SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

ĐỀ TÀI:
“SỬ DỤNG HỆ QUI CHIẾU TƯƠNG ĐỐI ĐỂ GIẢI CÁC BÀI
TOÁN VỀ CHUYỂN ĐỘNG NÉM MÔN VẬT LÝ THPT”

1


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

+ GDĐT:

Giáo dục đào tạo.

+ BGH:

Ban giám hiệu.

+ CL:

Chuyên lý.

+ HQC:

Hệ qui chiếu.

+ NC:

Nâng cao.


một chương trình giảng dạy khá nặng cho đội ngũ giáo viên của nhà trường. Ngay từ
năm học này BGH nhà trường hết sức quan tâm đến tình hình chất lượng của đội ngũ
giảng dạy các lớp chuyên, BGH thường xuyên giám sát kết quả học tập của các lớp
chuyên đồng thời tạo điều kiện hết sức thuận lợi về thời gian – vật lực khuyến khích giáo
viên tự học tập và trao dồi chuyên môn, nâng cao trình độ giảng dạy của bản thân để đạt
được mục tiêu của giáo dục, hoàn thành nhiệm vụ mà Đảng và ngành giáo dục toàn thành
phố giao cho nhà trường. Cho đến nay (năm học 2013-2014) với yêu cầu đổi mới toàn
diện nền giáo dục của từng địa phương, với số lượng lớp chuyên của nhà trường đã lên
đến 15 lớp (cho cả ba khối 10, 11 và 12) thì năng lực giảng dạy của “người thầy” là một
trong những yếu tố hết sức quan trọng tạo nên sự thành công của sự nghiệp giáo dục tại
đơn vị.
Bản thân tôi, là một giáo viên được giao nhiệm vụ giảng dạy môn vật lý cho khối lớp 10
chuyên với một chút ít kinh nghiệm có được về vấn đề “sử dụng hệ qui chiếu tương đối
để giải các bài toán về chuyển động ném” khi giảng dạy bài tập về phần này xin được
4


nêu lên để cùng trao đổi chuyên môn với các bạn đồng nghiệp, nhất là đồng nghiệp trẻ
tuổi. Mong rằng qua vấn đề mà tôi trình bày dưới đây sẽ bổ sung phần nào kỹ năng làm
bài tập cho học sinh thông qua việc giảng dạy của các bạn đồng nghiệp.

II. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
1- Thực trạng của việc làm bài tập của học sinh.
Sau khi dạy xong bài lý thuyết số 18: Chuyển động của vật bị ném thuộc chương II –
Động lực học chất điểm – chương trình vật lý lớp 10 (nâng cao), trước khi dạy thử
nghiệm nội dung sáng kiến kinh nghiệm cho học sinh lớp 10 CL, tôi đã cho học sinh bài
tập về nhà chuẩn bị trước một tuần lễ với ba bài toán có nội dung như sau:
Bài số 1: (19.14 giải toán vật lý 10 trường chuyên Lê Hồng Phong – trang 186) Hai vật
được ném thẳng đứng lên cao với cùng vận tốc đầu v o = 25 m/s, vật nọ sau vật kia một
khoảng thời gian to.


quả Bài tập

đúng

Bài số 1

20 học sinh

9 học sinh

0 học sinh

70%

30%

0%

15 học sinh

12 học sinh

2 học sinh

51%

41,4%

7,6%


7


Nguyên nhân dẫn đến số học sinh làm bài không tốt dù cho các em chuẩn bị trước ở nhà
một tuần lễ là do:
+ Khi giải các bài toán gặp nhau, khoảng cách giữa các vật trong chuyển động ném học
sinh đã sử dụng phương pháp tọa độ làm công cụ chính và là duy nhất, sở dĩ học sinh
chọn cách giải đó vì đây kiến thức được trang bị trong chương I (phần động học chất
điểm) rất kỹ:

Hai chất điểm gặp nhau trong khi chuyển động:


Chuyển động của chúng cùng phương → x1 = x2



x  x 2
Chuyển động của chúng cùng phẳng →  1
 y1  y 2

Khoảng cách giữa hai chất điểm vào một thời điểm


Chuyển động của chúng cùng phương → ℓ = x1  x 2

8



định hướng của chúng trong không gian là những đại lượng bất biến khi xét chúng trong
các hệ qui chiếu khác nhau.
Biện pháp:
Giả sử có hai vật đang chuyển động trong trường trọng lực (chỉ chịu tác dụng duy nhất
của trọng lực) vào một thời điểm t nào đó vận tốc và gia tốc của hai vật xét trong HQC
gắn với đất được xác định là
Vật 1: ( v1 ; a1  g ), vật 2: ( v 2 ; a 2  g )
10


Bây giờ nếu ta chọn HQC gắn với vật 1, thì trong HQC tương đối này vật 1 sẽ đứng yên
còn vật 2 sẽ được xác định là
 v 21  v 2  v1  v 2  (  v1 )

a 21  a 2  a1  g  g  0

Như vậy: Khi có nhiều vật chuyển động trong trọng trường và các vật chỉ chịu tác dụng
của trọng lực không thôi nếu ta chọn một vật bất kỳ làm hệ qui chiếu thì chuyển động
của các vật còn lại khi xét trong hệ qui chiếu đó sẽ luôn là chuyển động có gia tốc bằng
không (chuyển động thẳng đều hay đứng yên)
→ Khi này khoảng cách giữa hai vật sẽ chính là khoảng cách giữa một vật chuyển động
thẳng đều với điểm chọn làm mốc qui chiếu và khoảng cách này sẽ thay đổi theo hàm bậc
nhất đối với thời gian.
* Vấn đề tìm điều kiện của thời gian để đạt được một yêu cầu nào đó về khoảng cách
giữa hai vật chỉ đơn giản thuần túy chỉ là điều kiện về thời gian để hiện tượng xảy ra
trước khi kết thức thời gian chuyển động của hai vật.

11



x21 = - ho + v21t = -11,25 + 5t (m, s) (1)
khi vật gặp vật 1 thì x21 = 0

→t=

11, 25
 2, 25s
5

Độ cao chúng gặp nhau so với điểm ném: (chính là độ cao của điểm chọn làm mốc qui
chiếu tương đối)

h = vo (t + to) -

1
g(t  t o ) 2 = 25.(2,25 + 0,5) – 0,5.10.(2,25 + 0,5)2
2

h = 30,9375 m
b- Tìm to để bài toán có nghiệm.
theo (1) thì để bài toán có nghiệm là t ≥ 0

→t=

ho
1
≥ 0 hay ho ≥ 0 → voto - gt o2 ≥ 0
5
2
13

thiên của x12 trong toàn thời gian chuyển động chung của hai quả cầu.
Từ (2) ta thấy xo12 > 0 và v12 < 0 chứng tỏ quả cầu 1 chạm đất trước quả cầu 2. Vậy thời
điểm ta xét nằm trong khoảng 0 ≤ t ≤ t1 (với t1 là thời bay của quả cầu 1 so với mốc thời
gian được chọn)

→ x1 = xo1 + vo1(t – to) -

1
g(t – to) 2 = 300 + 20(t + 1) – 5(t + 1)2 = 0
2

→ t1 = 9 s
Khoảng cách giữa hai quả cầu này trong hệ qui chiếu được chọn là
ℓ = x12
bảng biến thiên

t (s)

0

13/3 s

15

9


65 – 15t

ℓ

Vật 1



Vật 2

Vật 1
Vật 2

 vo1

v 21
Hình 2

Hình 1

Trong HQC gắn với đất thì thời gian bay của mỗi vật là

16

(d)


t1 =

2v o
2v o sin 
và t2 =
< t1 (công thức trong SGK nâng cao)
g

32v o4 sin  sin 
→ℓ =
.
. 1  sin 
.
g2
2
2
2

Ta thấy tổng ba số hạng:

sin  sin 
+
+ 1  sin  = 1 (hằng số)
2
2

Theo bất đẳng thức Cô –si thì tích ba số hạng đó lớn nhất, tức ℓ lớn nhất khi chúng bằng
nhau

Suy ra:

sin 
= 1  sin 
2

→ sin =

2


Vật 2

B

h



đầu vo hợp

C

h

với phương ngang một góc  hướng về phía vật thứ nhất. Chọn vật thứ nhất làm hệ qui
chiếu, tính  và vo để hai vật gặp được nhau khi chúng chuyển động.
Bài 2: (19.26* giải toán vật lý 10 trường chuyên Lê Hồng Phong – trang 191) Hai vật
được phóng đi đồng thời tại cùng một điểm
Vận tốc đầu của chúng có cùng độ lớn vo

trên mặt đất.
vo




O

19


3 học sinh

89,7%

10,3%

28 học sinh

1 học sinh

0 học sinh

96,6%

3,4%

0%

Bài số 2

0 học sinh

Qua bảng số liệu thu được ta thấy vấn đề đưa ra để giải quyết bài toán chuyển động ném
đã có tác dụng định hướng cho học sinh trong quá trình làm bài, các em không còn lúng
túng khi phải xác định khoảng cách giữa các vật, điều kiện để chúng gặp nhau trong
20


chuyển động ném ….vv. Hơn nữa qua bài học này học sinh đã nhìn nhận tốt hơn về vai

22


+ xác định độ lớn v21 = vo

y
Đạn

Sử dụng công thức tính xmax và ymax trong chuyển

v2

v 21
x max
2

Tàu

động ném xiên

v1

 v1

Ta tính ngay được khoảng cách của đề yêu cầu bởi công thức

ℓ=

x 2max
 y 2max = …..