Tích cực hóa tư duy cho học sinh qua bài toán về chuyển động biến đổi đều trong chương 1 động học chất điểm vật lý 10 nâng cao

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ Mẫu (1) TRƯỜNG THPT HẬU LỘC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM TÍCH CỰC HĨA TƯ DUY CHO HỌC SINH QUA BÀI TOÁN VỀ CHUYỂN ĐỘNG BIẾN ĐỔI ĐỀU TRONG CHƯƠNG ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM VẬT LÝ 10 NÂNG CAO Người thực hiện: Trương Thị Nguyên Chức vụ: Giáo viên SKKN mơn: Vật lý THANH HỐ NĂM 2021 MỤC LỤC Mẫu (1) .1 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 2.4 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO 17 DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đà ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP PHÒNG GD&ĐT, CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN 18 MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Vật lý học mơn học có hệ thống tập (BT) đa dạng phong phú Quá trình giải BT trình vận dụng lý thuyết vào giải nhiệm vụ học tập cụ thể, qua rèn luyện khả vận dụng tri thức, rèn luyện tính kiên trì, tính chủ động sáng tạo người học.Việc giải BTVL có tác dụng tích cực đến việc giáo dục phát triển nhân cách HS, mặt khác thước đo đích thực việc nắm vững kiến thức, rèn luyện kỹ năng, hình thành kỹ xảo HS Là giáo viên, thực trăn trở lo cho công tác chuyên mơn Cơng tác chắn tất giáo viên khác quan tâm Làm cho chun mơn nâng cao hơn? Việc quan trọng nghĩ cho học sinh thực u thích mơn Vật lý từ khơng ngừng tìm hiểu rèn luyện tư qua tập khó Vật lý Vậy muốn làm điều phải làm gì? Làm sao? Làm phương pháp nào? Cách nào? Xuất phát từ thực tế trên, với số kinh nghiệm trình giảng dạy qua tham khảo số tài liệu, tơi chọn đề tài “ Tích cực hóa tư cho học sinh qua toán chuyển động biến đổi chương động học chất điểm vật lý 10 nâng cao.” nhằm tìm cách để giải tập cách dể hiểu, bản, từ thấp đến cao, giúp học sinh có kỹ giải tốt tập, hiểu ý nghĩa vật lý giải, rèn luyện thói quen làm việc độc lập, sáng tạo, phát triển khả tư duy, giúp em học tập môn Vật lý tốt 1.2 Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu đề tài để nâng cao chất lượng giảng dạy, chất lượng học sinh giỏi Giúp em học sinh làm tốt tốn chuyển động biến đổi chương động lực học chất điểm vật lý lớp 10, kỳ thi học sinh giỏi cấp, kỳ thi THPT quốc gia sau Góp phần làm cho em thấy hay, đẹp môn vật lý, tạo động lực giúp em học tốt 1.3 Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu kiến thức chuyển động biến đổi chương động lực học chất điểm vật lý lớp 10 nâng cao 1.4 Phương pháp nghiên cứu -Phương pháp nghiên cứu lý thuyết -Phương pháp nghiên cứu tài liệu sản phẩm hoạt động sư phạm -Phương pháp thống kê,tổng hợp, so sánh NỘI DUNG 2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.11 Vận tốc tức thời Chuyển động thẳng biến đổi + Vận tốc tức thời vận tốc thời điểm + Vectơ vận tốc tức thời vật vectơ có gốc vật chuyển động, có hướng hướng chuyển động có độ dài tỉ lệ với độ lớn vận tốc tức thời theo tỉ lệ xích + Chuyển động thẳng biến đổi chuyển động thẳng có độ lớn vận tốc tức thời tăng giảm theo thời gian Nếu vận tốc tức thời tăng chuyển động nhanh dần Nếu giảm dần chuyển động chậm dần 2.12 Gia tốc chuyển động thẳng biến đổi + Là đại lượng vật lí đặt trưng cho biến đổi nhanh hay chậm vận tốc + Giá trị đại số: a= v − v ∆v = = const t − t0 ∆t (1) (giá trị đại số xác định độ lớn chiều) Đơn vị gia tốc a m/s2 + Vectơ gia tốc: r r r r v − v ∆v a= = t − t0 ∆t + Đặc điểm véc tơ gia tốc:  Gốc vật chuyển động  Phương không đổi theo phương quỹ đạo r r  Chiều không đổi: Nếu a.v > ( a, v hướng) vật chuyển động r r nhanh dần Nếu a.v < ( a, v ngược hướng) vật chuyển động chậm dần 2.13 + + + Vận tốc chuyển động thẳng biến đổi Công thức vận tốc: v = v0 + a ( t − t ) Thường chọn gốc thời gian thời điểm t0 (tức t0 = 0) nên: v = v0 + at Đặc điểm vectơ vận tốc:  Gốc vật chuyển động  Phương chiều không đổi (phương trùng phương quỹ đạo, chiều theo chiều chuyển động)  Độ lớn thay đổi, tăng giảm theo thời gian + Nếu v > vật chuyển động chiều dương trục tọa độ, v < vật chuyển động theo chiều âm (ngược chiều dương) trục tọa độ + Đồ thị vận tốc - thời gian: v = v0 + at ⇔ y = ax + b nên đồ thị có dạng đường thẳng, có hệ số góc a, đồ thị lên a > 0, xuống a < + Khi chọn chiều dương chiều chuyển động thì: chuyển động nhanh dần a > 0; chuyển động chậm dần a < 2.14 Công thức quãng đường s = v0 ( t − t ) + a ( t − t ) chọn t0 = nên: s = v t + at 2 + Tổng quát: + Thường 2.15 Toạ độ (phương trình chuyển động) x = x + s = x + v0 ( t − t ) + a ( t − t ) Thường chọn t0 = nên: x = x + v0 t + at 2 Đồ thị tọa độ thời gian: Vì x = x + v0 t + at ⇔ y = ax + bx + c + Tổng quát: + + nên đồ thị có dạng parabol, điểm xuất phát (t0 = 0, x = x0), bề lõm quay lên a>0 , bề lõm quay xuống a <  Hệ thức liên hệ a, v s: v2 − v02 = 2as Chứng minh: v2 − v02 = 2as v − v0 a  v − v0   v − v0  s = v0 t + at ⇒ s = v0  + a ÷  ÷  a   a  Ta có: Mà: v = v + at ⇒ t = 2.2 THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SKKN 2.2.1 Điều tra khảo sát trước thực đề tài *Về phía GV: -GV hay áp đặt HS giải BT theo cách riêng mà khơng hướng dẫn HS độc lập suy nghĩ tìm kiếm lời giải để từ rèn luyện cho HS kỹ tự học, tư độc lập em chưa tôn trọng - Khi BT lớp nhà, đa số GV sử dụng BT từ SGK SBT mà chưa có đầu tư khai thác BT phù hợp với trình độ HS GV ngại tìm kiếm tài liệu để khai thác hệ thống BT phong phú, chưa quan tâm đến hệ thống BT định hướng hoạt động học tập cho HS học để kích thích tư em, giúp em độc lập giải BT *Về phía HS; Trong q trình nghiên cứu đề tài tiến hành điều tra khảo sát với 160 học sinh lóp 10 trường THPT Hậu Lộc hứng thú học môn Vật lý giải tập vật lý em vào tháng 9/2020 Tôi điều tra phương pháp trắc nghiệm với câu hỏi sau ( khoanh tròn vào ý em) Em có thích học mơn Vật lý khơng? a Rất thích b Bình thường c.Khơng thích Sau tiết tập vật lý em nắm hiểu sâu kiến thức học khơng? a.Có b Bình thường c.Khơng 3.Khi làm tập Vật lý em có nắm bước giải tập vật lý không? a.Có b Có lộn xộn c.Khơng Sau tiết học vật lý em có biết sử dụng cơng thức để giải tập SGK không? a Có b Có cịn lúng túng c.Khơng Sau tiết tập vật lý em có tìm thêm nhiều tập ngồi sách giáo khoa để làm khơng? a.Rất nhiều b.Rất c Khơng tìm 6.Bài tập vật lý có giúp em sống khơng? a Giúp nhiều b Có khơng nhiều c Khơng Kết thu sau: Trả lời Tổng số học Trả lời câu hỏi Trả lời câu hỏi b Trả lời câu hỏi c câu hỏi sinh a 160 160 160 160 160 160 Số HS 60 48 50 52 56 60 % 37,5 30 31,25 32,5 35 37,5 Số HS 52 56 60 64 52 48 % 32,5 35 37,5 40 32,5 30 Số HS 48 56 50 44 52 52 % 30 35 31,25 27,5 32,5 32,5 * Qua kết thu điều tra trắc nghiệm ta thấy em: -Chưa thực hứng thú học môn Vật lý -Giải tập vật lý mang tính chất đối phó, nhiệm vụ giao phải làm -Chưa có phương pháp giải tập Vật lý.Vì khả nắm vững phân loại loại tập học sinh chưa rõ ràng -Khi giải tập Vật lý nhiều lúng túng Thời gian nhà để làm tập Vật lý nâng cao -Bài tập Vật lý chưa sâu vào tiềm thức em * Từ nguyên nhân dẫn đến học sinh làm tập Vật lý cho qua loa, gặp tập khó em khơng chịu tư suy nghĩ mà làm cách máy móc dập khn nói khó q khơng làm được, em chưa nghĩ biết làm tập Vật lý có chất lượng giúp thân củng cố kiến thức giúp em cách tư trừu tượng Mặt khác kiến thức Vật lý có nhiều ứng dụng thực tế đời sống 2.2.2 Biện pháp khắc phục * Mục đích đề tài là: “Tích cực hoá tư học sinh học vật lý” nhằm giúp em có phương pháp học tập tốt, lĩnh hội toàn kiến thức học, từ vận dụng giải tập khó, vận dụng vào sống cách thiết thực có hiệu tơi đưa số biện pháp: - Khi dậy tượng Vật lý gợi lại kinh nghiệm sống học sinh, tiến hành thí nghiệm, tốt tổ chức cho nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm để học sinh có biểu tượng rõ ràng, xác tượng nghiên cứu.Trên sở biểu tượng học sinh, câu hỏi định hướng hợp lí, tơi hướng dẫn học sinh phát dấu hiệu chung, chất tượng -Khi dạy tập vật lý trọng trao đổi thảo luận học sinh trình giải tập Trong trình giảng dạy, tơi phân luồng đối tượng HS phương pháp chia nhóm Kết hợp nhuần nhuyễn phương pháp gợi mở, nêu vấn đề cho HS thảo luận để phát huy tối đa tính tích cực, chủ động học tập HS nhằm giúp HS hứng thú với toán vật lý 2.3 GIẢI PHÁP THỰC HIỆN 2.3.1 Định hướng giải tập chuyển động biến đổi Bài 1: Một ô tô chuyển động biến đổi Cứ 10 phút lần người ta ghi lại số đồng hồ đo tốc độ gắn xe a.Các số liệu ghi cho biết điều gì? b.Căn vào số liệu ta tính tốc độ trung bình gia tốc xe khơng? Vì sao? * Định hướng rèn luyện kỹ cho HS Với BT HS rèn luyện kỹ thu thập thông tin kỹ phân tích suy luận * Gợi ý sử dụng BT GV dùng BT trình nghiên cứu kiến thức tốc độ tức thời “Chuyển động thẳng biến đổi đều”, giúp HS phân biệt khác tốc độ trung bình tốc độ tức thời Bài 2: Một vật chuyển động thẳng nhanh dần từ trạng thái đứng yên Trong giây thứ 5m Hỏi giây thứ quãng đường bao nhiêu? * Định hướng rèn luyện kỹ cho HS Với BT này, HS rèn luyện kỹ vận dụng tri thức, kỹ phân tích suy luận * Định hướng giải BT Để giải BT này, HS vận dụng cơng thức tính qng đường kiện vào tìm kết mà địi hỏi em phải thực thao tác tư như: phân tích, suy luận, so sánh… Vì q trình giải, HS bế tắc GV định hướng cho em câu hỏi sau: - Quãng đường vật tính theo công thức nào? - Quãng đường giây thứ ba có khác so với ba giây? Cơng thức tính qng đường giây thứ ba? - Quãng đường giây thứ tư khác với quãng đường bốn giây điểm nào? Cơng thức tính qng đường giây thứ tư? Với định hướng trên, HS giải yêu cầu mà BT nêu * Gợi ý sử dụng BT Đây BT GV dùng khâu củng cố, vận dụng kiến thức, giao nhiệm vụ nhà cho HS làm kiểm tra sau em học xong “Chuyển động thẳng biến đổi đều” Bài 3: Hãy đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra xem chuyển động hịn bi có phải chuyển động thẳng nhanh dần hay không? Dụng cụ gồm có: máng nghiêng nhẵn (đặt nghiêng vừa phải), bi, thước đo đồng hồ bấm giây (Lưu ý: độ nghiêng máng giữ cố định lần thả bi) * Định hướng rèn luyện kỹ cho HS Qua BT này, rèn luyện cho HS kỹ thu thập, xử lý thơng tin, vận dụng tri thức mà cịn giúp HS rèn luyện kỹ thực hành thí nghiệm, kỹ suy đoán lập luận * Định hướng giải BT Với BT trên, khơng HS ban gặp khó khăn Để HĐTH em đạt hiệu quả, GV gợi ý cho HS sau: - Máng nghiêng, bi nêu với mục đích gì? - Thước đồng hồ bấm giây dùng để xác định đại lượng nào? - Sau xác định quãng đường thời gian, biểu thức chứng tỏ chuyển động bi chuyển động thẳng nhanh dần đều? Với gợi ý trên, hướng dẫn GV, HS xây dựng phương án thí nghiệm sau: - Dùng thước đo để đánh dấu khoảng cách từ đỉnh máng nghiêng (nơi thả bi) đến số vị trí có độ dài s1, s2, s3,… - Lần lượt thả bi không vận tốc đầu, dùng đồng hồ đo thời gian chuyển động t 1, t2, t3,… ứng với quãng đường s1, s2, s3,… nói - Nghiệm lại phép tính xem qng đường có tỉ lệ với bình phương thời gian chuyển động hay khơng Nếu có chuyển động bi chuyển động nhanh dần * Gợi ý sử dụng BT GV dùng BT sau HS học xong “Chuyển động thẳng biến đổi đều”, dùng khâu củng cố, vận dụng kiến thức giao nhiệm vụ nhà cho HS Bài 4: Lúc 7h, có hai xe đạp xuất phát, xe thứ lên dốc chậm dần với vận tốc lúc qua A 36km/h gia tốc 0,2m/s Xe thứ hai xuống dốc nhanh dần qua B, với vận tốc ban đầu 7,2km/h gia tốc 20cm/s Biết khoảng cách AB 12 km a.Viết phương trình chuyển động hai xe b.Xác định thời điểm vị trí hai xe gặp * Định hướng rèn luyện kỹ cho HS GV dùng BT góp phần rèn luyện cho HS kỹ vận dụng tri thức, kỹ tính tốn, phân tích suy luận * Định hướng giải BT Đây BT mang tính chất tổng hợp hai dạng chuyển động thẳng biến đổi đều, nên HS lúng túng giải GV định hướng cho HS câu hỏi sau: - Trong chuyển động thẳng nhanh dần chuyển động thẳng chậm dần đều, vectơ vận tốc gia tốc có hướng nào? - Phương trình chuyển động chuyển động thẳng biến đổi có dạng nào? - Hai xe gặp tọa độ chúng có đặc biệt? Bên cạnh đó, GV nên gợi ý để HS lớp chọn gốc thời gian, gốc tọa độ chiều chuyển động Với nội dung định hướng trên, HS giải yêu cầu BT đặt * Gợi ý sử dụng BT GV dùng BT để củng cố kiến thức cho HS sau em học xong “Chuyển động thẳng biến đổi đều” Hoặc cho HS kiểm tra hay giao nhiệm vụ nhà, giúp HS hiểu vận dụng kiến thức vững vàng sâu sắc Bài 5: Hình (1) đồ thị vận tốc chuyển động ba vật v(m/s) a Hãy cho biết tính chất chuyển động vật? b Sau vận tốc ba vật nhau? c Hãy lập phương trình chuyển động vật I, II, II III? I * Định hướng rèn luyện kỹ cho HS Đây BT mang tính chất tổng hợp nhiều dạng đồ thị III nhiều loại chuyển động Vì vậy, HS rèn luyện kỹ về: vận dụng kiến thức; kỹ đọc, vẽ đồ thị; kỹ phân tích, tổng hợp, suy luận kỹ lập phương trình chuyển động * Định hướng giải BT t(s) Hình Mơ tả vận tốc chuyển động vật Do BT tổng hợp nhiều dạng đồ thị nên q trình giải, HS gặp bế tắc, GV cần định hướng cho HS sau: - Chuyển động thẳng nhanh dần chuyển động thẳng chậm dần chất khác điểm nào? - Giá trị cụ thể vận tốc đầu, nhìn vào đồ thị ta xác định khơng? - Gia tốc chuyển động thẳng biến đổi tính theo biểu thức nào? - Phương trình chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng nhanh dần chuyển động thẳng chậm dần có dạng nào? Với câu hỏi định hướng GV, HS nhớ lại kiến thức học giải yêu cầu BT đặt dễ dàng nhanh chóng * Gợi ý sử dụng BT Vì tính chất tổng hợp BT nên phù hợp GV dùng khâu củng cố, vận dụng, giao nhiệm vụ nhà cho HS, GV dùng BT, kiểm tra Bài 6: Vào lúc 8h, ô tô thứ chuyển động nhanh dần từ A đến B, biết khoảng cách từ A đến B L, vận tốc ban đầu ô tô v 1(m/s), gia tốc a1(m/s2) Sau khoảng thời gian t1 (ô tô thứ chưa đến B), ô tô thứ hai chuyển động nhanh dần theo chiều ngược lại từ B đến A với vận tốc v 2(m/s), gia tốc a2(m/s2) Hãy xác định vị trí thời điểm hai xe gặp nhau? * Định hướng rèn luyện kỹ cho HS Đây BT tổng quát phương trình chuyển động hai vật, xác định thời điểm vị trí gặp hai vật Vì vậy, HS rèn luyện kỹ năng: vận dụng, phân tích, tổng hợp, so sánh suy luận * Định hướng giải BT Vì tính chất tổng qt BT nên HS bế tắc trình tìm lời giải, GV cần định hướng cho HS sau: - Dựa vào đề bài, cho xác định đại lượng nào? - Hai xe chuyển động ngược chiều vận tốc gia tốc xe xuất phát từ A từ B có giá trị nào? - Hai xe gặp tọa độ chúng có đặc biệt? - Phải chọn gốc tọa độ, gốc thời gian chiều chuyển động để giải BT thuận tiện nhất? Với câu hỏi định hướng GV, HS thực thao tác tư để giải yêu cầu BT nêu * Gợi ý sử dụng BT GV dùng BT khâu củng cố, vận dụng kiến thức, cho em kiểm tra hay giao nhiệm vụ nhà Để hoạt động tổng hợp em nhà đạt kết tốt hơn, GV cho kiện L, v1, v2, a1, a2 số cụ thể Cho xe xuất phát từ A: chuyển động thẳng nhanh dần đều; xe xuất phát từ B: chuyển động thẳng chậm dần đều, yêu cầu HS giải lại BT Như vậy, thấy rằng, diện khái quát hóa cần thiết nhiều lĩnh vực khoa học, đời sống hoạt động học tập người học Từ BT mang tính chất tổng quát giúp cho HS hiểu yêu cầu BT, hiểu rõ chất vấn đề Nhờ vậy, áp dụng vào vấn đề cụ thể, chi tiết, HS giải cách dễ dàng 2.3.2 Định hướng rèn luyện tư cho học sinh qua số tập trắc nghiệm chuyển động biến đổi Bài 1: Một vật chuyển động thẳng biến đổi từ trạng thái nghỉ Quãng đường vật giây đầu 10m Quãng đường vật giây là: A 10 m B 20 m C 30 m D 40 m *Định hướng cho HS: Ta xét toán tổng quát: Một vật chuyển động thẳng biến đổi với gia tốc a, vận tốc đầu v không đổi chiều chuyển động Tìm quãng đường vật giây thứ n tính từ thời điểm vật bắt đầu chuyển động Độ dời vật sau thời gian t = n giây ( n ≥1) sau thời gian t’= (n-1) giây là: a ( n − 1) an xn = x0 + v0 n + ; xn −1 = x0 + v0 ( n − 1) + 2 Vậy quãng đường vật giây thứ n là: a ( n − 1) an a = v0 n + − v0 ( n − 1) − = v0 + ( 2n − 1) 2 2 ∆sn = xn − xn −1 a *Lưu ý: Nếu v0 ≥0 ∆sn = v0 + ( 2n − 1) - Vật chuyển động biến đổi với gia tốc a không đổi chiều chuyển động quãng đường vật giây thứ n≥1 là: ∆sn = v0 + a ( 2n − 1) - Nếu v0=0 ∆s1 : ∆s2 : ∆s3 : = 1: : : *Áp dụng vào toán: a Trong giây đầu: ∆s1 = + = 10 ⇒ a = 20m / s Quãng đường vật giây (giây thứ 2) ∆s2 = v0 + a 20 ( 2n − 1) = + ( 2.2 − 1) = 30m 2 Đáp án C Bài 2: Một ô tô chuyển động chậm dần đều, giây cuối trước dừng hẳn ô tô m Gia tốc ô tô A – m/s2 B – m/s2 C – 0,5 m/s2 D – 0,25 m/s2 *Định hướng cho HS: Xét toán tổng quát: Một vật chuyển động thẳng chậm dần với gia tốc a Tính quãng đường vật n giây cuối trước vật dừng hẳn Giả sử chọn chiều dương chiều chuyển động vật Gốc thời gian lúc vật bắt đầu chuyển động Gọi t thời gian để vật toàn quãng đường s đến vật dừng hẳn thì: s = v0t + at 2 Quãng đường vật ( t – n ) giây đầu là: s = v0 ( t − n ) + a ( t − n ) Vậy quãng đường vật n giây cuối trước dừng hẳn là: 1  2   ∆s = s − sn = v0t + at −  v0 ( t − n ) + a ( t − n ) ÷ = n  v0 + at − an ÷ 2     Mà vật dừng lại v = ⇔ v0 + at = *Lưu ý: Do ∆s > nên a < , phù hợp với tính chất chuyển động chậm dần chọn chiều dương chiều chuyển động a < Vậy ta có ∆s = − an Khi vật chuyển động chậm dần đều, quãng đường vật n giây cuối trước vật dừng hẳn là: ∆s = an *Áp dụng vào toán: 2∆s ∆s = − an ⇒ a = = −1m / s 2 Đáp án A Bài 3: Một vật chuyển động nhanh dần từ trạng thái nghỉ Quãng đường vật s đầu, s s tương ứng ∆S1 , ∆S2 ∆S3 Khi A ∆S1 = ∆S2 = ∆S3 B 5∆S1 = 3∆S2 = ∆S3 5 C ∆S1 = ∆S2 = ∆S3 D ∆S1 = ∆S2 = ∆S3 *Áp dụng vào toán: Trong khoảng thời gian ∆t vật ∆s1 = s1 = a ( 10 ∆t ) 2 2t ∆t Sau thời gian t = 2∆t vật được: s2 = a ( ) = 4a ( ) 2 2 Suy quãng đường vật thời gian ∆s2 = s2 ( ∆t ) = 3a 2 Tương tự ta rút ∆s3 = s3 − s2 ( ∆t ) = 5a 2 Vậy ∆S1 : ∆S2 : ∆S3 = 1: : *Lưu ý: Khi vật chuyển động với vận tốc ban đầu 0, nhanh dần với gia tốc a tỉ số quãng đường vật khoảng thời gian liên tiếp là: ∆S1 : ∆S2 : ∆S3 : = 1: : : Đáp án C Bài 4: Một vật chuyển động đường thẳng với gia tốc m/s Nếu vận tốc tốc vật sau 10 s từ lúc vật bắt đầu chuyển động m/s, quãng đường vật thời gian A 12,5 m B 25 m C 50 m D 100 m *Áp dụng vào toán: Cách 1: v = v0 + at suy ra, t = 10s v = 5m / s ⇔ = v0 + 1.10 ⇒ v0 = −5m / s t2 Mà v = ⇔ t − = ⇒ t = 5s Như từ t = 0s đến t = 5s vật chuyển động chậm dần, t = 5s vật đổi chiều chuyển động, sau từ t = 5s đến t = 10s vật chuyển động nhanh dần (hình vẽ) Vậy v = −5 + t ; x = −5t + Quãng đường vật 5s đầu s1 = xt =5 − xt = = −12,5 − = 12,5m Quãng đường vật 5s sau s1 = xt =10 − xt =5 = + 12,5 = 12,5m Vậy tổng quãng đường vật 10s s = s1 + s2 = 25m Cách 2: Giải đồ thị: Vẽ đồ thị vận tốc – thời gian hình bên thỏa mãn: -Gia tốc a = 1( m / s ) = tan 45 -Tại thời điểm t = 10s vận tốc v = 5m / s Suy t = vận tốc (ban đầu) vật – m / s 11 Quãng đường vật diện tích hai tam giác vng 1  ⇒ s =  5.5 ÷ = 25m 2  Đáp án B *Lưu ý: Với toán tàu, ô tô… chuyển động bị hãm phanh, vật chuyển động chậm dần dừng hẳn v = ⇔ t = − v0 Tuy nhiên, nhiều trường a hợp v = vật dừng lại đổi chiều chuyển động (nếu gia tốc trì) Do gặp tốn xác định quãng đường vật chuyển động chậm dần sau thời gian t cần lưu ý thời điểm t tính quãng đường vật đi, vật đổi chiều chuyển động hay chưa Đối với trường hợp tính quãng đường vật vật đổi chiều chuyển động ta phải chia chuyển động thành giai đoạn để áp dụng công thức tính qng đường đơn giản ta có tính toán dựa vào vẽ đồ thị v – t 2.3.3 Rèn luyện tư cho học sinh qua số tập hay,lạ, khó chuyển động biến đổi Để rèn luyện tư HS dạy lớp chọn, dạy đội tuyển HS giỏi lớp 10 giáo viên đưa số câu phát triển cho em như: Bài 1:Một xe tải cần chuyển hàng hai điểm A B cách khoảng L = 800m Chuyển động xe gồm hai giai đoạn: khởi hành A chuyển động nhanh dần sau tiếp tục chuyển động chậm dần để dừng lại B Biết độ lớn gia tốc xe suốt trình chuyển động không vượt 2m / s Hỏi phải thời gian để xe quãng đường trên? Hướng dẫn giải: Gọi s quãng đường chuyển động nhanh dần đều; a, b độ lớn gia tốc xe giai đoạn ( a b > ) 2 − Trong giai đoạn sau, ta có: v1 = 2b ( L − s ) 2s ( 1) ; v12 = 2as a ( 3) ; v1 = bt2 ( ) ( 2) − Từ (2) (3) suy ra: 2as = 2b ( L − s ) ⇒ s = bL a+b aL a +b − Trong giai đoạn đầu, ta có: s = at ⇒ t1 = − Từ (1) (5) suy ra: t1 = 2bL ( a + b) a − Từ (3), (4) (6) suy ra: t2 = ( 5) ( 7) 2aL ( a + b) b ( 8) − Thời gian tổng cộng xe từ A đến B : t = t1 + t2 = 2bL + ( a + b) a 2aL 2L  b a ⇒t = +   a+b  a b ( a + b) b 12 L−s = ( 6)  b a + ≥2 a b   − Theo bất đẳng thức Cơ-si:  Dấu “=”xảy khi: Lúc đó: t = tmin = b a = ⇒ a =b a b L L 800 ≥2 =2 = 40s a a0 Vậy: Thời gian ngắn để xe hết quãng đường tmin = 40s Bài 2: Một chất điểm bắt đầu chuyển động từ điểm A0 ( x0 , ) theo chiều dương ur trục Ox với gia tốc không đổi a1 Cùng lúc đó, chất điểm thứ hai từ điểm B0 ( y0 ,0 ) uu r bắt đầu chuyển động theo chiều dương trục Oy với gia tốc không đổi a2 a.Hỏi sau hai chất điểm lại gần tính khoảng cách chúng lúc đó? b.Với điều kiện a1 , a2 , x0 , y0 chúng gặp nhau? Hướng dẫn giải: a.Sau hai chất điểm lại gần khoảng cách chúng lúc − Phương trình chuyển động chất điểm: + Chất điểm 2: y = y0 + a2t ( ) − Khoảng cách d hai chất điểm thời điểm t : d = x + y = ( a12 + a22 ) k + ( a1 x0 + a2 y0 ) k + x02 + y02 (với k = t ) 2 ( a12 + a22 ) ( x02 + y02 ) − ( a1 x0 + a2 y0 ) a1 y0 − a2 x0 ) ( 4ac − b ⇒ d = = = 4a a12 + a22 ( a1 + a2 ) a y −a x ⇒ d = ( 3) a12 + a22 + Chất điểm 1: x = x0 + a1t ( 1) Từ đó: ( a1 x0 + a2 y0 ) −2 ( a1 x0 + a2 y0 ) a x + a2 y0 b =− =− ⇒t = ( 4) 2 2 2a a + a a + a 2 2 ( a1 + a2 ) −2 ( a1 x0 + a2 y0 ) Vậy: Sau thời gian t = hai chất điểm lại gần a12 + a22 k = t2 = − khoảng cách chúng lúc d = 13 a1 y0 − a2 x0 a12 + a22 b.Điều kiện a1 , a2 , x0 , y0 để chúng gặp x y − Từ (4), để tốn có nghiệm: −2 ( a1 x0 + a2 y0 ) ≥ ⇔ a0 + a0 ≤ a x − Để hai chất điểm gặp thì: d = ⇔ a1 y0 − a2 x0 = ⇔ a1 = y0 x y a x 0 Vậy: Điều kiện a1 , a2 , x0 , y0 để chúng gặp a + a ≤ a = y 2 Bài 3: Một xe mở máy chuyển động nhanh dần Trên đoạn đường km đầu có gia tốc a1, đoạn đường km sau, có gia tốc a2 Biết đoạn đường thứ vận tốc tăng lên ∆v, đoạn đường thứ hai vận tốc tăng ∆v ' = ∆v Hỏi gia tốc đoạn đường lớn hơn? Hướng dẫn giải: - Gọi v0 vận tốc đầu, v1 vận tốc cuối kilomet đầu, v2 vận tốc cuối kilomet sau Ta có: v12 − v02 ( v −v ) (v +v ) == 1 s1 2.1000 ( v −v ) ( v +v ) v2 − v2 a2 = == 2 s2 2.1000 + đoạn đường km đầu: a1 = + đoạn đường km sau: Vì ( v1 − v0 ) = ∆v; ( v2 − v1 ) = ∆v ∆v ( v1 + v0 ) ( 1) 2000 ∆v ( v2 + v1 ) ∆v ( v2 + v1 ) ⇒ a2 = = ( 2) 2000 4000 ∆v ( v2 + v1 ) a 2000 v +v ⇒ = = a1 4000 ∆v ( v1 + v0 ) ( v1 + v0 ) ⇒ a1 = Từ kiện “xe mở máy”: v0 = 0, xe chuyển động nhanh dần: v2 > v1 ta được: a2 v2 + v1 = > ⇒ a2 > a1 a1 2v1 Vậy: Gia tốc đoạn đường sau lớn gia tốc đoạn đường đầu Bài 4: Một đoàn xe lửa từ ga đến ga kế 20 phút với vận tốc trung bình 72 km/h Thời gian chạy nhanh dần lúc khởi hành thời gian chạy chậm dần lúc vào ga phút; khoảng thời gian lại, tàu chuyển động a.Tính gia tốc b Lập phương trình vận tốc xe Vẽ đồ thị vận tốc Hướng dẫn giải: a Gia tốc xe lửa Ta có: t = 20 ph = h; t1 = t3 = ph = h; 30 14 t2 = t − t1 − t3 = 20 − − = 16 ph = 16 = h 60 15 - Quãng đường xe lửa từ ga đến ga là: s = vt = 72 = 24km   2 2 Mặt khác: s = s1 + s2 + s3 =  a1t1 ÷+ ( v2t2 ) +  v03t3 + a3t3 ÷ 2 1    với: a3 = −a1 = −a; v2 = v1 = at1 ; v03 = v2 = at1 nên: 1    s =  at12 ÷+ ( at1t2 ) +  at1t3 − at32 ÷ 2      4  1 1  1 =  a ÷+  a ÷+  a − a ÷  30   30 15   30 30 30  9a a ⇒s= = ⇒ a = 100 s = 100.24 = 2400km / h 900 100 1000 ⇒ a = 2400 = 0,185m / s ( 3600 )  ⇒ a1 = a = 0,185m / s ; a3 = − a = −0,185m / s Vậy: Gia tốc xe lửa hai đoạn đường đầu cuối a1 = 0,185m / s a3 = −0,185m / s b Phương trình vận tốc xe lửa vẽ đồ thị vận tốc - Các phương trình vận tốc: + Đoạn đường đầu: v1 = v0 + a1t = + 0,185t = 0,185t : ( ≤ t ≤ 120 ) : chuyển động nhanh dần + Đoạn đường giữa: v2 = 0,185.120 = 22, 2m / s : ( 120 ≤ t ≤ 1080 ) : chuyển động thẳng + Đoạn đường cuối: v3 = v03 + a3t = 22, − 0,185t : ( 1080 ≤ t ≤ 1200 ) : chuyển động chậm dần - Đồ thị vận tốc xe lửa: ( ph = 120s;18 ph = 1080s; 20 ph = 1200s ) 2.4 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Với nội dung đề tài “ Tích cực hóa tư cho học sinh qua toán chuyển động biến đổi chương động học chất điểm vật lý 10 nâng cao.” mong giúp cho em học sinh khối lớp 10 giảm bớt khó khăn việc giải tốn Vật Lí chuyển động biến đổi như: không hiểu rõ tượng, khơng tìm hướng giải vần đề, khơng áp dụng lý thuyết vào việc giải tập, không kết hợp kiến thức phần riêng rẽ vào giải tốn tổng hợp Vì vậy, việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải tập cách khoa học, đảm bảo đến kết cách xác 15 việc cần thiết, khơng giúp cho học sinh nắm vững kiến thức mà rèn luyện kỹ suy luận logic, học làm việc cách có kế hoạch có hiệu cao Và điều quan trọng là: - Cần khéo léo vận dụng yêu cầu đưa làm tập - Cần xây dựng cho thân thói quen tư khoa học, độc lập, lĩnh hội kiến thức cách logic, từ dễ đến khó, từ khái quát đến chi tiết - Đặc biệt nên giải tập cơng thức trước, sau thay số để tìm kết toán sau Khi vận dụng chuyên đề để giảng dạy cho học sinh giỏi lớp 10A 2, tơi thấy em u thích mơn vật lý hơn, tự tin việc giải tốn chuyển động biến đổi nói riêng tập vật Để chứng minh xin đưa số kết sau: Kết khảo sát chất lượng vật lý 10 học sinh giỏi hai lớp10A1, 10A2 3.5≤Điểm