Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương “tĩnh học vật rắn”, vật lí lớp mười nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thị Linh XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “TĨNH HỌC VẬT RẮN”, VẬT LÍ LỚP MƯỜI NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thành phố Hồ Chí Minh – 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thị Linh XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “TĨNH HỌC VẬT RẮN”, VẬT LÍ LỚP MƯỜI NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH Chuyên ngành: Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí Mã số : 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGƠ DIỆU NGA Thành phố Hồ Chí Minh – 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục với đề tài “Xây dựng sử dụng hệ thống tập dạy học chương “Tĩnh học vật rắn”, Vật lí lớp Mười nhằm bồi dưỡng lực giải vấn đề học sinh” cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các nội dung kết luận văn hồn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả Nguyễn Thị Linh LỜI CẢM ƠN Trong q trình hồn thành luận văn này, nhận nhiều quan tâm, động viên giúp đỡ từ quý thầy cô, đồng nghiệp, em học sinh, bạn bè gia đình Tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới: Cơ giáo, TS Ngô Diệu Nga, người dành nhiều thời gian trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình cho tơi suốt q trình nghiên cứu, tiến hành hồn thành luận văn Ban Giám hiệu, Phịng Sau đại học, Ban chủ nhiệm khoa Vật lí tổ mơn Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho tơi thực luận văn Ban Giám đốc Trung tâm Giáo dục nghề nghiệp – Giáo dục thường xuyên Quận em học sinh lớp 10A3 tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành q trình thực nghiệm sư phạm Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè tồn thể anh chị học viên lớp cao học K28 động viên, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Do điều kiện thực đề tài có giới hạn thời gian đối tượng nên tránh thiếu sót, tơi kính mong nhận góp ý từ thầy cô anh chị học viên để đề tài hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 Tác giả Nguyễn Thị Linh MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình Danh mục biểu đồ Danh mục sơ đồ MỞ ĐẦU Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP, HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 1.1 Cơ sở lý luận bồi dưỡng lực giải vấn đề học sinh dạy học Vật lí 1.1.1 Khái niệm lực 1.1.2 Cấu trúc chung lực 1.1.3 Các mức độ lực 1.1.4 Năng lực giải vấn đề 1.2 Cơ sở lý luận hướng dẫn hoạt động giải tập Vật lí dạy học Vật lí phổ thông nhằm bồi dưỡng lực giải vấn đề học sinh 14 1.2.1 Cơ sở lý luận dạy giải tập Vật lí 14 1.2.2 Hướng dẫn hoạt động giải tập Vật lí dạy học Vật lí nhằm bồi dưỡng lực giải vấn đề học sinh 22 1.3 Kiểm tra đánh giá lực giải vấn đề học sinh dạy học Vật lí 25 1.3.1 Các khái niệm kiểm tra đánh giá dạy học 25 1.3.2 Vai trò, mục tiêu kiểm tra, đánh giá theo định hướng phát triển lực học sinh 26 1.3.3 Sự khác biệt đánh giá theo lực đánh giá theo chuẩn kiến thức kỹ 27 1.3.4 Phương pháp hình thức kiểm tra, đánh giá theo định hướng phát triển lực học sinh 29 1.3.5 Các công cụ đánh giá theo hướng phát triển lực 33 1.3.6 Các công cụ đánh giá phát triển lực giải vấn đề học sinh 36 1.4 Thực trạng việc dạy giải tập Vật lí chương “Tĩnh học vật rắn” Vật lí 10 theo hướng bồi dưỡng lực giải vấn đề học sinh số trường THPT Thành phố Hồ Chí Minh 40 1.4.1 Mục đích điều tra 40 1.4.2 Đối tượng thời gian điều tra 40 1.4.3 Phương pháp điều tra 40 1.4.4 Kết - Phân tích kết 40 Tiểu kết Chương 43 Chương XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “TĨNH HỌC VẬT RẮN” - VẬT LÍ 10 NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 44 2.1 Cấu trúc nội dung kiến thức chương “Tĩnh học vật rắn” - Vật lí 10 44 2.1.1 Cấu trúc nội dung chương “Tĩnh học vật rắn” - Vật lí 10 44 2.1.2 Nội dung kiến thức chương “Tĩnh học vật rắn” - Vật lí 10 45 2.2 Mục tiêu dạy học chương “Tĩnh học vật rắn” - Vật lí 10 49 2.2.1 Mục tiêu kiến thức cấp độ nhận thức 49 2.2.2 Mục tiêu kỹ 53 2.2.3 Mục tiêu thái độ 54 2.2.4 Mục tiêu bồi dưỡng lực 54 2.3 Xây dựng hệ thống tập dạy học chương “Tĩnh học vật rắn” Vật lí 10 54 2.3.1 Nguyên tắc xây dựng hệ thống tập nhằm bồi dưỡng lực giải vấn đề học sinh 54 2.3.2 Hệ thống tập sử dụng dạy học chương“Tĩnh học vật rắn” 55 2.4 Kế hoạch sử dụng tập nhằm bồi dưỡng lực giải vấn đề học sinh dạy học chương “Tĩnh học vật rắn” - Vật lí 10 55 2.5 Thiết kế phương án dạy học chương “Tĩnh học vật rắn” Vật lí 10 có sử dụng hệ thống tập soạn thảo nhằm bồi dưỡng lực giải vấn đề học sinh 57 Tiểu kết Chương 96 Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 97 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 97 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 97 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 97 3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 97 3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 97 3.4 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 98 3.5 Xây dựng công cụ đánh giá lực giải vấn đề dạy học chương “Tĩnh học vật rắn” - Vật lí 10 100 3.5.1 Đánh giá theo thang đo lực giải vấn đề 100 3.5.2 Đánh giá định lượng 100 3.6 Kết thực nghiệm sư phạm 105 3.6.1 Diễn biến trình thực nghiệm sư phạm 105 3.6.2 Đánh giá theo thang đo lực giải vấn đề 113 3.6.3 Kết định lượng trình thực nghiệm sư phạm 114 Tiểu kết Chương 118 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Thứ tự Các chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ BT Bài tập BTVL Bài tập Vật lí GV Giáo viên HS Học sinh THPT Trung học phổ thông GQVĐ Giải vấn đề TNSP Thực nghiệm sư phạm DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các mức độ hành vi lực GQVĐ 11 Bảng 1.2 Kế hoạch sử dụng BTVL dạy học 24 Bảng 1.3 So sánh đánh giá lực đánh giá kiến thức, kỹ 28 Bảng 1.4 Tiêu chuẩn đánh giá Rubric tốt 34 Bảng 1.5 Mô tả thang đo lực giải vấn đề học sinh 37 Bảng 2.1 Mục tiêu kiến thức cấp độ nhận thức 49 Bảng 2.2 Kế hoạch sử dụng tập nhằm bồi dưỡng lực GQVĐ dạy học chương “Tĩnh học vật rắn” - Vật lí 10 55 Bảng 3.1 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 98 Bảng 3.2 Tiêu chí đánh giá mức độ hồn thành tập nhóm 102 Bảng 3.3 Tiêu chí đánh giá sản phẩm “Đồ chơi cân bằng” nhóm 102 Bảng 3.4 Tiêu chí đánh giá cá nhân tham gia hoạt động nhóm 103 Bảng 3.5 Tiêu chí đánh giá thành viên nhóm 104 Bảng 3.6 Tiêu chí đánh giá mức độ hoàn thành tập nhà HS 104 Bảng 3.7 Kết đánh giá theo thang đo lực giải vấn đề 113 Bảng 3.8 Kết đánh giá trình 114 Bảng 3.9 Thống kê số HS đạt mức 1, 2, lực GQVĐ 116 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1 Học sinh tham gia thảo luận nhóm 109 Hình 3.2a Nhóm với sản phẩm “chuồn chuồn tre” 112 Hình 3.2b Nhóm với sản phẩm “chú thăng bằng” 112 Hình 3.2c Nhóm với sản phẩm “người que” 112 Hình 3.2d Nhóm với sản phẩm “lật đật trứng” 112 PL33 A1.4 - Muốn miếng bìa (hoặc nhựa mỏng) nằm cân F2 = F1; mà F2 = P2, F1 = P1 nên P1 phải P2 Tức trọng lượng hai cân phải - Hai lực tác dụng vào miếng bìa phương, độ lớn ngược chiều 2.Quả cầu sợi dây đứng cân Các lực tác dụng lên cầu : lực căng dây T trọng lực P ⃗ 𝑇 Hai lực phương, độ lớn ngược chiều Miếng gỗ treo hình 2.6 đứng cân 𝑃⃗ trọng lực P cân với hợp lực T1 , T2 4.Điều kiện để vật rắn cân chịu tác dụng hai lực ba lực khơng song song: - Ba lực phải có giá đồng phẳng, đồng quy - Hợp lực hai lực phải cân với lực thứ ba A1.5 Thuyền vật rắn cân nên lực tác dụng có giá qua trọng tâm.Thuyền chịu tác dụng lực: Lực đẩy dòng nước N , lực căng sợi dây T , lực đẩy gió G y ⃗ −𝑇 𝐺 Điều kiện để thuyền cân bằng: N + G + T = (1) Chiếu (1) lên Ox: N = Tcosα = 50 N α O ⃗ 𝑁 x Chiếu (1) lên Oy: G = Tsinα = 86,6 N A1.6 ⃗ 𝑇 Các giày đứng n (đứng cân bằng) chịu tác dụng lực cân bằng: lực căng dây T trọng lực P Để giày đứng cân bằng, lực căng dây trọng lực phải phương Trọng lực có phương thẳng đứng nên lực căng dây phải có phương thẳng đứng Mà điểm đặt trọng lực không đổi, điểm đặt lực căng dây lên giày lại khác nhau, tư chúng khác PL34 Việc treo giày tư khác khơng làm thay đổi trọng tâm Vì trọng tâm vật rắn phụ thuộc vào phân bố khối lượng vật Cách xác định trọng tâm vật rắn phương pháp thực nghiệm: Buộc dây vào điểm A mép vật treo lên Vật đứng yên tác dụng hai lực cân bằng: trọng lực đặt trọng tâm G lực căng dây A Do trọng tâm vật phải nằm đường kéo dài dây treo Sau đó, buộc vật vào điểm B mép vật, thực tương tự, ta tìm đường thẳng thứ hai chứa trọng tâm Vậy trọng tâm G giao điểm hai đường thẳng A1.7 Trọng tâm viên gạch lát hình vng (phẳng, mỏng, đồng chất) tâm đối xứng hình vng (giao điểm đường chéo) Trọng tâm mặt bàn hình trịn (phẳng, mỏng, đồng chất) tâm hình trịn Trọng tâm miếng bìa hình thoi (phẳng, mỏng, đồng chất) giao điểm hai đường chéo Cách xác định trọng tâm vành xe đạp: Buộc dây vào điểm A mép vành bánh xe treo lên Trọng tâm vật phải nằm đường kéo dài dây treo Sau đó, buộc vật vào điểm B mép vật, thực tương tự, ta tìm đường thẳng thứ hai chứa trọng tâm Vậy trọng tâm G giao điểm hai đường thẳng Trọng tâm vành bánh xe tâm đối xứng nó, nằm ngồi Ví dụ vật có trọng tâm nằm ngồi vật: nhẫn, bu-lông, hộp rỗng B1.1 ⃗𝑵 ⃗ a Người chịu tác dụng lực: trọng lực P phản lực N mặt phẳng nghiêng b Người khơng trạng thái cân Vì hai ⃗ 𝑭 ⃗𝑷 ⃗ lực tác dụng vào người không giá c Hợp lực tác dụng vào người xác định hình d Để giữ cho người đứng n mặt phẳng nghiêng phải tác dụng thêm vào người lực cân với hợp lực P N PL35 B1.2 Dây chịu tác dụng lực: T1 , T2 , P T12 Khi người đứng thăng bằng: T1 + T2 + P =  P  T12 , α = 120° T2 T1 P Dây không dãn  T1 = T2 = P = 680 N B1.3 a Nếu treo đèn vào đầu dây, đèn chịu tác dụng trọng lực lực căng dây P = mg = 10 N, Tmax= N Vì P > Tmax nên treo đèn vào đầu dây dây bị đứt b Khi hệ cân bằng: T1 + T2 + P =  P  T12 , α = 60° P Dây không dãn  T1 = T2 = 2cos c Dây đứt T1=T2> Tmax    10  5,77 N 2cos30o 10 2cos    cos   0, 625    102, 6o B1.4.Khi hệ cân bằng: T1 + T2 + P = (1) Chiếu (1) lên Ox: - T2 + T1cosα = (2) Chiếu (1) lên Oy: - P + T1sinα = (3) Từ (2) (3)  T2 AB AB 35  cot      0,98 2 P AC BC  AB 50  352  T2 = 294,1 N; T1 = T2 T   420,1N AB cos  BC A2.1 F1 = PA = 200 N; F2 = PB = 220 N Lực mà đòn gánh đè lên vai người: F = F1+F2 = 420 N F1 d   10d1 = 11d2; mà d1 + d2 = 1,26 m =126cm F2 d1  d 1= 66 cm; d2 = 60 cm Vai người cách đầu đòn gánh thúng A 66 cm, cách đầu đòn gánh thúng B 60 cm PL36 A2.2.Phương án thí nghiệm để xây dựng quy tắc tìm hợp lực hai lực song song, chiều: - Gắn lò xo lên bảng thép, móc thang treo vào lị xo hình vẽ Sau dịch chuyển hai móc treo bên ngồi đến hai vị trí thang treo hình vẽ, vặn vít để chốt chặt hai vị trí - Treo hai chùm nặng vào thước Đánh dấu vị trí thước: Dùng định vị để xác định vị trí thang treo (đặt song song với thang treo) - Dùng bút để kẻ đường dọc theo định vị Đánh dấu vị trí hai điểm treo ghi số thước vị trí đường thẳng vừa kẻ - Tháo bỏ nặng hai móc ngồi treo hết vào móc Dịch chuyển móc đến vị trí cho thước trùng với vị trí đánh dấu Đánh dấu vị trí móc treokhi đường thẳng Thực lại bước thí nghiệm thay đổi độ lớn F1 F2 Ghi kết thí nghiệm vào bảng Lần F1 = F2 = F= l1 = l2 = 𝐹1 = 𝐹2 𝑙2 = 𝑙1 Lần F1 = F2 = F= l1 = l2 = 𝐹1 = 𝐹2 𝑙2 = 𝑙1 Lần F1 = F2 = F= l1 = l2 = 𝐹1 = 𝐹2 𝑙2 = 𝑙1 Trong đó: l1 khoảng cách từ điểm đặt F1 đến điểm đặt F l2 khoảng cách từ điểm đặt F2 đến điểm đặt F PL37 Xử lí kết lần thí nghiệm để rút nhận xét về: + Độ lớn hợp lực F= + Phương chiều hợp lực F + Mối liên hệ 𝐹1 𝐹2 với 𝑙2 𝑙1 𝑙2 𝑙1 với 𝑑1 𝑑2 A2.3.(tiếp theo A2.1) Nếu chuyển 2kg hàng từ thúng A sang thúng B: F1 = PA = 180 N; F2 = PB = 240 N Lực mà đòn gánh đè lên vai người: F = F1+F2 = 420 N F1 d   3d1 = 4d2; mà d1 + d2 = 1,26 m  d1= 72 cm; d2 = 54 cm F2 d1 Vai người cách đầu đòn gánh thúng A 72 cm, cách đầu đòn gánh thúng B 54cm Nếu chuyển 2kg hàng từ thúng B sang thúng A: F1 = PA = 220 N; F2 = PB = 200 N Lực mà đòn gánh đè lên vai người: F = F1+F2 = 420 N F1 d   11d1 = 10d2; mà d1 + d2 = 1,26 m  d1= 60 cm; d2 = 66 cm F2 d1 Trong hai trường hợp trên, vai người gánh chịu lực tác dụng Trường hợp thúng B nhẹ thúng A giúp người gánh thực dễ dàng Vì người gánh dùng tay tác dụng thêm lực để vai đặt đòn gánh Mặt khác thúng nặng phía sau giúp bước dễ Tuy nhiên, chênh lệch khối lượng hai thúng không lớn (nhỏ 5kg) để khoảng cách từ đầu đòn gánh đến vai dài bước chân chiều dài đòn gánh gần sải tay người gánh A2.4 Áp dụng qui tắc tổng hợp hai lực song song chiều để tìm trọng tâm khối gỗ: Chia khối gỗ thành nhiều phần nhỏ, phần chịu tác dụng trọng lực nhỏ Hợp lực trọng lực nhỏ trọng lực tác dụng lên vật Điểm đặt hợp lực trọng tâm vật A2.5 Trọng lượng bao cát: P = 300 N; Điểm treo bao cát địn khênh PL38 FA , FB lực mà đòn khênh đè lên vai An Bình Ta có FA + FB =P = 300 N, FB d A    FA  FB  150 N FA d B An yếu Bình  FA < FB  d A  d B Vậy để giúp An, Bình cần di chuyển điểm treo bao cát lại gần vai Bình (dB< 0,6 m) Bạn An trước bạn Bình dùng tay giữ bao cát bước dễ dàng ⃗⃗⃗ 𝐹3 A2.6 Để ba lực song song cân lực trái chiều phải O1 cân với hợp lực hai lực lại  Đặc điểm hệ ba lực song song cân bằng: + Ba lực phải có giá đồng phẳng O d1 ⃗⃗⃗ 𝐹1 O2 d2 ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐹12 ⃗⃗⃗ 𝐹2 + Lực phải ngược chiều với hai lực + Độ lớn lực tổng độ lớn hai lực + Giá lực ⃗⃗⃗ 𝐹3 chia khoảng cách giá hai lực theo tỉ lệ nghịch với độ lớn: d1 F2  d F1 B2.1 Trọng lượng cầu dừa: P = 720 N FA , FB lực mà cầu đè lên hai bờ mương dA= AG = 2,4 m; dB= BG = 1,2 m FA + FB =P = 720 N, FB d A    FA  240 N ; FB  480 N FA d B B2.2 Trọng lượng đèn: P = 21 N, chiều dài máng đèn l = 1,2 m FA , FB lực tác dụng treo lên hai điểm A, B máng đèn Đèn cân tác dụng hệ lực song song: FA , FB , P Ta có dA = dB = 1,  0,  0, 4m PL39 FA + FB =P = 21 N, FB d A    FA  FB  10,5N FA d B Nếu điểm A dời đầu máng dA = 0,6 m; dB = 0,4 m FA + FB =P = 21 N, FB d A   1,5  FA = 8,4 N; FB = 12,6 N FA d B B2.3 Khi người ngồi xích đu, để hệ cân cáclực căng dây T1 , T2 áp lực tác dụng lên ghế (bằng trọng lực tác dụng lên người P ) phải cân P = 750 N; T1max = T2max = 350 N  P > T1max+T2max Dây bị đứt Người ngồi xích đu khơng an tồn B2.4 a F lực tác dụng lên vai người FA , FB lực giữ tay, trọng lực tác dụng lên bị dA, dBlần lượt khoảng cách từ tay điểm treo bị đến vai Ta có : FAdA = FBdB; dA = 30 cm; dB = 50 cm; FB = 50 N  FA  250 N  83,3 N b dB = 30 cm; dA = 50 cm  FA  30 N c Lực tác dụng lên vai người: F = FA + FB Trường hợp (a) vai người chịu lực lớn B2.5 G1 G G2 ⃗⃗⃗⃗ 𝑃2 ⃗⃗⃗ 𝑃1 𝑃⃗ ⃗⃗⃗⃗ 𝑃2 GO C 𝑃⃗ ⃗⃗⃗ 𝑃1 PL40 a.Vì bìa phẳng, mỏng, đồng chất nên ta coi gồm hai ghép lại - Tấm thứ hình chữ nhật dài 15 cm, rộng 10 cm, trọng lực P1 đặt G1 - Tấm thứ hai hình vng cạnh cm, trọng lực P2 đặt G2 Miếng bìa cần xét có trọng lực P  P1  P2 đặt G Theo quy tắc hợp lực song song, chiều: Mặt khác, mỏng đồng chất nên P1 d GG2   P2 d1 GG1 P1 S1 15.10     GG2  6GG1 (1) P2 S2 5.5 Dựa vào hình vẽ ta có: G1G2  2,52  102 (2) Từ (1) (2) suy GG1 = 15 17cm  61,85cm Vậy vị trí G nằm đoạn G1G2 cách G1 61,85 cm b P1 trọng lực miếng bìa hình trịn tâm O chưa bị kht P2 trọng lực miếng bìa hình trịn tâm C, bán kính r = R/2 mà ta khoét từ mỏng ban đầu P trọng lực mỏng cần xét, có trọng tâm G Khi P1 P2 ngược chiều P  P1  P2 P GC Áp dụng quy tắc hợp lực song song, chiều ta có:   P2 GO GO  R GO P1 S1 R2 R     GO  Mặt khác, mỏng đồng chất nên P2 S2  R    2 A3.1 Chỉ có bạn Vui làm cánh cửa quay Nếu bạn đẩy cửa mạnh (tăng độ lớn lực tác dụng) có bạn Vui làm quay cánh cửa làm cánh cửa quay nhanh Cịn bạn khác khơng làm cánh cửa quay PL41 Lực có giá song song cắt trục quay khơng làm quay vật Lực có phương vng góc với cửa có giá xa trục quay tác dụng làm quay cửa mạnh A3.2 F1 = 0,5 N , F2 = 1,5 N (lấy g = 10m/s2) d1 = cm ,d2 = cm F1d1= F2d2 Nếu tháo bỏ hai chuỗi cân thay đổi hai khoảng cách từ giá lực đến trục quay đĩa khơng cịn đứng cân Khi F1d1≠F2d2 Nếu tháo bỏ hai chuỗi cân thay đổi hai khoảng cách từ giá lực đến trục quay F1d1=F2d2 đĩa đứng cân Điều kiện để vật có trục quay cố định đứng cân tổng momen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ tổng momen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ A3.3 Lực tác dụng lên cửa em bé nhỏ lực tác dụng lên cửa bố (F1d2) nên momen lực em bé với momen lực bố: F1d1 = F2d2 Em bé giữ khơng để bố em khơng đóng cánh cửa A3.4.Trọng lượng em: P1= 150 N; Trọng lượng chị P2 = 450 N Bập bênh có trục quay trọng tâm O Trục quay cách đầu bập bênh 1,2 m Bập bênh tư thăng theo phương ngang M P  M P  P1.d1  P2 d2  150.d1  450d2 (1) Vì P2> P1  d1  d Nếu em bé ngồi đầu bập bênh: d1max = 1,2 m (2) Từ (1) (2) suy d2 = 0,4 m Vậy bập bênh tư thăng theo phương ngang, chị ngồi cách trục quay 0,4 m; em ngồi cách trục quay 1,2 m Em nâng chị lên M P max  M P  P1.d1max  P2 d2 PL42  d2  P1 150 d1max  d  1,  0, 4m P2 450 Vậy em nâng chị lên em ngồi đầu bập bênh, chị ngồi phía bên cách trục quay khoảng nhỏ 0,4 m A3.5 Cách 1:Khối lượng cân m0 = 50 gam Khối lượng thước m AB = l Đặt cân đầu thước, đẩy đầu nhơ khỏi mép bàn Đến thước bắt đầu quay quanh mép bàn đo chiều dài l0 đoạn nhơ Áp dụng quy tắc momen lực: P0.AC = P CG l  2l0 l P0 = m0g, P = mg, AC = l0, CG =  l0  2 C G A 2m0l0 l  2l0 m Vậy m0gl0 = mg l  2l0 ⃗⃗⃗⃗ 𝑃0 B 𝑃⃗ Cách 2: Bố trí hình vẽ Treo cân vào đầu A, điều chỉnh vị trí C đến C A G B AB cân Áp dụng quy tắc momen lực: P0.AC = P CG l  2l0 l P0 = m0g, P = mg, AC = l0, CG =  l0  2 Vậy m0gl0 = mg 𝒎𝟎 2m0l0 l  2l0 m l  2l0 A3.6 Thanh mỏng có trục quay trọng tâm O Khoảng cách OA A O = OB Để AB nằm ngang cân trọng lượng vật treo vào A phải trọng lượng vật treo vào B Treo vật M vào A, M sau treo vào B cân đến nằm ngang cân Khi khối lượng M tổng khối lượng cân treo B A3.7 Người đàn ơng làm tăng chiều dài cánh tay địn lực, khiến cho momen lực tăng lên, bu-lông tháo dễ dàng A3.8 Khi bị tót lại gần, người chơi né cách giậm chân vào mặt đất, mặt đất tác dụng trở lại chân người lực hướng lên, tạo momen quay chiều với momen trọng lực người đối diện, khiến người đối diện hạ B PL43 xuống, người đẩy lên cao Khi bị lại gần người đối diện xử lý tương tự A3.9 𝐹 trọng lượng máng nước, 𝑃⃗ trọng lượng chày Khi nước chảy vào đầy máng nước tạo momen lực MF> MP, cần cối nâng lên Sau đó, nước chảy hết MF < MP, cần cối hạ xuống giáng chày vào cối gỗ để gạo phía trước, lại nâng lên nước đầy, giã liên tục G O B3.1 B A 𝑃⃗ 𝐹 Gọi A đầu bên trái, B đầu bên phải, O trục quay G trọng tâm Để nằm ngang: M F  M P  F OB  P.OG  F  P B3.2 Để vật quay quanh trục qua O  M F  M P OG 0,3  2100  100 N OB 6,3 a ⃗ 𝑄 P.a  F b  P.a /  F   18, 75 N 2.b 𝐹 b B3.3 Trọng lượng trái đất P1 = mg = 5,972.10 N 25 𝑃⃗ O Nếu Ác-si-mét trực tiếp nâng bổng vật P2 = 600 N, muốn “nâng trái đất” lên, ơng cần đặt tay lên tay đòn dài đòn bẩy, mà tay đòn phải dài tay đòn ngắn gấp: P1/P2 = 9,953.1022lần! Khi đầu mút cánh tay đòn ngắn nâng lên 1cm = 0,01m đầu mút vạch không gian cung dài: 9,953.1022 0,01 = 9,953.1020 m Cho Acsimet có đủ sức nâng vật nặng 600 N lên cao mét giây muốn đưa trái đất lên 1cm, ơng ta phải thời gian là: 5,972.1025: 600: 100 = 9,953.1020 giây ≈ 3,16.1013 năm! B3.4 Khi gây áp lực xuống cầu từ phía trên, viên đá bên chèn ép gạt viên đá xung quanh sang hai bên, viên đá xung quanh PL44 viên đá lại tiếp tục đẩy viên đá bên cạnh chúng Bằng cách này, lực truyền dọc theo đường cong cầu sang hai bên trước chạm đến mống trụ cầu Đường cong cầu khả tiêu tán lực trọng tải dọc theo đường cong cầu giúp chịu đựng nâng đỡ áp lực trọng tải lớn A4.1 - Người vật hình 2.29 trạng thái cân lực tác dụng có giá qua trục quay - Trạng thái cân trường hợp khơng giống nhau: + Nếu xích đu bị kéo lệch khỏi vị trí cân hợp lực lực căng dây trọng lực gây momen quay, xích đu trở lại vị trí cũ + Nếu người dây bị lệch khỏi phương thẳng đứng trọng lực gây momen quay, người dễ ngã Giữ cân trường hợp khó + Quả bóng bị đẩy tới vị trí cân vị trí giá trọng lực qua trục quay A4.2 Các trạng thái cân thước không giống Khi tác dụng lên thước lực nhỏ F : - Trường hợp (a): Thước trở lại vị trí cũ trọng lực gây momen quay - Trường hợp (b): Thước quay xa vị trí cân trọng lực gây momen quay - Trường hợp (c): Thước cân vị trí trọng lực có điểm đặt trục quay A4.3 (a) Cân bền; (b) Cân bền; (c) Cân không bền; (d) Cân không bền; (e) Cân không bền; (f) Cân bền A4.4 Chiếc bình đặt hình khó đổ so với úp ngược xuống Mặt chân đế bình rộng trọng tâm bình vị trí thấp so với úp bình xuống A4.5 Trong trường hợp trên, xe có khối lượng mặt chân đế, mức vững vàng xe cịn phụ thuộc vào vị trí trọng tâm hệ Khi PL45 xe chở thép vị trí trọng tâm hệ thấp nhất, xe khó đổ Khi xe chở bơng vị trí trọng tâm hệ cao nhất, xe dễ bị đổ A4.6 Khi ô tô chất nhiều hàng hố, trọng tâm hệ (ơ tơ hàng hố) vị trí cao nên qua chỗ đường nghiêng, trọng tâm dễ bị rơi khỏi mặt chân đế A4.7 a Muốn cân dây, trọng tâm người sào phải nằm đường thẳng đứng qua điểm tiếp xúc chân dây Cái sào giúp cho người dây dễ điều chỉnh vị trí trọng tâm Cân người dây cân không bền (giữ cho cân khơng bền thời gian lâu hấp dẫn trò xiếc) b Lực sĩ nâng tạ trọng tâm người tạ nâng cao lên Do lực sĩ phải khom người dang chân để tăng diện tích mặt chân đế hạ thấp trọng tâm Lúc người trạng thái cân vững vàng c Quạt thường có phần đế diện tích rộng nặng để tăng diện tích mặt chân đế hạ thấp trọng tâm quạt, nhờ quạt đứng vững d Hạ thấp trọng tâm ô tô đua tăng diện tích mặt chân đế e Tăng khối lượng thân xe tăng diện tích mặt chân đế.Xe cần cẩu ngồi bốn bánh xe cịn có thêm bốn chân Bốn chân lúc bình thường thu gọn vào xe.Khi vận hành, bốn chân mở rộng nhằm tăng diện tích mặt chân đế, để cẩu hàng nặng, trọng tâm xe rơi vào mặt chân đế f Tịa nhà cao tầng, cơng trình kiến trúc lớn thường có mặt chân đế rộng để tăng mức vững vàng cân g Khi trượt xuống núi, vận động viên trượt tuyết cần khom người xuống để hạ thấp trọng tâm, người tư vững vàng B4.1.Mặc dù nhìn chơng chênh, trọng tâm hịn đá rơi vào mặt chân đế nên không đổ B4.2 Võ sĩ đẩy đối phương cho trọng tâm người rơi ngồi mặt chân đế, khiến họ thăng ngã B4.3.Đề xuất cách ứng phó với trận động đất nhỏ: PL46 - Ở phịng: tìm nấp bàn chắn, tránh xa vật dễ đổ : tủ, tranh, kệ để đồ vật cao Dùng đệm, túi xách che đầu lại Tránh xa đồ đạc bị đổ, nấp bàn làm việc bàn ăn - Phải bình tĩnh, cẩn thận mảnh vỡ, hiểm nên dùng thang - Ở ngồi đường: Tránh xa tịa nhà cao lớn, cơng trình thi cơng, cột điện, biển báo, tn theo hướng dẫn cảnh sát B4.4 Lon nước đặt nghiêng mà khơng đổ giá trọng lực qua mặt chân đế B4.5 Khi ta đứng mặt đất, mặt chân đế bao gồm diện tích hai bàn chân diện tích phần mặt đất lớn nằm hai bàn chân Trọng tâm người dễ dàng rơi mặt chân đế Khi ta bước đi, ta nhấc chân lên, bàn chân nằm mặt đất, mặt chân đế diện tích bàn chân đó, trọng tâm người rơi mặt chân đế Đối với người bình thường, điều khơng có trở ngại Chỉ sau thời gian ngắn, người lại đặt bàn chân xuống đất vị trí phía trước, di chuyển thân phía trước Trọng tâm người lại rơi vào mặt chân đế Đối với người già chân yếu phản xạ chậm, thời gian trọng tâm rơi mặt chân đế lâu hơn, nên bước không vững Chiếc gậy chống xuống đất làm mặt chân đế mở rộng đáng kể, trọng tâm luôn rơi mặt chân đế, bước dễ dàng vững hơn.Đối với người leo núi, gậy có công dụng mở rộngmặt chân đế B4.6 Khi ngồi trọng tâm người ghế rơi vào mặt chân đế (diện tích hình chữ nhật nhận bốn chân ghế làm đỉnh) Khi muốn đứng dậy (tách khỏi ghế) cần phải làm cho trọng tâm người rơi vào chân đế họ (phần bao hai chân tiếp xúc với mặt đất) Động tác chúi người phía trước để lấy trọng tâm người rơi vào chân đế người B4.7 Khi gậy nghiêng phía, người biểu diễn phải di chuyển vị trí cho điểm tiếp xúc gậy với trán phía đó, động tác tạo momen cản trở đổ gậy PL47 B4.8 Để thùng khơng đổ góc nghiêng lớn C d AC có phương thẳng đứng h ̂ = 𝐴𝐶𝐵 ̂ = 30°  αmax = 𝐴𝐺𝐻 AB = tan 30° = hd BC G ⃗𝑷 ⃗ B H A