XÂY DỰNG mô HÌNH BIỂU DIỄN TRI THỨC vật lý ĐỘNG học CHẤT điểm và hệ hỗ TRỢ GIẢI một số DẠNG bài TOÁN LIÊN QUAN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA KHOA HỌC MÁY TÍNH - NGUYỄN TRUNG TIẾN XÂY DỰNG MƠ HÌNH BIỂU DIỄN TRI THỨC VẬT LÝ ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM VÀ HỆ HỖ TRỢ GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TOÁN LIÊN QUAN Chuyên ngành: KHOA HỌC MÁY TÍNH Mã số: KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN CNTT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐỖ VĂN NHƠN TP HỒ CHÍ MINH – Tháng năm 2011 MỞ ĐẦU Cùng với phát triển cơng nghệ, máy tính ngày có khả làm thay người cơng việc đòi hỏi phức tạp cao Vì mà ngành trí tuệ nhân tạo có vị trí tầm ảnh hưởng lớn tin học Một đich đến mà người hướng tới mô tư suy luận người lên máy tính Những cơng trình nghiên cứu gần cho hi vọng tương lai ngành khoa học này, khơng thể khơng thể khơng kể đến việc mơ tư duy, cách lập luận giải toán người Các nhà khoa học tìm mơ hình biểu diễn tri thức biểu diễn tri thức người cách rõ ràng thành cấu trúc liệu suy luận xử lý máy tính Cùng với việc xây dựng động suy diễn hợp lý, sát với lối tư người Những phương pháp biểu diễn truyền thống logic mệnh đề, logic vị từ, hệ luật dẫn… xây dựng từ sớm với ưu điểm riêng Tuy nhiên phương pháp biểu diễn lại gặp hạn chế chung sử dụng để biểu diễn tri thức quy mơ rộng, thực tế tri thức người đa dạng Mơ hình COKB đời kết hợp phần ưu điểm phương pháp biểu diễn truyền thống khắc phục số hạn chế Mơ hình COKB phát triển mở rộng để có khả biểu diễn kiến thức Tốn học, Hóa học, Vật lý … Trong báo cáo mơ hình COKB áp dụng để biểu diển kiến thức Động học chất điểm mở rộng dạng kiện chế suy luận để giải số dạng tốn chương trình THPT Vật lý đại cương LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi chân thành cảm ơn thầy Đỗ Văn Nhơn người trực tiếp hướng dẫn khóa luận cho tơi Trong suốt q trình làm bài, Thầy ln dạy tận tình, động viên, giúp đỡ, hỗ trợ lúc gặp khó khăn Xin chân thành cảm ơn q thầy trường Đại Học Cơng Nghệ Thơng Tin nói chung q thầy khoa Khoa Học Máy Tính nói riêng truyền đạt cho kiến thức hữu ích q báu để tơi vận dụng phục vụ tốt học tập, nghiên cứu công việc mình, đặc biệt khóa luận tốt nghiệp Và lời cảm ơn chân thành thiếu xin dành cho gia đình, bạn bè người thân bên cạnh để giúp đỡ, động viên giúp tơi hồn thành luận văn MỤC LỤC: MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Mục tiêu, ý nghĩa đề tài 1.2 Nội dung thực .2 1.3 Tổng quan miền tri thức dạng toán Vật Lý động học chất điểm CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH COKB ĐIỀU CHỈNH PHÙ HỢP VỚI TRI THỨC ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM .4 2.1 Mô hình COKB 2.1.1 Định nghĩa đối tượng tính tốn (C-Object)[5] 2.1.2 Mơ hình cho C-Object .4 2.1.3 Mơ hình tri thức đối tượng tính tốn (COKB) 2.2 Mơ hình COKB điều chỉnh phù hợp với miền tri thức động học chất điểm 10 2.2.1 Định nghĩa đối tượng tính tốn (C-Object) 11 2.2.2 Mơ hình cho C-Object 12 2.2.3 Mơ hình tri thức đối tượng tính tốn (COKB) điều chỉnh 14 2.3 Áp dụng: biểu diễn kiến thức vật lý động học chất điểm 19 CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH BÀI TỐN VÀ ĐỘNG CƠ SUY DIỄN 23 3.1 Mơ hình tốn tổng quát 23 3.2 Các dạng suy luận 24 3.3 Thuật toán suy luận 29 3.3.1 Định nghĩa bước giải: 30 3.3.2 Phân loại kiện kiện toán .30 3.3.3 Tìm hệ quy chiếu 31 3.3.4 Áp dụng phát sinh kiện để dẫn tới kết luận 33 CHƯƠNG 4: CÀI ĐẶT ỨNG DỤNG .39 4.1 Cấu trúc chương trình 39 4.2 Cài đặt chương trình 39 4.2.1 Lưu trữ sở tri thức 40 4.2.2 Động suy luận chương trình .43 4.2.3 Giao diện chương trình xử lý khác 43 4.3 Giới thiệu giao diện người dùng 44 4.5.1 Các thành phần chương trình 44 4.5.2 Quy định việc nhập kiện yêu cầu toán 44 4.5.3 Hiển thị kết 48 4.4 Kết thử nghiệm 48 4.6.1 Một số thử nghiệm minh họa 49 4.6.2 Tốc độ tính toán 54 4.6.3 So sánh kết chương trình tính tốn kết người tính tốn 55 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC .59 Phụ Lục A: Kiến Thức Động Học Chất Điểm Và Một Số Bài Tập Tham Khảo 59 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Việc ứng dụng cơng nghệ thơng tin vào mục đích học tập, giảng dạy trọng Và có nhiều sản phẩm, phần mềm ứng dụng công nghệ đưa để đáp ứng nhu cầu học tập cho học sinh, sinh viên Và môn Vật lý ngoại lệ Tuy nhiên thực tế phần mềm hữu ích đáp ứng số nhu cầu tra cứu kiến thức, kiểm tra kiến thức hình thức trắc nghiệm, mơ thí nghiệm Một số phần mềm dành cho Vật lý nay:  PHYORAL – chương trình trắc nghiệm Vật lý lớp 10, 11, 12  LUYỆN THI ĐẠI HỌC (Nguyễn Văn Hảo – khoa CNTT – ĐH KHTN - TP.HCM)  ÔN THI ĐẠI HỌC VẬT LÝ (Nhóm phát triển phần mềm HS-SV)  LUYỆN THI VẬT LÝ (Physics National Test) (Công ty Công nghệ tin học Nhà trường)  PHYSION – phần mềm mơ thí nghiệm vật lý  CROCODILE PHYSICS – Phòng thí nghiệm vật lý ảo  VIRTUAL PHYSICS – sản phẩm mơ thí nghiệm Vật lý chạy web  PHỊNG THÍ NGHIỆM VẬT LÝ (Bộ môn Vật lý Tin học – Viện Vật lý Kỹ thuật – Đại học Bách Khoa Hà Nội.) Việc ứng dụng phát triển nghiên cứu trí tuệ nhân tạo gần vào việc tạo hệ thống thơng minh, có khả trợ giúp học sinh việc hướng dẫn giải toán suy luận môn khoa học tự nhiên đặc biệt toán học trở nên rộng rãi, nhiên sản phẩm áp dụng thực tế lĩnh vực kiến thức Vật lý chưa có sản phẩm hồn chỉnh 1.1 Mục tiêu, ý nghĩa đề tài Trong khóa luận đề cập tới việc ứng dụng phát triển thành tựu có Khoa học máy tính nói chung khoa học Trí tuệ nhân tạo nói riêng, đặc biệt mơ hình tri thức đối tượng tính tốn (viết tắt COKB) vào việc thiết kế sở tri thức cho kiến thức Vật lý Động học chất điểm chương trình Vật lý 10 THPT hành Vật lý Đại Cương động suy diễn giải toán thường gặp miền tri thức Áp dụng nghiên cứu để xây dựng ứng dụng giải tự động tốn Động học chất điểm Với mong muốn góp phần đưa ứng dụng công nghệ thông tin gần đến sống, đề tài đưa nhằm ngày hoàn thiện lý thuyết áp dụng kiến thức, kỹ thuật việc tổ chức tri thức biểu diễn tri thức để tạo sản phẩm có tính ứng dụng cao để hỗ trợ việc dạy học học sinh, sinh viên 1.2 Nội dung thực Khóa luận tập trung vào việc nghiên cứu phương pháp biểu diễn tri thức máy tính, mơ hình COKB-ONT phương pháp suy luận giải tốn máy tính Đồng thời tìm hiểu miền kiến thức dạng toán Vật lý Động học chất điểm chương trình Vật lý THPT Vật lý đại cương Từ ứng dụng xây dựng mơ hình biễu diễn tri thức thích hợp cho miển tri thức Dựa vào mơ hình mơ hình thiết kế, áp dụng để tổ chức lưu trữ sở tri thức Vật lý Động học chất điểm máy tính Xây dựng động suy diễn Cơ sở tri thức sử dụng cho chương trình hỗ trợ giải tốn liên quan với khả đưa bước giải cách hợp lý gần gũi với lời giải thực tế người Các dạng toán tìm hiểu: (1) Tìm phương trình chuyển động, phương trình vận tốc (2) Tìm yếu tố liên quan đến gặp chuyển động: thời điểm gặp nhau, điểm gặp nhau, điều kiện gặp (3) Tìm thuộc tính chuyển động (4) Tìm giá trị hàm (5) Tìm điều kiện để kiện xảy Xét dạng chất điểm chuyển động như: (1) Chuyển động thẳng (2) Chuyển động thẳng biến đổi đều: (3) Chuyển động rơi tự (4) Chuyển động ném ngang chuyển động ném xiên (5) Chuyển động tròn 1.3 Tổng quan miền tri thức dạng toán Vật Lý động học chất điểm Nhận xét miền kiến thức vật lý động học chất điểm: Các dạng tập vật lý nói chung khơng nhiều, nhiên cách thể toán yêu cầu cho tốn linh động, từ tạo khó khăn cho việc chuyển đổi từ ngơn ngữ tự nhiên sang ngơn ngữ hình thức để xử lý máy tính việc thiết kế sở tri thức cho phù hợp để giải u cầu tính tốn Một đặc trưng khác kiến thức Vật lý chứa nhiều tri thức hàm anh xạ Trong Vật lý động học chất điểm, chất số đại lượng Vật lý hàm số biến với biến độc lập t Để giải tốt toán vật lý, kiến thức liên quan bao gồm: - Đại số (giải phương trình bậc 2, giải bất phương trình, tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất, …) - Hình học (vector, điểm, hệ trục tọa độ …) CHƢƠNG 2: MƠ HÌNH COKB ĐIỀU CHỈNH PHÙ HỢP VỚI TRI THỨC ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM Trong chương trình bày ngắn gọn mơ hình COKB Trên sở thực việc phân tích, đánh giá áp dụng mơ hình COKB biểu diễn miền tri thức Động học chất điểm 2.1 Mơ hình COKB 2.1.1 Định nghĩa đối tƣợng tính tốn (C-Object)[5] Ta gọi đối tượng tính tốn (C-object) đối tượng O có cấu trúc bao gồm: (1) Một danh sách thuộc tính Attr(O) = x1, x2, , xn thuộc tính lấy giá trị miền xác định định, thuộc tính ta có quan hệ thể qua kiện, luật suy diễn hay cơng thức tính tốn (2) Các hành vi liên quan đến suy diễn tính tốn thuộc tính đối tượng hay kiện như:  Xác định bao đóng tập hợp thuộc tính A  Attr(O), tức đối tượng O có khả cho ta biết tập thuộc tính lớn suy từ A đối tượng O  Xác định tính giải tốn suy diễn tính tốn có dạng A  B với A  Attr(O) B  Attr(O) Nói cách khác, đối tượng có khả trả lời câu hỏi suy thuộc tính B từ thuộc tính A khơng  Thực tính tốn  Thực việc gợi ý bổ sung giả thiết cho tốn  Xem xét tính xác định đối tượng, hay kiện 2.1.2 Mơ hình cho C-Object Một C-Object mơ hình hố (Attrs, F, Facts, Rules) Trong đó:  Attrs tập hợp thuộc tính đối tượng  F tập hợp quan hệ suy diễn tính tốn  Facts tập hợp tính chất hay kiện vốn có đối tượng  Rules tập hợp luật suy diễn kiện liên quan đến thuộc tính liên quan đến thân đối tượng Ví dụ: Đối tượng (C-Object) thuộc loại “DUONG_THANG” biểu diễn theo mơ hình gồm có: Attrs  {f, a, n} F  {} Facts  {} Rules  { pt  vtcp a, vtpt n, cac diem thuoc duong thang , he so goc k  2 diem A, B  pt duong thang tong quat qua diem 1 diem , vtpt n  ptdt tong quat dinh boi vtpt 1 diem , vtcp a  ptdt tong quat dinh boi vtcp, ptdt tham so, chinh tac 1 diem , he so goc k   ptdt tong quat dinh boi he so goc k  vtcp1  vtcp 2, vtcp1 cung phuong vtpt 2,   vtpt1 cung phuong vtcp 2, vtpt1  vtpt  vtcp1 cung phuong vtcp 2, vtpt1 cung phuong vtpt , duong thang1 // duong tthang 2    vtcp1  vtpt 2, vtpt1  vtcp  dt D1 cat dt D2   Toa giao diem duong thang1  duong tthang 2    A1 B1      D1 cat D2   A2 B2   A1 B1 C1       D1 // D2   A2 B2 C   A1 B1 C1       D1  D2   A2 B2 C  dt D1 , dt D2   goc giua dt diem M , dt D   khoang cach tu diem M den dt D ptdt dang 1  ptdt dang 2 } 59 PHỤ LỤC Phụ Lục A: Kiến Thức Động Học Chất Điểm Và Một Số Bài Tập Tham Khảo I Chuyển động học: Chuyển động học gì? Chuyển động học dời chổ vật thể không gian theo thời gian Động học: Chuyển động thẳng đều: a Mở đầu Nhiệm vụ học Một loại tượng phổ biến chuyển động vật, nghĩa thay đổi vị trí vật so với vật khác thoe thời gian Vận tốc vật thay đổi, nghĩa chuyển động vật biến đổi có tác dụng vật lên vật khác – có tác dụng tương hỗ vật Cơ học phần vật lí học, nghiên cứu chuyển động vật thể tác dụng tương hỗ chúng Một nhiệm vụ quan trọng học tìm phương pháp xác định vị trí vật thời điểm dựa việc nghiên cứu tác dụng tương hỗ vật với vật khác Chất điểm Mỗi vật có kích thước Bởi vật chuyển động điểm vật chuyển động khác Thí dụ ơtơ chuyển động thẳng điểm mui xe thẳng, điểm bánh xe lại theo đường cong; nhìn ta thấy qủa bóng bật khỏi chân cầu thủ vạch thành đường gần thẳng, quan sát kĩ ta thấy bay, bóng quay Như vậy, việc xác định xác vị trí điểm toàn vật chuyển động phức tạp Vấn đề đơn giản nhiều vật có kích thước nhỏ điểm, gọi chất điểm ta không quan tâm đến chuyển động quay vật 60 Trong thực tế, nhiều vật có kích thước khơng nhỏ người, lại nhỏ so với chiều dài quỹ đạo vật Khi để xác định vị trí vật quỹ đạo ta coi vật chất điểm nằm trọng tâm Thí dụ để xác định vị trí tơ bến xe cần phân biệt rõ đầu đuôi xe, để xác định vị trí ơtơ qng đường dài hàng chục kilơmét thực tế coi tơ chất điểm Chuyển động tịnh tiến Có loại chuyển động mà tất điểm vật vạch đường giống đường nối hai điểm vật ln ln song song với Chuyển động gọi chuyển động tịnh tiến Thí dụ chuyển động ngăn kéo bàn, tàu thẳng mặt sông,của thước dẹt … Hệ qui chiếu Muốn đánh dấu vị trí chất điểm khơng gian, ta phải đối chiều vị trí với vị trí vật chọn trước, gọi vật làm mốc Sau chọn vật làm mốc, để xác định xác vị trí chất điểm, ta chọn hệ trục toạ độ gắn với vật làm mốc gọi hệ quy chiếu Hệ quy chiếu gồm có: + Một điểm O vật làm mốc gọi gốc toạ độ + Một hệ trục toạ độ Nếu vật chuyển động đường thẳng X‟ X ta chọn X‟OX làm trục chiều OX làm chiều dương Vị trí A vật xác định hoành độ điểm A, ta bảo vật có toạ độ x= OA Nếu A nằm OX x có giá trị dương; A‟ nằm OX‟ x có giá trị âm Nếu vật chuyển động mặt phẳng ta chọn trục toạ độ gồm hai đường thẳng OX OY vng góc với Vị trí A vật xác định hai số đại số gọi toạ độ x y vật X = OP Y = OQ Tính tƣơng đối chuyển động Mọi chuyển động trạng thái đứng n có tính chất tương đối 61 Do nói vật đứng yên hay chuyển động ta phải nói rõ so với vật – quy ước đứng yên Thông thường khảo sát vật chuyển động Trái Đất ta quy ước coi Trái Đất đứng yên dùng làm vật mốc Mốc thời gian Để xác định biến đổi vị trí vật theo thời gian ta cần xác định rõ thời điểm ứng với vị trí Muốn phải chọn thời điểm, lúc làm mốc thời gian để đối chiếu Hàng ngày, theo quy ước dùng đồng hồ, ta chọn lúc nửa đêm làm mốc thời gian Trong học, đơn giản ta thường lấy lúc bắt đầu khảo sát tượng làm gốc thời gian b Chuyển động thẳng Vận tốc: Chuyển động thẳng Chuyển động vật trọng tự nhiên phức tạp Chúng ta bắt đầu khảo sát dạng chuyển động đơn giản chuyển động thẳng Chuyển động thẳng chuyển động đường thẳng, vật quãng đường khoảng thời gian Vận tốc chuyển động thẳng Một ôtô xe đạp chuyển động thẳng khác chỗ ô tô chuyển động nhanh xe đạp Dùng đại lượng vật lí để đặc trưng cho nhanh hay chậm chuyển động, để đo sẹ nhanh hay chậm Có hai cách: - So sánh quãng đường mà hai xe thời gian - So sánh thời gian mà hai xe dùng để quãng đường Vận tốc chuyển động thẳng đại lượng vật lí đặc trưng cho nhanh hay chậm chuyển động đo thương số quãng đường khoảng thời gian dùng để hết quãng đường V= s/t Đơn vị vận tốc Trong cơng thức trên, lấy s m, t 1s vận tốc bằng: 1m/1s = 1m/s (đọc “ mét giây”) 62 Đơn vị vận tốc 1m/s, vận tốc vật chuyển động đều, 1s quãng đường 1m Người ta dùng đơn vị vận tốc khác cm/s; 1km/h Trong chuyển động thẳng đều, vận tốc đại lượng không đổi Véc tơ vận tốc Hai chuyển động thẳng khơng khác nhanh hay chậm mà khác hướng, tức phương chiều chuyển động Để đặc trưng đầy đủ cho hai tính chất ấy, người ta dùng véc tơ vận tốc Véc tơ vận tốc véctơ có: - Gốc đặt điểm vật - Hướng trùng với hướng chuyển động - Độ dài biểu diễn thương số s/t, độ lớn vận tốc theo tỉ xích chọn trước c Phương trình đồ thị chuyển động thẳng Đƣờng vật chuyển động thẳng Cơng thức tính đường vật chuyển động thẳng đều: S=v.t Trong đó: v số Vậy đường chuyển động thẳng tỉ lệ thuận với thời gian Công thức gọi công thức đường chuyển động thẳng Toạ độ vật chuyển động thẳng Để xác định vị trí vật thời điểm, ta phải tìm toạ độ ứng với thời điểm Ta chọn trục toạ độ trùng với đường thẳng quỹ đạo, chọn điểm O gốc toạ độ chọn trục chiều quy ước chiều dương Nếu véc tơ vận tốc chiều với chiều dương, vận tốc có giá trị dương ngược lại chiều vận tốc có giá trị âm Chọn thời điểm bắt đầu khảo sát chuyển động làm gốc thời gian, lúc thời gian t= vật vị trí ban đầu M0 có toạ độ x0 Sau khoảng thời gian t vật qng đưòng s= vt tời vị trí M có toạ độ x X= x0 + s 63 X=x0 + vt Biểu thức gọi phương trình chuyển động chuyển động thẳng Trong phương trình xo, x, v có giá trị dương, OM0 , OM, v chiều với Õ; có giá trị âm chúng ngược chiều với OX Như , cơng thức tính qng đường theo toạ độ vật: s = x- x0 Nếu chọn gốc toạ độ trùng với vị trí ban đầu, nghĩa x0 = qng đường có giá trị giá trị tuyệt đối toạ độ: s = |x| = |vt| Đồ thị toạ độ chuyển động thằng Theo phương trình biểu diễn toạ độ, biểu diễn biến đổi toạ độ vật theo thời gian Theo phương trình đó, toạ độ hàm số bậc thời gian Trong toán học ta biết đồ thị biểu diễn hàm số bậc đường thẳng Những vật chuyển động thẳng có vận tốc đồ thị toạ độ chúng đường thẳng song song Nếu chọn gốc thời gian không trùng với thời điểm bắt đầu khảo sát khoảng thời gian vật chuyển động ( t- t0) phương trình chuyển động có dạng X= x0 + v( t- t-0) d Công thức cộng vận tốc: Tính tƣơng đối toạ độ Ta biết muốn xác định vị trí vật, ta phải so sánh vật với vật khác dùng làm mốc, tức xác định toạ độ vật hệ toạ độ gắn với vật làm mốc Trong hệ toạ độ vật có toạ độ x1, hệ toạ độ khác vật lại có toạ độ x2 Vì thế, ta bảo toạ độ vật có tính tương đối Tính tƣơng đối vận tốc Một người ngồi ô tơ chạy So với tơ người đứng yên, so với bên đường người chuyển động với vận tốc v 1; so với ơtơ khác chuyển động ngược chiều người chuyển động với vận tốc v2 lớn Vậy 64 vận tốc vật hệ toạ độ khác nhau, khác nhau, nghĩa vận tốc vật có tính tương đối Công thức cộng vận tốc Một vật thứ chuyển động với vận tốc v12 so với vật thứ hai, vật thứ hai lại chuyển động so với vật thứ ba với vận tốc v23 Ta tính độ lớn véc tơ tổng trường hợp đặc biệt sau đây: a Hai chuyển động theo phương vng góc với Áp dụng định lý Pitago ta có: V132 = v122 + v232 b Hai chuyển động phương chiều Thí dụ người di toa tàu chạy theo chiều chuyển động tàu Lúc ta có: Hai chuyển động phương ngược chiều Lúc góc v12 v23 1800, v23 >v13 ta có : v13 = v23 – v12 V13 có chiều vận tốc lớn v23 Một số tập: Bài tập sách giáo khoa vật lý 10 – bản: Chuyển động thẳng – Bài tập 09 – trang 15 – SGK – Vật lý 10 – bản: Hai ô tô xuất phát lúc từ hai địa điểm A B cách 10 km đượng thẳng qua A B, chuyển động chiều từ A tới B Tốc độ Ơ tơ xuất phát từ A 60km/h, Ơ tơ xuất phát từ b 40km/h c) Lấy gốc tọa độ A , gốc thời gian lúc xuất phát, viết cơng thức tính quãng đường phương trình chuyển động xe d) Vẽ đồ thị tọa độ - thời gian xe hệ trục (x,t) e) Dựa vào đồ thị tọa độ - thời gian để xác định vị trí thời điểm mà xe A đuổi kịp xe B Chuyển động thẳng – Bài tập 10 – trang 15 – SGK – Vật lý 10 – bản: Một ôtô tải xuất phát từ thành phố H chuyển động thẳng phía thành phố P với tốc độ 60km/h Khi đến thành phố D cách H 60km xe dừng lại Sau xe tiếp tục 65 chuyển động phía P với tốc độ 40km/h Con đường H – P coi thẳng dài 100km a) Viết công thức tính qng đường phương trình chuyển động ôtô hai quãng đường H – D D – P Gốc toạ độ lấy H Gốc thời gian lúc xe xuất phát từ H b) Vẽ đồ thị toạ độ - thời gian xe đường H – P c) Dựa vào đồ thị, xác định thời điểm xe đến P d) Kiểm tra kết câu c) phép tính Chuyển động thẳng biến đổi – Bài tập 12 – trang 22 - SGK - Vật lý 10 – Một đoàn tàu rời ga chuyển động thẳng nhanh dần đều, sau phút tàu đạt tộc độ 40km/h a) Tính gia tốc đồn tàu b) Tính quãng đường mà tàu phút c) Nếu tiếp tục tăng tốc sau tàu đạt vận tốc 60km/h Chuyển động thẳng biến đổi – Bài tập 13 – trang 22 - SGK - Vật lý 10 – Một ô tô chạy thẳng với vận tốc 40km/h tăng ga chuyển động nhanh dần Tính gia tốc xe biết sau chạy qng đường km tơ đạt vận tốc 60km/h Chuyển động thẳng biến đổi – Bài tập 14 – trang 22 - SGK - Vật lý 10 – Một đoàn tàu chạy với vận tốc 40km/h hãm phanh, chuyển động thẳng chậm dần để vào ga Sau phút tàu dừng lại sân ga a) Tính gia tốc đồn tàu b) Tính qng đường mà tàu thời gian hãm Chuyển động thẳng biến đổi – Bài tập 15 – trang 22 - SGK - Vật lý 10 – Một xe máy với vận tốc 36km/h người lái xe thấy có hố trước mặt, cách xe 20 m Người phanh gấp xe tới sát miệng hố dừng lại a) Tính gia tốc xe 66 b) Tính thời gian hãm phanh Sự rơi tự - Bài tập – trang 27 – SGK - Vật lý 10 – Thả đá từ độ cao h xuống đất Hòn đá rơi 1s Nếu thả đá từ độ cao h xuống đất đá rơi bao lâu? Sự rơi tự - Bài tập 10 – trang 27 – SGK - Vật lý 10 – Một vật nặng rơi từ độ cao 20 m xuống đất Tính thời gian rơi vận tốc vật chạm đất Lấy g = 10 m/s2 Sự rơi tự - Bài tập 11 – trang 27 – SGK - Vật lý 10 – Thả đá rơi từ miệng hang sâu xuống đến đáy Sau s kể từ lúc bắt đầu thả nghe tiếng đá chạm vào đáy Tính chiều sâu hang Biết vận tốc truyền âm khơng khí 330 m/s Lấy g = 9,8 m/s2 Sự rơi tự - Bài tập 12 – trang 27 – SGK - Vật lý 10 – Thả sỏi từ gác cao xuống đất Trong giây cuối sỏi rơi 15 m Tính độ cao điểm từ bắt đầu thả sỏi Lấy g = 10m/s2 Chuyển động tròn - Bài tập 11 – trang 34 – SGK - Vật lý 10 – Một cánh quạt quay với tần số 400 vòng/ phút Cánh quạt dài 0,8 m Tính tốc độ dài tốc độ góc điểm đầu cánh quạt Chuyển động tròn - Bài tập 12 – trang 34 – SGK - Vật lý 10 – Bánh xe đạp có đường kính 0,66 m Xe đạp chuyển động thẳng với vận tốc 12km/h Tính tốc độ dài tốc độ góc điểm vành bánh người ngồi xe Chuyển động tròn - Bài tập 13 – trang 34 – SGK - Vật lý 10 – Một đồng hồ treo tường có kim phút dài 10 cm kim dài cm Tính tốc độ dài tốc độ góc điểm đầu hai kim Chuyển động tròn - Bài tập 14 – trang 34 – SGK - Vật lý 10 – Một điểm vành lốp xe máy cách trục bánh xe 30cm Xe chuyển động thẳng Hỏi bánh xe quay vòng số đồng hồ đo tốc độ xe nhảy tương ứng với km 67 Chuyển động tròn - Bài tập 11 – trang 34 – SGK - Vật lý 10 – Một tàu thủy neo điểm đường xích đạo Hãy tính vận tốc góc tốc độ dài tàu trục quay trái đất Biết bán kính trái đất 6400 km Bài tập sách giáo khoa Vật Lý 10 – Nâng cao: Vận tốc chuyển động thẳng - Chuyển động thẳng - Bài tập – trang 17 – SGK Vật lý 10 – Nâng cao Hai xe chạy ngược chiều đến gặp nhau, khởi hành lúc từ hai địa điểm A B cách 120 km Vận tốc xe từ A 40 km/h, xe từ B 20 km/h Coi chuyển động xe chuyển động chất điểm đường thẳng a) Viết phương trình chuyển động xe Từ tính thời điểm vị trí hai xe gặp b) Giải toán đồ thị Vận tốc chuyển động thẳng - Chuyển động thẳng - Bài tập – trang 17 – SGK Vật lý 10 – Nâng cao Đồ thị toạ độ theo thời gian người chạy đoạn đường thẳng biểu diễn (Hình 2.10) Hãy tính toạ độ dời vận tốc trung bình người đó: a) Trong khoảng thời gian 10 b) Trong khoảng thời gian từ t1 = 10 đến t2 = 30 c) Trong quãng đường chạy dài 4,5 km 68 Vận tốc chuyển động thẳng - Chuyển động thẳng - Bài tập – trang 17 – SGK Vật lý 10 – Nâng cao Hai người chiều đường thẳng Người thứ với vận tốc không đổi 0,9 m/s Biết hai người xuất phát vị trí a) Nếu người thứ hai khơng nghỉ sau đến địa điểm cách nơi xuất phát 780 m? b) Người thứ hai đoạn đường dừng lại, sau 5,50 người thứ dừng đến Hỏi vị trí cách nơi xuất phát bao xa? Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Thí dụ - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Một tơ chuyển động đường tròn bán kính 50m Qng đường quỹ đạo có cơng thức: s = -0,5*t2 + 10t + 10 (m) Tìm vận tốc, gia tốc tiếp tuyến, gia tốc pháp tuyến gia tốc toàn phần ôtô lúc t = 5s Đơn vị quãng đường s mét (m) Thí dụ - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thông: Một vật ném lên từ mặt đất theo phương thẳng đứng với vận tốc ban đầu vo = 20 m/s Bỏ qua sức cản khơng khí, lấy gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 a) Tính độ cao cực đại vật thời gian để lên độ cao b) Từ độ cao cực đại vật rơi tới mặt đất hết bao lâu? Tính vận tốc vật vật chạm đất Thí dụ - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Một vơlăng quay với vận tốc 300vòng/phút bị hãm lại Sau phút vận tốc vơ lăng 180 vòng/phút a) Tính gia tốc gốc vơlăng lúc bị hãm b) Tính số vòng vơlăng quay phút bị hãm Thí dụ - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Một ơtơ bắt đầu chuyển động nhanh dần đoạn đường thẳng Ox Ơtơ qua điểm A B cách 20m khoảng thời gian τ = giây Vận tốc ôtô điểm B 12m/s Tính: 69 a) Gia tốc ôtô vận tốc ôtô điểm A b) Quãng đường mà ôtô đ từ điểm khởi hành O đến điểm A Bài tập - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Một chất điểm chuyển động theo hai phương trình x = cosω t ; y = sinω t Tìm dạng quĩ đạo chất điểm Bài tập - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Một ô tô chạy đường thẳng từ A đến B với vận tốc v1 = 40 Km/h, quay lại A với vận tốc v2 = 30 Km/h Tính vận tốc trung bình ơtơ qng đường Bài tập - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Một vật rơi tự từ độ cao h = 19,6m a) Tính thời gian để vật rơi hết độ cao b) Tính quãng đường mà vật 0,1 giây đầu 0,1 giây cuối rơi c) Tính thời gian để vật rơi 1m 1m cuối quãng đường Bỏ qua ma sát khơng khí Cho g = 9,8m/s2 Bài tập - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Một động tử chuyển động với gia tốc không đổi qua quãng đường hai điểm A B 6s Vận tốc qua A 5m/s, qua B 15m/s Tính chiều dài quãng đường AB Bài tập - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Một vật chuyển động thẳng với gia tốc không đổi a qua quãng đường nhau, quãng đường dài s=10m Vật quãng đường thứ khoảng thời gian t1=1,06s, quãng đường thứ hai thời gian t2= 2,2s Tính gia tốc vận tốc vật đầu quãng đường thứ Từ nói rõ tính chất chuyển động Bài tập - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Từ đỉnh tháp cao h = 25m ta ném đá theo phương nằm ngang với vận tốc ban đầu vo = 15m/s Bỏ qua sức cản khơng khí Lấy g = 9,8m/s2 70 a) Thiết lập phương trình chuyển động đá b) Tìm quĩ đạo đá c) Tính tầm bay xa (theo phương ngang) d) Tính thời gian đá rơi từ đỉnh tháp xuống mặt đất e) Tính vận tốc, gia tốc tiếp tuyến pháp tuyến lúc chạm đất Bài tập - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Từ độ cao h =2,1m, người ta ném đá lên cao với vận tốc ban đầu vo nghiêng góc α = 45o so với phương ngang Hòn đá đạt tầm bay xa l = 42m Tính: a) Vận tốc ban đầu đá b) Thời gian đá chuyển động khơng gian c) Độ cao cực đại mà đá đạt Bài tập - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Trong nguyên tử Hydro, ta coi electron chuyển động tròn xung quanh hạt nhân với bán kính quĩ đạo R = 0,5 10-8 cm vận tốc electron quĩ đạo v = 2,2.108cm/s Tìm: a) Vận tốc góc electron chuyển động xung quanh hạt nhân b) Thời gian quay vòng quanh hạt nhân c) Gia tốc pháp tuyến electron chuyển động xung quanh hạt nhân Bài tập - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Một bánh xe bán kính 10cm quay tròn với gia tốc góc 3,14 rad/s2 Hỏi sau giây đầu tiên: a) Vận tốc góc xe bao nhiêu? b) Vận tốc dài, gia tốc tiếp tuyến, pháp tuyến gia tốc toàn phần điểm vành bánh xe bao nhiêu? Bài tập 10 - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Một vật nặng thả rơi từ khí cầu bay với vận tốc 5m/s độ cao 300m 71 so với mặt đất Bỏ qua sức cản khơng khí Vật nặng chuyển động sau vật rơi tới mặt đất, nếu: a) Khí cầu bay lên theo phương trhẳng đứng b) Khí cầu hạ xuống theo phương thẳng đứng c) Khí cầu đứng yên d) Khí cầu bay theo phương ngang Bài tập 11 - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Một máy bay bay từ vị trí A đến vị trí B cách 300km theo hướng tây-đơng Vận tốc gió 60km/h, vận tốc máy bay không khí 600km/h Hãy tính thời gian bay điều kiện: a) Lặng gió b) Gió thổi theo hướng đơng-tây c) Gió thổi theo hướng tây-đơng Bài tập 12 - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Một bánh xe bán kính 10cm, lúc đầu đứng yên sau quay quanh trục với gia tốc góc 1,57rad/s2 Xác định: a) Vận tốc góc vận tốc dài, gia tốc tiếp tuyến gia tốc pháp tuyến gia tốc toàn phần điểm vành xe sau phút b) Số vòng bánh xe quay sau phút Bài tập 13 - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Một xe lửa bắt đầu chuyển động thẳng nhanh dần qua trước mặt người quan sát đứng ngang với đầu toa thứ Cho biết toa xe thứ qua mặt người quan sát hết 6s Tính khoảng thời gian để toa xe thứ n qua trước mặt người quan sát Áp dụng cho n=10 Bài tập 14 - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Một vật thả rơi từ độ cao H+h theo phương thẳng đứng DD‟ (D‟ chân độ cao đó) Cùng lúc vật thứ hai ném lên từ D‟ theo phương thẳng đứng với vận tốc ban đầu v0 72 a) Để hai vật gặp h vận tốc v0 phải bao nhiêu? b) Xác định khoảng cách s hai vật trước gặp theo thời gian c) Vật thứ hai đạt độ cao lớn không bị cản vật thứ nhất? Bài tập 15 - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Kỷ lục đẩy tạ Hà Nội (có g=9,727m/s2) 12,67m Nếu điều kiện tương tự (cùng vận tốc ban đầu góc nghiêng) nơi có gia tốc trọng trường g=9,81m/s2 kỷ lục bao nhiêu? Bài tập 16 - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Tìm vận tốc dài chuyển động quay điểm mặt đất Hà Nội Biết Hà Nội có vĩ độ 210 Bài tập 17 - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Phương trình chuyển động chuyển động chất điểm có dạng: x=acosω t, y=bsinω t Cho biết a=b=20cm, ω =31,4 (rad/s) Xác định: a) Quỹ đạo chuyển động chất điểm b) Vận tốc v chu kỳ T chất điểm c) Gia tốc chất điểm Bài tập 18 - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Một vật rơi tự từ độ cao h xuống mặt đất Trong khoảng thời gian τ = 3,2s trước chạm đất, vật rơi đoạn 1/10 độ cao h Xác định độ cao h khoảng thời gian t để vật rơi chạm đất Lấy g = 9,8m/s2 Bài tập 19 - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thơng: Một vật rơi tự từ điểm A độ cao H = 20m xuống mặt đất theo phương thẳng đứng AB (điểm B mặt đất) Cùng lúc đó, vật thứ ném lên theo phương thẳng đứng từ điểm B với vận tốc ban đầu vo Xác định thời gian chuyển động vận tốc ban đầu vo để hai vật gặp độ cao h=17,5m Bỏ qua sức cản khơng khí Lấy g =9,8m/s2 Bài tập 20 - Bài tập Vật lý Đại Cƣơng – Học viện bƣu viễn thông: 73 Một máy bay phản lực bay theo phương ngang với vận tốc v =1440km/h độ cao H=2,5km Khi máy bay vừa bay tới vị trí nằm đường thẳng đứng qua đầu nòng pháo cao xạ viên đạn bắn khỏi nòng pháo Đầu nòng pháo cách mặt đất khoảng khoảng h=3,6m Bỏ qua trọng lực lực cản khơng khí Lấy g =9,8m/s2 Xác định giá trị nhỏ vận tốc viên đạn vo đầu nòng pháo góc bắn α để viên đạn bay trúng máy bay Bài tập sách Bài Tập Vật Lý đại Cƣơng – Nhà Xuất Giáo Dục: 1-3: Một người đứng M cách mộ đường thẳng khoảng h = 50m để chờ ô tô, thấy ô tơ cách đoạn a = 200 m người bắt đầu chạy đường để gặp ô tô Biết ô tô chạy với vận tốc 36km/h Hỏi: a) Người phải chạy theo hướng để gặp ô tô Biết người chạy với vận tốc v2 = 10,8 km/h b) Người phải chạy với vận tốc nhỏ để gặp ô tô ... xây dựng mơ hình biễu diễn tri thức thích hợp cho miển tri thức Dựa vào mơ hình mơ hình thiết kế, áp dụng để tổ chức lưu trữ sở tri thức Vật lý Động học chất điểm máy tính Xây dựng động suy diễn. .. mơ hình tri thức đối tượng tính tốn (viết tắt COKB) vào việc thiết kế sở tri thức cho kiến thức Vật lý Động học chất điểm chương trình Vật lý 10 THPT hành Vật lý Đại Cương động suy diễn giải toán. .. pháp biểu diễn tri thức máy tính, mơ hình COKB-ONT phương pháp suy luận giải tốn máy tính Đồng thời tìm hiểu miền kiến thức dạng toán Vật lý Động học chất điểm chương trình Vật lý THPT Vật lý đại