Kế hoạch bài dạy STEM Vật lý 10: Chế tạo tên lửa nước

Kế hoạch bài dạy STEM Vật lý 10: Chế tạo tên lửa nước
Dự án học tập STEM "Chế tạo tên lửa nước" áp dụng kiến thức Định luật bảo toàn động lượng (Vật lý 10). Học sinh được tìm hiểu về hệ kín, phân biệt va chạm đàn hồi và va chạm mềm, đồng thời vận dụng kĩ năng thiết kế mô hình thực tế từ chai nhựa và bệ phóng khí nén.

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):

\[ m_1 \vec{v}_1 + m_2 \vec{v}_2 = (m_1 + m_2)\vec{v}' \]

Tải về file word đầy đủ


[Download file .DOCX]