(Sáng kiến kinh nghiệm) phân dạng và phương pháp giải bài tập đồ thị sóng cơ

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT THIỆU HĨA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM DIỄN ĐẠT CƠNG THỨC CỘNG VẬN TỐC BẰNG QUY TẮC “ĐẦU-ĐUÔI” HƯỚNG DẪN HS PHÂN LOẠI, GIẢI CÁC BÀI TOÁN CỘNG VẬN TỐC Họ tên : Lê Văn Tỉnh Chức vụ : Giáo viên Đơn vị: Trường THPT Thiệu Hóa SKKN thuộc lĩnh vực : Vật lý THANH HÓA NĂM 2018 - 0- MỤC LỤC I Mở đầu………………………………… ………………………………………….….2 1.1 Lí chọn đề tài…………… ………………………… ……………………….….2 1.2 Mục đích nghiên cứu………………………………………….………………….….3 1.3 Đối tượng nghiên cứu…………………………………………………………….….3 1.4 Phương pháp nghiên cứu………………………………………… …………….….3 II Nội dung sáng kiến……………………………………………………………… … 2.1 Cơ sở lý luận sáng kiến …………………………………………………… …4 2.1.1 Cơ sở thực tiễn…………………………………………………….………… …4 2.1.2 Cơ sở lý thuyết ……………………………………………………………… …5 2.1.2.1 Véc tơ vận tốc 2.1.2.2 Tính tương đối chuyển động 2.1.2.3 Công thức cộng vận tốc 2.2 Các giải pháp để giải vấn đề …………………………………………… …5 2.2.1 Diễn đạt công thức cộng vận tốc theo “ quy tắc đầu- đuôi cộng vận tốc” để thiết lập biểu thức liên hệ vận tốc đề yêu cầu tính vận tốc biết……………………………………………………………………… …………… …5 2.2.2 Phân loại phương pháp giải toán cộng vận tốc …………………… …7 2.2.2.1 Cộng vận tốc véc tơ vận tốc phương ………………… …7 2.2.2.2 Cộng vận tốc véc tơ vận tốc không phương …………… …9 2.2.3 Cộng vận tốc thời gian chuyển động ………………………………… …11 2.2.4 Cộng vận tốc khoảng cách ngắn vật chuyển động thẳng đều.14 2.2.5 Cộng vận tốc khâu quan trọng nhiều toán ……………… …16 III Kết luận, kiến nghị …………………………………………………………… …20 3.1 Kết luận ……………………………………………………………………………20 3.2 kiến nghị ………… ……………………………………………………………….20 IV.Tài liệu tham khảo……………………………………………………………… …22 - 1- I Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài 1.1.1 Trong trình giảng dạy mơn vật lý trường THPT cụ thể trường THPT Thiệu Hóa Tơi thấy đa phần HS chưa có cách nhìn cách hệ thống biết phương pháp giải toán cộng vận tốc 1.1.2 Hai SGK vật lý 10 nâng cao viết “ vận tốc tuyệt đối vận tốc tương đối cộng vận tốc kéo theo” Cụ thể: Ttrích SGK vật lý 10 trang 37: “ Công thức cộng vận tốc: Vận tốc tuyệt đối tổng véc tơ vận tốc tương đối    vận tốc kéo theo: v1,3  v1,2  v 2,3 Vận tốc tuyệt đối vận tốc vật so với hệ quy chiếu đứng yên; vận tốc tương đối vận tốc vật so với hệ quy chiếu chuyển động; vận tốc kéo theo vận tốc hệ quy chiếu chuyển động so với hệ quy chiếu đứng yên” Trích SGK vật lý 10 nâng cao trang 47: “ Tại thời điểm,véc tơ vận tốc tuyệt đối tổng véc tơ vận tốc tương đối    véc tơ vận tốc kéo theo: v1,3  v1,2  v 2,3 ” Điều làm học sinh có suy nghĩ máy móc áp dụng công thức cộng vận tốc( cố gắng, loay hoay xác định loại vận tốc: tuyệt đối; vận tốc tương đối; vận tốc kéo theo để áp dụng công thức) 1.1.3 Chúng ta biết chất cộng vận tốc phép cộng véc tơ nên xem véc tơ làm véc tơ tổng véc tơ vận tốc cịn lại Việc làm cho tốn cộng vận tốc trở nên đơn giản quen thuộc đa phần học sinh làm tốt 1.1.4 Có thể áp dụng cộng vận tốc tìm khoảng cách ngắn vật chuyển động thẳng Xuất phát từ lý nhằm giúp em có cách tiếp cận tốt với công thức cộng vận tốc; có nhìn tổng qt có phương pháp để giải toán cộng vận tốc tơi xin trình bày đề tài “ Diễn đạt công thức cộng vận tốc - 2- quy tắc “đầu- đuôi” ;hướng dẫn HS phân loại, giải toán cộng vận tốc, đặc biệt áp dụng cộng vận tốc tìm khoảng cách ngắn vật” 1.2 Mục đích nghiên cứu - Diễn đạt cơng thức cộng vận tốc theo “ quy tắc đầu- đuôi cộng vận tốc” để thiết lập biểu thức liên hệ vận tốc mà đề yêu cầu tính vận tốc biết làm cho toán trở nên đơn giản quen thuộc đa phần học sinh làm tốt - Phân loại, nêu phương pháp giải toán cộng vận tốc, nêu số điểm nhấn số toán cộng vận tốc - Đặc biệt giúp Hs biết vận dụng cộng vận tốc vào tốn tìm khoảng cách ngắn vật chuyển động thẳng đều, thấy tầm quan trọng khâu cộng vận tốc nhiều tốn liên quan 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Cơng thức cộng vận tốc toán liên quan tới cộng vận tốc chương trình vật lý 10 - Cách tiếp cận, tư duy, vận dụng công thức cộng vận tốc HS ban A, A khối lớp 10( lớp 10A, 10E trường THPT Thiệu Hóa) 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp khảo sát trước sau tác động từ so sánh đối chứng - Phương pháp phân tích, tổng hợp kiến thức - 3- II Nội dung sáng kiến 2.1 Cơ sở lý luận sáng kiến 2.1.1 Cơ sở thực tiễn + Trong q trình cơng tác giảng dạy thực tế trường phổ thơng tơi nhận thấy tốn cộng vận tốc khai thác nhiều, làm toán đệm để giải nhiều toán khác( toán chuyển động tên lửa; kết hợp bảo tồn động lượng xét tốn người thuyền; xác định hướng di chuyển; khoảng cách nhỏ nhất; …) + Qua kiểm tra khảo sát lớp 10A( Học nâng cao Tốn-Lý-Hóa), 10E(Học nâng cao Tốn-Anh-Lý), chưa áp dụng áp dụng đề tài Dùng kiểm tra để kiểm chứng cho thấy kết tốt thể bảng sau: Bảng điểm kiểm chứng để xác định nhóm tương đương (Trước tác động) Lớp Điểm/số HS đạt điểm Số Tổng số Điểm HS 10 10A 45 13 0 216 4.80 10E 47 11 11 13 0 202 4.29 điểm TB Độ chênh lệch điểm trung bình nhóm 0.51 Sau phân loại hướng dẫn giải Dùng kiểm tra để kiểm tra kiến thức học sinh, chấm lấy kết so sánh chênh lệch điểm số trung bình nhóm cho thấy nhóm triển khai áp dụng theo sáng kiến có điểm TB lệch( cao hơn) nhiều so với nhóm khơng triển khai( Nhóm đối chứng) Bảng điểm thống kê điểm kiểm tra sau tác động nhóm thực nghiệm đối chứng: Lớp Số HS Điểm/số HS đạt điểm 10 10A 45 0 11 15 Tổng số điểm 273 10E 47 11 17 0 230 - 4- Điểm TB 6.06 4.89 Độ lệch điểm trung bình nhóm 1.17 ( Trước triển khai điểm TB lệch 0.51; sau triển khai lệch 1.17) 2.1.2 Cơ sở lý thuyết 2.1.2.1 Véc tơ vận tốc + Véc tơ vận tốc trung bình:  Véc tơ vận tốc trung bình v tb chất điểm khoảng thời gian từ t đến t2  thương số véc tơ độ dời M 1M khoảng thời gian t  t2  t1 :   MM v tb  ; véc tơ vận tốc trung bình có phương chiều trùng với phương chiều t véc tơ độ dời + Véc tơ vận tốc tức thời:   Véc tơ vận tốc tức thời thời điểm t, kí hiệu v , thương số véc tơ độ dời M 1M khoảng thời gian t nhỏ ( từ t đến t  t ) thực độ dời đó:   MM v  (khi t nhỏ) t Vận tốc tức thời v thời điểm t đặc trung cho chiều chuyển động độ nhanh chậm chuyển động thời điểm 2.1.2.2 Tính tương đối chuyển động Kết xác định vị trí vận tốc vật tùy thuộc vào hệ quy chiếu Vị trí ( quỹ đạo) vận tốc vật có tính tương đối 2.1.2.3 Công thức cộng vận tốc Vận tốc tuyệt đối tổng véc tơ vận tốc tương đối vận tốc kéo theo:    v1,3  v1,2  v 2,3  +Vận tốc tuyệt đối v1,3 vận tốc vật so với hệ quy chiếu đứng yên;  +Vận tốc tương đối v1,2 vận tốc vật so với hệ quy chiếu chuyển động;  +Vận tốc kéo v 2,3 theo vận tốc hệ quy chiếu chuyển động so với hệ quy chiếu đứng yên” - 5- 2.2 Các giải pháp để giải vấn đề 2.2.1 Diễn đạt công thức cộng vận tốc theo “ quy tắc đầu- đuôi cộng vận tốc” để thiết lập biểu thức liên hệ vận tốc đề yêu cầu tính vận tốc biết SGK nâng cao viết “ Tại thời điểm,véc tơ vận tốc tuyệt đối tổng véc tơ vận    tốc tương đối véc tơ vận tốc kéo theo: v1,3  v1,2  v 2,3 ” Để xác định rõ loại vận tốc tuyệt đối, tương đối, kéo theo từ áp dụng cơng thức ta diễn đạt công thức cách bất kỳ: “Tại thời điểm véc tơ vận tốc A B tổng véc tơ vận tốc A so với đối tượng trung gian véc tơ vận tốc đối tượng trung gian so với B  v A-B =  v A-đối tượng trung gian +  v đối tượng trung gian –B “ Quy tắc gọi quy tắc “ Đầu- Đuôi” để HS dễ nhớ, vận dụng cần tìm vận tốc A B bên vế phải: đại lượng  v đối tượng trung gian –B  v A-B ta viết A trước (là đầu), B sau (là đuôi)  v A-đối tượng trung gian , A đứng đầu; đại lượng , B đứng sau Ở đối tượng trung gian   Lưu ý: Tính chất véc tơ ta có v A B  v B  A Các bước dùng quy tắc “ quy tắc đầu- đuôi cộng vận tốc” Bước Xác định rõ đối tượng tham gia vào trình cộng vận tốc theo đề toán VD1: Xét tốn Em bé bè, bè trơi sơng di chuyển so với bờ Tìm vận tốc Em bé so với bờ sơng đối tượng là: Bé(đầu), bè( trung gian) bờ sông( đi) VD2: Xét tốn tàu dời ga; người tàu từ đầu tàu đến tàu Tìm vận tốc người so với ga tàu đối tượng là: Người (đầu), tàu( trung gian) ga( đi) VD3: Xét tốn ca nơ di chuyển sông; nước sông lại chảy so với bờ Tìm vận tốc ca nơ so với nước đối tượng là: Ca nô ( đầu); nước (đuôi); bờ sông( bờ sông) Bước Viết véc tơ vận tốc đề yêu cầu tìm dạng tổng véc tơ lại theo quy tắc “ Đầu- Đuôi” - 6- + Ở VD1 yêu cầu tìm  v “bé” hiểu đầu cịn “ bờ sơng” hiểu Bé-bờ sơng  v  cần tìm vận tốc em bé so với bè ta lại viết: v đuôi Đối tượng trung gian cịn lại “bè”ta viết: Bé-bờ sơng Bé-bè = =  v  v Bé-bờ sông  v  + v + Bé-bè bè –bờ sông bờ sông- bè ; ( lúc “Bé” đầu; “bờ sông” trung gian; “bè” đuôi) + Ở VD3  v  yêu cầu tìm v + Ở VD2 u cầu tìm Người-ga Ca nơ-nước  v  ta viết: v ta viết: Người-ga =  v Ca nô-nước = Người-tàu +  v  v ; tàu –ga Ca nô-bờ sông +  v bờ sông –nước ; Kết luận: Không phân biệt loại vận tốc ta phát biểu: “Tại thời điểm véc tơ vận tốc A B tổng véc tơ vận tốc A so với đối tượng trung gian véc tơ vận tốc đối tượng trung gian so với B  v A-B =  v A-đối tượng trung gian +  v đối tượng trung gian –B “(1) Sau thiết lập biểu thức véc tơ vận tốc cần tìm theo vận tốc khác ta phân loại đưa phương pháp giải 2.2.2 Phân loại phương pháp giải toán cộng vận tốc 2.2.2.1 Cộng vận tốc véc tơ vận tốc phương Bài tốn Tìm vận tốc chiều độ lớn Bước Dùng quy tắc “ Đầu- Đi” viết biểu thức tính vận tốc cần tìm  v A-B =  v A-đối tượng trung gian +  v đối tượng trung gian –B (1) Bước Vì véc tơ vận tốc phương nên từ biểu thức véc tơ ta chuyển thành cơng thức dạng đại số Chuyển trực tiếp công thức (1) thành công thức đại số v A-B = v A-đối tượng trung gian+ v đối tượng trung gian –B Bước Chọn chiều dương, theo chiều dương chọn để xác định dấu vận tốc biết từ thay vào tính tốn Từ kết tính tốn kết luận chiều vận tốc tìm so với chiều dương chọn( >0 chuyển động theo chiều dương;