Gia tốc và đồ thị vận tốc – thời gian

Ngày soạn: Họ tên: TÊN BÀI: GIA TỐC VÀ ĐỒ THỊ VẬN TỐC – THỜI GIAN (BỘ SÁCH: CÁNH DIỀU - SỐ TIẾT: 04) I MỤC TIÊU Kiến thức: - Thực thí nghiệm lập luận dựa vào biến đổi vận tốc chuyển động thẳng, rút cơng thức tính gia tốc; nêu ý nghĩa, đơn vị gia tốc - Thực thí nghiệm (hoặc dựa số liệu cho trước), vẽ đồ thị vận tốc – thời gian chuyển động thẳng - Vận dụng đồ thị vận tốc – thời gian để tính độ dịch chuyển gia tốc số trường hợp đơn giản Năng lực 2.1 Năng lực chung: - Tự chủ học tập: Chủ động, tích cực thực nhiệm vụ đặt cho nhóm; Tự điều chỉnh thái độ, hành vi thân, bình tĩnh có cách cư xử giao tiếp q trình làm việc nhóm - Giao tiếp hợp tác: Chủ động giao tiếp làm việc nhóm; Biết khiêm tốn tiếp thu góp ý nhiệt tình chia sẻ, hỗ trợ thành viên nhóm 2.2 Năng lực mơn vật lí: - Năng lực nhận thức vật lí: Lập luận dựa vào biến đổi vận tốc chuyển động thẳng, rút cơng thức tính gia tốc Nêu ý nghĩa, đơn vị gia tốc - Năng lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ vật lí: Dựa số liệu cho trước, vẽ đồ thị vận tốc – thời gian chuyển động thẳng Rút cơng thức tính gia tốc - Vận dụng kiến thức, kĩ học: Vận dụng đồ thị vận tốc – thời gian để tính độ dịch chuyển gia tốc số trường hợp đơn giản từ đồ thị vận tốc – thời gian Phẩm chất: Trách nhiệm, chăm trung thực II THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU Đối với giáo viên: - SGK, SGV, Giáo án - Hình ảnh đồ thị vận tốc – thời gian số chuyển động thẳng - Máy tính, máy chiếu (nếu có) Đối với học sinh: - Sách giáo khoa - Đọc trước nội dung Gia tốc đồ thị vận tốc – thời gian III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC A HOẠT ĐỘNG MỞ ĐẦU/KHỞI ĐỘNG (thời gian 10 phút) a Mục tiêu: Tạo tâm hứng thú cho HS trước vào học b Nội dung: GV đặt vấn đề, HS thảo luận đưa câu trả lời cho vấn đề GV nêu c Sản phẩm học tập: HS đưa câu trả lời cho câu hỏi tình d Tổ chức thực hiện: Bước GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV chiếu hình 3.1 đặt vấn đề: Báo đốm (hình 3.1) có tốc độ tối đa khoảng 30 m/s Từ lúc đứng yên, sau vài bước nhảy, báo đốm đạt tốc độ 20 m/s sau s Một ô tô thông thường khơng thể tăng tốc nhanh s, đường thẳng dài, dễ dàng nhanh báo - GV đặt câu hỏi: Bạn hiểu tăng tốc độ? Bước HS thực nhiệm vụ học tập - HS tiếp nhận nhiệm, suy nghĩ trả lời câu hỏi KẾ HOẠCH BÀI DẠY VẬT LÝ 10_CÁNH DIỀU LÝ_GTC NHÓM VẬT Bước Báo cáo kết hoạt động, thảo luận - GV gọi – HS trình bày câu trả lời trước lớp: Tăng tốc độ thay đổi tốc độ chuyển động từ giá trị nhỏ đến giá trị lớn khoảng thời gian Bước Đánh giá kết thực - GV nhận xét, đánh giá câu trả lời, dẫn dắt HS vào nội dung học mới: Bài Gia tốc đồ thị vận tốc – thời gian B HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC (thời gian 80 phút) Hoạt động Rút biểu thức gia tốc a Mục tiêu: HS biết khái niệm biểu thức tính gia tốc b Nội dung: GV cung cấp bảng số liệu, yêu cầu HS đọc sgk, thảo luận, trả lời câu hỏi c Sản phẩm học tập: - Kết HS thảo luận độ thay đổi vận tốc rút biểu thức gia tốc - Nội dung HS trả lời câu hỏi d Tổ chức thực : HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HS DỰ KIẾN SẢN PHẨM Bước GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV cung cấp cho HS bảng số liệu đo vận tốc xe kĩ thuật số chuyển động thẳng I Gia tốc - Gia tốc đại lượng vectơ, xác định độ thay đổi vận tốc đơn vị thời gian Trong đó: vectơ gia tốc - GV yêu cầu HS dựa vào bảng số liệu nhận xét độ thay độ thay đổi vectơ vận tốc đổi vận tốc xe khoảng thời gian cần để có 🡪 Cứ 0,1 giây, vận tốc xe tăng thêm 35 mm/s (độ thay đổi tăng tốc xe 35 mm/s 0,1 giây) - Nếu khoảng thời gian , vật - GV dẫn dắt HS: Bất kì vật có tốc độ thay đổi (tốc chuyển động thẳng, vận tốc thay đổi từ độ tăng lên/ tốc độ giảm đi) đổi hướng chuyển đến giá trị gia tốc là: động có gia tốc - GV thơng báo khái niệm gia tốc; biểu thức tính gia tốc đơn vị đo gia tốc cho HS - GV lưu ý thêm với HS: - Đơn vị đo gia tốc: m/s2 +) Gia tốc xét công thức: gia tốc trung bình +) Nếu khoảng thời gian nhỏ gia tốc gọi gia tốc tức thời +) Gia tốc xác định từ vận tốc nên đại lượng vectơ Khi xác định gia tốc, cần xác định độ lớn hướng - GV hướng dẫn để HS trả lời câu hỏi +) Một ô tô tăng tốc từ lúc đứng yên, sau 6s đạt vận tốc 18m/s Tính độ lớn gia tốc tơ +) Người lái xe hãm phanh để xe giảm tốc độ từ 23m/s đến 11m/s 20s Tính độ lớn gia tốc Bước HS thực nhiệm vụ học tập - HS quan sát bảng số liệu, lắng nghe trình bày GV, suy nghĩ trả lời câu hỏi - GV quan sát trình HS thực hiện, hỗ trợ HS cần Bước Báo cáo kết hoạt động, thảo luận KẾ HOẠCH BÀI DẠY VẬT LÝ 10_CÁNH DIỀU LÝ_GTC C1 Ban đầu ô tô đứng yên nên vận tốc lúc đầu có độ lớn m/s Gia tốc ô tô là: Độ lớn gia tốc ô tô là: m/s2 C2 Gia tốc ô tô: Độ lớn gia tốc ô tô là: 0,6 m/s2 NHÓM VẬT - Đại diện HS đứng dậy trình bày câu trả lời - HS khác nhận xét, đánh giá, bổ sung Bước Đánh giá kết thực - GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển nội dung Hoạt động Vẽ đồ thị vận tốc – thời gian a Mục tiêu: - HS vẽ đồ thị vận tốc – thời gian theo bảng số liệu cho trước - HS rút độ dốc đồ thị vận tốc – thời gian có giá trị gia tốc chuyển động b Nội dung: GV cung cấp bảng số liệu, HS vẽ đồ thị vận tốc – thời gian, thảo luận trả lời câu hỏi c Sản phẩm học tập: - Kết vẽ đồ thị vận tốc – thời gian - Ý kiến dạng đồ thị giai đoạn chuyển động - Nội dung trả lời câu hỏi d Tổ chức thực : HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HS DỰ KIẾN SẢN PHẨM Bước GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV cung cấp bảng số liệu vận tốc thời gian chuyển động thẳng, yêu cầu HS vẽ đồ thị vận tốc - thời gian - GV yêu cầu HS quan sát đồ thị vừa vẽ kết hợp đọc thông tin SGK, nhận xét độ dốc đồ thị gia tốc chuyển động - GV yêu cầu HS thảo luận trả lời câu hỏi 3, SGK +) Một người lái xe ô tô di chuyển với vận tốc ổn định đường cao tốc nhìn thấy tín hiệu báo có nguy hiểm phía trước nên giảm tốc độ Ơ tơ tiến thêm đoạn người thấy tai nạn xảy phanh gấp để dừng lại Phác họa đồ thị vận tốc- thời gian để biểu diễn chuyển động ô tô +) Từ độ dốc đồ thị vận tốc thời gian chuyển động thẳng hình 3.3 hình tương ứng với phát biểu sau đây: II Vẽ đồ thị vận tốc – thời gian - Đồ thị vận tốc – thời gian - Nhận xét: + Độ dốc đồ thị vận tốc – thời gian có giá trị gia tốc chuyển động + Độ dốc lớn, gia tốc lớn + Nếu độ dốc âm vật chuyển động với vận tốc theo chiều quy ước dương gia tốc vật mang giá trị âm vật chuyển động chậm dần C3 - Đồ thị vận tốc- thời gian để biểu diễn chuyển động ô tô Ta chia chuyển động ô tô làm giai đoạn sau: Giai đoạn (đoạn màu hồng): ô tô chuyển động với tốc độ ổn định (có thể coi tốc KẾ HOẠCH BÀI DẠY VẬT LÝ 10_CÁNH DIỀU LÝ_GTC NHĨM VẬT 1, Độ dốc dương, gia tốc khơng đổi 2, Độ dốc lớn hơn, gia tốc lớn 3, Độ dốc 0, gia tốc a=0 4, độ dốc âm, gia tốc âm (chuyển động chậm dần) Bước HS thực nhiệm vụ học tập - HS lắng nghe, tiếp nhận câu hỏi, trả lời - GV phân tích hướng dẫn vấn đề HS cịn chưa nắm Bước Báo cáo kết hoạt động, thảo luận - HS trình bày câu trả lời, ghi chép nội dung Bước Đánh giá kết thực - GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển sang nội dung độ không đổi giai đoạn này) nên vẽ đồ thị vận tốc – thời gian ta vẽ đoạn thẳng nằm ngang song song với trục thời gian cắt trục vận tốc điểm (tùy ý) Giai đoạn (đoạn màu vàng): ô tô chuyển động giảm dần tốc độ nên vẽ đồ thị ta sử dụng đoạn thẳng có độ dốc âm (vì vật chuyển động chậm dần) nhiên đường có độ dốc vừa phải Giai đoạn (đoạn màu xanh): ô tô phanh gấp dừng lại tức vận tốc giảm nhanh đột ngột nên vẽ đồ thị ta sử dụng đoạn thẳng có độ dốc âm lớn cắt trục thời gian điểm C4 1–d;2–b;3–a;4–c Hoạt động Tính gia tốc độ dịch chuyển từ đồ thị vận tốc – thời gian a Mục tiêu: HS biết cách tính gia tốc độ dịch chuyển từ đồ thị vận tốc – thời gian b Nội dung: GV tổ chức cho HS thảo luận, trả lời câu hỏi c Sản phẩm học tập: Kết Tính gia tốc độ dịch chuyển d Tổ chức thực : HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HS DỰ KIẾN SẢN PHẨM Bước GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV chiếu hình 3.4 đồ thị vận tốc – thời gian, yêu cầu HS quan sát đồ thị đọc thơng tin SGK nêu cách tính gia tốc từ đồ thị vận tốc – thời gian - GV trình bày với HS cách tính độ dịch chuyển từ đồ thị vận tốc – thời gian: Giá trị độ dịch chuyển cho diện tích khu vực đồ thị (là phần diện tích giới hạn đồ thị vận tốc – thời gian; trục hoành hai đường thẳng đứng ứng với thời điểm đầu thời điểm cuối chuyển động) Độ lớn độ dịch chuyển = diện tích đồ thị vận tốc – thời gian - GV chiếu ví dụ chuyển động thẳng với vận tốc khơng đổi, hướng dẫn HS cách tính độ dịch chuyển từ đồ thị vận tốc – thời gian KẾ HOẠCH BÀI DẠY VẬT LÝ 10_CÁNH DIỀU LÝ_GTC III Tính gia tốc độ dịch chuyển từ đồ thị vận tốc – thời gian Tính gia tốc từ đồ thị vận tốc – thời gian Cách tính gia tốc từ đồ thị vận tốc – thời gian: + Sử dụng tam giác với cạnh biểu thị độ thay đổi vận tốc; cạnh biểu thị thời gian NHÓM VẬT + Tính gia tốc: Trong giây đầu tiên, gia tốc có giá trị khơng đổi: Tính độ dịch chuyển từ đồ thị vận tốc – thời gian VD: Tính độ dịch chuyển từ đồ thị vận tốc – thời gian (chuyển động thẳng với vận tốc biến đổi đều) +) Xác định phần diện tích bị giới hạn bởi: đồ thị vận tốc – thời gian; trục hoành hai đường thẳng đứng ứng với thời điểm đầu thời điểm cuối chuyển động +) Độ dịch chuyển tích vận tốc thời gian có giá trị diện tích hình chữ nhật tô màu Độ dịch chuyển = 20m/s x 15s = 300m - GV chiếu đồ thị chuyển động thẳng với vận tốc biến Độ dịch chuyển diện tích tam giác tơ đổi, u cầu HS tính độ dịch chuyển từ đồ thị màu: * Kết luận Có thể tính độ dịch chuyển chuyển động thẳng diện tích khu vực đường biểu diễn vận tốc – thời gian Bước HS thực nhiệm vụ học tập - HS tiếp nhận nhiệm vụ, thảo luận, tìm hiểu suy nghĩ trả lời Bước Báo cáo kết hoạt động, thảo luận - HS trình bày câu trả lời trước lớp - HS khác nhận xét, bổ sung, đóng góp ý kiến cho bạn (nếu có) Bước Đánh giá kết thực - GV đánh giá, nhận xét, kết luận C HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP (thời gian 65 phút) a Mục tiêu: Giúp HS hệ thống lại kiến thức học b Nội dung: GV phát phiếu học tập, HS suy nghĩ, trả lời c Sản phẩm học tập: Câu trả lời HS d Tổ chức thực hiện: KẾ HOẠCH BÀI DẠY VẬT LÝ 10_CÁNH DIỀU LÝ_GTC NHÓM VẬT Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV phát phiếu học tập Bài 1: Một ô tô chạy với vận tốc 15m/s đoạn đường thẳng người lái xe tăng ga ô tô chuyển động nhanh dần Sau 10s xe đạt đến vận tốc 20m/s Tính gia tốc tơ? Bài 2: Một đồn tàu rời ga chuyển động thẳng nhanh dần Sau phút tàu đạt tốc độ 40 km/h a) Tính gia tốc đoàn tàu? b) Nếu tiếp tục tăng tốc sau tàu đạt tốc độ 60 km/h? Bài 3: Một đoàn tàu chuyển động với vận tốc 72km/h vào ga Huế hãm phanh chuyển động chậm dần đều, sau 10 giây đạt cịn lại vận tốc 54km/h Tính gia tốc đoàn tàu? Bài 4: Một viên bi thả lăn mặt phẳng nghiêng không vận tốc đầu với gia tốc 0,1 m/s Hỏi sau viên bi có vận tốc 2m/s? Bài 5: Khi chạy với vận tốc 36km/h ơtơ bắt đầu chạy xuống dốc Nhưng bị phanh nên ôtô chuyển động thẳng nhanh dần với gia tốc 0,2m/s xuống hết dốc hết thời gian 60s Tính vận tốc tô chân dốc? Bài 6: Một ô tô với vận tốc 54km/h gặp đèn đỏ phía trước Người lái xe hãm phanh, gia tốc ô tơ có độ lớn 0,5m/s2 Tính thời gian tơ từ lúc hãm phanh đến dừng hẳn? Bước 2: HS thực nhiệm vụ học tập - HS liên hệ kiến thức học, suy nghĩ, tìm câu trả lời Bước 3: Báo cáo kết hoạt động, thảo luận - HS trình bày câu trả lời trước lớp Bài 1: Chọn chiều (+) trùng chiều chuyển động Mốc thời gian xe bắt đầu tăng ga Tóm tắt Cho: v0 = 15m/s, t = 10s, v = 20m/s KL: a = ? Giải Gia tốc ô tô là: v − v0 20 − 15 a= t − t = 10 − = 0,5 m/s2 ADCT: Bài 2: Chọn chiều (+) trùng chiều chuyển động Mốc thời gian tàu bắt đầu rời ga Tóm tắt 100 Cho: v0 = 0, t = phút = 60s, v = 40km/h = m/s KL: a a = ? 50 b t1 = ? v1 = 60km/h = m/s Giải a Gia tốc tàu là: 100 −0 v − v0 a= t − t0 = 60 − = 0,185 m/s2 ADCT: b Nếu tiếp tục tăng tốc khoảng thời gian tàu đạt tốc độ 60km/h là: 50 100 − v1 − v0 a= t − t ⇔ ⇒ t1 = 30s t − ADCT: 0,185 = Bài 3: Chọn chiều (+) trùng chiều chuyển động KẾ HOẠCH BÀI DẠY VẬT LÝ 10_CÁNH DIỀU LÝ_GTC NHÓM VẬT Mốc thời gian tàu bắt đầu hãm phanh Tóm tắt Cho: v0 = 72km/h = 20m/s, t = 10s, v = 54km/h = 15 m/s KL: a = ? Giải Gia tốc tàu là: v − v0 15 − 20 a= t − t = 10 − = -0,5 m/s2 ADCT: Bài 4: Chọn chiều (+) trùng chiều chuyển động Mốc thời gian viên bi bắt đầu xuống dốc Tóm tắt Cho: v0 = 0, a = 0,1 m/s2, v = 2m/s KL: t = ? Giải Thời gian để viên bi đạt vận tốc 2m/s là: v − v0 2−0 a= 0,1 = t − t ⇔ t − ⇒ t = 20s ADCT: Bài 5: Chọn chiều (+) trùng chiều chuyển động Mốc thời gian tơ bắt đầu xuống dốc Tóm tắt Cho: v0 = 36km/h =10m/s, t = 60s, a = 0,2m/s2 KL: v = ? Giải Vận tốc ô tô cuối dốc là: v − v0 v − 10 a= 0, = t − t0 ⇔ 60 − ⇒ v = 22m/s ADCT: Bài 6: Chọn chiều (+) trùng chiều chuyển động Mốc thời gian ô tô bắt đầu hãm phanh Tóm tắt Cho: v0 = 54km/h = 15m/s, v = 0, a = - 0,5 m/s2 KL: t = ? Giải Thời gian ô tô từ lúc hãm phanh đến dừng lại là: v − v0 − 15 a= −0,5 = t − t ⇔ t − ⇒ t = 30s ADCT: - GV đánh giá, nhận xét, chuyển sang nội dung Bước 4: Đánh giá kết thực - GV đối chiếu đáp án, nhận xét, đánh giá D HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG (thời gian 25 phút) a Mục tiêu: Giúp học sinh vận dụng kiến thức học để giải vấn đề thực tiễn b Nội dung: Tính gia tốc xe máy điện c Sản phẩm: Kết tính tốn học sinh d Tổ chức thực Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - Giáo viên đưa toán thực tiễn Bài toán: Hàng ngày, Nam học từ nhà đến trường xe máy điện Trong trình di chuyển, Nam thường xuyên phải thay đổi tốc độ (lúc tăng, lúc giảm) để đảm bảo an toàn kịp KẾ HOẠCH BÀI DẠY VẬT LÝ 10_CÁNH DIỀU LÝ_GTC NHÓM VẬT 12 đến trường Kết thực nghiệm Nam đo số thời điểm lần di chuyển từ nhà đến trường ghi lại bảng số liệu sau: 10 v (km/h) 7,2 21,6 43,2 36 28,8 t (s) 12 24 28 32 a) Vẽ đồ thị vận tốc - thời gian cho chuyển động xe máy điện? b) Từ số liệu bảng suy ra8 gia tốc người xe máy điện 24s đầu tiên? c) Sử dụng đồ thị để tìm tổng quãng đường xe sau 32 giây? Bước 2: Học sinh thực nhiệm vụ học tập - Hs liên hệ kiến thức học, suy nghĩ tìm câu trả lời Bước 3: Báo cáo kết hoạt động, thảo luận - Hs trình bày câu trả lời trước lớp a) Đồ thị vận tốc – thời gian b) Gia tốc a= v2 − v1 = t2 − t1 0,5m/s2 t1 = 0s=>v1 = 0; t2 = 24s => v1 = 12m/s => c) Quang đường - Từ 0s – 24s: S1 = x 24 x 12 = 144m - Từ 24s – 32s: S2 = x (32 – 24) x (12 – 8) = 16m - Tổng quãng đường: S = S1 + S2 = 160m Bước 4: Đánh giá kết thực - GV đối chiếu đáp án, nhận xét, đánh giá *Hướng dẫn nhà - Ôn tập ghi nhớ kiến thức: +) Biểu thức gia tốc; đơn vị gia tốc +) Cách tính độ dịch chuyển dựa vào đồ thị vận tốc – thời gian - Tìm hiểu nội dung IV NHẬN XÉT V CÁC PHỤ LỤC KẾ HOẠCH BÀI DẠY VẬT LÝ 10_CÁNH DIỀU LÝ_GTC NHÓM VẬT ... đồ thị vận tốc thời gian chuyển động thẳng hình 3.3 hình tương ứng với phát biểu sau đây: II Vẽ đồ thị vận tốc – thời gian - Đồ thị vận tốc – thời gian - Nhận xét: + Độ dốc đồ thị vận tốc – thời. .. Tính gia tốc từ đồ thị vận tốc – thời gian Cách tính gia tốc từ đồ thị vận tốc – thời gian: + Sử dụng tam giác với cạnh biểu thị độ thay đổi vận tốc; cạnh biểu thị thời gian NHĨM VẬT + Tính gia tốc: ... dung Hoạt động Vẽ đồ thị vận tốc – thời gian a Mục tiêu: - HS vẽ đồ thị vận tốc – thời gian theo bảng số liệu cho trước - HS rút độ dốc đồ thị vận tốc – thời gian có giá trị gia tốc chuyển động