Qua nhiều năm giảng dạy, đặc biệt trong quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi, tôi nhận thấy học sinh thường gặp nhiều khó khăn trong việc phân tích đề bài, tìm hướng giải quyết bài tập và lúng túng trong việc trình bày lời giải. Hầu như các em chỉ làm được các bài toán chuyển động ở dạng đơn giản như nhận biết, thông hiểu. Khi gặp các bài toán phức tạp học sinh rất khó khăn trong việc phân tích và tìm hướng giải quyết bài tập. Các em chưa có được cái nhìn tổng quan về các dạng bài tập “Chuyển động cơ học” và việc sử dụng phần kiến thức nào, phương pháp nào để giải các bài tập này.
Trang 1PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP CHUYỂN
Trang 4DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ
chuyên đề
25
Trang 5PHẦN I MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn chuyên đề
Môn Vật lý là một trong những môn học quan trọng hấp dẫn và lý thútrong nhà trường phổ thông Kiến thức Vật lý được áp dụng rộng rãi trong kỹthuật và đời sống Môn học này ngày càng coi trọng và ứng dụng thực tế, nhằm
đáp ứng mục tiêu giáo dục đề ra "Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng
nhân tài", góp phần xây dựng đất nước ngày một giàu đẹp hơn.
Nhiệm vụ chương trình Vật lý THCS là: Cung cấp cho học sinh một hệthống kiến thức cơ bản, bước đầu hình thành ở học sinh những kỹ năng cơ bảnphổ thông và thói làm quen làm việc khoa học, góp phần hình thành cho các emnăng lực nhận thức và các phẩm chất, nhân cách mà mục tiêu giáo dục THCS đã
đề ra Bên cạnh đó, nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh giỏi hàng năm của trườngTHCS cũng là nhiệm vụ quan trọng, nhằm phát hiện những học sinh có năng lực
để bồi dưỡng, nâng cao nhận thức, hình thành cho các em những kỹ năng cơ bản
và nâng cao Giúp các em tham dự các kỳ thi học sinh giỏi cấp trường, cấphuyện, cấp tỉnh đạt kết quả cao nhất
Bài tập Vật lý có nhiều phần, nhiều dạng Trong đó bài tập dạng chuyển
động cơ học ở cấp THCS là một dạng bài tập hay, được ứng dụng rất nhiều
trong cuộc sống và trong kỹ thuật Chính vì vậy đây là dạng mà được rất nhiềugiáo viên dạy môn vật lý quan tâm nghiên cứu, tìm hiểu
Qua nhiều năm giảng dạy, đặc biệt trong quá trình bồi dưỡng học sinhgiỏi, tôi nhận thấy học sinh thường gặp nhiều khó khăn trong việc phân tích đềbài, tìm hướng giải quyết bài tập và lúng túng trong việc trình bày lời giải Hầunhư các em chỉ làm được các bài toán chuyển động ở dạng đơn giản như nhậnbiết, thông hiểu Khi gặp các bài toán phức tạp học sinh rất khó khăn trong việcphân tích và tìm hướng giải quyết bài tập Các em chưa có được cái nhìn tổng
quan về các dạng bài tập “Chuyển động cơ học” và việc sử dụng phần kiến thức
nào, phương pháp nào để giải các bài tập này
Với những lý do trên, tôi đã nghiên cứu thực hiện và viết chuyên đề:
“Phương pháp giải một số dạng bài tập chuyển động cơ học môn Vật lý ở cấp THCS” với hy vọng nó sẽ giúp cho các em học sinh có được cái nhìn tổng quan
về các dạng bài tập “Chuyển động cơ học” biết vận dụng các kiến thức, phương
pháp để giải bài tập dạng này, thông qua việc tìm hiểu các bài tập Bên cạnh đó,tôi cũng hy vọng đây là một tài liệu tham khảo có ích cho các bậc phụ huynh vàthầy cô giáo quan tâm đến lĩnh vực này
2 Mục đích nghiên cứu
Trang 6Việc giảng dạy học sinh giải bài tập chuyển động cơ học môn Vật lý ởtrường THCS Vĩnh Thịnh.
Qua việc giải bài tập, giúp học sinh phát triển tư duy sáng tạo, tăng hứngthú học tập bộ môn, ham mê tìm hiểu nghiên cứu khoa học Có thói quen làmviệc khoa học, rèn đức tính chăm chỉ, chịu khó
Giúp giáo viên và học sinh có được phương pháp tổng quát trong việc giải
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
* Đối tượng nghiên cứu:
- Lý thuyết về chuyển động cơ học trong chương trình Vật lý THCS
- Phương pháp giải một số dạng bài tập chuyển động cơ học môn Vật lý ở cấp THCS
Nghiên cứu trên đối tượng học sinh khối 8 Trường THCS Vĩnh Thịnh Vĩnh Tường - Vĩnh Phúc
môn Vật lý ở trường THCS Vĩnh Thịnh - Vĩnh Tường - Vĩnh Phúc
4 Phương pháp nghiên cứu
a Điều tra kết quả từ thực tế giảng dạy
b Tìm tòi nghiên cứu tài liệu
c Trao đổi kinh nghiệm với đồng nghiệp
d Nghiên cứu tính hiệu quả của phương pháp
e Tổng kết kinh nghiệm của bản thân
5 Thời gian nghiên cứu
Từ tháng 10 năm 2013 đến tháng 10 năm 2014
6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của chuyên đề
Để dạy và học đạt hiệu quả cao thì đòi hỏi giáo viên phải nghiên cứu, tìmtòi để đề ra được những PPDH có hiệu quả nhằm hướng dẫn học sinh biếtphương pháp giải một số dạng bài tập chuyển động cơ học môn Vật lý ở cấpTHCS
Trang 7PHẦN II NỘI DUNG
1 Cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn
1.1 Cơ sở lí luận
Đối với học sinh THCS, vấn đề giải một số dạng bài tập chuyển động cơhọc gặp không ít khó khăn đôi khi các em giải một cách mò mẫm, không có địnhhướng rõ ràng, áp dụng công thức máy móc và nhiều khi không giải được Cónhiều nguyên nhân như:
- Học sinh chưa hiểu được bản chất vật lý của bài tập
- Học sinh chưa có phương pháp để giải bài tập vật lý
- Chưa xác định được mục tiêu giải bài tập là tìm ra từ câu hỏi, điều kiệncủa bài tập, xem xét các hiện tượng vật lý nêu trong bài tập để từ đó nắm vữngbản chất vật lý, tiếp theo xác định được mối liên hệ cái đã cho và cái phải tìm…
Trong nhiều năm giảng dạy môn Vật lý ở bậc THCS cũng như ôn luyệnhọc sinh ở trường THCS Vĩnh Thịnh, tôi thấy phần chuyển động cơ học là phầnrất hay và khó đối với học sinh Ở phần này học sinh rất lúng túng về phươngpháp giải bài tập cụ thể Vì vậy cần phải giúp cho các em hình thành đượcphương pháp giải bài tập chuyển động cơ học, tạo hứng thú cho học sinh hamhọc, say mê tìm tòi nghiên cứu, hiểu kĩ, hiểu sâu, nhớ lâu kiến thức vận dụngvào làm bài tập nâng cao và vào thực tiễn cuộc sống
1.2 Cơ sở thực tiễn
1.2.1 Đặc điểm tình hình nhà trường:
Trường THCS Vĩnh Thịnh có cơ sở vật chất phục vụ cho việc giảng dạyđảm bảo yêu cầu; phòng học bộ môn Vật lý kiên cố, sạch sẽ đúng quy cách, có
đồ dùng đầy đủ cho các khối lớp
Đa số học sinh ngoan chịu khó trong học tập, các em có đầy đủ sách giáokhoa, sách bài tập
Đội ngũ giáo viên giảng dạy môn Vật lý ở trường đều có trình độ đạtchuẩn, trên chuẩn có thể đáp ứng cho việc giảng dạy
1.2.2 Thực trạng:
+ Dạy của giáo viên :
Trong quá trình giảng dạy giáo viên đã hệ thống được một số dạng cơ bản
về chuyển động cơ học Tuy nhiên, do số tiết bài tập trong chương trình còn ítnên giáo viên chưa dạy kỹ được phương pháp giải một số dạng bài tập vềchuyển động cơ học Do vậy kết quả làm bài tập dạng này còn chưa cao
+ Học của học sinh:
Trang 8Qua tìm hiểu, thu thập tư liệu tại trường THCS Vĩnh Thịnh Vĩnh Tường Vĩnh Phúc, trong năm học 2013 - 2014 việc học sinh tiếp thu vận dụng các kiếnthức phần chuyển động cơ học còn nhiều hạn chế, kết quả chưa cao Ứng dụngthực tế cũng như vận dụng vào việc giải các bài tập còn nhiều yếu, kém Họcsinh chưa chủ động trong việc sử dụng các phương pháp để giải bài tập, đa sốcác em đều mò mẫm tìm đường đi mà không có định hướng cho một dạng toán
* Nguyên nhân:
+ Giáo viên:
- Trong quá trình giảng dạy có thể giáo viên còn chủ quan, chưa dạy kỹphương pháp giải một số dạng bài tập về chuyển động cơ học, mà cho học sinhlàm bài tập áp dụng ngay dẫn đến học sinh còn lúng túng chưa có định hướngkhi làm bài tập
+ Học sinh:
- Chưa có cái nhìn tổng quan các dạng bài tập chuyển động cơ học Chưa
có thói quen định hướng phương pháp giải một cách khoa học trước những bàitập cụ thể
- Khả năng phân tích, tổng hợp đề còn yếu, lượng thông tin cần thiết đểgiải bài tập còn hạn chế
- Do tư duy của học sinh còn hạn chế nên khả năng làm bài còn chậm,lúng túng từ đó không hoàn thiện được bài tập
2 Phương pháp giải một số dạng bài tập chuyển động cơ học môn Vật lý ở cấp THCS
2.1 Tóm tắt kiến thức
2.1.1 Chuyển động cơ học:
Trang 9- Sự thay đổi vị trí của một vật so với vật khác theo thời gian gọi làchuyển động cơ học.
- Một vật có thể coi là đứng yên so với vật này nhưng lại là chuyển động
so với vật khác Đối với vật này thì chuyển động nhanh, nhưng đối với vật khácthì chuyển động chậm
2.1.2 Chuyển động đều:
- Chuyển động đều là chuyển động mà vận tốc có độ lớn không thay đổi
theo thời gian
- Độ lớn của vận tốc cho biết mức độ nhanh hay chậm của chuyển động
và được xác định bằng quãng đường đi được trong một đơn vị thời gian:
v =
t
s
s : Quãng đường đi được (m, km).
t : Thời gian đi hết quãng đường đó (s, h) Đơn vị vận tốc: m/s , km/h,…
- Véc tơ vận tốc có:
- Gốc đặt tại một điểm trên vật
- Độ dài tỉ lệ với độ lớn của vận tốc theo tỉ xích tùy ý chọn trước
- Đường đi của chuyển động đều tỉ lệ thuận với thời gian đi
s = v.t
- Tổng hợp hai véc tơ vận tốc: Một vật đồng thời tham gia hai chuyểnđộng thì véc tơ vận tốc của vật bằng tổng hai véc tơ vận tốc: v = v1 + v2
Các trường hợp đặc biệt thường gặp:
- Nếu hai chuyển động cùng hướng: v = v1 + v2
- Nếu hai chuyển động ngược hướng: v = v1 - v2
- Nếu hai chuyển động vuông góc: v2 = v12 + v22
2.1.3 Chuyển động không đều, vận tốc trung bình:
- Chuyển động không đều là chuyển động mà vận tốc có độ lớn thay đổitheo thời gian
- Công thức tính vận tốc trung bình:vtb st
2.1.4 Đồ thị trong chuyển động:
* Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của s vào t
Trang 10- Trục tung biểu diễn quãng đường đi được.
- Trục hoành biểu diễn thời gian
- Đồ thị là một đường thẳng có thể đi qua gốc tọa độ O hoặc không tùythuộc vào việc ta chọn mốc tọa độ và mốc thời gian
* Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của v vào t trong chuyển động thẳng đều
- Trục tung biểu diễn vận tốc của vật chuyển động
- Trục hoành biểu diễn thời gian
- Đồ thị là một đường thẳng song song với trục hoành Ot (vì vận tốc của
chuyển động thẳng đều không thay đổi theo thời gian)
2.2 Phương pháp giải :
2.2.1 Các vật chuyển động với vận tốc cùng phương
* Phương pháp giải :
- Vẽ sơ đồ biểu diễn các quãng đường chuyển động.
- Lập phương trình quãng đường( vận tốc, thời gian).
- Giải các phương trình ta được kết quả cần tìm.
Trang 11- Ngoài ra sử dụng tính tương đối của chuyển động và công thức cộng vận tốc Trong trường hợp các vật chuyển động cùng chiều so với vật mốc thì nên chọn vật có vận tốc nhỏ hơn làm mốc mới để xét các chuyển động
* Bài tập ví dụ :
Bài 1 Lúc 7h một người đi xe đạp đuổi theo một người đi bộ cách anh ta 10km.
Hai người chuyển động đều với các vận tốc lần lượt là 12km/h và 4km/h
Tìm vị trí và thời điểm người đi xe đạp đuổi kịp người đi bộ
s1 = v1.t (với v1 = 12km/h, t là thời gian người đi xe đạp đuổi kịp người
s
412
Chú ý : Ta có thể sử dụng tính tương đối của chuyển động để giải :
Gọi vận tốc của người đi xe đạp là v1 (km/h)
Vận tốc của người đi bộ là v2 (km/h)
Vận tốc người đi xe đạp so với người đi bộ là: v12
Vì hai người chuyển động cùng chiều : v12 = v1 – v2 (km/h)
Sau thời gian t người đi xe đạp gặp người đi bộ là:
2 v 1 v
s t
4 12
Trang 12AC = s1 = v1t = 12.1,25 = 15 (km)
Vì xe đạp khởi hành lúc 7h nên thời điểm gặp nhau là:
T = 7 + 1,25 = 8,25 (h) hay T = 8h15’
Bài 2 Một người đang ngồi trên một ô tô tải đang chuyển động đều với vận tốc
5m/s Thì thấy một ô tô du lịch ở cách xa mình 300m và chuyển động ngượcchiều, sau 20s hai xe gặp nhau
a Tính vận tốc của xe ô tô du lịch so với đường ?
b Sau khi gặp nhau 40s, hai ô tô cách nhau bao nhiêu ?
Giải:
Gọi vận tốc của xe tải là v1 ( v1 = 5m/s)
Vận tốc của xe du lịch là v2 (m/s)
Vận tốc của xe du lịch đối với xe tải là : v21
Vì hai xe chuyển động ngược chiều: v21 = v2 + v1 (1)
l = v21 t1 = (v1+ v2).t1
l = (5+ 10).4 = 600 (m)
Vậy 40s sau khi gặp nhau, hai ô tô cách nhau l = 600m
Bài 3 Một tàu điện đi qua một sân ga với vận tốc không đổi và khoảng thời gian
đi qua hết sân ga (tức là khoảng thời gian tính từ khi đầu tàu điện ngang với đầusân ga đến khi đuôi của nó ngang với đầu kia của sân ga) là 18s Một tàu điệnkhác cũng chuyển động đều qua sân ga đó nhưng theo chiều ngược lại, khoảngthời gian đi qua hết sân ga là 14s Xác định khoảng thời gian hai tàu điện này điqua nhau (tức là từ thời điểm hai đầu tàu ngang nhau tới khi hai đuôi tàu ngangnhau) Biết rằng hai tàu có chiều dài bằng nhau và đều bằng một nửa chiều dàisân ga
L
Trang 13Dó đó, vận tốc của tàu điện thứ nhất là: 3L36 12L
1 2t
3L 1
2 2t
3L 2
L
Vậy: Khoảng thời gian hai tàu điện này đi qua nhau là t = 5,25s
2.2.2 Các vật chuyển động với vận tốc khác phương
* Phương pháp giải :
- Áp dụng định lý Pitago hoặc sử dụng tỉ số lượng giác của góc nhọn để tính toán.
- Lập phương trình quãng đường( vận tốc, thời gian)
- Giải các phương trình ta được kết quả cần tìm.
* Bài tập ví dụ :
Bài 4 Một người đứng cách con đường một khoảng 50m, ở trên đường có một ô
tô đang tiến lại với vận tốc 10m/s Khi người ấy thấy ô tô còn cách mình 130mthì bắt đầu ra đường để đón đón ô tô theo hướng vuông góc với mặt đường Hỏingười ấy phải đi với vận tốc bao nhiêu để có thể gặp được ô tô?
Để người đến B đúng lúc ô tô vừa đến B thì t = t1 hay t =
A
Trang 14
Bài 5 Trong hệ tọa độ xOy ( hình bên), có hai vật nhỏ
A và B chuyển động thẳng đều Lúc bắt đầu chuyển
động, vật A cách vật B một đoạn l = 100m
a Sau thời gian bao lâu kể từ khi bắt đầu
chuyển động, hai vật A và B lại cách nhau 100m
b Xác định khoảng cách nhỏ nhất giữa hai vật A và B
Giải:
Khoảng cách giữa vật A và vật B sau t giây là d (m)
2
vv
vla4)
A
v v
v l
* Bài tập ví dụ :
Bài 6 Tại hai đầu A và B của đoạn đường dài 5km có hai người khởi hành cùng
Trang 15Trên đường khi gặp người B nó lập tức quay lại và khi gặp người A nó lại lậptức quay lại và cứ chạy đi chạy lại như thế cho đến khi cả ba cùng gặp nhau.
a Tính tổng đoạn đường mà con chó đã chạy
b Chỗ gặp nhau của hai người cách A bao nhiêu ?
Giải:
Vận tốc của người đi từ A so với người đi từ B là v (km/h)
Thời gian để hai người gặp nhau là : t =
Tổng đoạn đường con chó đã chạy là sc = vc.t = 16 0,25= 4 (km)
Chỗ gặp nhau của hai người cách A là sa = va.t = 12 0,25 = 3 (km)
Bài 7 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 đỉnh núi và cậu bé Conchó chạy lên đỉnh núi với vận tốc 3m/s và chạy lại phía cậu bé với vận tốc 5m/s.tính quãng đường mà con chó đã chạy từ lúc được thả ra tới khi cậu bé lên tớiđỉnh núi ?
Giải:
khi chạy xuống là v2 (m/s)
Giả sử con chó gặp cậu bé tại một điểm cách đỉnh núi là L(m) thời gian giữa hailần gặp nhau liên tiếp là T (s)
Thời gian con chó chạy từ chỗ gặp cậu bé tới đỉnh núi là
1 v L
Thời gian con chó chạy từ đỉnh núi tới chỗ gặp cậu bé lần tiếp theo là (T -
1 v
L
)
1 v
) 1 2
v L(1
) 1 2 v(v 2 v 1 2v
Trang 16Quãng đường cậu bé đã đi trong thời gian T là: Sb = L )
2 v (v 1
) 2 v 1 v(v
+ Xác định quy luật của chuyển động
+ Tính tổng quãng đường chuyển động Tổng này thường là tổng của một dãy số.
+ Giải phương trình nhận được với số lần thay đổi vận tốc là số nguyên.
* Bài tập ví dụ :
Bài 8 Một động tử xuất phát từ A trên đường thẳng hướng về B với vận tốc ban
và cứ chuyển động được 4 giây thì động tử ngừng chuyển động trong 2 giây.trong khi chuyển động thì động tử chỉ chuyển động thẳng đều
Sau bao lâu động tử đến B biết AB dài 6km ?
Giải:
Cứ 4 giây chuyển động ta gọi là một nhóm chuyển động
Dễ thấy vận tốc của động tử trong n nhóm chuyển động đầu tiên là:
Quãng đường còn lại là: 6000 – 4372 = 1628 (m)
Trong quãng đường còn lại này động tử đi với vận tốc là ( với n = 8):
v = 37 = 2187 (m/s)
Trang 17Thời gian đi hết quãng đường còn lại này là: 0,74( )
2187
Vậy tổng thời gian chuyển động của động tử là: t = 7,4 + 0,74 = 28,74 (s)Ngoài ra trong quá trình chuyển động động tử có nghỉ 7 lần (khôngchuyển động) mỗi lần nghỉ là 2 giây, nên thời gian cần để động tử chuyển động
từ A tới B là:t1 = 28,74 + 2.7 = 42,74 s
Bài 9 Một viên bi được thả lăn từ đỉnh một cái dốc xuống chân dốc Bi đi xuống
nhanh dần và quãng đường mà bi chuyển động được trong giây thứ i là: S(i) = 4i
- 2 (m) ; trong đó i = 1 ; 2 ; 3 ; … n
a Tính quãng đường mà bi chuyển động được trong giây thứ hai? sau hai giây?
b Chứng minh rằng quãng đường tổng cộng mà bi đi được sau n giây (i và n làcác số tự nhiên) là : L(n) = 2.n2 (m)
-Trên quãng đường S được chia thành các quãng đường nhỏ s 1 ; s 2 ; …; s n
và thời gian vật chuyển động trên các quãng đường ấy tương ứng là t 1 ; t 2 ; ….;
t n thì vận tốc trung bình trên cả quãng đường được tính theo công thức: