SKKN lưu ý về TÍNH CHẤT hữu HƯỚNG của các đại LƯỢNG vật lý KHI GIẢNG dạy và bồi DƯỠNG học SINH GIỎI

PHỊNG GD VÀ ĐT HUYỆN TUY ĐỨC TRƯỜNG THCS NGƠ QUYỀN  SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Tên đề tài: LƯU Ý VỀ TÍNH CHẤT HỮU HƯỚNG CỦA CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ KHI GIẢNG DẠY VÀ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Giáo viên: NGUYỄN THỊ LẬP Tổ : Toán lý Năm học 2019-2020 A PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài : Thơng thường việc phân tích, khảo sát tượng vật lý cách định lượng phải thông qua đại lượng vật lý thuộc hai dạng: đại lượng vô hướng đại lượng hữu hướng Vì chất phép tốn hai dạng đại lượng khác nên thực trạng học sinh nhầm lẫn giải toán liên quan đến tính chất hữu hướng số đại lượng vật lý Việc lưu ý tính chất hữu hướng số đại lượng hữu hướng sách giáo khoa.Ngồi nhờ lưu ý mà ta giúp học sinh giải toán SGK đặc biệt bồi dường học sinh giỏi môn vật lý thuộc chương trình vật lý trung học sở Mục đích đề tài : Nghiên cứu thực trạng học tập học sinh, cách giải tập vật lý học sinh liên quan đến tính chất hữu hướng đại lượng vậ lý, từ đề xuất số lưu ý tính chất hữu hướng số đại lượng vật lý nhằm giúp em giải tốt dạng tập này, đặc biệt phần nâng cao mở rộng học sinh giỏi môn vật lý Phạm vi nghiên cứu : Các dạng tập vật lý liên quan tính chất hữu hướng đại lượng vật lý thuộc phần động học động lực học B GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ: I Giải pháp thực : I.1 a Soạn : Nghiên cứu chương trình, SGK , sách nâng cao tài liệu liên quan để khái quát, phân loại dạng tập liên quan đến tính chất hữu hướng đại lượng vật lý từ rút học kinh nghiệm, sai lầm mà học sinh thường xuyên vấp phải giải dạng tập thuộc dạng I.1.b Lưu ý tính chất đại lượng: Vật lý học ngày phát triển đại lượng vật lý ngày phong phú nhìn chung phân làm hai dạng : Đại lượng vô hướng đại lượng hữu hướng.Ta thử thống kê số đại lượng vật lý thuộc chương trình Trung học sở Đại lượng vơ hướng Đại lượng hữu hướng Khối lượng, thể tích , công, công suất, Vận tốc, trọng lực, lực đàn hồi, lực điện trở,… căng dây, lực ma sát, áp lực, cường độ dòng điện, hiệu điện thế, điện trường, từ trường,… Đại lượng vô hướng xác định biết số đo hay độ lớn chúng Đại lượng hữu hướng xác định biết độ lớn, điểm đặt, hướng( phương chiều) đại lượng II Các lưu ý dạy lý thuyết: Phân biệt lực độ lớn lực : Ví dụ1 : Xét vật có khối lượng m treo lò xo có lực đàn hồi F (H.1) vật đứng yên.Hãy giải thích tượng giải thích lực đàn hồi F ( 500 tập vật lý 8) trả lời : “Vì vật đứng yên nên lực đàn hồi với trọng lượng” => F = P = 10m Cách nói xét mặt ý nghĩa vật lý lại khơng đúng, phải nói rằng: ‘ (H1) Một số học sinh không phân biệt lực độ lớn lực nên Vì vật đứng yên nên lực đàn hồi cân với trọng lực”  F = P = 10m Ví dụ 2: Treo vật vào lực kế khơng khí lực kế 13,8 N , Vẫn treo vật vào lực kế nhúng chìm hồn tồn vật nước lực kế giá trị F’ =8,8N Vì có chênh lệch này? Hãy giải thích? ( sách tập vật lý 8) Giải thích : + Khi treo vật khơng khí, lực tác dụng lên vật gồm : trọng lực P hướng xuống lực đàn hồi F lò xo lực kế hướng lên, vật cân => F = P (1) + Khi treo vật nước, lực tác dụng lên vật gồm:Trọng lực P hướng xuống, lực đàn hồi F’ lò xo lực kế hướng lên, lực đẩy Acsimet hướng lên Vật cân : P = F’ + FA => F’ = P - FA (2) Từ (1) (2) ta thấy độ chênh lệch lực kế độ lớn lực đẩy Acsimet tác dụng lên vật Biểu diến lực hình vẽ phải theo tỉ lệ : Trên hình vẽ biểu diễn lực không theo tỉ lệ ( giả thiết) dẫn đến kết khác, tượng vật lý khác Ví dụ 1: Trên (H 2) biểu diễn lực trường hợp tác dụng lực F trọng lực P viên bi đứng n Hình vẽ có xác khơng? Nếu sai vẽ lại cho (H2) Ta biết viên bi có trọng lực P tạo lực F kéo viên bi xuống dọc theo mặt phẳng nghiêng ta có : F1 = P = P Giả sử mặt phẳng nghiêng khơng có ma sát Nếu viên bi đứng yên : F = F1 = P => (H2) sai không tỉ lệ Nên phải điều chỉnh lại cho F = P Ví dụ 2: Xác định hình vẽ hợp lực hai lực đồng quy có độ lớn 6N, 8N trường hợp hai lực vng góc với nhau.( lấy tỉ xích 2cm ứng 2N) ( nâng cao vật lý 8) F F1 F1 F F2 (H3) F2 (H4) Qua cách vẽ hình 3, ta thấy vẽ khơng tỉ lệ H4 dẫn đến kết khác : hợp lực hai lực đồng quy có hướng bị lệch độ lớn bị khác so với kết H4 Mở rộng hay tổng quát hóa: Trên kiến thức sách giáo khoa chổ cần thiết giáo viên nên mở rộng với mức độ thích hợp, vừa sức với học sinh để em có nhìn tổng quát ( nên mở rộng học sinh khá, giỏi ) Ví dụ 1: Quả bóng sàn nhà, sách bàn chưa có lực tác dụng nằm yên mãi không tự thay đổi vận tốc để chuyển động Thực bóng, sách , …đều có trọng lực tác dụng tính chất tác dụng tương hỗ vật nên phản lực sàn, bàn cân với trọng lực vật nên chúng đứng yên ( H5) ( H6) F P F P ( H5) (H6) Chính nhờ phần mở rộng mà học sinh có nhìn tổng qt xét vật đứng yên Ví dụ 2: Một học sinh dùng lực kế kéo vật có trọng lượng 24N lên theo mặt phẳng nghiêng dài 1,6m, cao 40cm Lực kế F1 = 10,8N Tính: a/ Cơng có ích ? b/ Cơng Tồn phần ? c/ Hiệu suất mặt phẳng nghiêng ? d/ Lực ma sát ( Fms ) mặt phẳng nghiêng? e/ Lực cần thiết (F2 ) để dịch chuyển vật theo mặt phẳng nghiêng từ cao xuống thấp ( sách tập vật lý 8) Fms C F1 F2 Giải : A B (H7) a/ Cơng có ích : Ai = P.h = 24 0,4 = 9,6 ( J) P b/ Cơng tồn phần : Atp = F1.AC = 10,8 1,6 = 17,2 (J) c/ Hiệu suất mặt phẳng nghiêng : H = 100% = 100% = 55% d/ Vật có trọng lượng P gây lực F’ kéo vật xuôi theo mặt phẳng nghiêng , ta có : F’1 = P = 24 = (N) Ngoài ta biết chiều lực ma sát ngược với chiều chuyển động vật ( phần mở rộng) , vật chuyển động nên : F1 = Fms +F’1 => Fms = F1 - F’1 Fms = 10,8 - = 4,8 (N) c/ Lý luận (H8) ta : F2 + Fms = F’1 => F2 = F’1 - Fms = - 4,8 = 1,2 (N) Việc mở rông giảng đề cập đến chiều lực ma sát so với chiều chuyển động vật giúp ta giải toán dễ dàng Các lưu ý giải toán mở rộng : a/ Phép cộng hai đại lượng hữu hướng phương: Ví dụ 1: Hai bên sơng AB thẳng cách khoảng AB= s Một ca nơ xi dòng từ A đến B thời gian t , ngược dòng từ A đến B thời gian t2 Hỏi vận tốc v1 ca nô vận tốc v2 dòng nước Áp dụng S = 60km, t1 = 2h , t2 = 3h Đối với giáo viên hướng dẫn học sinh áp dụng công thức hợp vận tốc: v = v1 + v2 trường hợp v1 v2 phương, chiều lúc xi dòng ; phương ngược chiều lúc ngược dòng Giải : Vận tốc ca nơ bờ sơng : - Lúc xi dòng : v = v + v2 = (1) - Lúc ngược dòng : v’ = v1 - v2 = (2) Lấy (1) cộng (2) vế theo vế, ta có : 2v1= => + v1 = ( + ) (3) Từ (1) suy : v2 = - v1= - ( + ) v2 = ( - ) (4) Thay số : v1 = ( + ) = 25 (km/h) v2 = ( - ) = (km/h) (Ở ta lưu ý cho học sinh cách cộng hai đại lượng hữu hướng phương) b/ Phép cộng hai đại lượng hữu hướng đồng qui : theo qui tắc hình bình hành Ví dụ 1: Một ca nơ chạy qua sơng rộng 800m 200s, dòng nước chảy nên ca nơ bị trơi xi dòng đến bên điểm cách bến dự định 600m a/ Tính vận tốc dòng nước vận tốc tổng hợp ca nô? b/ Nếu muốn ca nô chạy dự định phải cho ca nơ chạy Tính vận tốc riêng vận tốc tổng hợp ca nô? (sách giáo khoa chuyên lý 7) A vAB B vBC Giải : vAC a/ Gọi VAB , VBC , VAC vận tốc ca nô so với nước, vận tốc dòng nước so với bờ, vận tốc ca nơ so với bờ, ta có: VAC = VAB + VBC Các vec tơ vận tốc biểu diễn hình vẽ Vận tốc ca nô so với nước : VAB = = (m/s) C (H8) Vận tốc dòng nước so với bờ : VBC = = (m/s) C Vận tốc ca nô so với bờ: V2AC = V2AB + V2BC = 42 + 32 = 25 vAC’  VAC = (m/s) vC’B A Lý luận tương tự ta dễ dáng suy : vAB Vận tốc tổng hợp ca nô : VAB = (m/s) Vận tốc dòng nước : VC’B = (m/s) ( H9) Vận tốc riêng ca nô : VAC’ = (m/s) Vậy muốn ca nô chạy dự định phải hướng mũi ca nô đến vị trí C’ bên bờ sơng cách bến dự định B khoảng 600m phía đầu nguồn ca nô phải chạy với vận tốc m/s ( Ở ví dụ , cho ta lưu ý phép cộng hai đại lượng hữu hướng đồng qui) Ví dụ : Cho hệ hình vẽ (H10) phải treo vào vị trí B vật có trọng lượng để hệ cân ( bỏ qua khối lượng AC) Cho biết AC = 3AB B A B C 2m (H10) P Xem hệ ( H11) cân tương đương với AC cân , với C điểm tựa Vật có khối lượng 2m tao trọng lượng ( P), phải tác dụng lên B lực F cho : F.BC = P.AC => F= = 2.10m = 30m Vậy muốn hệ cân phải treo vào B vật có khối lượng 3m ( Ở ví dụ cho ta lưu ý khả giảng lược toán tương đương) c/ Chiều lực ma sát ngược với chiều chuyển động vật: Ví dụ : Một tơ lên dốc với vận tốc trung bình v= 2m/s thời gian 75 s hết dốc Chiều cao dốc h = 12m, công lực ma sát 12% công động sinh ra, trọng lượng tơ P = 44.103 N 1/ Tìm cơng suất động tơ ? 2/ Tìm lực kéo động tác dụng lên ô tô ? ( Trích đề thi học sinh giỏi ĐN 98-99) Giải : Xe tơ có trọng lượng P sinh lực kéo F1 kéo tơ xuống dốc, ta có : F1= F C F1 Fms P B A (H11) Chiều lực ma sát ngược với chiều chuyển động Ngồi xem tơ chuyển động nên cơng A ô tô sinh hết đoạn dốc AC ( xem H11) 1/ Công ma sát công lực F1 sinh ra: A = 12%A + F1 AC = 12% A+ P.BC => 88% A = P.BC => A = Thay số ta có : A = 44.103 2.75 = 7500000(J) = 75.105( W) Vậy công suất ô tô : p = = = 105 (W) 2/ Ta có : A= F.AC = F.v.t => F= = = 5.104 (N) Vậy lực kéo tơ : 5.104 (N) ( Ở ví dụ cho ta lưu ý chiều lực ma sát so với chiều chuyển động vật) III HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM : Sau thực nghiệm trường THCS Ngô Quyền thấy học sinh học có ý thức hơn, trình bày lý luận chặt chẽ , đặc biệt em giải tốt phần tập liên quan tính chất hữu hướng đại lượng vật lý, số học sinh bồi dưỡng ngày có chất lượng Việc lưu ý tính chất hữu hướng số đại lượng vật lý giảng dạy vật lý Trung học sở việc làm cần thiết hữu ích, giúp học sinh hiểu sâu sắc số tượng vật lý, tránh nhầm lần giải toán góp phần nâng cao chất lượng bồi dưỡng môn vật lý cho học sinh giỏi Qua việc áp dụng tính chất hữu hướng dạy chương trình vật lý Trung học sở, chúng tơi nhận thấy phần lớn em tiếp thu kiến thức tốt tập áp dụng dạng tỉ lệ học sinh đạt giỏi cao hơn, đặc biệt tập nâng cao , bồi dưỡng học sinh giỏi giúp em lý luận chặt chẽ, kết khả quan C KẾT LUẬN 1/ Những điểm hạn chế giới hạn sáng kiến kinh nghiệm: Đề tài nghiên cứu phạm vi hạn hẹp, để nâng cao chất lượng mơn vật lý người giáo viên cần phải nghiên cứu kĩ nội dung chương trình dạy học,phần đề tài nghiên cứu hỗ trợ phần để giúp em giải tốt học tốt môn vật lý 2 Lời kết: Được giúp đỡ ủng hộ nhà trường đồng nghiệp, cố gắng tìm tòi học hỏi chọn đề tài nghiên cứu giúp nâng cao chất lượng môn vật lý Trong trính viết đề tài điều kiện hạn hẹp thời gian kinh nghiệm nên số thiếu sót Tơi mong nhận nhiều ý kiến đóng góp q báu đồng chí, bạn để sáng kiến hoàn chỉnh có hiệu tốt Tơi xin chân thành cảm ơn! Quảng Tân, ngày 20 tháng 09 năm 2011 Người viết NGUYỄN THỊ LẬP TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa vật lý 8, vật lý Sách tập vật lý 8, vật lý Sách giáo viên vật lý 8, vật lý 500 tập vật lý nâng cao, Phan Hoàng Văn chủ biên 121 tập vật lý nâng cao Bài tập vật lý nâng cao- Vũ Thanh Khiết chủ biên., NXBGD • Nhận xét Hội đồng khoa học cấp: Hội đồng khoa học cấp trường: Hội đồng khoa học phòng GD DDT huyện Tuy Đức: 3.Hội đồng khoa học sở GD ĐT tỉnh ĐăkNông:  ... liên quan tính chất hữu hướng đại lượng vật lý, số học sinh bồi dưỡng ngày có chất lượng Việc lưu ý tính chất hữu hướng số đại lượng vật lý giảng dạy vật lý Trung học sở việc làm cần thiết hữu ích,... khoa vật lý 8, vật lý Sách tập vật lý 8, vật lý Sách giáo viên vật lý 8, vật lý 500 tập vật lý nâng cao, Phan Hoàng Văn chủ biên 121 tập vật lý nâng cao Bài tập vật lý nâng cao- Vũ Thanh Khi t... dạng đại lượng khác nên thực trạng học sinh nhầm lẫn giải tốn liên quan đến tính chất hữu hướng số đại lượng vật lý Việc lưu ý tính chất hữu hướng số đại lượng hữu hướng sách giáo khoa.Ngồi nhờ lưu