Một số kinh nghiệm giúp học sinh giải các dạng bài tập về đồ thị phần chuyển động cơ học bậc THCS ở trường THCS thiết ống

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HỐ PHỊNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BÁ THƯỚC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỘT SỐ KINH NGHIỆM GIÚP HỌC SINH GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ ĐỒ THỊ PHẦN CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC BẬC THCS Ở TRƯỜNG THCS THIẾT ỐNG Người thực hiện: Đinh Ngọc Phương Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THCS Thiết Ống SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Vật lí THANH HỐ NĂM 2018 MỤC LỤC PHẦN I MỞ ĐẦU Trang Lí chọn đề tài 2 Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu PHẦN II NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Cơ sở lí luận Thực trạng Các giải pháp sử dụng tập đồ thị dạy học phần chuyển động học lớp 3.1 Nội dung chủ đề chuyển động học 3.2 Các giải pháp giúp học sinh giải dạng tập đồ thị phần chuyển động học bậc THCS Hiệu PHẦN III PHẦN KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 17 18 Kết luận 18 Kiến nghị 18 PHẦN 1: MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Một định hướng đổi PPDH vận dụng lý luận dạy học giải vấn đề vào soạn thảo tiến trình dạy học chủ đề cụ thể môn học Nhờ bồi dưỡng cho học sinh kỹ tư duy, lực độc lập giải vấn đề học tập thực tiễn góp phần nâng cao chất lượng giáo dục Trong phương pháp dạy học giải tập vật lí, vai trò giáo viên tạo điều kiện thuân lợi cho học sinh họat động, kích thích hứng thú học tập học sinh, hướng dẫn tổ chức giúp đỡ để học sinh thực thành công nhiệm vụ học tập Tránh làm thay cho học sinh mà học sinh tự lực làm được, rèn luyện cho học sinh làm việc tự lực, trở thành chủ thể hoạt động nhận thức, tìm tòi, khám phá kiến thức mới, phát triển lực trí tuệ Muốn giáo viên phải dạy cho học sinh theo chủ đề dạng tập cung cấp cho học sinh kiến thức hướng dẫn học sinh giải vài tập liên quan đến chủ đề dạng tập Trong dạng tập vật lí tốn có liên quan đến đồ thị (vẽ, đọc, giải đồ thị) tốn hay lí thú Để giải tập học sinh phải có am hiểu vật lí có liên quan mà phải có kiến thức, kĩ đồ thị, phương trình tốn học, thước đo cụ thể để đánh giá mức độ tư tự nhiên nói chung tư mơn vật lí nói riêng Đồ thị cho ta hình ảnh trực quan mối quan hệ đại lượng, hay phụ thuộc đại lượng vào đại lượng thay cho việc mơ tả mối quan hệ lời Xét tính chất đặc biệt tập đồ thị hệ thống tập Vật lý thuộc phần chuyển động học lớp 8, chọn đề tài nghiên cứu: “Một số kinh nghiệm giúp học sinh giải dạng tập đồ thị phần chuyển động học bậc THCS trường THCS Thiết Ống” Mục đích nghiên cứu: Sử dụng tập dạy học Vật lý (trong có tập đồ thị), đồng thời đề xuất định hướng biện pháp việc lựa chọn, xây dựng sử dụng tập đồ thị nhằm rèn luyện kỹ giải tập tích cực hố hoạt động nhận thức HS dạy học phần chuyển động học lớp nói riêng Vật lý nói chung Đối tượng nghiên cứu: Các dạng tập cách giải tập đồ thị phần chuyển động học vật lí THCS Phương pháp nghiên cứu 4.1 Nghiên cứu lý thuyết - Cơ sở lý luận tâm lý học, giáo dục học, lý luận dạy học liên quan đến giải tập Vật lý, tập đồ thị - Nghiên cứu tài liệu liên quan đến chương trình, nội dung dạy học phần chuyển động học, vật lý lớp - Nghiên cứu biện pháp, cách thức bồi dưỡng hoạt động nhận thức cho HS trình dạy học Vật lý 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm - Thực trạng dạy học vật lý có sử dụng tập đồ thị GV HS giải tập đồ thị Vật lý trường THCS - Tiến hành thực nghiệm sư phạm trường THCS Thiết Ống, huyện Bá Thước, tỉnh Thanh Hóa - Thống kê xử lý số liệu thực nghiệm PHẦN 2: NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm : 1.1 Vai trò tập đồ thị việc thực nhiệm vụ dạy học Vật lý trường THCS Bài tập Vật lý nói chung, tập đồ thị nói riêng thể vai trò quan trọng việc thực nhiệm vụ dạy học Vật lý trường phổ thông: - Truyền thụ cho học sinh hệ thống kiến thức; - Phát triển lực nhận thức cho học sinh; - Giáo dục tư tưởng, đạo đức nhân cách cho học sinh; - Giáo dục kỹ thuật tổng hợp hướng nghiệp 1.2 Các loại tập đồ thị tác dụng loại Bài tập đồ thị tập Vật lý mang tính chất đặc biệt Tuỳ theo mục đích phân chia tập đồ thị thành ba loại sau (theo sơ đồ) Bài tập đồ thị Đọc đồ thị khai thác đồ thị Vẽ đồ thị theo kiện cho Dùng đồ thị để giải tập 1.2.1 Loại thứ nhất: Đọc đồ thị khai thác đồ thị cho Loại tập có tác dụng rèn luyện cho học sinh kỹ đọc đồ thị, biết từ đồ thị đoán nhận trạng thái vật thể, hệ vật, đối tượng kỹ thuật hay tượng từ đồ thị khai thác kiện để giải vấn đề cụ thể 1.2.2 Loại thứ hai: Vẽ đồ thị theo kiện cho tập Loại tập có tác dụng rèn luyện cho học sinh kỹ vẽ đồ thị, có thói quen chọn trục toạ độ để biểu diễn đại lượng biến thiên đại lượng phụ thuộc, biết chọn tỉ lệ xích hợp lý để vẽ đồ thị với độ xác cần thiết 1.2.3 Loại thứ ba: Dùng đồ thị cho sẵn để giải tập Những tập Vật lý giải phương pháp đồ thị xếp vào loại tập đồ thị Trong số có nhiều tập giải phương pháp khác phương pháp số học, phương pháp đại số Ngoài loại tập đồ thị có tập khơng thể khó giải phương pháp khác, dùng biểu diễn đồ thị tốn lại trở nên đơn giản… Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Những năm trước đây, kì thi học sinh giỏi cấp huyện, cấp tỉnh, thi vào trường chuyên thường có toán liên quan đến đồ thị coi tốn hay điển hình tư vật lí Trong đề thi học kỳ Sở giáo dục thời gian gần có toán đồ thị phần điện học, nhiên kết thi em biết khơng cao em khơng làm dạng tập Thực chương trình sách giáo khoa vật lý THCS không sâu vào vấn đề đồ thị Ở lớp có đồ thị phần nhiệt học, lớp có đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện tất dừng lại mức độ thu thập thơng tin từ kết thí nghiệm mà chưa yêu cầu mức độ vận dụng, phát triển tư cho học sinh, em chưa biết cách vẽ đồ thị trường hợp tổng quát tức chưa biết cách vẽ, đọc đồ thị Qua thực tế giảng dạy lớp, gặp tập liên quan đến đồ thị học sinh thường lúng túng, khơng hiểu u cầu tốn nên dẫn đến khơng có phương pháp giải Theo tơi nguyên nhân tình trạng thể số điểm sau: + Học sinh chưa có kiến thức đồ thị có em có kiến thức đồ thị toán học vận dụng sang vật lí khơng vận dụng vận dụng không + Học sinh chưa nắm sâu sắc mối quan hệ vật lí mô tả đồ thị nên việc đọc, hiểu đồ thị hạn chế + Lâu giáo viên hay đề cho học sinh dạng toán liên quan đến đồ thị dạng tập chưa nhiều mà khơng mang tính hệ thống Trước (trước năm học 2016-2017) chưa vận dụng sáng kiến vào dạy học tự chọn lớp bồi dưỡng học sinh giỏi lớp lớp 9, tơi có đề khảo sát học lực học sinh dạng sáng kiến kết thu sau: Bảng số 1: Đọc đồ thị khai thác đồ thị Khối Vẽ đồ thị theo kiện cho Tổng Biết vẽ Không Không số Biết đọc đồ thị biết đọc biết vẽ đồ HS đồ thị theo đồ thị thị theo khai thác khai thác đồ thị kiện đồ thị kiện cho 93 88 21 72 Dùng đồ thị cho sẵn để giải tập Biết dùng đồ thị cho sẵn để giải tập Không biết dùng đồ thị cho sẵn để giải tập 89 Để góp phần giải thực trạng mạnh dạn sưu tầm tài liệu với kinh nghiệm giảng dạy lớp bồi dưỡng học sinh giỏi, giúp đỡ đồng nghiệp viết thành sáng kiến kinh nghiệm Sáng kiến xin đề cập đến số dạng tập chuyển động học vật lí lớp liên quan đến đồ thị như: Vẽ đồ thị; giải tập đồ thị; đọc, hiểu đồ thị để giải tập; phần có đưa số kiến thức đồ thị phục vụ cho việc giải tập Với yêu cầu đổi cách dạy, cách học năm gần tài liệu học tập ngày đầy đủ chất lượng lẫn số lượng Bài tập đồ thị nhiều tài liệu đề cập đến, nhiên để phân bố số lượng cho hợp lý người học lại chưa có Bên cạnh đó, cách để học sinh chiếm lĩnh tri thức phương pháp đồ thị nhiều điều phải xem xét…Đối với giáo viên, người trực tiếp giảng dạy em học sinh sao? Trong trình thực sang kiến, tiến hành điều tra tình hình sử dụng tập đồ thị, phương pháp đồ thị giáo viên học sinh trình dạy học trường trung học sở Thiết Ống, huyện Bá Thước, tỉnh Thanh Hóa Kết điều tra cho thấy việc sử dụng tập đồ thị phục vụ cho dạy học hạn chế Giáo viên tìm tòi, nghiên cứu sử dụng chúng dạy học; học sinh hứng thú ngại làm tập phương pháp đồ thị Các giải pháp sử dụng tập đồ thị dạy học phần chuyển động học vật lí lớp 3.1 Nội dung chủ đề chuyển động học: Nội dung phần chuyển động học khảo sát nghiên cứu dạng chuyển động học chuyển động thẳng chuyển động tròn đều, chuyển động khơng đều… rút từ quan sát thực nghiệm tư khái quát, mà chưa xét đến nguyên nhân làm biến đổi chuyển động, sở cho việc nghiên cứu học Để tiếp thu nắm rõ dạng chuyển động học, HS phải có khái niệm vật mốc, hệ quy chiếu khái niệm chất điểm, từ xây dựng khái niệm đại lượng đặc trưng cho chuyển động như: đường đi, độ dời, tốc độ, vận tốc… loại chuyển động Hiểu rõ điều kiện đặc điểm chuyển động học Xây dựng khái niệm hệ quy chiếu, phương trình mơ tả, biểu diễn chuyển động vật, đồ thị mô tả mối liên hệ đại lượng toạ độ với thời gian, vận tốc với thời gian Tính tương đối chuyển động công thức cộng vận tốc Vận dụng kiến thức chuyển động để giải thích số tượng Vật lý thường gặp, giải toán Vật lý đơn giản Cấu trúc logic phần “chuyển động học” lớp theo sơ đồ sau: Chuyển động Chuyển Tính tương đối Vật động chuyển động mốc Chuyển động học không 3.2 Các giải pháp giúp học sinh giải dạng tập đồ thị phần chuyển động học bậc THCS 3.2.1 Dạng Viết phương trình vẽ đồ thị đường đi, đồ thị toạ độ (chuyển động) Bài toán Từ hai thành phố A B đường thẳng cách 240km, hai ô tô khởi hành lúc chạy ngược chiều Xe từ A có vận tốc v1 = 40km/h, xe từ B có vận tốc v2 = 80km/h a Lập cơng thức xác định vị trí xe thành phố A vào thời điểm t kể từ lúc hai xe khởi hành b Tìm thời điểm vị trí hai xe gặp c Tìm thời điểm vị trí hai xe cách 80 km d Vẽ đồ thị đường hai xe theo thời gian đồ thị vị trí hai xe chọn A làm mốc [1] GV hướng dẫn: - Thiết lập cơng thức tính qng đường hai tơ; - Xác định thời gian mà hai xe gặp ; - Xác định thời điểm vị trí hai xe cách 80 km - Lập bảng biến thiên đường s theo thời gian t kể từ vị trí khởi hành - Vẽ hệ trục toạ độ SOt có gốc toạ độ O trùng với A; gốc thời gian lúc hai xe xuất phát - Căn vào bảng biến thiên, biểu diễn điểm thuộc đồ thị lên hệ trục toạ độ (chỉ cần xác định hai điểm) Nối điểm lại ta đồ thị Lược giải: Chọn chiều dương chiều chuyển động xe từ A, gốc toạ độ A, gốc thời gian lúc hai xe khởi hành a Quãng đường mà hai xe sau thời gian t kể từ lúc khởi hành: Xe từ A: s1 = v1.t = 40t, xe từ B: s2 = v2.t = 80t Vị trí xe mốc A: Xe từ A: x1 = s1 = 40t (xo = 0, to = 0, v1> 0) Xe từ B: x2 = AB - s2 = 240 - 80t (xo =AB = 240, to = 0, v2< 0) Chú ý: Cần phân biệt rõ biểu thức quãng đường biểu thức vị trí vật chuyển động so với mốc chọn trước thường khác (như x khác s2), có trường hợp trùng (x1 = s1) b Lúc hai xe gặp ta có: x1 = x2 => 40t = 240 – 80t => t = 2h Vậy hai xe gặp sau 2h kể từ chúng khởi hành, vị trí gặp cách mốc A x1 = x2 = 40.2 = 80km c Điều kiện để hai xe cách đoạn l =80km là: x1- x2 = l x2- x1 = l Khi x1- x2 = l => x1- x2 = 80 => 40t1- (240 – 80t1) = 80 => t1 = h 320 = km 3 80 Xe từ B cách A x2 = 240 - 80 = km 3 Khi xe từ A cách A x1 = 40 Khi x2- x1 = l => x2- x1= 80 => 240 – 80t2 - 40t2 = 80 => t2 = h 160 = km, 3 400 Xe từ B cách A x2 =240- 80 = km 3 Khi xe từ A cách A x1 = 40 d Dựa vào biểu thức xác định đường xe vào thời gian t : S1 = 40t, S2 = 80t đồ thị đường chúng (Hình 3.2.1a) đường thẳng nên ta cần xác định hai điểm thuộc đồ thị s(km) S2 = 80t t(h) s1(km) s2(km) 0 40 80 Hình 3.2.1a S1= 40t 80 40 Chú ý: Các đồ thị đường cho biết O quãng1 đường xet(h) thay đổi theo thời gian, không cho biết vị trí cụ thể xe thời điểm t Tương tự trên, ta có: x1= 40t , x2=240 - 80t Đồ thị Hình 3.2.1b t(h) x1(km) x2(km) 0 240 40 160 Hình chiếu G lên trục Ox cho biết nơi hai xe gặp x1 = x2 = 80km Hình chiếu G lên trục thời gian Ot cho biết thời điểm gặp lúc 2h kể từ hai xe khởi hành x(km) 240200- x2=240 - 80t 160- x1= 40t 12080 - G 40 A O I I I t(h) Hình 3.2.1b Bài tốn Một động tử X có vận tốc di chuyển 4m/s Trên đường di chuyển từ A đến C, động tử có dừng lại điểm E thời gian 3giây(E cách A đoạn 20m) Thời gian để X từ E đến C giây Khi X bắt đầu di chuyển khỏi E gặp động tử Y ngược chiều Động tử Y di chuyển tới A quay lại C gặp động tử X C (Y di chuyển không thay đổi vận tốc) a Tính vận tốc động tử Y b Vẽ đồ thị thể chuyển động (trục hồnh thời gian; trục tung vị trí) [2] Lược giải: x(m) Hình 3.2.2 a Vận tốc Y: 52 C Chọn t = A lúc X bắt đầu di chuyển Thời gian X từ A đến E là: t1 = 20:4 = 5s E E/ quãng đường EC là: x = 32m 20 Quãng đường AC dài 20 + 32 = 52m Vì X Y đến C lúc nên thời gian Y A M 16 t(s) tY = 8s F Quãng đường Y đi: 20 + 52= 72m Vậy vận tốc Y là: VY = 72:8 =9 m/s b Như hình 3.2.2 Đồ thị X đường gấp khúc AEE'C; Đồ thị Y đường gấp khúc E'MC (Để vẽ xác điểm M, vẽ F đối xứng với E' qua Ot nối FC cắt Ot M) Bài tốn Một ca nơ chạy liên tục từ bến sông A đến bến sông B trở A a Hỏi vận tốc trung bình v TB ca nô suốt thời gian lẫn tăng lên hay giảm vận tốc v0 dòng nước chảy tăng lên ? Coi vận tốc ca nô so với nước không đổi b Vẽ dạng đồ thị biểu diễn phụ thuộc vận tốc trung bình v TB ca nơ vào vận tốc dòng nước v0.[3] Lược giải: Đặt khoảng cách tục từ bến sông A đến bến sông B S Thời gian ca nô xuôi t1 = S/(v+v0) Thời gian ca nô ngược t2 = S/(v-v0) vTB Do tổng thời gian ca nơ là: t = t1+ t2 = 2v.S/(v2-v02) v Suy vận tốc trung bình trình vTB = 2.S/t = (v2-v02)/v Kết luận vTB giảm v0 tăng, phải đảm bảo v0 v Viết lại biểu thức vTB = v  v0 => đồ thị có dạng v2 phần đường parabol dạng y = b - ax2 hình 3.2.3 Kết luận vTB giảm v0 tăng, phải đảm bảo v0 v v v Hình 3.2.3 Bàn luận: Khó khăn học sinh giải dạng tập chưa nắm hiểu sâu cách chọn mốc (cũng cách vẽ hệ trục toạ độ có gốc toạ độ hai mốc), kĩ vẽ đồ thị biểu diễn đại lượng liên quan (khả vẽ đồ thị hàm số), có trường hợp vẽ đồ thị quên biến xác định khoảng hay đoạn biến Khi vẽ đồ thị ta thấy cơng cụ cho ta hình ảnh trực quan mối quan hệ đại lượng chuyển động Sau vẽ đồ thị ta nên quan sát để thấy mối quan hệ 3.2.2 Dạng Đọc, hiểu đồ thị để giải toán theo yêu cầu Để đọc hiểu đồ thị khơng phải hiểu mối quan hệ đại lượng đồ thị để “hình dung hóa” quỹ đạo “cách thức” chuyển động tuân theo nguyên tắc đồ thị toán học (hàm số phụ thuộc vào biến số) mà cần đặc biệt ý đến “điểm chốt” đồ thị như: Điểm gãy khúc, giao đoạn song song, đối xứng (trục tâm) Bài tốn Hai tơ chuyển động cùngL(m) chiều Vận tốc hai xe nhau: Khi AB E F đường v1, cầu v2 (với 400 v2 < v1) Đồ thị hình 3.2.4 cho biết phụ thuộc khoảng cách hai ô tô theo thời 200 C D gian Từ đồ thị tính v1, v2 chiều dài 20 40 60 80 t(s) cầu [4] Hình 3.2.4 Nhận xét: Khi hai xe đường cầu khoảng cách chúng khơng đổi (vì vận tốc hai ô tô nhau) Nhưng xe bắt đầu lên cầu vận tốc giảm xuống v2 vận tốc xe v1 nên khoảng cách giữ chúng giảm dần đến hai xe lên cầu khoảng cách lại khơng đổi Rồi xuống dốc vận tốc xe lại tăng đến v nên khoảng cách chúng lại tăng lên hai đường khoảng cách lại khơng đổi GV hướng dẫn HS: - Từ đồ thị ta thấy: Giai đoạn AB đồ thị hai xe chưa vào cầu, khoảng cách không đổi 400m Giai đoạn BC khoảng cách giảm, đến giai đoạn CD khoảng cách khơng đổi 200m, giai đoạn DE khoảng cách lại tăng lên cuối giai đoạn EF khoảng cách lại không đổi giai đoạn đầu Vậy AB EF đường bằng, BC lên cầu, CD cầu, DE xuống cầu Vậy khoảng cách hai xe đường x = 400m cầu x2 = 200m - Vì khoảng cách bắt đầu giảm B nên lúc xe thứ bắt đầu lên cầu Và khoảng cách bắt đầu không đổi C nên lúc xe bắt đầu lên cầu Vậy bắt đầu giây thứ 10 xe lên cầu, đến giây thứ 30 xe lên cầu Vậy xe xuất phát trước xe t1 = 30 – 10 = 20 (s) - Khi hai xe đường bằng: s1 = v1.t1 => 400 = 20v1 => v1 = 20 (m/s) - Khi hai xe cầu: s2 = v2.t1 => 200 = 20v2 => v2 = 10 (m/s) - Xe thứ bắt đầu lên cầu B xuống cầu D nên thời gian xe thứ chạy cầu t2 = 50 (s) - Chiều dài cầu là: l = v2.t2 = 10.50 = 500 (m) Bài toán Cho biết đồ thị xác định vị trí x(km) hai vật chuyển động đường Hình 3.2.5 thẳng biểu diễn hình 3.2.5 40 G a Căn vào đồ thị mô tả chuyển động hai vật I II b Từ đồ thị xác định thời điểm, quãng đường vị trí vật đuổi kịp I II c Căn vào đồ thị, lập công thức đường công 10 thức xác định vị trí vật mốc A Nghiệm lại kết câu b tính tốn [1] I I I A O Lược giải: t(h) a Xét chuyển động hai vật - Hai vật chuyển động thẳng đều, đồ thị xác định vị trí chúng đường thẳng - Vật I xuất phát từ 0h từ vị trí 10km so với mốc A (về phía chuyển động) - Vật II xuất phát sau vật I 2h từ A - Hai vật chuyển động chiều - Vận tốc vật I: Trong thời gian t1= 3h – 0h = 3h Vật s1 = 40– 10 = 30km nên có vận tốc v1 = s1/t1 = 30/3 = 10km/h - Vận tốc vật II: Trong thời gian t2= 3h – 2h = 1h Vật s2 = 40 – = 40km nên có vận tốc v2 = s2/t2 = 40/1 = 40km/h b Tọa độ giao điểm G hai đồ thị cho biết, vật đuổi kịp vật I sau 3h kể từ vật I xuất phát, vị trí gặp cách A 40km c Lập công thức đường (Chọn mốc thời gian lúc vật I xuất phát) - Vật I: s1= v1t = 10t, vật II: : s1= v2t = 40(t – 2) - Cơng thức xác định vị trí hai vật mốc A Vât I: t01= 0, x01= 10 => x1= 10 + v1(t - 0) = 10 + 10t Vât II: t02= 2, x02= => x2= + v2(t - 2) = 40t - 80 Nghiệm lại kết câu b): - Khi hai xe đuổi kịp ta có: x1= x2 => 10 + 10t = 40t – 80 => t = 3h Tại vị trí x1= x2= 10 + 10.3 = 40km, cách mốc A 40km Bai tốn Hình 3.2.6a 3.2.6b đồ thị hai chuyển động thẳng Hãy mô tả chuyển động (vị trí, đường đi, vận tốc) [4] v(m/s) 10 -5 -10 x(m) 16 10 15 t(s) 12 16 20 t(phút) -16 Hình 3.2.6b Hình 3.2.6a Lược giải: Vật I (hình 3.2.6a): Trong giây đầu chuyển động thẳng với vận tốc 10 m/s tới A cách mốc O 5.10 = 50m Trong giây chuyển động thẳng với vận tốc -10 m/s quay đến vị trí xuất phát O Trong 2,5 giây vật nghỉ O Trong 2,5 giây cuối chuyển động thẳng với vận tốc m/s phía A tới vị trí B cách O 5.2,5 = 12,5m Vật II (hình 3.2.6b) Trong phút đầu chuyển động thẳng từ mốc O đến A cách 16m với vận tốc 16/4 = 4m/phút Trong phút chuyển động thẳng với, ngược lại 32 m đến vị trí B ( B đối xứng với A qua O) với vận tốc -32/8 = -4m/phút Trong phút nghỉ lại B Trong phút cuối chuyển động thẳng vận tốc m/s trở vị trí xuất phát O x(m) Bài toán Một chuyển động dọc theo trục Ox cho đồ thị hình 3.2.7a 15 a Hãy mơ tả q trình chuyển động b.Vẽ đồ thị phụ thuộc thời gian vận 10 tốc chuyển động -5 Hình 3.2.7a t(ph) 10 c Tính vận tốc trung bình phút vận tốc trung bình phút cuối [3] Lược giải: a Chuyển động xảy phút: V(m/ph) Phút vật chuyển động thẳng 5m với vận tốc v1 = 5m/phút t(ph) Phút thứ hai nghỉ chỗ Phút thứ 3, chuyển động thẳng : Hình 3.2.7b 15 – = 10m với vận tốc v2 = 10/2 = 5m/phút Phút thứ đến phút thứ chuyển động thẳng theo hướng ngược lại với vận tốc v3 = (-5-15)/4 = -5m/phút b Đồ thị vận tốc hình 3.2.7b c Vận tốc trung bình V  s ta có: t Trong phút đầu V1 = 10/3 m/phút Trong phút cuối V2 = 25/5 = m/phút Bàn luận Để đọc hiểu đồ thị khơng phải hiểu mối quan hệ đại lượng đồ thị tuân theo nguyên tắc đồ thị toán học (hàm số phụ thuộc vào biến số) mà cần đặc biệt ý đến “điểm chốt” đồ thị như: Điểm gãy khúc, đoạn song song, đối xứng (trục tâm), vv 3.2.3 Dạng Giải toán đồ thị Để giải toán đồ thị, trước hết học sinh phải biết vẽ đồ thị cách xác, ý đến điểm gãy khúc, giao đồ thị từ vận dụng cách xác định toạ độ điểm thuộc đồ thị đặc biệt cần phân biệt rõ đồ thị đường đồ thị chuyển động (thường đồ thị chuyển động) Bài toán Hai xe chuyển động đường tròn với vận tốc khơng đổi Xe vòng hết 10 phút, xe vòng 50 phút Hỏi xe hết vòng gặp xe lần trường hợp sau : a Hai xe khởi hành lúc, điểm đường tròn chiều b Hai xe khởi hành lúc, điểm đường tròn ngược chiều [5] Phương pháp giải: - Dựa vào liệu cho vẽ đồ thị chuyển động xác định đại lượng cho; - Liên hệ đoạn, điểm biểu diễn đồ thị; - Vận dụng cơng thcs lien quan để tìm đại lượng cần tìm Lược giải: Do thời gian hết vòng xe gấp lần thời gian hết vòng xe nên suy xe hết vòng xe vòng Sau hết vòng tọa độ xe trùng với tọa độ ban đầu Giả sử hai xe xuất phát A a Trường hợp 1: Cùng chiều Đồ thị xe vòng biểu diễn đoạn song song có 11 vận tốc khơng đổi (hình 3.2.8a) Căn vào đồ thị, ta thấy sau xe O hết vòng (đoạn OO5) gặp xe lần (M, N, P, O5) (không kể lần xuất phát) x(m) A O1 O2 O5 O4 O3 P N M 10 20 30 50 t(ph) 40 Hình 3.2.8a b Trường hợp 2: Ngược chiều x(m) Trường hợp xe ngược chiều O1 O2 O3 O4 xe nên đồ thị xe có độ dốc O M hướng xuống (hình 3.2.8b) N Căn vào đồ thị, ta thấy sau xe hết vòng (đoạn OT) P gặp xe lần (M, N, P, Q, R) Q O5 R A O 10 20 30 40 T 50 t(ph) Hình 3.2.8b Bài tốn Một người khởi hành từ trạm xe buýt A lúc, chiều với xe với vận tốc v 1= 5km/h; v2= 20km/h, B cách A 10km Sau nửa đường người dừng lại nghỉ 30 phút tiếp tục đến B với vận tốc cũ a Có xe bt vượt qua người (khơng kể xe khởi hành lúc A)? Biết chuyến xe buýt cách 30 phút b Để gặp xe bt (khơng kể A) người phải không nghỉ với vận tốc bao nhiêu? [5] Lược giải: x(km) D C G 10 B a Dựng đồ thị hình 3.2.9: Thời gian xe buýt từ A đến B 10/20 = 0,5 h Mỗi xe E F Hình 3.2.9 buýt xuất phát cách 0,5h với vận tốc nên đồ thị chuyển động xe buýt đường thẳng song song cách A 0,5 1,5 t(h 2, ) 10 Thời gian người từ A đến B + 0,5 = 2,5h (do nghỉ 0,5h) nên đồ thị chuyển động đoạn gãy khúc AEFG AE song song FG Nhìn đồ thị ta thấy người gặp xe bt qua mình, có xe gặp người B 12 Nếu người khơng nghỉ đồ thị đoạn AC Từ nhận thấy người gặp 03 xe buýt, có xe B b Ta thấy người không nghỉ với vận tốc v 1= 5km/h gặp xe buýt (có xe B) 10 Để gặp xe (có xe B) người phải với vận tốc: v 1/= 1,5 6,66km / h Vậy để gặp xe buýt người với vận tốc v thoả mãn: 5km/h < v 6,66km / h Bài toán 10 Một nhóm gồm người làm nơi cách nhà 5km Họ có xe gắn máy ba bánh chở người lái người ngồi Họ từ nhà lúc, người lên xe máy, đến nơi làm việc người lại, người lái xe quay lại đón thêm người lại tiếp tục Khi gặp xe máy người lên xe đến nơi làm Cứ tất đến nơi làm việc Coi vận tốc vận tốc người v = 5km/h, xe máy v2= 30km/h, bỏ qua thời gian xe máy quay đầu thời gian người lên xe máy Háy xác định đồ thị: a Xe máy quay lại lần b Quãng đường người nhiều c Quãng đường tổng cộng xe máy [5] Lược giải: Trước hết ta vẽ đồ thị xe máy người OH đồ thị vị trí người Ta vẽ đồ thị xe máy: Chuyến 5/30h = 10 phút (ứng với đoạn OA) Sau xe quay về, 10 phút đến nhà (ứng với đoạn AI) gặp đồn người B nên đoán người quay lại (ứng với đoạn BC) Với đoạn tiếp theo: vận tốc xe máy không đổi nên phải vẽ: OA//BC//DE//FG AB//CD//EF (hình 3.2.10) a Từ đồ thị ta thấy xe máy phải quay lại lần (ứng với đoạn AB, CD, EF) b Quãng đường nhiều thể tung độ điểm F: SF 3,2km c Thời gian tổng cộng xe máy thể hoành độ điểm G: tG 42 phút Do quãng đường tổng cộng xe máy v tG 21km x(km) A C E G H Hình 3.2.10 F - D 10 B I 20 30 40 50 60 t(h) Bàn luận Mức độ xác đáp số mà ta tìm tuỳ theo mức độ xác phép vẽ đồ thị để có kết xác tuyệt đối ta phải kiểm tra tính tốn Tuy nhiên số tốn cách giải đồ thị thể 13 tính ưu việt so với tính tốn ( toán 10) * Sau học sinh nắm kĩ giải dạng tập giáo viên nên cho học sinh giải số dạng khác theo hướng phát triển từ dạng toán cũ cách thay đổi số liệu, đưa câu hỏi khác, tổng quát hoá, đặc biệt hoá (với số toán), Chẳng hạn như: Bài toán ta yêu cầu học sinh vẽ giải thích đồ thị biểu diễn biến đổi khoảng cách l giứa hai xe theo thời gian t, vẽ đồ thị biểu diễn biến đổi tổng quãng đường hai xe theo thời gian t, Hay số toán sau đây: Bài toán 11 Lúc đoàn tàu chuyển động từ thành phố A với vận tốc 40km/h Đến 30 phút từ A, ô tô chuyển động với vận tốc không đổi 60km/h đuổi theo tàu a Lập công thức xác định vị trí tàu, tơ Chọn gốc thời gian lúc tàu bắt đầu khởi hành b Tìm thời điểm vị trí lúc tơ đuổi kịp tàu x2 Hình 3.2.12 c Vẽ đồ thị chuyển động tơ tàu [1] Bài tốn 12 Cho đồ thị chuyển động vật x hình 3.2.12 Căn vào đồ thị, tìm cơng thức tính vận tốc trung bình vật [1] t1 t2 t3 t4 t x3 Bài toán 13: Một động tử X có vận tốc di chuyển 4m/s Trên đường di chuyển từ A đến C, động tử có dừng lại điểm E thời gian 3giây (E cách A đoạn 20 m) Thời gian để X di chuyển từ E đến C giây Khi X bắt đầu di chuyển khỏi E gặp động tử Y ngược chiều Động tử Y di chuyển tới A quay lại C gặp động tử X C (Y di chuyển không thay đổi vận tốc) a Vẽ đồ thị thể chuyển động b Tính vận tốc động tử Y vận tốc trung bình X [6] Hình 3.2.14 Bài tốn 14 Cho đồ thị biểu diễn vị trí vật x(km) chuyển động phương trục x theo thời gian (hình 19) Hãy vẽ giải thích đồ thị biểu diễn biến đổi 20 khoảng cách l giứa hai vật nói theo thời gian t [4] I II t(h) Bài toán 15 Một người khởi hành từ A đến B với vận tốc v 1= 5km/h (AB = 20km) Người 1h lại nghỉ 30 phút a Hỏi sau người đến B Đã nghỉ lần, đoạn? b Một người khác xe đạp xuất phát củng thời điểm từ B A với vận tốc v2= 20km/h Sau người đến B người xe đạp nghỉ B Hỏi họ gặp lần, lần gặp có đặc biệt, tìm vị trí thời điểm 14 họ gặp [6] Bài toán 16 Giữa hai bưu điện A B nằm đường thẳng có hai người đưa thư chuyển động thẳng đều, gặp hai người đổi thư cho quay trở nơi xuất phát Biết tốc độ người từ A tốc độ người từ B trở V1; tốc độ người từ A trở tốc độ người từ B V2 Nếu hai người xuất phát lúc tổng thời gian người từ A giờ, tổng thời gian người từ B 1,5 Coi thời gian đổi thư thời gian đổi chiều chuyển động hai người khơng đáng kể a Tìm tỉ số V1 / V2 b Để tổng thời gian người từ A tổng thời gian người từ B với tốc độ người từ A phải xuất phát sau người từ B bao lâu? [5] * Gợi ý giải: Bài toán 11 Chọn chiều dương chiều chuyển động tàu, gốc toạ độ A, gốc thời gian lúc tàu khởi hành (t01=5h) a Công thức xác định vị trí: x(km) - Của tàu: t01=5h; x01=0 => x1= x01 +v1(t - 5) 180 G = 40(t - 5) = 40t – 200 - Của ô tô: t02=6,5h; x02= => x2= x02 +v2(t – 6,5) = 60(t – 6,5) = 60t – 390 Hình 3.2.11 b Thời điểm vị trí tơ đuổi kịp tàu: I II x1 = x2=> t = 9,5h = 9giờ30phút Ô tô đuổi kịp tàu lúc 30 phút cách thành phố A: x1= 40.9,5 - 200 =180km 20 I I I I I c Đồ thị chuyển động ô tô O 6,5 9,5 t(h) tàu hình 3.2.11 (I tàu, II ô tô) Hai điểm thuộc đồ thị: t(h) x1(km) x2(km) 0 9,5 180 180 Bài toán 12 Đáp số: vtb  Bài toán 13 x2  x1  x3  x2 t4 x(m) a Chọn gốc thời gian lúc X xuất phát, 52 gốc toạ độ A x1 x2 biểu diễn vị trí hai động tử X Y A Đồ thị x1: Đường gấp khúc AEE/C 20 Đồ thị x2: Đường E/MC hình 3.2.13 b Từ đồ thị hình 3.2.13 ta thấy: A Tổng quãng đường Y là: 20 + 52 = 72m; thời gian Y chuyển động 16 – = 8s nên vận tốc Y vY = 72 = 9m/s Hình 3.2.13 C E E/ M 16 t(s) F 15 Tổng quãng đường X 52m thời gian 16 – = 16s nên vận tốc trung bình X vX = 52 = 3,25m/s 16 Bài toán 14 Khoảng cách hai vật là: l(t) = + 5t với  t  1h l(t) = |(x2 - x1)| = |15 - 5t| với 1h  t Đồ thi hình 3.2.14 l(km) 15 10 -15 t(h) Hình 3.2.14 Bài tốn 15 Trước hết ta vẽ đồ thị chuyển động hai người ( hình 3.2.15) x(km) B 20 F G 15 (II) Hình 3.2.15 E 10 C D (I) A O t(h) a) Trên đồ thị ta thấy người đến nơi sau 5,5h kể từ xuất phát, nghỉ lần đoạn b) Căn vào đồ thị ta thấy họ gặp lần (ứng với điểm C, D, E, F, G) không kể lần cuối B Trong lần gặp có: lần người đi (ứng với điểm C F), lần gặp người nghỉ (ứng với điểm D, E, G) có lần người bắt đầu nghỉ (ứng với điểm E) * Các lần gặp cách A đoạn x, sau thời gian t kể từ lúc người bắt đầu khởi hành Lần (điểm C): xC= 4km; tC= 0,8h Lần (điểm D): xD= 5km; tD= 1,25h Lần (điểm E): xE= 10km; tE= 2,5h Lần (điểm F): xF= 13,3km; tF= 3,66h Lần (điểm G): xG= 15km; tG= 4,25h x Bài toán 16 B P Q I a Theo đề ta có đồ thị hình vẽ 3.2.16: - Người xuất phát từ A có đồ thị đường gấp khúc (AJH) - Người xuất phát từ B có đồ thị đường gấp C J khúc (BJP) D K * Ta có: BP = 1,5 h; AH = h v1  AB AB AB AB  v2   ; Vậy : v1  2v2 BP 1,5 AH OA M N Hình 3.2.16 H t(h) 16 b Vận tốc hai người câu a) nên để tổng thời gian hai người ta có đồ thị hình vẽ (BQ = MH) - Người xuất phát từ A có đồ thị đường gấp khúc (MKH) - Người xuất phát từ B có đồ thị đường gấp khúc (BKQ) * Ta có : APIN hình bình hành KP = KN nên dễ dàng ta thấy : OM  MN  ON 1,5   0, 75h 2 Vậy người từ A phải xuất phát sau người từ B 0,75h Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 4.1 Đối với hoạt động giáo dục Qua năm học 2016-2017 đến học kì II năm học 2017-2018 áp dụng SKKN để bồi dưỡng cho học sinh cách giải tốn chuyển động học có liên quan đến đồ thị mà nghiên cứu áp dụng sáng kiến kinh nghịêm dạy học tự chọn lớp bồi dưỡng học sinh giỏi lớp nhận thấy tiết học đạt hiệu cao nhiều so với cách dạy trước Qua tạo cho học sinh hứng thú học tập, u thích mơn Vật lí, đồng thời em tích cực chủ động sáng tạo việc chiếm lĩnh tri thức Sau dạy xong chủ đề tơi có khảo sát học lực học sinh Kết khối thu sau: Bảng số 2: Đọc đồ thị khai thác đồ thị Khối Vẽ đồ thị theo kiện cho Tổng Biết vẽ Không Không số Biết đọc đồ thị biết đọc biết vẽ đồ HS đồ thị theo đồ thị thị theo khai thác khai thác đồ thị kiện đồ thị kiện cho 93 77 16 78 15 Dùng đồ thị cho sẵn để giải tập Biết dùng đồ thị cho sẵn để giải tập Không biết dùng đồ thị cho sẵn để giải tập 69 24 So sánh kết bảng (Khi chưa áp dụng sáng kiến) bảng vận dụng phương pháp giải dạng tập đồ thị Nhìn vào bảng số ta thấy trước năm học 2015 trước tỷ lệ học sinh đọc đồ thị khai thác đồ thị; vẽ đồ thị theo kiện; dùng đồ thị cho sẵn để giải tập chiếm phần đông Sau năm vận dụng số lượng học sinh biết đọc đồ thị khai thác đồ thị; biết vẽ đồ thị theo kiện; biết dùng đồ thị cho sẵn để giải tập tăng lên Đến nay, học sinh không chán học môn Vật lí Các em đam mê, có nhiều em đạt nhiều giải kì thi cấp huyện cấp tỉnh (Một số em đạt giải cấp huyện,tỉnh dạy ôn luyên năm gần trường THCS Thiết Ống là: Hà Hạnh Nhật, Nguyễn Thu Trang, Kiều Mai An, Trịnh Đăng Nguyên, Nguyễn Hiếu 17 Nghĩa…) Hơn khắc phục nguyên nhân nêu phần thực trạng: + Học sinh có kiến thức đồ thị biết vận dụng sang vật lí cách thành thạo + Học sinh bước đầu nắm mối quan hệ vật lí mơ tả đồ thị nên việc đọc, hiểu đồ thị tương đối tốt + Học sinh làm quen với số dạng đồ thị nên gặp dạng toán liên quan đến đồ thị khác em giải 4.2 Đối với thân Qua việc làm sáng kiến kinh nghiệm giúp thân nâng cao chuyên môn nghiệp vụ, đặc biệt phương pháp giải tốn có liên quan đến đồ thị Học sinh biết cách giải số tốn chuyển động học đồ thị Qua giúp thầy trò có tiền đề định sau nghiên cứu học đồ thị phần nhiệt học, điện học, quang học 4.3 Đối với đồng nghiệp Đây cách thức tổ chức dạy học đạt kết tốt đồng nghiệp ủng hộ áp dụng tiết dạy 4.4 Đối với nhà trường - Sử dụng tập đồ thị dạy học Vật lý trường trung học sở Thiết Ống làm cho chất lượng giảng dạy mơn nâng lên rõ rệt Từ góp phần nâng cao chất lượng đại trà nhà trường nâng cao chất lượng đội tuyển HSG khối 8,9 PHẦN III KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Kết luận Trên số toán minh họa cho phương pháp giúp cho học sinh cách giải tốn chuyển động học có liên quan đến đồ thị nghiên cứu áp dụng sáng kiến kinh nghịêm dạy học tự chọn lớp bồi dưỡng học sinh giỏi lớp từ năm học 2016 – 2017 - Bồi dưỡng học sinh mũi nhọn nhiệm vụ quan trọng người giáo viên Nhằm phát nuôi dưỡng tài cho đất nước Đẩy mạnh nghiệp phát triển giáo dục Đáp ứng mục tiêu: Nâng cao dân trí bồi dưỡng nhân tài phục vụ nghiệp cơng nghiệp hố - đại hố đất nước thời kỳ - Với mong muốn góp phần nhỏ việc thực mục tiêu giáo dục nhà trường THCS (về dạy học tự chọn bồi dưỡng học sinh giỏi), giáo viên trực tiếp giảng dạy mơn vật lí tơi dành thời gian trăn trở tìm tòi để cố gắng hồn thành sáng kiến “Một số kinh nghiệm giúp học sinh giải dạng tập đồ thị phần chuyển động học bậc THCS trường THCS Thiết Ống” Kiến nghị 2.1 Về phía địa phương cấp lãnh đạo: Tạo điều kiện sở vật chất, khuôn viên, đầu tư xây dựng trường lớp để trường có điều kiện tổ chức hoạt động giáo dục nhà trường theo mục tiêu giáo dục 18 2.2 Về phía nhà trường: - Để nâng cao chất lượng giảng dạy phần chuyển động học nêu đề tài có phối hợp linh hoạt phương pháp giảng dạy Tuỳ theo giáo viên đối tượng học sinh mà người giáo viên áp dụng khác cho phù hợp 2.3 Về phía giáo viên: Học hỏi đồng nghiệp, nghiên cứu tài liệu, đúc rút kinh nghiệm thực tiễn để có biện pháp giảng dạy cho học sinh nhằm nâng cao chất lượng dạy học mơn nói chung mơn vật lí nói riêng Trên suy nghĩ thân việc nghiên cứu xây dựng sử dụng tập đồ thị nhằm nâng cao chất lượng đội tuyển học sinh giỏi khối 8,9 phần chuyển động học Vật lý lớp Tuy nhiên điều kiện lực hạn chế nên khơng thể tránh khỏi sai sót định Tơi mong giúp đỡ cấp lãnh đạo, góp ý chân thành đồng nghiệp để sáng kiến hồn thiện hơn, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy mơn vật lí THCS Tơi xin chân thành cảm ơn! Bá Thước, ngày 30 tháng năm 2018 XÁC NHẬN CỦA Tôi xin cam đoan SKKN viết, HIỆU TRƯỞNG khơng chép nội dung người khác NGƯỜI VIẾT Hà Văn Chinh Đinh Ngọc Phương 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO Chủ đề dạy học tự chọn vật lí 8, NXB GD 2004 121 tập vật lí nâng nâng cao 7, NXB Đồng Nai- Vũ Thanh Khiết Đề thi học sinh giỏi tỉnh Thanh Hóa Đề thi tuyển Lam Sơn Trích 500 tập vật lí THCS, NXB ĐHQGTPHCM 2007) Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên Vật lí, NXB ĐHQG Hà Nội – Trịnh Minh Hiệp 20 DANH MỤC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM NGÀNH GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN, TỈNH VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Đinh Ngọc Phương Chức vụ đơn vị công tác: Giáo viên trường THCS Thiết Ống, huyện Bá Thước TT 1 Tên đề tài SKKN Áp dụng phương pháp dạy học tích cực mơn Công nghệ lớp Một số kinh nghiệm giảng dạy thí nghiệm Vật lí trường THCS Kỳ Tân Một số tập thực tế áp dụng học vật lí Cấp đánh giá xếp loại Kết đánh giá xếp loại Năm học đánh giá xếp loại Ngành GD cấp huyện C 2005-2006 Ngành GD cấp huyện B 2008-2009 Ngành GD cấp tỉnh C 2013-2014 21 ... biệt tập đồ thị hệ thống tập Vật lý thuộc phần chuyển động học lớp 8, chọn đề tài nghiên cứu: Một số kinh nghiệm giúp học sinh giải dạng tập đồ thị phần chuyển động học bậc THCS trường THCS Thiết. .. sử dụng tập đồ thị dạy học phần chuyển động học lớp 3.1 Nội dung chủ đề chuyển động học 3.2 Các giải pháp giúp học sinh giải dạng tập đồ thị phần chuyển động học bậc THCS Hiệu PHẦN III PHẦN KẾT... thời gian trăn trở tìm tòi để cố gắng hoàn thành sáng kiến Một số kinh nghiệm giúp học sinh giải dạng tập đồ thị phần chuyển động học bậc THCS trường THCS Thiết Ống Kiến nghị 2.1 Về phía địa phương