SKKN - Chuyển đông cơ học vật lý 8

SKKN - Chuyển đông cơ học vật lý 8 1. ĐẶT VẤN ĐỀ : 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.

1 TỀN ĐỀ TÀI : “ CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC VẬT LÍ 8 ’’

2 ĐẶT VẤN ĐỀ :

Căn cứ vào nhiệm vụ chương trình vật lý THCS là: Cung cấp cho học sinhmột hệ thống kiến thức cơ bản, ở trình độ phổ thông trung học cơ sở, bước đầu hìnhthành ở học sinh những kỹ năng cơ bản phổ thông và thói làm quen làm việc khoahọc, 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

Căn cứ vào nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh giỏi hàng năm của trường THCSnhằm phát hiện những học sinh có năng lực học tập môn vật lý bậc THCS để bồidưỡng 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 thihọc sinh giỏi cấp trường, huyện, đạt kết quả cao nhất mang lại thành tích cho bảnthân, gia đình, nhà trường và thực hiện mục tiêu bồi dưỡng học sinh hàng năm đã

đề ra

Bản thân tôi là một giáo viên trẻ Qua quá trình giảng dạy tôi thấy: khi gặpmột bài tập vật lí các em thường lúng túng trong việc nhận dạng tìm phương phápgiải cũng như chưa có kĩ năng phân tích làm một bài tập vật lí dẫn đến mất nhiềuthời gian giải bài tập đó, trình bày lời giải dài dòng không khoa học hoặc khônggiải được

Chính vì vậy tôi xin đưa ra sáng kiến “CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC VẬT LÍ 8” nhằm giúp các em nhận dạng được bài toán vật lí, có kĩ năng phân tích và giải

một bài tập vật lí đối với từng dạng, biết trình bày cách giải một cách khoa học, dễhiểu

3 CƠ SỞ LÍ LUẬN :

*Chuyển động cơ học: là sự thay đổi vị trí của một vật so với vật khác (vật mốc)theo thời gian (gọi tắt là chuyển động)

* Tính tương đối của chuyển động:

- Chuyển động hay đứng yên mang tính tương đối, một vật có thể chuyểnđộng so với vật này nhưng đứng yên so với vật khác, có thể chuyển độngnhanh so với vật này nhưng chuyển động chậm so với vật khác

- Tính tương đối của chuyển động tùy thuộc vào vật chọn làm mốc

- Thông thường người ta hay chọn Trái Đất hay những vật gắn trên Trái Đấtlàm vật mốc

1m/s = 3,6km/h+ Véc tơ vân tốc v có:

- Gốc đặt tại 1 điểm trên vật

- Hướng: trùng với hướng chuyển động

- Độ dài tỷ lệ với độ lớn của vận tốc theo 1 tỉ xích tuỳ ý cho trước

t S

* Chuyển động đều là chuyển động trong đó vật đi được những quãng đường bằngnhau trong những khoảng thời gian bất kỳ.

* Chuyển động không đều là chuyển động mà vận tốc của vật có độ lớn thay đổitheo thời gian

* Vận tốc trung bình của một chuyển động không đều được tính bằng công thức:

Trong đó: - S: là quãng đường đi được (m, km)

- t: là thời gian đi hết quãng đường đó (s, h)

- v: là vận tốc trung bình trên cả quãng đường đó (m/s, km/h)

4 CƠ SỞ THỰC TIỄN :

Qua nghiên cứu trong 1 vài năm trở lại đây việc học sinh tiếp thu vận dụngcác kiến thức phần chuyển động cơ học còn nhiều hạn chế, kết quả chưa cao Sựnhận thức và ứng dụng thực tế cũng như vận dụng vào việc giải các bài tập Vật lý ( đặc biệt là phần chuyển động cơ học ) còn nhiều yếu kém

Bên cạnh đó, 1 số học sinh mặc dù trong đội tuyển nhưng những kiến thức cơbản của các em về chuyển động cơ học còn thiếu thốn, đôi khi còn trây lười

Bản thân tôi cũng gặp không ít khó khăn những khó khăn trong việc lựa chọntài liệu giảng dạy phần chuyển động cơ học Các tài liệu cũng chưa phân rõ cácdạng bài tập Kinh nghiệm truyền thụ kiến thức cho học sinh còn thiếu thốn Chính

vì vậy tôi luôn tìm tòi nghiên cứu tài liệu, phân dạng bài toán để học sinh dễ dàngnhận dạng một bài toán từ đó có hướng giải quyết vấn đề nhanh nhất, nâng cao chấtlượng và hiệu quả giảng dạy

5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU :

Trong quá trình nghiên cứu, giảng dạy phần chuyển động cơ học tôi đã chia

ra một số dạng bài tập sau:

5.1 Lập phương trình chuyển động:

a Phương pháp giải:

t S

v TB =

* Các bước lập phương trình chuyển động:

- Chọn gốc tọa độ, chọn chiều dương

- Chọn gốc thời gian

- Lập phương trình chuyển động có dạng: x = x0 ± v(t ±t0)

Trong đó: x: là tọa độ tại thời điểm t (m, km)

x0: tọa độ ban đầu (m, km)v: vận tốc (m/s, km/h)

t0: thời gian khởi hành so với gốc thời gian (s, h)Chú ý: “ +”: Chuyển động cùng chiều dương

“ - ”: Chuyển động ngược chiều dương

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

v1’ = 50 km/h Hãy xác định thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau

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 thứcđịnh 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 30phút

- Viết biểu thức đường đi của mỗi xe sau thời gian 1 giờ 30 phút , từ đó suy racông 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

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 =

Sau khi xuất phát được 1 giờ 30 phút thì quãng đường mà hai xe đi được là :

Phương pháp giải :

- Vẽ hình biểu diễn vị trí mà hai người khởi hành và quãng đường mà họ điđược trong thời gian t

- Thiết lập công thức tính quãng đường của hai người

- Xác định thời gian mà người đi xe đạp đuổi kịp người đi bộ

- Xác định vị trí hai người gặp nhau

Giải :

Gọi vận tốc và quãng đường mà người đi xe đạp là V1 , S1

Gọi vận ttốc và quãng đường mà người đi bộ là V2 , S2

Ta có :

Người đi xe đạp đi được quãng đường là : S1 = V1.tNgười đi bộ đi được quãng đường là : S2 = V2 tKhi người đi xe đạp đuổi kịp người đi bộ thì hai người sẽ gặp nhau tại C

Vậy vị trí mà hai người gặp nhau cách A khoảng 15 km

5.2 Vẽ đồ thị đường đi, ý nghĩa giao điểm của đồ thị:

a Phương pháp giải:

* Các bước vẽ đồ thị:

- Lập công thức đường đi cho các chuyển động ( nếu vật chuyển động trênnhiều giai đoạn thì lập công thức cho từng giai đoạn đó).

a, vẽ đồ thị đường đi của hai xe trên cùng một hệ trục toạ độ

b, căn cứ vào đồ thị này xác định thời điểm và vị trí lúc hai xe đuổi kịp nhau

Phương pháp giả i:

a Viết biểu thức đường đi của mỗi xe

- Lập bảng biến thiên của đường đi s theo thời gian t kể từ vị trí khởi hành

- Vẽ hệ trụ toạ độ xOt có gốc toạ độ O trùng với A; gốc thời gian là lúc hai

xe xuất phát

- Căn cứ vào bảng biến thiên, biểu diễn các điểm thuộc đồ thị lên hệ trụctoạ độ( chỉ cần xác định hai điểm) Nối các điểm này lại ta được đồ thị

b, Từ điểm giao nhau chiếu xuống trục hoành Ot ta được thời điểm hai

xe đuổi kịp nhau, chiếu xuống trục tung Ox ta được vị trí hai xe đuổi kịp nhaucách A là bao nhiêu

a, Vẽ đồ thị đường đi của hai xe:

Đường đi của hai xe từ điểm xuát phát:

- Xe ô tô, tính từ A

• 1 giờ đầu: s1 = v1t = 45,1 = 45km

• 1 giờ nghỉ: s1 =45 kmSau hai giờ : s1= 45+v1t

b, Thời điểm và vị trí đuổi kịp nhau:

Giao điểm của hai đồ thị là I và K

- Giao điểm I có toạ độ (1;45) Vậy sau một giờ xe ô tô đuổi kịp xe đạp , vịtrí này cách A 45km

- Giao điểm K có toạ độ : (3;75) Vậy sau 3 giờ xe ô tô lại đuổi kịp xe đạp

và vị trí này cách A 75km Sau 3 giờ ô tô luôn chạy trước xe đạp

t t

t

S S

S v

+ + +

+ + +

=

2 1

2 1

- Chú ý : không dùng công thức

n

v v

v

v= 1+ 2 + + n

b Bài tập mẫu:

Bài tập 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 v1, nửa thời gian sau vật chuyểnđộng với vận tốc v2

b, Nửa quãng đường đầu vật chuyển động với vận tốc v1 , nửa quãng đường sauvật chuyển động với vận tốcv2.

c, So sánh vận tốc trung bình trong hai trường hợp câu a) và b)

áp dụng : v1 = 40km/h, v2 = 60km/km

Phương pháp giải:

a, Dựa vào công thức vận tốc trung bình v= s/t để tính các quãng đường vật

đi được s1 , s2 và s trong nửa thời gian đầu, nửa thời gian sau và cả thời gian t, kếthợp 3 biểu thức s1,s2 và s3 ở trên trong mối quan hệ s = s1 + s2 để suy ra vận tốctrung bình va

b, Dựa vào công thức v=s/t để tính các khoảng thời gian, t1, t2 và t mà vật đi nửaquãng đường đầu, nửa quãng đường sau và cả quãng đường Kết hợp ba biểu thức

t1, t2 và t trong mối quan hệ t = t1 + t2 để suy ra vận tốc trung bình của vb

c, Ta xét hiệu va – vb.

a) Tính vận tốc trung bình va:

Quãng đường vật đi được

- Trong nửa thời gian đầu: s1 = v1..t/2 (1)

- Trong nửa thời gian sau: s2 = v2t/2 (2)

- Trong cả khoảng thời gian: s = va t (3)

v

v + ] (a)

b Tính vận tốc trung bình vb

Thời gian vật chuyển động:

- Trong nửa quãng đường đầu : t1 =

s

= 1

2v

s

+ 2

2v

s

b v

l

= 1

2v

l

+ 2

2v

l

vb = 2

1 2

2

v v

v v

+ (b)

c, So sánh va và vb

Xét hiệu:

va – vb = (

2

2 1

v

1 2

2

v v

v v

+ ) =

) (

2

) (

2 1

2 2 1

v v

v v

Hỏi : Nếu người ấy đi bộ hết toàn bộ quãng đường thì hết bao nhiêu lâu ?

Phương pháp giải:

- Thiết lập công thức tính độ dài quãng đường dựa theo công thức tính vậntốc và thời gian đến sớm hơn dự định

- Tính thời gian đi bộ và thời gian đi nhờ xe đạp

- Tính thời gian đi toàn bộ đoạn đường

Giải:

Gọi chiều dài mỗi nửa quãng đường là S ( km )

Theo đầu bài ta có : t1 = t2 + 28/60

Hay : S/5 = S/12 + 28/60

 S/5 - S/12 = 28/60 hay 12S - 5S = 28 => S = 28/7 = 4 km

Thời gian đi bộ : t1 = S/ V1 = 4/5 ( giờ )

Thời gian đi xe đạp : t2 = S/ V2 = 4/12 = 1/3 ( giờ )

Thời gian đi bộ hết toàn bộ quãng đường là :

t = t1 + t2 = 4/5 +1/3 = 17/15 = 1 giờ 8 phút

Vậy người đó đi bộ toàn bộ quãng đường hết 1 giờ 8 phút

5.4 Vận tốc tương đối:

a Phương pháp giải:

+Xét 2 vật chuyển động cùng phương: vật 1 có vận tốc v1, vật 2 có vận tốc v2

- Nếu v1, v2 cùng chiều: vận tốc của xe 1 so với xe 2 là: v1 – v2

- Nếu v1, v2 ngược chiều: vận tốc của xe 2 so với xe 1 là: v1 + v2

S t

S t

- Lập và giải hệ phương trình bậc nhất hai ẩn số

- Quãng đường tầu A đi được : SA = VA t

- Quãng đường tầu B đi được : SB = VB t

lA + lB

- Quãng đường tầu A đi được là : SA = VA t’

- Quãng đường tầu B đi được là : SB = VB t’

Theo hình vẽ ta có : SA + SB = lA + lB hay ( VA + VB ) t’ = lA + lB

lA + lB

=> VA + VB = = 7,5 ( m/s ) ( 2 )

Vậy vận tốc của mỗi tầu là : Tầu A với VA = 4,5 m/s

Tầu B với VB = 3 m/s

Phương pháp giải:

- Coi người đứng yên: tính chiều dài thang => Chiều dài thang => v thang

- Coi thang đứng yên, người chuyển động => Chiều dài thang => v người

- Cả thang và người cùng chuyển động => Chiều dài thang => v thang + v người

- Tìm kết quả

Giải:

Gọi v1: vận tốc chuyển động của thang ; v2 : vận tốc người đi bộ

*Nếu người đứng yên, thang chuyển động thì chiều dài thang được tính:

s = v1.t1 => v1= s/t1 (1)

Bài tập 2:

Một cầu thang cuốn đưa hành khách từ tầng trệt lên tầng lầu trong siêu thị Cầu thang đưa một người hành khách đứng yên lên lầu trong thời gian t1 = 1phút; Nếu cầu thang không chuyển động thì người hành khách đó phải đi mất thời gian t2 = 3 phút Hỏi nếu cầu thang chuyển động, đồng thời người hành

khách đi trên nó thì phải mất bao lâu để đưa người hành khách đó lên lầu ?

*Nếu thang đứng yên, người chuyển động trên mặt thang thì chiều dài thang được tính:

Gọi vt: là vận tốc của thuyền so với nước

vn: là vận tốc của dòng nước so với bờ

v v

=

2

ng x t

v v

=

b Bài tập mẫu:

Bài tập 1:

a, Hai bên A,B của một con sông thẳng cách nhau một khoảng AB = S Một ca

nô xuôi dòng từ A đến B mất thời gian là t1, còn ngược dòng từ B đến A mất thờigian là t2 Hỏi vận tốc v1 của ca nô và v2 của dòng nước áp dụng : S = 60km, t1 =2h, t2 = 3h

b, Biết ca nô đi xuôi dòng từ A đến B mất một thời gian t1, đi ngược dòng từ Bđến A mất thời gian t2 Hỏi tắt máy để cho ca nô trôi theo dòng nước từ A đên B

thì mất thời gian t là bao nhiêu? áp dụng t1 = 2h , t2= 3h.

Phương pháp giải:

a, Áp dụng công thức hợp vận tốc: v = v1 +v2 trong trường hợp, v1 và v2

cùng phương , cùng chiều lúc xuôi dòng, để lập hệ phương trình hai ẩn số

b, Ngoài hai phương trình lúc xuôi dòng và lúc ngược dòng như câu a, ơ đâycòn phải lập thêm một phương trình lúc ca nô trôi theo dòng nước Giải hệ 3phương trình ta tính được thời gian t

Giải:

a, Tính vận tốc v, của ca nô và v2 ,của dòng nước:

Vận tốc ca nô đối với bờ sông:

2

t

s t

t

s t

s

Từ (1) suy ra:

) ( 2

1 2

2 1 1

1

s t

s t

s v t

t

s t

60 ( 2

60 ( 2

1

b, Thời gian ca nô trôi theo dòng nước từ A đến B

Vận tốc ca nô đối với bờ sông:

- Lúc xuôi dòng: v= v1 + v2

1 2 2 2

t t

t t v v

2 1 1

2 1

1 2 1

2 ) (

t t

t v t t t

t t v v s

+

= +

− +

Thế (8) và(9) vào (7) ta được:

1 2

2 1

2 1

1 2 1

2 1

2 1

2

2 2

t t t t

t

t t v

t t

t v v

s t

−

= +

3 2

Một cậu bé đi lên núi với vận tốc 1m/s Khi còn cách đỉnh núi 100m, cậu

bé thả một con chó và nó bắt đầu chạy đi chạy lại giữa cậu bé và đỉnh núi Conchó chạy lên đỉnh núi với vận tốc 3m/s và chạy lại phía cậu bé với vận tốc 5m/s.Tìm quãng đường mà con chó đã chạy được từ lúc được thả đến lúc cậu bé lêntới đỉnh núi

- Gọi vân tốc của cậu bé là v, vận tốc của con chó khi chạy lên đỉnh núi là v1 vàkhi chạy xuống là v2 Giả sử con chó gặp cậu bé tại một điểm cách đỉnh núi mộtkhoảng L, thời gian từ lần gặp này đến lần gặp tiếp theo là T.

- Thời gian con chó chạy từ chỗ gặp cậu bé tới đỉnh núi là L/v1 Thời gian conchó chạy từ đỉnh núi tới chỗ gặp cậu bé lần tiếp theo là (T - L/v1) và quãng đườngcon chó đã chạy trong thời gian này là v2(T - L/v1); quãng đường cậu bé đã đi trongthời gian T là vT Ta có phương trình:

2 1

- Quãng đường con chó đã chạy cả lên núi và xuống núi trong thời gian T là

bộ của các bạn đều như nhau, nơi xuất phát cách trường 5 km Xác định vị trí mà

xe đã đón 2 bạn đi bộ cách vị trí xuất phát là bao nhiêu ?

Gọi v1 là vận tốc của xe máy, v2 là vận tốc đi bộ của các bạn

Gọi O là vị trí xuất phát A và B lần lượt là hai vị trí mà bạn lái xe đón hai bạncòn lại lên xe

Lúc đầu bạn lái xe chở một bạn đến vị trí C nào đó rồi quay lại gặp hai bạn cònlại tại A và đón một bạn lên

xe, chở bạn này đến vị trí D gặp bạn thứ nhất, rồi quay lại gặp bạn cuối cùng tại

B, đón bạn này lên xe và chở bạn này đến trường cùng lúc với hai bạn kia

Ta có:

- Lúc chở bạn thứ nhất đến vị trí C ta có:

+ Quãng đường bạn thứ nhất cùng với xe đã đi được là S1

+ Thời gian đi hết quãng đường này là t1 ⇒ S1= v1.t1 = 5 t v2 1

+ Quãng đường hai bạn còn lại đã đi được là : S2 = v2.t1

+ Khoảng cách giữa bạn thứ nhất và hai bạn còn lại là :S3=S2 −S1= 4 t v2 1

- Sau khi thả bạn thứ nhất tại C thì bạn lái xe quay lại gặp hai bạn còn lại tại B

ta có:

+ Thời gian bạn lái xe quay lại gặp hai bạn còn lại là t2=

2 1

3

v v

+ Khoảng cách giữa các bạn lúc này vẫn là S3

- Tiếp theo bạn lái xe chở bạn đó đến gặp bạn thứ nhất tại D ta có:

+ Thời gian bạn lái xe chở bạn đó đến vị trí D gặp bạn thứ nhất là t3

Ta dễ dàng có được t1= t3

+ Quãng đường mà các bạn đi bộ đã đi là : S5= v2t1

- Sau đó bạn lái xe thả bạn thứ hai tại D cùng với bạn thứ nhất để quay lại đónbạn cuối cùng tại B

xuất phátTrường B A

O

+ Thời gian bạn lái xe quay lại B là t4.

- Quãng đường mà hai bạn đi bộ đã đi là: S7= v2t1

Bây giờ ta có quãng đường mà bạn thứ nhất đã đi là:

6 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU :

Sau khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm đối với công tác bồi dưỡng học sinhgiỏi tôi thấy các em học sinh đã có tiến bộ rõ rệt Các em đã chủ động, tự tin trongviệc nhận dạng bài toán vật lí, đã nắm chắc được phương pháp giải cho từng dạng.Kết quả cụ thể của bộ môn Vật Lí 8 như sau :