Phân loại và giải bài tập cơ học đại cương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA SƯ PHẠM BỘ MÔN VẬT LÝ -oOo - TRƯƠNG THANH TUẤN Lớp DH5L Khoá luận tốt nghiệp hệ đại học ngành sư phạm vật lý PHÂN LOẠI VÀ GIẢI BÀI TẬP CƠ HỌC ĐẠI CƯƠNG Giáo viên hướng dẫn: Th.s LÊ ĐỖ HUY Long Xuyên, tháng năm 2008 LỜI CẢM ƠN - DÕE - Những lời xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học An Giang đào tạo suốt thời gian qua, đề tạo điều kiện để chúng tơi hồn thành khóa luận Tôi xin chân thành cảm ơn khoa sư phạm tạo điều kiện thuận lợi giúp chúng tơi hồn thành khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn thầy Lê Đỗ Huy nhiệt tình hướng dẫn hỗ trợ chúng tơi suốt q trình làm khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô môn vật lý thầy cô khác tạo điều kiện, giúp đỡ chũng nhiều mặt để hồn thành khóa luận Cuối tơi xin cảm ơn đến bạn sinh viên tham gia nghiên cứu giúp đỡ suốt trình làm khố luận Phần I: Những Vấn Đề Chung I Lý Do Chọn Đề Tài Trong trình học tập mơn vật lý, mục tiêu người học môn việc học tập kiến thức lý thuyết, hiểu vận dụng lý thuyết chung vật lý vào lĩnh vực cụ thể, lĩnh vực việc giải tập vật lý Bài tập vật lý có vai trị đặc biệt quan trọng q trình nhận thức phát triển lực tư người học, giúp cho người học ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức, rèn luyện kỷ năng, kỷ xảo, ứng dụng vật lý vào thực tiển, phát triển tư sáng tạo Bài tập vật lý phong phú đa dạng, mà kỷ người học vật lý phải giải tập vật lý Để làm điều địi hỏi người học phải nắm vững lý thuyết, biết vận dụng lý thuyết vào loại tập phải biết phân loại dạng tập cụ thể, có việc áp dụng lý thuyết vào việc giải tập vật lý dể dàng Đối với môn học môn học mở đầu nghành vật ký, tiền đề để học môn học khác vật lý Nhưng học môn học tơi thấy mơn học quen thuộc, khơng q khó để tiếp cận để học tốt khơng phải dể để vận dụng lý thuyết chung vào tập cụ thể ta phải biết tập thuộc dạng tập nào, loại tập phải vận dụng kiến thức lý thuyết để giải giải để có kết tốt Với mục đích giúp bạn sinh viên định hướng tốt tập học để áp dụng lý thuyết chung vào việc giải tập cụ thể thu kết tôt chọn đề tài: “Phân loại giải tập học đại cương” II Đối Tượng Nghiên Cứu Nội dung phần học đại cương Bài tập học đại cương III Mục Đích Nghiên Cứu Vận dụng lý thuyêt để giải tập học nhằm nâng cao khả nhận thức thân Phân loại tập theo cách giải Tìm phương pháp giải cho loại tập “cơ học” đại cương IV Nhiệm Vụ Nghiên Cứu Hệ thống, khái quát kiến thức học Phân loại, nêu giải số tập bản, mang tính chất khái quát để thuận tiện cho việc học tập mơn học làm tài liệu tham khảo sau Nêu số tập đề nghị Trang V Giả thuyết khoa học Nếu phân loại tập thành dạng tổng quát tìm phương pháp giải tổng quát cho loại VI Phương pháp nghiên cứu Phương pháp đọc sách tham khảo tài liệu Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia Phương pháp toán học VII Phạm Vi Nghiên Cứu Do thời gian nhiều nguyên nhân khách quan khác nên nghiên cứu chương: “Các định luật bảo toàn” “trường hấp dẫn” phần học đại cương VIII Đóng Góp Của Khóa Luận Thông qua đề tài giúp em rèn luyện thêm kỷ giải tập ứng dụng lý thuyết chung vào tập cụ thể Giúp có nhìn khái qt tập học, từ tăng cường hứng thú học tập cho học sinh, sinh viên học phần học Có thể làm tài liệu tham khảo cho sinh viên, học sinh học học phần học IX Dàn Ý Khóa Luận: Phần I: Những vấn đề chung I Lý chọn đề tài II Đối tượng nghiên cứu III Mục đích nghiên cứu IV Nhiệm vụ nghiên cứu V Giả thuyết khoa học VI VII VIII IX Phương pháp nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Đóng góp khóa luận Dàn ý khóa luận Phần II: Nội dung Chương I Cơ sở lý luận tập vật lý I II III Khái niệm tập vật lý Vai trò tác dụng tập vật lý Phân loại tập vật lý Phân loại theo nội dung Phân loại theo cách giải Phân loại theo trình độ phát triển tư Trang IV V Cơ sở định hướng giải tập vật lý Hoạt động giải tập vật lý Phương pháp giải tập vật lý Các bước chung giải toán vật lý Lựa chọn tập vật lý Kết luận Chương II Cơ sở lý thuyết I Các Định Luật Bảo Toaøn Định luật bảo toàn động lượng Định luật bảo toàn Định luật bảo toàn momen xung lượng II Trường Hấp Dẫn Định luật vạn vật hấp dẫn Cường độ trường hấp dẫn Thế hấp dẫn Chuyển động trường hấp dẫn trái đất III Kết luận Chương III Phân loại tập “Cơ Học” đại cương I II III IV Phân loại tập Giải số tập điển hình Các định luật bảo toàn Trường hấp dẫn Bài tập kiến nghị Các định luật bảo toàn Trường hấp dẫn Kết luận Phần III: Kết luận Trang Phần II: Nội dung Chương I Cơ sở lý luận tập vật lý I Khái niệm tập vật lý Bài tập vật lý yêu cầu đặt cho người học, người học giải dựa sở lập luận logic, nhờ phép tính tốn, thí nghiệm, dựa kiến thức khái niệm, định luật thuyết vật lý II Vai trò tác dụng tập vật lý Xét mặt phát triển tính tự lực người học rèn luyện kỷ vận dụng kiến thức lĩnh hội vai trị tập vật lý q trình học tập có giá trị lớn Bài tập vật lý sử dụng nhiều khâu trình dạy học - Bài tập phương tiện nghiên cứu tượng vật lý Trong trình dạy học vật lý, người học làm quen với chất tượng vật lý nhiều cách khác như: Kể chuyện, biểu diễn thí nghiệm, làm thí nghiệm, tiến hành tham quan Ở tính tích cực người học chiều sâu độ vững kiến thức lớn “tình có vấn đề” tạo ra, nhiều trường hợp nhờ tình làm xuất kiểu tập mà trình giải người học phát lại quy luật vật lý tiếp thu quy luật hình thức có sẵn - Bài tập phương tiện hình thành khái niệm Bằng cách dựa vào kiến thức có người học, trình làm tập, ta cho người học phân tích tượng vật lý nghiên cứu, hình thành khái niệm tượng vật lý đại lượng vật lý - Bài tập phương tiện phát triển tư vật lý cho người học Việc giải tập làm phát triển tư logic, nhanh trí Trong q trình tư có phân tích tổng hợp mối liên hệ tượng, đại lượng vật lý đặc trưng cho chúng - Bài tập phương tiện rèn luyện kỷ vận dụng kiến thức người học vào thực tiển Đối với việc giáo dục kỷ thuật tổng hợp tập vật lý có ý nghĩa lớn, tập phương tiện thuận lợi để người học liên hệ lý thuyết với thực hành, học tập với đời sống Nội dung tập phải đảm bảo yêu cầu sau: + Nội dung tập phải gắn với tài liệu thuộc chương trình học + Hiện tượng nghiên cứu phải áp dụng phổ biến thực tiển + Bài tập đưa phải vấn đề gần gũi với thực tế + Khơng nội dung mà hình thức tập phải gắn với điều kiện thường gặp sống Trong tập khơng có sẳn kiện mà phải tìm kiện cần thiết sơ đồ, vẽ kỷ thuật, sách báo tra cứu từ thí nghiệm - Bài tập tượng vật lý sinh hoạt ngày có ý nghĩa to lớn Chúng giúp cho người học nhìn thấy khoa học vật lý xung quanh chúng ta, bồi dưỡng khả quan sát cho người học Với tập này, trình giải, người học có kỷ năng, kỷ xảo để vận dụng kiến thức vào việc Trang phân tích tượng vật lý khác tự nhiên, kỷ thuật đời sống Đặc biệt có tập giải địi hỏi người học phải sử dụng kinh nghiệm lao động, sinh hoạt sử dụng kết quan sát thực tế ngày - Bài tập vật lý phương tiện để giáo dục người học Nhờ tập vật lý ta giới thiệu cho người học biết xuất tư tưởng, quan điểm tiên tiến, đại, phát minh, thành tựu khoa học nước Tác dụng giáo dục tập vật lý thể chổ: chúng phương tiện hiệu để rèn luyện đức tính kiện trì, vượt khó, ý chí nhân cách người học Việc giải tập vật lý mang đến cho người học niềm phấn khởi sáng tạo, tăng thêm yêu thích môn, tăng cường hứng thú học tập - Bài tập vật lý phương tiện kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức, kỷ năng, kỷ xảo người học Đồng thời cơng cụ giúp người học ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức III Phân loại tập vật lý Tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà ta có nhiều cách phân loại tập vật lý khác nhau: Phân loại theo mục đích, phân loại theo nội dung, phân loại theo cách giải, phân loại theo mức độ khó dể Phân loại theo nội dung Có thể chia làm bốn loại: - Bài tập có nội dung lịch sử: Đó tập, câu hỏi chứa đựng kiến thức có đặc điểm lịch sử, liệu thí nghiệm, phát minh, sáng chế câu chuyện có tính chất lịch sử - Bài tập có nội dung cụ thể trừu tượng + Bài tập có nội dung cụ thể tập liệu đầu cụ thể người học tự giải chúng dựa vào vốn kiến thức có Ưu điểm tập cụ thể tính trực quan cao gắn vào đời sống + Bài tập có nội dung trừu tượng tập mà liệu cho không cụ thể, nét bật tập trừu tượng chất vật lý nêu bật lên, tách khơng lẫn lộn với chi tiết không - Bài tập có nội dung theo phân mơn: Trong vật lý học người ta phân chuyên nghành nhỏ để nghiên cứu tập xếp loại theo phân mơn - Bài tập có nội dung kỷ thuật tổng hợp: Đó tập mà số liệu, kiện gắn với số liệu thực tế ngành kỷ thuật, công nghiệp, tập có ứng dụng thực tế Phân loại theo cách giải Có thể chia thành bốn loại - Bài tập định tính: Đây loại tập mà việc giải khơng địi hỏi phải làm phép tính hoăc phép tính đơn giản nhẩm Muốn giải tập phải dựa vào khái niệm, định luật vật lý học, xây dựng suy luận logic, để xác lập mối liên hệ phụ thuộc vào chất đại lượng vật lý Bài tập định tính có tác dụng lớn việc cố kiến thức học, giúp đào sâu chất tượng vật lý, rèn luyện kỷ vận dụng kiến thức vào Trang thực tiễn sống, rèn luyện lực quan sát, bồi dưỡng tư logic Vì loại tập có giá trị cao, ngày sử dụng nhiều - Bài tập định lượng: Là tập mà giải phải thực loạt phép tính thường phân làm hai loại: tập tập dượt tập tổng hợp + Bài tập tập dượt loại tập tính tốn đơn giản, muốn giải cần vận dụng vài định luật, vài công thức, loại giúp cố kiến thức vừa học đồng thời giúp nắm kỷ kiến thức cách vận dụng + Bài tập tổng hợp loại tập tính tốn phức tạp, muốn giải phải vận dụng nhiều khái niệm, nhiều cơng thức, loại có tác dụng đặc biệt việc mở rộng, đào sâu kiến thức phần khác chương trình, đồng thời giúp người học biết tự lựa chọn định luật, công thức cần thiết định luật cơng thức học - Bài tập thí nghiệm: Là loại tập địi hỏi phải làm thí nghiệm giải Những thí nghiệm mà tập đòi hỏi phải tiến hành phòng thí nghiệm nhà với dụng cụ đơn giản mà người học tự làm, tự chế Việc giải tập đòi hỏi phải biết cách tiến hành thí nghiệm biết vận dụng cơng thức cần thiết để tìm kết Loại tập kết hợp tác dụng loại tập vật lý nói chung loại tập thí nghiệm thực hành có tác dụng tăng cường tính tự lực người học - Bài tập đồ thị: Là loại tập số liệu dùng làm liệu để giải phải tìm đồ thị cho trước ngược lại Loại đòi hỏi người học phải biểu diễn trình diễn biến tượng nêu tập đồ thị Phân loại theo trình độ phát triển tư 3.1 Các cấp độ nhận thức theo Bloom Biết (Knowledge) Nhớ thông tin Nhớ ngày tháng, kiện nơi chốn Biết ý Nắm bắt chủ đề Gợi ý câu hỏi kiểm tra biết: Liệt kê, định nghĩa, mơ tả, xác định, việc gì, ai, nào, đâu,… Hiểu (Comprehension) Hiểu ý nghĩa thông tin Có thể trình bày lại cách khác Có thể so sánh, xếp lại, gộp nhóm lại, suy luận nguyên nhân Có thể dự đoán kết Gợi ý câu hỏi kiểm tra hiểu: Tóm tắt, mơ tả, dự đốn, kết hợp, phân biệt, ước lượng, mở rộng,… Vận dụng (Application) Sử dụng thông tin Trang Dùng phương pháp, quan niệm, lý thuyết hồn cảnh, tình Sử dụng kiến thức, kỷ vào việc giải vấn đề đặt Gợi ý câu hỏi: Vận dụng, chứng minh, tính tốn, minh họa, giải quyết, thay đổi Phân tích (Analysis) Nhận biết ý nghĩa bị che dấu Phân tách vấn đề thành cấu phần mối liên hệ chúng Gợi ý câu hỏi kiểm tra: Phân tích, phân rã, giải thích, kết nối, phân loại, xếp, chia nhỏ, so sánh, lựa chọn,… Tổng hợp (synthesis) Sử dụng ý tưởng cũ, tạo ý tưởng Khái quát hóa từ kiện cho Liên kết vùng kiến thức lại với Suy hệ Gợi ý câu hỏi kiểm tra: Tích hợp, thay đổi, xếp lại, tạo ra, thiết kế, tổng quát hóa,… Đánh giá (Evaluation) So sánh phân biệt khái niệm Đánh giá giá trị lý thuyết Chọn lựa dựa vào suy luận có lý Xác nhận giá trị Nhận biết tính chất chủ quan Gợi ý câu hỏi kiểm tra: Đánh giá, định, xếp loại, kiểm tra, kết luận, tổng quát,… 3.2 Phân loại Theo đó, việc giải tập vật lý, ta phân thành ba bậc trình nhận thức - Bài tập nhận biết, tái hiện, tái tạo lại: Đó tập địi hỏi người học nhận được, nhớ lại kiến thức học, nêu tài liệu Đó câu hỏi khái niệm, định luật, thuyết vật lý ứng dụng vật lý - Bài tập hiểu, áp dụng: Với tập đại lượng cho có mối liên hệ trực tiếp với đại lượng phải tìm thơng qua cơng thức, phương trình mà người học học Bài tập loại đòi hỏi người học nhận lại, nhớ lại mối liên hệ đại lượng cho đại lượng phải tìm Tiến trình luận giải đơn giản phương trình ẩn số giải thích tính chất Trang dựa vào đặt điểm, vào tính chất vật lý học Sử dụng giải thích tượng vật lý, rèn luyện kỹ sử dụng thuật ngữ vật lý - Bài tập vận dụng linh hoạt: Loại tập sử dụng sau người học nghiên cứu tài liệu mới, có tác dụng cố, khắc sâu kiến thức lĩnh hội đồng thời bổ khuyết mà nghiên cứu tài liệu người học mơ hồ, hiểu sai Với tập vận dụng linh hoạt đòi hỏi phải có khả vận dụng phối hợp kiến thức học với kiến thức trước Việc giải tập vận dụng linh hoạt phát triển người học tư logic, tư phân tích tổng hợp, đồng thời thấy mối liên hệ biện chứng kiến thức học Chính tập vận dụng linh hoạt cầu nói kiến thức sách với vấn đề thực tế đời sống kỹ thuật Tóm lại: Bài tập vật lý đa dạng, vấn đề phân loại tập phân môn cần thiết để học tốt phân mơn IV Cơ sở định hướng giải tập vật lý Hoạt động giải tập vật lý - Mục tiêu cần đạt tới giải toán vật lý tìm câu trả lời đắn, giải đáp vấn đề đặt cách có khoa học chặt chẽ Quá trình giải tốn thực chất tìm hiểu điều kiện toán, xem xét tượng vật lý đề cập dựa kiến thức vật lý, toán để nghĩ tới mối liên hệ cho cần tìm cho thấy phải tìm có mối liên hệ trực tiếp gián tiếp với cho, từ đến rõ mối liên hệ tường minh trực tiếp phải tìm với biết nghĩa tìm lời giải đáp cho tốn đặt - Hoạt động giải tốn vật lý có hai phần việc quan trọng là: + Việc xác lập mối liên hệ bản, cụ thể dựa vận dụng kiến thức vật lý vào điều kiện cụ thể toán cho + Sự tiếp tục luận giải, tính tốn, từ mối liên hệ xác lập đến kết cuối việc giải đáp vấn đề đặt toán cho - Sự nắm vững lời giải toán vật lý phải thể khả trả lời câu hỏi: Việc giải toán cần xác lập mối liên hệ nào? Sự xác lập liên hệ dựa vận dụng kiến thức vật lý nào? Vào điều kiện cụ thể tốn? - Đối với tập định tính, ta khơng phải tính tốn phức tạp cần phải có suy luận logic bước để đến kết luận cuối Phương pháp giải tập vật lý Xét tính chất thao tác tư giải tập vật lý người ta thường dùng hai phương pháp sau - Phương pháp phân tích: Theo phương pháp điểm xuất phát đại lượng cần tìm Người giải phải tìm xem đại lượng chưa biết có liên quan với đại lượng vật lý khác, biết liên hệ biểu diễn thành cơng thức tương ứng, làm biểu diễn hồn tồn đại lượng cần tìm đại lượng biết tốn giải xong Như phương pháp thực chất phân tích tốn phức tạp thành tốn đơn giản dựa vào quy tắc tìm lời giải mà lần lược giải tập này, từ đến lời giải cho tốn phức tạp Trang Với sin θ = OI = IA d (d + x2 Vậy ∆g y = πR Gρ ) d (1) (d + x ) r r Đặt g gia tốc A đất khơng có hang rỗng g A gia tốc lúc có hang rỗng, R bán kính hang r r Vậy g = g A + ∆g 2 ⇒ g y = g Ay + ∆g y hay g Ay = g y − ∆g y b Từ (1) cho thấy ∆g y = ∆g y max x = ∆g y nhỏ x lớn Theo đề x = 0: d ∆g y = πR Gρ = 14.10 − d (2) Và x = 150 m : ∆ ′g y = πR Gρ d (d + 150 ) 2 = 10.10 − ⎛ d + 150 Chia (2) cho (3) ta ⎜⎜ d2 ⎝ ⇒ d= 150 (3) ⎞2 ⎟⎟ = 1,4 ⎠ = 299 m 1,4 − Thay vào (2) ta có: R = 3.14.10 − 5.d 3.14.10 − 5.299 = = 252 m 4π Gρ 4π 6,67.10 −11.2,8.10 c Nếu hang chứa dầu thơ độ giảm: ∆g y = πR G (ρ − ρ1 ) Khi đó: ∆g y1 = ∆g y d (d + x2 ) ρ − ρ1 2,8 − = 14.10 − ρ 2,8 ∆g y1 = 9.10 − m / s ∆ ′g y1 = ∆ ′g y ρ − ρ1 2,8 − = 10.10 − ρ 2,8 ∆ ′g y1 = 6,43.10 − m / s Trang 52 - Bước Biện luận Kiểm tra lại thứ nguyên cơng thức vừa tìm được, qua kiểm tra lại kết Với việc tính tốn người ta cịn áp dụng vào việc thăm dị khống sản lịng đất Bài Một cầu rỗng có khối lượng M, bán kính b, bán kính ngồi a a Tìm biểu thức lực hấp dẫn F khối cầu tác dụng lên hạt m đặt cách tâm O cầu khoảng r, với r diến thiên từ đến ∞ b Tìm biểu thức tương ứng hấp dẫn U(r) a b - O B c A N m r Bước Phân tích Để tìm biểu thức hấp dẫn lực hấp dẫn M tác dụng lên m ta xét đến trường hợp sau: TH1 ≤ r ≤ b , hay điểm m nằm lịng vật M, M khơng tác dụng lực lên m hấp dẫn số Để tính số tùy thuộc vào việc chọn gốc ta Có thể chọn gốc O hay ∞ TH2 b ≤ r ≤ a , có phần cầu có bán kính từ b r tác dụng lực hấp dẫn lên m Tương tự TH1 ta tìm hấp dẫn lực hấp dẫn tác dụng lên m TH3 r ≥ a , khối cầu tác dụng lực hấp dẫn lên m - Bước Giải a Biểu thức lực hấp dẫn a b O B c A r N m Tính lực F cho trường hợp TH1 ≤ r ≤ b F = TH2 b ≤ r ≤ a F = −G M 1m r2 (1) Vơi M khối lượng phần cầu có bán kính từ b đến r Trang 53 Ta có ( ) ( ) π r − b3 M ρV1 V1 r − b3 = = = = M ρV V π a − b a − b3 ⇒ M1 = r − b3 M a3 − b3 Thay vào (1) ta có: F = −G mM r − b r a3 − b3 (2) Trong khoảng F(r) nghịch biến TH3 r ≥ a F = −G dF < dr Mm , khoảng F(r) đồng biến r2 Đồ thị biểu diễn F theo r O F bBa A r r b Biểu thức hấp dẫn Ta có F = − dU Ta xét trường hợp: dr dU = ⇒ U = U = const , nghĩa dr điểm hốc rỗng TH1 ≤ r ≤ b F = nên Để tính U ta tính U tâm O: U = ∫ dU = ∫ − G m dM r (4) Với dM khối lượng nguyên tố thể tích vỏ cầu: dM = ρdV Trong tọa độ cầu dV = r dΩdr , với dΩ phần tử gốc khối Thay vào (4) ta được: 4π ⎛ Gm r2 U = ∫ ρdΩ ∫ − r dr = 4πρ ⎜⎜ − Gm r ⎝ b a a ⎞ ⎟⎟ ⎠b Trang 54 ( U = −2πρGm a − b ) (5) ( Ta lại có: M = ρV = ρ π a − b 3 ⇒ ρ= 3M 4π a − b ( Vậy U = − ) ) 3GMm(a + b ) a + ab + b ( ) (6) TH2 b ≤ r ≤ a Từ (2) (3) suy ra: ⎛ b3 ⎞ ⎜⎜ r − ⎟⎟ r ⎠ ⎝ dU mM =G dr a − b3 ⇒ U =G Mm a − b3 ⎛ r b3 ⎞ ⎜⎜ + ⎟⎟ + const r ⎠ ⎝ (7) Xét điểm B U = U , (7) thành: − ( ) Mm ⎛ b b ⎞ 3GMm a − b ⎜ + ⎟⎟ + const = G b ⎠ a − b ⎜⎝ 2 a3 − b3 ( ⇒ const = − ) 3GMma 2(a − b ) Vậy (6) thành U = GMm a3 − b3 ( ) ⎛ r b3 ⎞ ⎜⎜ + − a ⎟ r ⎟⎠ ⎝ (8) TH3 với r ≥ a coi cầu gây giống chất điểm khối lượng M đặt O: U = −G - Mm r Bước Biện luận Kiểm tra lại thứ ngun cơng thức vừa tìm được, qua kiểm tra lại kết Do phụ thuộc vào gốc tọa độ nên việc chọn gốc tọa độ O ta kết ta chọn gốc tọa độ ∞ ta kết sai khác số III Một số tập kiến nghị Các định luật bảo toàn Bài Một vật ném theo phương hợp với phương nằm ngang góc α với vận tốc ban đầu v0 Tìm chiều cao mà động vật nó? Trả lời h = v02 4g Trang 55 Bài Một lực tác dụng vào vật có khối lượng 3kg cho vị trí vật hàm thời gian x = 3t – 4t2 + t3 Trong x tính mét t tính giây Hãy tính cơng lực thực từ t1 = đến t2 = 4s Trả lời A = 528 J Bài Trái Đất quay quanh Mặt Trời vòng hết năm Phải thực công Trái Đất để giữ đứng yên so với Măt Trời? Cho biết khối lượng Trái Đất m = 5,98.1024kg, khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời R = 1,5.1011m coi Trái Đất chất điểm Trả lời A = − 2mπ R = −2,67.10 33 J T2 Bài Một ô tô chuyển động với vận tốc 10 m/s Trước vật cản người lái phanh gấp cho bánh xe ngừng quay Xe tiếp quãng đường đến ngừng hẳn hệ số ma sát 0,2 Trả lời s = v2 = 25,5 m 2kg Bài Một viên đạn khối lượng m bay ngang xuyên vào vật có khối lượng M treo hai sợi dây giống chiều dài l dừng lại Khi hai dây lệch gốc ϑ (như hình) Giả sử m WB Bài a Tính tốc độ li khỏi sức hút Mặt Trời vật đứng yên bề mặt Mặt Trời? b Ở cách tâm Mặt Trời khoảng R = 1,5.1011 m (R bán kính quỹ đạo Trái Đất)? c Nếu vật Trái Đất phải cho thêm tốc độ ban nhiêu để li câu b)? Trả lời v= gM r a v = 617,6 km / s b v = 42,07 km / s c ∆v = 12,184 km / s Bài 10 Để công vệ tinh thám bay quỹ đạo trịn quanh Trái Đất có độ cao h = 500 km , người ta phóng chùm đạn nhỏ lên quỹ đạo vệ tinh bay theo hướng ngược lại, viên đạn có khối lượng m = 4,0 g a Tính động viên đạn theo hệ quy chiếu vệ tinh? b Tính tỉ số động với động viên đạn m = 4,0 g bắn từ súng quân dụng với vận tốc đầu nòng v1 = 950 m / s ? Trả lời a Wđ = 2m b GM = 4,645.10 J R+h Wđ 4GM = = 257 lần Wđ (R + h )v12 Trang 62 Bài 11 Một vệ tinh Trái Đất có quỹ đạo elip với bán trục lớn a Độ cao cận điểm A h R bán kính Trái Đất, g gia tốc trọng trường mặt đất Tính: a Độ cao H viễn điểm B b Chu kỳ T c Các vận tốc A B d Kiểm lại định luật bảo toàn momen động lượng diểm A B Trả lời a 2a − R − h b T = 4π a g0 R2 1⎞ 1⎞ ⎛ ⎛ c v A = g R ⎜ − ⎟ , v B = g R ⎜ − ⎟ ⎝R+h a⎠ ⎝R+H a⎠ Bài 12 Một hành tinh chuyển động theo đường tròn xung quanh Mặt Trời với vận tốc v = 34,9 km / s (đối với hệ quy chiếu nhật tâm) Tìm chu kỳ quay hành tinh Trả lời T= 2πGM ≈ 5449,79 h v3 Bài 13 Chu kỳ quay Mộc quanh Mặt Trời lớn 12 lần chu kỳ tương ứng Trái Đất Giả sử quỹ đạo hành tinh trịn, tìm: a Khoảng cách từ Mộc đến Mặt Trời lớn khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời lần b Vận tốc gia tốc Mộc hệ quy chiếu nhật tâm Trả lời a 5,24 lần b v ≈ 13 km / s , a = 2,15.10 −4 m / s Bài 14 Một hành tinh chuyển động xung quanh Mặt Trời theo elip cho khoảng cách cực tiểu Mặt Trời r, khoảng cách cực đại R Dựa định luật kepler tìm chu kỳ quay xung quanh Mặt Trời Trả lời T =π (R + r )3 2GM Bài 15 Một vật không lớn bắt đầu rời vào Mặt Trời từ khoảng cách bán kính Trái Đất Vận tốc bắt đầu vật hệ quy chiếu nhật tâm Dựa vào định luật kepler tìm xem rơi kéo dài Trả lời t= T = 1548,56 h Trang 63 Bài 16 Tìm tương tác hấp dẫn: a Của hai chất điểm có khối lượng m1 m2 cách khoảng r b Của chất điểm có khối lượng m mảnh có khối lượng M độ dài l, chúng đường thẳng cách khoảng a, xác định lực tương tác chúng Trả lời: a U = −G m1 m2 r b U = −G Mm ⎛ l⎞ GMm ln⎜1 + ⎟ , F = l a (a + l ) ⎝ a⎠ Bài 17 Chứng minh rằng: a Một vỏ hình cầu đồng tính khơng tác dụng lực hấp dẫn vào hạt (khối lượng m) bên vỏ b Ở đáy giếng thẳng đứng có độ sâu d giá trị gia tốc trọng ⎛ d⎞ trường g = g ⎜1 − ⎟ với g giá trị gia tốc trọng trường mặt đất ⎝ R⎠ IV Kết luận: Trong phần đưa số tập, giải chúng số tập kiến nghị Đây nội dung đề tài Qua tham khảo, nắm bắt số dạng tập chương số tập để giải đối chiếu kết Từ giúp cố lại kiến thức rèn luyện số kỷ vận dụng lý thuyết vào việc giải tập cụ thể Trang 64 Phần III: Kết luận I Đóng góp đề tài - Cơ học mơn học mở đầu có vị trí quan trọng vật lý Nó tảng ngành học vật lý sau Học tốt môn học tiền đề quan trọng để học tốt môn khác môn vật lý - Quá trình làm đề tài giúp cố lại số kiến thức định luật bảo toàn trường hấp dẫn phần học đào sâu thêm số kiến thức khác liên quan đến nó, từ tơi hồn thiện kiến thức mơn học - Qua phần lý luận tập vật lý, nêu số lợi ích, cách phân loại, số định hướng giải tập, từ cho ta thấy rõ tầm quan trọng tập vật lý có số sở định hướng lựa chọn cách giải phù hợp với thân - Thơng qua đề tài hệ thống lại số kiến thức, giải nêu số tập chương để tham khảo Thơng qua dể dàng việc vận dụng lý thuyết vào tập cụ thể - Các tập đề tài giúp làm quen với việc phân tích giải tốn học cụ thể, hình thành khả tư nhạy bén cho việc giải tập học II Hạn chế đề tài - Song song với kết đạt đề tài có số hạn chế định như: + Do thời gian không cho phép nên nêu lên hai chương học phần học, chưa giúp tơi hồn thiện kiến thức mơn học + Do khơng có thời gian nên tập đưa chưa thật điển hình Các tập hai chương hạn chế, chưa phong phú đa dạng - Trong thời gian tới, có điều kiện chúng tơi phát triển đề tài với chương cịn lại mơn học để hồn thiện thực hữu cho hạn học môn Trang 65 Tài liệu tham khảo Dương Trọng Bái 2005 Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý THPT (tập học) TPHCM: Nhà xuất Giáo Dục Dương Trọng Bái, Tô Giang 2005 Bài tập học dùng cho lớp A chuyên vật lý THPT Quãng Ninh: Nhà xuất giáo dục Đỗ Văn Thông 2003 Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học ĐHAG I.E.Irodop, I.V.XaveLiep, O.I.Damsa 1994 Tuyển tập tập vật lý đại cương Nhà xuất Giáo Dục Lê Đỗ Huy học Lê Trọng Tường, Nguyễn Thị Thanh Hương 2004 Cơ học Thái Nguyên: Nhà xuất đại học sư phạm Lương Duyên Bình 1997 Vật lý đại cương (tập nhiệt) Hải Phòng: Nhà xuất Giáo Dục Nguyễn Quang Hậu, Ngô Quốc Quýnh 2005 Tuyển tập tập vật lý đại cương (tập nhiệt điện) TPHCM: Nhà xuất giáo dục Nguyễn Văn Ánh, Hoàng Văn Việt 2004 Giáo trình vật lý đại cương Thái Nguyên: Nhà xuất đại học sư phạm Phạm Viết Trinh, Nguyễn Văn Khánh, Lê Vân 1982 Bài tập vật lý đại cương (tập 1) TPHCM: Nhà xuất giáo dục Tô Giang 2005 Bài tập học Nhà xuất Giáo Dục Trần Thể 2005 Bài tập vật lý phổ thông ĐHAG Vũ Thanh Khiết 2000 Các toán vật lý chọn lọc phổ thông trung học (cơ nhiệt) Nhà xuất giáo dục Vũ Thanh Khiết, Phạm Quý Tư 1999 Bài tập vật lý sơ cấp (tập học, vật lý phân tử nhiệt học, dao động sóng học) Nhà xuất giáo dục http://elcit.ctu.edu.vn/mod/resource/view.php?id=232 http://www.ptthlamson.net/forums/showthread.php?t=9197&page=2 Trang 66 ... dụng lý thuyết chung vào việc giải tập cụ thể thu kết tôt chọn đề tài: ? ?Phân loại giải tập học đại cương? ?? II Đối Tượng Nghiên Cứu Nội dung phần học đại cương Bài tập học đại cương III Mục Đích... giải tập học nhằm nâng cao khả nhận thức thân Phân loại tập theo cách giải Tìm phương pháp giải cho loại tập ? ?cơ học? ?? đại cương IV Nhiệm Vụ Nghiên Cứu Hệ thống, khái quát kiến thức học Phân loại, ... tác dụng tập vật lý Phân loại tập vật lý Phân loại theo nội dung Phân loại theo cách giải Phân loại theo trình độ phát triển tư Trang IV V Cơ sở định hướng giải tập vật lý Hoạt động giải tập vật