I. Mục tiêu bài học và Học liệu
1. Năng lực Vật lý:
- Hiểu rõ khái niệm hệ kín (hệ cô lập) và điều kiện áp dụng gần đúng trong thực tế.
- Phát biểu và viết được biểu thức của định luật bảo toàn động lượng: \[ \vec{p} = \vec{p}_1 + \vec{p}_2 + ... + \vec{p}_n = \text{không đổi} \]
- Phân biệt sự khác nhau giữa va chạm đàn hồi và va chạm mềm dựa trên sự thay đổi của động lượng và động năng.
2. Thiết bị & Dụng cụ: Chuẩn bị bệ phóng, chai nhựa Coca-Cola 1.5L, ống nhựa PVC, van xe đạp, bơm nén khí, phần mềm mô phỏng PhET Collision Lab.
II. Phiếu học tập và Kiến thức trọng tâm
Phiếu học tập 1 (Va chạm đàn hồi): Tiến hành mô phỏng trên PhET với hai viên bi có cùng khối lượng \( m_1 = m_2 = 1\text{ kg} \). Bi 1 chuyển động với vận tốc \( v_1 = 2\text{ m/s} \), Bi 2 chuyển động ngược chiều với vận tốc \( v_2 = -3\text{ m/s} \).
Phiếu học tập 2 (Va chạm mềm): Vật 1 có khối lượng \( m_1 = 2\text{ kg} \) chuyển động với vận tốc \( v_1 = 3\text{ m/s} \) đến va chạm mềm với vật 2 có khối lượng \( m_2 = 2\text{ kg} \) đang đứng yên.
Kết quả phân tích từ mô phỏng:
1. Va chạm đàn hồi: Sau va chạm, hai vật tách rời nhau. Tổng động lượng và tổng động năng của hệ được bảo toàn:
\[ m_1 \vec{v}_1 + m_2 \vec{v}_2 = m_1 \vec{v}'_1 + m_2 \vec{v}'_2 \]\[ \frac{1}{2}m_1 v_1^2 + \frac{1}{2}m_2 v_2^2 = \frac{1}{2}m_1 v_1'^2 + \frac{1}{2}m_2 v_2'^2 \]2. Va chạm mềm: Sau va chạm, hai vật dính vào nhau và chuyển động cùng vận tốc \( v' = 1{,}5\text{ m/s} \). Tổng động lượng của hệ bảo toàn nhưng động năng của hệ bị biến đổi (giảm đi do chuyển thành nhiệt năng/biến dạng):
\[ m_1 \vec{v}_1 + m_2 \vec{v}_2 = (m_1 + m_2)\vec{v}' \]