Ở chương I “Động học chất điểm”, các em HS đã phân biệt được tính chât và đặc điểm của từng loại chuyển động. Ở chương II “Động lực học chất điểm”, các em sẽ được tiếp tục tìm hiểu về ch[r]
Trang 1CHUYÊN ĐỀ: BA ĐỊNH LUẬT NIUTƠN
VẬT LÍ 10CB (3 tiết)
1 Xác định vấn đề cần giải quyết của chuyên đề :
Ở chương I “Động học chất điểm”, các em HS đã phân biệt được tính chât và đặc điểm của từng loại chuyển động Ở chương II “Động lực học chất điểm”, các em sẽ được tiếp tục tìm hiểu về chuyển động của các vật khi ta xét đến các lực tác dụng lên vật trong quá trình chuyển động… Ở bài 9, ta đã nắm được điều kiện cân bằng của một chất điểm khi chịu tác dụng của nhiều lực, có phải lúc nào cũng đúng như vậy hay không? Lực cũng là một yếu tố luôn tồn tại trong đời sống thực tế hằng ngày, để có thể tận dụng được những tác dụng có lợi
và tránh được những tác dụng có hại do lực gây ra trong những điều kiện cụ thể Vì vậy, vấn đề cần được giải quyết là lực có phải là nguyên nhân để duy trì chuyển động của vật hay không; khi các vật tương tác với nhau thì nó có tác dụng lực lên nhau hay không; cùng các lực tác dụng lên những vật có khối lượng khác nhau thì gia tốc chuyển động của các lực đó gây ra cho các vật có giống nhau hay không.
Trong phần này chúng tôi chỉ trình bày trong phạm vi “Ba định luật Niutơn”
2 Nội dung kiến thức cần xây dựng trong chuyên đề :
* Nội dung 1: Định luật I Niutơn.
* Nội dung 2: Định luật II Niutơn.
* Nội dung 3: Định luật III Niutơn.
* Nội dung chuyên đề
I Định luật I Niutơn
I 1) Định luật I newton
Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động thẳng đều
I 2) Quán tính: là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn.
II Định luật II Niutơn
II.1 Định luật
Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật
Biểu thức: ⃗a=⃗F
m
II.2 Khối lượng
a) Khái niệm
Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật
b) Tính chất
Khối lượng là một đại lượng vô hướng, dương và không đổi đối với mỗi vật
Khối lượng có tính chất cộng
II.3 Trọng lực và trọng lượng
a) Trọng lực
Đặc điểm: Ở gần Trái Đất, trọng lực có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống và đặt vào trọng tâm của vật
Công thức tính trọng lực: P = mg
b) Trọng lượng
Độ lớn của trọng lực tác dụng lên vật gọi là trọng lượng của vật, kí hiệu P
Trọng lượng được đo bằng lực kế Đơn vị là Niutơn (N)
III Định luật III Niutơn
III.1 Định luật.
Trang 2Trọng mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực Hai lực này khác điểm đặt, cùng giá, ngược chiều và cùng độ lớn
⃗FAB=− ⃗ FBA
III 2 Lực và phản lực
Một trong hai lực tương tác giữa hai vật Một lực được gọi là lực tác dụng, một lực được gọi là phản lực
* Tính chất của lực và phản lực
- Lực và phản lực luôn xuất hiện hoặc mất đi đồng thời
- Lực và phản lực có cùng giá, cùng độ lớn, nhưng ngược chiều, gọi là hai lực trực đối
- Lực và phản lực không phải là hai lực cân bằng vì chúng đặt vào hai vật khác nhau
3 Chuẩn kiến thức, kĩ năng và một số năng lực có thể được phát triển :
3.1 Kiến thức
Phát biểu được: Định nghĩa quán tính, ba định luật Niutơn, định nghĩa khối lượng và nêu được tính chất của khối lượng
Viết được công thức của định luật II, định luật III Newton và của trọng lực
Nêu được những đặc điểm của cặp “lực và phản lực”
3.2 Kĩ năng
Vận dụng được định luật I Newton và khái niệm quán tính để giải thích một số hiện tượng vật lí đơn giản và để giải các bài tập trong bài
Chỉ ra được điểm đặt của cặp “lực và phản lực” Phân biệt cặp lực này với cặp lực cân bằng
Vận dụng phối hợp định luật II và III Newton để giải các bài tập trong bài
3.3 Thái độ
Có hứng thú học tập môn vật lý, tích cực trong học tập
Năng nổ, mê say khi tiến hành làm bài thực hành
3.4 Năng lực có thể phát triển
- B ng mô t các n ng l c có th phát tri n trong ch đ ả ả ă ự ể ể ủ ề
Nhóm
Nhóm
NLTP liên
quan đến
sử dụng
kiến thức
vật lí
K1: Trình bày được kiến thức về các hiện tượng, đại lượng, định luật, nguyên lí vật lí
cơ bản, các phép đo, các hằng số vật lí
- Từ thí nghiệm của Galilê nêu tác dụng của lực
ma sát lên chuyển động của vật
- Phát biểu định luật I Neuton
- Nêu đặc điểm của trọng lực P
- Từ thí nghiệm 10.3 & 10.4 hãy cho biết sự tương tác giữa 2 vật
K2: Trình bày được mối quan hệ giữa các kiến thức vật lí
- Nêu tính chất của khối lượng; mối quan hệ giữa khối lượng và quán tính
- Định luật II Newton: Từ thí nghiệm nhận xét mối
quan hệ giữa
&
& F
m a a
- Viết biểu thức thể hiện mối liên hệ giữa a,F,m
- Vận dụng Định luật II Newton hãy viết công thức của trọng lưc P
K3: Sử dụng được kiến thức vật lí để thực hiện các nhiệm vụ học tập
- Phát biểu nội dụng Định luật III Newton
- Bài tập 8,9,11 SGK
K4: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải pháp, đánh giá giải pháp … )
- Câu hỏi 1
- Quán tính : cho biết tại sao khi xe quẹo sang trái
Trang 3kiến thức vật lí vào các tình huống thực tiễn thì người sẽ ngã về sang bên phải.
- Tại sao trước khi mặc quần, áo người ta thường giủ
- Bài tập 13,14 SGK
- Câu hỏi 1 SGK
- Câu hỏi 3 SGK
- Dựa vào định lý I trả lời câu hỏi: Trong thực tế khi xe đang chạy trên mặt đường nhẵn hoặc 1 hòn
bi đang lăn trên mặt bàn ta có thể loại bỏ hoàn toàn lực ma sát không?
Nhóm
NLTP về
phương
pháp (tập
trung vào
năng lực
thực
nghiệm và
năng lực
mô hình
hóa)
P1: Đặt ra những câu hỏi về một sự kiện vật lí
Dùng 1 lực tác dụng vào 2 vật khác nhau thì 2 vật lại chuyển động khác nhau, tại sao?
P2: mô tả được các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ vật lí và chỉ ra các quy luật vật lí trong hiện tượng đó
- Vẽ hình các lực tác dụng lên một vật nằm ngang
- Tại sao 1 tảng đá nằm yên lại khó làm di chuyển?
P3: Thu thập, đánh giá, lựa chọn và xử lí thông tin từ các nguồn khác nhau để giải quyết vấn đề trong học tập vật lí
P4: Vận dụng sự tương tự và các mô hình
để xây dựng kiến thức vật lí P5: Lựa chọn và sử dụng các công cụ toán học phù hợp trong học tập vật lí
- Bài tập vân dụng 3 định luật có lực cản: sử dụng phương pháp cộng vectơ
P6: chỉ ra được điều kiện lí tưởng của hiện tượng vật lí - Định luật II: Trong trường hợp vật chuyển động không có ma sát Bài tập 12 SGK ( Điều kiện lý
tưởng)
P7: đề xuất được giả thuyết; suy ra các hệ quả có thể kiểm tra được
P8: xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lí kết quả thí nghiệm và rút ra nhận xét
P9: Biện luận tính đúng đắn của kết quả thí nghiệm và tính đúng đắn các kết luận được khái quát hóa từ kết quả thí nghiệm này
Nhóm
NLTP trao
đổi thông
tin
X1: trao đổi kiến thức và ứng dụng vật lí bằng ngôn ngữ vật lí và các cách diễn tả đặc thù của vật lí
- Học sinh trao đổi những kiến thức để mô tả chuyển động, mối quan hệ giữa lực và gia tốc trong hai trường hợp: có ma sát và không có ma sát
X2: phân biệt được những mô tả các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ đời sống và ngôn ngữ vật lí (chuyên ngành )
“Khối lượng”, “ Trọng lượng”, “Sức nặng”, “Quán tính” của vật
X3: lựa chọn, đánh giá được các nguồn thông tin khác nhau,
X4: mô tả được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị kĩ thuật, công nghệ X5: Ghi lại được các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… )
- Ghi lại nhận xét rút ra từ các thí nghiệm ảo, các kết luận của nhóm
X6: trình bày các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc
- Trình bày kết quả nhóm thảo luận
Trang 4nhóm… ) một cách phù hợp X7: thảo luận được kết quả công việc của mình và những vấn đề liên quan dưới góc nhìn vật lí
- Thảo luận nhóm học tập
X8: tham gia hoạt động nhóm trong học tập vật lí
- Phân công học sinh thành 8 nhóm để giải quyết các vấn đề giáo viên giao cho
Nhóm
NLTP liên
quan đến
cá nhân
C1: Xác định được trình độ hiện có về kiến thức, kĩ năng , thái độ của cá nhân trong học tập vật lí
- Giáo viên nêu câu hỏi dẫn dắt học sinh vào nội dung kiến thức mới
C2: Lập kế hoạch và thực hiện được kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập vật lí nhằm nâng cao trình độ bản thân
C3: chỉ ra được vai trò (cơ hội) và hạn chế của các quan điểm vật lí đối trong các trường hợp cụ thể trong môn Vật lí và ngoài môn Vật lí
C4: so sánh và đánh giá được - dưới khía cạnh vật lí- các giải pháp kĩ thuật khác nhau
về mặt kinh tế, xã hội và môi trường C5: sử dụng được kiến thức vật lí để đánh giá và cảnh báo mức độ an toàn của thí nghiệm, của các vấn đề trong cuộc sống và của các công nghệ hiện đại
C6: nhận ra được ảnh hưởng vật lí lên các mối quan hệ xã hội và lịch sử
4 Tiến trình dạy học
4.1 Nội dung 1: Tìm hiểu Định lu t I Newtonậ
1 Chuyển giao nhiệm vụ - Lực có cần thiết để duy trì chuyển động của
một vật không ?
- Mô tả thí nghiệm Galilê:
1 Nếu không có lực nào tác dụng lên vật hoặc các lực tác dụng lên vật cân bằng nhau thì tính chất chuyển động của vật sẽ như thế nào?
2 Nếu góc nghiêng máng thay đổi thì S đi được của vật sẽ như thế nào ?
3 Nếu máng 2 nằm ngang thì vật chuyển động như thế nào ? ( thực tế có ma sát thì vật chuyển động một đoạn dài hơn rồi dừng lại, còn nều bỏ qua ma sát thì vật chuyển động có dừng lại không ?)
- Hoạt động nhóm K1, K3, K4, P1
2 Thực hiện nhiệm vụ - Nhóm thảo luận trả lời câu hỏi
3 Báo cáo, thảo luận - Nhóm báo cáo
4 Kết luận hoặc Nhận
định hoặc Hợp thức hóa
kiến thức
- Phát biểu kết luận và nội dung định luật I
Trang 54.2 Nội dung 2: Tìm hiểu Định luật II Newton
1 Chuyển giao nhiệm vụ - Đặt vấn đề: Làm thế nào để thấy được mối
quan hệ a, F, m
- Thực hiện thí nghiệm ảo để chi ra mối quan hệ a, F, m
- Làm việc cá nhân K2, K3, K5, P1
- Hoạt động nhóm X1, X2, X3
2 Thực hiện nhiệm vụ - Treo bảng phụ thể hiện mối quan hệ giữa
khối lượng và quán tính bằng hình vẽ C2
Nêu định nghĩa khối lượng
- Hoạt động cá nhân
3 Báo cáo, thảo luận - Nêu tính chất khối lượng
- Nêu định nghĩa trọng lực
- Công thức trọng lực
- Hoạt động nhóm K2
4 Kết luận hoặc Nhận
định hoặc Hợp thức hóa kiến thức
- Phát biểu kết luận và nội dung định luật II
4.3 Nội dung 3: Tìm hiểu Định lu t III Newtonậ
1 Chuyển giao nhiệm vụ Miêu tả thí nghiệm ảo về sự tương tác của các
2 Thực hiện nhiệm vụ Quan sát thí nghiệm và rút ra kết luận
Chỉ ra đâu là lực và phản lực trong thí nghiệm trên
- Hoạt động cá nhân
- Hoạt động nhóm
3 Báo cáo, thảo luận - Phát biểu ý kiến của nhóm hoặc cá nhân
4 Kết luận hoặc Nhận
định hoặc Hợp thức hóa
kiến thức
- Phát biểu kết luận và nội dung định luật III
5 Kiểm tra, đánh giá trong quá trình dạy học
5.1 Hình thức kiểm tra, đánh giá
- Đánh gia thường xuyên các hoạt động học tập của cá nhân và nhóm thông qua kết quả thực hiện các nhiệm
vụ học tập trên phiếu học tập
- Kiểm tra bằng các câu hỏi trắc nghiệm khách quan
5.2 Công cụ kiểm tra, đánh giá
- Soạn câu hỏi/bài tập kiểm tra, đánh giá năng lực
5.2.1 Nội dung 1: Tìm hiểu Định luật I Newton
1.1 (Hiểu – K3):
Chọn câu đúng.
Trang 6A Nếu không chịu lực nào tác dụng thì mọi vật phải đứng yên.
B Khi không còn lực nào tác dụng lên vật nữa, thì vật đang chuyển động sẽ lập tức dừng lại.
C Vật chuyển động được là nhờ có lực tác dụng lên nó.
D Khi thấy vận tốc của vật thay đổi thì chắc chắn là đã có lực tác dụng lên vật.
1.2 (Hiểu – K4)
Hiện tượng nào sau đây không liên quan đến quán tính?
A Người bị ngã về bên phải khi xe rẽ trái B Một đứa bé bị té ngã khi vấp phải hòn đá.
C Xe hãm phanh thì chuyển động chậm dần đều D Viên bi được thả thì rơi xuống đất.
1.3 (Biết – K1)
Câu nào sai?
A Đơn vị của khối lượng là kilôgam.
B Vật có khối lượng lớn thì có mức quán tính lớn.
C Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật.
D Vật có khối lượng lớn thì có mức quán tính nhỏ.
1.4 (Biết – K1)
Một vật đang chuyển động mà bỗng nhiên không chịu tác dụng của lực nào (hay hợp lực bằng 0) thì vật sẽ:
A đứng yên B chuyển động thẳng đều.
C chuyển động chậm dần rồi dừng lại D Dừng lại ngay lập tức.
1.5 (Hiểu – K4)
Khi một xe khách đang chuyển động nhanh, phanh lại đột ngột thì hành khách trên xe sẽ
A Dừng lại ngay B Ngã người sang bên cạnh.
C Ngã người về phía sau D Chúi người về phía trước.
5.2.2 Nội dung 2: Tìm hiểu Định luật II Newton
2.1 (Vận dụng – K3):
Một vật có khối lượng 8 kg trượt xuống một mặt phẳng nghiêng nhẵn với gia tốc 2 m/s 2 Lực gây ra gia tốc này bằng bao nhiêu? So sánh độ lớn của lực này với trọng lượng của vật Lấy g = 10 m/s 2
A 1,6 N, nhỏ hơn B 16 N, nhỏ hơn C 160 N, lớn hơn D 4 N, lớn hơn.
2.2 (Vận dụng – P6):
Một quả bóng khối lượng 0,5 kg đang nằm yên trên mặt đất Một cầu thủ đá bóng với một lực 250 N Thời gian chân tác dụng vào bóng là 0,020 s Quả bóng bay đi với tốc độ
A 0,01 m/s B 0,1 m/s C 2,5 m/s D 10 m/s
2.3 (Vận dụng – K3):
Một vật có khối lượng 3 kg; chuyển động nhanh dần đều trên đường thẳng với gia tốc a = 0,1 m/s 2 Cho biết lực ma sát Fms = 0,5 N Hỏi lực tác dụng vào vật là bao nhiêu?
A 0,51 N B 0,8 N C 0,12 N D 0,6 N
2.4 (Vận dụng – K3):
Ô tô có khối lượng 2 tấn chuyển động chậm dần với gia tốc 8 cm/s 2 Lực hãm phanh có giá trị là:
A 16 N B 160 N C 1600 N D 16000 N
2.5 (Vận dụng – K3):
Một hợp lực 1,8 N tác dụng vào một vật có khối lượng 0,9 kg lúc đầu đứng yên trong khoảng thời gian 3 s Đoạn đường mà vật đó đi được trong khoảng thời gian đó là:
A 2 m B 5 m C 9 m D 1 m
2.6 (Vận dụng – K3)
Trang 7Vật có khối lượng 5 kg chuyển động thẳng, sau thời gian 2 s, vận tốc tăng từ 4 m/s đến 8 m/s Lực tác dụng lên vật:
A 20 N B 10 N C 15 N D 25 N
2.7 (Biết – K1)
Trong các cánh viết hệ thức của định luật II Niuton sau đây, cách viết nào đúng?
A F ma
⃗
B F ma
C F ma
⃗ ⃗
D F ma
⃗ ⃗
2.8 (Hiểu – K4)
Nếu một vật đang chuyển động có gia tốc mà lực tác dụng lên vật giảm đi thì độ lớn gia tốc của vật sẽ
A Bằng 0 B Giảm xuống C Tăng lên D Không thay đổi
2.9 (Hiểu – K4)
Chọn phát biểu đúng về gia tốc và lực tác dụng
A Vật phải luôn luôn chuyển động theo hướng của lực tác dụng.
B Cùng một lực tác dụng, khối lượng vật càng lớn thì gia tốc vật thu được càng lớn.
C Lực tác dụng vào một vật càng lớn thì gia tốc vật thu được càng nhỏ.
D Gia tốc của một vật thu được luôn theo hướng của lực tác dụng vào vật.
2.10 (Hiểu – K4)
Một tấm gỗ nằm cân bằng trên mặt phẳng nằm ngang Nếu cần có lực 20 N để làm cho vật bắt đầu chuyển động thì lực để vật chuyển động đều có độ lớn:
A Nhỏ hơn 20 N B Lớn hơn 20 N
C Bằng 20 N D Lớn hoặc nhỏ hơn 20 N tùy theo trọng lượng của vật.
2.11 (Vận dụng – K3)
Một xe có khối lượng 2 tấn đang chuyển động thì hãm phanh và dừng lại sau đó 3 s Tìm quãng đường vật đi thêm được kể từ lúc hãm phanh Biết lực hãm là 4000 N.
2.12 (Vận dụng – K3)
Một ô tô có khối lượng 1,5 tấn khởi hành với gia tốc 0,3 m/s 2 Khi ô tô chở hàng hóa thì khởi hành với gia tốc 0,2 m/s 2 Tính khối lượng hàng hóa Biết hợp lực tác dụng vào ô tô trong hai trường hợp là bằng nhau.
2.13 (Vận dụng – K3)
Một lực F truyền cho vật khối lượng m1 và m2 lần lượt các gia tốc là a1 = 6 m/s 2 , a2 = 4 m/s 2 Nếu đem ghép hai vật
đó thành một thì lực đó truyền cho vật ghép một gia tốc bao nhiêu?
5.2.3 Nội dung 3: Tìm hiểu Định luật III Newton
3.1 (Hiểu – K3):
Một vật đang nằm yên trên mặt bàn nằm ngang Tại sao ta có thể khẳng định rằng bàn đã tác dụng một lực lên nó? 3.2 (Hiểu – K4)
Khi một con ngựa kéo xe, lực tác dụng vào con ngựa làm nó chuyển động về phía trước là
A lực mà ngựa tác dụng vào mặt đất B lực mà ngựa tác dụng vào xe.
C lực mà mặt đất tác dụng vào ngựa D lực mà xe tác dụng vào ngựa.
3.3 (Hiểu – K4, P1)
Trong một tai nạn giao thông, một ô tô tải đâm vào một ô tô con đang chạy ngược chiều Ô tô nào chịu lực lớn hơn?
Ô tô nào nhận được gia tốc lớn hơn? Hãy giải thích.
3.4 (Hiểu – K4, P1)
Để xách một túi đựng thức ăn, một người tác dụng vào túi một lực bằng 40 N hướng lên trên Hãy miêu tả “phản lực” (theo định luật III) bằng cách chỉ ra
a) Độ lớn của phản lực.
Trang 8b) Hướng của phản lực.
c) Phản lực tác dụng lên vật nào?
d) Vật nào gây ra phản lực nào?
3.5 (Biết – K1)
Lực và phản lực không cân bằng nhau vì chúng:
A tác dụng vào hai vật khác nhau B chỉ có độ lớn bằng nhau.
C ngược chiều nhau D xuất hiện cùng một lúc.
3.6 (Vận dụng – K3)
Hai viên bi cùng kích thước có khối lượng m2 = 2m1, tương tác nhau thông qua lò xo bị nén nhờ một sợi chỉ Sau khi đốt sợi chỉ, hai viên bi tương tác nhau và viên bi 1 thu được gia tốc có độ lớn 2 m/s 2 thì viên bi 2 sẽ thu được gia tốc
có độ lớn bao nhiêu?