(SKKN mới NHẤT) SKKN sử DỤNG các ĐỊNH LUẬT bảo TOÀN để GIẢI NHANH các bài tập ĐỘNG lực học CHẤT điểm TRONG CHƯƠNG TRÌNH vật lí 10 THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TRIỆU SƠN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SỬ DỤNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỂ GIẢI NHANH CÁC BÀI TẬP ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ 10 THPT Người thực hiện: Trịnh Thị Hương Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn SKKN thuộc lĩnh vực (mơn): Vật Lí THANH HỐ, NĂM 2019 download by : skknchat@gmail.com MỤC LỤC Nội dung 1.MỞ ĐẦU 1.1.Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Biện pháp tổ chức thực 2.3.1 Phương pháp giải tập vật lí 2.3.2 Vận dụng định luật bảo toàn động lượng 2.3.3 Vận dụng định luật bảo toàn năng, định luật bảo toàn lượng 2.3.4 Ứng dụng hai định luật bảo toàn việc giải toán va chạm 2.3.5 Bài tập tự luyện 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 2.4.1 Phương pháp kiểm nghiệm 2.4.2 Kết kiểm nghiệm KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO download by : skknchat@gmail.com Trang 1 1 2 2 4 14 16 18 18 18 19 19 20 Phần MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Vật lí mơn khoa học tự nhiên có nhiều ứng dụng đời sống sản xuất, chế tạo máy móc nghiên cứu khoa học Lý thuyết vật lí khơ khan cứng nhắc cịn tập vật lí phức tạp đa dạng Trong q trình dạy học Vật lí trường phổ thông không truyền thụ kiến thức cho học sinh cách túy mà điều quan trọng cần thiết phát huy tính tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo lực tự học người học” [1]? Q trình học Vật lí nói chung giải tập vật lí nói riêng trình vận động nhận thức khoa học học sinh Bằng đường tư logic, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo vận dụng kiến thức kỹ người học giải tập vật lí hình thành định hướng cho học sinh điều kiện tự học, tự nghiên cứu, từ lĩnh hội nâng cao kiến thức vật lí cho thân Căn vào mục đích, nhiệm vụ tính chất dạy học Vật lí 10 THPT Căn vào tầm quan trọng yêu cầu thực tế dạy học chương “các định luật bảo toàn” Vật lí lớp 10 trường THPT Triệu Sơn Trong nhiều trường hợp, sử dụng định luật bảo tồn để lý giải tượng vật lí giải tập vật lí giúp cho học sinh có lời giải hay hơn, ngắn gọn cho kết nhanh Trường hợp rõ lực tác dụng lên vật (hay hệ vật), dùng phương pháp động lực học (sử dụng định luật Niu-tơn lực học) khó khăn dùng phương pháp định luật bảo toàn để lý giải, hay giải tập lại hữu hiệu Việc sử dụng định luật bảo tồn giải tập vật lí lớp 10 sở, tiền đề để học sinh tiếp tục vận dụng nhiều phần khác lớp Vì lí nêu trên, tơi chọn đề tài “Sử dụng định luật bảo toàn để giải nhanh tập động lực học chất điểm chương trình vật lí 10 THPT” làm sáng kiến kinh nghiệm 1.2 Mục đích nghiên cứu Đề tài nhằm tập trung nghiên cứu, phân tích lí thuyết giải tập để nâng cao chất lượng học tập mơn Vật lí trường phổ thơng nói chung lớp 10 nói riêng thơng qua việc giải tập vật lí học sinh Từ đó, tích cực hóa dạy học vật lí thầy trị Dạy học theo hướng phát triển lực học sinh Vận dụng quan điểm lí luận thực tiễn dạy học đại [2] để ứng dụng tìm tịi đa dạng hóa tập vật lí 10 vận dụng định luật bảo toàn để giải nhằm nâng cao chất lượng kiến thức vật lí cho học sinh 1.3 Đối tượng nghiên cứu download by : skknchat@gmail.com + Phương pháp giải số tập vật lí lớp 10 THPT sở sử dụng định luật bảo toàn học: Định luật bảo toàn động lượng; Định luật bảo toàn + Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi hiệu đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu + Phương pháp nghiên cứu xây dựng dựa sở lí thuyết + Phương pháp nghiên cứu điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin + Phương pháp thống kê, xử lí số liệu 1.5 Những điểm sáng kiến Đề tài giúp giáo viên học sinh cải tiến điều chỉnh kịp thời hoạt động dạy hoạt động học sở nắm vững nội dung phương pháp giải tập theo định luật bảo tồn học Từ định hướng, kích thích học sinh đam mê, hứng thú học tốt mơn Vật lí NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Bài tập vật lí phương tiện giáo dục giáo dưỡng học sinh dạy học Vật lí Việc giải tập vật lí giúp học sinh hiểu sâu tượng, khái niệm, quy luật, thơng qua để giáo dục, kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ kỹ xảo học sinh Sau học, chương, hay phần chương trình việc giải tập vật lí hình thức để củng cố, ơn tập hệ thống hóa kiến thức nhằm giúp học sinh vừa nhớ lại khắc sâu kiến thức học vừa tạo hứng thú vận dụng kiến thức, phát triển tư khoa học, đồng thời giáo dục tính kiên trì, chịu khó tìm tòi sáng tạo học tập Khi cho học sinh làm tập việc địi hỏi học sinh hiểu đề ra, phân tích diễn biến tượng vật lí nêu lên kiện chiếm vị trí quan trọng vào bậc thúc đẩy cần thiết phải vận dụng linh hoạt kiến thức học Việc vạch phương hướng để giải tập, dùng chữ thay số để tính tốn, sử dụng đơn vị phép tính, phân tích kết tìm khái quát hóa phương pháp yếu tố thiếu Do dạy học phần giáo viên cần lưu ý chuẩn bị kĩ lưỡng để học sinh tiếp cận với đa dạng hóa tập, từ tạo hứng thú học tập phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo em trình học tập 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Trong chương trình cải cách giáo dục chương trình giáo dục phổ thơng Bộ mơn vật lí có vị trí quan trọng tương quan ngành khoa học, lĩnh vực khoa học tự nhiên Trong q trình dạy học ngồi việc giảng dạy nội dung lý thuyết việc hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức học vào việc giải tập Vật lí vấn đề khơng thể thiếu cần thiết download by : skknchat@gmail.com Các định luật bảo tồn Vật lí 10 THPT chiếm vị trí đặc biệt quan trọng Tính tổng quát đắn từ vĩ mô đến vi mơ chúng có ý nghĩa khoa học, ý nghĩa triết học ý nghĩa phương pháp luận, hình thành cho học sinh phổ thông giới quan vật biện chứng khoa học Các định luật bảo toàn sở tính tốn quan trọng vật lí thực nghiệm kĩ thuật Trong chương trình Vật lí 10 THPT, định luật bảo tồn có tính tổng qt định luật Niu-tơn, chúng gắn liền với tính chất khơng gian thời gian Các định luật bảo toàn vừa bổ sung cho phương pháp động lực học giải toán học phương pháp tốn khơng biết rõ lực tác dụng, vừa giáo dục kĩ thuật tổng hợp thông qua việc nghiên cứu ứng dụng chúng kĩ thuật (chuyển động phản lực, hiệu suất máy, hộp số, va chạm, ) Tuy nhiên trình dạy học trường THPT nhiều học sinh thấy tầm quan trọng định luật bảo tồn khơng vận dụng làm nhiều đa dạng hóa tập Học sinh học theo cách đối phó mà chưa thực có hứng thú, có niềm đam mê giải tập vật lí nói chung tập Vật lí 10 vận dụng định luật bảo tồn nói riêng Năm học 2017- 2018 chưa thực đề tài để áp dụng vào giảng dạy Sau dạy xong chương định luật bảo tồn tổ chức ơn tập, rèn kỹ giải tập tiết tập buổi ôn tập kiến thức nhà trường Tôi cho học sinh lớp 10 B20 làm kiểm tra nội dung kiến thức kỹ mà học sinh cần phải nắm chương Kết sau: Giỏi Khá TB Yếu, Lớp Số HS SL TL(%) SL TL(% ) SL TL(%) SL TL(%) 10B20 43 2,32 10 23,2 23 53,58 20,9 Sau thấy kết học tập học sinh thực chưa mong muốn trăn trở nhiều đến định năm học 2018- 2019, dạy học chương “các định luật bảo tồn” phải có đổi cách đa dạng hóa tập cần sử dụng định luật bảo tồn phần động lực học chất điểm Để có sở đánh giá hiệu đề tài thực tế, năm học 2018 2019 chọn hai lớp trường THPT Triệu Sơn lớp 10A2 làm lớp đối chứng lớp 10A1 làm lớp thực nghiệm Hai lớp có tương đồng trình độ đầu vào học sinh, số lượng, tỉ lệ nam/nữ lớp, hồn cảnh gia đình điều kiện học tập 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề download by : skknchat@gmail.com Qua q trình giảng dạy, thân tơi thu số kinh nghiệm như: thấy sai lầm, khó khăn học sinh thực giải toán cần vận dụng định luật bảo tồn tốn va chạm Vì tơi tổ chức cho học sinh hình thành kỹ giải số tập cần vận dụng định luật bảo tồn làm nhiều cách khác để tạo hứng thú học tập cho học sinh, phát triển lực tư rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức học vào thực tiễn Để đạt điều trước tiên phải cho học sinh nắm phương pháp giải 2.3.1 Phương pháp giải tập vật lí Phương pháp giải tập vật lí phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nội dung tập, trình độ học sinh, mục đính u cầu đặt ra, đa số tập giải ta chia thành bước sau: Bước 1: Đọc kỹ đầu (đặc biệt thuật ngữ mới), nắm kiện tập cho ẩn số phải tìm (dùng kí hiệu hình vẽ để tóm tắt tập) Bước 2: Phân tích nội dung tập, làm rõ chất Vật lí tượng mơ tả tập (Bài tập định tính hay định lượng? Bài tập thực nghiệm hay đồ thị? Hiện tượng vật lí nào? Ở trạng thái ổn định hay biến đổi? Mối quan hệ tượng, đại lượng biết chưa biết biểu kiến thức học? ) Bước 3: Xác định phương pháp giải tập (sử dụng phương pháp phân tích hay phương pháp tổng hợp?) + Phương pháp phân tích: Chia làm nhiều giai đoạn để giải hệ thống tập đơn giản Trong đó, tập đơn giản phải tìm định luật hay công thức để trả lời trực tiếp cho câu hỏi đầu tập cho Còn việc giải tập nhỏ sáng tỏ phần chưa biết để cuối công thức tập nhỏ chứa ẩn số phải tìm số liệu biết + Phương pháp tổng hợp: Phương pháp ẩn số phải tìm mà yếu tố cho điều kiện tập gỡ dần tìm ẩn số tập Bước 4: Kiểm tra lời giải biện luận (trình bày giải kiểm tra tính đắn lời giải) 2.3.2 Vận dụng định luật bảo toàn động lượng a) Kiến thức - Động lượng vật đại lượng vectơ tích khối lượng m vật với vận tốc nó: = m - Động lượng hệ vật tổng vectơ động lượng vật hệ: = + + + = - Định luật bảo toàn động lượng: “Véc tơ tổng động lượng hệ kín(cơ lập) đại lượng bảo toàn”[3] download by : skknchat@gmail.com * Chú ý: - Phương trình bảo tồn động lượng hệ vật phương trình vectơ = vectơ vận tốc phương trình phải xét hệ quy chiếu (trong nhiều toán thường gắn hệ quy chiếu với Trái Đất) - Trong trường hợp hệ có chịu tác dụng ngoại lực đáng kể (hệ khơng lập) có hình chiếu ngoại lực phương triệt tiêu ta xem hệ lập phương áp dụng định luật bảo toàn động lượng phương b) Bài tập ví dụ Bài số 1: Tìm tổng động lượng (cả hướng độ lớn) hệ hai vật có khối lượng m1 = kg, m2 = kg, chuyển động với vận tốc v = v2 = m/s theo hướng: a) trùng b) ngược c) vng góc với d) hợp với góc 600 Bài giải Động lượng hệ hai vật = + = m1.v1 = 3.2 = kgms-1; = m2.v2 = 4.2 = kgms-1 a) Trường hợp 1: hai vật chuyển động hướng, vectơ hướng (Hình vẽ 1) hướng với Độ lớn: + (Hình vẽ 1) = + = 14 kgms-1 b) Trường hợp 2: hai vật chuyển động ngược hướng, vectơ ngược hướng c) (Hình vẽ 2) hướng với (Hình vẽ 2) Độ lớn: - = - = kgms-1 c) Trường hợp 3: hai vật chuyển động theo hai hướng vng góc, vectơ vng góc với download by : skknchat@gmail.com P= P + P =√ 62 + 82 =10 kgms−1 √ (Hìnhvẽ3) có hướng lệch góc so với với nên tan = = = d) Trường hợp 4: hai vật chuyển động theo hai hướng hợp với góc 600, vectơ có hướng lệch góc Có độ lớn: Mặt khác ta có hợp với góc 600 so với với (Hình vẽ 4) = 148 β=25 17 ' Bài số 2: Một người khối lượng m1 = 60 kg chạy với vận tốc v1 = m/s nhảy lên xe khối lượng m = 90 kg chạy song song ngang qua người với vận tốc v2 = m/s Sau đó, xe người tiếp tục chuyển động phương cũ Tính vận tốc xe sau người nhảy lên ban đầu xe người: a chuyển động chiều b chuyển động ngược chiều Bài giải Xét hệ: xe người Khi người nhảy lên xe (theo phương ngang) với vận tốc v 1, ngoại lực tác dụng lên hệ trọng lực phản lực đàn hồi mặt đường Vì người xe chuyển động theo phương ngang nên ngoại lực (có phương thẳng đứng) cân Hệ “người xe” mà ta khảo sát hệ lập Áp dụng định luật bảo tồn động lượng: + =( ) (1) Trong vận tốc xe sau người nhảy lên xe a) Trường hợp 1: ban đầu người xe chuyển động chiều Chiếu (1) lên trục nằm ngang, chiều dương chiều ta được: =( ) = = 3,4 m/s Xe tiếp tục chuyển động theo chiều cũ với vận tốc 3,4 m/s download by : skknchat@gmail.com b) Trường hợp 2: ban đầu người xe chuyển động ngược chiều Chiếu (1) lên trục nằm ngang, chiều dương chiều ta được: =( ) = = 0,2 m/s Xe tiếp tục chuyển động theo chiều cũ với vận tốc 0,2 m/s Bài số 3: Một viên đạn khối lượng m = 0,8 kg bay theo phương ngang với vận tốc v0 = 12,5 m/s độ cao h = 20 m vỡ thành hai mảnh Mảnh thứ có khối lượng m1 = 0,5 kg, sau nổ bay thẳng đứng xuống lúc chạm đất có vận tốc = 40 m/s Tìm hướng độ lớn vectơ vận tốc mảnh thứ hai sau vỡ Bỏ qua sức cản khơng khí Bài giải Xét hệ: viên đạn Ngoại lực tác dụng lên hệ trọng lực, nhỏ so với nội lực tương tác (lực làm vỡ viên đạn thành hai mảnh) nên động lượng hệ trước sau nổ bảo tồn Ta có: = + Ta có: - = 2gh = + (1) = 20 m2v2 m/s α = 20 kgms-1 Từ hình vẽ ta có: m v0 = 66,7 m/s góc( , ) ta có: 600 Ngay sau vỡ, mảnh thứ hai bay lên lệch góc 600 so với phương ngang với vận tốc 66,7 m/s (Hình vẽ 5) m1v1 Hình vẽ Bài số 4: Tên lửa có khối lượng tổng cộng M = 100 bay với vận tốc V = 200 m/s tức thời m = 20 khí với vận tốc v = 500 m/s so với tên lửa Bỏ qua lực hấp dẫn Trái Đất lực cản khơng khí Tính vận tốc tên lửa sau khí khí ra: a) phía sau tên lửa b) phía trước tên lửa Bài giải Xét hệ: Tên lửa khí Vì bỏ qua lực hấp dẫn Trái Đất lực cản khơng khí nên hệ “Tên lửa-khí” coi hệ cô lập Chọn hệ quy chiếu gắn với Trái Đất download by : skknchat@gmail.com Áp dụng định luật bảo tồn động lượng: Trong đó, vận tốc khí Trái Đất ( = khí-tên lửa + tên lửa-đất ) Khi giải học sinh cần ý vận tốc tên lửa trước khí , sau khí nên phải xét hai trường hợp Trường hợp 1: vận tốc khí so với tên lửa trước khí = + ta có: (1) Chiếu (1) lên chiều dương chiều bay tên lửa ta được: a) khí sau tên lửa: m/s b) khí trước tên lửa: m/s Trường hợp 2: vận tốc khí so với tên lửa sau khí 325 75 = + ta có: (2) Chiếu (2) lên chiều dương chiều bay tên lửa ta được: a) khí sau tên lửa: 300 m/s b) khí trước tên lửa: 100 m/s 2.3.3 Vận dụng định luật bảo toàn định luật bảo toàn lượng a) Kiến thức bản[4] + Động năng: Động năng lượng vật có chuyển động Wđ = Động đại lượng vô hướng dương + Thế năng: Thế năng lượng tương tác phần vật vật hệ - Thế trọng lực: = mgz Tính từ tâm Trái Đất xa: vật đặt mốc tính z < 0; vật đặt mốc tính z = 0; vật đặt ngồi mốc tính z > - Thế đàn hồi: Thế đàn hồi vật bị biến dạng đàn hồi + Định luật bảo toàn năng: Trong hệ cô lập, chịu tác dụng trọng lực lực đàn hồi (các lực thế) có biến đổi qua lại động tổng chúng tức bảo toàn W = Wđ + Wt = const download by : skknchat@gmail.com P1 Chiếu phương trình (1) lên phương chuyển động, chọn chiều chuyển động làm chiều dương ta có: Hình vẽ (2) Sợi dây không dãn nên a1 = a1 = a Khối lượng sợi dây không đáng kể nên T1 = T2= T Vậy hệ phương trình (2) viết lại: Cộng hai phương trình với ta có: = ( m1 + m2)a Suy Từ cơng thức: (3) Vì (4) (4) Từ (3) (4) ta có: v2 = v= 3,87 (m/s) b) Nếu bỏ qua ma sát hệ hai vật coi hệ lập Ta áp dụng định luật bảo toàn để tính vận tốc Vì dây khơng dãn nên thời điểm vận tốc hai vật nhau, ta có: Độ tăng động hệ độ giảm hệ Wđ = - Wt Hay (m1 + m2) v2 – = - (Wt2 -Wt1) (m1 + m2) v2 = m1gh Thay giá trị ta có: v= 3,87 (m/s) Đối với trường hợp áp dụng định luật bảo toàn để giải tập trên, học sinh hiểu rõ chuyển hóa lẫn động năng tính chất bảo tồn Bài tập với hai cách giải ta thấy sử dụng định luật bảo tồn để giải biểu thức đơn giản, giải nhanh so với sử dụng định luật II Niu-tơn Bài số 3: Một lắc đơn có chiều dài m, kéo cho dây làm với đường thẳng đứng góc = 60o thả nhẹ (Hình vẽ 8) Lấy g =10 m/s2 Tính vận tốc lắc qua vị trí tương ứng với bằng: a: 600 450 download by : skknchat@gmail.com 10 B C b: Bài giải Bài toán sử dụng định luật bảo toàn cho hệ “Vật - Trái đất” Trong tất trường hợp xảy lắc đơn dao động lực căng sợi dây vng góc với véc tơ vận tốc nên khơng sinh cơng, D A Hình vẽ cịn trọng lực lực nên vật bảo toàn (có nghĩa hệ “Vật –Trái đất” hệ lập) a) Chọn gốc vật vị trí thấp A ( ) Áp dụng định luật bảo tồn ta có: hay mgl(1- cos60o) = + mgl(1- cos45o) Suy Thay giá trị ta có: = 2.10.1( b) Hồn tồn tương tự ta có: - ) = 4,14 = 2gl(cos45o - cos60o ) Suy ra: vc = 2,04 (m/s) = 2gl(cos30o - cos60o) = 2.10.1 ( - ) = 7,32 Suy ra: =2,7 (m/s) Nhận xét: Bài tập khó giải định luật II Niu-tơn hợp lực trọng lực lực căng sợi dây tác dụng lên vật biến thiên trình lắc dao động Nhưng sử dụng định luật bảo toàn cho hệ “Vật- Trái đất” giải nhanh đơn giản nhiều Bài số 4: Một bi thép chuyển động khơng ma sát theo đường rãnh hẹp có dạng hình vẽ (Hình vẽ 9) Hỏi phải thả hịn bi lăn không vận tốc ban đầu từ độ cao nhỏ để vượt qua điểm cao vịng trịn bán kính R C B O R A download by : skknchat@gmail.com Hình vẽ 11 Bài giải Trong trình bi lăn rãnh, ln ln chịu tác dụng trọng lực phản lực đàn hồi đường rãnh Phản lực ln ln vng góc véc tơ vận tốc ( ) nên khơng sinh cơng Cịn trọng lực lực thế, viên bi bảo tồn, nghĩa là: WC = WB (WC viên bi vị trí C, W B viên bi vị trí B) Chọn mặt phẳng nằm ngang qua A làm gốc tính năng, phương trình viết: mgh = Hay: 2gh = + mg2R + gR (1) C B N P h O R A Hình vẽ 9a Mặt khác, theo định luật II Niu-tơn điểm rãnh đường trịn ta có: Tại vị trí cao B trình viết: + + = hướng vào tâm O (Hình vẽ 9a), phương = Từ phương trình ta thấy có giá trị nhỏ = xác định phương trình: = Hay = Rg (2) Từ biểu thức (2) cho ta giá trị tối thiểu vận tốc viên bi cần đạt điểm B để bi khơng rơi Thay (2) vào (1) ta tính độ cao nhỏ h mà độ cao thả 12 download by : skknchat@gmail.com bi khơng có vận tốc đầu, vượt qua vị trí cao vịng trịn mà khơng rơi Bài số 5: Một vật trượt từ độ cao 12 m so với mặt phẳng ngang xuống phía theo mặt phẳng nghiêng hợp với phương nằm ngang góc = 45o Sau 15 m mặt phẳng nằm ngang vật lại lên theo mặt phẳng nghiêng góc = 30o Cho hệ số ma sát tất đoạn đường = 0,2 Xác định độ cao mà vật đạt Bài giải Quá trình chuyển động vật chia làm ba giai đoạn (Hình vẽ 10) Trong ba giai đoạn phần lượng dạng động biến thành nhiệt (do công lực ma sát) Cơ vật khơng bảo tồn độ biến thiên vật công lực ma sát D A h Fms1 h’ P α β Fms3 P B C Fms2 Giai đoạn 1: (tương ứng với đoạn AB = ) Hình vẽ 10 hay Giai đoạn 2: (tương ứng với đoạn BC = S) hay (1) (2) Giai đoạn 3: (tương ứng với đoạn CD = ) hay Giải hệ phương trình (1);(2);(3) ta có: (3) m Bài hướng dẫn học sinh giải định lí động (do ) Có nghĩa công tất lực thực toàn đoạn đường từ A đến D khơng, ta có: 13 download by : skknchat@gmail.com Thay ; giá trị tương ứng ta (m) Bài số 6: Một lị xo có độ cứng k = 1000 N/m, có khối lượng khơng đáng kể đặt nằm ngang, đầu bên trái giữ chặt ban đầu không biến dạng Tác dụng lực kéo vào đầu bên phải làm lò xo bị giãn đoạn x = 2,5 cm a) Tìm đàn hồi lị xo vị trí b) Nếu đàn hồi lò xo lên tới 0,55 J độ dãn lị xo bao nhiêu? c) Tính cơng lực đàn hồi biến dạng lị xo ứng với hai vị trí nêu Ngoại lực thực công nào? Bài giải Chọn trục tọa độ Ox nằm ngang, gốc O vị trí cân đầu tự do; chiều dương hướng từ đầu cố định sang đầu tự Tọa độ x độ biến dạng lò xo a) Thế đàn hồi lò xo bị kéo dãn đoạn 2,5 cm bằng: Wđh1 = J b) Nếu lị xo đàn hồi 0,55 J, độ biến dạng bằng: x2 = m = 3,3 cm c) Công lực đàn hồi thực biến dạng lò xo từ vị trí đến vị trí bằng: A12 = Wđh1 – Wđh2 = 0,31 – 0,55 = -0,24 J Cơng âm đàn hồi tăng Vậy cần có cơng ngoại lực thực hiện, cơng lực kéo dãn lị xo 0,24 J 2.3.4 Ứng dụng hai định luật bảo tồn việc giải tốn va chạm a) Lí thuyết va chạm hai vật - Va chạm: Va chạm tương tác hai vật xảy thời gian ngắn, thời gian xuất nội lực lớn làm thay đổi đột ngột động lượng vật - Hệ hai vật va chạm coi lập thời gian va chạm nội lực xuất lớn so với ngoại lực thông thường nên động lượng hệ coi bảo tồn thời gian - Thế tương tác hệ phụ thuộc vị trí tương đối vật Hệ hai vật va chạm xảy thời gian ngắn nên vị trí tương đối chúng thay đổi khơng đáng kể, hệ coi không đổi thời gian va chạm 14 download by : skknchat@gmail.com - Va chạm đàn hồi: Trong va chạm, khơng có biến đổi động thành nội (nhiệt) nên động hệ bảo tồn, bảo tồn (thế hệ coi không đổi) - Va chạm mềm (va chạm không đàn hồi): Trong va chạm, có biến đổi phần động thành nội (nhiệt) nên động hệ không bảo tồn, khơng bảo tồn b) Sử dụng định luật bảo toàn động lượng định luật bảo toàn để giải tập vật lí 10 va chạm hai vật * Xét va chạm xuyên tâm hai cầu có khối lượng m m2 mặt phẳng ngang Gọi v1, v2 vận tốc cầu trước va chạm; v 1’, v2’ vận tốc cầu sau va chạm + Va chạm đàn hồi: Bảo toàn động lượng bảo toàn động hệ Giải hệ ta tính vận tốc cầu sau va chạm: + Va chạm mềm: Bảo toàn động lượng hệ, động hệ giảm Độ biến thiên động hệ: = Wđ(trước) – Wđ(sau) = = (v1 – v2)2 * Bài tập ví dụ[6] Bài số 1: Quả cầu khối lượng m1 = kg chuyển động với vận tốc v = m/s đến va chạm xuyên tâm vào cầu thứ hai có khối lượng m = kg chuyển động ngược chiều với vận tốc v2 = m/s Tìm vận tốc cầu sau va chạm, nếu: a) va chạm hoàn toàn đàn hồi b) va chạm mềm Coi toàn độ giảm động hệ biến thành nhiệt, tính nhiệt lượng tỏa va chạm Bài giải Chọn chiều dương chiều chuyển động ban đầu cầu m1 đ a) va chạm đàn hồi xuyên tâm Gọi cầu m1 m2 sau va chạm, ta có: vận tốc m/s 15 download by : skknchat@gmail.com m/s Quả cầu thứ chuyển động ngược lại, cầu thứ hai tiếp tục chuyển động theo hướng cũ a) va chạm mềm Gọi vận tốc hai cầu sau va chạm, ta có: m/s Sau va chạm, hai cầu chuyển động theo hướng ban đầu cầu thứ hai Nhiệt tỏa va chạm: Q = Wđ – W’đ = (m1 + m2)v’2 - m1v12 - m2v22 Q= (v1 – v2)2 = 9,6 J Bài số 2: Người ta dùng búa máy khối lượng M = 400 kg thả tự từ độ cao m xuống, đóng vào cọc khối lượng m = 100 kg mặt đất làm cọc lún sâu xuống 10 cm a) Xác định lực cản trung bình đất (được coi khơng đổi) b) Tính phần lượng búa để thắng lực cản đất c) Tính phần lượng để làm cho đất nóng lên biến dạng Biết lực cản khơng khí vào búa rơi 760 N, lấy g = 10 m/s2 Bài giải a Khi búa rơi từ độ cao h xuống đầu cọc, chịu sức cản khơng khí nên phần chuyển hóa thành cơng lực cản khơng khí: Gọi V vận tốc búa chạm đầu cọc, chọn gốc tính mặt đất ta có: m/s Khi đập vào cọc, búa tiếp tục chuyển động với cọc với vận tốc xem va chạm búa cọc va chạm không đàn hồi (va chạm mềm) Theo định luật bảo tồn động lượng ta có: Vì chiều nên ta viết: 16 download by : skknchat@gmail.com Thay giá trị ta có: m/s Nhờ động sau va chạm, hệ búa cọc sinh công thắng lực cản đất cắm sâu vào đất đoạn s = 10 cm Gọi lực cản trung bình đất, ta có: Vì cuối cọc dừng lại nên Chọn mặt phẳng nằm ngang qua điểm cuối cọc dừng lại làm gốc tính năng, ta có: Thay số: 111Equation Chapter (Next) Section N b Năng lượng để thắng lực cản đất tính cơng lực cản đất: E1 = Fc’.s = 134600.0,1 = 13460 (J) c Trong q trình va chạm búa cọc, va chạm không đàn hồi nên không bảo tồn, phần lượng làm cho vật nóng lên biến dạng (J) 2.3.5 Bài tập tự luyện Bài 1: Một bóng khối lượng m = 300 g va chạm vào tường nảy trở lại với tốc độ Vận tốc bóng trước va chạm +5 m/s Tính độ biến thiên động lượng bóng Đáp số: -3 kgms-1 Bài 2: Một tên lửa bắt đầu rời bệ phóng giây lượng khí đốt có khối lượng m = 1300 kg với vận tốc v = 2500 m/s a) Tìm biến thiên động lượng lượng khí giây b) Tính lực đẩy tên lửa thời điểm c) Tìm lực tổng hợp (phương, chiều, độ lớn) tác dụng lên tên lửa, biết khối lượng ban đầu tên lửa 3.105 kg Đáp số: a) 325.104 kg.m/s ; b) 325.104 N ; c) 32,3.104 N (thẳng đứng hướng lên) Bài 3: Cơng suất nhà máy điện Hịa Bình 240 MW Mặt nước hồ chứa cao tua bin 100 m Lưu lượng nước qua tua bin 400 m 3/s Tính hiệu suất tua bin, bỏ qua mát lượng ống dẫn nước Lấy g = 10m/s2 17 download by : skknchat@gmail.com Đáp số: 60% Bài 4: Ném ngang đá có khối lượng kg với vận tốc đầu m/s từ tầng cao 12 m so với mặt đất Bỏ qua sức cản khơng khí a) Xác định vật thời điểm ném b) Tính vận tốc vật vật rơi tới độ cao cách mặt đất m Đáp số: a) 260,2 J b) 14,87 m/s Bài 5: Một hịn đá có khối lượng 250 g rơi tự có động chạm đất 12,5 J Bỏ qua sức cản khơng khí a) Tìm vận tốc hịn đá chạm đất b) Tính độ cao thả rơi đá c) Đất mềm nên đá lún sâu cm vào đất Tìm lực cản trung bình đất Đáp số: a) 10 m/s b) 5,1 m c) -158,75 N Bài 6: Một lị xo có khối lượng không đáng kể treo thẳng đứng, đầu giữ chặt ban đầu khơng biến dạng Treo vật khối lượng m = 0,6 kg vào đầu lò xo làm lò xo bị giãn đoạn x = cm Chọn mốc vị trí đầu lị xo chưa treo vật Tìm đàn hồi hệ vật lị xo vị trí cân sau Đáp số: -8,82.10-2 J Bài 7: Một xe khối lượng m1 = 1,5 kg chuyển động với vận tốc v1 = 0,5 m/s đến va chạm vào xe khác khối lượng m = 2,5 kg chuyển động chiều Sau va chạm, hai xe dính vào chuyển động với vận tốc v = 0,3 m/s Tìm vận tốc ban đầu xe thứ hai độ giảm động hệ hai xe Đáp số: 0,18 m/s; 0,048 J Bài 8: Bắn viên đạn có khối lượng 10g vào mẩu gỗ có khối lượng 390 g đặt mặt phẳng nhẵn Đạn mắc vào gỗ chuyển động với vận tốc 10 m/s a) Tìm vận tốc đạn lúc bắn b) Tính lượng động đạn bị giảm (chuyển sang dạng lượng khác) Đáp số: a) 400 m/s b) 780 J Bài 9: Một cầu khối lượng M = kg treo đầu sợi dây mảnh, nhẹ, không dãn, chiều dài = 1,5 m Một cầu m = 20 g bay ngang với vận tốc v = 50 m/s đến đập vào M (va chạm hồn tồn đàn hồi xun tâm) Tính góc lệch cực đại dây treo M so với phương thẳng đứng Đáp số: 300 Bài 10: Một cầu khối lượng m1 chuyển động với vận tốc v1 mặt phẳng ngang đến va chạm với cầu nằm yên khối lượng m Các cầu đàn hồi tuyệt đối Va chạm chúng va chạm thẳng xuyên tâm Phần động mà cầu thứ truyền cho cầu thứ hai bao nhiêu? 18 download by : skknchat@gmail.com Đáp số: 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 2.4.1 Phương pháp kiểm nghiệm Trong trình thực sáng kiến lớp 10A1 nhận thấy: Trong học em không cảm thấy bị căng thẳng ngược lại em học sinh chăm nghe giảng, sôi xung phong phát biểu, say sưa tìm hiểu giải tập, bước đầu hình thành nên lối tư khoa học sâu sắc Bên cạnh tơi cịn gợi ý đề xuất yêu số học sinh xuất sắc suy nghĩ, sáng tạo thêm tập dựa vào toán gốc cô cho lớp làm, phong trào thi đua học tập lớp ngày nâng cao Sau thực trình hướng dẫn học sinh tìm lời giải cho em tự luyện tập nhà tiến hành cho học sinh hai lớp 10A1và 10A2 làm kiểm tra 15 phút Kết làm học sinh thống kê bảng sau 2.4.2 Kết kiểm nghiệm  Kết kiểm tra Lớp HS 10A1 42 Tỉ lệ % 100 10A2 42 Tỉ lệ % 100 0 0,0 0,0 0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Điểm 6 10 9 10 14,2 14,06 21,4 21,8 21,4 7,14 10 12 4,76 14,2 23,8 28,76 14,2 9,52 4,76 0,0 Phân loại kết học tập HS (%) Yếu Trung bình Khá Giỏi (0-4 điểm) (5;6 điểm) (7;8 điểm) (9;10 điểm) LớpTN LớpĐC LớpTN LớpĐC LớpTN LớpĐC LớpTN LớpĐC (10 A1) (10 A2) (10A1) (10A2) (10A1) (10A2) (10A1) (10A2) 0,0% 18,96% 28,26% 52,56% 43,2% 23,72% 28,54% 4,76% Nhận xét: Kết kiểm tra lực học sinh cho thấy hiệu việc áp dụng đề tài đem lại hứng thú học tập cho học sinh, nâng cao chất lượng dạy, học mơn Vật lí, cụ thể là: - Lớp đối chứng học sinh có 18,96 % học sinh có điểm yếu, lớp thực nghiệm khơng có học sinh có điểm yếu 19 download by : skknchat@gmail.com - Lớp đối chứng học sinh chủ yếu có điểm trung bình (52,56%), học sinh lớp thực nghiệm chủ yếu đạt điểm khá, giỏi (khá chiếm 43,2%; giỏi chiếm 28,54 %) Bản thân đồng nghiệp trường THPT Triệu Sơn nhận thấy áp dụng sáng kiến để dạy học chương định luật bảo tồn hiệu giảng dạy giáo viên nâng lên nhiều từ góp phần vào việc nâng cao chất lượng giáo dục lớp mà phụ trách nói riêng nhà trường nói chung KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - Kết luận Như vậy, đề tài tập trung nghiên cứu, phân tích lí thuyết, hướng dẫn giải tập vật lí lớp 10 THPT phương pháp dùng định luật bảo toàn đưa hệ thống tập ví dụ minh họa Đề tài thực nội dung sau: - Giải tập động lực học chất điểm định luật bảo toàn động lượng - Giải tập động lực học chất điểm vật lí định luật bảo toàn năng, định luật bảo toàn lượng - Kết hợp định luật bảo toàn động lượng định luật bảo toàn để giải tập va chạm hai vật Đề tài cho thấy việc sử dụng “Các định luật bảo tồn” giải tập vật lí phương pháp hay, hữu hiệu, ngắn gọn áp dụng rộng rãi Qua giúp học sinh phát huy tính tích cực, chủ động, phát triển lực rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học trình lĩnh hội nâng cao kiến thức vật lí Đề tài vừa thể lí luận, lại vừa lựa chọn, xây dựng hệ thống tập hướng dẫn giải chúng theo phương pháp sử dụng định luật bảo toàn tài liệu tham khảo cho giáo viên học sinh q trình dạy học Vật lí Đề tài vận dụng nội dung kiến thức vật lí kết hợp cơng cụ tốn học để giải tập vật lí định luật bảo tồn Trên khía cạnh đó, đề tài tài liệu tham khảo bổ ích cho giáo viên học sinh trình dạy học, nâng cao kiến thức vật lí cho học sinh, đặc biệt có mở rộng, nâng cao cho học sinh khá, giỏi Từ phát triển lực sáng tạo học sinh - Kiến nghị Với gần 20 năm công tác ngành giáo dục nhận thấy việc viết báo cáo SKKN trình dạy học cần thiết, bổ ích giáo viên Bởi qua việc viết báo cáo SKKN tạo điều kiện tốt để giáo viên trau dồi kiến thức, học hỏi kinh nghiệm từ có giải pháp tốt trình 20 download by : skknchat@gmail.com thực nhiệm vụ giảng dạy, giáo dục Mặc dù nhiệm vụ bắt buộc trường THPT Sở GD&ĐT Thanh Hóa nên tiếp tục triển khai khuyến khích giáo viên viết sáng kiến kinh nghiệm để chia sẻ kinh nghiệm bổ ích mà tích lũy với đồng nghiệp thực tốt cơng việc từ nâng cao chất lượng giáo dục Trong trình nghiên cứu hồn thiện đề tài, cố gắng tìm tịi suy nghĩ, tập chọn lọc kĩ lưỡng, đa dạng cộng với tham khảo, nghiên cứu từ nhiều nguồn tài liệu khác song chắn đề tài không tránh khỏi hạn chế Rất mong nhận đóng góp q báu q thầy, giáo đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 20 tháng năm 2019 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Người viết Trịnh Thị Hương TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn 2011 – 2020 [2] Nguyễn Quang Lạc: Lí luận dạy học vật lí – Đại học sư phạm Vinh – 1995 [3] Bộ SGK SBT chương trình Nâng cao Cơ Vật lí 10 - NXBGD2007 [4] Lương Duyên Bình (đồng Chủ biên) – Phạm Quý Tư (đồng Chủ biên): Tài liệu bồi dưỡng GV thực chương trình, SGK Vật lí 10 THPT- NXBGD2006 [5] Bùi Quang Hân: Giải tốn Vật lí 10, tập - NXBGD 21 download by : skknchat@gmail.com [6] Phạm Quý Tư (chủ biên) - Lương Tất Đạt - Lê Chân Hùng - Bùi Trọng Tuân - Lê Trọng Tường: Hướng dẫn làm tập ơn tập Vật lí 10 – NXBGD 2007 22 download by : skknchat@gmail.com DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP PHÒNG GD&ĐT, CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Trịnh Thị Hương Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn Đơn vị công tác: Trường THPT Triệu Sơn TT Tên đề tài SKKN ứng dụng định lí Cosin tam giác để giải tốn Vật lí định luật bảo tồn động lượng Phương pháp giải nhanh toán liên quan đến mạch LC thay đổi cấu trúc chương trình vật lí 12 nâng cao Kết Cấp đánh đánh giá giá xếp loại xếp loại (Phòng, Sở, (A, B, Tỉnh ) C) Năm học đánh giá xếp loại Sở GD&ĐT Thanh Hóa C 2012-2013 Sở GD&ĐT Thanh Hóa C 2014- 2015 download by : skknchat@gmail.com download by : skknchat@gmail.com ... lực học chất điểm định luật bảo toàn động lượng - Giải tập động lực học chất điểm vật lí định luật bảo tồn năng, định luật bảo toàn lượng - Kết hợp định luật bảo toàn động lượng định luật bảo toàn. .. trường hợp áp dụng định luật bảo toàn để giải tập trên, học sinh hiểu rõ chuyển hóa lẫn động năng tính chất bảo tồn Bài tập với hai cách giải ta thấy sử dụng định luật bảo toàn để giải biểu thức... dụng định luật Niu-tơn lực học) khó khăn dùng phương pháp định luật bảo toàn để lý giải, hay giải tập lại hữu hiệu Việc sử dụng định luật bảo toàn giải tập vật lí lớp 10 cịn sở, tiền đề để học sinh