🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Thiết Kế Bài Giảng Vật Lí 10 Nâng Cao Tập 2 Ebooks Nhóm Zalo TRÇn thuý h»ng − Hμ Duyªn Tïng ThiÕt kÕ bμi gi¶ng N©ng cao Nhμ xuÊt b¶n hμ néi Ch−¬ng IV. C¸c ®Þnh luËt b¶o toμn Bμi 31 ®Þnh luËt b¶o toμn ®éng l−îng I – Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – N¾m ®−îc kh¸i niÖm thÕ nµo lµ hÖ kÝn. – N¾m v÷ng ®Þnh nghÜa ®éng l−îng vµ ph¸t biÓu ®−îc ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng. – X©y dùng ®−îc biÓu thøc tæng qu¸t cña ®Þnh luËt II Niu-t¬n. 2. VÒ kÜ n¨ng – VËn dông ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng d−íi d¹ng ®¹i sè (tr−êng hîp c¸c vect¬ ®éng l−îng cïng ph−¬ng) ®Ó gi¶i ®−îc mét sè bµi tËp. II – ChuÈn bÞ Gi¸o viªn – ChuÈn bÞ bé thÝ nghiÖm cÇn rung ®iÖn gåm : M¸ng nh«m, hai xe (cã thÓ thay ®æi khèi l−îng b»ng c¸ch thay ®æi c¸c qu¶ gia träng), b¨ng giÊy, bé cÇn rung ®iÖn. Häc sinh – ¤n l¹i kh¸i niÖm b¶o toµn ®· ®−îc biÕt khi häc ®Þnh luËt b¶o toµn, ®Þnh luËt II, III Niu-t¬n, c«ng thøc gia tèc. III – thiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1. KiÓm tra, chuÈn bÞ ®iÒu kiÖn xuÊt ph¸t. §Ò xuÊt vÊn ®Ò C¸ nh©n tr¶ lêi : – ViÕt biÓu thøc cña ®Þnh luËt II Niu t¬n d−íi d¹ng thÓ hiÖn mèi liªn hÖ gi÷a lùc t¸c dông vµo khèi l−îng vµ vËn tèc cña vËt ? – Ph¸t biÓu vµ biÕt biÓu thøc cña ®Þnh G G G G t 0 v v F ma mt− = = Δ F F 12 21 = − G G C¸ nh©n nhËn thøc vÊn ®Ò cña bµi häc. Ho¹t ®éng 2. T×m hiÓu kh¸i niÖm hÖ kÝn C¸ nh©n suy nghÜ, tr¶ lêi : HÖ vËt vµ Tr¸i §Êt kh«ng ph¶i lµ hÖ kÝn v× vÉn cã c¸c lùc hÊp dÉn tõ c¸c thiªn thÓ kh¸c trong vò trô. C¸ nh©n tiÕp thu th«ng b¸o. – Lµ hÖ kÝn v× c¸c ngo¹i lùc gåm träng lùc vµ ph¶n lùc cña mÆt ph¼ng ngang triÖt tiªu lÉn nhau. C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. luËt III Niu-t¬n ? Khi nghiªn cøu chuyÓn ®éng cña mét hÖ vËt d−íi t¸c dông cña c¸c lùc. Mçi vËt cã thÓ chÞu t¸c dông cña c¸c vËt ë trong hÖ vµ tõ c¸c vËt ngoµi hÖ. Gi¶i bµi to¸n nh− vËy sÏ rÊt phøc t¹p. Bµi to¸n sÏ ®¬n gi¶n h¬n nÕu hÖ mµ ta nghiªn cøu lµ hÖ kÝn hay hÖ c« lËp. Khi kh¶o s¸t hÖ kÝn, ng−êi ta thÊy cã mét sè ®¹i l−îng vËt lý ®Æc tr−ng cho tr¹ng th¸i cña hÖ ®−îc b¶o toµn, nghÜa lµ chóng cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi theo thêi gian. Trong ch−¬ng nµy chóng ta sÏ nghiªn cøu mét sè ®¹i l−îng b¶o toµn ®ã. GV th«ng b¸o kh¸i niÖm hÖ kÝn. – HÖ vËt vµ Tr¸i §Êt cã ph¶i lµ hÖ kÝn kh«ng ? V× sao ? Th«ng b¸o : Trong thùc tÕ, trªn Tr¸i §Êt khã cã thÓ thùc hiÖn ®−îc mét hÖ tuyÖt ®èi kÝn v× kh«ng thÓ nµo triÖt tiªu ®−îc hoµn toµn lùc ma s¸t, c¸c lùc c¶n, vµ lùc hÊp dÉn. Nh−ng nÕu c¸c lùc ®ã rÊt nhá th×, mét c¸ch gÇn ®óng, ta cã thÓ coi hÖ vËt vµ Tr¸i §Êt lµ hÖ kÝn. – HÖ 2 vËt chuyÓn ®éng kh«ng ma s¸t trªn mÆt ph¼ng nh½n n»m ngang cã ph¶i lµ hÖ kÝn kh«ng ? Gîi ý cña GV : xÐt tæng c¸c ngo¹i lùc t¸c dông. Th«ng b¸o : Trong c¸c vô næ, va ch¹m c¸c néi lùc xuÊt hiÖn th−êng rÊt lín so víi ngo¹i lùc th«ng th−êng nªn hÖ vËt cã thÓ coi gÇn ®óng lµ hÖ kÝn trong thêi gian ng¾n x¶y ra hiÖn t−îng. Ho¹t ®éng 3. X©y dùng kh¸i niÖm ®éng l−îng, ®é biÕn thiªn ®éng l−îng C¸ nh©n quan s¸t, tr¶ lêi. – Khóc gç chuyÓn ®éng nhanh chËm kh¸c nhau. – D−íi t¸c dông cña lùc FG trong thêi gian Δt th× vËn tèc cña vËt thay ®æi tõ vG thµnh v' G vµ thu G G G ®−îc gia tèc : v' v at− = Δ ⇒ − =Δ mv ' mv F t G G G (1) C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. Tr¶ lêi : – §éng l−îng cña mét vËt lµ ®¹i l−îng ®o b»ng tÝch khèi l−îng vµ vËn tèc cña vËt. BiÓu thøc : p mv. = G G §éng l−îng cïng h−íng víi h−íng cña vÐc t¬ vËn tèc. §¬n vÞ cña ®éng l−îng lµ : kg.m/s §é biÕn thiªn ®éng l−îng : Δ=Δ p F t. G G C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. GV tiÕn hµnh thÝ nghiÖm1 : Th¶ viªn bi tõ nh÷ng ®é cao kh¸c nhau ®Õn va ch¹m vµo khóc gç. Khóc gç chuyÓn ®éng thÕ nµo ? – Tõ kÕt qu¶ thÝ nghiÖm, cho biÕt d−íi t¸c dông cña lùc FG(lùc do viªn bi t¸c dông) trong thêi gian Δt th× tr¹ng th¸i cña vËt (khóc gç) thay ®æi thÕ nµo ? §¹i l−îng nµo ®Æc tr−ng cho sù truyÒn chuyÓn ®éng gi÷a c¸c vËt t−¬ng t¸c ? – Theo ®Þnh luËt II Niu-t¬n ta cã biÓu thøc thÕ nµo ? G gäi lµ xung Th«ng b¸o : VÕ ph¶i F t Δ cña lùc, vÕ tr¸i lµ ®é biÕn thiªn cña ®¹i l−îng mvG . §¹i l−îng mvG gäi lµ ®éng l−îng pGcña vËt. – §éng l−îng lµ g× ? BiÓu thøc tÝnh ? §¬n vÞ ? – §éng l−îng cã h−íng thÕ nµo ? ViÕt biÓu thøc ®é biÕn thiªn ®éng l−îng ? – ý nghÜa cña kh¸i niÖm ®éng l−îng ? Th«ng b¸o : §éng l−îng ®Æc tr−ng cho sù truyÒn chuyÓn ®éng gi÷a c¸c vËt t−¬ng t¸c. Khi mét vËt chÞu t−¬ng t¸c th× ®éng l−îng cña vËt bÞ thay ®æi. Ho¹t ®éng 4. X©y dùng ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng C¸ nh©n lµm viÖc víi phiÕu häc tËp ViÕt ®−îc biÓu thøc : ' mv mv mv mv 11 2 2 11 2 2 + =+ GG GG KÕt luËn : VËy tæng ®éng l−îng cña hÖ tr−íc vµ sau t−¬ng t¸c kh«ng thay ®æi.. Ho¹t ®éng 5. ThÝ nghiÖm kiÓm tra HS th¶o luËn nhãm vµ ®Ò xuÊt ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm vµ tr¶ lêi c¸c c©u hái cña GV. NhËn xÐt : Trong ph¹m vi sai sè, c¸c kÕt qu¶ thÝ nghiÖm cho thÊy tæng ®éng l−îng cña hÖ gåm hai xe tr−íc va sau t−¬ng t¸c lµ kh«ng thay ®æi. – VËy trong hÖ kÝn, nÕu hai vËt t−¬ng t¸c víi nhau th× tæng ®éng l−îng cña hÖ tr−íc vµ sau t−¬ng t¸c cã thay ®æi kh«ng ? – H·y hoµn thµnh yªu cÇu trong phiÕu häc tËp. Gîi ý : – vËn dông ®Þnh luËt II, III Niu-t¬n cho hai vËt. – so s¸nh tæng ®éng l−îng cña hÖ tr−íc vµ sau va ch¹m. – B»ng lÝ thuyÕt chóng ta ®· chøng minh ®−îc tæng ®éng l−îng cña hÖ kÝn tr−íc vµ sau t−¬ng t¸c lµ kh«ng thay ®æi, muèn kÕt luËn nµy trë thµnh kiÕn thøc khoa häc th× cÇn ph¶i kiÓm nghiÖm b»ng thùc nghiÖm. H·y ®Ò xuÊt mét ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm ®Ó kiÓm tra ? NÕu HS kh«ng ®−a ra ®−îc ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm th× GV cã thÓ gîi ý ®Ó HS lµm theo ph−¬ng ¸n nh− ë h×nh 31.1 SGK. GV giíi thiÖu ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm ®−îc ghi trong SGK. Yªu cÇu HS ®äc kÕt qu¶ thÝ nghiÖm ghi ë b¶ng 1 vµ cho nhËn xÐt. (GV chØ cÇn lµm thÝ nghiÖm biÓu diÔn mµ kh«ng cÇn ghi sè liÖu chÝnh x¸c) – Nh− vËy so s¸nh kÕt qu¶ thÝ nghiÖm víi kÕt qu¶ suy ra b»ng lÝ thuyÕt ta thÊy trong hÖ kÝn gåm 2 vËt t−¬ng t¸c vµ cã c¸c vËn tèc theo cïng mét ph−¬ng th× tæng c¸c vect¬ ®éng l−îng HS ph¸t biÓu néi dung ®Þnh luËt. Ho¹t ®éng 6. Cñng cè bµi häc vµ ®Þnh h−íng nhiÖm vô häc tËp tiÕp theo C¸ nh©n nhËn nhiÖm vô häc tËp. cña c¸c vËt tr−íc vµ sau t−¬ng t¸c b»ng nhau. Lµm nhiÒu thÝ nghiÖm kh¸c ®èi víi hÖ kÝn trong ph¹m vi réng h¬n còng cã kÕt luËn nh− vËy. §ã chÝnh lµ néi dung cña ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng. Yªu cÇu mét häc ph¸t biÓu néi dung ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng. GV nh¾c l¹i c¸c kh¸i niÖm vÒ hÖ kÝn, ®éng l−îng, ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng. Bµi tËp vÒ nhµ : – Lµm bµi tËp 1, 2, 3 , 4, 5 SGK. PhiÕu häc tËp 1. Cho hÖ kÝn gåm hai vËt cã khèi l−îng m1 vµ m2 t−¬ng t¸c víi nhau. Ban ®Çu chóng cã vËn tèc lÇn l−ît lµ 1vG vµ 2 v . G Sau thêi gian t−¬ng t¸c lµ Δt , vËn tèc biÕn ®æi thµnh '1vG vµ '2 v . G a) X¸c ®Þnh ®é biÕn thiªn ®éng l−îng cña hai vËt ? b) So s¸nh ®é biÕn thiªn ®éng l−îng cña hai vËt ? c) So s¸nh tæng ®éng l−îng cña hÖ tr−íc vµ sau va ch¹m ? Bμi 32 ChuyÓn ®éng b»ng ph¶n lùc Bμi tËp vÒ ®Þnh luËt b¶o toμn ®éng l−îng I – Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – N¾m ®−îc nguyªn t¾c chuyÓn ®éng b»ng ph¶n lùc. – HiÓu vµ ph©n biÖt ®−îc ho¹t ®éng cña ®éng c¬ cña m¸y bay ph¶n lùc vµ tªn löa vò trô. 2. VÒ kÜ n¨ng – Tõ lêi gi¶i cña c¸c bµi tËp mÉu, hiÓu c¸ch vËn dông vµ gi¶i nh÷ng bµi tËp vÒ ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng. II – ChuÈn bÞ Gi¸o viªn – Mét xe l¨n, trªn xe l¨n cã g¾n mét ®Çu bót bi vµ mét qu¶ bãng bay. – M« h×nh m¸y bay ph¶n lùc g¾n vµo ®Çu mét thanh nhÑ cã thÓ quay quanh mét trôc th¼ng ®øng cè ®Þnh. §u«i m¸y bay g¾n mét qu¶ ph¸o th¨ng thiªn. – Ph¸o th¨ng thiªn. – Con quay n−íc. Thùc chÊt lµ ®Þnh luËt b¶o toµn momen ®éng l−îng, nh−ng vÉn cã thÓ dïng ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng ®Ó gi¶i thÝch chuyÓn ®éng ®èi víi tõng nh¸nh con quay. III – thiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1. KiÓm tra, chuÈn bÞ ®iÒu kiÖn xuÊt ph¸t. §Ò xuÊt vÊn ®Ò C¸ nh©n suy nghÜ, tr¶ lêi. Cã thÓ lµ : Thæi khÝ vµo qu¶ bãng – Ph¸t biÓu néi dung ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng ? – Cho mét xe l¨n, trªn xe l¨n cã g¾n mét ®Çu bót bi vµ mét qu¶ bãng bay g¾n vµo ®Çu bót bi nh− h×nh vÏ. H·y nghÜ c¸ch lµm cho xe chuyÓn ®éng mµ bay, sau ®ã th¶ tay ra th× xe sÏ chuyÓn ®éng. HS lªn b¶ng tiÕn hµnh thÝ nghiÖm. Ho¹t ®éng 2. T×m hiÓu nguyªn t¾c chuyÓn ®éng b»ng ph¶n lùc HS th¶o luËn nhãm ®Ò xuÊt ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm. Cã thÓ b»ng kinh nghiÖm HS còng ®−a ra ®−îc ph−¬ng ¸n ®æ n−íc vµo phÔu. Suy nghÜ tr¶ lêi c©u hái cña GV. kh«ng ®−îc dïng tay hay c¸c vËt kh¸c t¸c dông vµo chiÕc xe ? – Yªu cÇu HS lªn tiÕn hµnh thÝ nghiÖm kiÓm tra ph−¬ng ¸n ®−a ra. Th«ng b¸o : chuyÓn ®éng cña chiÕc xe trong thÝ nghiÖm trªn gäi lµ chuyÓn ®éng b»ng ph¶n lùc. VËy thÕ nµo lµ chuyÓn ®éng b»ng ph¶n lùc ? Chóng ta sÏ nghiªn cøu trong bµi ngµy h«m nay. GV giíi thiÖu mét con quay n−íc, thùc chÊt lµ mét c¸i phÔu, phÇn d−íi th«ng víi mét èng cã hai ®Çu bÎ hai h−íng song song ng−îc chiÒu nhau. PhÔu ®−îc treo b»ng mét sîi d©y vµ ban ®Çu ®øng yªn. – Cho thªm mét cèc n−íc s¹ch, kh«ng ®−îc dïng tay quay, h·y nghÜ ph−¬ng ¸n lµm cho con quay chuyÓn ®éng quay ? GV tiÕn hµnh thÝ nghiÖm ®æ n−íc vµo con quay, sau ®ã ®Ó cho n−íc ch¶y ra phÝa hai èng th× con quay sÏ quay. – T¹i sao khi n−íc ch¶y ra qua hai èng th× con quay chuyÓn ®éng quay ? Gîi ý : – Cã thÓ coi hÖ gåm phÔu vµ n−íc lµ hÖ kÝn v× träng l−îng cña phÔu vµ n−íc ®−îc c©n b»ng víi lùc c¨ng cña d©y treo. – ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng cho phÔu vµ n−íc. – T−¬ng tù nh− trªn, sóng vµ ®¹n lµ mét hÖ kÝn, v× vËy khi ®¹n b¾n ra th× sóng ph¶i cã ®éng l−îng b»ng vµ ng−îc chiÒu víi ®¹n. C¸ nh©n tr¶ lêi. Ho¹t ®éng 3. Gi¶i thÝch nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña ®éng c¬ ph¶n lùc, tªn löa C¸ nh©n nªu vÝ dô. Cã thÓ lµ : chuyÓn ®éng cña m¸y bay ph¶n lùc, ph¸o th¨ng thiªn, tªn löa, ... – M¸y bay chøa nhiªn liÖu, khi ch¸y khÝ phôt vÒ phÝa sau t¹o ra ph¶n lùc ®Èy m¸y bay. – M¸y bay c¸nh qu¹t chuyÓn ®éng do luång khÝ d−íi c¸nh qu¹t t¹o ra khi c¸nh qu¹t quay. – ChuyÓn ®éng cña tªn löa còng gièng nh− chuyÓn ®éng cña m¸y bay ph¶n lùc. C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. GV gi¶i thÝch chÝnh x¸c lÝ do con quay cã thÓ quay ®−îc. – T¹i sao khi b¾n sóng l¹i chuyÓn ®éng giËt lïi ? Th«ng b¸o : ChuyÓn ®éng cña sóng giËt, cña con quay n−íc lµ chuyÓn ®éng b»ng ph¶n lùc. – VËy chuyÓn ®éng b»ng ph¶n lùc lµ g× ? – Yªu cÇu HS tr¶ lêi c©u hái C1. – Ngoµi nh÷ng chuyÓn ®éng nh− sóng giËt khi b¾n, con quay n−íc. H·y lÊy mét sè vÝ dô vÒ chuyÓn ®éng b»ng ph¶n lùc trong ®êi sèng ? GV nhÊn m¹nh lÝ do ®Æt tªn lµ m¸y bay ph¶n lùc. – T¹i sao nãi chuyÓn ®éng cña m¸y bay ph¶n lùc lµ chuyÓn ®éng b»ng ph¶n lùc ? GV gi¶i thÝch nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña m¸y bay ph¶n lùc. – Yªu cÇu HS tr¶ lêi c©u hái C2. – Gi¶i thÝch chuyÓn ®éng cña tªn löa ? Bæ sung kiÕn thøc : §éng c¬ ph¶n lùc cña m¸y bay chØ cã thÓ ho¹t ®éng trong m«i tr−êng khÝ quyÓn v× cÇn hót kh«ng khÝ tõ bªn ngoµi ®Ó ®èt ch¸y nhiªn liÖu. Tªn löa vò trô cã thÓ ho¹t ®éng c¶ trong vò trô ch©n kh«ng v× ngoµi nhiªn liÖu tªn löa, cßn mang theo c¶ chÊt «xy ho¸. Yªu cÇu HS ®äc thªm phÇn th«ng tin bæ sung ®−îc in ch÷ nhá trong SGK. Ho¹t ®éng 4. Lµm mét sè bµi tËp vÒ ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng C¸ nh©n lµm bµi theo sù ®Þnh h−íng cña GV. Ho¹t ®éng 5. Cñng cè bµi häc vµ ®Þnh h−íng nhiÖm vô häc tËp tiÕp theo C¸ nh©n nhËn nhiÖm vô häc tËp. GV nhÊn m¹nh tÇm quan träng cña c¸c ®Þnh luËt b¶o toµn. GV yªu cÇu HS lµm c¸c bµi tËp vËn dông ë SGK. §Þnh h−íng cña GV (nÕu cÇn) : Bµi 1 : – T¹i sao khi nÐm b×nh khÝ th× nhµ du hµnh vò trô l¹i chuyÓn ®éng vÒ phÝa tµu ? – §Ó x¸c ®Þnh vËn tèc cña nhµ du hµnh vò trô sau khi nÐm b×nh khÝ ta ph¶i ¸p dông ®Þnh luËt nµo ? Bµi 3 : §èi víi bµi nµy HS th−êng gÆp khã kh¨n trong viÖc t×m h−íng bay cña m¶nh ®¹n thø hai. C©u hái : – ¸p dông ®Þnh luËt nµo ®Ó gi¶i ®−îc bµi to¸n ? – T¹i sao cã thÓ coi hÖ lµ hÖ kÝn ? – BiÓu diÔn c¸c vÐc t¬ ®éng l−îng tr−íc vµ sau khi viªn ®¹n næ ? – CÇn ¸p dông quy t¾c nµo ®Ó t×m h−íng cña vect¬ ®éng l−îng cña m¶nh ®¹n thø hai ? – B»ng c¸ch nµo cã thÓ ®−a biÓu thøc cña ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng tõ d¹ng vect¬ vÒ d¹ng ®¹i sè ? – Tr×nh bµy nguyªn t¾c cña chuyÓn ®éng b»ng ph¶n lùc ? – M« t¶ vµ gi¶i thÝch chuyÓn ®éng cña loµi mùc trong n−íc ? Bµi tËp vÒ nhµ : – Lµm bµi tËp 1, 2, 3 trong SGK. – ¤n l¹i kh¸i niÖm c«ng ®· häc ë THCS. Bμi 33 C«ng vμ c«ng suÊt I – Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – Ph©n biÖt ®−îc kh¸i niÖm c«ng trong ng«n ng÷ th«ng th−êng vµ klh¸i niÖm c«ng trong vËt lÝ. – BiÕt ®−îc c«ng c¬ häc g¾n víi hai yÕu tè : Lùc t¸c dông vµ ®é dêi ®iÓm ®Æt theo ph−¬ng cña lùc. BiÓu thøc : A = Fscosα. – HiÓu râ c«ng lµ ®¹i l−îng v« h−íng, gi¸ trÞ cña nã cã thÓ d−¬ng hoÆc ©m øng víi c«ng ph¸t ®éng hoÆc c«ng c¶n. – N¾m ®−îc kh¸i niÖm c«ng suÊt, ý nghÜa cña c«ng suÊt trong thùc tiÔn kÜ thuËt vµ ®êi sèng. Gi¶i thÝch ®−îc øng dông trong hép sè cña ®éng c¬ «t«, xe m¸y. 2. VÒ kÜ n¨ng – VËn dông c«ng thøc tÝnh c«ng ®Ó tÝnh c«ng trong tr−êng hîp vËt chÞu t¸c dông cña mét lùc theo c¸c ph−¬ng kh¸c nhau. D−íi sù ®Þnh h−íng cña GV, cã thÓ vËn dông c«ng thøc ®Ó tÝnh c«ng trong tr−êng hîp vËt chÞu t¸c dông cña nhiÒu lùc. II – ChuÈn bÞ Häc sinh – ¤n l¹i kiÕn kh¸i niÖm c«ng ®· häc ë THCS. III – thiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1. KiÓm tra, chuÈn bÞ ®iÒu kiÖn xuÊt ph¸t. §Ò xuÊt vÊn ®Ò C¸ nh©n tr¶ lêi. C«ng cña lùc t¸c dông : A = F.s = 5.2=10 (J). – Mét vËt chÞu t¸c dông cña mét lùc kÐo theo ph−¬ng ngang cã ®é lín 5N th× chuyÓn ®éng ®−îc mét ®o¹n lµ 2m. TÝnh c«ng cña lùc t¸c dông ? – Tr−êng hîp lùc FG cïng ph−¬ng víi ®é dêi s th× ta ¸p dông c«ng thøc trªn. NÕu lùc FG kh«ng cïng ph−¬ng víi ®é dêi th× c«ng cña lùc ®−îc x¸c ®Þnh nh− thÕ nµo ? §Ó tr¶ lêi c©u hái nµy ta nghiªn cøu néi dung bµi : C«ng vµ c«ng suÊt. Ho¹t ®éng 2. X©y dùng biÓu thøc tÝnh c«ng c¬ häc trong tr−êng hîp tæng qu¸t – Cho lùc F t¸c dông vµo vËt theo ph−¬ng hîp víi ®é dêi s mét gãc α. X¸c ®Þnh c«ng cña lùc t¸c dông ®ã ? G F2 FG F1G Víi sù gîi ý cña GV, HS tÝnh ®−îc c«ng do lùc F thùc hiÖn lµ : G G A = F1.s = F.s.cosα = F.s. Tr¶ lêi : C«ng lµ ®¹i l−îng ®o b»ng tÝch ®é lín cña lùc vµ h×nh chiÕu cña ®é dêi (cña ®iÓm ®Æt) trªn ph−¬ng cña lùc. Ho¹t ®éng 3. T×m hiÓu kh¸i niÖm c«ng ph¸t ®éng vµ c«ng c¶n, ®¬n vÞ c«ng ⎛ ⎞ π α < ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ → A > 0. NÕu cosα > 0 2 Gîi ý : – VËn dông biÓu thøc tÝnh c«ng trong c¸c tr−êng hîp lùc vu«ng gãc víi ph−¬ng chuyÓn déng vµ lùc cã ph−¬ng cïng víi ph−¬ng chuyÓn ®éng. – Ph©n tÝch lùc FG thµnh hai thµnh phÇn theo hai ph−¬ng ®· biÕt. Th«ng b¸o : thµnh phÇn (s.cosα) lµ h×nh chiÕu cña ®é dêi trªn ph−¬ng cña lùc. – Nªu ®Þnh nghÜa c«ng tæng qu¸t ? BiÓu thøc : A = Fscos . α – Tõ biÓu thøc ®Þnh nghÜa ta thÊy c«ng lµ ®¹i l−îng v« h−íng vµ cã gi¸ trÞ ®¹i sè. VËy khi nµo c«ng cã gi¸ trÞ d−¬ng, khi nµo c«ng cã gi¸ trÞ ©m ? Khi nµo c«ng A b»ng kh«ng ? §¬n vÞ cña c«ng ? Th«ng b¸o : Khi A > 0 th× khi ®ã gäi ⎛ ⎞ π<α<π ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ → A < 0. NÕu cosα < 02 NÕu 2π α = → A = 0. – C«ng cã ®¬n vÞ lµ Jun (kÝ hiÖu lµ J). Tr¶ lêi : 1 Jun = 1 N . 1m Ho¹t ®éng 4. X©y dùng kh¸i niÖm c«ng suÊt Tr¶ lêi : Dïng cÇn cÈu ®Ó ®−a lªn sÏ tèn Ýt thêi gian h¬n. BiÓu thøc : A .t P = (1) §Þnh nghÜa : 1 o¸t lµ c«ng suÊt cña m¸y sinh c«ng 1 Jun trong thêi gian 1 gi©y. 1J 1W1s = lµ c«ng ph¸t ®éng, khi A < 0 gäi lµ c«ng c¶n. – Tõ biÓu thøc ®Þnh nghÜa c«ng, h·y ®Þnh nghÜa 1 Jun lµ g× ? Th«ng b¸o : 1 Jun lµ c«ng thùc hiÖn bëi lùc cã c−êng ®é 1N lµm dêi chç ®iÓm ®Æt cña lùc 1 mÐt theo ph−¬ng cña lùc. Ngoµi ra c«ng cßn cã ®¬n vÞ lµ kil«jun (kJ ). 1 kJ = 1000 J = 103 J – Trong c¸c c«ng tr−êng x©y dùng, ®Ó ý thÊy ng−êi ta th−êng dïng cÇn cÈu ®Ó ®−a vËt liÖu x©y dùng lªn cao mµ kh«ng kÐo c¸c vËt liÖu x©y dùng ®ã lªn, gi¶i thÝch ? Th«ng b¸o : Thùc hiÖn mét c«ng tèn Ýt thêi gian h¬n nghÜa lµ tèc ®é thùc hiÖn c«ng lín h¬n. Trong vËt lÝ ng−êi ta dïng kh¸i niÖm c«ng suÊt (kÝ hiÖu lµ P ) ®Ó biÓu thÞ tèc ®é thùc hiÖn c«ng cña vËt. – ViÕt biÓu thøc to¸n häc cña c«ng suÊt ? – Trong hÖ SI, c«ng suÊt cã ®¬n vÞ lµ o¸t, kÝ hiÖu lµ W. Dùa vµo biÓu thøc cña c«ng suÊt h·y ®Þnh nghÜa 1o¸t ? Th«ng b¸o : Ng−êi ta cßn sö dông ®¬n vÞ lµ béi sè cña o¸t, ®ã lµ kil«o¸t (kW), mªgao¸t (MW). 1 kW = 1000 W = 103 W 1 MW = 1000 000 W = 106 W Trong c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y ng−êi ta dïng ®¬n vÞ lµ m· lùc (HP). 1 m· lùc = 736 W C¸ nh©n tr¶ lêi : P G G G G P (2) A F.s F.v – Tõ biÓu thøc cña c«ng ë trªn, h·y t×m biÓu thøc kh¸c cña c«ng suÊt ? t t == = Th«ng b¸o : NÕu v lµ vËn tèc trung b×nh cña vËt th× P sÏ lµ c«ng suÊt trung b×nh cña lùc t¸c dông lªn vËt. NÕu v lµ vËn tèc tøc thêi th× P lµ c«ng C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. Ho¹t ®éng 5. Lµm bµi tËp vËn dông C¸ nh©n hoµn thµnh yªu cÇu cña GV. Ho¹t ®éng 6. Cñng cè bµi häc vµ ®Þnh h−íng nhiÖm vô häc tËp tiÕp theo C¸ nh©n nhËn nhiÖm vô häc tËp. suÊt tøc thêi, cho biÕt gi¸ trÞ cña c«ng suÊt t¹i mét thêi ®iÓm x¸c ®Þnh. GV yªu cÇu HS ®äc môc øng dông trong SGK. VÝ dô : Khi ®i xe m¸y lªn dèc, ng−êi ®iÒu khiÓn xe ph¶i sö dông sè 1 hoÆc 2. Khi ®ã xe cã tèc ®é nhá nh−ng lùc kÐo sÏ lín gióp xe dÔ dµng lªn dèc. Yªu cÇu häc sinh lµm bµi tËp vËn dông trong SGK. VÒ hiÖn t−îng vËt lÝ, HS dÔ dµng n¾m ®−îc : Khi vËt chuyÓn ®éng sÏ chÞu c¸c ngo¹i lùc t¸c dông lµ lùc kÐo, lùc ma s¸t, träng lùc vµ ph¶n lùc cña mÆt ph¼ng. Tuy nhiªn träng lùc vµ ph¶n lùc kh«ng lµm cho vËt dêi theo ph−¬ng th¼ng ®øng nªn c«ng cña chóng b»ng kh«ng. – ViÕt biÓu thøc c«ng c¬ häc trong tr−êng hîp tæng qu¸t. – Nªu ý nghÜa c«ng d−¬ng vµ c«ng ©m. – §Þnh nghÜa c«ng suÊt vµ nªu ý nghÜa cña ®¹i l−îng ®ã. Bµi tËp vÒ nhµ : Lµm bµi 1 → 4 (SGK). – ¤n l¹i c¸c c«ng thøc vÒ chuyÓn ®éng biÕn ®æi ®Òu vµ kh¸i niÖm n¨ng l−îng ®· ®−îc häc ë THCS. Bμi 34 ®éng n¨ng - ®Þnh lÝ ®éng n¨ng I – Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – Ph¸t biÓu ®−îc ®Þnh nghÜa ®éng n¨ng, viÕt biÓu thøc cña ®éng n¨ng. – HiÓu râ ®éng n¨ng lµ mét d¹ng n¨ng lùc c¬ häc mµ mäi vËt cã khi chuyÓn ®éng, ®éng n¨ng lµ mét ®¹i l−îng v« h−íng vµ cã tÝnh t−¬ng ®èi. – Ph¸t biÓu ®−îc ®Þnh lÝ ®éng n¨ng. 2. VÒ kÜ n¨ng – VËn dông thµnh th¹o biÓu thøc tÝnh c«ng trong ®Þnh lÝ ®éng n¨ng ®Ó gi¶i mét sè bµi to¸n liªn quan ®Õn ®éng n¨ng nh− : x¸c ®Þnh ®éng n¨ng (hay vËn tèc) cña vËt trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®éng khi cã c«ng thùc hiÖn, hoÆc ng−îc l¹i, tõ ®é biÕn thiªn ®éng n¨ng tÝnh ®−îc c«ng vµ lùc thùc hiÖn c«ng ®ã. – Gi¶i thÝch c¸c hiÖn t−îng vËt lÝ cã liªn quan. II – ChuÈn bÞ Häc sinh – Nhí l¹i c¸c c«ng thøc vÒ chuyÓn ®éng biÕn ®æi ®Òu. – ¤n l¹i kh¸i niÖm n¨ng l−îng ®· ®−îc häc ë THCS. III – thiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1. KiÓm tra, chuÈn bÞ ®iÒu kiÖn xuÊt ph¸t. §Ò xuÊt vÊn ®Ò C¸ nh©n suy nghÜ, tr¶ lêi. – C¸c d¹ng n¨ng l−îng : c¬ n¨ng (gåm ®éng n¨ng vµ thÕ n¨ng), nhiÖt n¨ng, ®iÖn n¨ng, ... – V× qu¶ cÇu mang n¨ng l−îng – Nh¾c l¹i kh¸i niÖm n¨ng l−îng ? KÓ tªn mét sè d¹ng n¨ng l−îng mµ em ®· biÕt ? – §Þnh nghÜa c«ng c¬ häc vµ biÓu thøc tÝnh c«ng c¬ häc ? Gi¶i thÝch ho¹t ®éng cña cÇn cÈu ë h×nh 34.1 SGK. – VËy ®éng n¨ng cña mét vËt nãi riªng vµ cña c¸c vËt nãi chung phô thuéc (d−íi d¹ng ®éng n¨ng) nªn cã thÓ thùc hiÖn c«ng ®Ó ph¸ bøc t−êng. Ho¹t ®éng 2. X©y dùng kh¸i niÖm ®éng n¨ng HS dù ®o¸n : §éng n¨ng cña mét vËt phô thuéc vµo ®é lín cña vËn tèc vµ khèi nh÷ng yÕu tè nµo ? §Ó hiÓu ®iÒu ®ã chóng ta häc bµi : §éng n¨ng. §Þnh lÝ ®éng n¨ng. NhËn thÊy kh¶ n¨ng thùc hiÖn c«ng cña mét vËt cµng lín nÕu nã mang n¨ng l−îng (®èi víi qu¶ cÇu trong vÝ dô th× ®éng n¨ng) lín. – Cho biÕt ®éng n¨ng cña mét vËt phô thuéc vµo nh÷ng yÕu tè nµo ? GV th«ng b¸o ®Þnh nghÜa ®éng n¨ng (kÝ hiÖu lµ W® ). 2 l−îng cña vËt ®ã BiÓu thøc tÝnh : mv W2 = (1) ® – V× m lµ ®¹i l−îng v« h−íng, lu«n d−¬ng, v2 còng lµ ®¹i l−îng v« h−íng, lu«n d−¬ng nªn ®éng n¨ng lµ ®¹i l−îng v« h−íng vµ lu«n d−¬ng. VËn tèc cã tÝnh t−¬ng ®èi (phô thuéc vµo hÖ quy chiÕu), nªn ®éng n¨ng cã tÝnh t−¬ng ®èi. – Khóc gç cã khèi l−îng lín chuyÓn ®éng sÏ cã n¨ng l−îng d−íi d¹ng ®éng n¨ng lín. V× vËy nã cã kh¶ n¨ng thùc hiÖn c«ng ®Ó ph¸ cæng thµnh. Th«ng b¸o : §¬n vÞ cña ®éng n¨ng cïng ®¬n vÞ cña c«ng. Khèi l−îng ®o b»ng kg, vËn tèc ®o b»ng m/s th× ®éng n¨ng ®o b»ng jun (J). – Tõ biÓu thøc cña ®éng n¨ng h·y gi¶i thÝch t¹i sao ®éng n¨ng lµ ®¹i l−îng v« h−íng, lu«n d−¬ng vµ ®éng n¨ng cã tÝnh t−¬ng ®èi ? – H·y gi¶i thÝch t¹i sao trong c¸c trËn chiÕn thêi cæ ng−êi ta th−êng dïng nh÷ng khóc gç lín ®Ó ph¸ cæng thµnh mµ kh«ng dïng khóc gç nhá ? Th«ng b¸o : C«ng thøc (1) x¸c ®Þnh ®éng n¨ng cña chÊt ®iÓm chuyÓn ®éng vµ còng ®óng cho vËt chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn, v× khi ®ã mäi chÊt ®iÓm cña vËt cã cïng mét vËn tèc. Ho¹t ®éng 3. Mét vËt ®ang chuyÓn ®éng víi vËn tèc X©y dùng ®Þnh lÝ ®éng n¨ng C¸ nh©n viÕt ®−îc biÓu thøc : 2 2 mv mv A2 2 = − (2) v1 chÞu t¸c dông cña lùc F kh«ng ®æi th× chuyÓn dêi ®−îc mét ®o¹n lµ s vµ ®¹t vËn tèc v2, tøc lµ ®éng n¨ng cña vËt bÞ thay ®æi. – C«ng cña lùc F thu ®−îc cã mèi liªn hÖ víi ®é biÕn thiªn ®éng n¨ng cña vËt nh− thÕ nµo ? BiÓu thøc to¸n häc nµo biÓu thÞ mèi liªn hÖ ®ã ? Gîi ý : – ViÕt biÓu thøc tÝnh c«ng cña lùc F. 12 2 1 – BiÓu diÔn lùc F theo ®Þnh luËt II Niu-t¬n – Sö dông hÖ thøc liªn hÖ vËn tèc, gia tèc vµ ®−êng ®i ®Ó t×m gia tèc. – NhËn xÐt : C«ng cña lùc F b»ng ®é biÕn thiªn ®éng n¨ng. Tr¶ lêi : §éng n¨ng t¨ng khi c«ng cña ngo¹i lùc lµ d−¬ng, ®éng n¨ng gi¶m khi c«ng cña ngo¹i lùc ©m. Ho¹t ®éng 4. VËn dông ®Þnh lÝ ®éng n¨ng ®Ó – NhËn xÐt g× vÒ kÕt qu¶ thu ®−îc ? BiÓu thøc (2) ®−îc viÕt l¹i : A WW 12 ®2 ®1 = − Th«ng b¸o : §ã còng chÝnh lµ néi dung cña ®Þnh lÝ ®éng n¨ng. – Tõ ®Þnh lÝ ®éng n¨ng vµ biÓu thøc tÝnh c«ng c¬ häc h·y cho biÕt khi nµo th× ®éng n¨ng t¨ng vµ khi nµo th× ®éng n¨ng gi¶m ? Th«ng b¸o : Trong tr−êng hîp tæng qu¸t ®Þnh lÝ ®éng n¨ng ®óng trong mäi tr−êng hîp lùc t¸c dông bÊt k× vµ ®−êng ®i bÊt k×. V× thÕ ®Þnh lÝ ®−îc ¸p dông thuËn lîi trong nhiÒu bµi to¸n c¬ häc khi kh«ng thÓ vËn dông ®−îc ®Þnh luËt Niu-t¬n. gi¶i mét sè bµi to¸n vËt lÝ Yªu cÇu HS vËn dông ®Þnh lÝ ®éng n¨ng ®Ó gi¶i mét sè bµi to¸n vËt lÝ. §Ó gióp HS n¾m ®−îc hiÖn t−îng vËt lÝ HS tÝnh ®−îc : F = 1,8.104 N Ho¹t ®éng 5. Cñng cè bµi häc vµ ®Þnh h−íng nhiÖm vô häc tËp tiÕp theo C¸ nh©n nhËn nhiÖm vô häc tËp. trong bµi to¸n GV cã thÓ ®Þnh h−íng nh− sau : – Cã thÓ vËn dông kiÕn thøc vËt lÝ nµo ®Ó gi¶i bµi to¸n ? – T¹i sao khi chuyÓn ®éng ®−îc ®o¹n ®−êng s th× m¸y bay thu ®−îc ®éng n¨ng ®Ó cÊt c¸nh ? Trong tr−êng hîp HS ®Ò xuÊt hai ph−¬ng ¸n : dïng ®Þnh lÝ ®éng n¨ng vµ dïng ®Þnh luËt II Niu-t¬n ®Ó gi¶i bµi to¸n th× GV nªn gi¶i thÝch cho HS : §Ó ¸p dông ®Þnh luËt II Niu-t¬n th× cÇn ph¶i cã ®iÒu kiÖn lùc t¸c dông lµ kh«ng ®æi. Tuy nhiªn, trong thùc tÕ, lùc kÐo cña m¸y kh«ng thÓ tho¶ m·n ®iÒu kiÖn kh«ng ®æi, do ®ã ¸p dông ®Þnh lÝ ®éng n¨ng lµ thÝch hîp ®Ó tÝnh gi¸ trÞ trung b×nh cña lùc kÐo trªn c¶ qu·ng ®−êng chuyÓn ®éng cña m¸y bay. – Ph¸t biÓu ®Þnh lÝ ®éng n¨ng vµ tr×nh bµy ý nghÜa cña ®Þnh lÝ ? Bµi vÒ nhµ : – Tr¶ lêi c©u hái 4 vµ lµm c¸c bµi tËp tõ bµi 1 ®Õn bµi 4 SGK. – ¤n l¹i c¸c kh¸i niÖm lùc hÊp dÉn, träng lùc, träng tr−êng vµ kh¸i niÖm thÕ n¨ng (®· ®−îc häc ë THCS). Bμi 35 ThÕ n¨ng - ThÕ n¨ng träng tr−êng I – Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – TÝnh ®−îc c«ng cña träng lùc thùc hiÖn khi vËt dÞch chuyÓn, tõ ®ã suy ra biÓu thøc cña thÕ n¨ng träng tr−êng. – N¾m v÷ng mèi quan hÖ : C«ng cña träng lùc b»ng ®é gi¶m thÕ n¨ng. – N¾m ®−îc kh¸i niÖm chung vÒ thÕ n¨ng trong c¬ häc, tõ ®ã ph©n biÖt ®−îc hai d¹ng n¨ng l−îng ®éng n¨ng vµ thÕ n¨ng, hiÓu râ kh¸i niÖm thÕ n¨ng lu«n g¾n víi t¸c dông cña lùc thÕ. – VËn dông ®−îc c«ng thøc x¸c ®Þnh thÕ n¨ng, trong ®ã ph©n biÖt ®−îc : + C«ng cña träng lùc lu«n lµm gi¶m thÕ n¨ng. Khi thÕ n¨ng t¨ng tøc lµ träng lùc ®· thùc hiÖn mét c«ng ©m, b»ng vµ ng−îc dÊu víi c«ng d−¬ng cña träng lùc. + ThÕ n¨ng t¹i mçi vÞ trÝ cã thÓ kh¸c nhau tuú theo c¸ch chän gèc to¹ ®é. Tõ ®ã n¾m v÷ng tÝnh t−¬ng ®èi cña thÕ n¨ng vµ biÕt chän møc kh«ng cña thÕ n¨ng cho phï hîp trong viÖc gi¶i c¸c bµi to¸n cã liªn quan ®Õn thÕ n¨ng. 2. VÒ kÜ n¨ng – Gi¶i thÝch c¸c hiÖn t−îng vËt lÝ cã liªn quan. – RÌn luyÖn cho häc sinh kÜ n¨ng gi¶i bµi to¸n vÒ thÕ n¨ng, thÕ n¨ng träng tr−êng. II – ChuÈn bÞ Häc sinh – ¤n l¹i c¸c kh¸i niÖm lùc hÊp dÉn, träng lùc, träng tr−êng vµ kh¸i niÖm thÕ n¨ng (®· ®−îc häc ë THCS). III – thiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1. KiÓm tra, chuÈn bÞ ®iÒu kiÖn xuÊt ph¸t. §Ò xuÊt vÊn ®Ò C¸ nh©n suy nghÜ, tr¶ lêi vµ nhËn thøc vÊn ®Ò cña bµi häc. Ho¹t ®éng 2. T×m hiÓu kh¸i niÖm thÕ n¨ng B»ng kinh nghiÖm thùc tÕ hoÆc b»ng ph¸n ®o¸n HS tr¶ lêi ®−îc : – Khi c¸nh cung bÞ uèn nhiÒu th× mòi tªn bay xa h¬n. Qu¶ nÆng cña bóa m¸y ®−îc kÐo cµng cao th× cäc cµng lón s©u vµo ®Êt. – ThÕ n¨ng cña c¸nh cung phô thuéc vµo ®é cong cña cung, thÕ n¨ng cña bóa m¸y phô thuéc vµo vÞ trÝ t−¬ng ®èi cña bóa so víi mÆt ®Êt. HS tiÕp thu, ghi nhí. GV yªu cÇu HS nh¾c l¹i kh¸i niÖm lùc hÊp dÉn, kh¸i niÖm träng tr−êng. – Gi¶i thÝch ho¹t ®éng cña c¸nh cung vµ cña bóa m¸y ®ãng cäc (vÏ trong h×nh 35.1, 35.2 SGK). – N¨ng l−îng mµ c¸nh cung vµ qu¶ nÆng cña bóa m¸y dù tr÷ lµ d¹ng n¨ng l−îng nµo ? – Cã mÊy d¹ng thÕ n¨ng ? §ã lµ nh÷ng d¹ng nµo ? §Æt vÊn ®Ò : Trong ch−¬ng tr×nh THCS chóng ta ®· lµm quen víi hai kh¸i niÖm lµ thÕ n¨ng hÊp dÊn vµ thÕ n¨ng ®µn håi. VËy thÕ n¨ng cña mét vËt sÏ phô thuéc nh÷ng yÕu tè nµo ? BiÓu thøc to¸n häc nµo thÓ hiÖn mèi quan hÖ ®ã ? Trë l¹i víi hai vÝ dô ë phÇn më bµi. H·y tr¶ lêi c©u hái : – Khi nµo th× c¸nh cung vµ qu¶ nÆng cña bóa m¸y thùc hiÖn ®−îc c«ng lín h¬n (tøc lµ lµm b¾n mòi tªn ®i xa h¬n vµ cäc bªt«ng lón vµo ®Êt s©u h¬n) ? – ThÕ n¨ng cña c¸c vËt phô thuéc vµo yÕu tè nµo ? GV th«ng b¸o : vËy thÕ n¨ng cña vËt phô thuéc vµo vÞ trÝ t−¬ng ®èi cña vËt so víi mÆt ®Êt hoÆc phô thuéc vµo ®é biÕn d¹ng cña vËt so víi tr¹ng th¸i ch−a biÕn d¹ng. Ho¹t ®éng 3. X¸c ®Þnh c«ng cña träng lùc. X©y dùng biÓu thøc biÓu thøc thÕ n¨ng träng tr−êng C¸ nh©n lµm viÖc víi phiÕu häc tËp theo h−íng dÉn cña GV. B»ng viÖc chia nhá ®o¹n ®−êng ®i, HS tÝnh to¸n ®−îc : GV yªu cÇu HS hoµn thµnh yªu cÇu 1 ë phiÕu häc tËp. ViÖc gi¶i bµi to¸n cã thÓ häc sinh gÆp khã kh¨n v× ®é dêi cña vËt kh«ng ph¶i lµ ®−êng th¼ng mµ lµ mét quü ®¹o bÊt k×. V× vËy GV cã thÓ dïng h×nh vÏ 35.3 ®Ó ®Þnh h−íng cho HS biÕt c¸ch chia ®−êng ®i thµnh nh÷ng ®é dêi nhá Δs. C«ng toµn phÇn thùc hiÖn trªn c¶ qu·ng ®−êng tõ B ®Õn C lµ : A A P. z BC = Δ= Δ ∑ ∑( ) ⇒= − A Pz z BC B C ( ) ⇒= − A mg z z BC B C ( ) (1) Bz Δz Cz B Δs PG C – NhËn xÐt : C«ng cña träng lùc kh«ng phô thuéc vµo d¹ng ®−êng ®i cña vËt mµ chØ phô thuéc vµo vÞ trÝ ®Çu vµ vÞ trÝ cuèi cña vËt. C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. C¸ nh©n ph¸t biÓu. – NhËn xÐt sù phô thuéc cña c«ng cña träng lùc vµo d¹ng quü ®¹o chuyÓn ®éng ? Th«ng b¸o : Nh÷ng lùc cã tÝnh chÊt nh− vËy gäi lµ lùc thÕ hay lùc b¶o toµn. ViÕt l¹i biÓu thøc (1) ta ®−îc : A mgz mgz BC B C = − KÝ hiÖu : W mgz t = (2) §¹i l−îng Wt gäi lµ thÕ n¨ng cña vËt trong träng tr−êng (gäi t¾t lµ thÕ n¨ng träng tr−êng). VËy ta lu«n cã : A =W -W 12 t1 t2 (3) – BiÓu thøc (3) ®−îc ph¸t biÓu thµnh lêi nh− thÕ nµo ? C¸ nh©n ®−a ra nhËn xÐt. KÕt luËn : C«ng lµ sè ®o sù biÕn ®æi n¨ng l−îng. C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. – BiÓu thøc thÕ n¨ng cña hÖ vËt - Tr¸i §Êt : W mgz t = Ho¹t ®éng 4. T×m hiÓu mèi liªn hÖ gi÷a lùc thÕ vµ thÕ n¨ng C¸ nh©n tr¶ lêi : – Mét sè lùc lµ lùc thÕ : lùc hÊp dÉn, lùc ®µn håi, lùc tÜnh ®iÖn ... – Kh«ng ph¶i lµ lùc thÕ v× c«ng cña nã phô thuéc h×nh d¹ng ®−êng ®i. Th«ng b¸o : C«ng cña träng lùc b»ng hiÖu thÕ n¨ng t¹i vÞ trÝ ®Çu vµ t¹i vÞ trÝ cuèi, tøc lµ b»ng ®é gi¶m thÕ n¨ng. – H·y nhËn xÐt mèi quan hÖ c«ng cña träng lùc vµ sù biÕn ®æi thÕ n¨ng trong c¸c tr−êng hîp trong h×nh 35.4 SGK sau ®ã rót ra kÕt luËn chung. – GV th«ng b¸o kh¸i niÖm vµ c¸ch chän "møc kh«ng n¨ng l−îng" hay cßn gäi lµ "gèc thÕ n¨ng". – ViÕt biÓu thøc thÕ n¨ng cña hÖ vËt - Tr¸i §Êt ? §Þnh h−íng cña GV : – CÇn chó ý ®Õn khèi l−îng cña vËt so víi Tr¸i §Êt. – Ngoµi Tr¸i §Êt, mäi thiªn thÓ träng vò trô ®Òu hót lÉn nhau víi lùc v¹n vËt hÊp dÉn, do ®ã còng tån t¹i n¨ng l−îng d−íi d¹ng thÕ n¨ng vµ gäi chung lµ thÕ n¨ng hÊp dÉn. ThÕ n¨ng träng tr−êng chØ lµ tr−êng hîp riªng cña thÕ n¨ng hÊp dÉn. – §¬n vÞ cña thÕ n¨ng : gièng ®¬n vÞ cña c«ng còng ®o b»ng jun (J). – H·y kÓ thªm mét sè lùc lµ lùc thÕ ? – Lùc ma s¸t cã ph¶i lµ lùc thÕ kh«ng ? V× sao ? Th«ng b¸o : chØ cã lùc thÕ t¸c dông lªn mét vËt míi t¹o cho vËt thÕ n¨ng. ThÕ C¸ nh©n tiÕp thu th«ng b¸o. Ho¹t ®éng 5. VËn dông C¸ nh©n lµm viÖc víi phiÕu häc tËp sau ®ã lªn b¸o c¸o kÕt qu¶. Ho¹t ®éng 6. Cñng cè bµi häc vµ ®Þnh h−íng nhiÖm vô häc tËp tiÕp theo C¸ nh©n nhËn nhiÖm vô häc tËp. n¨ng lµ n¨ng l−îng cña mét hÖ cã ®−îc do t−¬ng t¸c gi÷a c¸c phÇn cña hÖ th«ng qua lùc thÕ. ThÕ n¨ng phô thuéc vÞ trÝ t−¬ng ®èi cña c¸c phÇn Êy. GV yªu cÇu HS hoµn thµnh yªu cÇu 2 trong phiÕu häc tËp. GV cã thÓ ®Æt c©u hái : Muèn biÕt c«ng cã phôc thuéc viÖc chän møc kh«ng hay kh«ng ta ph¶i lµm thÕ nµo ? – H·y nªu ®Æc ®iÓm cña thÕ n¨ng ? – Gi÷a thÕ n¨ng vµ ®éng n¨ng cã g× kh¸c nhau ? – Gi¶i thÝch ý nghÜa cña hÖ thøc : A WW 12 t1 t2 = − – VÒ nhµ lµm c¸c bµi tËp trong SGK vµ «n l¹i kiÕn thøc vÒ biÕn d¹ng ®µn håi cña lß xo vµ ®Þnh luËt Hóc. – ¤n l¹i kiÕn thøc vÒ thÕ n¨ng ®µn håi ®· ®−îc häc ë ch−¬ng tr×nh THCS. PhiÕu häc tËp C©u 1. Mét vËt cã khèi l−îng m ®−îc coi nh− mét chÊt ®iÓm, di chuyÓn tõ ®iÓm B cã ®é cao zB ®Õn ®iÓm C cã ®é cao zC so víi mÆt ®Êt. TÝnh c«ng cña träng lùc t¸c dông lªn vËt thùc hiÖn trong dÞch chuyÓn tõ B ®Õn C. C©u 2. Mét buång c¸p treo chë ng−êi víi khèi l−îng tæng céng 800kg ®i tõ vÞ trÝ xuÊt ph¸t c¸ch mÆt ®Êt 10m tíi mét tr¹m dõng trªn nói ë ®é cao 550m sau ®ã l¹i ®i tiÕp tíi mét tr¹m kh¸c ë ®é cao 1300m. ZB ZC B PG C 1. T×m thÕ n¨ng träng tr−êng cña vËt t¹i vÞ trÝ xuÊt ph¸t vµ t¹i c¸c tr¹m dõng trong c¸c tr−êng hîp : a) LÊy mÆt ®Êt lµm møc kh«ng. b) LÊy tr¹m dõng thø nhÊt lµm møc kh«ng. 2. TÝnh c«ng cña träng lùc thùc hiÖn khi buång c¸p treo di chuyÓn : a) tõ vÞ trÝ xuÊt ph¸t tíi tr¹m dõng thø nhÊt. b) tõ tr¹m dõng thø nhÊt tíi tr¹m dõng tiÕp theo. C«ng nµy cã phô thuéc viÖc chän møc kh«ng nh− ë c©u 1 kh«ng ? Bμi 36 ThÕ n¨ng ®μn håi I – Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – N¾m ®−îc kh¸i niÖm thÕ n¨ng ®µn håi nh− lµ mét n¨ng l−îng dù tr÷ ®Ó sinh c«ng cña vËt khi biÕn d¹ng. – TÝnh ®−îc c«ng cña lùc ®µn håi thùc hiÖn khi vËt biÕn d¹ng d−íi sù ®Þnh h−íng cña gi¸o viªn, tõ ®ã suy ra biÓu thøc thÕ n¨ng ®µn håi. – N¾m v÷ng mèi quan hÖ : C«ng cña lùc ®µn håi b»ng ®é gi¶m thÕ n¨ng ®µn håi. – HiÓu b¶n chÊt cña thÕ n¨ng ®µn håi lµ do t−¬ng t¸c cña lùc ®µn håi (lµ lùc thÕ) gi÷a c¸c phÇn tö cña vËt biÕn d¹ng ®µn håi. - N¾m v÷ng vµ biÕt ¸p dông ph−¬ng ph¸p ®å thÞ ®Ó tÝnh c«ng cña lùc ®µn håi. HiÓu râ ý nghÜa cña ph−¬ng ph¸p nµy, sö dông khi lùc t¸c dông biÕn ®æi tØ lÖ víi ®é biÕn d¹ng. – Liªn hÖ c¸c vÝ dô thùc tÕ ®Ó gi¶i thÝch ®−îc kh¶ n¨ng sinh c«ng cña vËt hoÆc hÖ vËt biÕn d¹ng ®µn håi. 2. VÒ kÜ n¨ng – Gi¶i thÝch c¸c hiÖn t−îng vËt lÝ cã liªn quan. – RÌn luyÖn cho häc sinh kÜ n¨ng gi¶i bµi to¸n vÒ thÕ n¨ng ®µn håi. II – ChuÈn bÞ Häc sinh – ¤n l¹i vÒ biÕn d¹ng ®µn håi cña lß xo vµ biÓu thøc cña lùc ®µn håi theo ®Þnh luËt Hóc. – ¤n l¹i kiÕn thøc vÒ thÕ n¨ng ®µn håi ®· ®−îc häc ë ch−¬ng tr×nh THCS. III – thiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1. KiÓm tra, chuÈn bÞ ®iÒu kiÖn xuÊt ph¸t. §Ò xuÊt vÊn ®Ò C¸ nh©n tr¶ lêi c©u hái vµ nhËn thøc vÊn ®Ò cña bµi häc. Ho¹t ®éng 2. TÝnh c«ng cña lùc ®µn håi. X©y dùng biÓu thøc thÕ n¨ng ®µn håi HS sÏ x©y dùng biÓu thøc cña thÕ n¨ng ®µn håi th«ng qua viÖc tÝnh c«ng cña lùc ®µn håi. – Ph¸t biÓu ®Þnh luËt Hóc ? – ThÕ n¨ng lµ g× ? ThÕ n¨ng cña mét vËt ë ®é cao h lµ thÕ n¨ng g× ? T¹i sao ? – Bãp mÐo mét qu¶ bãng bay, khi ®ã qu¶ bãng bay sÏ cã n¨ng l−îng tån t¹i d−íi d¹ng thÕ n¨ng ®µn håi. VËy thÕ n¨ng ®µn håi cña mét vËt phô thuéc nh÷ng yÕu tè nµo ? BiÓu thøc to¸n häc nµo thÓ hiÖn mèi quan hÖ ®ã ? – H·y x©y dùng biÓu thøc cña thÕ n¨ng ®µn håi t−¬ng tù nh− x©y dùng biÓu thøc thÕ n¨ng träng tr−êng ? §Ó thuËn tiÖn cho viÖc x¸c ®Þnh lùc ®µn håi ta xÐt con l¾c lß xo, gåm mét qu¶ cÇu cã khèi l−îng nhá m g¾n mét ®Çu lß xo n»m ngang, ®Çu kia gi÷ cè ®Þnh. Cã thÓ HS sÏ gÆp khã kh¨n trong viÖc tÝnh c«ng cña lùc ®µn håi b»ng ph−¬ng ph¸p ®å thÞ. V× vËy GV cã thÓ ®Þnh h−íng nh− sau : HS cã thÓ chia nhá ®é biÕn d¹ng toµn phÇn thµnh nh÷ng ®o¹n biÕn d¹ng v« cïng nhá Δx sao cho t−¬ng øng víi ®é biÕn d¹ng nµy th× lùc ®µn håi coi nh− lµ kh«ng ®æi. C«ng nguyªn tè do lùc ®µn håi thùc hiÖn trªn mét ®o¹n biÕn d¹ng xΔ cã gi¸ trÞ : Δ = Δ =− Δ A F x kx x (1) BiÓu thøc c«ng toµn phÇn : 2 2 kx kx A= - – §Ó tÝnh c«ng cña lùc ®µn håi ta ph¶i x¸c ®Þnh ®−îc nh÷ng ®¹i l−îng nµo ? – Lùc ®µn håi cã thay ®æi trong qu¸ tr×nh vËt chuyÓn ®éng kh«ng ? – Muèn coi nh− lùc ®µn håi kh«ng thay ®æi ta ph¶i lµm thÕ nµo ? – Cã thÓ sö dông ph−¬ng ph¸p ®å thÞ ®· häc ë bµi 5 ®Ó tÝnh c«ng toµn phÇn kh«ng ? – VÏ ®å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña ®é lín lùc ®µn håi vµo ®é dêi cña vËt ? 12 1 2 2 2 (2) – NÕu sö dông ph−¬ng ph¸p ®å thÞ th× – C«ng cña lùc ®µn håi chØ phô thuéc vµo ®é biÕn d¹ng ®Çu vµ cuèi cña lß xo, vËy lùc ®µn håi lµ lùc thÕ. Ta cã thÓ ®Þnh nghÜa thÕ n¨ng ®µn håi b»ng biÓu thøc : 2 c«ng toµn phÇn cña lùc ®µn håi ®−îc x¸c ®Þnh nh− thÕ nµo ? – Lùc ®µn håi cã ph¶i lµ lùc thÕ kh«ng ? T¹i sao ? – ViÕt biÓu thøc cña thÕ n¨ng hÊp dÉn ? Tõ ®ã h·y viÕt l¹i biÓu thøc (2) theo ®é biÕn thiªn thÕ n¨ng ? kx W =2 (3) ®h BiÓu thøc (2) cã thÓ viÕt thµnh : 12 ®h ®h 1 2 A =W -W (4) C¸ nh©n tiÕp thu th«ng b¸o. Ho¹t ®éng 3. Lµm mét sè bµi tËp ¸p dông HS tÝnh ®−îc : k = 150 N/m. Th«ng b¸o : C«ng cña lùc ®µn håi b»ng ®é gi¶m thÕ n¨ng ®µn håi §¬n vÞ cña thÕ n¨ng ®µn håi lµ jun (J). Tõ c«ng thøc (4) ta thÊy : Khi gi¶m ®é biÕn d¹ng, vËt biÕn d¹ng (lß xo) sinh c«ng hay c«ng cña lùc ®µn håi lµ d−¬ng. Ng−îc l¹i, nÕu muèn t¨ng ®é biÕn d¹ng, ph¶i cã c«ng cña ngo¹i lùc t¸c dông ®Ó th¾ng c«ng ©m cña lùc ®µn håi. Yªu cÇu HS lµm bµi tËp 1 SGK. W®h = 0,03 J. A12 = – 0,062 J. – C«ng lùc ®µn håi ©m v× ®é biÕn d¹ng cña lß xo t¨ng. Ho¹t ®éng 4. Cñng cè bµi häc vµ ®Þnh h−íng nhiÖm vô häc tËp tiÕp theo. C¸ nh©n nhËn nhiÖm vô häc tËp. – V× sao c«ng lùc ®µn håi l¹i ©m ? – Lùc ®µn håi cã ph¶i lµ lùc thÕ kh«ng ? T¹i sao ? – C«ng cña lùc ®µn håi liªn hÖ víi ®é biÕn thiªn thÕ n¨ng ®µn håi thÕ nµo ? – ViÕt biÓu thøc thÕ n¨ng ®µn håi. Nªu c¸c tÝnh chÊt cña thÕ n¨ng nµy. Bµi tËp vÒ nhµ : – Lµm bµi 2 SGK. – ¤n l¹i c¸c kiÕn thøc vÒ ®éng n¨ng vµ thÕ n¨ng. Bμi 37 ®Þnh luËt b¶o toμn c¬ n¨ng I – Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – N¾m v÷ng ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng. – BiÕt c¸ch thiÕt lËp ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng trong c¸c tr−êng hîp cô thÓ lùc t¸c dông lµ träng lùc vµ lùc ®µn håi. Tõ ®ã më réng thµnh ®Þnh luËt tæng qu¸t khi lùc t¸c dông lµ lùc thÕ nãi chung. – Tham gia thiÕt kÕt thÝ nghiÖm kiÓm chøng ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng. – Tham gia gi¶i bµi to¸n xö lÝ sè liÖu thÝ nghiÖm ®Ó x©y dùng ®−îc c«ng thøc cña ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng. 2. VÒ kÜ n¨ng – KÜ n¨ng bè trÝ thÝ nghiÖm, quan s¸t tØ mû, chÝnh x¸c. – Sö dông phÇn mÒm vi tÝnh. – Gi¶i thÝch c¸c hiÖn t−îng vËt lÝ. – VËn dông ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng ®Ó gi¶i mét sè bµi to¸n ®¬n gi¶n trong tr−êng hîp träng lùc, lùc ®µn håi. II – ChuÈn bÞ Gi¸o viªn – Dông cô lµm thÝ nghiÖm biÓu diÔn gåm : mét con l¾c ®¬n, mét con l¾c lß xo. – H×nh vÏ 37.1 vµ 37.4.a phãng to. (NÕu tr−êng cã ®iÒu kiÖn th× nªn chuÈn bÞ nh÷ng dông cô nh− sau : – Mét m¸y tÝnh cã cµi phÇn mÒm hç trî d¹y häc ®−îc so¹n th¶o bëi nhãm GV khoa VËt lÝ – Tr−êng §HSP Hµ Néi. – Mét m¸y chiÕu Projecter. – Bé thÝ nghiÖm ®Öm khÝ : Con l¾c lß xo cã ®é cøng k = 5,7 N/m, vËt nÆng 180g. Cæng quang ®iÖn vµ ®ång hå hiÖn sè. – Mét con l¾c ®¬n). Häc sinh – ¤n l¹i kiÕn thøc vÒ ®éng n¨ng vµ thÕ n¨ng. (NÕu cã ®iÒu kiÖn th× HS ®−îc båi d−ìng kÜ n¨ng sö dông c¸c phÇn mÒm). III – thiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1. KiÓm tra, chuÈn bÞ ®iÒu kiÖn xuÊt ph¸t. §Ò xuÊt vÊn ®Ò C¸ nh©n tr¶ lêi c©u hái. mv W2 = ;2 – ViÕt biÓu thøc tÝnh ®éng n¨ng vµ thÕ n¨ng. – Nªu vÝ dô mét vËt võa cã ®éng n¨ng võa cã thÕ n¨ng. 2 ® kx W2 = ; W mgh t = t – NhËn xÐt sù biÕn ®æi cña ®éng n¨ng vµ thÕ n¨ng cña mét vËt r¬i tù do ? – NhËn xÐt : khi vËt r¬i tù do th× ®éng n¨ng t¨ng vµ thÕ n¨ng gi¶m §Æt vÊn ®Ò : Sù t¨ng gi¶m ®ã cã tu©n theo quy luËt nµo kh«ng ? Ho¹t ®éng 2. X©y dùng ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng trong tr−êng hîp träng lùc C¸ nh©n lµm viÖc víi phiÕu häc tËp. Chän mèc thÕ n¨ng t¹i mÆt ®Êt : T¹i h = 50 m W® = 0 J ; Wt = 500 J ⇒ W = 500 J. T¹i h = 45 m W® = 50J ; Wt = 450 J ⇒ W = 500 J. T¹i h = 0 m W® = 500 J ; Wt = 0 J ⇒ W = 500 J. ⇒ W® + Wt = 500 J = const – NhËn xÐt : T¹i lÇn l−ît c¸c ®é cao ®éng n¨ng t¨ng dÇn, thÕ n¨ng gi¶m dÇn nh−ng tæng cña chóng kh«ng ®æi. – Ph¶i x¸c ®Þnh ®−îc khèi l−îng cña vËt, ®é cao so víi mèc kh«ng, gia tèc träng tr−êng g. – Ph¶i x¸c ®Þnh ®−îc vËn tèc cña vËt ë ®é cao ®ã. GV yªu cÇu HS lµm bµi tËp sau : Mét vËt cã khèi l−îng 1kg r¬i tù do tõ ®é cao 50m. TÝnh ®éng n¨ng vµ thÕ n¨ng träng tr−êng cña vËt khi nã ë c¸c ®é cao: 50m; 45m; 30m; 0m so víi mÆt ®Êt. So s¸nh c¸c gi¸ trÞ cña tæng ®éng n¨ng vµ thÕ n¨ng cña vËt ë c¸c ®é cao ®ã. – Cã nhËn xÐt g× vÒ kÕt qu¶ thu ®−îc ? B»ng tÝnh to¸n lÝ thuyÕt ta ®· rót ra nhËn xÐt nh− trªn. KiÓm nghiÖm ®iÒu nµy thÕ nµo ? §Þnh h−íng cña GV : – Muèn x¸c ®Þnh thÕ n¨ng träng tr−êng cña vËt t¹i mét ®é cao ta ph¶i ®o ®¹i l−îng nµo ? – Muèn x¸c ®Þnh ®éng n¨ng cña vËt t¹i mét ®é cao h ta ph¶i x¸c ®Þnh ®−îc ®¹i l−îng nµo ? – §o vËn tèc b»ng c¸ch nµo ? HS viÕt ®−îc : W® + Wt = const C¸ nh©n tiÕp thu ghi nhí. ViÖc x¸c ®Þnh vËn tèc vµ ®é cao ®Ó tÝnh ®éng n¨ng, thÕ n¨ng cña vËt r¬i tù do ë nhiÒu vÞ trÝ mÊt rÊt nhiÒu thêi gian vµ khã thùc hiÖn mét c¸ch chÝnh x¸c, v× vËy GV cã thÓ lµm thÝ nghiÖm minh ho¹ víi con l¾c ®¬n vµ giíi thiÖu phÇn mÒm ph©n tÝch video ®Ó kiÓm tra tÝnh ®óng ®¾n cña kÕt luËn trªn. (NÕu cã ®iÒu kiÖn th× GV sö dông phÇn mÒm ph©n tÝch video ®Ó chøng minh, nÕu nh− vËy th× phÇn tÝnh to¸n ®Ó rót ra biÓu thøc W® + Wt = const cã thÓ ®−îc tÝnh to¸n nhanh tr−íc ®ã mµ kh«ng cÇn ph¶i lµm viÖc víi phiÕu häc tËp). – BiÓu thøc thu ®−îc cã d¹ng nh− thÕ nµo ? Th«ng b¸o : Trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®éng cña vËt d−íi t¸c dông cña träng lùc (lùc thÕ), cã sù biÕn ®æi qua l¹i cña ®éng n¨ng vµ thÕ n¨ng, nh−ng tæng cña chóng, tøc lµ c¬ n¨ng, ®−îc b¶o toµn. BiÓu thøc : 2 2 mv mv mgh mgh 2 2 1 2 + =+ 1 2 Ho¹t ®éng 3. X©y dùng ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng trong tr−êng hîp lùc ®µn håi, Suy ra ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng tæng qu¸t HS th¶o luËn nhãm ®Ó ®Ò xuÊt ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm kiÓm tra. C©u tr¶ lêi cã thÓ lµ : – Träng lùc t¸c dông lªn vËt r¬i tù do lµ lùc thÕ, l−c ®µn håi cña lß xo còng lµ lùc thÕ. VËy trong hÖ kÝn, vËt chuyÓn ®éng d−íi t¸c dông cña lùc ®µn håi th× c¬ n¨ng cã ®−îc b¶o toµn kh«ng ? – Lµm thÕ nµo ®Ó kiÓm nghiÖm ®−îc ®iÒu nµy ? – Ph¶i cã mét con l¾c lß xo chuyÓn ®éng, x¸c ®Þnh ®éng n¨ng vµ thÕ n¨ng cña con l¾c ë c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau, so s¸nh c¬ n¨ng cña chóng ë c¸c vÞ trÝ ®ã. – §o ®é biÕn d¹ng cña lß xo. Ph¶i ®o vËn tèc. Dïng cæng quang ®iÖn ®Ó ®o thêi gian tÊm c¶n quang ®i qua. Sau ®ã tÝnh vËn tèc. HS quan s¸t vµ ghi nhËn kÕt qu¶. W W const ® t + = – KÕt luËn : C¬ n¨ng cña mét vËt chØ chÞu t¸c dông cña lùc thÕ lu«n ®−îc b¶o toµn. Ho¹t ®éng 4. T×m mèi liªn hÖ gi÷a ®é biÕn thiªn c¬ n¨ng víi c«ng cña lùc kh«ng ph¶i lµ lùc thÕ §Þnh h−íng cña GV : – §Ó x¸c ®Þnh thÕ n¨ng ta ph¶i ®o ®¹i l−îng g× ? – §Ó x¸c ®Þnh ®éng n¨ng ta ph¶i ®o ®¹i l−îng g× ? §o nh− thÕ nµo ? GV tiÕn hµnh thÝ nghiÖm minh ho¹ víi con l¾c lß xo vµ nªu c¸ch ®o ®Ó thu ®−îc kÕt qu¶. (NÕu cã ®iÒu kiÖn th× tiÕn hµnh thÝ nghiÖm víi bé ®Öm khÝ, tuy nhiªn, do thêi gian kh«ng nhiÒu nªn GV còng chØ nªn tiÕn hµnh thÝ nghiÖm minh ho¹ mµ kh«ng cÇn lµm thÝ nghiÖm kh¶o s¸t. Trong qu¸ tr×nh lµm GV còng cã thÓ cho HS biÕt : ®ång hå hiÖn sè ®· lµm trßn gi¸ trÞ khi ®o thêi gian thanh ch¾n s¸ng g¾n trªn vËt ®i qua cæng quang ®iÖn. Do sai sè kh«ng qua lín nªn ta cã thÓ ®i ®Õn kÕt luËn : c¬ n¨ng ®−îc b¶o toµn). – BiÓu thøc thu ®−îc ? – Rót ra kÕt luËn chung ? Th«ng b¸o : §ã chÝnh lµ ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng tæng qu¸t. – NÕu vËt chÞu t¸c dông cña nh÷ng lùc kh«ng ph¶i lµ lùc thÕ, vÝ dô nh− lùc ma s¸t, th× c¬ n¨ng cña vËt kh«ng ®−îc b¶o toµn. Khi ®ã ®é biÕn thiªn cña c¬ n¨ng cña vËt ®−îc x¸c ®Þnh nh− thÕ nµo ? Cã mèi liªn hÖ g× víi c«ng cña lùc ®ã kh«ng ? HS viÕt ®−îc : Δ= − WW W 2 1 ( )( ) Δ= + − + WW W W W ®2 t2 ®1 t1 = −+− (W W WW ®2 ®1 t2 t1 ) ( ) Δ= + WA A ( )( ) lùc kh«ng thÕ lùc thÕ ( ) ( ) ( ) +− = A A lùc thÕ lùc kh«ng thÕ Ho¹t ®éng 5. VËn dông ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng C¸ nh©n lµm viÖc. Th«ng b¸o : Khi vËt chÞu t¸c dông cña lùc kh«ng ph¶i lµ lùc thÕ, c¬ n¨ng cña vËt kh«ng b¶o toµn vµ c«ng cña lùc nµy b»ng ®é biÕn thiªn c¬ n¨ng cña vËt. GV yªu cÇu HS lµm BT tËp vËn dông ë SGK. §Þnh h−íng cña GV : – VËt chÞu nh÷ng lùc nµo t¸c dông ? Trong ®ã lùc nµo sinh c«ng, lùc nµo α H kh«ng sinh c«ng ? l – Lùc sinh c«ng cã ph¶i lµ lùc thÕ kh«ng ? B Ah C Chän C lµm mèc. HS tÝnh ®−îc : 2 mv m 1 cos2 ( ) l − α= ⇒= − α v 2g 1 cos l( ) C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. Ho¹t ®éng 6. Cñng cè bµi häc vµ ®Þnh h−íng nhiÖm vô häc tËp tiÕp theo C¸ nh©n tr¶ lêi c©u hái vµ nhËn nhiÖm vô häc tËp. – Cã thÓ ¸p dông ®Þnh luËt nµo ®Ó gi¶i bµi to¸n ? T¹i sao ? Th«ng b¸o : NÕu muèn t×m lùc c¨ng cña d©y treo con l¾c th× vÉn ph¶i ¸p dông ®Þnh luËt II Niu-t¬n. Cho nªn ph−¬ng ph¸p dïng ®Þnh luËt b¶o toµn lµ ®¬n gi¶n nh−ng kh«ng thÓ thay thÕ hoµn toµn ®−îc ph−¬ng ph¸p ®éng lùc häc. Hai ph−¬ng ph¸p nµy cã thÓ bæ xung cho nhau. – Ph¸t biÓu ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng. Nªu ®iÒu kiÖn ¸p dông ®Þnh luËt ? – ViÕt biÓu thøc cña ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng trong tr−êng hîp träng lùc vµ tr−êng hîp lùc ®µn håi ? B¸i tËp vÒ nhµ : – Lµm bµi tËp 1, 2, 3, trong SGK. – ¤n l¹i ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng, vµ c¸ch lµm bµi tËp. Bμi 38 Va ch¹m ®μn håi vμ kh«ng ®μn håi I – Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – N¾m ®−îc kh¸i niÖm chung vÒ va ch¹m, ph©n biÖt ®−îc va ch¹m ®µn håi vµ va ch¹m mÒm (hoµn toµn kh«ng ®µn håi). – BiÕt vËn dông ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng vµ b¶o toµn c¬ n¨ng cho c¬ hÖ kÝn ®Ó kh¶o s¸t va ch¹m cña hai vËt. – TÝnh ®−îc vËn tèc c¸c vËt sau va ch¹m ®µn håi vµ phÇn ®éng n¨ng cña hÖ bÞ gi¶m sau va ch¹m mÒm. 2. VÒ kÜ n¨ng – Gi¶i thÝch c¸c hiÖn t−îng vËt lÝ cã liªn quan. – RÌn luyÖn cho häc sinh kÜ n¨ng gi¶i bµi to¸n vÒ va ch¹m ®µn håi vµ kh«ng ®µn håi. II – ChuÈn bÞ Häc sinh – ¤n l¹i ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng, vµ c¸ch lµm bµi tËp. III – thiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1. KiÓm tra, chuÈn bÞ ®iÒu kiÖn xuÊt ph¸t. §Ò xuÊt vÊn ®Ò C¸ nh©n nhËn thøc ®−îc vÊn ®Ò cña bµi häc. – Va ch¹m c¬ häc lµ mét hiÖn t−îng trong ®ã c¸c vËt gÆp nhau trong chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi vµ t−¬ng t¸c qua tiÕp xóc trùc tiÕp. §Ó ®¬n gi¶n ta xÐt va ch¹m gi÷a hai vËt. VËy cã nh÷ng lo¹i va ch¹m nµo gi÷a hai vËt ? Sau c¸c va ch¹m ®ã tr¹ng th¸i cña vËt thay ®æi nh− thÕ nµo ? Ho¹t ®éng 2. T×m hiÓu kh¸i niÖm va ch¹m C¸ nh©n ®äc s¸ch t×m hiÓu th«ng tin vÒ va ch¹m. Tr¶ lêi c©u hái. – HÖ hai vËt va ch¹m cã thÓ coi lµ hÖ kÝn. V× trong kho¶ng thêi gian va ch¹m rÊt ng¾n cã thÓ bá qua ngo¹i lùc. – Cã thÓ ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng. Ho¹t ®éng 3. Kh¶o s¸t va ch¹m ®µn håi – Cã thÓ ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng ®Ó kh¶o s¸t va ch¹m ®µn håi. V× lµ va ch¹m ®µn håi nªn ta ¸p dông c¶ ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng vµ ®éng n¨ng. Gäi ' ' 1 2 v ,v lµ vËn tèc cña hai vËt sau khi va ch¹m. HS tÝnh to¸n ®−îc : VËn tèc cña tõng qu¶ cÇu sau va – HÖ hai vËt va ch¹m cã thÓ coi lµ hÖ kÝn kh«ng ? T¹i sao ? – Cã thÓ ¸p dông ®Þnh luËt nµo ®Ó kh¶o s¸t va ch¹m gi÷a hai vËt ? GV th«ng b¸o kh¸i niÖm va ch¹m ®µn håi. – Trong kh¶o s¸t va ch¹m ®µn håi, ngoµi viÖc ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng ®Ó kh¶o s¸t va ch¹m, chóng ta cã thÓ ¸p dông ®Þnh luËt nµo ®Ó kh¶o s¸t ? Th«ng b¸o : Trong ph¹m vi kiÕn thøc phæ th«ng chóng ta chØ xÐt va ch¹m ®µn håi trùc diÖn : ®ã lµ va ch¹m ®µn håi, trong ®ã t©m cña hai vËt va ch¹m tr−íc vµ sau khi va ch¹m lu«n chuyÓn ®éng trªn cïng mét ®−êng th¼ng, v× thÕ va ch¹m nµy cßn gäi lµ va ch¹m ®µn håi xuyªn t©m. GV ra bµi tËp : Hai qu¶ cÇu khèi l−îng lµ m1 vµ m2 chuyÓn ®éng víi vËn tèc lµ v1 vµ v2 ®Õn va ch¹m ®µn håi xuyªn t©m. X¸c ®Þnh vËn tèc cña mçi ch¹m : qu¶ cÇu sau khi va ch¹m. ( ) − + = + m m v 2m v ' 1 2 1 22 vm m 2 vG 1 vG m1 m2 1 1 2 ( ) − + = + m m v 2m v O Tr−íc va ch¹m x ' 2 1 2 11 vm m 2 1 2 '1 vG m1 m2 '2 vG O Sau va ch¹m x – NÕu hai qu¶ cÇu cã khèi l−îng b»ng nhau, ta cã : '1 2 v v = vµ '2 1 v v = , ta thÊy sù trao ®æi vËn tèc, sau va ch¹m qu¶ cÇu 1 nhËn vËn tèc ban ®Çu cña qu¶ cÇu 2, cßn qña cÇu 2 nhËn vËn tèc ban ®Çu cña qu¶ cÇu 1. – NÕu hai qu¶ cÇu cã khèi l−îng rÊt chªnh lÖch m1 >> m2 vµ vËt 1 m 0 ban ®Çu ®øng yªn th× 2 m ≈ 1 Ta cã : '1v 0, = vµ '2 2 v v = − . Ho¹t ®éng 4. Kh¶o s¸t va kh«ng ®µn håi (va ch¹m mÒm) HS ho¹t ®éng c¸ nh©n, sau ®ã b¸o c¸o kÕt qu¶. – NÕu hai qu¶ cÇu cã khèi l−îng b»ng nhau th× kÕt qu¶ trªn thay ®æi nh− thÕ nµo ? – NÕu hai qu¶ cÇu cã khèi l−îng rÊt chªnh lÖch m1 >> m2 vµ vËt 1 ban ®Çu ®øng yªn th× ta cã kÕt qu¶ nh− thÕ nµo ? Th«ng b¸o : §ã lµ tr−êng hîp b¾n mét hßn bi ve vµo mét qu¶ t¹ s¾t cã khèi l−îng lín h¬n rÊt nhiÒu, ®ang n»m yªn. Hßn bi ve sÏ bÞ giËt lïi trë l¹i víi vËn tèc ban ®Çu, cßn qu¶ t¹ vÉn kh«ng chuyÓn ®éng. GV th«ng b¸o kh¸i niÖm va ch¹m mÒm (hay cßn gäi lµ va ch¹m hoµn toµn kh«ng ®µn håi). – §èi víi va ch¹m nµy, sau va ch¹m th× vËn tèc cña c¸c vËt b»ng bao nhiªu ? Trong qu¸ tr×nh va ch¹m th× ®éng n¨ng cña hÖ cã ®−îc b¶o toµn kh«ng ? GV yªu cÇu HS lµm viÖc víi phiÕu häc – ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng, gäi V lµ vËn tèc cña viªn ®¹n vµ thïng c¸t ngay sau va ch¹m. HS tÝnh ®−îc ®é biÕn thiªn ®éng n¨ng cña hÖ : Δ= − WW W ® ®2 ®1 – NhËn xÐt : §é biÕn thiªn ®éng n¨ng cña hÖ gi¶m, chøng tá ®éng n¨ng cña hÖ ®· bÞ chuyÓn ho¸ thµnh mét d¹ng n¨ng l−îng kh¸c nh− nhiÖt tá ra... C¸ nh©n tiÕp thu th«ng b¸o. Ho¹t ®éng 5. Lµm mét sè bµi tËp vÒ va ch¹m Ho¹t ®éng c¸ nh©n, sau ®ã b¸o c¸o kÕt qu¶. C©u 1. Chän chiÒu d−¬ng lµ chiÒu cña v1. TÝnh to¸n ®−îc : ' ( ) 1 1 m - 3m v v v = =- tËp. Gîi ý : – ¸p dông ®Þnh luËt nµo ®Ó x¸c ®Þnh vËn tèc cña c¸c vËn sau va ch¹m ? – §é biÕn thiªn ®éng n¨ng cña hÖ ®−îc x¸c ®Þnh nh− thÕ nµo ? – NhËn xÐt g× vÒ kÕt qu¶ thu ®−îc ? Th«ng b¸o : Chóng ta ®· nghiªn cøu hai lo¹i va ch¹m lµ va ch¹m ®µn håi vµ va ch¹m mÒm. Trong thùc tÕ , c¸c va ch¹m th−êng ë gi÷a hai tr−êng hîp giíi h¹n nãi trªn. GV yªu cÇu HS lµm c©u 1 vµ c©u 2 trong phiÕu häc tËp. §Þnh h−íng cña GV : C©u 1. – Chän chiÒu d−¬ng thÝch hîp. – X¸c ®Þnh chuyÓn ®éng cña hai bi sau va ch¹m. 1 m + 3m 2 2mv v ' 1 1 v= = 2 m + 3m 2 Sau va ch¹m hßn bi ve bÞ bËt trë l¹i, hßn bi thÐp bÞ ®Èy ®i, c¶ hai vËn tèc ®Òu cã gi¸ trÞ tuyÖt ®èi b»ng 1v2 ⋅ C©u 2. Chän chiÒu d−¬ng lµ chiÒu chuyÓn ®éng ban ®Çu (sang ph¶i) cña hßn bi nhá. Gäi v1, v2 vµ ' ' 1 2 v,v lµ c¸c vËn tèc t−¬ng øng cña hai hßn bi tr−íc vµ sau va ch¹m. ' ' 1 1 1 22 m (v - v ) + m v v =m C©u 2. – ¸p dông ®Þnh luËt nµo ®Ó lµm bµi to¸n nÕu bá qua ma s¸t, va ch¹m lµ trùc diÖn vµ ®µn håi ? – C¸c viªn bi va ch¹m cïng ph−¬ng nªn ta cã thÓ rót ra ®iÒu g× ? – Tr−íc khi thay sè tÝnh to¸n ta ph¶i chän trôc to¹ ®é thÕ nµo ? 2 2 = 9.10 – 2 m/s. – Tæng ®éng n¨ng cña hÖ tr−íc vµ sau va ch¹m : ' 4 W W 8,17.10 J ® ® − = = ⇒ b¶o toµn. Ho¹t ®éng 6. Cñng cè bµi häc vµ ®Þnh h−íng nhiÖm vô häc tËp tiÕp theo C¸ nh©n nhËn nhiÖm vô häc tËp. – So s¸nh tæng ®éng n¨ng cña hÖ tr−íc vµ sau va ch¹m vµ rót ra kÕt luËn. GV nh¾c l¹i c¸c kiÕn thøc c¬ b¶n nh− : – Ph©n biÖt va ch¹m ®µn håi vµ va ch¹m kh«ng ®µn håi. – Va ch¹m ®µn håi trùc diÖn. §Þnh luËt ¸p dông khi muèn t×m c«ng thøc x¸c ®Þnh vËn tèc cña c¸c vËt trong va ch¹m ®µn håi trùc diÖn. – §Þnh luËt ¸p dông khi kh¶o s¸t va ch¹m mÒm. Bµi tËp vÒ nhµ : – Lµm c¸c bµi tËp 1, 3 SGK. – Xem l¹i c¸ch gi¶i bµi tËp vÒ ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng vµ ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng. C¸c c«ng thøc phÇn chuyÓn ®éng biÕn ®æi ®Òu, nÐm xiªn, nÐm ngang. PhiÕu häc tËp C©u 1. B¾n theo ph−¬ng ngang mét viªn ®¹n khèi l−îng m víi vËn tèc v vµo con l¾c lµ mét thïng c¸t cã khèi l−îng M treo ë ®Çu mét sîi d©y. Sau viªn ®¹n xuyªn vµo thïng c¸t, nã m¾c l¹i ë trong ®ã vµ chuyÓn ®éng cïng vËn tèc víi thïng c¸t. X¸c ®Þnh vËn tèc cña viªn ®¹n vµ thïng c¸t sau khi va ch¹m? Chøng tá r»ng trong va ch¹m, ®éng n¨ng cña hÖ kh«ng b¶o toµn. X¸c ®Þnh ®é biÕn thiªn ®éng n¨ng? C©u 2. B¾n mét hßn bi ve cã khèi l−îng m víi vËn tèc v1vµo mét hßn bi thÐp ®øng yªn cã khèi l−îng 3m. TÝnh vËn tèc cña hai hßn bi sau va ch¹m, biÕt va ch¹m lµ trùc diÖn vµ ®µn håi. C©u 3. Trªn mÆt ph¼ng ngang, mét hßn bi 15g chuyÓn ®éng sang ph¶i víi vËn tèc 22,5 cm/s va ch¹m trùc diÖn ®µn håi víi mét hßn bi 30 g ®ang chuyÓn ®éng sang tr¸i víi vËn tèc 18 cm/s. Sau va ch¹m hßn bi nhá h¬n chuyÓn ®éng sang tr¸i víi vËn tèc 31,5 cm/s. T×m vËn tèc cña hßn bi lín sau va ch¹m. KiÓm tra l¹i vµ x¸c nhËn tæng ®éng n¨ng ®−îc b¶o toµn. Bμi 39 Bμi tËp vÒ c¸c ®Þnh luËt b¶o toμn I – Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – N¾m v÷ng vµ vËn dông ®−îc hai ®Þnh luËt b¶o toµn trong viÖc gi¶i bµi tËp vµ gi¶i thÝch mét sè hiÖn t−îng vËt lý cã liªn quan. 2. VÒ kÜ n¨ng – RÌn luyÖn cho häc sinh kÜ n¨ng gi¶i bµi to¸n vÒ c¸c ®Þnh luËt b¶o toµn. II – ChuÈn bÞ Häc sinh – Xem l¹i c¸c bµi tËp vÒ ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng vµ b¶o toµn c¬ n¨ng. – C¸c c«ng thøc phÇn chuyÓn ®éng biÕn ®æi ®Òu, nÐm xiªn, nÐm ngang. III – thiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1. KiÓm tra, chuÈn bÞ ®iÒu kiÖn xuÊt ph¸t. §Ò xuÊt vÊn ®Ò C¸ nh©n tr¶ lêi. C¸ nh©n nhËn thøc vÊn ®Ò cña bµi häc. Ho¹t ®éng 2. Nh÷ng l−u ý khi ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng vµ ®Þnh luËt b¶o toµn n¨ng l−îng khi lµm bµi tËp – Ph¸t biÓu néi dung vµ nªu ®iÒu kiÖn ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng ? – Ph¸t biÓu ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng. – NÕu ¸p dông hai ®Þnh luËt trªn ®Ó gi¶i c¸c bµi to¸n vËt lÝ th× cÇn cã nh÷ng l−u ý g× ? H«m nay chóng ta ¸p dông hai ®Þnh luËt trªn ®Ó ®i lµm mét sè bµi tËp. – Khi ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng cho c¸c vËt chuyÓn ®éng cïng ph−¬ng ta ph¶i lµm thÕ nµo ? Vµ nÕu c¸c vËt chuyÓn ®éng kh¸c ph−¬ng ta ph¶i lµm thÕ nµo ? C¸ nh©n tr¶ lêi. – NÕu c¸c vËn tèc cïng ph−¬ng, ta quy −íc chiÒu d−¬ng vµ lËp ph−¬ng tr×nh ®¹i sè ®Ó gi¶i – NÕu c¸c vËn tèc kh¸c ph−¬ng, ta ph¶i vÏ gi¶n ®å vect¬ ®Ó tõ ®ã x¸c ®Þnh ®é lín vµ h−íng cña c¸c vËn tèc b»ng ph−¬ng ph¸p h×nh häc. C¸c vËn tèc ph¶i xÐt trong cïng mét hÖ quy chiÕu. – HS ph¸t biÓu ®Þnh lËt b¶o toµn c¬ n¨ng vµ ®é biÕn thiªn c¬ n¨ng. – Th−êng kÕt hîp c¶ hai ®Þnh luËt b¶o toµn trªn. Riªng víi va ch¹m mÒm th× chØ ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng ®−îc tho¶ m·n. Ho¹t ®«ng 3. ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng vµ ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng ®Ó lµm mét sè bµi tËp HS ho¹t ®éng c¸ nh©n, sau ®ã b¸o c¸o kÕt qu¶. Bµi 1. – HÖ ng−êi - thuyÒn ®−îc coi lµ hÖ kÝn v× träng lùc vµ lùc ®Èy ¸csimet c©n b»ng víi nhau. Gäi v lµ vËn tèc cña ng−êi ®èi víi – ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng nh− thÕ nµo nÕu lùc t¸c dông lµ lùc thÕ ? NÕu lùc t¸c dông kh«ng ph¶i lµ lùc thÕ th× c¬ n¨ng cã b¶o toµn kh«ng ? NÕu kh«ng, th× ®é biÕn thiªn c¬ n¨ng tÝnh nh− thÕ nµo ? – §èi víi bµi to¸n va ch¹m, cã l−u ý g× khi ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng ? T¹i sao ? GV yªu cÇu HS lµm lÇn l−ît tõng bµi trong SGK. §Þnh h−íng cña GV : Bµi 1. – HÖ ng−êi - thuyÒn cã ph¶i lµ hÖ kÝn kh«ng ? T¹i sao ? thuyÒn, V lµ vËn tèc cña thuyÒn ®èi víi n−íc, c¸c vËn tèc ®Òu cã cïng ph−¬ng n»m ngang. – ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng cho hÖ kÝn, HS t×m ®−îc ®é dêi : V m sL L v Mm = =− + = – 2,2 m. Gi¶i thÝch : DÊu – chøng tá thuyÒn chuyÓn ®éng ng−îc chiÒu víi ng−êi. Bµi 2. a) ¸p dông c«ng thøc chuyÓn ®éng cña vËt ®−îc nÐm ngang tõ ®é cao h so víi mÆt ®Êt vµ ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng, HS tÝnh ®−îc : – VËn tèc ban ®Çu cña ®¹n : 1 2 ( ) M v v v 432 m / s = += m – §é biÕn thiªn ®éng n¨ng : Δ= − WW W ®2 ®1 222 Mv mv mv 1 2 = +− 222 – ¸p dông ®Þnh luËt nµo ®Ó gi¶i bµi to¸n ? – So s¸nh thêi gian thuyÒn chuyÓn ®éng ®−îc ®é dêi s víi thêi gian mµ ng−êi chuyÓn ®éng hÕt ®é dµi cña thuyÒn L ? ViÕt biÓu thøc thÓ hiÖn mèi quan hÖ ®ã ? – Gi¶i thÝch kÕt qu¶ tÝnh ®−îc. Bµi 2. – ChuyÓn ®éng cña viªn ®¹n vµ qu¶ cÇu sau va ch¹m lµ chuyÓn ®éng g× ? – ¸p dông c«ng thøc nµo ®Ó tÝnh vËn tèc cña viªn ®¹n vµ qu¶ cÇu sau khi va ch¹m ? – Muèn x¸c ®Þnh vËn tèc cña viªn ®¹n tr−íc va ch¹m ta ph¶i ¸p dông ®Þnh luËt nµo ? – §é biÕn thiªn ®éng n¨ng lµ g× ? T¹i sao cã ®é biÕn thiªn ®ã ? = − Bµi 3. ( ) 901 J Bµi 3. a) VËn tèc r¬i tù do cña ng−êi ë ®é cao 5 m : v 2gh 10 m / s . 1 1 = = ( ) vµ khi ch¹m n−íc : – Trong qu¸ tr×nh ng−êi ®ã nh¶y vµ r¬i, cã nh÷ng lùc nµo t¸c dông vµo ng−êi ? Lùc ®ã cã ph¶i lµ lùc thÕ kh«ng ? v 2gh 14,14 m / s . 2 2 = = ( ) – ¸p dông ®Þnh luËt nµo ®Ó tÝnh vËn tèc cña ng−êi ®ã khi ch¹m n−íc ? b) VËn tèc : ( ) ' 2 20 2 v v 2gh 14,28 m / s =+ = . c) §é biÕn thiªn c¬ n¨ng : '2 W mgs 8580 J mv2 ( ) ( ) Δ = − − =− . 2 NhËn xÐt : BiÕn thiªn c¬ n¨ng cã gi¸ trÞ ©m, chøng tá c¬ n¨ng cña ng−êi gi¶m. Bµi 4. a) Gäi h1 lµ ®é cao cña träng t©m cña ng−êi so víi mÆt ®Êt tr−íc khi nh¶y, h2 lµ ®é cao cña träng t©m khi ng−êi v−ît qua xµ ë t− thÕ n»m ngang h1 = 1m, h2 = 1,95 + 0,1 = 2,05m. §é t¨ng thÕ n¨ng : 2 1 W W mg(h h ) t t 21 −= − – Khi ng−êi chuyÓn ®éng trong n−íc cã thªm lùc nµo t¸c dông ? Khi ®ã c¬ n¨ng cã b¶o toµn kh«ng ? T¹i sao ? – NhËn xÐt kÕt qu¶ tÝnh ®−îc. = = ( ) 72.9,8.1, 05 740,9 J . b) §éng n¨ng ban ®Çu : 2 2 mv 72.(5,5) W 1089 J . 1 ( ) 1 2 2 == = ® – NÕu ®éng n¨ng chuyÓn hoµn toµn thµnh thÕ n¨ng th× träng t©m cña ng−êi cã thÓ t¨ng ®é cao ®Õn gi¸ trÞ cùc ®¹i hmax víi : 21 maxmv mgh 2 = 2 2 hay max h = 1v (5,5) 1,54 2g 2.9,8 = = m. Ng−êi sÏ v−ît qua xµ víi ®é cao cña träng t©m ë c¸ch mÆt ®Êt H = max 1 h h 1,54 1 2,54 + = += m. c) Thùc tÕ, träng t©m cña ng−êi chØ ®¹t ®−îc ®é cao 2,05m so víi mÆt ®Êt. §Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng cho ta : W W WW ®® tt 2 1 12 − =− Hay : W W (W W ) ®® t t 1 21 =− − Gîi ý : – NÕu ë ®iÓm cao nhÊt mµ ng−êi ®ã v−ît qua xµ, vËn tèc theo ph−¬ng ngang kh«ng hoµn toµn triÖt tiªu, ë ®ã vËt tån t¹i nh÷ng lo¹i n¨ng l−îng g× ? – ¸p dông ®Þnh luËt g× ®Ó tÝnh vËn tèc ? =− = ( ) 1089 740,9 348,1 J . Suy ra vËn tèc cña vËn ®éng viªn lóc v−ît qua xµ lµ : 2W 2.348,1 ®2 vm 72 2 = = = ( ) 3,1 m / s . Ho¹t ®éng 4. Cñng cè bµi häc vµ ®Þnh h−íng nhiÖm vô häc tËp tiÕp theo C¸ nh©n nhËn nhiÖm vô häc tËp. – Tr×nh bµy nh÷ng l−u ý khi ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn c¬ n¨ng vµ ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng l−îng ®Ó gi¶i bµi to¸n vËt lÝ. Bµi tËp vÒ nhµ : – Lµm bµi tËp trong SGK. – ¤n l¹i ®Þnh luËt v¹n vËt hÊp dÉn vµ c«ng thøc cña lùc hÊp dÉn vò trô. Bμi 40 C¸c ®Þnh luËt kª-ple ChuyÓn ®éng cña vÖ tinh I – Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – HiÓu ®óng vÒ hÖ nhËt t©m : MÆt trêi lµ trung t©m víi c¸c hµnh tinh quay xung quanh. – Tham gia x©y dùng ®Þnh luËt Kª-ple III. – N¾m ®−îc néi dung ba ®Þnh luËt Kª-ple vµ hÖ qu¶ suy ra tõ nã. 2. VÒ kÜ n¨ng – Gi¶i thÝch c¸c hiÖn t−îng vËt lÝ cã liªn quan. – VËn dông c¸c ®Þnh luËt Kª-ple ®Ó gi¶i mét sè bµi tËp ®¬n gi¶n. II – ChuÈn bÞ Häc sinh – ¤n l¹i ®Þnh luËt v¹n vËt hÊp dÉn vµ c«ng thøc cña lùc hÊp dÉn vò trô. NÐm xiªn. III – thiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1. KiÓm tra, chuÈn bÞ ®iÒu kiÖn xuÊt ph¸t. §Ò xuÊt vÊn ®Ò C¸ nh©n nhËn thøc vÊn ®Ò cña bµi häc. Ho¹t ®éng 2. T×m hiÓu ®Þnh luËt I vµ ®Þnh luËt II Kª-ple §Æt vÊn ®Ò : Mçi buæi s¸ng ngñ dËy ta thÊy MÆt Trêi ë h−íng ®«ng, ®Õn chiÒu ta thÊy MÆt Trêi ë h−íng t©y. Chóng ta b¶o r»ng MÆt Trêi mäc ë h−íng ®«ng vµ lÆn ë h−íng t©y. Thùc tÕ cã ph¶i nh− vËy kh«ng ? Th«ng b¸o : Thùc tÕ lµ Tr¸i §Êt quay quanh MÆt Trêi. Nh−ng v× Tr¸i §Êt tù quay quanh m×nh nã nªn ®øng trªn Tr¸i §Êt sÏ thÊy hiÖn t−îng nh− vËy. C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. HS dïng h×nh vÏ trªn ®Ó chøng minh hÖ qu¶ : khi ®i gÇn MÆt Trêi, hµnh tinh cã vËn tèc lín, khi ®i xa MÆt Trêi, hµnh tinh cã vËn tèc nhá. Ho¹t ®éng 3. X©y dùng ®Þnh luËt Kª-ple thø III Lùc h−íng t©m t¸c dông lªn mçi hµnh tinh lµ : 2 2 π == = v 4 F Ma M M R. 1 1 11 1 1 1 2 R T 1 1 2 2 v 4 F Ma M M R. π == = 2 2 22 2 2 2 2 R T 2 2 – Kh«ng chØ riªng g× Tr¸i §Êt chuyÓn ®éng quanh MÆt Trêi, mµ tÊt c¶ c¸c hµnh tinh trong hÖ MÆt Trêi ®Òu chuyÓn ®éng quanh MÆt Trêi. Quü ®¹o chuyÓn ®éng cña c¸c hµnh tinh trong hÖ MÆt Trêi lµ h×nh elip vµ MÆt Trêi lµ mét tiªu ®iÓm. Quy luËt nµy ®−îc nhµ b¸c häc Kª-ple t×m ra n¨m 1969 vµ gäi lµ ®Þnh luËt I Kª-ple. GV dïng h×nh 40.1 SGK ®Ó HS cã kh¸i niÖm vÒ h×nh elip. – Ngoµi ra nhµ b¸c häc Kª-ple cßn t×m ra mét quy luËt : §o¹n th¼ng nèi MÆt Trêi vµ mét hµnh tinh bÊt k× quÐt nh÷ng diÖn tÝch b»ng nhau trong nh÷ng kho¶ng thêi gian nh− nhau. Quy luËt nµy chÝnh lµ néi dung ®Þnh luËt II Kª-ple. GV yªu cÇu HS hoµn thµnh yªu cÇu C1. NÕu coi quü ®¹o cña c¸c hµnh tinh gÇn ®óng lµ h×nh trßn th× chu k× vµ b¸n kÝnh quü ®¹o cña c¸c hµnh tinh ®ã cã mèi quan hÖ víi nhau nh− thÕ nµo ? Cã thÓ t×m ®−îc biÓu thøc to¸n häc ®Ó biÓu diÔn mèi quan hÖ ®ã kh«ng ? §Þnh h−íng cña GV : – H·y xÐt hai hµnh tinh bÊt k× cña hÖ MÆt Trêi, lùc h−íng t©m t¸c dông vµo c¸c hµnh tinh ®−îc viÕt nh− thÕ nµo ? – BiÓu diÔn gia tèc h−íng t©m theo chu k× chuyÓn ®éng cña hµnh tinh ? Mµ lùc h−íng t©m t¸c dông vµo mçi hµnh tinh chÝnh lµ lùc hÊp dÉn cña mÆt trêi vµ mçi hµnh tinh ®ã. Suy ra : 2 MM 4 G M R. π = 1 T1 1 2 2 R T 1 1 2 MM 4 G M R. π = 2 T2 2 2 2 R T 2 2 – Thùc chÊt lùc h−íng t©m ë ®©y chÝnh lµ lùc g× ? 31 T R GM ⇒ =π vµ 2 2 T 4 1 32 T R GM T 4 = π 2 2 2 So s¸nh hai biÓu thøc trªn ta ®−îc : 333 3 aaa a ... ... TTT T = = == = 123 i 222 2 123 i – §Þnh luËt III : TØ sè gi÷a lËp ph−¬ng b¸n trôc lín vµ b×nh ph−¬ng chu k× quay lµ gièng nhau cho mäi hµnh tinh quay quanh MÆt Trêi. – §èi víi hai hµnh tinh bÊt k× : 3 2 ⎛⎞⎛⎞ ⎜⎟⎜⎟ = a T 1 1 a T ⎝⎠⎝⎠ 2 2 Ho¹t ®éng 4. VËn dông c¸c ®Þnh luËt Kª-ple HS ho¹t ®éng c¸ nh©n, sau ®ã b¸o c¸o kÕt qu¶. Bµi 1. Gäi T1 lµ n¨m trªn Ho¶ Tinh, T2 lµ n¨m trªn Tr¸i §Êt, ta cã : 2 3 1 R 1,52 R = do ®ã ( ) Th«ng b¸o : BiÓu thøc võa x©y dùng ®−îc chÝnh lµ biÓu thøc cña ®Þnh luËt III Kª-ple. – H·y ph¸t biÓu néi dung ®Þnh luËt ? – ViÕt biÓu thøc ®Þnh luËt cho hai hµnh tinh bÊt k× ? Nªu ý nghÜa chu k× T trong biÓu thøc cña ®Þnh luËt III Kª ple ? GV yªu cÇu HS lµm lÇn l−ît tõng bµi tËp vËn dông trong SGK. Gîi ý : Bµi 1. – Hµnh tinh cÇn kho¶ng thêi gian bao l©u ®Ó quay ®−îc mét vßng quanh MÆt Trêi ? 1 2 T 1,52 T = 22 T 3,5T 1,87T 1 22 = = VËy mét n¨m trªn Ho¶ tinh b»ng 1,87 n¨m trªn Tr¸i §Êt. Bµi 2. 2 31 4 R MGT Bµi 2. Tõ (2) ta rót ra: Thay sè : π = T 21 2 11 3 – BiÓu diÔn gia tèc h−íng t©m theo chu k× chuyÓn ®éng cña hµnh tinh ? – Thùc chÊt lùc h−íng t©m chÝnh lµ lùc g× ? ViÕt biÓu thøc cña lùc ®ã ? 4(3,14) (1,5.10 ) M6,67.10 (3,15.10 ) − = T 11 7 2 KÕt qu¶ : 30 M 2.10 kg. T = Ho¹t ®éng 5. T×m hiÓu vÖ tinh nh©n t¹o. TÝnh vËn tèc vò trô – NÕu vËn tèc cµng lín th× vËt r¬i c¸ch chç nÐm cµng xa. Theo ®Þnh luËt II Niu-t¬n, ta cã : – Trong ch−¬ng II ta ®· biÕt nÕu nÐm xiªn mét vËt th× vËt lªn ®é cao nhÊt ®Þnh vËt sÏ r¬i l¹i Tr¸i §Êt do lùc hÊp dÉn cña Tr¸i §Êt hót vËt. NÕu vËn tèc nÐm xiªn cµng lín th× vÞ trÝ r¬i sÏ thÕ nµo ? Th«ng b¸o : NÕu tiÕp tôc t¨ng vËn tèc nÐm ®Õn mét gi¸ trÞ ®ñ lín th× vËt kh«ng r¬i trë l¹i mÆt ®Êt mµ sÏ chuyÓn ®éng quay quanh Tr¸i §Êt. Khi ®ã, lùc hÊp dÉn cña Tr¸i §Êt hót vËt chÝnh lµ lùc h−íng t©m cÇn thiÕt ®Ó gi÷ vËt quay quanh Tr¸i §Êt. Ta nãi vËt trë thµnh vÖ tinh nh©n t¹o cña Tr¸i §Êt. – Mét vËt cã khèi l−îng m ®−îc nÐm lªn tõ Tr¸i §Êt. VËy ®é lín vËn tèc nÐm b»ng bao nhiªu ®Ó vËt trë thµnh vÖ tinh nh©n t¹o cña Tr¸i §Êt ? Mm mv GR R = 2 §Þnh h−íng cña GV : 2§ § R§ lµ b¸n kÝnh Tr¸i §Êt. – ¸p dông ®Þnh luËt II Niu-t¬n cho vËt chuyÓn ®éng quanh Tr¸i §Êt. GM – Gi¶ sö vÖ tinh chuyÓn ®éng trªn quü vR = ®¹o trßn rÊt gÇn Tr¸i §Êt. Lùc nµo § ®ãng vai trß lµ lùc h−íng t©m ? Thay sè, ta ®−îc : v ≈ 7,9.103m/s. – VËn tèc vò trô cÊp I lµ vËn tèc cÇn thiÕt ®Ó ®−a mét vÖ tinh lªn quü ®¹o quanh Tr¸i §Êt mµ kh«ng r¬i trë vÒ Tr¸i §Êt. HS tiÕp thu, ghi nhí. Ho¹t ®éng 6. Cñng cè bµi häc vµ ®Þnh h−íng nhiÖm vô häc tËp tiÕp theo C¸ nh©n nhËn nhiÖm vô häc tËp. Th«ng b¸o : VËn tèc ta võa tÝnh ®−îc gäi lµ vËn tèc vò trô cÊp I. KÝ hiÖu lµ vI. Víi vI = 7,9 km/s. – Nªu ý nghÜa cña vËn tèc vò trô cÊp I. GV th«ng b¸o c¸c gi¸ trÞ vËn tèc vò trô cÊp II, III . §é lín lÇn l−ît lµ vII = 11,2 km/s vµ vIII = 16,7 km/s. – Nªu ý nghÜa cña vËn tèc vò trô cÊp II vµ cÊp III ? Th«ng b¸o : – NÕu ®¹t tíi gi¸ trÞ vËn tèc vò trô cÊp II th× vÖ tinh sÏ ®i ra khái Tr¸i §Êt theo quü ®¹o parabol vµ trë thµnh hµnh tinh nh©n t¹o cña MÆt Trêi. – NÕu ®¹t tíi gi¸ trÞ vËn tèc vò trô cÊp III th× vÖ tinh cã thÓ tho¸t ra khái MÆt Trêi theo quü ®¹o hypebol. – Ph¸t biÓu ba ®Þnh luËt Kª-ple ? Nªu ý nghÜa cña c¸c ®Þnh luËt ®ã. – Nªu ý nghÜa cña vËn tèc vò trô cÊp I, cÊp II, cÊp III ? – VÖ tinh nh©n t¹o lµ g× ? Bµi tËp vÒ nhµ : Lµm c¸c bµi tËp 1, 2, 3 SGK. – ¤n l¹i kiÕn thøc vÒ lùc ®Èy ¸c-si mÐt, vÒ ¸p suÊt. – §äc Bµi ®äc thªm vµ môc Em cã biÕt ®Ó thu thËp thªm th«ng tin. – §äc bµi tæng kÕt ch−¬ng IV. Ch−¬ng V. C¬ häc chÊt l−u Bμi 41 ¸p suÊt thuû tÜnh - nguyªn lÝ Pa-xcan I – Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – HiÓu râ ®−îc ®Æc ®iÓm cña ¸p suÊt trong lßng chÊt láng. – N¾m ®−îc kh¸i niÖm ¸p suÊt thuû tÜnh vµ viÕt ®−îc biÓu thøc tÝnh ¸p suÊt thuû tÜnh. – Ph¸t biÓu ®−îc ®Þnh luËt Pa-xcan. 2. VÒ kÜ n¨ng – RÌn luyÖn cho HS kÜ n¨ng bè trÝ thÝ nghiÖm, tiÕn hµnh thÝ nghiÖm, quan s¸t tØ mØ, xö lÝ sè liÖu. – RÌn luyÖn cho HS kÜ n¨ng m« t¶, gi¶i thÝch cÊu t¹o vµ nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ kÜ thuËt – Gi¶i thÝch c¸c hiÖn t−îng vËt lÝ cã liªn quan. – ¸p dông c¸c kiÕn thøc trªn ®Ó gi¶i c¸c bµi tËp cô thÓ. II – ChuÈn bÞ Gi¸o viªn – Dông cô thÝ nghiÖm chøng minh ¸p suÊt t¹i mét ®iÓm trong chÊt láng h−íng theo mäi ph−¬ng. Häc sinh – ¤n l¹i kiÕn thøc vÒ ¸p suÊt, vÒ lùc ®Èy ¸c-si-mÐt lªn mét vËt nhóng trong chÊt láng. III – thiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1. Nh¾c l¹i kiÕn thøc cò vÒ ¸p suÊt chÊt láng. §Ò xuÊt vÊn ®Ò C¸ nh©n tr¶ lêi c©u hái cña GV. – ChÊt r¾n truyÒn ¸p suÊt theo ph−¬ng cña ¸p lùc. – ChÊt láng g©y ra ¸p suÊt lªn ®¸y b×nh, thµnh b×nh vµ c¸c vËt ë trong lßng chÊt láng. Ho¹t ®éng 2. T×m hiÓu t¸c dông ¸p suÊt cña chÊt láng. Nghiªn cøu ¸p suÊt t¹i mçi ®iÓm trong lßng chÊt láng C¸ nh©n ®−a ra ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm. TiÕn hµnh l¹i thÝ nghiÖm ®Ó x¸c nhËn l¹i kÕt luËn võa nªu. – Gi¶i thÝch t¹i sao mét vËt r¾n ®Æt trªn sµn ®ì chØ g©y ¸p suÊt lªn sµn ®ì mµ kh«ng g©y ¸p suÊt lªn vËt r¾n kh¸c ®Ó c¹nh nã ? – Mét b×nh ®ùng n−íc, n−íc trong b×nh sÏ g©y ra ¸p suÊt nh− thÕ nµo lªn b×nh ? §Æt vÊn ®Ò : NÕu ta t¸c dông mét ¸p lùc lªn mÆt trªn cña chÊt láng th× ¸p suÊt g©y bëi lùc nµy sÏ ®−îc chÊt láng truyÒn ®i nh− thÕ nµo ? – GV giíi thiÖu dông cô thÝ nghiÖm lµ mét b×nh h×nh trô cã ®¸y vµ thµnh bªn ®ôc thñng ®−îc bÞt b»ng mµng cao su. Yªu cÇu HS nh¾c l¹i ph−¬ng ¸n tiÕn hµnh thÝ nghiÖm ®· lµm ë THCS ®Ó nghiªn cøu ¸p suÊt chÊt láng. GV cã thÓ giíi thiÖu dông cô thÝ nghiÖm nh− ë h×nh vÏ : B A D C¸ nh©n quan s¸t vµ nªu nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña dông cô. Ho¹t ®éng 3. Nghiªn cøu sù phô thuéc ¸p suÊt vµo ®é s©u C¸ nh©n lµm viÖc d−íi sù ®Þnh h−íng cña GV. CM : Ta cã : mV ρ = vµ P dV= MÆt kh¸c cã P = m.g ⇒ d = ρ.g VËy ta cã : p = dh = ρgh. Ho¹t ®éng 4. Nghiªn cøu sù truyÒn ¸p suÊt trong lßng chÊt láng. Nguyªn lÝ Paxcan Hép D ®−îc bÞt mµng cao su, khi ®Ó ngoµi kh«ng khÝ mùc n−íc ë hai nh¸nh b»ng nhau. NÕu Ên tay vµo mµng D th× mùc n−íc ë hai nh¸nh kh«ng b»ng nhau v× g©y ¸p suÊt lªn mµng cao su. V× néi dung kiÕn thøc ë phÇn 1 vµ phÇn 2 kh«ng ph¶i lµ míi mÎ víi HS v× c¸c em ®· ®−îc lµm quen trong ch−¬ng tr×nh THCS, v× thÕ, khi d¹y phÇn nµy, GV hoµn toµn cã thÓ cho HS «n l¹i kiÕn thøc ®· häc sau ®ã yªu cÇu HS ®äc SGK ®Ó t×m hiÓu con ®−êng nghiªn cøu trong SGK THPT. – §é lín cña ¸p suÊt t¹i mét ®iÓm trong chÊt láng phô thuéc vµo nh÷ng yÕu tè nµo ? Cã phô thuéc vµo ®é s©u kh«ng ? Cã thÓ tÝnh ®−îc ¸p suÊt b»ng c¸ch lÊy träng l−îng chia cho diÖn tÝch ®¸y ®−îc kh«ng ? Trong ch−¬ng tr×nh THCS, HS ®· biÕt c«ng thøc tÝnh ¸p suÊt chÊt láng p = d.h, tuy nhiªn khi ®ã c«ng thøc ®−îc ®−a ra theo kiÓu th«ng b¸o, do vËy, khi d¹y phÇn nµy GV cã thÓ cïng HS x©y dùng l¹i c«ng thøc hoÆc yªu cÇu HS ®äc SGK ®Ó thu thËp th«ng tin. – Chøng minh sù t−¬ng ®−¬ng cña hai c«ng thøc p = d.h vµ p = ρgh. – ¸p suÊt do chÊt láng g©y ra t¹i mçi ®iÓm trong chÊt láng ®−îc tÝnh b»ng c«ng thøc p = dh, nÕu tõ bªn ngoµi ta – §Ó t¹o ra ¸p suÊt phô ta bãp bãng B. – ¸p suÊt t¸c dông lªn trªn mÆt chÊt láng ®· ®−îc truyÒn tíi miÖng c¸c èng. KÕt qu¶ : Khi bãp bãng cao su, ®é chªnh lÖch h cña mùc n−íc trong hai nh¸nh cña ¸p kÕ A ®óng b»ng chiÒu cao cña mùc n−íc d©ng lªn t¸c dông thªm mét ¸p suÊt ng p th× t¹i c¸c ®iÓm kh¸c nhau trong chÊt láng ¸p suÊt cã t¨ng thªm kh«ng ? ¸p suÊt t¨ng thªm cã ®é lín nh− thÕ nµo so víi ng p ? – GV giíi thiÖu dông cô thÝ nghiÖm nh− h×nh vÏ. Yªu cÇu HS t×m c¸ch t¹o ra ¸p suÊt phô ng p . B A E D C – NhËn xÐt vÞ trÝ ®Æt c¸c èng E, D , C ? Dù ®o¸n hiÖn t−îng x¶y ra khi tiÕn hµnh t¹o ¸p suÊt phô cho chÊt láng ? – C¸c mùc n−íc trong èng d©ng lªn thÓ hiÖn ®iÒu g× ? GV tiÕn hµnh thÝ nghiÖm, yªu cÇu HS quan s¸t vµ nhËn xÐt ®é cao cña mùc chÊt láng d©ng lªn trong c¸c èng vµ ®é chªnh lÖch mùc n−íc trong hai nh¸nh cña ¸p kÕ A. trong c¸c èng E, D, C. – KÕt luËn : ¸p suÊt t¸c dông tõ bªn ngoµi lµm cho ¸p suÊt t¹i mçi ®iÓm trong lßng chÊt láng còng bÞ t¨ng lªn. BiÓu thøc : p = pa + ρgh 1Pa = 1N/m2 1atm = 1,013.105Pa. 1atm = 760mmHg = 760 Torr = 1,0129.105N/m2 Ho¹t ®éng 5. Cñng cè bµi häc vµ ®Þnh h−íng nhiÖm vô häc tËp tiÕp theo C¸ nh©n nhËn nhiÖm vô häc tËp. – Tõ kÕt qu¶ thÝ nghiÖm cho phÐp ta rót ra ®iÒu g× ? GV th«ng b¸o néi dung ®Þnh luËt Pa xcan (cßn gäi lµ nguyªn lÝ Pa-xcan). – Tõ nguyªn lÝ Pa-xcan, nÕu trªn mÆt trªn cña khèi chÊt láng lµ mÆt tho¸ng th× ¸p lùc ë trªn lµ do khÝ quyÓn t¸c dông pa, khi ®ã ¸p lùc ë trong lßng chÊt láng c¸ch mÆt tho¸ng mét ®o¹n h ®−îc x¸c ®Þnh nh− thÕ nµo ? – Nh¾c l¹i ®¬n vÞ ®o cña ¸p suÊt ? GV còng cã thÓ d¹y theo tiÕn tr×nh trong SGK, tuy nhiªn khi ®ã viÖc ®−a ra ¶nh h−ëng cña ¸p suÊt khÝ quyÓn lªn chÊt láng cã vÎ h¬i g−îng g¹o v× x−a nay HS th−êng kh«ng chó ý ®Õn yÕu tè nµy khi xÐt ¸p suÊt trong lßng chÊt láng. GV yªu cÇu HS nh¾c l¹i ®Æc ®iÓm cña ¸p suÊt chÊt láng vµ néi dung nguyªn lÝ Pa-xcan. – M« t¶ vµ gi¶i thÝch nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña phanh ®Üa xe m¸y? Bµi tËp vÒ nhµ : Lµm c¸c bµi 1 ®Õn bµi 4 SGK. Bμi 42 Sù ch¶y thμnh dßng cña chÊt láng vμ chÊt khÝ ®Þnh luËt bec-nu-li I – Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – HiÓu ®−îc c¸c kh¸i niÖm chÊt láng lÝ t−ëng, dßng, èng dßng. – Dïng kiÕn thøc vÒ ®Æc ®iÓm cña chÊt láng lÝ t−ëng t×m mèi quan hÖ gi÷a s vµ v. – ViÕt ®−îc biÓu thøc vÒ l−u l−îng. – ViÕt ®−îc biÓu thøc vÒ ®éng n¨ng cho khèi l−îng chÊt láng, cÇn x¸c ®Þnh kÕt hîp víi ®Æc ®iÓm chÊt láng lÝ t−ëng. – ThiÕt lËp ®−îc biÓu thøc ®Þnh luËt BÐc-nu-li cho èng dßng n»m ngang. – §Ò xuÊt ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm kiÓm tra dù ®o¸n, tiÕn hµnh thÝ nghiÖm, tù lµm mét sè thÝ nghiÖm ®¬n gi¶n. 2. VÒ kÜ n¨ng – VËn dông kiÕn thøc ®· häc vÒ ®Þnh luËt BÐc-nu-li ®Ó gi¶i thÝch ®−îc mét sè hiÖn t−îng trong ®êi sèng vµ ¸p dông c¸c bµi to¸n ®¬n gi¶n. II – ChuÈn bÞ Gi¸o viªn – Dông cô thÝ nghiÖm chÊt láng ch¶y thµnh dßng quanh c¸c vËt cã h×nh d¹ng kh¸c nhau (nh− trong bµi häc). Häc sinh – N¾m v÷ng c¸c bµi häc tr−íc. III – thiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1. KiÓm tra, chuÈn bÞ ®iÒu kiÖn xuÊt ph¸t. §Ò xuÊt vÊn ®Ò HS tiÕn hµnh thÝ nghiÖm thæi tê giÊy vµ tr¶ lêi c©u hái cña GV (cã thÓ HS sÏ kh«ng tr¶ lêi ®−îc). C¸ nh©n nhËn thøc vÊn ®Ò cña bµi häc. Ho¹t ®éng 2. T×m hiÓu ®Æc ®iÓm lÝ t−ëng, kh¸i niÖm ®−êng dßng, èng dßng HS quan s¸t, ghi nhËn kÕt qu¶. C¸ nh©n tiÐp thu th«ng b¸o. – NÕu ta thæi vµo gi÷a hai tê giÊy ®Æt song song víi nhau th× hiÖn t−îng g× sÏ x¶y ra ? T¹i sao ? – Trong thùc tÕ cã rÊt nhiÒu hiÖn t−îng x¶y ra nh− : khi trêi b·o c¸nh cöa bËt ra ngoµi, ®øng trong ngâ hÑp l¹i thÊy cã giã m¸t, khi t−íi c©y, nÕu bÞt mét ®Çu vßi l¹i vµ chØ ®Ó l¹i mét lç nhá th× n−íc sÏ phun xa h¬n,... – TÊt c¶ nh÷ng hiÖn t−îng trªn ®−îc gi¶i thÝch nh− thÕ nµo ? Cã liªn quan g× víi nhau ? Th«ng b¸o : ChuyÓn ®éng cña chÊt láng rÊt phøc t¹p, ®Ó ®¬n gi¶n ta xÐt chuyÓn ®éng cña chÊt láng lÝ t−ëng tøc lµ chÊt láng ch¶y thµnh dßng vµ kh«ng nÐn ®−îc. GV tiÕn hµnh thÝ nghiÖm minh ho¹ ®−êng dßng vµ ®−a ra th«ng b¸o vÒ kh¸i niÖm ®−êng dßng, èng dßng. Chó ý víi HS r»ng : c¸c ®−êng dßng kh«ng giao nhau, khi phÇn tö chÊt láng chuyÓn ®éng trªn ®−êng dßng ®Õn mét ®iÓm kh¸c th× nã cã vËn tèc cña mét phÇn tö n»m t¹i ®iÓm Êy tr−íc ®ã. Trong dßng ch¶y cña chÊt láng n¬i cã vËn tèc cµng lín th× ®−êng dßng cµng sÝt nhau. Th«ng b¸o : Trong nh÷ng ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh, c¸c èng dÉn n−íc, dÉn dÇu cã thÓ ®−îc coi nh− èng dßng Ho¹t ®éng 3. T×m mèi quan hÖ gi÷a vËn tèc vµ tiÕt diÖn trong sù ch¶y æn ®Þnh HS th¶o luËn nhãm vµ ®−a ra c©u tr¶ lêi. – Khi bÞt mét phÇn ®Çu vßi th× tiÕt diÖn sÏ bÐ l¹i, vËn tèc cña n−íc sÏ lín. Ta cã thÓ tÝch cña chÊt láng mµ khèi chÊt láng ch¶y qua diÖn tÝch s1 trong mét ®¬n vÞ thêi gian lµ : V1 = s1.v1.Δt ThÓ tÝch cña chÊt láng mµ khèi chÊt láng ch¶y qua diÖn tÝch s2 trong mét ®¬n vÞ thêi gian lµ : V2 = s2.v2. Δt s1 s2 – Gi¶i thÝch viÖc bÞt mét phÇn cña èng n−íc ®Ó n−íc phun xa h¬n ? – Trong sù ch¶y æn ®Þnh, vËn tèc vµ tiÕt diÖn cã mèi quan hÖ ®Þnh l−îng víi nhau nh− thÕ nµo? §Þnh h−íng cña GV : – ViÕt biÓu thøc biÓu diÔn thÓ tÝch cña chÊt láng ë c¸c tiÕt diÖn kh¸c nhau cña èng dßng vµ khèi chÊt láng ch¶y qua trong cïng mét ®¬n vÞ thêi gian ? v1 v2 Mµ V1 = V2 ⇒ s1.v1 = s2.v2 KÕt luËn : Khi chÊt láng ch¶y æn ®Þnh vËn tèc dßng ch¶y tØ lÖ nghÞch víi tiÕt diÖn cña èng. C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. – §¬n vÞ cña l−u l−îng lµ m3/s. Ho¹t ®éng 4. X©y dùng ®Þnh luËt Bec-nu-li cho èng dßng n»m ngang – Cã thÓ rót ra kÕt luËn g× ? Th«ng b¸o : BiÓu thøc A = s.v gäi lµ l−u l−îng, nã chÝnh lµ thÓ tÝch khèi chÊt láng ch¶y qua tiÕt diÖn cña èng dßng trong mét ®¬n vÞ thêi gian vµ cã gi¸ trÞ nh− nhau ë mäi ®iÓm. – §¬n vÞ cña l−u l−îng ? Trªn cïng mÆt ph¼ng ngang cña khèi chÊt láng ta ®Æt hai èng h×nh trô, èng (a) cã miÖng vu«ng gãc víi dßng ch¶y, – Khi chÊt láng ®øng yªn mùc n−íc ë hai èng lµ ngang nhau, do hai èng ë cïng ®é s©u nªn ¸p suÊt nh− nhau. – Khi chÊt láng chuyÓn ®éng møc n−íc ë èng (a) d©ng cao h¬n mùc n−íc ë èng (b), do ¸p suÊt cña chÊt láng khi chuyÓn ®éng g©y ra. (Cßn nhiÒu ý kiÕn kh¸c). HS quan s¸t vµ ghi nhËn kÕt qu¶ thÝ nghiÖm. HS th¶o luËn nhãm ®Ó t×m ra c©u tr¶ lêi. Dù kiÕn c©u tr¶ lêi cña HS : Ph−¬ng ¸n 1 : Sö dông dông ®Þnh lÝ vÒ ®éng n¨ng vµ ®Æc ®iÓm cña chÊt láng lÝ t−ëng ®Ó suy luËn mèi quan hÖ ®Þnh l−îng gi÷a ¸p suÊt 2 2 ρ ρ + =+ v v 1 2 èng (b) cã miÖng song song víi dßng ch¶y (h×nh vÏ). – H·y dù ®o¸n mùc n−íc ë èng (a) vµ èng (b) khi khèi chÊt láng ®øng yªn vµ khi khèi chÊt láng chuyÓn ®éng ? Gi¶i thÝch. (b) (a) GV tiÕn hµnh thÝ nghiÖm. Th«ng b¸o : Sù chªnh lÖch gi÷a hai cét chÊt láng chøng tá lµ do ¸p suÊt khi chÊt láng chuyÓn ®éng g©y nªn. VËy vÊn ®Ò ®Æt ra lµ :Trong èng dßng n»m ngang ¸p suÊt cña chÊt láng ®øng yªn vµ khi chÊt láng chuyÓn ®éng cã mèi quan hÖ víi nhau nh− thÕ nµo ? §Þnh h−íng cña GV : – H·y dïng ®Þnh lÝ cña ®éng n¨ng t×m mèi quan hÖ gi÷a vËn tèc vµ ¸p suÊt cña khèi chÊt láng chuyÓn ®éng qua hai tiÕt diÖn s1 vµ s2 cña èng dßng ? vµ vËn tèc : p p 2 2 1 2 Ph−¬ng ¸n 2 : §−a ra ®−îc biÓu thøc ®éng n¨ng : 2 2 mv mv Fx Fx 2 111 2 2 2 2 − =− Ph−¬ng ¸n 3 : X¸c ®Þnh ®−îc lùc t¸c dông F1 h−íng theo chiÒu dßng ch¶y, F2 h−íng ng−îc chiÒu dßng ch¶y nh−ng kh«ng biÕt ¸p dông ®Þnh lÝ ®éng n¨ng cho khèi chÊt láng nµo. A’ A F1 B B’ V V V s2 s1 F2 Cho HS trao ®æi ®Ó rót ra kÕt qu¶ ®óng. NÕu kh«ng rót ra ®−îc kÕt qu¶, – Khèi chÊt láng chuyÓn ®éng d−íi t¸c dông cña lùc F1 cïng chiÒu dßng ch¶y vµ lùc F2 ng−îc chiÒu dßng ch¶y. – Sù biÕn thiªn ®éng n¨ng chØ x¶y ra ®èi víi khèi chÊt láng ®−îc giíi h¹n bëi AA’ vµ BB’ v× khèi chÊt láng A’B coi nh− lµ kh«ng ®æi do vËn tèc kh«ng ®æi. – ¸p dông ®Þnh lÝ ®éng n¨ng, viÕt ®−îc : 2 2 mv mv W = Fx Fx 2 1 Δ − =− ® 11 22 2 2 2 2 rVv rVv 2 1 GV tiÕp tôc ®Þnh h−íng : – Khèi chÊt láng chuyÓn ®éng d−íi t¸c dông cña nh÷ng lùc nµo ? H−íng cña c¸c lùc ®ã ? – Trong thêi gian xÐt ®é biÕn thiªn ®éng n¨ng chØ quan t©m ®Õn phÇn chÊt láng nµo ? V× sao ? – §é biÕn thiªn ®éng n¨ng ®−îc x¸c ®Þnh nh− thÕ nµo ? ViÕt biÓu thøc t−êng minh ®ã, t×m mèi quan hÖ gi÷a ¸p suÊt vµ vËn tèc ? ⇔ − 2 2 =Δ Δ p s v t-p s v t 11 1 22 2 2 2 rVv rVv p V-p V 2 2 2 11 2 ⇔−= 2 2 rv rv 1 2 ⇒ = p+ p+ 2 2 1 2 2 rv ⇒ (1) p + = const 2 HS cã thÓ ®−a ra c¸c ý kiÕn kh¸c nhau : – H·y nªu ý nghÜa c¸c th«ng sè tr¹ng th¸i trong c«ng thøc (1) ? – GV h−íng dÉn HS sö dông ®¬n vÞ ρ – p lµ ¸p suÊt nªn th−¬ng sè cña vËn tèc vµ khèi l−îng riªng ®Ó 2 v 2 v 2 còng ph¶i lµ ¸p suÊt. chøng minh ρ cã thø nguyªn lµ thø 2 nguyªn cña ¸p suÊt. – Trong ph−¬ng tr×nh (1) võa chøng minh, sè h¹ng thø nhÊt p gäi lµ ¸p suÊt tÜnh th«ng th−êng (¸p suÊt t¸c dông lªn thµnh b×nh), sè h¹ng thø hai gäi lµ ¸p suÊt ®éng (¸p suÊt do chÊt láng chuyÓn ®éng g©y nªn). 2 p 2ρ + gäi lµ ¸p suÊt toµn phÇn v C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. GV th«ng b¸o néi dung ®Þnh luËt BÐc nu-li. v 2 BiÓu thøc : p const. 2ρ + = Ho¹t ®éng 5. Cñng cè bµi häc vµ ®Þnh h−íng nhiÖm vô häc tËp tiÕp theo C¸ nh©n tr¶ lêi c©u hái vµ nhËn nhiÖm vô häc tËp. – H·y nªu c¸c kÕt luËn rót ra trong bµi häc ? – H·y gi¶i thÝch hiÖn t−îng ®−îc nªu ra trong bµi häc : khi thæi vµo khe gi÷a hai tê giÊy th× thÊy chóng bÞ hót l¹i gÇn nhau ? – Lµm bµi tËp vÒ nhµ 1, 2, 3 SGK. Bμi 43 øng dông cña ®Þnh luËt bec-nu-li I – Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – VËn dông ®Þnh luËt Bec-nu-li x¸c ®Þnh vËn tèc ch¶y cña lç rß. – Sö dông mèi quan hÖ gi÷a s, v vµ ®Þnh luËt Becnuli ®Ó gi¶i thÝch mét sè hiÖn t−îng liªn quan. – ThiÕt kÕ c¸c thÝ nghiÖm ®¬n gi¶n, gi¶i thÝch vµ chÕ t¹o ®−îc b×nh b¬m n−íc hoa ®¬n gi¶n. – Gi¶i thÝch ®−îc c¸c hiÖn t−îng liªn quan ®Õn ®Þnh luËt Bec-nu-li trong cuéc sèng. – BiÕt c¸ch ¸p dông ®Þnh luËt Bec-nu-li vµo cuéc sèng. – ThiÕt kÕ chÕ t¹o mét sè thÝ nghiÖm ®¬n gi¶n ë nhµ. 2. VÒ kÜ n¨ng – ChÕ t¹o c¸c thÝ nghiÖm ®¬n gi¶n. – Gi¶i thÝch c¸c hiÖn t−îng vËt lÝ cã liªn quan. II – ChuÈn bÞ Gi¸o viªn – èng Venturi, c¸c èng thuû tinh ®o ¸p suÊt tÜnh vµ ¸p suÊt toµn phÇn. – 06 qu¶ bãng bµn, 06 vá chai lavi. – 06 èng hót, 06 cèc ®ùng n−íc. – Mét tê giÊy m¶nh, 06 kÐo thñ c«ng. Häc sinh – §Þnh luËt BÐc-nu-li. III – thiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1. KiÓm tra, chuÈn bÞ ®iÒu kiÖn xuÊt ph¸t. §Ò xuÊt vÊn ®Ò HS nhËn thøc ®−îc vÊn ®Ò cÇn nghiªn cøu. Ho¹t ®éng 2. X¸c ®Þnh vËn tèc ch¶y cña n−íc tõ lç rß HS th¶o luËn theo nhãm, sau ®ã mét HS ®¹i diÖn nhãm ®øng lªn tr¶ lêi. Dù kiÕn c¸c ph−¬ng ¸n tr¶ lêi cña c¸c nhãm : Ph−¬ng ¸n 1 : ¸p dông ®óng ®Þnh luËt Bec-nu-li cho hai tiÕt diÖn mÆt tho¸ng vµ lç dß, tõ ®ã x¸c ®Þnh ®−îc v 2gh = . VËn tèc ch¶y tu©n theo quy luËt r¬i tù do. Ph−¬ng ¸n 2 : x¸c ®Þnh ®−îc ®óng vËn tèc v 2gh = nh−ng l¹i viÕt sai ph−¬ng tr×nh Becnuli do x¸c ®Þnh ¸p suÊt t¹i c¸c vÞ trÝ sai. – §Þnh luËt Bec-nu-li, mét c¸ch “tù nhiªn” ®· g¾n liÒn víi nh÷ng hiÖn t−îng rÊt th«ng th−êng trong ®êi sèng vµ ®−îc ¸p dông mét c¸ch triÖt ®Ó trong kÜ thuËt. Bµi häc h«m nay chóng ta sÏ nghiªn cøu mét sè hiÖn t−îng liªn quan ®Õn ®Þnh luËt nµy. – Quan s¸t dßng ch¶y cña vßi n−íc trong gia ®×nh chóng ta nh×n thÊy phÇn d−íi cña dßng n−íc bÞ thu nhá l¹i. Gi¶i thÝch t¹i sao ? GV ®−a HS vµo t×nh huèng : VËn tèc cña n−íc ch¶y ra tõ lç rß ®−îc x¸c ®Þnh nh− thÕ nµo ? Tu©n theo quy luËt nµo ? h vG Sau khi HS lµm viÖc theo nhãm, GV cho HS ë c¸c nhãm th¶o luËn víi nhau ®Ó t×m ra c¸ch gi¶i ®óng. NÕu HS kh«ng tù gi¶i quyÕt ®−îc th× GV ®Þnh h−íng : T¹i mÆt tho¸ng v = 0 ; ¸p suÊt 0 p gh + ρ T¹i lç rß h = 0 ; ¸p suÊt t¹i ®ã lµ – Xem lç rß lµ rÊt bÐ, khi ®ã vËn tèc t¹i mÆt tho¸ng b»ng bao nhiªu ? So s¸nh ¸p suÊt t¹i mÆt tho¸ng vµ lç rß. Tõ ®ã v t×m vËn tèc ch¶y ra tõ lç rß. 2 p 2ρ + ⋅ 0 ¸p dông ®Þnh luËt Bec-nu-li ta cã : v = 2gh . Ho¹t ®éng 3. T×m hiÓu hiÖn t−îng Venturi vµ gi¶i thÝch hiÖn t−îng Dù kiÕn c¸c ph−¬ng ¸n tr¶ lêi : Ph−¬ng ¸n 1 : BiÓu diÔn mùc chÊt láng ë hai nh¸nh ngang nhau v× kh«ng thæi trùc tiÕp vµo nh¸nh cña b×nh th«ng nhau. Ph−¬ng ¸n 2 : Mùc chÊt láng ë nh¸nh nèi víi tiÕt diÖn S2 d©ng Nh− vËy ¸p dông ®Þnh luËt Bec-nu-li ta ®· x¸c ®Þnh ®−îc vËn tèc n−íc ch¶y ra tõ lç rß v = 2gh , ®©y chÝnh lµ c«ng thøc vËn tèc cña sù r¬i tù do. BiÕt ®−îc quy luËt chung cña n−íc ch¶y ra tõ lç rß, tõ ®ã cã thÓ tr¶ lêi ®−îc t¹i sao khi n−íc ch¶y xuèng d−íi tiÕt diÖn cña dßng n−íc l¹i bÐ. G S1 v S2 A B – Mét b×nh th«ng nhau ®−îc nèi víi nhau nh− h×nh vÏ, b×nh th−êng mùc n−íc ë hai nh¸nh lµ ngang nhau. §iÒu g× sÏ x¶y ra khi ta thæi m¹nh vµo èng theo chiÒu mòi tªn ? T¹i sao ? H·y biÓu diÔn trªn h×nh vÏ. X¸c ®Þnh vËn tèc thæi t¹i tiÕt diÖn S1 nÕu biÕt S1, S2 vµ ¸p suÊt t−¬ng øng p1, p2 ? GV yªu cÇu c¸c nhãm HS th¶o luËn, biÓu diÔn hiÖn t−îng trªn h×nh vÏ, gi¶i thÝch hiÖn t−îng ? GV ®Þnh h−íng : So s¸nh ¸p suÊt tÜnh t¹i c¸c tiÕt diÖn S1, cao h¬n v× S2 < S1 suy ra v2 > v1 , nªn p2 < p1. Ph−¬ng ¸n 3 : Mùc chÊt láng ë nh¸nh nèi víi tiÕt diÖn S1 d©ng cao h¬n v× S2 < S1 suy ra v2 > v1 , nªn p2 > p1. V× S2 < S1 suy ra v2 > v1 mµ ¸p suÊt toµn phÇn ë hai tiÕt diÖn b»ng nhau nªn p2 < p1. HiÖu ¸p suÊt nµy sÏ g©y nªn ¸p lùc ®Èy khèi chÊt láng trong nh¸nh B d©ng cao h¬n. Ho¹t ®éng 4. ThiÕt kÕ mét sè thÝ nghiÖm ®¬n gi¶n dùa trªn ®Þnh luËt Bec-nu-li C¸ nh©n gi¶i quyÕt vÊn ®Ò, sau ®ã th¶o luËn theo nhãm, ®−a ra ý kiÕn chung cña c¶ nhãm vµ trao ®æi víi c¸c nhãm kh¸c trong líp. Dù kiÕn ph−¬ng ¸n tr¶ lêi cña HS : C©u 1. a) Tr−êng hîp 1 : §Ó qu¶ bãng kh«ng bÞ r¬i ph¶i thæi luång khÝ tõ phÝa d−íi lªn. V× khi thæi kh«ng khÝ gi÷ qu¶ bãng kh«ng r¬i, khi bãng lÖch ra bªn ngoµi th× luång kh«ng khÝ xung quanh ®Èy nã vµo luång khÝ v× ¸p suÊt cña kh«ng khÝ bªn trong l¬n h¬n ¸p suÊt cña luång khÝ. b) Tr−êng hîp 2 : ph¶i hót ë miÖng èng v× khi hót qu¶ bãng sÏ S2 ? Gi¶i thÝch t¹i sao ? Tõ ®ã h·y chØ ra c¸ch biÓu diÔn ®óng. Th«ng b¸o : Khi chÊt láng ch¶y trong èng n»m ngang chç nµo tiÕt diÖn cµng lín th× vËn tèc ch¶y cµng nhá vµ ¸p suÊt cµng lín, chç nµo tiÕt diÖn cµng nhá th× vËn tèc cµng lín vµ ¸p suÊt cµng nhá. HiÖn t−îng nµy gäi lµ hiÖn t−îng Venturi. Th«ng b¸o : Tõ mèi quan hÖ cña vËn tèc vµ tiÕt diÖn, kÕt hîp víi ®Þnh luËt Becnuli ta t×m ®−îc mèi quan hÖ gi÷a vËn tèc, tiÕt diÖn vµ ¸p suÊt (gäi lµ hiÖn t−îng Venturi). B©y giê chóng ta sö dông hiÖ t−îng nµy nghiªn cøu mét sè hiÖn t−îng gÇn gòi víi cuéc sèng cña chóngta nh−ng l¹i ®em l¹i cho chóng ta sù bÊt ngê lÝ thó. GV ph¸t phiÕu häc tËp cho HS. Sau khi HS b¸o c¸o nh÷ng dù ®o¸n cña nhãm vµ gi¶i thÝch t¹i sao. GV cho HS chuyÓn ®éng theo luång khÝ vµ bÞ hót lªn phÝa trªn. – Khi ta thæi vµo qu¶ bãng th× qu¶ bãng kh«ng bÞ r¬i xuèng hoÆc chuyÓn ®éng lÖch ra ngoµi v× dßng khÝ cã vËn tèc lín, dÉn ®Õn ¸p suÊt bªn ngoµi lín h¬n ¸p suÊt trong luång khÝ. ChÝnh v× cã sù chªnh lÖch ¸p suÊt nµy mµ gi÷ cho qu¶ bãng kh«ng bÞ lÖch ra khái dßng khÝ. – Do phÝa d−íi cã tiÕt diÖn lín nªn vËn tèc bÐ, do ®ã ¸p suÊt phÝa d−íi lín h¬n phÝa trªn cæ chai. Sù chªnh lÖch ¸p suÊt nµy t¹o ra mét lùc ®Èy tõ d−íi lªn lµm cho qu¶ bãng chuyÓn ®éng lªn phÝa trªn cæ chai. C©u 2. B»ng sù t−¬ng tù HS dÔ d¹ng dù ®o¸n ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm vµ gi¶i thÝch hiÖn t−îng : §Ó 1/4 tê giÊy chuyÓn ®éng lªn phÝa trªn chóng ta ph¶i thæi luång khÝ tõ trªn xuèng v× khi thæi ¸p suÊt ë phÝa trªn bÐ h¬n ¸p suÊt ë phÝa d−íi tê giÊy. nhËn dông cô thÝ nghiÖm ®Ó tiÕn hµnh theo nhãm. Trong qu¸ tr×nh HS lµm thÝ nghiÖm, sÏ cã nhãm lµm thµnh c«ng vµ sÏ cã nhãm gÆp khã kh¨n trong viÖc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm còng nh− trong viÖc gi¶i thÝch hiÖn t−îng. GV cÇn cã sù ®Þnh h−íng : – T¹i sao qu¶ bãng kh«ng bÞ r¬i xuèng, kh«ng bÞ lÖch ra ngoµi ? – Khi thæi luång khÝ tõ trªn xuèng th× qu¶ bãng chuyÓn ®éng lªn miÖng chai, h·y so s¸nh ¸p suÊt phÝa d−íi chai vµ ¸p suÊt trªn cæ chai. Sù chªnh lÖch ¸p suÊt nµy cã ¶nh h−ëng nh− thÕ nµo ? Tuy nhiªn khi tiÕn hµnh thÝ nghiÖm nµy, vÉn cã mét sè nhãm kh«ng thµnh c«ng, GV cÇn ®Þnh h−íng gióp ®ì HS t×m ra nguyªn nh©n kh«ng thµnh c«ng cña thÝ nghiÖm. – C¸ch gi¶i thÝch lµ ®óng t¹i sao thÝ nghiÖm l¹i kh«ng thµnh c«ng ? – Do sù chªnh lÖch ¸p suÊt cßn nhá dÉn ®Õn ch−a ®ñ lùc ®Ó ®Èy tê giÊy lªn phÝa trªn. – §Ó t¹o ra sù chªnh lÖch ¸p suÊt lín cÇn ph¶i thæi qua kÏ gi÷a c¸c ngãn tay ®Ó vËn tèc cña luång khÝ thæi ra lín h¬n. C©u 3. Ph−¬ng ¸n 1 : Ph¶i ®Æt miÖng èng ngang vu«ng gãc víi miÖng èng ®øng (cho èng th¼ng ®øn c¾m vµo cèc n−íc sau ®ã thæi vµo èng n»m ngang). Ph−¬ng ¸n 2 : §Æt hai èng vu«ng gãc víi nhau nh−ng ph¶i gi¶m tiÕt diÖn cña èng n»m ngang t¹i ®iÓm mµ hai èng giao nhau b»ng c¸ch ®Æt lÖch miÖng èng n»m ngang xuèng phÝa d−íi. Ph−¬ng ¸n 3 : §Ó lµ gi¶m tiÕt diÖn èng ngang cÇn ph¶i khoÐt mét phÇn miÖng èng ngang råi ghÐp vµo miÖng èng th¼ng ®øng. Ph−¬ng ¸n 4 : §Æt hai èng vu«ng gãc víi nhau nh−ng ph¶i gi¶m tiÕt diÖn cña èng th¼ng ®øng t¹i ®iÓm mµ hai èng giao nhau b»ng c¸ch ®Æt lÖch miÖng èng n»m ngang lªn trªn èng th¼ng ®øng. – Muèn cã sù chªnh lÖch ¸p suÊt l¬n ®Ó t¹o ra ¸p lùc ®Èy chÊt láng – Ph¶i kh¾c phôc nh− thÕ nµo ®Ó t¹o ra ®−îc sù chªnh lÖch ¸p suÊt lín h¬n ? (GV vÏ lªn b¶ng c¸c h×nh vÏ t−¬ng øng ®Ó minh ho¹) lªn miÖng èng th¼ng ®øng th× vËn Sau khi HS ®−a ra ph−¬ng ¸n thÝ tèc trªn miÖng èng ph¶i lín. Tøc lµ ph¶i t¹o ra tiÕt diÖn nhá ë èng n»m ngang v× vËn tèc phô thuéc vµo tiÕt diÖn cña èng n»m ngang. Ho¹t ®éng 5. Cñng cè bµi häc vµ ®Þnh h−íng nhiÖm vô häc tËp tiÕp theo C¸ nh©n nhËn nhiÖm vô häc tËp. nghiÖm vµ thùc thµnh lµm thÝ nghiÖm theo thiÕt kÕ cña m×nh, GV yªu cÇu HS t×m ra nguyªn nh©n t¹i sao ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm 1 vµ 4 kh«ng thµnh c«ng ? l VËn tèc n−íc ch¶y qua lç rß ®−îc x¸c ®Þnh nh− thÕ nµo? – HiÖn t−îng Venturi lµ g×? Bµi tËp vÒ nhµ : – Lµm bµi 1, 2, 3 SGK. – ¤n l¹i nh÷ng kiÕn thøc ®· häc vÒ cÊu t¹o chÊt ë líp 8. PhiÕu häc tËp C©u 1. Lµm thÕ nµo ®Ó : a) Qu¶ bãng bµn l¬ löng kh«ng bÞ r¬i (h×nh 1a) ? b) Qu¶ bãng bµn chuyÓn ®éng lªn miÖng chai (h×nh 1b)? H·y dù ®o¸n ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm, gi¶i thÝch t¹i sao vµ lµm thÝ nghiÖm ®Ó kiÓm tra ®iÒu ®ã? H×nh 1a H×nh 1b C©u 2. Lµm thÕ nµo ®Ó 1/4 tê giÊy máng trªn bµn chuyÓn ®éng lªn phÝa trªn mµ kh«ng ®−îc sö dông dông cô nµo ? C©u 3. Tõ c¸c dông cô gåm 1 èng hót, 1 c¸i kÐo vµ mét cèc ®ùng n−íc em h·y chÕ t¹o b×nh b¬m n−íc ®¬n gi¶n, gi¶i thÝch nguyªn lÝ ho¹t ®éng. Lµm thÝ nghiÖm ®Ó kiÓm tra ý t−ëng cña m×nh ? PhÇn hai .NhiÖt häc Ch−¬ng VI. chÊt khÝ Bμi 44 ThuyÕt ®éng häc ph©n tö chÊt khÝ CÊu t¹o chÊt I – Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – Cã kh¸i niÖm vÒ l−îng chÊt ; hiÓu râ rµng vµ chÝnh x¸c kh¸i niÖm mol, vµ kh¸i niÖm vÒ sè A-v«-ga-®r«. – Cã thÓ tÝnh to¸n t×m ra mét sè hÖ qu¶ trùc tiÕp. – N¾m ®−îc thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ chÊt khÝ vµ mét phÇn vÒ chÊt láng vµ chÊt r¾n. 2. VÒ kÜ n¨ng – Gi¶i thÝch c¸c hiÖn t−îng vËt lÝ cã liªn quan. – VËn dông kiÕn thøc vÒ thuyÕt ®éng häc ph©n tö chÊt khÝ vµ cÊu t¹o chÊt ®Ó gi¶i c¸c bµi tËp vËt lÝ ®¬n gi¶n. II – ChuÈn bÞ Häc sinh – «n l¹i nh÷ng kiÕn thøc ®· häc vÒ cÊu t¹o chÊt ë líp 8. III – thiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1. KiÓm tra, chuÈn bÞ ®iÒu kiÖn xuÊt ph¸t. §Ò xuÊt vÊn ®Ò – KhÝ Clo sÏ bay sang b×nh ch©n kh«ng. – HiÖn t−îng sÏ kh«ng x¶y ra n÷a. C¸ nh©n nhËn thøc ®−îc vÊn ®Ò cÇn nghiªn cøu. Ho¹t ®éng 2. Nghiªn cøu tÝnh chÊt vµ cÊu tróc cña chÊt khÝ – H×nh d¸ng vµ thÓ tÝch cña chÊt khÝ lµ h×nh d¸ng vµ thÓ tÝch cña b×nh chøa nã. Ch©n Clo kh«ng – HiÖn t−îng g× x¶y ra nÕu më van trªn èng th«ng gi÷a hai b×nh ? – HiÖn t−îng cã x¶y ra nh− thÕ n÷a kh«ng nÕu thay b×nh chøa khÝ Clo b»ng b×nh chøa chÊt láng hoÆc r¾n ? – VËy chÊt khÝ cã tÝnh chÊt vµ cÊu tróc nh− thÕ nµo ? TÝnh chÊt vµ cÊu tróc cña chÊt khÝ kh¸c víi chÊt r¾n vµ chÊt láng ë ®iÓm nµo ? – Qua vÝ dô trªn, h·y cho biÕt h×nh d¸ng vµ thÓ tÝch cña chÊt khÝ ? Th«ng b¸o : TÝnh chÊt ®ã thÓ hiÖn tÝnh bµnh tr−íng cña chÊt khÝ : ChiÕm toµn bé thÓ tÝch cña b×nh chøa. – ThÓ tÝch cña chÊt khÝ kh«ng gi÷ mét gi¸ trÞ cè ®Þnh. §iÒu ®ã thÓ hiÖn qua thÝ nghiÖm : FJG – ThÓ tÝch gi¶m. – ThÓ tÝch cña l−îng chÊt khÝ chøa trong xilanh thay ®æi thÕ nµo nÕu dïng – ChÊt khÝ ®−îc t¹o thµnh tõ c¸c ph©n tö chÊt khÝ – Gi÷a c¸c ph©n tö ph¶i cã mét kho¶ng trèng v× vËy khi chÊt khÝ chÞu nÐn th× c¸c kho¶ng trèng gi¶m lµm cho thÓ tÝch khÝ gi¶m ®¸ng kÓ. C¸ nh©n tiÕp thu th«ng b¸o. tay Ên pit-t«ng xuèng ? Th«ng b¸o : Chøng tá chÊt khÝ cã tÝnh chÞu nÐn : khi t¨ng ¸p suÊt t¸c dông lªn mét l−îng khÝ th× thÓ tÝch cña nã gi¶m ®¸ng kÓ. – VËy chÊt khÝ cã cÊu tróc nh− thÕ nµo mµ khi t¨ng ¸p suÊt t¸c dông lªn mét l−îng khÝ th× thÓ tÝch cña nã gi¶m ®¸ng kÓ ? Vµ t¹i sao chÊt khÝ l¹i cã tÝnh bµnh tr−íng ? §Þnh h−íng cña GV : – Chóng ta ®· häc ë líp 8 vÒ cÊu t¹o cña c¸c chÊt, h·y cho biÕt c¸c chÊt cÊu t¹o nh− thÕ nµo ? – C¸c ph©n tö ®−îc x¾p xÕp thÕ nµo? – ThÓ tÝch cña khèi khÝ phô thuéc thÕ nµo vµo kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ph©n tö ®ã ? – Gi¶i thÝch thÕ nµo vÒ tÝnh bµnh tr−íng cña chÊt khÝ? Th«ng b¸o : §Ó gi¶i thÝch ®iÒu nµy c¸c nhµ b¸c häc ®· lµm thÝ nghiÖm : Quan s¸t qua kÝnh hiÓn vi nh÷ng h¹t nhá l¬ löng trong kh«ng khÝ (vÝ dô khãi thuèc l¸) ng−êi ta thÊy chóng chuyÓn ®éng hçn lo¹n, ®ã lµ chuyÓn ®éng Brao-n¬ trong kh«ng khÝ. ChuyÓn ®éng nµy ®−îc t¹o nªn do va ch¹m cña ph©n tö khÝ lªn h¹t. H¹t chuyÓn ®éng hçn lo¹n cho thÊy r»ng ph©n tö khÝ còng chuyÓn ®éng hçn lo¹n. NhiÒu thÝ nghiÖm vµ phÐp ®o dÉn ®Õn nh÷ng kÕt luËn râ h¬n n÷a. C¸c nhµ Ho¹t ®éng 3. T×m hiÓu néi dung thuyÕt ®éng häc ph©n tö chÊt khÝ khoa häc ®· tãm t¾t vµ ph¸t biÓu thµnh thuyÕt ®éng häc ph©n tö. GV th«ng b¸o néi dung thuyÕt ®éng häc ph©n tö chÊt khÝ. C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. – Tãm l¹i, cã thÓ coi gÇn ®óng: ph©n tö cña chÊt khÝ lµ nh÷ng chÊt ®iÓm, chuyÓn ®éng hçn lo¹n kh«ng ngõng, chØ t−¬ng t¸c víi nhau khi va ch¹m; chÊt khÝ nh− vËy gäi lµ khÝ lÝ t−ëng (theo quan ®iÓm cÊu tróc vi m«). Ho¹t ®éng 4. VËn dông thuyÕt ®éng häc ph©n tö vµo chÊt khÝ vµ vµo chÊt r¾n, chÊt láng – ë thÓ khÝ, trong phÇn lín thêi gian c¸c ph©n tö ë xa nhau, ph©n tö chuyÓn ®éng hçn lo¹n vÒ mäi phÝa, do ®ã chÊt khÝ chiÕm toµn bé thÓ tÝch b×nh chøa, kh«ng cã h×nh d¸ng vµ thÓ tÝch nhÊt ®Þnh. – VËn dông cho c¸c thÓ kh¸c nhau cña vËt chÊt, thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÉn thõa nhËn vËt chÊt ®−îc cÊu t¹o tõ nh÷ng ph©n tö (hoÆc nguyªn tö) chuyÓn ®éng nhiÖt kh«ng ngõng, vµ cßn kh¶o s¸t thªm t¸c ®éng cña lùc t−¬ng t¸c ph©n tö. – H·y vËn dông thuyÕt ®éng häc ph©n tö ®Ó gi¶i thÝch tÝnh bµnh tr−íng cña chÊt khÝ ? Bæ xung thªm : ë thÓ khÝ, trong phÇn lín thêi gian c¸c ph©n tö ë xa nhau, khi ®ã lùc t−¬ng t¸c gi÷a c¸c ph©n tö rÊt yÕu. – ë thÓ r¾n vµ thÓ láng, mçi ph©n – Gi¶i thÝch thÕ nµo vÒ tÝnh chÊt cã thÓ tö lu«n lu«n cã nh÷ng ph©n tö kh¸c ë gÇn, c¸c ph©n tö ®−îc s¾p xÕp víi mét trËt tù nhÊt ®Þnh cã liªn kÕt m¹nh gi÷a hai ph©n tö l©n cËn. V× hai lÏ ®ã nªn lùc t−¬ng t¸c gi÷a mét ph©n tö vµ c¸c ph©n tö l©n cËn lµ m¹nh, gi÷ cho ph©n tö Êy kh«ng ®i xa mµ chØ dao ®éng quanh mét vÞ trÝ c©n b»ng. KÕt qu¶ lµ chÊt r¾n vµ chÊt láng cã thÓ tÝch x¸c ®Þnh. C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. Ho¹t ®éng 5. ¤n l¹i kh¸i niÖm l−îng chÊt vµ mol Cã NA = 6,02.1023 mol–1 gäi lµ sè A-v«-ga-®r«. – Khèi l−îng mol cña mét chÊt ®−îc ®o b»ng khèi l−îng cña mét mol chÊt Êy. tÝch x¸c ®Þnh cña chÊt r¾n vµ láng ? GV cã thÓ bæ xung thªm: chÊt láng tuy cã thÓ tÝch x¸c ®Þnh, nh−ng h×nh d¹ng l¹i kh«ng x¸c ®Þnh v× : ë thÓ r¾n, c¸c vÞ trÝ c©n b»ng cña ph©n tö lµ cè ®Þnh, nªn mçi vËt r¾n cã h×nh d¹ng x¸c ®Þnh. ë thÓ láng, vÞ trÝ c©n b»ng cña ph©n tö cã thÓ dêi chç sau kho¶ng thêi gian trung b×nh vµo kho¶ng 1011s. V× sù dêi chç cña c¸c vÞ trÝ c©n b»ng nªn chÊt láng kh«ng cã h×nh d¹ng x¸c ®Þnh mµ cã thÓ ch¶y vµ cã h×nh d¹ng cña phÇn b×nh chøa nã. – Trong 12g nguyªn tö c¸c cacbon 12 cã bao nhiªu nguyªn tö cacbon 12 ? Th«ng b¸o : L−îng chÊt chøa trong mét vËt ®−îc x¸c ®Þnh theo sè ph©n tö hay nguyªn tö chøa trong vËt chÊt Êy. Ng−êi ta ®Þnh nghÜa mol, ®¬n vÞ l−îng chÊt cña mét chÊt bÊt ßi nh− sau : 1 mol lµ l−îng chÊt trong ®ã cã chøa mét sè ph©n tö hay nguyªn tö b»ng sè nguyªn tö chøa trong 12g cacbon 12. Th−êng ®−îc kÝ hiÖu b»ng ch÷ Hy L¹p μ (®äc lµ muy). – Khèi l−îng mol ®−îc x¸c ®Þnh nh− thÕ nµo ? Th«ng b¸o : ThÓ tÝch mol cña mét chÊt ®−îc ®o b»ng thÓ tÝch cña 1 mol chÊt Êy. ë ®iÒu kiÖn chuÈn (0oC vµ 1atm) thÓ tÝch mol cña mäi chÊt khÝ ®Òu b»ng mNμ = 22,4l/mol hay 0,0224 m3/mol. – Tõ khèi l−îng mol vµ sè A-v«-ga- ®r« NA cã thÓ suy ra khèi l−îng m0 cña mét ph©n tö hay nguyªn tö cña mét 0 A chÊt nh− thÕ nµo ? sè mol ν (®äc lµ nuy) chøa trong khèi l−îng m cña mét chÊt. m ν =μ sè ph©n tö (hay nguyªn tö) N cã trong khèi l−îng m cña mét chÊt : m N= N = N . νμ A A Ho¹t ®éng 6. Cñng cè bµi häc vµ ®Þnh h−íng nhiÖm vô häc tËp tiÕp theo C¸ nh©n nhËn nhiÖm vô häc tËp. – C¸ch x¸c ®Þnh sè mol ? – Tr×nh bµy thuyÕt ®éng häc ph©n tö ? – Gi¶i thÝch t¹i sao chÊt khÝ cã tÝnh bµnh tr−íng cßn chÊt r¾n vµ láng th× kh«ng ? – Cã mèi quan hÖ nµo gi÷a nhiÖt ®é vµ chuyÓn ®éng hçn lo¹n cña ph©n tö ? Bµi tËp vÒ nhµ : Lµm c¸c bµi tËp ë SGK. Bμi 45 ®Þnh luËt b«i-l¬ - ma-ri-èt I – Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – Tõ ®Æt vÊn ®Ò cña GV, HS ®Ò xuÊt ®−îc dù ®o¸n vÒ mèi quan hÖ gi÷a thÓ tÝch vµ ¸p suÊt cña l−îng khÝ nhÊt ®Þnh khi nhiÖt ®é kh«ng ®æi. – D−íi sù ®Þnh h−íng cña GV, HS ®Ò xuÊt ®−îc ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm kiÓm tra dù ®o¸n cña m×nh. – Quan s¸t vµ theo dâi thÝ nghiÖm, tõ ®ã suy ra ®Þnh luËt B«i-l¬ – Ma- ri-èt. – BiÕt vÏ ®−êng biÓu diÔn sù phô thuéc cña ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é trªn ®å thÞ. – Cã th¸i ®é kh¸ch quan khi theo dâi thÝ nghiÖm. 2. VÒ kÜ n¨ng – ¸p dông ®Þnh luËt ®Ó lµm mét sè bµi tËp ®¬n gi¶n. BiÕt vËn dông ®Þnh luËt ®Ó gi¶i thÝch hiÖn t−îng khi b¬m khÝ (vÝ dô : b¬m xe ®¹p). II – ChuÈn bÞ Gi¸o viªn – ChuÈn bÞ bé thÝ nghiÖm B«i-l¬–Ma-ri-èt. – Mét c¸i b¬m xe ®¹p. III – thiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1. KiÓm tra, chuÈn bÞ ®iÒu kiÖn xuÊt ph¸t. §Ò xuÊt vÊn ®Ò – §Ó thay ®æi ¸p suÊt cña khèi khÝ ta kÐo b¬m lªn hoÆc Ên b¬m xuèng, – Nªu c¸c tÝnh chÊt cña chÊt khÝ ? – Nhèt l−îng khÝ vµo mét b¬m xe ®¹p, mét tay bÞt vßi b¬m. §Ó thay ®æi ¸p suÊt cña khèi khÝ trong b¬m ta ph¶i lµm thÕ nµo ? Khi ¸p suÊt thay ®æi th× khi ®ã thÓ tÝch thay ®æi theo. C¸ nh©n nhËn thøc vÊn ®Ò cÇn nghiªn cøu. Ho¹t ®éng 2. X©y dùng ®Þnh luËt B«i-l¬ – Ma-ri-èt Dù kiÕn c©u tr¶ lêi cña HS : Ph−¬ng ¸n 1 : ¸p suÊt t¨ng tØ lÖ nghÞch víi thÓ tÝch : 1 p pV = const V ∼ ⇒ – CÇn mét b×nh kÝn ®Ó ®ùng mét khèi khÝ, ®Ó ®o ¸p suÊt cña khèi khÝ cÇn cã mét ¸p kÕ. Thay ®æi ¸p suÊt vµ ®o thÓ tÝch t−¬ng øng cña khèi khÝ ®ã. Dïng mét c¸i b¬m gièng b¬m xe ®¹p C¸ nh©n tiÕp thu. thÓ tÝch cña nã cã thay ®æi kh«ng ? §Æt vÊn ®Ò : Qua thÝ nghiÖm trªn ta thÊy ë nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh khi thÓ tÝch cña khèi khÝ thay ®æi th× ¸p suÊt thay ®æi. Sù thay ®æi ®ã cã tu©n theo mét quy luËt nµo kh«ng? NÕu cã th× biÓu thøc to¸n häc nµo m«t t¶ quy luËt Êy ? GV yªu cÇu HV trao ®æi vµ ®−a ra dù ®o¸n vÒ sù thay ®æi cña thÓ tÝch khi ¸p suÊt thay ®æi. – Sù thay ®æi cña thÓ tÝch khi ¸p suÊt thay ®æi ®−îc thÓ hiÖn b»ng biÓu thøc to¸n häc nh− thÕ nµo? H·y ®Ò xuÊt ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm ®Ó kiÓm tra. – Thay ®æi ¸p suÊt b»ng c¸ch nµo ? GV giíi thiÖu bé thÝ nghiÖm nh− h×nh vÏ. Th«ng b¸o : Khèi khÝ chóng ta kh¶o s¸t ®−îc ®ùng trong b×nh B. §Ó ®o ¸p suÊt cña khèi khÝ ta cã ¸p kÕ ®−îc g¾n ë ®Ønh cña b×nh. §Ó thay ®æi ¸p suÊt cña khèi khÝ ta cã m¸y b¬m nèi víi b×nh A ®Ó thay ®æi ¸p suÊt trong A qua ®ã thay ®æi ¸p suÊt cña khÝ trong B. M¸y b¬m A B – §o chiÒu cao cña cét khÝ, lÊy chiÒu cao nh©n víi diÖn tÝch S cña cét khÝ ta sÏ ®−îc thÓ tÝch cña khèi khÝ. HS chó ý quan s¸t ®Ó ghi l¹i kÕt qu¶ thÝ nghiÖm. – KÕt luËn : §óng víi dù ®o¸n lµ thÓ tÝch thay ®æi tØ lÖ nghÞch víi ¸p suÊt víi sai sè kho¶ng 10%. ë nhiÖt ®é kh«ng ®æi tÝch cña ¸p suÊt p vµ thÓ tÝch V cña mét l−îng khÝ x¸c ®Þnh lµ mét h»ng sè : pV = const Ho¹t ®éng 3. VËn dông ®Þnh luËt B«i-l¬ – Ma-ri-èt a) V0 = 0,1 thÓ tÝch mol = 2,24l. To¹ ®é®iÓm A : V0 = 2,24l ; p0 = 1 atm. b) To¹ ®é®iÓm B : V1 = 1,12l ; – §Ó ®o thÓ tÝch cña khèi khÝ ta ph¶i lµm thÕ nµo ? GV tiÕn hµnh thÝ nghiÖm. – Tõ b¶ng kÕt qu¶ thÝ nghiÖm h·y tÝnh sai sè vµ rót ra kÕt luËn ? VËy gÇn ®óng ta cã thÓ kÕt luËn : p1V1 = p2V2 = p3V3 = const B»ng c¸c thÝ nghiÖm tinh vi kh¼ng ®Þnh kÕt qu¶ nh− trªn víi ®é chÝnh x¸c cao h¬n. Th«ng b¸o : BiÓu thøc trªn chÝnh lµ biÓu thøc cña ®Þnh luËt B«i-l¬ – Ma-ri-«t. – Ph¸t biÓu ®Þnh luËt B«i-l¬ – Ma-ri-«t. GV ph¸t phiÕu häc tËp cho HS. Yªu cÇu ho¹t ®éng c¸ nh©n, sau ®ã trao ®æi nhãm vµ ®¹i diÖn nhãm lªn b¸o c¸o kÕt qu¶. p (atm) B p1 = 2 atm. c) Theo ®Þnh luËt B«i-l¬–Ma-ri-èt p0 O V1 A V2 V(l) pV = const = p0V0 = 2,24 l.atm, tõ ®ã suy ra 2,24 p = V ⋅ (p tÝnh ra atm, V tÝnh ra lÝt) – §−êng biÓu diÔn qu¸ tr×nh nÐn ®¼ng nhiÖt ë môc b lµ mét cung hypebol AB. Ho¹t ®éng 4. Cñng cè bµi häc vµ ®Þnh h−íng nhiÖm vô häc tËp tiÕp theo C¸ nh©n nhËn nhiÖm vô häc tËp. – Ph¸t biÓu ®Þnh luËt B«i-l¬ – Ma-ri-èt – Lµm c©u 2 trong phiÕu häc tËp ? – Lµm bµi tËp 1, 2, 3, 4, SGK. PhiÕu häc tËp C©u 1. XÐt 0,1 mol khÝ ®iÒu kiÖn chuÈn : ¸p suÊt p0 = 1 atm = 1,013.105 Pa, nhiÖt ®é t0 = 0oC. a) TÝnh thÓ tÝch V0 cña chÊt khÝ. VÏ trªn ®å thÞ p –V ®iÓm A biÓu diÔn tr¹ng th¸i nãi trªn. b) NÐn khÝ vµ gi÷ nhiÖt ®é kh«ng ®æi (nÐn ®¼ng nhiÖt) cho ®Õn khi thÓ tÝch cña khÝ lµ V1 = 0,5V0 th× ¸p suÊt p1 cña khÝ b»ng bao nhiªu ? VÏ trªn cïng ®å thÞ ®iÓm B biÓu diÔn tr¹ng th¸i nµy. c) ViÕt biÓu thøc cña ¸p suÊt p theo thÓ tÝch V trong qu¸ tr×nh nÐn ®¼ng nhiÖt ë môc b. VÏ ®−êng biÓu diÔn. §−êng biÓu diÔn cã d¹ng g× ? C©u 2. Khi nÐn ®¼ng nhiÖt th× : a) Sè ph©n tö trong ®¬n vÞ thÓ tÝch t¨ng tØ lÖ thuËn víi ¸p suÊt. b) Sè ph©n tö trong ®¬n vÞ thÓ tÝch kh«ng ®æi. c) Sè ph©n tö trong ®¬n vÞ thÓ tÝch gi¶m tØ lÖ nghÞch víi ¸p suÊt. d) C¶ ba kh¶ n¨ng trªn ®Òu kh«ng x¶y ra. Bμi 46 ®Þnh luËt s¸c-l¬. nhiÖt ®é tuyÖt ®èi I – Môc tiªu 1. VÒ kiÕn thøc – §Ò xuÊt ®−îc dù ®o¸n vµ ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm ®Ó kiÓm tra dù ®o¸n. – Quan s¸t vµ theo dâi thÝ nghiÖm, rót ra nhËn xÐt r»ng trong ph¹m vi biÕn thiªn nhiÖt ®é cña thÝ nghiÖm th× tØ sè ptΔΔ kh«ng ®æi. Thõa nhËn kÕt qu¶ ®ã trong ph¹m vi biÕn ®æi nhiÖt ®é lín h¬n, tõ ®ã suy ra pp 1 t = 0 − +γ ( ). – N¾m ®−îc kh¸i niÖm khÝ lÝ t−ëng, nhiÖt ®é tuyÖt ®èi, hiÓu ®−îc ý nghÜa nhiÖt ®é. – BiÕt vËn dông kh¸i niÖm nhiÖt ®é tuyÖt ®èi ®Ó ph¸t biÓu ®Þnh luËt S¸c-l¬ d−íi d¹ng p = Bt. – Cã th¸i ®é kh¸ch quan khi theo dâi thÝ nghiÖm. 2. VÒ kÜ n¨ng – ¸p dông ®Þnh luËt ®Ó lµm mét sè bµi tËp ®¬n gi¶n. II – ChuÈn bÞ Gi¸o viªn – ChuÈn bÞ bé thÝ nghiÖm nghiªn cøu ®Þnh luËt S¸c-l¬. III – thiÕt kÕ ho¹t ®éng d¹y häc Ho¹t ®éng cña häc sinh Trî gióp cña gi¸o viªn Ho¹t ®éng 1. KiÓm tra, chuÈn bÞ ®iÒu kiÖn xuÊt ph¸t. §Ò xuÊt vÊn ®Ò – V× khi trêi n¾ng th× nhiÖt ®é cña chÊt khÝ trong s¨m xe t¨ng cao – Gi¶i thÝch t¹i sao s¨m xe ®¹p dÔ bÞ næ vµo trêi n¾ng ? §Æt vÊn ®Ò : Qua thÝ nghiÖm trªn ta lµm cho ¸p suÊt còng t¨ng cao v× vËy s¨m xe dÔ næ. C¸ nh©n nhËn thøc ®−îc vÊn ®Ò cÇn nghiªn cøu. Ho¹t ®éng 2. X©y dùng ®Þnh luËt S¸c-l¬ Dù kiÕn ph−¬ng ¸n tr¶ lêi cña HS : Dù ®o¸n 1 : NhiÖt ®é vµ ¸p suÊt tØ lÖ thuËn víi nhau Dù ®o¸n 2 : §é t¨ng ¸p suÊt vµ ®é t¨ng nhiÖt ®é tØ lÖ thuËn víi nhau. – NhiÖt ®é vµ ¸p suÊt tØ lÖ thuËn víi nhau : p = B t – §é t¨ng ¸p suÊt vµ ®é t¨ng nhiÖt ®é tØ lÖ thuËn víi nhau : p = B Δ thÊy ë thÓ tÝch nhÊt ®Þnh khi nhiÖt ®é cña khèi khÝ thay ®æi th× ¸p suÊt thay ®æi. Sù thay ®æi ®ã cã tu©n theo mét quy luËt nµo kh«ng ? NÕu cã th× biÓu thøc to¸n häc nµo diÔn t¶ quy luËt cña sù biÕn ®æi ®ã ? – Nªu dù ®o¸n vÒ sù thay ®æi cña ¸p suÊt khi nhiÖt ®é thay ®æi ? – §iÒu ®ã ®−îc biÓu diÔn b»ng biÓu thøc to¸n häc nh− thÕ nµo ? Δ t – Ph¶i cã mét b×nh chøa khèi khÝ, thay ®æi nhiÖt ®é cña khèi khÝ vµ ®o ¸p suÊt t−¬ng øng. §o ¸p suÊt b»ng ¸p kÕ, ®o nhiÖt ®é b»ng nhiÖt kÕ. – H·y ®Ò xuÊt ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm ®Ó kiÓm tra dù ®o¸n võa nªu ? GV giíi thiÖu bé thÝ nghiÖm nh− h×nh vÏ trªn. – Cho dßng ®iÖn ch¹y qua d©y mayxo, d©y nãng lªn, lµm n−íc nãng vµ truyÒn nhiÖt vµo khèi khÝ trong b×nh. – Qu¹t quÊy n−íc lµm cho nhiÖt ®é trong khèi khÝ ®−îc ®Òu. HS ghi kÕt qu¶ thÝ nghiÖm, chó ý : h = 1 mm øng víi gi¸ trÞ : Δ ρ p = gh 3 = 1000kg/m .0,001m = 10Pa. – KÕt qu¶ kiÓm tra dù ®o¸n 1 : NhiÖt ®é kh«ng tØ thuËn víi ¸p suÊt. §óng víi dù ®o¸n 2 : p = B Δ Δ (1) t C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. – NÕu cho nhiÖt ®é biÕn ®æi tõ 0oC ®Õn toC th× : Δt = t – 0 = t §é biÕn thiªn ¸p suÊt t−¬ng øng : 0 Δ − p=p p XÐt l−îng khÝ chøa trong b×nh A cã thÓ tÝch kh«ng ®æi (v× mùc n−íc trong nh¸nh tr¸i cña èng h×nh ch÷ U lu«n gi÷ ë sè 0). NhiÖt kÕ T ®o nhiÖt ®é cña khÝ trong b×nh A. GV cho HS t×m hiÓu bé thÝ nghiÖm : – §Ó t¨ng nhiÖt ®é cña khèi khÝ ta ph¶i lµm thÕ nµo ? – Qu¹t quÊy n−íc cã t¸c dông g× ? GV thao t¸c thÝ nghiÖm. GV yªu cÇu HS ghi l¹i nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt ban ®Çu cña khÝ trong b×nh A. Cho dßng ®iÖn qua R vµ qu¹t khuÊy n−íc ®Ó t¨ng nhiÖt ®é khÝ Δt. Ng¾t ®iÖn, chê æn ®Þnh nhiÖt ®é. §o ®é chªnh lÖch mùc n−íc h t−¬ng øng. Tõ h tÝnh ra ®é t¨ng ¸p suÊt Δp . – Tõ b¶ng kÕt qu¶ thÝ nghiÖm, h·y tÝnh to¸n vµ kiÓm tra dù ®o¸n. Th«ng b¸o : Lµm nhiÒu thÝ nghiÖm víi c¸c l−îng khÝ kh¸c nhau th× h»ng sè B kh¸c nhau. V× vËy B lµ h»ng sè ®èi víi l−îng khÝ nhÊt ®Þnh. Dùa vµo nhiÒu thÝ nghiÖm chÝnh x¸c h¬n, ph¹m vi ®o réng h¬n, cã thÓ thõa nhËn r»ng hÖ thøc (1) ®óng víi mäi ®é biÕn thiªn nhiÖt ®é Δt kh¸c nhau. – NÕu cho nhiÖt ®é biÕn ®æi tõ 0oC ®Õn toC th× ®é biÕn thiªn nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt x¸c ®Þnh thÕ nµo ? Khi ®ã biÓu thøc (1) ®−îc biÕn ®æi thÕ nµo ? trong ®ã p vµ p0 lµ ¸p suÊt cña khÝ lÇn l−ît ë nhiÖt ®é toC vµ 0oC thay biÓu thøc nãi trªn cña Δp vµ Δt vµo (1) ta cã : p – p0 = Bt B p = p + B = p (1+ t) hay : 0t0 p ⋅ 0 Th«ng b¸o : Nhµ vËt lÝ S¸c-l¬ ®· lµm thÝ nghiÖm víi nhiÒu chÊt khÝ kh¸c nhau vµ ph¸t hiÖn ta tØ sè B p mµ «ng 0 kÝ hiÖu ®äc lµ γ (gama) th× cã chung mét gi¸ trÞ ®èi víi mäi chÊt khÝ vµ ë mäi nhiÖt ®é : C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. B 1 = = p 273 γ (2) 0 Ho¹t ®éng 3. T×m hiÓu kh¸i niÖm khÝ lÝ t−ëng t−ëng nhiÖt ®é tuyÖt ®èi C¸ nh©n tiÕp thu, ghi nhí. Khi 1 o t 273 C =− =− γth× chÊt khÝ cã ¸p suÊt b»ng 0. Th«ng b¸o néi dung ®Þnh luËt Sac-l¬. BiÓu thøc : 0 p = p (1+ t) α γ cã gi¸ trÞ nh− nhau ®èi víi mäi chÊt khÝ vµ ë mäi nhiÖt ®é : 1273 γ= ⋅ – §Ó m« t¶ tÝnh chÊt chung cña tÊt c¶ c¸c chÊt khÝ ng−êi ta ®−a ra m« h×nh khÝ lÝ t−ëng : ®ã lµ khÝ tu©n theo ®óng hai ®Þnh luËt B«i-l¬ – Ma-ri-èt vµ ®Þnh luËt S¸c-l¬. C¸c khÝ thùc cã tÝnh chÊt gÇn ®óng nh− khÝ lÝ t−ëng, ë ¸p suÊt thÊp th× cã thÓ coi mäi khÝ thùc nh− lµ khÝ lÝ t−ëng. – Tõ ®Þnh luËt S¸c-l¬, h·y cho biÕt khi nµo chÊt khÝ cã ¸p suÊt b»ng 0 ? Th«ng b¸o : §iÒu ®ã trong thùc tÕ kh«ng ®¹t ®−îc.