phân tích và phát triển chương trình vật lý 10 chủ đề động lực học

Định luật I Newton- Về mặt khoa học: quán tính đặc trưng cho sự cản trở của các đối tượng, gồm những thay đổi với tốc độ hoặc hướng chuyển động- Trình bày chương trình SGK => ghi khái ni

PHÂN TÍCH VÀ PHÁT TRIỂN CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10 CHỦ ĐỀ

ĐỘNG LỰC HỌC

1 Vị trí, đối tượng của chủ đề

Động lực học là chủ đề thứ hai trong phần cơ học, nghiên cứu về quy luật của lực Tĩnh học là một phần của động lực học nghiên cứu trạng thái cân bằng của các vật Cơ sở của động lực học là những định luật Newton

Trả lời cho những câu hỏi: Gồm có những lực nào? Cách tổng hợp và phân tích các lực? Các định luật Newton phát biểu gì liên quan đến lực?

2 Xác định kiến thức trọng tâm bằng cách vẽ sơ đồ

ĐỘNG LỰC HỌC

3 ĐL NEWTON (1)

ĐL I NEWTON (1) QUÁN TÍNH (2)

ĐL II NEWTON (3)

KHỐI LƯỢNG (4)

ĐL III NEWTON (5)

LỰC VÀ PHẢN LỰC (6)

CÁC LỰC CƠ BẢN TRONG THỰC TIỄN (2)

TRỌNG LỰC (7) TRỌNG TÂM (8) TRỌNG LƯỢNG (9)

LỰC MA SÁT (10)

NGHỈ (11)

TRƯỢT (12) LỰC CẢN (13)

LỰC NÂNG (14) ARCHIMEDES (15) LỰC ĐÂY

LỰC CĂNG DÂY (16)

CÂN BẰNG LỰC, MOMENT LỰC (3)

TỔNG HỢP LỰC (17) HAI LỰC ĐỒNG QUY (18) TN THỰC HÀNH (19)

MOMENT LỰC (20) MOMENT NGẪU LỰC (21) ĐK ĐỂ VẬT CÂN BẰNG (22)

HAI LỰC SONG SONG (23) TN THỰC HÀNH (24)

3 Phân tích một số kiến thức trọng tâm trong chủ đề

3.1 3 định luật Newton:

3.3.1 Định luật I Newton

- Về mặt khoa học: quán tính đặc trưng cho sự cản trở của các đối tượng, gồm những thay đổi với tốc độ hoặc hướng chuyển động

- Trình bày chương trình (SGK) => ghi khái niệm trong SGK

+ Kết nối tri thức: Tính chất bảo toàn trạng thái đứng yên hay chuyển động của vật,gọi là quán tính của vật Do có quán tính mà mọi vật đều có

xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn

- Định luật 1 Newton còn có tên gọi khác là định luật quán tính

+ Chân trời sáng tạo: Vật luôn có xu hướng bảo toàn vận tốc chuyển độngcủa mình.Tính chất này được gọi là quán tính của vật

+ Cánh diều: Một vật không thể ngay lập tức thay đổi vật tốc mà luôn có

xu hướng duy trì trạng thái chuyển động hay đứng yên đang có,đặc điểm này được gọi là quán tính

- Logic dạy học: Khái niệm quán tính (định luật I newton)

Xét hiện tượng xảy ra khi bạn đang ngồi trên một chiếc xe ô tô,khi chiếc xe bắt đầu lăn bánh ,những người ngồi trên xe và bạn theo quán tính sẽ bị ngã về phía sau và ngược lại khi xe phanh gấp và dừng lại thì mọi người lại bị chúi về phía trước.Điều này xảy ra tương tự như khi xe quẹo sang trái hoặc sang phải

=> Lý giải cho hiện tượng vật lý này, định luật I newton chỉ ra rằng do bạn và những người khác ngồi trên xe đều có quán tính.Chính vì vậy mọi người vẫn sẽ giữ nguyên trạng thái chuyển động cũ

Định luật I newton: Nếu một vật không chịu tác dụng của bất cứ một lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có tổng hợp lực bằng không thì vật đó sẽ giữ nguyên trạng thái chuyển động thẳng đều hoặc đứng yên

- Nhận xét: Khái niệm quán tính thực chất là định luật I newton nhưng trong các

bộ sách giáo khoa không trình bày trực tiếp định luật I newton mà giới thiệu về lực và chuyển động

- Trình bày trong chương trình :(Sgk)

+ Kết nối tri thức:Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác lên vật.Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật

+ Chân trời sáng tạo:

- Gia tốc của vật có cùng hướng với lực tác dụng lên vật Độ lớn của gia tốc tỉ lệthuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật

- Trong trường hợp vật chịu tác dụng của nhiều lực thì lực F trong biểu thức là lực tổng hợp của tất cả các lực thành phần: ⃗F=⃗ F1+⃗F2+…

+ Cánh diều: Gia tốc của một vật có khối lượng không đổi tỉ lệ thuận với

độ lớn và có cùng hướng với hợp lực khác không tác dụng lên vật

- Nhận xét:

+ Sách chân trời sáng hình thành định luật II newton theo 2 thí nghiệm:

TN1: khảo sát mối liên hệ về độ lớn của gia tốc và độ lớn lực tác dụng

TN2: khảo sát mối liên hệ về độ lớn của gia tốc và khối lượng của vật→ Định luật II newton

+ Bộ sách cánh diều :không cần làm thí nghiệm mà từ một ví dụ cụ thể đầu bài

và rút ra phát biểu về định luật II newton và công thức

+ Bộ sách kết nối tri thức: không cần làm thí nghiệm mà từ một ví dụ cụ thể đầubài và rút ra phát biểu về định luật II newton và công thức sau đó mới có ví dụ minh họa ở mục sau

- Logic dạy học:

+ Phương pháp thực nghiệm(1):giải quyết vấn đề bằng con đường thực nghiệm

Các giai đoạn trong pp thực nghiệm:

GĐ1: Tạo tình huống vấn đề(sơ bộ chỉ ra mối quan hệ các đại lượng trong định

GĐ3: giải quyết vấn đề bằng thí nghiệm

Yêu cầu học sinh dự đoán

Tiến hành thí nghiệm kiểm tra dự đoán

TN1: m=const =>kiểm tra a tỉ lệ nghịch với m

(2) Giải thích hiện tượng thực tiễn

(3) Rút ra ý nghĩa m liên quan

+ Phương pháp lý thuyết (2) :giải quyết vấn đề bằng con đường lý thuyết

+ Phương pháp (3):Thông báo và kể chuyện lịch sử(Định luật coulomb,ĐL hấp dẫn,ĐL Newton)

3.1.3 Định luật III newton:

• Về mặt khoa học

Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác

dụng trở lại vật A một lực Hai lực này được gọi là hai lực trực đối.

+ Kết nối tri thức: Trong mọi trường hợp,khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì đồng thời vật B cũng tác dụng trở lại vật A một lực.Hai lực này là hai lực trực đối

+ Chân trời sáng tạo: Khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực Hai lực này có điểm đặt lên hai vật khác nhau có cùng giá và có cùng độ lớn nhưng ngược chiều

+ Cánh diều: Khi hai vật tương tác, mỗi vật tác dụng một lực lên vật kia,hai lực này ngược hướng và có độ lớn bằng nhau

Tình huống: cho Hs làm thí nghiệm tương tác giữahai xe

Xe A đứng yên, xe B chuyển động đến va chạm vào xe A

GĐ4 Kết luận - Nội dung định luật 3 NewTon- Hai lực trực đối và đặc điểm của hai lực này.

GĐ5 Vận dụng - Giải thích một số hiện tượng trong thực tiễn:

+ Các vụ va chạm trong giao thông

+ Ô tô chuyển động được trên đường+ Kéo co ( có kẻ thắng, người thua),…

- Giải một số bài tập định tính liên quan

3.1 Phân tích một số kiến thức trọng tâm trong tâm

3.1.3 Trọng lực, trọng lượng, khối lượng

- Về mặt khoa học: Trọng lực là lực hút của trái đất tác dụng lên một vật, có phương thẳng đứng và có chiều hướng về phía của trái đất Trọng lực được xác định bằng cách tính khối lượng của vật với gia tốc tự do tại nơi đặt vật đó Trọng lực sẽ có phương thẳng đứng và có chiều từ hướng về phía trái đất

- Trình bày trong Chương trình (SGK):

 Chiều từ trên xuống

 Điểm đặt gọi là trọng tâm của vật

c) Phân biệt trọng lượng và khối lượng:

- Trọng lượng của một vật thay đổi khi đem đến một nơi khác có gia tốc rơi

 Điểm đặt: tại một vị trí đặc biệt gọi là trọng tâm

o Vị trí của trọng tâm phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng của vật, có thể nằm bên trong vật (Hình 11.2a) hoặc bên ngoài vật (Hình 11.2b)

 Hướng: hướng vào tâm Trái Đất

- Ta lưu ý rằng vật rơi tự do chỉ chịu tác dụng của trọng lực Mỗi vật ở gần

bề mặt Trái Đất đều có gia tốc rơi tự do g Vận dụng mối liên hệ giữa lực và gia tốc, chúng ta có thể tính được trọng lượng, là độ lớn của lực gây ra gia tốc rơi tư do của vật:

P = mg c) Phân biệt trọng lượng và khối lượng:

- Khối lượng của một vật không thay đổi vì các nguyên tử, phân tử tạo nên vật đó không thay đổi khi vật di chuyển đến các vị trí khác nhau.

- Khi vật ở các vị trí khác nhau trên Trái Đất thì khoảng cách từ vật đến tâm Trái Đất thay đổi nên lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vật thay đổi, do

đó, trọng lượng của vật cũng thay đổi

- Phương pháp/Logic dạy học:

 Phương pháp 1: Nêu kiến thức trọng tâm trước sau đó đưa ra các thí nghiệm để khảo sát lại những kiến thức này

 Phương pháp 2: Đưa ra những thí nghiệm nhỏ để dẫn chứng vào kiến thức trọng tâm

Vận dụng: làm thí nghiệm và bài tập để có thể áp dụng vào thực tế giải thích những ví dụ trong đời sống,

3.1.4 Lực ma sát

• Về mặt khoa học:

- Ma sát nghỉ (hay còn được gọi là ma sát tĩnh) là lực xuất hiện giữa hai vật tiếp xúc mà vật này có xu hướng chuyển động so với vật còn lại nhưng vị trí tương đối của chúng chưa thay đổi Ví dụ như, lực ma sát nghỉ ngăn cản một vật định trượt (chuẩn bị trượt nhưng vị trí tương đối vẫn chưa thay đổi nhiều - thay đổi ít) trên bề mặt nghiêng Hệ số của ma sát nghỉ, thường được ký hiệu là μt,

thường lớn hơn so với hệ số của ma sát động Lực ban đầu làm cho vật chuyển động thường bị cản trở bởi ma sát nghỉ

- Lực ma sát là lực cản trở chuyển động của vật này so với vật khác Lực ma sát xuất hiện giữa bề mặt tiếp xúc của hai vật và phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc,

độ lớn của áp lực, không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật

• Trình bày trong Chương trình (SGK):

+ KNTT:

b) Lực ma sát trượt:

- Ma sát trượt xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi vật trượt trên một bề mặt Biểu diễn trong hình 11.7

- Lực ma sát trượt có điểm đặt trên vật và ngay tại vị trí tiếp xúc của hai bề mặt, phương tiếp tuyến và ngược chiều với chuyển động của vật

- Lực ma sát trượt có phương dọc theo bề mặt tiếp xúc và có ảnh hưởng rõ rệttrong các hiện tượng như: kéo vật chuyển động trên một bề mặt, vật trượt xuống dốc, xe vào khúc quanh hoặc trượt bánh, vật trượt xuống dốc.

- Lực ma sát trượt gần như không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc Nếu một viên gạch bị kéo trượt dọc theo mặt bàn phẳng, thì lực ma sát trượt là nhưnhau cho dù viên gạch nằm hay đứng

- Lực ma sát trượt tỉ lệ với lực ép vuông góc giữa các bề mặt lại với nhau Với vật chuyển động trên mặt phẳng ngang thì lực ép bằng trọng lượng Nếu kéo một chồng ba viên gạch dọc theo bàn thì lực ma sát lớn gấp ba lần so với khi kéo một viên gạch Như vậy, tỉ số độ lớn của lực ma sát trượt Fms và độ lớn lực ép vuông góc N là không đổi

- Tỉ số này được gọi là hệ số ma sát trượt và thường được kí hiệu bằng chữ cái Hy Lạp µ (đọc là muy) Về mặt toán học

 Sách KNTT sẽ đi từ các thí nghiệm để đi vào kiến thức trọng tâm

 Sách CTST sẽ đặc nặng phần kiến thực và không có thì nghiệm minh họa

 Sách CD sẽ nêu kiến thức trọng tâm trước sau đó nêu ra các ví dụ thực tiễn đi kèm

Phương pháp/Logic dạy học:

 Phương án 1: Dạy theo logic như sách KNTT và CTST, làm thí nghiệm

- Đơn vị tính: Newton (N)

Trình bày trong Chương trình (SGK):

+ Kết nối tri thức với cuộc sống:

+ Chân trời sáng tạo:

- Khi chuyển động trong không khí, trong nước hoặc trong chất lỏng nói chung (gọi chung là chất lưu), vật đều chịu tấc dụng của lực cản

- Lực cản của chất lưu được biểu diễn bởi một lực đặt tại trọng tâm vật, cùng phương và ngược chiều với chiều chuyển động của vật trong chất lưu Lực cản này phụ thuộc vào hình dạng vật

+ Cánh diều:

- Khi một vật chuyển động trong môi trường không khí hoặc trong nước, có ma sát giữa về mặt vật đố và môi trường Ngoài ra, vật đó cũng dồn không khí hoặcnước ra xung quanh khi nó di chuyển Những hiệu ứng này tạo nên lực cản của môi trường lên vật chuyển động

- Lực cản luôn ngược hướng và có tác dụng cản trở chuyển động của vật Có thểgiảm độ lớn lực cản của môi trường lên vật nết vật có hình dạng phù hợp

Nhận xét:

 Cả ba bộ sách đều giới thiệu, nêu định nghĩa và những yếu tố tác động đền lực cản

 Sách KNTT sẽ đi từ các thí nghiệm để đi vào kiến thức trọng tâm

 Sách CTST sẽ đưa ra kiến thức trọng tâm sau đó kèm theo những thí nghiệm để kiểm chứng kiến thức ấy

 Sách CD sẽ nêu kiến thức trọng tâm đi kèm với những ví dụ trong thực tiễn để bổ làm rõ rang hơn những kiến thức ấy

Phương pháp/Logic dạy học:

 Phương án 1: Dạy theo logic như sách KNTT, làm thí nghiệm để hình thành kiến thức mới

 Phương án 2: Dạy theo logic như sách CCST và CD, cho trước khái niệm

và các công thức, sau đó dùng thí nghiệm để kiểm tra kiến thức

Vận dụng: làm thí nghiệm và bài tập để có thể áp dụng vào thực tế giải thích những ví dụ trong đời sống,

3.1.6. Lực nâng, Lực đẩy Archimedes

Về mặt khoa học:

- Lực đẩy Archimedes (hay lực đẩy Ác-si-mét) là lực tác động bởi một chất lưu (chất lỏng hay chất khí) lên một vật thể nhúng trong nó, khi cả hệ thống nằm trong một trường lực của Vật lý học (trọng trường hay lực quán tính) Lực vật lý học này có cùng độ lớn và ngược hướng của tổng lực mà trường lực tác dụng lên phần chất lưu có thể tích bằng thể tích vật thể chiếm chỗ trong chất này

Trình bày trong Chương trình (SGK):

+ Kết nối tri thức với cuộc sống:

- Khi vật chuyển động trong nước hay trong không khí thì ngoài lực cản (của không khí, của nước), vật còn chịu tác dụng của lực nâng

- Lực đẩy Archimedes học ở môn Khoa học tự nhiên lớp 8 là trường hợp riêng của lực nâng vật đứng yên trong chất lưu Công thức tính lực đẩy Archimedes:

FA = p.g.V Trong đó:

FA : lực đẩy Archimedes (N)

p: khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3)

V: thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ (m3)

+ Chân trời sáng tạo:

- Một vật chìm trong nước hay chất lỏng nói chung đều chịu tác dụng của lực nâng Lực này gọi là lực đẩy Archimedes có đặc điểm như sau:

+ Lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật có điểm đặt tại vị trí trùng với trọng tâm của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ, có phương thẳng đứng, có chiều

từ dưới lên trên, có độ lớn bằng trọng lượng phần chất lỏng bị chiếm chỗ:

FA = p.g.V (11.3)

+ Cánh diều:

- Áp suất chất lỏng hoặc chất khí tang theo độ sâu nên áp suất lên bề mặt dưới của một vật lớn hơn áp suất lên mặt trên Do đó, mỗi vật ở trong chất lỏng hoặc chất khí đều chịu một lự nâng hướng lên trên Lực nâng này được gọi là lực đẩuArchimedes Điểm đặt của lực này ở phần vật nằm trong chất lỏng hoặc chất khí.

- Độ lớn lực đẩy Archimedes bằng trọng lượng của phần chất lỏng hoặc chất khí

mà vật bị chiếm chỗ

Nhận xét:

 Cả ba sách đều nên ra lực đẩy Archimedes

 Sách KNTT chỉ nêu ra công thức và nêu rõ từng đại lượng của lực đẩy Archimedes

 Sách CTST nêu ra được định nghĩa, đặc điểm và công thức của lực đẩy Archimedes

 Sách CD chỉ nêu ra khái niệm đặc điểm của lực đẩy Archimedes và khái niệm về độ lớn của lực đẩy Archimedes

Phương pháp/Logic dạy học:

- Nếu ra định nghĩa rõ ràng về lực đẩy Archimedes và đưa ra công thức để tính lực đẩy Archimedes

3.2.5 Lực căng dây

Về mặt khoa học:

- Lực căng dây là một lực được tạo ra bởi một sợi dây, sợi cáp hay các vật thểtương tự lên một hoặc nhiều vật khác Bất cứ thứ gì khi được kéo, treo, trợ lựchay đung đưa trên một sợi dây đều sinh ra lực này

- Ký hiệu và đơn vị: Được ký hiệu là T và đơn vị tính là Niutơn, ký hiệu là N Trình bày trong Chương trình (SGK):

+ Kết nối tri thức với cuộc sống:

- Không đề cập

+ Chân trời sáng tạo:

- Khi một sợi dây bị kéo căng, nó sẽ tác dụng lên hai vật gắn với hai đầu dây những lực căng có đặc điểm:

+ Điểm đặt là điểm mà đầu dây tiếp xúc với vật

+ Phương trùng với chính sợi dây

+ Chiều hướng từ hai đầu dây vào phần giữa của sợ dây

- Với những dây có khối lượng không đáng kể thì lực căng ở hai đầu dây luôn

 Sách CD dùng thí nghiệm để nêu ra sự xuất hiện của lực căng

Phương pháp/Logic dạy học:

 Phương án 1: Dạy theo logic như sách CD, làm thí nghiệm để hình thành kiến thức mới

 Phương án 2: Dạy theo logic như sách CTST, đưa ra ví dụ trong đời sống

từ đó đi vào kiến thức trọng tâm về lực căng dây

Vận dụng: làm thí nghiệm và bài tập để có thể áp dụng vào thực tế giải thích những ví dụ trong đời sống,

3.2 Cân bằng lực, moment lực

3.3.1 Tổng hợp hai lực đồng quy :

- Về mặt khoa học: Hợp lực của 2 lực đồng quy là một một lực tác dụng vào cùngmột vật rắn, có tác dụng giống 2 lực thành phần

- Trình bày trong chương trình sách giáo khoa:

+ Sách Kết nối tri thức : Tổng hợp lực là phép thay thế hai hay nhiều lựctác dụng đồng thời vào cùng một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt các lựcấy

• Về mặt toán học,ta có thể tìm hợp lực bằng phép cộng vecto:

• Tổng hợp lực trong 2 TH: