Khởi động trang 110 Vật Lí 10: Quan sát hình dưới đây.

- Hình a: Khi đèn tín hiệu màu đỏ bật sáng thì xe nào muốn dừng lại cần phải có một lực hãm lớn hơn? Tại sao?

- Hình b: Cầu thủ bóng đá sút phạt 11 m. Thủ môn khó bắt bóng khi bóng bay tới có tốc độ lớn hay nhỏ? Tại sao?

Phương pháp giải:

Quan sát hình vẽ. Liên hệ thực tế

Trả lời:

- Hình a: Khi đèn tín hiệu màu đỏ bật sáng thì xe ô tô tải cần phải có một lực hãm lớn hơn xe ô tô con để dừng lại. Ô tô tải có khối lượng lớn hơn nên cần phải có lực hãm lớn hơn để dừng lại so với ô tô con

- Hình b: Vận tốc của quả bóng lớn sẽ khó bắt bóng hơn so với vận tốc của quả bóng nhỏ. Tại vì nếu vận tốc lớn thì quả bóng sẽ bay rất nhanh, thủ môn khó nắm bắt hướng di chuyển của quả bóng.

I. Động lượng

Hoạt động trang 110 Vật Lí 10: Thực hiện các thí nghiệm sau để tìm hiểu về sự truyền chuyển động trong tương tác giữa các vật.

Chuẩn bị:

- Ba viên bi A, B, C (chọn bi B nặng hơn cả A và C).

- Máng trượt (có thể dùng ống nhựa cắt dọc).

- Một vài vật (hộp giấy, quyển sách) để tạo độ dốc của máng trượt.

- Đặt viên bi C ngay dưới chân máng trượt như Hình 28.1.

Tiến hành:

- Thí nghiệm 1: Lần lượt thả hai viên bi: A, B (bi B nặng hơn bi A) chuyển động trên máng trượt. Quan sát và đo quãng đường dịch chuyển của viên bi C sau va chạm ứng với mỗi lần thả.

- Thí nghiệm 2: bây giờ chỉ thả viên bi A lăn xuống máng trượt nhưng tăng độ dốc của máng trượt. Quan sát và đo quãng đường dịch chuyển của viên bi C sau va chạm ứng với mỗi lần thả.

Thảo luận:

- Trong thí nghiệm 1, vận tốc của hai viên bi A và B khi đến chân dốc có giống nhau không? Viên bi nào đẩy viên bi C lăn xa hơn? Tại sao?

- Trong thí nghiệm 2, ứng với độ dốc nào thì viên bi A có vận tốc lớn hơn khi va chạm tới bi C? ở trường hợp nào, viên bi C lăn xa hơn? Tại sao?

Phương pháp giải:

Làm thí nghiệm, quan sát hiện tượng

Trả lời:

- Trong thí nghiệm 1, vận tốc của viên A và viên bi B khi đến chân dốc không giống nhau. Vận tốc và khối lượng của viên bi B đều lớn hơn vận tốc và khối lượng của viên bi A nên viên bi B đẩy viên bi C lăn xa hơn

- Trong thí nghiệm 2, ứng với độ dốc sau khi tăng độ dốc của máng trượt lên thì vận tốc của viên A lớn hơn khi va chạm với viên bi C. Sau khi tăng độ dốc thì thì viên C lăn xa hơn

Giải vật lí 10 trang 111 Tập 1 Kết nối tri thức

Câu hỏi 1 trang 111 Vật Lí 10: Tìm thêm ví dụ minh họa cho ý nghĩa vật lí trên của động lượng.

Phương pháp giải:

Ý nghĩa vật lí của động lượng: Động lượng là đại lượng đặc trưng cho sự truyền chuyển động giữa các vật tương tác với nhau.

Trả lời:

Ví dụ: Chơi đánh bóng với hai quả bóng, một là bóng tennis, hai là bóng bàn

Câu hỏi 2 trang 111 Vật Lí 10: a) Động lượng của xe tải hay ô tô trong hình ở đầu bài lớn hơn?

b) Trong trường hợp sút phạt 11 m, tại sao thủ môn khó bắt bóng hơn nếu bóng có động lượng tăng?

Phương pháp giải:

- Biểu thức tính động lượng: p = m.v

+ p: động lượng của vật (kgm/s)

+ v: vận tốc của vật (m/s)

+ m: khối lượng của vật (kg)

- Để xác định trạng thái chuyển động của một vật về mặt động lực học, người ta đưa vào một đại lượng vật lí liên quan đến khối lượng và vận tốc của vật, đại lượng này gọi là động lượng.

Trả lời:

a) 

Quan sát hình ta thấy, vận tốc của hai xe như nhau, từ biểu thức tính động lượng p = m.v, p tỉ lệ thuận với khối lượng. Ô tô tải có khối lượng lớn hơn ô tô con nên động lượng của xe tải lớn hơn động lượng của ô tô

b) Động lượng là đại lượng liên quan đến cách xác định trạng thái chuyển động của vật. Động lượng tăng dẫn đến việc xác định trạng thái chuyển động của vật khó hơn nên thủ môn khó bắt bóng hơn.

II. Xung lượng của lực

Câu hỏi 1 trang 111 Vật Lí 10: Trong các ví dụ sau, các vật đã chịu tác dụng của các lực nào trong thời gian rất ngắn?

- Cầu thủ thực hiện một cú đá vô lê đã đưa được bóng vào lưới đối phương.

- Trong môn bi-a, quả bi-a đang chuyển động thì va chạm vào thành bàn nên nó bị đổi hướng.

- Trong môn chơi gôn, một quả bóng gôn đang nằm yên. Sau một cú đánh, quả bóng bay đi rất nhanh.

Phương pháp giải:

Liên hệ thực tế

Trả lời:

Các vật đã chịu tác dụng của các lực trong thời gian rất ngắn là:

+ Cầu thủ thực hiện một cú đá vô lê đã đưa được bóng vào lưới đối phương.

+ Một quả bóng gôn đang nằm yên. Sau một cú đánh, quả bóng bay đi rất nhanh.

Câu hỏi 2 trang 111 Vật Lí 10: Hãy chỉ ra sự biến đổi trạng thái chuyển động của vật trong các ví dụ trên như thế nào?

Tại sao lực tác dụng lên vật trong một khoảng thời gian ngắn lại có thể gây ra biến đổi đáng kể trạng thái chuyển động của vật đó.

Phương pháp giải:

Liên hệ thực tế

Trả lời:

Trong các ví dụ trên, các vật đều đang ở trạng thái nằm yên, khi lực tác dụng vào vật trong một khoảng thời gian ngắn thì vật chuyển động với vận tốc rất lớn

Khi lực tác dụng lên vật trong một khoảng thời gian ngắn thì lực trong khoảng thời gian đó rất lớn gây ra sự biến đổi trạng thái rất nhanh của vật.

Câu hỏi 1 trang 111 Vật Lí 10: a) Nêu định nghĩa và đơn vị của động lượng.

b) Vẽ vectơ động lượng của một quả bóng tennis vừa bật khỏi mặt vợt (Hình 28.2).

Phương pháp giải:

Vận dụng lí thuyết trong sách giáo khoa

Trả lời:

- Định nghĩa động lượng: Động lượng là đại lượng đặc trưng cho sự truyền chuyển động giữa các vật tương tác với nhau.

- Đơn vị động lượng: kg.m/s

Câu hỏi 2 trang 111 Vật Lí 10: Phát biểu nào sau đây không đúng khi nói về động lượng?

A. Động lượng của một vật đặc trưng cho trạng thái chuyển động của vật đó.

B. Động lượng là đại lượng vectơ.

C. Động lượng có đơn vị là kg.m/s

D. Động lượng của một vật chỉ phụ thuộc vào vận tốc của vật đó.

Phương pháp giải:

Vận dụng lí thuyết trong sách giáo khoa

Trả lời:

Động lượng là đại lượng đặc trưng cho sự truyền chuyển động giữa các vật tương tác với nhau.

=> A đúng

Động lượng là đại lượng vectơ => B đúng

Biểu thức tính động lượng: p = m.v, đơn vị là kg.m/s => C đúng

Động lượng phụ thuọc vào khối lượng và vận tốc của vật => D sai

Chọn D.

Câu hỏi 3 trang 111 Vật Lí 10: Tính độ lớn động lượng trong các trường hợp sau:

a) Một xe buýt khối lượng 3 tấn đang chuyển động với tốc độ 72 km/h.

b) Một hòn đá có khối lượng 500 g chuyển động với tốc độ 10 m/s.

c) Một electron chuyển động với tốc độ 2.107 m/s. Biết khối lượng electron bằng 9,1.10-31 kg.

Phương pháp giải:

Vận dụng lí thuyết trong sách giáo khoa

Biểu thức tính động lượng: p = m.v

Trong đó:

+ p: động lượng của vật (kgm/s)

+ m: khối lượng của vật (kg)

+ v: vận tốc của vật (m/s)

Biểu thức tính xung lượng: $\overrightarrow{\mathrm{\Delta }p}=\overrightarrow{F}.\mathrm{\Delta }t$

Trả lời:

a) Đổi 3 tấn = 3000 kg; 72 km/h = 20 m/s

Động lượng của xe buýt là: p = m.v = 3000.20 = 6.104 (kgm/s)

b) Đổi 500 g = 0,5 kg.

Động lượng của hòn đá là: p = m.v = 0,5.10 = 5 (kg.m/s)

c) Động lượng của hạt electron là:

p = m.v = 9,1.10-31 .2.107 = 1,82.10-23 (kg.m/s)

Câu hỏi 4 trang 111 Vật Lí 10: Một xe tải có khối lượng 1,5 tấn chuyển động với vận tốc 36 km/h và một ô tô có khối lượng 750 kg chuyển động ngược chiều với vận tốc 54 km/h. So sánh động lượng của hai xe.

Phương pháp giải:

Vận dụng lí thuyết trong sách giáo khoa

Biểu thức tính động lượng: p = m.v

Trong đó:

+ p: động lượng của vật (kgm/s)

+ m: khối lượng của vật (kg)

+ v: vận tốc của vật (m/s)

Biểu thức tính xung lượng: $\overrightarrow{\mathrm{\Delta }p}=\overrightarrow{F}.\mathrm{\Delta }t$

Trả lời:

Đổi 1,5 tấn = 1500 kg

36 km/h = 10 m/s

54 km/h = 15 m/s

Động lượng của xe tải là: p = m.v = 1500.10 = 15 000 (kg.m/s)

Động lượng của ô tô là; p’ = m’.v’ = 750.15 = 11 250 (kg.m/s)

=> Động lượng của xe tải lớn hơn động lượng của ô tô.

Câu hỏi 5 trang 111 Vật Lí 10: Tại sao đơn vị của động lượng còn có thể viết là N.s?

Phương pháp giải:

Vận dụng lí thuyết trong sách giáo khoa

Biểu thức tính động lượng: p = m.v

Trong đó:

+ p: động lượng của vật (kgm/s)

+ m: khối lượng của vật (kg)

+ v: vận tốc của vật (m/s)

Biểu thức tính xung lượng: $\overrightarrow{\mathrm{\Delta }p}=\overrightarrow{F}.\mathrm{\Delta }t$

Trả lời:

Từ biểu thức tính xung lượng của vật, ta có F đơn vị là N, Δt đơn vị là s, nên động lượng còn có đơn vị là N.s.

Giải vật lí 10 trang 112 Tập 1 Kết nối tri thức

Câu hỏi 1 trang 112 Vật Lí 10: Xung lượng của lực gây ra tác dụng gì? Một quả bóng khối lượng m đang bay ngang với tốc độ v thì đập vào một bức tường và bật trở lại với cùng tốc độ. Xung lượng của lực gây ra bởi tường lên quả bóng là

A. mv

B. – mv

C. 2mv

D. – 2mv.

Phương pháp giải:

Xung lượng của lực bằng độ biến thiên động lượng của vật

Trả lời:

- Xung lượng của lực gây ra tác dụng làm biến đổi trạng thái chuyển động của vật

- Giả sử chiều dương là chiều chuyển động khi quả bóng đạp vào tường

=> v1 = v; v2 = -v

Xung lượng của vật bằng độ biến thiên động lượng

Độ biến thiên động lượng là: Δp = m.(v2 – v1 ) = m.(-v-v) = -2mv.

Chọn D.

Câu hỏi 2 trang 112 Vật Lí 10: Thủ môn khi bắt bóng muốn không đau tay và khỏi ngã thì phải co tay lại và lùi người một chút theo hướng đi qua của quả bóng. Thủ môn làm thế để

A. làm giảm động lượng của quả bóng.

B. làm giảm độ biến thiên động lượng của quả bóng

C. làm tăng xung lượng của lực quả bóng tác dụng lên tay.

D. làm giảm cường độ của lực quả bóng tác dụng lên tay.

Phương pháp giải:

Biểu thức tính xung lượng: $\mathrm{\Delta }p=F.\mathrm{\Delta }t$

Biểu thức tính động lượng: p = m.v

Trả lời:

Ta có: $\overrightarrow{\mathrm{\Delta }p}=\overrightarrow{F}.\mathrm{\Delta }t$=> $F=\frac{\mathrm{\Delta }p}{\mathrm{\Delta }t}$. Từ khi quả bóng bắt đầu chạm vào tay với vận tốc v tới khi quả bóng dừng lại, thì độ biến thiên động lượng là Δp = m.(v-0), chỉ phụ thuộc v không phụ thuộc Δt. Vậy muốn giảm F thì phải tăng Δt. Người thủ môn làm thế để tăng thời thời gian quả bóng dừng lại, để giảm cường độ của lực quả bóng tác dụng vào tay

Chọn D.

Câu hỏi 3 trang 112 Vật Lí 10: Một quả bóng gôn có khối lượng 46 g đang nằm yên, sau một cú đánh quả bóng bay lên với tốc độ 70 m/s. Tính xung lượng của lực và độ lớn trung bình của lực tác dụng vào quả bóng. Biết thời gian tác dụng là 0,5.10-3 s.

Phương pháp giải:

Biểu thức tính xung lượng: $\mathrm{\Delta }p=F.\mathrm{\Delta }t$

Biểu thức tính động lượng: p = m.v

Trả lời:

Đổi 46 g = 0,046 kg

Ban đầu vật nằm yên nên v1 = 0 m/s

v2 = 70 m/s

Độ biến thiên động lượng là: Δp = m.Δv = m.(v2 – v1 ) = 0,046.(70-0) = 3,22 (kg.m/s)

=> Xung lượng của vật là 3,22 N.s

Độ lớn trung bình của lực là:

$\mathrm{\Delta }p=F.\mathrm{\Delta }t\Rightarrow F=\frac{\mathrm{\Delta }p}{\mathrm{\Delta }t}=\frac{3,22}{0,{5.10}^{-3}}=6440(N)$

Câu hỏi 4 trang 112 Vật Lí 10: Hai vật có khối lượng lần lượt là m1 = 1 kg và m2 = 2 kg, chuyển động với vận tốc có độ lớn lần lượt là v1 = 3 m/s và v2 = 2 m/s.

a) Tính động lượng của mỗi vật.

b) Vật nào khó dừng lại hơn? Vì sao?

Phương pháp giải:

Biểu thức tính động lượng: p = m.v

Trong đó:

+ p: động lượng của vật (kgm/s)

+ m: khối lượng của vật (kg)

+ v: vận tốc của vật (m/s)

Trả lời:

a) Động lượng của vật 1 là: $p_1=m_1.v_1=1.3=3(kg.m/s)$

Động lượng của vật 2 là: $p_2=m_2.v_2=2.2=4(kg.m/s)$

b) Do động lượng của vật 1 nhỏ hơn động lượng của vật 2 nên vật 2 khó dừng lại hơn vật 1.

Xem thêm các bài giải SGK Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 27: Hiệu suất

Bài 29: Định luật bảo toàn động lượng

Bài 30: Thực hành: Xác định động lượng của vật trước và sau va chạm

Bài 31: Động học của chuyển động tròn đều

Lý thuyết Động lượng

I. Động lượng

- Vật có khối lượng và vận tốc càng lớn thì sự truyền chuyển động trong tương tác với các vật khác càng mạnh. Đại lượng đặc trưng cho khả năng truyền chuyển động của một vật khi tương tác với vật khác gọi là động lượng của vật.

Trong trò chơi dân gian bắn bi, khi người chơi bắn viên bi thứ nhất thì viên bi đó sẽ chuyển động và có động năng. Sau đó viên bi thứ nhất có thể tiếp tục va chạm với viên bi thứ hai, viên bi thứ hai sau va chạm sẽ nhận được động lượng và tiếp tục lăn thêm một đoạn nữa.

Sau khi quả bóng bowling rời khỏi tay người ném, nó sẽ chuyển động trên đường băng gỗ dài vì quả bóng đang có động năng. Ở cuối đường băng có đặt sẵn các ki bowling, nếu quả bóng bowling được ném tốt và đúng kĩ thuật, nó sẽ va chạm và truyền động lượng cho các ki. Số lượng ki bị ngã càng nhiều thì người chơi có số điểm càng cao.

- Động lượng của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc $\overrightarrow{\mathrm{v}}$ thì động lượng vật đó là

$\overrightarrow{\mathrm{p}}\text{ = }\mathrm{m}\overrightarrow{\mathrm{v}}$

Động lượng là một đại lượng vectơ có cùng hướng với vận tốc. Đơn vị của động lượng là kg.m/s

II. Xung lượng của lực

1. Xung lượng

Khi một lực $\overrightarrow{\mathrm{F}}$ tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian ngắn $\mathrm{\Delta t}$ thì tích $\overrightarrow{\mathrm{F}}\text{.}\mathrm{\Delta t}$ được định nghĩa là xung lượng của lực $\overrightarrow{\mathrm{F}}$ trong khoảng thời gian $\mathrm{\Delta t}$ ấy ( Lực $\overrightarrow{\mathrm{F}}$ được xem là không đổi trong khoảng thời gian tác dụng ngắn $\mathrm{\Delta t}$)

Đơn vị xung lượng của lực là N.s

2. Liên hệ giữa xung lượng của lực và độ biến thiên động lượng

Giả sử có một lực $\overrightarrow{\mathrm{F}}$ (không đổi) tác dụng lên một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc $\overrightarrow{{\mathrm{v}}_1}$. Trong khoảng thời gian tác dụng $\mathrm{\Delta t}$, vận tốc của vật biến đổi thành $\overrightarrow{{\mathrm{v}}_2}$, nghĩa là vật đã có gia tốc:

$\overrightarrow{\mathrm{a}}=\frac{\overrightarrow{{\mathrm{v}}_2}-\overrightarrow{{\mathrm{v}}_1}}{\mathrm{\Delta t}}$

Theo định luật 2 Newton:

$\overrightarrow{\mathrm{F}}\text{= m.}\overrightarrow{\mathrm{a}}=\mathrm{m}.\frac{\overrightarrow{{\mathrm{v}}_2}-\overrightarrow{{\mathrm{v}}_1}}{\mathrm{\Delta t}}$

Suy ra:

$\overrightarrow{\mathrm{F}}\text{.}\mathrm{\Delta t}=\text{ m}\overrightarrow{{\mathrm{v}}_2}-\text{m}\overrightarrow{{\mathrm{v}}_1}\text{ =}\overrightarrow{{\text{ p}}_2}-\overrightarrow{{\text{p}}_1}\Rightarrow \overrightarrow{\mathrm{F}}\text{.}\mathrm{\Delta t}\text{ = }\mathrm{\Delta }\overrightarrow{\mathrm{p}}$

Trong đó, $\overrightarrow{\mathrm{F}}\text{.}\mathrm{\Delta t}$ được gọi là xung lượng của lực, $\mathrm{\Delta }\overrightarrow{\mathrm{p}}$ gọi là độ biến thiên động lượng của vật.

- Xung lượng của lực tác dụng lên vật trong một khoảng thời gian bằng độ biến thiên động lượng của vật trong khoảng thời gian đó.

3. Dạng tổng quát của định luật 2 Newton

Từ: $\overrightarrow{\mathrm{F}}\text{.}\mathrm{\Delta t}\text{ = }\mathrm{\Delta }\overrightarrow{\mathrm{p}}\Rightarrow \overrightarrow{\mathrm{F}}=\frac{\mathrm{\Delta }\overrightarrow{\mathrm{p}}}{\mathrm{\Delta t}}$

Công thức này cho ta một cách diễn đạt khác của định luật 2 Newton, đó là lực tổng hợp tác dụng lên vật bằng tốc độ thay đổi động lượng của vật.