Việc làm này rất có lợi cho học sinh có các kỹ năng cần thiết, nắm được phương pháp giải và từ đó có thể phát triển tính chủ động trong việc giải quyết các bài toán tương tự.. Học sinh đ
Trang 1PHẦN I MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài:
- Vật lý là một môn học khó và trừu tượng, trên cơ sở là toán học Bài tập
vật lý rất đa dạng và phong phú Trong phân phối chương trình số tiết bài tâp lại hơi ít so với nhu cầu cần củng cố và nâng cao kiến thức cho học sinh Chính vì thế, người giáo viên phải làm thế nào để tìm ra phương pháp tốt nhất nhằm tạo
cho học sinh niềm say mê yêu thích môn học này Giúp học sinh việc phân loại
các dạng bài tập và hướng dẫn cách giải là rất cần thiết Việc làm này rất có lợi cho học sinh có các kỹ năng cần thiết, nắm được phương pháp giải và từ đó có thể phát triển tính chủ động trong việc giải quyết các bài toán tương tự
- Trong yêu cầu về đổi mới giáo dục về việc xây dựng một con người mới trong thời đại mới Học sinh được giáo dục để trở thành những người lao động tri thức với các kỹ năng cơ bản trong việc định hướng xây dựng và giải quyết vấn đề thực tại luôn đầy vận động biến đổi
- Trong chương trình Vật lý lớp 10, phần cơ học có nhiều kiến thức phức tạp và khó, đòi hỏi học sinh phải có những công cụ toán học và phương pháp tư duy căn bản Như các vấn đề về tọa độ, véc tơ, … làm cho những đối tượng học sinh yếu, trung bình rất khó tiếp thu Do đó kỹ năng xử lý các thông số vật lý thường không được ấn tượng sâu đậm Trên những vấn đề nổi cộm thực tế trong việc giảng dạy đối tượng học sinh yếu, trung bình, tôi đã xây dựng đề tài:
“ CỦNG CỐ CÁC KỸ NĂNG CƠ BẢN CHO HỌC SINH YẾU KÉM TRONG VIỆC GIẢI BÀI TẬP ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ”
2 Mục đích nghiên cứu:
- Đề tài nhằm giúp học sinh yếu được rèn luyện các kỹ năng tối thiểu trong giải toán vật lý thông qua một hệ thống các bài tập căn bản Từ đó các em dần dần định hình cách thức tư duy giải quyết qua các bài tập cơ học tương tự Tạo tâm lý tự tin, yêu thích khi học bộ môn vật lý
Trang 2- Qua các bước rèn luyện các kỹ năng cần thiết, học sinh có thể tiếp nhận kiến thức và kỹ năng ở các chương học tiếp theo cũng như các cấp học tiếp theo
3 §èi tîng nghiªn cøu
Nhóm các bài tập về phần động học, động lực học trong chương trình cơ học lớp 10 ban cơ bản
4 NhiÖm vô nghiªn cøu
- Nghiên cứu một số vấn đề lý luận về bài tập vật lý
- Phân loại các bước rèn luyện kỹ năng cơ bản trong việc giải bài tập định lượng vật lý phần động học và động lực học
- Lựa chọn hệ thống bài tập vận dụng
5 Ph¹m vi nghiªn cøu
Hệ thống kỹ năng căn bản giải toán cơ học 10 phần động học – động lực học giành cho học sinh mức độ yếu, trung bình thông qua hệ thống bài tập cơ học căn bản
6 Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu
Trong đề tài tôi sử dụng các phương pháp chủ yếu là nghiên cứu lý luận về bài tập Vật lý, các tài liệu về giáo dục học và từ thực tế giảng dạy của bản thân
PHẦN II NỘI DUNG I- VỀ VẤN ĐỀ DẠY VÀ HỌC THÔNG QUA BÀI TẬP VẬT LÝ:
1.1 Vai trò của bài tập vật lý trong việc giảng dạy vật lý.
Việc giảng dạy bài tập vật lý trong nhà trường không chỉ giúp học sinh hiểu được một cách sâu sắc và đầy đủ những kiến thức quy định trong chương trình
mà còn giúp các em vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những nhiệm vụ của học tập và những vấn đề mà thực tiễn đã đặt ra
Muốn đạt được điều đó, phải thường xuyên rèn luyện cho học sinh những
kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức vào cuộc sống hằng ngày
Kỹ năng vận dụng kiến thức trong bài tập và trong thực tiễn đời sống chính
là thước do mức độ sâu sắc và vững vàng của những kiến thức mà học sinh đã
Trang 3thu nhận được Bài tập vật lý với chức năng là một phương pháp dạy học có một
vị trí đặc biệt trong dạy học vật lý ở trường phổ thông
Trước hết, vật lý là một môn khoa học giúp học sinh nắm dược qui luật vận động của thế giới vật chất và bài tập vật lý giúp học sinh hiểu rõ những qui luật
ấy, biết phân tích và vận dụng những qui luật ấy vào thực tiễn Lý thuyết là chưa
đủ để học sinh hiểu và nắm sâu sắc kiến thức Chỉ thông qua việc giải các bài tập vật lý dưới hình thức này hay hình thức khác nhằm tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các tình huống cụ thể thì kiến thức
đó mới trở nên sâu sắc và hoàn thiện.Vì vậy bài tập vật lý là một phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, khả năng độc lập trong suy nghĩ và hành động, tính kiên trì trong việc khắc phục những khó khăn trong cuộc sống Bài tập vật lý là cơ hội để giáo viên củng cố kiến thức và kỹ năng cho học sinh
1.2 Phân loại bài tập vật lý.
1.2.1) Bài tập vật lý định tính hay bài tập câu hỏi lý thuyết.
1.2.2) Bài tập vật lý định lượng
* Bài tập tập dượt:
* Bài tập tổng hợp:
1.2.3) Bài tập đồ thị
* Đọc và khai thác đồ thị đã cho:
* Vẽ đồ thị theo những dữ liệu đã cho:
1.2.4) Bài tập thí nghiệm
II- VỀ VẤN ĐỀ BÀI TẬP ĐỘNG HỌC – ĐỘNG LỰC HỌC :
1 Nhận định chung:
a Bài tập động học:
- Động học chỉ nghiên cứu về hình thức chuyển động mà không chỉ ra nguyên nhân của chuyển động
Trang 4- Dựa vào các thông số, các phương trình toán học để tìm ra các kết quả về không gian và thời gian
b Bài tập động lực học:
- Động lực học nêu nguyên nhân của chuyển động
- Bài tập động lực học rèn luyện cách xét đoán nguyên nhân cũng như các
kết quả về động học
c Hệ qui chiếu:
- Hệ qui chiếu gồm hệ tọa độ và hệ đo thời gian Một chuyển động cơ luôn tồn tại và vận động trong không gian, theo thời gian
2 Công cụ toán học:
+ Về tọa độ:
- Trục 0x: - Trục 0y:
- Trục x0y:
+ Về véctơ: có 4 đặc điểm chính: Điểm đặt, Phương, Chiều, Độ dài
3 Sơ đồ logic:
x 0
y
Trang 5III- CÁC BƯỚC RÈN LUYỆN KỸ NĂNG CƠ BẢN.
1 VỀ PHẦN ĐỘNG HỌC:
- Về phần động học, khó khăn lớn nhất đối với học sinh trung bình yếu là các vấn đề về tọa độ, mốc thời gian và cách qui ước hệ qui chiếu để xây dựng phương trình chuyển động Nếu học sinh nắm vững được phần này thì các bài toán phát sinh còn lại chỉ mang nhiều màu sắc của kỹ thuật tính toán
Bước 1: Xây dựng hệ qui chiếu, lập phương trình chuyển động:
Bài toán 1: Một người khởi hành từ A chuyển động thẳng đều đi tới B với vận
tốc 20km/h
Viết phương trình chuyển động của người đó
HD:
Chọn trục 0x trùng với quĩ đạo AB, gốc tọa độ 0 trùng với A, chiều 0x là chiều
từ A đến B
A B V= 20km/h
Ta có: x0 = 0 Do chiều chuyển động trùng với chiều 0x nên v>0
Chọn gốc thời gian là lúc người đó bắt đầu khởi hành Ta có to=0
Thay các dữ kiện vào phương trình: x = xo + v(t – to) ta được: x = 20t (km)
Vậy: cần nhấn mạnh việc tìm x 0 , t 0 và dấu của vận tốc v.
Bài toán 2:
Một người đi xe máy xuất phát từ địa điểm M lúc 8 h để tới địa điểm N cách M một khoảng 180 km Biết người đó đi với vận tốc 40km/h Hãy lập phương trình chuyển động của người đó
HD: Chọn trục 0x trùng với quĩ đạo MN, gốc tọa độ 0 trùng với M, chiều 0x là chiều từ M đến N
M -180km - N V= 40km/h
x
0 A
x 0
A
Trang 6Ta có: x0 = 0 Do chiều chuyển động trùng với chiều 0x nên v>0.
Chọn gốc thời gian là lúc người đó bắt đầu khởi hành (gốc bắt đầu đo thời gian
là lúc 8 giờ) Ta có to=0
Thay các dữ kiện vào phương trình: x = xo + v(t – to) ta được: x = 40t (km)
Chú ý: cần phân biệt rõ thời điểm và thời gian chuyển động cho học sinh thông qua ví dụ này.
Bài toán 3:Hai bến xe A và B cách nhau 84 km Cùng một lúc có hai ôtô chạy
ngược chiều nhau trên đoạn đường thẳng giữa A và B để gặp nhau Vận tốc của ôtô chạy từ A là 38 km/h và của xe ôtô chạy từ B là 46 km/h Coi chuyển động của hai xe ôtô là đều Chọn bến xe A làm mốc, chọn thời điểm xuất phát của hai
xe làm gốc thời gian và chọn chiều chuyển động của ôtô chạy từ A là chiều dương Viết phương trình chuyển động của mỗi xe ôtô?
HD:
Chọn trục 0x trùng với quĩ đạo AB, gốc tọa độ 0 trùng với A, chiều 0x là chiều
từ A đến B
A -84km -B
VA>0 VB <0
Ta có: x0A = 0 Do chiều xe A chuyển động trùng với chiều 0x nên VA>0
Xe đi từ B, cách gốc tọa độ 0 một đoạn là AB nên sẽ có tọa độ ban đầu là:
x0B = 84km Do 2 xe chuyển động ngược chiều để gặp nhau nên chuyển động của chúng được mô tả như hình vẽ trên
Vì vậy xe B đi ngược chiều dương trục 0x nên VB<0
Chọn gốc thời gian là lúc hai người bắt đầu khởi hành Ta có to=0
Thay các dữ kiện vào phương trình: x = xo + v(t – to) ta được:
Xe đi từ A: xA = 38t (km) và xe đi từ B: xB = 84 – 46t (km)
Bước 2: Ứng dụng giải các bài toán cơ bản.
Bài toán 4: ( Tìm thời điểm 2 xe gặp nhau)
Hai xe ôtô xuất phát cùng một lúc từ bến xe A và bến xe B, chạy ngược chiều nhau để gặp nhau Xe xuất phát từ A với vận tốc 55 km/h, xe xuất phát từ B có
x 0
Trang 7vận tốc 45 km/h Coi đoạn đường AB thẳng và dài 200 km; hai xe chuyển đông đều Hỏi sau bao lâu thì hai xe gặp nhau
HD:
Áp dụng kỹ năng lập phương trình chuyển động ở trên ta có phương trình
chuyển động của mỗi xe là:
- Xe đi từ A: xA = 55t (km) và xe đi từ B: xB = 200 – 45t (km)
- Về lý luận: phương trình chuyển động của hai xe là phương trình xác định vị trí thực tế thông qua tọa độ Vì vậy khi hai xe gặp nhau thì chúng sẽ có cùng một
vị trí biểu diễn trên trục tọa độ Hay xA = xB
- Về mặt trình bày: ta có lời dẫn như sau:
Thời điểm gặp nhau của hai xe là nghiệm của phương trình: xA = xB
Thay số ta được: 55t = 200 – 45t Suy ra t = 2(h)
Bài toán 5: ( Tìm vị trí 2 xe gặp nhau và quãng đường mỗi xe đi được).
Một người khởi hành từ A về B với tốc độ không đổi 40 km/h Cùng lúc đó, người thứ hai đi từ B về A với vận tốc 60 km/h
Biết khoảng cách AB = 100 km, được xem là thẳng
a) Viết phương trình chuyển động của hai người trên
b) Hai người gặp nhau ở vị trí nào? Khi gặp nhau, mỗi người đi được quãng đường bao nhiêu?
HD:
Chọn trục 0x trùng với quĩ đạo AB, gốc tọa độ 0 trùng với A, chiều 0x là chiều
từ A đến B
A -100km - B
VA>0 VB <0
- Theo giả thiết và cách chọn trục tọa độ ta có: x0A = 0,VA>0 x0B = 84km, VB<0 Chọn gốc thời gian là lúc hai người bắt đầu khởi hành Ta có to=0
Thay các dữ kiện vào phương trình: x = xo + v(t – to) ta được:
Xe đi từ A: xA = 40t (km) và xe đi từ B: xB = 100 – 60t (km)
x 0
Trang 8- Thời điểm gặp nhau của hai xe là nghiệm của phương trình: xA = xB.
Thay số ta được: 40t = 100 – 60t Suy ra t = 1(h)
Khi đó quãng đường đi được của mỗi xe là: SA = 40t = 40km SB = 60t = 60km
Vị trí gặp nhau của hai xe cách gốc tọa độ 0 là: xA = xB = 40 km
Chú ý: cần phân biệt cho học sinh về quãng đường và tọa độ thông qua bài tập này.
Bài toán 6: ( Tìm khoảng cách giữa 2 xe tại thời điểm xác định)
Lúc 8 giờ sáng, một ôtô khởi hành từ A đi B với vận tốc không đổi v1 = 36 km/h Cùng thời điểm đó, một xe đạp khởi hành từ B đi về phía A với vận tốc không đổi v2 = 5 m/s Coi đoạn đường AB là thẳng và dài 100 km Hãy xác định: vị trí của hai xe sau 2 giờ chuyển động
HD: đổi 5m/s = 18km/h
Chọn trục 0x trùng với quĩ đạo AB, gốc tọa độ 0 trùng với A, chiều 0x là chiều
từ A đến B
A -100km -B
VA>0 VB <0
- Theo giả thiết và cách chọn trục tọa độ ta có: x0A = 0,VA>0 x0B = 100km,
VB<0
Chọn gốc thời gian là lúc hai người bắt đầu khởi hành Ta có to=0
Thay các dữ kiện vào phương trình: x = xo + v(t – to) ta được:
Xe đi từ A: xA = 36t (km) và xe đi từ B: xB = 100 – 18t (km)
- Về lý luận: phương trình chuyển động của hai xe là phương trình xác định vị trí thực tế thông qua tọa độ Vì vậy giả sử tại thời điểm t xe A tới vị trí M, xe B tới vị trí N Khi đó vị trí hai xe được xác định thông qua tọa độ OM và ON Và khoảng cách giữa chúng là: L = |OM - ON| = |xM - xN|
- Áp dụng lý thuyết trên vào bài toán ta thấy:
Sau 1,5h xe A có tọa độ là xM = 54km, xe B có tọa độ là: xN = 73km Khi đó khoảng cách giữa hai xe là: L = |54 – 73| = 19 (km)
x 0
Trang 9Chú ý: cần phân biệt cho học sinh về sự đồng nhất về mốc so sánh, cụ thể thông qua bài tập này là việc cùng đơn vị đo và hệ qui chiếu.
Các bài tập tương tự:
Bài 1 : Lúc 6 giờ, một người đi xe đạp chuyển động thẳng từ A đến B với tốc độ
không đổi 15 km/h Chọn trục OX là đường thẳng AB, chiều dương từ A đến B Góc tọa độ tại A, góc thời gian lúc 6h
a) Viết phương trình chuyển động của người đi xe đạp
b) Lúc 10 giờ người đi xe đạp ở vị trí nào? Đi được quảng đường bao nhiêu ?
Bài 2 : Một người khởi hành từ A về B với tốc độ không đổi 40 km/h Cùng lúc
đó, người thứ hai đi từ B về A với vận tốc 60 km/h AB = 120 km
a) Viết phương trình chuyển động của hai người trên
b) Hai người gặp nhau ở vị trí nào? Khi gặp nhau, mỗi người đi được quãng đường bao nhiêu?
c) Tính khoảng cách giữa hai người sau khi chuyển động 1 giờ; 1,5 giờ
Bài 3: Một chất điểm chuyển động thẳng đều dọc theo trục tọa độ OX có
phương trình chuyển động dạng: x= 40 + 5t với x tính bằng (m), t tính bằng (s).
a) Xác định tính chất chuyển động? (chiều? vị trí ban đầu? và vận tốc đầu?) b) Xác định tọa độ chất điểm lúc t= 10s
c) Xác định quãng đường trong khoảng thời gian từ t1= 10s đến t2= 30s
2 VỀ PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC:
- Phần động lực học, các bài tập định lượng chủ yếu được xây dựng trên cơ sở của bài toán chuyển động thẳng biến đổi đều Do đó việc tìm được gia tốc là rất cần thiết Nếu học sinh nắm vững được kỹ năng tìm gia tốc thì việc liên kết giữa chuyển động và lực học sẽ trở nên đơn giản hơn, vừa sức hơn cho các em
- Học sinh cần nắm vững các tính chất của véctơ, sử dụng thành thạo một số ứng dụng của véctơ trong bài toán vật lý
- Phép chiếu véc tơ, đây là một trở ngại lớn cho các em học sinh khi học vật lý
Do đó việc củng cố lại phép chiếu véc tơ là tất yếu Phép chiếu véctơ còn xuyên
Trang 10suốt trong các bài toán bậc trung học phổ thông Đây là một lỗ hổng rất nguy hiểm, cần phải được bồi đắp lại
Bước 1:
+ Củng cố lại các đặc điểm của véctơ: (4 đặc điểm)
+ Củng cố lại cộng véctơ, phép tổng hợp và phân tích lực trong các trường hợp đơn giản:
Ta có F F1 F2
Trường hợp 1 : F1, F2 cùng phương, cùng chiều
F = F1 + F2 Trường hợp 2 : F1 , F2 cùng phương, ngược chiều F = F1 - F2 (F1 > F2) Trường hợp 3 : F1 , F2 vuông góc F = 2 2 2 1 F F Trường hợp 4 : F1 , F2 cùng độ lớn và hợp với nhau một góc F = 2F1cos2 Trường hợp 5: F1, F2 khác độ lớn và hợp với nhau một góc
cos F F 2 F F F ) cos( F F 2 F F F 2 1 2 2 2 1 2 2 1 2 2 2 1 2 + Củng cố lại phép chiếu véctơ lên hệ trục x0y Hình chiếu của véctơ lên các trục là phép chiếu vuông góc hcox(AB) =PQ hcoy(AB) =MN
)
y Q P
B A
Trang 11+ Củng cố về phép so sánh 2 véctơ Từ đó nhấn mạnh mối liên hệ giữa lực và gia tốc về hướng
a kb
Nếu k>0 thì a b
Nếu k<0 thì a b
Ta thấy: F ma
và m>0 nên F a
Bước 2: Tính gia tốc:
Gia tốc có nhiều cách tính, do đó cũng có nhiều dạng giả thiết Ví dụ như:
- Cho các vận tốc, thời gian tìm gia tốc Ta dùng công thức: v2 v1
a
t
- Cho các vận tốc, quãng đường Ta dùng công thức: v22 v12
a
s
- Cho quãng đường, hoặc tọa độ và thời gian, cùng các thông số chuyển động
Ta dùng các công thức tương ứng: x = x0 + v0.t +
2
1
at2 hoặc S = v0.t +
2
1
at2
Vậy nên, học sinh cần nắm vững kỹ năng xử lý tương ứng với các dạng giả thiết Qua đó dần hình thành cho các em tư duy ngôn ngữ và con đường tư duy cho não bộ.
Dưới đây xin giới thiệu một vài bài tập cơ bản Trong thực tế giảng dạy, học sinh sẽ thực hành tại nhà với lượng bài tập đủ nhiều để thành thạo các kỹ năng.
Bài toán 1: Một ôtô chạy trên một đường thẳng với vận tốc 25m/s Hai giây sau,
vận tốc của xe là 20 m/s Cho rằng chuyển động của xe là biến đổi đều Hỏi gia tốc của xe trong khoảng thời gian đó là bao nhiêu?
HD:
Trước khi tính toán cần phân tích quá trình vật lý trong giả thiết đã nêu:
Ta có thể dùng sơ đồ:
Thời điểm trước:
Thông số:
v1, t1, x1
Thời điểm sau:
Thông số:
v2, t2, x2, s Quá trình
Biến đổi
