KINH NGHIỆM TỪ VIỆC DẠY BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌCMÔN VẬT LÍ THCS

Vận tốc trung bình của chuyển động: - Trong một thời gian hay trong một quãng đường: - Nếu đi ngược chiều thì sau 15phút khoảng cách giữa hai xe giảm 25km.. HƯỚNG DẪN:  Nếu vật chuyển

KINH NGHIỆM TỪ VIỆC DẠY BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN

CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC MÔN VẬT LÍ THCS

TÁC GIẢ: Trần Văn Tuấn

trên tôi xin đưa ra sáng kiến kinh nghiệm với đề tài “Kinh nghiệm từ việc

dạy bồi dưỡng học sinh giỏi phần chuyển động cơ học môn Vật lí THCS ”.

II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI:

Giúp GV và HS :

- Nắm thêm một số kiến thức cơ bản phát triển và nâng cao về phần chuyểnđộng cơ học môn Vật Lý THCS Biết Vận dụng lý thuyết đã học vào làm cácbài tập vận dụng phát triển, nâng cao, bài tập tổng hợp phức tạp trong phầnchuyển động cơ học

- Hiểu sâu sắc, đa dạng hơn về lý thuyết phần chuyển động cơ học

- Vận dụng làm được và làm thạo các thêm nhiề dạng bài tập vận dụng pháttriển nâng cao, các bài tập tổng hợp, bài tập khó

- Thấy được ý nghĩa và ứng dụng rất lớn của môn vật lý trong đời sống, sảnxuất

III NHIỆM VỤ VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI:

trong chương trình THCS như môn toán… và kiến thức đời sống vốn có củahọc sinh.

IV ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI:

HS lớp 8 và 9

V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

- Chia đội tuyển HSG môn Vật Lý ra làm hai nhóm, một nhóm được vận dụngSKKN (được học thêm kiến thức mở rộng, phát triển nâng cao, được hướngdẫn các dạng bài tập vận dụng, rồi vận dụng làm một số bài tập) Một nhómkhông được vận dụng SKKN (không được học thêm kiến thức mở rộng, pháttriển nâng cao, không được hướng dẫn các dạng bài tập vận dụng và vận dụnglàm bài tập)

- Kiểm tra, thu kết quả hai nhóm cùng một đề bài kiểm tra

- So sánh kết quả hai nhóm

- Nhận xét đánh giá rút ra kinh nghiệm

- Bổ sung để sửa đổi phương pháp dạy bồi dưỡng HSG để đáp ứng nhiệm vụdạy học của người giáo viên

VI CƠ SỞ KHOA HỌC:

- Dựa vào nội dung kiến thức Vật Lý trong SGK vật lý THCS

- Dựa vào nội dung các bài tập cụ thể trong từng bài học, tiết học môn Vật

Lý

- Dựa vào tài liệu hướng dẫn dạy bồi dưỡng HSG có trong thư viện và sưu

tầm

- Dựa vào nội dung các lớp học chuyên đề môn Vật lý THCS

- Dựa vào đối tượng HS để nghiên cứu

- Dựa vào tài liệu tự học BDTX chu kì 2004-2007…

VII THỰC TRẠNG DẠY HỌC CỦA GV VÀ KHẢ NĂNG HỌC CỦA HS:

1 Thực trạng dạy học của GV:

- Đa số GV dạy môn Vật Lý đã từng dạy bồi dưỡng HSG

- Chưa có ý thức tìm tòi, đi sâu kiến thức, hay chưa phát triển nâng cao đượckiến thức trong việc bồi dưỡng HSG

- Chưa đưa ra được các dạng bài tập tổng hợp, bài tập phức tạp và bài tập đadạng trong việc bồi dưỡng HSG…

- Từ thực trạng trên, với những kinh nghiệm đúc rút được trong quá trình dạyhọc bồi dưỡng HSG ở nhiều năm, tôi viết SKKN này mong được góp phầnnhỏ bé cho các độc giả, đồng nghiệp, HS…có tư liệu tham khảo

B NỘI DUNG:

I NỘI DUNG ĐỀ TÀI:

ÔN TẬP VỀ CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC

Trong đó S: quãng đường đi

t: Thời gian chuyển động

v: là vận tốc

- Đơn vị: m/s; cm/s; km/h

2 Véc tơ vận tốc:

 Gốc: Vị trí vật

 Giá: Quỹ đạo

 Chiều: Chiều chuyển động

 Độ dài: Biểu diễn giá trị của S

0

x

S = x - x0

Do đó v > 0 nếu vật chuyển động theo chiều dươngv < 0 nếu vật chuyển động ngược chiều dương

4 Công thức cộng vận tốc (Tổng hợp các véc tơ vận tốc):

v13 = v12 + v23 v13 : véc tơ vận tốc của vật (1) đốí với vật (3)

 Song song với trục hoành

 Xuất phát từ thời điểm t0

 Cắt trục tung tại giá trị vận tốc v

Thí dụ (Hình a dưới):

v23

v12

v13

v12

v

13

v12

v23

v13

Hình ct

0

2 Đồ thị tọa độ - thời gian :

x = v(t- t0) +x0 Đường thẳng  Có độ dốc v;

 Xuất phát từ thời điểm t0, tại vị trí x0: (t0; x0)

Thí dụ (hình c trên):

I.3 Vận tốc trung bình của chuyển động:

- Trong một thời gian ( hay trong một quãng đường):

- Nếu đi ngược chiều thì sau 15phút khoảng cách giữa hai xe giảm 25km

- Nếu đi cùng chiều thì sau 15phút, khoảng cách giữa hai xe chỉ giảm 5km Tính vận tốc của hai xe

Giải:

- Chọn chiều dương là chiều chuyển động của mỗi xe Quảng đường mỗi xe

đi được trong thời gian t là s = vt

v2 - v1 = 20

Suy ra: v1 = 40km/h v2 = 60km/h

1.2: Hai xe chuyển động thẳng đều từ A đến B cách nhau 60km Xe (1) có

vận tốc 15km/h và đi liên tục không nghỉ Xe thứ (II) khởi hành sớm hơn 1hnhưng dọc đường nghỉ mất 2h Hỏi xe (II) phải đi với vận tốc bao nhiêu đểđến B cùng lúc với xe (I)?

Giải:

- Chọn chiều dương là chiều chuyển động Hệ thức liên lạc giữa quãng đường

và thời gian của chuyển động là:

Giải:

Theo đề thì thời gian hai người đi hết chu vi đường trong L là 30phút.

Trong lần đầu, vì hai người không xuất phát cùng một nơi nên quãng đường l

họ đi được là một phần đường tròn theo tỉ lệ:

Người ta ghi nhận được sóng phản xạ sau 2,5s kể từ lúc phát đi

Coi Trái Đất và Mặt Trăng là những hình cầu, bán kính lần lượt là RD =6400km, RT = 1740km Tính khoảng cách giữa tâm Trái Đất và tâm MặtTrăng

BÀI TOÁN 2: XÁC ĐỊNH THỜI ĐIỂM VỊ TRÍ CỦA CÁC VẬT

CHUYỂN ĐỘNG.

1 HƯỚNG DẪN:

 Nếu vật chuyển động trên đường thẳng :

- Chọn chiều dương, gốc tọa độ, gốc thời gian Suy ra vận tốc các vật và điềukiện ban đầu

- Áp dụng phương trình tổng quát để lập phương trình chuyển động của mỗivật

x = v(t - t0) + x0

- Khi hai vật gặp nhau, toạ độ của hai vật bằng nhau:

x2 = x1

- Giải phương trình trên để tìm thời gian và toạ độ gặp nhau

 Nếu vật chuyển động trên đường đa giác, hay đường tròn, giải bài toánbằng cách tính quãng đường đi

2 BÀI TẬP THÍ DỤ:

2.1: Lúc 6 giờ sáng một người đi xe đạp đuổi theo người đi bộ đã đi được

8km Cả hai chuyển động thẳng đều với các vận tốc 12km/h và 4km/h tìm vịtrí và thời gian người đi xe đạp đuổi kịp người đi bộ

Giải:

- Chọn: * Chiều dương là chiều chuyển động

* Gốc toạ độ là vị trí khởi hành của người đi xe đạp (điểm A)

Vậy người đi xe đạp đuổi kịp người đi bộ ở thời đỉên t = 1h, (tức lúc 7giờ),tại nơi cách vị trí khởi hành 12km

2.2: Hai ôtô chuyển động thẳng đều hướng vể nhau với các vận tốc 40km/h và

V2

- Chọn: * Chiều dương là chiều chuyển động của xe (I).

* Gốc toạ độ là vị trí khởi hành của xe (I) lúc 7h (điểm A)

2.3: Trên một đường gấp khúc tại thành một tam

giác đều ABC cạnh a = 30m, có hai xe khởi hành

cùng lúc tại A Xe (I) chuyển động theo hướng

AB với vận tốc không đổi v1 = 3m/s; Xe (II)

chuyển động theo hướng AC, với vận tốc không

đổi v2 = 2m/s Mỗi xe chạy 5 vòng

Hãy xác định số lần hai xe gặp nhau, vị trí vả thời

điểm hai xe gặp nhau (không kể những lần hai xe

gặp nhau ở A)

Giải:

Ta có chu vi của đường ABC là: s = 3a = 3.30 = 90 (m)

Hai xe gặp nhau khi tổng quãng đường đi từ đầu (hay lần gặp nhau trước đó)đúng bằng chu vi của tam giác

Vậy khoảng thời gian giữa hai lần gặp nhau liên tiếp được tính bởi:

v1t + v2t = S



1 2

90 18( ) 5

Xe (I) tới A vào những thời điểm:

Có tất cả 7 lần gặp nhau trên đường đi

- Vị trí gặp nhau được tính từ các thời điển trên và so với đỉnh gần nhất là:Lần 1: Cách C đoạn CM1 = 6m theo chiều CB

Lần 2: Cách B đoạn BM2 = 12m theo chiều BA

Lần 2: Cách C đoạn CM3 = 6m theo chiều CA

Lần 4: Cách B đoạn BM4 = 6m theo chiều BC

Lần 5: Cách C đoạn CM5 = 6m theo chiều CB

(bỏ lần gặp ở A và do đó coi như hai xe lại chuyển động bắt đầu từ A)

Lần 6: Cách B đoạn BM6 = 12m theo chiều BA

Lần 7: Cách C đoạn CM7 = 12m theo chiều CA

2.4: Hai xe (I) và (II) chuyển động trên một đường tròn với vận tốc không

đổi Xe (I) đi hết 1 vòng mất 10phút, xe (II) đi 1 vòng 50phút

Hỏi khi xe (II) đi 1 vòng thì gặp xe (I) mấy lần, trong các trường hợp sauđây?

a Hai xe khởi hành cùng lúc tại một điểm trên đường tròn và chuyển độngcùng chiều

b Hai xe khởi hành cùng lúc tại một điểm trên đường tròn và chuyển độngngược chiều

Giải:

a Hai xe chuyển động cùng chiều:

Theo đề ra ta suy ra:

Vận tốc xe (I) là: v1 = 1

10 vòng/phútVận tốc xe (II) là: v2 = 1

50 vòng/phút

Đặt t là thời điểm hai xe gặp nhau Quãng đường các

xe đi được cho tới lúc đó là:

v

1 v2

RO

v

1 v

2

* n = 4  t4 = 50phút Vây khi chuyển động cùng chiều và khởi

hành cùng lúc, tại một điểm thì xe (II) gặp

xe (I) 4 lần cho mỗi vòng của nó

b Hai chuyển động ngược chiều:

3 BÀI TẬP LUYỆN TẬP

2.5: Một xe khởi hành từ A lúc 9h để về B, theo chuyển động thẳng đều với

vận tốc 36km/h Nửa giờ sau, một xe chuyển động thẳng đều từ B về A vớivận tốc 54km/h Cho AB = 108km

Xác định lúc và nơi hai xe gặp nhau

Đáp số: 10h30phút; 54km

2.6: Lúc 7h có một xe khởi hành từ A chuyển động thẳng đều về B với vận

tốc 40km/h Lúc 7h30 một xe khác khởi hành từ B đi về A theo chuyển độngthẳng đều với vận tốc 50km/h Cho AB = 110km

a Xác định vị trí của mỗi xe và khoảng cách giữa chúng lúc 8h và lúc 9h

b Khi hai xe gặp nhau lúc mấy giờ? Ở đâu?

Đáp số: a Cách A 40km, 85km, 45km Cách A 80km, 45km, 35km

b 8h30phút; cách A 60km

BÀI TOÁN 3: VỀ ĐỒ THỊ CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU DÙNG ĐỒ THỊ ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN CHUYỂN ĐỘNG.

1 HƯỚNG DẪN:

a Đồ thị của chuyển động (Tọa độ -thời gian):

- Vẽ đồ thị của chuyển động (Tọa độ -thời gian):

* Dựa vào phương trình, định hai điểm của đồ thị Lưu ý giới hạn đồ thị

* Định điểm biểu diễn điều kiện ban đầu và vẽ đường thẳng có độ dốc bằngvận tốc

- Đặc điểm của chuyển động theo đồ thị tọa độ - thời gian:

* Đồ thị hướng lên: v > 0 (Vật chuyển động theo chiều dương);

* Hai đồ thị song song, hai vật chuyển động có cùng vận tốc

* Hai đồ thị cắt nhau: Giao điểm cho biết lúc và nơi hai vật gặp nhau

* Đồ thị của hai chuyển động định trên trục x và trục t khoảng cách và khoảngchênh lệch thời gian của hai chuyển động

Hãy suy ra các thông tin của

chuyển động trình bày trên đồ

- Vật ngừng ở vi trí có tọa độ x2, từ thời điểm t3 đến thời điểm t4

- Sau đó vật chuyển động thẳng đều theo chiều dương với vận tốc v2 = 1 2

- Theo các dữ kiện của bài toán, ta

vẽ được các đồ thị của bài toán như

sau:

(Đồ thị như hình vẽ bên)

- Từ tọa độ giao điểm ta suy ra:

 Thời điểm gặp nhau: 1,5h

 Nơi gặp nhau có tọa độ:

60km

x x1

x2

o

406090105

x(km)

40km60km

3.3: Lúc 9h một xe ôtô từ thành phố HCM chạy theo hướng Long An với vận

tốc 60km/h sau khi đi được 45phút, xe dừng lại 15phút rồi tiếp tục chạy đềuvới vận tốc như cũ

Lúc 9h30, một xe thứ hai cũng khởi hành từ thành phố HCM, đuổi theo xethứ nhất Xe thứ hai có vận tốc đều 70km/h

a Vẽ đồ thị tọa độ theo thời gian của mỗi xe

b Định nơi và lúc xe khi đuổi kịp xe trước

Giải:

a Đồ thị:

Chọn hệ quy chiếu, gốc thời gian và

tỷ lệ xích thích hợp, theo các dữ liệu

của đề bài, ta vẽ được các đồ thị của

hai chuyển động sau đây (như hình vẽ

bên):

b Hai xe gặp nhau:

Tọa độ giao điểm của hai đồ thị cho:

 Thời điểm gặp nhau: t = 2h, (lúc

11h)

 Nơi gặp nhau: Tọa độ 105m

(Cách thành phố HCM 105m)

3.4: Hai bến sông cách nhau 20km theo đường thẳng , có một đoàn ghe máy

chạy phục vụ khách Khi xuôi dòng từ A đến B vận tốc ghe là 20km\h; Khingược dòng từ B về A, vận tốc là 10km/h.ở mỗi bến cứ sau 20phút lại có mộtghe xuất phát Khi tới bến ghe nghỉ 20phút rồi quay về

a Cần bao nhiêu ghe cho đoạn sông?

b Một ghe khi đi từ A đến B gặp bao nhiêu ghe? Khi đi từ B vể A gặp baonhiêu ghe?

Suy ra đồ thị tọa độ theo thời

gian của một ghe như sau: (hình

bên)

Thời gian để mỗi ghe đi, về biểu

diễn bởi đoạn OE

Số ghe cần thiết là số ghe xuất

O 0,5 0,75 1 1,5 2 t(h)

150 7045

IIx(km)

0 1 E t(h)

C Dxkm

20

phát từ A trong khoảng thời gian

3.5: Chuyển động của ba xe (I), (II) và

(III) có các đồ thị tọa độ thời gian như

c Định vị trí và thời điểm gặp nhau bằng

đồ thị, kiểm tra lại bằng phép tính

a Vẽ đồ thị tọa độ thời gian của ba xe trên cùng một hệ trục tọa độ

b Xác định vị trí, thời gian của ba xe gặp nhau và vận tốc v3 của xe (III) ĐS: b t1 = 1,5h (9h); 45km; 90km/h

c t2 = 3,68h; 88,54km; 24km/h

3.7: Hàng ngày có một xe hơi từ nhà máy, đến trạm đón một kĩ sư đến nhà

máy làm việc

xkm80604020

(I)

(II)

0 1 2 3 4 5 6 t(h) (III)

Một hôm, viên kĩ sư đến trạm sớm hơn mọi hôm 1giờ, nên anh ta đi bộhướng về nhà máy Dọc đường anh ta gặp chiếc xe tới đón mình và cả hai tớinhà máy sớm hơn bình thường 10phút.

Coi các chuyển động là thẳng đều, Hãy tính thời gian mà viên kĩ sư đi bộ từtrạm tới khi gặp xe

ĐS: 55phút

BÀI TOÁN 4: CÁC BÀI TẬP VỀ CỘNG VẬN TỐC

(ĐỔI VẬN TỐC THEO HỆ QUY CHIẾU)

- Lập phương trình theo đề bài để tìm ẩn của bài toán

- Đồ thị của chuyển động trong hệ quy chiếu cũng được vẽ trong bài toán 4.Các đặc điểm của chuyển động cũng được suy ra tương tự

2 BÀI TẬP THÍ DỤ:

4.1: Một hành khách ngồi trên ôtô chuyển động với vận tốc 54km/h quan sát

thấy một đoàn tàu chạy ngang qua cùng phương, cùng chiều trên đường sắtbên cạnh Từ lúc nhiền thấy điểm cuối đến khi nhiền thấy điểm đầu của đoàntàu mất 8s Đoàn tàu mà người quan sát có 20 toa, mỗi toa dài 4m

Tìm vận tốc của nó

Giải:

- Chọn đoàn tàu (2) làm hệ quy chiếu Trong chuyển động tương đối của (1)

so với (2), vật đi được quảng đường l = 20.4 = 80(m) trong 8s

- Ta có:

v12 = v10 + v02 = v1 + (-v2)Suy ra: v12 = (v1 - v2)

(2)

v2

(1) v1

- Theo đề ra: v12 = l

t  v1 - v2 = l

t.Vậy: v2 = v1 - l

t = 15 - 80

8 = 5(m/s) = 18(km/h)

4.2: Một chiếc tàu chuyển động thẳng đều với vận tốc v1 = 30km/h, gặp một

đoàn xà lan dài l = 250m, đi ngược chiều với vận tốc v2 = 15km/h trên boangtàu có một người đi từ mũi đến lái với vận tốc v3 = 5km/h Hỏi người ấy thấyđoàn xà lan đi qua mặt mình trong thời gian bao lâu?

l

v



 = 22,5(s)

4.3: Hai xe ôtô chạy trên hai đường thẳng vuông

góc với nhau, sau khi gặp nhau ở ngã tư, một xe

chạy theo hướng đông, xe kia chạy theo hướng

bắc với cùng vận tốc 40km/h

a Tính vận tốc tương đối của xe thứ nhất so với

xe thứ hai

b Ngồi trên xe thứ hai quan sát thì thấy

xe thứ nhất chạy theo hướng nào?

c Tính khoảng cách giữa hai xe sau

nửa giờ kể từ khi hai xe gặp nhau ở ngã tư

v

l3

B

v1

v2

-v

12ĐNĐ

v12 = 56km/h

b Hướng chuyển động: Hướng của v12 cho biết hướng chuyển động cần hỏi

Đó là hướng Đông Nam

c Khoảng cách: Chọn các điều kiện ban đầu thích hợp, ta có phương trình:

S = v12t 56t(km) Với t = 0,5h, ta có: s = 28km

4.4: Hình vẽ bên là đồ thi tọa độ thời

gian của xe (1) và xe (2) trong hệ quy

chiếu gắn liền với mặt đất

a Viết phương trình chuyển động của

xe (1) gắn với xe (2)

b Vẽ đồ thị tọa độ theo thời gian của xe

(1) trong hệ quy chiếu gắn với xe (2)

Giải:

a Phương trình chuyển động:

Theo đồ thị đã cho, ta tính được vận tốc của

mỗi xe đối với hệ quy chiếu gắn với mặt đất:

được vận tốc của xe (1) đối với hệ quy chiếu

gắn với xe (2) như sau

v12 = v10 + v02 = v1 - v2

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của hai

xe ta có giá trị đại số của v12 là:

v12 = v1 - v2 = 10 -20 = -10(m/s)

Ngoài ra cũng theo đồ thị đã cho, ta suy ra tọa độ ban đầu của xe (1) đối với

hệ quy chiếu gắn với xe (2) là: (x12)0 = 400(m)

b Đồ thị tọa độ của xe (1) đối với hệ quy chiếu gắn với xe (2):

Theo phương trình đã thiết lập được ở trên, ta vẽ được đồ thị trên đây:

(Thời điểm t = 40s là thời điểm gặp nhau; khi đó x12 = 0)

3 BÀI TẬP LUYỆN TẬP

4.5 Một thang cuốn tự động đưa khách từ tầng trệt lên lầu trong 1phút Nếu

thang ngừng thì hành khách phải đi mất 3phút Hỏi thang vẫn chạy mà hànhkhách vẫn bước thì mất bao lâu?

ĐS: 45giây

(1)(2)

x(km)

1200 800 400

0 20 40 60 t(s)

x(km)

400

0 20 40 60 t(s)

4.6: Một ca nô đi ngược dòng, gặp một chiếc bè đang trôi Kể từ khi gặp, canô

đi tiếp 30phút thì động cơ bị hỏng, phải mất 30phút mới sửa xong, canô quaylại đuổi theo bè

a Tính vận tốc của nước biết rằng khi quay lại ca nô gặp bè cách điểm gặptrước một đoạn 2,5km và trong thời gian máy hỏng canô để trôi theo dòngnước

b Nếu trong thời gian máy hỏng, canô được neo lại thì khi đuổi theo, bao lâusau canô mới gặp lại bè và khi đó canô cách điểm gặp trước một đoạn bằngbao nhiêu?

ĐS: a 2km/h

b 37,5phút; 2,75km

4.7 * : Giữa hai bến sông A và B có hai tàu chuyển thư chạy thẳng đều Tàu đi

từ A chạy xuôi dòng, tàu đi từ B chạy ngược dòng Khi gặp nhau và chuyểnthư, mỗi tàu tức thì quay trở lại bến xuất phát

Nếu khởi hành cùng lúc thì tàu từ A đi hết 3giờ, tàu từ B đi hết 1giờ 30phút Hỏi nếu muốn thời gian đi và về của hai tàu bằng nhau thì tàu từ A khởi hànhtrễ hơn tàu từ B bao lâu?

- Vận tốc mỗi tàu đối với nước như nhau và không đổi lúc đi cũng như lúc về

- Khi xuôi dòng, Vận tốc dòng nước làm tàu nhanh hơn; Khi ngược dòng,Vận tốc dòng nước làm tàu chậm hơn

a Giải bài toán bằng đồ thị

b Giải bài toán bằng phương trình

- Nếu quãng đường đi gồm nhiều đoạn mà mỗi đoạn đã có vận tốc trung bình

và thời gian, thì vận tốc trung bình của cả quãng đường được tính bởi:

5.1: Một xe chạy trong 5giờ 2giờ đầu chạy với vận tốc trung bình 60km/h;

3giờ sau chạy với vận tốc trung bình 40km/h Tính vận tốc trung bình của xechạy trong suốt thời gian chuyển động