Phòng thí nghiệm va chạm

Va chạm là nội dung trọng tâm của chủ đề Động lượng trong Vật lí 10 (Chương trình GDPT 2018), gắn liền với định luật bảo toàn động lượng và hai loại va chạm đặc trưng: va chạm đàn hồi (bảo toàn cả động lượng lẫn động năng) và va chạm mềm (chỉ bảo toàn động lượng, các vật dính vào nhau sau va chạm). Màn Giới thiệu cho hai bóng va chạm đàn hồi trên một đường thẳng để làm quen các nút điều khiển. Màn Khám phá 1D mở rộng tới 4 bóng trên cùng đường ray có biên phản xạ hai đầu, cho chỉnh độ đàn hồi liên tục từ 0 đến 100 % bằng thanh trượt; vector động lượng vẽ phía trên mỗi bóng, dấu khối tâm di chuyển đều bất kể các bóng va chạm nhau ra sao, và bảng số liệu khối lượng, vận tốc, động lượng, động năng của từng bóng cập nhật theo thời gian thực. Màn Khám phá 2D đưa va chạm vào mặt phẳng: kéo bóng để đổi vị trí lệch tâm, kéo mũi tên để đổi vận tốc, rồi quan sát vận tốc được tách thành thành phần dọc đường nối tâm (đổi theo độ đàn hồi) và thành phần vuông góc (giữ nguyên vì không có ma sát). Màn Va chạm mềm khoá độ đàn hồi ở 0 % để học sinh tập trung vào hiện tượng các bóng dính vào nhau và động năng mất nhiều nhất có thể. Với hai bóng khối lượng bằng nhau va chạm đàn hồi xuyên tâm, vận tốc của chúng đổi cho nhau y hệt — một kết quả bất ngờ mà mô phỏng cho thấy trực quan ngay lập tức. Ở mọi độ đàn hồi và mọi số bóng, tổng động lượng hệ đọc trong bảng số liệu luôn không đổi trước và sau mỗi va chạm, minh hoạ trực tiếp định luật bảo toàn động lượng. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao động lượng luôn được bảo toàn trong va chạm nhưng động năng thì không phải lúc nào cũng vậy? – Hai bóng khối lượng bằng nhau va chạm đàn hồi xuyên tâm thì vận tốc sau va chạm có gì đặc biệt? – Trong va chạm 2D lệch tâm, vì sao thành phần vận tốc vuông góc với đường nối tâm không đổi qua va chạm?