“Biên soạn và sưu tầm một số bài tập định tính phần “cơ học” vật lý lớp 10
Chương trình chuẩn
Phần một : NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
I. Lý do chọn đề tài
Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, mô tả thế giới khách quan. Trong
quá trình dạy học vật lý giáo viên phải dùng hệ thông bài tập để học sinh tiếp
cận và vận dụng những kiến thức định luật vào giải thích hiện tượng trong đời
sống. Bài tập vật lý có vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình nhận thức của
người học phát triển năng lực tư duy của người học, giúp người học ôn tập đào
sâu, mở rộng kiến thức. rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo… Bài tập vật lý có nhiều
dạng trong đó dạng bài tập mà giúp cho người học dễ dàng nắm vững lý
thuyết , định luật, định lý… và liên hệ với thực tiễn nhiều nhất đó là bài tập
định tính.
Bài tập định tính là loại bài tập được đưa ra với nhiều tên gọi khác
nhau : “câu hỏi thực hành, câu hỏi để lĩnh hội, bài tập logic, bài tập miệng, câu
hỏi định tính, câu hỏi kiểm tra,…”. Đặc điểm của bài tập định tính là nhấn
mạnh về mặt định tính của các hiện tượng đang khảo sát thông qua bài tập giúp
cho học sinh rèn luyện khả năng tư duy logic, tiếp cận thực tiển, rèn luyện kỹ
năng, kỹ xảo, tạo điều kiện cho học sinh đào sâu và củng cố các kiến thức,
phân tích hiện tượng, làm phát triển khả năng phán đoán, mơ ước sáng tạo, kỹ
năng vận dụng những kiến thức lý thuyết để giải thích các hiện tượng trong tự
nhiên, trong đời sống, trong kĩ thuật. Mở rộng tầm mắt kĩ thuật của học sinh.
Bản chất vật lý của những hiện tượng quen thuộc tồn tại xung quanh con người
sẽ được thể hiện trong những bài tập định tính.
Phần cơ học là phần mở đầu của vật lý phổ thông nó nghiên cứu các
dạng chuyển động cơ, các định luật cơ bản của chuyển động. Cơ học là môn
học mở đầu quen thuộc, rất gần với thực tế nhưng không dễ dàng tiếp nhận và
nghiên cứu đối với học sinh lớp 10. Chính vì vậy, Bài tập định tính sẽ mang lại
hiệu quả cao trong quá trình lĩnh hội của học sinh trong phần học đầu tiên về
vật lý.
Tuy nhiên, bài tập định tính vẫn không được sử dụng rộng rãi trong quá
VI. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp đọc sách và tài liệu tham khảo.
Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia.
Phương pháp toán học.
VII. Đóng góp của khoa luận
Thông qua đề tài giúp chúng ta có cái nhìn tổng quát hơn về môn cơ
học, hiểu sâu hơn bản chất các hiện tượng vật lý từ đó dùng những bài tập định
tính lý thú vào dạy học nhằm kích thích tinh thần học tập của học sinh đối với
môn học, từ đó năng cao hiệu quả dạy học.
Đề tài là tài liệu tham khảo lý thú cho giáo viên và học sinh trong phần
cơ học.
VIII. Dàn ý khóa luận.
Phần một : NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
I. Lý do chọn đề tài
II. Mục đích nghiên cứu.
III. Đối tượng nghiên cứu
IV. Phạm vi nghiên cứu
2
V. Nhiệm vụ nghiên cứu
VI. Giả thuyết khoa học
VII. Phương pháp nghiên cứu
VIII. Thời gian nghiên cứu
IX. Đóng góp của khoa luận
X. Dàn ý khóa luận
Phần hai: NỘI DUNG
I. Cơ sở lý luận về bài tập định tính trong dạy học vật lý :
1. Khái niệm về bài tập định tính.
2. Vai trò và tác dụng của bài tập định tính
3. Các dạng bài tập định tính.
3.1 Giải thích hiện tượng
2.2.3 Hệ thống và giải bài tập định tính về Động lực học chất điểm
2.2.3.1 Ba định luật Niu-tơn
2.2.3.2 Lực hấp dẫn. Định luật vạn vật hấp dẫn
2.2.3.3 Lực đàn hồi lò xo . Định luật Húc
2.2.3.4 Lực ma sát
2.2.3.5 Lực hướng tâm
2.2.3.6 Chuyển động ném ngang
2.2.4 Ý nghĩa
2.3. Chương III: Cân bằng và chuyển động của vật rắn
2.3.1 Đặt điểm
2.3.2 lý thuyết
2.3.3 Hệ thống và giải bài tập định tính về Cân bằng và chuyển động
của vật rắn
2.3.3.1 Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và của
ba lực không song song
2.3.3.2 Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen
lực.
2.3.3.3 Quy tắc hợp lưc song song cùng chiều.
2.3.3.4 Các dạng cân bằng. Cân bằng của một vật có mặt chân
đế.
2.3.3.5 Chuyển động tịnh tiến của vật rắn. Chuyển động quay
của vật răn quanh trục cố định.
2.3.3.6Ngẫu lực.
2.3.3 Ý nghĩa
2.4 Chương IV: Các định luật bảo toàn
2.4.1. Đặc điểm và lý thuyết
2.4.2 lý thuyết
4
2.4.3 Hệ thống và giải bài tập định tính về Các định luật bảo toàn.
2.4.3.1 Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng.
tập tính toán.
3. Các dạng bài tập định tính.
3.1 Giải thích hiện tượng
Giải thích hiện tượng là cho biết một hiện tượng đã xảy ra, và luôn xảy
ra như vậy, tức là biết hiện tượng và giải thích nguyên nhân của nó. Đối với
người học, nguyên nhân đó chính là những đặc tính của những định luật vật lý.
5
Đối với dạng bài tập này, bắt buột phải thiết lập mối quan hệ giữa một hiện
tượng cụ thể với một số đặc tính của sự vật, hiện tượng với một định luật hay
một lý thuyết vật lý này đó.
3.2 Dự đoán hiện tượng
Bài tập dự đoán hiện tượng là cân cứ vào điều kiện cụ thể của đầu bài,
xác định điều kiện cụ thể của đề bài, xác định những định luật chi phối hiện
tượng và dự đoán hiện tượng gì có thể xảy ra và xảy ra như thế nào. Tức là, ta
đã biết điều kiện cụ thể và sau đó tìm quy luật chung chi phối hiện tượng và rút
ra kết luận.
4. Phương pháp giải bài tập định tính
Do tính đa dạng và nhiều hình thức của bài tập định tính, về mặt phương
pháp giải có những phương pháp sau:
4.1 Phương pháp Ơristic
Phương pháp Ơristic là phương pháp giải quyết vần đề dựa vào các tri
thức kinh nghiệm hơn là các lập luận duy lí. Phương pháp được sử đối với
những bài tập định tính có thể phân tích được thành nhiều câu hỏi định tính
nhỏ, đơn giản hơn, có liên quan với nhau mà các câu trả lời hoặc đã nằm trong
giả thiết, hoặc ở trong các định luật vật lý mà học sinh đã biết.
Với phương pháp này giúp cho học sinh rèn luyện khả năng phân tích
các hiện tượng vật lý, tổng hợp dữ kiện bài toán, dung những kiến thức đã học
kết hợp với những kinh nghiệm và sự sáng tạo để giải bài tập.
4.2 Phương pháp đồ thị
- Phương pháp đồ thị được sừ dụng khi các thông tin của bài tập định
những điều kiện của bài tập. trên cơ sở đó, Ta chuyển ngôn ngữ bài tập về ngôn
ngữ vật lý. Hình dung rõ ràng về hiện tượng vật lý.
5.2. Phân tích hiện tượng
Nghiên cứu các dữ kiện ban đầu của bài tập: Những hiện tượng gì, sự
kiện gì, những tính chất gì của vật thể, những trạng thái nào của hệ để nhận
biết chúng có liên quan đến những khái niệm nào, quy tắc nào, định luật nào đã
học trong vật lý.
Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đề bài, khảo sát
xem mỗi giai đoạn diễn biến đó bị chi phối bởi những đặc tính nào, định luật
nào Hình dung toàn bộ diễn biến của hiện tượng và các định luật, quy tắc chi
phối nó.
5.3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả
Phận loại bài tập định tính có nhiều cách khác nhau, nhưng thường gập
nhất là hai dạng cơ bản đó là giải thích hiện tượng và dự đoán hiện tượng.
Đối với loại bài tập giải thích hiện tượng, ta phải thiết lập được mối
quan hệ giữa một hiện tượng cụ thể với một số đặc tính của sự vật hay định luật
vật lý, tức là phải thực hiện được phép suy luận lôgic, trong đó cơ sở kiến thức
phải là một đặc tính chung của sự vật hoặc định luật vật lý có tính tổng quát áp
dụng vào điều kiện cụ thể của đề bài mà kết quả cuối cùng chính là hiện tượng
đã được nêu ra trong đề bài.
Những hiện tượng thực tế thường rất phức tạp, trong khi đó các định
luật vật lý lại khá đơn giản, nên thoạt nhìn thì khó có thể phát hiện ngay được
mối quan hệ giữa hiện tượng đã cho với những định luật vật lý đã biết. Trong
những trường hợp như thế, cần phân tích hiện tượng phức tạp ra các hiện tượng
đơn giản, sao cho mỗi hiện tượng đơn giản chỉ tuân theo một định luật hay một
quy tắc nhất định. Tóm lại, này cần xây dựng lâp luận sau:
+ Tìm hiểu đầu bài những dấu hiệu có liên quan đến một tính chất vật
lý, một định luật vật lý đã biết.
7
+Phát biểu đầy đủ tính chất của định luật đó.
bài tập có nội dung thực tế, bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo, bài tập cho
thừa hoặc thiếu dữ kiện, bài tập mang tính chất ngụy biện và nghịch lý, bài tập
có nhiều cách giải khác nhau và bài tập có nhiều lời giải tùy theo điều kiện cụ
thể của bài tập mà giáo viên không nêu lên hoặc chỉ nêu lên một điều kiện nào
đó mà thôi.
Bài tập giả tạo là bài tập mà nội dung của nó không sát với thực tế, các
quá trình tự nhiên được đơn giản hóa đi nhiều hoặc ngược lại, cố ý ghép nhiều
yếu tố thành một đối tượng phức tạp để luyện tập, nghiên cứu. Bài tập giả tạo
thường là bài tập định lượng, có tác dụng giúp học sinh sử dụng thành thạo các
công thức để tính đại lượng nào đó khi biết các đại lượng khác có liên quan,
mặc dù trong thực tế ta có thể đo nó trực tiếp được.
8
Bài tập có nội dung thực tế: là bài tập có đề cập đến những vấn đề có liên
quan trực tiếp tới đối tượng có trong đời sống, kĩ thuật. Dĩ nhiên những vấn đề
đó đã được thu hẹp và đơn giản hóa đi nhiều so với thực tế. Trong các bài tập
có nội dung thực tế, những bài tập mang nội dung kĩ thuật có tác dụng lớn về
mặt giáo dục kĩ thuật tổng hợp. Nội dung của các bài tập này phải thỏa mãn các
yêu cầu:
+ Nguyên tắc hoạt động của các đối tượng kĩ thuật nói đến trong bài tập
phải gắn bó mật thiết với những khái niệm và định luật vật lý đã học.
+Đối tượng kĩ thuật này phải có ứng dụng khá rộng rãi trong thực tiễn
sản xuất của nước ta hoặc địa phương nơi trường đóng.
+Số liệu trong bài tập phải phù hợp với thực tế sản xuất.
+ Kết quả của bài tập phải có tác dụng thực tế, tức là phải đáp ứng một
vấn đề thực tiễn nào đó.
Khi ra cho học sinh những bài tập vật lý có nội dung kĩ thuật, cần có bài
tập không cho đầy đủ dữ kiện để giải, học sinh có nhiệm vụ phải tìm những dữ
kiện đó bằng cách tiến hành các phép đo hoặc tra cứu ở các tài liệu.
Bài tập luyện tập: được dùng để rèn luyện cho học sinh áp dụng các kiến
thức đã học để giải từng loại bài tập theo mẫu xác định. Việc giải những bài tập
II. Giải bài tập định tính phần cơ học trong chương trình lớp 10 (cơ bản )
1. Đặc điểm chung phần cơ học trong chương trình vật lý 10
Phần cơ học trong chương trình vật lý 10 nghiên cứu tính chất của
chuyển động cơ mà không xét đến nguyên nhân chuyển động, đến nghiên cứu
nguyên nhân gây ra chuyển động và nguyên nhân làm biến đổi trạng thái của
chuyển động. cơ học còn nghiên cứu đến các định luật trong bảo toàn, sự cân
bằng và chuyển động của vật rắn. Những kiến thức thực tế có liên quan nhất
thiết phải đươc giáo viên đề cập trong bài tập định tính giúp học sinh tuy duy
đúng về hiện tượng xảy ra xung quanh trong đời sống và kỹ thuật.
2. Hệ thống bài tập và phương pháp giải bài tập định tính
2.1 Chương I: Động học
2.1.1 Đặc điểm
Động học là một phần của cơ học nghiên cứu cách xác định vị trí của
vật trong không gian tại những thời điểm khác nhau và mô tả các tính chất của
chuyển động của các vật bằng công cụ toán học, nhưng không xét đến nguyên
nhân chuyển động.Ở chương bao gồm: các khái niệm chất điểm, quỹ đạo, hệ
quy chiếu, vận tốc, tốc độ trung bình, vận tốc tức thời, tốc độ góc, gia tốc các
loại chuyển động, các đặc điểm của chuyển động như: quỹ đạo, gia tốc trong
các chuyển động và tính tương đối của chuyển động. Khi bước vào nghiên cứu
học sinh dễ dàng tiếp nhận lý thuyết một cách dễ dàng nhưng đem nó mà vận
dụng vào thưc tế là rất khó khăn. Vì thực tế một hiện tượng cơ học luôn chịu
chia phối nhiều nguyên nhân. Bài tập định tính cần thiết trong việc lựa chọn
những bài tập bao hàm các hiện tượng vật lý mà gần với kiến thức đã học.
2.1.2 Tóm tắt lý thuyết:
2.1.2.1 Chuyển động cơ:
Chuyển động của một vật là sự thay đổi vị trí của vật đó so với các vật
khác theo thời gian.
Khi kích thước của vật là nhỏ so với phạm vi chuyển động, ta có thể coi
vật như một chất điểm có khối lượng bằng khối lượng của vật. Những vật có
hình dạng và kích thước không thay đổi theo thời gian gọi là vật rắn.
Trong đời sống gọi độ lớn của vận tốc là tốc độ.
Đơn vị : m/s, km/h, cm/s.
Gia tốc:
nên a = 0
Phương trình chuyển động:
( )
0 0
– x x v t t
= +
Hay : x = x
0
+ v.t ( t
0
= 0)
s = v.t ( đường thẳng)
0 0
( 0, 0)x vt t x= = =2.1.2.2 Chuyển động thẳng biến đổi điều
Định nghĩa:
Là chuyển động thẳng trong đó vận tốc biến thiên (tăng hoặc giảm)
được những lượng bằng nhau trong những khoảng thời gian bất kì.
Vận tốc:
Vận tốc trung bình:
11
a
t t
+
=
−
ur uur
r
trong đó:
0
v
uur
là vận tốc ở thời điểm t
0
,
t
v
ur
là vận tốc ở thời điểm t .
Hướng:
a v
↑↑ ∆
r r
Độ lớn:
0t
v v
a
t
−
=
Định nghĩa:
- Sự rơi tự do là sự rơi của các vật trong chân không chỉ dưới tác dụng
của trọng lực.
Khi không có sức cản của không khí:
+ Các vật có hình dạng và khối lượng khác nhau đều rơi như nhau.
+ Mọi vật chuyển động ở gần mặt đất đều có gia tốc rơi tự do.
Vật rơi tự do chuyển động theo phương thẳng đứng.
Chuyển động rơi tự do là chuyển động nhanh dần đều.
- Phương trình chuyển động:
2 2
1
, , 2
2
t
t
h gt v gt v gt
= = =
Chọn vị trí ban đầu của vật làm gốc tọa độ, chiều dương hướng từ trên
xuống dưới.
Ở cùng một nơi trên Trái Đất các vật rơi tự do có cùng gia tốc, gọi là gia
tốc rơi tự do. Thường lấy g = 9,8m/s
2
.
2.1.2.5 Chuyển động tròn đều
Chuyển động tròn đều là chuyển động có đặc điểm:
- Quỹ đạo là một đường tròn.
- Vật đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời
gian bằng nhau bất kì.
Vectơ vận tốc của vật chuyển động tròn đều có :
Công thức cộng vận tốc : Vận tốc của vật 1 đối với vật 3 bằng tổng
vectơ vận tốc vật 1 đối với vật 2 và vận tốc vật 2 đối với vật 3.
1,3 1,2 2,3
v v v
= +
uur uur uuur
1,3
v
uur
là vận tốc tuyệt đối.
1,2
v
uur
là vận tốc tương đối.
2,3
v
uuur
là vận tốc kéo theo.
Trong trường hợp các chuyển động cùng phương thì các công thức
vectơ chuyển thành công thức đại số.
2.1.3 Hệ thống và giải bài tập định tính về Động học
2.1.3.1 Chuyển động cơ
Đây là bài học đầu tiên về chuyển động cơ học giúp học sinh hình thành cơ
sở đầu tiên về động học vì vậy cần làm rõ bản chất vật lý trong từng phần, cụ
thể là các bài tập sau:
Bài 1:
Một số hành khách đang ngồi trong một khoang kín của tàu thủy đang di
chuyển trên biển. Họ không biết là họ có chuyển động cùng với tàu thủy trên
biển không hoặc không biết chuyển động như thế nào. Cảm giác của họ có
đúng không? Tại sao?
Khi ta trên xe hay tàu chuyển động nếu không nhìn ra xung quanh ta
cũng có cảm giác không chuyển động. Trường hợp trên nếu có nhiều vật thể
xung quanh có thể là đứng yên hay chuyển động thì dễ dàng tìm được vật làm
mốc và phi công thấy mình cùng tàu chuyển động.
Qua bài tập có thể mở rộng cho học sinh trường hợp tương tự như đi tàu
trên biển, hành khách trên máy bay khi không nhìn xuống…Loại bài tập này
tương đối đơn giản giúp học sinh củng cố kiến thức vừa học và liên hệ với thực
tế.
Bài 2:
Từ tâm một cái đĩa đang quay người ta búng một viên bi lăn theo lòng
máng đặt trên một bán kính của đĩa. Hỏi quỹ đạo của viên bi đối với đĩa và đối
với Trái Đất có hình gì?
Bài giải
- Bài tập dạng giải thích hiện tượng:
Chuyển động của viên bi trên đĩa đang quay không phải chỉ một quỹ đạo
đơn giản đối với bài này học sinh dễ bị nhầm vì cho rằng quỹ đạo là duy nhất.
Từ những hiện tượng trong đời sống hàng ngày giúp học sinh phân tích rõ ràng
hơn.
15
Phương pháp giải: Suy luận logic, thực hiên theo các bước sau:
Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập
Viên bi sẽ được giữ cho chuyển động thẳng vào tâm của cái đĩa đang
quay nên có các dạng quỹ đạo khác nhau so với đĩa và mặt đất. Lý thuyết đã
học quỹ đạo là những đường được vạch ra khi chất điểm chuyển động.
Bước 2: Phân tích hiện tượng
Khảo sát chuyển động của bi so với đĩa và Trái Đất: đĩa quay tròn, viên
bi chuyển động thẳng vào tâm quả cầu.
Bước 3: Xây dựng lập luận và suy luận kết quả
Kiến thức cần dùng là chất khi chuyển động sẽ vạch ra một đường trong
không gian, đường đó là quỹ đạo của chất điểm. Viên bi được xem là một chất
Giai đoạn đạn rời nòng súng và bay tới mục tiêu được xem là chất điểm.
2.1.3.2 Chuyển động thẳng điều
Đối với phần chuyển động của chất điểm các em dễ dàng nhận ra kiến
thức cơ bản vì bài này chủ yếu là những khái niệm cơ bản nên hiệu quả cao
nhất khi dùng bài tập suy luận đơn giản và câu hỏi thí nghiệm hoặc dùng đồ thị,
cụ thể là:
Bài 1:
Từ hai địa điểm AB cách nhau 35 km, có hai chiếc ôtô chuyển động
thẳng đều ngược chiều nhau lần lượt với vận tốc 20 km/h và 15 km/h. Có
một con chim từ ôtô thứ nhất bay thẳng đều sang chạm vào ôtô thứ hai, rồi
lại bay thẳng đều sang chạm ôtô thứ nhất và cứ thế với vận tốc không đổi
là 120 km/h. Biết thời gian chim chạm vào ôtô không đáng kể. Hỏi khi hai
hai xe gặp nhau thì chú chim bay được tổng quãng đường là bao nhiêu?
Bài giải
Bài tập dự đoán kết quả.
Học sinh có thể dùng kiến thức về chuyển động thẳng đều mà trả lời
nhanh câu hỏi vừa nêu. Đối với học sinh vừa đọc vào thấy rất phức tạp vì chim
có thể đổi hướng rất nhiều lần. Kiến thức các em cần dùng là khái niệm về
chuyển động thẳng đều và mối liên hệ giữa quãng đường,vận tốc và thời gian.
Để giải bài tập ta thực hiện theo các bước sau:
Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập
Các xe chuyển động thẳng đều tức là chuyển động thẳng trên một đường
thẳng trong đó vật đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng
thời gian bằng nhau bất kì.
Bước 2: Phân tích hiện tượng
Hai xe chuyển động ngược chiều với hai ô tô cách nhau 100 m. Mỗi
chuyển động là chuyển động thẳng đều. Tốc độ của chim lớn hơn có thể đến
chạm vào xe nhiều lần và đại lượng cần tìm là quãng đường chim bay được.
Bước 3: Xây dựng lập luận và suy luận kết quả
Trong chuyển động thẳng đều quãng đường tỉ lệ thuận với thời gian
cách từ vật đến vị trí làm mốc trong hệ quy chiếu đã chọn tại thời điểm ban
đầu. Còn giao điểm của đồ thị với trục thời gian Ot là thời điểm được chọn để
xác định chuyển động. Giao điểm của các đồ thị với nhau cho biết thời điểm
hai chuyển động gặp nhau tại một tọa độ xác định.
Bước 4: Biện luận
Đồ thị có thể nêu lên tích chất của chuyển động thẳng điều thông qua
các đường: độ dốc, góc xuất phát…
Đối với bài học chủ yếu giúp các em khả năng tìm kiếm thông tin từ đồ
thị. Hiện nay các bài viết khoa học đa số điều có đồ thị đi kèm theo vì một đồ
thị có thể tải rất nhiều thông tin khoa học.
2.1.3.3 Chuyển động thẳng biến đổi điều
Bài tập định tính thí nghiệm :
Ghép hai thước bẹt dài L(m) đủ lớn để có đủ thời gian khảo sát chuyển
động và tạo thành một cái máng chữ V. Gác một đầu máng lên trên một quyển
sách để tạo thành một máng nghiêng. Lựa chọn chiều dày quyển sách để cho
một viên bi bắt đầu thả lăn từ đầu máng đi trọn chiều dài L(m) trong t(s).
18
Từ thí nghiệm chúng ta có thể đặt ra những câu hỏi định tính sau:
a/ Chuyển động của viên bi lăn trên máng nghiêng là chuyển động gì?
Gia tốc bi chỉ phụ thuộc vào yếu tố nào?
Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập
Viên bi chuyển động trên máng nghiêng có thể quan sát thấy viên bi
chuyển động với vận tốc càng lớn. Nếu tăng góc nghiêng thì sự biến đổi vận
tốc càng lớn, tốc độ viên bi tăng nhanh hơn, nếu giảm góc nghiêng thì ngược
lại.
Bước 2: Phân tích hiện tượng
Chuyển động của bi lăn trên máng nghiêng, bỏ qua ma sát viên bi chịu
tác dụng của trọng lực, phản lực của máng nghiêng lên bi. Dưới tác dụng của
hợp lực không đổi thì gia tốc sinh ra là không đổi trong suốt thời gian chuyển
động lăn của bi trên máng nghiêng.
2
s at=
Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả
Từ công thức tính quãng đường
2
1
2
s at=
ta thấy trong chuyển động
nhanh dần đều (S tỉ lệ t
2
) nên quãng đường đi được giảm đi so với chuyển động
thẳng đều bằng
1
4
lần độ dài máng nghiêng.
Bước 4: Biện luận:
+ Gia tốc a quyết định trạng thái của chuyển động. Chuyển động với
gia tốc
a
r
bao hàm cả các chuyển động thẳng đều.
+ Quy luật biến đổi của gia tốc xác định quy luật thay đổi của chuyển
động.
Khi: a=0: chuyển động thẳng đều,
a const=
:chuyển động biến đổi
đều,
a const≠
:chuyển động biến đổi theo quy luật biến đổi của gia tốc a.
b)Căn cứ vào các số liệu trên có thể tính được vận tốc trung bình của ô
tô không ? Tại sao ?
Lời giải :
a)Số liệu đã ghi lại cho biết vận tốc tức thời tại thời điểm ghi số liệu .
b)Không thể dùng số liệu trên để tính vận tốc trung bình được .
Bài 3 :
Một học sinh đã tự đặt ra một bài toán như sau : Khi một toa xe điện đang có
vận tốc 10m/s . Người lái xe bắt đầu hãm phanh , toa xe chuyển động chậm dần đều
cho đến khi dừng lại . Kết quả thí nghiệm cho thấy toa xe đã đi được quãng đường 8m
trong 2s . Gia tốc của toa xe là bao nhiêu ?
Ba bạn học sinh đã sử dụng các công thức khác nhau và đưa ra 3 kết
quả không giống nhau :
+Học sinh A : Từ
2
2
0
1
6
2
m
s v t at a
s
= + ⇒ = −
+Học sinh B : Từ
0
v v
a
t
−
=
nên ngoài không khí viên gạch chịu ảnh hưởng của không khí ít hơn so với
21
lông chim. Lực cản của không khí hướng lên tác dụng ngăn cản sự rơi. Viên
gạch chịu ảnh hưởng của lực này ít hơn so với lông chim làm lông chim rơi
chậm hơn. Trong chân không cả hai vật rơi như nhau.
Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả
Sự rơi tự do là sự rơi của các vật trong chân không chỉ dưới tác dụng của
trọng lực.
Khi không có sức cản của không khí. Các vật có hình dạng và khối
lượng khác nhau đều rơi như nhau, Mọi vật chuyển động ở gần mặt đất đều có
gia tốc rơi tự do.
Quá trình rơi ngoài không khí lực cản của không khí làm lông chim rơi
chậm hơn nên viên gạch. Trong chân không các vật rơi nhanh như nhau nên
chúng chuyển động như nhau.
Bước 4: Biện luận
Rơi tự do chỉ phụ thuộc vào gia tốc trọng trường nên vật lớn, nhỏ hay
nặng, nhẹ đều như nhau. Ngoài không khí vật càng nhẹ thì sẽ rơi chậm hơn so
với vật nặng vì đối với vật nặng lực cản không khi rất nhỏ so với khối lượng
của chúng nên ta không nhận ra.
Bài 2:
Một người đang cầm hai lò xo có độ cứng và chiều dài ban đầu như
nhau. Lần lượt móc hai quả nặng 0,5g, 20g vào lò xo thứ nhất và lò xo thứ hai.
So sánh chiều dài hai lò xo khi móc vật. Nếu người đó vào thang máy và thả
cho thang rơi tự do thì chiều dài của lò xo sẽ như thế nào?
Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập
Khi móc vật vào lò xo sẽ dãn ra tỉ lệ với khối lượng quả nặng. khi rơi tự
do thì qui tắc này có thể không còn đúng nữa. sử dụng tính chất rơi tự do để
giải bài tập.
Bước 2: Phân tích hiện tượng
Treo vào lò xo vật càng nặng thì độ dãn của nó càng tăng theo. Khi vật
Bình thường nếu úp ngược ly nước thì nước sẽ đổ xuống vì trọng lực.
Khi nước và cốc đặt trong thang máy đang rơi tự do thì cốc nước cũng rơi tự do
cùng với thang máy.
Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả
Bài tập này dùng tam đoạn luận như sao:
Sự rơi tự do là sự rơi của các vật trong chân không chỉ dưới tác dụng
của trọng lực, trọng lượng khi vật đang rơi bằng không tức là ở trạng thái
không trọng lượng. Thang máy đang rơi tự do kéo theo cốc và nước trong cốc
cũng rơi tự do. Vì vậy, nước không đổ ra ngoài, chúng chuyển động như nhau
và không có chuyển động tương đối với nhau.
Bước 4: Biện luận
Khi rơi vật ở trạng thái không trọng lượng. ví dụ: một vật đặt lên cân
cân chỉ trọng lượng của vật đó tức là bàn cân đã chống lại sự rơi nói cách khác
phản lại trọng lực của trái tác dụng lên vật.
Bài 4:
[1]
Một học sinh thử tính vận tốc khi chạm đất của một hạt mưa rơi từ một
đám mây ở độ cao 1000 mét so với mặt đất. Bạn đó rất ngạc nhiên vì sau khi
áp dụng công thức về sự rơi tự do: v
2
= 2gh thì đã tìm thấy vận tốc của hạt mưa
lúc chạm đất là v = 141 (m/s), tức là bằng vận tốc của viên đạn bắn ra khỏi
nòng súng! Học sinh đó thắc mắc: Tại sao hạt mưa rơi từ trên trời cao xuống
đất lại không sát thương muôn loài, nếu như nó có vận tốc như đạn! Bạn có thể
giải đáp được thắc mắc này không?
23
Bài tập giải thích hiện tượng:
Học sinh tính vận tốc hạt mưa rơi trong điều kiện lý tưởng vì ngoài thực
tế hạt mưa chịu ảnh hưởng từ môi trường cụ thể hơn là lực cản của không khí.
Ta tiến hành giải theo các bước sau:
Chuyển động tròn đều có quỹ đạo là một đường tròn trong đó vật đi
được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau
bất kì. Trái Đất quay tròn đều. Vì vậy, tàu thủy cũng chuyển động tròn đều.
Chu kì của chuyển động tròn đều là thời gian cần thiết để vật đi được
một vòng, chu kỳ Trái Đất là 24 h. chu kỳ của tàu thủy bằng với chu kỳ Trái
Đất. Chu kỳ của tàu thủy là 24h.
Bước 4: Biên luận
24
Không riêng vì tàu thủy tất cả nhũng vật cố định như nhà, cây cối…
cũng chuyển đông tròn đều theo chu kỳ quay của Trái Đất, trừ điểm cực bắc và
cực nam của Trái Đất.
Bài 2:
Một máy tiện đang hoạt động, trục của máy tiện quay rất nhanh. Nếu
dùng một bút bi và một chiếc đồng hồ bấm giây hãy nêu phương án để xác định
tố độ của trục quay?
Bài tập liên quan với thực tế nếu các em chưa gặp máy tiện thì giáo viên
hướng dẫn thêm. Yêu cầu của bài chỉ cần hình dung được có một trục đang
quay và xác định tốc độ của nó. Đối với bài tập này các em có rất nhiều ý
tưởng nên có thể hướng dẫn các em làm theo bước sau:
Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập
Trục quay của máy tiện quay tròn với vận tốc góc lớn. Bút bi dùng để vẽ
và vạch lên những đường trên trục quay. Đồng hồ bấm giây dùng để đo thời
gian. Với các dụng cụ đó kết hợp với kiến thức đã học các em có thể xác định
được vận tốc của trục tức là xác định số vòng/giây
Bước 2: Phân tích hiện tượng
Giống như bài tập quỹ đạo của viên bi chuyển động trên máng thẳng từ
tâm của một cái đĩa đang quay ra ngoài thì quỹ đạo của bi đối với đĩa là đường
xoắc ốc. Bài tập này nếu ta dùng bút vẽ dọc theo trục một đường thẳng thì vết
mực tạo trên trục có dạng xoắc có nhiều vòng giống như hình của lò xo. Ta có
thể đếm được số vòng trên đó khi máy dừng lại. Dùng đồng hồ xác định thời
có liên tương đến đại lượng vận tốc trong chuyển động tròn đều.
25
Copyright: Tài liệu đại học ©