Dạy học chương cân bằng và chuyển động của vật rắn vật lý 10 theo hướng phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh

MỤC LỤC I/ MỞ ĐẦU Trang 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu II/ NỘI DUNG Cơ sở lí luận 1 Chuẩn bị điều kiện dạy học bồi dưỡng lực thực nghiệm chương “Cân chuyển động vật rắn” 1 Khảo sát tình trạng thiết bị dạy học chương ”Cân chuyển động vật rắn” 1 Lắp đặt vận hành thí nghiệm chương “Cân chuyển động vật rắn” Thí nghiệm Xác định trọng tâm vật mỏng (Tự làm) Thí nghiệm Xác định hợp lực đồng quy Thí nghiệm Thí nghiệm khảo sát quy tắc hợp lực song song chiều Thí nghiệm Thí nghiệm khảo sát quy tắc mơ men lực Sưu tầm, biên tập tập thí nghiệm Thiết kế tiến trình dạy học theo định hướng bồi dưỡng lực thực nghiệm Giáo án 1: CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA HAI LỰC VÀ BA LỰC KHÔNG SONG SONG Giáo án 2: CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH MOMEN LỰC III/ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO I/ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Môn Vật lý Chương trình trung học phổ thơng chủ yếu vật lý thực nghiệm, kiến thức xây dựng chủ yếu đường thực nghiệm Nên dạy vật lý trường trung học phổ thơng có khả hình thành phát triển lực thực nghiệm cho học sinh Nhằm tạo hứng thú môn học Vật lý, thí nghiệm phương pháp hiệu đề bồi dưỡng lực cho học sinh, đặc biệt lực thực nghiệm Vì việc tiến hành làm thí nghiệm để thấy tượng, quy luật, tìm mối quan hệ đại lượng Vật lý, kiểm tra tính chân thực lý thuyết, hướng học sinh xây dựng kiến thức Vì vậy, đưa thí nghiệm vào q trình dạy học trường phổ thơng có tác dụng lớn việc bồi dưỡng lực thực nghiệm, gây hứng thú học tập cho học sinh, kích thích tính tích cực, tự lực, phát triển sáng tạo, gắn lý thuyết với thực hành, góp phần vào nâng cao hiệu học tập Chương trình Vật lý lớp 10 trung học phổ thông kiến thức chương “Cân chuyển động vật rắn” có nội dung đa dạng phong phú gần gũi với thực tế Kiến thức chương chủ yếu xây dựng từ thực nghiệm Các thí nghiệm chương tương đối đơn giản, khâu tiến hành thí nghiệm dễ làm tạo điều kiện thuận lợi cho việc đo đạc, thu thập xử lý số liệu, giúp học sinh giải thích nhiều tượng thường gặp thực tế Xuất phát từ lý chọn đề tài: “Dạy học chương Cân chuyển động vật rắn vật lý 10 theo hướng phát triển lực thực nghiệm cho học sinh” Mục đích nghiên cứu Bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh dạy học số kiến thức chương “Cân chuyển động vật rắn” Vật lý 10 trung học phổ thông Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Năng lực thực nghiệm Quá trình dạy học Vật lý trường trung học phổ thông 3.2 Phạm vi nghiên cứu Chương “Cân chuyển động vật rắn” Vật lý 10 THPT Phương pháp nghiên cứu Sửa chữa thí nghiệm, chế tạo thí nghiệm dùng cho dạy học chương “Cân chuyển động vật rắn” theo phương pháp thực nghiệm Biên tập tập thí nghiệm chương “Cân chuyển động vật rắn” Thiết kế kế hoạch học (giáo án) xây dựng kiến thức chương “Cân chuyển động vật rắn” vật lý 10 theo định hướng bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh II/ NỘI DUNG Cơ sở lí luận 1.1 Chuẩn bị điều kiện dạy học bồi dưỡng lực thực nghiệm chương “Cân chuyển động vật rắn” 1.1.1 Khảo sát tình trạng thiết bị dạy học chương ”Cân chuyển động vật rắn” Thiết bị thí nghiệm điều kiện vật chất để thực dạy học phát triển lực thực nghiệm, để chuẩn bị thiết bị dạy học chương ”Cân chuyển động vật rắn” tiến hành kiểm tra, khảo sát vận hành thiết bị thiết bị thí nghiệm phịng thí nghiệm trường trung học phổ thơng Nơng Cống nơi công tác Để đáp ứng cho mục tiêu dạy học, tác giả khắc phục số hư hỏng bổ sung thêm thiết bị Tình trạng thiết bị dạy học chương ”Cân chuyển động vật rắn” cách khắc phục TT Tên thí nghiệm Các thiết bị cần thực Tình trạng Cách khắc phục thiết bị Xác định trọng tâm vật rắn Khơng có Tự làm Xác định hợp lực đồng quy Xác định hợp lực song song chiều Momen lực Xác định trọng tâm vật rắn mỏng phẳng Xác định hợp lực đồng quy Xác định hợp lực song song chiều Khảo sát quy tắc momen lực Còn tốt Cịn tốt Có bổ sung số lực kế, sửa chữa lực kế khơng xác Còn tốt hỏng Sử chữa Tự làm 1.1.2 Lắp đặt vận hành thí nghiệm chương “Cân chuyển động vật rắn” Thí nghiệm Xác định trọng tâm vật mỏng (Tự làm) - Mục đích: Xác định trọng tâm vật mỏng thơng qua quy tắc cân vật rắn chịu tác dụng hai lực * Phương án Xác định trọng tâm mỏng meka Dụng cụ: Các mỏng meka có kích thước hình dạng khác Một số mỏng bìa catong Trên có hai lỗ nhỏ + Một hình chữ nhật + Một hình vng, + Một hình tam giác + Một hình thang cân + Một số sợi dây + Một bút bi + Một thước + Một mỏng có giá đỡ, có gắn đinh nhỏ - Bố trí thí nghiệm cách thực hành thí nghiệm Đối với tam giác Hình 1.1 Trọng tâm mỏng + Bước Buộc sợi dây vào lỗ nhỏ meka, đầu lại buộc vào đinh mỏng lớn + Bước Dùng thước gióng theo sợi dây,sau dùng bút kẻ theo đường thước mỏng (hình 1.1) + Bước Buộc dây vào lỗ nhỏ lại tiến hành theo bước 1, + Bước Đánh dấu điểm O giao hai đường thẳng vừa kẻ, điểm O trọng tâm mỏng - Kiểm tra thực nghiệm Đặt mỏng lên đầu bút bi O Bản mỏng cân (Hình 1.2) + Đối với mỏng khác tiến hành thí nghiệm tương tự mỏng tam giác - Kết thí nghiệm Bản mỏng nằm cân đầu bút - Giải thích Khi mỏng nằm cân tác dụng dây treo phương dây treo Hình 1.2 Bản mỏng phương trọng lực (điều kiện cân vật rắn cân đầu bút tác dụng hai lực) Giao điểm hai đường thẳng kẻ mỏng trọng tâm mỏng Khi mỏng nằm cân đầu bút trọng lực mỏng cân với phản lực bút tác dụng lên mỏng * Phương án Học sinh xác định trọng tâm miếng bìa giấy catong Tiến hành bước giống phương án  Lưu ý: - Phải gióng thước theo đường dây treo để xác định trọng tâm giao điểm hai đường gióng xác - Phương pháp sử dụng cho mỏng khơng áp dụng cho vật hình khối  Khả sử dụng - Thí nghiệm sử dụng thí nghiệm biểu diễn học cách xác định trọng tâm vật rắn phẳng, mỏng “Cân vật rắn tác dụng hai lực ba lực không song song” - Giáo viên cho học sinh tiến hành thí nghiệm nhà tiến hành thí nghiệm theo tổ, nhóm học ngoại khóa sau học sinh học “Cân vật rắn tác dụng hai lực ba lực khơng song song” Thí nghiệm Xác định hợp lực đồng quy - Mục đích: Xác định hợp lực lực đồng quy thí nghiệm (hai lực) Dựa sở phát biểu quy tắc hợp lực đồng quy - Dụng cụ Vòng kim loại nhỏ (1) Hai lực kế L1 L2 (loại 5N) có nam châm gắn bảng từ đường kính Φ32 (2) Bảng kẹp kích thước 40 x 55 cm, sơn tĩnh điện màu trắng (3) Thước đo góc 00 ÷ ± 900 giấy trắng dày, ép platstic, đường kính Φ180 (4) Nam châm đường kính Φ16, Φ32 (5) Đế ba chân có vít chỉnh cân trụ thép inoc Φ10 dùng làm giá đỡ (6) Lò xo 5N gắn với nam châm Φ32 (7) Bộ dây treo gồm dây AB dài 20 cm có khuyên treo hai đầu, dây OC dài 10 cm buộc thắt đầu O, có khun đầu C móc vào lị xo Φ32 Cần có thêm bút chì thước 200mm, compa (8) A B O C a b Hình Thí nghiệm xác định hợp lực đồng quy - Các thao tác tiến hành thí nghiệm uu r uu r Khảo sát tác dụng hai lực đồng quy F1 F2 đặt vào vòng kim loại nhỏ Phối hợp xê dịch dần hai lực kế L1 L2 nam châm 6, đồng thời xê dịch thước đo góc mặt bảng cho: + Hai lực kế L1 L2 tác dụng đồng thời lên hai nhánh dây OA OB hai uu r lực F1 có phương trùng với trục lực kế L1 L2 hợp với góc α = 600 ÷ 1200 + Lò xo bị dãn lực nằm dọc phương nhánh dây OC trùng với phương thẳng đứng đường O - O thước đo góc + Giao điểm O ba nhánh dây treo trùng với tâm O thước đo góc Kéo từ từ lực kế L1 L2 dọc theo trục chúng tạouurgóc α cho góc α khơng đổi số hai lực kế tương ứng với hai lực F1 có độ lớn uu r F1 = 1,5N F2 = N (hình a) Ghi độ lớn hai lực F1 ứng với góc α vào bảng uu r Xác định hợp lực hai lực F1 thí nghiệm + Giữ cố định nam châm lò xo Tháo lực kế L khỏi bảng Chập hai đầu dây AB với treo chúng vào đầu móc lực kế L1 gắn bảng Dịch chuyển gần lực kế bảng tới vị trí thích hợp để lực kế L tác dụng ur lên lò xo lực F kéo dãn lị xo cho sợi dây móc vào bị giãn căng theo phương trùng với đường thẳng đứng - thước góc đồng thời giao điểm sợi dây trùng với tâm O thước góc (hình b) ur Nhận xét lực kéo F cóuutác dụng làm cho lị xo dãn giống hệt lực tác r uu r ur dụng đồng thời hai lực F1 , F2 Như theo định nghĩa, lực F hợp uu r uu r ur lực hai lực F1 , F2 Ghi độ lớn lực F vào Bảng uu r uu r uu r Xác định hợp lực F ' hai lực F1 , F2 tính tốn theo quy tắc hình uu r uu r bình hành Biểu diễn F1 F2 véc tơ theo theo tỷ lệ xích uu r uu r giấy Vẽ hình bình hành ABCD có hai cạnh AB AD biểu diễn hai lực F1 , F2 hợp với góc α Dùng thước dài 200mm đo độ dài đường chéo AC hình bình hành để uu r uu r uu r ' xác định độ lớn lực F dựa theo tỷ lệ xích chọn cho F1 F2 uu r uu r Thực lại lần thao tác giá trị khác F1 , F2 góc α ghi Bảng uu r ur So sánh lực F (xác định thực nghiệm ) lực F ' (xác định tính tốn theo quy tắc hình bình hành) Rút kết luận quy tắc hợp lực hai lực đồng quy Bảng Lần đo F1 (N) 1,5 1,5 F2 (N) 1,5 2,5 α 600 900 1200 F (N) 2,5 2,5 1,2 F’ (N) 2,5 2,5 1,118 Kết luận: Kết thu từ thực nghiệm kết từ tính tốn theo quy tắc hình bình hành ta thấy độ xác cao Điều khẳng định thí nghiệm đạt chuẩn theo yêu cầu Thí nghiệm Thí nghiệm khảo sát quy tắc hợp lực song song chiều A B a b Hình Thí nghiệm xác định hợp lực hai lực song song chiều - Mục đích thí nghiệm Xác định hợp lực hai lực song song chiều thí nghiệm Trên sở phát biểu quy tắc hợp lực song song chiều - Dụng cụ thí nghiệm + Thước thẳng (1) có độ chia nhỏ đến mm, dài 50 cm, có gắn hai móc treo di chuyển thước Hai lò xo (2) & (3) dùng làm giá treo thước thẳng (1) Hai lò xo gắn vào bảng từ hai nam châm Hộp cân loại 50 gam (10 quả) (4) Thước thẳng để đánh dấu (5) Bảng từ (6) để gắn thiết bị thí nghiệm - Các thao tác tiến hành thí nghiệm Dịch chuyển trượt thẳng (1) đến hai điểm A, B nằm cách khoảng AB = 350mm (hình a) Treo hai nặng có trọng lượng P = 1N Vào trượt đặt điểm A treo bảy nặng có trọng lượng P2 = u 3,5N vào trượt điểm B Dưới tác r uu r dụng hai lực song song chiều P1 P2 , thước (1) bị kéo xuống đến vị trí (nằm nghiêng) Dùng thước thẳng (5) đánh dấu vị trí thước thẳng (1), ghi trọng lượng P1, P2 nặng vị trí A, B trượt thước thước thẳng (1) vào Bảng Giữ cố định vị trí thước thẳng (5) Tháo nặng P khỏi trượt đặt điểm A thước thẳng (1), móc thêm nặng vào nặng treo trượt đặt điểm B Dịch chuyển trượt đến vị trí O’ nằm khoảng AB cho cạnh thước thẳng (1) song song với cạnh thước thẳng (5) ( Hình b) Ghi giá trị tổng trọng lượng P nặng vào Bảng Thực lại ba lần động tác ứng với giá trị khác ur uu r hai lực song song chiều P1 P2 vào khoảng cách AB thước thẳng (1) cho Bảng So sánh kết quả: ur uu r ur  Độ lớn hợp lực P tổng độ lớn hai lực P1 , P2 ,  Tỷ số P1 OB tỷ số P2 OA ur Nhận xét phương chiều, độ lớn điểm đặt hợp lực P hai lực ur uu r song song chiều P1 , P2 Từ rút kết luận quy tắc hợp lực hai lực song song chiều Bảng Vị trí (tính theo cm) P1 OB Lần đo P1(N) P2(N) P(N) Đoạn Đoạn P2 OA OA OB 1,0 1,5 2,5 15 10 0,66 0,66 1,5 2.5 25 15 0,6 0,6 2,0 3,0 30 20 0,66 0,66 Kết luận P1 OB So sánh tỷ số: P OA P1 OB Ta thấy: P = OA Kết thí nghiệm cho thấy thí nghiệm quy tắc hợp lực đồng quy xác Thí nghiệm Thí nghiệm khảo sát quy tắc mơ men lực - Mục đích thí nghiệm Xây dựng quy tắc momen lực - Dụng cụ thí nghiệm Đĩa mơ men, đường kính Φ 18cm có trục quay cố định (1) Giá chữ T, có thước thẳng ÷ ± 90mm nam châm gắn bảng (2) Quả dọi có dây treo (3) Các nặng loại 50g, có móc treo (4) Rịng rọc R có đường kính Φ 30mm, lắp nam châm gắn bảng (5) Bộ dây có khuyên treo nặng, gồm: (6)  Một dây ngắn (15 ÷ 20cm);  Một dây dài (25 ÷ 30cm); Bảng từ màu trắng (7) Đế ba chân có vít chỉnh cân trục thép inơc Φ 10mm (8) C A 82 D B B P1 P a b Hình 4.1 Thí nghiệm khảo sát tác dụng momen lực Hình 4.2 Bộ thí nghiệm sửa chữa Bộ thí nghiệm tự làm - Các thao tác tiến hành thí nghiệm Phương án Các lực tác dụng lên đĩa momen có phương song song a) Dùng hai dây AB CD (loại ngắn) vào hai chốt cắm để treo nặng vào hai điểm A, C nằm đường kính MN đĩa momen (hình 4.1 b) Chọn trước số nặng vào điểm treo A dây AB nằm bên trái dây dọi, sau chọn số nặng vào điểm treo C dây CD nằm bên phải dây dọi theo trọng lượng P1, P2 ghi Bảng cho đĩa momen nằm cân (khơng quay) Khi đường kính MN đĩa momen nằm ngang nằm nghiêng Đọc ghi trọng lượng P1, P2 nặng khoảng cách d1, d2 từ phương dây dọi tới phương dây AB CD thước ÷ ± 90mm vào Bảng b) Thực lại động tác cách thay đổi vị trí điểm treo A, C, thay đổi số nặng treo vào hai dây AB CD đĩa momen Đọc ghi trọng lượng P1, P2 nặng khoảng cách d1, d2 từ trục quay đến phương dây treo AB, CD lần đo vào Bảng c) Tính tích số M1 = P1d1 M2 = P2d2 lần đo So sánh M M2 M1 cách lập tỉ số M Bảng Trọng lượng nặng P0 = 0,5 N M1 = P1d1 M2 = P2d2 P1 (N) d1 10-2m P1 (N) d2 10-2m (N.m) (N.m) 0,5 1,0 4 1,0 1,0 2 2,0 1,0 12 12 12 M1 M2 1 Kết luận Từ thí nghiệm số liệu thu thập M1 - Các tích số M1 = P1d1 M2 = P2d2, tỷ số M không đổi - Như quy tắc momen lực nghiệm Phương án Các lực tác dụng lên đĩa momen có phương khơng song song a) Dùng dây dây AB dây CD với hai chốt cắm để treo nặng vào hai điểm A, C nằm đường kính khác đĩa momen Dây CD vắt qua rịng rọc (hình 4.1 a) Chọn trước số nặng vào điểm treo A dây AB nằm bên trái dây dọi, sau chọn tiếp số nặng theo trọng lượng P 1, P2 ghi bảng vào điểm treo C dây CD đĩa momen Phối hợp dịch chuyển vị trí rịng rọc R cho dây CD nằm tiếp tuyến với vịng trịn điểm treo C đĩa momen không bị quay nằm cân Đọc ghi trọng lượng P1, P2 nặng khoảng cách d1, d2 từ trục quay tới phương dây treo AB, CD vào Bảng b) Thực lại động tác cách thay đổi vị trí điểm treo A, C; thay đổi số nặng hai dây AB CD đĩa momen Đọc ghi trọng lượng P1, P2 nặng khoảng cách d1, d2 từ trục quay tới phương dây treo AB, CD lần đo vào Bảng c) Tính tích số M1 = P1d1 M2 = P2d2 lần đo So sánh M M2 M1 cách lập tỉ số M Bảng Trọng lượng nặng P0 = 0,5 N M1 = P1d1 M2 = P2d2 P1 (N) d1 10-3m P1 (N) d2 10-3m (N.m) (N.m) 0,5 1,5 1,0 1,0 1,5 0,5 M1 M2 M1 Tính tích số M1 = P1d1 M2 = P2d2 , tỷ số M lần đo ghi bảng 10 M1 Nhận xét tỷ số M nêu kết luận: Như quy tắc momen lực nghiệm 1.2 Sưu tầm, biên tập tập thí nghiệm Bài Cho dụng cụ sau: (hình 2.1) Một kim loại mỏng Một sợi dây Một bút 10 Hãy xác định trọng tâm kim loại thực nghiệm Hướng dẫn giải: + Vật rắn cân chịu tác dụng lực nào? Hình 2.1 + Với dụng cụ làm kim loại cân tác dụng hai lực? + Khi cân điểm đặt trọng lực nằm vị trí nào? Có mối liên hệ với phương dây treo không? + Nếu treo sợi dây điểm khác điều tương tự có xẩy khơng? Bài Cho dụng cụ sau: Một gậy trơn nhẵn Hãy xác định trọng tâm gậy mà không cần dùng tới dụng cụ nào? Hướng dẫn giải: + Dựa vào điều kiện để xác định trọng tâm gậy? + Đặt gậy cạnh bàn tay? + Hay ta đặt gậy nằm ngang hai cạnh bàn tay thẳng đứng, từ từ cho hai bàn tay tiến lại gần nhau, hai bàn tay chạm vào chỗ trọng tâm gậy gậy không rơi hai l1 l2 bàn tay tiến lại gần với tốc độ Bài Cho dụng cụ sau: mx m0 Một lon nước Một thước kẻ có độ chia nhỏ đến mm Hãy xác định gần khối lượng bóng đá Hình 2.2 Hướng dẫn giải: + Chiếc thước phải đặt cạnh nào? + Đặt hai vật lên thước để thước nào? Hình 2.2 + Khi cân áp dụng quy tắc để xác định khối lượng bóng? Bài Cho dụng cụ sau: Một kim loại mỏng AB có lỗ nhỏ trọng tâm O Hộp gia trọng sợi dây Hãy thiết kế dụng cụ để xác định khối lượng hộp phấn Hướng dẫn giải: + Làm để thăng bằng? + Treo vật vào vị trí nào? + Khi hệ cân áp dụng quy tắc nào? + Muốn biết vật có khối lượng ta phải làm nào? Bài Cho dụng cụ sau: Một thước thẳng, vật phẳng mỏng đồng chất hình Hình 2.3 Hãy xác định trọng tâm vật mỏng phẳng cho a b c Hình 2.3 11 Hướng dẫn giải: + Trọng tâm hình có tính đối xứng nằm đâu? + Xác định trọng tâm hình có tính đối xứng nào? + Hình cho chia thành hình có tính đối xứng nào? Bài Cho: Một đồng chất tiết diện Một lực kế, thước thẳng có độ chia đến mm A B Một doạn dây C Một bình đựng chất lỏng Các giá đỡ Một vật nặng m Hãy thiết lập phương án thí nghiệm xác định khối lượng riêng chất lỏng bình Hướng dẫn giải: Xem tập Hình 2.4 Thí nghiệm bố trí hình 2.4 Bài Cho dụng gồm + lực kế có giới hạn đo N có độ chia nhỏ 0,01 N + cuộn dây Hãy tìm cách xác định khối lượng điện thoại em Hướng dẫn giải: + Treo vật cần xác định vào lực kế + Nếu ta treo vật trực tiếp lực kế tượng xẩy ra? + Vậy phải treo vật cách nào? + Một đầu treo cố định vào sợi dây đầu treo vào lực kế + Khi lực kế giá trị nào? B A Bài Cho dụng cụ sau: A + Một khối gỗ hình chữ nhật ABCD có khối lượng 200 gam hình 2.5 + Thước thẳng có độ chia nhỏ đến mm Hãy trình bày giải thích phương C D án thí nghiệm để xác định gần lực cần thiết tác dụng vào A theo phương song song với CD để làm lật khối gỗ quanh D Và so sánh với kết lý thuyết Hình 2.5 Hướng dẫn giải: + Khi khối gỗ bắt đầu lật giá trọng lực qua điểm nào? + Lực làm khối gỗ lật lực nào? + Lực làm khối gỗ trở lại trạng thái đầu lực nào? + Vậy điểm D phải thỏa mãn điều kiện gì? + Khi khối gỗ cân điểm D áp dụng quy tắc nào? * Tại D phải có lực ma sát đủ lớn để giữ khối khối gõ không trượt + Áp quy tắc momen : mga mga  Fb � F  2b + Dùng thước đo cạch a=AB b=AD, từ ta tính F 12 Bài Hãy giải thích nguyên tắc hoạt động cân (Hình 2.6) Hình 2.6 Thiết kế tiến trình dạy học theo định hướng bồi dưỡng lực thực nghiệm Trong khuôn khổ SKKN đưa vào giáo án xây dựng kiến thức theo hướng phát triển lực thực nghiệm cho học sinh Giáo án 1: CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA HAI LỰC VÀ BA LỰC KHÔNG SONG SONG I Mục tiêu Mục tiêu theo chuẩn hành - Biết định nghĩa giá lực, phân biệt giá với phương lực - Nêu điều kiện cân vật rắn chịu tác dụng hai lực - Đề xuất phương án thí nghiệm để tìm điều kiện cân vật rắn tác dụng hai lực Về kĩ - Quan sát tỷ mỉ, xác, thu thập xử lý số liệu thu - Vận dụng kiến thức học để giải thích làm tập liên quan Thái độ - Nghiêm túc, chăm chỉ, trung thực, kiên nhẫn, tích cực tham gia vào trình học tập Mục tiêu phát triển lực thực nghiệm - Rèn luyện luyện số kĩ năng lực thực nghiệm: quan sát, mô tả tượng, nêu phương án thí nghiệm, lắp đặt thí nghiệm, thực thí nghiệm theo nhóm (cá nhân), rút kết luận II Chuẩn bị Giáo viên: - Thí nghiệm trang 4, thí nghiệm trang SKKN - Chuẩn bị phiếu học tập - Các hình vẽ 17.7, 17.8 sách giáo khoa - Bài tập trang 11 SKKN Học sinh: - Ôn lại kiến thức học - Chuẩn bị số vật mỏng, nhẹ, sợi dây 13 III Tiến trình dạy học Hoạt động Củng cố kiến thức học, nêu vấn đề nhận thức (5 phút) Câu Chọn hình vẽ Trong số hệ lực tác dụng vào vật cho hình vẽ hệ lực cân bằng? A B C D Câu Khi vật trạng thái cân bằng? Điều kiện vật trạng thái cân nào? Trả lời Câu B Câu Trạng thái cân uu r vật uu r a = uu r r F1  F2   Fn  Vấn đề nhận thức Trong sống thường gặp vật có kích thước đáng kể chắn khơng biến dạng tác dụng ngoại lực Đó vật rắn, việc xét cân vật rắn mang lại cho ý nghĩa có tác dụng đời sống? Hoạt động Tìm hiểu cân vật chịu tác dụng hai lực (20 phút) Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Những vật xem vật rắn? – Giới thiệu tác dụng cụ số vật rắn + Hoạt động theo nhóm thường gặp đề xuất giải pháp tiến hành thí nghiệm Thảo luận + Làm thí nghiệm - Giao cho nhóm HS +uurRút nhận xét uu r thí nghiệm nghiên cứu F1 F2 điều kiện cân - giá vật rắn, xét - độ lớn trường hợp: -ngược chiều - có hai lực tác dụng(xét Vậy vật cân vật mỏng nhẹ bỏ hai lực tác dụng vào qua trọng lực ) phải: - giá C1 Khi vật chịu tác dụng Nội dung I.Thí nghiệm Thí nghiệm hai lực tác dụng lên vật rắn uu r uu r + Hai lực F1 F2 -cùng giá, -cùng độ lớn 14 hai lực có nhận xét - độ lớn phương chiều -ngược chiều hai lực? Vậy điều kiện cân vật đặt mặt bàn nằm ngang nào? ur uu r r ur uu r P  N  � P  N - ngược chiều 2.Điều kiện cân Muốn cho vật chịu tác dụng hai lực trạng thái cân hai lực phải giá độ lớn ngược chiều uur uu r F1 = - F2 Hoạt động Trả lời câu hỏi phiếu học tập Hoạt động Trọng tâm vật rắn Cách xác định trọng tâm vật rắn phương pháp thực nghiệm (15 phút) Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung C2 Trọng tâm vật Nghiên cứu trả lời II Trọng tâm vật điểm đặt lực nào? Trọng tâm điểm đặt C3 Làm để trọng lực vật xác định trọng tâm III Cách xác định trọng vật? Học sinh xác định trọng tâm vật phẳng Đối với vật mỏng có tâm vật mỏng có mỏng thực hình dạng xác định dạng hình vng, chữ nghiệm em biết cách xác định nhật, tam giác, hình trịn A phương trọng tâm C pháp hình học C4 Nếu vật D mỏng Học sinh nghiên cứu G khơng có hình dạng ta làm thếBnào? - Chỉ trọng tâm vật - Buộc dây vào điểm B treo vật lên Vật cân + Ta biết điều kiện cân Trọng lực vật vật chịu tác - Làm thí nghiệm với đặt trọng tâm lực dụng hai lực, em vật mỏng phẳng có căng dây đặt điểm áp dụng điều kiện hình dạng B Do trọng tâm để xác định trọng tâm -Thảo luận vật nằm đường kéo vật - Báo cáo dài dây treo, tức nằm đường BA Sau buộc dây vào điểm khác D mép vật treo vật lên Khi trọng tâm vật nằm đường DC giao điểm hai đường thẳng BA DC trọng tâm G vật 15 Hoạt động Tổng kết học, vận dụng (5 phút) - Bài tập củng cố Bài Vật coi vật rắn? A Quả bóng cao su bị đá B Viên bi sắt sàn nhà C Một ngơi nhà D Ơ tơ bị sa lầy Bài Có hai lị xo giống hệt bố trí hình vẽ Một lị xo có độ cứng 100 N/m Khi kéo đầu tự lị xo (1) ra, lị xo (1) dãn cm, lị xo (2) dãn cm Hình 2.16 Độ cứng lò xo lại A 20 N/m B 100 N/m C 250 N/m D 50 N/m - Hệ thống lại kiến thức học cho học sinh - Giao nhiệm vụ nhà cho học sinh - Dặn dò IV Rút kinh nghiệm tiết dạy Giáo án CÂN BẰNG CỦA VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH MOMEN LỰC I Mục tiêu Mục tiêu theo chuẩn hành - Phát biểu viết biểu thức khái niệm momen lực trục quay - Phát biểu viết biểu thức quy tắc momen lực (điều kiện cân vật rắn có trục quay cố định) Kĩ Áp dụng quy tắc momen lực để giải tập đơn giản vật rắn có trục quay cố định, giải thích số tượng vật lý thường gặp đời sống kỹ thuật Thái độ - Nghiêm túc, chăm chỉ, trung thực, kiên nhẫn, tích cực tham gia vào trình học tập Mục tiêu phát triển lực thực nghiệm - Rèn luyện luyện số kĩ năng lực thực nghiệm: quan sát, mơ tả tượng, nêu phương án thí nghiệm, lắp đặt bố trí thí nghiệm, thực thí nghiệm theo nhóm, thu thập số liệu thí nghiệm, xử lý số liệu thí nghiệm, rút kết luận 16 - Thiết kế dụng cụ đo lường đơn giản, hiểu nguyên tắc cấu tạo nguyên tắc hoạt động cân địn II Chuẩn bị Giáo viên - Thí nghiệm trang SKKN - Bài tập trang 11 SKKN - Phiếu học tập Học sinh - Ơn tập lai kiến thức địn bẩy học lớp III Tiến trình dạy học Hoạt động Ôn tập lại kiến thức học (5 phút) Câu Phát biểu điều kiện cân vật rắn chịu tác dụng hai lực điều kiện cân vật rắn chịu tác dụng ba lực không song song? Câu Phát biểu quy tắc hợp lực đồng quy? Vấn đề nhận thức Trong đời sống thường gặp vật rắn chuyển động quay tác dụng ngoại lực Vậy có trường hợp vật lại khơng quay? có trường hợp vật lại quay? Hoạt động Tìm hiểu cân vật có trục quay cố định Momen lực (30 phút) Hoạt động giáo viên Ví dụ: cánh cửa quay quanh lề, bánh đà động cơ, Hoạt động học sinh Nội dung - Xác định trục quay cố định vật nêu 1.Thí nghiệm Giới thiệu thí nghiệm mơ momen - Tìm hiểu thí lực nghiệm - Thao tác làm thí Phân nhóm học sinh để nghiệm làm thí nghiệm + Tác dụng lực lên đĩa cách treo nặng vào sợi dây Cho học sinh tiến hành - Nhận nhóm, đề cử thí nghiệm nghiên cứu trưởng nhóm điều kiện cân vật có trục quay cố định trường hợp Học sinh thao tác làm thí TH có lực tác nghiệm, thu thập kết quả, dụng ghi vào phiếu học tập thảo luận rút nhận xét Kết thí nghiệm -Khi có lực tác dụng: + Lực tác dụng làm đĩa quay giá lực không qua trục quay + Lực khơng có tác dụng làm quay giá qua trục quay * Đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay lực gọi momen lực Ký hiệu: M M=F.d 17 Yêu cầu học sinh nhắc lại đơn vị đo Lực, đơn vị Học sinh phát đo khoảng cách momen lực biểu F: lực tác dụng d: khoảng cách vng góc từ giá lực tới trục quay( gọi cánh tay đòn) + Đơn vị đo momen lực N.m -Khi có hai lực tác dụng: + Đĩa cân Vì: Tác uu dụng làm quay r lực F1 cân với tác dụng làm quay lực uu r TH2 có hai lực tác dụng Học sinh thao tác làm thí nghiệm thu thập số liệu xử lý ghi vào phiếu học tập Thảo luận nhóm F2 + Đĩa cân Tích số F1.d1  F2 d Giải thích + Nhận xét điều kiện II Điều kiện cân C3.Nếu vật chịu tác dụng cân vật có vật có trục quay cố định ( hay quy tắc nhiều lực trục quay cố định momen lực) nào? C4 Hãy viết biểu thức Tác dụng làm quay Sgk �M T  �M P tổng quát điều kiện lực phải cân cân vật có trục quay cố định? Hoạt động Củng cố vận dụng(8 phút) Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Giao nhiệm vụ cho học sinh + Trục quay tạm thời cuốc Viết quy tắc momen lực cho quốc điểm O F1.d1  F2 d chim hệ cân bằng? Hình vẽ + Hướng dẫn Thanh AB có trục quay trọng tâm O Khoảng cách OO1 = OO2 Muốn AB Cân làm nào? Tại sao? Muốn biết khối lượng m bao Bài tập nhiêu ta làm nào? Cho dụng cụ sau: A kim loại mỏng AB có Một B lỗ nhỏ trọng O1 tâm O O Hộp gia trọng sợi dây Hãy mthiết kế dụng cụ để xác định khối lượng hộp phấn 18 Hoạt động Tổng kết giao nhiệm vụ nhà (2 phút) - Hệ thống hóa kiến thức học cho học sinh - Giao nhiệm vụ học tập nhà cho học sinh - Dặn dò IV Rút kinh nghiệm tiết dạy III/ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Khi học xong chương học sinh biết giải thích nhiều tượng ứng dụng kiến thức Vật lý vào sống Từ chuẩn bị điều kiện dạy học theo hướng bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh chương ”Cân chuyển động vật rắn” nghiên cứu áp dụng vào tiết học cụ thể, nhận thấy q trình học tập làm khích lệ tính tị mị, khám phá, hứng thú, tự giác suy nghĩ độc lập, tích cực sáng tạo giai đoạn học tập Thông qua học xây dựng kiến thức mới, tập thí nghiệm tạo cho học sinh khả tổng hợp kiến thức lý thuyết thực nghiệm kỹ thực hành cách bản, khéo léo Phát huy tốt khả suy luận, tư logic bồi dưỡng lực thực nghiệm cho em Tôi chọn số giáo án tập thí nghiệm có nội dung vật lý lựa chọn phù hợp, thiết thực vừa sức với học sinh Kiến nghị Nhà trường cần tăng cường sở vật chất trang thiết bị đồ dùng thí nghiệm số lượng chất lượng Giáo viên cần tăng cường bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh phương pháp sử dụng phương pháp thực nghiệm, tập thí nghiệm trải nghiệm sáng tạo có nội dung Vật lý theo hướng mà đề tài nghiên cứu 19 sang chương khác chương trình trung học phổ thơng Đó giải pháp cụ thể để bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày tháng năm 2021 Tơi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Trần Thái Bình TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ GD&ĐT (2009) Sách giáo khoa Vật Lý 10 NXB Giáo Dục [2] Bộ GD&ĐT (2009) Sách giáo viên Vật Lý 10 NXB Giáo Dục [3] Bộ GD&ĐT (2009) Sách tập Vật Lý 10 NXB Giáo Dục [4] Phạm Đình Cương (2003) Thí nghiệm vật lý trường THPH, NXB Giáo Dục [5] Hà Văn Hùng (2011) Phương pháp sử dụng phương tiện thí nghiệm dạy học Vật lý, Đại học Vinh Website tham khảo http://www.thuvienvatly.com http://www.tailieu.vn http://www.cacthinghiemvatly.vn 20 21 ... chuyển động vật rắn vật lý 10 theo hướng phát triển lực thực nghiệm cho học sinh? ?? Mục đích nghiên cứu Bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh dạy học số kiến thức chương ? ?Cân chuyển động vật rắn? ?? Vật. .. nghiệm chương ? ?Cân chuyển động vật rắn? ?? Thiết kế kế hoạch học (giáo án) xây dựng kiến thức chương ? ?Cân chuyển động vật rắn? ?? vật lý 10 theo định hướng bồi dưỡng lực thực nghiệm cho học sinh II/... dạy học bồi dưỡng lực thực nghiệm chương ? ?Cân chuyển động vật rắn? ?? 1.1.1 Khảo sát tình trạng thiết bị dạy học chương ? ?Cân chuyển động vật rắn? ?? Thiết bị thí nghiệm điều kiện vật chất để thực dạy