Phân dạng BT và hướng dan HS giải lý 8

Mối quan hệ giữa tốc độ, thời gian chuyển động và quãng đờng đi đợc chỉ bằng những công thức, lý luận trong sách giáo khoa thì đây là khó khăn lớn của ngời học cũng nh ngời dạy.. Để giải

-0o0 -Sáng kiến kinh nghiệm

“phân dạng bài tập chuyển động cơ học & Hớng dẫn

học sinh giải”

Ngời thực hiện Trần Thanh hải

Năm học: 2010 - 2011

A- Đặt vấn đề :

I - Lời mở đầu :

Mục tiêu của trờng THCS là đào tạo những con ngời vừa hồng vừa chuyên Nhằm giúp học sinh nắm vững các kiến thức trọng tâm, biết cách vận dụng các kiến thức đã học để giải các câu hỏi bài tập cơ bản và các bài tập tổng hợp nâng cao

Bài tập Vật lý giúp học sinh hiểu, đào sâu kiến thức khắc sâu thêm phần lý thuyết và giúp cho học sinh giải thích đợc các hiện tợng xung quanh

“Bài tập chuyển động cơ học” là một phần không thể thiếu trong chơng trình vật lý THCS Đây là kiến thức quan trọng và rất hay, nó phong phú, đa dạng, trừu t-ợng luôn có trong bài thi học sinh giỏi môn Vật lý THCS

Để có một lời giải đúng, chính xác thỏa mãn yêu cầu đặt ra của một bài tập không dễ dàng đối với giáo viên khi hớng dẫn và càng khó khăn hơn đối với học sinh khi giải bài tập Phân phối chơng trình Vật lý 8 chỉ có 3 tiết lý thuyết Học sinh thật khó khăn khi gặp phải những bài tập về chuyển động tròn, chuyển động đều và chuyển động không đều Mối quan hệ giữa tốc độ, thời gian chuyển động và quãng

đờng đi đợc chỉ bằng những công thức, lý luận trong sách giáo khoa thì đây là khó khăn lớn của ngời học cũng nh ngời dạy Để giải đợc bài tập dạng này học sinh không những sử dụng kiến thức Vật lý mà còn sử dụng kiến thức Toán học

Qua 11 năm giảng dạy thực tế, đã có năm đợc giao nhiệm vụ dạy bồi dỡng học sinh giỏi môn Vật lý, cùng với khả năng kết hợp quá trình tự học - tự bồi dỡng và học hỏi bạn bè đồng nghiệp, tôi luôn đúc rút kinh nghiệm, nghiên cứu và áp dụng những vấn đề quan tâm này vào thực tế giảng dạy

Vậy tôi chọn đề tài :

“phân dạng bài tập chuyển động cơ học & Hớng dẫn

học sinh giải”

II - Thực trạng của vấn đề nghiên cứu :

1 Thực trạng :

- Những thuận lợi và khó khăn gặp phải khi thực hiện đề tài :

a) Thuận lợi :

Đại đa số học sinh đi học gần trờng Đặc thù của nền kinh tế địa phơng gắn với nghề nông và buôn bán, các em không phải tham gia công việc chính của gia

đình do đó tạo cho em có thời gian học và rèn luyện nhiều hơn

Có đợc những sự quan tâm nhất định, hiệu quả của chính quyền và các tổ chức

địa phơng đối với công tác giáo dục của nhà trờng

Giáo viên nói chung có tuổi đời còn trẻ, khỏe, có năng lực, có trình độ đào tạo

đạt chuẩn và nhiều ngời trên chuẩn, có nhiều giáo viên có nhiều kinh nghiệm tốt Nhà trờng có bề dày thành tích dạy học nhiều năm, đợc UBND huyện và Phòng GD&ĐT công nhận

Bản thân ngoài những tiêu chuẩn chung, còn có đợc nhiều phẩm chất cao quý

và uy tín giảng dạy đợc Chuyên môn nhà trờng, học sinh và nhân dân địa phơng

đánh giá cao

b) Khó khăn:

Cơ sở vật chất còn cha đầy đủ, đồ dùng để học sinh làm thí nghiệm còn thiếu, không chính xác, không đồng bộ, hiệu quả chỉ đạt 70% yêu cầu

Trình độ dân trí thấp, điều kiện kinh tế khó khăn; phụ huynh cha thực sự quan tâm, hoặc quan tâm không đúng đến việc học tập, rèn luyện của con em mình

2 Kết quả, hiệu quả của thực trạng trên :

Các em coi môn Vật lý chỉ là môn phụ, cha chịu khó chăm chỉ học tập, cha rèn luyện đợc phơng pháp học nên việc nắm vững kiến thức và kỹ năng vận dụng kiến thức Vật lý cha đạt hiệu quả cao Vì vậy các em giải bài tập một cách mò mẫm, không có định hớng rõ ràng, thờng không biết trình bày một bài giải Vì vậy kết quả học tập còn hạn chế; nhiều em có tâm lý chán học

Đề tài có nhiệm vụ tìm ra giải pháp nhằm tổng kết phơng pháp giải bài tập và một số dạng bài tập trong chuyển động cơ học

Qua thực hiện đã phần nào khắc phục đợc những khó khăn mà các em gặp phải khi làm bài tập Các em có thể chốt lại kiến thức cho mình một cách vững chắc

tự tin khi gặp các bài tập dạng này Phát huy đợc tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh

Từ thực trạng trên, để công việc đạt hiệu quả tốt hơn, tôi đã mạnh dạn cải tiến nội dung, phơng pháp. …

………B- Giải quyết vấn đề :

I - Các giải pháp thực hiện :

1 Tìm hiểu nắm bắt tình hình chất l ợng học sinh

Để thực hiện tốt cuộc vận động: “Hai không” của ngành GD Tôi đã thờng xuyên kiểm tra học sinh bằng các hình thức: miệng, 15’, vở bài tọ̃p vờ̀ nhà, kiểm tra

định kì bằng các mã đề khác nhau, viết báo cáo thí nghiệm, học thảo luận nhóm Từ

đó tôi cho điểm chính xác phân loại mức độ hiểu bài, vận dụng của học sinh để có bổ sung kiến thức phù hợp

2 Tham khảo tài liệu, tổng hợp kiến thức về cách giải bài tập chuyển động cơ học

Tôi tìm đọc thêm các tài liệu ngoài sách giáo khoa, SGV, các đề thi HS giỏi, tranh ảnh minh hoạ Đầu t thời gian cho HS quan sát tự làm các thí nghiệm để rút ra kiến thức trọng tâm, những công thức, chú ý các dạng bài tập, đọc kỹ phần “Có thể

em cha biết” mà sách giáo khoa cha có điều kiện nói tới

3 Phân tích cho phụ huynh và học sinh biết việc cần thiết phải học tốt môn Vật lý

để bổ trợ các môn học khác

Đồng thời áp dụng kiến thức vật lý giải thích đợc các hiện tợng thực tế

VD : - Các điểm trên bánh xe đạp là chuyển động tròn

- Học sinh sẽ tính đợc quãng đờng, vận tốc và thời gian đi học từ nhà đến trờng nếu biết 2 trong 3 đại lợng trên

- Kiến thức Vật lý còn áp dụng nhiều trong kỹ thuật hiện đại: Động cơ máy bay, tên lửa, tàu hoả, tàu thuỷ

4 Thông qua cách giảng dạy rút ra một số ph ơng pháp để truyền đạt cho học sinh cách làm bài tập Vật lý.

II - Biện pháp để tổ chức thực hiện :

1 Quy trình tìm hiểu, các bớc giải bài tập Vật lý :

- Học thuộc phần những điều cần nhớ (Phần đóng khung sách giáo khoa) để chốt lại những kiến thức cơ bản cần nắm chắc và nhớ kỹ

- Giáo viên phân tích nội dung bài, yêu cầu học sinh đọc những vấn đề có liên quan, hiểu kỹ hơn một số điều mà sách giáo khoa không có điều kiện nói kỹ

* Khi tiến hành làm bài tập chúng ta phải tìm hiểu dữ kiện của bài toán, phân tích các hiện tợng cụ thể theo các bớc sau :

B ớc 1 Viết tóm tắt các dữ kiện:

- Đọc kỹ đầu bài (khác với thuộc đầu bài) tìm hiểu ý nghĩa của những thuật ngữ, có thể phát biểu tóm tắt, ngắn gọn, chính xác

- Dùng ký hiệu tóm tắt đề bài cho gì ? Yêu cầu làm gì ? Dùng hình vẽ để mô tả lại tình huống, minh họa nếu cần

B ớc 2 Phân tích nội dung làm sáng tỏ bản chất vật lý, xác lập mối liên hệ của các dữ kiện có liên quan tới công thức nào rút ra cái cần tìm, xác định ph ơng hớng và kế hoạch giải

- Chuyển đổi đơn vị phù hợp với yêu cầu bài tập

B ớc 3 Chọn công thức thích hợp để giải hoặc thành lập các phơng trình nếu cần

B ớc 4 Lựa chọn cách giải cho phù hợp

B ớc 5 Kiểm tra xác nhận kết quả và biện luận

* Tóm tắt các bớc giải bài tập vật lý theo sơ đồ sau :

2 Một số công thức cơ bản và lu ý khi giải bài tập chuyển động cơ học :

a) Công thức tính vận tốc, quãng đờng và thời gian chuyển động :

S = v.t S

t t =  , Trong đó: v là vận tốc, S là quãng đ ờng, t là thời gian.      

v











Đơn vị của vận tốc là m/s (hoặc km/h), đơn vị của quãng đờng là m (hoặc km), đơn vị của thời gian là s (hoặc h)

b) Đối với chuyển động không đều ta phải nói đến vận tốc trung bình: vtb =

t S Chú ý:

Bài tập vật lý Dữ kiện (tóm tắt)

Cho biết gì? Vẽ Yêu cầu làm gì? Hiện t ợng - Nội dung

Bản chất vật lý

Kế hoạch giải

Kiểm tra - đánh giá, biện luận

+ Vận tốc trung bình trên cả đoạn đờng không phải là trung bình cộng của các vận tốc trên các đoạn đờng ngắn Vì vậy khi tính vận tốc trung bình chỉ đợc vận dụng

công thức vtb =

t

S, hoặc v

tb = 1 2 n

1 2 n

S +S + +S

t +t + +t không đợc vận dụng các công thức khác, trong thực tế chuyển động đều rất ít thờng là những chuyển động không đều + 1km/h =

3600

1000

m/s ; 1m/s = 3,6 km/h

3 Phân loại bài tập về chuyển động cơ học :

a) Bài tập định tính :

Muốn giải tập dạng này học sinh cần vận dụng kiến thức nhằm phát hiện bản chất vật lý đợc nêu bật lên, vận dụng kiến thức kĩ năng đã biết đi tới kết luận cuối cùng, còn những chi tiết không bản chất đợc lợc bớt

Ví dụ 1 : Hãy giải thích công thức nào đúng trong bài tập sau :

Một vật chuyển động trên quãng đờng S1 trong thời gian t1 với vận tốc vtb1

chuyển động trên quãng đờng S2 trong thời gian t2 với vận tốc vtb2 Vận tốc trung bình của vật trên cả hai quãng đờng đợc tính bằng công thức :

A vtb = vtb1+ vtb2; B vtb = v tb1 v tb2

2



; C vtb = 1 2

1 2

S +S

t +t .

H ớng dẫn :

Hãy nêu khái niệm, viết hệ thức tính vận tốc trung bình của chuyển động không đều ?

vtb =

t

S, trong đó : S là quãng đờng đi đợc, t là thời gian đi hết quãng đờng.

So sánh công thức mình đã học với 3 công thức trên công thức nào đúng ? Phân tích : Trong bài tập trên vật chuyển động trên hai quãng đờng S1và S2 thì quãng đờng đi đợc là S1 + S2 thời gian vật đi hết hai quãng đờng đó là t1+ t2 Vậy

công thức C là đúng.

Ví dụ 2 : Hãy nêu nhận xét chuyển động của cánh quạt trần trong suốt thời

gian từ lúc bắt đầu bật cho đến sau khi tắt

H

ớng dẫn :

Học sinh cần quan sát thực tế chuyển động của cánh quạt trần có thể dùng

đồng hồ bấm giây để so sánh vận tốc và khẳng định: lúc mới bật cánh quạt chuyển

động nhanh dần, sau đó chuyển động đều Khi tắt cánh quạt chuyển động chậm dần

do đó chuyển động của cánh quạt là chuyển động không đều

Ví dụ 3 : Một học sinh cho rằng quỹ đạo của một vật không phải là một đờng

thẳng thì chuyển động của vật là không đều Theo em ý kiến nh vậy có đúng không ? Tại sao ?

H

ớng dẫn :

Giáo viên nêu câu hỏi? Quỹ đạo chuyển động là gì? Nêu một số chuyển động thờng gặp? Học sinh nhắc lại khái niệm chuyển động đều là gì? từ đó trả lời câu hỏi trên

Bài giải: ý kiến nh vậy là không đúng Chuyển động đều hay không đều không liên quan đến quỹ đạo của vật thẳng hay không thẳng Cái chính là vận tốc chuyển động của vật có thay đổi không? nếu vật chuyển động trên quỹ đạo không phải là đờng thẳng, nhng vận tốc của vật không thay đổi theo thời gian thì chuyển

động của vật vẫn đợc coi là chuyển động đều Ngợc lại cho dù vật chuyển động trên

đờng thẳng nhng vận tốc của vật thay đổi theo thời gian thì chuyển động của vật vẫn

đợc coi là chuyển động không đều

Ví dụ 4: Một xe mô tô chuyển động có vận tốc mô tả trong đồ thị sau:

a) Hãy cho biết tính chất của chuyển động trong từng giai đoạn

b) Tính quảng đờng mà vật đi đợc trong giai đoạn vật có vận tốc lớn nhất H

ớng dẫn :

- Các em quan sát đồ thị và cho nhận xét: Trục hoành và trục tung biểu diễn

đại lợng nào? Giai đoạn nào vận tốc tăng (giảm) theo t thì đó là chuyển động nhanh dần (chậm dần) Nếu v không thay đổi theo thời gian thì đó là chuyển động đều, khi nào?

v = 0 thì vật đứng yên => Tính chất chuyển động

- Trên đồ thị vận tốc cực đại đạt giá trị bằng bao nhiêu ? Và trong thời gian bao lâu? Từ đó tính quãng đờng

Bài giải:

a) 1 Nhanh dần; 2 Đều; 3 Chậm dần;

4 Đứng yên; 5.Nhanh dần; 6 Đều;

7 Chậm dần

b) Trên đồ thị vận tốc cực đại là 75km/h trong 2 phút =

30

1

(giờ)

Quãng đờng mô tô đi đợc là S = v.t = 75

30

1

= 2,5km

* Nhận xét : Phần bài tập định tính đợc sử dụng ngay cuối tiết học Giờ dạy

bình thờng chỉ có 1 - 2 em trả lời đợc nhng còn cha trọn vẹn, còn lại các em ngồi ỳ,

im lặng không phát biểu Trên lớp khá 2/3 học sinh giơ tay phát biểu nhng chỉ có 1/3 học sinh hiểu đợc định nghĩa, bản chất, quỹ đạo chuyển động và vận dụng công thức tính

Khi hớng dẫn HS làm bài tập định tính, tôi phải khắc sâu khái niệm : chuyển

động đều là gì ? Thế nào là chuyển động không đều ? Nêu quỹ đạo chuyển động, công thức tính vận tốc trung bình của chuyển động không đều và tính chất chuyển

động trong từng giai đoạn Qua phần bài tập định tính HS đã khắc sâu đợc kiến thức cơ bản, trọng tâm để áp dụng làm bài tập định lợng

b) Bài tập định lợng :

- Muốn giải đợc bài tập định lợng học sinh phải hiểu đầy đủ và sâu sắc hơn ý nghĩa Vật lý, rèn luyện kỹ năng tính toán, vẽ hình, thống nhất đơn vị, vận dụng công thức thành thạo

- Khi hớng dẫn học sinh làm bài tập định lợng tôi thờng phân ra từng dạng cụ thể nh sau:

Dạng 1: Chuyển động cùng chiều :

Nếu hai vật chuyển động cùng chiều: Khi gặp nhau hiệu quãng đờng các vật

đã đi bằng khoảng cách ban đầu giữa hai vật

Công thức thờng gặp trong chuyển động cùng chiều là:

2

1 v v

S t



Trong đó t là thời gian hai động tử gặp nhau S là khoảng cách lúc đầu giữa hai

động tử, v1, v2 là vận tốc của chúng

Ví dụ: Ba ngời đi xe đạp từ A đến B với vận tốc không đổi Ngời thứ nhất và

ngời thứ hai xuất phát cùng một lúc với các vận tốc tơng ứng là v1 = 10km/h và

v2 = 12km/h Ngời thứ ba xuất phát sau hai ngời nói trên 30 phút Khoảng thời gian giữa hai lần gặp của ngời thứ ba với 2 ngời đi trớc là 1 giờ Tính vận tốc của ngời thứ

ba

H

ớng dẫn :

Yêu cầu các em đọc kỹ đầu bài và phân tích các dữ kiện của bài toán Ba ngời xuất phát cùng một lúc và cùng chuyển động từ A đến B

Đây là bài tập dạng chuyển động cùng chiều nên ta sử dụng công thức (1) và giải toán bằng cách lập phơng trình

Tóm tắt: v1 = 10km/h; v2 = 12km/h; t1 = 30 phút =

2

1

giờ Thời gian ngời thứ ba gặp ngời thứ nhất là t1, gặp ngời thứ hai là t2

Khoảng cách từ t1 đến t2 là 1 giờ.

Tính v3 ?

Bài giải:

Gọi vận tốc của ngời thứ ba là x (km/h) (x > 12)

Sau 30 phút quãng đờng ngời thứ nhất đi đợc là: S1 = v1.t = 10

2

1

= 5 (km)

Sau 30 phút quãng đờng ngời thứ hai đi đợc là: S2 = v2.t = 12

2

1

= 6 (km) Thời gian ngời thứ ba gặp ngời thứ nhất là: x 10

5 v

v

S t

1 3

1









Thời gian ngời thứ ba gặp ngời thứ hai là:

12 x

6 v

v

S t

2 3 2









Khoảng cách giữa hai lần gặp nhau là 1 giờ nên ta có phơng trình

1

10 x

5 12

x

6







 Giải phơng trình trên ta tìm đợc: x1 = 15 (thoả mãn); x2 = 8 (không thoả mãn)

Vậy vận tốc của ngời thứ ba là 15km/h

Đáp số: 15 km/h

Dạng 2: Chuyển động ng ợc chiều

Nếu hai vật chuyển động ngợc chiều: Khi gặp nhau tổng quãng đờng các vật

đã đi bằng khoảng cách ban đầu giữa hai vật

Công thức thờng đợc sử dụng khi làm BT là:

2

1 v v

S t



 (2)

t là thời gian 2 động tử gặp nhau, S là khoảng cách ban đầu giữa hai động tử

v1, v2 là các vận tốc của chúng

Ví dụ: Một động tử xuất phát từ

A chuyển động thẳng đều về B, cách

A 120m với vận tốc 8m/s Cùng lúc đó

một động tử khác chuyển động thẳng

đều từ B về A Sau 10 giây hai động tử

gặp nhau Tính vận tốc của động tử thứ

hai và vị trí hai động tử gặp nhau

t = 10s

t = 10s

120m

B

H

ớng dẫn :

Giáo viên hớng dẫn học sinh phân tích đề bài: Một động tử chuyển động từ A

đến B, cùng lúc đó một động tử chuyển động từ B đến A Tức là hai động tử này xuất

phát cùng một lúc và chuyển động ngợc chiều nhau

Tóm tắt: S = 120m; v1 = 8m/s; t = 10s; M là vị trí hai động tử gặp nhau

Tính v2 = ? AM = ?

Bài giải:

Gọi S1, S2 là quãng đờng đi đợc trong 10 giây của các động tử

v1 là vận tốc của động tử chuyển động từ A

v2 là vận tốc của động tử chuyển động từ B

S1 = v1.t; S2 = v2.t

Khi hai động tử gặp nhau: S1 + S2 = S = AB = 120m

2 1

v t

S v t

S v v v v

S

t      





Thay số v2 = 8 4

10

120



 (m/s)

Vậy vận tốc của động tử thứ hai là: 4m/s

Vị trí cách A một đoạn AM = S1 = v1.t = 8.10 = 80 (m)

Đáp số: v2 = 4 m/s; AM = 80 m

Dạng 3: Chuyển động có dòng n ớc

ở dạng bài tập này cần nắm chắc công thức Vận tốc xuôi = vận tốc thực của canô + vận tốc của dòng nớc (3)

Vận tốc ngợc = vận tốc thực của canô - vận tốc của dòng nớc (4)

Ví dụ: Một ca nô chạy từ bến A đến bến B rồi trở về bến A trên một dòng sông Hỏi nớc sông chảy nhanh hay chậm thì vận tốc trung bình của ca nô trong suốt thời gian cả đi lẫn về lớn hơn ? (Coi vận tốc của ca nô so với dòng nớc có độ lớn không đổi) H ớng dẫn :Đây là bài tập chuyển động có dòng nớc nên ta sử dụng công thức 4 Muốn tính và so sánh vận tốc trung bình cần sử dụng công thức nào? (vtb = 2 1 2 1 t t S S   ) Yêu cầu học sinh đọc kỹ đầu bài và phân tích các dữ kiện: Ca nô chuyển động từ A đến B rồi lại về A nên quãng đờng chuyển động là 2S, vận tốc xuôi dòng là v + vn,vận tốc ngợc dòng là v - vn Minh hoạ bằng hình vẽ :

Bài giải:

Gọi v là vận tốc của ca nô so với dòng nớc đứng yên vn là vận tốc của nớc so với bờ sông (v > vn), S là chiều dài quãng đờng AB Thời gian để ca nô đi từ A đến B (giả sử xuôi dòng) là:

n 1

v v

S t





Thời gian để ca nô đi từ B đến A (giả sử ngợc dòng) là :

n 2

v v

S t





Thời gian để ca nô chạy từ A đến B rồi lại về A là

Xuôi dòng

Ng ợc dòng

2

n

2 n n

2

2vS v

v

S v

v

S t

t

t

















Vận tốc trung bình của ca nô trong cả đoạn đờng từ A đến B rồi về A là:

v

v v v v 2vS

2S t

2S v

2 n 2

2 n 2 tb











Do đó, khi vận tốc của dòng nớc càng lớn (nớc sông chảy càng nhanh) thì vận tốc trung bình càng nhỏ

Dạng 4: Chuyển động có vận tốc thay đổi trên từng đoạn.

Ví dụ: Một vật chuyển động trên đoạn đờng từ A đến B Đoạn này gồm ba

đoạn thẳng: đờng bằng, lên dốc và xuống dốc Trên đoạn đờng bằng, xe chuyển động với vận tốc 40km/h, mất thời gian là 10 phút Đoạn đờng lên dốc mất 20 phút, đoạn

xuống dốc mất 10 phút Biết vận tốc trung bình khi lên dốc bằng

2

1

vận tốc trên đ-ờng bằng và vận tốc xuống dốc bằng 3 lần vận tốc đoạn lên dốc Tính đoạn đđ-ờng AB

H

ớng dẫn : Giáo viên phân tích, gợi ý học sinh minh hoạ bằng hình vẽ:

Trong bài tập này vận tốc trên các đoạn đờng thay đổi nh thế nào ? Lập mối liên hệ giữa chúng Từ đó tính độ dài từng quãng đờng, trên cả đoạn đờng AB

Tóm tắt : t1 = 10 phút =

6

1

giờ ; v1 = 40km/h ; S1 = ?

t2 = 20 phút =

3

1

giờ ; v2 =

2

1

v1 ; S2 = ?

t3 = 10 phút =

6

1

giờ ; v3 = 3 v2 ; S3 = ? ; SAB = ?

Để giải đợc bài tập này em dùng những công thức nào ? (S = v.t)

Bài giải:

Quãng đờng xe đi trên đờng bằng là: S1 = v1.t1 = 40

6

1

= 6,67(km)

Quãng đờng lên dốc là: S2 = v2.t2 =

2

1

v1.t2 =

2

1

.40

3

1

= 6,67 (km)

Quãng đờng xuống dốc là: S3 = v3.t3 = 3

2

1

v1.t3 = 3

2

1

40

6

1

= 10 (km)

Quãng đờng AB là: SAB = S 1 + S2 + S3 = 6,67 + 6,67 + 10 = 23,34 (km)

Đáp số: SAB = 33,34 km

Dạng 5: Vận tốc trung bình.

Chú ý sử dụng công thức tính vtb





2

v 

1



1

S

2 S

3