chuyên đề vật lý 10 chuyển động ném

chuyên đề chuyển động ném. bao gồm ném ngang, xiên, thẳng. Hệ thống lý thuyết và đưa ra cách giải cụ thể cho từng bài. là tài liệu ôn tập giúp học sinh hiểu rõ hơn về chuyển động ném. Trong chuyên đề này tôi sẽ xét cụ thể ảnh hưởng của trọng lực đến các trường hợp ném khác nhau: ném thẳng đứng, ném ngang, ném xiên.

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BẮC GIANG TRƯỜNG THPT LỤC NGẠN SỐ 2

CHUYÊN ĐỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CHUYỂN ĐỘNG NÉM

Giáo viên: Nguyễn Thị Miền

Bộ môn : Vật lý

Tổ : Lý - KTCN

MỤC LỤC

PHẦN I MỞ ĐẦU 3

1 Lý do chọn đề tài 3

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Đối tợng nghiên cứu 4

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 4

5 Phạm vi nghiên cứu 4

6 Phơng pháp nghiên cứu 4

PHẦN II NỘI DUNG 5

CHƯƠNG I - MỘT SỐ VẤN ĐỀ Lí LUẬN VỀ BÀI TẬP VẬT Lí 5

1 Vai trũ của bài tập vật lý trong việc giảng dạy vật lý 5

2 Phõn loại bài tập vật lý 6

CHƯƠNG II CHUYỂN ĐỘNG NẫM 8

1 Chuyển động của vật nộm thẳng đứng 8

2 Chuyển động của vật nộm ngang 13

3 Chuyển động nộm xiờn 19

PHẦN III KẾT LUẬN CHUNG 26

1 Kết luận 26

2 Kiến nghị 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

1 Lý do chọn đề tài

Vật lý là một mụn học khú và trừu tượng, cơ sở của nú là toỏn học Bài tập vật

lý rất đa dạng và phong phỳ Trong phõn phối chương trỡnh số tiết bài tõp lại hơi ớt

so với nhu cầu cần củng cố và nõng cao kiến thức cho học sinh Chớnh vỡ thế, ngườigiỏo viờn phải làm thế nào để tỡm ra phương phỏp tốt nhất nhằm tạo cho học sinh

niềm say mờ yờu thớch mụn học này Giỳp học sinh trong việc phõn loại cỏc dạng

bài tập và hướng dẫn cỏch giải là rất cần thiết Việc làm này rất cú lợi cho học sinhtrong thời gian ngắn đó nắm được cỏc dạng bài tập, nắm được phương phỏp giải và

từ đú cú thể phỏt triển hướng tỡm tũi lời giải mới cho cỏc dạng bài tương tự Đồngthời trong yờu cầu về đổi mới giỏo dục về việc đỏnh giỏ học sinh bằng phương phỏptrắc nghiệm khỏch quan thỡ khi nắm được dạng bài và phương phỏp giải sẽ giỳp chohọc sinh nhanh chúng trả được bài

- Trong chương trỡnh Vật lý lớp 10, chương “Động lực học chất điểm”cú nhiềudạng bài tập phức tạp và khú Nhúm cỏc bài toỏn về chuyển động nộm (thẳng đứng,ngang, xiờn) của vật là một trong những nhúm bài tập phức tạp và khú nhất trongchương, học sinh khỏ, giỏi thường rất lỳng tỳng trong việc tỡm cỏch giải cỏc dạngtoỏn này Xuất phỏt từ thực trạng trờn, qua kinh nghiệm giảng dạy, tụi chọn đề tài:

“PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CHUYỂN ĐỘNG NẫM”.

2 Mục đích nghiên cứu

- Đề tài nhằm giỳp học sinh khỏ, giỏi khắc sõu những kiến thức lớ thuyết, cúmột hệ thống bài tập và phương phỏp giải chỳng, giỳp cỏc em cú thể nắm được cỏchgiải và từ đú chủ động vận dụng cỏc phương phỏp này trong khi làm bài tập cú liờnquan Từ đú học sinh cú thờm kỹ năng về cỏch giải cỏc bài tập Vật lớ, cú thể nhanhchúng giải cỏc bài toỏn về chuyển động nộm của vật

- Nhằm xõy dựng một chuyờn đề sõu, chi tiết cú thể làm tài liệu tham khảo chocỏc đồng nghiệp ụn thi và luyện thi học sinh giỏi cấp tỉnh

3 §èi tîng nghiªn cøu

Nhóm các bài tập về chuyển động ném thẳng đứng, ném ngang, ném xiên,trong chương “Động lực học chất điểm” – Vật lý 10

4 NhiÖm vô nghiªn cøu

- Nghiên cứu một số vấn đề lý luận về bài tập vật lý

- Phân loại bài tập và đề ra phương pháp giải cho từng loại

Trong đề tài tôi sử dụng các phương pháp chủ yếu

+ Nghiên cứu lý luận về bài tập Vật lý

+ Tổng hợp và phân tích

PHẦN II NỘI DUNG

CHƯƠNG I - MỘT SỐ VẤN ĐỀ LÝ LUẬN VỀ BÀI TẬP VẬT LÝ

1 Vai trò của bài tập vật lý trong việc giảng dạy vật lý.

Việc giảng dạy bài tập vật lý trong nhà trường không chỉ giúp học sinh hiểuđược một cách sâu sắc và đầy đủ những kiến thức quy định trong chương trình màcòn giúp các em vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những nhiệm vụ củahọc tập và những vấn đề mà thực tiễn đã đặt ra

Muốn đạt được điều đó, phải thường xuyên rèn luyện cho học sinh những kỹnăng, kỹ xảo vận dụng kiến thức vào cuộc sống hằng ngày

Kỹ năng vận dụng kiến thức trong bài tập và trong thực tiễn đời sống chính làthước do mức độ sâu sắc và vững vàng của những kiến thức mà học sinh đã thunhận được Bài tập vật lý với chức năng là một phương pháp dạy học có một vị tríđặc biệt trong dạy học vật lý ở trường phổ thông

Trước hết, vật lý là một môn khoa học giúp học sinh nắm được quy luật vậnđộng của thế giới vật chất và bài tập vật lý giúp học sinh hiểu rõ những quy luật ấy,biết phân tích và vận dụng những quy luật ấy vào thực tiễn Trong nhiều trườnghợp mặc dù người giáo viên có trình bày tài liệu một cách mạch lạc, hợp lôgíc, phátbiểu định luật chính xác, làm thí nghiệm đúng yêu cầu, quy tắc và có kết quả chínhxác thì đó chỉ là điều kiện cần chứ chưa đủ để học sinh hiểu và nắm sâu sắc kiếnthức Chỉ thông qua việc giải các bài tập vật lý dưới hình thức này hay hình thứckhác nhằm tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải quyết cáctình huống cụ thể thì kiến thức đó mới trở nên sâu sắc và hoàn thiện

Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do các bài tập vật lý đặt ra,học sinh phải sử dụng các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, kháiquát hóa , trừu tượng hóa… để giải quyết vấn đề, do đó tư duy của học sinh có điềukiện để phát triển Vì vậy có thể nói bài tập vật lý là một phương tiện rất tốt để pháttriển tư duy, óc tưởng tượng, khả năng độc lập trong suy nghĩ và hành động, tínhkiên trì trong việc khắc phục những khó khăn trong cuộc sống của học sinh

Bài tập vật lý là cơ hội để giáo viên đề cập đến những kiến thức mà trong giờ học

lý thuyết chưa có điều kiện để đề cập qua đó nhằm bổ sung kiến thức cho học sinh.Đặc biệt, để giải được các bài tập vật lý dưới hình thức trắc nghiệm khách quan họcsinh ngoài việc nhớ lại các kiến thức một cách tổng hợp, chính xác ở nhiều phần, nhiềuchương, nhiều cấp học thì học sinh cần phải rèn luyện cho mình tính phản ứng nhanhtrong từng tình huống cụ thể, bên cạnh đó học sinh phải giải thật nhiều các dạng bài tậpkhác nhau để có được kiến thức tổng hợp, chính xác và khoa học

2 Phân loại bài tập vật lý.

2.1 Bài tập vật lý định tính hay bài tập câu hỏi lý thuyết.

- Là bài tập mà học sinh không cần phải tính toán (Hay chỉ có các phép toánđơn giản) mà chỉ vận dụng các định luật, định lý, quy luật để giải thích hiện tượngthông qua các lập luận có căn cứ, có lôgic

- Nội dung của các câu hỏi khá phong phú, và đòi hỏi phải vận dụng rất nhiềucác kiến thức vật lý

- Thông thường để giải các bài toán này cần tiến hành theo các bước:

* Phân tích câu hỏi

* Phân tích hiện tượng vật lý có đề cập đến trong câu hỏi để từ đó xác định cácđịnh luật, khái niệm vật lý hay một qui tắc vật lý nào đó để giải quyết câu hỏi

* Tổng hợp các điều kiện đã cho với các kiến thức tương ứng để trả lời câu hỏi

Đặc biệt, khi các câu hỏi loại này được nêu dưới dạng trắc nghiệm khách quanthì yêu cầu học sinh phải nhớ kết quả cuối cùng đã được chứng minh trước đó đểgiải nó một cách nhanh chóng Vì vậy yêu cầu học sinh phải hiểu bài một cách sâusắc để vận dụng kiến thức ở mức độ cao

2.3 Bài tập đồ thị

Đó là bài tập mà dữ kiện đề bài cho dưới dạng đồ thị hay trong quá trình giải

nó ta phải sử dụng đồ thị ta có thể phân loại dạng bài tập này thành các loại:

* Đọc và khai thác đồ thị đã cho: Bài tập loại này có tác dụng rèn luyện chohọc sinh kỹ năng đọc đồ thị, biết cách đoán nhận sự thay đổi trạng thái của vật thể,

hệ vật lý, của một hiện tượng hay một quá trình vật lý nào đó Biết cách khai thác từ

đồ thị những dữ kiện để giải quyết một vấn đề cụ thể

* Vẽ đồ thị theo những dữ liệu đã cho: bài tập này rèn luyện cho học sinh kỹnăng vẽ đồ thị, nhất là biết cách chọn hệ tọa độ và tỉ lệ xích thích hợp để vẽ đồ thịchính xác

2.4 Bài tập thí nghiệm

Là loại bài tập cần phải tiến hành các thí nghiệm hoặc để kiểm chứng cho lờigiải lý thuyết, hoặc để tìm những số liệu, dữ kiện dùng trong việc giải các bàitập.Tác dụng cụ thể của loại bài tập này là giáo dục, giáo dưỡng và giáo dục kỹthuật tổng hợp Đây là loại bài tập thường gây cho học sinh cảm giác lí thú và đặcbiệt đòi hỏi học sinh ít nhiều tính sáng tạo

CHƯƠNG II CHUYỂN ĐỘNG NÉM

Chuyển động ném là chuyển động của vật có vận tốc ban đầu và chỉ chịu tácdụng của trọng lực

Trong chuyên đề này tôi sẽ xét cụ thể ảnh hưởng của trọng lực đến cáctrường hợp ném khác nhau: ném thẳng đứng, ném ngang, ném xiên

Phương pháp chung để nghiên cứu chuyển động của vật:

Bước 1: Chọn vật khảo sát, phân tích chuyển động

Bước 2: Chọn hệ quy chiếu

Bước 3: Áp dụng phương trình định luật II Niutơn: F ma  

Bước 4: Chiếu phương trình định luật II Niutơn lên các trục tọa độ

Bước 5: Giải toán và biện luận.

- Khi vật chuyển động thì vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực P

- Chọn trục tọa độ OY hướng thẳng đứng xuống dưới, gốc tại O

- Phương trình định luật II Niutơn là:

1 2

Bài toán 2: Ném một vật theo phương thẳng đứng hướng lên với vận tốc ban đầu v 0

từ độ cao h Tìm thời gian chuyển động, độ cao cực đại, vận tốc tại một thời điểm t

Bài làm:

- Chuyển động của vật được chia làm 2 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Khi vật đi lên

+ Giai đoạn 2: Khi vật đi xuống là chuyển động rơi tự do

- Chọn: + Hệ trục tọa độ OY theo phương thẳng đứng hướng lên

+ Gốc tại O trùng với vị trí ném vật

+ Gốc thời gian là lúc bắt đầu ném vật

- Sau khi ném vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực

- Vì khi vật chuyển động xuống là chuyển động rơi tự do nên ta chỉ

viết phương trình định luật II Niutơn khi vật đi lên

Áp dụng định luật II Niutơn ta có:             P ma               

(1.4)

- Chiếu phương trình (2) lên hệ trục tọa độ ta có:

- P = ma  -mg = ma  a = -g (1.5)

Vậy vật chuyển động ném thẳng đứng là chuyển động biến đổi đều với gia tốc a = -g

- Phương trình vận tốc tại thời điểm t là: v v 0  gt (1.6)

- Phương trình tọa độ của vật là: 2

0

1 2

 (1.9) (t là thời gian chuyển độngcủa vật từ lúc ném đến lúc vật đạt độ cao cực đại)

Thay t ở (1.9) vào (1.7) ta có:

2 0 ax

2

m

v y

- Thời gian chuyển động của vật là: tD = t + t’

Với t’ là thời gian vật chuyển động xuống t' 2H

Bài 1 Từ độ cao h = 20m, phải ném một vật theo phương thẳng đứng hướng xuống

với vận tốc v0 bằng bao nhiêu để vật này tới mặt đất sớm hơn 1s so với vật rơi tự do

a Viết phương trình gia tốc, vận tốc và tọa độ của quả cầu theo thời gian.

b Quả cầu đạt độ cao cực đại là bao nhiêu?

c Xác định vị trí, vận tốc của quả cầu sau khi ném được 2s

d Sau khoảng thời gian bao nhiêu kể từ khi ném quả cầu rơi xuống đất?

e Sau khoảng thời gian bao nhiêu kể từ khi ném quả cầu cách mặt đất 8,8m, khi đóquả cầu có vận tốc bằng bao nhiêu?

Giải

- Chọn: + Hệ trục tọa độ OY theo phương thẳng đứng

hướng lên

+ Gốc tại O trùng với vị trí ném vật

+ Gốc thời gian là lúc bắt đầu ném vật

a, Sau khi ném vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực

- Vì khi vật chuyển động xuống là chuyển động rơi tự do nên ta

chỉ viết phương trình định luật II Niutơn khi vật đi lên

- Phương trình vận tốc tại thời điểm t là: v v 0  gt = 15 – 10t (3)

- Phương trình tọa độ của vật là: 2

0

1 2

y = 15.2 – 5.22 = 10 mVậy lúc t = 2s vật ở cách mặt đất 10 m và đang đi xuống

Bài 1 Một vật rơi tự do từ độ cao h Cùng lúc đó một vật được ném thẳng xuống từ

độ cao H (H>h) với vận tốc đầu v0 Hai vật rơi đất cùng một lúc Tìm v0?

Bài 2 Một vật được buông rơi từ độ cao h Một giây sau cũng tại nơi đó, một vật

khác được ném thẳng đứng hướng xuống với vận tốc v0 Hai vật chạm đất cùng mộtlúc Tính h theo v0 và g

ĐS:

2 0 0

2 8

v g g

Bài 3 Một vật được ném lên thẳng đứng Vật lên được cao 5m thì rơi xuống Lấy

g=10m/s2 và bỏ qua sức cản của không khí

a Tính thời gian vật đi lên và vận tốc khi ném

b So sánh thời gian đi lên với thời gian đi xuống (đến vị trí ban đầu)

ĐS: a 1s, 10m/s

b t = t’

Bài 4 Một quả cầu ném thẳng đứng từ mặt đất lên với vận tốc 20m/s 1s sau đó một

quả cầu khác được thả rơi từ độ cao 35m Bỏ qua mọi ma sát của vật với không khí,cho g = 10m/s2

a Hai quả cầu ở cùng độ cao khi nào, tại độ cao bao nhiêu, vận tốc của mỗi quảbằng bao nhiêu theo hướng nào?

b Tại thời điểm nào hai quả cầu cách nhau 10m theo phương thẳng đứng?

c Khi quả cầu thứ nhất ở độ cao cực đại thì hai quả cầu cách nhau bao nhiêu?

ĐS: a t = 3s; 15 m; v1 = 10 m/s ; Đang đi xuống; v2 = 30 m/s; Đang đi xuống

b 4s

c 10 m

Bài 5 Một vật được ném lên thẳng đứng với vận tốc 4,9 m/s Cùng lúc đó tại điểm

có độ cao bằng độ cao cực đại mà vật lên tới, người ta ném xuống thẳng đứng mộtvật khác cũng với vận tốc 4,9 m/s Sau bao lâu hai vật đụng nhau? Lấy g=9,8m/s2

ĐS: 0,125s

2 Chuyển động của vật ném ngang.

2.1 Phương pháp giải.

Bài toán : Một vật được ném từ một điểm O ở độ cao h với vận tốc ban đầu v0

theo phương nằm ngang Bỏ qua lực cản của không khí Hãy xác định:

a) Dạng quỹ đạo của vật

b) Thời gian vật bay trong không khí

c) Tầm bay xa của vật (khoảng cách từ hình chiếu của điểm ném trên mặt đấtđến điểm rơi)

d) Vận tốc của vật khi chạm đất

Bài làm

- Khi vật chuyển động, vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực

- Chọn: + Hệ trục tọa độ Oxy (trục Ox hướng theo vectơ vận tốc đầu v 0

, trục Oyhướng theo vectơ trọng lực P )

+ Gốc tại O trùng với vị trí ném vật

+ Gốc thời gian là lúc bắt đầu ném vật.

ay = g (2.5)

vy = gt (2.6)

2

1 2

y gt (2.7)

a Dạng quỹ đạo: Từ (2.4) suy ra:

0

x t v

b Thời gian chuyển động

- Thời gian chuyển động của vật bị ném ngang bằng thời gian chuyển động thành phần:

- Thay y = h vào (2.7) ta được: 2h

t g

g

2.2 Bài tập áp dụng.

Bài 1 Một vật được ném từ một điểm O ở độ cao h = 45 m với vận tốc ban đầu v0 =

20 m/s theo phương nằm ngang Lấy g = 10 m/s2, bỏ qua lực cản của không khí.Hãy xác định:

a) Thời gian vật bay trong không khí

- Chọn: + Hệ trục tọa độ Oxy (trục Ox hướng

theo vectơ vận tốc đầu v 0

, trục Oyhướng theo vectơ trọng lực P )

+ Gốc tại O trùng với vị trí ném vật

+ Gốc thời gian là lúc bắt đầu ném vật

ay = g = 10 m/s2

vy = gt = 10t (m/s)

2

1 2

Giải

- Khi vật chuyển động, vật chỉ chịu tác

dụng của trọng lực

- Chọn: + Hệ trục tọa độ Oxy

+ Gốc tại O trùng với vị trí ném vật

+ Gốc thời gian là lúc bắt đầu ném vật

- Trên phương Ox vật chuyển động

thẳng đều với phương trình:

y gt (2)

- Khử t ở (1) và (2) ta có phương trình quỹ đạo của hòn bi là:

2 2 0

- Các nghiệm: x1 = 0 (điểm O); x2 ≈ 2,18 m

- Số bậc cầu thang mà hòn bi đã nhảy qua là: n x2 7, 27

d

2.3 Bài tập tự rèn luyện

Bài 1: Ở độ cao h = 45m so với mặt đất, một vật được ném theo phương ngang với

vận tốc ban đầu v0 = 20 m/s Hãy xác định tầm xa của vật đó Cho g = 10m/s2

ĐS : L v0 2h 60m

g

 

tàu chiến đang chuyển động đều với vận tốc v2 trong cùng mặt phẳng thẳng đứngvới máy bay Hỏi máy bay phải cắt bom khi nó cách tàu chiến theo phương ngangmột đoạn l là bao nhiêu? Xét hai trường hợp:

a Máy bay và tàu chuyển động cùng chiều

b Máy bay và tàu chuyển động ngược chiều

Bài 3 Một quả cầu được ném theo phương ngang từ độ cao 80m Sau khi chuyển

động 3s, vận tốc quả cầu hợp với phương ngang một góc 450

a Tính vận tốc ban đầu của quả cầu

b Quả cầu sẽ chạm đất lúc nào, ở đâu với vận tốc bao nhiêu?

ĐS: a 30 m/s

b 4s, 120m, 50m/s

Bài 4 Một người đứng ở một vách đá nhô ra biển và ném một hòn đá theo phương

ngang xuống biển với tốc độ 18 m/s Vách đá cao 50 m so với mặt nước biển Lấy g=9,8m/s2

a Sau bao lâu thì hòn đá chạm vào nước?

b Tính tốc độ của hòn đá lúc chạm vào nước?

ĐS: a 3,2 s

Bài 5 Một viên đạn bắn theo phương ngang từ một khẩu súng đặt ở độ cao 45 m so

với mặt đất Tốc độ của đạn lúc vừa mới ra khỏi nòng là 250 m/s Lấy g = 9,8 m/s2

a Đạn ở trong không khí bao lâu?

b Điểm đạn rơi xuống đất cách điểm bắn theo phương ngang bao xa?

c Khi rơi xuống đất, thành phần thẳng đứng của vận tốc của viên đạn có độ lớn bằng bao nhiêu?

a) Thời gian bay của vật

b) Tầm xa OC của vật

c) Thời gian để vật đạt được độ cao cực đại tính từ lúc bắt đầu ném vật và độ cao cực đại đó

Bài làm

- Chọn: + Hệ trục tọa độ Oxy (Ox

theo phương nằm ngang, Oy theo