Với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lý ở bậc trunghọc cơ sở tôi mạnh dạn nghiên cứu đề tài “phương pháp giải bài tập đồ thị trong chuyển động đều ở chương I vật lý 8 ”
Trang 1Phần 1 ĐẶT VẤN ĐỀ:
Bài tập vật lý (BTVL) có vai trò quan trọng trong việc củng cố, khắc sâu
và mở rộng kiến thức cho học sinh trong quá trình dạy học Ngoài ra, BTVL có vai trò chủ đạo trong việc rèn luyện các năng lực tư duy: tư duy phân tích, thiết
kế, lập luận, tổng hợp…, một số kỹ năng được hình thành và phát triển thông qua việc giải bài tập Có rất nhiều loại hình bài tập để đáp ứng yêu cầu phong phú về nội dung kiến thức trong các bài học Mỗi bài tập có thể có nhiều phương pháp nhằm phát huy tối đa tác dụng bài tập đó
Trong đó bài tập chuyển động cơ học đóng vai trò hết sức quan trọng về số lượng nội dung và kiến thức trong chương trình VẬT LÝ trung học cơ sở
Do đó để học sinh nắm bắt được phương pháp giải bài tập chuyển động có hiệu quả thì đòi hỏi người giáo viên phải biết phân loại bài tập và lựa chọn phương pháp giải phù hợp với từng loại bài tập
Đối với dạng bài tập chuyển động ở chương I vật lý 8 chỉ xoay quanh việc vận dụng các công thức:
v =s/t ; s = v.t ; t = s/v Trong đó: s: Quãng đường vật đi được (km hoặc m)
v: Vận tốc của vật ( km/h hoặc m/s)
t: Thời gian vật đi hết quãng đường đó (h hoặc s)
Nên có thể chia ra hai mảng bài tập lớn :
* Bài tập đơn thuần tự luyện
* Bài tập có đồ thị
Trong mỗi mảng bài tập lớn phải phân ra từng dạng cụ thể, hẹp hơn và có phương pháp giải chung cho từng dạng
Bài tập đồ thị trong chuyển động cơ học đã đưa ra ở nhiều dạng bài tập khác nhau Song mức độ tiếp thu của học sinh đối với loại bài tập này còn hạn chế Sở dĩ có tình trạng này là do học sinh chưa có kỹ năng sử dụng công cụ toán học vào giải bài tập Vì thế loại bài tập này chưa phát huy được tính tích cực góp phần nâng cao tác dụng của BTVL
GV :Nguyễn Dương Trang 1
Trang 2Với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lý ở bậc trung
học cơ sở tôi mạnh dạn nghiên cứu đề tài “phương pháp giải bài tập đồ thị trong chuyển động đều ở chương I vật lý 8 ”.
Phần 2 GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ:
I/ MỘT SỐ BÀI TẬP ĐỒ THỊ CHUYỂN ĐỘNG
I.1/ Cơ sở lý thuyết:
1.1:Nhắc lại một số kiến thức về đồ thị hàm số.
a)Đồ thị hàm số : y =ax + b (a ≠0)
y=ax +b
x
y
a<0
y
x
a>0
0
0
a<0
x
y
a>0
y
y=ax
H2: b=0
Trang 3+)Nếu a>0 :Đồ thị hướng từ dưới lên.
+)Nếu a<0 :Đồ thị hướng từ trên xuống
+) Nếu a= 0: Đồ thị song song với trục hoành
b.Đồ thị hàm số y = c (c = hằng số)
1.2: Đồ thị chuyển động đều.
a)Đồ thị tọa độ :
Hàm số : S = vt + S0 (v ≠ 0)
Nếu v > 0 thì đồ thị hướng từ dưới lên
Nếu v < 0 thì đồ thị hướng từ trên xuống
b) Đồ thị vận tốc
Hàm số : v =c (c = hằng số)
GV :Nguyễn Dương Trang 3
ly
Lv=0
Lv
(
L0
L0
lS
L0
lS0≠0
lS
lS0=0
l H3
l H3
Lc=0
lx
ly
0l0
y = 0
0
Lc≠0
lx
L0
ly
y = c
L0
S = vt
S = vt + S0
l H4
lS0≠0
lS(km)
t (h)
lS(km)
t (h)
L0
Trang 4
I.2: PHÂN TÍCH LOẠI BÀI TẬP:
I.2.1: Bài tập đọc đồ thị
2.1.1 :Đồ thị tọa độ.
Bài 1: Các đồ thị A ,B trên hình 7 biễu
diễn chuyển động
của xe A, xe B Dựa vào đồ thị :
1.1 Mô tả chuyển động của xe A, xe B
1.2 Hai xe gặp nhau lúc nào và đi được quãng
đường là bao nhiêu ?
1.3 Tìm vận tốc của mỗi xe ?
*Phương pháp giải :
- Căn cứ vào chiều dương của trục thời gian để xác định điểm đầu của đồ thị
- Từ tọa độ điểm đầu suy ra thời điểm và vị trí khởi hành của mỗi chuyển động
- Căn cứ vào chiều đi lên hay đi xuống của đồ thị với trục số để suy ra chiều chuyển động
- Dựa vào số liệu trên đồ thị và công thức v = S/t để tính vận tốc của mỗi chuyển động
- Tọa độ các điểm giao nhau chính là vị trí và thời điểm gặp nhau
Giải :
1.1) Mô tả chuyển động của 2 xe
- Xe A, xe B đều chuyển động thẳng đều
G
(B)
60 450
(A) 1
O
S (km)
K
H6
Trang 5- Hai xe đều khởi hành cùng một lúc Xe A khởi hành tại K cách 0 một khoảng 60 km Xe B khởi hành từ O
O, K cách nhau 60 km
Hai xe chuyển động ngược chiều nhau
1.2) Thời điểm và vị trí gặp nhau :
Tọa độ giao điểm G của hai đồ thị cho biết :
- Hai xe gặp nhau sau một giờ kể từ lúc khởi hành
- Quãng đường mỗi xe đi được :
- Xe A : S1 = 15 km (cách K)
- Xe B : S2 = 45 km (cách O)
1.3) Vận tốc mỗi xe :
- Xe A: v1 = S1/t = 15/1 = 15 km/h
- Xe B: v2 = S2/t = 45/1 = 45 km/h
*Bài tập áp dụng
Bài 2 : Dựa trên đồ thị tọa độ H7 Hãy mô tả tính chất chuyển động ứng với đồ
thị
Bài 3 : Các đồ thị (A) (B) trên hình vẽ H8 biểu diễn
sự chuyển động của xe A và xe B
Dựa vào đồ thị:
GV :Nguyễn Dương Trang 5
lS(km)
L0 Lt(h)
lS(km)
L0 Lt(h)
lS(km)
x 0
H7
t (h)
lS(km)
O
100
50 20
(A) (B) G
1 2
Trang 63.1 Mô tả chuyển động của xe A và xe B?
3.2 Hai xe gặp nhau lúc nào và di được quãng dường
là bao nhiêu ?
3.3 Tìm vận tốc của mỗi xe ?
2.1.2 Đồ thị vận tốc :
Bài 1 :Hình (H9) là đồ thị vận tốc chuyển động đều trên một đường thẳng của hai
vật xuát phát tại cùng một vị trí KG là của vật 1 AB,CD,EH là của vật 2
1.1Dựa vào đồ thị vận tốc mô tả chuyển động của các vật
1.2Xác định thời điểm và vị trí hai vật gặp nhau trong quá trình chuyển động
Phương pháp giải :
- Căn cứ vào chiều dương của trục (Ot) để xác định thời gian xuất phát
- Căn cứ vào giao điểm của đồ thị với trục Ov để xác định tính chất chuyển động và vận tốc của mỗi chuyển động
- Viết công thức đường đi của mỗi chuyển động sau thời gian t, từ đó suy ra công thức xác định vị trí của mỗi chuyển động đối với điểm chọn làm mốc
- Thời điểm và vị trí gặp nhau của 2 chuyển động : S1 =S2
H9
10 5
0
-10
V(km/h)
K
G
H E
Trang 7Giải :
1.1 Mô tả chuyển động của các vật
Hai vật xuất phát từ một vị trí và cùng một thời điểm
- Vật 1 : Chuyển động thẳng đều với vận tốc 5 km/h Đồ thị là đoạn KG
- Vật 2 : Chuyển động ngược chiều với vật 1 với vận tốc v2 =10 km/h Sau 1/2h vật dừng lại nghỉ 1/2h rồi quay lại chuyển động cùng chiều với vật 2 với vận tốc cũ
1.2Xác định thời điểm và vị trí hai vật gặp nhau
Công thức đường đi của mỗi vật :
Vật 1 : S1 = V1.t =5t
Vật 2 : Sau 1/2h đi được quãng đường S0 = 1/2 10 =5(km)
Sau 1h đi được quãng đường S0 =5(km)
Sau t giờ :S2 = -S0 + v2 (t – 1)
Hai vật gặp nhau khi S1 =S2 =>5t =-5 + 10(t-1)=>t=3(h)
Hai vật gặp nhau sau 3h kể từ lúc xuất phát
Chỗ gặp cách vị trí xuất phát S1 =5.3 =15 (km)
*Bài tập áp dụng:
Bài 2: Dựa trên đồ thị vận tốc mô tả tính chất chuyển động ứng với từng đồ thị
(H8)
Bài 3 : Đồ thị (H11 ) biểu diễn chuyển động của một xe máy đi từ A đến B Mô tả tính chất của chuyển động này
GV :Nguyễn Dương Trang 7
H10
V(km/h)
0
40
-20
V(km/h)
V(km/h)
0
45 30
v(km/h)
t (h)
H11
Trang 8II.2.2 :Vẽ đồ thị :
2.2.1 Đồ thị tọa độ :
1/ Bài tập minh họa: Lúc 8h một đoàn tàu hỏa rời Hà Nội đi Hải Phòng với
vận tốc 30 km/h Sau khi chạy được 40 phút tàu đỗ lại sân ga trong 10 phút, sau đó tiếp tục đi về phía Hải Phòng với vận tốc như ban đầu Lúc 8h 50 phút một ôtô khởi hành đi về phía Hải phòng với vận tốc 40 km/h
1.1) Vẽ đồ thị chuyển động của xe và tàu trên cùng một hệ trục
1.2) Căn cứ vào đồ thị xác định vị trí và thời điểm lúc ô tô đuổi kịp tàu
* Phương pháp giải :
1.1) Viết công thức đường đi của mỗi chuyển động
- Lập bảng biến thiên của đường đi S theo thời gian t kể từ vị trí khởi hành
- Vẽ hệ trục tọa độ S0t có gốc O trùng với một vị trí xuất phát
- Căn cứ vào bảng biến thiên, biểu diễn các điểm thuộc đồ thị lên hệ trục tọa
độ, nối các điểm biểu diễn suy ra đồ thị cần vẽ
1.2) Từ điểm giao nhau của các đồ thị chiếu xuống trục Ot, ta được thời điểm hai chuyển động gặp nhau Chiếu xuống trục Os xác định được vị trí hai chuyển động gặp nhau
Giải :
1.1) Vẽ đồ thị đường đi của hai chuyển động :
+ Công thức đường đi của mỗi chuyển động kể từ điểm xuất phát (HN) của tàu : 40 phút đầu : S0 =2/3 x 30 =20 km
Trang 910 phút nghỉ : S0 =20 km
Sau 50 phút : S1 =20 +30 (t-5/6)
Của xe ôtô : S2 = 40 (t-5/6)
Bảng biến thiên:
t(h) 0 2/3 5/6 11/6 17/6
S 1 0 20 20 50 80
S 2 0 0 0 40 80
1.2) Thời điểm và vị trí gặp nhau :Giao điểm của hai đồ thị là điểm G (17/6; 80)
Vậy sau 17/6 h xe ôtô đuổi kịp tàu và vị trí này cách HN 80 km
*Bài tập áp dụng:
Bài 1: Hai ô tô xuất phát cùng một lúc từ địa điểm A và B cách nhau 20 km,
chuyển động đều cùng chiều từ A đến B có vận tốc lần lượt là 60 km/h và 40 km/h
1.1 Vẽ đồ thị chuyển động của hai xe
1.2 Căn cứ vào đồ thị xác định thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau
GV :Nguyễn Dương Trang 9
t(h)
S(km) 80
20
G
H12
Trang 10Bài 2: Lúc 8h một ôtô từ Hà Nội về Hải Phòng với v = 60 km/h, cùng lúc đó
xe 2 đi từ Hải Phòng về Hà Nội với v =40 km/h Hà Nội cách Hải Phòng 100km
2.1) Vẽ đồ thị chuyển động của hai xe trên một hệ trục tọa độ
2.2) Căn cứ vào đồ thị xác định thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau ?
2.2.2: Đồ thị vận tốc :
Bài 1: Một người đi xe đạp ,đi được quãng đường 5km với vận tốc v1 = 10 km/h ,sau đó nguêoì đó dừng lại để chữa xe trong 30 phút rồi đi tiếp 9 km với
v2 =6 km/h Vẽ đồ thị vận tốc chuyển động
Bài 2 : Một chuyển động với các vận tốc lần lượt là 10 km/h ;-5km/h ;0 km/h;
7 km/h trong những khoảng thời gian liên tiếp, mỗi khoảng kéo dài 1 h
Vẽ đồ thị vận tốc của chuyển động đó
Bài 3 : Một người đi từ A đến B trên quãng đường AB=36 km với v1=12km/
h, cùng lúc đó một người đi xe máy từ B về A với v2 =24 km/h Sau khi đi được 30 phút thì gặp người quen, người đó dừng lại 30 phút rồi đi tiếp về A với vận tốc cũ
3.1) Vẽ đồ thị vận tốc của hai chuyển động
3.2) Xác định vị trí và thời điểm gặp nhau của hai chuyển động
* Phương pháp giải :
1.1) Quy ước chiều dương trùng với chiều một trong các chiều chuyển động
- Xác định vận tốc của mỗi chuyển động trong từng thời điểm
- Dựa vào chiều chuyển động xác định : v >0 ,v <0
- Vẽ đồ thị vận tốc v = c (hằng số ), trên một hệ trục v0t
1.2) Viết công thức đường đi của mỗi chuyển động sau thời gian t, từ đó suy
ra công thức xác định vị trí của mỗi chuyển động
Thời điểm và vị trí gặp nhau của hai chuyển động S1=S2
Giải :
Bài 3 : 3.1) Vẽ đồ thị vận tốc :Quy ước chiều dương trùng chiều chuyển động xe
máy (BA)
Trang 11Xe máy : 30 phút = 1/2 h đầu : v2 =24 km/h
1/2 h tiếp theo : v ,2 =0 km/h
Sau một h : v2 = 24 km/h
Xe đạp : v1 = -12km/h
- Đồ thị vận tốc xe đạp (KG)
- Đồ thị vận tốc của xe máy ( AB ,CD ,EH )
3.2)Vị trí và thời gian gặp nhau :Công thức đường đi của mỗi chuyển động :
Xe đạp : S1 =36 – 12t
Xe máy :1/2h đầu S0 =24.1/2 =12 km
1 h S0 =12 km
Sau 1 h S2 =12+ v2( t – 1) = 24 t -12
Hai xe gặp nhau khi S1 = S2 => 36 – 12t = 24t – 12 => t =4/3h
Chỗ gặp cách B :S1 =36 – 16 = 20 km
Cách A: 36 – 20 =16 km
II 2.3 Mối quan hệ giữa đồ thụ tọa độ và đồ thị vận tốc
1/Cho biết đồ thị tọa độ, vẽ đồ thị vận tốc
Bài tập : H13 là đồ thị biểu diễn chuyển động của hai ô tô
1 Mô tả chuyển động của hai xe và tính vận tốc của mỗi xe
GV :Nguyễn Dương Trang 11
t(h)
V (km/h) 24
E
2 N
-12
H
H12
Trang 122 Vẽ đồ thị vận tốc của hai xe trên một hệ trục tọa độ
Phương pháp giải :
1)Sử dụng phương pháp của bài tập 2.1.1
2)Sử dụng phương pháp của bài tập 2.2.2
Giải :
1/ Mô tả chuyển động của hai xe và vận tốc của mỗi xe
-Hai xe chuyển động thẳng đều ,ngược chiều nhau
- Vị trí xuất phát cách nhau 100 km
- Xe 1 xuất phát muộn hơn xe 2 :30 phút
vận tốc mỗi xe : S1 = 50 km ,S =100 km ,t0 = 8 h ,t ‘
0 = 8,5h
Xe 1 : v1 =S1/(t1 – t2 ) =100 km/h
v2 =S/(t2 – t0 ) =50 km/h
2) Vẽ đồ thị vận tốc của hai xe :
Chọn chiều dương cùng chiều với chuyển động 1
v1 =100 km/h ,v2 = -50 km/h
S(km)
10 0
50
(II)
(I)
t(h)
H13
Trang 132) Cho đồ thị vận tốc vẽ đồ thị tọa độ :
Bài tập : Hình 15 là đồ thị
vận tốc chuyển động của hai
xe 1 và 2 xuất phát từ hai vị
trí cách nhau 100 km KG
của chuyển động 1, (AB, CD,
EH, MN) là của chuyển động
2
a) Dựa vào đồ thị vận tốc mô
tả tính chất của mỗi chuyển
động
b) Xác định thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau
c) Vẽ đồ thị chuyển động của hai vật trên một hệ trục tọa độ
Phương pháp giải :
a) Sử dụng phương pháp giải bài tập 2.2.1
b) Sử dụng phương pháp giải bài tập 2.1.2
GV :Nguyễn Dương Trang 13
V (km/h)
t(h)
100
0 -50
2
H14
t(h)
75 50
25
0
-50
H15
V (km/h)
Trang 14Giải :
a) Mô tả tính chất của mỗi chuyển động
Hai chuyển động xuất phát tại hai vị trí cách nhau 100 kmvà cùng một thời điểm
Xe 1 chuyển động đều với vận tốc v1 =25 km/h
Xe 2 chuyển động ngược chiều với xe 1 với v2 50 km/h
Sau hai h quay trở lại với vận tốc v’
2 = 75 km/h sau khi đi tiếp được 1h, nghỉ lại 30 phút rồi tiếp tục chuyển động theo chiều cũ với vận tốc v’
2 = 50 km/h b) Thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau
Công thức đường đi của mỗi xe :
Xe 1 : S1 = v1t = 25.t
Xe 2 : + Đi ngược chiều với xe 1 : S2 =100 – v2t =100 – 50t
+ Đi cùng chiều với xe 1: 2h : S3 = 0 km
3h : S3 = 75 km 3h 30 : S3 = 75 km
Sau 3h 30 : S3 = 75 + (t – 3,5)50
+ Lần gặp thứ nhất S1 = S2 => 25t =100 – 50 t => t +4/3 h
+ Lần gặp nhau thứ 2 :S3 = S2 =75 km ;sau t =3h chỗ gặp cách vị trí xuất phát của xe 1 25.4/3 =100/3 km
+ Lần gặp nhau thứ 3 là S1 = S3
25t =75 + (t -3,5 )50 => t = 4h
Chỗ gặp cách vị trí xuất phát của xe 1 :4.25 = 100 km
c) Vẽ đồ thị chuyển động
+ Bảng biến thiên :
S1(km) 0 25 100/3 50 75 175/2 100
+ Đồ thị :
GV :Nguyễn Dương Trang 14
100
2 0
S(km)
H
t(h)
75
3 3,5 4
Trang 15III KẾT LUẬN :
Qua các bài tập đồ thị chuyển động đã được giới thiệu ở trên là các bài tập
cụ thể, khái quát Từ các dạng bài tập này có thể mở rộng khai thác nâng cao thành những bài tập phức tạp hơn
Ví dụ :
Bài tập xác định vị trí và thời điểm gặp nhau trên đồ thị có thể xét bài tập này cho các thời điểm bất kì, xác định vị trí của mỗi chuyển động hoặc khoảng cách giữa hai chuyển động
Bài viết này chỉ dừng lại ở bài tập hai chuyển động và có thể mở rộng cho bài tập ba chuyển động hay nhiều chuyển động
Phần bài tập này được sử dụng trong một số giờ bài tập hoặc lồng ghép phần bài tâp củng cố sau mỗi bài học.Hoặc sử dụng trong quá trình ôn luyện học sinh giỏi
Trước khi tôi chưa đưa các bài toán giải bài tập đồ thị trong chuyển động đều vào trong giảng dạy, tôi thống kê chất lượng học tập môn Vật Lí 8 ở cuối năm như sau:
8/2 36 2 5,5 6 16,7 12 33,3 13 36,1 3 8,3 20 55,5
GV :Nguyễn Dương Trang 15
Trang 16Nhưng năm sau khi các em lớp 8 học chương trình Vật Lý, tôi đã áp dụng được vào phương pháp giải bài tập: “Đồ thị trong chuyển động đều” vào các bài toán thì các em có phần tiến bộ hơn và kết quả cuối năm như sau:
Bài tập đồ thị chưa phải là phương pháp hữu hiệu để tìm ra lời giải ngắn gọn, dễ hiểu song với yêu cầu càng cao về chất lượng giáo dục phương pháp đồ thị hoàn toàn phù hợp với đối tượng học sinh khá giỏi, là phương tiện hữu hiệu
để học sinh rèn luyện tư duy toán học trong vật lý Trong quá trình giảng dạy phần bài tập này đã thể nghiệm khá thành công với nhiều đối tượng học sinh khác nhau, thực sự là một phương tiện tư duy mới, tác động tích cực đến tính sáng tạo
và gây hứng thú trong quá trình học tập
Với năng lực và điều kiện có hạn, bài viết này chắc chắn còn gặp nhiều hạn chế rất mong được sự đóng góp và phê bình của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp
Xin trân trọng cảm ơn
