lời câu 1.
? Yêu cầu học sinh trả lời câu 2.
- Nhận xét câu trả lời.
- Đọc và trả lời câu 1.
- Đọc và trả lời câu 2.
- Vectơ tổng động lượng của hệ kín không đổi trước và sau tương tác p = p' hay 
m1.v1 +m2.v2=m1.v1'+m2.v2'
- Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực thế luôn bảo toàn.
Hoạt động 2: Phân tích giải bài tập
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung kiến thức
- Trình bày bảng:
* Bài toán vận dụng ĐLBTĐL:
- Hệ có cô lập hay không (khi xảy ra tương tác nội lực có độ lớn vượt trội so với ngoại lực không)
- Xét đến các vectơ vận tốc, hình chiếu của các vectơ vận tốc lên cùng một trục mà ta chọn làm chiều dương trước và sau tương tác.
- Áp dụng ĐLBTĐL.
* Bài toán vận dụng các định luật bảo toàn:
- Xét hệ vật có phải là hệ kín hay không
- Hệ có lực cản hay ma sát không?
- Chọn chiều dương để xác định vectơ vận tốc cho quá trình trước và sau tương tác. Chọn mốc thế năng (nếu có) thích hợp
- Viết các biểu thức ĐLBT.
- Viết các phương trình tương ứng và giải.
- Ghi nhớ nội dung các bước phân tích bài toán.
- Ghi nhớ nội dung các bước phân tích bài toán.
* Bài toán vận dụng ĐLBTĐL:
- Áp dụng ĐLBTĐL cho hệ kín ( chỉ có nội lực).
- v ↑↑ Ox à v1 và v2 cùng dương.
- v ↓↓ Ox à v1 và v2 cùng âm.
- v ↑↓ Ox à v1 và v2 nhận giá trị tương ứng.
- v hợp với Ox một góc α thì ta chiếu v lên trục Ox.
- Áp dụng ĐLBTĐL:
m1.v1 +m2.v2=m1.v1'+m2.v2'
* Bài toán vận dụng các định luật bảo toàn:
- Hệ kínà điều kiện của ĐLBTĐL
- Hệ vật chỉ chịu tác dụng của lực thếà điều kiện áp dụng ĐLBTCN
- v ↑↑ Ox à v1 và v2 cùng dương (or âm).
- Theo ĐLBTĐL:
m1.v1 +m2.v2=m1.v1'+m2.v2'
- Theo ĐLBTCN:
 W = const
Hoạt động 3: Giải bài tập
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung kiến thức
- Giải bài tập 3
- Tóm tắt và vẽ hình lên bảng.
? Trong va chạm đàn hồi đại lượng vật lý nào được bảo toàn
? Biểu thức định luật BTĐL cho hai vật
? Biểu thức bảo toàn động năng.
Trình bày bảng: Xét hai vật cụ thể:
m1.v1+m2.v2=m1.v1' +m2.v2'
m1.v122+m2.v222=m1.v1'22+m2.v2'22
a)? Yêu cầu học sinh chọn chiều Ox.
? Xác định chiều của v1 và v2
? Thay vào hai biểu thức trên.
? Yêu cầu học sinh từ hai biểu thức đó tìm ra v1' và v2'
- Nhận xét bài làm của học sinh.
b) Tương tự ý (a)
? Yêu cầu học sinh xác định chiều của v1 và v2.
? Yêu cầu học sinh từ hai biểu thức bảo toàn ĐL và ĐN tìm ra v1' và v2'.
- Nhận xét kết quả của học sinh.
- Giải bài tập 4
- Vẽ hình và tóm tắt bài tập lên bảng.
a)? Hệ vật gồm đạn và gỗ có là hệ kín không 
? Đại lượng vật lý nào được bảo toàn khi hệ là kín
? Chọn chiều chuyển động
? Viết biểu thức định luật bảo toàn động luợng cho hệ (đạn +gỗ) 
? Tìm V
b)? Khi bỏ qua ma sát hệ chịu tác dụng của lực gì
? Đại lượng vật lý nào của hệ được bảo toàn
? Viết biểu thức ĐLBTCN cho hệ (gỗ+đạn)
? Tìm ∆l
- Nhận xét độ biến thiên động năng.
- Kết luận lại nội dung.
- Đọc bài 3 trong phiếu học tập.
- Trả lời câu hỏi của giáo viên.
- Trả lời câu hỏi của giáo viên.
- Trả lời câu hỏi của giáo viên.
- Chọn chiều Ox.
- Xác định chiều v1 và v2.
- Thay vào biểu thức.
- Tìm v1' và v2'.
- So sánh kết quả.
- Xác định chiều của 
v1 và v2.
- Tìm ra v1' và v2'.
- So sánh kết quả.
- Đọc bài 4 trong phiếu học tập.
- Trả lời câu hỏi của giáo viên.
- Trả lời câu hỏi của giáo viên.
- Chọn Ox và xác định chiều v0 và V.
- Viết biểu thức.
- Tìm V.
- Trả lời câu hỏi của giáo viên.
- Trả lời câu hỏi của giáo viên.
- Viết biểu thức cho hệ.
- Tìm ∆l.
- So sánh kết quả.
- Trong va chạm đàn hồi, động lượng và động năng được bảo toàn.
- Xét hai vật cụ thể:
m1.v1+m2.v2=m1.v1' +m2.v2'
m1.v122+m2.v222=m1.v1'22+m2.v2'22
a) Chọn trục Ox
- Chiều của v1 và v2 khi chiếu lên Ox cùng dương.
- Thay vào hai biểu thức ở trên ta có:
m1.v1+m2.v2=m1.v1' +m2.v2'
m1.v122+m2.v222=m1.v1'22+m2.v2'22
Từ hai biểu thức trên ta có:
v1'=(m1-m2).v1+2.m2.v2m1+m2
v2'=(m2-m1).v2+2.m1.v1m1+m2
Thay số vào ta có:
v1'= 3,6m/s
v2'= 5,6m/s
- Nhân xét: v1' và v2' đều mang giá trị dươngàcùng chiều Ox.
b) Từ hai biểu thưc trên ta có:
v1'=(m1-m2).v1+2.m2.(-v2)m1+m2
v2'=m2-m1.(-v2)+2.m1.v1m1+m2
Thay số vào hai biểu thức ta có:
v1'= -6m/s
v2'= 4m/s
- Nhận xét: v1' 0 nên vật 2 chuyển động cùng chiều Ox.
a) Chọn trục Ox như hình vẽ
- Gọi V là vận tốc của hệ sau va chạm.
- Theo ĐLBTĐL
m.v0= (M +m).V
à V= m.v0M+m
Thay số vào ta có:
V= 0,02.8007+0,02 = 2,279 m/s
- Bỏ qua ma sát hệ chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi (lực thế).
- Cơ năng của hệ tại O và A
 WO = WA hay
 M+m.V22 = k(∆l)22
à ∆l= V.M+mk
Thay số vào ta có:
∆l= 2,279.7+0,02100 =0,6 m
Hoạt động 4: Củng cố, làm bài tập về nhà
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung kiến thức
? Yêu cầu học sinh làm các bài tập về nhà trong phiếu.
- Nhắc nhở học sinh ôn tập chương 4.
- Làm bài tập trong phiếu.
- Củng cố lại bài tập về các ĐLBT.
- Ôn tập để kiểm tra.
Chữ kí của giáo viên hướng dẫn