Xây dựng và sử dụng bài tập vật lý ngược trong dạy học phần cơ học lớp 10 thpt

Trang 1

KHOA VAT LY

LE VU LINH

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BAI TAP VAT LÝ NGƯỢC TRONG DẠY HỌC PHẢN CƠ HỌC LỚP 10 THPT

Ngành: SƯ PHẠM VẶT LÝ Mã số: 102

Trang 2

Đại học Sư phạm thành phố Hỗ Chỉ Minh nĩi chung và khoa Vật Lý nĩi riêng đã

tận tinh day dé, tao điều kiện, giúp đỡ cũng như truyền niềm đam mê học tập và nghiên cứu cho tơi trong suốt bốn năm học tập qua

Tơi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thấy giáo- Tiến sĩ Nguyên Đơng Hải, giảng viên khoa Vật Lý trường Đại học Sư phạm thành phố Hà Chí Minh đã

tận tình hướng dẫn và dành nhiều thời gian, tâm huyết để giúp đỡ tơi trong suốt

quá trình làm khĩa luận tốt nghiệp

Tơi xin gửi lời cảm ơn đến anh Lâm Văn Sa Huỳnh, cơ Bùi Tuyết An và cơ Nguyên Thị Hảo đã hỗ trợ và giúp đỡ tơi hồn thành khĩa luận tốt nghiệp

Cuỗi cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã động viên tơi

trong suốt quá trình học tập tại trường

Tuy đã rất cỗ gắng nhưng do thời gian và kiến thức cịn hạn hẹp nên khĩa

luận tốt nghiệp khơng tránh khỏi những thiếu sĩt và hạn chế nhất định Kinh mong

nhận được sự gĩp ý của thây cơ và các bạn sinh viên

Tp Hà Chí Minh, ngày 25 tháng 04 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Trang 3

CHƯƠNG 1 CO SO LY LUAN VE DAY HQC BAI TAP VAT LY PHO THONG đuaGựG—q 5 Dh KHCN BÀI BẠN VỆ Geessenieee=esieeniieoeeeeeeeeeerooeeeoeooeesee 5

I.2 Vai trị của bài tập vật lý trong dạy học vật lý 5

1.3 Thue trang cua việc sử dụng bài tập vật lý trong day hoc vật lý tại

TT acc ah k0 20 02E16G010G36010060003-4224011030-x,2 7 1.4, Ưu điểm và nhược điểm của bài tập vật lý truyền thống 10 DATS HH ƯNhGh 2626220 c0ccicCoGiiiccd42G000300560162044,6) 10

1.4.2 Nhược điểm - 2-5 St 1 3 1211213211113 11215 135121310 xe, 10

BSc: GARG Re cellar Bisse ese esc II

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VE BAI TAP VAT LÝ NGƯỢC „12

Ai Bes VER EF TS BA Ties ee 12 223; CBC Gong DAS thin WOE LY QUO ciccsccscciceossssccncsssiccsesiesecesscsesteansesseseseceee 12 2.2.1 Dạng l: Phương trình tốn học (Equation) - 12

2.2.2 Dang 2: Giản đồ hoặc đồ thị (Diagram or Graph) 16 2.3 Ưu điểm và nhược điểm của bài tập vật lý ngược 20 13:1: U đi (264020105106 4G61á2dg xa ctxsxuásvxi044x2xaua6 20 Na NHNQG N geeoaecaaueocciesadiketi4g60654ố6áisxgp2neuei 21

2.4 Tác động trong việc học tập của học sinh - <5 s<<< 21

Trang 4

3.2 Chủ đề 2: Động lực học chất điểm co cu se cuc, 32

3.3 Chủ để 3: Các định luật bảo tồn .-o<c<ccceccccee 40 3.4 Kết quả thực nghiệm tại trường Trung học Phổ thơng 56 3.5; Kiệt Miễn CHƯNG: ÌÏ T226 0222G2 2G 020G G2G4661G60i266006.60022g0 3u 57 KET LUAN VÀ ĐÊ XUÁT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 58

Trang 5

quốc tế mạnh mẽ, vì vậy việc đào tạo nguồn nhân lực phục vụ cho sự phát

triển đất nước là cực kỳ quan trọng Để đáp ứng yêu cầu cấp bách này, ngành

giáo dục đang cĩ những bước thay đổi đáng kẻ, bắt đầu từ việc thay đổi chương trình và sách giáo khoa giáo dục phỏ thơng

Việc đổi mới chương trình, sách giáo khoa hiện nay đặt trọng tâm vào

việc đổi mới phương pháp dạy học Định hướng đổi mới phương pháp dạy và

học đã được xác định trong Nghị quyết Trung ương 2 khoa VIII (12 — 1996):

“Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục — đào tạo, khắc phục lỗi truyền đạt một chiêu, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học "

Điều 28.2 của Luật giáo dục (2005) đã nêu rõ: “Phương pháp giáo dục

phổ thơng phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học

sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, mơn học: bơi dưỡng phương

pháp tự học, khả năng làm việc theo nhĩm; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến

thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú cho học

sinh”

Trong quá trình đổi mới phương pháp dạy học, mỗi mơn học cần phải

lựa chọn các phương thức đổi mới sao cho phù hợp với đặc trưng từng mơn

học Đối với mơn học Vật Lý, tơi quan tâm nhất là đổi mới hoạt động dạy học

bài tập vật lý ở trường THPT bảng việc đưa ra các dạng bài tập mới Bởi vì

hoạt động dạy học bài tập vật lý ở trường THPT với dạng bài tập vật lý truyền

thống chưa thẻ đạt được mục tiêu cần đổi mới: "rèn luyện tư duy sáng tạo cho

học sinh; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn để mơn Vật Lý cĩ thể tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú cho học sinh"

Các nhà nghiên cửu giảng dạy vật lý trên thế giới đã nghiên cứu, đưa ra

Trang 6

học sinh; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiên để mơn Vật Lý

cĩ thẻ tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú cho học sinh"

Tat cả những điều trên là lý do tơi quyết định chọn đẻ tài “XÂY DỰNG

VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP VẬT LÝ NGƯỢC TRONG DẠY HỌC PHẢN CƠ HỌC LỚP 10 THPT"

2 Mục đích nghiên cứu của để tài

Xây dựng hệ thống bài tập vật lý ngược và khảo sát việc sử dụng bài tập

vật lý ngược trong dạy học mơn Vật lý

3 Khách thế, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Khách thể nghiên cứu: Học sinh lớp 10 THPT trong quá trình học tập

phần Cơ học

Đối tượng nghiên cứu: Quá trình đạy học phần Cơ học lớp 10 THPT

với dạng bài tập vật lý ngược cho tiết đạy lý thuyết hay tiết dạy bài tập trên

lớp

Phạm vi nghiên cứu: Xây dựng hệ thống bài tập vật lý ngược phần Cơ học lớp 10 THPT và khảo sát việc sử dụng bài tập vật lý ngược trong dạy học chương “Các định luật bảo tồn - Vật lý I0 THPT`

4 Phương pháp nghiên cứu

4.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận

Thu tập và nghiên cứu các tài liệu vẻ vai trị của bài tập vật lý, lý thuyết vẻ bài tập vật lý ngược trong các bài báo khoa học, các cơng trình nghiên cứu,

sách và bài viết liên quan

4.2 Phuong pháp thực nghiệm

Tiến hành thực nghiệm việc sử dụng bài tập vật lý ngược trong dạy học

chương "Các định luật bảo tồn — Vật lý 10 THPT" và tiễn hành bài kiểm tra

Trang 7

PHO THONG

1.1 Khái niệm bài tập vật lý

Bài tập vật lý là một vấn đề được đặt ra địi hỏi người học phải giải quyết

bằng những suy luận logic, những phép tập và thí nghiệm dựa trên cơ sở

những định luật, các quy tắc, các phương pháp nhận thức vật lý đã biết [3]

1.2 Vai trị của bài tập vật lý trong dạy học vật lý

Trong quá trình đạy học Vật lý, bài tập cĩ vai trị quan trọng đặc biệt

Chúng được sử dụng theo những mục đích khác nhau suốt quá trình dạy học

một cách hợp lý, khoa hoc [2] [3]

- Bài tập vật lý cĩ thế được sử dụng như là phương tiện nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức mới cho học sinh nhằm đảm bao cho hoc sinh lĩnh hội được kiến thức mới một cách sâu sắc và vững chắc Ví dụ khi nghiên

cứu thí nghiệm hai hịn bi trong bài định luật bảo tồn động lượng (sách giáo

khoa vật lý 10), từ kết quả thí nghiệm cho thấy “hai gĩc lệch băng nhau”, suy ra vận tốc của hịn bi bên trái ngay sau lúc va chạm đúng bằng vận tốc của hịn

bí bên phải ngay trước lúc va chạm và do đĩ chứng minh được động lượng của

hai hịn bỉ sau lúc va chạm đúng bằng động lượng của chúng trước lúc va chạm [2] Giáo viên cĩ thể kích thích cho học sinh tham gia giải quyết vấn đề

này một cách tích cực bằng hình thức nêu ra cho học sinh một bài tập như sau:

“Từ kết quả của thí nghiệm cho thấy hai gĩc lệch bằng nhau, hãy so sánh vận tốc của hịn bỉ bên trái ngay sau lúc va chạm với vận tốc của hịn bi bên phải ngay trước lúc va chạm vả từ đĩ so sánh tổng động lượng của hịn bỉ trước và

sau va chạm”

- Bài tập vật lý là phương tiện giúp học sinh nắm vững những kiến thức

Trang 8

kiến thức đã học, đồng thời giúp học sinh quen với việc liên hệ lí thuyết với

thực tiễn, vận dụng kiến thức đã học vào giải quyết các vấn đẻ đặt ra trong đời

sống hằng ngày

- Bai tập vật lý là phương tiện dé phát triển tư duy, trí tưởng tượng bồi

dưỡng phương pháp nghiên cứu cho học sinh Trong quá trình giải bài tập, học

sinh phải phân tích nội dung đề bài, tự xây dựng các lập luận và tự đưa ra hướng giải quyết với mức độ phức tạp được nâng dân lên từ thấp đến cao, đặc biệt là những bải tập định tính, bài tập thí nghiệm bài tập thiết kế dụng cụ rất cĩ ích cho tư đuy logic, tư đuy sáng tạo cúa học sinh phát triển

- Bai tập vật lý là phương tiện ơn tập, cũng cố kiến thức đã học một cách

sinh động và cĩ hiệu quả Khi giải các bài tập địi hỏi học sinh phải nhớ các định luật, cơng thức, kiến thức đã học, cĩ khi địi hỏi vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức đã học trong cả một chương, một phần của chương trình Do

đĩ học sinh sẽ hiểu rõ hơn và ghi nhớ vững chắc hơn các kiến thức đã học - Bài tập vật lý phương tiện dùng để kiểm tra kiến thức, đánh giá kiến

thức, kỹ năng của học sinh một cách chính xác Bải tập vật lý là một phương

tiện hiệu quả để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức và khả năng vận dụng

của học sinh Tuỳ theo cách đặt câu hỏi trong bài tập mà ta cĩ thê phân loại

được mức độ nắm vững kiến thức của học sinh, gĩp phần vào việc đánh giá

học sinh được chính xác Đồng thời thơng qua đĩ, giáo viên cũng tự đánh giá hiệu quả giảng dạy của mình để cĩ những điều chỉnh phù hợp

- Ngồi ra, bài tập vật lý gĩp phần hình thành thế giới quan duy vật biện

chứng cho học sinh Thơng qua việc giải bài tập cĩ thể giúp cho học sinh cĩ

Trang 9

trường THPT

Qua phân tích vai trị của bai tập vật lý ở mục 1.2, chúng ta thấy rằng bài

tập vật lý cĩ vai trị đặc biệt quan trọng trong hoạt động dạy học vật lý Tuy

nhiên, tơi luơn trăn trở về một vấn đè: “Việc sử dụng bài tập vật lý trong dạy

học vật lý tại các trường THPT hiện nay cĩ phát huy được hết vai trị đặc biệt

của bài tập vật lý hay khơng?”

Đẻ tìm ra đáp án cho vấn đề trên, tơi sẽ tiến hành phân tích hai khía cạnh

của vắn đề trên là việc sử đựng bài tập vật lý của giáo viên và việc giải bài tập

vật lý của học sinh

e Đối với khía cạnh thứ nhất, chúng ta sẽ phải trả lời câu hỏi: “Giáo viên

sử dụng bài tập vật lý như thế nào?" Tại các trường THPT hiện nay, các giáo

viên tổ Vật Lý sẽ cùng nhau chọn lọc và biên soạn một đề cương bài tập vật lý

dé ding chung cho mỗi khối Các bài tập trong để cương được phân chia theo

từng đơn vị bài học hoặc theo chủ đề với mức độ từ đơn giản đến phức tạp và

là một nguồn bài tập để giáo viên sử dụng khi lên lớp Trong quá trình dạy học

vật lý, các giáo viên thường sử dụng bài tập vật lý trong ba trường hợp sau [2]

[3]: trong tiết học lý thuyết; trong tiết học giải bài tập, ơn tập chương và trong các bài kiểm tra (bao gồm kiểm tra 15 phút, kiểm tra I tiết và kiểm tra học kỳ) - Trong trường hợp thứ nhất, giáo viên sử dụng bài tập vật lý trong tiết

học lý thuyết Các bài tập này được sử dụng vào đầu tiết học dé giáo viên

kiểm tra kiến thức của học sinh hoặc để cũng cĩ lý thuyết cũ mà học sinh

đã học trước đĩ Ngồi ra, giáo viên cĩ thể lựa chọn và đưa cho học sinh

một số bài tập ở mức độ hiểu và vận dụng ngay khi đạy lí thuyết xong,

nhằm giúp học sinh vận dụng ngay kiến thức lý thuyết mà các học sinh

Trang 10

ngồi việc yêu cầu học sinh vận dụng kiến thức, cịn yêu cầu học sinh

phải phân tích, tổng hợp các kiến thức của các kiến thức của bài, của

chương mà các em vừa học xong hoặc một vài kiến thức liên quan của

các chương trước đĩ Việc các bài tập đưa ra với yêu cầu cao hơn là đều chúng ta dễ hiểu vì nĩ nhằm giúp cho học sinh tiếp cận được với các bài tập nâng cao hơn đẻ kích thích học sinh phải hoạt động trí ĩc, hoạt động

nhận thức, từ đĩ giúp học sinh phát triển tư duy

- Trong trường hợp cuối cùng, giáo viên sử dụng bài tập vật lý trong các

bài kiểm tra (bao gồm kiểm tra 15 phút, kiểm tra 1 tiết và kiểm tra học

kỳ) Dù là kiểm tra bằng hình thức tự luận hay trắc nghiệm thì bài tập vật lý được giáo viên sử dụng nhằm kiểm tra, đánh giá kiến thức và kĩ năng

làm bài tập của học sinh Đồng thời, giáo viên dựa trên kết quả làm bài của học sinh để tự đánh giá hiệu quả giảng dạy của mình và cĩ điều

chỉnh cho phù hợp

e Đối với khía cạnh thứ hai, chúng ta sẽ phải phân tích và đưa ra một

nhận xét tổng quát vẻ cách thức học sinh giải bài tập vật lý hiện nay Trước

hết, chúng ta sẽ cùng nhau nhắc lại cách thức giáo viên vật lý được đào tạo

cách dạy bài tập vật lý phổ thơng tại các trường sư phạm Các giáo viên vật lý

khi tốt nghiệp thì đã từng học qua học phần **Pương pháp dạy học bài tập vật

lý phổ thơng” Trong học phần này, các giáo viên vật lý được học cách dạy

một bài tập vật lý phổ thơng phải được tiễn hành theo bốn bước [2] [3]:

- Bước 1: Tìm hiểu và phân tích đề

- Bước 2: Lập kế hoạch giải

- Bước 3: Tính tập các đại lượng

Trang 11

cập, xác định các đại lượng vật lý mà để cho và các đại lượng vật lý mà đè yêu

cầu Tiếp theo, giáo viên sẽ phải định hướng để học sinh xây dựng được kế hoạch giải bài tập Và cuối cùng là học sinh vận dụng các cơng thức liên quan dé tìm ra giá trị của các đại lượng vật lý mà đề bài yêu cầu Với cách dạy một

bai tap vat lý như trên của giáo viên thì trong quá trình giải các bài tập vật lý, học sinh thường khơng quan tâm hoặc khơng đủ thời gian để quan tâm nhiều

đến bản chất vật lý của các khái niệm, các hiện tượng vật lý, các quá trình vật

lý, các định luật vật lý mà bài tập đề cập đến Thay vào đĩ, học sinh sau khi

tìm hiểu nội dung đề bài thì tiến hành phân tích dé và liên hệ đến các kiến thức

liên quan mà để bài dé cập, dé tìm ra cơng thức nào sử dụng phù hợp cho bài

tập này; rồi cuối cùng học sinh tiến hành thế các đại lượng vào cơng thức và

suy ra kết quả của đại lượng mà bài tập yêu câu

Bằng việc tiến hành phân tích hai khía cạnh của vấn đề đặt ra ở trong đầu

mục 1.3 thì chúng ta cĩ thể thấy rằng hoạt động đạy học bài tập vật lý phổ

thơng hiện nay chỉ đáp ứng được các vai trị là phương tiện ơn tập, củng cố

kiến thức, vận dụng kiến thức, rèn luyện tư duy và là phương tiện để giáo viên kiểm tra, đánh giá kiến thức của học sinh Tuy nhiên, học sinh mới chỉ cĩ vận

dụng kiến thức để giải quyết vấn đẻ mà bài tập đặt ra, mà chưa liên hệ lí thuyết với thực tế, học tập với đời sống Đồng thời, việc rèn luyện tư duy được nhắc đến ở trên thì học sinh chỉ rèn luyện ở mức độ phân tích, liên kết các kiến thức lại với nhau chứ chưa rèn luyện được mức độ tư duy tổng hợp, tư duy sáng tạo Do đĩ, một thực trạng mà chúng ta cần phải quan tâm là việc sử dụng bài tập vật lý tại các trường THPT hiện nay chưa phát huy hết vai trị thật sự của

Trang 12

1.4 Ưu điểm va nhược điểm của bài tập vật lý truyền thống

Chúng ta gọi những bài tập vật lý mả giáo viên đưa ra theo hình thức nêu

ở phần trên là dạng bài tập vật lý truyền thống Vậy chúng ta hãy xem xét, đánh giá ưu điểm vả nhược điểm của bài tập vật lý truyền thống

1.4.1 Ưu điểm

- Dạng bài tập truyền thống được xuất hiện rất nhiều trong các sách bài

tập, sách tham khảo mơn Vật Lý, các sách dưới dạng ebook, các tài liệu vé bai

tập vật lý trên internet Dạng bài tập này rất cĩ số lượng phong phú với nhiều

chủ đề khác nhau và chất lượng cũng rất tốt Do đĩ, các giáo viên vật lý dễ

dang tìm kiếm, sử dụng chúng trong hoạt động đạy học vật lý

- Trong quá trình giải dạng bài tập này, học sinh tiến hành phân tích đẻ,

xác định các kiến thức mà bài tập yêu cầu để vận dụng chúng và giải bai tập

dễ dàng

- Giáo viên sử dụng dạng bài tập truyền thống như là một phương tiện

hiệu quả để giúp học sinh ơn tập, cũng cố, hệ thống hố kiến thức học trên lớp

- Dạng bài tập này là phương tiện để giáo viên kiểm tra, đánh giá kiến

thức, kĩ năng của học sinh

1.4.2 Nhược điểm

Bên cạnh những ưu điểm của dạng bài tập vật lý truyền thống như đã

trình bày ở trên thì dạng bải tập này cũng cĩ một số nhược điểm là:

- Khi giải bài tập vật lý truyền thống, học sinh chí quan tâm đến việc áp dụng cơng thức để tính tập các đại lượng vật lý dé bài yêu cầu, mà chưa hiểu

rõ bản chất vật lý được đẻ cập đến trong bài tập

- Với cách giải bài tập vật lý truyền thống như trên thì chưa pháy huy

hiệu quả vai trị giúp học sinh phát triển tư duy, trí tưởng tượng, tính sáng tạo

của hoạt động dạy học bài tập vật lý phổ thơng

Trang 13

thống thì dạng bải tập này cịn một số nhược điểm mà tơi đã trình bày ở mục

1.4 Do đĩ, chúng ta cần phải đưa ra một dạng bài tập mới cĩ thể khắc phục

được nhược điểm của đạng bài tập vật lý truyền thống để sử dụng kết hợp với bài tập vật lý truyền thống trong quá trình giảng dạy vật lý nhằm giúp cho hoạt động dạy học bài tập vật lý phố thơng của chúng ta hiện nay phát huy tồn vẹn

Trang 14

CHƯƠNG 2

GIỚI THIẾU VE BAI TAP VAT LY NGUOC

Đẻ khắc phục nhược điểm của bài tập vật lý truyền thống, tơi đã tiến

hành tìm hiểu các dạng bài tập vật lý mới và nhận thấy răng bài tập vật lý

ngược cĩ thể khắc phục được các nhược điểm của bài tập vật lý truyền thơng đã trình bày ở chương I Do đĩ, tơi sẽ giới thiệu vẻ dang bai tập vật lý ngược

trong chương II

2.1 Bài tập vật lý ngược là gì ?

Bài tập vật lý ngược là dạng bài tập mà giáo viên sẽ cung cấp cho học sinh đáp án và học sinh sẽ phải xây dựng bài tập cho phù hợp với đán án

2.2 Các dạng bài tập vật lý ngược

Bài tập vật lý ngược được chia thành hai dang [5]

Dạng này học sinh sẽ nhận được đáp án là một phương trình diễn tả một

tinh hudng/bai tap vat lý Sau đĩ học sinh phải xây dựng giản đồ, đồ thị, hình

ảnh vả/ hoặc dùng từ ngữ để diễn tả tình huống/bài tập vật lý sao cho phù hợp với phương trình tốn học Dạng phương trình tốn học cĩ thể được sử dụng cho nhiều chủ để của mơn Vật Lý như Cơ học, Nhiệt học, Điện học,

Để giải được dạng phương trình tốn học, học sinh phải làm rõ được ý nghĩa vật lý mà phương trình đĩ diễn tả bằng việc xác định các đại lượng vật lý nào được đẻ cập đến trong phương trình Ta biết rằng, mỗi đại lượng vật lý

đều cĩ một kí hiệu, một đơn vị hay một thứ nguyên đi kèm theo nĩ Do đĩ, để

xác định đại lượng vật lý được để cập trong phương trình thì học sinh phải

quan tâm đến đơn vị hay thứ nguyên của các đại lượng vật lý - cái mà trước

giờ học sinh khơng hè chú ý đến Chúng ta sẽ tìm hiểu rõ hơn dạng phương

Trang 15

Ví dụ 1: Cho phương trình: N — (60 kg) (9.8 =") = 0 (2.1) Phương trình (2.1) điển tả tình huống vật lý nào ? Học sinh hãy dùng hình ảnh và từ ngữ để diễn tả tình huống vật lý đĩ Giải * Phân tích ý nghĩa của phương trình

- Phương trình (2.1) đề cấp đến các đại lượng vật lý là khối lượng (đơn vị

là kg), gia tốc ( don vj la m/s’) va phan lực (kí hiệu N và thứ nguyên là [N])

- Phương trình (2.1) điễn tả hai lực cân bằng cĩ cùng độ lớn và ngược chiều nhau là trọng lực và phản lực

+ Tình hudn ý phù hợp với phương trình

Phương trình N — (60 kg)(9.8 m/s?) = 0 diễn tả tình huống vật lý

- Một người cĩ khối lượng 60 kg đang đứng yên trên một mặt phẳng nằm

ngang như trong hinh 2.1 (a)

Trang 16

Vị dụ 2; Cho phương trình m2 150 N — (14.5 kg) (98 = ) sin 34° — (0.32)(14.5 kg) (98 =) cos 34° = (14.5 kg)a, (2.2) Học sinh hãy xây dựng bải tập vật lý phù hợp với phương trinh (2.2) ? Giải

*> Phân tích ý nghĩa của phương trình

- Phương trình (2.2) đẻ cắp đến các đại lượng vật lý là khối lượng (đơn vị

la kg), gia tốc ( đơn vị là m/s’), lye (đơn vị là N) và hệ số ma sát (khơng cĩ thứ

nguyên)

- Phương trình (2.2) diễn tả hình chiếu lên trục Ox của phương trình định

luật II Newton cho một vật cĩ khối lượng 14,5 kg chuyển động mặt phẳng nghiêng (gĩc hợp bởi mặt phẳng nghiêng và mặt phẳng ngang là 34)

% Bài tập vật lý phù hợp với phương trình

Một hộp gỗ chở đầy cát với tổng khối lượng m = 14,5 kg được kéo lên một mặt phẳng nghiêng (gĩc nghiêng œ = 349) bởi một lực song song với

mặt phẳng nghiêng và cĩ độ lớn 150 N Hệ số ma sát trượt giữa hộp gỗ và bẻ mặt của mặt phăng nghiêng là 0,32 Tính gia tốc của hộp gỗ

E

Hình 2.2 /fơp gỗ khĩi lượng m đang chuyển động lên trên mặt phẳng nghiêng

Trang 17

Vi du 3: Cho phuong trinh Satm p; 23 273K 546K (2.3) Học sinh hãy xây dựng bai tập phù hợp với phương trình (2.3) ở trên Giải

s* Phân tích ý nghĩa của phương trình

- Phương trình (2.3) đề cấp đến các đại lượng vật lý là áp suất (đơn vị là

atm, kí hiệu là p), nhiệt độ (đơn vị là K)

- Phương trình (2.3) diễn tả quá trình biến đổi đẳng tích của một khối khí

lý tưởng

Bài tập vật lý phù hợp với phương trình

Một khối khí lý tưởng thực hiện quá trình nung nĩng đăng tích từ trạng

thái cĩ áp suất 5 atm và nhiệt độ là 0 °C Hỏi khi ở nhiệt độ 273°C thì áp suất

của khối khí là bao nhiêu ? Ví dụ 4: Cho phương trình 1 tr paren el tủa] (2-4) Học sinh hãy xây dựng bài tập phù hợp với phương trình (2.4) trên 12v =I| Giải + Phân tích ý nghĩa của phương trình

- Phương trình (2.4) đề cấp đến các đại lượng vật lý là hiệu điện thế (đơn

vị là V), điện trở (đơn vị là 2) và cường độ dịng điện (kí hiệu là I và cĩ thứ nguyên là {A |)

- Phương trình (2.4) diễn tả định luật Ơm cho một mạch điện cĩ cầu hình

Trang 18

% Bài tập vật lý phù hợp với phương trình

Một mạch điện gồm bốn điện trở R = 5 ,R,=62,R,=8N vaRy=

14/2 Các điện trở được mắc vào mạch như giảng đồ bên dưới Nguồn điện đặt vào hai đầu mạch là 12 V và điện trở trong khơng đáng kẻ Tính cường độ

địng điện chạy trong mạch chính s2 6n 140 SR —_ mm=—ễ 8 I2V Ít | Hình 2.3 Sơ đơ mạch điện thể hiện cách mắc của bĩn điện trở trong phương trình (2 4) 2: ¢ d6 th ram o

Trong dạng 2, học sinh sẽ nhận được một đáp án là một đề thị hoặc một giản đồ diễn tả một tình huống vật lý hay một quá trình vật lý Học sinh sẽ xây

đựng hình thức diễn tả khác sao cho phù hợp với quá trình đĩ, bằng cách dùng

từ ngữ và/hoặc phương trình tốn học

Để giải được dạng giản đồ hoặc đồ thị thì học sinh phải việc phân tích

các kí hiệu được thẻ hiện trong giản đồ hoặc đỏ thì để từ đĩ hiểu được ý nghĩa vật lý của giản đồ hoặc đề thị

Dạng giản đồ hoặc đồ thị cũng sử dụng thích hợp trong nhiều chủ đề của mơn Vật Lý giống như dạng phương trình tốn học Chúng ta sẽ hiểu rõ hơn

Trang 19

Vi du 5: Cho gian dé Ive như trong hình 2.4a, học sinh xây dựng tình

huống vật lý phù hợp với giản đồ này Hinh 2.4a Minh hoa gian dé luc ctia mot vat Giai

“ Phan tích ý nghĩa của giản dé

- Giản đồ hình 2.4a để cập đến bến lực (nhận biết thơng qua các kí hiệu

của các lực) gồm phản lực N, trọng lực E, lực đẩy Fasy và lực ma sát trượt

Ẩn:

+ Phản lực cho ta biết vật bị nén bởi một mặt phẳng thắng đứng

+ Luc ma sat trượt cho thay vat dang chuyển động xuống dưới

- Thành phần tổng hợp trên phương Oy của các lực song song với tường

va bing 0

+ Tình huỗng vật lý phù hợp với giản đồ

Trang 20

Hinh 2.4b Dién (á tình huồng một cái hộp đang chuyển động xuống phía dưới

trên một bức tường thăng đứng Ví dụ 6: Cho đỏ thị như trong hỉnh 2.5 Học sinh hãy xây dựng bài tập vật lý phù hợp với đồ thị này p (atm) 7 (2) ."

Hình 2.5 Đỏ thị biểu diễn sự biến đổi của áp suất theo thể tích của một khối khi lý tưởng

Trang 21

Giải

% Phân tích ý nghĩa của đồ thị

- Đồ thị ở hình 2.5 cĩ hai trục: trục hồnh thể hiện giá trị của thể tích V

(đơn vị là lít), trục tung thẻ hiện giá trị của áp suất p (đơn vị là atm)

- Khối khí lý tưởng đang ở trạng thái (I) (cĩ áp suất và thẻ tích xác định) biến đổi sang trạng thái (2) Từ hình dạng của đồ thị là một phần của hyperbol, ta cĩ thể kết luận: quá trình biến đổi khí từ trạng thái ! đến trạng thái 2 la qua trình biến đổi đăng nhiệt

*% Bài tập vật lý phù hợp với đồ thị

Một khối lượng khí lý tưởng cĩ thẻ tích là 10 lít, áp suất ! atm Người ta nén đăng nhiệt lượng khí trên đến thể tích cịn 4 lít thì áp suất của khí khi đĩ

là bao nhiêu ?

Ví dụ 7: Quan sát giản đồ mạch điện trong hình 2.6 bên dưới.Học sinh hãy xây dựng bài tập phù hợp với giản đồ mạch điện này 200 252 U001 S 60v 8g 20.0

Hình 2.6 Sơ dé mạch điện một chiều thể hiện cách mắc của sảu điện trở

với nguơn điền 60 V

Giải

+ Phân tích ý nghĩa của giản đồ

- Giản đồ ở hình 2.6 để cập đến hai đại lượng vật lý là hiệu điện thé (don

vị là V) và điện trở (don vj 1a 2)

TH VIEKW

Trang 22

- Giản đỗ thể hiện một mach điện gồm một nguồn điện 60 V và sáu điện

trở với cấu hình mạch như sau: hai điện trở 25 £ mắc nối tiếp với điện trở 100

đ) tạo thành một nhánh, nhánh này mắc song song với điện trở 40 4 tạo thảnh

bộ, bộ điện trở này mắc nối tiếp với hai điện trở 20 £ rồi mắc vào nguồn điện 60 V

+ Bài tập vật lý phù hợp với giản do

Một mạch điện gồm cĩ 6 điện trở R¡ = R; = 20 @, Rạ = Rạ = 25 f1, R;=

100 Ø và R„ = 40 @ Các điện trở được mắc với nhau như trong giản đồ 2.6 Nguồn điện cĩ hiệu điện thế là E = 60 V và cĩ điện trở trong khơng đáng kẻ

Tính cường độ địng điện chạy qua mỗi điện trở ?

2.3 Ưu điểm và nhược điểm của bài tập vật lý ngược

Dù là dạng bài tập mới với những ưu điểm cĩ thể khắc phục được những

nhược điểm của bải tập vật lý truyền thống, nhưng bài tập ngược cũng cĩ một số nhược điểm Tơi đã tìm hiểu và rút ra những ưu điểm nổi bật và những

nhược điểm của dạng bài tập này

2.3.1 Ưu điểm

- Để hình dung, tưởng tượng quá trình vật lý mà phương trình tốn học, đỗ thị hoặc giản đỏ đề cập thì học sinh phải hiểu được ý nghĩa của các kí hiệu

trong phương trình, đồ thị hoặc giản đồ

- Thơng thường, học sinh khơng đặc biệt chú ý đến đơn vị của các đại

lượng vật lý Nhưng đối với dạng bài tập vật lý ngược, đơn vị trở thành chìa khĩa để nhận ra các đại lượng vật lý trong các phương trình tốn học, từ đĩ

giúp học sinh nhanh chĩng hiểu được ý nghĩa của phương trình tốn học - Trong dạng bài tập này, học sinh thường được yêu cầu phải trình bảy,

thể hiện tình huống vật lý dưới nhiều hình thức khác nhau như từ ngữ, hình

ảnh, đồ thị, giản đồ, phương trình tập học Do đĩ, nĩ giúp cho học sinh rèn

luyện việc chuyển đổi giữa nhiều cách trình bày và giúp học sinh hiểu rõ bản

Trang 23

- Học sinh để dàng sáng tạo đối với dạng bài tập này vì khơng phải cĩ duy nhất một đáp án chính với một bài tập được đưa ra, mà học sinh cĩ thể đưa ra nhiều đáp án khác nhau, miễn là phù hợp với quá trình vật lý được đưa

ra

- Dạng bài tập vật lý ngược cĩ thể sử dụng trong bải test để kiểm tra,

đánh giá sự hiểu biết bản chat vật lý của hoc sinh 2.3.2 Nhược điểm

Khơng cĩ một dạng bài tập nào là hồn thiện nhất, bên cạnh những ưu

điểm kẻ trên thì bài tập vật lý ngược cũng cĩ một số nhược điểm:

- Do đây là dạng bài tập mới, nên học sinh phải tốn nhiều thời gian suy

nghĩ và phải rèn luyện một cách thường xuyên

- Giáo viên muốn sử đụng đạng bài tập vật lý ngược để đưa vào các bài

test thì phải rèn luyện trước

2.4 Tác động trong việc học tập của học sinh

Alan Van Heuvelen - giảng dạy vật lý tại khoa Vật Lý trường Đại học

Ohio State , đã dạy bài tập vật lý ngược cho các sinh viên năm Ï của khố học kỹ sư Bài tập vật lý ngược đã được sử dụng thường xuyên trong các bải test

cia ho [5]

Để đánh giá hiệu quả của dạng bài tập này, Alan Van Heuvelen da sit dung bai test MBT (Mechanics Baseline Test) — bai test chủ yếu kiểm tra sự hiểu biết về các khái niệm cơ ban cla co hoc va bai test FCI (Force Concept

Inventory Test) — bai test về các lực cơ học

Kết quả mà ơng đã thu nhận được là các sinh viên của ơng đã đạt được 78 điểm đối với bài test MBT vào mùa đơng 1997 và 77 điểm cũng đối với bài test này vào mùa thu 1997 Kết quả của nhĩm sinh viên của Alan Van

Heuvelen thì cao hơn điểm tốt nhất mà Hake đã tiến hành khảo sát bài MBT

đối 3259 sinh viên của các trường đại học khác nhau, trong đĩ cĩ trường đại học uy tín Ivy League Đối với bài test FCI, nhĩm sinh viên của Alan Van

Trang 24

Từ kết quả mà nhĩm sinh viên của ơng đạt được cĩ thể chứng minh bài tập vật lý ngược cĩ tác động tích cực đến khả năng hiểu biết bản chất vật lý

của học sinh

2.5 Kết luận chương II

Sử dụng bài tập vật lý ngược cĩ thể khắc phục được nhược điểm của bài tập vật lý truyền thống Dạng bài tập này giúp học sinh hiểu rõ hơn các bản

chất vật lý của các hiện tượng, các quá trình, các khái niệm và các định luật vật lý Do đĩ, dạng bài tập vật lý ngược cĩ thẻ kết hợp với dạng bài tập vật lý truyền thống trong hoạt động dạy học bài tập vật lý phơ thơng đẻ bài tập vật lý phố thơng cĩ thể phát huy tối đa vai trị đặc biệt của chúng trong quá trình đạy

Trang 25

CHUONG 3

XÂY DỰNG BỘ BÀI TẬP VÁT LÝ NGƯỢC PHAN CO HOC LOP 10 THPT

3.1 Chis dé 1: Dong học chất điểm

Bai 1: Cho phuong trinh (0,1 =) t?+ (15—)t = (0,1 =) t? — (s—) t + (130 m) Học sinh hãy xây dựng bài tập vật lý phù hợp với phương trình trên Giải + Ph y fa cuia ph h

- Phương trình trên đề cập đến các đại lượng vật lý là gia tốc (đơn vị là

m/s”), vận tốc (đơn vị là m/s) và chiều dài (đơn vị là m)

- Cĩ hai vật cĩ vị trí ban đầu khác nhau, vận tốc cĩ độ lớn khác nhau và ngược chiều nhưng cĩ gia tốc bằng nhau

- Phương trình này diễn tả hai vật gặp nhau (x; = x;), vật một xuất phát

từ gốc toa độ cĩ vận tốc ban dau 1,5 m/s theo chiều đương, vật hai xuất phát ở vị trí cách gốc toạ độ 130 m cĩ vận tốc ban đầu 5 m/s theo ngược chiều

dương

% Bài tập vật lý phù hợp với phương trình

Hai người đi xe đạp khởi hành cùng một lúc và đi ngược chiều nhau

Người thứ nhất cĩ vận tốc đầu là 1,5 m/s dang thả dốc đốc nhanh dần đều với gia tốc 0,1 m/s” Người thứ hai cĩ vận tốc ban đầu là 5 m/s đi chuyển lên dốc

chậm dân đều với cùng gia tốc với người thứ nhất Khoảng cách ban đầu giữa

hai người là l 30 m Hỏi hai người gặp nhau tại vị trí nào?

> Tiến hành giải bài tập vừa xây dựng

- Ta chon:

Trang 26

+ Chiều dương hướng từ đỉnh đốc xuống chân dốc

+ Gốc thời gian là lúc khởi hành chung của hai xe Ta cĩ m a,=015 a, = 0,1 m/s? xe ldy,, =1,5— xe 2 4 Uạạ = —5 m/s á = Xo, = Om X92 = 130m - Phương trình chuyển động của hai xe m m = bức dy za x =(L5~)t +(01)! *¿ = 130 m + (-s—)e + (0,15) ¢? - Hai xe gặp nhau X = Xo (15—)e + (015) ¢? =130m+ (-s—)e +(04 5) t? (65—)¢ = 130m ~t=20s Do dé: x, = (1,5) (20s) + (0,12) (20 s)? = 60m Vậy hai xe gặp nhau tại vị trí cách đỉnh đốc một khoảng 60 m Bài 2: Cho phương trình km km (60 —) (2h) + (40 =} (3h) =ÿ.(5h) Học sinh hãy xây dựng bải tập vật lý phù hợp với phương trình trên Giải s* Phân tích ý nghĩa của phương trình

- Phương trình trên đề cập đến các đại lượng vật lý là vận tốc (đơn vị là

km/⁄h), thời gian (đơn vị là h) Đại lượng cĩ kí hiệu ø cũng là đại lượng vận

Trang 27

- Cĩ ba giá trị vận tốc khác nhau là vị = 60 km/h, vạ = 40 km/h và ở

tương ứng với những khoảng thời gian là tị = 2 h, tạ = 3 h vả t = tị + t; = Š h

- Do đĩ, phương trình này diễn tả một xe ơ tơ chuyền động trên một đoạn đường 100 km trong khoảng thời gian Š h Trong 2 h đầu tiên, xe chuyển động đều với vận tốc 60 km/h, trong khoảng thời gian cịn lại, xe chuyển động đều với vận tốc 40 kmíh

% Bài tập vật lý phù hợp với phương trình

Một xe ơ tơ di chuyển từ thành phố Hồ Chí Minh đến khu lăng mộ cụ Nguyễn Đình Chiêu ở tỉnh Bến Tre trong khoảng thời gian 5 h Trên 2 h đầu tiên, xe chuyên động đều với vận tốc vị = 60 km/h Trong khoảng thời gian

cịn lại, do đường đang trong giai đoạn sửa chữa nên xe đi chuyển chậm hơn

lúc đầu với vận tốc v;ạ = 40 km/h Hỏi vận tốc trung bình của xe ơ tơ là bao

nhiêu?

> Tiến hành giải bài tập vừa xây dựng

Trang 28

Giai Phan tích ý nghĩa của phương trình

- Phương trình trên để cập đến các đại lượng vật lý là vận tốc (đơn vị là

m/s) thời gian (đơn vị là s), quãng đường (đơn vị là m) Đại lượng cĩ kí hiệu a là gia tốc vì đại lượng này cĩ thứ nguyên là [m/s]

- Phương trình này diễn tả quãng đường của một vật chuyển động nhanh

dần đều trong giây thứ tư là 12 m

Bài tập vật lý phù hợp với phương trình

Nam cùng với ơng nội của mình thường chạy xe đạp vào buổi sáng để

vận động thân thể Trong một lần chạy, Nam đã tiến hành khảo sát chuyển

động của xe đạp ơng nội mình Nam chọn vị trí lúc xe của ơng đạt được vận

tốc 5 m/s đang ở trên cầu và bắt đầu tính thời gian Nam đã thu được kết quả

là quãng đường mà ơng đã đi được trong giây thứ 4 là 12 m Hỏi gia tốc xe đạp của ơng nội của Nam là bao nhiêu ?

> Tiến hành giải bài tập vừa xây dựng

- Chọn gốc thời gian và gốc toạ độ tại vị trí xe ơng nội của Nam đạt

được vận tốc 5 m/s

- Phương trình đường đi của xe đạp của ơng nội Nam là 1

s = vạt+ pat’

Trang 29

¡ 4: Cho phương trình 1 9.8 t2 — ` (o8 ^ (t— 1)2 = 24,5 2 8 at — 508 sg) TƯ: Học sinh hãy xây dựng bài tập vật lý phù hợp với phương trình trên Giải

* Phân tích ý nghĩa của phương trình

- Phương trình trên đề cập đến các đại lượng vật lý là quãng đường (đơn

vi la m), gia tốc rơi tự đo (m/s”), thời gian t (cĩ thứ nguyên là [s])

- Cĩ hai giá trị thời gian khác nhau là (t - l) giây và t giây, tương ứng là

hai quãng đường rơi tự do khác nhau Do đĩ, phương trình trên diễn tả quãng

đường một vật rơi tự do trong giây thứ t

% Bài tập vật lý phù kợp với phương trình

Một viên gạch đang rơi tự do tại nơi cĩ gia téc g = 9,8 m⁄s” Trong giây thứ t, quãng đường viên gạch rơi được là 24,5 m Giá trị của t là bao nhiêu?

> Tiến hành giải bài tập vừa xây dựng

Trang 30

Bai 5: Dé thi toa độ theo thời gian của một vật được cho trong hình bên

dưới Học sinh hãy xây dựng tình huống vật lý phủ hợp với đồ thị ^ Toa độ Thời gian Giải

+ Phân tích ý nghĩa của đồ thị

- Ban đầu, tọa độ của vật khơng đổi theo thời gian Vậy vật khơng

chuyển động theo phương trục tọa độ

- Tiếp theo, tọa độ giảm dần đều theo thời gian xuống gốc tọa độ Do đĩ,

vật chuyển động với vận tốc âm khơng đổi theo ngược chiều đương

- Sau đĩ, tọa độ vật bằng 0 và khơng đổi theo thời gian

- Vậy ban đầu vật đứng yên tại vị trí tọa độ đương Sau đĩ, chuyển động về gốc tọa độ với vận tốc âm khơng đổi Cuối cùng, vật đứng yên tại gốc tọa

độ

+ Tình huống vật lý phù hợp với đồ thị

Trong 1 phút đá bù giờ cuối cùng của trận đấu giữa đội tuyển bĩng đá

Việt Nam và đội tuyển Thái Lan, tiền đạo Cơng Vinh đã vượt qua hàng tiền vệ của đội tuyển Thái Lan và anh đang giữ bĩng trong khu vực cắm của đội Thái

Lan Sau vài giây suy nghĩ, anh quyết định sút bĩng vào khung thành của đội

tuyển Thái Lan (xem như quả bĩng chuyển động đều, bỏ qua mọi ma sát)

Nhanh như chĩp, thủ thành của đội tuyển Thái Lan đã dự đốn được hướng của quá bĩng và bắt đính quả bĩng vào người Đĩ cũng là lúc trọng tài thơi cịi

Trang 31

Bài 6: Đồ thị tọa độ theo thời gian của một vật được cho trong hình bên

đưới Học sinh hãy xây đựng tình huống vật lý phù hợp với đồ thị ^ Toa 46 Giai

+ Phân tích ý nghĩa của đồ thị

- Trong 2 giây đầu, tọa độ của vật tăng đều theo thời gian từ 0, điều đĩ

cho thấy vật chuyển động đều với vận tốc đương khơng đổi theo chiều dương - Trong 2 giây tiếp theo, tọa độ vật khơng đổi, vật khơng chuyển động

Vậy vận tốc của vật bằng 0

- Trong giây cuối, tọa độ giảm đều về 0 Vậy vật chuyến động với vận tốc âm khơng đổi Trong đồ thị tọa độ theo thời gian, khi vật chuyển động đều

thì hệ số gĩc biểu thị vận tốc của vật Đoạn đồ thị của giây cuối đốc hơn ở 2

giây đầu nên độ lớn vận tốc lúc này sẽ cĩ độ lớn lớn hơn vận tốc trong 2 giây

đầu

+ Tình huống vật lý phù hợp với đỗ thị

Một vật bắt đầu chuyển động theo chiều đương từ gốc toạ độ đến vị trí A với vận tốc khơng đổi trong thời gian 2 giây Tiếp theo, vật đứng yên tại A trong thời gian 2 giây Trong giây cuỗi, vật chuyển động ngược chiều đương

Trang 32

Bài 7: Quan sát đồ thị gia tốc theo thời gian của một vật được cho bên dưới Hãy xây dựng tình huống vật lý phù hợp với đị thị ^ -Š Gia t 7 Thời gian (s) Giải

+% Phân tích ý nghĩa của đề thị

- Từ thời điểm t = 0 s đến thời điểm t = I s và từ thời điểm t = 3 s đến thời điểm t = 4 s gia tốc bằng 0 Vậy trong 2 khoảng thời gian này vận tốc khơng đổi

- Từ thời điểm t = I s đến thời điểm t = 3 s, gia tốc a, khơng đổi nhưng

cĩ giá trị âm Vậy vận tốc của vật giảm đều

- Từ thời điểm t = 4 s đến thời điểm t = 5 s gia tốc a; khơng đổi và cĩ giá

trị dương, nên vận tốc tăng đều Tuy nhiên độ lớn của a; nhỏ hơn a¡ + Tình huống vật lý phù hợp với đồ thị

Một hịn bi thực hiện quá trình chuyển động trong thời gian 5 giây Trong giây đầu tiên, hịn bí chuyển động thắng đều với vận tốc vị Trong 2 giây tiếp theo, vận tốc của hịn bi giảm đều đến giá trị vạ Trong giây thứ 4, vật chuyển động thăng đều với vận tốc vạ và hịn bi bắt đầu tăng tốc trong giây

Trang 33

Bai 8: Quan sát đồ thị vận tốc theo thời gian của một vật được cho bên dưới Hãy xây dựng bài tập vật lý phù hợp với đồ thị ® 4 a, -Š s12 rw I 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Thời gian (S) Giải

+ Phân tích ý nghĩa của đồ thị

- Trong 2,5 s đầu, vận tốc của vật tăng tuyến tính từ giá trị bằng 0 đến giá

tri 3 m/s Do 46, vat đang chuyển động nhanh dẫn

- Thời điểm t = 2,5 s đến t = 9 s, dé thj là một đường nằm ngang vuơng gĩc với trục vận tốc nên chuyển động của vật là chuyển động đều với vận tốc

3 ms

- Từ thời điểm t = 9 s đến t = 10 s, dé thị cong về phía trục thời gian nên vật chuyển động cham dan

+ Bài (ập vật lý phù hợp với đồ thị

Trang 34

3.2 Chủ đề 2: Động lực học chất điểm Bài 1: Cho phương trình ~(1,39 kg) (9,8 =) + (780 <2) (9,8 =) (1,78 1073 m3) = 0 Học sinh hãy xây dựng tình huống vật lý phù hợp với phương trình trên Giải %* Phân tích ý nghĩa của phương trình

- Phương trình trên để cập đến các đại lượng vật lý là khối lượng (đơn vị

là kg), gia tốc trọng trường (đơn vị la m/s’), khối lượng riêng (đơn vị là kg/m’) và thể tích (đơn vị là mì)

- Phương trình này diễn tả trọng lực của một vật cĩ khối lượng 1,39 kg

cân bảng với lực đây Acsimet của khối chất lỏng cĩ khối lượng riêng 780 kg/mỶ tác dụng lên vật khi phần thẻ tích của vật chìm trong chất lỏng là 1,78

10” mỶ

+ Tình huống vật lý phù hợp với phương trình

Một vật cĩ khối lượng 1,39 kg được thả vào một khối chất lỏng cĩ khối

lượng riêng là 780 kg/m’, phan thẻ tích của vật bị chìm trong chất lỏng là 1,78 10° m* Lúc đĩ, vật lơ lững trong khối chất lỏng vì trọng lực của vật cân bằng

Trang 35

- Phương trình trên đề cập đến các đại lượng vật lý là khối lượng (đơn vị

là kg), gia tốc (đơn vị là m/s’), dai lượng cĩ kí hiệu mạ là khối lượng vì cĩ thứ

nguyên là [kg]

- Cĩ hai giá trị khác nhau của khối lượng trong phương trình tương ứng

sẽ cĩ hai vật khác nhau là mạ và m; Hai vật này tạo thành một hệ - chuyển

động với cùng gia tốc là a = 1 m/s’

- Phương trình này diễn tả hai vật mạ và mạ được treo vào một cái mặt mặt nghiêng một gĩc 30”, trên mặt phẳng nghiêng cĩ gắn một rịng rọc cố định

đẻ cho hệ hai vật chuyển động Vật m;, chuyển động theo phương thẳng đứng,

cịn vật mạ chuyển động theo phương mặt phẳng nghiêng

Bài tập vật lý phù hợp với phương trình

Vật mị = 2 kg được nối với vật mạ thơng qua một sợi đây được mắc vào một rịng rọc cơ định gắn với một mặt phăng nghiêng cĩ gĩc œ = 30° Vật mạ chuyển động theo phương thắng đứng xuống đưới, kéo theo vật mạ chuyển

động với cùng gia tốc a = | m/s’ Tim gid trj ca m, dé hệ vật thực hiện được

xu hướng chuyển động như trên?

> Tiến hành giải bài tập vừa xây dựng Tĩm tắt mị = 2 kg œ = 309 a=1 ms’ g= l0 m/s? mạ = ? Giải

- Chọn hệ trục toạ độ theo chiều chuyển động của hệ hai vật

- Phương trình định luật II Newton cho hệ hai vật

P.+Tị +Py +T; +Đ; = (my + mạ)ẩ (1)

Trang 36

Do T, = T, nén P, — P,.sina = (m, + m,)a m my | m (2 kg) (10 =) = mạ (10 =) sin30 = (2 kg + mạ) (1 ¬) — m; = 3kg Vậy giá trị khối lượng của m; là 3 kg Bài 3: Cho phương trình m m m (50 kg) (9,8 =) sin 30 — ụ (50 kg) (9,8 —) cos 30 = (50 kg) (3.2 5) Học sinh hãy xây dựng bài tập vật lý phù hợp với phương trình trên Giải

% Phân tích ý nghĩa của phương trình

- Phương trình trên đề cập đến các đại lượng vật lý là khối lượng (đơn vị

là kg), gia tốc (đơn vị là m/s”), hệ số ma sát trượt ¿

- Phương trình này diễn tả hình chiếu của phương trình định luật II

Newton cho một vật cĩ khối lượng 50 kg đang trượt xuống mặt phẳng nghiêng

cĩ gĩc nghiêng œ = 300

* Bài tập vật lý phù hợp với phương trình

Một vận động viên trượt tuyết cĩ khối lượng 50 kg, đang trượt từ đỉnh

xuống chân của một dốc núi với gia tốc bằng 3,2 m/s”, Dốc núi cĩ gĩc nghiêng

Trang 37

- Chọn hệ trục toạ độ Oxy như trong hình vẽ

- Phương trình định luật II Newton cho vận động viên trượt tuyết P +N + Finct = ma (1) Chiếu (1) lên trục Ox, ta được: P sin œ = u¿N = ma (2) Chiếu (1) lên trục Oy, ta được: Pcos a = N (3) Từ (2) và (3), ta được P sin œ — tịP cos œ = ma my, m (50 kg) (9.8 =) sin 30 — lu (50 kg) (98 =) cos 30 = (50 kg) (3,2 =) — lu = 0,2 Vậy hệ số ma sát trượt giữa tuyết và bể mặt ván trượt 1a 0,2 Bài 4: Cho phương trình m m F.cos 30 — 0,1 |(1 kg) (10 =) — F sin 30] = (1 kg)(0,83 a Học sinh hãy xây dựng bài tập vật lý phù hợp với phương trình trên Giải

“> Phin tích ý nghĩa của phương trình

- Phương trình trên đề cập đến các đại lượng vật lý là khối lượng (đơn vị là kg), gia tốc (đơn vị là m/s”), hệ số ma sát trượt (khơng cĩ thứ nguyên), đại

lượng cĩ kí hiệu F là lực vì cĩ thứ nguyên là [kg.m/s?]

- Phương trình điễn tả hình chiếu của phương trình định luật II Newton

cho một vật cĩ khối lượng 1 kg, được gia tốc bởi một lực kéo F cĩ phương

Trang 38

Bai tap vật lý phù hợp với phương trình

Một đứa bé đang kéo một xe đồ chơi cĩ khối lượng 1 kg bằng một lực F thơng qua một sợi đây được cột vào một đâu xe, phương của sơi đây hợp với

phương ngang một gĩc œ = 309 Biết rằng gia tốc của xe là 0,83 m/s” và hệ

số ma sắt trượt giữa các bánh xe và mặt đất là 0,1 Tính giá trị của lực kéo F? > Tiến hành giải bài tập vừa xây dựng Tĩm tắt m = lkg a = 30° a = 0,83 m/s’ i, = 0,1 F=? Giai

- Chọn hệ trục toạ độ vuơng gĩc như hình vẽ trên - Phương trình định luật H Newton cho xe

F+P+N+„„¿= mẩ(I)

Chiếu (1) lên trục Ox: Fcosư — uN = ma (2)

Trang 39

Bai 5: Cho hé phuong trinh T; — 0,15 (28 kg) (9,8 =) = (28 kg)a, F —T, — 0,15.(71 kg) (9.8 =) = (71 kg)a, Học sinh hãy xây dựng tình huống vật lý phù hợp với phương trình trên Giải

> Phân tích ý nghĩa của hệ phương trình

- Hệ phương trình trên đề cập đến các đại lượng vật lý là khối lượng (đơn

vị là kg), gia tốc (đơn vị là m/s’), hệ số ma sát trượt (khơng cĩ thứ nguyên),

các đại lượng cĩ kí hiệu T¡, T›, E là lực vì cĩ thứ nguyên là {kg.m/s”]

- Hệ phương trình trên diễn tả hình chiếu trên trục Ox của phương trình

định luật H Newton áp dụng cho hệ gồm hai vật cĩ khối lượng khác nhau, liên

kết với nhau bởi sợi dây khơng dãn, khối lượng rất nhỏ

+ Tình huống vật lý phù hợp với hệ phương trình

Trang 40

Giai

Phan tich ý nghĩa của giản độ

- Giản đỗ thể hiện một vật chịu tác dụng của bốn lực là lực kéo, trọng

lực, phản lực vả lực ma sát Trong đĩ, lực kéo vả lực ma sát cĩ cùng độ lớn

nhưng ngược chiều; trọng lực và phản lực cũng cùng độ lớn và ngược chiều

- Tổng hợp lực tác dụng lên vật bằng 0

Tinh huồng vật lý phù hợp với giản đồ

Một chiếc xe đồ chơi trẻ em chuyển động đều trên mặt bàn dưới tác dụng của lực kéo cĩ độ lớn 3 N Bài 7: Giản đồ lực của một vật được cho như bên đưới Học sinh hãy xây dựng tỉnh huỗng vật lý phù hợp giản đồ W =3000N F,,,,, = 15000 N | P=3000N Giải + Phân tích ý nghĩa của giản đồ

- Giản đồ thê hiện một vật chịu tác dụng của ba lực là trọng lực, phản lực

và lực ma sát trượt Trong đĩ, trọng lực và phản lực cũng cùng độ lớn và