skkn hướng dẫn học sinh giải một số bài tập về vận tốc trung bình trong chuyển động không đều

Tröôøng THCS Vónh Phuùc Nguyeãn Thò Thuyø Trang PHÒNG GD VÀ ĐT THÀNH PHỐ BẾN TRE TRƯỜNG THCS VĨNH PHÚC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP VỀ VẬN TỐC TRUNG BÌNH TRONG CHUYỂN ĐỘNG KHÔNG ĐỀU Đề tài thuộc lĩnh vực : Vật lý Họ và tên người thực hiện: Nguyễn Thị Thùy Trang Chức vụ: Tổ trưởng tổ Lý-Tin học + Dạy lý 8, 9 Sinh hoạt tổ chuyên môn: Lý – Tin học 1 Trường THCS Vónh Phúc Nguyễn Thò Thuỳ Trang A. PHẦN MỞ ĐẦU I. BỐI CẢNH CỦA ĐỀ TÀI - Xuất phát từ mục tiêu đào tạo của trường THCS là phải trao dồi cho học sinh những kiến thức cơ bản của các mơn học, nhằm góp phần giáo dục tồn diện cho các em, trên cơ sở đó các em vận dụng sáng tạo trong đời sống và khoa học kĩ thuật. - Trong cải cách giáo dục việc rèn luyện kỹ năng giải bài tập vật lý bậc THCS chưa được chú trọng lắm. Trong chương trình của khối 6,7,8 có rất ít tiết bài tập do đó dẫn đến kết quả là học sinh còn hạn chế về kỹ năng giải bài tập, thậm chí có học sinh rất sợ bài tập Vật lý. II. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI - Đứng trước thực trạng này tơi thấy rằng việc rèn luyện kỹ năng giải bài tập cho học sinh là rất cần thiết, nó giúp cho học sinh khơng phải lo lắng khi học vật lý và thơng qua việc giải bài tập học sinh còn rèn luyện được: + Kỹ năng tóm tắt đề bài + Kỹ năng vận dụng kiến thức đã học về vật lý + Kỹ năng tính tốn + Củng cố kiến thức Vật lý - Với những lí do trên tơi quyết định chọn đề tài “ Hướng dẫn học sinh giải một số bài tập về vận tốc trung bình trong chuyển động khơng đều”. Tơi hy vọng rằng qua chun đề này giúp các em vơi đi cái khó khăn khi tiếp xúc với dạng bài tập về chuyển động ở lớp 8 và còn là hành trang giúp các em vững vàng khi học tiếp chương trình Vật lý các khối còn lại. III. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1. Phạm vi nghiên cứu Sáng kiến kinh nghiệm này viết về chủ đề: “ Hướng dẫn học sinh giải một số bài tập về vận tốc trung bình trong chuyển động khơng đều”.Nằm trong chương I : Cơ học của Vật lý lớp 8. 2 Trường THCS Vónh Phúc Nguyễn Thò Thuỳ Trang 2. Đối tượng nghiên cứu Hướng dẫn học sinh giải bài tập tính vận tốc trung bình của chuyển động khơng đều là một chun đề khó đối với học sinh đại trà . Vì vậy khi tơi viết chun đề này tơi chọn đối tượng học sinh là khá, giỏi. Nhằm mục đích bồi dưỡng học sinh giỏi và cũng là nền tảng cho các em khi học ở các lớp trên mà khơng bối rối khi gặp các dạng bài tốn tương tự như vậy. IV. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI - Giúp các em nắm vững lại một số khái niệm và công thức tính vận tốc trung bình, quãng đường và thời gian trong chuyển động không đều. - Giải được các bài tập về tính vận tốc trung bình của chuyển động khơng đều , cách tính thời gian chúng gặp nhau, chuyển động cùng chiều và chuyển động ngược chiều. - Bên cạnh đó còn giúp các em có kỹ năng giải bài tập vật lý , kỹ năng vận dụng các kiến thức đã học vào trong thực tế. - Ngồi ra qua chun đề này giúp các em rèn luyện được: + Kỹ năng tóm tắt đề bài + Kỹ năng vận dụng kiến thức đã học về vật lý + Kỹ năng tính tốn + Củng cố kiến thức Vật lý V. ĐIỂM MỚI TRONG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Qua chuyên đề này các em học sinh sẽ nắm bắt được một số kiến thức cơ bản về cách tính vận tốc trung bình của chuyển động không đều và một số dạng bài tập cơ bản tương tự. Để tính được vận tốc trung bình trong bất kì chuyển động không đều nào thì các em cần phải xác đònh rõ hai đại lượng liên quan đó là: quãng đường mà vật đi được và tổng thời gian mà vật đã sử dụng trong suốt quá trình chuyển động. 3 Trường THCS Vónh Phúc Nguyễn Thò Thuỳ Trang B. NỘI DUNG ĐỀ TÀI I. CƠ SỞ LÝ LUẬN - Trong những năm gần đây nền giáo dục nước nhà đang thực sự bước vào chặng đường đi lên với biết bao gian trn và thử thách, để đáp ứng u cầu của thời đại, tiến kịp nền giáo dục của thế giới. Mơn Vật lý đóng vai trò rất quan trọng trên chặng đường đổi mới này. Thơng qua mơn Vật lý học sinh có thể dễ dàng vận dụng kiến thức đã học để ứng dụng vào các ngành khoa học kỹ thuật. - Mơn Vật lý có đặc điểm riêng là mỗi bài tập, mỗi câu hỏi u cầu học sinh phải liên hệ kiến thức ở các lớp dưới, tìm hiểu các hiện tượng từ thực tế, xong trong chương trình Vật lý ở THCS rất ít tiết bài tập. Vì vậy để giúp học sinh học tốt mơn học này đòi hỏi giáo viên có sự lao động nghệ thuật sáng tạo, nghiêm túc và có hệ thống. II. THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ. - Do chương trình vật lí lớp 6,7,8 mỗi tuần chỉ có một tiết , phân phối chương trình không có tiết bài tập, có bài nội dung rất dài do đó không đủ thời gian để giải quyết các bài tập trong SBT. Phần lớn cho các em tự về nhà làm bài tập, có em học giỏi thì làm được còn các em khác thì không làm , chính vì vậy mà kỹ năng giải bài tập không có và thậm chí các em rất sợ làm bài tập vật lí. - Thực tế về trình độ học tập của học sinh đại trà qua khảo sát đầu năm học ở các lớp 8 6 , 8 7 và 8 8 của trường THCS Vĩnh Phúc như sau : lớp Số bài kiểm tra Giỏi Khá Trung bình Yếu Kém SL % SL % SL % SL % SL % 8 6 40 16 40.0 10 25.0 9 22.5 3 7.5 2 5.0 8 7 42 15 35.7 12 28.6 10 23.8 3 7.1 2 4.8 8 8 39 15 38.5 10 25.6 10 25.6 4 10.3 III. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 4 Tröôøng THCS Vónh Phuùc Nguyeãn Thò Thuyø Trang 1. Xây dựng lý thuyết về vận tốc và vận tốc trung bình. a. Chuyển động đều. Định nghĩa: Là chuyển động mà vận tốc có độ lớn không thay đổi theo thời gian. Công thức: v = t S trong đó: v là vận tốc t là thời gian S là quãng đường đi được b. Chuyển động không đều. Định nghĩa: Là chuyển động mà vận tốc có độ lớn thay đổi theo thời gian. Công thức: v tb = n n ttt SSS t S +++ +++ = 21 21 S: là tổng quãng đường mà vật đi được t : là tổng thời gian vật đi hết quãng đường đó c. Chuyển động ngược chiều và nguyên lý cộng vận tốc V = v A + v B v A v B A B Nếu hai vật xuất phát cùng một thời điểm cách nhau quãng đường S với hai vận tốc ( ) 1 2 1 2 1 2 A B S v v S v v t t v v S t v v  + =  ≠ → = ⇒  +  = +  d. Chuyển động cùng chiều và cách tính thới gian chúng gặp nhau 5 Trửụứng THCS Vúnh Phuực Nguyeón Thũ Thuyứ Trang Gi s v A < v B v vt A cỏch vt B mt khong thi gian S thỡ thi gian B ui kp A l: B A S t v v = e. Chuyn ng ca ca nụ v dũng nc (v cn > v dn ) V xuụi dũng = v CN + v dn V ngc dũng = v CN v dn V dn = 2 ndxd vv S = v xuụi .t xuụi = v ngc . t ngc 2. Cỏc dng bi tp Qua thc t ging dy nhiu nm mụn Vt lý lp 8 tụi thy vic gii bi tp v vn tc ca chuyn ng khụng u gp rt nhiu khú khn hc sinh khi 8. Do ú tụi xõy dng mt chuyờn ging dy cho hc sinh v Toỏn chuyn ng bao gm hai chuyờn nh sau õy: Chuyờn 1: Toỏn chuyn ng u + Tớnh vn tc + Tớnh thi gian + Tớnh quóng ng Chuyờn 2: Tớnh vn tc trung bỡnh trong chuyn ng khụng u. 3. Hng dn hc sinh gii bi tp v vn tc trung bỡnh ca chuyn ng khụng u. - lm tt dng bi tp ny hc sinh cn xỏc nh trng tõm kin thc ú l: tớnh c vn tc trung bỡnh trong bt c chuyn ng khụng u no cng cn phi xỏc nh rừ hai i lng liờn quan: - Quóng ng m vt i c trong sut quỏ trỡnh chuyn ng 6 B A v B V A Tröôøng THCS Vónh Phuùc Nguyeãn Thò Thuyø Trang - Tổng thời gian mà vật đi hết trong suốt quá trình chuyển động (kể cả thời gian nghỉ) - Sử dụng công thức: v tb = n n ttt SSS t S +++ +++ = 21 21 4. Một số ví dụ: Ví dụ 1: Một vận động viên môn xe đạp chuyển động trên 3 quãng đường AB, BC, CD . Quãng đường AB dài 45km trong 2giờ 15phút. Quãng đường BC dài 30km trong 24phút. Quãng đường CD dài 10km trong 1/4 giờ .Hãy tính: a. Vận tốc trung bình trên mỗi quãng đường. b. Vận tốc trung bình trên cả quãng đường ABCD? Hướng dẫn: Để giải bài tập này trước hết chúng ta phải thống nhất đơn vị thời gian và đơn vị vận tốc là km/h. S AB = S 1 = 45km, t 1 = 2 giờ 15 phút = 9/4 giờ S BC = S 2 = 30km, t 2 = 24 phút = 2/5 giờ S CD = S 3 = 10km, t 3 = 1/4 giờ Bài giải a. Tính vận tốc trung bình trên mỗi quãng đường bằng công thức v tb = t S v tb1 = t S = 45: 9/4 = 45 x 4/9 = 20 (km/h) v tb2 = t S = 30 : 2/5 = 30 x 5/2 = 75 (km/h) v tb3 = t S = 10 : 1/4 = 10 x 4 = 40 (km/h) b. Vận tốc trung bình trên cả quãng đường ABCD là: Ta có : v tb = 3,29 4 1 5 2 9 4 103045 321 321 = ++ ++ = ++ ++ ttt SSS (km/h) (Lưu ý học sinh trong câu b không được dùng công thức 1 2 3 3 tb v v v v + + = 7 Tröôøng THCS Vónh Phuùc Nguyeãn Thò Thuyø Trang để tính vì công thức này là trung bình cộng vận tốc chứ không phải là vận tốc trung bình). Ví dụ 2: Một người đi xe đạp trong nửa quãng đường đầu với vận tốc 12km/h, nửa quãng đường còn lại đi với vận tốc v 2 nào đó. Biết rằng vận tốc trung bình trên cả đoạn quãng đường là 8km/h. Hãy tính vận tốc v 2 ? Hướng dẫn: Bài tập này học sinh phải thấy được: 1/2 quãng đường đầu đi với vận tốc v 1 và thời gian t 1 1/2 quãng đường còn lại đi với vận tốc v 2 và thời gian t 2 GV hướng dẫn học sinh biểu diễn thời gian theo quãng đường để khi tính vận tốc trung bình đại lượng quãng đường bị triệt tiêu. S/2 S/2 Bài giải - Gọi t 1 là thời gian xe đạp đi được trong 1/2 quãng đường đầu với vận tốc v 1 Ta có: : 1 1 1 2 2 S S t v v = = - Gọi t 2 là thời gian xe đạp đi được trong 1/2 quãng đường còn lại với vận tốc v 2 Ta có: : 2 2 2 2 2 S S t v v = = Tổng thời gian xe đạp đi hết quãng đường S là: 1 2 1 2 2 2 S S t t t v v = + = + Vậy: 1 2 1 2 2 1 1 2 2 tb S S v S S t v v v v = = = + + Thay v tb = 8km/h và v 1 = 12km/h Ta tìm được : v 2 = ( / ) 2 2 2 2 2 2 12 2 8 4 3 12 6 1 1 12 12 v v v v km h v v = ⇔ = ⇔ = + ⇔ = + + 8 BA BA V 1 V 2 Tröôøng THCS Vónh Phuùc Nguyeãn Thò Thuyø Trang Ví dụ 3: Một ca nô chạy từ bến A đến bến B rồi trở lại bến A trên một dòng sông. Hỏi nước sông chảy nhanh hay chảy chậm thì vận tốc trung bình của ca nô trong suốt thời gian cả đi lẫn về sẽ lớn hơn? (coi vận tốc ca nô so với vận tốc dòng nước có độ lớn không đổi). Hướng dẫn: Bằng sơ đồ các em thấy rõ mối quan hệ giữa 3 vận tốc: v xuôi = v CN + v dn ; v ngược = v CN – v dn từ đó tìm mối quan hệ giữa v, t và S để tính được v tb Bài giải - Gọi v là vận tốc của ca nô khi nước yên lặng v n là vận tốc của dòng nước (v > v n ) S là quãng đường từ A đến B t 1 là thời gian ca nô đi từ A đến B t 2 là thời gian ca nô đi từ B đến A - Ta có: ; 1 n S t v v = + 2 n S t v v = − -Nên ta có: 1 2 n n S S t t t v v v v = + = + + − - Vậy: ( )( ) 2 2 2 2 2 2 2 2 n tb n n n n n n n v v S v S S v v v v v v v v v v v v v v v v − = = = = − + + + + − − + − Kết quả trung bình phụ thuộc vào vận tốc dòng nước. Nếu vận tốc dòng nướccàng nhỏ thì v 2 – v 2 n càng lớn. Vậy: vận tốc trung bình của ca nô cả đi lẫn về tăng khi vận tốc dòng nước càng nhỏ. 9 v ng A B v xd Tröôøng THCS Vónh Phuùc Nguyeãn Thò Thuyø Trang Ví dụ 4: Một người đi xe đạp , nửa quãng đường đầu đi với vận tốc 20km/h, trong nửa thời gian còn lại đi với vận tốc 10km/h. Cuối cùng người ấy đi với vận tốc 5km/h . Tính vận tốc trung bình trên cả quãng đường người đó đã đi? Hướng dẫn Bước 1: GV hướng dẫn học sinh tóm tắt đề bài Gọi t = t 1 + t 2 là tổng thời gian đi hết quãng đường đó. Với S 1 = S/2 là quãng đường đầu người đó đi được trong thời gian t 1 với vận tốc v 1 = 20km/h Với thời gian t 2 /2 người đó đi được quãng đường S 2 (S 2 là một phần của nửa quãng đường còn lại)với vận tốc v 2 = 10km/h. Với thời gian t 2 /2 còn lại người đó đi hết quãng đường S 3 với vận tốc 5km/h Mà S = S 1 + S 2 + S 3 trong đó S 1 = S 2 + S 3 = S/2 Bước 2: Phương pháp giải Phải biểu diễn t 1 và t 2 theo quãng đường S và 3 vận tốc đã cho rồi dùng công thức tính vận tốc trung bình để giải. Bài giải Gọi thời gian xe đạp đi nửa quãng đường đầu là t 1 và nửa quãng đường còn lại là t 2 . => t = t 1 + t 2 (1). Vì nửa quãng đường đầu xe đi được với vận tốc v 1 = 20km/h Ta có: : ( ) 1 1 1 2 2 2 S S t v v = = Gọi S 2 là quãng đường đi với vận tốc v 2 = 10km/h hết thời gian t 2 /2. Ta có: . 2 2 2 2 t S v= Gọi S 3 là quãng đường còn lại đi với vận tốc v 3 = 5km/h hết thời gian là t 2 /2 Ta có: . 2 3 3 2 t S v= => 2 2 2 3 2 3 2 2 t t S S v v+ = + ( ) 2 2 3 2 2 t S v v= + => 2 2 3 S t v v = + (3) 10 [...]... đồ học sinh có thể tóm tắt đề bài từ đó tìm ra mối quan hệ giữa S, v, t để có hướng giải cho phù hợp II Ý NGHĨA CỦA SKKN Với các ví dụ có lời giải và hướng dẫn giải, cùng với các bài học kinh nghiệm đã phần nào bồi dưỡng cho học sinh một mảng kiến thức về cách tính vận tốc trung bình trong chuyển động khơng đều Đây là kiến thức vật lý, tốn học tương đối khó nó phần nào đáp ứng được nhu cầu của học sinh. .. CỦA SKKN - Qua chuyên đề này tôi thấy học sinh giải bài tập có tiến bộ hơn Đa số học sinh khá, giỏi có thể làm được các dạng bài toán này ,không những thế mà các em học sinh còn lại làm bài tập về chuyên đề 1 « chuyển động đều « cũng được khả quan - Kết quả sau khi học xong chương cơ học như sau : lớp 86 87 88 Số bài kiểm tra 40 42 39 Giỏi SL % SL % 22 20 25 9 11 5 22.5 26.2 12.8 55.0 47.6 64.1 Khá Trung. .. đối tượng học sinh phải có năng lực tư duy tốn học , có óc sáng tạo nhạy bén và biết vận dụng kiến thức tốn học kết hợp cho bài giải của mình một cách hợp lí và chính xác 2 Đối với học sinh - Vận tốc trung bình trong chuyển động khơng đều có cơng thức tương tự S  vtb = t  cơng thức tính vận tốc trong chuyển động đều :  v = S  t  S S + S + + S 1 2 n Song ở vtb = t = t + t + + t 1 2 n Tổng qng... tượng có một tư duy sâu sắc hơn về chuyển động nói riêng và vật lý nói chung cùng kỹ năng vận dụng kiến thức tốn học mà học sinh bậc THCS còn nhiều lúng túng do thời lượng dành cho việc giải bài tập trong chương trình vật lý cải cách q ít ỏi III.KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRIỂN KHAI 13 Trường THCS Vónh Phúc Nguyễn Thò Thuỳ Trang Việc dạy và học Vật lý trong trường phổ thông là rất quan trọng vì môn học này rất... thực tế để học sinh khắc sâu kiến thức - Nắm chắc đặc điểm của từng đối tượng học sinh để gây hứng thú học tập cho các em từ đó hình thành cho các em ý thức say mê nghiên cứu, tự tìm tòi học hỏi, sáng tạo trong mơn vật lý 12 Trường THCS Vónh Phúc Nguyễn Thò Thuỳ Trang - Khi dạy nâng cao mơn vật lý phải chọn đối tượng học sinh cho phù hợp , đối tượng học sinh phải có năng lực tư duy tốn học , có óc sáng... là rất quan trọng vì môn học này rất gần gũi và thực tế trong đời sống khoa học và kó thuật Do đó chuyên đề này áp dụng cho học sinh đại trà và đặc biệt là học sinh khá, giỏi và học sinh học bồi dưỡng cấp THCS IV KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT Thường xuyên tổ chức sinh hoạt chuyên môn cấp Phòng, cấp Sở để đội ngũ giáo viên Vật lý có điều kiện trao đổi, học hỏi kinh nghiệm chuyên môn cũng như nghiệp vụ sư phạm... Trung bình SL % 6 8 9 15 19.0 23.1 Yếu SL % 3 3 Kém SL % 7.5 7.2 C.PHẦN KẾT LUẬN I BÀI HỌC KINH NGHIỆM 1 Đối với giáo viên - Phải nắm vững chương trình Vật lý ở cấp THCS, nghiên cứu kĩ các tài liệu như SGK, SGV, SBT , một số sách nâng cao và sách bồi dưỡng - Có phương pháp dạy lơgíc từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp bằng các hệ thống câu hỏi và bài tập tương tự , liên hệ bài học vào thực tế để học. .. đường đó Tóm tắt S = 100km vx = 35km/h vn = 5km/h s1 = 10km t=? Bài giải Khi chuyển động xi dòng thì vận tốc của xuồng máy là : v = vx + vn = 40km/h Qng đường xuồng máy đã đi được là : s = 100 – 10 = 90 km Thời gian xuồng máy đi hết qng đường 90km t1 = s 90 = = 2,25h v 40 sau đó xuồng trơi theo dòng nước nên vận tốc của xuồng bằng vận tốc của dòng nước Vậy thời gian đi hết qng đường còn lại là : 11... + S3 = Nguyễn Thò Thuỳ Trang S 2 S S Thay (2) và (3) vào (1) ta được: t = 2v + v + v 1 2 3 Vậy vận tốc trung bình trên cả qng đường là : v tb = S S S 40.15 = = = = 10, 9(km / h) S S S S t 40 + 15 + + 2v1 v 2 + v3 40 10 + 5 Ví dụ 5 : Một chiếc xuồng máy chuyển động xi dòng nước một qng đường 100km Biết vận tốc của xuồng là 35km/h và của nước là 5km/h khi cách đích 10km xuồng bị hỏng máy, người lái cho... 3 III Giải quyết vấn đề 4 IV Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm -11 C PHẦN KẾT LUẬN I Những bài học kinh nghiệm -11 II Ý nghĩa của sáng kiến kinh nghiệm -12 III Khả năng ứng dụng triển khai 13 IV Những kiến nghị và đề xuất. -13 Tài liệu tham khảo Sách giáo khoa Vật lý 8 Sách bài tập Vật . “ Hướng dẫn học sinh giải một số bài tập về vận tốc trung bình trong chuyển động khơng đều . Tơi hy vọng rằng qua chun đề này giúp các em vơi đi cái khó khăn khi tiếp xúc với dạng bài tập về chuyển. kiến thức cơ bản về cách tính vận tốc trung bình của chuyển động không đều và một số dạng bài tập cơ bản tương tự. Để tính được vận tốc trung bình trong bất kì chuyển động không đều nào thì các. tính vận tốc trung bình, quãng đường và thời gian trong chuyển động không đều. - Giải được các bài tập về tính vận tốc trung bình của chuyển động khơng đều , cách tính thời gian chúng gặp nhau, chuyển