Chuyên Đề Tài liệu ôn tập phân tích chương trình vật lý phổ thông

LỜI NÓI ĐẦU


Kì thi sắp đến, thấu hiểu nỗi nhọc nhằn cho mỗi kì thi, Hội đồng biên soạn Tài liệu ôn tập


lớp Lý 4A đã được thành lập nhanh chóng. Chúng tôi tập trung đến môn Phân tích chương trình


là chủ yếu, vì đây là một môn phức tạp, đòi hỏi sự vận dụng khả năng sư phạm tối đa mà trong


khoảng thời gian giới hạn của đề thi ít bạn có thể diễn đạt hết được ý tưởng và suy nghĩ của


mình. Hội đồng biên soạn gồm Hà Nam Thanh, chịu trách nhiệm về phối bản in, biên tập và


hiệu đính; Phạm Văn Kiên, chịu trách nhiệm về nội dung và nguồn tài liệu. Bản biên tập được


trình bày ngắn gon, cỡ chữ nhỏ tối đa, cắt bỏ mọi hình ảnh để chứa một số ít trang giấy nhất,


cũng là mong muốn các bạn in tốn ít tiền hơn mà thôi. Đây là lần đầu biên tập và publishlize,


chắc không trách khỏi những thiếu sót và lỗi chính tả, mong các bạn lượng tình thông cảm và cố


gắng khắc phục


Huế, những ngày gần thi

3.1. Định luật bảo toàn động lượng


3.1.1Khái niệm hệ kín
Hệ kín là một khái niệm rất quan trọng gắn liền với các ĐLBT. Nó là điều kiện cần để áp dụng một vài ĐLBT cho các hệ cơ
học (ví dụ: ĐLBT động lượng, ĐLBT cơ năng, tất nhiên là để áp dụng ĐLBT cơ năng thì cần có thêm điều kiện là hệ không chịu tác
dụng của lực ma sát nữa).
Theo SGK vật lý lớp 10 THPT thì một hệ được gọi là kín chỉ khi các vật bên trong hệ chỉ tương tác với nhau mà không hề
tương tác với một vật nào khác ngoài hệ.
GV cần cho HS thấy rằng, thực tế, không có hệ nào là kín tuyệt đối cả, ngay cả hệ “vật – Trái đất”. Tuy nhiên, trong một số
trường hợp sau đây thì ta có thể xem hệ là hệ kín được. Các trường hợp đó là:
+Hệ có ngoại lực tác dụng nhưng ngoại lực rất nhỏ, có thể bỏ qua được,
+Hệ có ngoại lực tác dụng nhưng các ngoại lực đó cân bằng với nhau,
+Hệ có ngoại lực tác dụng nhưng ngoại lực rất nhỏ so với nội lực (xét trong một khoảng thời gian rất ngắn) (chẳng hạn như
trong các hiện tượng nổ, hay va chạm)
Đối với SGKNC, khái niệm “hệ kín “ được trình bày đầu tiên, trước khi học khái niệm động lượng; còn đối với SGK chuẩn
thì khái niệm này được trình bày sau khi học xong khái niệm động lượng.
3.1.2 Khái niệm động lượng và định luật bảo toàn động lượng
Theo SGK phổ thông hiện nay thì động lượng của vật chuyển động là đại lượng vật lí được đo bằng tích của khối lượng và
vận tốc của vật và có b iểu thức là: p mv (với m, v lần lượt là khối lượng và véc tơ vận tốc của vật). Động lượng đặc trưng cho sự


truyền chuyển động của các vật thông qua tương tác, và luôn cùng hướng với vectơ vận tốc của vật.
Động lượng được coi là khái niệm cơ bản thứ hai của vật lí học, sau khối lượng. Newton là người đầu tiên đưa ra định nghĩa
về khái niệm này. Theo ông, động lượng là số đo chuyển động, nó tỉ lệ với khối lượng và vận tốc. Đêcac cũng định nghĩa động lượng
tương tự như vậy, nhưng không hiểu rằng vận tốc là một đại lượng véc tơ. Vì vậy ông đã mắc sai lầm khi vận dụng khái niệm đó vào
lý thuyết va chạm. Đêcac đo chuyển động bằng động lượng và coi ĐLBT động lượng là định luật bảo toàn chuyển động. Năm 1686,
một năm trước khi tác phẩm của Niutơn ra đời, Lepnich đã công bố một bài báo công kích quan điểm của Đêcac và đề nghị một số đo
khác của chuyển động. Đại lượng đó tỉ lệ với tích của khối lượng với bình phương vận tốc của vật mv 2 và được ông gọi là “hoạt lực”


1
(lực sống). “Hoạt lực” của Lepnich ngày nay được gọi là động năng, có giá trị bằng mv2 và là dạng năng lượng đặc trưng cho
2
chuyển động của vật. Niutơn coi động lượng là đại lượng đặc cho chuyển động về phương diện động lực và đo bằng tích m v , ông đã
biết rằng tốc độ biến thiên động lượng giữ một vai trò quan trọng trong việc xác định các đặc trưng của tương tác.
Khái niệm động lượng và ĐLBT động lượng được hình thành trong các SGK vật lý 10 theo trình tự như sau:
Đối với SGKNC
Xuất phát từ việc nghiên cứu tương tác của hai vật m ,m bất kì trong một hệ kín và sử dụng các định luật II và III của
1 2
    
' '
Newton để đưa đến biểu thức m v m v m v m v . Sau đó đặt tên cho tích mv là động lượng.
1 1 2 2 1 1 2 2
   
' '
Sau khi có được khái niệm động lượng mới biến đổi kết quả thu được ở trên thành đẳng thức p 1 p 2 p 1 p 2 và mở
rộng biểu thức vectơ đó ra cho một hệ gồm nhiều vật. Cuối cùng mới phát biểu nội dung tổng quát của định luật này.
Bên cạnh việc xây dựng ĐLBT động lượng như đã nói ở trên, SGKNC còn xuất phát từ biểu thức của định luật II của
Newton và sử dụng khái niệm độ biến thiên động lượng để hình thành cho HS khái niệm xung lượng của lực. Biểu thức thể hiện mối

 
 p
quan hệ giữa độ biến thiên động lượng và xung lượng của lực F .t p F cho thấy tương tác giữa các vật được thể
t
hiện và đo bằng độ biến thiên của động lượng t heo thời gian. Như vậy, động lượng có ý nghĩa như một đại lượng vật lý đặc trưng cho
sự truyền chuyển động giữa các vật thông qua lực tương tác. Biểu thức của động lượng còn cho thấy sự gắn kết chặt chẽ giữa kh ối

 
p 
lượng và vận tốc của một vật. Đây là một điểm khác biệt quan trọng giữa hệ thức F (1) và hệ thức F ma (2) mà học sinh
t
đã được học ở chương II, bởi lẽ, đối với một vật chuyển động thì không thể tách rời khối lượng và vận tốc của nó. Mặc dù, từ hệ thức


F ma ta đã tìm thấy ý nghĩa của khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật song hệ thức ấy lại tách riêng hai
khái niệm khối lượng và vận tốc của vật.

Một điểm khác biệt nữa giữa hai hệ thức nói trên, đó là: Nếu F= 0 thì từ (2) suy ra a =0, tức là vectơ vận tốc không đổi cả về
 
phương, chiều và độ lớn. Trong khi đó, từ (1) ta suy ra p 0 p cosnt , tức là ta đã suy ra được một hệ quả tổng quát hơn:
Khi không có tương tác thì động lượng của vật khô ng thay đổi. Suy rộng ra, đối với một hệ kín, động lượng của hệ được bảo toàn. Đó
chính là nội dung của ĐLBT động lượng mà học sinh đã được học.