Giáo án Vật lí 10 nâng cao - Tiết 54, Bài 38: Va chạm đàn hồi và không đàn hồi - Đặng Bốn

Tiết 54: BÀI 38: VA CHẠM ĐÀN HỒI VÀ KHÔNG ĐÀN HỒI
A. MỤC TIÊU
	1. Kiến thức:
	- Có khái niệm chung về va chạm và phân biệt được va chạm đàn hồi và không đàn hồi (va chạm mềm)
	2. Kỹ năng:
	- Biết vận dụng định luật bảo toàn động lượng và bảo toàn năng lượng để giải các bài tập đối với va chạm mềm và va chạm đàn hồi
B. CHUẨN BỊ
	1. Giáo viên:
	- Cho học sinh ôn lại định luật bảo toàn động lượng, định luật bảo toàn cơ năng.
	- Hình vẽ 38.2
	2. Học sinh:
	- Ôn lại kiến thức về định luật bảo toàn động lượng, định luật bảo toàn cơ năng.
C. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC. 
	1. Ổn định lớp.
	- Yêu cầu học sinh trật tự
	- Kiểm tra sĩ số lớp
	2. Nhắc lại kiến thức cũ: ( 5 phút)
Hoạt động của học sinh
Hoạt động của giáo viên
 - HS trả lời
+ Động lượng của một vậy chuyển động là đại lượng đo bằng tích của khối lượng và vận tốc của vật. 
+ Véctơ tổng động lượng của hệ kín được bảo toàn. 
+ Cơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của lực thế luôn luôn được bảo toàn.
+ Hệ kín là hệ chỉ chịu tác dụng lực của các vật trong hệ mà không có tác dụng của các vật từ bên ngoài, nếu có thì các lực này phải triệt tiêu lẫn nhau.
 - Nêu câu hỏi:
+ Động lượng là gì, viết biểu thức của động lượng ?
+ Hãy phát biểu định luật bảo toàn động lượng ?
+ Hãy phát biểu định luật bảo toàn cơ năng ?
+ Thế nào là hệ kín ?
+ Nhận xét cẩu trả lời
	3. Vào bài mới:
Hoạt động 1: phân loại va chạm (10 phút)
Hoạt động của học sinh
 Hoạt động của giáo viên
 Nội dung cơ bản
- HS ghi nhận
- HS trả lời:
- Thời gian xảy ra tương tác của hai vật rất ngắn.
- Nội lực lớn hơn nhiều so với ngoại lực
- Vì các nội lực của hệ rất lớn nên có thể bỏ qua các ngoại lực thông thường và coi hệ là hệ kín trong thời gian va chạm
- Ta có thể áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho bài toán va chạm. Tổng động lượng của của hai vật trước và sau va chạm bằng nhau.
- Vật có thể bị biến dạng đàn hồi, sau va chạm vật trở về hình dạng như ban đầu.
 - Hai vật chuyển động tách rời nhau, với vận tốc riêng biệt
- tổng động lượng và tổng động năng được bảo toàn.
- HS ghi nhận
- Va chạm của 2 viên bi ve, va chạm giữa quả banh với tường
- Vật bị biến dạng nhưng không phục hồi lại hình dạng ban đầu
- Sau va chạm 2 vật dính vào nhau và chuyển động cùng vận tốc
- Tổng động lượng của vật được bảo toàn, nhưng tổng động năng không được bảo toàn.
- GV giới thiệu về va chạm cơ học : là hiện tượng trong đó 2 vật gặp nhau trong chuyển động tương đối và tương tác nhau qua tiếp xúc trực tiếp. Vd : bắn bi, chơi bi-a
- GV đặt câu hỏi: Khi hai vật va chạm nhau , em hãy cho biết :
+ Khoảng thời gian tương tác giữa hai vật như thế nào ?
+ So sánh nội lực và ngoại lực của hệ khi va chạm ?
+ Có thể xem hệ đó là hệ kín hay không ?
+ Ta có thể vận dụng định luật nào trong bài toán va chạm ? Phát biểu định luật đó ?
- GV cho ví dụ : xét va chạm giữa cầu lông với vợt
+ Khi va chạm vật có bị biến dạng dần hồi không ? Sau khi va chạm hình dạng của vật như thế nào ?
+ Sau va chạm hai vật chuyển động như thế nào, vận tốc giống nhau hay khác nhau ?
+ Đại lượng nào được bảo toàn ?
- GV thông báo những va chạm có đặc điểm trên người ta gọi là va chạm đàn hồi.
- Yêu cầu HS cho ví dụ khác
- Gv cho ví dụ : va chạm giữa hai viên bi bằng đất sét, đặt câu hỏi tương tự như trên
- GV thông báo : va chạm có đặt điểm như trên gọi là va chạm mềm (va chạm không đàn hồi)
- Đại lượng nào được bảo toàn ? Đại lượng nào không bảo toàn ?
1. Phân loại va chạm:
 - Với mọi va chạm:Tổng động lượng của hệ trước và sau va chạm thì bằng nhau.
 - Có 2 loại va chạm: 
 - Va chạm đàn hồi: SGK
 + Trong va chạm đàn hồi động năng toàn phần của hệ không thay đổi.
 - Va chạm không đàn hồi (va chạm mềm): SGK
+ Trong va chạm mềm: Tổng động năng của hệ không được bảo toàn
Hoạt động 2: Va chạm đàn hồi trực diện:
- HS ghi nhận
+ Phương vectơ vận tốc của 2 quả cầu không đổi, chiều véctơ vận tốc mỗi quả cầu thay đổi.
+ Tổng động lượng và tổng động năng của hệ được bảo toàn.
+
(1)
+
 (2)
+ Từ (1) ta rút ra:
	 (3)
+ Từ (2) ta rút ra:
	 (4)	
+ Ta chia (4) cho (3) được 
+ Ta rút ra 	thay vào (3) tính ra vận tốc từng quả cầu sau va chạm : 	
+ 
+ 
+ m1 = m2 → và 
+ m1 >> m2 → v1 = 0 →v1’ = 0; 
 v2’=-v2
- GV giới thiệu: va chạm đàn hồi trực diện là va chạm mà các tâm của vật chuyển động trên một đường thẳng trước và sau va chạm, vì thế còn gọi là va chạm xuyên tâm.
- Giả sử m1 và m2 là khối lượng của các quả cầu 
 v1 và v2 là vận tốc của chúng trước va chạm. 
 v’1 và v’2 vận tốc sau va chạm. 
+ Nhận xét phương chiều của vectơ vận tốc mỗi quả cầu trước và sau va chạm?
+ Đối với va chạm này thì đại lượng nào được bảo toàn?
+ Viết biểu thức định luật bảo toàn động lượng?
+Viết biểu thức định luật bảo toàn động năng?
- GV hướng dẫn HS rút ra công thức tính vận tốc của vật sau khi va chạm khi v1#v2
- Nếu m1 = m2 thì vận tốc của các quả cầu như thế nào?
- Nếu m1 >> m2 thì vận tốc của các quả cầu như thế nào?
2. Va chạm đàn hồi trực diện
 - Bài toán: SGK
 - Giả sử m1 và m2 là khối lượng của các quả cầu
 v1 và v2 là vận tốc của chúng trước va chạm. 
 v’1 và v’2 vận tốc sau va chạm.
▪ xét v1 # v2
 - Theo định luật bảo toàn động lượng: 	
 (1)
- Theo định luật bảo toàn động năng: 
(2)
- Từ (1) và (2) suy ra:
(3)
(4)
▪ Nếu m1 = m2 → và : vật trao đổi vận tốc với nhau.
▪ Nếu m1 >> m2 → v1 = 0 →v1’ = 0; 
 v2’=-v2
Hoạt động 3: Va chạm mềm 
- HS đọc đề bài toán
- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng : 
mv = (M+m).V
 → 
 - ∆Wđ = Wđ2 - Wđ1 
= V-
=.()- =(-1).
=(-1) .Wđ1
= -.Wđ1 < 0
 - Dấu (–) chứng tỏ động năng đã giảm đi một lượng, lượng này chuyển thành dạng năng lượng khác.
 - Mũi tên bắn vào bia, viên bi rơi từ trên xuống một hố cát
 - HS tiếp thu
- Yêu cầu HS đọc đề bài toán
- Áp dụng định luật nào để xác định vận tốc của các vật sau và chạm?
- Độ biến thiên động năng của hệ được xác định như thế nào?
- Độ biên thiện động năng mang dấu (–) chứng tở điều gì?
- Cho ví dụ về va chạm mềm?
 - GV thông báo chú ý : 
 + Vận tốc của vật có giá trị đại số, trước khi làm bài cần xác định chiều dương cụ thể.
 + Chúng ta nghiên cứu hai loại va chạm là va chạm đàn hồi và va chạm mềm. Trong thực tế, các va chạm thường ở giữa hai trường hợp giới hạn nói trên
3. Va chạm mềm:
- Bài toán: SGK
- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng :
 mv = (M+m).V
 → (5)
- Độ biến thiên động năng: 
∆Wđ = Wđ2 - Wđ1 
= V- 
= ()- =(-1).
=(-1) .Wđ1
= - .Wđ1< 0 (6)
 - Dấu (–) chứng tỏ động năng đã giảm đi một lượng, lượng này chuyển thành dạng năng lượng khác.
* Chú ý: 
 - Vận tốc của vật có giá trị đại số, trước khi làm bài cần xác định chiều dương cụ thể
- Chúng ta nghiên cứu hai loại va chạm là va chạm đàn hồi và va chạm mềm. Trong thực tế, các va chạm thường ở giữa hai trường hợp giới hạn nói trên
Hoạt động 4: Vận dụng, củng cố 
- Đọc đề và tóm tắt đề
- Dùng công thức (3),(4) tính vận tốc hai viên bi sau va chạm.
- Nhận xét kết quả: Sau va chạm, hòn bi thủy tinh bị bật ngược trở lại, hòn bi thép bị đẩy đi, cả hai vận tốc đều có giá trị tuyệt đối bằng 	
- Yêu cầu HS đọc và tóm tắt đề bài tập mục 4 SGK
- Yêu cầu HS giải bài tập. Hướng dẫn: dùng công thức (3),(4) để tính vận tốc hai hòn bi sau va chạm.
- Yêu cầu HS dựa vào kết quả nhận xét chuyển động của hai viên bi.
4. Vận dụng : SGK
Hoạt động 5: Giao nhiệm vụ về nhà
- Ghi bài tập về nhà
- Chuẩn bị cho bài sau.
- Yêu cầu HS làm bài tập 1,2,3 SGK trang 181
- Chuẩn bị trước bài Bài tập về các định luật bảo toàn.
D. RÚT KINH NGHIỆM