Dạy học bài tập vật lý phần “ các định luật bảo toàn” chương trình vật lý THPT

Trong quá trình tham khảo kinh nghiệm giảng dạy của giáo viên phổ thông và quá trình học của học sinh, tôi thấy khi giải bài tập chương “Các định luật bảo toàn” của chương trình Vật lý 1

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thạc sĩ - Doãn Phương Lan giảng viên giảng dạy bộ môn vật lý trường Đại Học Tây Bắc đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu đề tài này

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy giáo, cô giáo trong tổ bộ môn vật

lý Khoa Toán - Lý - Tin, thư viện trường Đại Học Tây Bắc đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài này

Tôi xin chân thành cảm ơn cô Trần Thị Thủy, cô Đinh Thanh Hòa – GV các trường THPT đã góp ý kiến giúp tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Tôi rất mong nhận được sự góp ý của các thầy giáo, cô giáo và các bạn đề tài thêm hoàn thiện

Xin chân thành cảm ơn !

Sơn La , tháng 5 năm 2015

Người thực hiện: Phạm Thành Vĩnh

Các ký hiệu sử dụng trong khóa luận

MỤC LỤC

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Đối tượng nghiên cứu của đề tài 2

3 Mục đích nghiên cứu 2

4 Phạm vi nghiên cứu của đề tài 2

5 Giả thuyết khoa học 2

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

7 Phương pháp nghiên cứu 3

8 Đóng góp của đề tài 3

9 Cấu trúc của đề tài 3

CHƯƠNG I CƠ SỞ LÍ LUẬN 4

1.1 Khái niệm bài tập vật lí [ trích dẫn tài liệu ] 4

1.2 Mục đích sử dụng bài tập vật lí trong dạy học [ trích dẫn tài liệu ] 4

1.3 Phân loại bài tập vật lý trong dạy học 4

1.4 Hoạt động giải bài tập vật lý 5

1.5 Các yêu cầu chung trong dạy học về bài tập vật lý 5

1.5.1 Lựa chọn hệ thống bài tập 5

1.5.2 Các yêu cầu khi dạy học bài tập vật lý 6

1.6 Các bước chung của việc giải bài tập vật lý 6

1.7 Hướng dẫn học sinh giải bài toán vật lý [ trích dẫn tài liêu ] 7

1.7.1 Hướng dẫn theo mẫu (Angorit) 7

1.7.2 Hướng dẫn tìm tòi 8

1.7.3 Định hướng khái quát hóa chương trình 8

2 Cơ sở pháp lí 9

2.1 Chuẩn kiến thức kĩ năng 9

2.1.1 Kiến thức 9

2.1.2 Kĩ năng 10

2.2 Phân phối chương trình 10

3 Cơ sở thực tiễn 10

3.1 Thực trạng giảng dạy bài tập chương “ Các định luật bảo toàn” ở một số trường

THPT hiện nay 10

3.1.1 Mục đích điều tra 10

3.1.2 Đối tượng điều tra 10

3.1.3 Phương pháp điều tra 11

3.1.4 Kết quả điều tra 11

KẾT LUẬN CHƯƠNG I 12

CHƯƠNG II : DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÝ PHẦN “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN”CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 13

2.1 Kiến thức cơ bản 13

2.1.1.Động lượng: 13

2.1.2 Định luật bảo toàn động lượng: 13

2.1.3.Công và công suất 15

2.1.3.1 Công: 15

2.1.3.2 Công suất 16

2.1.4 Động năng 17

2.1.4.1 Khái niệm động năng 17

2.1.4.2 Công của lực tác dụng và độ biến thiên động năng……… 17

2.1.5 Thế năng 18

2.1.5.1 Thế năng trọng trường: 18

2.1.6 Cơ năng………19

2.1.6.1.Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường……… ……… 19

2.1.6.2 Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi………19

2.2 Phân dạng hệ thống bài tập và hướng dẫn giải……….……… 20

2.2.1: Bài tập trắc nghiệm 20

2.2.1.1: Mục đích: 20

2.2.1.2: Đề bài và hướng dẫn giải 20

2.2.2: Bài tập tự luận 25

2.2.2.1: Mục đích: 25

2.2.2.2: Bài tập về định luật bảo toàn động lượng 25

2.2.2.2.1:Phân loại bài tập và bài tập mẫu 25

2.2.2.3 Bài tập về công và định luật bảo toàn cơ năng 39

2.2.2.3.1 Phân loại bài tập và bài tập mẫu 39

2.3: Những điểm cần lưu ý về phương pháp giải 49

2.4 Bài tập hướng dẫn: 51

2.5 Đề cử bài tập giảng dạy tiết bài tập chương “Các định luật bảo toàn” 58

KẾT LUẬN CHƯƠNG II 61

CHƯƠNG III: CĂN CỨ ĐÁNH GIÁ MỤC TIÊU 63

1 Mục đích 63

2 Phương pháp 63

3 Kết quả 63

4 Kết luận 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Với sự phát triển ngày càng cao của khoa học kĩ thuật trên tất cả các ngành các lĩnh vực khác nhau của đời sống - xã hội thì nhu cầu về sự phát triển của con người đặc biệt là trình độ, năng lực, sự hiểu biết có vai trò hết sức quan trọng Bước sang thế

kỉ XXI loài người đã đạt được thành tựu to lớn nhưng cũng đặt ra nhiều khó khăn, thử thách với cá nhân Với vai trò ngày càng cao của con người trong kỉ nguyên này đặt ra nhiệm vụ của giáo dục là phải đào tạo những con người có trình độ văn hóa, sáng tạo

để đáp ứng nhu cầu của xã hội

Để đào tạo thế hệ trẻ đáp ứng yêu cầu của sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa, đòi hỏi ngành giáo dục phải đổi mới toàn bộ cả mục đích, cả nội dung, phương pháp và phương tiện dạy học Chương trình mới có những đổi mới cơ bản, sâu sắc nhất là phương pháp dạy học, sự đổi mới phương pháp dạy học được thể hiện trong tất

cả các môn học trong đó có môn Vật lý

Vật lý là môn khoa học thực nghiệm có vai trò quan trọng giúp con người ngày càng hoàn thiện khả năng hiểu biết về tự nhiên - xã hội Trong chương trình phổ thông Vật lý có vai trò quan trọng cung cấp cho học sinh những kiến thức ban đầu cơ bản về thế giới tự nhiên đồng thời giúp học sinh hình thành thói quen làm việc một cách khoa học Cũng như phần lớn môn học khác, Vật lý cũng có yêu cầu riêng ngoài việc nắm vững lí thuyết thì việc vận dụng vào việc giải bài tập một cách khoa học luôn được quan tâm

Việc dạy học bài tập Vật lý giúp các em ôn tập củng cố, đào sâu, mở rộng kiến thức lí thuyết để ứng dụng vào giải bài tập và hiểu rõ thêm ý nghĩa vật lí của nó Ngoài

ra nó còn là tài liệu tham khảo cho giáo viên THPT, sinh viên sư phạm Vật lý, học sinh THPT cũng như giúp các em tự kiểm tra mức độ nắm kiến thức của bản thân Trong quá trình tham khảo kinh nghiệm giảng dạy của giáo viên phổ thông và quá trình học của học sinh, tôi thấy khi giải bài tập chương “Các định luật bảo toàn” của chương trình Vật lý 10 các em còn gặp nhiều khó khăn trong việc giải bài tập Vật

lý như: không tìm được hướng giải quyết vấn đề, không vận dụng được lí thuyết vào việc giải bài tập, không tổng hợp được kiến thức thuộc nhiều phần của chương để giải quyết một vấn đề chung…hay khi giải bài tập thì thường áp dụng một cách máy móc các công thức mà không hiểu rõ ý nghĩa Vật lý của chúng…Mặt khác trong phân phối

chương trình Vật lý 10, thì phần “Các định luật bảo toàn” chỉ có 2 tiết bài tập để củng

cố phần kiến thức của chương

Xuất phát từ thực tế trên và tham khảo một số tài liệu, với mong muốn góp phần nhỏ bé của mình trong việc nâng cao chất lượng dạy và học môn Vật lý ở trường phổ

thông, tôi chọn đề tài: Dạy học bài tập Vật lý phần “ Các định luật bảo toàn” chương trình Vật lý THPT nhằm củng cố thêm kiến thức lí thuyết và phương pháp giải bài tập

cho bản thân trong quá trình học chương này, làm tài liệu tham khảo cho giáo viên THPT trong quá trình giảng dạy, sinh viên sư phạm Vật lý và học sinh THPT làm tài liệu tham khảo lí thuyết và giải một số bài tập cơ bản của chương “Các định luật bảo toàn”

2 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

- Dạy BTVL Phần “Các định luật bảo toàn’’ trong đó nội dung nghiên cứu bao gồm:

+ Các nội dung kiến thức thuộc Chương “Các định luật bảo toàn”, sách giáo khoa Vật lý 10 THPT

+ Hoạt động của giáo viên và học sinh trong dạy và học chương “Các định luật bảo toàn”, sách giáo khoa Vật lý 10 THPT, đặc biệt việc vận dụng lí thuyết vào giải bài tập trong chương

3 Mục đích nghiên cứu

- Vận dụng cơ sở lí luận về dạy học bài tập vật lý để hệ thống lí thuyết, phân loại

và hướng dẫn giải các bài tập chương “Các định luật bảo toàn”, sách giáo khoa Vật lý

10 THPT có định hướng tư duy cho học sinh nhằm bám sát mục tiêu dạy học và chuẩn kiến thức kí năng học sinh cần đạt được trong chương trình

4 Phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Đề tài nghiên cứu nội dung kiến thức chương “Các định luật bảo toàn”, sách giáo khoa Vật lý 10 THPT, phân loại bài tập và hướng dẫn giải có hướng định hướng

tư duy cho học sinh

5 Giả thuyết khoa học

- Vận dụng cơ sở lí luận, về bài tập vật lý vào giải và hướng dẫn giải bài tập vật

lý có tác dụng rèn luyện kiến thức và kĩ năng cho người học hiệu quả hơn, đáp ứng

được mục tiêu dạy học mà chương trình phổ thông yêu cầu

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích đề ra, đề tài cần thực hiện những nhiệm vụ sau:

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về bài tập vật lý

- Điều tra tình hình thực tế dạy và học bài tập chương IV“Các định luật bảo toàn”, SGK Vật lý 10 ở trường phổ thông

- Hệ thống nội dung lí thuyết chương IV “Các định luật bảo toàn”, SGK Vật lý

10 THPT

- Lưu ý phương pháp giải và giải bài tập chương IV: “Các định luật bảo toàn” SGK Vật lý ở trường THPT

7 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện được các nhiệm vụ chúng tôi phối hợp sử dụng các phương pháp sau: + Phương pháp nghiên cứu lí luận

+ Phương pháp điều tra thăm dò

9 Cấu trúc của đề tài

Ngoài phần mở đầu và kết luận khóa luận gồm có ba chương:

Chương I: Cơ sở lí luận và thực tiễn

Chương II:Dạy học bài tập Vật lý phần: “Các định luật bảo toàn” chương trình Vật lý THPT

Chương III: Căn cứ đánh giá mục tiêu

CHƯƠNG I CƠ SỞ LÍ LUẬN

1.1 Khái niệm bài tập vật lí [ trích dẫn tài liệu ]

Theo X.E Camenetxki và V.P.Ôrêkhốp “trong thực tế dạy học, bài tập vật lý được hiểu là một vấn đề được đặt ra mà trong trường hợp tổng quát đòi hỏi những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lý”…

Hay trong các tài liệu về phương pháp dạy học bộ môn người ta hiểu “bài tập vật

lý là những bài tập được lựa chọn một cách phù hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng vật lý, hình thành các khái niệm, phát triển tư duy vật lý của học sinh và rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức của học sinh vào thực tiễn”

Do đó, bài tập vật lý với tư cách là một phương pháp dạy học giữ vị trí đặc biệt quan trọng trong việc hoàn thành nghiệm vụ dạy học vật lý trong nhà trường phổ thông

1.2 Mục đích sử dụng bài tập vật lí trong dạy học [ trích dẫn tài liệu ]

Thông qua dạy học về bài tập vật lý, người học có thể nắm vững một cách chính xác, sâu sắc và toàn diện hơn những quy luật vật lý, những hiện tượng vật lý, biết cách phân tích chúng và ứng dụng chúng vào các vấn đề thực tiễn, làm cho kiến thức trở thành vốn riêng của người học

Bài tập vật lý có thể sử dụng như một phương tiện độc đáo để nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức cho học sinh Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra, học sinh có nhu cầu tìm kiếm kiến thức mới, đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức một cách sâu sắc

Bài tập vật lý sẽ là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, bồi dưỡng hứng thú học tập và phương pháp nghiên cứu khoa học cho người học, đặc biệt

là khi phải khám phá ra bản chất của các hiện tượng vật lý được trình bày dưới dạng các tình huống có vấn đề

Bài tập vật lý còn là hình thức củng cố, ôn tập, hệ thống hóa kiến thức và là phương tiện để kiểm tra kiến thức, kĩ năng của học sinh

Ý nghĩa to lớn trong việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp, là phương tiện thuận lợi để học sinh liên hệ lí thuyết với thực hành, học tập với đời sống, vận dụng kiến thức đã học vào thực tế sản xuất và cuộc sống

1.3 Phân loại bài tập vật lý trong dạy học

Thông thường có 3 hình thức phân loại bài tập vật lý được coi là cơ bản nhất

- Phân loại theo yêu cầu phát triển tƣ duy của học sinh:

+ Bài tập nhận biết, tái hiện, tái tạo

+ Bài tập hiểu, áp dụng trực tiếp

+ Bài tập vận dụng linh hoạt

+ Bài tập vận dụng sáng tạo

- Phân loại theo nội dung bài tập:

+ Bài tập có nội dung cụ thể

+ Bài tập có nội dung lịch sử

+ Bài tập có nội dung trừu tƣợng

+ Bài tập có nội dung kĩ thuật tổng hợp

1.4 Hoạt động giải bài tập vật lý

- Xác lập đƣợc mối liên hệ cơ bản cụ thể dựa trên việc vận dụng kỹ thuật vật lý vào những điều kiện cụ thể của bài toán đã cho

- Sự tiếp tục luận giải, tính toán đi từ đầu mối liên hệ đã xác lập đến kết luận cuối cùng của việc giải quyết vấn đề đã đặt ra trong bài toán

1.5 Các yêu cầu chung trong dạy học về bài tập vật lý

1.5.1 Lựa chọn hệ thống bài tập

- Khi lựa chọn hệ thống bài tập cần đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Thông qua việc giải hệ thống bài tập, những kiến thức cơ bản, đã đƣợc xác định của đề tài phải đƣợc củng cố, ôn tập, hệ thống hóa và khắc sâu thêm

+ Tính tuần tự tiến lên từ đơn giản đến phức tạp của các mối quan hệ giữa các đại lƣợng và các khái niệm đặc trƣng cho các quá trình hoặc hiện tƣợng phải đƣợc mô tả trong hệ thống bài tập

+ Mỗi bài tập phải đóng góp một phần nào đó vào việc hoàn thiện kiến thức cho học sinh Mỗi bài tập phải đem lại cho học sinh một điều mới mẻ nhất định, một khó khăn vừa sức

+ Hệ thống bài tập phải đa dạng về thể loại ( bài tập định tính, bài tập định lượng, bài tập đồ thị…) và nội dung phải không được trùng lặp

+ Các kiến thức toán lý được sử dụng trong bài tập phải phù hợp với trình độ học sinh + Số lượng bài tập được lựa chọn phải phù hợp với sự phân bố thời gian

1.5.2 Các yêu cầu khi dạy học bài tập vật lý

- Người giáo viên phải dự tính được kế hoạch cho toàn bộ công việc về bài tập, với từng đề tài, từng tiết học cụ thể Muốn vậy:

+ Phải lựa chọn, chuẩn bị các bài tập nêu vấn đề để sử dụng trong tiết nghiên cứu tài liệu mới nhằm kích thích hứng thú học tập và phát triển tư duy học sinh

+ Phải lựa chọn, chuẩn bị các bài tập nhằm củng cố, bổ sung hoàn thiện những kiến thức lí thuyết cụ thể đã học, cung cấp cho người học những hiểu biết về thực tế và

kĩ thuật có liên quan đến kiến thức lí thuyết

+ Phải lựa chọn, chuẩn bị các bài tập điển hình nhằm hình thành phương pháp chung giải mỗi loại bài tập đó

+ Phải lựa chọn, chuẩn bị các bài tập nhằm kiểm tra, đánh giá chất lượng kiến thức, kĩ năng về từng kiến thức cụ thể và từng phần của chương trình

- Sắp xếp các bài tập thành hệ thống, định kế hoạch và phương pháp sử dụng

- Khi dạy giải bài tập vật lý cần dạy cho học sinh biết vận dụng kiến thức đó để giải quyết vấn đề đặt ra, rèn cho người học kĩ năng giải các bài tập cơ bản thuộc các phần khác nhau trong chương trình vật lý

- Người giáo viên cần đặc biệt coi trọng việc rèn luyện tư duy và tính tự lập của học sinh Chính thông qua việc giải bài tập vật lý mà có thể hình thành ở người học phong cách nghiên cứu, phương pháp tiếp cận các hiện tượng cần nghiên cứu, qua đó

có thể phát triển tư duy của người học

1.6 Các bước chung của việc giải bài tập vật lý

Có rất nhiều phương pháp khác nhau để giúp học sinh giải một bài tập Nhưng có một phương pháp thường được dùng nhiều hơn hết là phương pháp thông qua các bước sau:

Bước 1: Đọc đề bài Tìm hiểu đề bài

- Xác định ý nghĩa của các thuật ngữ, phân biệt đâu là ẩn số phải tìm, đâu là dữ kiện đã cho

- Dùng các kí hiệu vật lý để ghi tóm tắt đề bài

- Đổi đơn vị về đơn vị hợp pháp

- Vẽ hình mô tả hiện tượng vật lý trong bài tập

Bước 2: Phân tích các hiện tượng của bài toán để xác lập các mối liên hệ cơ bản

- Đối chiếu các dữ kiện đã cho và cái phải tìm, xét bản chất vật lý của hiện tượng để nhận ra các định luật, công thức lí thuyết có liên quan

- Xác lập các mối liên hệ cụ thể của cái đã biết và cái phải tìm (mối liên hệ cơ bản)

- Tìm kiếm và lựa chọn các mối liên hệ tối thiểu cần thiết sao cho thấy được mối liên hệ của cái phải tìm với các dữ liệu xuất phát, từ đó có thể rút ra cái phải tìm

Bước 3: Luận giải, tính toán các kết quả bằng số

- Mỗi bài tập phải bắt đầu giải ở dạng tổng quát (tức là với các kí hiệu chữ), hơn nữa, đại lượng cần tìm cần tìm phải được biểu thị qua các đại lượng đã cho Sau khi tìm được kết quả cuối cùng bằng chữ, học sinh tiếp tục luận giải để rút ra mối liên hệ tường minh, trực tiếp giữa cái đã cho và cái phải tìm bằng cách thay các đại lượng bằng trị số của chúng để tính kết quả bằng số

- Các trị số của các đại lượng vật lý luôn luôn là gần đúng Do đó, khi tính toán cần tuân theo các quy tắc áp dụng cho các số gần đúng

Bước 4: Kiểm tra, nhận xét kết quả:

- Kiểm tra xác nhận kết quả:

+ Kiểm tra xem đã tính toán đúng chưa

+ Kiểm tra xem thứ nguyên có phù hợp không

+ Kiểm tra kết quả bằng thực nghiệm xem có phù hợp không

+ Giải bài toán theo cách khác xem có cho cùng kết quả không

- Nhận xét về:

+ Giá trị thực tế của kết quả

+ Phương pháp giải

+ Khả năng mở rộng bài tập

+ Khả năng ứng dụng của bài tập…

1.7 Hướng dẫn học sinh giải bài toán vật lý [ trích dẫn tài liêu ]

1.7.1 Hướng dẫn theo mẫu (Angorit)

- Là sự hướng dẫn hành động theo một mẫu đã có Angorit là một quy tắc hoạt động hay chương trình hoạt động được xác định một cách rõ ràng, chính xác, chặt chẽ trong đó cần thực hiện hoạt động nào và theo trình tự nào để đi đến kết quả

- Giáo viên giới thiệu cho học sinh mẫu hành động và kết quả hành động, còn những chỉ dẫn phải hành động như thế nào không được nêu ra Học sinh thưc hiện nhiệm vụ một cách mò mẫm theo cách thử và sai Kết quả nhiệm vụ có thể thưc hiện được nhưng hành động mà nhờ đó nghiệm vụ được thực hiện không bền vững khi thay đổi điều kiện

+ Ưu điểm: Đảm bảo cho học sinh giải bài toán một cách chắc chắn, giúp cho

việc rèn luyện kĩ năng giải toán của học sinh có hiệu quả

+ Nhược điểm: Học sinh chỉ chấp nhận những hành động đã được chỉ sẵn theo

một mẫu đã có sẵn do đó ít có tác dụng rèn luyện cho học sinh khả năng tìm tòi sáng tạo, sự phát triển tư duy của học sinh bị hạn chế

1.7.2 Hướng dẫn tìm tòi

- Là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinh suy nghĩ, tìm tòi, phát hiện cách giải quyết Giáo viên gợi mở để học sinh tự tìm cách giải quyết, tự xác đinh các hành động cần thực hiện để đạt được kết quả

- Giáo viên giới thiệu cho học sinh biết mẫu của hành động trên một cơ sở định hướng chặt chẽ và những chỉ dẫn, những cách thức để thực hiện hành động Hành động ở đây được chia thành những giai đoạn và đảm bảo cho việc thực hiện nó một cách đúng đắn Ở đây, học sinh nắm vững được kĩ năng thực hiện hành động và có khả năng di chuyển sang thực hiện nhiệm vụ mới, nhưng sự di chuyển này đòi hỏi phải

có trong thành phần của nhiệm vụ mới những yếu tô tương tự trong thành phần của nhiệm vụ đã nắm vững

+ Ưu điểm: Tránh được tình trạng giáo viên làm thay học sinh trong việc giải

bài toán

+ Nhược điểm: Theo cách này không đảm bảo cho học sinh giải toán một cách

chắc chắn Giáo viên phải hướng dẫn sao cho không được đưa học sinh đến chỗ chỉ việc thực hiện các hành động theo mẫu đồng thời không hướng dẫn viển vông, quá chung chung, không giúp ích cho sự định hướng tư duy của học sinh

1.7.3 Định hướng khái quát hóa chương trình

- Là sự hướng dẫn cho học sinh tự tìm tòi cách giải quyết chứ không thông báo ngay cho học sinh cái đã có sẵn Giáo viên tiến hành dạy có kế hoạch về sự phân tích các nhiệm vụ nhằm rút ra những điểm tựa để thực hiện nhiệm vụ Đặc biệt của kiểu hướng dẫn này là giáo viên định hướng hoạt động tư duy của học sinh theo đường lối

khái quát của việc giải quyết vấn đề Nếu học sinh không đáp ứng được thì sự giúp đỡ tiếp theo của giáo viên là sự định hướng khái quát ban đầu, cụ thể hóa thêm một bước bằng cách gợi ý thêm cho học sinh để thu hẹp hơn phạm vi tìm tòi, giải quyết phù hợp với học sinh Nếu vẫn không đủ khả năng tự lập tìm tòi, giải quyết thì hướng dẫn của giáo viên chuyển thành hướng dẫn theo mẫu để đảm bảo cho học sinh hoàn thành yêu cầu của một bước, sau yêu cầu học sinh tự tìm tòi, giải quyết bước tiếp theo Nếu cần, giáo viên lại giúp đỡ cho đến khi giải quyết xong vấn đề đặt ra

- Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi có điều kiện hướng dẫn tiến trình hoạt động giải bài toán của học sinh, nhằm giúp học sinh tự lực giải quyết được bài toán đã cho, đồng thời dạy học sinh cách suy nghĩ trong quá trình giải toán

+ Ưu điểm: Hình thành ở người học kĩ năng định hướng, kĩ năng kế hoạch hóa

hoạt động giải bài tập, kĩ năng thực hiện kế hoạch giải bài tập

2 Cơ sở pháp lí

Ngày muồng 5 tháng 5 năm 2006, Bộ Trưởng Bộ giáo dục và Đào tạo đã kí quyết định số 16/2006/QD – BGDĐT về việc ban hành Chương trình giáo dục phổ thông gồm: + Mục tiêu giáo dục

+ Phạm vi và cấu trúc nội dung giáo dục

+ Chuẩn kiến thức kĩ năng và yêu cầu về thái độ của từng môn học, cấp học + Phương pháp và hình thức tổ chức giáo dục

+ Đánh giá kết quả từng môn học ở mỗi lớp, cấp học

Dựa vào chuẩn kiến thức kĩ năng, các bài tập chương IV cần đạt được những mục tiêu về kiến thức, kĩ năng sau:

2.1 Chuẩn kiến thức kĩ năng

2.1.1 Kiến thức

- Viết được công thức tính động lượng và nêu được đơn vị đo động lượng

- Phát biểu và viết được hệ thức của định luật bảo toàn động lượng đối với hệ hai vật

- Nêu được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực

- Phát biểu được định nghĩa và viết được công thức tính công

- Phát biểu được định nghĩa và viết được công thức tính động năng Nêu được đơn vị đo động năng

- Phát biểu được định nghĩa thế năng trọng trường của một vật và viết được công thức tính thế năng này Nêu được đơn vị đo thế năng

- Viết được công thức tính thế năng đàn hồi

- Phát biểu được định nghĩa cơ năng và viết được công thức tính cơ năng

- Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng và viết được hệ thức của định luật này

2.2 Phân phối chương trình

- Chương “Các định luật bảo toàn’’ bao gồm 11 tiết: 8 tiết lí thuyết, 2 tiết bài tập, tiết kiểm tra

3 Cơ sở thực tiễn

Bằng việc sử dụng các mẫu phiếu điều tra giáo viên THPT, giảng viên giảng dạy

bộ môn Vật lý trường Đại học Tây Bắc

3.1 Thực trạng giảng dạy bài tập chương “ Các định luật bảo toàn” ở một số trường THPT hiện nay

3.1.1 Mục đích điều tra

- Tìm hiểu thực trạng dạy học vật lí nói chung và bài tập chương “ Các định luật bảo

toàn” ở trường THPT nói riêng để thu được các thông tin

- Vấn đề tổ chức hoạt động dạy học cho học sinh và việc sử dụng bài tập trong dạy học vật lí của giáo viên

- Tìm hiểu tiếp cận với các dạng bài tập của chương “Các định luật bảo toàn”.Thường dùng trong thực tế dạy học

- Tìm hiểu nguyên nhân về thực trạng dạy học BTVL phần “Các định luật bảo toàn” ở trường phổ thông

3.1.2 Đối tượng điều tra

- GV Vật Lý THPT:

1 Cô Trần Thị Thủy , giáo viên trường THPT Mường Bi , Tỉnh Hòa Bình

2 Cô Đinh Thanh hòa , giáo viên trường THPT Mộc lỵ , Tỉnh Sơn La

- Giảng viên tổ Vật Lý, khoa Toàn – Lý – Tin, trường Đại học Tây Bắc:

Cô Doãn Phương Lan , giảng viên tổ phương pháp dạy học Vật Lý

3.1.3 Phương pháp điều tra

Để thực hiện được các mục đích điều tra trên, chúng tôi đã tiến hành:

+ Điều tra giáo viên:

+ Điều tra giảng viên:

3.1.4 Kết quả điều tra

- Hầu hết giáo viên đều nhận thức được tầm quan trọng của bài tập vật lý trong quá trình dạy học

- Trong quá trình dạy học bài tập vât lý ở tiết chính khóa thường là sử dụng bài tập trong SGK và SBT, trong tiết học phụ đạo có sử dụng một số bài tập nâng cao với

+ Bước 2: Đưa ra phương pháp giải từng dạng bài tập

+ Bước 3: Cho học sinh giải bài tập và kết luận

- Trong các tiết kiểm tra thì thường sử dụng kết hợp các bài tập trắc nghiệm và bài tập tự luận để đánh giá mức độ nhận biết, thông hiểu, vận dụng cảu học sinh

- Do kiến thức phần này khá nhiều và quan trọng với việc hình thành tư duy vật

lý cho học sinh mà phân phối tiết bài tập không đáp ứng đủ mục tiêu về kiến thức kĩ năng nên cần bổ sung tiết tự chọn

- Khi giải bài tập vật lý chỉ có một số bộ phận rất nhỏ học sinh giỏi và khá có thể độc lập suy nghĩ để tìm lời giải các bài tập, tự mình giải quyết nhiệm vụ học tập

Một số khó khăn, sai lầm mà học sinh thường gặp khi học chương “Các định luật bảo toàn”

+ Nhiều học sinh gặp khó khăn trong việc xác định điều kiện áp dụng định luật bảo toàn động lượng

+ Nhiều học sinh nhầm lẫn giữa công và năng lượng

+ Khi giải bài tập liên quan đến cơ năng các em gặp khó khăn trọng việc chọn mốc thế năng

+ Các em nhầm lẫn việc áp dụng định luật bảo toàn cơ năng với việc áp dụng đinh luật bảo toàn năng lượng trong trường hợp vật chịu tác dụng của lực ma sát hoặc lực cản bên ngoài

Kết luận: Như vậy, BTVL có vai trò đặc biệt trong việc dạy học Vật lý ở trường

phổ thông Đa số các giáo viên đã đánh giá đúng vai trò của BTVL và coi trọng hoạt động giải bài tập trong dạy học Vật lý Tuy nhiên, vẫn rất nhiều học sinh luôn gặp khó khăn khi giải bài tập Điều này không phải chỉ do tính chất phức tạp của loại công việc này mà còn do chính nhược điểm mắc phải khi lựa chọn hệ thống bài tập và hướng dẫn

HS giải bài tập Vì vậy trong quá trình dạy học BTVL, GV nên lựa chọn và phân dạng bài tập sao cho ít dạng và tổng quát nhất nên định hướng tư duy cho học sinh, giúp học sinh tự nhận biết được phương pháp giải bài tập thuộc dạng đó

KẾT LUẬN CHƯƠNG I

Qua nghiên cứu cơ sở lí luận dạy học và một số tài liệ tham khảo trong chương này chúng tôi đã trình bày được một số nội dung:

+ Cơ sở lí luận về bài tập vật lí trong dạy học bài tập vật lý, mục đích của việc

sử dụng bài tập, hoạt động giải bài tập vật lí và các yêu cầu chung trong dạy học bài tập vật lý

+ Đưa ra cách hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý một cách khoa học

Quá trình điều tra thực tiễn dạy học bài tập vật lý phần “Các định luật bảo toàn” hiện nay vấn còn nhiều hạn chế bất cập Chúng ta đều biết bài tập vật lý là phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức đã học nhưng cũng là phương tiện phát triển tư duy logic và khả năng vận dụng vào thực tế Thông qua khảo sát một số trường THPT hiện nay, chúng tôi đánh giá thực trạng giảng dạy bài tập chương “Các định luật bảo toàn” và các hoạt động dạy học thường áp dụng trong một tiết dạy dọc vật lý ở trường THPT hiện nay

Những luận điểm và thực tiễn trình bày ở chương này là cơ sở của việc vận dụng

lí luận về dạy học bài tập vật lý để hệ thống lí thuyết, phân loại và hướng dẫn giải các bài tập phần “Các định luật bảo toàn” SGK vật lý THPT có định hướng tư duy cho học sinh bám sát mục tiêu dạy học chuẩn kiến thức kĩ năng học sinh cần đạt được trong chương trình

CHƯƠNG II : DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÝ PHẦN “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO

TOÀN”CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

2.1 Kiến thức cơ bản

2.1.1.Động lượng:

a) Khái niệm xung lượng của lực

- Xung lượng của lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng của lực làm biến đổi chuyển động của vật trong một khoảng thời gian nào đó

- Xung lượng của lực trong một khoảng thời gian được đo bằng tích của lực với khoảng thời gian lực tác dụng:F.Δt

b) Khái niệm động lượng

- Động lượng là đại lượng đặc trưng cho sự truyền chuyển động giữa các vật tương tác

- Động lượng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là đại lượng được xác định bởi công thức:

+ Khi ngoại lực tác dụng lên hệ rất nhỏ so với nội lực bên trong xảy ra trong thời gian rất ngắn ( trong trường hợp có va chạm mạnh, nổ)

+ Các ngoại lực tác dụng lên hệ bị khử lẫn nhau ( vật chuyển động không ma sát trên mặt phẳng nằm ngang)

+ Hệ vật – Trái Đất có thể xem là hệ cô lập

- Cô lập theo một hướng nào đó

+ Nếu F ngoại lực khác không nhưng hình chiếu của F ngoại lực lên một hướng nào đó bằng không thì theo phương đó hệ cô lập

b) Định luật bảo toàn động lượng:

Tổng động lượng của một hệ cô lập được bảo toàn p + p + + p =1 2 n hằng số

e) Chuyển động bằng phản lực: là chuyển động của vật tự tạo ra phản lực bằng cách

phóng về một hướng một phần chính của nó, phần còn lại sẽ chuyển động ngược chiều

do tác dụng của phản lực

+ Súng giật lùi khi bắn là chuyển động bằng phản lực không liên tục

+ Tên lửa, pháo thăng thiên khi phóng lên là chuyển động phản lực liên tục nhờ

có nhiên liệu được đốt cháy và phóng ra liên tục

* Một số lưu ý đối với học sinh trong bài này:

- Động lượng là một đại lượng vectơ Vectơ động lượng luôn cùng hướng với vectơ vận tốc của vật

- Khi không có lực tác dụng lên vật hoặc khi tổng hợp các lực tác dụng lên vật bằng không thì động lượng của vật giữ nguyên độ lớn, phương và chiều

- Khái niệm xung của lực  p = F t  cũng là một cách phát biểu của định luật II Niutơn trong khuôn khổ của cơ học cổ điển khi khối lượng của vật không thay đổi Vì

thế chỉ nghiệm đúng chính xác trong trường hợp lực F không đổi Nếu F thay đổi trong quá trình tác dụng thì vẫn có thể áp dụng định luật biến thiên động lượng trong

điều kiện ∆t không lớn và F là trị trung bình của lực tác dụng

- Một hệ cũng có thể được coi là cô lập khi ngoại lực tác dụng lên hệ vuông góc với phương chuyển động của hệ, không làm ảnh hưởng đến vận tốc của hệ

- Định luật bảo toàn động lượng chỉ áp dụng đúng trong hệ cô lập và áp dụng cho mọi loại va chạm

- Điều quan trọng trong bài này đó là hệ qui chiếu bởi vì động lượng là một đại lượng vectơ Phần lớn HS sẽ ít chú ý đến vấn đề này nên sẽ gặp nhiều sai sót khi tính động lượng Giáo viên cần phải hướng dẫn và làm rõ vấn đề này cho HS hiểu

2.1.3.Công và công suất

2.1.3.1 Công:

a) Khái niệm về công:

- Khi điểm đặt của lực F chuyển dời được một đoạn s theo hướng của lực thì công do lực sinh ra là: A = F.s

b) Định nghĩa công trong trường hợp tổng quát:

- Khi lực F không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc α thì công thực hiện bởi lực đó được tính theo công thức:

A = F.s.cosα

- Khi vật di chuyển, lực Fcó thể biến đổi, quãng đường đi có thể là đường cong

và không đổi Để tính công của lực F trong chuyển dời này, ta chia đường đi thành những đoạn nhỏ, tính công của lực F trong từng đoạn nhỏ này (công này gọi là công

nguyên tố) rồi cộng tất cả những công nguyên tố ấy lại đó là công của lực F trong chuyển dời

c) Biện luận:

- Khi α < 900 thì cosα > 0 ⇒ A > 0 Công A được gọi là công phát động (công dương) Lực có tác dụng làm vật chuyển dời

- Khi α > 900 thì cosα < 0 ⇒ A < 0 Công A được gọi là công cản ( công âm) Lực

có tác dụng cản trở sự chuyển dời của vật

- Khi α = 900 thì cosα = 0 ⇒ A = 0 Lực không sinh công

d) Đơn vị công:

Đơn vị công là jun (ký hiệu là J) Nếu F = 1N và s = 1m thì:

A = 1N.1m = 1N.m = 1J

2.1.3.2 Công suất:

a) Khái niệm công suất:

Công suất là đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh công và được đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian:

P = A

t Trong đó P là công suất

A là công(J )

t là thời gian (s)

b) Đơn vị công suất:

Đơn vị công suất là jun/giây, đặt tên là oát, kí hiệu W

1W = 1J

1s

* Một số lưu ý đối với học sinh trong bài này:

- Công phụ thuộc vào hệ qui chiếu

- Lực tác dụng lên vật theo phương vuông góc với đường đi thì lực không sinh công, không thay đổi độ lớn

- Công không phụ thuộc vào dạng đường đi mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu, điểm cuối của dịch chuyển và dạng đường đi

- Đặc biệt học sinh rất hay nhầm lẫn giữa công và năng lượng giáo viên cần phải phân biệt để HS rõ Công xuất hiện khi có sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác hay truyền từ vật này sang vật khác Công không phải là năng lượng mà là một hình thức vĩ mô của sự truyền năng lượng Nên độ lớn của công xác định độ lớn của phần năng lượng được truyền từ vật này sang vật khác hay chuyển từ dạng này sang dạng khác trong quá trình đó

- Những lực nào có tác dụng sinh công không phụ thuộc vào dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường đi đó thì được gọi là lực thế Trường lực có tính chất như vậy được gọi là trường lực thế

Wđ = 1 2

mv

2 Đơn vị đông năng là jun (J)

2.1.4.2 Công của lực tác dụng và độ biến thiên động năng:

Độ biến thiên động năng của vật bằng công của ngoại lực tác dụng lên vật

* Một số lưu ý đối với học sinh trong bài học:

- Động năng là một đại lượng vô hướng, không phụ thuộc hướng của vận tốc và luôn luôn dương

- Vì v phụ thuộc hệ qui chiếu nên động năng của một vật cũng phụ thuộc hệ qui chiếu

- Động năng là một trường hợp đặc biệt của năng lượng hay là một dạng của năng lượng

- Khi va chạm là đàn hồi thì sau va chạm động năng của hệ bảo toàn ta sẽ sử dụng được định luật bảo toàn động năng, còn va chạm mềm sau va chạm một phần năng lượng của hệ chuyển hóa thành nhiệt năng do đó động năng của hệ không bảo toàn mà chỉ có động lượng của hệ mới bảo toàn và ta sẽ sử dụng định lý động năng

c) Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực

- Khi một vật chuyển động trong trường từ vị trí M đến vị trí N thì công của trọng lực bằng độ giảm thế năng từ M → N

AMN = Wt (M ) – Wt (N)

Độ cao của vật giảm: A > 0

Độ cao vật tăng : A < 0

d) Thế năng đàn hồi:

*Công của lực đàn hồi:

Khi một vật biến dạng thì nó có thể sinh công Khi đưa lò xo từ trạng thái biến dạng về trạng thái không biến dạng thì công thực hiện bởi lực đàn hồi được xác định bằng công thức:

Wtđh = 1 2

k.Δl

* Một số lưu ý đối với học sinh:

- Khi tính thế năng của một hệ vật, ta có thể chọn một vị trí nào đó và qui ước rằng thế năng ở đó bằng không Sau đó, thế năng của hệ ở những vị trí khác được tính so với mức thế năng bằng không đó Do đó thế năng của một vật có thể có giá trị lớn hay nhỏ, dương hay âm tùy theo cách chọn mốc thế năng

- Có thể chọn mốc thế năng là những điểm không nằm trên mặt đất Khi đó z là độ cao của vị trí của vật so với điểm được chọn làm mốc thế năng

- Nhấn mạnh với học sinh về trường lực thế Chú ý với học sinh rằng chỉ trong trường hợp các lực tương tác là lực thế thì mới tạo ra thế năng của vật

b) 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 của vật là một đại lượng bảo toàn: W = Wđ + Wt = hằng số

Tại vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại

2.1.6.2 Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi:

Khi vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì trong quá trình chuyển động của vật cơ năng được tính bằng tổng động năng và

thế năng đàn hồi của vật là một đại lượng bảo toàn

W = 1 2  2

mv + k l

* Một số lưu ý đối với học sinh:

- Đối với hệ cô lập hay chỉ chịu tác dụng của lực thế thì cơ năng của hệ mới là một đại lượng bảo toàn Còn đối với hệ không cô lập hay chịu tác dụng của lực không thế khi vật thì cơ năng không bảo toàn và độ biến thiên cơ năng của vật bằng công của ngoại lực tác dụng lên vật: A = W2 - W1

2.2 Phân dạng hệ thống bài tập và hướng dẫn giải

2.2.1: Bài tập trắc nghiệm

2.2.1.1: Mục đích:

- Giúp học sinh củng cố và nắm vững được lí thuyết

- Vận dụng lí thuyết vào giải các dạng toán

- Nhận biết được phương pháp làm các bài toán định tính, định lượng

2.2.1.2: Đề bài và hướng dẫn giải

Bài tập 1: Một quả bóng đang bay với vận tốc v thì đập vuông góc vào bức tường

thẳng đứng và bay ngược trở lại theo phương vuông góc với bức tường với cùng độ lớn vận tốc Độ biến thiên động lượng của quả bóng là

A 0 B P

C 2P D -2P

Gợi ý: Động lượng của một vật được tính theo biểu thức nào? Tính động lượng của vật

trước và sau va chạm, nhận xét gì phương, chiều của véctơ động lượng vật trước và sau va chạm, độ biến thiên động lượng được xác định như thế nào ?

Đáp án: D

Bài tập 2: Một lực F không đổi liên tục kéo một vật chuyển động với vận tốc v theo

hướng của F Công suất của lực F là:

A F.v.t B F.v

C F.t D F.v2

Gợi ý: Viết biểu thức tính công, công suất Khi F,v cùng hướng nhau thì công được

tính như thế nào? Từ đó suy ra biểu thức tính công suất?

Đáp án: B

Bài tập 3: Nhận xét nào sau đây là chính xác nhất:

A Hiệu suất của máy luôn luôn lớn hơn 1

B Khi máy vận hành, công A do lực phát động thực hiện luôn nhỏ hơn công có ích

C Trong thực tế, công A do lực phát đông của một máy thực hiện có thể bằng công có ích

D Hiệu suất của máy phụ thuộc vào công của lực ma sát sinh ra trong quá trình vận hành

Gợi ý:

Hiệu xuất của máy tính theo biểu thức nào phụ thuộc vào những yếu tố nào ? phân biệt công có ích và công toàn phần

Đáp án D

Câu 4: phát biểu nào sau đây là sai?

A Động lượng không phải là đại lượng vô hướng

B Đơn vị động lượng trong hệ SI là kg.m/s

C Đông lượng của một vật là đại lượng đo bằng tích của trọng lượng và vận tốc của vật

D Véc tơ đọng lượng có cùng phương và chiều với véc tơ vận tốc

Gợi ý : Động lượng được tính theo biểu thức nào , giải thích các đại lượng có trong

biểu thức và đơn vị của chúng ? Có nhận xét gì về phương và chiều của véctơ động lượng và véc tơ vận tốc ?

Đáp án D

Bài tập 5: Phát biểu nào sau đây về công là chính xác?

A Công là đại lượng véctơ, được xác định theo công thức A = F.s.cos

B Công là đại lượng vô hướng và có giá trị đại số tùy theo dấu của cos của góc hợp bởi phương của lực và hướng của độ dời s

C Công là đại lượng vô hướng, có giá trị dương, được xác định theo công thức A = F.s

D Khi một vật dịch chuyển theo phương nằm ngang, công của lực tác dụng lên vật luôn bằng 0

Gợi ý: Công được xác định bởi biểu thức nào? Biện luận công của một lực theo các đại

lượng có trong biểu thức?

Đáp án: B

Bài tập 6: Một vật có khối lượng m đặt trong toa xe đang chuyển động nhanh dần với

vận tốc ban đầu v0, hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường là μ Với hệ quy chiếu

gắn với toa xe, nhận xét nào sau đây về thế năng hoặc động năng cảu vật là đúng?

A Thế năng tăng dần B Động năng tăng dần

C Thế năng giảm dần D Động năng bằng không

Gợi ý: Khi chọn hệ quy chiếu gắn với xe thì vận tốc của xe thay đổi như thế nào? Từ

đó suy ra đáp án đúng

Đáp án: D

Bài tập 7: Phát biểu nào sau đây là đúng?

A Công của trọng lực phụ thuộc vào dạng đường đi và vị trí điểm đầu điểm cuối

B Lực sinh công, mà công đó không phụ thuộc vào vị trí đầu và cuối của hình dạng

đường đi, gọi là lực thế

C Công của trọng lực phụ thuộc vào dạng đường đi và không phụ thuộc vào điểm đầu

và điểm cuối

D Công của trọng lực trên một đường cong kín luôn bằng không

Gợi ý: Lực thế có đặc điểm gì? Trọng lực có coi là lực thế không? Vì sao? Viết biểu

thức xác định công của trọng lực?

Đáp án: D

Bài tập 8: Một vật có khối lượng 1 kg rơi tự do xuống đất trong khoảng thời gian

0,5(s) Độ biến thiên động lượng trong khoảng thời gian đó là bao nhiêu? Cho g = 9,8 m/s2

Bài tập 9: Một tàu thủy chạy trên sông theo đường thẳng kéo một sà lan trở hàng với

một lực không đổi F = 5.103 N Hỏi khi lực thực hiện một công bằng 15.106J thì sà lan

dời phương theo phương của lực được quãng đường bằng bao nhiêu?

Gợi ý: Viết biểu thức tính công trong trường hợp tổng quát? Nhận xét gì về góc αtrong bài toán ? Khi biết A,F,α ta tính s như thế nào?

Đáp án: A

Bài tập 10: Một viên đạn khối lượng 10 g bay ra từ nòng súng với vận tốc 600 m/s và

một vận động viên có khối lượng 58kg chạy với vận tốc 8 m/s Động năng của người

Gợi ý: Viết biểu thức tính thế năng của vật trong trọng trường? Khi đã biết độ lớn thế

năng, khối lượng m, gia tốc g thì độ cao của vật được xác định như thế nào?

Đáp án: A

Bài tập 12: Từ điểm M (có độ cao so với mặt đất bằng 0,8m) ném một vật lên với vận

tốc ban đầu 2 m/s Biết khối lượng cảu vật bằng 0,5kg, lấy g = 10m/s2 Cơ năng của vật là:

A 4J B 1J

C 5J D 8J

Gợi ý: Cơ năng của vật được tính theo biểu thức nào ? Tính động năng và thế năng của

vật từ đó suy ra cơ năng của vật?

Đáp án: C

Bài tập 13: Một vật có khối lượng 0,1 kg, rơi tự do không vận tốc ban đầu Khi vật có

động năng 4J thì quãng đường vật rơi được bao nhiêu? Lấy g = 10m/s2

A 4 m B 20 m

C 5 m D 25 m

Gợi ý: Hệ vật (vật và trái đất) có coi là hệ kín không ? Quãng đường vật đi được có

mối liên hệ như thế nào với thế năng của vật khi vật đã có động năng 4J? Áp dụng định lý biến thiên động năng suy ra quãng đường đó ?

Đáp án; A

Bài tập 14: Một vật có khối lượng 0,1 kg, được ném thẳng đứng lên với vận tốc ban

đầu 40m/s Sau khi ném 3s, cơ năng toàn phần của vật là bao nhiêu?

A 5J B 75J

C 70J D 80J

Gợi ý: Cơ năng toàn phần của vật trong trọng trường được tính theo biểu thức nào?

Sau 3s vật đi được quãng đường bằng bao nhiêu, tính động năng, thế năng khi đó?( Lưu ý cách chọn mốc thế năng)

Đáp án: D

Bài tập 15: Ghép nội dụng ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải để

được một câu có nội dung đúng

Đáp án: 1 b ; 2 a ; 3c

Bài tập 16: Ghép nội dung ở cột bên trái vơi nội dung tương ứng ở cột bên phải để

được một câu có nội dung đúng

1 Công của lực khi điểm đặt dịch

chuyển theo hướng của lực được

2.2.2: Bài tập tự luận

2.2.2.1: Mục đích:

- Giúp học sinh khắc sâu kiến thức đã học, và các bước làm một bài toán tự luận

- Phát huy tính tích cực, sáng tạo cao của các em

2.2.2.2: Bài tập về định luật bảo toàn động lượng

2.2.2.2.1: Phân dạng bài tập và bài tập mẫu:

Dạng 1. ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG CHO HỆ KÍN

Phương pháp giải

Để giải các bài tập dạng này, thông thường ta làm theo các bước như sau:

- Xác định hệ vật cần khảo sát và lập luận để thấy rằng trường hợp khảo sát hệ vật là hệ kín

- Viết định luật dưới dạng vectơ

- Chiếu phương trình vectơ lên phương chuyển động của vật

- Tiến hành giải toán để suy ra các đại lượng cần tìm

Những lưu ý khi giải các bài toán liên quan đến định luật bảo toàn động lượng:

a) Trường hợp các vectơ động lượng thành phần (hay các vectơ vận tốc thành phần) cùng phương, thì biểu thức của định luật bảo toàn động lượng được viết lại:

- Nếu vật chuyển động theo chiều dương đã chọn thì v > 0;

- Nếu vật chuyển động ngược với chiều dương đã chọn thì v < 0

b) Trường hợp các vectơ động lượng thành phần (hay các vectơ vận tốc thành phần) không cùng phương, thì ta cần sử dụng hệ thức vectơ: ps= pt và biểu diễn trên hình vẽ Dựa vào các tính chất hình học để tìm yêu cầu của bài toán

Bài tập mẫu

Bài tập 1 : Một khí cầu có khối lượng M , có một thanh dây mang một người có khối

lượng m Khí cầu và người đang đứng yên ở trên không thì người leo thang với vận tốc v0 đối với thang Tính vận tốc của người và khí cầu đối với đất Bỏ qua sức cản của không khí

1 Hướng dẫn giải

Bước1 Tóm tắt

Cho :

M : m : vT = 0: v12 = v0

Tìm :

v13 = ? : v23 = ?

Bước 2 Phân tích hiện tượng bài tập để xác lập các mối liên hệ cơ bản

Gọi 13 là vận tốc của người so với đất : 12 là vận tốc của người so với khí cầu : 23

là vận tốc của khí cầu so với đất

- Xét hệ gồm người và khí cầu Đây là hệ kín vì hợp lực cảu trọng lực và lực nâng khí cầu cân bằng nhau

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng theo phương thẳng đứng :

Pt =Ps (1)

- Động lượng của hệ trước tương tác : Pt = 0 (2)

- Động lượng của hệ sau tương tác so với đất : Ps = M v23 + mv13 (3)

- Vận tốc của người so với đất : v13 = v12 + v23 (4)

Như vậy, căn cứ vào điều kiện của bài toán ta xác lập được 4 mối liên hệ

Bước 3 Luận giải tính toán kết quả bằng số:

2 Khó khăn đối với học sinh khi giải bài tập

- Viết phương trình định luật bảo toàn động lượng cho hệ so với Trái Đất đứng yên

- Xác định điều kiện áp dụng định luật bảo toàn động lượng

- Xác định mối liên hệ của vận tốc của người so với khí cầu và so với Trái Đất

3 Định hướng tư duy học sinh

- Nếu chọn hệ gồm người và khí cầu thì hệ đang xét có phải là hệ kín không ? Vì sao ?

- Viết phương trình định luật bảo toàn động lượng cho hệ nếu chọn hệ quy chiếu

là Trái Đất

- Xác lập mối liên hệ giữa vận tốc của người, vận tốc của khí cầu trong hệ quy chiếu đã chọn

Bài tập 2 : Một pháo thăng thiên có khối lượng 15g kể cả 5g thuốc pháo Khi đốt pháo,

toàn bộ thuốc cháy phụt ra tức thời với vận tốc 100 m/s và pháo bay thẳng đứng Tìm độ cao cực đại của pháo Bỏ qua sức cản của không khí Lấy g = 10m/s2

1.Hướng dẫn giải

Bước 1 Tóm tắt

Cho : M = 15g : m = 5g : v = 100m/s

Tìm : hmax = ?

Bước 2 Phân tích hiện tượng bài tập để xác lập các mối liên hệ cơ bản

Vì toàn bộ thuốc cháy phụt ra tức thời nên có thể coi hệ pháo và thuốc cháy là hệ kín

- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có : Pt = Ps (1)

- Thời điểm trước tương tác v = 0 nên động lượng trước tương tác của hệ pháo

và thuốc cháy là : Pt = 0 (2)

- Động lượng của hệ pháo và thuốc sau tương tác:

Ps = - mv + (M-m)V (3)

- Sau tương tác vận tốc của pháo là V, khi đến vị trí cao nhất thì vt = 0 nên

- V2 = - 2g.hmax hay : V2 = 2g.hmax (4)

Tóm lại, căn cứ vào điều kiện của bài tập ta xác lập được 4 mối liên hệ

Bước 3 Luận giải tính toán kết quả bằng số

Bước 4 Kết luận

Vậy: hmax =

2V2g

2 Khó khăn của học sinh khi giải bài tập

- Viết phương trình tính động lượng của hệ sau tương tác

- Xác lập mối liên hệ giữa vận tốc ban đầu của pháo với độ cao cực đại mà

Bài tập 3 : Một người có khối lượng m1 = 60kg đứng trên một toa goòng có khối lượng

m2 = 240 kg đang chuyển động theo phương ngang với vận tốc V = 2 m/s, nhảy xuống đất với vận tốc v0 = 2 m/s đối với toa Tính vận tốc của toa goòng sau khi người đó nhảy xuống trong các trường hợp

Bước 2 Phân tích hiện tượng bài tập để xác lập các mối liên hệ cơ bản

Hệ là kín theo phương chuyển động của toa goòng

Chọn trục tọa độ Ox có phương và chiều cùng với phương, chiều chuyển động của toa goòng

- Động lượng của hệ trước tương tác : P = (m +m ).v (1) T 1 2

- Động lượng của hệ sau tương tác : P = m v + m v (2) s 1 13 2 23

- Theo công thức cộng vận tốc : v13 v12v

Khi v12 cùng hướng với v thì : v13v12v (3)

Khi v ngược hướng với 12 v thì : v13v12v (4)

Khi v12 v thì: v = v (5) 13 23

- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng : PT = PS (6)

Như vậy, ta thiết lập được 6 mối liên hệ

Bước 3 Luận giải tính toán kết quả bằng số

Bài tập 4: Một người có khối lượng 60kg đứng trên một con thuyền dài l=3m, khối

lượng M = 120kg đang đứng yên trên mặt nước yên lặng Người đó bắt đầu đi đều từ mũi thuyền đến chỗ lái thuyền (đuôi thuyền) thì thấy thuyền chuyển động ngược lại Khi người đó đi đến chỗ lái thì thuyền chuyển động được một đoạn đường dài bao nhiêu ? Bỏ qua sức cản của nước

1 Hướng dẫn giải

Bước 1 Tóm tắt:

m1 = 60kg ; M =120kg ; l =3m

Bước 2 Phân tích hiện tượng bài tập để xác lập các mối liên hệ cơ bản

- Gọi v là vận tốc của người so với thuyền 12

- Gọi v là vận tốc của người so với vật 13

- Gọi v là vận tốc của thuyền so với vật 23

- Ban đầu động lượng của thuyền và người

2.Khó khăn của học sinh khi giải bài tập

- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng và công thức cộng vận tốc

- Mối quan hệ giữa quãng đường dịch chuyển của thuyền theo vận tốc của người

và thời gian chuyển động t

3 Định hướng tư duy học sinh

- Hãy viết biểu thức tính quãng đường dịch chuyển của thuyền theo vận tốc v của người và thời gian chuyển động t

- Thời gian chuyển động t có mối liên hệ như thế nào với chiều dài l của thuyền

và vận tốc của người đối với thuyền

- Vận tốc của người đối với thuyền có thể tính theo vận tốc của người đối với bờ

và vận tốc của thuyền với bờ như thế nào?

Dạng 2 ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG CHO HIỆN

TƯỢNG NỔ, VA CHẠM Phương pháp giải

* Sư ̣ nổ của đạn:

1 1 2 2

mvm v m v

(Đạn nổ thành 2 mảnh)

(Hệ kín : F ngoại F nội )

Chú ý:

Trong hê ̣ kín , các vật của hệ có thể chuyển động có gia tố c nhưng khối tâm của

hê ̣ đứng yên hoă ̣c chuyển đô ̣ng thẳng đều

Trong hiện tượng nổ, va chạm, v và p có phương khác nhau  chọn hệ trục tọa

độ Oxy

Sau khi viết phương trình vectơ của định luật và chiếu lên hệ trục tọa độ đã chọn

sẽ tiến hành giải toán để suy ra các đại lượng cần tìm Trong bước này nhiều khi có thể biểu diễn phương trình vectơ trên hình vẽ để tìm được lời giải

Bài tập mẫu

Bài tập 1 : Một viên đạn pháo đang bay ngang với vận tốc 300m/s thì nổ vỡ thành hai

mảnh có khối lượng m