Xây dựng hệ thống bài tập tự luận và hướng dẫn giải bài tập về phần động lực học chất điểml02

Trong dạy học vật lý ở trường phổ thông, bài tập vật lý BTVL từtrước đến nay luôn giữ một vị trí đặc biệt quan trọng trong việc thực hiệnnhiệm vụ dạy học vật lý bởi những tác dụng tích c

CHUYÊN ĐỀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP TỰ LUẬN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VỀ

tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thứcvào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú cho họcsinh” Trong những định hướng ấy thì việc phát huy tính tích cực và sáng tạocủa học sinh là cơ bản, nó làm cơ sở để thực hiện những định hướng tiếp theo

Đó cũng chính là mục tiêu chính trong việc đổi mới phương pháp dạy học củanước ta hiện nay

Hòa chung với xu thế của việc đổi mới phương pháp dạy học củacác môn học ở trường phổ thông thì phương pháp dạy học vật lý cũng đã cónhững đổi mới đáng kể

Trong dạy học vật lý ở trường phổ thông, bài tập vật lý (BTVL) từtrước đến nay luôn giữ một vị trí đặc biệt quan trọng trong việc thực hiệnnhiệm vụ dạy học vật lý bởi những tác dụng tích cực và quan trọng của nó

- BTVL là một phương tiện để ôn tập, cũng cố kiến thức lí thuyết đãhọc một cách sinh động và có hiệu quả

- BTVL là một phương tiện rất tốt để rèn luyện tư duy, bồi dưỡngphương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh

- BTVL là một phương tiện rèn luyện cho học sinh khả năng vận

dụng kiến thức vào thực tiễn, đời sống.

- Thông qua hoạt động giải BTVL có thể rèn luyện cho học sinh nhữngđức tính tốt như tinh thần tự lập, tính cẩn thận, tính kiên trì, tinh thần vượtkhó

- BTVL là một phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng củahọc sinh

- BTVL có thể được sử dụng như là một phương tiện nghiên cứu tài liệumới trong giai đoạn hình thành kiến thức mới cho học sinh giúp cho học sinhlĩnh hội được kiến thức mới một cách sâu sắc và vững chắc

Vì vậy, để quá trình dạy học vật lý ở trường phổ thông đạt hiệu quả cao,phát huy được tính tích cực và sáng tạo của học sinh nhằm góp phần nângcao chất lượng dạy học thì việc giảng dạy BTVL ở trường phổ thông cũngphải có sự thay đổi, nhất là về cách thức tổ chức, giao nhiệm vụ (BTVL)cho học sinh làm việc

Trong xã hội giáo dục hiện nay, các em học sinh đang được tiếp cận vớimột nguồn tư liệu tham khảo vô cùng phong phú như sách in, báo chí, cáctrang mạng internet… tuy nhiên nếu không có được sự định hướng, chỉ dẫn vềphương pháp của người giáo viên thì việc tiếp thu các kiến thức là rất khókhăn và không có hệ thống, các em học trước lại quên sau Vả lại, từ khi cóloại bài tập trắc nghiệm, thi theo hình thức trắc nghiệm thì HS say mê với loạibài tập này hơn vì không phải tư duy nhiều, không phải viết mà chỉ cần nhớmột cách rất máy móc công thức thì cũng có thể đạt điểm cao Chính vì thế mà

sự tư duy môn học của học sinh không được rèn luyện và phát triển như khilàm các bài tập tự luận

Tôi nhận thấy trong phần Chuyển động của vật rắn của chương trình vật

lý ở phổ thông trung học đặc biệt là chương trình chuyên (xuyên suốt từ lớp

10 tới lớp 12) thì “Chuyển động của vật rắn ” là một chuyên đề tương đối khónhưng hay và khá quan trọng không những về mặt lí thuyết mà còn có nhiều ýnghĩa trong thực tế Việc làm tốt các bài tập “Chuyển động của vật rắn” từ lớp

10 không những giúp các em HS hiểu sâu sắc hơn kiến thức về loại chuyển

động của vật rắn mà còn là phương tiện hiệu quả giúp các em giải tốt các bàitoán dao động của vật rắn trong chương trình Vật lí lớp 12.

Hiểu được tầm quan trọng đó, ngay từ khi bắt đầu tham gia giảng dạy,tôi đã sưu tầm, chọn lọc một cách hệ thống bài tập về “Động lực học chấtđiểm” Đến nay, sau gần 15 năm trực tiếp đứng lớp, tham gia bồi dưỡngHSG các cấp, hệ thống bài tập đã được tương đối hoàn chỉnh, phong phú, đadạng về thể loại, có thể dành cho nhiều đối tượng học sinh từ người mới họcđến những HS chuyên lý, HSG tỉnh, HSG quốc gia Hệ thống bài tập này đãgóp phần giúp HS dễ tiếp thu và hiểu sâu sắc kiến thức hơn, phát triển được

tư duy sáng tạo của các em Đồng thời, đây là nguồn tài liệu rất quý để các

em học sinh có thể tự học, tự nghiên cứu một cách có hiệu quả cao mà khôngmất quá nhiều thời gian mày mò tìm nhặt trên rất nhiều những trang mạng,rất nhiều các cuốn sách, tạp chí Vật lý, góp phần tiết kiệm thời gian công sứccho các em và tiết kiệm tiền của cho phụ huynh

Với những lí do trên, tôi muốn chia sẻ với đồng nghiệp những kinh

nghiệm đã tích lũy được, thông qua đề tài “Xây dựng hệ thống bài tập tự

luận và hướng dẫn giải bài tập về phần Động lực học chất điểm” Đồng

thời cũng là nguồn tư liệu tham khảo cho HS nhằm nâng cao chất lượng dạy

và học bộ môn Vật lí.

2 Mục đích của sáng kiến

- Làm quen với công tác nghiên cứu khoa học

- Tìm cho mình một phương pháp để tạo ra không khí hứng thú và lôi cuốn nhiều học sinh tham gia giải các bài tập lý, đồng thời giúp các em đạt đượckết quả cao trong các kỳ thi

3 Phạm vi, đối tượng áp dụng của sáng kiến

- Trong giới hạn đề tài tôi chỉ đưa ra các bài tập tự luận về động lực họcchất điểm và hướng dẫn giải.

- Đối tượng áp dụng: Học sinh tham gia ôn thi học sinh giỏi cấp tỉnh trở lên

4 Thời gian thực hiện và triển khai

Thực hiện từ tháng 4 năm 2019 và triển khai ôn thi học sinh giỏi tháng

10 năm 2019

PHẦN II NỘI DUNGChương I CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA SÁNG KIẾN

1 Cơ sở lí luận của vệc phát huy tính tích cực của HS trong học tập

Tích cực là một phẩm chất tâm lý vô cùng quan trọng quyết định sựthành công của mỗi cá nhân trong mọi loại hoạt động và quyết định sự hoànthiện không ngừng của nhân cách trong quá trình hoạt động thực tiễn

Tính tích cực là điều kiện cần cho sự phát triển tư duy độc lập và tư duysáng tạo mặc dù mức độ độc lập của tư duy và sáng tạo của mỗi học sinh cònphụ thuộc vào nhiều đặc điểm mang tính cách cá nhân, vì thế rất khác nhauvới các học sinh khác nhau Mức độ phát triển của tư duy và óc sáng tạokhông thể hoạch định trong mục tiêu giáo dục, không thể đòi hỏi mọi học sinhcùng đạt tới một chuẩn mực sáng tạo nào đó nhưng dạy học cần tạo điều kiệntốt nhất cho sự phát triển của tư duy và óc sáng tạo của học sinh

+ Động cơ học tập - nguồn gốc của tính tích cực trong học tập

Động cơ học tập là sự giác ngộ nhiệm vụ học tập Nói đến động cơ,chúng ta phải nói đến lòng say mê, ham muốn đối với một công việc, một đốitượng nào đó mà chủ thể cần đạt được Lòng ham mê đối với tri thức sẽ hìnhthành ở HS một động cơ học tập đúng đắn

Môn học VL có nhiều ưu thế để hình thành động cơ học môn học Để

HS có động cơ học tập môn VL đúng, GV cần đầu tư nhiều thời gian, côngsức và tình cảm, phát huy lợi thế chuyên môn vào quá trình dạy học mônkhoa học này

+ Hứng thú, tự giác, tự lực - các phẩm chất của tính tích cực học tập

Hứng thú học tập nuôi dưỡng bởi động cơ Làm thế nào để gây hứngthú và duy trì sự hứng thú ấy là điều không đơn giản Tri thức sâu, rộng củathầy, lời nói chữ viết của thầy, những bài thí nghiệm mà thầy biểu diễn trướclớp…có thể sẽ gây hứng thú cho HS Tuy nhiên nếu chỉ như vậy thôi thì hứngthú cũng rất có thể mất đi khi một ngày nào đó những yếu tố trên không còn gìmới mẻ Trong dạy học VL, thí nghiệm có đó, “kho” bài tập có đó song khôngphải tự chúng có thể gây hứng thú và duy trì sự hứng thú cho HS Đôi khi, nếukhông biết sử dụng, chúng còn làm cho HS thấy nhàm chán hoặc coi lànhững khó khăn trong học tập

Để môn Vật lý tạo ra và duy trì được hứng thú học tập và từ đó xuấthiện các phẩm chất khác của tính tích cực học tập, người giáo viên cần phải:

- Chế biến mỗi bài học, mỗi sự kiện là một tình huống để HS tham giagiải quyết, không biến bài học lí thuyết trở thành một chuỗi những câu thuyếtgiảng, trừu tượng

- Đưa các nội dung bài học vào đời sống thực tế để HS nhìn thấy íchlợi của việc học, thấy cái hay, cái đẹp của VL

- Sắp xếp lại các BTVL thành những chuyên đề nhỏ, theo các mức độnhận thức của HS, sử dụng chúng có ý đồ phát triển rõ rệt Các dạng bài tậpphong phú, cách sử dụng đa dạng sẽ khai thác được tối đa tác dụng củachúng

+ Những biểu hiện của tính tích cực học tập

Tính tích cực học tập biểu hiện ở những dấu hiệu như: hăng hái trả lờicác câu hỏi của giáo viên, bổ sung các câu trả lời của bạn, thích phát biểu ýkiến của mình trước vấn đề nêu ra; hay nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽnhững vấn đề chưa đủ rõ; chủ động vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để

nhận thức vấn đề mới; tập trung lắng nghe, theo dõi mọi hành động của giáoviên, chú ý vào vấn đề đang học; kiên trì hoàn thành các bài tập, không nảntrước những tình huống khó khăn, có khả năng vận dụng kiến thức vào việcgiải quyết những tình huống mới, có sáng tạo trong giải quyết vấn đề tìm racái mới.

+ Các cấp độ của tính tích cực học tập

Theo GS.TS Trần Bá Hoành [6, tr.13], tính tích cực của học sinh đượcchia làm 3 cấp độ từ thấp đến cao:

- Bắt chước: gắng sức làm theo mẫu hành động của thầy, của bạn bè…

- Tìm tòi: độc lập giải quyết vấn đề nêu ra, tìm kiếm những cách giảiquyết khác nhau để tìm ra lời giải đáp hợp lý nhất

- Sáng tạo: tìm ra cách giải quyết mới, độc đáo, hữu hiệu

2 Phương pháp dạy học nêu vấn đề (NVĐ)

Dạy học NVĐ là một tập hợp nhiều phương pháp dạy học đơn giản nhất(diễn giảng, thí nghiệm, đàm thoại, đọc sách ) Mà trong đó có sự phối hợpthống nhất giữa thầy và trò sao cho trò tự giác chấp nhận nhiệm vụ học tập lànhiệm vụ của chính mình, tích cực, tự lực, sáng tạo tìm tòi cách giải quyếtnhiệm vụ học tập ấy thông qua việc kiểm tra các giả thuyết mà mình đã đặt ra

Cấu trúc của dạy học nêu vấn đề

Dạy học NVĐ bao gồm 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn xây dựng tình huống có vấn đề : Đây là giai đoạn nhằm

“dẫn dắt” học sinh đi từ chỗ sự việc, hiện tượng xảy ra có vẻ hợp lý đến chỗkhông còn hợp lý nữa, hoặc đi từ những vấn đề học sinh biết nhưng chưa biếtchính xác đến chỗ ngạc nhiên, cần biết chính xác v v để rồi hình thành ởcác em một trạng thái tâm lí bức xúc, mong muốn giải quyết bằng được tìnhhuống gặp phải Có thể nói rằng, đây là giai đoạn quan trọng nhất cho kiểu dạyhọc NVĐ

+ Giai đoạn giải quyết vấn đề : Ở giai đoạn này có 2 bước quan trọng,

có ý nghĩa to lớn trong quá trình dạy học Đó là bước học sinh đề xuất đượccác giả thuyết và vạch được kế hoạch để kiểm tra giả thuyết đó Thực tế dạy

học cho thấy, học sinh thường không thể tự một mình đưa ra được những giảthuyết hay mà cần có sự trao đổi giữa các học sinh với nhau, những gợi ýgiúp đỡ cần thiết của GV

+ Giai đoạn vận dụng: Cũng giống như những phương pháp dạy học

khác, kết thúc bài học bao giờ cũng là sự vận dụng kiến thức mới thu đượcvào trong thực tế cuộc sống Đặc biệt là vận dụng những kiến thức đó để giảiquyết những tình huống mới, khác với những tình huống đã gặp Chính sựvận dụng này không những giúp học sinh củng cố được kiến thức một cáchvững chắc mà còn tập dượt cho học sinh tìm tòi giải quyết những vấn đềmới, tiến tới việc rèn luyện tư duy sáng tạo cho HS

3 Bài tập vật lí (BTVL) trong quá trình dạy học vật lý

3.1 Khái niệm bài tập vật lý

Theo GS Phạm Hữu Tòng [28, tr.89] thì “Bài tập vật lý được hiểu là mộtvấn đề đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép toán

và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lý ”

Theo quan niệm này thì BTVL chỉ thuần túy là một nhiệm vụ mà HSphải làm để thể hiện mình nắm vững lí thuyết tới đâu Điều này rất có lí nếucoi BTVL là công cụ để đánh giá những gì HS đã học trên lớp Theo chúngtôi, để đánh giá đúng vai trò của BTVL, cần nhìn nhận chúng dưới các góc

độ khác nhau về tầm quan trọng của chúng trong dạy học VL:

- Nhìn BTVL dưới góc độ là công cụ đánh giá lí thuyết

- Nhìn BTVL dưới góc độ là phương tiện để phát triển tư duy cho HS

- Nhìn BTVL qua hai mặt: BT mang tính lí thuyết và BT mang tính thực tế

- Nhìn BTVL dưới góc độ phương pháp sử dụng chúng

Có nhìn nhận như vậy thì ta mới đánh giá hết ý nghĩa của BTVL, đồngthời mới có đủ cơ sở để phân loại các BTVL một cách rõ ràng và chính xác

3.2 Tác dụng của BTVL trong dạy học Vật lí

1 Bài tập giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức

Vật lí học không phải chỉ tồn tại trong óc chúng ta dưới dạng những môhình trừu tượng do ta nghĩ ra mà là sự phản ánh vào trong óc chúng ta thực tế

phong phú, sinh động Tuy nhiên các khái niệm, định luật thì rất đơn giảnnhưng biểu hiện của chúng trong tự nhiên lại rất phức tạp, Bài tập sẽ giúp cho

HS biết phân tích để nhận biết những trường hợp phức tạp đó, nhờ thế mà HSnắm được những biểu hiện của chúng trong thực tế

BTVL là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động Khi giảibài tập, học sinh nhớ lại các kiến thức đã học, có khi phải sử dụng tổng hợp cáckiến thức thuộc nhiều chương, nhiều phần của chương trình

2 Bài tập có thể là khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới

Ví dụ trong khi vận dụng định luật thứ hai của Niuton để giải bài toánhai vật tương tác, có thể thấy một đại lượng luôn không đổi đó là tích m ⃗v của

hai vật tương tác Kết quả của việc giải BT đó dẫn đến việc cần thiết phải xâydựng khái niệm động lượng và ĐLBT Động lượng

3 Giải BTVL rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức khái quát.

Có thể xây dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn trong đó yêu cầuhọc sinh phải vận dụng kiến thức lí thuyết để giải thích các hiện tượng thựctiễn hoặc dự đoán hiện tượng xảy ra

4 Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh

Trong khi giải bài tập, do phải tự mình phân tích các điều kiện của đầubài, tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận rút rađược nên tư duy HS được phát triển, năng lực làm việc tự lực của họ đượcnâng cao, rèn luyện tính kiên trì, cẩn thận, tinh thần vượt khó

5 Giải BTVL góp phần làm phát triển tính tư duy sáng tạo của học sinh

Các bài tập giải thích hiện tượng, bài tập thí nghiệm, thiết kế dụng cụ lànhững loại BT phát triển tư duy sáng tạo của HS rất tốt

6 Giải BTVL để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh

BTVL là một phương tiện hiệu quả để kiểm tra mức độ nắm vững kiếnthức của học sinh Tùy theo cách đặt câu hỏi mà có thể kiểm tra được các mức

độ nắm vững kiến thức khác nhau

3.3 Phân loại BTVL

Có nhiều cách phân loại BTVL

3.3.1 Phân loại theo cách giải, có thể chia BTVL thành những loại sau:

1 Bài tập định tính

Bài tập định tính là loại BT khi giải HS không cần phải thực hiện các phéptính phức tạp, hay chỉ cần những phép đơn giản là nhẩm được Đa số các BTđịnh tính yêu cầu HS giải thích hoặc dự đoán các hiện tượng Do đó muốn giảiđược loại BT này, HS cần hiểu rõ bản chất các khái niệm, định luật Vật lí, nhậnbiết được các biểu hiện của chúng trong các trường hợp cụ thể

Bài tập định tính có rất nhiều ưu điểm về phương pháp học Nhờ đưađược lí thuyết vừa học lại gần cuộc sống xung quanh, các bài tập này làm tăngthêm ở HS hứng thú với môn học, tạo điều kiện phát triển óc quan sát của HS

Do có tác dụng về nhiều mặt như trên nên BT định tính được sử dụng ưutiên hàng đầu sau khi học xong lí thuyết, trong khi luyện tập, ôn tập lại kiến thức

b Bài tập tính toán tổng hợp:

Là loại BT mà muốn giải nó phải vận dụng nhiều kiến thức, định luật,dùng nhiều công thức Đó có thể là những kiến thức đã học trong nhiều bàitrước đó Loại BT này có tác dụng đặc biệt giúp HS đào sâu, mở rộng kiếnthức, thấy rõ mối quan hệ giữa các phần của chương trình vật lí, tập cho HSbiết cách phân tích những hiện tượng phức tạp thành những phần, những giaiđoạn đơn giản tuân theo một định luật xác định

3 Bài tập thí nghiệm

Là bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lí thuyếthoặc để tìm những số liệu cần thiết cho bài toán BT thí nghiệm các tác dụngtốt về cả ba mặt: giáo dướng, giáo dục và giáo dục kĩ thuật tổng hợp.

4 Bài tập đồ thị

Bài tập đồ thị là loại BT sử dụng đồ thị để giải hoặc dữ kiện đề bài là các

số liệu cho trên đồ thị Giải loại BT này giúp HS rèn luyện tính kiên trì, tỉ mỉ,cẩn thận, biết liên tưởng giữa các đại lượng vật lí

3.3.2 Phân loại theo trình độ nhận thức

Dựa trên các cấp độ nhận thức của Bloom, có thể phân bài tập thànhnhững dạng sau:

1 Bài tập nhận biết, tái hiện, tái tạo lại:

Đó là những bài tập đòi hỏi người học nhận ra được, nhớ lại được nhữngkiến thức đã học Đó là những câu hỏi về các khái niệm, định luật, thuyết vật líhay là những ứng dụng trong đời sống, kĩ thuật

2 Bài tập hiểu và vận dụng:

Với các bài tập này thì các đại lượng đã cho có mối liên hệ trực tiếp vớiđại lượng cần tìm thông qua một công thức, một phương trình nào đó Bài tậploại này đòi hỏi người học nhận ra, nhớ lại được mối liên hệ giữa các đại lượng

đã cho với đại lượng cần tìm, hoặc giải thích một hiện tượng nào đó gắn liềnvới một dạng kiến thức đã học Loại bài này thường dùng ngay sau khi họcxong kiến thức mới

3 Bài tập vận dụng linh hoạt (vận dụng cấp cao hơn):

Đây là loại bài tập tổng hợp, cần phối hợp nhiều kiến thức để giải, hoặc nhiều phương trình mới giải được Để làm loại BT này, HS cần phải nắm chắc kiến thức, hiểu sâu sắc mối liên hệ giữa các đại lượng vật lí và điều kiện áp dụng của chúng Việc giải bài tập vận dụng linh hoạt giúp rèn luyện tư suy logic ở HS, phát triển tư duy sáng tạo, khả năng phân tích tổng hợp Đây là loạibài tập thường dùng để luyện thi đại học và thi HSG

3.4 Phương pháp giải bài tập vật lí

Việc rèn cho HS biết cách giải bài tập một cách khoa học, đảm bảo đi

đến kết quả một cách chính xác là một việc rất quan trọng, cần thiết Nó khôngnhững giúp HS nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kĩ năng suy luận logic,làm việc một cách khoa học, có kế hoạch.

Bài tập vật lí rất đa dạng nên phương pháp giải cũng rất phong phú Tuynhiên có thể vạch ra một dàn bài chung gồm các bước sau đây:

1 Tìm hiểu đề bài

Bước này bao gồm việc xác định ý nghĩa vật lí của các thuật ngữ, phânbiệt đâu là ẩn số, đâu là dữ kiện bài cho Với những bài tập tính toán thì cầndùng các kí hiệu để tóm tắt đề bài Trong hầu hết các bài toán vật lí nên vẽ hình

để biểu đạt những điều kiện của bài Làm như thế sẽ giúp HS dễ tưởng tượng,hình dung hơn về diễn biến của hiện tượng, mối quan hệ giữa các đại lượng vậtlí

2 Phân tích hiện tượng

Trước hết là nhận biết những giữ kiện cho trong đề bài có liên quan tớikhái niệm, hiện tượng, quy tắc, định luật nào trong vật lí Sau đó xem xét diễnbiến hiện tượng và các định luật chi phối nó HS cần phải phân tích đúng, chínhxác hiện tượng xảy ra thì mới biết dùng kiến thức nào để giải

3 Xây dựng lập luận

Thực chất của bước này chính là xác định việc dùng kiến thức, định luật,khái niệm nào để giải Đối với bài tập tổng hợp phức tạp, có hai phương pháp

xây dựng lập luận: Phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp.

Theo phương pháp phân tích thì xuất phát từ đại lượng cần tìm, xác địnhmối quan hệ của nó với dữ kiện đã cho thông qua hệ thống các công thức đãbiết Sau đó tiếp tục phát triển lập luận hoặc biến đổi công thức để tìm ra côngthức cuối cùng chỉ chứa mối quan hệ giữa ẩn số với dữ kiện đề cho

Theo phương pháp tổng hợp thì trình tự làm ngược lại: điểm xuất phátkhông phải từ ẩn số mà từ những dữ kiện của đầu bài, xây dựng lập luận hoặccác công thức diễn đạt mối quan hệ giữa dữ kiện với các đại lượng trung gian

để tiến dần tới công thức cuối cùng chỉ chứa ẩn số và dữ kiện bài cho

4 Biện luận

Trong bước này ta phải phân tích kết quả cuối cùng để loại bỏ nghiệmkhông phù hợp với đề bài hoặc không phù hợp với thực tế Việc biện luận nàycũng là một cách để kiểm tra sự đúng đắn của lập luận, việc sử dụng các côngthức chính xác chưa, thứ nguyên có phù hợp không Đôi khi nhờ sự biện luậnnày mà HS tự phát hiện ra nhứng sai lầm của mình trong lập luận.

BÀI TẬP TỰ LUẬN VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP

ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂMBài 1: Cho hệ vật như hình vẽ, khối lượng các vật

tương ứng là m0, m1 và ,m2 Ròng rọc có khối lượng

không đáng kể, sợi dây nối giữa các vật không dãn, hệ

số ma sát giữa m1, m2 với mặt bàn là Tính gia tốc

của mỗi vật và lực căng dây nối giữa vật m1 và m2

Bài 2: Cho hệ vật gồm hai vật m1 và m2, được bố trí

như hình vẽ Cho biết mặt phẳng nghiêng góc ,

ròng rọc có khối lượng không đáng kể, sợi dây

a) Giả sử vật m1 đi lên; các lực tác dụng lên vật

như hình vẽ Theo định luật II Niu tơn:

b) Tương tự, khi m2 đi lên:

Khi đó:

c) Để hệ vật đứng yên khi:

Bài 3: Một vật có khối lượng m2 đặt trên một tấm ván dài có khối lượng m1, cả

hệ đặt trên mặt phẳng nằm ngang không ma sát, hệ số ma sát giữa vật m2 và m1

là Tác dụng vào m2 một lực nằm ngang, với t là thời gian và là một

hằng số dương Tính gia tốc của ván và của vật

Bài giải

Áp dụng định luật II Niu tơn cho mỗi vật

Đối với vật m2:

Đối với vật m1:

Trong giai đoạn đầu vật m2 không trượt so

với m1, tức là hai vật chuyển động cùng gia tốc:

Khi lúc đó tức là:

Khi đó: và

Bài 4: Một vật A chuyển động từ đỉnh mặt phẳng nghiêng

góc so với phương nằm ngang, hình chiếu chuyển động

của vật trên mặt phẳng ngang có chiều dài l như hình vẽ Hệ

số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là Hỏi góc

nhận giá trị bằng bao nhiêu để thời gian chuyển động của

vật là nhỏ nhất Tính thời gian đó

Bài giải

Các lực tác dụng lên vật như hình vẽ Theo định luật II Niu tơn ta có:

Thời gian chuyển động của vật là:

Thời gian đạt giá trị nhỏ nhất khi: đạt giá trị lớn

nhất

Tức là:

Thời gian chuyển động nhỏ nhất:

Bài 5: Một vật được kéo trượt trên mặt phẳng ngiêng

một góc so với mặt phẳng ngang bởi lực tạo với

mặt phẳng nghiêng một góc như hình vẽ Hệ số ma

sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là Hỏi bằng

bao nhiêu thì lực kéo đạt giá trị nhỏ nhất để kéo được

vật m lên mặt phẳng nghiêng Tính lực kéo khi đó

Bài 6: Một vật có khối lượng m đặt trên mặt phẳng ngang, hệ số ma sát giữa m

và mặt phẳng ngang là Tác dụng lên vật một lực tạo với phương ngang

một góc , với k là một hằng số dương, t thời gian Hãy tính:

a) Vận tốc của vật khi nó bắt đầu rời mặt phẳng ngang

b) Quãng đường vật đi được trên mặt phẳng ngang

Thời điểm vật rời mặt phẳng ngang, ứng với

Vận tốc của vật khi vật rời mặt phẳng ngang:

Tích phân 2 vế:

Quãng đường vật đi được trên mặt phẳng ngang:

Tích phân 2 vế:

Bài 7: Một vật nằm trên mặt phẳng nằm ngang, hệ số ma sát

giữa vật và mặt phẳng ngang là Tác dụng vào vật một

lực có độ lớn không đổi và vật bắt đầu chuyển động,

đồng thời hướng của lực tạo với phương ngang một góc

như hình vẽ, với k là một hằng số và s là quãng

đường vật đi được Tìm vận tốc của vật như một hàm của s.

Bài giải

Theo định luật II Niu tơn

Theo Oy:

Theo trục Ox:

Tích phân 2 vế:

Ta được:

Bài 8: Một động cơ điện gắn với đế

được đặt trên mặt phẳng nằm ngang có

tổng khối lượng m Dùng động cơ này

kéo vật có khối lượng 2m bằng một sợi

dây không dãn và không có khối lượng

chiều dài l Trong quá trình kéo cả động cơ và vật đều trượt trên mặt phẳng nằm

ngang, hệ số ma sát giữa động cơ, vật và mặt phẳng ngang là Hỏi sau bao lâu

hai vật va chạm với nhau Biết gia tốc của vật 2m là

Bài giải

Gọi lần lượt là gia tốc

của động cơ và vật 2m; t là

thời gian từ lúc hai vật bặt

đầu chuyển động đến khi va

chạm với nhau Theo định

luật II Niu tơn

Đối với động cơ:

(1)

Trong thời gian t động cơ chuyển động được quãng đường là:

Đối với vật 2m:

(2)

Trong thời gian t động cơ chuyển động được quãng đường là:

Khi động cơ và vật chạm vào nhau: (3)

Giải hệ (1), (2) và (3) ta được:

Bài 9: Tính gia tốc chuyển động của vật 2, được bố

trí như hình vẽ Trong đó là góc tạo bởi giữa mặt

phăng nghiêng và mặt phẳng nằm ngang; và tỉ số

Bỏ qua mọi ma sát, sợi dây không dãn và

ròng rọc có khối lượng không đáng kể

Bài giải

Các lực tác dụng lên mỗi vật như hình

Bài 10: Một cơ hệ được bố trí như hình vẽ bên Trong đó thanh có

chiều dài l , khối lượng M; quả cầu m < M được kẹp vào sợi dây

không dãn và có thể trượt trên sợi dây Ban đầu quả cầu m ở ngangvới đầu dưới của thanh và bắt đầu buông nhẹ, cho hệ chuyển động

với gia tốc không đổi Sau thời gian t 0 quả cầu ở ngang đầu trên củathanh Tính lực ma sát giữa sợi dây và quả cầu

Bài giải

Các lực tác dụng lên mỗi vật như hình vẽ

Gọi lần lượt là gia tốc của vật M và m

Áp dụng định luật II Niu tơn cho mỗi vật

Đối với thanh:

(1)Đối với quả cầu:

(2)Chọn hệ quy chiếu gắn với quả cầu:

(3)

Theo đề bài: (4)

Giải hệ phương trình (1), (2), (3) và (4) ta được:

Bài 11: Một cơ hệ gồm vật nhỏ 1 có khối lượng m và thanh 2 có

chiều dài l, khối lượng M được bố trí như hình vẽ Ban đầu vật m

được giữ ở ngang bằng với đầu dưới của thanh M, sau đó buông

nhẹ Hỏi sau bao lâu vật nhỏ m ở ngang với đầu trên của thanh M Bỏ qua mọi

ma sát, khối lượng ròng rọc và sợi dây không dãn Cho biết khối lượng m lớngấp lần khối lượng M

Bài giải

Các lực tác dụng lên mỗi vật như hình vẽ

Gọi lần lượt là gia tốc của thanh và gia tốc của vật nhỏ

Theo định luật II Niu tơn

Bài 12: Cho cơ hệ như hình vẽ Trong đó vật 1 có khối lượng m1

gắn với ròng rọc động, vật 2 có khối lượng m2 Biết rằng khối

lượng vật 1 gấp lần khối lượng vật 2 Bỏ qua mọi ma sát, khối

lượng ròng rọc và sợi dây không dãn Ban đầu vật 2 ở sát mặt đất,

vật 1 cách mặt đất một khoảng h Thả cho hệ chuyển động Tìm

độ cao lớn nhất mà vật m2 đạt tới so với mặt đất

Bài giải

Gọi lần lượt là gia tốc của vật 1 và vật 2

Theo định luật II Niu tơn

Ngay sau đó vật m2 chuyển động ném thẳng đứng lên cao, và độ cao đạt thêmđược là:

Độ cao lớn nhất vật đạt được là:

Bài 13: Cho cơ hệ nhe hình vẽ Nêm có khối lượng M,

góc đặt trên mặt phẳng ngang; khối này mang vật có

khối lượng m Bỏ qua mọi ma sát, dây nối không dãn

Tính gia tốc của nêm

Bài giải

Các lực tác dụng lên vật và nêm như hình vẽ

Áp dụng định luật II Niu tơn đối với nêm:

(1)Đối với vật m Gọi là gia tốc m đối với nêm

M; Theo công thức công gia tốc:

Do sợi dây không dãn: (6)

Giải hệ phương trinh (1), (2), (3), (4), (5) và (6) ta được:

Bài 14: Một con lắc gồm một sợi dây dài l không dãn, một đầu cố định, một đầu

treo vật nặng có khối lượng m, gia tốc rơi tự do g Kéo con lắc lệch với phươngthẳng đứng một góc 900 buông nhẹ Hãy tính:

a) Gia tốc toàn phần của vật theo góc lệch so với phương thẳng đứng.b) Tính lực căng của sợi dây khi vận tốc của vật theo phương thẳng đứngđạt giá trị cực đại

c) Góc tạo bởi giữa sợi dây và phương thẳng đứng bằng bao nhiêu khi giatốc của vật theo phương thẳng đứng bằng không

Bài giải

a) Theo định luật II Niu tơn ta có: