SKKN: Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học

Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học Phần I : mở đầu I. Lý do chọn đề tài: 1. Lý do khách quan: Căn cứ vào nhiệm vụ chương trình vật lý THCS là : Cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức cơ bản, ở trình độ phổ thông trung học cơ sở, bước đầu hình thành ở học sinh những kỹ năng cơ bản phổ thông và thói làm quen làm việc khoa học, góp phần hình thành ở họ các năng lực nhận thức và các phẩm chất, nhân cách mà mục tiêu giáo dục THCS đề ra. Vật lý là cơ sở của nhiều ngành kỹ thuật quan trọng sự phát triển của khoa học vật lý gắn bó chặt chẽ tác động qua lại trực tiếp với sự tiến bộ của khoa học và kỹ thuật. Vì vậy hiểu vật lý có giá trị to lớn trong đời sống và sản xuất, đặc biệt trong cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước. Căn cứ vào nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh giỏi hàng năm của trường THCS nhằm phát hiện những học sinh có năng lực học tập môn vật lý bậc THCS để bồi dưỡng nâng cao năng lực nhận thức, hình thành cho các em những kỹ năng cơ bản và nâng cao trong việc giải các bài tập vật lý. Giúp các em tham gia dự các kỳ thi học sinh giỏi cấp trường, huyện , tỉnh đạt kết quả cao nhất mang lại thành tích cho bản thân, gia đình và thực hiện mục tiêu bồi dưỡng học sinh hàng năm đã đề ra. 2. Lý do chủ quan: Trong số tất cả các bộ môn KHTN: Toán, Lý, Hoá, Sinh… thì Vật lý là 1 trong những môn khoa học khó nhất với các em : Vật lý là một môn khoa học thực nghiệm đã được toán học hoá ở mức độ cao. Đòi hỏi các em phải có những kiến thức, kỹ năng toán học nhất đinh trong viêc giải các bài tập vật lý. Việc học tập môn vật lý nhằm mang lại cho học sinh những kiến thức về các sự vật, hiện tượng và các quá trình quan trọng nhất trong đời sống và sản xuất … kỹ năng quan sát các hiện tượng và quá trình vật lý để thu thập các 3 Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học thông tin và các dữ liệ cần thiết… mang lại hứng thú trong học tập cũng như áp dụng các kiến thức và kỹ năng vào các hoạt động trong đời sống gia đình và cộng đồng. Chương trình vật lý THCS gồm 4 mảng kiến thức lớn: 1. Cơ học 2. Nhiệt học 3. Quang học 4. Điện , điện từ học Trong đó các bài toán “chuyển động ” thuộc mảng kiến thức “cơ học” là những bài toán thiết thực gắn bó với cuộc sống hàng ngày của các em. Tuy nhiên việc giải thích và tính toán ở loại bài tập này các em gặp không ít khó khăn. Vì vậy để giúp quá trình lĩnh hội và vận dụng giải các bài tập về “chuyển động học” được tốt hơn nhằm nâng cao chất lượng dạy và học phục vụ công tác bồi dưỡng học sinh giỏi đã thôi thúc tôi quyết định lựa chọn vấn đề này để nghiên cứu và áp dụng. II . Mục đích nghiên cứu: Phân dạng bài tập chuyển động cơ học, phân tích các nội dung lý thuyết có liên quan . Hướng dẫn cho học sinh vận dụng lý thuyết phân tích bài toán đề ra được phương pháp giải cụ thể, ngắn gọn dễ hiểu nhất. So sánh với các phương pháp khác tình huống có thể xảy ra với bài toán để mở rộng hiểu sâu tường tận bài toán. Mục đích đó thực hiện dưới sự chỉ đạo, thiết kế, tổ chức hướng dẫn các em học tập. Học sinh là chủ thể của hoạt động nhận thức tự học, rèn luyện từ đó hình thành và phát triển năng lực , nhân cách cần thiết của người lao động với mục tiêu đề ra. III. Nhiệm vụ nghiên cứu: 1. Phân tích thực trạng. 4 Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học Việc tiếp cận phân tích và giải các bài tập nâng cao “ chuyển động cơ học” của học sinh gặp không ít những khó khăn . Nguyên nhân do các em còn thiếu những hiểu biết kỹ năng quan sát phân tích thực tế, thiếu các công cụ toán học trong việc giải thích phân tích và trả lời các câu hỏi của bài tập phần này. 2. Đề xuất giải pháp. Để nâng cao năng lực giải các bài tập liên quan tới “Chuyển động cơ học” của các vật tôi mạnh dạn đưa ra các giải pháp. + Tăng cường cho học sinh quan sát các chuyển động cơ học trong cuộc sống hàng ngày, các hiện tượng thực tế. +Làm các thí nghiệm có thể. + Trang bị cho các em công cụ toán và hệ phương trình, bậc nhất 2 ẩn, kiến thức về tam giác vuông, hệ thức lượng trong tam giác, căn bậc hai để giải các bài tập thuộc thể loại này. + Kết hợp việc tự học , tự đọc tài liệu tham khảo của các em. IV. Đối tượng nghiên cứu: + Nghiên cứu phưong pháp bồi dưỡng học sinh giỏi môn vật lý bậc THCS thông qua tài liệu và qua đồng nghiệp. + Các loại tài liệu tham khảo có liên quan tới phần “chuyển động cơ học” + Chương trình vật lý 8 phần cơ học. + Các em học sinh đội tuyển vật lý trường THCS Phương Thịnh năm học 2003 -> 2005 và THCS Thanh Uyên qua học kì I năm 2005. V. Phương pháp nghiên cứu: + Phương pháp chính: Tổng kết kinh nghiệm. + Phương pháp hỗ trợ: + Phương pháp điều tra cơ bản + Phương pháp nghiên cứu tài liệu : các loại sách tham khảo, tài liệu phương pháp dạy vật lý. VI. mục tiêu nghiên cứu : 5 Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học Xuất phát từ mục tiêu cấp học và mục tiêu bộ môn vật lý ở trường THCS là: Phát hiện bồi dưỡng những học sinh có năng lực học tập những bộ môn Vật lý ( Đặc biệt là phần cơ học của lớp 8 ) nhằm mang lại các kiến thức nâng cao, các thành tích cao trong cuộc thi học sinh giỏi cấp huyện, tỉnh đem vinh quang về cho bản thân cho trường cho lớp. Nâng cao chất lượng giảng dạy học sinh mũi nhọn môn Vật lý nói chung của trường THCS và của huyện nhà. 6 Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học Phần II: Nội dung I . Thực trạng : 1. Thực trạng: Qua nghiên cứu trong 1 vài năm trở lại đây việc học sinh tiếp thu vận dụng các kiến thức phần chuyển động cơ học còn nhiều hạn chế, kết quả chưa cao . Sự nhận thức và ứng dụng thực tế cũng như vận dụng vào việc giải các bài tập Vật lý ( Đặc biệt là phần cơ học ) còn nhiều yếu kém . Cụ thể là : Năm học Lần KS Kết quả các bài KSCL Giỏi Khá Trung bình Yếu SL % SL % SL % SL % 2003- 2004 1 2 5% 14 35% 16 40% 8 20% 2 2 5% 10 25% 18 45% 10 25% 3 3 7,5 17 42,5% 15 37,5% 5 12,5% 2. Một số thuận lợi và khó khăn: a, Những thuận lợi: Việc thực hiện nhiệm vụ luôn nhận được sự quan tâm giúp đỡ của đồng nghiệp BGH và các cấp lãnh đạo. Vì vậy đề tài của tôi nhận được sự chỉ đạo kịp thời. Tài liệu nghiên cứu như: sách giáo khoa vật lý 8, các loại sách tham khảo bồi dưỡng học sinh giỏi luôn có sẵn trong thư viện trường, đại đa số học sinh tham gia bồi dưỡng trong đội tuyển vật lý có ý thực tập tốt, chịu khó tham khảo tài liệu hỏi thầy hỏi bạn trong việc giải các bài tập từ dễ đến khó. b, Những khó khăn: Là 1 giáo viên trẻ, bước vào công tác bồi dưỡng học sinh giỏi năm 2005 – 2006 là năm thứ ba . Bản thân tôi gặp không ít khó khăn những khó khăn trong việc lựa chọn tài liệu giảng dạy phần chuyển động cơ học. Kinh nghiệm truyền thụ kiến thức cho học sinh còn thiếu thốn. 7 Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học Bên cạnh đó, 1 số học sinh mặc dù trong đội tuyển nhưng những kiến thức cơ bản của các em về chuyển động cơ học còn thiếu thốn, ý cá nhân lớn, đôi khi còn trây lười . Đã gây không ít khó khăn cho tôi thực hiện để tài này. II . Những biện pháp tác động. Qua thực tế giảng dạy, nghiên cứu, tôi đưa ra 1 số các hoạt động của học sinh nhằm nâng cao chất lượng học tập phần “ Chuyển động cơ học” đối với học sinh giỏi cụ thể: 1. Hoạt động tìm hiểu lý thuyết cơ bản phần chuyển động cơ học: * Tóm tắt lý thuyết Thông qua các ví dụ thực tế hình thành cho các em khái niệm về chuyển động cơ học , chuyển động đều, chuyển động không đều…cụ thể a, Sự thay đổi vị trí của một vật so với các vật khác theo thời gian gọi là chuyển động cơ học. + Một vật có thể coi là đứng yên so với vật này nhưng lại là chuyển động so với vật khác. b, Chuyển động thẳng đều là chuyển động trong đó vật đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bất kỳ. + Chuyển động không đều là chuyển động mà vận tốc của vật có độ lớn thay đổi theo thời gian. c, Vận tốc của chuyển động thẳng đều cho biết mức độ nhanh hay chậm của chuyển động và được đo bằng quãng đường đi được trong 1 đơn vị thời gian: v = s /t Trong đó : s: Quãng đường đi được.(m,km) t: Thời gian. (s, h) v: Vận tốc: m/s ; km/h 1m/s=100cm/s=3,6km/h Véc tơ vân tốc v có: - Gốc đặt tại 1 điểm trên vật 8 Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học - Hướng: trùng với hướng chuyển động - Độ dài tỷ lệ với độ lớn của vận tốc theo 1 tơ xích tuỳ ý cho trước d, Phương trình xác đinh vị trí của 1 vật: 0 A x * Các bước lập phương trình: - Chọn toạ độ gốc thời gian, chiều (+) của chuyển động - Viết phương trình: x = x 0 ± vt x: Vị trí của vật so với gốc tại thời điểm bất kỳ x 0 : Vị trí của vật so với gốc toạ độ tại t=0 “+”: Chuyển động cùng chiều dương “ – “ : Chuyển động ngược chiều dương Hệ quả: +Nếu hai hay nhiều vật gặp nhau: x 1 = x 2 = … = x n + Nếu hai vật cách nhau 1 khoảng l: sảy ra 2 trường hợp: Các nhau 1 khoảng l trước khi gặp nhau và sau khi gặp nhau: x 2 – x 1 =l x 1 – x 2 = l. e, Vẽ sơ đồ thị chuyển động của vật: Bước 1: Lập phương trình, xác định vị trí của vật Bước 2 : Lập bảng biến thiên. Bước 3: Vẽ đồ thị Bước 4: Nhận xét đồ thị ( nếu cần) - Tổng hợp vận tốc: - Phương trình véc tơ v B = v 12 + v 23 Hệ quả + Nếu hai chuyển động này cùng chiều: v 13 = v 12 + v 23 + Nếu 2 vật chuyển động ngược chiều: 9 Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học v 13 = {v 12 – v 23 } + Nếu 2 chuyển động có phương vuông góc: v 13 = v 12 2 + v 23 2 + Nếu 2 chuyển động tạo với nhau 1 góc bất kỳ: v 13 2 = v 12 2 + v 23 2 +2v 12 v 23 ; cos Trong đó V 12: vận tốc vật 1 so với vật 2 v 23: vận tốc vật 2 so với vật 3 v 13: vận tốc vật 1 so với vật 3 * Bài tập vận dụng: Sau khi hướng dẫn học sinh tìm hiểu lý thuyết ta có thể đưa ra 1 số bài tập chắc nghiệm và tự luận cơ bản để các em khắc sâu phần lý thuýêt: Đề bài: Câu 1: Điền từ hay cụm từ thích hợp vào chỗ chống của những câu sau đây sao cho đúng nghĩa: a, Khi vị trí của 1 vật…… theo thời gian so với vật mới ta nói vật ấy đang……………so với vật mốc. b, Khi ………… của 1 vật không thay đổi, so với vật mốc ta nói vật ấy đang ……… so với vật mốc đó. Câu 2: Trong các trường hợp sau đây: a, Một mẩu phấn được ném ra từ tay thầy giáo. b, Một chiếc lá rơi trong không gian. c, Một viên bi rơi từ trên cao xuống. d, Chuyển động đầu van xe đạp quanh trụ của bánh xe. e, Ngăn bàn được kéo ra. Chỉ rõ trường nào là chuyển động thẳng, chuyển động cong và chuyển động tròn? 10 Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học Câu 3: Trong các chuyển động sau đây chuyển động nào là chuyển động đều, chuyển động không đều? a, Chuyển động bay của 1 con chim b, Chuyển động của ô tô khi bắt đầu khởi hành c, Chuyển động của bánh xe với vận tốc không đổi d, Chuyển động của đoàn tàu vào ga Câu 4: Khi nói về chuyển động, hai học sinh phát biểu như sau: - Học sinh A: Khi vị trí của vật A thay đổi so với vật B thì vật A đang chuyển động so với vật B. - Học sinh B: Khi khoảng cách của vật A so với vật B thay đổi, thì vật A đang chuyển động so với vật B. Theo em, ý kiến nào đúng, ý kiến nào sai? Tại sao? (Tuỳ theo thời gian vận dụng lượng chương trình bồi dưỡng mà ta có thể đưa ra từ 1-> 8 bài text nhỏ để các em khắc sâu kiến thức, lý thuyết ). 2. Hoạt đông phân tích phương pháp và vận dụng giải các dạng bài tập cơ bản: Giáo viên đưa ra một số loại bài tập cơ bản. Trong mỗi loại bài đều có việc phân tích lý thuyết, tìm ra phương pháp và vận dụng giải 1 số bài tập cơ bản. 2.1.Lập công thức đường đi, công thức vị trí của vật. Bài tập 1 : Cùng một lúc có hai xe xuất phát từ hai điểm A và B cách nhau 60 km , chúng chuyển động cùng chiều nhau. Xe thứ nhất khởi hành từ A với vận tốc v 1 = 30 km/h, xe hai khởi hành từ B với vận tốc v 2 = 40km/h ( Hai xe đều chuyển động thẳng đều ). a, Tính khoảng cách giữa hai xe sau một giờ kể từ lúc xuất phát . b, Sau khi xuất phát được 1 giờ 30 phút xe thứ nhất đột ngột tăng tốc với vận tốc v 1 ’ = 50 km/h . Hãy xác định thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau . 11 Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học Phương pháp giải: a, Vẽ hình biểu diễn vị trí cuả hai xe ở thời điểm khởi hành . - viết biểu thức đường đi của mỗi xe sau thời gian t, từ đó suy ra công thức định vị trí của mỗi xe đối với A. b, Vẽ hình biểu diễn vị trí cuả hai xe ở thời điểm sau khi xuất phát 1 giờ 30 phút. - Viết biểu thức đường đi của mỗi xe sau thời gian 1 giờ 30 phút , từ đó suy ra công thức định vị trí của mỗi xe đối với A. - Lập phương trình tính thời gian hai xe gặp nhau kể từ lúc xe 1 tăng tốc. - Xác định vị trí hai xe gặp nhau trong thời gian trên. Giải: a, Công thức xác định vị trí của hai xe : Giả sử hai xe chuyển động trên đoạn đường thẳng AN V 1 V 2 A M B N *Quãng đường mỗi xe đi được sau thời gian t = 1h là : - Xe đi từ A: S 1 = v 1 .t = 30x1 = 30 km - Xe đi từ B: S 2 = v 2 t = 40x1 = 40 km Sau 1 giờ thì khoảng cách giữa hai xe là đoạn MN ( Vì sau 1 giờ xe 1 đi được từ A đến M, xe 2 đi được từ B đến N và lúc đầu hai xe cách nhau đoạn AB = 60 km ) Nên : MN = BN + AB – AM MN = S 2 + S – S 1 = 40 + 60 – 30 = 70 km b. V 1 V 1 ’ V 2 V 2 ’ A M’ B N’ C Sau khi xuất phát được 1 giờ 30 phút thì quãng đường mà hai xe đi được là : 12 [...]... sáng kiến kinh nghiệm Sáng kiến kinh nghiệm : Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học “ Có thể áp dụng cho công tác bồi dưỡng học sinh giỏi các lớp 8,9 bậc THCS Là tài liệu tham khảo nâng cao chuyên môn cho giáo viên vật lý bậc THCS 24 Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học Phần III : Kết luận và ý kiến đề xuất I Kết luận: - Bồi dưỡng học sinh mũi nhọn là nhiệm vụ quan trọng của người... 0,6m/s ( Chú ý: có thể giải thích bằng cách) AC = v1.t CB = v2 = AC 2 − AB 2 CB t Sau khi tìm hiểu phương pháp vận dụng giải 1 số bài tập cơ bản nhất Học sinh có thể làm rõ 1 số bài tập củng cố cho mỗi dạng bài tập để khắc sâu , hiểu và ghi nhớ các dạng bại tập chuyển động cơ học trong thực tế 2.5 : Chuyển động cùng phương, cùng chiều – ngược chiều : Bài tập : Hai đoàn tầu chuyển động đều trong sân ga... Phương pháp giải : - Vẽ sơ đồ biểu diễn sự chuyển động hai trường hợp đi cùng chiểu và đi ngược chiều củ hai tầu 21 Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học - Xác định quãng đường mà hai tầu đi được trong thời gian t1 = 70 giây và t2 = 14 giây - Thiết lập công thức tính vận tốc của hai tầu dựa trên cơ sở của chiều dài hai tầu và thời gian đó - Lập và giải hệ phương trình bậc nhất hai ẩn số Giải. .. chạy trước xe đạp 2.3 Tính vận tốc trung bình Bài 1 : Tính vận tốc trung bình của một vật trong hai trường hợp sau: a, Nửa thời gian đầu vật chuyển động với vận tốc v 1, nửa thời gian sau vật chuyển động với vận tốc v2 b, Nửa quãng đường đầu vật chuyển động với vận tốc v 1 , nửa quãng đường sau vật 15 Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học chuyển động với vận tốcv2 c, So sánh vận tốc trung bình... % 12,5% 0% 19,4% 1 3,2% Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học IV Bài học kinh nghiệm: 1 Kinh nghiệm cụ thể: a, Đối với người dạy: + Phải nỗ lực, vượt khó , nắm vững kiến thức trong tâm để có đủ năng lực xay dựng hệ thống câu hỏi dẫn dắt một cách khoa học Yêu cầu + Nắm bắt kịp thời đổi mới phương pháp trong bồi dưỡng học sinh giỏi + Luôn tìm tòi những dạng bài mới thông qua việc sưu tầm tài... v12+v2 - áp dụng : v = AB t - Giải hệ phương trình ta tính được v2 Giải: Gọi véc tơ v1 vận tốc của thuyền đối với nước, véc tơ v2 là vận tốc của dòng nước đối với bờ sông, véc tơ v là vận tốc của thuyền đối với bờ, ta có: v = v1+ v2 Các véc tơ v, v1 , v2 được biểu diễn như sau: 20 Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học Ta có : véc tơ v vuông góc với véc tơ v2 nên về độ lớn v1 ,v và v2 thoả :... biện pháp : Với phương pháp dạy gắn lý thuyết vào bài tập và gắn bài tập với thực tế cuộc sống chuyển động giúp cho các em tiếp thu kiến thức một cách độc lập tích cực và sáng tạo Do đó học sinh hứng thú hiểu bài sâu sắc từ đó vận dụng linh hoạt nâng cao Qua đối chứng và kinh nghiệm bằng các bài test ,các bài khảo sát tôi thấy chất lượng học sinh trong đội tuyển Vật lý và lớp bồi dưỡng khi học phần chuyển. .. tượng nghiên cứu 5 V Phương pháp nghiên cứu 5 VI Mục tiêu nghiên cứu 5 Phần hai : Nội dung I Thực trạng II Biện pháp tác động 7 1 Hoạt động tìm hiểu lí thuyết 8 2 Hoạt động phân tích phương pháp và vận dụng giải 8 2.1 Lập công thức đường đi, vị trí của vật 11 2.2 Vẽ đồ thị đường đi, ý nghĩa giao điểm 11 2.3 Tính vận tốc trung bình 14 2.4 Hợp vận tốc cùng phương 15 2.5 Chuyển động cùng phương, cùng chiều... nghĩa giao điểm 11 2.3 Tính vận tốc trung bình 14 2.4 Hợp vận tốc cùng phương 15 2.5 Chuyển động cùng phương, cùng chiều - ngược chiều 18 III Kết quả khi sử dụng các biện pháp 21 27 Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học IV Bài học kinh nghiệm 23 Phần III : Kết luận và ý kiến đề xuất 23 I Kết luận II ý kiến đề xuất 25 25 28 ... đồng khoa học nhà trường thẩm định đưa ra áp dụng và bước đầu đạt hiệu quả Rất mong được sự quan tâm giúp đỡ và đóng góp xây dựng của lãnh đạo và bạn đọc để vận dụng đạt kết quả cao hơn 25 Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học II ý kiến đề xuất: Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực hiện, tôi mạnh dạn có 1 số ý kiến đề xuất như sau: + Chuẩn hoá đội ngũ giáo viên trực tiếp bồi dưỡng học sinh . hai chuyển động này cùng chiều: v 13 = v 12 + v 23 + Nếu 2 vật chuyển động ngược chiều: 9 Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học v 13 = {v 12 – v 23 } + Nếu 2 chuyển động có phương. liệu giảng dạy phần chuyển động cơ học. Kinh nghiệm truyền thụ kiến thức cho học sinh còn thiếu thốn. 7 Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học Bên cạnh đó, 1 số học sinh mặc dù trong. lao động với mục tiêu đề ra. III. Nhiệm vụ nghiên cứu: 1. Phân tích thực trạng. 4 Phương pháp giải bài toán về chuyển động cơ học Việc tiếp cận phân tích và giải các bài tập nâng cao “ chuyển động