Tài liệu Thiết kế bài giảng vật lý 10 dùng cho các giáo viên đang dạy các trường phổ thông trung học tham khảo, tài liệu giới thiệu cách thiết kế bài giảng theo tinh thần đổi mới phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh. Ngoài ra tài liệu còn mở rộng, bổ sung thêm một số nội dung liên quan đến bài giảng bằng nhiều hoạt động nhằm cung cấp thêm tư liệu để các thầy, cô giáo tham khảo vận dụng tùy theo đối tượng và mục đích...
TRần thuý H Duyên Tùng Thiết kế bi giảng Nâng cao Nh xuất Đại học s phạm Mà số : 02.02.81/158 PT 2006 Lời nói đầu Thiết kế bi giảng Vật lí 10 nâng cao đợc viết theo chơng trình sách giáo khoa ban hnh năm 2006 − 2007 S¸ch giíi thiƯu mét c¸ch thiÕt kÕ bi giảng Vật lí theo tinh thần đổi phơng pháp dạy học, nhằm phát huy tính tích cực nhËn thøc cđa häc sinh VỊ néi dung : S¸ch b¸m s¸t néi dung s¸ch gi¸o khoa VËt lÝ 10 theo chơng trình nâng cao tiết, sách rõ mục tiêu kiến thức, kĩ năng, công việc chuẩn bị giáo viên v học sinh, phơng tiện hỗ trợ giảng dạy cần thiết, nhằm đảm bảo chất lợng bi, tiết lên lớp Ngoi sách có mở rộng, bổ sung thêm số nội dung liên quan tới bi học nhiều hoạt động nhằm cung cấp thêm t liệu để thầy, cô giáo tham khảo vận dụng tuỳ theo đối tợng học sinh địa phơng Về phơng pháp dạy học : Sách đợc triển khai theo hớng tích cực hoá hoạt động học sinh, lấy sở hoạt động l việc lm học sinh dới hớng dẫn, phù hợp với đặc trng môn học nh : thí nghiệm, thảo luận, thực hnh, nhằm phát huy tính độc lập, tự giác học sinh Đặc biệt, sách trọng khâu thực hnh bi học, đồng thời rõ hoạt động cụ thể giáo viên v học sinh tiến trình dạy học, coi l hai hoạt động học sinh v giáo viên l chủ thể Chúng hi vọng sách ny l công cụ thiết thực, góp phần hỗ trợ thầy, cô giáo giảng dạy môn Vật lí 10 việc nâng cao hiệu bi giảng Các tác giả Phần học Chơng I động học chất điểm Bi chuyển động I − Mơc tiªu VỊ kiÕn thøc – HiĨu đợc khái niệm : tính tơng đối chuyển động, chất điểm, quỹ đạo, hệ quy chiếu Biết cách xác định vị trí chất điểm toạ độ Xác định thời gian đồng hồ, phân biệt khoảng thời gian thời điểm – HiĨu râ tÇm quan träng cđa viƯc chän hƯ quy chiếu giải toán chuyển động chất điểm Nắm vững cách xác định toạ độ thời điểm tơng ứng chất điểm hệ trục toạ độ Về kĩ Xác định đợc vị trí điểm quỹ đạo cong thẳng Vận dụng kiến thức đợc học để giải toán hệ quy chiếu, đổi mốc thời gian II Chuẩn bị Giáo viên Một số ví dụ thực tế cách xác định vị trí chất điểm ®ã (cã thĨ vÏ phãng to h×nh 1.4 SGK) – Một số tranh ảnh minh hoạ cho chuyển động tơng ®èi – Mét sè lo¹i ®ång hå ®o thêi gian III Thiết kế hoạt động dạy học Hoạt động học sinh Trợ giúp giáo viên Hoạt động Kiểm tra, chuẩn bị điều kiện xuất phát Cá nhân trả lời câu hỏi GV Tuỳ học sinh Có thể : Một đoàn tàu từ Hà Nội đến TP Hồ Chí Minh Một bóng lăn sân cỏ, Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ GV yêu cầu HS nhắc lại khái niệm chuyển động học (đà đợc học lớp 8) nêu vài ví dụ chuyển động học GV xác hoá khái niệm : chuyển động khái niệm vật mốc Hoạt động Tìm hiểu khái niệm chất điểm cách xác định vị trí chất điểm, cách xác định thời gian chuyển động Cá nhân trả lời : – Khi kÝch th−íc vËt rÊt nhá so víi ph¹m vi chuyển động vật đợc coi chất điểm Những đờng mà chất điểm vạch không gian trình chuyển động gọi quỹ đạo chuyển động GV yêu cầu HS đọc SGK mục để tìm hiểu khái niệm chất điểm, quỹ đạo trả lời câu hỏi : Khi vật đợc coi chất điểm ? Quỹ đạo chuyển động ? Yêu cầu HS hoàn thành yêu cầu C1 SGK Làm việc cá nhân, trả lời : R TĐ 0, 4.10 (rất nhỏ) R qđ coi Trái Đất chất điểm chuyển động quỹ đạo quanh Mặt Trời Thông báo : Chất điểm khái niệm trừu tợng thực tế Cá nhân nhận thức đợc vấn đề cần nghiên cứu Dự đoán câu trả lời HS : HS1 : Thời gian xe chạy 7h HS2 : Thời gian xe chạy = 120 phút Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ Phân biệt hai khái niệm thời gian thời điểm Hoạt động Tìm hiểu khái niệm hệ quy chiếu chuyển động tịnh tiến Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ Làm việc cá nhân Cá nhân quan sát thống câu trả lời : nhng thuận tiện việc nghiên cứu chuyển động vật Trên quỹ đạo chuyển động, làm xác định đợc vị trí chất điểm ? GV sử dụng hình vẽ 1.4 để hớng dẫn HS cách xác định toạ độ điểm M trục toạ độ Một xe xuất phát từ Hà Nội lúc 7h, đến Hải Phòng lúc 9h, hÃy xác định thời gian xe chạy ? Thông báo : Trong câu hỏi cần xác định thời gian xác định khoảng thời gian, câu trả lời = 120 phút Trong 7h đợc gọi gốc thời gian, thời điểm xe bắt đầu đi, 9h thời điểm mà xe đến Hải Phòng Dụng cụ đo thời gian ? Đơn vị đo thời gian chuẩn ? GV xác hoá câu trả lời HS Thông báo : vật mốc gắn với hệ toạ độ gốc thời gian với đồng hồ hợp thành hệ quy chiếu Tức : Hệ quy chiếu = Hệ toạ độ gắn với vật mốc + Đồng hồ gốc thời gian GV yêu cầu HS hoàn thành yêu cầu C3 SGK đọc phần thông tin phơng trình chuyển động GV dùng xe lăn mặt bàn cho HS quan sát quỹ đạo điểm khung xe (chú ý : Các điểm khung xe có quỹ đạo đờng thẳng song song với mặt đờng học sinh cho quan sát điểm khác nhau) HÃy nhận xét quỹ đạo điểm khung xe xe chuyển động đờng thẳng ? HS1 : Các điểm khoang ngồi có quỹ đạo vòng tròn HS2 : Các điểm khoang ngồi có quỹ đạo vòng tròn có độ dài HÃy quan sát hình vẽ C4 cho biết quỹ đạo điểm khoang ngồi A đu quay hoạt động ? HS không trả lời đợc trả lời "Không" thông thờng HS nghĩ chuyển động tịnh tiến phải chuyển động thẳng Chuyển động khung xe ôtô đợc coi dạng chuyển động tịnh tiến Vậy chuyển động khoang ngồi đu quay có phải chuyển động tịnh tiến không ? Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ GV xác hoá câu trả lời HS giới thiệu hai loại chuyển động tịnh tiến : chuyển động tịnh tiến thẳng (là chuyển động khung xe ôtô) chuyển động tịnh tiến tròn (là chuyển động khoang ngồi đu quay) Cá nhân nêu ví dụ chuyển động tịnh tiến tròn : Chuyển động ®iĨm ë ®Çu kim ®ång hå – Chun ®éng cđa điểm đầu cánh quạt quạt quay ổn định Nhấn mạnh : vật chuyển động tịnh tiến, điểm có quỹ đạo giống hệt nhau, chí chồng khít lên đợc Vì khảo sát chuyển động tịnh tiến vật, ta cần xét chuyển động điểm Để hiểu rõ chuyển động tịnh tiến, GV cho HS nêu thêm ví dụ chuyển động tịnh tiến, đặc biệt chuyển động tịnh tiến tròn Thông báo : quỹ đạo vật chuyển động tịnh tiến đờng cong không thiết phải thẳng hay tròn (GV dùng hình ảnh trục bánh xe lăn đoạn đờng cong để minh hoạ) Hoạt động Tổng kết học Định hớng nhiệm vụ Cá nhân tính đợc : t = 33 h HS nhËn nhiƯm vơ häc tËp GV nhận xét học Yêu cầu HS hoàn thành tập lớp Gợi ý : tính thời gian tàu chạy từ Hà Nội đến Vinh thời gian tàu chạy từ Vinh đến Sài Gòn Khi tính tổng thời gian tàu chạy từ Hà Nội đến Sài Gòn cần tính thêm thời gian tàu nghỉ Vinh Bµi tËp vỊ nhµ : − Lµm bµi tËp cuối Ôn lại kiến thức chuyển động yếu tố lực đà học 3, - Vật lí Các kiến thức hệ toạ độ, hệ quy chiếu Bi vận tốc chuyển động thẳng chuyển động thẳng ®Ịu I − Mơc tiªu VỊ kiÕn thøc − Hiểu rõ khái niệm vận tốc trung bình Phân biệt khái niệm : độ dời quÃng đờng đi, tốc độ vận tốc Hiểu đợc khái niệm vectơ độ dời (trong chuyển động thẳng chuyển động cong), vectơ vận tốc tức thời Nêu đợc định nghĩa đầy đủ chuyển động thẳng Hiểu thay vectơ độ dời, vectơ vận tốc trung bình, vectơ vận tốc tức thời (của chuyển động thẳng) giá trị đại số chúng không làm đặc trng vectơ chúng Nêu đợc đặc điểm chuyển động thẳng nh : tốc độ, phơng trình chuyển động, đồ thị toạ độ, đồ thị vận tốc Về kĩ Nêu đợc ví dụ chuyển động thẳng thực tế Nhận biết đợc chuyển động thẳng thực tế gặp phải Vận dụng linh hoạt công thức toán khác Vẽ đợc đồ thị toạ độ, ®å thÞ vËn tèc theo thêi gian cđa chun ®éng toán Biết cách phân tích đồ thị để thu thập thông tin, xử lí thông tin chuyển động Ví dụ nh từ đồ thị xác định đợc : vị trí thời điểm xuất phát, thời gian đi, II Chuẩn bị Giáo viên Một ống thuỷ tinh dài đựng nớc với bọt không khí Hình vẽ 2.2, 2.4, 2.6 phãng to (nÕu cã ®iỊu kiƯn) − Mét sè tập chuyển động thẳng Học sinh Ôn lại kiến thức chuyển động đều, yếu tố vectơ đà học 3, Vật lí Các kiến thức hệ toạ độ, hệ quy chiếu Ôn lại kiến thức đồ thị hàm bậc toán học III Thiết kế hoạt động dạy học Hoạt động học sinh Trợ giúp giáo viên Hoạt động Kiểm tra kiến thức cũ Đặt vấn đề Cá nhân trả lời câu hỏi GV Chuyển động thẳng chuyển động có tốc độ không đổi Chuyển động thẳng chuyển động đờng thẳng có vận tốc không đổi Chuyển động thẳng chuyển động đờng thẳng có vận tốc trung bình không đổi không đổi Một đại lợng có hớng độ lớn gọi đại lợng vectơ VÝ dơ : lùc, vËn tèc GV cã thĨ kiĨm tra kiÕn thøc cđa HS nh− sau : – Chun động thẳng ? Thế chuyển động thẳng ? Biểu thức tính vận tốc chuyển động thẳng ? Một đại lợng nh gọi đại lợng vectơ ? Nêu ví dụ đại lợng vectơ GV xác hoá câu trả lời HS Lu ý cách sử dụng thuật ngữ : tốc độ vận tốc Tốc độ giá trị đại số vận tốc Đặt vấn đề : Trong chơng trình VL THCS, đà đợc tìm hiểu sơ lợc chuyển động thẳng Tuy nhiên dừng lại cha đủ Xung quanh khái niệm chuyển động nhiều điều mà Nhận thức đợc vấn đề học cha biết Bài học hôm giúp em có nhìn chi tiết dạng chuyển động Hoạt động Tìm hiểu khái niệm vectơ độ dời Phân biệt khái niệm độ dời quÃng đờng đợc Cá nhân trả lời : Độ dời có hớng độ lớn nên gọi đại lợng vectơ Giống : vectơ có điểm đầu vị trí vật thời điểm t1 điểm cuối vị trí vật thời điểm t2 Khác : chuyển động thẳng, vectơ độ dời nằm đờng thẳng quỹ đạo GV dùng hình vẽ 2.1 để giới thiệu khái niệm vectơ độ dời Tại nói độ dời đại lợng vectơ ? Nêu giống khác độ dời chuyển động cong độ dời chuyển động thẳng ? GV thông báo : đại lợng vectơ nên độ dời có giá trị đại số, chuyển động thẳng, giá trị đợc xác định biểu thức : x = x − x1 Trong ®ã x1 , x lần lợt toạ độ điểm M1 , M trục Ox Dự kiến câu trả lời HS : HS : Giá trị đại số vectơ độ dời cho biết độ lớn HS : Giá trị đại số vectơ ®é dêi chØ cho biÕt ®é lín vµ chiỊu cđa (thông qua xác định dấu) HS : Chỉ cần xác định giá trị đại số vectơ độ dời biết độ lớn chiều phơng đà biết Giá trị đại số x vectơ độ dời có nói lên đầy đủ yếu tố vectơ độ dời không ? Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ GV nhận xét câu trả lời HS, dùng hình 2.2 để minh hoạ Thông báo : Cá nhân suy nghĩ, trả lời Độ dời = Độ biến thiên toạ độ = Toạ độ cuối Toạ độ đầu Tiếp thu, ghi nhớ §é lín cđa ®é dêi cã b»ng qu·ng ®−êng ®i đợc chất điểm không ? HÃy dùng ví dụ hình 2.2 để minh hoạ cho câu trả lời Thông báo : trờng hợp chất điểm chuyển động theo chiều dơng trục toạ độ độ dời trùng với quÃng đờng đợc Hoạt động Xây dựng khái niệm đầy đủ vận tốc trung bình Cá nhân trả lời : C4 : Liên quan đến đại lợng vận tốc Vận tốc trung bình : JJJJJJJG G MM v tb = Δt JJJJJJJG Trong M1M vectơ độ dời Nhận xét : vectơ vận tốc trung bình có phơng chiều trùng với vectơ độ dời Giá trị đại số vËn tèc trung b×nh : v tb = x − x1 Δx = t − t1 Δt GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi C4 Viết biĨu thøc tÝnh vËn tèc trung b×nh cđa mét chÊt ®iĨm ? – NÕu xÐt chun ®éng cđa chÊt ®iĨm khoảng thời gian từ thời điểm t1 đến thời điểm t vectơ vận tốc trung bình đợc viết nh ? Có nhận xét vectơ vận tốc trung bình ? Thông báo : chuyển động thẳng, vectơ vận tốc trung bình có phơng trùng với đờng thẳng quỹ đạo Chọn trục toạ độ Ox trùng với đờng thẳng quỹ đạo Viết biểu thức tính giá trị đại số vận tốc trung bình ? Trong x1 , x toạ độ chất điểm thời điểm t1 , t Nhìn vào giá trị biết đợc độ lớn vận tốc biết đợc chất điểm chuyển động chiều hay ngợc với chiều dơng trục toạ độ đà chọn Khi xét chuyển động thẳng, dựa vào giá trị đại số vận tốc trung bình ta biết đợc điều ? Thông báo : nh ta có cách tính vận tốc trung bình chuyển động thẳng : Độ dời Vận tốc TB = Thời gian thực độ dời Đơn vị vận tốc trung bình : m/s, km/h, ý nghĩa : chất điểm giữ nguyên vận tốc vận tốc trung bình khoảng thời gian t đợc đoạn thẳng từ M1 ®Õn M – BiÓu thøc tÝnh tèc ®é trung bình : QuÃng đờng đợc Tốc độ TB = Khoảng thời gian Theo cách tính trên, hÃy nêu ý nghĩa khái niệm vận tốc trung bình chất điểm ? Có thể đồng khái niệm vận tốc trung bình có giống với tốc độ trung bình đà học THCS không ? Viết lại biểu thức ? Nếu chất điểm chuyển động theo chiều dơng trục toạ độ vận tốc trung bình có độ lớn tốc độ trung bình Hoạt động Tìm hiểu khái niệm vận tốc tức thời Cá nhân đọc SGK, tìm hiểu khái niệm vận tốc tức thời Một xe ôtô chuyển động từ Hà Nội đến Hải Phòng với vận tốc trung bình 50 km/h Con số có cho biết xác độ nhanh chậm chuyển động thời điểm trình chuyển động không ? GV giới thiệu khái niệm Vận tốc tức thời dùng hình vẽ 2.5 HS thấy đợc cách xác định biểu thức tính vận tốc tøc thêi tA t Δx t + Δt A M tB M' B VËn tèc tøc thêi : JJJJJG G MM ' (khi Δt rÊt nhá) v tt = Δt JJJJJG Trong MM ' độ dời Viết biểu thức tính vận tốc tức thời ? Thông báo : NÕu kÝ hiƯu vËn tèc tøc G thêi lµ v , giá trị đại số vận tốc tức thời chuyển động thẳng đợc tính biểu thøc : Δx v= (khi Δt rÊt nhá) Δt C¸ nhân tiếp thu, ghi nhớ Nếu xét khoảng thời gian t nhỏ độ dời x chất điểm khoảng thời gian có độ lớn quÃng ®−êng Δs nã ®i ®−ỵc Ta cã : Δx Δt (khi Δt rÊt nhá) = Δs (khi Δt rÊt nhá) Δt – Nªu ý nghÜa cđa biĨu thøc trªn – Biểu thức cho biết : chuyển động thẳng, t nhỏ vận tốc tức thời có độ lớn tốc độ tức thời GV dùng hình vẽ 2.6 để thấy đợc vai trò việc xác định vận tốc công tác dự báo thời tiết Hoạt động Viết phơng trình chuyển động thẳng Vẽ đồ thị toạ độ, đồ thị vận tốc theo thời gian HS thảo luận để thống câu trả lời : Chuyển động thẳng chuyển động thẳng, ®ã chÊt ®iĨm thùc hiƯn nh÷ng ®é dêi b»ng khoảng thời gian nh HÃy dùng khái niệm độ dời để định nghĩa chuyển động thẳng ? Vận tốc tức thời không đổi giá trị vận tốc trung bình HS bế tắc Thông báo : chuyển động thẳng đều, vận tốc trung bình có giá trị không đổi thời điểm xảy chuyển động So sánh giá trị vận tốc tức thời vận tốc trung bình chun ®éng ®Ịu ? Δx = const Δt – Nếu muốn biết toạ độ chất điểm chuyển động thẳng thời điểm t ta phải lµm thÕ nµo ? Ta cã : v tt = v tb = GV giới thiệu cách xây dựng phơng trình chuyển động thẳng : x = x + vt Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ Trong x toạ độ chất điểm thời điểm t sau đó, x0 toạ độ thời điểm t0 = Nhận thấy, toạ độ x hàm bậc thời gian t Vẽ đờng biểu diễn phơng trình chuyển động thẳng hệ trục toạ độ - thời gian ? HS dựa vào kiến thức đà học đồ thị hàm bậc để vẽ đờng biểu diễn toạ độ theo thêi gian HÖ sè gãc : tan α = x − x0 =v t NhËn xÐt : chun ®éng thẳng đều, vận tốc có giá trị hệ số góc đờng biểu diễn toạ độ theo thời gian HÃy xác định hệ số góc đồ thị nhận xét biểu thức thu đợc ? x x0 O v>0 t v