Tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động nhận thức

Nhóm 3- Chuyên ngành LL và PPDH bộ môn Vật lý Trang 1

1. SƠ ĐỒ TIẾN TRÌNH KHOA HỌC XÂY DỰNG KIẾN THỨC “Điều kiện cân
bằng của một vật rắn dưới tác dụng của ba lực không song song”
1.1. Tiến trình đề xuất kết luận 1.2. Tiến trình kiểm nghiệm kết luận


trực đối với lực
3
F
+ Để
21
,FF


có hợp lực thì chúng phải có giá đồng quy và hợp lực
12
F

được
xác định theo qui tắc hình bình hành
2112
FFF




.
12
F

có giá đồng phẳng,
đồng quy với




mà
     
    

Điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song
là:
 Ba lực phải có giá đồng phẳng, đồng quy.


T
ổng véct
ơ c
ủa ba lực phải bằng không.

Tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động nhận thức

Nhóm 3- Chuyên ngành LL và PPDH bộ môn Vật lý Trang 2

1.2. Sơ đồ tiến trình kiểm nghiệm kết luận

T
ổng véct
ơ c
ủa ba lực phải bằng không.

Có thể kiểm nghiệm kết luận trên như thế nào?
+ Ta có
2112
FFF






),cos(2
2121
2
2
2
112
FFFFFFF



 Vật cân bằng nên:

1 12 1 12
P F P F

P
của
vòng nhẫn.
 Vẽ giá của các lực lên đĩa theo tỉ lệ
xích.

+
2 2
1 1 2 1 2 1 2
2 cos( , )
P F F F F F F
  


(*)

+ Giá của trọng lực và hai dây treo cùng
nằm trên một mặt phẳng và cắt nhau tại
một điểm.
+
1 2 2
, ,
F F P
  
có giá đồng phẳng, đồng quy.
+
1 2 1 2
3 , 4 , os( , ) 1/ 2
F N F N c F F  
 

song, ta biến đổi hệ ba lực thành hệ hai lực bằng quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy và áp
dụng điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực không song song như đã
biết.
 Nếu ba lực không song song cùng tác dụng vào một vật mà vật cân bằng thì nhất
định hợp lực của hai lực bất kì trong ba lực phải và hợp lực đó phải trực đối với lực thứ
ba.
 Điều kiện để hai lực không song song có hợp lực là hai lực đó phải có giá đồng
phẳng, đồng quy. Khi đó, hợp lực đồng phẳng với hai lực và được xác định theo quy tắc
hình bình hành. Nó có giá đồng phẳng đồng qui với hai lực trên.
Trên cơ sở đó, chúng ta thực hiện giải pháp bằng việc xét bài toán vật rắn chịu tác
dụng của ba lực
321
,, FFF



không song song.
+ Kiểm tra tính đồng phẳng, đồng qui của ba lực
321
,, FFF




 Để vật cân bằng thì hợp lực
12
F

của hai lực
21

nên
3
F

và
12
F

đồng phẳng.


321
,, FFF




có giá đồng phẳng , đồng quy
và
0
321321312












),cos(2
2121
2
2
2
112
FFFFFFF



+ Vật cân bằng nên:

1 12 1 12
P F P F
   
 

Hay
2 2
1 1 2 1 2 1 2
2 cos( , )
P F F F F F F
  


(*)
+
PFF

, ,
F F P
  
có giá đồng phẳng, đồng quy.
+
1 2 1 2
3 , 4 , os( , ) 1/ 2
F N F N c F F  
 
. Số chỉ lực kế đo được
2
37
P N

có giá
trị phù hợp với kết quả theo tính toán theo (*).

Vậy điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song là:
Ba lực đó phải có giá đồng phẳng, đồng quy và tổng vectơ của ba lực phải bằng không.
2. MỤC TIÊU DẠY HỌC.
2.1. Nội dung kiến thức cần xây dựng
Điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song là:
 Ba lực phải đồng phẳng và đồng quy.
 Tổng vectơ của ba lực phải bằng không.
2.2. Mục tiêu trong quá trình học
Tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động nhận thức

Nhóm 3- Chuyên ngành LL và PPDH bộ môn Vật lý Trang 5

 Học sinh tham gia đề xuất giải pháp tìm mối liên hệ giữa ba lực

 Học sinh biết vận dụng điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực
không song song giải một số bài tập về cân bằng của vật rắn và giải thích một số hiện
tượng vật lý liên quan trong thực tế.
2.4. Đề kiểm tra kết quả học tập (Thời gian: 45 phút)
Câu 1: (1.5 đ) Điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song
song là gì?
Câu 2: (1.5 đ) Một vật rắn cân bằng dưới tác dụng của ba lực
321
,, FFF



. Biết F
1
= 30N,
F
2
= 40N và
21
FF



. Xác định độ lớn của lực F
3
.
Câu 3: (2 đ) Một vật rắn chịu tác dụng của ba lực
321
,, FFF


a. Xác định và nêu đặc điểm của các lực tác dụng lên vật.
b. Biểu diễn các lực tác dụng lên vật trên hình vẽ và viết biểu thức liên hệ giữa
chúng nếu có.
c. Cho khối lượng của vật m = 2kg, góc nghiêng

=30
0
. Xác định độ lớn của
từng lực tác dụng lên vật. Lấy g = 10m/s
2
.
Tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động nhận thức

Nhóm 3- Chuyên ngành LL và PPDH bộ môn Vật lý Trang 6 3.
PHƯƠ
NG
TIỆN
DẠY
HỌC
B
ộ thí
nghiệm
về cân
bằng
vật rắn:
vật mỏng phẳng hình khuyên, bảng đỡ, thước đo góc, lực kế, dây treo.
4. NỘI DUNG TRÌNH BÀY BẢNG

cân bằng với
12
F

, tức là:
0
321321312









 FFFFFFhayFF

3
F

cùng giá với
12
F

nên
321
,, FFF



= 4N F
2
=3N

= 90
0
P = 5N Nhận
xét kết quả.
+ Theo lý thuyết: F
12
=
2
2
2
1
FF 

+ Theo thực nghiệm: F
12
= P

PF
PF





12
12

Học sinh suy nghĩ trao đổi đưa ra khó khăn về nhu cầu kiến thức cần thiết mà học
sinh chưa biết.
Yêu cầu học sinh đưa ra khó khăn cần giải quyết để có thể giải được bài toán đã
cho.
Nhận xét ý kiến học sinh và giúp học sinh nhận rõ vấn đề cần nghiên cứu giải
quyết, đồng thời đề xuất vấn đề như đã ghi trong sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng kiến
thức.
Tiểu luận chuyên đề tổ chức hoạt động nhận thức

Nhóm 3- Chuyên ngành LL và PPDH bộ môn Vật lý Trang 8

5.2 Giải quyết vấn đề
 Định hướng giải pháp
Yêu cầu học sinh suy nghĩ, cho ý kiến về hướng giải quyết vấn đề.
HS suy nghĩ, trao đổi, phát biểu ý kiến.
Nhận xét các ý kiến của học sinh. Nếu cần giúp đõ để học sinh có thể đề xuất giải
pháp khả thi, giáo viên gợi ý cho học sinh suy nghĩ tới việc: Khi thay thế hai lực
21
,FF



bằng một lực
12
F

thì khi đó coi như vật chịu tác dụng của bao nhiêu lực? Và điều kiện
cân bằng của vật rắn khi đó là gì?
Để
21


phải đồng quy.
 Thực hiện giải pháp, nêu kết luận
Yêu cầu học sinh thực hiện giải pháp đã nêu trên và diễn đạt kết luận trả lời cho vấn
đề đặt ra: Lực
12
F


phải có quan hệ như thế nào với lực
3
F

để vật rắn cân bằng?
Học sinh thực hiện giải pháp và nêu kết luận rút ra được :
12
F

và
3
F

phải là hai lực
trực đối.
Yêu cầu học sinh phát biểu điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba
lực không song song
Nhận xét, bổ sung và đưa ra kết luận như đã ghi trong sơ đồ: Điều kiện để vật rắn
cân bằng khi chịu tác dụng của ba lực không song song là phải đồng phẳng, đồng quy và
tổng vectơ của ba lực phải bằng không.
 Kiểm nghiệm kết quả vừa thu được

Yêu cầu các nhóm học sinh công bố các kết quả và trao đổi để đưa ra kết luận cuối
cùng về kiến thức cần xây dựng được.
Trao đổi chung toàn lớp.
5.3. Khái quát củng cố kết luận về kiến thức mới.
Thực nghiệm đã chứng tỏ để một vật rắn cân bằng dưới tác dụng của ba lực không
song song thì hợp lực của hai lực bất kỳ phải cân bằng với lực thứ ba.
Giao bài tập về nhà:
 Yêu cầu học sinh làm bài tập đã nêu khi đề xuất vấn đề và các bài tập đã ghi ở
mục Đề kiểm tra kết quả học tập trong phần mục tiêu dạy học.
 Ôn lại kiến thức về điểm chia (chia trong, chia ngoài) một đoạn thẳng theo tỉ lệ đã
cho.