Xây dựng một số bài tập song ngữ chương động học chất điểm (2017)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ ====== NGUYỄN THỊ PHƯỢNG XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI TẬP SONG NGỮ CHƯƠNG ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM Chuyên ngành: Vật ly đại cương KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Người hướng dẫn khoa học ThS Hoàng Văn Quyết HÀ NỘI, 2017 LỜI CẢM ƠN Lời xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn khoa học ThS Hoàng Văn Quyết tận tình hướng dẫn tơi hồn thành khóa luận Tơi xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô Ban chủ nhiệm khoa Vật lý Phòng sau Đại học trường Đại học Sư phạm Hà Nội tận tình giúp đỡ tơi hồn thành khóa luận Xuân Hòa, ngày 20 tháng năm 2017 Sinh viên Nguyễn Thị Phượng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, khơng trùng lặp với đề tài khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực khóa luận cảm ơn thơng tin trích dẫn khóa luận rõ nguồn gốc Xuân Hòa, ngày 20 tháng năm 2017 Sinh viên Nguyễn Thị Phượng MỤC LỤC Đ U 1 chọn đề tài c đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu hiệm v nghiên cứu hương pháp nghiên cứu U Chương Cơ sở lý thuyết 1.1 Các khái niệm 1.1.1 Chất điểm Quĩ đạo chất điểm 1.1.2 Hệ qui chiếu 1.1.3 Độ dời 1.1.4 Vận tốc trung bình Tốc độ trung bình Vận tốc tức thời 1.1.5 Gia tốc 1.2 Chuyển động thẳng 1.3 Chuyển động thẳng biến đổi 1.4 Sự rơi tự 1.5 Chuyển động tròn 1.5.1 Chuyển động tròn 1.5.2 Chuyển động tròn biến đổi 1.6 Chuyển động vật bị ném 1.6.1 Chuyển động ném ngang 1.6.2 Chuyển động vật bị ném xiên 10 1.7 Tính tương đối chuyển động Công thức cộng vận tốc 12 1.7.1 HQC chuyển động HQC đứng yên 12 1.7.2 Vận tốc tuyệt đối, vận tốc tương đối, vận tốc kéo theo 13 1.7.3 Công thức cộng vận tốc 13 Kết luận chương 14 Chương hân dạng tập 15 2.1 Tốc độ trung bình Vận tốc trung bình 15 2.1.1 Bài tập mẫu 15 2.1.2 Bài tập tự luyện 16 2.2 Chuyển động thẳng 18 2.2.1 Bài tập mẫu 18 2.2.2 Bài tập tự luyện 19 2.3 Chuyển động thẳng biến đổi 21 2.3.1 Bài tập mẫu 21 2.3.2 Bài tập tự luyện 23 2.4 Sự rơi tự 24 2.4.1 Bài tập mẫu 24 2.4.2 Bài tập tự luyện 26 2.5 Chuyển động tròn 27 2.5.1 Bài tập mẫu 27 2.5.2 Bài tập tự luyện 29 2.6 Bài toán chuyển động tương đối 31 2.6.1 Bài tập mẫu 31 2.6.2 Bài tập tự luyện 33 2.7 Chuyển động vật bị ném 35 2.7.1 Bài tập mẫu 35 2.7.2 Bài tập tự luyện 37 2.8 Bài toán vật gặp 39 2.8.1 Bài tập mẫu 39 2.8.2 Bài tập tự luyện 41 Kết luận chương 44 KẾT LUẬN 45 T U TH H 46 MỞ Đ U Ly chọn đ tài Cứ m i giây m i phút trơi qua, c hàng nghìn tưởng sáng tạo nảy sinh, hàng tr m phát minh đời thay đổi khoa học – cơng nghệ di n Chính điều mà người ta n i kỉ kỉ b ng nổ khoa học – công nghệ, kỉ mà người ta coi trọng sáng tạo yếu tố đặc trưng người Trong kỉ , để Việt am trở thành quốc gia giàu mạnh, để c xã hội phồn vinh, thịnh vượng, không bị t t hậu so với giới phải khơng ng ng đổi không ng ng tư sáng tạo để c thể sánh vai với cường quốc n m châu Để làm điều đ , phải khơng ng ng đổi hồn thiện giáo d c cho ph hợp h ng n m gần đây, giáo d c liên t c đổi sâu sắc toàn diện để bắt kịp giáo d c giới, đào tạo nh ng người c đủ n ng lực, sáng tạo mà xã hội đặt Sự phát triển vũ bão khoa học – công nghệ đòi h i Đảng Nhà nước phải tiến hành đổi giáo d c đây, giáo d c khơng nh ng đổi mới, hồn thiện nội dung mà đổi mới, hồn thiện phương pháp hình thức giáo d c, thể r việc ộ iáo d c xuất sách song ng , việc dạy – học loại sách thí điểm số trường Trong thời kì đổi nay, trước nh ng thời thách thức to lớn, để tránh nguy t t hậu, việc lồng gh p tiếng anh môn học khác n i chung vật l n i riêng điều cần thiết trở nên cấp bách hết Đ l mà thời gian tới, ộ iáo d c s thức đưa sách song ng vào hoạt động dạy học tất trường TH T hận thấy tình hình trên, em chọn ây dựng số tập song ng chương Động học chất điểm làm đề tài kh a luận tốt nghiệp Mục đ ch nghiên c u Tổng hợp lí thuyết phân dạng tập phần Động học chất điểm song ng Đ i tượng phạ vi nghiên c u - Đối tượng nghiên cứu: Các kiến thức phần Động học chất điểm tiếng anh cho chuyên ngành vật l - hạm vi nghiên cứu: Vật l cổ điển Nhiệ vụ nghiên c u - ây dựng hệ thống t vựng phần Động học chất điểm - Trình bày logic khoa học l thuyết phần Động học chất điểm song ng - hân dạng toán song ng Phương ph p nghiên c u Đọc, tra cứu, tổng hợp tài liệu NỘI UNG Chương Cơ sở ly thuyết 1.1 Các khái niệ 1.1.1 Chất điểm Quĩ đạo chất điểm - Khi nghiên cứu chuyển động vật, kích thước vật nh so với phạm vi chuyển động nó, ta coi vật chất điểm - Khi chuyển động, chất điểm vạch lên đường không gian gọi quĩ đạo chuyển động 1.1.2 Hệ qui chiếu Hệ qui chiếu = Hệ tọa độ gắn với vật mốc + đồng hồ gốc thời gian 1.1.3 Độ dời Độ dời đối tượng định nghĩa thay đổi vị trí đối tượng đ khơng gian ⃗⃗ ⃗ ⃗ ⃗⃗ biểu thị vị trí cuối đối tượng ⃗⃗ biểu thị vị trí ban đầu đối tượng Khi chất điểm chuyển động, qng đường n khơng trùng với độ dời 1.1.4 Vận tốc trung bình Tốc độ trung bình 1.1.4.1 Vận tốc trung bình - V c tơ vận tốc trung bình: ⃗ ⃗⃗ ⃗⃗⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ vecto độ dời mà chất điểm thực khoảng thời gian - Giá trị đại số vận tốc trung bình: tốc người đ so với mặt đất Determine the velocity of that person trường hợp a against the ground in the case gười tàu chuyển động c ng a People and trains moving in the chiều b same direction gười tàu chuyển động ngược b People and trains are moving in the chiều c opposite direction gười tàu chuyển động vuông c g c với People and train moves perpendicular to each other Đáp số: a 11m/s; b 9m/s; c Key: a 11m/s; b 9m/s; c 10,05m/s 10,05m/s Bài ột ôtô chạy với vận tốc 50 Exercise A car running at 50 km/h km/h trời mưa ưa rơi in the rain Rain falls vertcally On theo phương thẳng đứng Trên cửa kính the side window of the car, the rain bên xe, vệt mưa làm với track is vertical at an angle of 600 phương thẳng đứng g c 60 a ác định vận tốc giọt mưa đối a Determine the velocity of rain với xe ôtô? drops for cars? b ác định vận tốc giọt mưa đối b Determine the velocity of the drop với mặt đất? drops against the ground? Đáp số : 57,73 km/h ; 28,87 km/h Key: 57,73 km/h; 28,87 km/h Bài ột thuyền xi dòng Exercise A boat goes downstream t đến dòng sông quay from A to B on a river and back to A lại iết vận tốc thuyền Know the speed of the boat in the nước yên lặng 12 km/h; vận tốc quiet water is 12 km/h; The velocity dòng nước so với dòng sơng of water flow compared to the river km/h Tính thời gian tổng cộng is thuyền, biết = 70 km km/h Calculate the total tme of the boat, know AB = 70 km 34 Đáp số:12h Key: 12h 2.7 Chuyển động vật bị ném 2.7 Motion of thrown object 2.7.1 Bài tập mẫu 2.7.1 Sample exercises Bài Tầm xa vật ném theo Exercise Long range of an object phương nằm ngang với tốc độ ban thrown horizontally at the initial đầu m/s độ cao t đ speed m/s equals the height vật n m ác định độ cao đ from which the object was thrown g c rơi vật phương nằm Determine the height and the angle ngang chạm đất? of the object to the horizontal when touching the ground? Lời giải Solution Chọn hệ qui chiếu gắn với mặt đất, Select the projection system atached gốc tọa độ vị trí n m vật, chiều to the ground, the origin at the dương hình v , gốc thời gian throwing thời điểm n m vật position, the positive directon as shown, the time base at the tme of throwing the object Ta phân tch chuyển động vật We analyze the motion of the theo thành phần object in two components Theo tr c x, vật chuyển động thẳng According to the Ox axis, the object với vận tốc ban đầu 4,9m/s is straight moving at an initial velocity of 4,9 m/s 35 Theo Oy, vật chuyển động rơi tự According to Oy, the moving object falls freely Gọi khoảng thời gian kể t Call vật bị n m đến chạm đất is the time from the moment when the material objects thrown to touch the ground Tầm xa vật vật chạm đất là: ong range of the object when the object touches the ground Độ cao mà vật bị ném là: The height at which the object is thrown is: Theo đầu bài, tầm xa vật At the beginning of the post, the với độ cao vật ném distance of the object is equal to the height of the object thrown Vậy độ cao vật m Vận tốc vật theo Oy lúc chạm đất là: So the height of the object The velocity of the object along the axis Oy at toching the ground is: m/s Ta có: m m/s We have: ⍺ ⍺ 36 Vậy g c rơi vật phương So the angle of fall of the object to nằm ngang chạm đất góc the horizontal when touching the ground is the angle ⍺ ⍺ Bài Một vật ném t mặt đất Exercise An object is thrown from với vận tốc m/s iết hướng the ground with velocity vận tốc hợp với mặt phẳng nằm m/s Know the direction of velocity ngang góc 30 Tìm vị trí thời gian with the horizontal plane at a vật chạm đất? throwing angle of 30 Find the locaton and time objects touch the ground? Lời giải Solution Vật chạm đất vị trí cách ch ném The object touches the ground at là: the locaton where the throw is: m m Thời gian vật chạm đất là: The time that the object touches the ground is: s s 2.7.2 Bài tập tự luyện 2.7.2 Self-paced exercises Bài Một đá ném t độ Exercise A stone is thrown from a cao ném m so với mặt đất với góc height m against the ground so với mặt phẳng nằm with throw angles compared ngang, rơi đến đất cách ch ném theo to the horizontal plane, fall to the phương ngang khoảng m ground thrown horizontally across a Tính tốc độ đá n m, thời distance m Calculate the gian bay độ cao lớn mà n speed of the stone when đạt tới? throwing, tme flies and the highest heights it 37 reaches? Key: 19,8m/s; 3s; 12,1m Đáp số: 19,8m/s; 3s; 12,1m Bài Ném vật theo phương ngang Exercise Throwing the object độ cao 50 m so với mặt đất, lấy =9,8 horizontally at a height of 50 m above m/s , vận tốc lúc ném 18 m/s Tính the ground, taking m/s , the thời gian vận tốc vật chạm throwing velocity was 18 m/s đất? Calculate the time and velocity of the object when it touches the ground? Đáp số: s; Key: m/s s; m/s Bài T độ cao 100 m so với Exercise From a height of 100 m mặt đất bắn vật theo phương ngang với vận tốc cách chân above ground, shoot a horizontal đường thẳng đứng qua ch ném meters from the vertical line, the wall object with velocity Standing 100 is 20 meters high Determine the khoảng coivận bứctốc tườngđể caovật 20 velocity m Hãy 100 xác m, định for the object to be ném không bị cản tường unobstructed by the wall and to have c điểm rơi cách chân tường the shortest distance from the wall khoảng ngắn Tính khoảng ngắn Calculate the shortest distance vận tốc chạm đất? and speed to land and the velocity hits the Đáp số: m/s; 111,8 m; Key: m/s Bài T điểm O độ cao m/s; 111,8 m; m/s so Exercise From a point O at an với mặt đất cách tường nhà alttude H to the ground and at a theo phương ngang khoảng người ta muốn ném vật lọt qua , distance from the house wall, one wants to throw an object through a 38 cửa sổ c m p window with the upper and lower độ cao , so với mặt đất với edges at elevations theo phương ngang ground vận tốc ném Hãy xác định thrown ? with , with the horizontal Please define velocity ? Key: Đáp số: √ √ √ √ 2.8 Bài toán vật gặp 2.8 Problem objects meet 2.8.1 Bài tập mẫu 2.8.1 Sample exercises Bài úc 7h sáng, ô tô xuất Exercise At 7am, a car comes from phát t tỉnh đến tỉnh với tốc độ province A to province B at 60 km/h 60km/h ửa sau, ô tô khác Half an hour later, another car came xuất phát t tỉnh đến tỉnh với tốc from province B to province A at a độ 40km/h Coi đường gi a tỉnh velocity of 40 km/h Assuming the đường thẳng, cách path between A and B is straight, 180km, ô tô chuyển động thẳng 180km apart, cars move a ập phương trình chuyển động straight a Equation of motion ô tô? of cars? b ác định vị trí, thời điểm xe gặp b Determine where, when two cars nhau? c ác định thòi điểm mà tô đến nơi định? Lời giải meet? c Determine the points at which the cars go to their dest? Solution Chọn hệ qui chiếu c gốc tọa độ , chiều dương chiều chuyển động Select the reference system with the ô tô 1, gốc thời gian kể t ô tô origin at A, the positive direction is the direction of the automobile 1, 39 bắt đầu xuất phát time origin since the second car starts a hương trình chuyển động tơ a The equation of motion of cars 1 ô tô là: and cars is: b Hai xe gặp b Two cars meet when c Thời điểm mà ô tô đến nơi c The time when the cars arrive is định là: determined: Ơ tơ 1: Car 1: h h h Car 2: Ơ tơ 2: Vậy tơ ô tô đến nơi định So car and car to the designated 10h 11h30 area 10h and 11h30 respectively Bài Hai vật xuất phát lúc Exercise Two objects at once chuyển động đường derived motion on the same straight thẳng với vận tốc không đổi m/s line with constant velocity m/s theo hai hướng m/s and m/s in opposite ngược để gặp Khi gặp directions to meet each other When nhau, quãng đường vật thứ met, the first object distance traveled m ác định khoảng is cách ban đầu gi a hai vật? m Determine the initial distance between two objects? Lời giải Solution Chọn hệ qui chiếu với gốc tọa độ Select the reference system with the vị trí vật xuất phát, chiều dương origin at position 1, the positive 40 chiều chuyển động vật 1, gốc thời direction is the movement direction of gian lúc vật bắt đầu xuất phát the object 1, the time origin is when the two objects begin to emit ọi s khoảng cách ban đầu gi a Call s is the distance between two vật objects originally hương trình chuyển động vật The equation of motion of objects vật là: and is: Theo đầu bài, vật gặp nhau, vật At the beginning of the article, when two objects meet, object has 90m traveled 90m Hai vật gặp Two objects meet when m 2.8.2 Bài tập tự luyện m 2.8.2 Self-paced exercises Bài úc 7h sáng, người xe Exercise At 7am, a cyclist chasing đạp đuổi theo người đi a pedestrian walked 10 km The 10km Vận tốc xe đạp velocity of the cyclist is 15km/h Find 15km/h Tìm vị trí thời điểm lúc the location and time at overtake người xe đạp đuổi kịp người bộ? cyclists and pedestrians? Đáp số: 8h, 15km Key: 8h, 15km Bài Hai ô tô xuất phát c ng Exercise Two cars originating lúc t hai địa điểm cách from two sites A and B at the same 20km, chuyển động c ng chiều time 20km apart, Moving in the same t đến Vận tốc direction from A to B The velocity is 60km/h 40km/h 60km/h and 40km/h respectively 41 a Lập phương trình chuyển động a Set the motion equaton of two hai xe tr c tọa độ, lấy vehicles on the same coordinate axis, A làm gốc tọa độ, chiều AB chiều take A as the origin, A to B is dương positive b Tìm vị trí, thời điểm hai xe gặp b Find location, time of two cars meet Đáp số: a b phút, cách A 12 km b min, Far from location A 12 km Bài Hai vật c ng ném lên cao Exercise Two objects together is theo phương thẳng đứng Vật thứ t mặt đất với tốc độ m/s vật thứ hai t độ cao với mặt đất với tốc độ thrown up vertcally The first object from the ground with speed m so m/s and the second object from m/s a height of m above the ground with a H i sau hai vật gặp a How long after two objects meet if b m? ác định giá trị m? để hai vật b Determine the value of so that gặp thời điểm sau vật thứ the two objects meet at a time after hai tới độ cao cực đại trước the second object reaches its vật rơi trở qua vị trí t đ maximum height and before it falls người ta ném lên Lấy back over the place from which it was m/s m/s ? thrown Đáp số: a 0,5s; b 10 < H < 20 Key: a 0,5s; b 10 < H < 20 Bài Cùng lúc, t địa điểm A Exercise At the same tme, two B cách 50m có vật chuyển locatons A and B 50 meters apart 42 động ngược chiều để gặp Vật have two moving objects in the thứ xuất phát t điểm A chuyển opposite direction to meet The first động với vận tốc 5km/h, vật thứ object comes from point A moving at hai xuất phát t B chuyển động the velocity of km/h, The second nhanh dần không vận tốc với object that starts with B is moving gia tốc with no acceleraton at 2m/s Select 2m/s Chọn tr c Ox trùng với đường the Ox axis that coincides with the thẳng AB, gốc tọa độ A, chiều line AB, the origin at A, the positive dương t from A to B, the tme base from the đến B, gốc thời gian t lúc xuất phát start a Determine when and where the a ác định thời điểm vị trí xe two cars meet? gặp nhau? b Determine when two vehicles have b ác định thời điểm xe có vận tốc equal velocity? nhau? Đáp số: Key: s; cách A 6,47km s; 6,47km 43 Kết luận chương Trên sở nghiên cứu nội dung kiến thức chương Động học chất điểm , phân dạng hướng dẫn giải hệ thống dạng tập song ng nhằm giúp học sinh, sinh viên d dàng nhận biết sử d ng tập tếng Việt tiếng Anh cách có hiệu 44 KẾT LUẬN Đối chiếu với nh ng m c đích nghiên cứu nhiệm v nghiên cứu, đề tài c n hoàn thành giải nhiệm v đặt ra: - Trên sở nghiên cứu, đề tài trình bày logic khoa học lý thuyết phần động học chất điểm - Thu hoạch lớn đề tài phân dạng toán song ng dựa vào nh ng lý thuyết hệ thống C thể dựa nh ng sở lý thuyết đưa ra, xây dựng dạng với 48 tập vật l chương Động học chất điểm i loại tập đưa số tập tiêu biểu có lời giải chi tiết đưa số tập vận d ng c đáp số kèm theo song ng o điều kiện thời gian có hạn chúng tơi chưa áp d ng đề tài vào thực tế để đánh giá tính khả thi hiệu đề tài hưng tin tưởng sử d ng dạy học, đề tài s góp phần vào việc nâng cao chất lượng học tập học sinh Trong trình nghiên cứu đề tài, d cố gắng khóa luận s không tránh kh i số sai sót Bởi tơi mong s nhận nh ng ý kiến đ ng g p thầy cô bạn để khóa luận tơi hồn chỉnh 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đào V n húc – hạm Viết Trinh, h c, hà uất iáo d c – 1990 Đặng ộng ân – gô Quốc Qu nh, điển vật nh – i t, hà uất hoa học ỹ thuật – 1991 ương uyên ình, ách giáo hoa ật 10, hà xuất iáo d c – 2006 ương uyên ình, ật đ i cư ng, hà uất iáo d c – 2009 guy n Thế hôi – hạm Qu Tư , ách giáo hoa ật 10 âng cao, hà xuất iáo d c – 2006 hạm Viết Trinh – guy n V n hánh – ê V n, ài tập Vật l đại cương, tập 1, hà uất iáo d c – 1982 Hana Dobrovolny, Lecture note for Physics 10154: General Physics, Department of Physics & Astronomy, Texas Christian University, Fort Worth,TX, December 3, 2012 I.E.Irodop – V avaleep – amsa ( ương uyên ình – guy n Quang Hậu dịch), uyển tập ài tập ật đ i cư ng, hà xuất Đại học trung học chuyên nghiệp Hà ội – 1974 46 ... ng tập song ng cách có hiệu trình dạy học chương Động học chất điểm học nhằm phát huy tnh tích cực học sinh, sinh viên cần phải phân dạng tập chương cách phù hợp dựa sở lý thuyết đưa Trong chương. .. cổ điển Nhiệ vụ nghiên c u - ây dựng hệ thống t vựng phần Động học chất điểm - Trình bày logic khoa học l thuyết phần Động học chất điểm song ng - hân dạng toán song ng Phương ph p nghiên c u... gian tới, ộ iáo d c s thức đưa sách song ng vào hoạt động dạy học tất trường TH T hận thấy tình hình trên, em chọn ây dựng số tập song ng chương Động học chất điểm làm đề tài kh a luận tốt nghiệp