Biên soạn và sưu tầm một số bài tập định tính phần cơ học vật lý lớp 10

www.facebook.com/hocthemtoan

“Biên soạn và sưu tầm một số bài tập định tính phần “cơ học” vật lý lớp 10 Chương trình chuẩn

Phần một : NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

I Lý do chọn đề tài

Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, mô tả thế giới khách quan Trongquá trình dạy học vật lý giáo viên phải dùng hệ thông bài tập để học sinh tiếpcận và vận dụng những kiến thức định luật vào giải thích hiện tượng trong đờisống Bài tập vật lý có vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình nhận thức củangười học phát triển năng lực tư duy của người học, giúp người học ôn tập đàosâu, mở rộng kiến thức rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo… Bài tập vật lý có nhiềudạng trong đó dạng bài tập mà giúp cho người học dễ dàng nắm vững lýthuyết , định luật, định lý… và liên hệ với thực tiễn nhiều nhất đó là bài tậpđịnh tính

Bài tập định tính là loại bài tập được đưa ra với nhiều tên gọi khácnhau : “câu hỏi thực hành, câu hỏi để lĩnh hội, bài tập logic, bài tập miệng, câuhỏi định tính, câu hỏi kiểm tra,…” Đặc điểm của bài tập định tính là nhấnmạnh về mặt định tính của các hiện tượng đang khảo sát thông qua bài tập giúpcho học sinh rèn luyện khả năng tư duy logic, tiếp cận thực tiển, rèn luyện kỹnăng, kỹ xảo, tạo điều kiện cho học sinh đào sâu và củng cố các kiến thức,phân tích hiện tượng, làm phát triển khả năng phán đoán, mơ ước sáng tạo, kỹnăng vận dụng những kiến thức lý thuyết để giải thích các hiện tượng trong tựnhiên, trong đời sống, trong kĩ thuật Mở rộng tầm mắt kĩ thuật của học sinh.Bản chất vật lý của những hiện tượng quen thuộc tồn tại xung quanh con người

sẽ được thể hiện trong những bài tập định tính

Phần cơ học là phần mở đầu của vật lý phổ thông nó nghiên cứu cácdạng chuyển động cơ, các định luật cơ bản của chuyển động Cơ học là mônhọc mở đầu quen thuộc, rất gần với thực tế nhưng không dễ dàng tiếp nhận vànghiên cứu đối với học sinh lớp 10 Chính vì vậy, Bài tập định tính sẽ mang lạihiệu quả cao trong quá trình lĩnh hội của học sinh trong phần học đầu tiên vềvật lý

Tuy nhiên, bài tập định tính vẫn không được sử dụng rộng rãi trong quátrình dạy học vật lý ở phổng thông

Từ những điều phân tích trên và để năng cao hiệu quả dạy học ở phần này,kích thích hướng thú học tập của học sinh nhất thiết phải dùng bài tập địnhtính một cách khoa học vào dạy hoc nên tôi chọn đề tài :

II Mục đích nghiên cứu.

Giúp giáo viên sử dụng, xây dựng lập luận để giải bài tập định mộtcách hợp lý, khoa học hơn trong quá trình dạy học

Từ bài tập định tính giúp rèn luyện kỹ năng vận dụng lý thuyết để giảithích các hiện tượng vật lí thường gặp trong tự nhiên và giải quyết các bài tậpđịnh tính nhằm đạt được mục tiêu dạy học trong phần Cơ học

III Đối tượng Phạm vi nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết bài tập định tính

Nội dung kiến thức cơ bản của các chương trong phần cơ học lớp 10 vàCác hiện tượng vật lý liên quan

Phương pháp giải bài tập định tính

Cách sử dụng bài tập định tính có hiệu quả

Do giới hạn của thời gian và vài nguyên nhân khách quan nên tôi chỉnghiên cứu cơ sở lý thuyết và bài tập của các chương trong phần cơ học vật lý10

IV Nhiệm vụ nghiên cứu

Nội dung kiến thức cơ bản của từng bài trong phần cơ học vật lý 10.Nêu bài tập định tính với các dạng (giải thích hiện tượng và dự đoánhiện tượng) trong từng bài Giải một số bài cơ bản theo phương pháp cụ thể

Tìm và đặt ra một số bài tập tham khảo

V Giả thuyết khoa học

Bài tập định tính phải được sử dụng giải đúng phương pháp mới pháthuy được vai trò và hiệu quả của nó

Nếu đề tài thành công thì nó sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích cho cácgiáo viên và ngưới học môn vật lý

VI Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp đọc sách và tài liệu tham khảo

Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia

Phương pháp toán học

VII Đóng góp của khoa luận

Thông qua đề tài giúp chúng ta có cái nhìn tổng quát hơn về môn cơhọc, hiểu sâu hơn bản chất các hiện tượng vật lý từ đó dùng những bài tập địnhtính lý thú vào dạy học nhằm kích thích tinh thần học tập của học sinh đối vớimôn học, từ đó năng cao hiệu quả dạy học

Đề tài là tài liệu tham khảo lý thú cho giáo viên và học sinh trong phần

cơ học

VIII Dàn ý khóa luận.

Phần một : NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

I Lý do chọn đề tài

II Mục đích nghiên cứu

III Đối tượng nghiên cứu

IV Phạm vi nghiên cứu

V Nhiệm vụ nghiên cứu

VI Giả thuyết khoa học

VII Phương pháp nghiên cứu

VIII Thời gian nghiên cứu

IX Đóng góp của khoa luận

X Dàn ý khóa luận

Phần hai: NỘI DUNG

I Cơ sở lý luận về bài tập định tính trong dạy học vật lý :

1 Khái niệm về bài tập định tính

2 Vai trò và tác dụng của bài tập định tính

3 Các dạng bài tập định tính

3.1 Giải thích hiện tượng

3.1 Dự đoán hiện tượng

4 Phương pháp giải bài tập định tính

4.1 Phương pháp Ơristic

4.2 Phương pháp đồ thị

4.3 Phương pháp thực nghiệm

5.Các bước giải bài tập định tính

5.1 Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

5.2 Phân tích hiện tượng

5.3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

5.4 Kiểm tra kết quả tìm được (biện luận)

6.Kế luận chung

II Giải bài tập định tính phần cơ học trong chương trình lớp 10 (cơ bản)

1 Đặc điểm chung phần cơ học trong chương trình vật lý 10

2 Hệ thống bài tập và phương pháp giải bài tập định tính

2.1.3.3 Chuyển động thẳng biến đổi đều2.1.3.4 Sự rơi tự do

2.1.3.5 Chuyển động tròn đều2.1.3.6 Tương đối của chuyển động Công thức công vận tốc 2.1.4 Ý nghĩa

2.2 Chương II: Động lực học chất điểm

2.2.1 Đặt điểm

2.2.2 lý thuyết

2.2.3 Hệ thống và giải bài tập định tính về Động lực học chất điểm

2.2.3.1 Ba định luật Niu-tơn2.2.3.2 Lực hấp dẫn Định luật vạn vật hấp dẫn2.2.3.3 Lực đàn hồi lò xo Định luật Húc2.2.3.4 Lực ma sát

2.2.3.5 Lực hướng tâm2.2.3.6 Chuyển động ném ngang2.2.4 Ý nghĩa

2.3 Chương III: Cân bằng và chuyển động của vật rắn

2.3.1 Đặt điểm

2.3.2 lý thuyết

2.3.3 Hệ thống và giải bài tập định tính về Cân bằng và chuyển độngcủa vật rắn

2.3.3.1 Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và của

ba lực không song song

2.3.3.2 Cân bằng của một vật có trục quay cố định Momenlực

2.3.3.3 Quy tắc hợp lưc song song cùng chiều

2.3.3.4 Các dạng cân bằng Cân bằng của một vật có mặt chânđế

2.3.3.5 Chuyển động tịnh tiến của vật rắn Chuyển động quaycủa vật răn quanh trục cố định

2.4.3 Hệ thống và giải bài tập định tính về Các định luật bảo toàn.

2.4.3.1 Động lượng Định luật bảo toàn động lượng

2.4.3.2 Công và Công suất

Tài liệu tham khảo

Phần hai: NỘI DUNG

I Cơ sở lý luận về bài tập định tính trong dạy học vật lý :

1 Khái niệm về bài tập định tính.

Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải, học sinh không cần thựchiện các phép tính phức tạp hay chỉ sử dụng vài phép tính đơn giản có thểnhẩm được Để giải được bài tập định tính học sinh phải thực hiện những phépsuy luận lôgic trên cơ sở hiểu rõ bản chất (nội hàm) của các khái niệm, địnhluật vật lí và nhận biết được những biểu hiện của chúng trong các trường hợp

cụ thể

2 Vai trò và tác dụng của bài tập định tính

Bài tập định tính có rất nhiều ưu điểm về mặt phương pháp học Nhờđưa lý thuyết, các định luật, quy tắc vật lý vừa học vào đời sống xung quanh.Các bài tập định tính có tác dụng tăng khả năng hướng thú đối với môn học, tạođiều kiện phát triển óc quan sát, khả năng phân tích, tổng hợp của học sinh.Phương pháp giải những bài tập này bao gồm những suy lý logic dựa trên kiếnthức vật lý mà các em đã học, những kinh nghiệm của học sinh có được trênđời sống hàng ngày, đó là phương tiện tốt nhất để phát triển tư duy cho họcsinh Việc giải bài tập định tính rèn luyện cho học sinh hiểu rõ bản chất vật lýcủa các hiện tượng và những quy luật của chúng, dạy cho học sinh biết áp dụngnhững quy luật, kiến thức đã học vào thực tiển đời sống và lao động, sản xuất.Việc giải bài tập định tính giúp học sinh chú ý phân tích nội dung vật lý của bàitập tính toán

3 Các dạng bài tập định tính.

3.1 Giải thích hiện tượng

Giải thích hiện tượng là cho biết một hiện tượng đã xảy ra, và luôn xảy

ra như vậy, tức là biết hiện tượng và giải thích nguyên nhân của nó Đối vớingười học, nguyên nhân đó chính là những đặc tính của những định luật vật lý

Đối với dạng bài tập này, bắt buột phải thiết lập mối quan hệ giữa một hiệntượng cụ thể với một số đặc tính của sự vật, hiện tượng với một định luật haymột lý thuyết vật lý này đó.

3.2 Dự đoán hiện tượng

Bài tập dự đoán hiện tượng là cân cứ vào điều kiện cụ thể của đầu bài,xác định điều kiện cụ thể của đề bài, xác định những định luật chi phối hiệntượng và dự đoán hiện tượng gì có thể xảy ra và xảy ra như thế nào Tức là, ta

đã biết điều kiện cụ thể và sau đó tìm quy luật chung chi phối hiện tượng và rút

ra kết luận

4 Phương pháp giải bài tập định tính

Do tính đa dạng và nhiều hình thức của bài tập định tính, về mặt phươngpháp giải có những phương pháp sau:

4.1 Phương pháp Ơristic

Phương pháp Ơristic là phương pháp giải quyết vần đề dựa vào các tri

thức kinh nghiệm hơn là các lập luận duy lí Phương pháp được sử đối vớinhững bài tập định tính có thể phân tích được thành nhiều câu hỏi định tínhnhỏ, đơn giản hơn, có liên quan với nhau mà các câu trả lời hoặc đã nằm tronggiả thiết, hoặc ở trong các định luật vật lý mà học sinh đã biết

Với phương pháp này giúp cho học sinh rèn luyện khả năng phân tíchcác hiện tượng vật lý, tổng hợp dữ kiện bài toán, dung những kiến thức đã họckết hợp với những kinh nghiệm và sự sáng tạo để giải bài tập

4.2 Phương pháp đồ thị

- Phương pháp đồ thị được sừ dụng khi các thông tin của bài tập định

tính được thể hiện bằng lập bản, đồ thị, mô hình…Bằng đồ thị có thể tìm kiếmnhững thông tin chính xác, trực quan thể hiện được mối liên hệ giữa các hiệntượng với những lý thuyết hay định luật vật lý có liên quan phương pháp nàyđặc biệt có ý nghĩa khi nội dung của đề bài là một loạt các hình vẽ, các thôngtin ghi lại các giai đoạn xác định trong tiến trình biến đổi của hiện tượng

Đối với phương pháp này có nhiều ưu điểm trực quan ngắn gọn, pháttriển khả năng tư duy sáng tạo đặt biệt khả năng tìm thông tin từ đồ thị

4.3 Phương pháp thực nghiệm

-Phương pháp thực nghiệm được dùng trong các trường hợp mà bài tập

định tính có liên quan đến thí nghiệm, hoặc thực nghiệm một vấn đề nào đó,cách bố trí, tiến hành , dự đoán kết quả Dùng những kiến thức vật lý đã học đềgiải thích tùng giai đoạn và kết quả timg được, chứng minh một công thức thựcnghiệm nào đó

Đối với phương pháp này sẽ đưa học sinh vào vị trí tựa như các nhànghiên cứu, phát huy cao độ tính tích cực, tính ham học hỏi, rèn luyện kĩ năng,

kĩ xảo trong việc sử dụng các dụng cụ thid nghiệm vật lý

Khi giải các bài tập định tính, các phương pháp trên có thể sử dụng phốihợp, bổ sung cho nhau, chính vì thế về mặt phương pháp, ta có thể vạch ra mộtdàn bài chung gồm những bước sẽ được nêu ở phần tiếp theo.

5.Các bước giải bài tập định tính

5.1 Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Bước này bao gồm xác định dạng bài tập, đọc kĩ đề bài tập để tìm hiểu ýnghĩa vật lý của các thuật ngữ có trong đề bài Tóm tắt đầy đủ giả thuyết, xácđịnh nội dung chính của câu hỏi làm rõ những mặt định tính của đề bài, cácyếu tố được bỏ qua Khảo sát chi tiết các hình, đồ thị …đã cho trong bài tậphoặc nếu cần thiết phải vẽ hình để diễn đạt những điều kiện của đề bài điều này

có ý nghĩa quan trọng trong việc nhận biết diễn biến của hiện tượng hay nhậnbiết mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý

Xác định những khái niệm, thuyết,định luật…tương ứng và phù hợp vớinhững điều kiện của bài tập trên cơ sở đó, Ta chuyển ngôn ngữ bài tập về ngônngữ vật lý Hình dung rõ ràng về hiện tượng vật lý

5.2 Phân tích hiện tượng

Nghiên cứu các dữ kiện ban đầu của bài tập: Những hiện tượng gì, sựkiện gì, những tính chất gì của vật thể, những trạng thái nào của hệ để nhậnbiết chúng có liên quan đến những khái niệm nào, quy tắc nào, định luật nào đãhọc trong vật lý

Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đề bài, khảo sátxem mỗi giai đoạn diễn biến đó bị chi phối bởi những đặc tính nào, định luậtnào Hình dung toàn bộ diễn biến của hiện tượng và các định luật, quy tắc chiphối nó

5.3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Phận loại bài tập định tính có nhiều cách khác nhau, nhưng thường gậpnhất là hai dạng cơ bản đó là giải thích hiện tượng và dự đoán hiện tượng

Đối với loại bài tập giải thích hiện tượng, ta phải thiết lập được mối

quan hệ giữa một hiện tượng cụ thể với một số đặc tính của sự vật hay định luậtvật lý, tức là phải thực hiện được phép suy luận lôgic, trong đó cơ sở kiến thứcphải là một đặc tính chung của sự vật hoặc định luật vật lý có tính tổng quát ápdụng vào điều kiện cụ thể của đề bài mà kết quả cuối cùng chính là hiện tượng

đã được nêu ra trong đề bài

Những hiện tượng thực tế thường rất phức tạp, trong khi đó các định luậtvật lý lại khá đơn giản, nên thoạt nhìn thì khó có thể phát hiện ngay được mốiquan hệ giữa hiện tượng đã cho với những định luật vật lý đã biết Trong nhữngtrường hợp như thế, cần phân tích hiện tượng phức tạp ra các hiện tượng đơngiản, sao cho mỗi hiện tượng đơn giản chỉ tuân theo một định luật hay một quytắc nhất định Tóm lại, này cần xây dựng lâp luận sau:

+ Tìm hiểu đầu bài những dấu hiệu có liên quan đến một tính chất vật lý,một định luật vật lý đã biết

+Phát biểu đầy đủ tính chất của định luật đó.

+Xây dựng một luận ba đoạn để thiết lập mối quan hệ giữa định luật với

hiện tượng đã cho tức là giải thích nguyên nhân của hiện tượng Trong trườnghợp phức tập phải xây dụng nhiều ba đoạn luận

Đối với loại bài tập dự đoán hiện tượng trước hết cần phải tìm những

điều kiện cụ thể “khoanh vùng” kiến thức bằng cách căn cứ vào những dấuhiệu ban đầu để liên tưởng, phán đoán chúng có thể liên quan đến những quytắc nào, định luật vật lý nào đã học những quy tắc, định luật đó chi phối nhưthế náo đối với những hiện tượng cùng loại Về mặt logic, ta phải thiết lập mộtluận ba đoạn trong đó ta mới biết tiên đề thức hai ( phán đoán khẳng địnhriêng), cần phải tìm tiên đề thứ nhất ( phán đoán khẳng định chung) và kết luận( phán đoán khẳng định riêng)

5.4 Kiểm tra kết quả tìm được (biện luận)

Biện luận thực chất là phân tích kết quả cuối cùng để xem kết quả tìmđược có phù hợp với điều kiện nêu ra ở đầu bài tập hay không, ngoài ra việckiểm tra lại kết quả cũng là một trong những cách kiểm tra lại sự đúng đắn củaquá trình lập luận Đối với các bài tập định tính, có nhiều cách để kiểm tra,trong đó hai cách thường dùng là thực hiện các thí nghiệm cần thiết có liênquan để đối chiếu với kết luận về dự đoán hiện tượng hoặc đối chiếu câu trả lờivới các nguyên lí hay định luật vật lý tổng quát tương ứng xem chúng có thoảmãn hay không

6 Lựa chọn phương pháp giải bài tập định tính vật lý

6.1 Lựa chọn bài tập

Hệ thống bài tập mà giáo viên lựa chọn phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Bài tập phải đi từ dễ tới khó, từ đơn giản đến phức tạp (phạm vi và sốlượng các kiến thức, kĩ năng cần vận dụng từ một đề tài đến nhiều đề tài, sốlượng các đại lượng cho biết và các đại lượng cần tìm…) giúp học sinh nắmđược phương pháp giải các loại bài tập điển hình

- Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập, đóng góp mộtphần nào đó vào việc củng cố, hoàn thiện và mở rộng kiến thức

- Hệ thống bài tập cần bao gồm nhiều thể loại bài tập: bài tập giả tạo vàbài tập có nội dung thực tế, bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo, bài tập chothừa hoặc thiếu dữ kiện, bài tập mang tính chất ngụy biện và nghịch lý, bài tập

có nhiều cách giải khác nhau và bài tập có nhiều lời giải tùy theo điều kiện cụthể của bài tập mà giáo viên không nêu lên hoặc chỉ nêu lên một điều kiện nào

đó mà thôi

Bài tập giả tạo là bài tập mà nội dung của nó không sát với thực tế, cácquá trình tự nhiên được đơn giản hóa đi nhiều hoặc ngược lại, cố ý ghép nhiềuyếu tố thành một đối tượng phức tạp để luyện tập, nghiên cứu Bài tập giả tạothường là bài tập định lượng, có tác dụng giúp học sinh sử dụng thành thạo cáccông thức để tính đại lượng nào đó khi biết các đại lượng khác có liên quan,mặc dù trong thực tế ta có thể đo nó trực tiếp được

Bài tập có nội dung thực tế: là bài tập có đề cập đến những vấn đề có liênquan trực tiếp tới đối tượng có trong đời sống, kĩ thuật Dĩ nhiên những vấn đề

đó đã được thu hẹp và đơn giản hóa đi nhiều so với thực tế Trong các bài tập

có nội dung thực tế, những bài tập mang nội dung kĩ thuật có tác dụng lớn vềmặt giáo dục kĩ thuật tổng hợp Nội dung của các bài tập này phải thỏa mãn cácyêu cầu:

+ Nguyên tắc hoạt động của các đối tượng kĩ thuật nói đến trong bài tậpphải gắn bó mật thiết với những khái niệm và định luật vật lý đã học

+Đối tượng kĩ thuật này phải có ứng dụng khá rộng rãi trong thực tiễnsản xuất của nước ta hoặc địa phương nơi trường đóng

+Số liệu trong bài tập phải phù hợp với thực tế sản xuất

+ Kết quả của bài tập phải có tác dụng thực tế, tức là phải đáp ứng mộtvấn đề thực tiễn nào đó

Khi ra cho học sinh những bài tập vật lý có nội dung kĩ thuật, cần có bàitập không cho đầy đủ dữ kiện để giải, học sinh có nhiệm vụ phải tìm những dữkiện đó bằng cách tiến hành các phép đo hoặc tra cứu ở các tài liệu

Bài tập luyện tập: được dùng để rèn luyện cho học sinh áp dụng các kiếnthức đã học để giải từng loại bài tập theo mẫu xác định Việc giải những bài tậploại này không đòi hỏi tư duy sáng tạo của học sinh mà chủ yếu cho học sinhluyện tập để nằm vững cách giải đối với từng loại bài tập nhất định

Bài tập sáng tạo: là bài tập mà các dữ kiện đã cho trong đầu bài không chỉdẫn trực tiếp hay gián tiếp cách giải Các bài tập sáng tạo có tác dụng rất lớntrong việc phát triển tính tự lực và sáng tạo của học sinh, giúp học sinh nắmvững kiến thức chính xác, sâu sắc và mềm dẻo Bài tập sáng tạo có thể là bàitập giải thích một hiện tượng chưa biết trên cơ sở các kiến thức đã biết Hoặc làbài tập thiết kế, đòi hỏi thực hiện một hiện tượng thực, đáp ứng những yêu cầu

đã cho

6.2 Sử dụng hệ thống bài tập:

- Các bài tập đã lựa chọn có thể sử dụng ở các khâu khác nhau của quá trìnhdạy học: nêu vấn đề, hình thành kiến thức mới củng cố hệ thống hóa, kiểm tra

và đánh giá kiến thức kĩ năng của học sinh

- Trong tiến trình dạy học một đề tài cụ thể, việc giải hệ thống bài tập màgiáo viên đã lựa chọn cho học sinh thường bắt đầu bằng những bài tập định tínhhay những bài tập tập dợt Sau đó học sinh sẽ giải những bài tập tính toán, bàitập đồ thị, bài tập thí nghiệm có nội dung phức tạp hơn Việc giải những bài tậptính toán tổng hợp, những bài tập có nội dung kĩ thuật với dữ kiện không đầy

đủ, những bài tập sáng tạo có thể coi là sự kết thúc việc giải hệ thống bài tập đãđược lựa chọn cho đề tài

- Cần chú ý cá biệt hóa học sinh trong việc giải bài tập vật lý, thộng quacác biện pháp sau

+ Biến đổi mức độ yêu cầu của bài tập ra cho các loại đối tượng họcsinh khaac1 nhau, thể hiện ở mức độ trừu tượng của đầu bài, loại vấn đề cầngiải quyết, phạm vi và tính phức hợp của các số liệu cần xử lý, loại và số lượngthao tác tư duy logic và các phép biến đổi toán học cần sử dụng, phạm vi vàmức độ các kiến thức, kĩ năng cần huy động.

+ Biến đổi mức độ yêu cầu về số lượng bài tập cần giải, về mức độ tựlực của học sinh trong quá trình giải bài tập

II Giải bài tập định tính phần cơ học trong chương trình lớp 10 (cơ bản )

1 Đặc điểm chung phần cơ học trong chương trình vật lý 10

Phần cơ học trong chương trình vật lý 10 nghiên cứu tính chất củachuyển động cơ mà không xét đến nguyên nhân chuyển động, đến nghiên cứunguyên nhân gây ra chuyển động và nguyên nhân làm biến đổi trạng thái củachuyển động cơ học còn nghiên cứu đến các định luật trong bảo toàn, sự cânbằng và chuyển động của vật rắn Những kiến thức thực tế có liên quan nhấtthiết phải đươc giáo viên đề cập trong bài tập định tính giúp học sinh tuy duyđúng về hiện tượng xảy ra xung quanh trong đời sống và kỹ thuật

2 Hệ thống bài tập và phương pháp giải bài tập định tính

2.1 Chương I: Động học

2.1.1 Đặc điểm

Động học là một phần của cơ học nghiên cứu cách xác định vị trí của vậttrong không gian tại những thời điểm khác nhau và mô tả các tính chất củachuyển động của các vật bằng công cụ toán học, nhưng không xét đến nguyênnhân chuyển động.Ở chương bao gồm: các khái niệm chất điểm, quỹ đạo, hệquy chiếu, vận tốc, tốc độ trung bình, vận tốc tức thời, tốc độ góc, gia tốc cácloại chuyển động, các đặc điểm của chuyển động như: quỹ đạo, gia tốc trongcác chuyển động và tính tương đối của chuyển động Khi bước vào nghiên cứuhọc sinh dễ dàng tiếp nhận lý thuyết một cách dễ dàng nhưng đem nó mà vậndụng vào thưc tế là rất khó khăn Vì thực tế một hiện tượng cơ học luôn chịuchia phối nhiều nguyên nhân Bài tập định tính cần thiết trong việc lựa chọnnhững bài tập bao hàm các hiện tượng vật lý mà gần với kiến thức đã học

Để xác định vị trí của một vật trong không gian ta chọn một vật làmmốc, một hệ trục toạ độ gắn với vật làm mốc và xác định các toạ độ của vật đó

Đã biết rõ quỹ đạo thì chỉ cần chọn một điểm làm mốc và một chiều dương trênquỹ đạo

Để xác định thời gian trong chuyển động, ta chọn một gốc thời gian vàdùng đồng hồ

Hệ quy chiếu bao gồm vật làm mốc, hệ trục toạ độ, thước đo, mốc thờigian và đồng hồ

- Vận tốc của chuyển động thẳng đều là đại lượng Vật Lý đặc trưng cho

sự nhanh hay chậm của chuyển động và đo bằng thương số giữa quãng đường

đi được và khoảng thời gian để đi hết quãng đường đó

Trong đời sống gọi độ lớn của vận tốc là tốc độ

- Vận tốc trung bình của một chuyển động thẳng biến đổi đều trên mộtquãng đường nhất định là một đại lượng đo bằng thương số giữa quãng đường

đi được và khoảng thời gian để đi hết quãng đường đó

- Biểu thức : hay

Gia tốc:

- Gia tốc là một đại lượng Vật Lý đặc trưng cho sự biến thiên nhanh hay

chậm của vận tốc và đo bằng thương số giữa độ biến thiên của vận tốc vàkhoảng thời gian xảy ra sự biến thiên đó

+Phương trình chuyển động: 2

1 2

 Định nghĩa:

- Sự rơi tự do là sự rơi của các vật trong chân không chỉ dưới tác dụngcủa trọng lực

Khi không có sức cản của không khí:

+ Các vật có hình dạng và khối lượng khác nhau đều rơi như nhau + Mọi vật chuyển động ở gần mặt đất đều có gia tốc rơi tự do

Vật rơi tự do chuyển động theo phương thẳng đứng

Chuyển động rơi tự do là chuyển động nhanh dần đều

Chuyển động tròn đều là chuyển động có đặc điểm:

- Quỹ đạo là một đường tròn

- Vật đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thờigian bằng nhau bất kì

Vectơ vận tốc của vật chuyển động tròn đều có :

- phương tiếp tuyến với đường tròn quỹ đạo, chều hướng theo chiềuchuyển động

Công thức liên hệ giữa vận tốc dài với vận tốc góc:

f = 1/TGia tốc trong chuyển động tròn đều luôn luôn nằm theo bán kính hướngvào tâm quỹ đạo và và có độ lớn là:

aht = v2/r = rω2

2.1.2.6 Tương đối của chuyển động Công thức công vận tốc

Hình dạng quỹ đạo của chuyển động trong các hệ quy chiếu khác nhauthì khác nhau

Vận tốc của vật chuyển động với các hệ quy chiếu khác nhau thì khácnhau Vận tốc có tính tương đối

Công thức cộng vận tốc : Vận tốc của vật 1 đối với vật 3 bằng tổngvectơ vận tốc vật 1 đối với vật 2 và vận tốc vật 2 đối với vật 3

Đây là bài học đầu tiên về chuyển động cơ học giúp học sinh hình thành cơ

sở đầu tiên về động học vì vậy cần làm rõ bản chất vật lý trong từng phần, cụ thể là các bài tập sau:

Bài 1:

Một số hành khách đang ngồi trong một khoang kín của tàu thủy đang dichuyển trên biển Họ không biết là họ có chuyển động cùng với tàu thủy trênbiển không hoặc không biết chuyển động như thế nào Cảm giác của họ cóđúng không? Tại sao?

Bài giải:

- Bài tập dạng giải thích hiện tượng:

Giải thích về cảm giác nhưng không phải dựa trên cơ sở tâm lý học mà

sử dụng kiến thức vật lý để xét xem đối tượng chuyển động như thế nào và điềukiện để xét một chuyển động nếu không đủ những điều kiện thì cảm giác củangười trên tàu là đúng

Phương pháp giải:

Đối với học sinh lớp 10 các em đã học những kiến thức cơ bản vềchuyển động và những khái niệm về động lực học, với bài tập này các em chỉcần suy nghĩ đơn giản là có thể giải được Đề giải bài tập cần thực hiện theocác bước sau:

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Theo đầu bài cả hành khách và tàu cùng chuyển động tức là có chuyểnđộng cơ, người và tàu được xem là chất điểm Rõ ràng tàu và người ngồi trongkhoang chuyển động với vận tốc khá lớn trong không gian Lý thuyết cần vậndụng là: Khi khảo sát một chuyển động của chất điểm ta chọn vật làm mốc gắnvào hệ quy chiếu và mốc thời gian

Bước 2 Phân tích hiện tượng

Hành khách và tàu cùng chuyển động với vận tốc khá lớn trong khônggian bao la của mặt biển khoảng cách đến bời và đảo cũng lớn nên không thểxem vật nào làm mốc Để dễ dàng hơn các em phải đặt ra những những câu hỏinhỏ từ đề bài: hành khách và tàu chuyển động như thế nào? Xung quanh có vật

gì gần đó có thể làm mốc không? Xác định một chuyển động thì ta phải làm gì?

Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Theo lý thuyết để khảo sát một chuyển động của chất điểm ta chọn vậtlàm mốc gắn vào hệ quy chiếu và mốc thời gian

Cả tàu và người cùng chuyển động mà cảm giác của phi công là khôngchuyển động vì không xác định vật làm mốc Cảm giác của hành khách là đúng

Bước 4 biện luận

Khi ta trên xe hay tàu chuyển động nếu không nhìn ra xung quanh tacũng có cảm giác không chuyển động Trường hợp trên nếu có nhiều vật thểxung quanh có thể là đứng yên hay chuyển động thì dễ dàng tìm được vật làmmốc và phi công thấy mình cùng tàu chuyển động

Qua bài tập có thể mở rộng cho học sinh trường hợp tương tự như đi tàutrên biển, hành khách trên máy bay khi không nhìn xuống…Loại bài tập nàytương đối đơn giản giúp học sinh củng cố kiến thức vừa học và liên hệ với thựctế

Bài 2:

Từ tâm một cái đĩa đang quay người ta búng một viên bi lăn theo lòngmáng đặt trên một bán kính của đĩa Hỏi quỹ đạo của viên bi đối với đĩa và đốivới Trái Đất có hình gì?

Bài giải

- Bài tập dạng giải thích hiện tượng:

Chuyển động của viên bi trên đĩa đang quay không phải chỉ một quỹ đạođơn giản đối với bài này học sinh dễ bị nhầm vì cho rằng quỹ đạo là duy nhất

Từ những hiện tượng trong đời sống hàng ngày giúp học sinh phân tích rõ rànghơn

Phương pháp giải: Suy luận logic, thực hiên theo các bước sau:

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Viên bi sẽ được giữ cho chuyển động thẳng vào tâm của cái đĩa đangquay nên có các dạng quỹ đạo khác nhau so với đĩa và mặt đất Lý thuyết đãhọc quỹ đạo là những đường được vạch ra khi chất điểm chuyển động

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Khảo sát chuyển động của bi so với đĩa và Trái Đất: đĩa quay tròn, viên

bi chuyển động thẳng vào tâm quả cầu

Bước 3: Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Kiến thức cần dùng là chất khi chuyển động sẽ vạch ra một đường trongkhông gian, đường đó là quỹ đạo của chất điểm Viên bi được xem là một chấtđiểm khi chuyển động sẽ vạch ra những quỹ đạo khác nhau đối với những đốitượng khác nhau Viên bi chuyển động trên máng là đường thẳng máng cốđịnh so với mặt đất nên quỹ đạo viên bi đối với trái đất là một đường thẳng.Nếu cố định viên bi thì quỹ đạo viên bi vạch lên đĩa là đường tròn Khi viên bitiến về tâm đĩa thì vạch nên đường xoắn ốc Vậy quỹ đạo viên bi đối với đĩa làđường xoắn ốc

Bước 4: Biện luận

Một chất điểm chuyển động đối với đối tượng khác nhau thì có thể cóquỹ đạo không giống nhau

nào viên đạn được coi là chất điểm, giai đoạn nào viên đạn không được coi làchất điểm?

Giai đoạn đạn rời nòng súng và bay tới mục tiêu được xem là chất điểm

2.1.3.2 Chuyển động thẳng điều

Đối với phần chuyển động của chất điểm các em dễ dàng nhận ra kiếnthức cơ bản vì bài này chủ yếu là những khái niệm cơ bản nên hiệu quả caonhất khi dùng bài tập suy luận đơn giản và câu hỏi thí nghiệm hoặc dùng đồ thị,

cụ thể là:

Bài 1:

Từ hai địa điểm AB cách nhau 35 km, có hai chiếc ôtô chuyển độngthẳng đều ngược chiều nhau lần lượt với vận tốc 20 km/h và 15 km/h Có mộtcon chim từ ôtô thứ nhất bay thẳng đều sang chạm vào ôtô thứ hai, rồi lại baythẳng đều sang chạm ôtô thứ nhất và cứ thế với vận tốc không đổi là 120 km/h.Biết thời gian chim chạm vào ôtô không đáng kể Hỏi khi hai hai xe gặp nhauthì chú chim bay được tổng quãng đường là bao nhiêu?

Bài giải

Bài tập dự đoán kết quả.

Học sinh có thể dùng kiến thức về chuyển động thẳng đều mà trả lờinhanh câu hỏi vừa nêu Đối với học sinh vừa đọc vào thấy rất phức tạp vì chim

có thể đổi hướng rất nhiều lần Kiến thức các em cần dùng là khái niệm vềchuyển động thẳng đều và mối liên hệ giữa quãng đường,vận tốc và thời gian

Để giải bài tập ta thực hiện theo các bước sau:

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Các xe chuyển động thẳng đều tức là chuyển động thẳng trên một đườngthẳng trong đó vật đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảngthời gian bằng nhau bất kì

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Hai xe chuyển động ngược chiều với hai ô tô cách nhau 100 m Mỗichuyển động là chuyển động thẳng đều Tốc độ của chim lớn hơn có thể đếnchạm vào xe nhiều lần và đại lượng cần tìm là quãng đường chim bay được

Bước 3: Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Trong chuyển động thẳng đều quãng đường tỉ lệ thuận với thời gian.

s v t

Vì AB cách nhau 100 km nên để hai ôtô gặp nhau thì ôtô thứ nhất phải

đi được một đoạn 36 km và ôtô thứ hai chuyển động một đoạn 64 km, nghĩa làhai ôtô sẽ gặp nhau sau 1h Vậy sau 1h thì chim bay được 120km

Bước 4: biện luận

Chuyển động thẳng đều, khi tìm quãng đường ta cần có vận tốc và thờigian và thời gian cũng đã có nên việc tính toán rất đẽ dàng

Bài tập có thể đưa vào củng cố bài học hay đặt vấn đề Phát triển khả năng tưduy của học sinh.

Bài 2:

Đồ thị biểu diễn sự biến thiên đường đi của ba

vật theo thời gian Các vật ấy chuyển động như thế

nào?

Bài giải

Bài tập giải thích dựa trên đồ thị

Từ hình vẽ đã cho có thể nêu lên tính chất của chuyển động và khai thácthông tin từ hình vẽ, cũng giải theo các bước:

Bước 1:Quan sát, thu thông tin từ hình

Đồ thị là những đường thẳng trong hệ trục (Oxt) các đường thẳng có độ dốckhác nhau

Bước 2: phân tích

Mỗi đường thẳng là biểu diễn chuyển động của một vật, độ dốc lần lượt

là II, I, III Góc xuất phát cũng khác nhau

Bước 3: Xây dựng lập luận và suy luận kết quả:

Cả ba đồ thị đều là những đường thẳng chứng tỏ các vật chuyển độngđều Độ dốc của đồ thị hay góc hợp bởi đồ thị và trục thời gian cho phép sosánh vận tốc của các vật chuyển động thẳng đều Vì vậy dựa vào hình ta thấyvật II chuyển động nhanh nhất vì có độ dốc lớn nhất, vật III chuyển động chậmnhất vì có độ dốc nhỏ nhất Giao điểm của đồ thị với trục Ox cho biết khoảngcách từ vật đến vị trí làm mốc trong hệ quy chiếu đã chọn tại thời điểm banđầu Còn giao điểm của đồ thị với trục thời gian Ot là thời điểm được chọn đểxác định chuyển động Giao điểm của các đồ thị với nhau cho biết thời điểmhai chuyển động gặp nhau tại một tọa độ xác định

Bước 4: Biện luận

Đồ thị có thể nêu lên tích chất của chuyển động thẳng điều thông quacác đường: độ dốc, góc xuất phát…

Đối với bài học chủ yếu giúp các em khả năng tìm kiếm thông tin từ đồthị Hiện nay các bài viết khoa học đa số điều có đồ thị đi kèm theo vì một đồthị có thể tải rất nhiều thông tin khoa học

2.1.3.3 Chuyển động thẳng biến đổi điều

Bài tập định tính thí nghiệm :

Ghép hai thước bẹt dài L(m) đủ lớn để có đủ thời gian khảo sát chuyểnđộng và tạo thành một cái máng chữ V Gác một đầu máng lên trên một quyểnsách để tạo thành một máng nghiêng Lựa chọn chiều dày quyển sách để chomột viên bi bắt đầu thả lăn từ đầu máng đi trọn chiều dài L(m) trong t(s)

Từ thí nghiệm chúng ta có thể đặt ra những câu hỏi định tính sau:

a/ Chuyển động của viên bi lăn trên máng nghiêng là chuyển động gì? Gia tốc bi chỉ phụ thuộc vào yếu tố nào?

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Viên bi chuyển động trên máng nghiêng có thể quan sát thấy viên bichuyển động với vận tốc càng lớn Nếu tăng góc nghiêng thì sự biến đổi vậntốc càng lớn, tốc độ viên bi tăng nhanh hơn, nếu giảm góc nghiêng thì ngượclại

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Chuyển động của bi lăn trên máng nghiêng, bỏ qua ma sát viên bi chịutác dụng của trọng lực, phản lực của máng nghiêng lên bi Dưới tác dụng củahợp lực không đổi thì gia tốc sinh ra là không đổi trong suốt thời gian chuyểnđộng lăn của bi trên máng nghiêng

Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Càng xuống thấp vận tốc bi càng tăng nên đây là một chuyển độngnhanh dần đều

Gia tốc không đổi và độ lớn của gia tốc trong trường hợp này chỉ phụthuộc vào độ dốc của máng nghiêng, nó càng tăng khi máng càng dốc Độ lớngia tốc chỉ phụ thuộc vào thành phần của trọng lực theo phương mặt phẳngnghiêng, còn thành phần theo phương vuông góc với mặt phẳng nghiêng đãtriệt tiêu với phản lực của máng Mà thành phần này tỉ lệ với độ dốc của máng(góc α hợp bởi máng và mặt phẳng nằm ngang) Vậy gia tốc chỉ phụ thuộc vàogóc α

Bước 4: Biện luận

Có thể khẳng định lập luận trên là đúng có thể dùng tính toán chứngminh hoặc thực nghiệm từ thí nghiệm điều này giáo viên và học sinh có thể tựlàm được

b/Quãng đường viên bi đi được trong những khoảng thời gian t/2 là bao nhiêu?

Nếu vội vã bạn sẽ dễ dàng đoán sai là quãng đường đó bằng nửa chiềudài của máng, tức L/2(m) Nhưng kết luận này chỉ đúng khi vật chuyển độngthẳng đều (s tỉ lệ t), còn viên bi thì chuyển động nhanh dần đều là chưa đúng

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Chuyển động của bi là chuyển động nhanh dần đều khác với chuyểnđộng thẳng đều nên quãng đường không tỉ lệ với thời gian còn có thêm thànhphần nữa là gia tốc Cần tính quãng S mà bi đi được trong nữa thời gian khi bi

đi hết quãng đường L

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Quãng đường bi đi được là S = L với thời gian t bây giờ chỉ có t/2.chuyển động nhanh dần đều không vận tốc đầu nên phải dùng công thức :

1 2

s at

Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Từ công thức tính quãng đường 1 2

2

s at ta thấy trong chuyển động nhanhdần đều (S tỉ lệ t2) nên quãng đường đi được giảm đi so với chuyển động thẳngđều bằng 14lần độ dài máng nghiêng

Bước 4: Biện luận:

+ Gia tốc a quyết định trạng thái của chuyển động Chuyển động vớigia tốc a bao hàm cả các chuyển động thẳng đều

+ Quy luật biến đổi của gia tốc xác định quy luật thay đổi của chuyểnđộng

Khi: a=0: chuyển động thẳng đều, a const  :chuyển động biến đổiđều,a const  :chuyển động biến đổi theo quy luật biến đổi của gia tốc a

b/Nếu thả hai viên bi cho lăn cùng lúc từ hai vị trí L và L/2 này thì chúng sẽ lăn xuống dưới mỗi lúc một rời xa nhau hơn hay mỗi lúc một lại gần nhau hơn?

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Đặt hai viên bi ở hai vị trí khác nhau trên cùng một máng nghiêng.Nhiệm vụ đặt ra là dự đoán khoảng cách giữa chúng trong quá trình lăn

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Cả hai viên bi đều chuyển động nhanh dần đều với gia tốc a và ta có

2

1

2

s at thời gian như nhau s chỉ phụ thuộc vào a và a chỉ phụ thuộc vào α

Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Tính chất cơ bản của chuyển động trên mặt phẳng nghiêng là a chỉ phụthuộc vào độ dốc của mặt phẳng nghiêng.Với những vật được thả từ mặtphẳng nghiêng với độ dốc như nhau thì gia tốc của chúng sẽ bằng nhau Và cảhai viên bi đều được thả cùng lúc không vận tốc đầu nên chúng sẽ đi đượcnhững quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian như nhau Do đó,khoảng cách giữa các viên bi sẽ không thay đổi trong suốt quá trình chuyểnđộng

Bước 4:Biện luận:

Chuyển động vật trên mặt phẳng nghiêng không phụ thuộc vào khốilượng trên cùng một máng nghiêng có thể dùng hai viên khác nhau về khốilượng kết quả cũng tương tự

Bài 2:

Trong một chiếc ô tô đang chạy cứ sau 5 phút một lần , người ta ghi lại số chỉcủa đồng hồ đo vận tốc Hỏi :

a)Số liệu đã ghi cho biết vận tốc gì ?

b)Căn cứ vào các số liệu trên có thể tính được vận tốc trung bình của ô

tô không ? Tại sao ?

Lời giải :

a)Số liệu đã ghi lại cho biết vận tốc tức thời tại thời điểm ghi số liệu

b)Không thể dùng số liệu trên để tính vận tốc trung bình được

Bài 3 :

Một học sinh đã tự đặt ra một bài toán như sau : Khi một toa xe điện đang cóvận tốc 10m/s Người lái xe bắt đầu hãm phanh , toa xe chuyển động chậm dần đềucho đến khi dừng lại Kết quả thí nghiệm cho thấy toa xe đã đi được quãng đường 8mtrong 2s Gia tốc của toa xe là bao nhiêu ?

Ba bạn học sinh đã sử dụng các công thức khác nhau và đưa ra 3 kết

quả không giống nhau :

2 0



+Học sinh C : Từ 2 2

v  v  as Suy ra a= - 6,25 m/s2Giải thích các kết quả đó mâu thuẩn như thế nào ?

Trả lời:

Nguyên nhân của sự sai lệch kết quả là bài toán không có ý nghĩa Không cógia tốc nào thoả mãn điều kiện bài toán Điều kiện của bài toán đã cho không phù hợpvới phương trình của chuyển động chậm dần đều

2.1.3.4 Sự rơi tự do:

Sự rơi thự do là một hiện tượng mà ngoài thực tế mọi vật đều rơi nêncác em thường hay bị nhầm coi đó là sự rơi tự do Nên khi dạy giáo viên cầnnói rõ hơn về điều kiện rơi tự do Có thể đặt ra những bài tập có liên quan đếnthực tế để học sinh giải và tìm ra nguyên nhân

Bài 1:

Đặt một hòn đá và một chiếc lông chim thả cho chúng rơi không vận tốcđầu Hỏi trong không khí hai vật rơi như thế nào? Câu trả lời sẽ như thế nàonếu cho chúng rơi trong chân không?

Câu hỏi dự đoán hiện tượng rơi trong hai điều kiện khác nhau giúp họcsinh thấy được sự rơi ngoài thực tế đa số là chịu sức cản của không khí và cácyếu tố ảnh hưởng đến rơi tự do Đối với câu hỏi này có thể hướng dẫn học sinhgiải theo các bước sau:

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Phân tích các thuật ngữ quá trình rơi tức là quá trình vật bị rơi về phíatâm Trái Đất dưới tác dụng của trọng lực Rơi trong không khí có tác động củamôi trường cụ thể là lực cản của không khí Rơi trong chân không thì không cóảnh hưởng bên ngoài chỉ có trọng lực

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Hai vật cùng rơi lông chim và viên đá,viên gạch có khối lượng lớn hơnnên ngoài không khí viên gạch chịu ảnh hưởng của không khí ít hơn so với

lông chim Lực cản của không khí hướng lên tác dụng ngăn cản sự rơi Viêngạch chịu ảnh hưởng của lực này ít hơn so với lông chim làm lông chim rơichậm hơn Trong chân không cả hai vật rơi như nhau.

Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Sự rơi tự do là sự rơi của các vật trong chân không chỉ dưới tác dụng củatrọng lực

Khi không có sức cản của không khí Các vật có hình dạng và khốilượng khác nhau đều rơi như nhau, Mọi vật chuyển động ở gần mặt đất đều cógia tốc rơi tự do

Quá trình rơi ngoài không khí lực cản của không khí làm lông chim rơichậm hơn nên viên gạch Trong chân không các vật rơi nhanh như nhau nênchúng chuyển động như nhau

Bước 4: Biện luận

Rơi tự do chỉ phụ thuộc vào gia tốc trọng trường nên vật lớn, nhỏ haynặng, nhẹ đều như nhau Ngoài không khí vật càng nhẹ thì sẽ rơi chậm hơn sovới vật nặng vì đối với vật nặng lực cản không khi rất nhỏ so với khối lượngcủa chúng nên ta không nhận ra

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Khi móc vật vào lò xo sẽ dãn ra tỉ lệ với khối lượng quả nặng khi rơi tự

do thì qui tắc này có thể không còn đúng nữa sử dụng tính chất rơi tự do đểgiải bài tập

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Treo vào lò xo vật càng nặng thì độ dãn của nó càng tăng theo Khi vậtrơi tự do thì chỉ chịu tác dụng của trọng lực nên và mội vật đều rơi như nhau,trường hợp này mội vật rơi vào trạng thái không trọng lượng

Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Độ dãn của lò xo tỉ lệ với lực tác dụng vào lò xo Móc vật nặng lò xodãn dài hơn so với vật nhẹ nên khi móc các vật vào thì lò xo thứ nhất ngắn hơn

lò xo thứ hai

Trường hợp rơi tư do xây dựng các đoạn luận sau:

Sự rơi tự do là sự rơi của các vật trong chân không chỉ dưới tác dụng củatrọng lực

Khi không có sức cản của không khí:

+ Các vật có hình dạng và khối lượng khác nhau đều rơi như nhau

+ Mọi vật chuyển động ở gần mặt đất đều có gia tốc rơi tự do

Người cùng với lò xo, quả nằng đều rơi tự do theo thang máy, chính vìvậy tất cả rơi vào trạng thái không trọng lượng các quả nặng không còn tácdụng lực vào lò xo nữa Vậy chiều dài của hai lo xo là như nhau

Bước 4: Biên luận

Lò xo dãn ra được hiểu là chống lại tác dụng của trọng lực của quảnặng, ở trạng rơi tư do là trạng thái vật không trọng lượng nên các vật rơi nhưnhau và không ảnh hưởng với nhau

Bài 3: [1]

Một ly nước đặt trong một thang máy Điều gì sẽ xảy ra nếu trong thờigian thang rơi tự do ta úp ngược cốc nước?

Bài tập dự đoán

Dùng kiến thức về rơi tự do học sinh dự đoán kết quả

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Đọc kỹ đề ta thấy rơi tự do là một vật trong trạng thái chỉ chịu tác dụngcủa trọng lực

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Bình thường nếu úp ngược ly nước thì nước sẽ đổ xuống vì trọng lực.Khi nước và cốc đặt trong thang máy đang rơi tự do thì cốc nước cũng rơi tự docùng với thang máy

Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Bài tập này dùng tam đoạn luận như sao:

Sự rơi tự do là sự rơi của các vật trong chân không chỉ dưới tác dụngcủa trọng lực, trọng lượng khi vật đang rơi bằng không tức là ở trạng tháikhông trọng lượng Thang máy đang rơi tự do kéo theo cốc và nước trong cốccũng rơi tự do Vì vậy, nước không đổ ra ngoài, chúng chuyển động như nhau

và không có chuyển động tương đối với nhau

Bước 4: Biện luận

Khi rơi vật ở trạng thái không trọng lượng ví dụ: một vật đặt lên câncân chỉ trọng lượng của vật đó tức là bàn cân đã chống lại sự rơi nói cách khácphản lại trọng lực của trái tác dụng lên vật

Bài tập giải thích hiện tượng:

Học sinh tính vận tốc hạt mưa rơi trong điều kiện lý tưởng vì ngoài thực

tế hạt mưa chịu ảnh hưởng từ môi trường cụ thể hơn là lực cản của không khí

Ta tiến hành giải theo các bước sau:

Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Một vật rơi tự do thì vận tốc được tính bởi công thứcv 2gh.Nếu vậtđạt được vận tốc 121m/s thì có tính sát thương cao Hạt mưa rơi trong khôngkhí luôn chịu tác dụng của lực cản không khí, nó nhanh chóng đạt vận tốc giớihạn và rơi đều tới mặt đất với vận tốc đó (có độ lớn khoảng 7m/s với những hạtmưa có bán kính 1,5 mm) Vì vậy hạt mưa chỉ gây cảm giác gác da mà thôi

Bài 5:Tờ giấy khi vò lại rơi nhanh hơn lúc chưa vò Tại sao ?

Lời giải

Khi rơi tờ giấy chịu tác dụng của lực cản không khí Khi vò lại diện tích tiếpxúc nhỏ nên lực cản yếu đi và tờ giấy rơi nhanh hơn Trái với lực ma sát lựccản phụ thuộc vào diện tích vuông góc với vận tốc của vật chuyển động

2.1.3.5 Chuyển động tròn đều

Bài 1:

Một tàu thủy neo cố định tại một điểm trên đường xích đạo Đối với trụcquay của Trái Đất thì tàu thủy có chuyển động không? Chuyển động đó như thếnào? Nếu có thì chu kỳ của nó là bao nhiêu? [3]

Đối với học sinh lớp 10 đã nắm vững kiến thức về sự quay của trái đấtvận dụng kiến thức đó và kiến thức từ bài học các em có thể suy luận ra kế quả

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Qua đề bài cần phân tích chuyển động của tàu thủy giống như một chấtđiểm trên đường tròn đang quay đều Chu kì của tàu là thời gian tàu đi hết mộtvòng tròn

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Tàu neo cố định tức là không chuyển động so với trái đất mà Trái Đấtlại quay tròn, lúc này tàu sẽ chuyển động tròn đều Trái đất đều quay quanhtrục của nó với chu kỳ riêng, chu kỳ của nó bằng với chu kỳ của tàu

Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Chuyển động tròn đều có quỹ đạo là một đường tròn trong đó vật điđược những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhaubất kì Trái Đất quay tròn đều Vì vậy, tàu thủy cũng chuyển động tròn đều

Chu kì của chuyển động tròn đều là thời gian cần thiết để vật đi đượcmột vòng, chu kỳ Trái Đất là 24 h chu kỳ của tàu thủy bằng với chu kỳ TráiĐất Chu kỳ của tàu thủy là 24h

Bước 4: Biên luận

Không riêng vì tàu thủy tất cả nhũng vật cố định như nhà, cây cối…cũng chuyển đông tròn đều theo chu kỳ quay của Trái Đất, trừ điểm cực bắc vàcực nam của Trái Đất.

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Trục quay của máy tiện quay tròn với vận tốc góc lớn Bút bi dùng để vẽ

và vạch lên những đường trên trục quay Đồng hồ bấm giây dùng để đo thờigian Với các dụng cụ đó kết hợp với kiến thức đã học các em có thể xác địnhđược vận tốc của trục tức là xác định số vòng/giây

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Giống như bài tập quỹ đạo của viên bi chuyển động trên máng thẳng từtâm của một cái đĩa đang quay ra ngoài thì quỹ đạo của bi đối với đĩa là đườngxoắc ốc Bài tập này nếu ta dùng bút vẽ dọc theo trục một đường thẳng thì vếtmực tạo trên trục có dạng xoắc có nhiều vòng giống như hình của lò xo Ta cóthể đếm được số vòng trên đó khi máy dừng lại Dùng đồng hồ xác định thờigian mà ta vạch tức là thời gian để trục tạo nên số vòng trên trục

Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Vận tốc góc của chuyển động tròn là n

t

  ( n là số vòng, t là thờigian) vết mực tạo trên trục có dạng xoắc có nhiều vòng có được n thời gian đểtrục tạo nên vòng đó là t: vận tốc góc của trục quay máy tiện là: n

t

  (vòng/giây)

Bước 4: Biên luận

Lời giải

Vận tốc dài có phương tiếp tuyến với quỹ đạo Vậy, qua hiện tượng ta

có liên tương đến đại lượng vận tốc trong chuyển động tròn đều

Khi ngồi trên tàu, xe đạng chạy trong mưa ta thấy các giọt mưa rơi xiên

và đập vào mặt ta Hay ngồi trong ôtô có cửa kính thì ta thấy các giọt mưa rơixiên đập vào cửa kính theo những đường cong kể cả khi trời lặng gió Lẽ ra khilặng gió các giọt mưa phải rơi theo đường thẳng đứng, vậy tại sao lại có hiệntượng vô lí trên?

Bài tập giải thích hiện tượng:

Hiện tượng hạt mưa rơi nếu ngồi trúc mưa và trời không có gió thì hạtmưa rơi thẳng đứng, khi ngôi trên xe đang chuyển động thì thấy quỹ đạo lạikhác một hiện tượng khá thú vị trong đời sống mà các em thường hay gặp

Hiện tượng rất quen thuộc các em có thể quan sát dược hoặc đã gặp chỉcần liên tưởng đén quy tắc vật lý nào chia phối thôi Tiến hành hướng dẫn họcsinh theo các bước sau:

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Người ngồi trên xe nên người và xe cùng một hệ quy chiếu, cả hai cungchuyển động các giọt mưa rơi xiên đập vào cửa kính theo những đường congtức là quỹ đạo chuyển động là đường cong Điều mà đề bài cho là nghịch lý làsao hạt mưa lạ có hai dạng quỹ đạo khác nhau như vậy

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Thực ra chẳng có gì là vô lí cả, mà mà do ta đã so sánh chúng trong hai

hệ qui chiếu khác nhau nên mới có sự lẫn lộn đó Trong hệ qui chiếu gắn vớimặt đất thì các giọt mưa là rơi thẳng đứng khi trời lặng gió Còn trong hệ quichiếu của những người quan sát thấy hiện tượng giọt mưa rơi xiên là hệ quichiếu gắn liền với xe đang chuyển động với vận tốc v theo phương ngang Do

đó, hệ này sẽ chuyển động với vận tốc v so với hệ gắn mặt đất

Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Hình dạng quỹ đạo của chuyển động trong các hệ quy chiếu khác nhauthì khác nhau.Vận tốc có tính tương đối

Vận tốc của giọt mưa là sự tổng hợp của vận tốc hai chuyển động :chuyển động thẳng đứng với vận tốc u tăng dần theo thời gian có gia tốc g vàmột chuyển động theo phương ngang với vận tốc v nên vận tốc tổng hợp:

th

v  u v  Vận tốc vth tại mỗi thời điểm có phương hợp với phương thẳngđứng một góc : tg v

u

  Chính vì vậy, người ngồi trong xe thấy mưa rơi xiên

Bước 4: Biên luận

Khi các hệ quy chiếu khác nhau thì tính chất chuyển động không giốngnhau, cùng thời gian khi ta thuộc hệ quy chiếu này mà xét đến vật thì khi đứng

ở hệ quy chiếu khác thi không thể sử dụng tích chất chuyển cũ được

Cách giải khác:

Khi không có gió, những giọt mưa rơi theo phương thẳng đứng so vớiđất , nhưng lại rơi theo phương xiên đối với người lái xe máy

Gọi vmd,vnd,vmn là vận tốc của giọt mưa , vận tốc của người so với đất , vận tốc của giọt mưa so với người đi xe

Bài tập giải thích

Giải thích hiện tượng khá quen thuộc như dự trên cơ sở lý thuyết sẽ lam

rõ bản chất của bài học hướng dẫn học sinh giải và lập luận như sau:

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Hai ô tô chuyển động cùng hướng tức là vecto vận tốc xe thứ nhất v 1

cùng phương, cùng chiều với v2 của xe thứ hai trên một đường thẳng Ôtô thứnhất vượt qua ôtô thứ hai tức là ôtô một chuyển động nhanh hơn ô tô hai

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Do ôtô thứ nhất chuyển động nhanh hơn so với ôtô thứ hai nên khoảngcách từ ôtô thứ nhất đến ôtô thứ hai ngày càng tăng Người ngồi trên ôtô thứnhất đứng yên so so với ôtô thứ nhất và ô tô thứ nhất mỗi lúc càng xa ô tô thứhai Người quan sát và ô tô thứ hai thuộc hai hệ quy chiếu khác nhau tính tươngđối đã gây nên cảm giác đó

Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Chuyển động có tính tương đối Để biểu diễn tính tương đối của chuyểnđộng, cần xét chuyển động trong các quan hệ quán tính khác nhau chuyển

động đối với nhau, kết quả của nó là định lí cộng vận tốc và x x v y y1, 2 à , 1 2

nên người trên ô tô thứ nhất thấy ôtô thứ hai ngày càng lùi ra xa so với ngườiđó

Bước 4: Biên luận

Tính tương đối của chuyển động làm cho nó phong phú hơn khi ta chọncác hệ quy chiếu khác nhau Cũng tương tự giáo viên cũng có thể mở rộng “một phi công có thể bắt lấy viên đạn”…

Bài 3:

Một con sông có hai bờ song song nhau và cách nhau một khoảngl Vậntốc dòng chảy trên toàn bộ mặt sông giả sử là như nhau và bằng u Tìm vậntốc tối thiểu v min

của thuyền đối với nước để từ điểm A thuyền tới được điểm B

ở bờ bên kia, nằm phía dưới A theo dòng chảy một khoảng bằng S ?

Bài tập dự đoán

Những hiện tượng mà các em có thể ứng dụng khi ra khỏi lớp học và có

đủ kiến thức giải quyết những kinh nghiệm vượt sông

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Thông thường vận tốc chảy của nước trên dòng sông là khác nhau ở đây

đề bài bỏ qua sự khác nhau đó vận tốc tối thiểu vmincủa thuyền đối với nướctức là vận tốc tương đối giữa hai đối tượng là nhỏ nhất

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Ta phải hình dung chuyển động của thuyền được xét trong hệ qui chiếunào và nó chuyển động như thế nào? Vì thuyền cần phải tới bờ bên kia nên đểđơn giản ta xét hệ qui chiếu gắn với ờ sông là hệ qui chiếu quán tính đứng yên.Lúc này, chuyển động của thuyền đối với bờ là sự tổng hợp chuyển động củathuyền đối với nước và của nước đối với bờ (hay vận tốc dòng chảy) :

V  v u

với u,v có giá trị không đổi trong suốt quá trình chuyển động

Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Sử dụng các công thức cộng vận tốc.giải quyết từng yêu câu như sau: Thuyền xuất phát từ A, thuyền muốn sang bờ

bên kia ở B thì vận tốc V của thuyền đối với bờ phải

có hướng AB Hướng của V và u luôn xác định

trong quá trình chuyển động nên vcó giá trị nhỏ nhất

khi v  V Từ đó, áp dụng hệ thức của tam giác đồng

Trong đó, u có độ lớn và hướng không đổi, V có hướng xác định từđiều kiện thuyền phải đến bờ bên kia đúng điểm B, khi đó v có độ lớn khôngđổi nhưng để giá trị của v cực tiểu thì phải hướng vuông góc u.

Bước 4: Biên luận

Các công thức tính và biến đổi toán học rất cần thuyết trong tìm ra mộtđiều kiện gì đó Vậy khi bơi thuyền sang sông để vận tốc của thuyền nhỏ nhất

so với nước thì bơi thẳng qua

Bài 5 : [2]

Quan sát một bánh xe đạp đang lăn trên đường ta thấy các nan hoa ởphía trên trục quay đang quay như hoà vào nhau, trong khi đó ta lại có thể phânbiệt từng nan hoa ở phần dưới của trục bánh xe Hãy giải thích?

Vận tốc có tính tương đối, chuyển động của nan hoa bánh xe cũng cótính tương đối Vì vận tốc so với đất của các điểm bên dưới trục quay nhỏhơn vận tốc những điểm bên trên trục quay

Bài tập tham khảo:

Bài 1

Hai chất điểm chuyển động với vận tốc lần lượt là v v 1, 2theo hai phương vuông góc

và cùng hướng về điểm giao nhau O Tìm khoảng cách ngắn nhất giữa hai chất điểm?

Lời giải

Trông quá trình rơi mọi vật đều có gia tốc như nhau Những hòn đá némcũng rơi như nhau Vậy chúng nằm trên các đỉnh của một hình vuông.

Bài 4:

Trong khí quyển, hạt mưa to hay hạt mưa nhỏ rơi nhanh hơn?

Lời giải

Mội vật đều rơi nhau nhau nếu là rơi tự do, hạt mưa rơi trong khí quyển

có sức cản của không khí Lực cản của không khí đáng kể so với khối lượngcủa nó nếu hạt mưa là hạt nhỏ Vậy hạt mưa to rơi nhanh hơn

Bài 5:

Quan sát một bánh xe đạp đang lăn trên đường ta thấy các nan hoa ở phía trên trụcquay đang quay như hoà vào nhau, trong khi đó ta lại có thể phân biệt từng nan hoa ởphần dưới của trục bánh xe Hãy giải thích?

6 Trong những thí nghiệm chế tạo đạn của ngành kĩ thuật quân sự người ta thấy viênđạn hình nón luôn bay xa hơn viên đạn hình cầu trong những điều kiện như nhau.Hãy giải thích tại sao?

7 Một khẩu súng tiểu liên đặt nòng súng theo phương ngang Khi súng bắn ra

một viên đạn, cái gì sẽ rơi xuống đất trước: đầu đạn hay vỏ đạn (catút)? Bỏ qua sức cản của không khí

8 Một cậu bé từ trong toa xe lửa đang chuyển động, ném ra theo phương

ngang một mẩu phấn theo hướng ngược với hướng chuyển động của tàu với tốc độ bằng tốc độ của tàu Viên phấn sẽ chuyển động thế nào đối với tàu và đối với người

đứng dưới đất?

2.1.4 Ý nghĩa

Trong đời sống có rất nhiều dạng chuyển động, nó rất gần với học sinh

và dường như rất dễ dàng Tuy nhiên, nghiên cứu về những chuyển động cụ thểxác định theo những định luật vật lý thì rất khó khăn Để khảo sát một chuyểnđộng cần xét đến tọa độ, hướng của vecto Sử dụng hệ quy chiếu mốc thời gian

có ý nghĩa rất quan trọng Trong đời sống các hiện tượng tồn tại khách quan vàchịu sự chia phối của nhiều định luật Câu hỏi định tính giúp học sinh có cácnhìn tổng quát hơn khái quát hóa từ đó hình thành những lập luận, suy luậnlogic về các hiện tượng và dự đón chính xác các hiện tượng vật lý trong đờisống và trong kỹ thuật Từ đó, học sinh tìm ra những con đường mới hơn đểgiải quyết những yêu câu cần thiết khi các em tiếp xúc với hoàn cảnh cụ thể

Dựa vào kiến thức chương này đặc biệt tính tương đối của chuyển độnggiúp cho các em giải thích được những hiện tượng liên quan đến quỹ đạochuyển động, vận tốc chuyển động Dựa trên tính tương đối của chuyển độngcác em có hành động đúng hơn trong đời sống ví dụ: Hai học sinh mỗi em ngồitrên một xe đạp đang chạy ngược chiều nhau Với vận tốc mỗi xe khoảng 20km/h Thì không nên chạm tay nhau, hoặc chuyền một món đồ nào đó

Hiện nay, trên các phương tin truyền thông hay tạp chí khoa học Mộtbài viết khoa học luôn đi kèm với đồ thị Một đồ thị có thể diễn đạt tất cả nộidung của một hiện tượng Nên bài tập có biểu đồ, đồ thị cũng rất cần thiết giúpcho học sinh rèn luyện khả năng đọc và thể hiện biểu đồ

Bài tập định tính giúp các em hình thành những quan niệm đúng vềnhững hiện tượng chuyển động cơ trong đời sống, hình thành kỹ năng giảiquyết các bài tập có liên quan đến thực tế.

2.2 Chương II: Động lực học chất điểm

2.2.1 Đặt điểm

Chương này bao gồm các khái niệm và những định luật cơ bản của cơhọc, đề cập ba định luật niw tơn đó là cơ sở của toàn bộ cơ học định luật I nóilên sự đồng tính và đẳng hướng của không gian Tính đồng tính của không gian

có nghĩa là không gian không có những điểm khác nhau về tính chất Tínhđẳng hướng của không gian là sự bình đẳng về tính chất của nó theo mọihướng Điều đó có nghĩa là nếu một vật nào đó không chịu tác dụng của ngoạilực mà đứng yên ở một thời điểm nào đó đối với hệ qui chiếu quán tính và giữnguyên trạng thái nghỉ trong suốt thời gian sau thì không gian là đồng nhất đốivới hệ đó Nếu vật không chịu tác dụng của ngoại lực, ban đầu chuyển độngvới một vận tốc nào đó và giữ nguyên vận tốc đó trong suốt thời gian sau thìkhông gian là đẳng hướng Định luật II Newton xác lập mối quan hệ giữa giatốc của chất điểm chuyển động trong một hệ qui chiếu quán tính với các lực tácdụng lên nó Tác dụng của lực lên một vật không phụ thuộc vào vấn đề vậtđang đứng yên hay chuyển động theo quán tính hoặc dưới ảnh hưởng của cáclực khác Lực tác dụng lên vật sinh ra gia tốc có hướng trùng với hướng mà lực

đã tác dụng lên vật Định luật III Newton xác định mối liên hệ giữa các lực docác vật tương tác lẫn nhau Tác dụng giữa các vật bao giờ cũng có tính chấttương hỗ Nói cách khác lực do tương tác giữa các vật gây ra bao giờ cũng xuấthiện thành từng cặp trực đối nhau: lực và phản lực Chúng bao giờ cũng cùngloại nhưng đặt vào hai vật khác nhau Trong động lực học tương tác giữa cácvật được xem là đã cho Chẳng hạn, tương tác hấp dẫn giữa các chất điểmđược mô tả bằng định luật vạn vật hấp dẫn, tương tác tĩnh điện giữa các điệntích điểm được mô tả bởi định luật Coulomb Biểu thức của những lực đưa vàocác định luật Newton được rút ra từ các lĩnh vực khác nhau của vật lí mà trong

đó chúng được nghiên cứu

Các bài tập phải đề cập đến nguyên nhân gây ra chuyển động và cácnguyên nhân chia phối chuyển động Có rất nhiều hiện tượng thực tế có thể đưavào làm bài tập định tính ở trương này Khi giải bài tại phải vận dụng các trựcquan phân tích các tác động lên đối tượng sau đó vận dụng các định luậtnewton để tìm ra mối quan hệ giữa chúng từ đó đánh giá đúng về bản chất vật

lý của các bài tập, hiện tượng thực tế

Các bài tập đề cập đế tác dụng của lực mỗi mội tuong tác sẽ xuất hiệncác lực có vai trò khác nhau

Bài tập định tính chương này rất phong phú, giúp cho học sinh có nhiềucách tiếp cận kiến thức và mở rộng tầm nhìn kỹ thuật

2.2.2 Lý thuyết

2.2.2.1 Tổng hợp và phân tích lực Điều kiện cân bằng của một chất điểm

Lực là đại lượng vectơ đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác,kết quả là truyền gia tốc cho vật hoặc làm cho vật biến dạng.

Đường thẳng mang vectơ lực gọi là giá của lực

Hai lực cân bằng là hai lực cùng đặt vào vật và có cùng giá, cùng độ lớnnhưng ngược chiều

Tổng hợp lựclà thay thế nhiều lực tác dụng đồng thời vào một vật bằng

một lực có tác dụng giống hệt như toàn bộ các lực ấy

Qui tắc hình bình hành Nếu hai lực đồng quy được biểu diễn về độ lớn

và về hướng bằng hai cạnh của một hình bình hành vẽ từ điểm đồng quy, thìhợp lực của chúng được biểu diễn về độ lớn và về hướng bằng đường chéo củahình bình hành đó

Điều kiện cân bằng của chất điểm: Một chất điểm cân bằng khi tổng cáclực tác dụng lên nó cân bằng không

Phân tích lựclà thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng

giống hệt như lực ấy

Phân tích một lực thành hai lực thành phần đồng quy phải tuân theo quytắc hình bình hành

2.2.2.2 Ba định luật Niu-tơn

Định luật I Niu-tơn

Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không, thì vật đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.

Quán tính

Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cả vềhướng và độ lớn

Định luật II Niu-tơn

Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật Độ lớn của gia tốc tỉ

lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật

Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật.

Khối lượng có tính chất cộng: Khi nhiều vật được ghép lại thành một hệvật thì khối lượng của hệ bằng tổng khối lượng của các vật đó

Áp dụng định luật Niu-tơn II vào trường hợp vật rơi tự do ta tìm đượcbiểu thức của trọng lực:              P mg              

định luật III Niu-tơn:

Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật Bcũng tác dụng lại vật A một lực Hai lực này khác điểm đặt, cùng giá, ngượcchiều và cùng độ lớn F BA  F AB

2.2.2.3 Lực hấp dẫn Định luật vạn vật hấp dẫn

Lực hấp dẫn: Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực gọi là lựchấp dẫn

Định luật vạn vật hấp dẫn: Lực hấp đẫn giữa hai chất điểm bất kỳ tỉ lệ

thuận với tích hai khối lượng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữachúng

1 2 2

Hướng của lực đàn hồi ngược với hướng của ngoại lực gây biến dạng

Cụ thể, khi bị dãn, lực đàn hồi của lò xo hướng theo trục của lò xo vào phía trong; còn khi bị nén, lực đàn hồi hướng theo trục của lò xo ra phía ngoài

   : độ biến dạng của lò xo

Đối với dây cao su, dây thép lực đàn hồi gọi là lực căng

Đối với các mặt tiếp xúc bị biến dạng khi ép vào nhau, lực đàn hồi gọi là

Hệ số tỉ lệ giữa độ lớn của lực ma sát trượt và độ lớn của lực của

áp lực được gọi là hệ số ma sát trượt, kí hiệu là μt

ms t

F N

 

Lực ma sat nghỉ

Lực ma sát nghỉ xuất hiện khi một vật nằm yên trên bề mặt vật khác.Không có hướng nhất định Hướng của nó ngược với hướng của lựctác dụng

Không có độ lớn nhất định Độ lớn của nó bằng với độ lớn của lực tácdụng

Có độ lớn cực đại Lực ma sát nghỉ cực đại lớn hơn lực ma sát trượt.Lực ma sát nghỉ cực đại xấp xỉ bằng lực ma sát trượt và có thể dùngcông thức tính lực ma sát trượt để tính lực ma sát nghỉ cực đại

, trục 0y hướng theo vectơ trọng lựcP

ay = g

vy = gt

2

1 2

Biết hai chuyển động thành phần, ta suy ra được chuyển động của vật

+ Qũy đạo của chuyển động ném ngang có dạng parabol.

+ Thời gian chuyển động bằng thời gian rơi tự do của vật được thả từcùng độ cao:

t 2h

g

 + Tầm ném xa:

2.2.3 Hệ thống và giải bài tập định tính về Động lực học chất điểm

2.2.3.1 Tổng hợp và phân tích lực Điều kiện cân bằng của một chất điểm

Bài 1

Một người chặt cây và hai người phụ kéo cho cây đổ, để cây đổ theo ýmuốn người ta phải dùng hai sợ dây cột tại một điểm trên cao rồi kéo về haiphía khác nhau không trùng với phương mà người đó mong muốn.Tại saokhông cột một sợi dây rồi kéo thẳng xuống nơi cây phải đổ mà phải cột hai dâynhư vậy và kéo hai sợ dây như thế nào để cho cây đổ chính xác?

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Để giải thích phải dựa trên cơ sở tổng hợp lực để trách gây nguy hiểmkhi cho cây đổ khi chặt

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Có thể dùng một sợ dậy kéo cây thẳng xuống thì chỉ có một lực Khikéo hai dây thì lực kéo xuống là tổng hợp của hai lực, dùng quy tắc hình bìnhhành để xác định điểm đổ của cây

Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Tổng hợp lực là thay thế nhiều lực tác dụng đồng thời vào một vật bằngmột lực có tác dụng giống hệt như toàn bộ các lực ấy

Trường hợp dùng một sợ dây lực nguyên vẹn nhưng gây nguy hiểm đốivới người kéo dây

Trường hợp kéo bằng hai sợ dây theo phương khác là để tạo ra một hợplực có tác dụng tương tự, không gây nguy hiểm đối với người kéo Để cây đổđúng thì áp dụng qui tắc hình bình hành Nếu hai lực đồng quy được biểu diễn

về độ lớn và về hướng bằng hai cạnh của một hình bình hành vẽ từ điểm đồngquy, thì hợp lực của chúng được biểu diễn về độ lớn và về hướng bằng đườngchéo của hình bình hành đó Vậy tổng hợp hai lực sao cho đường chéo hìnhbình hành tạo thành trùng với điểm cây phải đổ

Bước 4: Biên luận

F

hl F

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Qua đề bài ta thấy có khái niệm lực Lực giữ hai thuyền lại làm haithuyền không chuyển động, Trọng lực của người đó bị tách thành hai lực theophương của hai chân làm thuyền trôi ra

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Trọng lực chia thành hai lực thành phần theo hai chân của người đó Khihai thuyền ở gần (hai chân dang hẹn) khi đó hai lực thành phần theo hai chân sẽrất nhỏ hơn so với trọng lực hướng xuống, lực đẩy ra của hai thuyền do trọnglực của người là nhỏ

Khi hai thuyền ở xa (hai chân dang rộng) khi đó hai lực thành phần theohai chân sẽ rất lớn hơn so với trọng lực hướng xuống, lực đẩy ra của hai thuyền

ra do trọng lực của người là lớn hơn

Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụnggiống hệt như lực ấy Trọng lựctác dụng lên người được phân tích theo hai lực

có giá theo chân của người đó Trường hợp đầu hai chân hẹp nên lực thànhphần theo hai chân có tác dụng đẩy hai thuyên ra thì nhỏ Người trên thuyềnkhông cần dùng nhiều sức của mình để tạo ra một lực để giữ hai thuyền

Trường hợp hai, trọng lực của người đó tạo nên hai lực thành phần khálớn nên hai thuyền có xu hướng bị đẩy ra xa lớn hơn rất nhiều Người trênthuyền phải mất rất nhiều sức của mình để tạo ra một lực để giữ hai thuyền lại

Bước 4: Biên luận

Các lực thành phần được phân tích từ một lực có thể giá trị khác nhautùy theo giá của chúng, có thể thực chúng minh bằng thực nghiệm



Một người đứng trên hai thuyền chịu tác dụng của Khi bửa củi, vớinhững khúc gỗ lớn ngừi ta thường đặt vào cái nêm cắm vào khúc củi sao đódùng búa đập mạnh vào nêm.Tại sao khi gõ mạnh búa vào một cái nêm hìnhtam giác đang cắm vào một khúc gỗ thì khúc gỗ bị bửa ra?

Xây dựng lập luận để giải bài toán như sao:

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Phân tích lực thành hai lực thành phần lớn hơn lực phát động úng dụngvào thực tế

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Dùng búa tác dụng vào nêm, tức là tạo một lực phát động, trên cơ sở đó

ta thu được hai lực thành phần có lợi

Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụnggiống hệt như lực ấy

Giả sử AB = h: AB=BC=l ta có thể phân tích F do búa tác dụng vàonêm thành hai lực thành phần F1 và F2 vuông góc với hai má nêm Dựa vàohình ta thấy rằng hai tam giác IF1 và ABC là hai tam giác đồng dạng vậy:

Bước 4: Biên luận

Trong thực tế có rất nhiều hiện tượng lực bị tách thành hai lực và có rấtnhiều ứng dụng

2.2.3.2 Ba định luật Niu-tơn

Bài 1:

Khi ngồi trên xe lúc thì ta bị ngã về phía trước, lúc bị ngã về phía sau,khi ngã về bên phải, khi ngã về bên trái Tại sao lại như vậy, xe chuyển độngnhư thế nào ứng với từng trường hợp?

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

2

F

I

B A

C

Khi ngồi trên xe có nhiều trường hợp xe đứng yên, bắt đầu chuyển động,

xe rẽ trái (phải), xe tăng, giảm tốc độ Mỗi hiện tượng trên đều bị chia phối bởiđịnh luật I Niutơn

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Khi ngồi trên xe nếu xe và người đang đứng yên hai tăng tốc thì người

sẽ bị ngã về phía sau Khi xe ngừng lại hoặc giảm tốc độ thì người ngã về phíatrước khi xe rẽ trái thì người bị ngã về phía bên phải khi xe rẽ phải thì ngượclại

Bước 3: Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cả vềhướng và độ lớn

Người ngồi trên xe chịu ảnh hưởng của quán tính và có xu hướng bảo

toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn.

Trong khi xe đang chuyển động, người ngồi trên xe cũng chuyển độngcùng với xe Nhưng khi xe thay đổi trạng thái chuyển động thì chỉ có thânngười tiếp xúc với xe là thay đổi chuyển động cùng với xe, phần trên của ngườithì chưa kịp thay đổi trạng thái chuyển động (do không tiếp xúc với xe) vẫn giữnguyên quán tính chuyển động ban đầu Vì vậy, khi xe đột ngột dừng lại (hoặctăng tốc) thì người sẽ có xu hướng chúi về phía trước (hay phía sau) ; khi xeđột ngột nghiêng sang trái (hay sang phải) thì người sẽ có xu hướng ngã về bênphải (hay bên trái)

Bước 4: Biên luận

Quán tính đã gây nên sự chậm trễ trong việc thay đổi trạng thái chuyểnđộng của vật

Bài 2:

Hai vật có khối lượng khác nhau đặt trên sàn không ma sát, nếu tác dụngvào hai vật những lực có cùng độ lớn để nó thu gia tốc Vật nào sẽ thay đổi vậntốc nhanh hơn?

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập

Hai vật có khối lượng , xét m1m2, thu gia tốc tức là sẽ chuyển động hay thayđổi vận tốc Dùng định luật II niwton đề giải thích

Bước 2: Phân tích hiện tượng

Nếu tác dụng lực vào hai vật m1 và m2 hai vật sẽ chuyển động và mức độnhanh hay chậm phụ thuộc vào lục tác dụng

Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả

Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật Độ lớn của gia tốc tỉ

lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật