Soạn thảo tiến trình xây dựng kiến thức đặc điểm chuyển động rơi tự do lớp 10

I SƠ ĐỒ TIẾN TRÌNH XÂY DỰNG KIẾN THỨC Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức Làm nảy sinh vấn đề cần giải Giáo viên thông báo cho học sinh: Vật rơi khơng khí xem rơi trọng lực lớn so với sức cản khơng khí Hãy tìm đặc điểm chung vật rơi tự do? Phát biểu vấn đề cần giải Chuyển động rơi tự có đặc điểm gì? Giải vấn đề 3.1 Đề xuất giả thuyết 1: Từ kinh nghiệm quan sát vật rơi tự đưa giả thuyết Giả thuyết 1: Các vật rơi rự theo phương thẳng đứng, có chiều từ xuống 3.2 Kiểm tra tính đắn giả thuyết 1: - Kiểm tra trực tiếp nhờ thí nghiệm - Thiết kế phương án thí nghiệm để kiểm tra tính đắn giả thuyết 1: • Dụng cụ thí nghiệm: Một vật nặng nhỏ (viên bi); thẳng đứng, có gắn lỗ tròn nhỏ (đường kính lỗ tròn lớn đường kính viên bi chút) xếp thẳng hàng với • Cách tiến hành thí nghiệm: Giữ thẳng đứng, thả vật nặng từ đầu quan sát - Kết thí nghiệm: Viên bi qua tất lỗ tròn Chứng tỏ quỹ đạo viên bi đường thẳng => Chứng tỏ giả thuyết 3.1 Đề xuất giả thuyết 2: Bằng lập luận chuyển động vật mặt phẳng nghiêng (khi góc nghiêng 900) xem chuyển động rơi tự kết hợp với đặc điểm vật chuyển động mặt phẳng nghiêng đưa giả thuyết Giả thuyết 2: Chuyển động rơi tự chuyển động nhanh dần 3.2 Kiểm tra tính đắn giả thuyết 2: - Suy luận logic từ giả thuyết hệ kiểm tra trực tiếp thí nghiệm: Quãng đường rơi tỉ lệ với bình phương thời gian rơi ( s = số) t2 - Thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra tính đắn hệ 2: • Dụng cụ thí nghiệm: Một nặng sắt; máng thẳng (dài mét) có thước chia vạch, dây dọi (để chỉnh cho máng thẳng đứng); đồng hồ đo thời gian, nam châm gắn đỉnh máng thẳng, giá đỡ, cổng quang • Cách tiến hành thí nghiệm: + Điều chỉnh: Chỉnh cho máng thẳng đứng cách điều chỉnh vít chân đế để dây dọi có phương thẳng đứng điều chỉnh vị trí nam châm để vật bắt đầu rơi từ vị trí số thước đo + Nối cổng quang với đồng hồ, nối công tắc điện đồng hồ với nguồn + Gắn vật nặng dính vào nam châm điện + Dời cổng quang điện đến vị trí 1, 2, 3, để quãng đường rơi vật tương ứng s1 (lần 1), s2 (lần 2), s3 (lần 3), s4 (lần 4) + Nhấn nút công tắc ngắt điện vật bắt đầu rơi, đồng thời đồng hồ bấm giây hoạt động đo thời gian rơi tương ứng + Đọc số thời gian t1, t2, t3, t4 đồng hồ ứng với quãng đường s1, s2, s3, s4 • Kết thí nghiệm: Ta thấy: s1 s s s  22  23  24 = số t1 t2 t3 t4  Chứng tỏ giả thuyết Rút kết luận Chuyển động rơi tự có phương thẳng đứng, chiều từ xuống chuyển động nhanh dần 2 Diễn giải sơ đồ - Ở phần trước, học sinh học rơi tự rơi vật chân không mà chưa biết vật rơi khơng khí xem rơi trọng lực lớn so với sức cản khơng khí Cho nên giáo viên cần thơng báo điều cho học sinh Sau đó, giáo viên đặt vấn đề: Vậy vật rơi tự có đặc điểm chung nào? Tức rơi tự có phương, chiều thuộc loại chuyển động nào? - Từ kinh nghiệm quan sát vật rơi tự số lập luận, học sinh đưa nhiều đặc điểm chuyển động rơi tự Sau đó, giáo viên tổng kết lại ba đặc điểm chủ yếu sau: phương thẳng đứng, chiều từ xuống (giả thuyết 1), chuyển động nhanh dần (vì lúc bắt đầu rơi vận tốc vật sau vận tốc vật tăng lên) Tuy nhiên, học sinh chưa thể đoán chuyển động có hay khơng Giáo viên cần phải gợi ý để học sinh đến kết luận chuyển động nhanh dần đều: Ta xem chuyển động vật máng nghiêng góc 900 chuyển động rơi tự không? Tại sao? Học sinh nhận thấy rằng: vật chuyển động khơng khí theo quỹ đạo thẳng chiều từ xuống Trong trường hợp này, vật coi rơi tự Từ kiến thức học 4: chuyển động vật mặt phẳng nghiêng chuyển động nhanh dần Suy ra, chuyển động rơi tự chuyển động nhanh dần (giả thuyết 2) Tuy nhiên, giả thuyết cần phải kiểm tra thực nghiệm Vậy làm để kiểm tra tính đắn giả thuyết trên? - Giải pháp đề là: + Trước tiên, ta kiểm tra hai đặc điểm đầu: phương thẳng đứng, chiều từ xuống cách tiến hành thí nghiệm thả viên bi dọc theo thẳng đứng có gắn lỗ tròn (đường kính lỗ tròn lớn đường kính viên bi chút) Nếu viên bi qua tất lỗ tròn ta kiểm chứng phương, chiều chuyển động rơi tự + Tiếp theo, ta kiểm tra chuyển động rơi tự chuyển động nhanh dần Mà chuyển động nhanh dần có tính chất như: gia tốc không đổi theo thời gian, tốc độ tăng theo thời gian quãng đường tỉ lệ với bình phương thời gian Với tính chất, em nêu phương án để kiểm tra chúng? Ta kiểm tra tính chất quãng đường tỉ lệ với bình phương thời gian Bởi cần đo quãng đường rơi (dùng thước) đo thời gian rơi tương ứng (dùng đồng hồ bấm giây) Những dụng cụ dễ sử dụng, thí nghiệm dễ bố trí đơn giản Dụng cụ thí nghiệm: Một nặng sắt; máng thẳng (dài mét) có thước chia vạch, dây dọi (để chỉnh cho máng thẳng đứng); đồng hồ đo thời gian, nam châm gắn đỉnh máng thẳng để giữ nặng, cổng quang, giá đỡ Lắp đặt dụng cụ thực lần đo quãng đường thời gian tương ứng Sau lập tỉ số s = số Vậy ta kiểm chứng hệ giả thuyết t2 đồng nghĩa với việc kiểm chứng chuyển động rơi tự chuyển động nhanh dần - Thực giải pháp nêu trên:  Thực thí nghiệm để kiểm tra chuyển động rơi tự có phương thẳng đứng, chiều từ xuống: Tiến hành thí nghiệm kết quả: Giữ thẳng đứng, thả vật nặng từ đầu quan sát đường vật Ta thấy, vật qua tất lỗ tròn Chứng tỏ quỹ đạo vật đường thẳng  Thực thí nghiệm để kiểm tra chuyển động rơi tự chuyển động nhanh dần đều: Dời cổng quang điện đến vị trí 1, 2, 3, để quãng đường rơi vật tương ứng s1 (lần 1), s2 (lần 2), s3 (lần 3), s4 (lần 4) Nhấn nút công tắc ngắt điện vật bắt đầu rơi, đồng thời đồng hồ bấm giây hoạt động đo thời gian rơi tương ứng Đọc số thời gian t1, t2, t3, t4 đồng hồ ứng với quãng đường s1, s2, s3, s4 Kết thí nghiệm: s1 s s s  22  23  24 = t1 t2 t3 t4 số Vậy giả thuyết kiểm chứng - Từ đó, rút kết luận: Chuyển động rơi tự có phương thẳng đứng, chiều từ xuống chuyển động nhanh dần II MỤC TIÊU DẠY HỌC Nội dung kiến thức cần xây dựng Chuyển động rơi tự có phương thẳng đứng, chiều từ xuống chuyển động nhanh dần Mục tiêu trình học - Học sinh tham gia đề xuất đặc điểm rơi tự thông qua kinh nghiệm kiến thức biết chuyển động nhanh dần chuyển động vật mặt phẳng nghiêng - Học sinh tham gia đề xuất giải pháp kiểm nghiệm - Học sinh thực giải pháp rút kết luận Mục tiêu kết học - Học sinh biết đặc điểm chuyển động rơi tự - Học sinh vận dụng kiến thức đặc điểm rơi tự vào giải thích tình Đề kiểm tra kết học Câu 1: Nêu đặc điểm chuyển động rơi tự vật - Mục tiêu tập: Kiểm tra nắm kiến thức mức độ biết - Câu trả lời mong đợi: Sự rơi tự có phương thẳng đứng, chiều từ xuống chuyển động nhanh dần Câu 2: Chuyển động coi chuyển động rơi tự do? A Chuyển động sỏi ném lên cao B Chuyển động sỏi ném theo phương nằm ngang C Chuyển động sỏi ném theo phương xiên góc D Chuyển động sỏi thả rơi xuống - Mục tiêu tập: Vận dụng kiến thức để nhận dạng vật rơi tự - Câu trả lời mong đợi: câu D chuyển động sỏi có phương thẳng đứng, chiều từ xuống chuyển động nhanh dần Câu 3: Chuyển động vật coi rơi tự thả rơi? A Một B Một sợi C Một khăn tay D Một mẩu phấn - Mục tiêu tập: Vận dụng kiến thức rơi tự đặc điểm chuyển động rơi tự để nhận dạng vật rơi tự - Câu trả lời mong đợi: mẫu phấn rơi tự thả rơi mẩu phấn có kích thước nhỏ; chuyển động theo phương thẳng đứng, chiều từ xuống chuyển động nhanh dần III CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH Giáo viên Dụng cụ cho thí nghiệm 1: Một vật nặng nhỏ (viên bi); thẳng đứng, có gắn lỗ tròn nhỏ (đường kính lỗ tròn lớn đường kính viên bi chút) xếp thẳng hàng với Dụng cụ cho thí nghiệm 2: Một nặng; máng thẳng (dài mét) gắn thước chia vạch, dây dọi; đồng hồ đo thời gian, nam châm, giá đỡ, cổng quang Học sinh Ôn lại kiến thức chuyển động thẳng biến đổi chuyển động vật mặt phẳng nghiêng IV TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CỤ THỂ HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH GHI CHÚ Hoạt động 1: Làm nảy sinh vấn đề phát biểu vấn đề cần giải (làm việc chung tồn lớp) - Thơng báo cho học sinh: Vật rơi khơng khí xem rơi trọng lực lớn so với sức cản khơng khí - Tiếp nhận thơng tin - Đặt vấn đề: Hãy tìm đặc điểm chung vật rơi tự do? - Suy nghĩ - Gợi ý: Có nhận xét phương, chiều tính chất chuyển động rơi tự do? - Phát biểu vấn đề: Chuyển động rơi tự có phương, chiều thuộc loại chuyển động nào? - Tiếp nhận vấn đề Hoạt động 2: Đề xuất giả thuyết suy đoán giải pháp để kiểm tra giả thuyết (làm việc chung toàn lớp) - Từ kinh nghiệm quan sát vật rơi tự do, học sinh đưa đặc điểm sau: + Phương: thẳng đứng + Chiều: từ xuống - Ghi đặc điểm mà học sinh đưa bảng - Quan sát vật rơi tự cho biết tốc độ vật có thay đổi khơng kể từ lúc bắt đầu rơi đến lúc kết thúc trình rơi? Nếu có, tốc độ thay đổi nào? - Tốc độ tăng dần - Vậy ta kết luận rơi tự do? - Chuyển động nhanh dần (Học sinh chưa biết có tăng hay không) Tiếp tục gợi ý để dẫn dắt học sinh tới kết luận: rơi tự chuyển động nhanh dần - Ta xem chuyển động vật máng nghiêng góc 900 chuyển động rơi tự không? Tại sao? - Suy nghĩ - Gợi ý: trường hợp này, vật chịu tác dụng lực nào? Và phương, chiều chuyển động nào?) - Vật chuyển động khơng khí chịu tác dụng trọng lực theo quỹ đạo thẳng chiều từ xuống Trong trường hợp này, vật coi rơi tự - Hãy cho biết chuyển động vật mặt phẳng nghiêng thuộc loại chuyển động nào? - Nhớ lại kiến thức học chuyển động nhanh dần - Tóm tắt lại đặc điểm chuyển động rơi tự Các đặc điểm dự đoán, cần phải kiểm tra lại thí nghiệm - Ghi nhận thông tin - Vậy làm để kiểm tra đặc điểm nêu trên? Gợi ý: kiểm tra phương, chiều rơi tự trước sau kiểm tra đặc điểm lại - Ta kiểm tra phương, chiều thí nghiệm khơng? Hãy đề xuất phương án thí nghiệm đó? - Đưa nhiều giải pháp khác nhau: dùng dây dọi đặt bên cạnh vật rơi để biết phương rơi song song phương dây dọi; đánh dấu vị trí đầu vị trí cuối vật rơi, sau đặt dây dọi vào vị trí rơi, dọi nằm vị trí cuối vật - Phân tích khuyết điểm vật rơi theo phương thẳng đứng phương án học sinh nêu ra: + Phương án đầu tiên, vật rơi nhanh nên ta quan sát phương rơi có song song với dây dọi hay khơng + Phương án hai, vị trí đầu vị trí cuối dây dọi trùng với vị trí đầu vị trí cuối vật chưa quỹ đạo thẳng - Vậy có phương án khác tốt khơng? - Đề xuất: thả viên bi dọc theo thẳng đứng có gắn lỗ tròn Nếu viên bi qua tất lỗ tròn ta coi kiểm chứng phương, chiều chuyển động rơi tự - Hãy đề xuất giải pháp kiểm tra rơi tự chuyển động nhanh dần đều? - Suy nghĩ - Gợi ý: Hãy cho biết đặc điểm chuyển động nhanh dần đều? - Nhớ lại kiến thức cũ: gia tốc không đổi theo thời gian, tốc độ tăng theo thời gian quãng đường tỉ lệ với bình phương thời gian - Theo em, ta nên chọn kiểm chứng đặc điểm chuyển động nhanh dần đều? Tại sao? - Ta kiểm tra tính chất quãng đường tỉ lệ với bình phương thời gian Bởi cần đo quãng đường rơi (dùng thước) đo thời gian rơi tương ứng (dùng đồng hồ bấm giây) - Như vậy, thí nghiệm ta cần phải tiến hành thực thao tác nào? - Cho vật rơi tự do, đo quãng đường vật rơi thời gian rơi tương ứng Thực khoảng lần, sau lập tỉ số s = số t2 Hoạt động 3: Thiết kế phương án thí nghiệm kiểm nghiệm giả thuyết (làm việc chung toàn lớp) tiến hành thí nghiệm (làm việc theo nhóm) - Nêu câu hỏi: Để kiểm tra phương, chiều rơi tự do, cần dụng cụ thí nghiệm bố trí nào? - Dụng cụ thí nghiệm: Một vật nặng nhỏ (viên bi); thẳng đứng, có gắn lỗ tròn nhỏ xếp thẳng hàng với 10 - Bổ sung thêm dụng cụ: đường kính lỗ tròn lớn đường kính viên bi chút - Tiếp nhận thông tin - Nêu nhiệm vụ: tiến hành thí nghiệm ghi nhận kết Cung cấp thí nghiệm cho nhóm, quan sát, giúp đỡ học sinh làm thí nghiệm - Tiến hành thí nghiệm: Giữ thẳng đứng, thả vật nặng từ đầu quan sát đường vật Kết quả: Vật qua tất lỗ tròn  quỹ đạo vật rơi tự đường thẳng - Xác nhận kết từ nhóm rút kết luận chung: quỹ đạo vật rơi tự đường thẳng - Tiếp thu thông tin - Nêu câu hỏi: Để kiểm tra tính chất quãng đường rơi tỉ lệ với bình phương thời gian rơi cần dụng cụ thí nghiệm bố trí nào? - Một nặng sắt; thước thẳng có chia vạch để đo quãng đường đồng hồ đo thời gian - Giới thiệu dụng cụ thí nghiệm hiệu hơn: Một nặng sắt; máng thẳng (dài mét) 11 có thước chia vạch, dây dọi (để chỉnh cho máng thẳng đứng); đồng hồ đo thời gian, nam châm gắn đỉnh máng thẳng để giữ nặng, cổng quang, giá đỡ Cung cấp cho nhóm dụng cụ thí nghiệm - Tiếp nhận dụng cụ tìm hiểu cấu tạo, cơng dụng thiết bị - Nêu nhiệm vụ: tiến hành thí nghiệm ghi nhận kết Phân công cụ thể nhóm thực với giá trị s xác định Quan sát, giúp đỡ học sinh làm thí nghiệm - Tiến hành thí nghiệm: + Điều chỉnh cho máng thẳng đứng cách điều chỉnh vít chân đế để dây dọi có phương thẳng đứng điều chỉnh vị trí nam châm để vật bắt đầu rơi từ vị trí số thước đo + Nối cổng quang với đồng hồ, nối công tắc điện đồng hồ với nguồn + Gắn vật nặng dính vào nam châm điện + Dời cổng quang điện đến vị trí yêu cầu 12 + Nhấn nút công tắc ngắt điện vật bắt đầu rơi, đồng thời đồng hồ bấm giây hoạt động đo thời gian rơi tương ứng + Đọc thời gian t đồng hồ ứng với quãng đường s - Yêu cầu nhóm báo cáo kết s t thu được, ghi vào bảng số liệu bảng Sau đó, u cầu học sinh tính tỉ số s t2 - Thực tính tốn cho kết - Có nhận xét tỉ số thu được? - s1 s s s  22  23  24 = t1 t2 t3 t4 số - Vậy, ta kết luận gì? - Từ đó, rút kết luận: Chuyển động rơi tự chuyển động nhanh dần Như vậy, ta kiểm chứng thí nghiệm tất đặc điểm chuyển động rơi tự Hoạt động 4: Tổng kết (làm việc chung toàn lớp) Yêu cầu học sinh nhắc lại đặc điểm chuyển động rơi tự Nhắc lại nội dung 13 V NỘI DUNG TRÌNH BÀY BẢNG CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA CHUYỂN ĐỘNG RƠI TỰ DO Các đặc điểm chuyển động rơi tự - Phương: thẳng đứng - Chiều: từ xuống - Là chuyển động nhanh dần Ảnh vật vị trí cách khoảng thời gian rơi Thí nghiệm kiểm tra Cơng thức tính qng đường chuyển động nhanh dần đều: s  v0t  at 2 at (v0 = 0) s - Nội dung cần kiểm tra: = số t Rơi tự do: s  - Kết thí nghiệm: Lần Lần Lần s t2 Tỉ số: s1 s2 s3 s4    = số t12 t22 t32 t42 - Kết luận: rơi tự chuyển động nhanh dần 14 Lần Lần ... biết đặc điểm chuyển động rơi tự - Học sinh vận dụng kiến thức đặc điểm rơi tự vào giải thích tình Đề kiểm tra kết học Câu 1: Nêu đặc điểm chuyển động rơi tự vật - Mục tiêu tập: Kiểm tra nắm kiến. .. chuyển động rơi tự Nhắc lại nội dung 13 V NỘI DUNG TRÌNH BÀY BẢNG CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA CHUYỂN ĐỘNG RƠI TỰ DO Các đặc điểm chuyển động rơi tự - Phương: thẳng đứng - Chiều: từ xuống - Là chuyển động. .. Chuyển động rơi tự chuyển động nhanh dần Như vậy, ta kiểm chứng thí nghiệm tất đặc điểm chuyển động rơi tự Hoạt động 4: Tổng kết (làm việc chung toàn lớp) Yêu cầu học sinh nhắc lại đặc điểm chuyển