Biểu diễn trọng lực của một vật A có khối lượng 15kg tỉ xích 1cm ứng Phân loại và hướng dẫn học sinh giải bài tập biểu diễn lực môn Vật Lí 8 Page 9 of 19... Biểu diễn như hình 7..[r]
Trang 1CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BÁO CÁO SÁNG KIẾN PHÂN LOẠI VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP BIỂU DIỄN
LỰC MÔN VẬT LÍ 8 – BẬC THCS
I Tác giả sáng kiến
Chu Tuấn Khang - Chức vụ: TTCM; Phó bí thư Đoàn trường
Đơn vị: Trường THPT Nà Bao
II Lĩnh vực áp dụng
1 Phân loại và hướng dẫn học sinh giải bài tập biểu diễn lực môn Vật Lí 8 –
Bậc THCS
2 Bồi dưỡng; nâng cao nghiệp vụ chuyên môn cho giáo viên đang trực tiếp
giảng dạy Vật Lí 8 của đơn vị
3 Làm tài liệu cho việc bồi dưỡng học sinh khá giỏi.
III Thực trạng trước khi áp dụng sáng kiến
1 Tình trạng giải pháp đã biết/ Thực trạng
Như chúng ta đã biết bộ môn Vật Lí là một trong tám môn cơ bản của chương trình bậc học THCS Môn Vật Lí là một môn khó và quan trọng vì tính đặc thù của nó Đối với người học yêu cầu phải có vốn kiến thức tích lũy từ các phần học của các lớp theo thứ tự từ thấp đến cao Bộ môn Vật Lí đòi hỏi khả
năng: Thực hành; Quan sát; Phân tích; Phán đoán; Suy luận; Tổng hợp và giải quyết các bài tập định tính & trả lời câu hỏi thực tế.
Đặc điểm chung ở vùng miền núi, việc dạy học môn Vật Lí lại còn khó khăn hơn, nguyên nhân: Do các em điều kiện học còn hạn chế, tiếp thu chậm và giải quyết các tình huống không linh hoạt Bên cạnh đó một số thiết bị thí nghiệm Vật Lí ở các lớp học xuống cấp dần Trong những năm học gần đây học sinh Nhà trường tham gia vào thi HSG bộ môn Vật Lí; thi giải toán nhanh trên MTCT (Casio Vật Lí) còn ít và đạt kết quả thấp hơn các môn Xã hội
a) Thực trạng ban đầu: Trong những năm dạy học trước đây khi học đến
bài: Biểu diễn lực tôi nhận thấy đa số các em khó hiểu với khái niệm về lực;
vectơ lực; tỉ xích đã cho trước và phải chọn Đặc biệt hơn nữa kỹ năng vẽ hình của đa số học sinh dân tộc còn yếu nên chưa giải quyết đúng yêu cầu của bài toán đòi hỏi, ngoài ra việc sử dụng hình vẽ trên đề kiểm tra và đề thi của số ít giáo viên còn hạn chế do chưa tiếp cận được việc sử dụng các phần mềm trong tin học và phần mềm của bộ môn nên đa số giáo viên bỏ qua phần kiến thức bài
4 (Biểu diễn lực).
Trang 2Qua bài khảo sát để lấy thông tin học sinh hiểu về kiến thức và các dạng bài tập cơ bản đã có kết quả như sau:
- Bài khảo sát trước và sau khi dạy bài học 4 (Biểu diễn lực)
Phần lý thuyết:
1 Em hiểu thế nào về lực?
2 Lực có thể biểu diễn được không?
3 Tỉ xích là gì?
4 Có mấy dạng bài tập cơ bản trong bài học 4: Biểu diễn lực?
Phần bài tập:
+ Biểu diễn trọng lực của một vật có khối lượng 10kg (tỉ xích 2cm ứng với 10N)
+ Diễn tả bằng lời các yếu tố của lực ở hình vẽ sau:
A
F1
6N
- Thống kê kết quả khảo sát
* Năm học: 2013 – 2014
Lớp Số
HS
Đạt Không đạt Đạt
Không đạt Đạt
Không đạt Đạt
Không đạt
Qua kết quả trên cho thấy cơ bản các em biết và hiểu về phần lý thuyết Giải được cơ bản về bài tập nhưng chưa trình bày theo đúng kiểu bài yêu cầu.
Nguyên nhân: Do các em chưa nắm vững lí thuyết; Chưa hiểu bản chất và chưa được giới thiệu hoặc chưa có điều kiện đọc sách tham khảo; sách nâng cao về phân loại dạng bài tập.
b) Ưu khuyết điểm của giải pháp đang chọn
Nhìn thực tế từ kết quả trên tôi mạnh dạn chọn tên SKKN: “Phân loại và hướng dẫn học sinh giải bài tập biểu diễn lực môn Vật Lí 8 – Bậc THCS” Với
mục đích trao đổi với các đồng nghiệp có cùng chuyên môn và trực tiếp dạy môn Vật Lí 8 để nâng cao nghiệp vụ cũng như kiến thức chuyên sâu Đồng thời giúp cho học sinh lĩnh hội được kiến thức bộ môn
Trang 3+ Ưu điểm: Giới thiệu rõ ràng về phần lý thuyết; Đưa ra được đầy đủ dạng
bài tập cơ bản và nâng cao; có thêm bài tập ôn luyện Giúp học sinh nhận biết được lực là đại lượng vectơ; có kĩ năng biểu diễn được vectơ lực
+ Khuyết điểm: Phải sử dụng phần mềm đồ họa nên còn hạn chế đối với học
sinh và số ít giáo viên trong việc giảng dạy và học tập
IV Mô tả bản chất của sáng kiến, trong đó chỉ rõ những thông tin cần được bảo mật (nếu có)
1 Tính mới, tính sáng tạo, tính khoa học
Lần đầu tiên được áp dụng trong nhà trường
1.1 Khối lượng công việc được hoàn thành
Bản thân các em đi học, ai cũng muốn mình học giỏi trong đó có môn Vật
Lí Muốn vậy, các em cần nắm vững lý thuyết và biết cách vận dụng để giải bài tập Về trọng tâm kiến thức: Phần này tóm tắt các kiến thức cơ bản, trọng tâm
của bài Người ta thường nói “Có bột mới gột nên hồ”, bột ở đây là các kiến
thức cơ bản, trọng tâm của bài Có nắm vững được thì mới có cơ sở để giải bài tập
Trước khi học đến bài học 4 yêu cầu học sinh chuẩn bị trả lời được câu hỏi khi đọc qua bài học ở nhà Muốn mô tả rõ một lực tác dụng lên một vật, là phải nêu được ba điều kiện:
- Lực đặt vào vị trí nào trên vật?
- Lực tác dụng theo phương và chiều như thế nào?
- Cường độ của lực là bao nhiêu?
Như vậy nếu dùng lời thì phải dùng ba câu nói Nhiều khi dùng lời cũng gặp khó khăn để có thể nói được chính xác, ví dụ như lực tác dụng theo hướng nào thì khó mà có thể mô tả được chính xác Vậy học sinh suy nghĩ tìm ra một cách dùng hình vẽ đơn giản mô tả được cả ba đặc điểm đó của lực, để khi nhìn vào hình vẽ ta có thể nhận rõ được ngay cả ba đặc điểm đó
Quá trình “gột nên hồ” chính là quá trình luyện tập Dựa vào trọng tâm kiến
thức đã nêu trong bài, ta có dạng bài tập và phương pháp giải như sau:
+ Dạng bài tập: Cách biểu diễn lực
- Dùng vectơ (H.1)
- Gốc vectơ chỉ điểm đặt của lực
- Hướng vectơ chỉ hướng của lực
(H.1)
- Độ dài vectơ chỉ độ lớn của lực theo một tỉ xích nhất định chọn trước
Khi hai lực cùng tác dụng lên một vật N, có thể là:
+ Hai lực F 1
, F 2
cùng phương, cùng chiều
Độ lớn
Phương Chiều Điểm đặt
Trang 4F1 N
+ Hai lực F1, F2cùng phương ngược chiều.
+ Hai lực F1, F2không cùng phương.
N
F1
F2
Ví dụ: Một lực có cường độ 3N (3 Niutơn) tác dụng lên vật M.
F
M
- M: Gốc (điểm đặt) của lực F .
- Ox là phương của lực: Phương nằm ngang
- Chiều từ O → x là chiều của lực: Chiều từ trái sang phải
- Độ lớn của lực là 3N Tỉ xích 1cm ứng với 1N
Phần kiến thức giúp giáo viên và học sinh hiểu sâu: Sách Vật Lí 6 nói: Lực có
thể làm biến đổi chuyển động của một vật Sách Vật Lí 8 nói: Lực có thể làm thay đổi vận tốc của chuyển động Hai cách nói tương đương nhau, nhưng cách
nói thứ hai cho phép khảo sát hiện tượng một cách cụ thể hơn, vì học sinh đã biết được khái niệm vận tốc
Chúng ta hay xét khi vận tốc thay đổi thì chuyển động biến đổi như thế nào
- Khi vận tốc từ v = 0 trở thành v ≠ 0: Vật đang đứng yên bắt đầu chuyển động;
- Khi vận tốc từ v ≠ 0 trở thành v = 0: Vật đang chuyển động nay dừng lại;
- Khi vận tốc tăng hoặc giảm: Vật chuyển động nhanh lên hoặc chậm lại;
- Khi vận tốc đổi phương, đổi chiều: Chuyển động của vật đổi phương, đổi chiều, quỹ đạo của nó biến đổi
Trang 5Đó là những biến đổi chuyển động cụ thể mà sau này chúng ta có thể tính toán ra được Trong trường hợp đầu tiên kể trên đây, ta thấy rằng lực làm cho một vật đứng yên bắt đầu chuyển động Có thể nói rằng lực đã gây ra chuyển động không? Không thể được
Ta đã biết rằng chuyển động hay đứng yên có tính tương đối Một người đứng yên trên toa tàu đang chạy lại đang chuyển động so với mặt đất Nếu có ai
xô phải, làm người đó loạng choạng đi vài bước, thì đối với toa tàu người đó đang đứng yên, bắt đầu chuyển động, nhưng đối với mặt đất người đó chỉ thay
đổi chuyển động mà thôi Như vậy, ta chỉ nói rằng lực làm biến đổi chuyển động
của các vật, không thể nói lực gây ra chuyển động
Vận tốc giống như lực, cũng có độ lớn, phương và chiều Như vậy vận tốc cũng là một đại lượng vectơ Ở lớp 8, trong các bài toán về chuyển động, chúng
ta mới chỉ tính toán với độ lớn của vận tốc, chưa tính đến phương và chiều của vận tốc Nhưng vẫn nên nhớ rằng vận tốc là một đại lượng vectơ
+ Phương pháp giải: Xem bản đồ tư duy
Về phần bài tập tự luận, cá nhân tôi mạnh dạn đưa ra một số bài tập cơ bản như sau, cùng các em học sinh thảo luận và tìm ra hướng giải tối ưu
Bài 1 Hãy biểu diễn trọng lực tác dụng lên vật có khối lượng 100kg theo tỉ xích
1cm ứng với 200N
Bài giải
Trang 6 Trọng lực kí hiệu là P tác dụng lên vật có:
- Điểm đặt tại trọng tâm G của vật.
- Phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống.
- Cường độ P = 100.10 = 1000 (N) (ứng với 5cm).
Biểu diễn trọng lực P như hình vẽ 2
(H.2)
Bài 2 Hãy biểu diễn một lực kéo tác dụng lên vật có độ lớn 900N theo phương
nằm ngang, chiều từ phải sang trái theo tỉ xích 1cm ứng với 300N
Bài giải
Lực kéo F tác dụng lên vật có:
- Điểm đặt tại trọng tâm G của vật
- Phương nằm ngang, chiều từ phải sang trái
- Cường độ F = 900 (N) (ứng với 3cm).
Biểu diễn lực kéo F như hình vẽ 3.
(H.3)
Bài 3 Hãy biểu diễn lực kéo một chiếc xe ôtô trò chơi của một em bé có độ lớn
90N theo phương hợp với phương nằm ngang 450 hướng từ dưới lên (từ trái qua phải), tỉ xích 1cm ứng với 30N.
Bài giải
Lực F có:
Trang 7- Điểm đặt A.
- Phương hợp với phương nằm ngang 450 chiều từ dưới lên (trái qua phải).
- Độ dài 3cm ứng với cường độ F = 90N
Biểu diễn lực kéo F như hình vẽ 4.
(H.4)
Bài 4 Quả cầu có khối lượng 4kg được treo
trên một sợi dây như hình vẽ 5 Hãy
biểu diễn các lực tác dụng lên vật đó
theo tỉ xích 1cm ứng với 20N
(H.5)
Bài giải
Các lực tác dụng lên quả cầu là:
- Lực kéo F của sợi dây có:
+ Điểm đặt tại trọng tâm G
+ Phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên
+ Độ lớn F = 10.4 = 40(N) (ứng với 2cm).
- Trọng lực P tác dụng lên vật có:
+ Điểm đặt tại trọng tâm G
+ Phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống
+ Độ lớn P = 10.4 = 40(N) (ứng với 2cm).
Biểu diễn các lực như hình vẽ 5’
Trang 8(H.5’)
Bài 5 Hãy diễn tả bằng lời các yếu tố của các lực vẽ ở hình a, hình b.
Bài giải
Với xy là phương nằm ngang Xét hình vẽ ở đề bài ta thấy:
- Hình a): Lực F1tác dụng lên vật có:
+ Điểm đặt tại G
+ Phương nằm ngang, chiều từ phải qua trái
+ Cường độ: F1 = 4.25 = 100(N)
- Hình b): Lực F2tác dụng lên vật có:
+ Điểm đặt tại A
+ Phương hợp với phương nằm ngang 300 chiều từ dưới lên (trái qua phải)
+ Cường độ: F2 = 3.25 = 75(N)
Bài 6 Một vật có khối lượng 2kg nằm yên trên mặt đất chịu tác dụng của những
lực nào? Hãy biểu diễn các lực đó theo tỉ xích tùy chọn Các lực đó có gì đặc biệt?
Bài giải
Trang 9Vật chịu tác dụng của hai lực được biểu diễn như hình vẽ 6.
(H.6)
- Trọng lực P có: Điểm đặt tại G, phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống
và cường độ P = 20N
- Phản lực Fpl của mặt đất tác dụng lên vật có điểm đặt tại G, phương thẳng
đứng, chiều từ dưới lên và cường độ Fpl = 20N
Dưới tác dụng của 2 lực này vật đứng yên Hai lực này cùng tác dụng lên một vật cùng phương, cùng độ lớn nhưng ngược chiều nên được gọi là hai lực cân bằng
1.2 Chất lượng công việc
∎ Bài tập ôn luyện
- Dạng 1: Biểu diễn lực
Bài 1 Biểu diễn các vectơ lực sau đây
a) Trọng lực của một vật là 1500N (tỉ xích tùy chọn).
b) Lực kéo một sà lan là 2000N theo phương ngang, chiều từ trái sang phải,
tỉ xích 1cm ứng với 500N
Bài 2 * Kéo vật có khối lượng 50kg trên mặt phẳng nghiêng 300 Hãy biểu diễn 3
lực sau đây tác dụng lên vật bằng các vectơ lực
- Trọng lực P .
- Lực kéo Fk song song với mặt phẳng nghiêng, hướng lên trên, có cường
độ 250N
- Lực Fk đỡ vật có phương vuông góc với mặt nghiêng, hướng lên trên, có
cường độ 430N
Bài 3 Biểu diễn trọng lực của một vật A có khối lượng 15kg (tỉ xích 1cm ứng
Trang 10với 50N).
Bài 4 Biểu diễn lực kéo 15000N tác dụng lên vật theo phương hợp với phương
nằm ngang góc 300 hướng từ dưới lên (tỉ xích 1cm ứng với 3000N).
Bài 5 * Hãy biểu diễn trên cùng một hình vẽ các vectơ trọng lực tác dụng lên
các vật có khối lượng lần lượt là: m1 = 2kg; m2 = 3kg; m3 = 5kg (với tỉ xích 1cm ứng với 10N).
- Hướng dẫn giải và đáp án
Bài 1 Biểu diễn như hình 7.
(H.7)
Bài 2 * Biểu diễn như hình 8
(H.8)
Bài 3 Hướng dẫn
Trang 11(H.9)
Trọng lực P có:
- Điểm đặt tại G
- Phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống
- Độ dài 3cm ứng với cường độ P = 150N
Bài 4 Hướng dẫn
(H.10)
Lực F có:
- Điểm đặt tại vật
- Phương hợp với phương nằm ngang 300, chiều từ dưới lên
- Độ dài 5cm ứng với cường độ F = 15000N
Bài 5 * Hướng dẫn
Trọng lực tác dụng lần lượt lên các vật là: P1 = 20N; P2 = 30N; P3 = 50N
Vectơ trọng lực có:
- Điểm đặt tại trọng tâm các vật: G1; G2; G3
- Phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống
- Độ dài P1: 2cm ứng với cường độ P
1 = 20N
- Độ dài P2: 3cm ứng với cường độ P
2 = 30N
- Độ dài P3: 5cm ứng với cường độ P
3 = 50N
Trang 12- Biểu diễn như hình vẽ 11.
(H.11)
- Dạng 2: Diễn tả bằng lời các yếu tố của lực trong các hình vẽ
Bài 1 Diễn tả bằng lời các yếu tố của các lực vẽ ở hình 12; 13.
(H.12)
(H.13)
Bài 2 * Đèn treo ở góc tường được giữ bởi hai sợi dây OA, OB (H.14) Trên hình
có biểu diễn các vectơ lực tác dụng lên đèn Hãy diễn tả bằng lời các yếu
tố đặc trưng của các lực đó
135°
O A
B T
P
2
0,5cm 50N
(H.14)
Trang 13Bài 3 Một lực F có độ lớn 20N tác dụng lên xe B, các yếu tố của lực được biểu
diễn như hình vẽ Hãy mô tả bằng lời lực này (tỉ xích 1cm ứng với 5N).
Bài 4 Hãy diễn đạt thành lời các yếu tố của lực F biểu diễn ở hình vẽ 15 sau
đây
(H.15)
Bài 5 Dựa vào hình vẽ 16, hãy diễn tả bằng lời các yếu tố của các lực.
(H.16)
- Hướng dẫn giải và đáp án
Bài 1.
a) Vật chịu tác dụng của hai lực: Lực kéo Fk có phương nằm ngang, chiều từ trái sang phải, cường độ 250N; lực cản Fc có phương ngang, chiều từ phải sang trái, cường độ 150N
b) Vật chịu tác dụng của hai lực: Trọng lực P có phương thẳng đứng, chiều
từ trên xuống, cường độ 200N Lực kéo Fk có phương nghiêng một góc 300 so với phương nằm ngang chiều hướng lên, cường độ 300N
Trang 14Bài 2 * Đèn chịu tác dụng của các lực
- Lực T1: Gốc là điểm O, phương trùng với sợi dây OA, chiều từ O đến A,
có độ lớn 150N
- Lực T2: Gốc là điểm O, phương trùng với sợi dây OB, chiều từ O đến B,
có độ lớn 150 2N 212N
- Lực P : Gốc là điểm O, phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới và
độ lớn 150N
Bài 3 Lực F trong hình 17 có:
- Điểm đặt tại A.
- Phương ngang, chiều từ trái sang phải.
- Độ dài 4cm ứng với cường độ F = 20N.
(H.17)
Bài 4 Lực kéo F tác dụng lên vật có:
- Điểm đặt tại G
- Phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên
- Độ dài 3cm ứng với F = 60N
Bài 5.
- Lực F1 có: Điểm đặt tại trọng tâm G
1 ; phương ngang, chiều từ phải sang trái; độ dài 2cm ứng với cường độ F 1 = 10N.
- Lực P có: Điểm đặt tại trọng tâm G2; phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống; độ dài
4cm ứng với cường độ P = 20N.
- Lực F2có: Điểm đặt tại trọng tâm G
3 ; phương tạo với phương nằm ngang một góc
20 0 , chiều từ dưới lên; độ dài 3cm ứng với cường F 2 = 15N.
∎ Thử tài sáng tạo
Bài 1 So sánh hai lực biểu diễn bằng hai vectơ P1 và P2 trên hình 18.
Trang 15(H.18)
Bài 2 Hãy biểu diễn lực của dây tác dụng lên khúc gỗ trên hình 19, biết trọng
lượng của quả nặng là 4N với tỉ xích 1cm ứng với 2N
(H.19)
- Hướng dẫn giải và đáp án
Bài 1 Hai lực cùng chiều thẳng đứng từ trên xuống dưới Không so sánh được
vì cường độ lực không cho biết tỉ xích
Bài 2 Biểu diễn lực kéo bằng vectơ F trên hình 19’.
(H.19’)
1.3 Năng suất lao động
∎ Bài khảo sát sau khi thực hiện xong đề tài:
Phần lý thuyết:
Trang 16Câu 1 Lực là nguyên nhân làm
A Tăng vận tốc của chuyển động
B Giảm vận tốc của chuyển động
C Không đổi vận tốc của chuyển động
D Thay đổi vận tốc của chuyển động
Câu 2 Lực là một đại lượng vectơ vì
A Lực chỉ có độ lớn
B Lực chỉ có phương
C Lực chỉ có chiều
D Lực có cả độ lớn, phương và chiều
Câu 3 Vectơ trọng lực có
A Phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên
B Phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống
C Phương xiên, chiều từ dưới lên
D Phương nằm ngang, chiều từ trên xuống
Câu 4 Kí hiệu của vectơ lực và cường độ lực là
A F
và F C F và F D F và F
Đáp án:
Câu 1 Chọn D Câu 2 Chọn D Câu 3 Chọn B Câu 4 Chọn C.
- Phần bài tập:
Bài 1 Hãy diễn tả bằng lời các yếu tố của từng lực cho trên hình vẽ 20
20N
(H 20)
Bài 2 Khi tác dụng hai lực vào vật A như hình vẽ 21 thì vật A sẽ ra sao?
Bài 3 Biểu diễn các vectơ lực sau:
a) Lực kéo một vật sang phải, theo phương ngang, có cường độ 2000N
(chọn tỉ xích 0,5cm ứng với 500N).