Nâng cao hiệu quả trong dạy học vật lí 10 chương động lực học chất điểm bằng hệ thống bài tập phát huy năng lực tư duy tìm tòi sáng tạo của học sinh

MỤC LỤC Nội dung Trang MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Một số hình thức sử dụng tập phát triến tư sáng tạo dạy học vật lí 2.3.1 Bài tập phát triến tư sáng tạo đưa vào tiết dạy lý thuyết củng cố kiến thức sau học 2.3.2 Sử dụng tập phát huy lực tư sáng tạo dạy học tự chọn 2.3.3 Sử dụng tập phát triến tư sáng tạo ngồi khố 2.3.4 Bồi dưỡng học sinh giỏi 2.3.5 Sử dụng tập phát triến tư sáng tạo báo tường, báo bảng 2.4 Hệ thống tập phát triến lực tư sáng tạo chương động lực học chất điểm 2.4.1 Bài tập có nhiều cách giải 2.4.2 Bài tập có hình thức tương tự có nội dung biến đổi 2.4.3 Bài tập thí nghiệm 2.4.4 Bài tập nghịch lí- ngụy biện 2.4.5 Kết thực nghiệm sư phạm 2.4.5.1 Kiểm tra mẫu thực nghiệm 2.4.5.2 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 2.4.5.3 Kết kiểm tra sau thực nghiệm 2.4.5.4 Xử lí phân tích kết KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 1 2 3 6 10 11 15 16 16 16 16 16 17 17 17 18 1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Mơn Vật Lí mơn khó học đa phần học sinh THPT, đặc biệt học sinh lớp 10 Các em vừa bước vào môi trường vừa phải tiếp cận với nhiều môn học mức độ hoàn thiện cấp học trước Đặc biệt đặc thù kỳ thi tuyển sinh vao lớp 10 THPT Tỉnh Thanh Hóa thi 03 mơn bắt buộc Tốn, Văn Tiếng Anh dẫn đến học sinh cấp THCS trọng vào ba môn thi tuyển sinh không đầu tư nhiều vào việc học mơn học khác có mơn Vật Lí Sau nhiều năm dạy học sinh lớp 10 THPT, nhận thấy học sinh học chương “ Động lực học chất điểm - Vật lí 10” Để phát triển tư vật lí lực sáng tạo học sinh, việc em học lí thuyết sách giáo khoa việc luyện tập để nắm vững, hiểu sâu kiến thức cần thiết Việc luyện tập kiến thức tiến hành nhiều phương pháp khác thí nghiệm, thực hành giải tập, khắc sâu mối liên hệ mảng kiến thức, mối liên hệ nội dung kiến thức với ứng dụng thực tế Hệ thống tập nhằm phát triển tư tìm tịi sáng tạo có tác dụng củng cố, khắc sâu, tìm tịi mối liên hệ chất kiến thức em học vận dụng đơn giản kiến thức vào sống, khoa học, kĩ thuật liên hệ cách hữu nội dung kiến thức Nội dung kiến thức động lực học chất điểm có vị trí quan trọng chương trình học Vì vậy, tơi chọn đề tài “Nâng cao hiệu dạy học Vật Lí 10 Chương “ Động Lực Học Chất Điểm” Bằng hệ thống tập phát huy lực tư tìm tịi sáng tạo học sinh” 1.2 Mục đích nghiên cứu Xây dựng số giải pháp, hình thức dạy học, sử dụng hệ thống tập nhằm phát triển tư sáng tạo phần động lực học, chương trình lớp 10 THPT sử dụng hệ thống tập trường phổ thơng góp phần làm phát triển lực tư sáng tạo học sinh 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Nghiên cứu sở lí luận việc bồi dưỡng tư vật lí lực sáng tạo cho học sinh - Nghiên cứu dấu hiệu tập nhằm phát triển tư sáng tạo - Xây dựng sử dụng tập nhằm phát triển tư sáng tạo chương động lực học chất điểm vật lí 10 - Thiết kế phương án sử dụng tập nhằm phát triển tư sáng tạo chương động lực học chất điểm - Thực nghiệm sư phạm 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lí luận tư lực sáng tạo; tập nhằm phát triển tư sáng tạo vật lý việc sử dụng tập trình dạy học Nghiên cứu thực tiễn hoạt động dạy học giải tập vật lí trường THPT - Thực nghiệm sư phạm, tổ chức hoạt động dạy học tập nhằm phát triển tư sáng tạo - Xử lí số liệu thực nghiệm sư phạm để khẳng định tính khả thi đề tài NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Tư phản ánh não người vật tượng mối liên hệ mối quan hệ có tính quy luật chúng Kết trình tư sản phẩm trí tuệ: khái niệm, phán đốn, suy lí Đối với học sinh, lực sáng tạo học tập lực lực biết giải vấn đề học tập để tìm mức độ thể khuynh hướng, lực, kinh nghiệm nhân học sinh Cụ thể, lực tìm mới, cách giải mới, lực phát điều chưa biết, chưa có khơng bị phụ thuộc vào có [7] Năng lực sáng tạo khơng phải bẩm sinh mà hình thành phát triển trình hình hoạt động chủ thể Vì vậy, muốn phát huy lực sáng tạo học tập, giáo viên phải hình thành cho học sinh thói quen nhìn nhận kiện góc độ khác nhau, biết đặt nhiều giả thuyết lí giải tượng, biết đề xuất giải pháp khác xử lí tình Cần giáo dục cho học sinh khơng vội vã, lịng với giải pháp đề xuất, không suy nghĩ cứng nhắc theo quy tắc lí thuyết học trước đó, khơng máy móc vận dụng mơ hình gặp sách để ứng xử trước tình [7] 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm: Tôi tiến hành khảo sát chất lượng lớp 10B1 năm học 2019-2020 Trường THPT Triệu Sơn trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm sau: - Tiến hành trao đổi việc dạy chương “Động lực học chất điểm- Vật lí 10” với giáo viên có nhiều kinh nghiệm, giáo viên trực tiếp dạy lớp 10B1 đồng thời trao đổi trực tiếp với học sinh lớp, từ nắm bắt tình hình học tập thực tế học sinh - Tổ chức kiểm tra trước thực nghiệm (Trắc nghiệm 30 phút) để kiểm tra khả học tập học sinh đơn vị kiến thức nghiên cứu, đồng thời phân loại học sinh chia học sinh thành nhóm tương đương (nhóm đối chứng - ĐC nhóm thực nghiệm – TN) - Chuẩn bị đề kiểm tra hướng dẫn chấm (Hình thức trắc nghiệm khách quan) đơn vị kiến thức nghiên cứu (Đề số 1- Được giới thiệu phần phụ lục) - Tiến hành cho học sinh làm (Thời gian làm 30 phút) - Tiến hành chấm thu kết sau: Số HS Nhóm 20 Nhóm 20 Số học sinh đạt điểm Xi (sau làm tròn) 0 0 5 TB 10 0 6,0 5,8 - Nhận xét sơ bộ: + Đơn vị kiết thức “Động lực học chất điểm- Vật lí 10 ” học sinh em học + Tình hình nắm vững kiến thức bản: Mức + Tình hình nắm vững kiến thức nâng cao kĩ vận dụng: Mức trung bình 2.3 Một số hình thức sử dụng tập phát triến tư sáng tạo dạy học vật lí Bài tập phát triến tư sáng tạo áp dụng vào trường hợp khác phát huy tác dụng khác Việc áp dụng tập cách hợp lí Bài tập phát triến tư sáng tạo vào trình dạy học tăng cường khả phát triển tư vật lí học sinh Tuỳ thuộc vào q trình dạy học vật lí giáo viên đưa vào tập thích hợp để thúc đẩy nâng cao hiệu trình dạy học Khi nghiên cứu việc vận dụng tập phát triến tư sáng tạo vào trình dạy học vật lí chúng tơi nhận thấy tập phát triến tư sáng tạo đưa vào tất q trình dạy học vật lí 2.3.1 Bài tập phát triến tư sáng tạo đưa vào tiết dạy lý thuyết củng cố kiến thức sau học Bài tập phát triến lực tư sáng tạo định tính hay tập định lượng đơn giản đưa vào tiết xây dựng dựng kiến thức trường hợp: - Giáo viên cần đặt vấn đề để trường hợp cần đưa đưa học sinh vào tình có vấn đề trước tiến hành dạy - Có tập vận dụng vào việc khắc sâu kiến thức cho học sinh sau học dùng để đặt vấn đề dạy VD1: [7] Sau dạy định luật Niu tơn giáo viên đưa ví dụ để củng cố kiến thức cho học sinh Có thể dùng nam châm hình vẽ để làm tơ chuyển động khơng? Giải thích? Gợi ý hướng dẫn: Nam châm có tác dụng lực lên xe lăn hay khơng? Có Xe lăn có chuyển động khơng? Học sinh trả lời có khơng GV: Theo em xe lăn có tác dụng lực lên nam châm hay khơng? HS: Có GV: Xe lăn nam châm xem vật, lực xe tác dụng lên nam châm cân với lực nam châm tác dụng lên xe nên xe không chuyển động VD2:[3] Một sợi dây chịu lực căng tối đa 80N, hỏi sợi dây có bị đứt khơng trường hợp sau a Hai người cầm hai đầu sợi dây người kéo với lực 50N b Một đầu dây buộc vào hai người cầm đầu dây người kéo với lực 50N Gợi ý hướng dẫn: GV: Em xác định xem lực căng sợi dây bao nhiêu? Khi xác định lực căng sợi dây học sinh giải thích tượng Trường hợp có tác dụng cho học sinh có điều kiện vận dụng kiến thức vào việc sống 2.3.2 Sử dụng tập phát huy lực tư sáng tạo dạy học tự chọn Dạy học tự chọn hình thức dạy học nước ta, có điều kiện phân hoá đậm nét THPT Dạy học tự chọn hình thức trung gian dạy học khố ngoại khố Vì đưa tập phát triến lực tư sáng tạo vào trình dạy học có nhiều điều kiện thuận lợi: tăng quỹ thời gian giải tập vật lí lớp, nhà, hoạt động theo nhóm Theo chương trình sách giáo khoa phân ban hình thức dạy học tự chọn đưa vào để đáp ứng theo yêu cầu riêng đối tượng học sinh khác Chương trình sách giáo khoa phân ban có chương trình tự chọn khác dành cho đối tượng học sinh THPT [8] - Chủ đề bám sát chương trình bản: Chủ đề dành cho đối tượng học sinh trung bình yếu, mục tiêu chương trình củng cố để học sinh nắm kiến thức sách giáo khoa [8] - Chủ đề nâng cao dành cho học sinh học theo sách giáo khoa nâng cao: Học sinh học theo chủ đề tự chọn với mục tiêu củng cố khắc sâu kiến thức Chủ đề chủ yếu dành cho đối tượng học sinh thi học sinh giỏi mơn vật lí đối tượng học theo ban KHTN mục đích thi vào trường đại học khối A [8] - Chủ đề nâng cao dành cho học sinh học theo sách giáo khoa bản: Chủ đề nhằm đảm bảo mục tiêu giống chủ đề b Chủ đề tự chọn tạo điều kiện cho học sinh muốn học theo ban KHTN học theo sách giáo khoa sách giáo khoa nâng cao [8] - Chủ đề đáp ứng: Dành cho nguyện vọng cá nhân học sinh, đáp ứng yêu cầu sở thích hướng nghiệp loại chủ đề dành cho đối tượng học sinh [8] Các loại chủ đề vấn đề lý thuyết, tập, thực hành vật lí Đối với chủ đề đưa tập phát triến lực tư sáng tạo vào dạy học để giải mâu thuẫn đề nhận thức học sinh Khi dạy tiết tự chọn định luật Niu tơn giáo viên đưa ví dụ để học sinh nắm vững khái niệm quán tính tập sau: VD:[2] Một cầu nặng treo sợi dây mảnh phía cầu buộc sợi dây giống sợi dây treo cầu, làm thí nghiệm cho thấy kết sau - Nếu kéo từ từ sợi dây phía cầu sợi dây treo cầu bị đứt - Nếu giật mạnh dây cầu dây cầu bị đứt Hãy giải thích tượng Gợi ý hướng dẫn: GV: Muốn thay đổi vận tốc vật nặng cần ý đến điều gì? HS: Đối với vật thay đổi vận tốc cần thay đổi từ từ vật có qn tính GV: Khi kéo nhanh dây kéo từ từ vận tốc cầu hai trường hợp có khác nhau? HS: Giật nhanh vận tốc cầu thay đổi ít, kéo từ từ vận tốc cầu thay đổi nhiều GV: Em so sánh lực căng sợi dây phía cầu cầu hai trường hợp? HS: Giật nhanh dây cầu có sức căng lớn hơn, kéo từ từ dây cầu có lực căng lớn 2.3.3 Sử dụng tập phát triến tư sáng tạo khố Trong dạy học nói chung dạy học vật lý nói riêng ngồi hình thức khố hình thức khơng khố có vai trị quan trọng Các hình thức khơng khố thường thực khơng thường xun có tác dụng đáng kể hộ trợ cho trình dạy học vật lí Các hình thức khơng khố thường có nội dung dành cho đối tượng học sinh u thích mơn vật lí Hình thức cịn có tác dụng làm cho học sinh u thích môn vật lý tạo hứng thú học vật lí Đối với hình thức thường quan tâm đến vấn đề như: Ở trường phổ thông ngoại khố kết hợp với câu lạc học tập, câu lạc thí nghiệm vật lí để làm phong phú hình thức tạo quan tâm nhiều học sinh Vì vậy, đưa vào tập phát triến lực tư sáng tạo nội dung phù hợp với loại hình học tập ngoại khố Những tập thực theo loại hình giáo viên trọng vào tập định tính hay tập thí nghiệm +Giáo viên cho học sinh báo cáo tập thí nghiệm chương trình ngoại khố VD:[7] Một ngựa kéo xe, theo định luật Niu tơn lực ngựa tác dụng vào xe lực xe tác dụng vào ngựa Em giải thích ngựa lại kéo xe chuyển động Gợi ý hướng dẫn: Đây tập giúp học sinh giải thích nguyên nhân chuyển động, đồng thời tập nêu mâu thuẫn học sinh không nắm vững kiến thức khơng thể làm rõ tượng vật lý xảy tập Theo em lực ngựa tác dụng vào xe có lực xe tác dụng vào ngựa không? Với câu hỏi có nhiều em nghi ngờ, trường hợp có em nghi ngờ trả lời lực ngựa tác dụng vào xe lớn lực xe tác dụng lên ngựa điều làm cho ngựa kéo xe chuyển động Nếu nhận câu trả lời từ học sinh giáo viên cần phải nhắc nhở với em điều là, định luật vật lí “nhìn chung” nghiệm Lực ngựa tác dụng vào xe lực xe tác dụng lên ngựa hai lực tương tác theo định luật Niu tơn nên có độ lớn Có lực tác dụng lên ngựa lực tác dụng lên xe? Với câu hỏi đa số em trả lời ngựa xe lực tương tác ngựa xe vật chịu tác dụng thêm trọng lực phản lực Ta thấy xe ngựa chuyển động chân ngựa nào? Chân ngựa đạp xuống đất (tác dụng xuống đất lực) Có phải lực chân ngựa đạp xuống đất giúp ngựa chuyển động khơng? Có thể có em nói lực giúp ngựa xe chuyển động, nhiên học sinh nắm vững kiến thức nhận lực tác dụng đất mà lực đất phản lại chân ngựa giúp ngựa xe chuyển động Đến giáo viên nhận xét câu trả lời học sinh giải thích cho em nhấn mạnh nhiều trường hợp lực ma sát nghỉ đóng vai trị lực phát động chuyển động Em giải thích lực ma sát nghỉ đóng vai trị lực phát động chuyển động tàu, ô tô? 2.3.4 Bồi dưỡng học sinh giỏi Yêu cầu học sinh giỏi em cần có nhuần nhuyễn nội dung lí thuyết phần em học Ngoài ra, với đối tượng học sinh tham gia vào việc thi học sinh giỏi việc vận dụng lí thuyết vật lí vào vấn đề thực tiễn cần quan tâm mức độ định Vì vậy, việc đưa tập phát triến lực tư sáng tạo vào dạy chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi cách hợp lý đem lại kết tích cực Trong kỳ thi học sinh giỏi có nhiều tập thí nghiệm, thực hành, tập sâu vào ý nghĩa vật lý tượng Vì vậy, bồi dưỡng học sinh giỏi tập phát huy tính sáng tạo đóng vai trị quan trọng Hệ thống tập bồi dưỡng học sinh giỏi cần lựa chọn thành hệ thống đầy đủ kiến thức dự kiến thi học sinh đạt hiệu cao 2.3.5 Sử dụng tập phát triến tư sáng tạo báo tường, báo bảng Đây hình thức dành cho học sinh yêu thích mơn vật lí tổ chức theo định kì hàng tháng Sử dụng hình thức cần kết hợp với tổng kết, khuyến khích, động viên có tác dụng khuyến khích nhiều học sinh tham gia Mỗi tập tập nhận thức thách thức khả sáng tạo học sinh Đối với báo tường, báo bảng cần kết hợp với chế khuyến khích học sinh tham gia Tổng kết, khuyến khích báo lời giải hay sau số báo Sau đợt thi đua nhà trường theo định kỳ học kì kết hợp khen thưởng em có nhiều thành tích tham gia hình thức 2.4 Hệ thống tập phát triến lực tư sáng tạo chương động lực học chất điểm 2.4.1 Bài tập có nhiều cách giải VD1:[2 ] Cho ván dài miếng gỗ, em tìm cách xác định hệ số ma sát trượt ván miếng gỗ Bố trí thí nghiệm trường hợp tính tốn kết quả? * Định hướng tìm tịi Khi xuất lực ma sát trượt miếng gỗ ván? Độ lớn lực ma sát trượt phụ thuộc vào đại lượng nào? Muốn xác định hệ số ma sát trượt ta phải xác định đại lượng trung gian nào? Nêu phương án để xác định hệ số ma sát trượt miếng gỗ ván? * Gợi ý hướng dẫn: GV: Em viết công thức xác định lực ma sát trượt nêu đại lượng công thức? HS: Fms = µN GV: Để đo lực ma sát vật ván ta phải đo đại lượng nào? HS: Đo áp lực vật ván Đo lực ma sát GV: Có cách để đo hệ số ma sát trượt trường hợp trên? Cách 1: Đặt ván nằm ngang kéo vật chuyển động ván Gợi ý hướng dẫn: GV: Đo lực hệ số ma sát cách đặt nằm ngang kéo vật chuyển động ván? Cách tiến hành đo: Đặt ván nằm ngang sàn, dùng lực kế kéo cho vật chuyển động thẳng ván ta đo lực ma sát vật sàn Fms = µN = µmg Dùng lực kế treo vật thẳng đứng ta đo trọng lực vật ta đo trọng lực vật P = mg Fm s P Suy hệ số ma sát trượt vật ván: µ = Cách 2: - Cho vật trượt ván nằm nghiêng Gợi ý hướng dẫn: GV: Khi vật trượt xuống ván nằm nghiêng có trường hợp xảy ra? HS: Vật chuyển động thẳng xuống mặt ván Vật chuyển động nhanh dần xuống mặt ván GV: Cách tiến hành đo lực ma sát áp lực vật lên ván trường hợp ván đặt nằm nghiêng? - Vật chuyển động thẳng xuống mặt ván GV: Em xác định độ lớn lực ma sát trượt? HS: Vật chuyển động thẳng độ lớn lực ma sát trượt thành phần kéo xuống dọc theo mặt ván trọng lực Fms = Psinα (1) GV: Hãy xác định độ lớn thành phần áp lực vật mặt ván? HS:Áp lực vật ván N = Pcosα Độ lớn lực ma sát xác định theo cơng thức Fms = µN = µPcosα (2) Từ suy hệ số ma sát vật ván µ = tgα - Trường hợp vật trượt xuống mặt phẳng nghiêng có gia tốc GV: Nêu cách xác định gia tốc vật trường hợp này? HS: Ta xác định gia tốc vật trường hợp dụng cụ sau: Dùng thước thẳng thước dây chia đến đơn vị mm để đo chiều dài ván Dùng đồng hồ bấm giây (hoặc dùng cổng quang) để xác định thời gian vật chuyển động ván GV: Em cho biết có lực tác dụng lên vật? Có ba lực: Lực ma sát; Trọng lực; Phản lực ván lên vật GV: Cách xác định gia tốc vật chuyển động ván (theo góc α hệ số ma sát µ)? HS: Áp dụng định luật Niu tơn cho vật chuyển động mặt phẳng nghiêng góc α kết hợp với phương pháp phân tích lực ta xác định gia tốc vật mặt phẳng nghiêng theo công thức: a = g(sinα - µcosα) gsinα − a cosα µ= Từ suy cách xác định hệ số ma sát: VD2:[1] Một vật có khối lượng m1 biết tìm cách xác định khối lượng vật m2 chưa biết Dụng cụ thí nghiệm tuỳ ý chọn, nêu phương pháp thực nghiệm để xác định khối lượng m2 *Câu hỏi định hướng Khối lượng vật đặc trưng cho tính chất vật? Viên cơng thức nêu lên tính chất đặc trưng khối lượng? *Gợi ý hướng dẫn: Cách 1: Áp dụng quy tắc mơ men lực GV: Em giải thích ngun tắc cân khối lượng vật cân đòn? Cân đòn dùng để cân vật dựa vào nguyên tắc mô men lực, cân vật gây mô men cân thăng (thực tế người ta dùng cân sắt nguyên tắc tương tự với cân địn có khác chút ít, giáo viên u cầu học sinh giải thích với cân sắt) GV: Em chọn dụng cụ thiết kế thí nghiệm để cân vật m2? HS: Dụng cụ: Thước nhẹ chia độ quay quanh trục cố định gắn giá, thước có gắn kim để xác định vị trí nằm ngang thước Tiến hành thí nghiệm: Gắn thước lên giá treo vật m1 m2 hai phía trục quay thước cho thước cân (kim thước cho biết thước nằm ngang) Áp dụng quy tắc mô men lực cho lực tác dụng lên thước ta có: m 1d d2 p1d1 = p2d2⇒m1d1 = m2d2⇒ (3) GV: Em nêu cách xác định khối lượng vật m2 vật chưa biết? HS: Để xác định khối lượng vật chưa biết ta cần phải xác định: Cánh tay đòn d1 cánh tay đòn d2 trọng lực p1 p2 (xác định thước chia độ) Dựa vào công thức (3) xác định khối lượng m2 Cách 2: Đo phương pháp tương tác GV: Nếu có hai vật khối lượng khác tương tác với gia tốc vật thu có đặc điểm gì? HS: Khi áp dụng định luật định luật Niu tơn cho thấy gia tốc vật thu tỉ lệ nghịch với khối lượng vật GV: Lấy ví dụ thí nghiệm tương tác xác định khối lượng vật m chưa biết? *Hướng dẫn: Về nguyên tắc dùng thí nghiệm tương tác để đo khối lượng vật chưa biết thực tế ngồi lực tương tác hai vật cịn có lực phụ khác Để thực thí nghiệm cần loại bỏ lực phụ tác dụng có phương án để tính tốn lực phụ GV: Trong điều kiện thí nghiệm trường phổ thơng thiết kế thí nghiệm tương tác để đo khối lượng? HS GV hướng dẫn: Trong thí nghiệm trường phổ thơng tiến hành thí nghiệm đo khối lượng vật cách cho vật chuyển động đệm khơng khí (để loại bỏ ma sát) Cho hai vật tương tác với trường hợp vận tốc ban đầu vật không Gọi thời gian tương tác vật ∆t, vận tốc vật thu sau tương tác : v1 = a1∆t; v2 = a2∆t (4) Theo định luật Niu tơn gia tốc vật thu tỉ lệ nghịch với khối lượng vật a1 m = a m1 (5) v1 m = v m1 Từ (4) (5) ta có : (6) Các vật thu vận tốc tỉ lệ nghịch với khối lượng vật GV: Thiết kế thí nghiệm tương tác vật đệm khơng khí? HS: Dụng cụ: vật m1 m2, lị xo, đệm khơng khí, thước thẳng thước dây 10 Thí nghiệm: Nén lị xo vào vật dây đặt hai vật đệm không khí Đốt sợi thơng qua lị xo hai vật tương tác với thời gian ∆t  v  v thu vận tốc 1, Đo quãng đường vật sau chúng tương tác với thời gian t s1 = v1t ; s2 = v2t Ta có : s1 v = s2 v2 (7) s1 m1 = s2 m2 Từ (6) (7) ta có: (8) Đo quãng đường s1 s2, từ phương trình (8) ta tính khối lượng m m 1s s2 chưa biết m2 = 2.4.2 Bài tập có hình thức tương tự có nội dung biến đổi VD1:[5] Một vật đặt sàn nằm có khối lượng m = 5kg, hệ số ma sát nghỉ hệ số ma sát trượt có giá trị µ = 0,1, lấy g = 10m/s2 Hỏi lực ma sát tác dụng lên vật gia tốc vật tác dụng lên vật lực theo phương nằm ngang có độ lớn: a 7N b 4N c 5N *Câu hỏi định hướng Xác định lực tác dụng lên vật? Em nêu công thức xác định độ lớn lực ma sát nghỉ ma sát trượt, đặc điểm lực ma sát nghỉ ma sát trượt? *Gợi ý hướng dẫn: Trong tập câu a học sinh tiền hành giải dễ dàng theo phương pháp động lực học Đối với câu b học sinh tiến hành giải theo phương án câu a dẫn đến kết sai lầm (gia tốc âm) Nội dung câu b c tượng vật lý biến đổi Bài tập củng cố cho học sinh đặc điểm lực ma sát nghỉ VD2: [5] Một vật có khối lượng kg, kéo vật lực F = 10N dọc theo phương chuyển động vật Tìm gia tốc vật trường hợp sau: a Vật chuyển động không ma sát sàn nằm ngang b Vật chuyển động sàn nằm ngang có hệ số ma sát 0,1 c Vật chuyển động xuống mặt phẳng nghiêng có hệ số ma sát 0,1 d Vật kéo lên mặt phẳng nghiêng khơng có ma sát e Vật kéo chuyển động lên mặt phẳng nghiêng với hệ số ma sát 0,1 *Câu hỏi định hướng: 11 Xác định lực tác dụng lên vật trường hợp? Chọn hệ trục toạ độ? Viết phương trình định luật Niu tơn trường hợp? Giải phương trình định luật Niu tơn trường hợp? *Mục đích toán: Bài toán rèn luyện cho học sinh kỹ xác định: - Phương, chiều lực tác dụng lên vật vật chuyển động sàn trường hợp khác - Nhấn mạnh cho học sinh đặc điểm số lực thường gặp giải tập vật lý Lực ma sát có phương song song với mặt sàn có hướng ngược với hướng chuyển động Trọng lực có phương thẳng đứng chiều xuống Phản lực mặt sàn có phương vng góc với mặt sàn - Bài tốn rèn luyện cho học sinh giải phương trình định luật Niu tơn Phương pháp chiếu Phương pháp phân tích lực - Bài toán khắc sâu cho học sinh phân biệt tình gần tương tự tốn tượng vật lý có biến đổi VD3: [6] Một tơ có trọng lượng P=40000N chuyển động với vận tốc khng đổi v = 10m/s qua cầu Tìm áp lực ô tô tác dụng lên cầu ô tô qua điểm cầu trường hợp: a Cầu phẳng nằm ngang b Cầu vồng lên với bán kính cong R = 50m c Cầu lõm xuống với bán kính R = 50m d Ơ tơ chuyển động tròn đường tròn nằm ngang bán kính R = 50m với vận tốc v = 10m/s Tìm lực ma sát mặt đường tác dụng lên ô tô * Định hướng tư học sinh: Xác định lực tác dụng lên ô tô trường hợp, xác định hướng gia tốc viết phương trình định luật Niu tơn, chọn trục toạ độ chiều dương trường hợp để giải tốn *Gợi ý hướng dẫn: Ơ tơ chuyển động qua cầu vồng lên qua cầu võng xuống gia tốc tơ có hướng nào? Trong trường hợp lực đóng vai trị lực hướng tâm chuyển động ô tô? Trường hợp ô tơ chuyển động đường trịn nằm ngang lực đóng vai trị lực hướng tâm? 2.4.3 Bài tập thí nghiệm VD1: [1]Em trình bày phương pháp để đo hệ số ma sát trượt, ma sát nghỉ ma sát lăn bánh xe ô tô mặt đường *Câu hỏi định hướng: Khi xuất lực ma sát nghỉ, trượt, lăn ô tơ mặt đường? 12 Viết biểu có liên quan đến hệ số ma sát nghỉ, trượt, lăn ô tô? Thiết lập phương án đo hệ số ma sát trường hợp? Trường hợp 1: Đo hệ số ma sát lăn GV: Khi ô tô chạy mặt đường ma sát cản trở chuyển động xe ma sát gì? HS: Ma sát lăn GV: Ta bố trí thí nghiệm để đo hệ số ma sát lăn ô tô mặt đường? HS: Để xác định hệ số ma sát lăn cần tìm loại bỏ bớt lực khác để đo hệ số ma sát lăn thuận lợi (cho xe chạy đường nằm ngang, tắt máy để dễ xác định lực ma sát) Tiến hành thí nghiệm: Ơ tơ chạy với vận tốc v tắt máy chuyển động chậm dần dừng Khi ô tô chuyển động chậm dần đến dừng lực ma sát lăn gây gia tốc cho xe GV: Độ lớn lực ma sát lăn? HS: Lực ma sát lăn có độ lớn tỉ lệ với áp lực lên mặt tiếp xúc Fmsl = - µlN = - µlmg (9) GV: Gia tốc tơ chuyển động này? Fm s l m HS: a= = - µlg (10) Từ (9) (10) cho thấy: Để đo hệ số ma sát lăn xe mặt đường ta phải đo gia tốc ô tô, theo cơng thức : a = 2S t2 µl = - a g Hệ số ma sát bánh xe mặt đường: Trường hợp 2: Đo hệ số ma sát trượt ô tô mặt đường Thực tương tự trường hợp đo hệ số ma sát lăn, ta cần tiến hành đo: Đo quãng đường ô tô từ hãm phanh (chỉ trượt không lăn) dừng Suy gia tốc ô tô: a= − v2 2S µ= −a g Áp dụng định luật Niu tơn ta xác định hệ số ma sát Trường hợp 3: Đo hệ số ma sát nghỉ bánh xe mặt đường 13 GV: Khi xuất lực ma sát nghỉ hai mặt tiếp xúc? HS: Khi vật có xu hướng trượt bề mặt vật GV: Khi ô tô chuyển động bánh xe mặt đường có lực ma sát nghỉ hay khơng? HS: Khi tô chuyển động, lực phát động ô tô lực ma sát nghỉ Ơ tơ chuyển động trịn lực ma sát nghỉ đóng vai trị lực hướng tâm GV: Nêu đặc điểm lực ma sát nghỉ? HS: Đặc điểm lực ma sát nghỉ: Ln cân với ngoại lực, có độ lớn phụ thuộc vào độ lớn ngoại lực, ngoai lực tăng dần lực ma sát nghỉ tăng theo Đến vật bắt đầu trượt lực ma sát nghỉ cực đại 0