Chuyên đề bồi dưỡng học sinh khá giỏi môn vật lí phần cơ học

chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi phần cơ học rất hay và tỉ mỉ. có nhiều bài toán được lấy ra từ các đề thi học sinh giỏi hằng năm của cấp huyện và cấp tỉnh , có đáp án rõ ràng và đầy đủ.Các bạn hãy xem kĩ trước khi bình luận nhé. cảm ơn các bạn đã tải tài liệu.

CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH KHÁ GIỎI MÔN VẬT LÝ PHẦN

CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC

A PHẦN MỞ ĐẦU.

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:

Trong việc nâng cao chất lượng giáo dục nói chung và chất lượng bộ môn nói riêng Việc cải tiến phương pháp dạy học là một nhân tố quan trọng, bên cạnh việc bồi dưỡng kiến thức chuyên môn, việc phát huy tính tích cực của học sinh có ý nghĩa hết sức quan trọng Bởi vì xét cho cùng công việc giáo dục phải được tiến hành trên cơ sở tự nhận thức, tự hành động; việc khơi dậy phát triển ý thức năng lực tư duy, bồi dưỡng phương pháp tự học là con đường phát triển tối ưu của giáo dục Cũng như trong học tập các bộ môn khác, học Vật lí lại càng cần phát triển năng lực tích cực, năng lực tư duy của học sinh để không phải chỉ biết mà còn phải hiểu để giải thích hiện tượng Vật lí cũng như áp dụng kiến thức và kỹ năng vào các hoạt động trong cuộc sống gia đình và cộng đồng Những năm vừa qua, với việc thay đổi chương trình sách giáo khoa và phương pháp dạy học tích cực đã mang lại những kết quả rõ nét về mọi mặt Giáo viên phát huy được tính tích cực của học sinh, chất lượng giảng dạy được nâng cao, học sinh tiếp cận được với những kiến thức mới, tiếp cận khoa học kĩ thuật…Đặc biệt học sinh có khả năng tự hình thành kiến thức mới thông qua các thí nghiệm; thông qua kênh hình, kênh thông tin của sách giáo khoa…Qua đó kiến thức Vật lý của các em được mở rộng, khả năng vận dụng thực tế của các em được nâng lên

Đối với chương trình vật lí trung học cơ sở thì phần động học là phần kiến thức trọng tâm của vật lí lớp 8 và là cơ sở cho phần cơ học trong bậc học tiếp theo Đây cũng là phần kiến thức đầu tiên với môn vật lí ở bậc học trung học cơ sở mà các em tiến hành giải các bài tập định lượng và cũng là phần có nhiều kiến thức khó Nhiều dạng bài tập được đưa ra trong phần này

Với những thực tế như trên, bản thân tôi là một giáo viên cảm thấy trăn trở Do đó tôi

cố gắng tìm những cách khác nhau để có thể giúp học sinh của mình nâng cao chất lượng Sau một thời gian thử nghiệm tôi đã rút ra cho mình một số kinh nghiệm nhỏ đó là:

Phương pháp Bồi dưỡng học sinh khá giỏi môn vật lý phần chuyển động cơ học.

II TỔNG QUAN CHUNG VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.

Việc dạy học Vật lí trong trường phổ thông hiện nay chưa phát huy được hết vai trò của bài tập Vật lí trong thực hiện các nhiệm vụ dạy học Dạy học sinh giải bài tập Vật lí

là một công việc khó khăn, đặt biệt là với các bài tập nâng cao và ở đó bộc lộ rõ nhất trình độ của người giáo viên trong việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ của học sinh

Về vấn đề này đã có rất nhiều tài liệu tham khảo của nhiều tác giả khác nhau dành cho học sinh, hầu hết đều đáp ứng được yêu cầu giúp học sinh rèn luyện kĩ năng giải bài tập Vật lí, củng cố và nâng cao kiến thức Vật lí Song nhìn chung chưa cụ thể hóa được vấn

đề mà học sinh cần nắm

B - NỘI DUNG ĐỀ TÀI.

I TÊN ĐỀ TÀI:

CHUYÊN ĐỀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH KHÁ GIỎI MÔN VẬT LÝ PHẦN CHUYỂN

ĐỘNG CƠ HỌC

II MỤC ĐÍCH THỰC HIỆN:

Hình thành cho học sinh phương pháp giải một bài tập Vật lí, từ đó các em có thể vận dụng một cách thành thạo và linh hoạt trong việc giải các bài tập, nâng cao hiệu quả của bài tập, giúp các em nắm vững kiến thức trong quá trình học tập

III ĐỐI TƯỢNG - PHẠM VI - THỜI GIAN :

1 Đối tượng: Phương pháp giải bài tập cơ học - Vật lí 8

2 Phạm vi: Đề tài được thực hiện với học sinh khối 8 trường

THCS

3 Thời gian thực hiện: Năm học

IV NHIỆM VỤ THỰC HIỆN:

1 Tìm hiểu về phương pháp giải bài tập Vật lí

2 Tìm hiểu, nắm vững chương trình nội dung kiến thức phần cơ học - Vật lí ở cấp THCS

3 Tìm hiểu tình hình dạy và học Vật lí Đặc biệt quan tâm đến hoạt động sử dụng bài tập Vật lí nâng cao

V PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN:

1 Đọc sách, nghiên cứu tài liệu

2 Theo dõi, thu thập kết quả

3 Phương pháp thử nghiệm thực tế

VI THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI:

Trước khi thực hiện đề tài, qua giảng dạy ở trường THCS Nguyễn Công Trứ qua tìm hiểu và trao đổi với đồng nghiệp tôi nhận thấy: Đa số học sinh khi làm các bài tập vật lí các em thường lúng túng trong việc định hướng giải, đặt biêt với các bài tập nâng cao có thể nói hầu như các em chưa biết cách giải cũng như trình bày lời giải

Theo tôi, thực trạng nêu trên có thể do một số nguyên nhân sau:

+ Học sinh chưa có phương pháp tổng quan để giải một bài tập Vật lí

+ Học sinh chưa biết vận dụng các kiến thức, định luật Vật lí, công thức vật lí + Việc đi lại học tập còn khó khăn, thời gian tự học dành cho các em rất ít

+ Các em hầu như không có tài liệu tham khảo thêm ngoài sách giáo khoa và sách bài tập

VII GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ:

Vì khó khăn lớn nhất của học sinh là làm các bài tập có tính toán, vận dụng và biến đổi công thức nên trong chuyên đề này tôi chỉ đề cập đến các bài toán định lượng Tôi tạm chia thành bốn phần để hướng dẫn

PHẦN 1:CÔNG THỨC VẬN TỐC.

Để giải được bài tập, yêu cầu chung là học sinh cần nắm vững lý thuyết, thuộc các công thức và có khả năng biến đổi tốt các liên hệ giữa các đại lượng Trong phần này, học sinh cần nắm vững kiến thức cơ bản sau:

+ Công thức tính vận tốc: s v t t v s

t

s

v    

+ Hiểu các đại lượng trong công thức tính vận tốc:

s: quảng đường vật đi được

t: thời gian vật đi được quảng đường s

v: vận tốc

+ Đơn vị của vận tốc

Đơn vị hợp pháp là m/s, km/h

Biết cách đổi từ m/s ra km/h:

Ví dụ: km h

h

km s

3600 1 1000

1 /

s

m h

3600

1000 /

* Các ví dụ mẫu:

Ví dụ 1.1: Đổi đơn vị đo

a) 1m/s = ………km/h b) 1km/phút = ………km/h

c) 18km/h = ………m/s d) 0,5cm/s = ……… km/h

Hướng dẫn:

+ GV chú ý cho học sinh biến đổi đơn vị ở cả “tử” ( quãng đường) và “mẫu” ( thời gian)

h

km s

3600 1 1000

1 /

km phut

60 1

1 1 /

s

m h

3600

1000 18 /

18   d)

h km s

3600 1 100000

1 5

,

0

/

5

,

+ Nhận xét: Ta có thể dùng ngay 1m/s = 3,6km/h và 1km/h = 0,28m/s mà không cần giải thích lại Bài này biến đổi là để học sinh rõ cách làm

Ví dụ 1.2: Một chiếc xe đang chuyển động với vận tốc 15m/s thì bị một viên đạn bắn

xuyên qua hai thùng xe theo phương vuông góc với phương chuyển động của xe Xác định vận tốc của đạn biết hai thùng xe cách nhau 2,4mét và hai vết đạn cách nhau 6cm tính theo phương chuyển động

Hướng dẫn:

Tóm tắt:

?

/ 15

06 , 0 6

4 , 2

1

2

2

1











v

s m v

m cm

s

m s

Đầu bài có khá nhiều dữ kiện, các số liệu đều gắn với đối tượng khác với “viên đạn”, học sinh dễ bị lúng túng nếu không hiểu hiện tượng xảy ra

Ta cần xác định “quãng đường” viên đạn chuyển động và khoảng ‘thời gian” tương ứng: Theo đầu bài, khi xe chuyển động được 6cm thì đạn chuyển động quãng đường 2,4m

Thời gian xe chuyển động được quãng đường s2 là :

0 , 004 ( )

15

06 , 0

2

v

s

Đó cũng là thời gian viên đạn chuyển động hết khoảng cách giữa hai thành xe

Vận tốc của đạn là

).

/ ( 600 004 , 0

4 , 2

1

t

s

Ví dụ 1.3: Hai xe máy cùng xuất phát từ A để về B với cùng vận tốc 40km/h Sau khi

đi được 1/4 quãng đường AB xe thứ hai tăng tốc thành 60km/h nên đã đến B trước xe thứ nhất 30 phút

Tính độ dài quãng đường AB

Hướng dẫn:

Tóm tắt :

?

2

1 30

4

3

/ 60

/ 40

3

1

/ 40

/ 40

'

'

'

2

'

1

2

1



















AB

h phút t

AB s

h km v

h km v

AB

s

h km v

h km v

Giải

Khi đọc đề bài ta thấy dữ liệu rất rắc rối nhưng ở đây ta thấy độ lệch thời gian là do sự thay đổi vận tốc trên quãng đường cuối s’ = 3/4AB

Ta có:

) ( 60

60 2

1 40

'

'

' '

' 2

' '

1

'

' 2 '

'

1

km s

s s

v

s t

v

s

t t

t















) ( 80 3

4 4

PHẦN 2:TÍNH TƯƠNG ĐỐI TRONG CHUYỂN ĐỘNG

Tính tương đối của chuyển động là một nội dung hay và khó của động học Ngay cả học sinh có tư duy linh hoạt cũng khó nắm bắt tinh thần của phát biểu này: “Nói một vật chuyển động hay đứng yên chỉ có tính chất tương đối” Học sinh có thể hiểu được phần nào thông qua các ví dụ cụ thể Việc áp dụng tính chất này để giải toán động học còn nhiều hạn chế.Với những bài toán có nhiều phần tử (vật) chuyển động, học sinh thường làm bài theo con đường như giải một bài toán đố với những phép toán khá phức tạp, làm

mờ đi nội dung của một bài vật lí Để giúp học sinh thực sự hiểu hơn cái nhìn của vật lí đối với chuyển động , tôi đã bồi dưỡng các em một chuyên đề về các bài toán liên quan đến tính tương đối của chuyển động

Xin bắt đầu từ một bài toán quen thuộc:

Trên một đường thẳng có hai vật chuyển động ngược chiều về phía nhau với vận tốc lần lượt là v1(km/h) và v2(km/h).Thời điểm ban đầu hai vật cách nhau một đoạn S(km) Hỏi sau bao lâu hai vật gặp nhau?

Thông thường lời giải của bài toán là:

Gọi t là thời gian cần tìm.Trong thời gian đó, quãng đường chuyển động của mỗi vật là:

s1 =v1.t (km) , s2 =v2.t (km)

Vì s1 + s2 = s

t(v1 + v2) = s

( )

2 1

h v v

s

t





Ở đây chúng ta đã lấy vật mốc là trái đất để xét chuyển động của hai vật , giá trị s1 và

s2 đều xác định theo trái đất.Vấn đề là ta xét vị trí tương đối của hai vật , trong khoảng thời gian t khoảng cách của hai vật đã thay đổi một đoạn s nên vận tốc tương đối giữa hai vật là s/t Giá trị s/t đúng bằng

v1 + v2

và đó chính là độ lớn vận tốc tương đối của hai vật.Vận tốc tương đối này có thể hiểu là: một vật đứng yên còn vật kia chuyển động lại gần với vận tốc

v = v1 + v2

Với cách nhìn nhận này ta có thể xét trực tiếp tương quan giữa hai vật mà không cần thông qua vật mốc khác.Tương tự, khi hai vật chuyển động cùng chiều thì độ lớn vận tốc tương đối của hai vật là :

v = | v1 - v2|

Ta có thể kiểm nghiệm công thức thứ hai này bằng lời giải như trên

Như vậy, ta có cơ sở lí thuyết sau:

Đối với vật mốc A, vận tốc của vật B và vật C là v1và v2 Vận tốc tương đối của B đối với C là:

+ v = v1 + v2, nếu B và C chuyển động ngược chiều nhau

+ v = | v1 - v2|, nếu hai vật chuyển động cùng chiều

Ở đây ta ngầm hiểu với nhau rằng ta đang xét và chỉ xét các vật chuyển động thẳng đều Bây giờ chúng ta cùng tìm hiểu một số bài toán liên quan

* Các ví dụ mẫu:

Ví dụ 2.1:Qua hai vị trí A và B cách nhau 50km trên một đường thẳng có hai xe đang

chuyển động với vận tốc lần lượt là v1= 40km/h và v2 = 60km/h Kể từ khi qua hai vị trí

đó , sau bao lâu hai xe sẽ gặp nhau nếu:

a)Hai xe chuyển động ngược chiều

b)Hai xe chuyển động cùng chiều

Hướng dẫn:

Tóm tắt

km s

h km v

h km v

50

/ 60

/ 40

2

1







Khi nào hai xe gặp nhau :

a Hai xe chuyển động ngược chiều

b Hai xe chuyển động cùng chiều

Giải

a) Thời gian để hai xe tiến đến gặp nhau là:

) ( 5 , 0 60 40

50

2 1

h t

v v

s v

s t t

s

v

















b) Nếu hai xe cùng chuyển động theo hướng từ A đến B (và không có gì bất thường !) thì hai xe không thể gặp nhau Vì Vận tốc xe tại A nhỏ hơn vận tốc xe tại B

Nếu hai xe chuyển động theo hướng B đến A thì thời gian hai xe gặp nhau là

) ( 5 , 2 60 40 50

2 1 ' ' ' '

h t

v v

s v

s t t

s v

















Ví dụ 2.2: Từ hai vị trí A và B cách nhau 50km có hai xe chuyển động ngược chiều

nhau với vận tốc lần lượt là 40km/h và 60km/h Sau bao lâu khoảng cách hai xe là 10km?

Hướng dẫn:

Tóm tắt:

?

?

10

/ 60

/ 40

/ 50

'

'

2

1













t

t

km s

h km v

h km v

h km s

Giải

Khi hai xe chưa gặp nhau, thời gian cần tìm là

) ( 4 , 0 60 40

10 50

2 1

'

h v

v

s s













Khi hai xe đã gặp nhau rồi cách xa nhau 10km, thời gian cần tìm là:

0 , 6 ( )

60 40

10 50

2 1

'

v v

s s













Bài toán có hai đáp số, nếu không chú ý học sinh dễ bỏ qua t ’

Ví dụ 2.3: Trên một tuyến xe bus, cứ 10 phút lại có một xe xuất bến với vận tốc 30km/

h.Hỏi một xe chạy về bến phải có vận tốc là bao nhiêu để gặp hai xe ngược chiều liên tiếp trong 4 phút

Hướng dẫn:

Tóm tắt:

?

/ 30

15

1 4

6

1 10

'

2

1













v

h km v

h phut t

h phut t

Giải

Khoảng cách giữa hai xe liên tiếp xuất bến là :

5 ( )

6

1 30

v

Vận tốc của xe chạy ngược lại là:

) / ( 45 30 15 1

5

'

2

' 2 '

h km v

v t

s v t

s v v

















Ta có thể cảm nhận sự ngắn gọn, rõ ràng của lời giải so với một đề bài khá rắc rối Như vậy nếu nhìn bằng con mắt vật lí, vấn đề trở nên đơn giản hơn Điều này thể hiện càng rõ trong bài tập vui sau đây

Ví dụ 2.4: Trên một đường thẳng có hai người chạy lại gần nhau Khi còn cách nhau

10 mét, một người ném một quả bóng về phía người kia ; sau khi nhận được bóng người kia lại ném trở lại…cứ như vậy cho đến khi hai người cùng quả bóng dừng lại ở vị trí gặp nhau Giả sử vận tốc của mỗi người là 2m/s và 3m/s, quả bóng thì luôn được ném bay đi với vận tốc 6m/s.Tính quãng đường quả bóng đã chuyển động trong khoảng thời gian từ lúc quả bóng bắt đầu được ném đi đến lúc dừng lại

Hướng dẫn:

Tóm tắt:

?

/ 6

/ 3

/ 2

10

3

3

2

1

1











s

s m v

s m v

s m v

m s

Giải

Thời gian từ lúc quả bóng được ném đi đến lúc dừng lại là

2 ( )

3 2

10

2 1

1

v v

s v

s











Quãng đường quả bóng chuyển động được là

s3 = v3.t = 2.6 = 12m

Với bài toán này, thật khó khăn cho việc lập phương trình toán học liên hệ độ dài các đoạn đường Ở đây điều ta chú ý chỉ là khoảng cách s và thời gian t , hai đại lượng này phụ thuộc vào vị trí hai vật chứ không phụ thuộc vào các mốc tọa độ nào khác Nếu đầu bài có nhiều dữ kiện với chủ ý “làm nhiễu” thì mối quan tâm hàng đầu vẫn là khoảng cách giữa hai động tử và thời gian để hình thành hay triệt tiêu khoảng cách ấy

PHẦN 3: CHUYỂN ĐỘNG TRÊN BỀ MẶT CHUYỂN ĐỘNG.

Trong phần 2 ở trên, tính tương đối được hiểu là liên hệ giữa hai vật so với nhau, bây giờ tình trạng sẽ khác đi: Nếu A chuyển động so với bề mặt B và B lại chuyển động so với C thì A chuyển động với vận tốc nào so với C ? Tình huống cụ thể và thường gặp là

ca nô chuyển động trên mặt nước ( và nước chảy với vận tốc nào đó so với bờ sông) Khi nước đứng yên, canô chuyển động với vận tốc v1 so với bờ sông, khi nước chảy với vận tốc v2 so với bờ sông thì vận tốc của canô so với bờ sẽ là :

+ v = v1 + v2 ( nếu canô chuyển động xuôi dòng)

+ v = | v1 - v2 | ( nếu canô chuyển động ngược dòng )

Bây giờ ta xét một số bài toán

* Các ví dụ mẫu:

Ví dụ 3.1:

Một canô xuôi dòng từ A về B mất 4h và ngược dòng từ B về A mất 5h Tính khoảng cách AB biết vận tốc nước chảy là 3km/h

Hướng dẫn:

Tóm tắt:

?

/ 3

5

4

2

2

1









s

h km v

h

t

h

t

Giải

Ca nô xuôi dòng: s = v.t1 = (v1 + v2 )t1 = 4v1 + 4v2 (1)

Ca nô ngược dòng: s = v’t2 = (v1 – v2)t2 = 5v1 – 5v2 (2)

Từ (1) và (2)ta có: 5s = 20v1 + 20v2 (3)

4s = 20v1 – 20v2 (4) Trong hai hệ thức trên , v1 là vận tốc của canô khi nước đứng yên, ta chưa biết vận tốc này nên cần triệt tiêu nó đi Đây là cách làm thường xuyên của loại bài này

Lấy (3) – (4)

Thay v2 = 3km/h Ta tìm được s = AB = 120(km)

Ví dụ 3.2: Một canô xuôi dòng từ A về B mất 3h và ngược dòng từ B về A mất 6

giờ Canô đi từ A về B mất bao lâu trong các trường hợp sau?

a)Nước không chảy

b)Canô tắt máy trôi theo dòng nước

Hướng dẫn:

Tóm tắt:

?

?

6

3

2

1

2

1









v

b

v

a

h t

h t

Giải

Ca nô xuôi dòng: s = v.t1 = (v1 + v2 )t1 = 3v1 + 3v2 (1)

Ca nô ngược dòng: s = v’t2 = (v1 – v2)t2 = 6v1 – 6v2 (2)

Từ (1) và (2)ta có: 2s = 6v1 + 6v2 (3)

s = 6v1 – 6v2 (4)

a Khi nước không chảy lấy (3) + (4) (triệt tiêu v2 )

) ( 4

12 3

12 3

1 1

1

h t

v t

v

v s







b Khi canô tắt máy, lấy (3) – (4) (triệt tiêu v1)

s = 12v2

v2t’ = 12v2

t’ = 12 (h)

Ví dụ 3.3: Một người chèo thuyền trên mặt nước yên lặng.Vì có gió nên thời gian đi

từ bến A đến bến B là 1h15’, thời gian từ bến B về bến A là 1h 24’ Tính thời gian người

đó chèo thuyền từ A về B nếu không có gió