Bài giảng Vật lí 10 - Bài 30: Thực hành: Xác định động lượng của vật trước và sau va chạm - Năm học 2022-2023 - Mai Bảo Anh - Trường THPT Hoàng Hoa Thám

CHÀO MỪNG QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC EM ! 
TRÒ CH Ơ I HỘP QUÀ BÍ MẬT 
Bạn được 1 tràng pháo tay 
Câu 1. Định nghĩa, công thức, đơn vị đo của động lượng 
GO HOME 
Động lượng là đại lượng đặc trưng cho sự truyền tương tác giữa các vật. 
Đ ơn vị của động lượng: kg.m/s 
Bạn được 9 điểm nhé 
Câu 2. Hệ kín ( hay hệ cô lập) là gì? 
GO HOME 
Một hệ nhiều vật tác dụng lẫn nhau được gọi là hệ kín (hay hệ cô lập) khi không có ngoại lực tác dụng vào hệ hoặc khi các ngoại lực cân bằng nhau. 
Bạn được 9 điểm nhé! 
Câu 3. Nêu định luật bảo toàn động lượng. Viết biểu thức tường minh của định luật bảo toàn động lượng đối với hệ kín gồm 2 vật m 1 và m 2 . 
Định luật bảo toàn động lượng: động lượng toàn phần của hệ kín là một đại lượng bảo toàn. 
GO HOME 
Biểu thức tường minh của định luật bảo toàn động lượng đối với hệ kín gồm 2 vật m 1 và m 2 là: 
m 1 . + m 2 . = m 1 . + m 2 . 
Bạn được 8 điểm nhé!! 
Câu 4. Có bao nhiêu kiểu va chạm? Kể tên. 
GO HOME 
Có 2 kiểu va chạm thường gặp là va chạm đàn hồi và va chạm mềm. 
8 điểm 
Tính độ lớn động lượng của một xe tải nặng 2 tấn đang chuyển động với tốc độ 54 km/h. 
p = m.v = 2000 . 15 = 30.000 kg.m/s 
GO HOME 
Có hai xe chuyển động va chạm vào nhau thì động lượng các xe thay đổi. Em hãy nêu các trường hợp có thể xảy ra và dự đoán sau va chạm hai xe chuyển động như thế nào. Làm thế nào xác định được động lượng của hai xe trước và sau va chạm bằng dụng cụ thí nghiệm , từ đó kiểm nghiệm định luật bảo toàn động lượng. 
 THỰC HÀNH: XÁC ĐỊNH ĐỘNG LƯỢNG CỦA VẬT TRƯỚC VÀ SAU VA CHẠM 
BÀI 30 
Tìm hiểu SGK thực hiện những nhiệm vụ sau: 
Kể tên các dụng cụ thí nghiệm trong bộ thí nghiệm. 
Trình bày sơ lược về công dụng của mỗi dụng cụ (đồng hồ đo thời gian, bơm nén khí, cân điện tử). 
Băng đệm khí (1) 
Đồ hồ đo thời gian hiện số (2) 
Hai cổng quang điện (3) 
Bơm nén khí (4) 
Hai xe trượt (5) 
Hai tấm chắn sáng (6) 
Cân điện tử (7) 
Một số quả nặng (8) 
Lò xo hoặc thanh nhựa hình chữ U để mắc dây cao su đàn hồi (9) 
Chốt ghim (10) 
Các dây nối (11) 
I. Dụng cụ thực hành 
Dụng cụ đo thời gian 
Chức năng của một số nút trên đồng hồ: 
+ MODE: Chọn kiểu làm việc cho máy đo thời gian 
+ MODE A: Đo thời gian vật chắn cổng quang điện nối với ổ A. 
+ MODE B: Đo thời gian vật chắn cổng quang điện nối với ổ B. 
+ MODE A↔B: Đo thời gian vật chuyển động từ cổng quang điện nối với ổ A tới cổng quang điện nối với ổ B. 
+ MODE T: Đo khoảng thời gian T của từng chu kì dao động. 
+ Nút RESET: Đặt lại chỉ số của đồng hồ về giá trị 0.000. 
Đồ hồ đo thời gian hiện số 
Bơm khí tạo nên lớp đệm không khí trên băng đệm khí. 
Đệm không khí 
Cân điện tử 
Để cân khối lượng 
II. Thiết kế phương án thí nghiệm 
Để hai xe va chạm trên đệm khí, có thể thực hiện như sau: 
Điều chỉnh cho băng đệm khí nằm ngang và lắp ống dẫn khí từ bơm nén khí vào băng đệm khí. 
Lắp hai cổng quang điện vào hai giá đỡ đặt cách nhau một khoảng. 
Nối dây từ hai cổng quang điện vào đồng hồ thời gian hiện số. 
Lắp tấm chắn sáng và các chốt cắm thích hợp lên mỗi xe và đặt hai xe lên băng đệm khí. 
Cấp điện cho bơm nén khí và đồng hồ đo thời gian hiện số. 
PHIẾU HỌC TẬP 
Đẩy cho hai xe chuyển động va chạm vào nhau trên đệm khí và thảo luận: 
1. Khi hai xe chuyển động trên đệm khí nằm ngang, hệ hai xe chuyển động có phải là hệ kín không? Vì sao? 
2 . Để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm cần đo các đại lượng nào? 
3 . Hãy thử các trường hợp mà em đã dự đoán và suy nghĩ làm thế nào đo được các đại lượng để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm. 
4 . Thiết kế phương án thí nghiệm để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm tương ứng với các trường hợp và chạm có thể xảy ra? 
1. Khi hai xe chuyển động trên đệm khí nằm ngang, hệ hai xe chuyển động là hệ kín vì các ngoại lực tác dụng lên hệ cân bằng nhau. 
2. Để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm, ta cần đo khối lượng của hai xe và vận tốc của hai xe trước và sau khi va chạm. 
3. Các trường hợp có thể xảy ra khi cho hai xe va chạm trên đệm khí: 
+ TH 1: Sau khi va chạm, hai xe dính vào nhau 
+ TH 2: Sau khi va chạm, hai xe chuyển động về hai phía ngược nhau 
Cách đo các đại lượng để xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm 
+ Bước 1: Xác định khối lượng của hai xe bằng cách cho hai xe lên cân điện tử 
+ Bước 2: Đo độ dài tấm cản quang, khởi động lại đồng hồ đo thời gian hiện số. 
+ Bước 3: Thực hiện thí nghiệm và ghi lại kết quả 
Do vật thực hiện chuyển động trong thời gian ngắn nên coi vật chuyển động thẳng đều vận tốc của vật v = s/t 
Động lượng của vật: p = m.v 
Bước 1: Nối dây từ hai cổng quang điện vào cổng A, cổng B của đồng hồ đo thời gian hiện số để đo thời gian tấm chắn quang đi qua cổng quang. 
Bước 2: Đặt xe hai lên băng đệm khí giữa hai cổng quang điện, đặt xe 1 ở khoảng bên ngoài hai cổng quang điện. 
Bước 3: Đẩy xe 1 va chạm vào xe 2. 
Bước 4: Lần lượt đọc khoảng thời gian t 1 tấm chắn sáng ở xe 1 chắn cổng quang, thời gian t 2 ’ tấm chắn sáng ở xe 2 chắn cổng quang bằng đồng hồ đo thời gian hiện số. 
Bước 5: Tính vận tốc của xe 1 trước va chạm và tính vận tốc của xe 1 và 2 sau va chạm. Tính động lượng của hệ 2 xe trước và sau va chạm và chạm và so sánh. 
Hai xe sau va chạm dính vào nhau 
4 . 
Bước 1: Nối dây từ hai cổng quang điện vào cổng A, cổng B của đồng hồ đo thời gian hiện số để đo thời gian tấm chắn quang đi qua cổng quang. 
Bước 2: Đặt hai xe lên băng đệm khí ở vị trí giữa hai cổng quang. Lấy sợi dây nhỏ buộc hai xe để nén lò xo lại. 
Bước 3: Cắt đứt dây để lò xo bung ra, đẩy hai xe về hai phía. 
Bước 4: Lần lượt đọc khoảng thời gian t 1 ’ tấm chắn sáng ở xe 1 chắn cổng quang, thời gian t 2 ’ tấm chắn sáng ở xe 2 chắn cổng quang bằng đồng hồ đo thời gian hiện số. 
Bước 5: Tính vận tốc của xe 1 và 2 sau va chạm. Tính động lượng của hệ 2 xe trước và sau và chạm và chạm và so sánh. 
H ai xe sau va chạm, hai xe chuyển động về hai hướng ngược nhau 
4 . 
III. Tiến hành thí nghiệm 
Thí nghiệm va chạm mềm: 
+ Bước 3: Cấp điện cho bơm khí nén và đồng hồ đo thời gian, điều chỉnh tốc độ của bơm khí nén thích hợp, điều chỉnh đồng hồ đo thời gian ở chế độ đo thời gian vật chắn cổng quang điện. 
+ Bước 4: Ấn RESET trên mặt đồng hồ để đưa chỉ số của đồng hồ về 0.000 
+ Bước 5: Đặt hai xe lên băng đệm khí giữa hai cổng quang điện, đặt xe 1 ở khoảng bên ngoài hai cổng quang điện. 
+ Bước 6: Đẩy xe 1 và chạm vào xe 2. 
+ Bước 7: Lần lượt đọc trên đồng hồ các khoảng thời gian t 1 , t' 1 ghi vào bảng 30.1 
+ Bước 8: Gắn thêm vào xe các gia trọng lặp lại các bước 4, 5, 6, 7, hai lần. 
+ Bước 1: Bố trí thí nghiệm như hình 30.2 
+ Bước 2: Lắp tấm chắn sáng và các chốt cắm thích hợp lên 2 xe. Sau đó cân khối lượng hai xe. 
III. Tiến hành thí nghiệm 
Thí nghiệm va chạm đàn hồi 
+ Bước 3: Đặt hai xe lên băng đệm khí ở vị trí giữa hai cổng quang điện. Lấy sợi dây nhỏ buộc hai xe để nén lò xo lại. Ấn nút reset trên mặt đồng hồ. 
+ Bước 4: Cắt sợi dây để lò xo bung ra, hai dây đẩy hai xe về phía về hai phía. 
+ Bước 5: Lần lượt đọc trên đồng hồ các khoảng thời gian t’1, t'2 và ghi vào bảng 30.2 
+ Bước 6: Gắn thêm vào hai xe các gia trọng lặp lại các bước 3, 4, 5, hai lần nữa 
+ Bước 1: Bố trí thí nghiệm như hình 30.3 
+ Bước 2: Gắn lò xo hoặc thanh nhựa hình chữ U có dây cao su đàn hồi vào vào xe 1. Sau đó, cân hai xe và ghi vào bảng 30.2 
Trước va chạm 
Sau va chạm 
m 1 
m 2 
t 1 
v 1 
p 1 
p 2 
p 
t’ 1 
v’ 1 = v’ 2 
p’ 1 
p’ 2 
p’ 
1 
0,21 
0,21 
0,179 
0,559 
0,117 
0 
0,117 
0,354 
0,282 
0,059 
0,059 
0,118 
2 
0,21 
0,31 
0,157 
0,637 
0,134 
0 
0,134 
0,383 
0,261 
0,055 
0,081 
0,136 
3 
0,21 
0,41 
0,180 
0,556 
0,117 
0 
0,117 
0,545 
0,183 
0,038 
0,075 
0,113 
Bảng 30.1. Thí nghiệm va chạm mềm 
Độ dài tấm cản quang: 0,1 (m), v 2 = 0, v’ 1 = v’ 2 
Bảng 30.2. Thí nghiệm va chạm đàn hồi 
Độ dài tấm cản quang: 0,1 (m), v 1 = v 2 = 0, 
Trước va chạm 
Sau va chạm 
m 1 
m 2 
p 1 
p 2 
p 
t’ 1 
t’ 2 
v’ 1 
v’ 2 
p’ 1 
p’ 2 
p’ 
1 
0,21 
0,21 
0 
0 
0 
0,170 
0,172 
0,588 
0,581 
0,124 
-0,122 
0,002 
2 
0,21 
0,31 
0 
0 
0 
0,174 
0,248 
0,575 
0,403 
0,121 
-0,125 
0,004 
3 
0,21 
0,41 
0 
0 
0 
0,175 
0,338 
0,571 
0,296 
0,120 
-0,121 
0,001 
Từ Bảng 30.1 và Bảng 30.2, hãy so sánh các kết quả xác định động lượng của hai xe trước và sau va chạm trong hai thí nghiệm. 
Động lượng trước và sau va chạm trong hai thí nghiệm gần bằng nhau. Nếu bỏ qua sai số của phép đo thì động lượng của 2 xe trước va chạm và sau va chạm bằng nhau. 
Đề xuất phương án thí nghiệm khác: Sử dụng điện thoại thông minh và phần mềm phân tích video để xác định được vận tốc và động lượng trước và sau va chạm của hai xe có khối lượng xác định. 
Sử dụng điện thoại thông minh và phần mềm phân tích video (Coach 7) để xác định được vận tốc và động lượng trước và sau va chạm của hai viên bi có khối lượng xác định.