Dạy học dự án đề tài khối lượng dành cho học viên CH

THIẾT KẾ CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG GIÁO VIÊN
ĐÁP ỨNG YÊU CẦU ĐỔI MỚI GIÁO DỤC PHỔ THÔNG
M«n: VẬT LÝ
Dạy học dự án:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
KHOA VẬT LÝ
*************
Đề tài:
KHÁI NIỆM KHỐI LƯỢNG
Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Phạm Thị Phú
Nhóm học viên thực hiện: 1. Mai Đại Phương
2. Phan Thị Thanh Thúy
3. Đào Thị Thu Hằng
Cao học 18 LL&PPGD Vật lý
Vinh, tháng 7 năm 2011
MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức
Khối lượng là gì?
Các hình thức thể hiện về khối lượng trong chương trình vật lý phổ thông?
Sự phát triển nội dung khối lượng trong chương trình vật lý phổ thông?
Vị trí, mức độ của các khái niệm khối lượng trong chương trình vật lý phổ thông?
Phương pháp và tiến trình dạy học khái niệm khối lượng trong chương trình vật lý phổ thông?


PHẦN MỞ ĐẦU
I. MỤC TIÊU
2. Kỹ năng
Phân tích logic tiến trình hình thành khái niệm khối lượng trong chương trình Vật lý từ THCS đến THPT.
Phân tích cấu trúc, vị trí của khái niệm khối lượng trong chương trình Vật lý từ THCS đến THPT.
Xây dựng grap về cấu trúc, vị trí và tiến trình của khái niệm khối lượng trong chương trình Vật lý từ THCS đến THPT
3. Thái độ
Có cách nhìn chi tiết về khái niệm khối lượng, dẫn đến có cách nhìn tổng quan về chương trình Vật lý phổ thông.
Nắm được cấu trúc, tiến trình, vị trí được chiến lược làm nền tảng cho việc thực hiện các mục tiêu của dạy học VLPT.


PHẦN MỞ ĐẦU
II. ĐỐI TƯỢNG THỦ HƯỞNG
- Giáo viên vật lý phổ thông.
- Học viên cao học chuyên ngành LL&PPGD Vật lý.
- Sinh viên các trường đại học, cao đẳng ngành sư phạm Vật lý.
- Một số hoặc nhóm học sinh khá, giỏi.
III. THỜI GIAN THỰC HIỆN
Từ ngày 30/6 - 30/7/2011
IV. PHƯƠNG PHÁP VÀ HÌNH THỨC THỂ HIỆN
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, thực tiễn, thực nghiệm sư phạm và tổng quát hóa, khái quát hóa và cụ thể hóa.
- Xây dựng grap, soạn giáo án, viết và bảo vệ tiểu luận nhóm bằng Power Point.

PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
I. Nội dung khoa học, kỹ thuật và đời sống về khối lượng
I.1. Khái niệm khối lượng
- Khối lượng là thước đo về lượng (nhiều hay ít) vật chất chứa trong vật thể, có thể tính từ tích phân toàn bộ thể tích của vật thể :

Trong đó:  là hằng số phụ thuộc vào chất cấu tạo nên vật.
- Khối lượng của một vật là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật (còn được gọi là khối lượng quán tính).
- Khối lượng được hiểu phổ thông nhất là sức nặng của vật trên mặt đất. Sau khi Newton tìm ra các định luật cơ học, khái niệm khối lượng được hiểu rộng hơn đó là khối lượng hấp dẫn (do sức hút của trái đất tác dụng lên vật vì thế nó đồng nghĩa với trọng lượng, khối lượng m tỷ lệ với trọng lượng P theo công thức P = m.g, với g là gia tốc rơi tự do ≈ 9,8 m/s2).

PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
I.2. Đơn vị đo khối lượng
- Đơn vị đo khối lượng trong hệ SI là kilogam (kg): làm từ hợp kim platin-iridi, được tổ chức BIPM lưu giữ trong điều kiện miêu tả theo BIPM 1998: được chế tạo từ 90% platin và 10% iridi thành một hình trụ tròn đường kính 39 mm, cao 39 mm.
- Các đơn vị phi SI khác hiện được chấp nhận sử dụng trong SI:
+ gam (g): 1g = 10-3 kg ; Yến: 1 Yến = 10 kg ; Tạ: 1 tạ = 100 kg
+ Tấn (t): 1 t = 1000 kg ; miligam (mg): 1 mg = 10-6 kg
- Các đơn vị kinh nghiệm phi SI được chấp nhận sử dụng trong SI:
1 u = 931,5 MeV/c2 = 1,660 540 2(10) × 10-27 kg
-  Tiền tố đơn vị đo khối lượng trong hệ SI: Ví dụ: micro (): 1g = 10-3 g ; nano(n): 1 ng = 10-9 g ; ...
-  Các quốc gia khác trên thế giới có thể sử dụng đơn vị đo khác: Ví dụ: 1 Stone = 6,35029 kg ; 1 Ounce = 0,02835 kg ; ...
- Đối với Vàng (Au): 1 cây vàng = 37,5 g ; 1 chỉ vàng = 3,75g ; 1 Ounce = 28,35g .


PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
I.3. Một số đặc điểm và tính chất của khối lượng
- Khối lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật: Vật có khối lượng càng lớn thì có sức ì càng lớn và cần có lực lớn hơn để là thay đổi chuyển động của nó.
- Mối liên hệ giữa quán tính và khối lượng được Newton phát biểu trong định luật II Newton.
- Khối lượng trong chuyển động thẳng đều còn được mở rộng thành khái niệm mômen quán tính trong chuyển động quay.
- Khối lượng của một vật cũng đặc trưng cho mức độ vật đó hấp dẫn các vật thể khác, theo định luật vạn vật hấp dẫn Newton. Vật có khối lượng lớn có tạo ra xung quanh trường hấp dẫn lớn.
- Khối lượng hiểu theo nghĩa độ lớn của quán tính (khối lượng quán tính) không nhất thiết hiểu theo mức độ hấp dẫn vật thể khác (khối lượng hấp dẫn). Các thí nghiệm chính xác hiện nay cho thấy 2 khối lượng này rất gần nhau và một tiên đề của thuyết tương đối rộng của Einstein phát biểu rằng 2 khối lượng này là một.
PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
I.3. Một số đặc điểm và tính chất của khối lượng
- Khối lượng là đại lượng vô dướng, dương. ( trừ khối lượng nghỉ của photon)
- Khối lượng có tính chất cộng được.
- Khối lượng bất biến với vật lý cố điển và phụ thuộc vào hệ quy chiếu với vật lý hiện đại (khối lượng nghỉ).
I.4. Khối lượng hiệu dụng: Là khái niệm sử dụng trong vật lý chất rắn dưới mô hình cơ học lượng tử nhằm mô tả chuyển động của điện tử, lỗ trống hoặc các vi hạt trong trường tinh thể hoặc các trường điện từ. Với mô hình này, các tính chất động học của hạt có thể xác định như bài toán cơ học Newton cho các hạt vĩ mô, mà ở đó các định luật Newton có thể áp dụng được. Khối lượng hiệu dụng có thể dương hoặc âm, có thứ nguyên là thứ nguyên của khối lượng và phụ thuộc vào trạng thái của hạt, và là một tensơ.

PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
I.5. Khối lượng riêng: Khối lượng riêng của vật chất là một đặc tính về mật độ của vật chất đó, là đại lượng đo bằng thương số giữa khối lượng m của một vật làm bằng chất ấy (nguyên chất) và thể tích V của vật. Khi gọi khối lượng riêng là , ta có:   m/V
- Cụ thể khối lượng riêng tại một vị trí trong vật được tính bằng khối lượng của một thể tích vô cùng nhỏ nằm tại vị trí đó, chia cho thể tích vô cùng nhỏ này. Nếu chất đó có thêm đặc tính là đồng chất thì khối lượng riêng tại mọi vị trí là như nhau và bằng khối lượng riêng trung bình.
- Khối lượng riêng còn được gọi là mật độ khối lượng. Đại lượng vật lý này khác hẳn với đại lượng vật lý trọng lượng riêng, mọi người rất dễ gây nhầm lẫn giữa khái niệm trọng lượng và khối lượng.
Trọng lượng riêng (N/m³) = Gia tốc trọng trường (≈9.81 m/s²)  Khối lượng riêng (kg/m³)
- Trong hệ đo lường SI, khối lượng riêng có đơn vị là kg/m³. Một số đơn vị khác hay gặp là g/cm³.
- Ý nghĩa đơn vị khối lượng riêng: kilôgam trên mét khối là khối lượng riêng của một vật nguyên chất có khối lượng 1 kilôgam và thể tích 1 mét khối. Khi biết được khối lượng riêng của một vật, ta có thể biết vật được cấu tạo bằng chất gì bằng cách đối chiếu với bảng khối lượng riêng của các chất.


PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
I.6. Khối lượng biến đổi: Khối lượng thay đổi theo thời gian. Tên lửa trong quá trình chuyển động phụt ra sau một lượng đáng kể nhiên liệu là một ví dụ về vật thể có KLBĐ. Lĩnh vực cơ học nghiên cứu vật thể có KLBĐ liên quan đến nhiều ngành kĩ thuật hiện đại, trong đó có ngành du hành vũ trụ.
I.7. Khối lượng rút gọn: Đại lượng quy ước đặc trưng cho sự phân bố khối lượng trong một hệ cơ học (hoặc cơ - điện) đang chuyển động: nếu một hệ hai hạt có khối lượng m1, m2 và vận tốc v1, v2 thì sự chuyển động của hệ đó có thể phân tích thành chuyển động của trọng tâm của hệ và chuyển động tương đối của hệ, trong đó gốc toạ độ được gắn vào một hạt (xem như đứng yên), còn hạt kia có vận tốc u = v2 - v1 (vận tốc tương đối) và có khối lượng:
được gọi là khối lượng rút gọn.
Vậy :
I.8. Khối lượng tới hạn: Khối lượng nhỏ nhất của vật liệu phân hạch bảo đảm cho phản ứng dây chuyền phân chia hạt nhân tự duy trì (Ví dụ: KLTH của lò phản ứng, của bom nguyên tử). KLTH của urani - 235 trong bom nguyên tử ném xuống Hirôsima là khoảng 50 kg.




PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
I.9. Các phương pháp đo khối lượng
- Đo trực tiếp bằng cân: Cơ (Đòn bẫy, lò xo, ...), điện tử.
- Đo gián tiếp qua thể tích và khối lượng riêng.
- Đo bằng tương tác.
- Phương pháp phổ khối.
I.10. Khối lượng tương đối tính, liên hệ với năng lượng và xung lượng
- Trong vật lý cổ điển, coi khối lượng của vật là một đại lượng bất biến, không phụ thuộc vào chuyển động của vật. Tuy nhiên đến vật lý hiện đại người ta lại có cách nhìn khác về khối lượng, khối lượng có thể thay đổi tùy theo hệ quy chiếu. Theo quan điểm này thì khối lượng gồm hai phần: khối lượng nghỉ, có giá trị bằng với khối lượng cổ điển khi vật thể đứng yên trong hệ quy chiếu đang xét, cộng với khối lượng kèm theo động năng của vật.
- Gọi m là khối lượng tương đối tính, m0 là khối lượng nghỉ, v là vận tốc chuyển động và vận tốc ánh sáng c.




PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
I.10. Khối lượng tương đối tính, liên hệ với năng lượng và xung lượng
- Khối lượng tương đối tính được định nghĩa:


- Khối lượng toàn phần có ý nghĩa tương đương năng lượng toàn phần chứa trong vật, qua mối liên hệ được thể hiện qua công thức của Einstein:
- Động năng tương đối:


- Xung lượng tương đối:

- Ví dụ: Hạt photon có khối lượng nghỉ bằng 0, nhưng có khối lượng toàn phần khác không. Nó do vậy cũng có năng lượng tương đối tính và xung lượng tương đối tính.





PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
I.11. Định luật bảo toàn khối lượng
- Khối lượng toàn phần của một hệ vật lý kín, xét trong một hệ quy chiếu cố định là không đổi theo thời gian.
- Ví dụ: khi vật chất thường gặp phản vật chất, chúng sẽ bị biến thành các photon. Khối lượng toàn phần của hệ gồm vật chất thường và phản vật chất trước lúc gặp nhau bằng khối lượng toàn phần của các photon (dạng năng lượng của photon) . Chú ý trong ví dụ này, khối lượng nghỉ cổ điển không bảo toàn, vì trước khi gặp nhau, vật chất và phản vật chất có khối lượng nghỉ lớn hơn không, còn sau khi gặp nhau, các photon có khối lượng nghỉ bằng 0.
I.12. Một số khái niệm khối lượng khác: khối lượng nguyên tử, khối lượng phân tử, độ hút khối, khối lượng nghỉ,...
PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II. Nội dung dạy học
II.1. Grap phát triển nội dung “Khối lượng” trong toàn bộ chương trình Vật lý phổ thông.

II.1.1. Grap phát triển nội dung "Khối lượng" trong chương trình THCS.

II.1.2. Grap phát triển nội dung "Khối lượng" trong chương trình lớp 10 - THPT.


II.1.3.Grap phát triển nội dung "Khối lượng" trong chương trình lớp 12 - THPT.





KHỐI LƯỢNG
LÀ LƯỢNG VẬT CHẤT
LÀ MỨC ĐO QUÁN TÍNH, MỨC ĐO HẤP DẪN
VỚI ĐỘNG LƯỢNG
VỚI NĂNG LƯỢNG
VỚI ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN
VỚI HỆ THỨC ANH-XTANH VÀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2. Tường minh nội dung các kiến thức cần dạy đề tài “Khối lượng”
II.2.1. Chương trình THCS
- Định nghĩa: Khối lượng của một vật là lượng chất chứa trong vật.
- Đơn vị: + Đơn vị đo khối lượng hợp pháp của nước việt nam là kilogam(kí hiệu: kg)
+ Kilogam là khối lượng của một quả cân mẫu đặt ở viện đo lường Quốc tế ở Pháp.
+ Các đơn vị đo khối lượng thường gặp:
gam (g) : 1g = 0,0001kg ; hectogam(lạng): 1 lạng = 100g ;
tấn (t): 1t = 1000 kg ; Tạ: 1 tạ = 100kg.
- Đo khối lượng: Đo trực tiếp bằng cân Robecvan.
- Khối lượng riêng: Khối lượng riêng của một chất là khối lượng của chất đó tính trong một mét khối. Khối lượng riêng được tính bàng thương số giữa khối lượng m của một vật làm bằng chất đó và thể tích V của vật ấy.
+ Đơn vị khối lượng riêng: kilogam/mét khối (kg/m3 )
PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.1. Chương trình THCS
- Mối liên hệ giữa khối lượng và trọng lượng:
+ Ta biết rằng trọng lượng là cường độ của trọng lực. Đơn vị của trọng lượng là Newton (N).
+ Mối liên hệ của trọng lượng và khối lượng được biểu diễn qua công thức: P = 10.m
II.2.2. Chương trình lớp 10
* Khối lượng: Đại lượng vật lý đặc trưng cho mức đo quán tính của vật.
- Định luật 1 Newton: Nếu không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của những lực có hợp lực bằng không, thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.
 Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn.
PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.2. Chương trình lớp 10
* Khối lượng: Đại lượng vật lý đặc trưng cho mức quán tính của vật.
- Định luật II Newton: Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.
hay

- Trong trường hợp vật chịu tác dụng của nhiều lực tác dụng , , …, . thì là hợp lực của các lực đó:

→ Khối lượng và mức quán tính:
- Định nghĩa: Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật.
- Tính chất của khối lượng:
- Khối lượng là một đại lượng vô hướng, dương và không đổi đối với mỗi vật ; Khối lượng có tính chất cộng.
PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.2. Chương trình lớp 10
* Khối lượng: Đại lượng vật lý đặc trưng cho mức quán tính của vật.
- Trọng lực. Trọng lượng:
+ Định nghĩa: Trọng lực là lực của Trái đất tác dụng vào các vật, gây ra cho chúng gia tốc rơi tự do. Ký hiệu: P

+ Đặc điểm của P : Điểm đặt: tại trọng tâm của vật ; Phương: thẳng đứng ; Chiều: từ trên xuống ; Độ lớn: là trọng lượng của vật, ký hiệu P, được đo bằng lực kế.
- Định luật 3 Newton: Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực. Hai lực này có cùng giá, cùng độ lớn, nhưng ngược chiều.

 Quan hệ giữa khối lượng và trọng lượng: P = mg
 Đo khối lượng bằng tương tác.














PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.2. Chương trình lớp 10
* Khối lượng: Đại lượng vật lý đặc trưng cho mức đo hấp dẫn của vật.
- Lực hấp dẫn:
+ Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực, gọi là lực hấp dẫn.
+ Khác với lực đàn hồi và lực ma sát là lực tiếp xúc, lực hấp dẫn là lực tác dụng từ xa, qua khoảng không gian giữa các vật.
- Định luật vạn vật hấp dẫn:
Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kỳ tỉ lệ thuận với tích 2 khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.


m1, m2 : khối lượng 2 chất điểm
r: khoảng cách giữa 2 chất điểm
G: hằng số hấp dẫn: G = 6,67.10-11 N.m2/kg2.
PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.2. Chương trình lớp 10
* Khối lượng: Đại lượng vật lý đặc trưng cho mức đo hấp dẫn của vật.
- Trọng lực là trường hợp riêng của lực hấp dẫn:
+ Trọng lực của một vật là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật đó.
+ Điểm đặt của trọng lực gọi là trọng tâm của vật.
+ Độ lớn trọng lực (trọng lượng):


m: khối lượng vật
h: độ cao của vật so với mặt đất
M và R là khối lượng và bán kính của Trái Đất.

PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.2. Chương trình lớp 10
* Khối lượng: Mối liên hệ với động lượng.
- Xung lượng của lực:
+ Lực có độ lớn đảng kể tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian ngắn, có thể gây ra biến đổi đáng kể trạng thái chuyển động của vật.
+ Khi một lực không đổi tác dụng lên vật trong khoảng thời gian t thì tích t được gọi là xung lượng của lực F trong khoảng thời gian t . Đơn vị là: N.s .
- Động lượng:
+ Giả sử lực không đổi tác dụng lên vật khối lượng m làm vật thay đổi vận tốc từ đến trong khoảng thời gian t.

+ Gia tốc của vật:

+ Theo 2 Newton:
+ Nhận xét: vế trái là xung của lực, vế phải là biến thiên của đại lượng gọi là động lượng.
PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.2. Chương trình lớp 10
* Khối lượng: Mối liên hệ với động lượng.
- Động lượng:
+ Vậy động lượng của một vật có khối lượng m chuyển động với vận tốc là đại lượng được xác định bằng công thức:

+ Từ: Định lí biến thiên động lượng: Độ biến thiên động lượng của một vật trong một khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó → Dạng khác của định luật 2 Newton.
+ Định luật bảo toàn động lượng: Động lượng của hệ cô lập là đại lượng không đổi. Nếu hệ có 2 vật:
+ Chuyển động bằng phản lực: Chuyển động bằng phản lực là chuyển động của một vật tự tạo ra phản lực bằng cách phóng về hướng ngược lại một phần của chính nó (Ví dụ: Tên lửa, pháo thăng thiên, …)
→ Khối lượng biến đổi.





PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.2. Chương trình lớp 10
* Khối lượng: Mối liên hệ với năng lượng.
- Năng lượng: Mọi vật đều mang năng lượng và khi tương tác với vật khác thì giữa chúng có thể troa đổi năng lượng dưới các dạng khác nhau như: thực hiện công, truyền nhiệt, phát ra các tia.
- Động năng:
+ Là năng lượng của vật có do nó có chuyển động. Khi vật có động năng thì vật có thể tác dụng lực lên vật khác và sinh công.
+ Động năng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là năng lượng mà vật có được do nó đang chuyển động và được xác định theo công thức:

Đơn vị của động năng là Jun (J)
+ Động năng là đại lượng vô hướng và có giá trị lớn hơn hoặc bằng không.
+ Động năng có tính tương đối, phụ thuộc vào mốc tính vận tốc.

- Thế năng trọng trường:
- Cơ năng:






PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.2. Chương trình lớp 10
* Khối lượng: Mối liên hệ với năng lượng.
- Động năng:
+ Định lí biến thiên động năng: Độ biến thiên động năng của vật bằng công của ngoại lực tác dụng.


- Thế năng trọng trường:
+ Thế năng trọng trưởng (thế năng hấp dẫn) của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái đất và vật; phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường.
Wt = mgz
z: là độ cao vật so với mốc thế năng (thế năng tại mốc bằng 0).
+ Thông thường chọn mốc thế năng là mặt đất.





PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.2. Chương trình lớp 10
* Khối lượng: Mối liên hệ với năng lượng.
- Thế năng trọng trường:
+ Liên hệ giữa độ giảm thế năng và công của trọng lực: Độ giảm thế năng của vật giữa hai điểm bằng công của trọng lực di chuyển vật giữa hai điểm đó:
AMN = Wt(M) - Wt(N)
- Cơ năng:
+ Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường: Khi một vật chuyển động trong trọng trường thì tổng động năng và thế năng của vật gọi là cơ năng:
W = Wđ + Wt = mv2/2+ mgz
+ Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường: Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng là một đại lượng bảo toàn:
W = Wđ + Wt = mv2/2+ mgz = const







PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.3. Chương trình lớp 12
* Khối lượng: Mối liên hệ với động lực học vật rắn.
- Tọa độ, tốc độ, gia tốc góc:  ;  = `(t) ;  = `(t)
- Các phương trình động học:
 = 0 + t ;  = 0 + 0t + t2/2 ; 2 - 02 = 2 ( - 0)
- Vận tốc và gia tốc của các điểm trên vật:
v = r ; an = v2/r = 2r ; at =  r
- Liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực: M = Fd = Fr = (mat)r =
= m( r)r = (mr2)  M = (mr2)  Mi = (miri2)


- Momen quán tính: Momen quán tính I đối với một trục là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật rắn trong chuyển động quay quanh trục ấy.
PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.3. Chương trình lớp 12
* Khối lượng: Mối liên hệ với động lực học vật rắn.
+ Momen quán tính của vật rắn là đại lượng vô hướng, có tính cộng được, phụ thuộc vào hình dạng, kích thước, phân bố khối lượng của vật và tùy thuộc trục quay.
- Phương trình động học của vật rắn có trục quay cố định: M = I
M : momen của các ngoại lực (N.m)
I : momen quán tính của vật rắn (kg.m2)
 : gia tốc góc của vật rắn (rad/s2)
- Momen động lượng: Momen động lượng của vật rắn đối với một trục quay bằng tích số của momen quán tính của vật đối với trục đó và vận tốc góc của vật quay quanh trục đó.
L = I. 
I : momen quán tính (kg.m2) ;  : vận tốc góc (rad/s)
L : momen động lượng (kg.m2/s)
+ Momen động lượng luôn cùng dấu với vận tốc góc
PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.3. Chương trình lớp 12
* Khối lượng: Mối liên hệ với động lực học vật rắn.
- Định lý biến thiên momen động lượng : Độ biến thiên momen động lượng của một vật rắn trong một khoảng thời gian bằng tổng các xung của momen lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.
L = M. t
L : độ biến thiên momen động lượng (kg.m2/s)
M.t : xung của momen lực.
- Định luật bảo toàn momen động lượng: Nếu tổng các các momen lực tác dụng lên một vật rắn (hay hệ vật) đối với một trục bằng 0 thì tổng momen động lượng của vật rắn (hay hệ vật) đối với trục đó bảo toàn.
L = const ; I11 = I22
+ Trường hợp đặc biệt: Trong trường hợp vật rắn có momen quán tính đối với trục quay không đổi thì vật rắn không quay hoặc quay đều quanh trục đó.
PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.3. Chương trình lớp 12
* Khối lượng: Mối liên hệ với động lực học vật rắn.
- Khối tâm của vật rắn:
+ Ở mỗi vật đều tồn tại một điểm mà nếu lực tác dụng lên vật có giá đi qua điểm đó thì chỉ làm vật chuyển động tịnh tiến mà không quay. Điểm đó được gọi là khối tâm của vật.
+ Khối tâm là một điểm có khối lượng của vật. Khi không có lực tác dụng thì khối tâm chuyển động thẳng đều như chuyển động thẳng đều của một chất điểm chuyển động tự do.
+ Công thức xác định vị trí (tọa độ) khối tâm của một hệ N chất điểm.

+ Chuyển động của khối tâm: Chuyển động của khối tâm của vật rắn là chuyển động của một chất điểm mang khối lượng của toàn bộ vật rắn và chịu tác dụng của một lực có giá trị bằng tổng hình học các vectơ ngoại lực.
F : tổng hình học các vectơ biểu diễn các ngoại lực.
m : khối lượng của vật
ac : gia tốc khối tâm.
PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.3. Chương trình lớp 12
* Khối lượng: Mối liên hệ với động lực học vật rắn.
- Động năng của vật rắn chuyển động tịnh tiến:
+ Động năng của vật rắn bằng tổng động năng của các phần tử của nó.

+ Khi vật chuyển động tịnh tiến, mọi điểm của vật chuyển động trên những quỹ đạo giống hệt nhau, với cùng vận tốc và gia tốc. Khi đó khối tâm của vật có cùng vận tốc và cùng gia tốc như các phần tử.
+ Động năng tịnh tiến của vật rắn bằng :

PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.3. Chương trình lớp 12
* Khối lượng: Mối liên hệ với động lực học vật rắn.
- Động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định: Động năng của vật rắn quay quanh một trục bằng tổng động năng của tất cả các phần tử tạo nên vật; được đo bằng nửa tích số của momen quán tính của vật và bình phương vận tốc góc của vật đối với trục quay đó.
Đơn vị của Wđ (J)
+ Độ biến thiên động năng của một vật bằng tổng công của các lực tác dụng lên vật.
Wđ = A
+ Đối với vật quay quanh một trục :

PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.3. Chương trình lớp 12
* Khối lượng: Mối liên hệ với hệ thức Anh-xtanh và hạt nhân nguyên tử.
- Hệ thức Anh-xanh:
+ Khối lượng tương đối tính: Động lượng tương đối tính của một chất điểm chuyển động với vận tốc v được định nghĩa


+ Trong đó đại lượng
Gọi là khối lượng tương đối tính của chất điểm chuyển động, và mo gọi là khối lượng nghỉ.
+ Hệ thức giữa năng lượng và khối lượng:
PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.3. Chương trình lớp 12
* Khối lượng: Mối liên hệ với hệ thức Anh-xtanh và hạt nhân nguyên tử.
- Hệ thức Anh-xanh:
+ Theo hệ thức này, khi vật có khối lượng m thì nó cũng có một năng lượng E, và ngược lại, khi vật có năng lượng E thì nó có khối lượng m. Hai đại lượng này luôn tỉ lệ với nhau. Khi năng lượng thay đổi lượng E thì khối lượng cũng thay đổi một lượng m tương ứng và ngược lại.
E = m.c2
+ Các trường hợp riêng.
- Khi v = 0 thì E = Eo = mo.c2. Eo được gọi là năng lượng nghỉ.
- Khi v<
+ Như vậy, khi vật chuyển động, năng lượng toàn phần của nó bao gồm năng lượng nghỉ và động năng của vật.
+ Đối với hệ kín, khối lượng nghỉ và năng lượng nghỉ tương ứng không nhất thiết được bảo toàn, nhưng vẫn có định luật bảo toàn của năng lượng toàn phần E, bao gồm năng lượng nghỉ và động năng.


PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.3. Chương trình lớp 12
* Khối lượng: Mối liên hệ với hệ thức Anh-xtanh và hạt nhân nguyên tử.
- Hạt nhân nguyên tử:
+ Đơn vị khối lượng nguyên tử: Trong vật lí hạt nhân, khối lượng thường được đo bằng đơn vị khối lượng nguyên tử. Kí hiệu: u. Theo định nghĩa u có giá trị bằng 1/12 khối lượng của đồng vị cacbon 6C12 (còn gọi là đơn vị cacbon):

Khối lượng còn có thể đo bằng đơn vị của năng lượng chia cho c2, cụ thể là có thể đo bằng eV/c2 hoặc MeV/c2.
1u = 931,5MeV/c2
+ Độ hụt khối. Năng lượng liên kết
Khối lượng M của hạt nhân bao giờ cũng nhỏ hơn tổng khối lượng các nuclôn tạo thành hạt nhân đó, một lượng M bằng :
M = [Zmp + (A – Z)mn] – M (M được gọi là độ hụt khối của hạt nhân)
PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.3. Chương trình lớp 12
* Khối lượng: Mối liên hệ với hệ thức Anh-xtanh và hạt nhân nguyên tử.
- Hạt nhân nguyên tử:
+ Độ hụt khối. Năng lượng liên kết
Theo thuyết tương đối, hệ các nuclôn ban đầu có năng lượng.
Eo = [Zmp + (A – Z)mn]c2
còn hạt nhân được tạo thành từ chúng thì có năng lượng E = Mc2 < Eo. Vì năng lượng toàn phần được bảo toàn, nên đã có một lượng năng lượng E = Eo – E = M.c2 tỏa ra khi hệ các nuclôn tạo nên hạt nhân.
Ngược lại, nếu muốn tách hạt nhân đó thành các nuclôn riêng rẽ, có tổng khối lượng Zmp + (A – Z)mn > M, thì ta phải tốn năng lượng E = M.c2 để thắng lực tương tác giữa chúng. E càng lớn thì càng tốn nhiều năng lượng để phá vỡ liên kết giữa các nuclôn. Vì vậy, đại lượng E = M.c2 được gọi là năng lượng liên kết các nuclôn trong hạt nhân, hay gọn hơn, năng lượng liên kết hạt nhân.
Năng lượng liên kết tính cho một nuclôn, E/A, gọi là năng lượng liên kết riêng, đặc trưng cho sự bền vững của hạt nhân.
Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững.











PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.2.3. Chương trình lớp 12
* Khối lượng: Mối liên hệ với hệ thức Anh-xtanh và hạt nhân nguyên tử.
- Hạt nhân nguyên tử:
+ Định luật phóng xạ: Sau một khoảng thời gian xác định T thì một nửa số hạt nhân hiện có bị phân rã, biến đổi thành hạt nhân khác; T được gọi là chu kì bán rã của chất phóng xạ.
N(t) = Noe-t ; m(t) = moe-t ( = ln2/T : gọi là hằng số phóng xạ)
Trong quá trình phân rã, số hạt nhân phóng xạ giảm với thời gian theo định luật hàm số mũ với số mũ âm.
+ Năng lượng của phản ứng hạt nhân: Phản ứng hạt nhân có thể toả năng lượng hoặc thu năng lượng.
Q = (mtrước - msau)c2
Nếu Q > 0 phản ứng toả năng lượng: dưới dạng động năng của các hạt sinh ra, hoặc năng lượng của phôtôn 
Nếu Q < 0  phản ứng thu năng lượng: Muốn cho phản ứng có thể xảy ra ta phải cung cấp cho các hạt ban đầu một năng lượng dưới dạng động năng
PHẦN NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
II.3. Vị trí của đề tài "khối lượng" trong cấu trúc chương trình VLPT


* Bọn em đọc kỹ, sai chỗ nào, đánh chữ đỏ lại. Thêm bớt, góp ý thì tạo 1 slide viết cụ thể. Tất cả gửi ngược lại cho anh trước ngày 29/7/2011 để anh kịp sửa và báo cáo ngày 2/8/2011. Mong được sự cộng tác của các em!
* À! trước ngày ấy gửi giáo án để anh tích hợp vào bài luôn nhé.
Thúy: 2 giáo án: Khái niệm và Định luật.
Hằng: 2 giáo án: Bài tập và Ôn tập tổng kết.
* 2 đứa viết kết luận hộ anh luôn nhé!
Grap vị trí đề tài "khối lượng" trong cấu trúc chương trình VLPT
TÀI LIỆU THAM KHẢO
- SGK, SGV vật lý 6 -12
- Cơ sở vật lý (Halliday) tập 1-5
- Lương Duyên Bình. Vật lý đại cương T1,2,3
- Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thay sách
- Tư liệu vật lý cấp II, cấp III
- Tạp chí: Giáo dục, Vật lý và Tuổi trẻ.

Website:
http://violet.vn
http://thuvienvatly.com
http://vi.wikipedia.org
http://vatlyvietnam.org
http://dictionary.bachkhoatoanthu.gov.vn