SKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩy

SKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩySKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩySKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩySKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩySKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩySKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩySKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩySKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩySKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩySKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩySKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩySKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩySKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩySKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩySKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩySKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩySKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩySKKN Phương pháp giải bài tập định lượng dạng đòn bẩy

Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" I CƠ SỞ ĐƯỢC YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN: TRƯỜNG THCS KHÁNH HỒNG II TÁC GIẢ SÁNG KIẾN: Họ tên : Lê Thị Hằng Nghề nghiệp : Giáo viên Địa : Trường THCS Khánh Hồng – Yên Khánh – Ninh Bình Hộp thư : lehang82gv@gmail.com Số điện thoại: 0914.500.828 III TÊN SÁNG KIẾN: “Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy” IV NỘI DUNG SÁNG KIẾN: Giải pháp cũ thường làm: 1.1 Giải pháp thường làm: - Vật lý môn học thật lý thú, song để học tập môn Vật lý đạt kết cao thực trở nên lý thú việc nắm vững lý thuyết cần phải biết ứng dụng lý thuyết vào giải tập cách thành thạo Thế nhưng, để giải tập thành thạo việc định hướng, phân loại tập yếu tố vơ cần thiết Vì thế, phương pháp coi linh hồn nội dung vận động phương pháp tốt phương pháp làm đơn giản phức tạp - Mơn Vật lý có vai trị to lớn nhà trường phổ thông đời sống, khoa học thực tiễn Vì môn khoa học thực nghiệm gần gũi với đời sống người; Vật lý đòn bẩy thúc đẩy nhanh tốc độ phát triển kinh tế quốc dân đồng thời góp phần quan trọng việc phát triển ngành khoa học khác ngành khoa học kĩ thuật điện khí hố, tự động hố - Trong mơn Vật lý trung học sở, tập Cơ học tương đối khó học sinh Trong phần Cơ học tập địn bẩy có nhiều dạng máy đơn giản Chính vậy, để giải tập định lượng dạng đòn bẩy giáo viên học sinh thường sử dụng nhiều loại sách tham khảo thị thường làm nhiều tập Với cách giáo viên thường cho học sinh tập cụ thể giải đơn lẻ, cịn học sinh tự tìm tịi cách để giải tập 1.2 Ưu điểm: - Hiện nay, thị trường có nhiều loại sách tập nâng cao nhằm đáp ứng nhu cầu giảng dạy giáo viên học tập học sinh Từ đó, giáo viên học sinh gặp nhiều loại tập cụ thể khác nhau, tích lũy thêm kiến thức khoa học môn vật lý tập định lượng dạng Đòn bẩy - Trong trình hướng dẫn giáo viên làm tập học sinh Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" thời gian (vì khơng có phương pháp chung) nên giải nhiều tập cụ thể 1.3 Nhược điểm: - Với cách sử dụng nhiều loại sách tham khảo thị trường: Đa phần sách đưa tập cụ thể hướng dẫn giải; tập thuộc nhiều dạng khác đặt nhau, tập loại lại đặt cách xa sách đủ dạng tập địn bẩy Nói chung sách viết chưa phân loại dạng tập cách cụ thể - Với giáo viên tham khảo sử dụng nhiều loại sách tham khảo: Trong trình giảng dạy nhiều thời gian cho việc nghiên cứu; phải sử dụng nhiều loại sách tham khảo lúc gảng dạy - Với học sinh: Phải làm nhiều tập cụ thể, tương tự cách tràn lan làm biết đó, khơng có phương pháp giải chung nên kết học tập chưa đạt hiệu cao Việc học tập trở nên khó khăn gây cho em có nhiều nản chí muốn tự nâng cao kiến thức Mặt khác, em phải tốn nhiều tiền để mua loại sách tham khảo phải sử dụng nhiều học để giải dạng tập, đặc biệt Đòn bẩy 1.4 Những tồn giải pháp cần khắc phục: 1.4.1 Đối với HS: Những vướng mắc, khó khăn học sinh nói chung HS trường THCS Khánh Hồng nói riêng việc giải tập học sinh có số quan điểm chưa vấn đề như: + Vừa đọc qua toán em cho thấy rõ đường giải tốn + Các em khơng tiến hành tiến hành thử loay hoay với cách khác tiếp cận để tốn + Thơng thường em cho có đường để giải tốn + Các em cho khơng thể thay đổi tốn để làm cho trở thành đơn giản hơn; cho việc giải tốn ln diễn biến theo cách thức thẳng tắp, lô gíc khơng nghĩ đến việc giải tốn theo lối đốn đường vịng khơng nghĩ đến tự thay đổi thành tốn + Việc tham khảo sách HS chưa có phương pháp, chưa đạt hiệu cao Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" 1.4.2 Đối với giáo viên: + Người dạy học theo xu cũ là: Coi trọng việc dạy cho học sinh chiến lược giải toán, coi trọng việc truyền đạt kiến thức Cách thức hữu ích việc giải tốn sách giáo khoa hình thành cho học sinh phong cách khoa học tiếp cận toán Vật lý + Một phận đội ngũ cán giáo viên chưa thay đổi nhiều cách thức truyền thụ cho học sinh theo hướng triển lực định hướng đổi giao dục Việc dạy theo thói quen, chậm đổi giáo viên nhiều nguyên nhân khác như: - Do nội dung chương trình cịn nặng lý thuyết, chưa chuyển mạnh sang đào tạo theo nhu cầu xã hội, chưa trọng giáo dục kỹ sống, phát huy tính sáng tạo, lực thực hành học sinh; - Cơ sở vật chất kỹ thuật nhà trường thiếu, lượng sách tham khảo cho mơn khơng nhiều; - Chính sách huy động phân bổ nguồn lực tài cho giáo dục chưa hợp lý; hiệu sử dụng nguồn lực chưa cao, phần chi cho hoạt động chun mơn cịn thấp; chưa tạo động lực phấn đấu vươn lên hoạt động nghề nghiệp; - Công tác đào tạo, bồi dưỡng đội ngũ nhà giáo chưa đáp ứng yêu cầu đổi giáo dục - Do trình độ nhận thức học sinh vùng miền khác nhau… + Giáo viên tham khảo nhiều sách nâng cao, tập có sách tập thuộc nhiều thể loại khác lại không hệ thống, không phân loại rõ ràng nên việc tự nghiên cứu giải tập có nhiều khó khăn Chính vậy, địi hỏi người thầy phải có đổi sâu sắc phương pháp dạy, phương pháp kiểm tra, đánh giá mơn Vật lý nói chung tập định tính dạng địn bẩy nói riêng Do đó, tơi cho cần phải có phương pháp giải chung cho loại toán hay loại tập Vật lý để giúp người dạy người học có định hướng giải nhanh mà khơng phải tư nhiều Vì lý trên, qua q trình giảng dạy, tìm tịi, nghiên cứu tham khảo nhiều loại sách, tham khảo đồng nghiệp, xin mạnh dạn nêu lên quan điểm về: “Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy” với mong muốn hoạt động dạy học giáo viên học sinh thu kết cao Ngoài ra, muốn tạo hướng việc tham khảo loại sách tập nâng cao Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" Giải pháp cải tiến: 2.1 Tính giải pháp: 2.1.1 Dựa mục tiêu GD&ĐT giái đoạn nay: Nghị TW 8, khoá XI khẳng định: “Giáo dục đào tạo quốc sách hàng đầu, nghiệp Đảng, Nhà nước toàn dân Đầu tư cho giáo dục đầu tư cho phát triển, ưu tiên trước chương trình, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội” Nghị Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XI khẳng định: "Đổi bản, toàn diện giáo dục Việt Nam theo hướng chuẩn hoá, đại hố, xã hội hóa, dân chủ hóa hội nhập quốc tế, đó, đổi chế quản lý giáo dục, phát triển đội ngũ giáo viên cán quản lý giáo dục khâu then chốt” “Giáo dục đào tạo có sứ mệnh nâng cao dân trí, phát triển nguồn nhân lực, bồi dưỡng nhân tài, góp phần quan trọng xây dựng đất nước, xây dựng văn hóa người Việt Nam" Để cụ thể hóa nghị Đại hội Đảng tồn quốc lần thứ XI, Đảng nhà nước ta nêu rõ quan điểm đạo phát triển giáo dục, có nội dung “Đổi bản, tồn diện giáo dục theo hướng chuẩn hóa, đại hóa, xã hội hóa, dân chủ hóa, hội nhập quốc tế, thích ứng với kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa, phát triển giáo dục gắn với phát triển khoa học công nghệ, tập trung vào nâng cao chất lượng, đặc biệt chất lượng giáo dục đạo đức, lối sống, lực sáng tạo, kỹ thực hành để mặt đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội, đẩy mạnh công nghiệp hóa, đại hóa đất nước, đảm bảo an ninh quốc phòng; mặt khác phải trọng thỏa mãn nhu cầu phát triển người học, người có khiếu phát triển tài năng” Để thực thắng lợi mục tiêu trên, Đảng nhà nước đưa giải pháp phát triển giáo dục, giải pháp “Đổi nội dung, phương pháp dạy học, thi, kiểm tra đánh giá chất lượng giáo dục” Vì thế, việc tiếp tục đổi phương pháp dạy học đánh giá kết học tập, rèn luyện theo hướng phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo lực tự học người học coi giải pháp để thực chiến lược phát triển giáo dục Xác định việc đổi phương pháp dạy học nhiệm vụ trọng tâm đổi giáo dục trung học nay, luật Giáo dục (Điều 28) nêu rõ: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo HS, phù hợp với đặc điểm lớp học, môn học, bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú học tập cho HS” Nằm lộ trình ấy, năm học 2014-2015, Bộ GD&ĐT đưa chủ trương đổi mạnh mẽ, đồng phương pháp dạy học kiểm tra, đánh giá trường phổ thơng Chủ trương là: Chuyển từ cách tiếp cận nội dung sang tiếp cận phát triển lực học sinh; chuyển từ đánh giá tổng kết sang đánh giá Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng địn bẩy" q trình; đánh giá chủ yếu từ ghi nhớ, hiểu kiến thức, sang đánh giá lực vận dụng, giải vấn đề thực tiễn, đặc biệt trọng đánh giá lực tư bậc cao tư sáng tạo… Từ đó, Bộ GD&ĐT đạo sở giáo dục khuyến khích giáo viên dạy học theo hướng “Tích hơp, liên mơn”, nhằm nâng cao phương pháp dạy học tích cực, chủ động sáng tạo học sinh, dạy em cách học, cách tự lực chiếm lĩnh tri thức Trong chương trình giáo dục nói chung, chương trình giáo dục THCS nói riêng, để đạt mục tiêu phát triển toàn diện học sinh, em học nhiều môn học phù hợp với độ tuổi, khối lớp Trong đó, mơn học liên quan nhiều đến tượng, ứng nhiều đời sống gần gũi với học sinh môn Vật lý 2.1.2 Việc nghiên cứu đề tài: “Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy ” với nhằm khắc phục hạn chế giải pháp cũ nhằm mục mục đích sau: + Đối với giáo viên: - Giảng dạy có hệ thống hơn; chất lượng hiệu - Tuyển chọn phân loại lực, trình độ học sinh thúc đẩy học sinh cố gắng khắc phục thiếu xót phát huy lực, sở trường mình; đánh giá phát triển nhân cách nói chung so với mục tiêu đào tạo yêu cầu thực tiễn - Tạo điều kiện thuận lợi cho người dạy nắm vững tình hình học tập rèn luyện học sinh nhóm học sinh Từ đó, giáo viên điều chỉnh, cải tiến nội dung, phương pháp dạy học xây dựng hệ thống câu hỏi, tập kiểm tra, đánh giá theo hướng phát triển lực học sinh - Trao đổi với đồng chí, đồng nghiệp dạng tập định lượng đòn bẩy vài cách thức đổi dạng câu hỏi vừa để bồi dưỡng học sinh giỏi; vừa để kiểm tra, đánh giá khả tự lực, sáng tạo học sinh + Đối với người học (Học sinh): - Dễ tham khảo, dễ học việc tự học, tự tìm tịi nghiên cứu - Có hội phát huy hết tính tích cực, tự lực sáng tạo sở trường mình; đồng thời hứng thú học tập 2.1.3 Trong trình nghiên cứu thực đề tài, tiến hành thực rút tính đề tài sáng kiến sau: - Hệ thống kiến thức đòn bẩy - Nêu trọng tâm máy đơn giản thơng qua tốn địn bẩy - Hệ thống phân loại số dạng tập định lượng thường gặp đòn bẩy Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" - Đưa phương pháp giải cho dạng tập mà tất sách tham khảo chưa có sau đưa tập áp dụng cách giải cụ thể 2.2 Tính sáng tạo giải pháp: (Phương pháp giải tập minh họa): 2.2.1 Định hướng chung cho việc giải tập định tính dạng địn bẩy : - Bài tập định lượng dạng đòn bẩy đa dạng để làm tập trước hết người học phải nắm vững khái niệm như: Khái niệm đòn bẩy, cánh tay đòn lực, điểm tác dụng lực biểu diễn lực xác - Ngồi việc nắm vững khái niệm, người học phải biết xác định lực tác dụng lên đòn bẩy nắm điều kiện cân đòn bẩy… Khi hiểu rõ khái niệm việc tiến hành giải toán thuận lợi Với tập định lượng dạng đòn bẩy, cần phải hiểu phân tích cụ thể sau: * Đâu điểm tựa đòn bẩy ? + Điểm tựa: Là điểm mà địn bẩy quay xung quanh + Việc xác định điểm tựa khơng đơn giản địn bẩy có nhiều loại : - Điểm tựa O nằm khoảng hai lực (Hình A) O F1 F2 Hình A - Điểm tựa O nằm ngồi khoảng hai lực (Hình B): O F1 F2 Hình B - Ngồi tốn địn bẩy cịn có nhiều cách chọn điểm tựa ví dụ hình C : B T O F A Hình C Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" Ta thấy, hình C chọn điểm tựa điểm B có hai lực tác dụng lên địn bẩy lực F điểm O lực thứ hai lực căng T điểm A Cũng chọn điểm tựa điểm A có hai lực tác dụng lên địn bẩy lực kéo F điểm O phản lực B * Xác định cánh tay đòn lực Theo định nghĩa : “Khoảng cách điểm tựa O phương lực gọi cánh tay đòn lực” Việc xác định cánh tay đòn lực quan trọng xác định sai dẫn đến kết tính tốn sai Trên thực tế học sinh hay nhầm cánh tay đòn với đoạn thẳng từ điểm tựa đến điểm đặt lực * Các lực tác dụng lên địn bẩy có phương, chiều nào? * Tác dụng lực lên đòn bẩy: Là tích độ lớn lực với cánh tay địn lực * Điều kiện cân địn bẩy: - Đòn bẩy nằm cân tổng tác dụng lực làm đòn bẩy quay theo chiều tổng tác dụng lực làm đòn bẩy quay theo chiều ngược lại - Chú ý: + Đòn bẩy nằm cân nghĩa nằm yên quay xung quanh điểm tựa + Đòn bẩy nằm thăng nghĩa nằm n vị trí nằm ngang * Tác dụng đòn bẩy: Đòn bẩy có tác dụng thay đổi hướng độ lớn lực Khi tác dụng lực vào cánh tay đòn dài lợi lực, tác dụng lực vào cánh tay địn ngắn thiệt lực * Ứng dụng đòn bẩy đời sống kĩ thuật: Địn bẩy có nhiều ứng dụng đời sống hàng ngày, ví dụ: Khi nhổ đinh búa, dùng kéo để cắt vật, nâng tảng đá xà beng…ta dùng nguyên tắc đòn bẩy Sau phân tích áp dụng điều kiện cân địn bẩy để giải tốn 2.2.2 Một số kiến thức trọng tâm có liên quan: * Lực đẩy Ác-si-mét: FA = d.V Trong đó: d trọng lượng riêng chất lỏng, đơn vị đo hợp pháp là: N/m V thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ, đơn vị đo hợp pháp là: m Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" FA lực đẩy Ác-si-mét, đơn vị đo : N * Công học (gọi tắt công): A = F.s ( Công thức áp dụng trường hợp phương lực tác dụng trùng với phương chuyển dời vật) Trong đó: F lực tác dụng vào vật, đơn vị đo : N s quãng đường vật dịch chuyển tác dụng lực F, đơn vị đo hợp pháp : m A công lực F, đơn vị đo : J hay N.m * Định luật công : Không máy đơn giản cho ta lợi công Được lợi lần lực thiệt nhiêu lần đường ngược lại * Điều kiện cân vật rắn : Là hợp lực lực tác dụng lên vật khơng Ví dụ : Thanh nằm cân khi: F2 Hợp lực : ur uu r uur uu r uur r F = F1 + F2 + F3 + F4 = Về độ lớn: F4 F1 F2 + F = F + F F3 * Tổng hợp lực: Là thay nhiều lực tác dụng đồng thời vào vật lực có tác dụng giống hệt tác dụng toàn lực Lực thay gọi hợp lực, lực thay gọi lực thành phần * Quy tắc tổng hợp hai lực song song chiều : uu r uu r Hợp lực hai lực F1 , F2 song song, chiều, tác dụng vào vật rắn ur lực F song song, chiều với hai lực có độ lớn tổng độ lớn hai lực : F = F1 + F2 uu r uu r ur Giá hợp lực F nằm mặt phẳng F1 , F2 chia khoảng cách hai lực thành đoạn tỷ lệ nghịch với độ lớn hai lực (chia B trong) F1 d = F2 d1 d1 O d2 A F1 F2 F Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" * Quy tắc tổng hợp hai lực song song, ngược chiều: uu r uu r Hợp lực hai lực F1 , F2 song song, ngược chiều, tác dụng vào vật ur rắn lực F song song, chiều với lực có độ lớn lớn lực thành phần Có độ lớn hiệu độ lớn hai lực đó: F = F1 - F2 (giả sử F1>F2) uu r uu r ur Giá hợp lực F nằm mặt phẳng F1 , F2 Khoảng cách giá ur F với giá hai lực thành phần tỷ lệ nghịch với độ lớn hai lực (chia ngồi) F1 d = F2 d1 uur F2 d2 u r F d1 uur F1 * Tổng hợp hai lực đồng quy: Hai lực có giá cắt điểm ta gọi chúng hai lực đồng quy Hợp lực hai lực đồng quy biểu diễn đường chéo (kẻ từ điểm đồng quy) hình bình hành mà hai cạnh véc tơ biểu diễn hai lực thành phần uu r uu r ur F hợp lực F1 F2 ur uu r uur F = F1 + F2 uu r uu r Nếu F1 ⊥ F2 F = F12 + F22 u u r F1 uu r F uu r F2 2.2.3 Phương pháp giải Bài tập định lượng dạng “Địn bẩy” có nhiều dạng, dạng có phương pháp giải riêng Mặt khác, giáo viên hay học sinh có cách phát triển toán khác Sau dạng toán cụ thể hướng dẫn học sinh cách phát triển số sau: Dạng 1: Chọn điểm tựa địn bẩy: Bài tốn 1: Một xà khơng đồng chất dài l = 8m, khối lượng 120 kg tì hai đầu A, B lên hai tường Trọng tâm xà cách đầu A khoảng GA = 3m Hãy xác định lực đỡ tường lên đầu xà? Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" Từ số kiện cho kết tính mục 1của toán này, em chế biến thêm câu hỏi nêu cách giải tương ứng FA A G B FB P * Phương pháp: Do xà có hai điểm tựa (hai giá đỡ) xà chịu tác dụng ba lực F A, FB P Với loại toán cần phải chọn điểm tựa - Để tính FA phải coi điểm tựa xà B - Để tính FB phải coi điểm tựa xà A Áp dụng điều kiện cân đòn bẩy cho trường hợp để giải toán Với loại toán cần ý: Các lực nâng trọng lực thoả mãn điều kiện cân lực theo phương thẳng đứng có nghĩa P = FA + FB Tùy học sinh phát triển thành dạng tốn khác mà có phng phỏp gii * Bài giải: Trng lng ca xà bằng: P = 10.120 = 1200 (N) Trọng lượng xà tập trung trọng tâm G xà Xà chịu tác dụng lực FA, FB, P Để tính FA ta coi xà địn bẩy có điểm tựa B để xà đứng yên ta có: FA.AB = P.GB = FA = P GB = 1200 = 750 (N) AB Để tính FB ta coi xà địn bẩy có điểm tựa A xà đứng yên khi: FB.AB = P.GA = FB = P GA = 1200 = 350 (N) AB Vậy lực đỡ tường đầu A 750 (N), tường đầu B 350 (N) Sau cách phát triển toán theo yêu cầu đề bài: Nếu lực đỡ tường lên đầu A, đầu B tính ý 1; trọng lượng chiều dài xà không đổi Người ta đặt thêm vào đầu B xà vật nặng m’ = 50kg, để xà nằm thăng trọng tâm G xà phải vị trí AB ? Cách giải: - Do xà có hai điểm tựa (hai giá đỡ) xà chịu tác dụng lực F A, FB , P 10 Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" Dạng 3: Lực đẩy Acsimét tác dụng lên vật treo đòn bẩy: - Với dạng toán liên quan đến lực đẩy Acsimét cần nhớ số công thức hay sử dụng: FA = d.V - Cần nhớ quy tắc hợp lực: + Hợp lực hai lực F1, F2 phương ngược chiều có độ lớn là: F = | F - F2 | + Hợp lực hai lực F1, F2 phương chiều có độ lớn là: F = F + F2 * Phương pháp giải dạng toán liên quan đến lực đẩy Acsimét: - Khi chưa nhúng vật vào chất lỏng, đòn bẩy thăng xác định lực, cánh tay đòn viết điều kiện cân đòn bẩy - Khi nhúng vào chất lỏng, đòn bẩy cân Cần xác định lại điểm tựa, lực tác dụng cánh tay địn lực Sau áp dụng điều kiện cân đòn bẩy để giải toán Bài toán 1: (Áp dụng) Hai cầu A, B có trọng lượng làm hai chất khác nhau, treo vào đầu địn cứng có trọng lượng khơng đáng kể có độ dài l = 84 cm Lúc đầu địn cân Sau đem nhúng hai cầu ngập nước Người ta thấy phải dịch chuyển điểm tựa cm phía B để địn trở lại thăng Tính trọng lượng riêng cầu B trọng lượng riêng cầu A dA = 3.104 N/m3, nước dn = 104 N/m3 Từ số kiện cho kết tính mục toán này, em chế biến thêm câu hỏi cho hợp lý O A O ’ B FA FB P P * Bài giải: V× träng lợng hai cầu cân nên lúc đầu điểm tựa O đòn: OA = OB = 42 cm 15 Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng địn bẩy" Khi nhóng A, B vµo níc O'A = 48 cm, O'B = 36 cm Lùc đẩy Acsimet tác dụng lên A B là: FA = d n P dA FB = d n P dB Hợp lực tác dụng lên cầu A là: P FA Hợp lực tác dụng lên cầu B là: P FB Để đòn bẩy cân A, B đợc nhúng nớc ta cã: (P – FA).O’A = (P – FB).O’B Hay c¸c giá trị vào ta có: (P d n P P )48 = ( P − d n )32 dA dB  (1 − dn d )3 = (1 − n )2 dA dB  dB = 3d n d A 3.10 4.3.10 = = 9.10 (N/m3) 4 4d n − d A 4.10 − 3.10 VËy trọng lợng riêng cầu B là: dB = 9.104 N/m3 Tùy khả học sinh mà em phát triển toán Đáp số: 9.104N/m3 Bài tốn 2: (Áp dụng) Hai cầu cân nhơm có khối lượng treo vào hai đầu A, B kim loại mảnh nhẹ Thanh giữ thăng nhờ dây mắc điểm O AB Biết OA = OB = l = 25 cm Nhúng cầu đầu B vào nước AB thăng Để thăng trở lại ta phải dời điểm treo O phía phải dịch chuyển đoạn ? Cho khối lượng riêng nhóm nước là: D = 2,7 g/cm3; D2 = g/cm3 *Bài giải: Khi cầu treo B nhúng vào nước, ngồi trọng lượng P cịn chịu tác dụng lực đẩy Acsimet nên lực tổng hợp giảm xuống Do cần phải dịch chuyển điểm treo phía A đoạn x cánh tay đòn cầu B tăng lên Vì cân trở lại nên ta có: P.(l-x) = (P - F)(l+x) 16 Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy"  10D1V(l-x) = (10D1V – 10D2V)(l+x) (với V thể tích cầu)  D1(l-x) = (D1-D2)(l+x)  (2D1-D)x =D2l  x= D2 l l= 25 = 5,55 (cm) D1 − D2 2.2,7 − Vậy cần phải dịch điểm treo O phía A đoạn x = 5,55cm Đáp số: 5,55cm Dạng 4: Khi đòn bẩy chịu tác dụng nhiều lực: * Phương pháp: - Xác định tất lực tác dụng lên đòn bẩy - Xác định lực làm đòn bẩy quay theo chiều Áp dụng quy tắc sau: “Đòn bẩy nằm yên quay đều, tổng tác dụng lực làm đòn bẩy quay trái tổng tác dụng lực làm đòn bẩy quay phải” Bài toán 1: Một xà đồng chất tiết diện Khối lượng 20 kg, chiều dài m Tì hai đầu lên hai tường Một người có khối lượng 75 kg đứng cách đầu xà 2m Xác định xem tường chịu tác dụng lực bao nhiêu? FA A G P * Bài giải: O B FB P1 Các lực tác dụng lên xà là: - Lực đỡ FA, FB - Trọng lượng xà P = 10.20 = 200 (N) - Trọng lượng người P1 = 10.75 = 750 (N) Vì xà đồng chất tiết diện nên trọng tâm xà xà => GA = GB = 1,5 (m) Giả sử người đứng O cách A OA = 2m Để tính FB coi đầu A điểm tựa, áp dụng quy tắc cân địn bẩy có nhiều lực tác dụng ta có: FB.AB = P.AG + P1.AO 17 Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" => FB = P AG + P1 AO 200.1,5 + 750.2 = = 600 (N) AB FA.AB = P.GB + P1.OB => FA = P.GB + P1 OB 200.1,5 + 750.1 = = 350 (N) AB Vậy tường chịu tác dụng lực 600N với tường A 350N với tường B Đáp số: 600N, 350N Bài toán 2: Một người muốn cân vật tay khơng có cân mà có cứng có trọng lượng P = 3N cân có khối lượng 0,3 kg Người đặt lên điểm tựa O vật vào đầu A Khi treo cân vào đầu B thấy hệ thống cân nằm ngang Đo khoảng cách vật điểm tựa thấy OA = l OB = l I Hãy xác định khối lượng vật cần cân ? C P P2 P1 * Bài giải: Các lực tác dụng lên AC: - Trọng lượng P1, P2 vật treo A B - Trọng lượng P trung điểm OI = P1 OA = P.OI + P2.OB => P1 = Với P2 = 10 m, P2 = 10.0,3 = (N), Khối lượng vật là: m = l cân P.OI + P2 OB OA l l + 3.OI + 3.OB = (N) P1 = l OA P1 = = 0,9 (kg) 10 10 Đáp số: 0,9 kg Dạng 5: Khi điểm tựa dịch chuyển: Xác định giá trị cực đại, cực tiểu 18 Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" Bài toán 1: Một thẳng đồng chất tiết diện có trọng lượng P = 100 N, chiều dài AB = 100 cm, đặt cân hai giá đỡ A C Điểm C cách tâm O thước đoạn OC = x Tìm cơng thức tính áp lực thước lên giá đỡ C theo x Từ số kiện cho kết tính mục 1của toán này, em chế biến thêm câu hỏi nêu lời giải tương ứng * Bài giải: Trọng lượng P đặt trọng tâm O trung điểm tác dụng lên hai giá đỡ A B hai áp lực P1 P2 Vì đồng chất tiết diện nên ta có: P1 OC x x = = P1 = P2 P2 OA l l P1 + P2 = P = 100 (N) => P2 = l P l+x Sau cách phát triển tốn theo u cầu đề bài: Hãy tìm vị trí C để áp lực có giá trị cực đại, cực tiểu ? Giải: P2 cực đại x = P2 = P = 100N Khi giá đỡ C trùng với tâm O, l2 cực tiểu x lớn x = l Do P = P = 50 N giá đỡ trùng với đầu B Bài toán 2: Cho thước thẳng AB đồng chất tiết diện đều, có độ dài l=24 cm trọng lượng 4N Đầu A treo vật có trọng lượng P = N Thước đặt lên giá đỡ nằm ngang CD = cm Xác định giá trị lớn nhỏ khoảng cách BD thước nằm cân giá đỡ l2 O2 A l1 E C P2 D O1 B P3 P1 * Bài giải: - Xét trạng thái cân thước quanh trục qua mép D giá đỡ ứng 19 Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" với giá trị nhỏ AD Lúc thước chia làm hai phần: + Phần BD có trọng lượng P3 đặt G1 trung điểm DB + Phần OA có trọng lượng P2 đặt G2 trung điểm AD (Coi mép D điểm E thước) - Điều kiện cân trục quay D là: P3.AD + P2.GE = P1.G1D  P1l + P2 l2 l = P3 (1) (với l2 = AD, l1 = ED) 2 Về thước thẳng đồng chất tiết diện nên trọng lượng phần thước tỷ lệ với chiều dài phần ta có: P3 l1 P.l = ⇒ P3 = ; P l l P2 l P.l = ⇒ P2 = P l l l2 = (l – l1) ; P1 = (N) = P Thay vào (1) ta P (l − l1 ).(l − l1 ) P.l1 l1 P (l − l1 ) + = 2l l  Pl − Pl1l + P(l − 2ll1 + l12 ) = Pl12 2l 2  l1 = = l = 24 = 16 (cm) 3l 3 Giá trị lớn BD l1 = 16cm (Lúc điểm D trùng với điểm E thước BE = BD = 16 cm) Nếu ta di chuyển thước từ phải sang trái cho điểm E thước cịn nămg giá CD thước cân E trùng với C đến giới hạn cân E lệch ngồi CD phía trái thước quay quanh trục C sang trái Vậy giá trị nhỏ BD C trùng đến E BE = BC mà BC = BD + DC => BD = BC – DC = 16 – = 12 (cm) Đáp số: 16cm, 12cm Dạng 6: Các dạng khác địn bẩy: Địn bẩy có nhiều dạng khác nhau, thực chất loại dựa quy tắc cân đòn bẩy Do vậy, phương pháp giải loại là: - Xác định đâu điểm tựa đòn Điểm tựa phải đảm bảo để địn bẩy quay xung quanh - Thứ hai cần xác định phương, chiều lực tác dụng cánh tay đòn lực 20 Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" - Cuối áp dụng quy tắc cân địn bẩy để giải tốn Bài tập áp dụng: Bài tốn 1: Một AB có trọng lượng P = 100 N ( Như hình vẽ) Đầu tiên đặt thẳng đứng chịu tác dụng lực F = 200 N theo phương ngang Tìm lực căng sợi dây AC Biết AB = BC Từ số kiện cho kết tính mục 1của tốn này, em chế biến thêm câu hỏi nêu lời giải tương ứng * Bài giải: Do lực P (Trọng lượng AB) qua điểm quay B nên khơng ảnh hưởng đến quay (vì P điểm tựa) Thanh AB chịu tác dụng lực T F Lực F có cánh tay địn AB; lực T có cánh tay địn BH Để cân ta có: F.AB = T.BH, Với BH = AB 2 (với H tâm hình vng mà ∆ ABC nửa hình vng đó) AB.F F = F = 200 (N) Từ đó: T = BH = 2 Sau cách phát triển toán theo yêu cầu đề bài: Người ta đặt nằm ngang gắn vào tường C nhờ lề B Tìm lực căng dây AC lúc này? H (AB = BC) T * Bài giải: B A Khi AB vị trí nằm ngang, trọng lượng P có hướng thẳngP đứng xuống đặt trung điểm O AB (OA = OB) Theo quy tắc cân ta có: BO => T= BH P = P = 100 P.OB = T.BH (N) = 50 (N) 21 Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" Đáp số: 200 N, 50 N Bài toán 2: Một khối trụ lục giác đặt mặt sàn Một lực tác dụng F theo phương ngang đặt vào đỉnh C hình vẽ Trụ quay quanh A a) Xác định độ lớn lực F để khối trụ cân trọng lượng khối trụ P = 30 N b) Lực F theo hướng độ lớn bé Tính Fmin (lực F đạt C) E F I F ’ C F AO B F C ’ I D P * Bài giải: A B a) Giả sử cạnh khối trụ lục giác bố trí hình vẽ Khối trụ chịu tác dụng trọng lượng P lực F Để khối trụ cân ta có: a F.AI = P.AH, Với AH = , AI = a 2 (do ∆OAD AI đường cao) Từ F a a = P 2 => F = P = 30 = 10 (N) b) Khi F thay đổi hướng AI tăng dần (I đến vị trí I’ hình) Do lực F giảm dần AI lớn F theo hướng cạnh CE Lúc AI = AF = 2a = a (Hai lần đường cao tam giác đều) ’ ’ α α α Thật gọi góc  FAI = α ta có AI = AF.cos AI lớn =0 (cos =1) lúc AI’ = AF Để khối trụ cịn cân ta có: FMin AF = P.AH => F Min a P AH = (N) = = AF a 30 Đáp số: 10 N, N * Một số tập tự giải: 22 Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng địn bẩy" Bài tốn 1: Vật A có khối lượng m =15kg buộc vào sợi dây qn quanh trục nhỏ có bán kính r = 10cm (xem hình) Lực kéo F kéo dây vào trục quay lỡn có bán kính R = 40cm.Tính lực kéo F; công lực kéo vật A nâng cao 10m r A R F m Bài tốn 2: Ácsimét nói: "Cho tơi điểm tựa, nâng bổng Trái Đất lên" Giả sử người ta lấy Mặt Trăng làm điểm tựa dùng lực F = 600N để bẩy Trái Đất lên (con người tác dụng lực đó) Khối lượng trái đất 6.1024 kg, khoảng cách từ Mặt Trăng đến Trái Đất 4.105km a Muốn nâng Trái Đất lên 1cm, lực tác động F phải di chuyển quãng đường bao nhiêu? b Nếu người tác dụng lực F di chuyển liên tục khơng nghỉ với vận tốc 6km/h người phải lâu để nâng Trái Đất lên 1cm? V HIỆU QUẢ KINH TẾ VÀ XÃ HỘI DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC: Hiệu kinh tế: - Trong trình giảng dạy mơn Vật lý nói chung tập định tính dạng địn bẩy nói riêng, khơng có phương pháp giải cụ thể người dạy người học phải thường xuyên mua bổ sung nhiều sách tham khảo nội dung tập thay đổi lãng phí dẫn đến lãng phí mặt kinh tế - Nếu sử dụng phương pháp việc giải tập định tính dạng địn bẩy vừa đỡ tốn cơng mang nhiều sách cần lại giảm sách tham khảo giá thành từ 25000đ đến 80000đ/năm Nếu năm thực tùy mức độ tiết kiệm khoảng từ 500000đ đến triệu đồng người Hiệu xã hội: Vật lí mơn khoa học thực nghiệm, tượng xẩy tự nhiên vô phong phú đa dạng Bởi thế, nói đến mơn Vật lí thường nói đến tượng tự nhiên ứng dụng nhiều sống; đó, địn bẩy gặp nhiều thực tế 23 Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" Đòn bẩy máy đơn giản có nhiều tập tập lại đa dạng, phong phú đa dạng điều kiện cho phép đưa số ví dụ mang tính điển hình cho phần đề tài Với đề tài này, tơi hy vọng nhiều góp phần cho quan tâm tới phần giải tập dạng đòn bẩy Đặc biệt giáo viên trực tiếp giảng dạy mơn Vật lí tồn thể độc giả u thích mơn Vật lí Trong q trình giảng dạy Vật lí, sử dụng thành thạo loại tập gây hứng thú nhiều cho học sinh trình giải tập, làm cho việc học học sinh trở nên giải vấn đề đặt cách nhanh chóng, phát huy tính tích cực, vận dụng sáng tạo học sinh Sau đưa phương pháp giải với loại tập, tơi thấy có thay đổi rõ rệt chất lượng qua lần theo dõi kiểm tra học sinh: Việc nhận dạng toán học sinh nhanh hơn; học sinh đưa hướng giải nhanh, xác kiến thức học sinh theo hệ thống chặt chẽ logic em biết sáng tạo để phát triển toán Kết cụ thể sau kiểm tra xác suất nhóm HS gồm 10 em lớp 8A (Trường THCS Khánh Hồng) làm tốn Vật lý địn bẩy sau: STT Họ tên Điểm chưa đưa phương pháp Điểm sau có phương pháp Đào Ngọc Anh Nguyễn Lương Bằng Hoàng Thị Thu Hiền Trương Thị Hoài Mai Đỗ Lâm Chu Thị Khánh Ly Ngô Thế Phương Trương Thị Bích Phượng 9 Trương Thị Hồng Thúy 10 Mai Ngọc Tuyên 4,5 5,5 Thời gian Trước có phương pháp Sau có phương pháp Số HS đạt điểm trở lên Tỷ lệ(%) 30 70 Ghi Kết luận sau kiểm tra: - HS đạt điểm khá, giỏi tăng lên học phương pháp giải 24 Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng địn bẩy" - HS có phần phát triển tốn tốt gồm em: Trương Thị Bích Phượng, Trương Thị Hồng Thúy, Hoàng Thị Thu Hiền, Đào Ngọc Anh VI ĐIỀU KIỆN VÀ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG: Điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến: 1.1 Với đề tài sáng kiến này, tiến hành dạng kiểm tra với mục đích nắm bắt tiếp thu kiến thức, kỹ làm tập khả tư sáng tạo học sinh: + Kiểm tra miệng + Kiểm tra trình học HS phát kiến thức mới, hay qua trao đổi thảo luận nhóm + Kiểm tra thực tế lớp thông qua viết HS: - Giáo viên kiểm tra viết HS lớp trước sau có phương pháp giải (Với số lượng HS 10em) - So sánh kết nắm kỹ làm tập, khả sáng tạo học sinh sau kiểm tra 1.2 Sử dụng đề tài theo hướng tích hợp, liên mơn, cụ thể như: - Mơn Tốn: Áp dụng phần tỷ lệ thức, tam giác đồng dạng, định lý Pi ta go, dạng hình học… - Mơn Cơng nghệ: Các ứng dụng đòn bẩy đời sống… - Môn Ngữ văn: Cách lập luận câu văn trình dẫn dắt tốn, cách trình bày văn bản… - Mơn Mỹ thuật: Cách vẽ khối hình, vật… đẹp khoa học + Phương pháp quan sát + Phương pháp đàm thoại + Phương pháp thống kê, tổng hợp, so sánh + Kỹ thuật thảo luận nhóm… 1.3 Đối tượng: - Học sinh khá, giỏi khối - Học sinh đại trà khối 8, học sinh giỏi khối 25 Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" - Đội tuyển dự thi học sinh giỏi cấp Khả áp dụng: Lúc vậy, giải tốn Vật lí khơng nhiệm vụ học tập đơn Vì để trở nên kích thích niềm hứng thú nhận thức, tạo nhu cầu hoạt động trí tuệ đồng thời phương tiện có hiệu cần hình thành phong cách tư theo khoa học, phương pháp giải Dĩ nhiên khơng phải lúc cần học giải tốn Vật lí cách máy móc mà phải tìm cho phương pháp riêng Mặt khác, đừng hài lịng với việc giải tốn sách giáo khoa quen thuộc đến mức trở thành bối rối bất ngờ gặp tốn Vật lí địn bẩy khơng truyền thống Ví dụ: Một tốn thiếu kiện cho nhầm giữ kiện, trí bối rối gặp tốn Vật lí khơng giống tốn mẫu mà thầy giáo đề dạy cho bạn cách giải Trong suốt đời lao động dài tất chúng ta, phải đối mặt với toán đa dạng phức tạp hẳn nhiều lần toán giáo khoa Chúng ta trở nên người lao động thành đạt trở thành nhà khoa học hay nhà kĩ thuật giàu tài sáng tạo, học cách giải tốn vật lý nói chung tốn Vật lí dạng địn bẩy nói riêng cách thông minh, sáng tạo Trên vấn đề mà học sinh hay giáo viên muốn nghiên cứu kiến thức môn Vật lý quan tâm Việc nghiên cứu đề tài giúp hiểu sâu vấn đề, nâng cao kiến thức tạo định hướng tham khảo tài liệu Từ đó, tơi có phương pháp việc bồi dưỡng học sinh giỏi nhằm phát huy tính sáng tạo co em cách tối đa hiệu Đề tài người bạn đắc lực giúp tơi q trình cơng tác giảng dạy đặc biệt mơn Vật lý Trong q trình làm đề tài nghiên cứu nhiều tài liệu số phương pháp giảng dạy bạn bè, đồng nghiệp tìm hiểu thực tế học sinh Từ đó, tơi có ý tưởng sâu vào nghiên cứu đề tài này, kết tơi thấy có khả quan nhiều, phần kịp thời theo hướng đổi giáo dục Rất mong đồng chí, đồng nghiệp tham khảo áp dụng vào giảng dạy để giúp em học sinh học phần tốt phát huy lực tự học, sáng tạo cho em Thông qua đề tài này, mong muốn cấp lãnh đạo tổ chức nhiều chuyên đề phương pháp giải dạng toán Vật lý khác nhau, giúp cho giáo viên dạy môn Vật lý giảng dạy cách hệ thống hiệu kịp thời đổi phương pháp theo định hướng phát triển giáo dục Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn mong muốn nhận góp ý đồng chí, đồng nghiệp, cấp lãnh đạo để đề tài đạt kết cao hơn! 26 Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" Xác nhận quan, đơn vị: Khánh Hồng, ngày 08 tháng 05 năm 2015 Tác giả sáng kiến Lê Thị Hằng MỘT SỐ KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM: STT Ký hiệu Giải thích ký hiệu HS Học sinh GV Giáo viên Đ/S Đáp số THCS Trung học sở Min Giá trị nhỏ Max Giá trị lớn SKKN Sáng kiến kinh nghiệm GD&ĐT Giáo dục đào tạo Ghi 27 Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" Tài liệu tham khảo: Trong trình làm đề tài tơi có tham khảo tài liệu sau: Sách 500 tập vật lý THCS (Phan Hoàn Vân); Sách Vật lý nâng cao (TS - Lê Thanh Hoạch – Nguyễn Cảnh Hoè ); Sách 200 tập Vật lý chọn lọc (PGS PTS Vũ Thanh Khiết – PTS Lê Thị Oanh); Sách 121 tập vật lý nâng cao lớp (PGS TS Vũ Thanh Khiết – PGS Nguyễn Đức Thâm – PTS Lê Thị Oanh); Sách Bài tập vật lý nâng cao (NXB – Giáo dục); Sách Lý thuyết tập vật lý nâng cao (Trần Thanh Hải -Trần Hoàng Hà) 28 Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" 29 Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng ... đưa tập áp dụng cách giải cụ thể 2.2 Tính sáng tạo giải pháp: (Phương pháp giải tập minh họa): 2.2.1 Định hướng chung cho việc giải tập định tính dạng địn bẩy : - Bài tập định lượng dạng đòn bẩy. .. phân loại số dạng tập định lượng thường gặp đòn bẩy Lê Thị Hằng - THCS Khánh Hồng Sáng kiến kinh nghiệm: "Phương pháp giải tập định lượng dạng đòn bẩy" - Đưa phương pháp giải cho dạng tập mà tất... uu r F2 2.2.3 Phương pháp giải Bài tập định lượng dạng “Địn bẩy? ?? có nhiều dạng, dạng có phương pháp giải riêng Mặt khác, giáo viên hay học sinh có cách phát triển toán khác Sau dạng toán cụ thể