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

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 của giáo viên
Hoạt động của học sinh
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: 
2. Định lí động năng
- Điều kiện áp dụng: cho mọi trường hợp.
- Biểu thức: 
hay 
3. Độ giảm thế năng
- Điều kiện áp dụng: cho lực thế (trọng lực, lực đàn hồi)
- Chọn gốc thế năng.
- Biểu thức: 
—
—
4. Định luật bảo toàn cơ năng
- Điều kiện áp dụng: cho vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của lực thế.
- Chọn mốc thế năng.
- Biểu thức: 
5. Biến thiên cơ năng
- Điều kiện áp dụng: vật chuyển động còn chịu tác dụng của lực không thế ()
- Biểu thức: 
- GV: Nhắc lại các định lí, định luật về bảo toàn đã học?
+ Điều kiện áp dụng.
+ Biểu thức. 
- HS trả lời.
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 . 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? 
α
A
B
O
Giải:
Chọn mốc thế năng tại chân dốc B 
a) Tính AC:
 Gọi C là vị trí vật có Wđ = Wt.
 + Trong : 
 + Cơ năng của vật tại A:
 (vì vA = 0)
 + Cơ năng của vật tại C:
 + Theo ĐLBTCN:
Ta có: 
Vậy, AC = AB – BC = 8 – 4 = 4m.
b) Tính vB:
+ Cơ năng của vật tại B:
+ Theo ĐLBTCN: 
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/s
 m/s
Vậy, vật 1 bật ngược trở lại với vận tốc 2,98m/s.
 vật 2 chuyển động về phía trước theo hướng của 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 .
+ Cơ năng của vật tại B sau khi va chạm: 
 + Cơ năng của vật tại D: WD = mgzD 
+ Theo ĐLBTCN: 
Ta có: 
y
α
A
B
O
e) Làm lại câu b, nếu hệ số ma sát giữa vật và mặt dốc là 0,1.
Chọn chiều dương như hình vẽ.
Theo định luật II Newton: (1)
Chiếu (1) lên trục Oy: N – P1 = 0 
Theo định lí biến thiên cơ năng: 
- 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 (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.
— 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?
- 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?
- 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? 
- HS tìm hiểu bài tập.
¡ Định luật BTCN.
¡ Trọng lực , phản lực giữa mặt dốc và vật.
¡ Chỉ có thành phần của thực hiện công.
¡ Chọn mốc thế năng tại chân dốc B.
¡ + 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
¡ + 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: 
¡ 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:
 + Động năng được bảo toàn:
- HS lên bảng trình bày.
¡ Khi xuống dốc, đóng vai trò là công phát động.
 Khi lên dốc, 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 .
 + Tính lực ma sát: Fms =
 + Áp dụng định lí biến thiên cơ năng 
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