CHUYÊN đề bài tập SÁNG tạo bồi DƯỠNG học SINH GIỎI lớp 10 PHẦN cơ học

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT LƯƠNG ĐẮC BẰNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP SÁNG TẠO BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI LỚP 10 PHẦN CƠ HỌC Họ tên: Nguyễn Xuân Luân Chức vụ : Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực môn: Vật Lý THANH HOÁ, NĂM 2021 MỤC LỤC BẢNG VIẾT TẮT A- MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu 3 Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu B- NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM .4 1.Cơ sở lý thuyết tập sáng tạo Hệ thống tập sáng tạo 2.1 Chủ đề động học chất điểm 2.2 chủ đề động lực học .6 2.2.1 Chuyển động vật mặt phẳng ngang, mặt phẳng nghiêng .6 2.2.2 Chuyển động vật bị ném xiên .8 2.2.3 Tĩnh học vật rắn 12 2.2.4 Áp dụng phương pháp tổng hợp 16 2.2.5 Bài tập thí nghiêm .22 C- KIẾN NGHỊ 24 Kết nghiên cứu 24 2.Ý kiến đề xuất 24 Tài liệu tham khảo .25 Phụ lục 26 Danh Mục Các SKKN công nhận ……… 31 DANH MỤC VIẾT TẮT Viết tắt BDTD BT BTCL BTST BTVL DH DHVL ĐLVL HQC HS HTVL NLTD NLTD PP PPDH QTDH TDST THPT TL TNSP VL Cụm từ bồi dưỡng tư tập tập chọn lọc tập sáng tạo tập vật lý dạy học dạy học vật lý đại lượng vật lý hệ quy chiếu học sinh tượng vật lý lực tư lực tư phương pháp phương pháp dạy học Quá trình dạy học tư sáng tạo trung học phổ thông Tâm lý thực nghiệm sư phạm vật lý A- MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Cơ học ứng dụng rộng rãi đời sống Lí thuyết học khoa học nói hồn thiện Ở cấp độ vật lí phổ thơng lượng kiến thức điện học sách giáo khoa vật lí kiến thức sở, thực tế xung quanh em học có mặt khắp nơi có nhiều ứng dụng, có nhiều câu hỏi đặt cho em Để giúp em có cách tư sáng tạo để tự tìm lời giải đáp cho Tơi thấy việc nghiên cứu xây dựng hệ thống tập sáng tạo dùng cho dạy học chương “cơ học” vật lí lớp 10 chương trình nâng cao ngồi việc giúp học sinh hiểu sâu sắc chuyển động vật hệ vật, cịn giúp học sinh phát triển lực tư sáng tạo, lực giải tình khác vấn đề, từ trở thành người động sáng tạo công việc nguồn lực cho đất nước thời kì hội nhập quốc tế Xuất phát từ lí nói tơi chọn đề tài nghiên cứu “chuyên đề tập sáng bỗi dưỡng học sinh giỏi lớp 10 phần học” Mục đích nghiên cứu Chuyên đề tập sáng tạo phần ‘cơ học lớp 10’ Vật lí lớp 10 nhằm góp phần bồi dưỡng tư cho học sinh trung học phổ thông Đối tượng nghiên cứu - Quá trình dạy học tập Vật lí trường trung học phổ thơng - Những yêu cầu nâng cao chất lượng dạy học Vật lí trường trung học phổ thơng Phương pháp nghiên cứu - Cơ sở lí luận lực tư sáng tạo, dạy học sáng tạo tập sáng tạo - Lý thuyết xây dựng hệ thống tập sáng tạo dùng cho dạy học chương “cơ học” vật lí lớp 10 chương trình nâng cao Phạm vi áp dụng - Quá trình dạy học phần “cơ học” vật lý nâng cao - Các tập sáng tạo dạy học phần “cơ học” B – NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Cơ sở lý thuyết tập sáng tạo Bài tập sáng tạo vật lí tập mà giả thuyết khơng có thơng tin đầy đủ liên quan đến tượng q trình lí, có đại lượng vật lí ẩn dấu, điều kiện tốn không chứa đựng dẫn trực tiếp gián tiếp angơrít giải hay kiến thức vật lí cần sử dụng Từ chúng tơi đề xuất dấu hiệu nhận biết tập sáng tạo sau: Dấu hiệu 1: Bài tập có nhiều cách giải Đây dạng phổ biến hệ thống tập sáng tạo cho học sinh thói quen suy nghĩ khơng rập khn, máy móc Thường xuyên cho học sinh làm việc với dạng toán làm cho học sinh nhận thức rằng: xem xét vấn đề cần nhìn từ nhiều góc độ, nhiều quan điểm khác nhau, từ có nhiều đường đạt đến mục đích chọn đường hiệu Dấu hiệu 2: Bài tập có hình thức tương tự nội dung biến đổi Đây tập có nhiều câu hỏi, câu hỏi thứ tập luyện tập, câu hỏi có hình thức tương tự, áp dụng phương pháp giải dẫn đến bế tắc nội dung câu hỏi có thay đổi chất Dấu hiệu 3: Bài tập thí nghiệm vật lí Dựa vào yêu cầu điều kiện ta phân tập thí nghiệm vật lí gồm: + Bài tập thí nghiệm định tính + Bài tập thí nghiệm định lượng Các tập thí nghiệm có tác dụng bồi dưỡng tính linh hoạt tư việc đề xuất phương án thí nghiệm, giải pháp đo đạc tình khác tuỳ thuộc vào thiết bị thí nghiệm cho hay tự tìm kiếm Hệ thống tập sáng tạo 2.1 Chủ đề động học chất điểm Bài tập Một người đứng điểm M cách đường AB khoảng h = 50m để chờ ô tô Khi người nhìn thấy tơ cách đoạn L = 200m người bắt đầu chạy đường để đớn ôtô Biết vận tốc ô tô v = 36km/h vận tốc người v2 = 12km/h Xác định hướng chuyển động người để đón tơ Giải: - Để người đón ơtơ điểm N thời gian người từ M đến N thời gian ôtô từ A đến N H N A a x - Gọi khoảng cách từ A đến H a, từ H đến N x ( x dương âm ), t thời gian h để người tơ để gặp nhau: L - Ta có: S1 = AN = a + x = v1t ; S2 = MN = h  x = v2t Và a2 = L2 – h2 � a  L2  h  2002  502  50 15(m) M Vì v1 = 3v2 => S1 = 3S2 hay a + x = h  x � (a  x)  9(h  x ) � x  2ax+9h  a  thay số vào ta có: 8x2-100 15 -6.502 = phương trình có nghiệm: x1 = 73,8(m), x2 = -25,4(m) Vậy có vị trí N để người gặp ơtơ Vị trí nằm ngồi đoạn AH, cách H đoạn 73,8m vị trí nằm đoạn AH cách H đoạn 25,4m - Khi người có hướng chạy để đón ơtơ: + Hướng thứ nhất, chạy xiết ngồi đoạn AH, hợp với MH góc  với: tan   x1 73,8   1, 476 �   55,90  55054 ' h 50 + Hướng thứ 2, chạy xiết vào đoạn AH, hợp với MH góc  với: tan   x2 25,   0,508 �   26,930  26 056 ' h 50 Bài tập Vận tốc vật chuyển động thẳng nhanh dần phụ thuộc vào thời gian theo phương trình: v = + 3t (m/s) a Hãy viết phương trình biểu diễn phụ thuộc tọa độ theo thời gian Lấy x0 = Chọn trục tọa độ trùng với hướng chuyển động b Hãy tìm vận tốc trung bình vật 4s kể từ lúc bắt đầu chuyển động vận tốc thời điểm cuối giây thứ tư Giải: t0 = lúc bắt đầu khảo sát v0 = 2m/s; a = 3m/s2 3t a x = 2t + 3.42 b S4 = 2.4 + = 32m  v = 8m/s; v4 = 14m/s Bài tập Một hạt chuyển động theo chiều dương trục x với vận tốc v  k x , k số dương Tại thời điểm t0 = hạt vị trí x = Hãy xác định: a Vận tốc gia tốc hạt theo thời gian b Vận tốc trung bình hạt khoảng thời gian từ vị trí x = đến vị trí x Giải: Lúc t0 =  x =  v0 = x v v  v 02  v  v 02 �k � so sánh với x  x  k2  2� � 2a �2 � hạt chuyển động nhanh dần với gia tốc a = k2/2 b Thời gian chuyển động: t = v = k2t/2 k x 0 x k x   v tb  k k /2 Với kiến thức toán đơn giản véc tơ đạo hàm ta cho HS giải BT sau: Bài rtập Bán kính véc tơ hạt biến thiên với thời gian theo quy luật: r r r  kt   t  , k vectơ không đổi  số dương Hãy xác định: a Các vectơ vận tốc gia tốc hạt theo thời gian b Khoảng thời gian t để hạt trở điểm xuất phát quãng đường khoảng thời gian Giải: a r r dr r v  k   2t  ; dt r r r dv a  2k  const dt b r r r r = r0  r  1- t =  t = Khi hạt trở vị trí xuất phát thì: r  Do a ; k số  r có phương khơng đổi  chuyển động chất điểm chuyển động thẳng biến đổi có đổi chiều chuyển động  v 02  v 02 k S=   2a a 2 Hoặc loại BT thay đổi quy luật chuyển động để tập khó hơn, địi hỏi kỹ tốn học cao Bài tập Một hạt chuyển động chậm dần đường thẳng với gia tốc mà độ lớn w phụ thuộc vận tốc v theo quy luật w = k v , k số dương Tại thời điểm ban đầu vận tốc hạt v Tìm quãng đường hạt dừng lại thời gian quãng đường Giải: dv w= k v   -kdt = v-1/2dv  -kt= dt  v  v0  kt �  v� � v0  � 2� � v0 k 2 � �k � � kt � ds � v  k v  � �t � dt v  � v  �=  ds  � 2 � dt � � � � � Thời gian chuyển động: t = S=  v0 k � �k � � dt �t � ��v  k v  � � � � � v k v �2 v  S = v0 � k � � k � k �2 v � 2v 3/   S = � � 12 � � k � � 3k � � � 2.2 Chủ đề động lực học 2.2.1 Chuyển động vật hệ vật mặt phẳng ngang, mặt phẳng nghiêng Bài tập Khối nêm hình tam giác vng ABC có góc nghiêng α = 30 đặt mặt bàn nằm ngang (hình vẽ) Cần phải làm cho khối nêm chuyển động mặt bàn với gia tốc để vật nhỏ đặt A leo lên mặt phẳng nghiêng ? Bỏ qua ma sát (Bài tập trang 97 VL 10 Nâng cao-Nhà xuất Giáo dục 2010) B A α C Tóm tắt cách giải: Chọn HQC gắn với nêm Để vật leo lên mặt phẳng nghiêng, lực quán tính phải hướng sang phải r  a hướng sang trái macosα  mgsinα  Bài tập a  gtanα Khi có ma sát Nêm A phải chuyển động ngang với gia tốc để m không trượt nêm Biết hệ số ma sát m nêm A , với  < cot r r Q Fqt r P  A Giải: Khi m có xu hướng chuyển động lên trên: ma0cos - mgsin - Q ≥ Q = mgcos + ma0sin ma0cos - mgsin - mgcos - ma0sin > a0(cos - sin) > g(sin + cos)  a0 > g  sin    cos   g    cot g   (1) cos  -  sin  cot g -  Khi m có xu hướng trượt xuống:  a0 < mgsin - ma0cos - mgcos - ma0sin > gsin - cos) > a0(cos + sin) g  sin  -  cos   g  1-  cot g   (2) cos    sin  cot g   Vậy để vật khơng trượt nêm thì: g    cot   g    cot   �a � cot    cot    Bài tập 2: Khi có ma sát, tìm thời gian chuyển động vật nêm Vật m đứng yên đỉnh nêm nhờ ma sát Tìm thời gian vật trượt hết nêm mà r a0 r nêm chuyển động sang trái với gia tốc a  Hệ số ma sát vật nêm , chiều dài mặt nêm l a0 < gcot Tóm tắt cách giải: Phản lực mặt nghiêng tác dụng lên vật : Q = mgcos - ma0sin (*) mgsin - (mgcos - ma0sin) + ma0cos = ma a = gsin - gcos + a0sin + a0cos a = sin(g + a0) + cos(a0 - g) a = g(sin - cos) + a0(sin + cos) t  2l 2l  a g  sin  -  cos    a   sin   cos   Chú ý: Theo (*) Q = gcos = a0sin  a0 = gcotg Nếu a0 ≥ gcotg  khơng cịn Q Điều kiện để nêm không cản trở chuyển động vật rơi tự a0 ≥ gcotg Bài tập Thay nêm mặt nghiêng khối hộp, mặt tiếp xúc phẳng Cho hệ ban đầu đứng yên hình vẽ Hệ số ma sát m m M 1, M sàn 2 Tìm độ lớn lực F nằm M ngang: a Đặt lên m để m trượt M b Đặt lên M để M trượt khỏi m Giải: a r r r r F; Pm ;Q m ;f1 r r r r r f1 '; PM ;Q M ;f ; N ; Lực tác dụng vào m: Lực tác dụng vào M: f1 '  f1  1mg ; N  Pm  mg �F  f1  ma m F  1mg � am  >0 � Q m  Pm m � Với m F > 1mg Với M  (1) f1 ' f  Ma M �  mg    M  m  g � Q M  PM  N   M  m  g � a M  � M � f1 '  1mg � Để m trượt M am > aM am   mg    M  m  g F  1mg >  m M b F mg  M  m   1    M Với M �F  f1 ' f  Ma M � F  1mg    M  m  g Q M  PM  N   M  m  g  a M  � M � f1 '  1mg � am  Với m f1  1g m Để M trượt khỏi m aM > am  F  1mg    M  m  g  1g M F  M1g  1mg    M  m  g  F   1     M  m  g 2.2.2 Chuyển động vật bị ném xiên r Bài tập Từ mặt đất nằm ngang, vật nhỏ ném với vận tốc ban đầu v theo phương hợp với phương ngang góc  (gọi góc ném) Gia tốc rơi tự g, bỏ qua sức cản khơng khí a Xác định thời gian chuyển động b Xác định độ cao cực đại mà vật đạt c Xác định tầm xa (khoảng cách từ vị trí ném đến vị trí chạm đất theo phương ngang) Giải: Theo phương pháp tọa độ sách giáo khoa Chọn HQC gắn với mặt đất, O  vị trí ném, Ox  phương ngang, chiều dương chiều chuyển động Oy có phương thẳng đứng, chiều dương hướng lên Mốc thời gian t0 = lúc ném vật Phân tích chuyển động vật thành phần: +Ox: vật chuyển động thẳng quán tính với vx = v0cos +Oy: vật chuyển động chậm dần với gia tốc a = -g, vận tốc đầu v0y = v0sinα Phương trình tọa độ: x = vxt = v0(cosα)t y = v0yt + at gt = v  sin   t  2 (1) (2) 10 Bài tập Một bán cầu đồng chất, trọng lượng P, bán kính R Trọng tâm điểm C tâm O bán cầu với OC = 3R Bán cầu đặt mặt phẳng ngang, mặt phẳng bán cầu đặt vật nhỏ trọng lượng P/8 Hệ số ma sát trượt vật bán cầu  = 0,2 Để vật nhỏ không rượt mặt phẳng bán cầu phải đặt vật cách tâm O khoảng tối đa bao nhiêu?  O x C P r P Giải: Từ điều kiện cân momen ta có P 3P P sin   x cos  8  x  3R tan  = 3R xmax lực ma sát nghỉ fmax = N  f N xmax = 3R = 0,6R 2.2.4 Áp dụng phương pháp tổng hợp Bài tập 1: Một cứng quay mặt phẳng thẳng đứng quanh lề đầu Thanh tựa lên hình lập phương có cạnh a Cho hình lập phương chuyển động mặt phẳng ngang, xa lề với vận tốc không đổi v α α a v Tìm vận tốc góc hợp với phương ngang góc α Hướng dẫn giải 17 Trong khoảng thời gian nhỏ ∆t hình A dα α O ta có: lập phương dịch chuyển: A1 AA1 = v.∆t cịn quay góc ∆α α Áp dụng định lý hàm số sin ∆OAA1 AA1 OA  sin  sin      Do α góc nhỏ nên sin∆α ≈ ∆α Thay OA = vt a   sin  sin      a ta được: sin   v sin   t �0 t a Vậy:   lim Bài tập 2: Một người chạy từ điểm O dọc theo trục Ox với vận tốc không đổi v Con chó người lúc đầu (t = 0) điểm A, cách O khoảng L (OA  Ox) bắt đầu chạy với vận tốc không đổi v2 ln hướng phía chủ Tìm gia tốc chó t = Sau chó đuổi kịp chủ v2 > v1 Giả sử v2 = v1 = v a Tìm khoảng cách chó chủ sau thời gian dài b Tìm phương trình quỹ đạo chó Hướng dẫn giải v1 O v1 v2 x v2 v2 A α N v2 C1 O x α y C R A y Vì vận tốc chó khơng đổi nên gia tốc ln vng góc với vận tốc gia tốc hướng tâm: a = v 22 , với R bán kính quỹ đạo R 18 Xét dịch chuyển chó khoảng thời gian nhỏ ∆t, ta có:   Mặt khác: v1∆t =  L  R = v2 L v1 v t R v1 v L a= Ở thời điểm t đó, vị trí người N, chó C hình Ta có: d  C1N   v1  v cos  ; dt d  CN    v  v1 cos  dt d  C1N  d  CN   v2  v12  v 22  const dt dt  v1  2 v1C1N + v2CN = v1  v t + C0   Tại t = thì: C1N = 0, CN = L  C0 = v2.L - Khi gặp nhau: C1N = CN = 0 = ( v12  v 22 )t + v2L � t   v2L  v12 v 22 Nếu v1 = v2 = v t   có C1N = CN = d 2v1d = C0 = v2L � d  L Vì v1 = v2 = v thì: C1N + CN = L   vt  x    vt  x   y2 L L2  y Chuyển vế, bình phương vế:  vt  x   2L Từ hình vẽ ta có:  tan   dy dy  ydy   L2  d  y y 2Ldx = -L2 y x y 2L x   L2 ln y L  y 2 Tích phân vế:  dy y y2L   dx  vt  x  L  y2 2Lx = -L2 ln  y L  y y L y2  y  L2 L ln   L  x = -2 L 4L Đây phương trình quỹ đạo cần tìm Bài tập 3: Một gỗ dán mỏng phẳng rơi không gian Ở thời điểm r r r vận tốc điểm A B gỗ v A  v B  v nằm mặt phẳng 19 Điểm C (AB = AC = BC = a) có vận tốc 2v Hỏi điểm gỗ có vận tốc 3v nằm cách đường thẳng AB bao nhiêu? Hướng dẫn giải r r r Trong HQC chuyển động với vận tốc v A  v B  v A B đứng yên C quay r r r r quanh AB Như HQC gắn với đất: v C  v  v q , v q vận tốc C r r r r quay quanh AB Vì v A  v B  v nằm mặt phẳng nên v q vng góc r 2 với v Vậy: v C  v q  v � v q  3v Vận tốc góc chuyển động quay   vq R với R  a Những điểm có vận tốc 3v nằm hai đường thẳng song song với AB cách AB , L, quay quanh AB với vận tốc v 'q  .L , v q tìm từ phương trình: (3v)  v  (v 'q ) Như v 'q  2.v  .L → L  2.a Bài tập 4: Hai người xe đạp với vận tốc dài v theo đường trịn bán kính R1 R2, tâm đường tròn O1 O2 cách khoảng L < R1 + R2, người theo chiều kim đồng hồ, người ngược chiều kim đồng R1 A1 O2 O1 B2 R2 B1 A2 L hồ Tìm vận tốc tương đối người (trong HQC gắn với người lại) thời điểm hai nằm đường thẳng nối tâm điểm (hình vẽ): a A1 A2 b A1 B2 c B1 B2 d B1 A2 Hướng dẫn giải 20  O1 B2 v kB2 L - R2 v kA2 O2 A2 2R2 Trong bài, v vận tốc tuyệt đối Cần tìm vận tốc tương đối hai người Vận tốc tương đối người thứ hai vận tốc HQC gắn với người thứ Trong HQC người thứ đứng yên Chọn HQC có gốc trùng tâm O 1, quay với vận tốc góc  = v/R1 Vận tốc kéo theo người thứ hai điểm A2 B2 bằng: v kA2  O1A  v  L  R2  R1 v kB2  O1B2  v  L  R2  R1 Cả hai vận tốc vng góc với đường thẳng O1O2 hướng lên Vận tốc tuyệt đối liên hệ với vận tốc tương đối vận tốc kéo theo hệ thức r r r r r r vectơ: v tuy�t��i  v t��ng ��i  v k�o theo � v t��ng ��i  v tuy�t��i  v k�o theo Đến dễ dàng tìm vận tốc tương đối người thứ hai người thứ nhất: k a) d) Khi người thứ hai điểm A2: vận tốc tuyệt đối v2 - vA có phương chiều (cùng hướng xuống dưới) vtương đối A2 = v + v kA = v + v R R L  L  R2   v hướng xuống R1 R1 b) c) Khi người thứ hai điểm B 2: vận tốc tuyệt đối v2 hướng lên, vận tốc  v kB2 hướng xuống dưới: vtương đối B2 = v - v kB  v  2) v R R L  L  R2   v hướng lên R1 R1 Hoàn toàn tương tự tìm vận tốc tương đối người thứ người thứ hai: HQC trường hợp quay quanh O với vận tốc góc = ’ v r Các vận tốc kéo theo ( v k�o theo ) điểm A1 B1 hướng lên trên, tức R2 21 r v k�o theo hướng xuống dưới, vận tốc tuyệt đối người thứ A hướng xuống dưới, B1 hướng lên (người thứ chuyển động ngược chiều kim đồng hồ) Như vậy: a) b) Khi người thứ A1: vtương đối A1 =  R1  R  L  v v kA1 A1 R2 hướng xuống v kB1 O1 2R1 ’ B1 O2 L - R1 c) d) Khi người thứ B1: vtương đối B1 =  R1  R  L  v R2 L hướng lên 3) Có thể mở rộng tốn cho vị trí khác hai người Chẳng hạn tính vận tốc người ’ R1 O1 thứ người thứ hai người thứ điểm C hình vẽ O2 v1 C Trong trường hợp vận tốc kéo theo C có vtương dối -vk độ lớn là: v k   ' R12  L2  v R2 R12  L2 hướng vng góc với CO2 Ta tính vận tốc tương đối theo định lý hàm số cosin: 2 � R1 � �L � vtương đối = v � 1 � � � R R2 � � � � Bài tập Một cứng nhẹ AB chiều dài 2L y A trượt dọc theo hai định hướng vng góc với nằm mặt phẳng thẳng đứng: B O g C v α x B trượt theo Ox nằm ngang, A theo Oy thẳng đứng Ở trung điểm C có gắn vật nhỏ khối lượng m Đầu B chuyển động với vận tốc không đổi v từ O Khi hợp với Ox góc α Hãy tìm: a Phương trình chuyển động đầu A? b Vận tốc gia tốc m? 22 c Vận tốc góc d Lực tác dụng lên vật Hướng dẫn giải a Phương trình chuyển động đầu A là: y = xtan = vt.tan = b  2L   x   2L    vt  Điểm C chuyển động tròn quanh O Vectơ vận tốc C vng góc với OC hợp với phương ngang góc 900 - α, có y I hình chiếu lên phương Ox v/2 vA vCcos(900 - α) = v/2  vC = v/(2sin α) aht Gia tốc m hướng theo phương thẳng đứng xuống dưới, có hình chiếu lên phương bán kính thành phần gia tốc hướng tâm: aht = aC.sin α = Vậy: aC = c O C vC g v/2 v α aC B x v 2C L v2 4L sin  Ở thời điểm toàn vật rắn quay quanh I với vận tốc góc  Như vận tốc B là: vB = v = .RB = .2L.sin α →  = v/(2L.sin α) d Gia tốc vật m aC hướng theo phương thẳng đứng từ xuống m chịu r r lực tác dụng: trọng lực P hướng theo phương thẳng đứng lực N cần tìm (lực tác r dụng từ lên vật) Như N hướng phương thẳng đứng Định luật II Niu-tơn cho ta: Vậy: P - N = maC � � v2 N  m� g � � 4Lsin  � 2.2.5 Bài tập thí nghiệm Bài tập Làm xác định hệ số ma sát mặt phẳng nghiêng mà dùng lực kế(hình vẽ)?Biết độ nghiêng mặt phẳng không đổi không đủ lớn bị trượt HD:Để chuyển động lên đều: FL =  Pcos  + Psin  (1) 23 Để chuyển động xuống đều: FX =  Pcos  - Psin  (2) FL  FX F  FX ; cos  = L èsin2  + cos2  = 2P 2P FL  FX FL  FX è( ) +( ) =1 2P 2P FL  FX è = P   FL  FX  (1) (2) è sin  = Đo FL, FX, P lực kế sử dụng công thức để suy  Bài tập Cho gỗ thẳng dài quay quanh trục lắp cố định giá thí nghiệm, thước chia tới milimet, bình hình trụ lớn đựng nước (đã biết khối lượng riêng nước), bình l’ l0 hình trụ đựng dầu hỏa, lọ nhỏ rỗng, lọ nhỏ chứa đầy cát có nắp đậy kín, hai sợi dây Hãy trình bày F phương án xác định khối lượng riêng dầu hỏa HD:- Lắp gỗ vào trục quay để có địn bẩy Treo lọ rỗng vào đòn bên P phải, treo lọ đầy cát vào vị trí P0 địn bên trái cho địn bẩy cân nằm ngang Ta có: P0.l0 = P.l (1) - Nhúng lọ đựng đầy cát ngập nước tìm vị trí treo cho địn bẩy cân bằng: P0.l0 = (P - F).l' (2) ' - Từ (1) (2): F = P(l - l)/l' Mà F = dnước.V P l' - l Suy ra: dnước = ' V l - Lặp lại thí nghiệm cách thay nước dầu hỏa, tìm vị trí l" treo lọ cát để đòn bẩy cân P l" - l - Ta có: ddầu = " V l (l" - l)l' (l" - l)l' - Suy ddầu = dnước ' hay Ddầu = Dnước ' (l - l)l" (l - l)l" Bài tập Một dây xích gồm N mắt giống đặt mặt bàn nằm ngang Không dùng dụng cụ Hãy xác định hệ số ma sát xích mặt bàn HD: Cơ sơ lí thuyết Giả sử có a mắt xích nằm mặt bàn dây khơng trượt xuống Xích chịu lực: -Trọng lực P = (N - a)mg (N - a) mắt xích, với m khối lượng mắt xích 24 -Lực ma sát nghỉ cực đại tác dụng lên a mắt xích bàn FM = amg -Khi xích chưa trượt P < FM  N - a < a (*) Phương án thí nghiệm -Ban đầu cho vài mắt xích tự do, xích khơng trượt, sau kéo dần thêm mắt xích một… đếm số mắt xích cịn lại bàn xích bắt đầu trượt -Từ (*) xác định đượt hệ số ma sát trượt Bài tập  N a a Xác định phụ thuộc lực cản tác dụng lên bi chuyển động mơi trường nhớt vào kích thước bi Cho biết lực cản tỉ lệ thuận với vận tốc chuyển động hịn bi mơi trường nhớt Dụng cụ vật liệu: Ống chứa glixêrin, hịn bi có khối lượng riêng giống nhau, kế, thước cặp có du xích HD: Cơ sơ lí thuyết Khi bi rơi mơi trường nhớt: P - FA - Fc = ma Do Fc ~ v nên lực cản tăng dần Bi rơi lực cản cân với trọng lực lực đẩy Ác-si-mét Fc = mg - FA vận tốc lúc đo theo v  S t Bài tập Cho khối gỗ hình hộp có cạnh BC dài đáng kể so với cạnh AB đặt ván nằm ngang hình vẽ 3, với bút chì thước Hãy tìm cách làm thí nghiệm trình bày cách làm để xác định gần hệ số ma sát khối gỗ ván Giải thích cách làm HD: C D HÌNH B A Dùng bút chì kẻ đường KL chia đôi mặt bên khối gỗ Đặt mũi bút chì đường KL đẩy nhẹ nhàng khối gỗ lực theo phương ngang, song song với cạnh nhỏ AB (hình vẽ) Ban đầu, điểm đặt bút chì gần K Khi đẩy nhẹ khối gỗ trượt chậm mặt ván Dịch chuyển dần điểm đặt bút chì dọc theo đường KL phía L đẩy tìm điểm M mà điểm đặt lực phía khối gỗ trượt, điểm đặt lực phía khối gỗ bị đổ nhào mà không trượt 25 Dùng thước đo AB = a; KM = b Khi hệ số ma sát xác định theo công thức   a 2b Giải thích: Nếu đẩy nhẹ cho khối gỗ trượt lúc lực đẩy F độ lớn lực ma sát trượt khối gỗ mặt ván Nếu hợp lực trọng lực P khối gỗ lực đẩy F có giá trị cịn rơi vào mặt chân đế khối gỗ trượt, cịn hợp lực có giá lệch bên ngồi mặt chân đế bị đổ Khi điểm đặt lực vào điểm M giá hợp lực qua mép chân đế (hình vẽ) Khi đó: C D B A L F mg Ma tg     P mg 2b F K C- KÕt luËn, kiến nghị 1- Kết nghiên cứu: - Số toán "vô hạn " số lợng phơng pháp "hữu hạn" việc học tập trở nên nhẹ nhàng Nếu ta biết đặt "vô hạn " "hữu hạn " Trên đà thực ý tởng - Qua kết cho thấy học sinh tiếp nhận kiến thức cách dễ dàng có độ bền kiến thức vận dụng không lóng tóng n÷a giải nhanh đơn giản toán Quan thực nghiệm sư phạm tiến hành thời gian tuần theo chương trình dạy học tự chọn tiết/tuần * Ở lớp thực nghiệm: Chúng tiến hành cho học sinh sử dụng tập sáng tạo dạy học tự chọn Sau nhà tập luyện tập có lồng ghép tập sáng tạo lựa chọn hệ thống tập đề tài có kèm theo gợi ý định hướng tư * Ở lớp đối chứng: Trong dạy học tự chọn không sử dụng tập sáng tạo Sau tập luyện tập nhà nhóm thực nghiệm khơng lồng ghép tập sáng tạo Các tập kiểm tra đánh giá hai lớp thực nghiệm đối chứng Lớp Số HS dự kiểm tra Số HS đạt điểm xi 10 26 TN 46 13 8 ĐC 48 11 10 6 0 - kết năm học 2017-2018 ôn cho học sinh đạt giải mơn vật lý kì thi học sinh giỏi cấp tnh - Đề tài kinh nghiệm nhỏ đợc rút trình dạy học , mong nhiều có ích cho ngời dạy học Tất nhiên không th tránh khỏi nhng thiu sút, hn ch, rt mong đợc ý kiến đóng góp bậc thầy, cô giáo, bạn đồng nghiệp để đề tài hoàn thiện - ý kiến đề xuất: Hàng năm sáng kiến đợc đánh giá cao có ý nghĩa thực tế cần đợc triển khai trờng cho giáo viên v hc sinh tham kho tham khảo Tôi xin chân thành cảm ơn! Xỏc nhn ca n v cụng tỏc năm 2018 Hoằng hoá ngày 25 tháng 05 Giáo Viên viết sáng kiến ( kí ghi rõ họ tên) Nguyn Xuân Luân Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Văn Ẩn, Nguyễn Bảo Ngọc, Pham Viết Trinh- Bài tập vật lí đại cương tập 1- NXBGD 1993 [12] Nguyễn Thị Xuân Bằng - Xây dựng hệ thống BTST dùng cho dạy học phần học vật lí 10 chương trình nâng cao LV Thạc sĩ giáo dục học – ĐH Vinh 2008 [3] Phan Dũng - Phương pháp luận sáng tạo khoa học – kĩ thuật [4] D Haliday, Robert Resnick, Jearl Walker - Cơ sở vật lí tập 2- NXBGD 2002 [5] Tô Giang: Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí trung học phổ thơng-cơ học NXBGD-2010 [6] Nguyễn Thanh Hải: Bài tập định tính câu hỏi thực tế vật lí 12 NXBGD-2003 [7] Nguyễn Quang Học, Vũ Thị Phương Anh – Các tập hay vật lí sơ cấpNXB Khoa học kĩ thuật Hà Nội 2001 [8] Vũ Thanh Khiết – Tuyển tập toán nâng cao vật lí THPT Tập 3- NXBGD 2008 [9] Vũ Thanh Khiết – Bài tập vật lí sơ cấp Tập 2- NXBGD 1999 [10] Nguyễn Thế Khơi, Vũ Thanh Khiết, Phạm Q Tư, … Vật lí 10 nâng cao – NXBGD 2008 27 [11] Nguyễn Thế Khơi, Vũ Thanh Khiết, Phạm Q Tư, … Vật lí 12 nâng cao – NXBGD 2008 [12] Nguyễn Thế Khôi, Vũ Thanh Khiết, Phạm Quý Tư nhóm tác giả Vật lí 10 nâng cao – Sách giáo viên – NXBGD 2008 [13] Nguyễn Thế Khôi, Vũ Thanh Khiết, Phạm Q Tư nhóm tác giả Vật lí 12 nâng cao – Sách giáo viên – NXBGD 2008 [14] V Langue: Những tập hay thí nghiệm Vật lí NXBGD Hà Nội- 1998 [15] Nguyễn Quang Lạc - Lý luận dạy học đại trường phổ thông - ĐHSP Vinh 1995 [16] Phạm Thị Phú, Nguyễn Đình Thước - “ Bài tập sáng tạo vật lí trường trung học phổ thơng” - Tạp chí Giáo dục số 163 Kỳ tháng 5/ 2007 [17] Phạm Thị Phú, Nguyễn Đình Thước - Logic dạy học Vật lí - ĐH Vinh 2001 [18] Nguyễn Trọng Sửu tác giả khác -Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thực chương trinh, sách giáo khoa lớp 12 THPT NXBGD - 2008 [19] Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế - Phương pháp dạy học Vật lí trường phổ thông – NXBGD 2003 [20] Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng - Tổ chức hoạt động nhận thức học sinh dạy học Vật lí trường trung học phổ thông -ĐHSP- ĐHQG Hà Nội 1998 [21] Nguyễn Anh Thi – 252 toán học vật rắn-NXBGD 2008 [22] Nguyễn Đình Thước - Những tập sáng tạo vật lý trung học phổ thôngNXBDHQG 2010 [23] Nguyễn Đình Thước - Phát truyển tư du ycủa học sinh dạy học vật lí- Đại học Vinh 2008 [24] Nguyễn Đình Thước - Xây dựng hệ thống tập sáng tạo vật lí dùng cho dạy học tự chọn trường THPT phân ban- Mã số: B 2007-27-34 Đề tài NCKH CN cấp 2008 PHỤ LỤC Bài tập Một chất điểm chuyển động mặt phẳng xy theo quy luật: x = asint; y = a(1- cost) Với a,  số dương Hãy xác định: a Quãng đường chất điểm sau thời gian  b Góc véc tơ vận tốc véc tơ gia tốc chất điểm Giải: a sin wt  x y x2 � y � x2  y  a  w t   ; cos  �  �   1 a a a � a� a a2 Vật chuyển động đường trịn bán kính a, tâm I(0; a) : S = Rt = a (Dạng phương trình tổng quát đường tròn là: x2 + y2 + 2Ax + 2By + C = 0) A2 + B - C > có tâm I(-A; -B) bán kính là: R = A  B2  C ) 28 r r  v;a   b Bài tập  Hai lăng trụ đồng chất A, B có khối lượng m 1; m2 hình Khi B trượt từ đỉnh đến chân lăng trụ A A dời chỗ khoảng bao nhiêu? Biết a, b Bỏ qua ma sát b B A a Giải: Hệ quy chiếu gắn với Trái Đất Theo phương ngang Fhl =  hệ kín theo phương ngang, động lượng bảo toàn theo r r r m v  V  m1V  phương ngang: r r m2 v m2 v V �V m1  m2 m1  m2   Thời gian B chuyển động A (đi quãng đường a - b) t  SA  Vt  Độ dời chỗ A: ab v2 m2  a  b  m1  m Bài tập đưa vào loại có nhiều cách giải xếp vào chủ đề “Các định luật bảo toàn” Bài tập Cho hệ hình vẽ: m M r F α m = 0,5kg; M = 1kg Hệ số ma sát m M 1 = 0,1, hệ số ma sát M sàn 2 = 0,2 Khi α thay đổi (0 < α < 900), tìm F nhỏ để M khỏi m tính α Giải: Với m: am = 1mg Để M khỏi m aM > am b B A a 29 aM  Fcos  1mg  2  Mg  mg  Fsin   > 1g M Fcos  1mg    Mg  mg  Fsin    1Mg Fcos   Fsin   1Mg  1mg    Mg  mg    1     M  m  g F  1  2   M  m  g cos    sin  Áp dụng bất đẳng thức Bunhiacôpxki (Côsi-Svacxơ) cho mẫu thức: (ax + by)2 ≤ (a2 + b2)(x2 + y2) Dấu “=” xảy x y  (với quy ước tử mẫu a b 0)  cos    sin   � cos2 a  sin    12   22     22 F  1  2   M  m  g  1  2   M  m  g Vậy cos    sin  Fmin Bài tập �  1     M  m  g   22   22 Khi cosα = sin  � tan    2 Xác định hiệu suất mặt phẳng nghiêng Dụng cụ vật liệu: thước gỗ, thước tỉ lệ, giá đỡ Giải: Hiệu suất mặt phẳng nghiêng: η = Trong A ' mgh  A Fl F = mgsinα + mgcosα : hệ số ma sát, α góc hợp mặt phẳng nghiêng với phương ngang Từ biểu thức ta thấy: Muốn xác định phụ thuộc hiệu suất vào α cần phải tìm  Nếu góc nghiêng cực tiểu mà vật bắt đầu trượt mặt nghiêng α thì: = mgcosα0  Vậy η= Bài tập mgsinα0  = tanα0 1  tan 0 cot  Xác định tỉ số hệ số ma sát nghỉ hệ số ma sát trượt gỗ gỗ Dụng cụ vật liệu: thước gỗ, đến gỗ, kế, thước tỉ lệ Giải: 30 Đặt phiến gỗ lên hai gỗ tròn dịch chuyển từ từ hai gỗ phía tâm của phiến gỗ Ta thấy trượt phiến gỗ xảy cách luân phiên, trượt gỗ thứ nhất, sau trượt Vào lúc mà phiến gỗ chuyển trượt từ sang ta có đẳng thức:  Fms1 - Fms2 =  1 N1 - 2 N2 = 1 N   N1 DANH MỤC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đà ĐƯỢC HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM NGÀNH GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TT Tên đề tài SKKN Phương pháp giải nhanh toán dao động điều hòa lắc lò xo lắc đơn có thêm trường lực Xây dựng hệ thống tập sáng tạo dùng cho dạy học chương “ Động lực học vật rắn” Vật lý 12- chương trình nâng cao Phương pháp giải nhanh tốn dao động điều hòa lắc lò xo lắc đơn có thêm trường lực Cấp đánh giá xếp loại Kết Năm học đánh giá xếp đánh giá xếp loại loại Ngành B 2013-2014 Ngành B 2015-2016 Tỉnh B 2015-2016 31 ... 10 phần học? ?? Mục đích nghiên cứu Chuyên đề tập sáng tạo phần ? ?cơ học lớp 10? ?? Vật lí lớp 10 nhằm góp phần bồi dưỡng tư cho học sinh trung học phổ thông Đối tượng nghiên cứu - Q trình dạy học tập. .. thống tập sáng tạo dùng cho dạy học chương ? ?cơ học? ?? vật lí lớp 10 chương trình nâng cao Phạm vi áp dụng - Quá trình dạy học phần ? ?cơ học? ?? vật lý nâng cao - Các tập sáng tạo dạy học phần ? ?cơ học? ??... trình dạy học tự chọn tiết/tuần * Ở lớp thực nghiệm: Chúng tiến hành cho học sinh sử dụng tập sáng tạo dạy học tự chọn Sau nhà tập luyện tập có lồng ghép tập sáng tạo lựa chọn hệ thống tập đề tài