Đang tải... (xem toàn văn)
SKKN Sử dụng bài tập đồ thị nhằm nâng cao chất lượng dạy học “phần cơ học” Vật lý lớp 10 1 1 MỞ ĐẦU 1 1 Lý do chọn đề tài Một trong những nội dung trọng tâm trong định hướng đổi mới phương pháp dạy họ[.]
1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Một nội dung trọng tâm định hướng đổi phương pháp dạy học vận dụng lý luận dạy học giải vấn đề vào soạn thảo tiến trình dạy học đề tài cụ thể mơn học Nhờ bồi dưỡng cho học sinh kỹ tư duy, lực độc lập giải vấn đề học tập thực tiễn góp phần nâng cao chất lượng giáo dục Trong dạy học Vật lý, tập Vật lý xem phương tiện quan trọng đặc biệt, chúng sử dụng theo nhiều mục đích khác như: trang bị kiến thức mới; rèn luyện khả vận dụng kiến thức; rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh.; cố, ơn tập, hệ thống hóa kiến thức học; kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ học sinh cách xác Trong chương trình trung học phổ thơng vận dụng tốt tập đồ thị vào giảng dạy giúp học sinh hiểu rõ chất vấn đề, khắc sâu kiến thức có khả tốt cho phát triển tư học sinh Tuy nhiên, thực tế việc sử dụng tập đồ thị phục vụ cho dạy học lại hạn chế Sự xuất tập đồ thị tài liệu mang tính đan xen, rời rạc nên gây trở ngại lớn cho công tác giảng dạy giáo viên Xuất phát từ sở nói trên, tác giả tiến hành nghiên cứu chuyên đề: Sử dụng tập đồ thị nhằm nâng cao chất lượng dạy học “phần học” Vật lý lớp 10 Mặc dù có nhiều cố gắng, song đề tài nghiên cứu tránh khỏi hạn chế thiếu sót Tác giả kính mong nhận đóng góp ý kiến quý báu quý thầy cô, bạn đồng nghiệp bạn đọc Xin chân thành cảm ơn! 1.2 Mục đích nghiên cứu Góp phần nâng cao chất lượng dạy học “Phần học” thông qua việc sử dụng tập đồ thị giảng dạy 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Nội dung, phương pháp giảng dạy Vật lý trường phổ thông - Hoạt động dạy - học Vật lý trường THPT Tĩnh gia trường địa bàn huyện Tĩnh Gia - Hệ thống kiến thức lý thuyết tập thuộc “Phần học” Vật lý 10 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu từ sách, báo, mạng internet tập thuộc “Phần học” Vật lý 10 - Phương pháp điều tra: Quan sát, điều tra, thăm dò, trao đổi trực tiếp với đồng nghiệp học sinh, để tìm hiểu thực trạng dạy – học “Phần học” Vật lý 10 - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Thực nghiệm sư phạm đánh giá hiệu sử dụng đề tài nghiên cứu việc dạy – học “ Phần học” Vật lý 10 năm học 2018 – 2019 trường THPT Tĩnh Gia II SangKienKinhNghiem.net GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1 Cơ sở lý luận 2.1.1 Nội dung phần học Vật lý 10 2.1.1.1 Nội dung chương Động học chất điểm Nội dung phần động học chất điểm khảo sát nghiên cứu dạng chuyển động học, chuyển động thẳng chuyển động tròn rút từ quan sát thực nghiệm tư khái quát, mà chưa xét đến nguyên nhân làm biến đổi chuyển động, sở cho việc nghiên cứu học Để tiếp thu nắm rõ chuyển động học, học sinh có khái niệm hệ quy chiếu khái niệm chất điểm, từ xây dựng khái niệm đại lượng đặc trưng cho chuyển động như: Đường đi, tốc độ, vận tốc, gia tốc, loại chuyển động: chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, chuyển động rơi tự do, chuyển động tròn Hiểu rõ điều kiện đặc điểm chuyển động học Xây dựng khái niệm hệ quy chiếu, phương trình mơ tả, biểu diễn chuyển động vật, đồ thị mô tả mối liên hệ đại lượng tọa độ với thời gian, vận tốc với thời gian, gia tốc vận tốc, gia tốc thời gian Tính tương đối chuyển động, cơng thức cộng vận tốc Ngồi cịn đưa thêm vào học tính sai số thí nghiệm thực hành thực hành đo gia tốc rơi tự Vận dụng kiến thức chuyển động để giải thích số tượng Vật lý thường gặp, giải toán Vật lý đơn giản Dưới sơ đồ cấu trúc nội đung kiến thức chương động học CHẤT ĐIỂM HỆ QUY CHIẾU CÁC CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU CHUYỂN ĐỘNG RƠI TỰ DO TÍNH TƯƠNG ĐỐI CỦA CHUYỂN ĐỘNG CỘNG VẬN TỐC 2.1.1.2 Nội dung chương Động lực học chất điểm SangKienKinhNghiem.net Cơ sở lý luận chương định luật Niu-tơn việc nghiên cứu chất lực học BA ĐỊNH LUẬT NIU-TƠN CÁC LỰC CƠ HỌC LỰC HẤP DẪN LỰC ĐÀN HỒI LỰC MA SÁT ỨNG DỤNG CÁC ĐỊNH LUẬT NIU-TƠN VÀ CÁC LỰC CƠ HỌC Để tiếp thu định luật Niu-tơn học sinh phải có khái niệm lực khối lượng Ngược lại qua việc học định luật Niu-tơn mà học sinh hiểu sâu sắc lực khối lượng Như định luật Niu-tơn với khái niệm lực khối lượng kiến thức quan trọng chương 2.1.2 Các loại tập đồ thị tác dụng loại Bài tập đồ thị tập Vật lý mang tính chất đặc biệt Tùy theo mục đích phân chia tập đồ thị thành ba loại theo sơ đồ sau BÀI TẬP ĐỒ THỊ Đọc đồ thị khai thác đồ thị Vẽ đồ thị theo dự kiện cho Dùng đồ thị để giải tập Loại thứ nhất: Đọc đồ thị khai thác đồ thị cho Loại tập có tác dụng rèn luyện cho học sinh kĩ đọc đồ thị, biết từ đồ thị đoán nhận trạng thái vật, hệ vật, đối tượng kỹ thuật hay tượng từ đồ thị khai thác dự kiện để giải vấn đề cụ thể Loại thứ hai: Vẽ đồ thị theo dự kiện cho tập Loại tập có tác dụng rèn luyện cho học sinh kĩ vẽ đồ thị, có thói quen chọn trục tọa độ để biểu diễn đại lượng biến thiên SangKienKinhNghiem.net đại lượng phụ thuộc, biết chọn tỉ xích hợp lý vẽ đồ thị với độ xác cần thiết Loại thứ ba: Dùng đồ thị để giải tập Những tập Vật lý giải đồ thị xếp vào loại tập đồ thị Trong số có nhiều tập giải phương pháp khác phương pháp số học, phương pháp đại số chẳng hạn Ngoài loại tập đồ thị cịn có tập khơng thể khó giải phương pháp khác, dùng biểu diễn đồ thị tốn trở nên đơn giản 2.2 Thực trạng việc dạy – học phần học lớp 10 THPT tập đồ thị 2.2.1 Về tài liệu dạy học Với yêu cầu đổi cách dạy cách học năm gần tài liệu học tập ngày đầy đủ số lượng lẫn chất lượng Bài tập đồ thị nhiều tài liệu đề cập đến, nhiên phân bố lại chưa hợp lý so với yếu cầu thực tiễn Các tập tài liệu trình bày cách đan xen, chưa xắp xếp thành hệ thống hay chuyên đề 2.2.2 Về phía giáo viên Tơi tiến hành điều tra tình hình sử dụng tập đồ thị, phương pháp đồ thị trường THPT Tĩnh Gia số trường THPT khác địa bàn huyện, thấy việc sử dụng tập đồ thị phục vụ cho dạy học hạn chế Việc tập giáo viên phụ thuộc nhiều vào tài liệu, chưa xắp xếp tập có hệ thống chuyển sâu 2.2.3 Về phía học sinh Chiếm đa số học sinh ngại làm tập phương pháp đồ thị Vì dạng tập xếp vào mức độ vận dụng vận dụng cao, em học sinh không trang bị kĩ để giải loại tập Bài tập tài liệu chưa xếp có hệ thống mà rời rạc 2.3 Đề xuất biện pháp khắc phục khó khăn, hạn chế thực trạng Để khắc hạn chế nêu tác giả biên tập chuyên đề tập độ thị phần học lớp 10 Các tập dùng đề tài thể tính cấp thiết đề tài, sở lý thuyết đề Số lượng tập chọn lựa 17 phân bố tương đối đồng số lượng cho tập chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi tập động lực học Bài tập đề tài có nội bám sát chương trình tuyển chọn từ tài liệu tác giả có uy tín mà thực tiễn giảng dạy thân đặc biệt tốn dùng luyện thi học sinh giỏi tỉnh… Mỗi tập có phần câu hỏi định hướng, gợi mở học sinh gặp vướng mắc mà chưa tự giải phần lược giải, kết tập SangKienKinhNghiem.net Bài Một chất điểm chuyển động, mà phụ thuộc toạ độ theo thời gian 12 ‒ 4𝑡 𝑣ớ𝑖 ≤ 𝑡 ≤ 𝑠 biểu diễn phương trình sau: 𝑥 = 4……… 𝑣ớ𝑖 < 𝑡 ≤ 𝑠 + (𝑡 ‒ 4) 𝑣ớ𝑖 < 𝑡 ≤ 𝑠 { a) Em cho biết thông tin chuyển động này? b) Vẽ đồ thị toạ độ, vận tốc theo thời gian chuyển động Câu hỏi định hướng tư duy: Đây ví dụ chuyển động có dạng khác thông thường em, cần định hướng cho em bước ban đầu sau: - Bài toán ngầm chọn hệ quy chiếu nào? - Em xác định yếu tố ban đầu thơng qua phương trình? - Vận tốc chuyển động có thay đổi khơng, loại chuyển động gì? Hướng dẫn giải: a) Chuyển động gồm giai đoạn: - Từ đến s: vật chuyển động thẳng ngược chiều dương với vận tốc có độ lớn (tốc độ) 4m/s - Từ đến 4s: vật dừng chuyển động - Từ đến 6s: vật chuyển động thẳng theo chiều dương với vận tốc có độ lớn 5m/s b) Đồ thị tọa độ - thời gian hình (H 1.a); Đồ thị vận tốc – thời gian hình (H 1.b) x(m) v(m/s) 14 12 10 O 4 t(s) -2 -4 O t(s) (H.1.b) (H.1.a) Bài Cho đồ thị chuyển động hai xe mơ tả hình (H.2) Đồ thị xe (I) đường ABCD, đồ thị xe (II) đoạn MN SangKienKinhNghiem.net a) Để xe (II) gặp xe (I) kể từ lúc bắt đầu chuyển động đến xe (I) dừng vận tốc hai xe bao nhiêu? b) Vận tốc xe (II) gặp xe (I) hai lần? x(km) 80 M c) Tính tốc độ trung bình chuyển động 60 Câu hỏi định hướng tư duy: 40 - Để xe (II) gặp xe (I) kể từ bắt đầu chuyển động xe (I) dừng lại, độ thị xe (II) phải cắt đoạn đồ thị xe (I)? (II) B C (I) 20 A O - Thời gian tối đa xe (II) bao nhiêu? D N t(h) (H 2) - Để xe (II) gặp xe (I) hai lần đồ thị xe (II) phải cắt xe (I) lần thời gian tối thiểu xe (II) bao nhiêu? - Để tính tốc độ trung bình cho chuyển động ta áp dụng cơng thức nào? Hướng dẫn: a) Để xe (II) gặp xe (I) kể từ lúc bắt đầu chuyển động đến xe (I) dừng đồ thị xe (II) phải cắt đoạn đồ thị AB xe (I) - Đến gặp xe (I) thời gian xe (II) là: 𝑡 ≤ ℎ - Vận tốc xe (II) là: 𝑣 ≥ 80 = 40 𝑘𝑚/ℎ b) Để xe (II) gặp xe (I) hai lần thời gian xe (II) 𝑡 ≥ ℎ => Vận tốc xe (II) 𝑣 ≤ 80 = 80 𝑘𝑚/ℎ 𝑠1 c) Tốc độ trung bình xe (I) : 𝑣1𝑡𝑏 = 𝑡 = 𝑠2 Tốc độ trung bình xe (II): 𝑣2𝑡𝑏 = 𝑡 = 80 20 + 40 = 20 𝑘𝑚/ℎ = 40 𝑘𝑚/ℎ Bài Một người khởi hành từ A với vận tốc 5km/h để đến B với AB = 20km Người lại dừng lại nghỉ 30 phút a) Hỏi sau bao lâu, người đến B dừng lại nghỉ lần? b) Cùng lúc người xe đạp từ B A với vận tốc 20km/h quay lại B Quy trình lặp lại cũ Hỏi trình từ A đến B, người gặp người xe đạp lần? Lúc gặp nhau, người đi hay dừng Xác định thời điểm vị trí gặp ? SangKienKinhNghiem.net Câu hỏi định hướng tư duy: Gặp tốn có nhiều em cố gắng giải tốn, dài dịng chí cịn nhiều lúc nhầm lẫn, sai sót Thế để giải vấn đề giáo viên đưa số gợi ý sau đây: - Biểu diễn đồ thị chuyển động lên hệ trục xem nào? - Đồ thị có bị giới hạn khơng, có giới hạn mấy? - Có thể kết hợp phương pháp đồ thị đại số để rút kết xác khơng? Hướng dẫn: a) Sau bao lâu, người đến B dừng lại nghỉ lần Nếu biểu diễn đồ thị tốn trở nên dễ dàng giải - Chọn trục tọa độ 𝑂𝑥, có gốc O vị trí khởi hành A người bộ, chiều dương chiều chuyển động người Chọn gốc thời gian lúc người xuất phát - Ta có đồ thị tọa độ người hình (H.3a) x(km) B 20 15 10 t(h) A O 1,5 2,5 4,5 5,5 (H.3a) - Dựa vào đồ thị ta xác định được: + Thời gian người đi từ A đến B 𝑡 = 5,5 ℎ + Trong thời gian từ A đến B người nghỉ lần b) Xác định số lần người gặp người xe đạp; thời điểm vị trí gặp * Số lần người gặp người xe đạp: SangKienKinhNghiem.net - Độ thị tọa độ người người xe đạp vẽ hệ trục tọa độ hình (H.3b) x(km) B 20 15 10 A O 1,5 2,5 4,5 5,5 t(h) (H.3b) - Từ hình (H.3b) ta thấy đồ thị tọa độ hai người có vị trí cắt Vậy trình từ A đến B người gặp người xe đạp lần * Lúc gặp người đi hay dừng: - Từ đồ thị xác định được: + Lần gặp thứ người đi + Lần gặp thứ hai người dừng nghỉ + Lần gặp thứ ba người bắt đầu dừng nghỉ lần thứ hai + Lần gặp thứ tư người lại + Lần gặp thứ năm người dừng nghỉ lần thứ ba * Xác định thời điểm vị trí gặp nhau: - Để xác định xác thời điểm vị trí gặp hai người ta phải kết hợp phương pháp đại số - Phương trình chuyển động người người xe đạp ứng với lần gặp là: 𝑥 = 5𝑡 𝑡 = 0,8 ℎ + Lần gặp (0 ≤ 𝑡 ≤ ℎ): 𝑥1 =‒ 20𝑡 + 20 => 𝑥 = 𝑘𝑚 { { 𝑥 = 5𝑘𝑚 𝑡 = 1,25 ℎ + Lần gặp thứ hai (1ℎ ≤ 𝑡 ≤ 1,5 ℎ): 𝑥1 = 20(𝑡 ‒ 1) => 𝑥 = 𝑘𝑚 { SangKienKinhNghiem.net { 𝑡 = 2,5 ℎ + Lần gặp thứ ba 𝑥 = 10 𝑘𝑚 { { 11 𝑡= ℎ 𝑥 = 5(𝑡 ‒ 3) + 10 + Lần gặp thứ tư (3ℎ ≤ 𝑡 ≤ 4ℎ): 𝑥1 = 20(𝑡 ‒ 3) => 40 𝑥 = 𝑘𝑚 { 𝑥 = 15 𝑘𝑚 + Lần gặp thứ năm (4ℎ ≤ 𝑡 ≤ 4,5ℎ): 𝑥1 =‒ 20(𝑡 ‒ 4) + 20 { 𝑡 = 4,25 ℎ => 𝑥 = 15 𝑘𝑚 { Các tập tương tự (Bài 4, 5, 6) để học sinh nghiên cứu: Bài Cho đồ thị chuyển động hai xe mô tả hình (H.4) x(km) a) Hãy nêu đặc điểm chuyển động xe? 20 b) Xe thứ hai muốn gặp xe thứ lần phải chuyển động với vận tốc bao nhiêu? 25 15 (I) 10 (II) ĐS: a) - Xe (I) + Trong thời gian ≤ 𝑡 ≤ 1ℎ, chuyển động thẳng đều, theo chiều dương với vận tốc có độ lớn 25 𝑘𝑚/ℎ O 0,5 1,5 2,5 t(h) (H.4) + Trong ℎ ≤ 𝑡 ≤ 2,5ℎ, chuyển động thẳng đều, ngược chiều dương với vận tốc 50 có độ lớn 𝑘𝑚/ℎ - Xe (II) chuyển động thẳng đều, ngược chiều dương với vận tốc có độ lớn 𝑘𝑚/ℎ 50 25 b) Xe (II) phải chuyển động với vận tốc có độ lớn 𝑣 ≤ 2,5 = 10 𝑘𝑚/ℎ Bài Một người khởi hành từ trạm xe bus A với vận tốc km/h B cách A 10 km Sau nửa đường người dừng lại nghỉ 30 phút lại tiếp cũ B Một đoàn xe bus khởi hành A với vận tốc 20 km/h Nhưng bến, xe xuất phát 30 phút, xe bus thứ xuất phát lúc với người a Người gặp xe bus từ A đến B? b Muốn gặp xe người phải liên tục với vận tốc bao nhiêu? ĐS: a) Người gặp xe bus từ A đến B (khơng tính xe bus đến B lúc với người bộ) SangKienKinhNghiem.net b) Muốn gặp xe người phải với vận tốc có độ lớn 𝑣 ≥ 𝑘𝑚/ℎ (Người nhanh) Bài 6: Cho đồ thị chuyển động xe mơ tả hình (H.6) a) Xác định vị trí thời điểm gặp cặp xe? b) Để xe I xe II gặp xe III lúc xe III dừng lại vận tốc xe I, xe II bao nhiêu? c) Xe I xe II lúc gặp xe III xe III dừng lúc giờ? Vận tốc xe I, xe II bao nhiêu? Biết vận tốc xe II 2,5 lần vận tốc xe I? ĐS: a) - Xe I gặp xe II vị trí cách gốc O khoảng 25 km, thời điểm gặp 𝑡 = ℎ x(km) 25 - Xe II gặp xe III ví trí cách gốc O khoảng 15 km, thời điểm gặp 𝑡 = 2,8 ℎ 20 (II) 15 - Xe III gặp xe I vị trí cách gốc O khoảng 15 km, thời điểm gặp 𝑡 = ℎ (I) 10 (III) b) – Vận tốc xe I: 2,5 𝑘𝑚/ℎ ≤ 𝑣1 ≤ 𝑘𝑚/ℎ O t(h) (H.6) - Vận tốc xe II: 𝑘𝑚/ℎ ≤ 𝑣2 ≤ 15 𝑘𝑚/ℎ c) – Xe I xe II gặp xe III xe III dừng lúc 𝑡 = 2,5 ℎ - Vận tốc xe I 𝑣1 = 𝑘𝑚/ℎ; vận tốc xe II 𝑣2 = 10 𝑘𝑚/ℎ Bài 7: Hình vẽ (H.7) đồ thị toạ độ - thời gian 𝑥(𝑡) vật chuyển động thẳng x(m) a) Mô tả chuyển động có đồ thị OAB viết phương trình chuyển động b) Mơ tả chuyển động có đồ thị OCDEB, CDE cung parabol tiếp xúc với hai đoạn thẳng OA AB C E A C D E B O 3,5 t(s) (H.7) Hướng dẫn: SangKienKinhNghiem.net 10 a) Chuyển động có đồ thị OAB - Trong khoảng thời gian: ≤ 𝑡 ≤ 𝑠, vật chuyển động theo chiều dương: + vận tốc: 𝑣 = = 𝑚/𝑠 + phương trình chuyển động: 𝑥 = 𝑡 (𝑚) + Tại thời điểm: 𝑡 = 𝑠;𝑥 = 𝑚 vật đột ngột đổi hướng chuyển động ngược trở lại - Trong khoảng thời gian: 4𝑠 ≤ 𝑡 ≤ 𝑠, vật chuyển động theo chiều âm: + vận tốc vật có độ lớn: 𝑣 = = 𝑘 𝑚/ℎ + Phương trình chuyển động: 𝑥 = ‒ 2(𝑡 ‒ 4)(𝑚) b) Chuyển động có đồ thị OCDEB - Trong thời gian: ≤ 𝑡 ≤ 𝑠, vật chuyển động thẳng theo chiều dương với vận tốc 𝑣 = = 𝑚/𝑠 - Trong thời gian: 𝑠 ≤ 𝑡 ≤ 3,5 𝑠, vật chuyển động chậm dần dừng lại đổi chiều chuyển động 𝑡 = 3,5 𝑠 - Trong thời gian: 3,5 𝑠 ≤ 𝑡 ≤ 𝑠, vật chuyển động nhanh dần đến thời điểm 𝑡 = 𝑠, vận tốc đạt độ lớn 𝑣 = 𝑚/𝑠 - Trong thời gian: 𝑠 ≤ 𝑡 ≤ 𝑠, vật chuyển động thẳng với vận tốc có độ lớn m/s Bài 8: Một thang máy chuyển động sau: Giai đoạn 1: Chuyển động thẳng nhanh dần đều, không vận tốc đầu, với gia tốc 1m/s2 thời gian 4s Giai đoạn 2: Trong 8s sau chuyển động với vận tốc đạt sau 4s đầu Giai đoạn 3: 2s sau cùng, chuyển động chậm dần dừng lại Vẽ đồ thị vận tốc theo thời gian chuyển động tính tổng quảng đường được? Hướng dẫn: v(m/s) Đây toán kết hợp nhiều giai đoạn chuyển động, nên cần sử dụng đồng thời lúc nhiều kiến thức Giáo viên trình dạy tuỳ đối tượng học sinh có định B C D O 10 12 14 t(s) (H.8) SangKienKinhNghiem.net 11 hướng cho em - Phương trình vận tốc giai đoạn: 𝑡 (𝑚/𝑠) 𝑣ớ𝑖 ≤ 𝑡 ≤ 𝑠 𝑣ớ𝑖 𝑠 ≤ 𝑡 ≤ 12 𝑠 𝑣 = (𝑚/𝑠) ‒ 2(𝑡 ‒ 12) (𝑚/𝑠) 𝑣ớ𝑖 12 𝑠 ≤ 𝑡 ≤ 14 𝑠 { - Đồ thị vận tốc theo thời gian hình (H.8) - Tổng quãng đường thang máy đi: Cách 1: 𝑠 = 𝑠𝑂𝐵 + 𝑠𝐵𝐶 + 𝑠𝐶𝐷 1 + 𝑠𝑂𝐵 = 2𝑎𝑂𝐵𝑡𝑂𝐵 = 21.42 = 𝑚 + 𝑠𝐵𝐶 = 𝑣𝐵𝐶𝑡𝐵𝐶 = 4(12 ‒ 4) = 32 𝑚 1 + 𝑠𝐶𝐷 = 𝑣𝐶𝑡𝐶𝐷 + 2𝑎𝐶𝐷𝑡𝐶𝐷 = 4(14 ‒ 12) + 2( ‒ 2).(14 ‒ 12)2 = 𝑚 => 𝑠 = 44 𝑚 Cách 2: 𝑠 = 𝑑𝑡(𝑂𝐵𝐶𝐷) = (14 + 8).4 = 44 𝑚 Bài 9: Sau 20 s, ô tô giảm vận tốc từ 72 km/h xuống 36 km/h tiếp tục chuyển động thẳng thời gian 0,5 phút Cuối chuyển động chậm dần thêm 40 m dừng lại a) Vẽ đồ thị vận tốc diễn tả trình chuyển động tơ b) Tính tốc độ trung bình tồn quảng đường đó? Hướng dẫn: a) Phương trình vận tốc ứng với giai đoạn: v(m/s) C 20 + ≤ 𝑡 ≤ 20 𝑠: 𝑣 = 20 ‒ 0,5𝑡 (m/s) + 20 𝑠 ≤ 𝑡 ≤ 500 𝑠: 𝑣 = 10 (𝑚/𝑠) + 50 𝑠 ≤ 𝑡 ≤ 58 𝑠: 𝑣 = 10 ‒ 1,25(𝑡 ‒ 50) (m/s) Đồ thị vận tốc biểu thị hình (H.9) D 10 E F O 20 40 50 58 60 t(s) (H.9) b) Tốc độ trung bình toàn quãng đường 1 - Tổng quãng đường được: 𝑠 = 𝑑𝑡(𝑂𝐶𝐷𝐸𝐹) = 2.10.20 + 10.50 + 2.8.10 => 𝑠 = 640 (𝑚) SangKienKinhNghiem.net 12 𝑠 - Tốc độ trung bình: 𝑣𝑡𝑏 = ∆𝑡 = 640 58 ≈ 11,03 (𝑚/𝑠) Bài toán tương tự để nghiên cứu: Bài 10: Một thang máy chuyển động qua giai đoạn liên tiếp: Giai đoạn 1: Nhanh dần đều, không vận tốc đầu sau 25m đạt vận tốc 10m/s Giai đoạn 2: Đều đoạn đường 50m liền theo Giai đoạn 3: Chậm dần để dừng lại cách nơi xuất phát 125m a) Lập phương trình chuyển động giai đoạn? b) Vẽ đồ thị gia tốc toạ độ giai đoạn chuyển động? Hướng dẫn: Chọn chiều dương chiều chuyển động thang máy Chọn gốc thời gian lúc bắt đầu chuyển động x(m) 125 100 a(m/s2) 75 50 O t(s) 10 25 20 15 -1 O 10 (H.10a) 15 20 t(s) (H.10b) a) Lập phương trình chuyển động giai đoạn Giai đoạn 1: 𝑣21 - Gia tốc: 𝑎1 = 2𝑠 = 102 2.25 = 𝑚/𝑠2 𝑣1 - Thời gian chuyển động: 𝑡1 = 𝑎 = 10 =5𝑠 - Phương trình chuyển động: 𝑥 = 𝑡2 (𝑚), với ≤ 𝑡 ≤ 𝑠 Giai đoạn 2: Chuyển động thẳng với vận tốc 𝑣2 = 10 𝑚/𝑠 𝑠2 50 - Thời gian chuyển động: 𝑡2 = 𝑣 = 10 = 𝑠 SangKienKinhNghiem.net 13 - Phương trình chuyển động: 𝑥 = 25 + 10(𝑡 ‒ 5) (m), với 𝑠 ≤ 𝑡 ≤ 10 𝑠 Giai đoạn 3: - Gia tốc: 𝑎3 = ‒ 𝑣22 2𝑠3 = ‒ 102 2.50 =‒ 𝑚/𝑠2 - Thời gian chuyển động: 𝑡3 = ‒ 𝑣2 𝑎3 = ‒ 10 ‒1 = 10 𝑠 - Phương trình chuyển động: 𝑥 = 75 + 10(𝑡 ‒ 10) ‒ 2(𝑡 ‒ 10)2 (𝑚) => 𝑥 =‒ 75 + 20𝑡 ‒ 2𝑡2 (𝑚), với 10 𝑠 ≤ 𝑡 ≤ 20 𝑠.b) Vẽ đồ thị gia tốc đồ thị tọa độ - Đồ thị gia tốc biểu thị hình (H.10a) - Đồ thị tọa độ biểu thị hình (H.10b): + Đồ thị giai đoạn 1: nhánh Pa-ra-bol, có bề lõm quay lên tọa độ đỉnh (𝑡 = 0;𝑥 = 0) + Đồ thị giai đoạn 3: nhánh Pa-ra-bol, có bề lõm quay xuống tọa độ đỉnh (𝑡 = 20 𝑠;𝑥 = 125 𝑚) Bài 11: Cho chuyển động thẳng mà đồ thị vận tốc – thời gian hình (H.11): a) Mơ tả đặc điểm chuyển động này? b) Từ đồ thị chứng minh công thức đường đi: 𝑠 = 𝑣 (𝑡 ‒ 𝑡 ) + 𝑎 (𝑡 ‒ 𝑡 )2 v(m/s) x (II) v (I) v0 O t0 t t(s) O t (H.12) (H.11) Hướng dẫn: a) Vật chuyển thẳng nhanh dần đều, theo chiều dương SangKienKinhNghiem.net 14 b) Ta có: 𝑣 ‒ 𝑣0 = 𝑎(𝑡 ‒ 𝑡0) (1) Từ hình vẽ: 𝑠 = 𝑣0(𝑡 ‒ 𝑡0) + 2(𝑣 ‒ 𝑣0)(𝑡 ‒ 𝑡0) (2) Từ (1) (2) => 𝑠 = 𝑣0(𝑡 ‒ 𝑡0) + 2𝑎(𝑡 ‒ 𝑡0)(𝑡 ‒ 𝑡0) => 𝑠 = 𝑣0(𝑡 ‒ 𝑡0) + 2𝑎(𝑡 ‒ 𝑡0)2 Bài 12: Hai xe chuyển động đường Đồ thị tọa độ theo thời gian hai xe biểu diễn hình (H.12) Đồ thị vận tốc theo thời gian hai xe là: v v v v (II) (II) (I) (I) (II) (I) (I) (II) O t O t O B A t O t D C Đáp án : B Bài 13: Cho dạng đồ thị sau: O O O O A B C Xét công thức độ lớn lực hấp dẫn hai vật: 𝐹ℎ𝑑 = 𝐺 D 𝑚1 𝑚2 𝑟2 , với m1, m2 khơng đổi, hình biểu diễn đồ thị hàm số : 𝑦 = 𝐹ℎ𝑑.𝑟2 Hướng dẫn : - Để giải vấn đề này, theo số gợi ý làm việc sau: + Bài tốn cho gì, yêu cầu làm gì? Cho đồ thị công thức định luật vạn vật hấp dẫn Chỉ đâu đồ thị hàm: 𝑦 = 𝐹ℎ𝑑.𝑟2 + Chúng ta suy hàm y có dạng bậc mấy, để từ suy đốn loại đồ thị SangKienKinhNghiem.net 15 Đưa hàm: 𝑦 = 𝐹ℎ𝑑.𝑟2 = 𝐺.𝑚1.𝑚2 = ℎằ𝑛𝑔 𝑠ố Vậy đồ thị loại hàm số đường nằm ngang => dựa đồ thị hình cho đáp án là: C Bài 14: Một buồng thang máy khối lượng tấn, chuyển động lên từ trạng thái đứng yên tầng Trong giai đoạn đầu, thang máy chuyển động nhanh dần đều, đạt vận tốc 4m/s sau 5s Sau thang máy chuyển động thẳng quuảng đường 20 m cuối chuyển động chậm dần đều, dừng lại nơi cách sàn tầng 35m Bỏ qua ma sát, lấy g = 10m/s2 a) Tính lực kéo động thang máy giai đoạn? b) Tính tốc độ trung bình suốt thời gian chuyển động? c) Vẽ đồ thị gia tốc, vận tốc theo thời gian chuyển động? Hướng dẫn: - Chọn trục Oy có phương thẳng đứng, chiều dương hướng lên Chọn gốc thời gia lúc thang máy bắt đầu lên - Phương trình định luật II Niu-tơn: 𝐹 + 𝑃 = 𝑚𝑎 => 𝐹 = 𝑚(𝑔 + 𝑎) a) Lực kéo động thang máy giai đoạn - Giai đoạn 1: 𝑎1 = 0,8 𝑚/𝑠2 ; 𝑠1 = 10 𝑚 => 𝐹1 = 10800 𝑁 - Giai đoạn 2: 𝑎2 = ; 𝑠2 = 20 𝑚 => 𝐹2 = 10000 𝑁 - Giai đoạn 3: 𝑎3 =‒ 1,6 𝑚/𝑠2 ; 𝑠5 = 𝑚 => 𝐹3 = 8400 𝑁 b) Tốc độ trung bình suốt thời gian chuyển động + Thời gian chuyển động: 𝑡 = 𝑡1 + 𝑡2 + 𝑡3 = + + 2,5 = 12,5 𝑠 𝑠 35 + Tốc độ trung bình: 𝑣𝑡𝑏 = 𝑡 = 12,5 = 2,8 𝑚/𝑠 c) Đồ thị gia tốc hình (H.14a) đồ thị vận tốc hình (H.14b) SangKienKinhNghiem.net 16 a(m/s2) v(m/s) 0,8 10 O 12,5 t(s) - 0,8 t(s) - 1,6 10 O 12,5 (H.14b) (H.14a) Bài tập 15: Cho đồ thị vận tốc đồn tàu hình (H.15) Đồn tàu có khối lượng 1000 tấn, hệ số ma sát 𝜇 = 0,4 Lấy 𝑔 = 10 𝑚/𝑠2 a) Xác định tính chất chuyển động, lập cơng thức vận tốc đồn tàu? b) Tính lực phát động đồn tàu? Hướng dẫn: v(m/s) a) Đoàn tàu chuyển động thẳng chậm dần theo chiều dương với vận tốc 30 đầu là: 𝑣0 = 30 𝑚/𝑠 có gia tốc 𝑎 =‒ 𝑚/𝑠2 20 10 Phương trình vận tốc là: 𝑣 = 30 ‒ 𝑡 b) Tính lực phát động đoàn tàu: O 20 10 t(s) (H.15) Đây toán kết hợp hai phần động học động lực học chất điểm Từ đồ thị suy lực khơng? Đến chắn học sinh gặp khó khăn, giáo viên cần số gợi ý sau - Từ đồ thị em suy dự kiện gì? => Đó gia tốc khơng đổi - Cách giải toán động lực nào? => Áp dụng định luật II Niu - tơn: 𝐹𝑝đ = 𝑚(𝑎 + 𝜇𝑔) - Vậy muốn tính lực phát động, cần phải tính gia tốc Mà điều giải từ đồ thị 𝐹𝑝đ = 3.106 𝑁 SangKienKinhNghiem.net 17 Bài 16: Một vật có khối lượng 𝑚 = 𝑘𝑔, chuyển động tác dụng lực kéo 𝐹𝑘 biến đổi theo thời gian lực cản 𝐹𝑐 có độ lớn khơng đổi 𝑁 Đồ thị vận tốc theo thời gian hình (H.16a) Hãy vẽ đồ thị biểu diễn biến thiên độ lớn lực kéo theo thời gian? F(N) v(m/s) O 10 t(s) (H.16a) O 10 t(s) (H.16b) Hướng dẫn: Áp dụng định luật II Niu-tơn: 𝐹𝑘 = 𝐹𝑐 + 𝑚𝑎 - Giai đoạn 1: 𝑎1 = 𝑚/𝑠2 => 𝐹𝑘 = + 2.1 = 𝑁 - Giai đoạn 2: 𝑎2 = => 𝐹𝑘 = 𝑁 𝑚 - Giai đoạn 3: 𝑎3 =‒ 0,5 => 𝐹𝑘 = 𝑁 𝑠 => Đồ thị biểu diễn biến thiên độ lớn lực kéo theo thời gian hình (H.16b) Bài 17: Hợp lực tác dụng xe ô tô biến thiên theo đồ thị hình (H.17a) Biết xe có khối lượng tấn, vận tốc ban đầu không Vẽ đồ thị vận tốc xe tương ứng? F(N) 300 v(m/s) 200 15 100 300 O 100 10 400 t(s) - 100 - 200 O (H.17a) 100 200 300 400 t(s) (H.17b) SangKienKinhNghiem.net 18 𝐹 Hướng dẫn: Gia tốc xe 𝑎 = 𝑚 300 - Giai đoạn 1: 𝑎1 = 2000 = 0,15 𝑚/𝑠2 => vận tốc cuối giai đoạn 𝑣1 = 0,15.100 = 15 𝑚/𝑠 - Giai đoạn 2: 𝑎2 = 0, vật chuyển động thẳng với vận tốc 15 𝑚/𝑠 - Giai đoạn 3: 𝑎3 = ‒ 200 2000 =‒ 0,1 𝑚/𝑠2 => vận tốc cuối giai đoạn 𝑣3 = 15 + ( ‒ 0,1).(400 ‒ 300) = 𝑚/𝑠 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường Để đánh giá tính khả thi đề tài, tác giả chọn hai lớp giảng dạy: + Lớp 10B1 (sĩ số 48) chọn làm lớp thực nghiệm – áp dụng đề tài nghiên cứu vào giảng dạy + Lớp 10B2 (sĩ số 48) chọn làm lớp đối chứng – giảng dạy theo phương pháp truyền thống Cả hai lớp học theo chương trình bản, định hướng khối: tốn; lý; hóa, với chất lượng học sinh tốt trường khối môn học Sau tiến hành kiểm tra, chấm tác giả thu kết bảng sau: Điểm 10 Sĩ số Lớp Lớp TN 45 phút 0 0 21 48 10B1 Lớp ĐC 45 phút 0 16 15 48 10B2 Qua kết kiểm tra tác giả rút số nhận xét sau: - Lớp thực nghiệm 10B1 có điểm cao so với lớp đối chứng 10B2, điểm cao lớp thực nghiệm nhiều so với lớp đối chứng theo tỷ lệ phần trăm - Lớp thực nghiệm nắm vững kiến thức cách hệ thống, khoa học so với lớp đối chứng Từ nhận xét thấy phương pháp giảng dạy lớp thực nghiệm hiệu phương pháp giảng dạy lớp đối chứng Sau có kết giảng dạy, tác giả trình bày trước tổ chun mơn để lấy ý kiến góp ý, nhận xét, đánh giá đồng nghiệp đánh giá cao tính khả thi đề tài Các thầy cô giáo áp dụng vào giảng dạy nhiều lớp khác cho kết tốt, em dễ hiểu, mắc phải sai lầm mang tính chất SangKienKinhNghiem.net 19 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Qua nghiên cứu áp dụng đề tài: Sử dụng tập đồ thị nhằm nâng cao chất lượng dạy học “Phần học” Vật lý 10 Chúng thu kết sau đây: - Phân tích vai trò tác dụng tập đồ thị dạy học Vật lý trường phổ thông - Lựa chọn biên soạn hệ thống gồm 17 tập đồ thị phù hợp với lực nhận thức học sinh - Sử dụng tập đồ thị dạy học Vật lý trường phổ thông cần thiết biết vận dụng cách linh hoạt sáng tạo - Trong trình thực đề tài, tác giả rút nhiều kinh nghiệm để nâng cao chất lượng giảng dạy kể chất lượng đại trà đặc biệt chất lượng mũi nhọn - Kết đề tài khẳng định tính hiệu đề tài Bởi đề tài dùng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên công tác giảng dạy môn Vật lý trường trung học phổ thông 3.2 Kiến nghị - Các cấp lảnh đạo cần quan tâm nữa, tạo điều kiện thuận lợi vật chất lẫn tinh thần để động viên, khích lệ niềm đam mê giáo viên giảng dạy, nghiên cứu, để có nhiều sáng kiến kinh nghiệm thiết thực áp dụng - Giáo viên cần phải dành nhiều thời gian tâm huyết cho việc nghiên cứu dạy, đưa nhiều giải pháp hiệu SangKienKinhNghiem.net 20 ... sau BÀI TẬP ĐỒ THỊ Đọc đồ thị khai thác đồ thị Vẽ đồ thị theo dự kiện cho Dùng đồ thị để giải tập Loại thứ nhất: Đọc đồ thị khai thác đồ thị cho Loại tập có tác dụng rèn luyện cho học sinh kĩ. .. hai lớp học theo chương trình bản, định hướng khối: tốn; lý; hóa, với chất lượng học sinh tốt trường khối môn học Sau tiến hành kiểm tra, chấm tác giả thu kết bảng sau: Điểm 10 Sĩ số Lớp Lớp... dự kiện để giải vấn đề cụ thể Loại thứ hai: Vẽ đồ thị theo dự kiện cho tập Loại tập có tác dụng rèn luyện cho học sinh kĩ vẽ đồ thị, có thói quen chọn trục tọa độ để biểu diễn đại lượng biến