Bài giảng môn Vật lí nâng cao Lớp 10 - Bài 31: Định luật bảo toàn động lượng

Nội dung text: Bài giảng môn Vật lí nâng cao Lớp 10 - Bài 31: Định luật bảo toàn động lượng

1. NHIỆT LIỆT CHÀO MỪNG CÁC THẦY CÔ ĐẾN DỰ GIỜ THĂM LỚP!
2. Bài 31. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG
3. 1. HỆ KÍN (HỆ CÔ LẬP) 1. Thế nào là hệ kín? Một hệ vật được gọi là hệ kín nếu chỉ có nội lực của vật trong hệ tác dụng lẫn nhau mà không có ngoại lực tác dụng lên hệ, hoặc nếu có thì những lực này phải triệt tiêu nhau. 2. Trong thực tế có hệ nào tuyệt đối kín không? Vì sao? Không. Vì không thể triệt tiêu hoàn toàn lực ma sát và các lực cản khác. 3. Theo định nghĩa về hệ kín, hãy cho biết hệ gồm vật và Trái Đất có phải là hệ kín không? Vì sao? Không. Vì vẫn luôn tồn tại lực hấp dẫn từ các thiên thể tác dụng lên hệ. 4
4. 1. HỆ KÍN (HỆ CÔ LẬP) 푭 - Một hệ gồm nhiều vật được gọi là kín (cô lập) khi không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì các ngoại lực ấy cân bằng. 1 - Bên trong hệ kín, chỉ có nội lực tương tác giữa các vật, chúng trực đối nhau từng đôi một theo định luật III Newton. 3 2 푭 푭 + 푭 + 푭 = 5 푭
5. 1. HỆ KÍN (HỆ CÔ LẬP) TRONG THỰC TẾ KHÔNG CÓ HỆ KÍN TUYỆT ĐỐI! ❖ Trường hợp hệ vật có thể coi gần đúng là hệ kín: - Nội lực rất lớn so với ngoại lực (VD: các vụ nổ, va chạm mạnh – Hệ được coi là kín trong thời gian ngắn xảy ra hiện tượng). 6
6. 2. CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN Thế nào là một đại lượng bảo toàn? Đại lượng bảo toàn là đại lượng có giá trị không đổi theo thời gian. 7
7. 3. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG a. Tương tác của hai vật trong một hệ kín 풗 Xét hệ kín gồm hai vật có khối lượng 풗 1 và 2 tương tác với nhau. Ban đầu chúng có vận tốc 푣1 và 푣2. Sau thời gian tương tác ∆t, các vectơ vận tốc 푭 푭 biến đổi thành 푣1′ và 푣2′. Tìm biểu thức liên hệ giữa vận tốc và khối lượng của 풗 ′ 풗 ′ hai vật trước và sau tương tác? 2 8
8. 3. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG a. Tương tác của hai vật trong một hệ kín 풗 풗 Gợi ý: - Bước 1. Viết phương trình định luật II Newton cho mỗi vật. - Bước 2. Viết biểu thức thể hiện mối liên hệ giữa 푭 푭 vectơ gia tốc với vectơ vận tốc của mỗi vật. - Bước 3. Vecto 퐹12 và vecto 퐹21 có mối liên hệ như thế nào với nhau? 풗 ′ 풗 ′ 9
9. 1. 퐹21 = 1 1; 퐹12 = 2 2 ′ ′ 푣1−푣1 푣2−푣2 풗 2. = ; = . 풗 1 ∆푡 2 ∆푡 3. Theo định luật III Newton có 퐹21 = −퐹12 푭 푭 푣′−푣 푣′−푣 ⟹ 1 1 = 2 2 1 ∆푡 2 ∆푡 풗 ′ ′ ′ 풗 ′ ⟺ 1 푣1 − 푣1 = 2 푣2 − 푣2 ′ ′ ⟺ 1푣1 + 2푣2 = 1푣1 + 2푣2 10
10. b. Động lượng - Động lượng của một vật chuyển động là đại lượng đo bằng tích của khối lượng và vận tốc của vật. - Biểu thức Ԧ = . 푣Ԧ - Động lượng là một đại lượng vectơ có cùng hướng với vectơ vận tốc của vật. - Đơn vị: 𝑔. 푠 11
11. c. Định luật bảo toàn động lượng ′ ′ Từ biểu thức 1푣1 + 2푣2 = 1푣1 + 2푣2, hãy nhận xét động lượng của hai vật trước và sau tương tác có mối liên hệ với nhau như thế nào? Tổng quát hơn cho hệ kín n vật ta có: ′ ′ ′ 1 + 2 + ⋯ + 푛 = 1 + 2 + ⋯ + 푛 Nếu gọi 푃 và 푃′ là tổng động lượng của các vật trong hệ trước và sau va chạm ta có Ԧ = ′ ⟹ Vectơ tổng động lượng của hệ kín được bảo toàn. 12
12. d. Cách diễn đạt khác của định luật II Newton 푣′ − 푣Ԧ 퐹Ԧ = . ∆푡 ⟹ 퐹Ԧ. ∆푡 = . 푣′ − . 푣Ԧ ⟺ 퐹Ԧ. ∆푡 = ′ − Ԧ ⟺ 퐹Ԧ. ∆푡 = ∆ Ԧ Tích 퐹Ԧ. ∆푡 được gọi là xung lượng của lực tác dụng trong khoảng thời gian ∆푡 và bằng độ biến thiên động lượng của vật trong thời gian đó. 13
13. TỔNG KẾT 1. Hệ kín - Một hệ gồm nhiều vật được gọi là kín (cô lập) khi không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì ngoại lực ấy cân bằng. - Bên trong hệ kín, chỉ có nội lực tương tác giữa các vật, chúng trực đối nhau từng đôi một theo định luật III Newton. 2. Động lượng - Động lượng của một vật chuyển động là đại lượng đo bằng tích của khối lượng và vận tốc của vật. - Biểu thức Ԧ = . 푣Ԧ - Đơn vị: 𝑔. 푠 14
14. TỔNG KẾT 3. Định luật bảo toàn động lượng - Vectơ tổng động lượng của hệ kín được bảo toàn. Ԧ = ′ 4. Cách diễn đạt khác của định luật II Newton 퐹Ԧ. ∆푡 = ′ − Ԧ = ∆ Ԧ Tích 퐹Ԧ. ∆푡 được gọi là xung lượng của lực tác dụng trong khoảng thời gian ∆푡 và bằng độ biến thiên động lượng của vật trong thời gian đó. 15
15. Câu hỏi số 1: Động lượng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc 푣Ԧ là đại lượng được xác định bởi công thức nào sau đây? A. Ԧ = . 푣Ԧ B. = . 푣 C. Ԧ = . Ԧ D. = .
16. Câu hỏi số 2: Phát biểu nào sau đây không đúng? A. Động lượng của một vật bằng B. Động lượng của một vật có đơn tích khối lượng và vận tốc của vật. vị của năng lượng. D. Động lượng của một vật phụ C. Động lượng của một vật là một thuộc vào khối lượng và vận tốc đại lượng vectơ. của vật.
17. Câu hỏi số 3: Một vật khối lượng 500g chuyển động thẳng dọc trục Ox với vận tốc 18 /ℎ. Động lượng của vật bằng A. 9 𝑔. /푠 B. 6 𝑔. /푠 C. 2,5 𝑔. /푠 D. 4,5 𝑔. /푠
18. Câu hỏi số 4: Trong quá trình nào sau đây, động lượng của vật không thay đổi? A. Vật chuyển động tròn đều. B. Vật được ném ngang. D. Vật chuyển động thẳng C. Vật đang rơi tự do. đều.
19. Câu hỏi số 5: Chọn câu trả lời đúng. Hệ vật – Trái Đất chỉ gần đúng là hệ kín vì A. Trái Đất luôn chuyển động B. Trái Đất luôn hút vật D. Luôn tồn tại các lực hấp C. Vật luôn chịu tác dụng của dẫn từ các thiên thể trong vũ trọng lực trụ tác dụng lên hệ.
20. Câu hỏi số 6: Định luật bảo toàn động lượng chỉ đúng trong trường hợp A. Hệ cô lập B. Hệ có ma sát C. Hệ không có ma sát D. Hệ kín có ma sát
21. Câu hỏi số 7: Một chất điểm chuyển động không vận tốc đầu dưới tác dụng của lực không đổi 퐹 = 0,1 . Động lượng chất điểm ở thời điểm 푡 = 3푠 kể từ lúc bắt đầu chuyển động là A. 30 𝑔. /푠 B. 0,3 𝑔. /푠 C. 3 𝑔. /푠 D. 0,03 𝑔. /푠
22. Câu hỏi số 8: Một hòn đá có khối lượng 5kg, bay với vận tốc 72 /ℎ. Động lượng của hòn đá là: A. = 360 𝑔. /푠 B. = 360 . 푠 C. = 100 𝑔. /푠 D. = 100 𝑔. /ℎ
23. Câu hỏi số 9: Một vật 3kg rơi tự do xuống đất trong khoảng thời gian 2s. Độ biến thiên động lượng của vật trong khoảng thời gian đó là (lấy 𝑔 = 9,8 /푠2) A. 60 𝑔. /푠 B. 61,5 𝑔. /푠 C. 57,5 𝑔. /푠 D. 58,8 𝑔. /푠
24. Câu 10: Một quả bóng khối lượng 250 g bay tới đập vuông góc vào tường với tốc độ v1 = 5 m/s và bật ngược trở lại với tốc độ v2 = 3 m/s. Động lượng của vật đã thay đổi một lượng bằng A. 5 𝑔. /푠 B. 1,25 𝑔. /푠 C. 2 𝑔. /푠 D. 0,75 𝑔. /푠
25. Hai vật có khối lượng m1 = 1 kg và m2 = 3 kg chuyển động với các vận tốc v1 = 3m/s và v2 = 1m/s. Tìm tổng động lượng (phương, chiều, độ lớn) của hệ trong các trường hợp a. v1 và v2 cùng hướng. b. v1 và v2 cùng phương, ngược chiều. c. v1 vuông góc với v2 . d. v1 hợp với v2 một góc 120°. 27