SKKN Sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập vật lý

KINH NGHIỆM: Sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập vật lý GV: Trần Ngọc Thanh Trang 1 Trường THCS Nguyễn Chí Thanh MỤC LỤC A/. Đặt Vấn Đề trang 1 I/. Lý do chọn đề tài trang 2 II/. Yêu cầu trang 2 III/. Đối tượng và thời gian nghiên cứu trang 2 IV/. Tài liệu tham khảo trang 2 B/. Nội Dung trang 3 I/. Cơ sở lý luận trang 3 II/. Thực trạng vấn đề trang 3 III/. Giải quyết vấn đề trang 3 10 IV/. Hiệu quả của đề tài trang 10 C/. Kết Luận trang 11 KINH NGHIỆM: Sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập vật lý GV: Trần Ngọc Thanh Trang 2 Trường THCS Nguyễn Chí Thanh A/. ĐẶT VẤN ĐỀ I/. Lý do chọn đề tài: - Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá rất sôi động những cũng nhiều thách thức. Cùng với sự đổi mới về kinh tế đó đòi hỏi ngành GD-ĐT có những đổi mới căn bản mạnh mẽ vươn tới sự phát triển ngang tầm của khu vực thế giới. Sự nghiệp GD&ĐT phải có phần quyết định vào việc bồi dưỡng trí tuệ khoa học, năng lực sáng tạo cho thế hệ trẻ. - Bước vào thời kỳ mới, thời kỳ mà yêu cầu cao của xã hội về mọi mặt. Trong đó giáo dục đã và đang chuyển mình sâu sắc, kể cả chất và lượng; phụ huynh học sinh đều nhận thức cao về vấn đề học của con em mình về các môn học nói chung và môn Vật Lý nói riêng. Trước tình hình thực tế đòi hỏi và yêu cầu như thế, song chương trình SGK, SGV và các loại sách tham khảo chưa thực sự cụ thể hoá các phân dạng chương trình bồi dưỡng, hay nói cách khác là cách hướng dẫn cho học sinh nắm bắt dạng toán vật Lý một cách nhanh nhất, có hiệu quả nhất thì chưa thực sự rõ ràng chi tiết. - Trong quá trình giảng dạy bộ môn vật lý cũng như ôn tập, bồi dưỡng nâng cao chất lượng cho HS, tôi đã rút ra được một số kinh nghiệm giảng dạy hiệu quả. Đó là tôi đã áp dụng sơ đồ hóa các dạng toán theo từng chuyên đề để học sinh nắm bắt được sâu hơn. Ở đề tài này tôi sẽ giới thiệu về sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải các bài toán chuyển động. II/. Yêu cầu: Đưa ra được các dạng toán, được biểu thị trên sơ đồ. Hướng dẫn học sinh các dạng toán đó và áp dụng sơ đồ để giải một cách thuận tiện mà nhanh nhất. - Khai thác các bài toán khó đã áp dụng từ sơ đồ đã vạch ra. - Áp dụng bồi dưỡng HS giỏi và khai thác một cách triệt để các kiến thức đặt ra trong chương trình. III/. Đối tượng và thời gian nghiên cứu: - Đối tượng: Kỹ năng giải bài tập Vật lý, học sinh khối 8 - Thời gian áp dung: Một năm học ( 2010 - 2011) IV/.Tài liệu tham khảo. 1. SGK Vật lý 8 2. SGK Vật lý 9 3. Sách Vật lý nâng cao 8 4. Sách Vật lý nâng cao 9 5. Chuyên đề bồi dưỡng HS giỏi vật lý 8 6. Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý 9. 7. 121 bài tập vật lý nâng cao 8 KINH NGHIỆM: Sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập vật lý GV: Trần Ngọc Thanh Trang 3 Trường THCS Nguyễn Chí Thanh 8. 121 bài tập vật lý nâng cao 9 B/. NỘI DUNG I/. Cơ sở lý luận: - Việc nâng cao và bồi dưỡng kiến thức cho học sinh là một nhiệm vụ trong quá trình giảng dạy của người giáo viên. Để đặt được điều này, người giáo viên phải luôn tìm tòi, xây dựng cho mình những phương pháp giảng dạy sao cho có hiệu quả nhất, để từ đó học sinh mới có thể lĩnh hội kiến thức một cách chọn vẹn và sâu hơn. - Giải bài tập Vật lý là một nhiệm vụ trong quá trình học tập của học sinh. Tuy nhiên việc giải như thế nào cho nhanh và hiệu quả là một yêu cầu cơ bản. Đây chính là vấn đề mà người giáo viên cần nghiên cứu và áp dụng cho học sinh thực hiện. Sơ đồ hóa bài tập, tức là sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải quyết vấn đề nêu ra của bài tập là một phương pháp cần được áp dụng. Phương pháp này làm cho học sinh có thể hình dung và hệ thống được các dữ kiện và yêu cầu của bài toán một cách rõ ràng, từ đó có thể đưa ra được ngay cách giải quyết cho yêu cầu đó. Cũng từ đó học sinh có thể xây dựng được phương pháp chung khi giải các bài tập liên quan với dạng đó. II/. Thực trạng vấn đề: Trong quá trình giảng dạy tại trường THCS Nguyễn Chí Thanh, tôi nhận thấy học sinh rất lúng túng trong việc giải bài tập Vật lý, nhiều em không hệ thống hóa lại được đầu bài dẫn đến không thể tìm ra hướng giải quyết cho bài toán. Khi rơi vào tình trạng này các em chỉ giải quyết bài toán một cách máy móc, thiếu chính xác, không có lập luân lôgic…(Trong vấn đề này cũng không ngoại trừ kiến thức toán học của các em còn thấp). Từ đó làm cho kết quả học tập của các em chưa được cao. III/. Giải quyết vấn đề: - Trong suốt quá trình giảng dạy và bồi dưỡng HS giỏi, tôi thấy các SGK, sách tham khảo khi đưa ra các bài tập vật lý, các hướng dẫn giải khác nhau. Nhưng chưa đưa ra hướng dẫn chung trước khi làm các dạng bài tập cho học sinh (ta có thể gọi là gây nhiễu) làm cho học sinh nắm bắt một cách mơ hồ, không rõ ràng, làm rồi nhưng có thể quên hoặc không nhớ lâu do không được định hướng rõ ràng. - Với kinh nghiệm của mình tôi đưa ra một số định hướng và các dạng bài tập cụ thể như sau: Dạng 1: Hai vật chuyển động cùng chiều trên một đường thẳng . B A C (Ch ỗ g ặ p nhau) Xe 1 Xe 2 KINH NGHIỆM: Sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập vật lý GV: Trần Ngọc Thanh Trang 4 Trường THCS Nguyễn Chí Thanh * Loại 1: Hai vật chuyển động cùng chiều gặp nhau (dạng toán hiệu vận tốc) Hai vật cùng xuất phát cùng thời điểm và cùng chiều từ A đến B, một vật bắt đầu từ A, một vật bắt đầu từ B, hai vật gặp nhau tại C. Với bài toán này có thể yêu cầu tìm thời gian t, hoặc tìm AB, hoặc tìm v 1 , v 2 khi đã biết các đaị lượng khác nhưng nó đều có cách giải chung nhất là: AC = AB + BC hay S 1 = AB + S 2 Thay các đại lượng đã có sẵn công thức vào biểu thức, ta được: v 1 t = AB + v 2 t => (v 1 - v 2 )t = AB (*) Từ (*) học sinh có thể dễ dàng tìm thấy t khi biết AB và v 1 , v 2 hoặc tìm được AB khi biết t, v 1 và v 2 Ví dụ 1: Hai vật xuất phát cùng lúc từ A và B cách nhau 340m chuyển động cùng chuều theo hướng từ A đến B. Vật thứ nhất chuyển động đều từ A với vận tốc v 1 vật thứ hai chuyển động đều với vận tốc . Biết rằng sau 136 giây hai vật gặp nhau. Tính vận tốc của mỗi vật ? Hướng dẫn giải: áp dụng sơ đồ trên ta có: AC = AB + BC => S 1 = AB + S 2 => v 1 t = AB + v 2 t => (v 1 - v 2 )t = AB => (m/s) Mà => = 2,5 => v 1 = 5 (m/s), v 2 = 2,5 (m/s) Từ bài toán trên ta có thể hướng dẫn học sinh tìm các đại lượng khác theo sơ đồ và giải bài tập nâng cao. Cũng có thể chuyển dạng toán trên thành đồ thị như sau: Từ bài toán học sinh vẽ ra đồ thị rồi giải hoặc từ đồ thị cho học sinh đặt đề bài toán rồi giải. B C A S (km) t (h) KINH NGHIỆM: Sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập vật lý GV: Trần Ngọc Thanh Trang 5 Trường THCS Nguyễn Chí Thanh * Loại 2 : Hai vật chuyển động cùng chiều không gặp nhau Với dạng này cũng có thể yêu cầu học sinh tìm các đại lượng vật lý như trên song cách lập luận hướng dẫn thực hiện như sau: S 1 (AC) + CD = AB + S 2 (BD) v 1 t + CD = AB + v 2 t (v 1 - v 2 )t = AB - CD (*) Đến đây có thể thấy v 1 > v 2 => AB > CD hoặc v 1 < v 2 => AB < CD cả hai trường hợp đều phù hợp => từ (*) rút ra được đại lượng cần xác định như cách lập luận ở loại 1. Ví dụ 2: Lúc 7h hai xe xuất phát từ hai địa điểm A và B cách nhau 24km. Chúng chuyển động cùng chiều từ A đến B xe thư nhất khởi hành từ A với vận tốc 42 (km/h) xe thứ 2 khởi hành từ B với vận tốc 36(km/h) a, Tìm khoảng cách hai xe sau 45 phút kể từ lúc xuất phát b, Hai xe có gặp nhau không ? nếu có chúng gặp nhau lúc mấy giờ ở đâu ? Hướng dẫn giải: a, Giả sử sau 45 phút (3/4 h) xe 1 ở C xe 2 ở D A B C D E Xe 1 Xe 2 24 km A B D C S 1 S 2 K/c 2 xe sau 45 phút KINH NGHIỆM: Sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập vật lý GV: Trần Ngọc Thanh Trang 6 Trường THCS Nguyễn Chí Thanh => AC + CD = AB + BD => S 1 + CD = AB + S 2 => v 1 t + CD = AB + v 2 t => (v 1 - v 2 ) t = AB - CD => AB - (v 1 - v 2 ) t = CD => 24 - (42-36) 3/4 = CD => CD = 19.5(km) Vậy khoảng cách của 2 xe sau 45 phút là 19,5km b) Khi 2 xe gặp nhau AE - BE = AB S 1 ’ - S 2 ’ = AB (v 1 - v 2 ) t’ = AB ( Hai xe gặp nhau lúc 11h) Điểm gặp nhau của 2 xe là: AE = 42 x 4 = 168 (km) Tất cả các bước giải trên giáo viên cho học sinh vẽ và nghiên cứu trực tiếp trên sơ đồ. Dạng toán trên có thể hướng dẫn học sinh vẽ đồ thị như sau: Dạng 2: Chuyển động ngược chiều * Loại 1: Chuyển động ngược chiều gặp nhau. t 2 (t/g gặp nhau) t 1 = 0,75h t (h) S(km) A D C B (V ị trí 2 xe g ặ p nhau) E K/c 2xe sau 45phút K/c ban đ ầ u c ủ a 2 xe Ch ỗ g ặ p nhau của 2 xe KINH NGHIỆM: Sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập vật lý GV: Trần Ngọc Thanh Trang 7 Trường THCS Nguyễn Chí Thanh Giả sử hai vật cùng xuất phát từ A và B gặp nhau tại C với các yêu cầu tìm các đại lượng v 1 , v 2 , AB hoặc AC và CB ta dựa vào các lập luận sau: AB = AC + CB => AB = v 1 t + v 2 t => AB = (v 1 + v 2 ) t (*) Từ (*) ta có thể xác định các đại lượng cần thiết (hướng dẫn cho học sinh theo các bước như loại 1) Ví dụ 3: Hai người xuất phát từ hai địa điểm A và B cách nhau 75km . Người đi từ A về B với vận tốc v 1 = 25km/h. Người đi từ B về A với vận tốc v 2 = 12,5km/h. Hỏi sau bao lâu 2 ngươi gặp nhau, xác định chỗ gặp nhau đó. Hướng dẫn giải: Theo sơ đồ trên ta có AB = AC + CB AB = v 1 t + v 2 t AB = (v 1 +v 2 )t => Vậy sau 2 giờ 2 người gặp nhau, chỗ gặp nhau cách A một đoạn AC AC = S 1 = 25 . 2 = 50(km) (đây là dạng toán tổng vận tốc) * Loại 2: Chuyển động ngược chiều chưa gặp nhau. Giả sử 2 vật cùng xuất phát từ A và B sau một thời gian còn cách nhau một đoạn CD. Hướng dẫn giải. AB = AC + CD + DB => AB - CD = AC + DB. => AB - CD = S 1 + S 2 A B C Xe 1 Xe 2 Ch ỗ g ặ p nhau của 2 xe A B C Xe 1 Xe 2 D KINH NGHIỆM: Sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập vật lý GV: Trần Ngọc Thanh Trang 8 Trường THCS Nguyễn Chí Thanh => AB - CD = v 1 t + v 2 t => AB - CD = (v 1 + v 2 ) t (**) Từ (**) ta hướng dẫn học sinh tìm các đại lượng cần thiết trong công thức tuỳ theo giả thiết của bài toán. Ví dụ 4: Hai vật chuyển động thẳng đều trên cùng một đường thẳng, nếu đi ngược chiều để gặp nhau thì sau 10 giây khoảng cách giữa 2 vật giảm 12m. Nếu đi cùng chiều thì sau 10 giây khoảng cách giữa 2 vật chỉ giảm 5m. Hãy tìm vận tốc của mỗi vật và tính quãng đường mỗi vật đã đi được sau thời gian 30 giây. Hướng dẫn giải: Gọi S 1 ; S 2 là quãng đường đi được của các xe Ta có S 1 = v 1 t và S 2 = v 2 t. - Khi đi ngược chiều (hình 1) độ giảm khoảng cách của 2 vật bằng tổng quãng đường 2 vật đã đi: S 1 + S 2 = 12(m). S 1 + S 2 = (v 1 + v 2 ) t = 12 => (1) - Khi đi cùng chiều (hình 2) độ giảm khoảng cách của 2 vật bằng hiệu quãng đường 2 vật đã đi được: S 1 - S 2 = 5(m). S 1 - S 2 = (v 1 - v 2 ) t = 5 => (2) Lấy (1) + (2) => 2 v 1 = 1,7 => v 1 = 0,85(m/s) Vận tốc của vật thứ 2: v 2 = 1,2 - 0,85 = 0,35(m/s) A B A B S 1 S 1 S 2 S 2 KINH NGHIỆM: Sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập vật lý GV: Trần Ngọc Thanh Trang 9 Trường THCS Nguyễn Chí Thanh Dạng 3: Dạng bài toán phát triển. Trên một đường đi qua 3 thành phố A, B, C (B nằm giữa A và C) có 2 người chuyển động đều. M xuất phát từ A bằng ô tô và N xuất phát từ B bằng xe máy, họ khởi hành để đi về phía C cùng vào hồi 8h và đến C vào hồi 10h30 phút (cùng ngày). Trên đường sắt kề bên đường ô tô một con tàu chuyển động từ C đến A gặp N vào hồi 8h30 phút và gặp M vào hồi 9h6 phút. Biết quãng đường AB bằng 75km và vận tốc con tàu bằng 2/3 vận tốc M. Tính quãng đường BC. Hướng dẫn giải: Từ sơ đồ trên ta lập luận và hướng dẫn cho học sinh giải bài toán như sau: Gọi vận tốc của M là v 1 , của N là v 2 ứng với các khoảng thời gian là t 1 và t 2 ta có: S 1 = v 1 t 1 và S 2 = v 2 t 2 Mà v 1 t 1 = v 2 t 2 + AB (như dạng toán 1 đã nêu) Với t 1 = t 2 = t = 2,5 h => (v 1 - v 2 )t = AB => => => v 1 - v 2 = 30 (1) Mặt khác ta có tàu gặp N vào hồi 8h30’ tức là N đã đi được 1/2h, gặp M lúc 9h06 tức là M và N đã đi được 11/10h. Ta có thời gian tàu đi từ khi gặp N đến khi gặp M là 36 phút . 8h00 A 9h06 M T 8h00 B 8h30 N T C Q/đường M đi được tới khi gặp tàu S M Q/đường N đi được tới khi gặp tàu S N Q/đường tàu đi được từ khi gặpN tới khi gặp M S T KINH NGHIỆM: Sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập vật lý GV: Trần Ngọc Thanh Trang 10 Trường THCS Nguyễn Chí Thanh Ta có: S T = S N + S M ( vì vt của tàu bằng 2/3 vt của M) => => => (2) Thay (2) vào (1) ta được v 1 = 60km/h; v 2 = 30km/h Quãng đường BC = v 2 t 2 = 30.2,5 = 75(km) IV/. Hiệu quả của đề tài: Sau một năm áp dụng đề tài “Sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập Vật lý " tôi đã thu được kết quả rõ rệt. Đó là học sinh đã biết cách sơ đồ hóa các bài toán ( vẽ sơ đồ, đồ thị, hình minh họa …) để tìm ra cách giải nhanh nhất mà chính xác hơn. Cũng từ đó mà kết quả học tập của các em cũng được nâng cao. Cụ thể như sau: Năm học Học lực 2009 - 2010 2010 - 2011 Giỏi 5,8% 7,5% Khá 41,2% 49,5% TB 47,7% 37,4% Yếu, Kém 5,5% 3,6% [...]... lý cũng đã tìm tòi xây dựng nhiều biện pháp để thúc đẩy chất lượng bộ môn Kinh nghiệm Sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập vật lý là một trong những kinh nghiệm mà bản thân tôi rút ra được trong quá trình giảng dạy Đối với cá nhân tôi nhận thấy, việc sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập vật lý cũng đã mang lại hiệu quả đáng kể cho chất lượng bộ môn vật lý tại trường THCS Nguyễn Chí Thanh năm học...KINH NGHIỆM: Sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập vật lý C/ KẾT LUẬN Chúng ta thấy rằng Vật lý không chỉ dừng lại ở kết quả của một bài tập mà kết quả đó còn là cơ sở thực tiễn tạo tiền đề cho con người đi vào cuộc sống, xã hội Để làm được như vậy mỗi giáo viên dạy vật lý cần phải có kế hoạch để nâng cao chất lượng giảng dạy của bộ môn Bản thân tôi là một giáo viên giảng dạy vật lý cũng đã tìm tòi... được hoàn thiện hơn Mong nhận được sự góp ý, xin chân thành cảm ơn! Nam Dong, ngày 24/10/2011 Người thực hiện GV: Trần Ngọc Thanh Trường THCS Nguyễn Chí Thanh Trang 11 KINH NGHIỆM: Sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập vật lý Trần Ngọc Thanh GV: Trần Ngọc Thanh Trường THCS Nguyễn Chí Thanh Trang 12 ... được khẳng định Thiết nghĩ, việc phát triển và mở rộng áp dụng đối với đề tài này sẽ mang lại hiệu quả cho học sinh trong quá trình giải bài tập cũng như nâng cao chất lượng cho bộ môn vật lý Trên đây là một kinh nghiệm mà tôi rút ra được trong quá trình giảng dạy bộ môn vật lý Tuy vậy việc xây dựng và phát triển đề tài còn nhiều hạn chế, mong các đồng nghiệp góp ý xây dựng cho đề tài được hoàn thiện hơn . áp dụng đề tài Sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập Vật lý " tôi đã thu được kết quả rõ rệt. Đó là học sinh đã biết cách sơ đồ hóa các bài toán ( vẽ sơ đồ, đồ thị, hình minh họa …) để. toán học sinh vẽ ra đồ thị rồi giải hoặc từ đồ thị cho học sinh đặt đề bài toán rồi giải. B C A S (km) t (h) KINH NGHIỆM: Sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập vật lý GV: Trần Ngọc. 7. 121 bài tập vật lý nâng cao 8 KINH NGHIỆM: Sử dụng sơ đồ, đồ thị để giải bài tập vật lý GV: Trần Ngọc Thanh Trang 3 Trường THCS Nguyễn Chí Thanh 8. 121 bài tập vật lý nâng cao 9