(SKKN mới NHẤT) SKKN một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động cơ học môn vật lí THCS

Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH VĨNH PHÚC PHÒNG GIÁO DỤC VẢ ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ VĨNH YÊN BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MỘT SỐ KINH NGHIỆM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC MƠN VẬT LÍ THCS Mơn: VẬT LÝ Tổ khoa học tự nhiên Mã: 32 Người thực hiện: DƯƠNG THỊ HẢI VÂN Điện thoại: 0987694680 GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS MỤC LỤC PHẦN NỘI DUNG TRANG I Kiến thức II Kiến thức mở rộng nâng cao III Các dạng tốn vận dụng Dạng Tính vận tốc, quãng đường, thời gian chuyển động Dạng Xác định vị trí thời điểm gặp vật chuyển động 11 Dạng Đồ thị chuyển động thẳng – Dùng đồ thị để giải toán chuyển động 18 Dạng Các tập vận dụng công thức cộng vận tốc 24 IV Kết sau sử dụng chuyên đề 29 V Kết luận 30 Tài liệu tham khảo 31 GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS MỘT SỐ KINH NGHIỆM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC MƠN VẬT LÍ THCS Người viết: Dương Thị Hải Vân Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THCS Tích Sơn Đối tượng học sinh bồi dưỡng: Lớp 8, Dự kiến số tiết bồi dưỡng: 12 tiết NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ I KIẾN THỨC CƠ BẢN Chuyển động học – Tính chất tương đỗi chuyển động đứng yên - Sự thay đổi vị trí vật theo thời gian so với vật khác chọn làm mốc gọi chuyển động học - Nếu vật không thay đổi vị trí so với vật khác chọn làm mốc vật gọi đứng n so với vật mốc - Tùy theo vật chọn làm mốc mà vật coi chuyển động hay đứng yên Ta nói chuyển động hay đứng yên có tính tương đối - Ta chọn vật làm vật mốc Thường người ta chọn Trái Đất vật gắn với Trái Đất nhà cửa, cối, cột số, cột điện…làm vật mốc - Đường mà vật chuyển động vạch gọi quỹ đạo chuyển động Các dạng chuyển động học thường gặp chuyển động thẳng chuyển động cong Chuyển động – Vận tốc chuyển động - Chuyển động chuyển động mà vận tốc có độ lớn khơng thay đổi theo thời gian - Cơng thức tính vận tốc: v= Trong đó: + v vận tốc, đơn vị m/s; km/h + s quãng đường được, + t thời gian để hết quãng đường GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS Chuyển động khơng vận tốc trung bình - Chuyển động khơng chuyển động mà vận tốc có độ lớn thay đổi theo thời gian - Công thức tính vận tốc trung bình chuyển động khơng đều: vtb = Chú ý: Khi nói tới vận tốc trung bình, phải nói rõ qng đường khoảng thời gian nào, vận tốc trung bình quãng đường khác có độ lớn khác II KIẾN THỨC MỞ RỘNG VÀ NÂNG CAO Chuyển động học – Tính tương đối chuyển động a) Hệ tọa độ: Để xác định vị trí vật người ta dùng hệ tọa độ Một hệ tọa độ có: - Gốc tọa độ điểm O vật mốc - Trục toạ độ + Nếu vật chuyển động đường thẳng xx/ ta chọn x/Ox làm trục tọa độ chiều Ox làm chiều dương (hình 1) Vị trí A vật xác định tọa độ x = OA Nếu A nằm Ox x có giá trị dương; Nếu A / nằm Ox/ x có giá trị âm x/ A/ A O x Hình + Nếu vật chuyển động mặt phẳng ta chọn trục tọa độ gồm hai đường thẳng Ox Oy vng góc với (Hình 2) Vị trí A vật xác định hai tọa độ x = OP y Q y = OQ b) Mốc thời gian A O x P Hình - Để mơ tả chuyển động vật ta phải biết tọa độ vật thời điểm khác Muốn ta phải rõ mốc thời gian (hoặc gốc thời gian), tức thời điểm mà ta bắt đầu đo thời gian Mốc thời gian tùy chọn như vật mốc Tuy nhiên toán trở nên đơn giản, người ta thường lấy mốc thời gian thời điểm vật bắt đầu chuyển động (thời điểm O); Khi số thời điểm trùng với số đo khoảng thời gian trôi qua kể từ mốc thời gian GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS Chuyển động thẳng – Công thức cộng vận tốc a) Chuyển động thẳng Chuyển động thẳng chuyển động có quỹ đạo đường thẳng (trong chương trình Vật lí lớp 8, đề cập chủ yếu đến chuyển động này) b) Véc tơ vận tốc chuyển động thẳng - Vận tốc chuyển động đại lượng véctơ, kí hiệu chuyển động thẳng có đặc điểm sau: Vectơ vận tốc + Điểm đặt mũi tên điểm vật + Hướng mũi tên hướng chuyển động vật + Độ dài mũi tên vẽ theo tỉ lệ xích cho trước, độ lớn vận tốc chuyển động - Khi giải toán chuyển động thẳng phương pháp tọa độ cần lưu ý: Nếu hướng vectơ vận tốc trùng với chiều dương trục tọa độ v > 0, ngược lại v < c) Tính tương đối vận tốc - Nếu chọn vật mốc khác vận tốc chuyển động khác vận tốc chuyển động khác Vận tốc có tính tương đối - Công thức cộng vận tốc Một thuyền chạy dịng sơng Nếu chọn dịng nước (vật 1) vật mốc vận tốc thuyền (vật 2) nước (được coi đứng yên) Nếu chọn bờ sông (vật 3) vật mốc vận tốc dịng nước so với bờ sông coi đứng yên vận tốc thuyền so với bờ sông là: = Công thức gọi công thức cộng vận tốc + Nếu véctơ phương, chiều véctơ tổng hợp hình Vectơ phương, chiều , với vectơ và có độ lớn là: v13 = v12 + v23 + Nếu véctơ phương, ngược chiều véctơ tổng hợp hình Vectơ phương với vectơ , chiều với vectơ có độ   v12 v 23  vHình 13  v12  v13 GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com  v 23 Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học môn Vật lí THCS lớn lớn có độ lớn là: Hình + Nếu vectơ có phương khơng trùng phải dùng phương pháp hình bình hành để cộng vectơ Khi đó, vectơ tổng hợp đường chéo hình bình hành có cạnh vectơ thành phần Ví dụ: Nếu vectơ có phương vng góc với vectơ tổng hợp hình Vectơ khơng hướng với , vectơ có độ lớn là: Hình d) Phương trình chuyển động thẳng Giả sử có vật M, xuất phát từ điểm A đường thẳng Ox, chuyển động thẳng theo phương Ox với vận tốc v (hình 6) A O x0 M  v x s x Hình Điểm A cách gốc O khoảng OA = x0 Lấy mốc thời gian lúc vật bắt đầu chuyển động Tọa độ vật sau thời gian chuyển động t là: x = x0 + s = x0 + vt (1) Phương trình (1) gọi phương trình chuyển động thẳng e) Đồ thị tọa độ - thời gian chuyển động thẳng Trong nhiều toán chuyển động, áp dụng phương pháp tọa độ việc giải tốn trở nên thuận lợi Ta tìm cách biểu diễn phụ thuộc x vào t phương trình (1) đồ thị - Trước hết, lập bảng giá trị tương ứng x t t(h) x(km) x0 x0 + v x0 +2v x0 + 3v x0 + 4v x0 + 5v - Lập hệ tọa độ gốc O, trục tung trục tọa độ x (chia độ theo km), trục hoành trục thời gian t (chia độ theo giờ) Tùy theo toán mà trục tung chia độ theo km hay m, trục hồnh chia độ GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS theo (h) giây (s) - Trên mặt phẳng tọa độ, đánh dấu điểm có x t tương ứng Nối điểm với nhau, ta đoạn thẳng hình gọi đồ thị tọa độ - thời gian chuyển động thẳng x(k m) x+2 v x+ v x0 O Hình g) Đồ thị vận tốc – thời gian chuyển động thẳng - Đó đồ thị ứng với cơng thức Trong v coi hàm số thời gian t t(h ) v(km/ h) - Hệ tọa độ tOv, trục tung trục vận tốc v(chia độ theo km/h), trục hoành trục thời gian (chia độ theo giờ) hình Tùy theo tốn mà trục tung chia độ theo theo km/h m/s, trục hồnh chia độ theo h theo s O Hình t(h ) - Vì vận tốc chuyển động có độ lớn không thay đổi theo thời gian nên đồ thị vận tốc – thời gian đường thẳng song song với trục hồnh III CÁC DẠNG BÀI TỐN VẬN DỤNG: Dạng 1: Tính vận tốc, quãng đường, thời gian chuyển động Ví dụ 1: (đề thi TS trường PT khiếu ĐHQG TPHCM - 2001) Minh Nam đứng hai điểm M, N cách 750m bãi sông Khoảng cách từ M đến sông 150m, từ N đến sơng 600m Tính thời gian ngắn để Minh chạy sông múc thùng nước mang đến chỗ Nam Cho biết đoạn sông thẳng, vận tốc chạy Minh không đổi 2m/s, bỏ qua thời gian múc nước Giải N Vì vận tốc Minh khơng đổi nên để tốn thời gian cần phải tìm đường ngắn Giả sử Minh theo đường MFN, ta có: MFN = MF + FN Gọi N/ điểm đối xứng với N qua bờ sơngMAB, ta có: MFN = MF + FN C / Nối M với N/ cắt AB E A E F B GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com N/ Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS Xét tam giác MFN/ ta có: MF + FN/ MFN MN/ = ME + EN ME + EN Như đường ngắn đường MEN = MN/ Tính NC = NB – BC = NB – MA NC = 600 – 150 = 450 m Tính MC: Xét tam giác vng MCN có: Tính N/C = N/B + BC = NB + MA =600 + 150 = 750 m Tính MN/ = Thời gian ngắn là: t = Ví dụ 2: (Đề thi HSG Long An ) Một cậu bé đường nhà với vận tốc 1m/s Khi cách cổng nhà 100m cậu bé thả vẹt Lập tức vẹt bay bay lại liên tục cậu bé cổng nhà Khi bay phía cổng nhà ngược gió nên bay với vận tốc 3m/s Khi quay lại chỗ cậu bé bay với vận tốc 5m/s (Cho vận tốc cậu bé vẹt Đường bay chim đường cậu bé đường thẳng) a/ Tính quãng đường mà vẹt bay cậu bé đến cổng nhà b/ Tính vận tốc trung bình vẹt suốt thời gian bay Giải Gọi vận tốc vẹt bay phía cổng nhà là: v1 = 3m/s Gọi vận tốc vẹt bay lại phía cậu bé là: Gọi vận tốc cậu bé là: v2 = 5m/s v = 1m/s Gọi khoảng cách từ chỗ cậu bé tới cổng nhà cậu bắt đầu thả vẹt a =100m - Xét lần bay vẹt bay từ chỗ cậu bé phía cổng nhà thời gian t1 Khoảng cách cậu bé vẹt vẹt tới cổng là: GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS Gọi thời gian vẹt quay lại gặp cậu bé lần bay t2: Lập tỉ lệ: Như ta thấy tỉ lệ thời gian lượt lượt lần bay chim không đổi không phụ thuộc vào quãng đường xa hay gần Vậy: Gọi tổng thời gian lần vẹt bay phía cổng T1 Gọi tổng thời gian lần vẹt bay lại phía cậu bé T2 ta có: hay T1=3T2 (vì (*)) Mặt khác thời gian chim bay khoảng thời gian bé tới cổng nhà nên ta có: (3); T1=3T2 vào (3) ta giải được: T1=75s ; T2=25s Vậy quãng đường vẹt bay : b/ Vận tốc trung bình vẹt suốt trình bay là: Ví dụ 3: (Đề thi HSG Quảng Bình 2010-2011) Ơ tơ chuyển động thẳng đường với vận tốc 36km/h, người đứng cách mép đường khoảng 50m để đón ơtơ Khi khoảng cách người ơtơ 130m người bắt đầu chạy đường theo hướng vng góc với đoạn đường Hỏi người phải chạy với vận tốc để kịp đón ơtơ? Giải: Qng đường AB dài: GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học môn Vật lí THCS B A 130m 50m C Thời gian tô hết quãng đường AB: Thời gian để người chạy từ C đến B: Để người kịp đón tơ B thì: Vậy người phải chạy với vận tốc tối thiểu 15km/h kịp đón ôtô Ví dụ 4: (Đề thi HSG L9 TP Vĩnh Yên 2010-2011) Một hành khách đoạn đường AB thấy: 15 phút lại có xe buýt chiều vượt qua mình, 10 phút lại có xe bt ngược chiều qua Các xe khởi hành sau khoảng thời gian nhau, với vận tốc không đổi không nghỉ đường Vậy sau phút có xe rời bến? Giải: + Gọi x (phút) khoảng thời gian xe cách rời bến y (phút ) khoảng thời gian người hết đoạn đường AB + Có số xe chiều y y , ngược chiều 15 10 + Có phương trình 2y/x = y/15 +y/10 ; (2y/x tổng số xe xuôi ngược chiều) + Giải phương trình xác định x=12 + Vậy sau 12 phút lại có xe rời bến BÀI TẬP LUYỆN TẬP Bài 1: Năm 1946 người ta đo khoảng cách Trái Đất- Mặt Trăng kĩ thuật phản xạ sóng rađa Sóng rađa phát từ Trái Đất truyền với vận tốc c = 3.10 8m/s phản xạ bề mặt Mặt Trăng trở lại Trái Đất Người ta ghi nhận sóng phản xạ sau 2,5s kể từ lúc phát Coi Trái Đất Mặt Trăng hình cầu, bán kính RD = 6400km, RT = 1740km Tính khoảng cách tâm Trái Đất tâm Mặt Trăng Bài 2: (Đề thi HSG Vĩnh Tường 2010-2011) GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com 10 Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS B Cã hai xe khởi hành lúc điểm A Xe thứ chạy vòng chu vi tam giác ®Ịu ABC cã (1 c¹nh AB= a= 300m, theo chiỊu tõ A ) ®Õn B Khi ®Õn B xe nghØ phót, ®Õn (2) A C C xe nghØ phút, vận tốc xe Hỡnh cạnh không đổi, nhng xe chuyển từ cạnh đến cạnh vận tốc tăng lần so víi tríc BiÕt vËn tèc trung b×nh cđa xe 0,8m/s Xe thứ hai chạy liên tục nhiều vòng chu vi tam giác ABC theo chiều từ A đến C, với vận tốc không đổi 3m/s (với vận tốc nhỏ đờng đủ rộng để xe đợc an toàn bỏ qua tăng giảm đờng qua đỉnh) Hỏi xe thứ đợc vòng hai xe gặp lần? Xác định vị trí mà hai xe gặp Vẽ đồ thị minh họa vị trí thời gian gặp hai xe Gii Thời gian xe nghỉ B: Và C Gọi v, 2v, 4v vận tốc xe cạnh AB, BC, CA Thời gian xe hết vòng mà Thời gian xe đoạn AB, BC, CA lần lợt là: t1 = 300s; t2 = 150s; t3 =75s 0,12 LËp b¶ng Xe 1: Thêi gian t(s) ë ®iĨm A 30 B 300 -> 540 B 690 C 690 -> 1050 C 1125 A Xe 2: GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com 18 Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS t(s) 10 20 30 40 50 600 700 800 90 100 1100 120 ë ®iĨm A C B A C B A C B A C B A So sánh bảng ta thấy: + Trong giây thứ 200 -> 300 xe từ A -> B, xe ®ang ®i tõ B -> A nên xe gặp lần thứ tạiAM đoạn AB H Sau t = 200s xe ®i ®ỵc AH = vt = 200m B => HB = 100m Trong thêi gian xe (1) vµ (2) cïng ®i tõ H -> M vµ B -> M => + Giây thứ 500 xe nghỉ B xe đến B nên xe gặp lần thứ B với AB = 300m + Gi©y thø 700 xe tíi C, xe nghØ C Vậy xe gặp lần thứ C với AC = 300m + Giây thứ 1000 xe tới C, xe nghỉ C Vậy xe gặp lần thứ C §å thÞ: S(m) A C B O 1050 100 200 300 540 600 690 900 1100 1200 t(s) Ví dụ 2: GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com 19 Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS Lúc giờ, ô tô từ địa điểm A đến địa điểm B với vận tốc 30 km/h Ơ tơ đến địa điểm B lúc 10 trả hàng 30 phút quay A Khi về, ô tô với vận tốc 40 km/h Hãy vẽ đồ thị tọa độ - thời gian, đồ thị vận tốc – thời gian ô tô Coi chuyển động ô tô chuyển động Giải Chọn mốc tọa độ vị trí tơ bắt đầu khởi hành, mốc thời gian Quãng đường AB là: s = v1t1 = 30(10-8) = 60 km Thời gian ô tô từ B đến A là: t2 = Ta có đồ thị tọa độ - thời gian (hình a) đồ thị vận tốc – thời gian (hình b) x(km ) x(km ) O O t(h ) 20 40 t(h ) Ví dụ 3: Lúc giờ, ô tô với vận tốc 30km/h, gặp người mô tô ngược chiều Lúc 30 phút, ô tô đến địa điểm trả hàng Sau trả hàng giờ, ô tô quay trở lại, với vận tốc 50km/h gặp lại ô tơ lúc 10 Tính vận tơc mơ tơ Giải  Giải toán đồ thị GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com 20 Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS Chọn gốc tọa độ vị trí tơ gặp mơ tơ lần thứ Trong 30 phút đầu x(km (từ đến 30 phút), ô tô 15 km Đồ thị đoạn thẳng OA Trong (từ 7giờ 30 ph đến 30 ph), ô tô nghỉ Đồ thị đoạn thẳng AB Trong 30 phút (từ 8h30 ph đến 10 giờ), ô tô 75km, Đồ thị đoạn thẳng BC Dựa vào đồ thị ta thấy: Trong (từ 7h đến 10h), Người mô tô 60km Vận tốc người mô 5 t(h O 15 tô C A B  Giải tốn tính tốn: Trong 30 phút đầu (từ 7h đến 7h30 ph), khoảng cách ô tô mô tô là: Trong (từ 7h30ph đến 8h30ph), ô tô nghỉ Khoảng cách ô tô mô tô là: Chọn mô tơ làm vật mốc vận tốc tơ so với mô tô là: v12= v1 - v2 Thời gian để ô tô đuổi kịp mô tô 1h30ph = Ta có: s2 = (v1 – v2)t3 h (từ 8h30ph đến 10h) 15 + Ví dụ 4: GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com 21 Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS Trên hình đồ thị tọa độ - thời gian chuyển động ba vật x(km a) Dựa đồ thị, xác định tính ) chất chuyển động ba vật b) Lập phương trình chuyển động vật c) Xác định vị trí thời điểm gặp vật (1) (2) (3) O t(h ) Giải: a) Cả ba vật chuyển động - Thời điểm xuất phát: lúc - Vị trí xuất phát: + Vật vật xuất phát hai vị trí cách 20 km + Vật vật xuất phát hai vị trí cách 60km + Vật vật xuất phát hai vị trí cách 40 km - Hướng chuyển động: + Vật vật chuyển động chiều Vật chuyển động ngược chiều với vật vật - Tọa độ ban đầu: x01 = 20 km; x02 = km; x03 = 60 km - Vận tốc chuyển động: Vì đồ thị vật vật song song với nên v1 = v2 = 20km/h b) Phương trình chuyển động vật là: x1 = 20+20t - Phương trình chuyển động vật là: x2 = 20t - Phương trình chuyển động vật là: x3 = 60 – 12t c) Vật vật chuyển động chiều, vận tốc nên vật không gặp - Tại thời điểm vật gặp vật 3, chúng có tọa độ nên: x1 = x3 15 phút - Sau 15 phút kể từ lúc bắt đầu chuyển động, vật gặp vật Vị trí vật gặp vật có tọa độ là: x1 = x3 =60 – 12.1,25 = 45 km GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com 22 Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học môn Vật lí THCS - Tại thời điểm vật gặp vật 3, chúng có tọa độ nên: x2 = x3 20t = 60 -12t t = 1,875 h = 1h 52ph 30s Sau 52 phút 30 giây kể từ lúc bắt đầu chuyển động, vật gặp vật Vị trí vật gặp vật co stọa độ là: x2 = x3 = 60 – 12.1,875 = 37,5(km) BÀI TẬP LUYỆN TẬP Bài 1: Có ba xe chuyển động đường thành phố HCM- Vũng Tàu dài 100km - Xe (I) từ thành phố HCM lúc 7h 30phút, tới Vũng Tàu quay với vận tốc v =30km/h - Xe (II) từ ngã ba Vũng Tàu cách TP HCM 25km, lúc 8h để đến Vũng Tàu với vận tốc v2 = 20km/h dừng lại - Xe (III) từ TP HCM lúc 8h30 phút, chạy Vũng Tàu với vận tốc v cho gặp hai xe lúc a Vẽ đồ thị tọa độ thời gian ba xe hệ trục tọa độ b Xác định vị trí, thời gian ba xe gặp vận tốc v3 xe (III) Bài 2: Hàng ngày có xe từ nhà máy, đến trạm đón kĩ sư đến nhà máy làm việc Một hôm, viên kĩ sư đến trạm sớm hôm 1giờ, nên hướng nhà máy Dọc đường gặp xe tới đón hai tới nhà máy sớm bình thường 10phút Coi chuyển động thẳng đều, Hãy tính thời gian mà viên kĩ sư từ trạm tới gặp xe Bài 3: (Đề thi HSG thành phố Vĩnh Yên 2009-2010) Hai ô tô xuất phát lúc từ A để đến B , ban đầu vận tốc 30 km/h Xe thứ sau 1/3 quãng đường tăng tốc qng đường cịn lại với vận tốc 40 km/h; xe thứ hai sau nửa quãng đường tăng tốc quãng đường lại với vận tốc 50 km/h Xe thứ hai đến B sớm xe thứ 10 phút a Tính quãng đường AB thời gian xe hết quãng đường AB b Một mô tô xuất phát từ B với vận tốc 60 km/h, thời điểm với hai ô tô để A Xác định vị trí thời gian mơ tơ gặp ô tô thứ nhất, gặp ô tô thứ hai? GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com 23 Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS c Sau hai ô tô thay đổi vận tốc, q trình B chúng cịn gặp không (không kể gặp B)? Hãy xác định vị trí lần gặp có Bài 4: Hai xe chuyển động thẳng từ A đến B cách 60 km Xe thứ liên tục không nghỉ với vận tốc V 1= 15km/h Xe thứ khởi hành sớm xe thứ giờ, chuyển động 30 phút phải nghỉ dọc đường tiếp tục tiếp Hỏi : a) Xe thứ phải chyển động với vận tốc để tới B lúc với xe thứ b) Với vận tốc tìm câu a, vẽ đồ thị mô tả hai chuyển động trên, hệ trục tọa độ với trục ngang biểu thị thời gian, trục đứng biểu thị quãng đường Bài 5: Từ hai địa điểm A B cách 100 km có hai xe khởi hành lúc 8h sáng , chạy ngược chiều theo hướng đến gặp nhau, xe A có vận tốc V 1= 30 km/h xe B có vận tốc V2= 20 km/h a Hai xe gặp lúc đâu ? b Nếu xe B khởi hành lúc 6h, sớm xe A thì : - Hai xe gặp lúc đâu? - Vẽ đồ thị tọa độ – thời gian xe hệ trục tọa độ Dạng 4: Các tập vận dụng cơng thức cộng vận tốc Ví dụ 1: (Đề thi HSG Nghệ An 2009-2010) Hai bến A B dọc theo sơng cách km có hai ca nô xuất phát lúc chuyển động ngược chiều với vận tốc so với nước đứng yên V Tới gặp trao cho thông tin nhỏ với thời gian không đáng kể quay trở lại bến xuất phát ban đầu tổng thời gian ca nô nhiều ca nô 1,5 Còn vận tốc so với nước hai ca nơ 2V tổng thời gian hai ca nô 18 phút Hãy xác định V vận tốc u nước Giải Giả sử nước sông chảy theo hướng từ A đến B với vận tốc u * Trường hợp vận tốc ca nô so với nước V, ta có: Vận tốc ca nơ xi dịng là: V1= V+ u Vận tốc ca nô ngược dòng là: V2= V- u GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com 24 Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS - Thời gian tính từ lúc xuất phát gặp C t, gọi quãng đường AC = S1, BC= S2, ta có: t = (1) - Thời gian ca nơ từ C trở A là: t1 = - Thời gian ca nô từ C trở B là: t2 = (2) (3) - Từ (1) (2) ta có thời gian ca nơ từ A là: TA= t+ t1= (4) - Từ (1) (3) ta có thời gian ca nô từ B là: TB= t+ t2= - Theo ta có: TA- TB= = 1,5 (5) (6) * Trường hợp vận tốc ca nô 2V, tương tự ta có: T'A- T'B= = o,3 (7) Từ (6) (7) ta có : 0,3(4V2- u2) = 1,5(V2- u2) => V = 2u (8) Thay (8) vào (6) ta u = 4km/h, V = 8km/h Ví dụ (Đề thi HSG Nghệ An 2012-2011) Một thuyền bơi từ bến A đến bến B bên bờ sông với vận tốc nước v1 = 3km/h Cùng lúc ca nô chạy từ bến B theo hướng đến bến A với vận tốc nước v = 10km/h Trong thời gian thuyền từ A đến B ca nơ kịp lần qng đường đến B lúc với thuyền Hãy xác định: a Hướng độ lớn vận tốc nước sơng b Nếu nước chảy nhanh thời gian ca nô B (với quảng đường câu a) có thay đổi khơng? Vì sao? Giải a) Gọi k.c hai bến sông S = AB, g sử nước chảy từ A đến B với vận tốc u ( u < 3km/h ) - Thời gian thuyền chuyển động từ A đến B là: t1 = - Thời gian chuyển động ca nô là: t2 = Theo ra: t1 = t2 Hay: = = (1) Giải phương trình (1) ta được: u - 0,506 km/h Vậy nước sông chảy theo hướng BA với vận tốc gần 0,506 km/h GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com 25 Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS b) Thời gian ca nô về: t2 = v2 - u2 giảm Khi nước chảy nhanh (u tăng) t2 tăng (S, v2 khơng đổi) Ví dụ 3: Từ hai bến sơng A B cách 32km có hai canơ chuyển động đến gặp trao đổi bưu kiện, lại quay bến cũ (thời gian trao đổi bưu kiện không kể) Vận tốc riêng hai canơ V; vận tốc dịng nước v Thời gian hai canô chênh Nếu tăng vận tốc canô lên gấp lần thời gian chúng chênh 15 phút Biết dòng nước chảy theo chiều từ A đến B a) Địa điểm gặp gần A hay gần B ? Tại ? b) Tìm V v Giải a) Gọi vị trí gặp M Đặt AM = x  MB = 32 - x Vì thời gian đến M   áp dụng tính chất dãy tỉ số nhau, (*) Từ suy x > 16 Vậy M gần B b) Thời gian canơ là: ; theo giả thiết ta có: t1- t2 = hay: =2 Kết hợp (*) suy ra: (1) Khi tăng V gấp lần; gọi AM' = y Áp dụng (1) ta có biểu thức: (2) Lại do:  (**) Từ (*) (**) Từ (1, 2, 3) ta tính  (3) km Từ tính V = 12km/h; v = 4km/h Ví dụ 4: (Đề thi HSG Thừa Thiên Huế 06-07) Một người đánh cá bơi thuyền ngược dịng sơng Khi tới cầu bắc ngang sơng, người đánh rơi can nhựa rỗng Sau giờ, người phát ra, cho thuyền quay lại gặp can nhựa cách cầu km Tìm vận tốc nước chảy, biết vận tốc thuyền nước ngược dịng xi dịng Giải C A B GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com 26 Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS - Ký hiệu A vị trí cầu, C vị trí thuyền quay trở lại B vị trí thuyền gặp can nhựa Ký hiệu u vận tốc thuyền so với nước, v vân tốc nước so với bờ Thời gian thuyền từ C đến B là: - Thời gian tính từ rơi can nhựa đến gặp lại can nhựa là: - Rút gọn phương trình ta có: (km/h) Ví dụ 5: Một xuồng máy chở khách qua sông, xuất phát từ bến A đến bờ bên Hai bờ sông song song với sông rộng 800m Vận tốc xuồng máy so với dòng nước 5m/s vận tốc dòng nước so với bờ sơng 3m/s a) Tính thời gian ngắn mà xuồng máy chở khách qua sơng b) Để qua sông nhanh nhất, người lái xuồng nhắm mũi xuồng hướng thẳng vào điểm C bờ sông Tính khoảng cách BC Giải Gọi AB khoảng cách hai bờ sông; vận tốc xuồng dòng nước v12 = 5m/s; vận tốc dòng nước bờ sông v 23 = 3m/s; vận tốc ca nô bờ sông v13 Thời gian ngắn mà xuồng máy chở khách qua sông thời gian hết quãng đường AB với vận tốc v13 B C Trong   v12 v13  A v 23 b) Mũi xuồng hướng theo hướng AC phải trùng với hướng vectơ vận tốc Quãng đường CB quãng đường nước chảy thời gian tmin: sCB =v23.tmin = 3.200 = 600 m BÀI TẬP LUYỆN TẬP Bài 1: GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com 27 Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS Một thang tự động đưa khách từ tầng lên lầu 1phút Nếu thang ngừng hành khách phải 3phút Hỏi thang chạy mà hành khách bước bao lâu? Bài 2: Một ca nơ ngược dịng, gặp bè trơi Kể từ gặp, canơ tiếp 30phút động bị hỏng, phải 30phút sửa xong, canô quay lại đuổi theo bè a Tính vận tốc nước biết quay lại ca nô gặp bè cách điểm gặp trước đoạn 2,5km thời gian máy hỏng canơ để trơi theo dịng nước b Nếu thời gian máy hỏng, canô neo lại đuổi theo, sau canơ gặp lại bè canơ cách điểm gặp trước đoạn bao nhiêu? Bài 3: Khi xuôi dịng sơng, ca nơ vượt bè điểm A Sau thời gian t = 60phút, ca nô ngược lại gặp bè điểm cách A phía hạ lưu khoảng l = 6km Xác định vận tốc chảy dịng nước Biết động ca nơ chạy với chế độ hai chiều chuyển động Bài 4: Một hành khách dọc theo sân ga với vận tốc khơng đổi v = 4km/h Ơng ta thấy có hai đồn tàu hoả lại gặp hai đường song với nhau, đoàn tàu có n1 = toa cịn đồn tàu có n2 = 10 toa Ơng ta ngạc nhiên hai toa đầu hai đoàn ngang hàng với lúc đối diện với ơng Ơng ta cịn ngạc nhiên thấy hai toa cuối ngang hàng với lúc đối diện với ông Coi vận tốc hai đoàn tàu nhau, toa tàu dài Tìm vận tốc tàu hoả Bài 5: Một tàu điện qua sân ga với vận tốc không đổi khoảng thời gian qua hết sân ga (tức khoảng thời gian tính từ đầu tàu điện ngang với đầu sân ga đến ngang với đầu sân ga) 18 giây Một tàu điện khác chuyển động qua sân ga theo chiều ngược lại, khoảng thời gian qua hết sân ga 14 giây Xác định khoảng thời gian hai tàu điện qua (tức từ thời điểm hai đầu tàu ngang tới hai tàu ngang nhau) Biết hai tàu có chiều dài nửa chiều dài sân ga  Ví dụ hướng dẫn HS làm tập theo cách khác nhau: Một ô tô chuyển động với vận tốc 60km/h đuổi theo xe khách cách 50 km Biết xe khách chuyển động với vận tốc 40 km/h Hỏi sau tơ đuổi kịp xe khách? Giải GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com 28 Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS a) Cách giải thứ nhất: Áp dụng tính tương đối chuyển động Bài tốn liên quan đến ba vật: Ơ tô (vật 1), mặt đất (vật 2) xe khách (vật 3) Vận tốc ô tô so với mặt đất , vận tốc mặt đất so với xe khách ( có độ lớn độ lớn vận tốc xe khách so với mặt đất ngược chiều), vận tốc ô tô so với xe khách là: Vì vec tơ vận tốc ngược chiều nên: (km/h) Thời gian ô tô hết hết khoảng cách xe khách (s= 50 km) là: b) Cách giải thứ hai: Dùng phương pháp tọa độ - Chọn gốc tọa độ O vị trí tơ bắt O đầu đuổi theo xe khách mốc thời gian thời điểm ô tô O xe x0 khách A cách O khoảng x0= 50 km (hình 9) Hình A B x x1= x2 - Thời gian ô tô xe khách để gặp t - Vị trí tơ xe khách gặp B Tại vị trí tơ xe khách có tọa độ - Ta có x1 = x2; x1 = v1t; x2 = v2t c) Cách giải thứ ba: Dùng phương pháp đồ thị - Chọn gốc tọa độ O vị trí tơ bắt đầu theo xe khách mốc thời gian thời điểm ô tô O GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com 29 Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS - Phương trình chuyển động hai xe là: Ơ tơ: x1 =v1t (1) Xe khách: x2 = x0 + v2t (2) 180 170 - Lập bảng biến thiên: t(h) x(k m) 130 120 x1(km) 60 120 180 90 60 50 x2(km) 50 90 130 170 O - Vẽ đồ thị hình 10 Hai đồ thị cắt B, từ B, hạ đường vng góc xuống trục Ot, ta xác định sau 2,5 tơ đuổi kịp xe khách 2,5 t(h) Hình 10 IV KẾT QUẢ SAU KHI SỬ DỤNG ĐỀ TÀI - Thông qua việc hướng dẫn phương pháp bồi dưỡng HSG ví dụ cụ thể tập vận dụng, tập tự luyện tập cho phần chuyển động học, học sinh tư duy, suy luận, rèn luyện vận dụng kiến thức học vào việc làm dạng tập cụ thể - Giáo viên hướng dẫn cho học sinh biết cách nhận biết phân loại cho thể loại, dạng tập, quy tập bắt gặp thể loại, dạng tập để tiến hành vận dụng bước giải, thiết lập mối liên hệ giữ kiện cho, công thức biết, kiến thức Vật Lý học kiện cần tìm từ tiến hành nội dung giải cho tập cần làm, rút nhận xét, kết luận…  Kết thu sau áp dụng đề tài sau : - Việc áp dụng đề tài vào giảng dạy mơn vật lí giúp học sinh: + Nắm vững mục tiêu phần học bồi dưỡng HSG cho phần chuyển động học + Biết cách làm dạng tập chuyển động học + Biết tiến hành bước làm số dạng tập chuyển động học + Làm thành công số dạng tập quy tập bắt gặp dạng tập biết để vận dụng làm + Rèn luyện kĩ làm thành thạo số dạng tập học + Có hứng thú ham thích làm tập Vật Lý, khơng nản lịng gặp tập Vật lý khó, tập phức tạp GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com 30 Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS - Việc áp dụng đề tài vào giảng dạy mơn Vật Lí giúp học sinh tiếp thu kiến thức dễ dàng hơn, làm tăng khả vận dụng tính độc lập suy nghĩ, tính tị mị, óc sáng tạo… , cho tỉ lệ học sinh hiểu tăng lên rõ rệt V KẾT LUẬN - Bản thân tự nhận thấy phải không ngừng học hỏi, tự học tự bồi dưỡng để nâng cao trình độ chun mơn nghiệp vụ, kho tàng kiến thức vô tận Nghiệp vụ chun mơn ln cần có sáng tạo điều chỉnh hợp lí đem lại hiệu Dù kiến thức đơn giản người giáo viên phải có phương pháp phù hợp khơi dậy cho học sinh tinh thần học tập hứng thú Có việc truyền đạt nội dung giảng đạt hiệu cao - Việc áp dụng đề tài “ Một số kinh nghiệm bồi dưỡng học sinh giỏi phần chuyển động học mơn Vật lí THCS” vào thực tế giảng dạy giúp người giáo viên hoàn thành tốt giảng, giúp học sinh hiểu học có phương pháp để tự bồi dưỡng HSG mơn Vật Lý THCS mà giáo viên học sinh tiếp cận thường gặp nhiều khó khăn, lúng túng khơng tìm hướng giải quyết, khơng làm làm hiệu không cao - Để học sinh hiểu biết sâu hơn, rộng kiến thức Vật lý, có kỹ làm lài tập Vật lý, vận dụng làm số dạng tập Vật lý bản, biết cách quy tập bắt gặp dạng tập biết để làm; biết phát triển, nâng cao kiến thức để làm số dạng tập khó - Kiểu hướng dẫn có ưu điểm giúp cho học sinh tự vận dụng kiến thức biết cách tự tin Qua rèn luyện kỹ làm tập cho học sinh có hiệu - Do lực thân có hạn kinh nghiệm cịn mang tính chủ quan nên mong góp ý đồng nghiệp Tơi xin chân thành cảm ơn! Tích Sơn ngày 15 tháng năm 2014 Người viết Dương Thị Hải Vân TÀI LIỆU THAM KHẢO Nâng cao phát triển vật lí – Nhà xuất giáo dục Việt Nam GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com 31 Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học môn Vật lí THCS Chuyên đề bồi dưỡng Vật lí – Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh 121 tập Vật lí nâng cao lớp – Nhà xuất Đà Nẵng 500 tập Vật lí THCS – Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Vật lí nâng cao 10 – Nhà xuất giáo dục Bài tập Vật lí nâng cao 10 – Nhà xuất giáo dục Tuyển chọn đề thi vào lớp 10 chun mơn Vật lí –Nhà xuất Hà Nội GV: Dương Thị Hải Vân _ PGD Vĩnh Yên download by : skknchat@gmail.com 32 ... download by : skknchat@gmail.com Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS MỘT SỐ KINH NGHIỆM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC MƠN VẬT LÍ THCS Người viết:... download by : skknchat@gmail.com Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS Chuyển động thẳng – Công thức cộng vận tốc a) Chuyển động thẳng Chuyển động thẳng chuyển động có... skknchat@gmail.com Một số kinh nghiệm bồi dưỡng HSG phần chuyển động học mơn Vật lí THCS Chuyển động khơng vận tốc trung bình - Chuyển động khơng chuyển động mà vận tốc có độ lớn thay đổi theo thời gian - Cơng