Sáng kiến kinh nghiệm “Giải bài tập vật lý bằng phương pháp đồ thị”– Năm học: 2010 - 2011
TÊN ĐỀ TÀI:
“GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ ”
( Phần chuyển động)
Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
Ở chương trình Tốn lớp 7 các em đã làm quen với khái niệm “ Đồ thị hàm số”.
Ở chương trình vật lý 8 các em tiếp tục làm quen với khái niệm “ Đồ thị chuyển động
của vật
”
, song đó chỉ là các kiến thức còn q sơ sài . Chưa đi sâu vào các bài tập tính
tốn một cách cụ thể mà chỉ ở mức độ nhận biết. Với mục đích nâng cao chất lượng
dạy học theo nấc bậc thang, tạo tiền đề cho các em tiếp thu chương trình vật lý
THPT để sau này tham gia các hoạt động giáo dục xã hội. Để đạt được mục đích trên,
hệ thống kiến thức giữ vị trí quan trọng trong việc dạy và học ở trường THCS,
Thơng qua việc giải các bài tập mang tính định lượng , học sinh được cũng cố hồn
thiện kiến thức vật lý, đồng thời rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tế.
Thực tế ở các trường THCS mỗi học kỳ học sinh chỉ học thêm buổi từ một đến
hai buổi nên khơng thể có thời gian và lượng kiến thức phục vụ cho việc giải các bài
tập nâng cao. Mặt khác với xu thế hiện nay học sinh chỉ chú trọng vào học ba mơn
Văn – Tốn – Anh để thi vào cấp 3 còn chưa chú trọng đến mơn Lý để thi vào các
trường chun lớp chọn, chưa nói đến việc tuyển chọn đội ngũ thi học sinh giỏi các
cấp. Vì thế khi học sinh chưa có thói quen tìm tòi, khai thác, mở rộng các bài tốn
đã học giúp các em có cơ sở khoa học khi phân tích, phán đốn, tìm lời giải các bài
tốn khác một cách năng động hơn, sáng tạo hơn.
Từ chỗ giải được bài tốn nhanh, gọn và chính xác các em vươn tới bài tập
giải quyết mối liên hệ giữa các hiện tương vật lý khác nhau. Nếu làm tốt điều này
người thầy đã giúp các em học sinh tự tin hơn vào khả năng của mình và thêm phần
hứng thú học tập.
Người thực hiện: Phạm Xn Thắng- Trường THCS Diễn Hồng
1
Sáng kiến kinh nghiệm “Giải bài tập vật lý bằng phương pháp đồ thị”– Năm học: 2010 - 2011
phng phỏp thù vaứ moọt soỏ bi tp nõng cao cựng vi li bỡnh khi gii bi tp ny.
II. Kin thc s dng
1. Lp phng trỡnh chuyn ng
- Chn chiu dng, gc ta v gc thi gian ( thụng thng cho thun tin ta
chn v trớ ban u ca mt trong hai vt lm gc ta , thi im xut phỏt ca mt
trong hai vt lm gc thi gian, chiu chuyn ng ca mt trong hai vt lm chiu
dng ca trc ta . t ú suy ra giỏ tr i s ca vn tc ca cỏc vt v giỏ tr
x
0
, t
0
tng ng)
- p dng phng trỡnh tng quỏt lp phng trỡnh chuyn ng ca mi vt
x = x
0
+ v(t t
0
)
trong ú: + x l ta ca vt lỳc t (gi)
+ x
o
l ta lỳc t
o
( gi) ( ta ban u)
+ v l vn tc chuyn ng
* Trng hp riờng:
+ Nu chn gc ta O trựng vi v trớ ban u ca vt: x = v(t t
0
)
+ Nu chn gc thi gian l lỳc bt u chuyn ng: x = x
Dạng 1: Vẽ đồ thị
Bài 1: Lúc 6h sáng hai Ôtô khởi hành từ hai địa điểm A và B cách nhau 150km,
chuyển động thẳng đều, ngược chiều nhau với vận tốc tương ứng là 40km/h và
60km/h. Hai ô tô gặp nhau lúc nào? ở đâu?
Giải bài toán bằng phương pháp đại số và đồ thị
Giải:
Chọn gốc tọa độ là địa điểm A, chiều dương là chiều từ A đến B, gốc thời gian là lúc
cả hai xe khởi hành
Phương trình của xe từ A là: x
1
= 40t (1)
Phương trình xe chuyển động từ B là:
x
2
= -60t + 150 (2)
* Bằng phương pháp đại số:
hai xe gặp nhau khi x
1
= x
2
hay 40t = -60t + 150
⇒
t = 1,5h
khi đó x
1
= x
2
= 40.1,5 = 60 (km)
Vậy hai xe gặp nhau tại nơi cách A 60km và lúc
7h30p sáng
Người thực hiện: Phạm Xuân Thắng- Trường THCS Diễn Hoàng
5
1,5
45
2
1
0,75
0,5
105
70
30
t(h)
x (km)
O
Sáng kiến kinh nghiệm “Giải bài tập vật lý bằng phương pháp đồ thị”– Năm học: 2010 - 2011
Bài 3
Giữa hai bến sông A và B cách nhau 20km theo đường thẳng có một đoàn ca nô phục
vụ chở khách liên tục, chuyển động đều với vận tốc như sau: 20km/h khi xuôi dòng từ
A đến B và 10km/h khi ngược dòng từ B về A . Ở mỗi bến cứ cách 20 phút lại có một
ca nô xuất phát, khi đến bến kia ca nô đó nghĩ 20phút rồi quay về.
1) Tính số ca nô cần thiết phục vụ cho đoạn sông đó?
2) Một ca nô đi từ A đến B sẽ gặp trên đường bao nhiêu ca nô ngược chiều, và khi
từ B về A sẽ gặp bao nhiêu ca nô?
Giải bài toán bằng phương pháp đồ thị
Giải
Chọn gốc tọa độ là bến A , chiều dương là chiều từ A đến B, gốc thời gian là lúc
ca nô đi từ A đến B, các đồ thị biểu diễn chuyển động của các ca nô đi từ A đến B
là các đoạn thẳng song song hướng lên
và bằng OD , cách đều nhau 20 phút.Còn
các đồ thị biểu diễn chuyển
đi bộ ngược chiều, chuyển động đều với vận tốc 6km/h trên cùng một đoạn đường
thẳng. Người đi xe đạp dừng lại lúc 6h 30 phút sáng để nghĩ 30 phút, sau đó anh ta
quay trở lại đuổi theo người đi bộ với vận tốc như trước.
Xác định lúc và nơi người đi xe đạp đuổi kịp người đi bộ
Giải:
Chọn địa điểm hai người gặp nhau lúc đầu là gốc tọa độ, chiều dương là chiều chuyển
động của người đi xe đạp lúc đó và gốc thời gian là
lúc 6h sáng.
Căn cứ vào dữ liệu của bài ta vẽ được đồ thị tọa độ -
thời gian của người đi xe đạp ( I) và người đi bộ (II).
Dựa vào đồ thị ta tìm được tọa độ giao điểm khi người
đi xe đạp đuổi kịp người đi bộ là x = -9km,
t = 2,25h
Vậy người đi xe đạp đuổi kịp người đi bộ tại vị trí
cách chỗ gặp trước 9km lúc 8h 15 phút (6 h+ 2,25h)
Dạng 2: Từ đồ thị nêu đặc điểm chuyển động của vật
Bài 1:
Một xe đi trên quảng đường AB dài 110km, có đồ thị
tọa độ - thời gian như hình 1.1. Trong đố x
A
= 80km, x
B
= 30km, t
1 =
0,5h; t
2
= 2,5h; t
3
= 3,25h; t
4
chọn làm gốc tọa độ , sau đó đi tới B lúc 9h15 phút ( 6 + t
3
) .
Xe nghĩ tại B trong 1h ( từ 9h15ph đến 10h15ph). Sau đó xe trở về A chuyển động
đều với vận tốc v
2
=
5 4
110
88( / )
1,25
A B
x x
km h
t t
−
= =
−
và trở về A lúc 11h30 phút (6 + t
5
)
Bài 2:
Trên hình 2.2 có biểu diễn đồ thị tọa độ - thời gian của ba vật
A, B, C
1) Nêu tính chất chuyển động mỗi vật. Tìm vận tốc và lập
phương trình chuyển động của vật A và C
2) Xá định bằng đồ thị và kiểm tra lại bằng tính toán vị trí
và khoảng cách hai vật A, C sau khi đi được 20 giây
Giải:
1) Vật A và C chuyển động thẳng đều vì đồ thị tọa độ - thời gian là đường thẳng
quả như trên
Người thực hiện: Phạm Xuân Thắng- Trường THCS Diễn Hoàng
8
Sáng kiến kinh nghiệm “Giải bài tập vật lý bằng phương pháp đồ thị”– Năm học: 2010 - 2011
Bài 3
Trên hình 3.3 có biểu diễn đồ thị tọa độ - thời gian
của ba chuyển động (I); (II) và (III)
1) Dựa vào đồ thị xác định thời điểm, vị trí xuất
phát, vận tốc, chiều chuyển động của mỗi xe. Lập
phương trình chuyển động của mỗi xe?
2) Xác định trên đồ thị vị trí gặp nhau của các xe ?
3) Kiểm tra lại bằng tính toán dựa vào phương trình
chuyển động.
Giải:
1) Xe (I): xuất phát lúc t = 0h tại vị trí cách gốc tọa độ x
0
= 60km, với vận tốc
v
1
=
60
5
= 12km/h , chuyển động theo chiều ngược với trục Ox và có phương trình
chuyển động là: x
1
= 60 – 12t (1)
Xe (II): xuất phát lúc t = 0h, tại gốc tọa độ với vận tốc v
2
=
60
32
h
và x
1
= x
2
= 20.
60
32
= 37,5km
Xe(I) gặp xe(III) khi x
1
= x
3
↔
60 – 12t = 30(t – 1)
→
t =
90
42
h và
Người thực hiện: Phạm Xuân Thắng- Trường THCS Diễn Hoàng
9
Sáng kiến kinh nghiệm “Giải bài tập vật lý bằng phương pháp đồ thị”– Năm học: 2010 - 2011
x
1
= x
3
= 30.
1
=
25
1
= 25km/h
- Từ B về A ( ứng với đoạn DE) với vận tốc v
’
1
=
25
16,66
2,5 1
≈
−
km/h
* Xe thứ hai chuyển động từ B về A với vận tốc v
2
=
25
16,66
1,5
=
km/h
Hai xe chuyển động cùng lúc , ngược chiều nhau
Hai xe gặp nhau khi: v
1
t + v
2
t = s hay t =
1 2
hai xe gặp nhau hai lần, trong đó có một lần hai xe cùng đến A một lúc
Vậy để hai xe gặp nhau hai lần thì xe thứ hai phải chuyển động với vận tốc
v
2
≤
10km/h
Bài 5:
Cho đồ thị tọa độ- thời gian của hai xe được mô tả như hình 5
a) Nêu đặc điểm mỗi chuyển động, tính thời điểm hai xe gặp
nhau, lúc đó mỗi xe đi được quãng đường bao nhiêu?
b) Khi xe (I) đến B xe (II) còn cách A bao nhiêu kilômét?
c) Để xe (II) gặp xe (II)lúc nó nghĩ thì xe(II) phải chuyển
động với vận tốc bao nhiêu?
Giải:
a) * Xe(I) chuyển động từ A đến B gồm ba giai đoạn:
+ Chuyển động trong thời gian 0,5 h với vận tốc v
1
=
20
0,5
= 40km/h ( đoạn AC)
+ Nghĩ tại đó trong thời gian
t∆
= 2 – 0,5 = 1,5h( đoạn CD)
+ Tiếp tục chuyển động về B trong thời gian 3 -2 = 1h với vận tốc
v
’
1
=
= t -2
Xe (II) đi được s
2
= v
2
t
Ta có s
1
+ s
2
= 50 nên: v
1
t
1
+ v
’
1
(t -2)
+ v
2
t = 50 (*) thay các giá trị v
1
; v
’
1
; v
2
vào (*)
ta có t =
+ Ứng với(1) qua D ta có vận tốc xe(II) là
v
’
2
=
50 20
2
−
=15km/h
+Ứng với đường (2) qua C ta có v
’’
2
=
50 20
0,5
−
= 60km/h
Vậy xe (II) chuyển động với vận tốc 15km/h
≤
v
2
≤
60km/h thì sẽ gặp xe (I) lúc xe (I)
nghĩ
IV. Bài tập rèn luyện
Bài 1: Từ thành phố A vào lúc 6 giờ một người đi xe đạp đến thành phố B cách A 90 km.
Sau đó 30 phút một người đi xe máy cũng khởi hành từ A đến B, vào lúc 7 giờ người đi xe
máy vượt người đi xe đạp. Đến thành phố B người đi xe máy nghỉ lại 30 phút, sau đó quay
về thành phố A với vận tốc như cũ và gặp lại người đi xe đạp lúc 10 giờ 40 phút. Xác định:
b) Xác định nơi và lúc xe thứ hai đuổi kịp xe thứ nhất?
c) Bằng lời giải hãy kiểm tra lại kết quả trên?
Bài 5: Một người đi bộ khởi hành từ A đến B với vận tốc v
1
= 5 km/h ( AB = 20km) .
Người này cứ đi 1h lại nghỉ 30 phút
a) Hỏi sau bao lâu người đó đến B ? Đã nghỉ mấy lần?
b) b) Một người khác đi xe đạp từ B về A với vận tốc v
2
= 20km/h. Sau khi đi đến
A lại quay về B với vận tốc cũ, rồi lại tiếp tục đi. Sau khi người đi bộ đến B,
người đi xe đạp cũng nghỉ tại B, Hỏi:
+ Họ gặp nhau mấy lần ?
Người thực hiện: Phạm Xuân Thắng- Trường THCS Diễn Hoàng
13
Sáng kiến kinh nghiệm “Giải bài tập vật lý bằng phương pháp đồ thị”– Năm học: 2010 - 2011
+ Các lần gặp nhau có gì đặc biệt?
+ Tìm vị trí và thời điểm họ gặp nhau ?
( Giải bài toán trên bằng phương pháp đồ thị)
Bài 6 : Một vật chuyển động đều từ A đến B hết 2 giờ với vận tốc v1=15km/h. Sau đó
nghỉ 2 giờ rồi quay trở về A với vận tốc không đổi v
2
=10km/h.
a) Tính vận tốc trung bình của chuyển động trên quãng đường AB?
b) Vẽ đồ thị quãng đường – thời gian (trục tung biễu diễn quãng đường, trục hoành
biễu diễn thời gian) của chuyển động nói trên?
Bài 7: Hình 1 biểu diễn đồ thị thời gian đi của ba xe chuyển
động thẳng đều từ hai địa điểm A và O
a)Nêu nhận xét về quá trình chuyển động của mỗi xe ?
b)Xác định số lần gặp nhau của các xe ở dọc đường và thời
Giỏi Khá TB Yếu
Kém
20
12 9 0 0 1 20 14 5 0
48,8% 29,3% 21,9% 0% 0% 2,5% 50% 35% 12,5% 0
2) Bài học kinh nghiệm
Qua thời gian thực hiện chương trình thay SGK và đổi mới phương pháp giảng dạy
học, với nhiều khó khăn từ khách quan cũng như chủ quan, bản thân tơi đã rút ra
nhũng bài học kinh nghiệm như sau:
1. Giáo viên phải nắm vững nội dung chương trình vật lý THCS tồn cấp
2.Giáo viên phải nắm vững tư tưởng chỉ đạo trong việc truyền đạt nội dung chương
trình vật lí theo chuẩn kiến thức,kỹ năng
3. Vấn đề quan trọng là dẫn dắt học sinh tìm đến con đường chiếm lĩnh kiến thức và
nắm vững chúng một cách chắc chắn, vì thế giáo viên nên hướng dẫn học sinh ơn
luyện sau mỗi tiết học, Giúp HS có thói quen phân tích bài tốn từ đó tìm ra mối liên
hệ giữa các đại lượng, từ đó tìm ra hướng giải một cách hợp lý nhất
4. Đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực hố hoạt động học tập của học
sinh là một q trình lâu dài khơng thể ngày một, ngày hai mà giáo viên từ bỏ ngay
được kiểu dạy truyền thụ kiến thức đã quen dạy từ lâu. Vì vậy cần phải có sự chỉ đạo
chun mơn, tạo điều kiện theo dõi đánh giá, để giáo viên nhanh chóng cập nhật thực
hiện được những u cầu trên.
Người thực hiện: Phạm Xn Thắng- Trường THCS Diễn Hồng
15
Sáng kiến kinh nghiệm “Giải bài tập vật lý bằng phương pháp đồ thị”– Năm học: 2010 - 2011
* Từ kết quả đạt được trong giảng dạy tơi nhận thức được rằng người GV cần phải có
sự say mê trong giảng dạy, ln có ý thức coi trọng nghề nghiệp, có tinh thần trách
nhiệm và tình thương với HS. Có như vậy bản thân người thầy giáo mơí say mê cơng
tác chun mơn nghiệp vụ, nghiên cứu kỹ tài liệu, sưu tầm tư liệu, tìm tòi phương
pháp đặc trưng đối với từng bài, từng nội dung và kiến thức cần thiết
- GV phải tìm hiểu kỹ từng đối tượng HS, khơi dậy sự say mê u thích mơn học,