Sử dụng phần mềm toán học mathematica trong việc giảng dạy bài tập vật lý về chuyển động cong của chất điểm lớp 10 trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SƢ PHẠM -  - NGÔ THỊ SAN SỬ DỤNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA VÀO VIỆC GIẢNG DẠY BÀI TẬP “CHUYỂN ĐỘNG CONG CỦA CHẤT ĐIỂM” – SGK VẬT LÝ LỚP 10 THPT Chuyên ngành: Lý luận phƣơng pháp dạy học (Bộ môn Vật lý) Mã số TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ HÀ NỘI - 2009 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu Giả thuyết khoa học Phƣơng pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài Cấu trúc luận văn Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN HIỆN ĐẠI VỀ GIẢNG DẠY BÀI TẬP VẬT LÝ PHỔ THÔNG BẰNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA 1.1 Những vấn đề lý luận dạy học đại 1.2 Vai trị cơng nghệ thông tin dạy học 1.3 Giới thiệu phần mềm toán học Mathematica 1.4 Các đơn vị đo chuyển đổi đơn vị, số vật lí 1.5 Các tính tốn giải tích 1.6 Đồ hoạ Mathematica 1.7 Những vấn đề lí luận dạy học đại tập vật lý 1.8 Phƣơng pháp giải tập vật lý 1.9 Hƣớng dẫn học sinh giải tập vật lý Kết luận chƣơng Chƣơng 2: THỰC TRẠNG DẠY HỌC GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ PHẦN "CHUYỂN ĐỘNG CONG CỦA CHẤT ĐIỂM" – SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÝ LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG HIỆN NAY VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CÓ SỰ DỤNG PHẦN MỀM TỐN HỌC METHEMATICA 2.1 Phân tích nội dung kiến thức “Chuyển động cong chất điểm Lớp 10 Trung học phổ thông 2.2 Thực trạng dạy học giải tập vật lý kiến thức “Chuyển động cong chất diểm”-Lớp 10 Trung học phổ thông (Tại trƣờng Trung học phổ thơng Hồng Bàng-Hải Phịng) 2.3 Ngun tắc xây dựng hệ thống tập 2.4 Xây dựng hệ thống tập kiến thức “Chuyển động cong chất điểm” Kết luận chƣơng Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 3.2 Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm 3.3 Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ pham 3.4 Tiến trình thực nghiệm 3.5 Đánh giá hƣớng dẫn giáo viên 3.6 Đánh giá vềtính tích cực tự lực học sinh 3.7 Đánh giá tác dụng củng cố lý thuyết qua giải tập 3.8 Đánh giá tính khả thi tiến trình dạy họcđã soạn thảo Kết luận chƣơng KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận khuyến nghị DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Chúng ta sống kỷ XXI, kỷ trí tuệ sáng tạo, bùng nổ thông tin, kinh tế tri thức Tình hình phát triẻn kinh tế, xã hội đất nƣớc, đòi hỏi ngành giáo dục đào tạo phải có đổi bản, mạnh mẽ, vƣơn tới ngang tầm với phát triển chung khu vực giới Sự nghiệp giáo dục đào tạo phải góp phần định vào việc bồi dƣỡng trí tuệ khoa học, lực sáng tạo cho hệ trẻ Do việc vận dụng thành tựu cơng nghệ thông tin với phân mềm vào giảng dạy nhắm đổi phƣơng pháp dạy học trƣờng phổ thông tất yêu để nâng cao chất lƣợng dạy học, theo hƣớng đảm bảo đƣợc phát triển lực sáng tạo học sinh, bồi dƣỡng tƣ khoa học, lực tự tìm tịi chiếm lĩnh tri thức, lực giải vấn đề thích ứng với sống, thực tốt nghị lần thứ tƣ, ban chấp hành trung ƣơng Đảng Cộng Sản Việt Nam khoá VII khẳng đinh “Đổi phƣơng pháp dạy học tất cấp, bậc học, áp dụng phƣơng pháp giáo dục bồi dƣỡng cho học sinh lực tƣ duy, sáng tạo, lực giải vấn đề” Với tính ƣu việt phần mềm tốn học Mathematica nhƣ khả tính tốn, khả đồ họa, nhƣ tính dễ sử dụng việc xây dựng mơ hình vật lý Do dùng phần mềm tốn Mathematica thiết kế giảng cách trực giác mà không yêu cầu phải hiểu biết nhiều tin học.Xuất phát từ vấn đề trên, chúng tơi chọn đề tài: Sử dụng phần mềm tốn học Mathematica vào việc giảng dạy tập “chuyển động cong chất điểm” – SGK Vật lý lớp 10 THPT Mục tiêu nghiên cứu Vận dụng lý luận dạy học hiên đại vê giảng dạy tập vật lý, soạn thảo hệ thống tập tổ chức hoạt động dạy học với hệ thống tập có sử dụng phần mềm toán học Mathematica thuộc phần “chuyển động cong chất điểm” – SGK Vật lý lớp 10 THPT, góp phần đổi phƣơng pháp giảng dạy, nâng cao chất lƣợng dạy học Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt đƣợc mục đích đề chúng tơi xác định đề tài có nhiệm vụ nghiên cứu: - Nghiên cứu quan điểm đại dạy học, nghiên cứu sở lý luận giải tập vật lý, nghiên cứu phần mềm toán học mathematica - Nghiên cứu nội dung phân phối chƣơng trình kiến thức “Chuyển động cong chất điểm” tài liệu liên quan nhằm xác định đƣợc mức độ nội dung kiến thức kỹ học sinh cần nắm vững - Tìm hiểu thực tế dạy học kiến thức “Chuyển động cong chất điểm” nhằm phát khó khăn giáo viên học sinh, sai lầm phổ biến học sinh Từ đề xuất biện pháp khắc phục - Soạn thảo hệ thống tập có sử dụng phần mềm toán học Mathematica để giải sử dụng hệ thống tập vào việc tổ chức hoạt động dạy hoc giải tập chuyển động cong chất điểm” - Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm theo tiến trình dạy học soạn thảo để đánh giá hiệu việc đƣa phần mềm toán học Mathematica vào giảng dạy Đối tƣợng nghiên cứu Hoạt động dạy học giáo viên học sinh lớp 10 THPT với hỗ trợ phần mềm toán học Mathematica Giả thuyết khoa học Nếu học sinh có kiến thức tin học kiến thức vật lý “chuyển động cong chất điểm “SGK Vật lý lớp 10 THPT, giáo viên hƣớng dẫn hoạt động giải tập vật lý cho học sinh cách khai thác sử dụng phần mềm toán học Mathematica cách hợp lý góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý luận Nghiên cứu tài liệu tâm lý học, lý luận dạy học nói chung tài liệu lý luận dạy học vật lý nói riêng có liên quan đến đề tài, lý luận dạy giải BTVL dùng làm sơ định hƣớng cho trình nghiên cứu Nghiên cứu chƣơng trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên, tài liệu tham khảo theo chƣơng trình SGK vật lý lớp 10, xác định mức độ nội dung kiến thức mà học sinh cần nắm vững -Nghiên cứu tài liệu phần mềm toán học Mathematica 6.2 Nghiên cứu thực tiễn Tìm hiểu việc sử dụng máy tính phục vụ giảng dạy mơn học trƣờng THPT -Tìm hiểu việc dạy học tin học trƣờng THPT - Điều tra thực tế dạy học kiến thức “Chuyển động cong chất điểm” trƣờng THPT Đóng góp đề tài Đề tài góp phần hồn thiện lý luận phƣơng pháp dạy học Vật Lý - Giúp giáo viên biện pháp để sử dụng phần mềm toán học Mathematica vào dạy học giải tập Vật Lý phần “Chuyển động cong chất điểm” thành công Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn đƣợc trình bày ba chƣơng: Chƣơng 1: Cơ sở lý luận đại giảng dạy tập vật Lý phổ thông phần mềm toán học Mathematica Chƣơng 2: Thực trạng dạy học giải tập Vật Lý phần “Chuyển động cong chất điểm”- SGK Vật Lý lớp 10 THPT xây dựng hệ thống tập có sử dụng phần mềm toán học Mathematica Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN HIỆN ĐẠI VỀ GIẢNG DẠY BÀI TẬP VẬT LÝ PHỔ THƠNG BẰNG PHẦN MỀM TỐN HỌC MATHEMATICA 1.1 Những vấn đề lý luận dạy học đại Lý luận dạy học phận quan trọng Giáo dục học, nghiên cứu trình dạy học nhà trƣờng Nhiệm vụ lí luận dạy học tìm chất quy luật trình dạy học, nghiên cứu xây dựng nội dung, phƣơng pháp hình thức dạy học nhằm tổ chức trình dạy học đạt hiệu cao Lý luận dạy học cung cấp lý thuyết trình, dạy học đại giúp giáo viên làm tốt nhiệm vụ giảng dạy 1.1.1 Bản chất trình dạy học Dạy học phận trình sƣ phạm tổng thể, đƣờng để thực mục đích giáo dục Q trình dạy học đƣợc tổ chức nhà trƣờng phƣơng pháp sƣ phạm đặc biệt, nhằm trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức khoa học hình thành hệ thống kỹ vận dụng kiến thức vào thực tiễn 1.1.1.1 Dạy học hoạt động phối hợp hai chủ thể Phân tích khái niệm dạy học, xét mặt hình thức ta dễ dàng nhân thấy dạy học hoạt động phối hợp hai chủ thể giáo viên học sinh Dạy học đƣợc thực đồng thời với nội dung hƣớng tới mục đích Phải khẳng định rằng, hai hoạt động bị tách rời phá vỡ khái niệm trình dạy học Học tập khơng có giáo viên trở thành tự học Giảng dạy khơng có học sinh trở thành độc thoại + Giáo viên chủ thể hoạt động giảng dạy, ngƣời đƣợc đào tạo chu đáo nghiệp vụ sƣ phạm, ngƣời nắm vững kiến thức khoa học chuyên ngành, Giáo viên giữ vai trò chủ đạo tồn tiến trình dạy học + Học sinh chủ thể hoạt động học tập Chủ thể có ý thức, chủ động, tích cực sáng tạo nhận thức rèn luyện nhân cách Chính học sinh mà ngƣời ta tiến hành trình dạy học cách khơi dậy tiềm trí tuệ học sinh, nghĩa trình học tập đƣợc tiến hành học sinh Học sinh vừa mục tiêu vừa động lực trình dạy học Đó chất quan điểm "Dạy học lấy học sinh làm trung tâm" quan điểm dạy học đại, sở lý luận để tiến hành hoạt động dạy học có hiệu 1.1.1.2 Dạy học hoạt động trí tuệ, hoạt động nhận thức Dạy học hoạt động trí tuệ thầy trị, q trình vận động phát triển liên tục trí tuệ nhân cách học sinh Học tập bao gồm việc học tập Học trình nhận thức, nhằm tiếp thu kinh nghiệm lịch sử, xã hội Tập luyện rèn để có kỹ hoạt động có thái độ tốt mối quan hệ với sống lao động Bản chất trình dạy học trình nhận thức độc đáo ngƣời học sinh Trong học tập học sinh nhận thức giới thông qua tài liệu học tập, đƣợc chọn lọc từ thành văn minh nhân loại xếp theo chƣơng trình Việc học tập học sinh có hƣớng dẫn, có kiểm tra, uốn nắn từ phía giáo viên, việc nhận thức học sinh trở lên độc đáo, đƣờng giáo dục ngắn có hiệu Dạy học giúp học sinh tiến thành đạt, tránh khỏi mò mẫm, vấp váp sống Từ phân tích ta khẳng định: Quá trình dạy học trình hoạt động hai chủ thể, tổ chức, hướng dẫn điều khiển giáo viên, học sinh nhận thức lại văn minh nhân loại rèn luyện hình kỹ hoạt động, tạo lập thái độ sống tốt đẹp 1.1.1.3 Dạy học với tư cách hệ thống Quá trình dạy học chỉnh thể thống nhất, hai nhân tố trung tâm giáo viên học sinh nhiều nhân tố khác tham gia Các nhân tố bao gồm: mục đích nhiệm vụ dạy học, nội dung hình thức tổ chức dạy học, phƣơng pháp phƣơng tiện dạy học, với mơi trƣờng văn hố - trị - xã hội, mơi trƣờng kinh tế - khoa học - kỹ thuật đất nƣớc trào lƣu phát triển chung thời đại Sự vận động phát triển trình dạy học kết trình tác động biện chứng nhân tố kể Kết dạy học kết phát triển tổng hợp toàn hệ thống Muốn nâng cao chất lƣợng trình dạy học phải nâng cao chất lƣợng thành tố đồng thời nâng cao chất lƣợng tổng hợp toàn hệ thống 1.1.2 Các nhiệm vụ trình dạy học Quá trình dạy học phận trình sƣ phạm, thân mang tính mục đích cao Từ mục đích q trình sƣ phạm tổng thể, ta thấy q trình dạy học có nhiệm vụ sau đây: 1.1.2.1 Nhiệm vụ cung cấp kiến thức cho học sinh Q trình dạy học có nhiệm vụ đặc trƣng, cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức khoa học toàn diện tự nhiên, xã hội, tƣ duy, kỹ thuật nghệ thuật với hệ thống kỹ thực hành phƣơng pháp tƣ sáng tạo Nhƣ vậy, dạy học làm cho ngƣời học nắm vững hệ thống kiến thức giới sống loài ngƣời, vừa hiểu sâu, hiểu rộng, vừa biết vận dụng chúng vào hoạt động thực tiễn để hình thành kỹ hoạt động trí tuệ thực hành, tạo nên văn hóa sống, sở học vấn ngƣời 1.1.2.2 Nhiệm vụ phát triển trí tuệ cho học sinh Q trình dạy học có nhiệm vụ làm phát triển trí tuệ cho học sinh Trên sở cung cấp kiến thức khoa học, rèn luyện kỹ thực hành, với mức độ khó khăn khác nhau, "đi trƣớc", "đón đầu" để hƣớng dẫn phát triển trí tuệ cho ngƣời học Trong học tập, học sinh ln phải có cố gắng, nỗ lực, phải vƣơn lên để nắm vững kiến thức, rèn luyện phƣơng pháp tƣ sáng tạo Quá trình dạy học đại mặt trọng đến bồi dƣỡng kiến thức, mặt khác lại trọng đến việc bồi dƣỡng phƣơng pháp tƣ sáng tạo cho học sinh, giúp học sinh định hƣớng trƣớc luồng thông tin phong phú, linh hoạt, nhạy bén sử dụng kiến thức để giải tình thực tiễn phƣơng thức sáng tạo TÀI LIỆU THAM KHẢO GS-TS Tơn Tích Ái Phương pháp số NXBĐHQGHà Nội, 2001 GS-TS Tơn Tích Ái Phần mềm toán cho kỹ sư NXBĐHQG Hà Nội, 2005 A.V Muraviep Dạy cho học sinh tự nắm kiến thức vật lý NXBGD1978 Nguyễn Hải Châu Những vấn đề chung đổi mowisgiaos dục trung học phổ thông, Nhà xuất giáo dục ,2007 TS Vũ Cao Đàm, Bài giảng chuyên đề Phương pháp nghiên cứu khoa học Hà Nội 2007 Trần Trọng Hƣng, 289 toán học, nhà xuất trẻ.,1997 đề, Nguyễn Quang Học, Bài tập vật lý phổ thông nâng cao theo chuyên nhà xuất ĐHQG Hà Nội, 2000 PGS.TS Đặng Xuân Hải Bài giảng chuyên đề Tiếp cận hệ thống tiếp cận điều khiển dạy hoc, 2008 Nguyễn Viết Kính, Bạch Thành Cơng, Phan Văn Thích Vật lý hoc đại cương (Tập 1) học nhiệt học, nhà xuất ĐHQG Hầ Nội, 2003 10 Nguyễn Thế Khôi, Phạm Quý Tƣ, Lê Tất Đạt, Lê chân Hùng, Nguyễn Ngọc Hƣng, Phạm Đình Thiết, Bùi Trọng tuấn, Lê trọng Tƣờng vật lý 10 nâng cao 11 Ngô Diệu Nga Bài giảng cao học chuyên đề dạy giải tập vật Lý, 12 Lê Đức Ngọc, Bài giảng chuyên đề cao học: Phát triển chương trình, Khoa Sư phạm ĐHQG Hà Nọi , 2008 13 PGS.TS Lê Đức Ngọc, Bài giảng chuyên đề đo lƣờng đánh gia, 2008 14 Nguyễn Xuân Quế Sử dụng máy tính phân tích băng hình nghiên cứu tượng vật lý dạy học vật lý phổ thơng, Tạp chí nghiên cứu giáo dục số 11, 1999 15 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng, Tổ chức hoạy động nhận thức cho học sinh dạy học vật lý trường phổ thông NXBĐHQGHà Nội.1999 86 16 GS Phạm Hữu Tòng, Bài giảng chuyên đề; Cao học PPGD Vật Lý Hà Nội 1998 17 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng, Phạm Xuân Quế: Phương pháp dạy học vật lý trường phổ thông, NXBĐHSP,2002 18 Phạm Hữu Tịng, dạy học vật lý trƣờng phổ thơng theo định hƣớng phát triển dạy học vật lý tích cực, tự lực, tự chủ, sáng tạo tƣ khoa học, 19 Bùi Gia Thịnh, Lƣơng Duyên Bình, Nguyễn Xuân Chi, Tơ Giang, Trần Chí Minh, Vũ Quang Bài tập Vật lý 10, SGK thí điểm, NXBGD2004 20 PGS-TS Đỗ Hƣơng Trà, Bài giảng chuyên đề phương pháp dạy học Vật lý Hà Nội 2008 21 TS Đinh Thị Kim Thoa Bài giảng Chuyên đề tâm lý học dạy học Hà Nội 2008 22.TS Nguyễn Xuân Thành Bài giảng phương pháp công nghệ dạy học đại 23 Phạm Viết Vƣợng, Giáo dục học, Nhà xuất ĐHQG Hà nội, 2000 87 PHỤ LỤC Đề Một ngƣời vách đá nhô biển ném đá theo phƣơng ngang xuống biển v0=18m/s Vách đá cao h=50,0 m so với mặt nƣớc biển Lấy g=9,8 m/s2 a Sau đá chạm nƣớc? b Xác định độ lớn hƣớng vận tốc đá lúc chạm vào nƣớc c Xác định quỹ đạo đá Giải vẽ đồ thị động theo Mathematica Clear["Global`*"] sl={v0 18.0,h 50.0,g 9.8}; x[t_]=v0 t; y[t_]=-g t^2/2; Animate[Show[ParametricPlot[{x[t]/.sl,y[t]/.sl},{t,0,a},PlotRange {{0 ,60},{0,60}},PlotStyle Thick],Graphics[{PointSize[0.04],Hue[0.5],Point[{x[ a]/.sl,y[a]/.sl}]}]],{a,0.,3.3,0.05}] sol=Solve[(y[t]==-50)/.sl,t]; t1=sol[[2,1,2]]; Print["Thoi gian da cham mat bien: ",t1," giay"] v[t_]=Sqrt[v0^2+y'[t]^2]; vt=v[t1]/.sl Print["Do lon van toc cham mat bien: ",vt," m/s"] goc=ArcTan[(v0/.sl)/y'[t1]/.sl] 180/Pi Print["Van toc tao voi phuong thang dung mot goc: ",-goc," do"] Giải thông thƣờng cho học sinh Lấy gốc tọa độ mỏm đá, trục y hƣớng lên x  v0 y y   g t 2 88 Thời gian đá chạm mặt nƣớc: y  h,t1  Độ lớn của vận tốc chạm đất: vb  v02   gt1 2  36 ,1  m / s,   ArcTan Phƣơng trình quy đạo Từ hai phƣơng trình chuyển động, suy g ra: y  x2 Quỹ đạo pa bol 2v2 Đề Một máy bay bay ngang với tốc độ v0=150m/s độ cao h=490m thả gói hàng Lấy g=9,8m/s2 a Bao lâu gói hàng rơi xuống đất? b Tầm bay xa (tính theo phƣơng nằm ngang) gói hàng bao nhiêu? c Gói hàng bay theo quỹ đạo nào? Giải vẽ đồ thị động theo Mathematica: (*Bai 15.6*) Clear["Global`*"] sl={v0->150.,h->490.,g->9.8}; x[t_]=v0 t; y[t_]=-g t^2/2; sol=Solve[y[t]==-h,t] t1=sol[[2,1,2]] Print["Thoi gian de goi hang roi xuong dat: ",t1/.sl," giay"] Print["Tam bay xa cua goi hang: ",x[t1]/.sl," met"] Animate[Show[ParametricPlot[{x[t]/.sl,y[t]/.sl},{t,0,a},PlotRange- >{{0,1600},{0,-700}},PlotStyle- 89 >Thick],Graphics[{PointSize[0.04],Hue[0.9],Point[{x[a]/.sl,y[a]/.sl}]}],Grap hics[{PointSize[0.03],Hue[0.6],Point[{x[a]/.sl,0}]}]],{a,0.,10,0.05}] Giải thông thƣờng cho học sinh: a Chọn gốc tọa độ thời điểm thả hàng: x  v0 t y   g t 2 b Thời gian để gói hàng rơi xuống đất: y  h, t  b Quảng đƣờng bay xa: x  v0 t  1500 m c Phƣơng trình quỹ đạo, khử t ta có: gx y  quỹ đạo parabol 2v2 Đề Một viên đạn đƣợc bắn theo phƣơng ngang từ súng đặt độ cao h=45,0m so với mặt đất Tốc độ đạn lúc vừa khỏi nòng 250m/s a Đạn khơng khí bao lâu? b Điểm đạn rơi xuống đất cách điểm bắn theo phƣơng ngang bao xa? c Khi rơi xuống đất thành phần thẳng đứng vận tốc viên đạn có độ lớn bao nhiêu? Giải vẽ đồ thị động theo Mathematica: (*Bai 15.7*) Clear["Global`*"] sl={v0->250.,h->45.,g->9.8}; x[t_]=v0 t; y[t_]=-g t^2/2; sol=Solve[y[t]==-h,t] 90 t1=sol[[2,1,2]] Print["Thoi gian de goi hang roi xuong dat: ",t1/.sl," giay"] Print["Ðiem dan roi cach diem ban theo phuong ngang: ",x[t1]/.sl," Print[" Thanh cham met"] phan thang dung cua dan dât: ",Abs[y'[t1]/.sl]," m/s"] Animate[Show[ParametricPlot[{x[t]/.sl,y[t]/.sl},{t,0,a},PlotRange>{{0,900},{0,-50}},PlotStyle->Thick ,AspectRatio>1.],Graphics[{PointSize[0.04],Hue[0.9],Point[{x[a]/.sl,y[a]/.sl}]}]],{a,0.,t1/ sl,0.05}] Đề 4Một vật đƣợc phóng lên với vận tốc ban đầu v0=60m/s chếch 30o so với phƣơng nằm ngang Sau 4,0s, vật rơi vào sƣờn đồi Lấy g=9,8m/s2 Hỏi: a Vận tốc vật điểm cao b Khoảng cách từ điểm phóng đến điểm chạm vào sƣờn đồi (*Bai 15.8*) Clear["Global`*"] sl={v0->60.,alfa->30.Degree,t1->4,g->9.8}; x[t_]=v0 Cos[alfa] t; y[t_]=v0 Sin[alfa] t-g t^2/2; vx[t_]=v0 Cos[alfa] vy[t_]=v0 Sin[alfa]-g t sol=Solve[vy[t]==0,t] t2=t/.sol/.sl Print["Van toc cua vat tai diem cao nhat: ",Sqrt[(vx[t2]/.sl)^2+(vy[t2]/.sl)^2]," m/s"] Print["Khoang cach ngang tu diem phong den diem suon doi: 91 ",x[t1]/.sl," m"] Print["Khoang cach den suon doi: ",Sqrt[(x[t1]/.sl)^2+(y[t1]/.sl)^2]," m"] Đề (15.9) Một ngƣời lính cứu hỏa đứng cách tòa nhà cháy 50m, cầm vòi phun nƣớc chếch 30,0 o, so với phƣơng ngang Vận tốc dòng nƣớc lúc rời khỏi vòi 40,0 m/s Hỏi dòng nƣớc phun tới độ cao tòa nhà ? Lấy g=9,8m/s2 (*Bai 15.9*) Clear["Global`*"] sl={v0->40.,alfa->30.Degree,l->50,g->9.8}; x[t_]=v0 Cos[alfa] t; y[t_]=v0 Sin[alfa] t-g t^2/2; sol=Solve[x[t]==l/.sl,t] t1=sol[[1,1,2]] Print["Do cao voi nuoc dat toi: ",y[t1]/.sl," m"] Animate[Show[ParametricPlot[{x[t]/.sl,y[t]/.sl},{t,0,a},PlotRange>{{0,52},{0,25}},PlotStyle->Thick,GridLines>{{50},None}],Graphics[{PointSize[0.04],Hue[0.5],Point[{x[a]/.sl,y[a]/.sl}]} ]],{a,0.,t1,0.05}] Đề Một ngƣời dùng súng ngắm thẳng vào bia mà bắn Đúng vào lúc viên đạn rời khỏi nịng súng bia rơi tự từ trạng thái đứng yên (hình vẽ) Hãy giải thích đạn trúng bia (*15.10*) Clear["Global`*"] (*Giai thich*) t1=l/(v0 Cos[alfa]) h1=v0 Sin[alfa] t1-g t1^2/2 h2=l Tan[alfa]-g t1^2/2 92 h1==h2 (*Ve thi dong*) sl={l->500.,v0->200.,alfa->47.Degree,g->9.8} x1[t_]=v0 Cos[alfa] t y1[t_]=v0 Sin[alfa]t-g t^2/2 x2[t_]=l/Cos[alfa] y2[t_]=l Tan[alfa]-g t^2/2 Animate[Show[ParametricPlot[{x1[t]/.sl,y1[t]/.sl},{t,0,a},PlotRange>{{0,600},{0,700}},PlotStyle->Thick,GridLines->{{500},{l Tan[alfa]/.sl}}],Graphics[{PointSize[0.04],Hue[0.9],Point[{x1[a]/.sl,y1[a]/.sl}]} ],Graphics[{PointSize[0.04],Hue[0.6],Point[{500.,y2[a]/.sl}]}]],{a,0.,5,0.05}] Cho kết h1=h2 Đề Một cầu thủ bóng rổ cao 2,00m, đứng cách xa rổ 10,0m, ném bóng vào rổ với góc ném 45,0o so với phƣơng ngang Miệng rổ độ cao 3,05m Hỏi ngƣời phải ném bóng với tốc độ ban đầu băng để bóng rơi trúng vào rổ ? (*Bai 15.11*) Clear["Global`*"] sl={hn->2.0,hro->3.05,l->10.0,alfa->45Degree,g->9.8}; x[t_]=v0 Cos[alfa] t y[t_]=hn+v0 Sin[alfa]t-g t^2/2 sol=Solve[{x[t]==l/.sl,y[t]==hro/.sl},{t,v0}] v0=sol[[2,1,2]] t1=sol[[2,2,2]] Print["Van toc ban dau cua bong: ",v0," m/s"] Animate[Show[ParametricPlot[{x[t]/.sl,y[t]/.sl},{t,0,a},PlotRange- >{{0,11},{0,5}},PlotStyle->Thick,GridLines- 93 >{{10.},None}],Graphics[{PointSize[0.04],Hue[0.5],Point[{x[a]/.sl,y[a]/.sl}] }]],{a,0.,t1,0.05}] Đề Một học sinh ném bóng với tầm xa cực đại L Hỏi em ném bóng theo phƣơng thẳng đứng cao ? Giả sử bắp em truyền cho bóng tốc độ hai trƣờng hợp Mathematica (* Bai 15.12*) Clear["Global`*"] x=v0 Cos[45 Degree] t y=v0 Sin[45 Degree]t- g t^2/2 sol1=Solve[{x==L,y==0},{v0,t}] v0=sol1[[2,1,2]] vy=v0- g t sol2=Solve[vy==0,t] t2=sol2[[1,1,2]] h=v0 t2-g t2^2/2 Print["Do cao cuc dai hoc sinh nem thang dung: ",h," met"] Kết cho L/2 Đề Một ngƣời đứng hành lang toa tàu chạy với vận tốc không đổi đánh rơi cam xuống đƣờng Hãy mô tả quỹ đạo cam đƣợc nhìn thấy bởi: a ngƣời tàu b ngƣời đứng mặt đất cạnh đƣờng tàu (*Bai 15.13*) (* Dôi voi nguoi dung tren tau qua cam roi tu do*) (* Ðôi voi nguoi dung duoi dat*) Clear["Global`*"] 94 eq1=x==v0 t eq2=y==g t^2/2 Eliminate[{eq1,eq2},t] Nhƣ phƣơng trinh quỹ đạo cam theo ngƣời đứng dƣới mặt đất là: y g x2 2v2 quỹ đạo parabol Đề 10 (15.14) Một vật đƣợc ném lên thẳng đứng sau 2,0 s lại rơi đến vị trí ban đầu Lấy g=9,8m/s2 Tìm a Tốc độ ban đầu v0 vật b Độ cao h mà vật đạt tới (*Bai 15.14*) Clear["Global`*"] sl={t2->2.0,g->9.8} v0=g t2/2 h=v0 (t2/2)-g(t2/2)^2/2 Print[" Toc ban dau cua vat: ",v0/.sl," m/s"] Print["Do cao h vat dat duoc: ",h/.sl, " met"] (*Bai 15.5*) Clear["Global`*"] sl={v0 18.0,h 50.0,g 9.8}; x[t_]=v0 t; y[t_]=-g t^2/2; Animate[Show[ParametricPlot[{x[t]/.sl,y[t]/.sl},{t,0,a},PlotRange {{0 ,60},{0,-60}}, PlotStyle Thick], Graphics[{PointSize[0.04],Hue[0.5], Point[{x[a]/.sl,y[a]/.sl}]}]],{a,0.,3.3,0.05}] sol=Solve[(y[t]==-h)/.sl,t]; 95 t1=sol[[2,1,2]]; Print["Thoi gian da cham mat bien: ",t1," giay"] v[t_]=Sqrt[v0^2+y'[t]^2] vt=v[t1]/.sl Print["Do lon van toc cham mat bien: ",vt," m/s"] goc=ArcTan[(v0/.sl)/y'[t1]/.sl] 180/Pi Print["Van toc tao voi phuong thang dung mot goc: ",-goc," do"] 96 ... Chƣơng 1: Cơ sở lý luận đại giảng dạy tập vật Lý phổ thơng phần mềm tốn học Mathematica Chƣơng 2: Thực trạng dạy học giải tập Vật Lý phần ? ?Chuyển động cong chất điểm? ??- SGK Vật Lý lớp 10 THPT xây... luận dạy học hiên đại vê giảng dạy tập vật lý, soạn thảo hệ thống tập tổ chức hoạt động dạy học với hệ thống tập có sử dụng phần mềm tốn học Mathematica thuộc phần ? ?chuyển động cong chất điểm? ??... tin học. Xuất phát từ vấn đề trên, chọn đề tài: Sử dụng phần mềm toán học Mathematica vào việc giảng dạy tập ? ?chuyển động cong chất điểm? ?? – SGK Vật lý lớp 10 THPT Mục tiêu nghiên cứu Vận dụng lý