Thêng xuyªn tæ chøc cho ®éi ngò GV bé m«n dù giê & th¶o luËn chuyªn m«n nh»m kÞp thêi trao ®æi phæ biÕn còng nh rót kinh nghiÖm nh÷ng vÊn ®Ò hay vµ khã.[r]
(1)s¸ng kiÕn kinh nghiƯm
hớng dẫn học sinh giải tập lực đẩy ác- si- mét môn : Vật lí - Lớp 8
Năm học : 2008-2009
Giáo viên: Nguyễn quang c
Trờng : THCS Thạch Xá Thạch Thất - Hà Nội
PHòNG giáo dục & đào tạo THạCH THấT TRƯờng thcs thạch xá
(2)
đề tài sáng kiến kinh nghiệm
I-
s¬ yÕu lý lịch
Họ tên: Nguyễn Quang Đức Ngày tháng năm sinh: 03-11-1969
Năm vào ngành: 1991
Chc vụ đơn vị công tác: Giáo viên Trờng THCS Thạch Xá Trình độ chun mơn: Đại học
Hệ đào tạo: Từ xa Bộ môn giảng dạy: Vật lý
Ngoại ngữ: Tiếng Anh- C
Trình độ trị: Lý luận trị phổ thông Khen thởng: Giấy khen
A - đặt vấn đề
I tên đề tài:
híng dÉn häc sinh
giải tập lực đẩy ác- si- mÐt
II lý chọn đề tài:
(3)khi thấy học sinh cha đợc rèn luyện kỹ giải tập vật lý nâng cao Qua tìm tịi sàng lọc, tổng hợp dạng tập vật lý THCS theo chủ đề để hớng dẫn học sinh phơng pháp giải chúng Vì năm tơi chọn đề tài nhằm hớng dẫn học sinh lớp có kỹ giải tốn lực đẩy ác-si- mét để góp phần nâng cao chất lợng đại trà, đồng thời phát hiện, bồi dỡng học sinh giỏi trờng
III phạm vi, thời gian thực đề tài:
- Phạm vi: Phần lực đẩy ác-si- mét - Chơng I - VËt lý líp - Thêi gian thùc hiƯn: Trong học kỳ I năm học 2008-2009
B - nội dung đề tài
I th c trạng tình hình qua khảo sát điều tra.
Qua vài năm dạy vật lý lớp theo phơng pháp đổi “ Phát huy tính tích cực, sáng tạo học sinh” Tơi nhận thấy hoạt động học tập giải toán lớp có thời lợng có nhiều dạng tập cơ, nhiệt mà học sinh cần phải đào sâu Riêng phần học có nhiều chủ đề nh: Bài tập chuyển động, tập áp suất, tập máy đơn giản, tập lực đẩyác-si- mét, tập bảo tồn cơng ; Mỗi chủ đề có nhiều dạng tập với cấp độ khác nên phần lớn học sinh cha nắm đợc phơng pháp giải tập vật lý dạng tập định lợng nâng cao Đối với dạng tập lực đẩyác-si- mét kết hợp với địn bẩy tính cơng học sinh gặp nhiều khó khăn việc tìm phơng pháp giải cách trình bày
II sè liƯu ®iỊu tra tr íc thùc hiÖn:
Thùc tÕ cho thÊy sau häc xong lực đẩy ác-si- mét tiến hành khảo sát với toán sau :
* Đề bài:
Một khí cầu tích 10 m3 chứa khí Hi drơ, trọng lợng vỏ khí cầu 100 N ( thể tích vỏ khơng đáng kể) Biết trọng lợng riêng khơng khí 12,9 N / m3 ; của hiđrô 0,9 N / m3
a, Tính lực đẩy ác-si- mét không khí tác dụng lên khí cầu? (3 điểm)
b, Hỏi khí cầu kéo lên khơng vật nặng ? (3 điểm) c, Muốn kéo ngời nặng 60 kg lên khí cầu phải tích tối thiểu ? Nếu coi trọng lợng vỏ khí cầu khơng đổi (4 điểm)
*) KÕt qu¶: Líp
SÜ sè
HS giải đợc câu a
(Dạng đơn giản) HS giải đợc câu b,c (Dạng nâng cao)
Sè lỵng TØ lƯ % Sè lỵng TØ lÖ %
8A 32 26 81 12.5
8B 29 21 72 3.4
8C 30 21 70 3.3
III Nh÷ng biƯn ph¸p thùc hiƯn: 1, Cđng cè kiÕn thøc lý thut:
a–Kh¸i niƯm:
Mọi vật nhúng chất lỏng (hoặc chất khí) bị chất lỏng (hoặc chất khí) đẩy thẳng đứng từ dới lên với lực có độ lớn trọng lợng phần chất lỏng (hoặc chất khí) mà vật chiếm chỗ
Lực gọi Lực đẩy Ac-si-met ,kí hiệu : FA ; Đơn vị : N b- Đặc điểm lực đẩy Ac- si - mÐt :
(4)
+ Điểm đặt trọng tâm phần chìm vật FA
+ Phơng thẳng đứng + Chiều từ dới lên + Độ lớn : FA = d.V
Trong : d trọng lợng riêng chất lỏng(chất khí) ( N/m3 ) V thể tích phần chất lỏng(chất khí) vật chiếm chỗ ( m3 ) * Lu ý: + FA phụ thuộc vào yếu tố d & V
+ Cách biểu diễn véc tơ lực
c, Bổ sung quy tắc hợp lực; kiến thức đòn bẩy:
+ Hợp lực hai lực F1, F2 phơng ngợc chiều có độ lớn là: F = F1 F2
+ Hợp lực hai lực F1, F2 phơng chiều có độ lớn F = F1 + F2
+ Điều kiện cân đòn bẩy : F1l1 = F2l2 d, Ghi nhớ công thức thờng dùng:
P = 10.m ; m = D.V ; d = 10.D ; P = d.V ; A = F.S ;
2, Rèn luyện kỹ tóm tắt tốn, kết hợp vẽ hình sơ đồ
(Hớng dẫn thờng xuyên tập định lợng từ đầu năm học.)
3, Phân dạng tập với cấp độ từ dễ đến khó, h ớng dẫn HS giải:
a - Bài tập định tính lực đẩy ác - si - mét
b, - Bài tập định lợng lực đẩy ác - si - mét với hai dạng : + Bài tập đơn có lực đẩy ác - si - mét
+ Loại lực đẩy ác - si - mét tác dụng lên vật treo đòn bẩy + Loại lực đẩy ác - si - mét tác dụng trực tiếp lên đòn bẩy ớng dẫn giải dạng tập định tính lực đẩy H á c - si - mét
Khi dạy dạng tập yêu cầu học sinh phải thuộc bảng khối lợng riêng chất , đặc biệt D kim loại thng gp nh nhụm,st,ng, chỡ bc
Và công thøc &
m m
D m DV V
V D
dùng chúng tìm mối quan hệ FA , d , V để giải tập định tính lực đẩyác - si - mét
VÝ dụ 1 :
Thả hai vật có khối lợng b»ng ch×m mét cèc níc BiÕt vËt thứ sắt, vật thứ hai nhôm Hỏi lực đẩy Ac si met tác dụng lên vật lớn ? HÃy giải thích ?
H
ớng dẫn & giải:
Từ công thức tính khối lợng riêng
m D
V
0
S n S S n n
S n S n S n S n
m m D V D V
D D V V d V d V F F
Vì đợc nhúng vào nớc ( d nh nhau)
Vậy lực đẩy Ac si mét nớc tác dụng lên vật nhôm lớn
Ví dơ 2 :
Thả ba vật có khối lợng chìm hồn tồn cốc nớc Biết vật thứ làm đồng , vật thứ hai làm sắt vật thứ ba sứ Hỏi lực đẩy Ac si met tác dụng lên vật lớn , nhỏ ? Hãy giải thích ?
H
íng dÉn & gi¶i: ( Tơng tự nh VD ) Từ công thức
m D
V
ta thÊy víi cïng khèi lỵng nh Gäi D1 , D2 D3 khối lợng riêng Đồng ,Sắt, Sø th×
(5) F1F2 F3
Vậy lực đẩy Ac si met nớc lên vật sứ lớn , sau vật sắt và nhỏ lên vật đồng
VÝ dô 3 :
Bằng dụng cụ: Lực kế, bình nớc( nớc bình có khối lợng riêng Do ) Hãy trình bày cách xác định khối lợng riêng vật kim loại có hình dạng ?
H íng dÉn & gi¶i :
Để xác định khối lợng riêng vật kim loại ta cần phải tính đợc khối lợng m thể tích V
+Dùng lực kế xác định trọng lợng P1 vật ngồi khơng khí trọng lợng vật nớc P2
+ Råi lÊy hiÖu hai trọng lợng nàyP1 - P2 lực đẩy Ac si met cđa níc lªn vËt FA = P1 - P2
+ Mặt khác FA = Vdo = 10 DoV
1
0
10 10
A
F P P
V
D D
+ Do khối lợng riêng vật sắt có hình dạng đợc xác định nh sau
1 1
0
1 1 2 1 2
0
10( ) 10
10
P P P P
m
D D D D
P P
V V P P P P
D
VÝ dô 4 :
Cho hệ nh hình vẽ , AB có khối lợng A O B khơng đáng kể , hai đầu có treo hai cầu
nhơm có trọng lợng PA PB Thanh đợc treo nằm PA PB ngang sợi dây điểm O lệch phía A
NÕu nhóng hai cầu vào nớc AB cân theo phơng nằm ngang không ? Tại ?
H ớng dẫn &giải : Vì O lệch phía A nên PA > PB ; Đặt OA lA ;OB lB
Khi cha nhúng vào nớc,thanh AB cân b»ng :
A B A A B B
B A
P l
P l P l
P l
(1)víi P = d V Th× :
(2)
A A A
B B B
P dV V
P dV V Tõ (1) vµ (2)
A B B A
V l
V l
Khi nhúng hai cầu vào nớc cầu chịu lực đẩy Ac si met: Quả cầu A : FA = d n VA
Quả cầu B : FB = d n VB
Nên lực tác dụng lên đầu : Đầu A : P ‘A = PA - FA = VA ( d - dn ) Đầu B : P ‘B = PB - FB = VB ( d - dn ) LËp tØ sè :
'
' '
'
( ) ( )
A n
A A B
A A B B
B B n B A
V d d
P V l
P l P l
P V d d V l
Vậy AB cân theo phơng nằm ngang nhúng hai cầu ngập hoµn toµn níc
VÝ dơ 5:
H1 H2
(6)Nếu quay ngợc miếng gỗ cho cầu nằm nớc (H2) mực nớc bình có thay đổi khơng ?
H
íng dÉn & gi¶i :
Để giải đợc HS cần phải nhớ kiến thức điều kiện vật đứng cân mặt thoáng chất lỏng FA P
Vì P gỗ & chì hai trờng hợp khơng đổi FA1= FA2 hay dV1 = dV2
Mà d nh V1 = V2 phần thể tích chiếm chỗ vật nớc khơng đổi
Vậy mực nớc không thay đổikhi quay ngợc cho cầu nằm nớc
Tãm l¹i :
Khi hớng dẫn HS giải tập định tính lực đẩy Ac si mét cần cung cấp cho em mối quan hệ tốn học đại lợng cơng thức Các điều kiện
của , đặc biệt vật nằm cân mặt thoáng chất lỏng
ớng dẫn giải dạng tập định lH ợng lực đẩy á c - si - mét
Bài tập định lợng lực đẩy Ac si met dạng tập khó , địi hỏi HS cần phải có kĩ nh vẽ hình, biểu diễn véc tơ lực, phân tích tơng tác lên vật Nói cách khác GV cần phải hớng dẫn HS có “T Vật lý”
*) Loại tập đơn có lực đẩy Ac - si - met
VÝ dô 6:
Một miếng thép có lỗ hổng bên Dùng lực kế đo trọng lợng miếng thép khơng khí thấy lực kế 370 N Khi nhúng miếng thép chìm hồn tồn nớc thấy lực kế 320 N Hãy xác định thể tích lỗ hổng ?
( BiÕt träng lợng riêng nớc 10 4 N/ m 3 ; cđa thÐp lµ 78.10 3 N/m 3 )
H íng dÉn :
Để giải đợc GV cần hớng dẫn HS hiểu đợc FA hiệu P kk P nớc (FA Pkk Ptn ) ; biết khai thác công thức :
A A n
n
F
F d V V
d
Ngoài HS cịn phải hiểu đợc thể tích khối thép tổng thể tích thép thể tích lỗ hổng , từ tìm thể tích lỗ hng
Bài giải :
Lc đảy Ac si mét lên miếng thép chìm hoàn toàn nớc :
1
1 2
A n
n
P P
F P P d V P P V
d
(1)
Gọi V1 ; V2 thể tích thép thể tích lỗ hổng ta có : V = V1 + V2 V1 =
1
t
P d (2)
Do V2 = V - V1 (3) Thay(1)&(2)vào (3) ta đợc : V2 =
3 370 320 370 0,00026 ( )
10000 78000
n t
P P P
m
d d
Vậy thể tích lỗ hổng V = 260 cm3
Đáp số : V = 260 cm3 VÝ dô 7:
1- Mét khÝ cÇu cã thĨ tÝch 10 m3 chøa khÝ Hi drô kéo lên không vật nặng ? Biết trọng lợng vỏ khí cầu 100 N Trọng lợng riêng không khí 12,9 N / m3 ; hiđrô lµ 0,9 N / m3
2- Muốn kéo ngời nặng 60 kg lên khí cầu phải tích tối thiểu ? Nếu coi trọng lợng vỏ khí cầu khơng đổi
H
(7)Đây tập đơn có nhiều lực tơng tác lên vật , mà tập tìm giá trị nhỏ ( tối thiểu )
Trớc hết HS cần phải hiểu , biểu diễn đợc FA vec tơ lực Pvat ;Pvo ;PH ; FA
, phân tích quan hệ vật lý chúng từ tìm hệ thức tốn học; phơng trình
cân đại lợng toán FA Pvat Pv PH
råi tìm lời giải
Bài giải : 1- Trọng lợng khí hiđrơ là: PH = dH.V = 0,9.10 = (N) Do trọng lợng khí cầu P = Pvo + PH = 100 + = 109 (N)
Lực đẩy Ac si met không khí tác dụng lên khí cầu : PVat FA = dkk.V = 12,9.10 = 129(N)
Để kéo đợc vật lên khơng phơng trình phải : FA = Pvật + P PVật = FA - P = 129 – 109 = 20 (N)
Vậy khí cầu kéo đợc vật nặng : m = 10 ( )
vat
P
kg
- Gọi thể tích khí cầu kéo ngời Vx trọng lợng Hi đrơ khí cầu : PH' d VH x
Trong P Ng = 60 10 = 600 (N) lực đẩy Ac si met FA' d Vkk x
Muốn bay lên đợc thi khí cầu cần phải thoả mãn đợc điều kiện sau :
' '
A vo H Ng
F P P P d Vkk x 100d VH x600 d Vkk x d VH x 700
3
700 700
( ) 700 58,33( ) 12,9 0,9
x kk H x
kk H
V d d V m
d d
Đáp số : m = kg ; V = 58,33 m 3
Ví dụ 8: Trong bình đựng hai chất lỏng khơng trộn lẫn có trọng lợng riêng d1=12 000 N/m3
và d2 = 8000 N/ m3 Một khối gỗ hình lập phơng có cạnh a = 20 cm , có trọng lợng riêng d = 9000 N/ m3 đợc thả vào bình chất lỏng
1- Tìm chiều cao phần khối gỗ chất lỏng , từ tính lực đẩy Ac si met lên khối gỗ ?
2- Tính cơng để nhấn chìm khối gỗ hoàn toàn chất lỏng d1 ?
H
íng dÉn :
GV cho HS xuất phát từ bất đẳng thức d2< d < d1
do khối gỗ lơ lửng hai chất lỏng FA2 Để tính đợc lực đẩy Ac si mét hai a - x chất lỏng lên khối gỗ phải tính đợc V1 & V2 FA1
của gỗ chất láng x
phải tính đợc chiều cao phn chỡm ca
gỗ chất láng
FA = FA1 + FA2 = P
Và phải khối gỗ nằm cân lực tơng tác vào khối gỗ nh ? Phơng ,chiều & quan hệ chúng ?
Bài giải
1- Gọi x chiều cao phần gỗ nằm chất lỏng thø nhÊt ( cã d1 ) ( < x < a ) Do khối gỗ nằm cân nên véc tơ lực P F F; A1; A2
có phơng & chiều nh hình vÏ P = FA1 + FA2 hay d.a3 = d1.x.a2 + d2.(a - x).a2
(8)
3
1 2
2 ( ) 9000 8000 20 12000 8000 ( )
da d d x d a a
d d
x a x
d d x cm
Vậy chiều cao phần gỗ chất lỏng thứ cm , chiều cao phần khối gỗ chất lỏng thứ hai 20 - = 15 (cm )
Nên FA1 = d1V1 = 12000 5.20 2 10 - 6 = 24 (N) FA2 = d2 V2 = 8000.15.20 2 10 - 6 = 48 (N) Do : FA = FA1 + FA2 = 72 (N)
- Tính công nhấn chìm khối gỗ hoàn toàn chÊt láng thø nhÊt :
Gi¶ sư nhấn khối gỗ chìm vào chất lỏng thứ đoạn y cm cần lực tác dụng lµ : F F1'F2' P víi
' '
1 ( ) ; 2 ( )
F d a x y F d a a x y
Từ :
2 2
1 2
( ) ( )
F d d a y d a x d a a x P
2
1 ( )
P d a x d a a x
Nên F (d1 d a y2) vị trí cân ban đầu ( y = 0) F0 = vị trí khối gỗ chìm hồn tồn chất lỏng thứ , y = a – x
VËy F = (d1 - d2 ).a2 ( a – x ) F (12000 8000).(0, 2) (20 5).10 2 24 ( )N
Do cơng nhấn chìm hồn tồn khối gỗ chất lỏng thứ :
A =
1
2F.S =
2
1
.24.15.10 1,8 ( )
2 J
Đáp số : cm; 15 cm; 72 N
A = 1,8 J
VÝ dô 9:
Hai khối gỗ hình lập phơng có cạnh a = 10 cm , có trọng lợng riêng lần lợt d1 = 12000 N/ m3 ; d2 = 6000 N/ m3 đợc thả nớc Hai khối gỗ đợc nối với sợi dây mảnh , dài l = 20 cm tâm khối
- Tính lực căng sợi dây biết trọng lợng riêng nớc = 10000 N/ m3 2 - Tính cơng để nhấc hai khối gỗ khỏi mặt nớc ?
ớng dẫnH : FA2 Đây tập phức tạp , GV cần phải giúp HS
phân tích tỉ mỉ đầu để tìm lực có , x tìm cách vẽ , biêủ diễn véc tơ lực tìm đợc mối P2 quan hệ vật lý chúng T Cụ thể : FA1 + Do d2 < < d1 vị trí khối gỗ nh ? Khối gỗ có d2 phần mt thoỏng ,
khối gỗ có d1 chìm hoàn toàn nớc Vẽ hình P1
+ Do hƯ c©n b»ng Các véc tơ lực P P F F T1; ;2 A1; A2;
đợc biểu diễn nh th no ?
Bài giải :
1 - Do d2 < < d1 (do lµ träng lợng riêng nớc ) nên khối gỗ thứ chìm hoàn toàn khối gỗ thứ hai phần mặt thoáng nớc
Gọi x chiều sâu phần khối gỗ thứ hai chìm níc ( < x < a ) Cả hai khối gỗ chịu tác dụng vec t¬ lùc P P F F T1; ;2 A1; A2;
( Nh hình vẽ ) Do hai khối cân lực căng T bù trừ lẫn nên ta cã :
P1 + P2 = FA1 + FA2 P1+P = ( d1 + d2 ) a3 FA1 = d0.a3 ; FA2 = d0a2.x Do ta có : ( d1 + d2 ) a3 = d0 ( a + x ) a2
1 0
8 ( )
d d d
x a cm
d
= 8.10-2m XÐt khèi thø nhÊt ta cã : T + FA1 = P1
3 A1 ( 0)
T P F d d a
(9)Thay số ta tính đợc T = (N)
2 - Công dùng để nhấc hai khối gỗ khỏi mặt nớc phải đợc chia thành ba giai on ú l :
*) Giai đoạn 1 : ( Nhấc khối gỗ thứ hai khỏi níc )
áp dụng cơng thức: A = F.S A1F x1 F1= P1+ P2 - FA1 = ( d1+d2- d0 ) a3 F 1= ( N )
Do cơng thực giai đoạn :
2 1
1
8.8.10 0,32 ( ) 2
A F x J
**) Giai đoạn 2: Kéo khối thứ từ vị trí cách mặt nớc khoảng l = 20 cm (gt)
cho đến mặt sát mặt nớc Khi lực kéo tác dụng không đổi F2 = F1 = N
Do A2 = F2.l = 8.20.10 -2 = 1,6 ( J )
***) Giai đoạn 3 : ( NhÊc khèi thø nhÊt khái mỈt níc )
Khi lực tác dụng tăng từ F2 = 8N đến khỏi mặt nớc lực F3 = P1 + P2 = = ( d1 + d2 ) a3 = ( 12 000 + 000 ) ( 10 -2)3 = 18 ( N )
Do cơng thực A3 =
2
1
( ) (8 18)10.10 1,3 ( ) F F a J
Vậy công tổng cộng để nhấc hệ khỏi mặt nớc :
A = A1 + A2 + A3 = 0,32 + 1,6 + 1,3 = 3,22( J )
§¸p sè : T = N ; A = 3,22,J
Để nâng cao kiến thức cho HS lực đẩy Ac si met triển khai tiếp dạng tốn lực đẩy FA tác dụng lên vật treo đòn bẩy tác dụng trực tiếp vào đòn bảy
**) Loại lực đẩy Ac si mét tác dụng lên vật treo đòn by
Phơng pháp giải chung:
- Khi cha nhúng vật vào chất lỏng, đòn bẩy thăng xác định lực, cánh tay đòn viết đợc điều kiện cân đòn bẩy F1l1 = F2l2
- Khi nhúng vào chất lỏng, đòn bẩy cân Cần xác định lại điểm tựa, lực tác dụng cánh tay địn lực Sau áp dụng điều kiện cân địn bẩy để giải tốn F l1 1' ' F l2 2' '
VÝ dơ 10:
Hai cầu A, B có trọng lợng nhng làm hai chất khác nhau, đợc treo vào đầu địn cứng có trọng lợng khơng đáng kể có độ dài l = 84 cm Lúc đầu địn cân Sau đem nhúng hai cầu ngập nớc Ngời ta
thấy phải dịch chuyển điểm tựa cm phía B để địn trở lại thăng theo phơng nằm ngang Tính trọng lợng riêng cầu B trọng lợng riêng cầu A dA = 3.104 N/ m3,của nớc dn = 104 N/ m3
Bài giải:
Vì trọng lợng hai cầu cân nên lúc đầu điểm tựa O địn: OA = OB = 42 cm Khi nhúng A, B ngập nớc Khi O'A = 48 cm, O'B = 36 cm Lực đẩy Ac si met tác dụng lên A B là:
A n A
d P d
F B n
B
P
F d
d
Hợp lực tác dụng lên cầu A là: P - FA Hợp lực tác dụng lên cầu B lµ: P - FB
Để địn bẩy cân A, B đợc nhúng nớc ta có: (P - FA) O’A = (P - FB).O’B
(10)( n )48 ( n )32
A B
P P
P d P d
d d
(1 n ).3 (1 n )
A B d d d d 4 4 10 10 10 10 10 A n A n B d d d d d
(N/m3)
Vậy trọng lợng riêng cầu B là: dB = 9.104 (N/m3)
§S: 9.104 (N/m3)
VÝ dô 11:
Hai cầu cân nhơm có khối lợng đợc treo vào hai đầu A, B kim loại mảnh nhẹ Thanh đợc giữ thăng nhờ dây mắc điểm O AB Biết OA = OB = l = 25 cm Nhúng cầu đầu B vào nớc AB thăng Để thăng trở lại ta phải dời điểm treo O phía nào? Một đoạn bao nhiêu? Cho KLR nhôm nớc lần lợt là: D1 = 2,7g/cm3; D2=1 g/cm3
Bài giải:
Khi qu cu treo B đợc nhúng vào nớc, ngồi trọng lợng P cịn chịu tác dụng lực đẩy Acsimet nên lực tổng hợp giảm xuống Do cần phải dịch chuyển điểm treo phía A đoạn x cánh tay đòn cầu B tăng lên (0 < x < l )
Vì cân trở lại nên ta có: P.(l - x) = (P - F )( l + x)
10D1V( l - x) =(10D1V - 10D2V)(l+x) (víi V lµ thĨ tÝch cđa cầu)
D1(l-x) = (D1- D2)(l+x)
(2D1- D2)x = D2l
2
1
.25 5,55 2.2,7
D l
x l
D D
(cm)
Vậy cần phải dịch điểm treo O phiá A đoạn x = 5,55 cm §S: 5,55 cm
***) Loại lực đẩy Ac si met tác dụng trực tiếp lên đòn bẩy (áp dụng bồi dỡng đội tuyển)
VÝ dô 12: A
Một đồng chất tiết diện , đầu nhúng vào nớc O đầu tựa vào thành chậu O cho
1
OA OB
Khi
n»m c©n mực nớc thanh.Tìm khối lợng B riêng , biết khối lợng riêng cuả nớc
D = 1000 kg / m3
H íng dÉn :
Ngồi kiến thức định luật Ac si met GV cần trang bị cho HS kiến thức đòn bẩy phơng trình cân F1l1 = F2l2 lực tác dụng P ; FA với điểm đặt, phơng,chiều Độ dài cánh tay địn, để từ nhanh chóng tìm lời gii ca bi
Bài giải : A Thanh AB chịu tác dụng lực P
có điểm đặt M O FA (trung điểm thanh) lực đẩy FA
cđa níc cã ®iĨm M
đặt N ( trung điểm phần chìm MB) N Với O điểm tựa ( AB quay xung quanh ) B P
(11)10 ; A 10 o
l
P D S l F D S
(2)
Thay (2) vµo (1) ta cã : 10 10 o 2 o (3)
l ON
D S l OM D S ON D D
OM
Mặt khác: ON = OB - NB =
2
3l 4l 12l ; OM = AM - OA =
1 1 2l 3l 6l
ON OM
(4)
2
Thế (4) vào (3) ta đợc :
3
5
.1000 1250 ( / ) o
D D kg m
VËy khối lợng riêng AB D = 1250 kg/ m3
Đáp số : D = 1250 kg/ m3 Tãm l¹i:
Để giải loại tốn kết hợp địn bẩy & lực đẩy Ac si met GV cần phải chốt lại cho HS số kĩ :
+ Xác định đợc điểm tựa đòn ( điểm cố định mà quay xung quanh) + Tìm biểu diễn đợc lực tác dụng cánh tay đòn lực ( khoảng cách từ điểm tựa tới giá lực )
+ Lập phơng trình cân lực ( áp dụng điều kiện cân đònbẩy ) + Khi vật đồng chất ,tiết diện trọng lợng tỉ lệ với chiều dài + Kĩ tính tốn phải đợc rèn luyện
+ Hình vẽ u cầu phải xác ,do cần phải rèn cho HS cách thờng
xuyªn
+ GV cần phải tạo môi trờng học tập cho em đợc rèn luyện
4, Giao tập t ơng tự với đáp số để phát huy tính tích cực HS
Sau triển khai tập có hớng dẫn trực tiếp GV Để tăng cờng việc rèn luyện với mục tiêu giúp em hồn thiện kĩ cho tơi tiếp tục tung tập có phơng pháp giải để em có ý thức tự rèn luyện
Bài 1: Một miếng gỗ hình trụ có chiều cao h, diện tích đáy S S
nổi cốc nớc hình trụ có diện tích đáy gấp đơi diện tích đáy miếng gỗ Khi gỗ nổi, chiều cao mực nớc so h với đáy cốc h Trọng lợng riêng gỗ
1
g n
d d
h Tính cơng lực dùng để nhấn chìm khối gỗ xuống đáy cốc ?
S1 = 2S Đáp số :
2
3
( ) 16 n
A d S h J
FA
Bài : Một khối gỗ hình hộp chữ nhật ,tiết diện đáy
S = 150 cm2 , chiều cao h = 30 cm đợc thả h hồ nớc cho khối gỗ thẳng đứng Biết trọng lợng H x riêng gỗ
2
g n
d d
, với dn = 10000 N/m3 P Tính cơng lực dùng để nhấn chìm khối gỗ đến đáy hồ
Biết mực nớc hồ H = 0,8 m , bỏ qua thay đổi mc nc h
Đáp số : A = A1 + A2 = 0,75 + 7,5 = 8,25 ( J )
Bµi : Mét khối gỗ hình hộp chữ nhật tiết diện S = 40 cm2 cao h = 10 cm Cã khèi
lỵng m = 160 g
(12)riêng nớc D0 = 1000 Kg/m3
b) Bây khối gỗ đợc khoét lỗ hình trụ có tiết diện S = cm2, sâu h lấp đầy chì có khối lợng riêng D2 = 11 300 kg/m3 thả vào nớc ngời ta thấy mực nớc với mặt khối gỗ Tìm độ sâu h l
Đáp số : a)
x h - ( )
m
cm D S
b)
0
2
h = 5,5 ( ) ( )
D S h m
cm m
D S
S h
Bµi 4:
Hai cầu đặc tích V = 100m3 đợc nối với sợi dây nhẹ không co giãn th nc (hỡnh v)
Khối lợng cầu bên dới FA2
gấp lần khối lợng cầu bên cân 1/2 thể tích cầu bên bị ngập nớc HÃy tính
a) Khối lợng riêng cầu b) Lực căng sợi dây
Cho biết khối lợng nớc D0 = 1000kg/m3
Đáp số : a) D1 = 3/10 D0 = 300kg/m3
D2 = D1 = 1200kg/m3 P b) T=F'A
5 = 0,2 N
Bài 5 : Cho hệ nh hình vẽ , AB có khối A O B lợng không đáng kể ,ở hai đầu có treo hai
cầu nhơm có trọng lợng PA & PB Thanh đợc treo nằm ngang sợi dây điểm O lệch phía A
- NÕu nhóng ngËp cầu vào nớc cân theo phơng ngang không ? Tại ?
- Nếu nhúng A vào nớc B vào dầu sÏ lƯch vỊ phÝa nµo?BiÕt dn > dd Đáp số :
- Thanh cân theo phơng nằm ngang - Thanh bị lệch xuống đầu B
l2 l1
Bài 6: Một đồng chất tiết diện đặt O thành bình đựng nớc , đầu có treo
cầu đồng chất có bán kính R cho cầu ngập hồn tồn nớc , hệ thống nằm cân nh hình vẽ
Biết trọng lợng riêng cầu, nớc d & d tỉ số l1 : l2 = a : b 1, Tìm trọng lợng đồng chất ?
h
T FA1
(13)2, Có thể xảy trờng hợp l1l2 đợc khơng ? Giải thích ? Đáp số : 1,
2
8 ( ) ( ) 3( )
a R d d
P N
b a
2, V× P > vµ d > d d - d > b - a > Vậy Không thể xảy trờng hợp l1l2
5, Rót bµi häc ph ơng pháp giải tập lực đẩy Ac si met :
+ Bµi häc thø nhÊt:
FA & P
véc tơ toán lực đẩy Ac si met, hai véc tơ phơng , ngợc chiều Điểm đặt chúng trùng vật đồng chất,tiết diện phải ngập hoàn toàn chất lỏng
+ Bµi häc thø hai:
Khi vật đứng cân mặt thoáng chất lỏng phơng trình cân lực : P = FA
+ Bµi häc thø ba:
Vẽ hình hệ biểu diễn véc tơ lực cần phải xác ph-ơng,chiều , điểm đặt đặc biệt tỉ lệ độ dài Từ tìm đợc quan hệ vật lý
cũng nh quan hệ toán học đại lợng vật lý
+ Bµi häc thø t :
Khi giải BT thả vật hình trụ , hình hộp đồng chất tỉ lệ chiều cao phần chìm chất lỏng chiều cao vật tỉ lệ trọng lợng riêng chúng (
vat cl
d x
hd x chiều cao phần chìm ; h chiều cao vật )
+ Bài học thứ năm:
im ta địn bẩy điểm cố định Cánh tay đòn lực khoảng cách từ điểm tựa đến giá lực Địn bẩy cân xảy F l1 F l2
IV kết thực có so sánh đối chứng
Trong trình thực đề tài, học sinh có biểu ham học hơn; Mỗi đợc giao tập tơng tự nhóm trao đổi sơi nổi, em giải đợc nhiều tập lực đẩy Ac si met Qua kiểm tra học kỳ I thi chọn học sinh giỏi môn cấp trờng cho thấy kết khả quan nh sau:
KÕt qu¶ :
Líp SÜ
sè
Tríc thùc hiƯn Sau thùc hiÖn
HS giải đợc BT định lợng đơn giản
HS giải đợc BT nâng cao lực đẩy Ac si mét
HS giải đợc BT định lợng đơn giản
HS giải đợc BT nâng cao lực đẩy Ac si mét
SL % SL % SL % SL %
8A 32 26 81 12.5 30 94 18 56
8B 29 22 76 3.4 26 90 12 41
8C 30 22 73 3.3 26 87 12 40
Tuy nhiên hy vọng ảnh hởng đề tài với việc bồi dỡng chủ đề khác, Nhà trờng có học sinh giỏi cấp huyện vào năm học sau
(14)V- Mét sè kiÕn nghÞ
1- Để nâng cao lực chuyên môn cho đội ngũ giáo viên vật lý THCS đề nghị cấp quản lí chun mơn xây dng chuẩn hoá chủ đề bồi dỡng học sinh giỏi môn Thờng xuyên tổ chức cho đội ngũ GV môn dự & thảo luận chuyên môn nhằm kịp thời trao đổi phổ biến nh rút kinh nghiệm vấn đề hay khó
2- Phịng Giáo Dục nên đầu t kinh phí để hàng năm in SKKN đạt giải A cấp huyện gửi Trờng để phổ biến rông rãi ; Đồng thời động viên thúc đẩy phong trào viết áp dụng SKKN đội ngũ thầy, cô giáo ngành
3- Kiến nghị với cấp kịp thời bổ sung thiết bị thí nghiệm đồng bộ, chất lợng tốt có chế để việc sử dụng phịng học mơn vật lý có hiệu cao
Thạch Xá ngày 02 tháng năm 2009 Tác giả
Nguyễn Quang §øc
ý kiến nhận xét, đánh giá xếp loại hội đồng khoa học sở
Chủ tịch hội đồng
ý kiến nhận xét, đánh giá xếp loại của hội đồng khoa học sở
Thạch Xá ngày thángnăm 2009
Chủ tịch hội đồng
(15)Thạch Thất ngày thángnăm 2009