A - ĐẶT VẤN ĐỀ
I.
Lý do chọn đề tài
Vật lý là môn khoa học liên quan mật thiết đến nhi ều hiện t ượng khoa
học thực tế. Dạy học Vật lý là hình thành cho h ọc sinh th ế gi ới quan khoa
học, biết vận dụng lý thuyết vào thực tiễn. Trong quá trình dạy học V ật lý
cần phải trang bị cho học sinh nắm chắc lý thuyết sau đó m ới luy ện t ập
bài tập.
Để giải quyết tốt việc giải các bài tập cho học sinh thì giáo viên ph ải
không ngừng đổi mới phương pháp, phải biết học là quá trình ki ến t ạo,
học sinh tìm tòi khám phá phát hiện, luyện tập và xử lý thông tin... Th ầy là
người đặt vấn đề, đưa ra các tình huống và cung cấp cho h ọc sinh nh ững
thông tin bổ trợ cần thiết, uốn nắn những sai lầm mà học sinh m ắc ph ải.
Do đó cần phải rèn luyện cho học sinh có tính tư duy sáng t ạo.
Trong chương trình Vật lý THCS, phần chuy ển đ ộng c ơ h ọc đ ược đ ưa vào
với thời lượng không nhiều nhưng chiếm phần quan trọng trong các đ ề
kiểm tra cuối kỳ, cuối năm, đặc biệt là trong các đề thi h ọc sinh gi ỏi các
cấp, thi vào trường chuyên.
Vì vậy trong quá trình giảng dạy nhiều năm tôi đã nghiên c ứu và tìm ra
“Kinh nghiêm giải các bài tập chuyển động cơ học trong chương
trinh Vật lý 8”. Trong bài viết này tôi mạnh dạn đưa ra để bạn bè đ ồng
nghiệp cùng các em học sinh cùng tham khảo.
II . Mục đích và nhiêm vụ nghiên cứu:
Phân dạng bài tập chuyển động cơ học, phân tích các n ội dung lý
thuyết có liên quan băng việc viết phương trình chuyển động. Hướng d ẫn
cho học sinh vận dụng lý thuyết phân tích bài toán đề ra đ ược ph ương
pháp giải cụ thể, ngắn gọn dễ hiểu nhất. Phát hiện và bồi d ương nh ững
học sinh có năng lực học tập bộ môn Vật lý nhăm mang lại các ki ến th ức
nâng cao, ky năng giải bài tập.
I. Cơ sở lý luận
Theo quan điểm đổi mới phương pháp thì học là quá trình kiến tạo, học
sinh là người tìm tòi, khám phá và phát hiện vấn đề, khai thác và xử lý thông
tin...để từ đó hình thành và chiếm lĩnh kiến thức. Còn dạy là sự hổ trợ học sinh
hình thành kiến thức, giáo viên là người có nhiệm vụ giúp đỡ, uốn năn những sai
sót mà học sinh mắc phải. Trong sáng kiến kinh nghiệm này, tôi muốn hình
thành cho học sinh một hệ thống bài tập từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp
một cách thích hợp với trình độ kiến thức của học sinh. Lời giải các bài tập
thông qua cách viết phương trình chuyển động để giúp học sinh có phương pháp
phù hợp, dễ hiểu hơn, tránh hiện tượng học sinh bở ngỡ khi làm các bài tập về
chuyễn động cơ học.
2
Cơ sở thực tiễn :
II.
1
Thực trạng:
Trong chương trình Vật lí THCS thì phần “Chuyển động cơ học” được đưa
vào trong chương trình Vật lí 8. Đây là một trong những nội dung quan trọng, nó
không những trang bị cho học sinh nhiều kiến thức vật lí mà còn giúp cho các
em vận dụng để làm các bài tập về chuyển động trong môn Toán. Đặc biệt là
cách giải bài toán bằng cách lập phương trình và hệ phương trình. Nội dung về
“Chuyển động cơ học” học sinh chỉ được học trong ba tiết với ba bài học đơn
giản, nhẹ nhàng. Tuy nhiên, trong chương trình lại không hề bố trí bất kì một tiết
bài tập nào cả nên mức độ học sinh hiểu và làm được bài tập chuyển động là rất
ít. Có chăng chỉ là số học sinh khá, giỏi với các bài tập là tính các đại lượng
14
%
22
40
Trung bình
SL
%
16
47
9
26
Yếu
SL
7
0
%
20
0
Một số thuận lợi và khó khăn:
a, Những thuận lợi:
Trong quá trình nghiên cứu đề tài này, tôi luôn nhận được sự quan tâm giúp
đỡ của đồng nghiệp, BGH và các cấp lãnh đạo. Mặt khác, các em học sinh tham
3
(s là quãng đường đi được, t là thời gian để đi hết quãng đường đó)
+ Công thức tính vận tốc trung bình v tb=
s
t
với s là quãng đương đi được, t là
tổng thời gian để đi hết quãng đường s.
+ Đơn vị vận tốc :
km/h hoặc m/s
1m/s = 3,6 km/h
1.1. Chuyển động cơ học
- Định nghĩa: Chuyển động cơ học của một vật là sự thay đổi vị trí của vật đó
so với vật khác theo thời gian.
- Quỹ đạo: Quỹ đạo của chuyển động cơ học là tập hợp các vị trí của vật khi
chuyển động tạo ra.
4
- Hệ quy chiếu: Để khảo sát chuyển động của một vật ta cần chọn hệ quy
chiếu thích hợp. Hệ quy chiếu gồm:
+ Vật làm mốc, hệ trục tọa độ (một chiều Ox hoặc hai chiều Oxy) gắn với
vật làm mốc.
+ Mốc thời gian
1.2. Chuyển động thẳng đều:
- Định nghĩa: Chuyển động thẳng đều là chuyển động có quỹ đạo là đường
Đồ thị chuyển động thẳng đều:
v
x
v>0
v>0
v
x0
S
v
v=
- Vận tốc:
s
∆t
- Tọa độ: x = x0 + v.Δt
Bước 3: Biến đổi và thực hiện tính toán dựa vào các dữ kiện đã cho.
Bước 4: Kiểm tra kết quả dựa vào đề bài và ý nghĩa vật lí của đại lượng cần tính
và trả lời.
6
Lưu ý: Đổi đơn vị sang đơn vị hợp pháp: Quảng đường được tính theo đơn vị
km hoặc m; vận tốc tính theo đơn vị km/h hoặc m/s; thời gian tính theo h hoặc s
Khi hai vật chuyển động gặp nhau thì x1 = x2;
2.1.2 Phương pháp đồ thị:
a) Với loại bài toán: “Vẽ đồ thị dựa vào các dữ kiện đã cho”
- Xác định các điểm đặc biệt
- Vẽ đồ thị, chú ý giới hạn đồ thị (t > 0).
b) Với loại bài toán “Xác định các thông tin từ đồ thị”
- Xác định loại chuyển động:
+ Đồ thị vận tốc – thời gian: Đồ thị song song với trục Ot (chuyển động
thẳng đều);
+ Đồ thị quảng đường – thời gian: Đồ thị là đường thẳng đi qua gốc tọa
độ O (chuyển động thẳng đều);
- Tính vận tốc:
vtb =
- Tính vận tốc trung bình trên cả quãng đường s:
s
t
s1
s
; t2 = 2
v1
v2
.
.
2.2.2. Cho vận tốc trung bình v1, v2 trên các khoảng thời gian t1, t2 tính vận tốc
trung bình trong khoảng thời gian t.
- Tính chiều dài quãng đường vật đi được: s = s1 + s2 = v1t1 + v2t2.
- Tính thời gian của vật: t = t1 + t2.
vtb =
- Tính vận tốc trung bình trong khoảng thời gian t:
s
t
.
b) Vẽ đồ thị biểu diễn chuyển động của hai xe trên cùng hệ trục toạ độ ?
Hướng dẫn cách giải:
Giáo viên yêu cầu học sinh vẽ sơ đồ, nhấn mạnh việc chọn mốc thời gian và
mốc địa điểm:
A
a
15km
B
C
Gọi mốc thời gian là lúc hai xe bắt đầu xuất phát, gốc toạ độ trùng với điểm A,
chiều dương là chiều từ A đến C. Như vậy, học sinh dễ dàng viết được:
Phương trình chuyển động của xe đi từ A là:
s1 = 50.t (km) .
Còn với xe đi từ B cách A một khoảng 20 km nên phương trình chuyển động là:
s2 = 20 + 40.t (km)
Khi hai xe gặp nhau thì s1 = s2 tức là 50t = 20 + 40t => t = 2 (h)
Vậy sau 2 giờ thì hai ôtô gặp nhau, điểm gặp nhau cách A một khoảng:
9
s = 50.2 = 100km
Sau đó giáo viên hướng dẫn học sinh vẽ đồ thị hàm số: s1= 50t và s2 = 20 + 40t
trên cùng hệ trục toạ độ . Đó là đường biểu diễn hai chuyển động của hai xe.
Ngoài ra giáo viên có thể chỉ rõ cách xác định vị trí và thời điểm hai xe gặp nhau
một khoảng:
AC = 40. 0,5 = 20 km.
Vì vậy có thể chọn mốc thời gian lúc 7 giờ 30 phút và điểm A trùng với gốc
toạ độ, chiều dương là chiều từ A đến B. Tại thời điểm đó, coi như xe thứ nhất từ
C bắt đầu xuất phát, xe thứ hai từ A xuất phát.
A 30' = 0,5 h C
20km
xe 2
xe 1
B
10
Hoàn toàn tương tự bài 2 học sinh viết được phương trình chuyển động của hai
xe là:
s1 = 20 + 40t và s2 = 50t
Hai xe gặp nhau tức là s1 = s2 20 +40t = 50t => t =2 (h)
Vậy hai xe gặp nhau lúc 9 giờ 30 phút. Điểm đó cách A một khoảng :
Đồ thị này ta cần chú ý là chọn mốc
thời gian là 7 giờ 30 phút nên gốc thời
gian đó trùng với gốc toạ độ, lúc 7 giờ
coi như là âm (dưới gốc toạ độ)
s = AM = 50 . 2 = 100 (km)
+ Hai xe gặp nhau khi: s1 = s2 => t = 1(h)
Vậy hai xe gặp nhau sau 1giờ. Điểm gặp nhau cách A một khoảng:
AC = 40 . 1 = 40 (km)
Để vẽ đồ thị hai chuyển động giáo viên cần chú ý hướng dẫn học sinh xác định
hai điểm A, B trên đồ thị sau đó vẽ đồ thị của hàm số s1= 40t và s2 = 100 – 60t
như hình vẽ sau: (điểm C là chỗ hai xe gặp nhau)
s(km)
100
40
A
(1)
C
(2)
1
t(h)
Bài tập tương tự: Một ô tô và một xe đạp chuyển động ngược chiều nhau với
vận tốc tương ứng là 20m/s và 5m/s. Khoảng cách ban đầu giữa chúng là 250m.
a) Viết phương trình chuyển động của mỗi xe ?
b) Xác định thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau?
c) Vẽ đồ thị biểu diễn chuyển động của hai xe trên cùng một hệ trục toạ độ?
Bài tập 5: Ba người đi xe đạp từ A đến B với các vận tốc không đổi. Ng ười
thứ nhất và người thứ 2 xuất phát cùng một lúc với các vận tốc t ương ứng
là v1 = 10km/h và v2 = 12km/h. Người thứ ba xuất phát sau hai ng ười nói
trên 30 phút, khoảng thời gian giữa 2 lần gặp của ng ười thứ ba với 2 người
v3t2 = 6 + 12t 2 ⇒ t2 =
6
v3 − 12
Từ (1) và (2) ta có:
Theo đề bài
∆t = t2 − t1 = 1
nên:
6
5
−
= 1 ⇔ v 23 − 23v3 + 120 = 0
v2 − 12 v3 − 10
⇒ v3 =
23 ± 232 − 480 23 ± 7
=
2
2
=
15 km/h
8km/h
A
1
2
t (h)
5
Hướng dẫn giải:
a)
Từ đồ thị, giáo viên cho học sinh nhận xét hai xe này chuyển động cùng chiều
hay ngược chiều?
Học sinh dễ dàng nhận ra hai xe chuyển động ngược chiều, xuất phát cùng một
lúc. Xe thứ nhất xuất phát từ A, xe thứ hai xuất phát từ điểm D. Do đó điểm gặp
nhau của hai xe là điểm B, tại đó cánh A là 20 km, lúc mỗi xe đã đi được 1 giờ.
b)
Xe thứ nhất chuyển động không đều, khi đến B nó nghỉ tại B trong thời gian Δt
= t2 – t1 =2 -1 = 1 (h). Sau đó xe thứ nhất chuyển động tiếp về D. Tổng cộng xe
thứ nhất chuyển động trên quảng đường 80km, trong thời gian 5 giờ. Vậy vận
∑s
∑t
3
(h) = 1 giờ 20 phút.
Vậy xe thứ hai chuyển động từ D về A hết 1giờ 20 phút.
2.3. Các bài tập tương tự :
Bài 1: Hai ôtô chuyển động đều ngược chiều nhau từ 2 địa điểm cách nhau
150km. Hỏi sau bao nhiêu lâu thì chúng gặp nhau biết r ăng v ận t ốc xe th ứ
nhất là 60km/h và xe thứ 2 là 40km/h.
Bài 2: Xe thứ nhất khởi hành từ A chuyển động đều đến B v ới vận t ốc
36km/h.
14
Nửa giờ sau xe thứ 2 chuyển động đều từ B đến A v ới vận t ốc 5m/s. Bi ết
quãng đường AB dài 72km. Hỏi sau bao lâu kể từ lúc xe 2 kh ởi hành thì:
a. Hai xe gặp nhau
b. Hai xe cách nhau 13,5km.
Bài 3: Một người đi xe đạp với vận tốc v 1 = 8km/h và một người đi bộ với
vận tốc v2 = 4km/h khởi hành cùng một lúc ở cùng một n ơi và chuy ển
động ngược chiều nhau. Sau khi đi được 30 phút, người đi xe đạp dừng lại,
nghỉ 30 phút rồi quay trở lại đuổi theo người đi bộ với vận tốc như cu. Hỏi
kể từ lúc khởi hành sau bao lâu người đi xe đạp đuổi kịp người đi bộ?
Bài 4: Người thứ nhất khởi hành từ A đến B với vận tốc 8km/h. Cùng lúc đó
người thứ 2 và thứ 3 cùng khởi hành từ B về A với vận tốc lần l ượt là
4km/h và 15km/h khi người thứ 3 gặp người thứ nhất thì lập tức quay lại
chuyển động về phía người thứ 2. Khi gặp người thứ 2 cung lập tức quay
lại chuyển động về phía người thứ nhất và quá trình cứ thế tiếp diễn cho
đến lúc ba người ở cùng 1 nơi. Hỏi kể từ lúc khởi hành cho đến khi 3 ng ư ời
ở cùng 1 nơi thì người thứ ba đã đi được quãng đường băng bao nhiêu?
cho học sinh hình thành được những kĩ năng cơ bản nhất để giải bài tập về
chuyển động cơ học. Đó chỉ là mấy bài tập theo tôi là cơ bản nhất, ngoài ra tuỳ
theo thực tế giáo viên có thể linh hoạt bổ sung thêm rất nhiều kiến thức, kĩ năng
khác về chuyển động cơ học trong quá trình giảng dạy và bồi dưỡng học sinh
giỏi. Với bản thân tôi trong quá trình vận dụng những cách làm trên để giảng
dạy cho học sinh thì các em đã vận dụng rất tốt các kĩ năng này để làm bài tập.
Sau khi dạy xong phần “chuyển động cơ học” tôi tiến hành kiểm tra và kết quả
thu được như sau:
Số
Năm học
học
Kết quả các bài KSCL
Giỏi
Khá
Trung bình
SL
%
SL
%
SL
%
sinh
2015-2016
35
6
I.
Lý do chọn đề tài.......................................................................................................... 1
II.
Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu ....................................................................1
17
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .....................................................................1
Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................................... 1
Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................................... 2
Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................2
GIAI QUYÊT VẤN ĐỀ
I.
Cơ sở lý luận .................................................................................................................. 2
II.
Cơ sở thực tiễn .............................................................................................................. 2
1. Thực trạng ............................................................................................................................... 2
2. Một số thuận lợi và khó khăn ...................................................................................... 3
III.
Nội dung nghiên cứu ................................................................................................. 4
1. Một số kiến thức cơ bản ................................................................................................. 4
2. Một số bài tập thường gặp ............................................................................................ 6
KÊT LUÂN VA KIÊN NGHI
1. Kết luận ................................................................................................................................... 14
2. Kiến nghị ................................................................................................................................ 15
III.
1.
2.
IV.