Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chương động lực học chất điểm trong bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí 10 thpt

i1 LỜI CẢM ƠN Sau mét thêi gian häc tËp nghiên cứu, đà hoàn thành luận văn Bản thân luận văn đ-ợc hoàn thành với giúp đỡ thầy cô giáo bạn bè Qua xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyn Quang Lc đà tận tình h-ớng dẫn suốt trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo Khoa Vt Lý v công nghệ - Tr-ờng Đại học Vinh, thầy cô giáo trng THPT Minh Khai, ng-ời đà giúp đỡ suốt năm học tập đóng góp cho ý kiến quý báu trình nghiên cứu luận văn Luận văn đ-ợc hoàn thành với nỗ lực học tập nghiên cứu sở kế thừa thành tựu ng-ời ®i tr-íc RÊt mong nhËn ®-ỵc ý kiÕn ®ãng gãp thầy cô bạn bè đồng nghiệp Xin trân trọng cảm ơn Ngh An, tháng năm 2015 Nguyễn Văn Công ii2 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu 3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Đóng góp luận văn Cấu trúc luận văn Chƣơng CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÝ TRONG BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI 1.1 Vấn đề bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lý trƣờng THPT 1.2 Một số vấn đề lí luận tập vật lí dạy học trƣờng THPT 1.2.1 Bài tập vật lí gì? 1.2.2 Chức lý luận dạy học tập Vật lý 1.2.3 Vai trị tập vật lí dạy học 11 1.2.4 Phân loại tập vật lý 13 1.2.5 Bài tập Vật lý với việc bồi dƣỡng học sinh giỏi 14 1.3 Một số biện pháp dạy học tập bồi dƣỡng học sinh giỏi 19 1.3.1 Bài học lớp 20 1.3.2 Luyện tập giải tập cá nhân nhà 22 1.3.3 Giải tập theo nhóm 24 1.4 Thực trạng công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lý trƣờng THPT 25 1.4.1 Tìm hiểu nội dung kiến thức vật lí kì thi học sinh giỏi tỉnh Hà Tinh 25 1.4.2 Một số nhận xét nội dung chƣơng trình sách giáo khoa vật lí THPT hành phục vụ cho việc bồi dƣỡng học sinh giỏi 26 1.4.3 Thực trạng việc sử dụng tập chƣơng “Động lực học chất điểm” bồi dƣỡng HSG vật lí lớp 10 THPT 26 Kết luận chƣơng 29 Chƣơng XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƢƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TRONG BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI 30 2.1 Nội dung chương “Động lực học chất điểm” chương trình vật lý 10 - THPT.30 2.2 Xây dựng sử dụng hệ thống tập động lực học chất điểm 36 2.2.1 Xây dựng hệ thống tập luyện tập 36 2.2.2 Xây dựng hệ thống tập nâng cao 53 2.2.3 Sử dụng hệ thống tập chƣơng “Động lực học chất điểm” bồi dƣỡng HS giỏi Vật lý 10 - THPT 75 Kết luận chƣơng 92 Chƣơng 3.THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 93 3.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm 93 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 93 3.3 Đối tƣợng, nội dung tiến trình thực nghiệm sƣ phạm 94 3.3.1 Đối tƣợng thực nghiệm 94 3.3.2 Nội dung thực nghiệm sƣ phạm 94 3.3.3 Tiến trình thực nghiệm sƣ phạm 94 3.4 Đánh giá kết 94 3.5 Nhận xét kết luận từ thực nghiệm sƣ phạm 97 Kết luận chƣơng 99 KẾT LUẬN 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 PHỤ LỤC P1 Phụ lục GIÁO ÁN SỐ 2: BÀI TẬP VỀ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM P11 Phụ lục 2: ĐỀ KIỂM TRA LẦN P111 Phụ lục 3: BÀI TẬP THAM KHẢO P14 iv4 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1.1 Kết điều tra khó khăn giáo viên công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lý lớp 10 THPT 27 Bảng 1.2 Kết điều tra khó khăn học sinh cơng tác bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lý 10 THPT 28 Bảng 1: Bảng phân phối thực nghiệm (bảng tần số) 966 Bảng 2: Bảng phân phối tần suất 96 Bảng 3: Bảng phân phối tần suất lũy tích 96 v5 CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN Nhà xuất NXB Học sinh giỏi HSG Trung học phổ thông THPT Sách giáo khoa SGK Giáo viên GV Học sinh HS MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện nay, nƣớc ta tiến hành công đổi mới, tiến tới xây dựng nhà nƣớc xã hội chủ nghĩa phát triển hòa nhập với khu vực giới Để đáp ứng yêu cầu đào tạo ngƣời, nguồn nhân lực có tri thức, lực hành động, có tƣ sáng tạo cần có chuyển biến bản, toàn diện, mạnh mẽ lĩnh vực giáo dục đào tạo Do đó, Hội nghị Trung ƣơng khóa XI ban hành nghị “Đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo, đáp ứng u cầu cơng nghiệp hóa, đại hóa điều kiện kinh tế thị trƣờng định hƣớng XHCN hội nhập quốc tế ” Nhân tài có ảnh hƣởng lớn đến phát triển đất nƣớc Vì vậy, thời đại nào, quốc gia ngƣời tài đƣợc tôn trọng Việc bồi dƣỡng sử dụng nhân tài đƣợc xem quốc sách Bia tiến sĩ Văn Miếu - Quốc Tử Giám cịn ghi “Hiền tài ngun khí quốc gia, ngun khí thịnh nƣớc mạnh ngày lên cao, ngun khí suy nƣớc yếu ngày xuống thấp, bậc thánh đế minh vƣơng thời xƣa, chẳng có đời mà khơng chăm bón nhân tài, bồi đắp ngun khí cho đất nƣớc.” Trong điều 9, Luật giáo dục năm 2005 quy định rõ “Phát triển giáo dục quốc sách hàng đầu nhằm nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài” Yêu cầu đặt cho ngành giáo dục nhiệm vụ đào tạo toàn diện cịn có chức phát hiện, bồi dƣỡng học sinh giỏi, đào tạo họ trở thành nhà khoa học mũi nhọn lĩnh vực, đáp ứng yêu cầu hội nhập quốc tế nƣớc nhà Để tạo đƣợc hệ nhân tài cho đất nƣớc vai trò trƣờng THPT quan trọng Song xuất nhân tài q trình địi hỏi làm việc tâm huyết, nhiệt tình đam mê trị thầy Ở trƣờng THPT, cơng tác bồi dƣỡng học sinh giỏi hoạt động mũi nhọn nhằm đào tạo nguồn nhân lực chất lƣợng cao Bài tập vật lí đƣợc coi phƣơng tiện để dạy học vận dụng kiến thức vật lí giải nhiệm vụ học tập, vấn đề thực tiễn có liên quan đến vật lí Trong dạy học vật lí, tập vừa mục đích, vừa nội dung phƣơng pháp dạy học có hiệu cao Trong bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí, tập vật lí khơng cung cấp cho học sinh kiến thức, phƣơng tiện để rèn luyện kĩ vận dụng, đào sâu kiến thức học mà cịn có tác dụng phát huy tính tích cực, tự lực, trí thơng minh, sáng tạo học sinh Sự phát tìm đáp số, lời giải toán mang lại niềm vui, gây hứng thú học tập học sinh Trong thực tế cho thấy, công tác phát bồi dƣỡng học sinh giỏi mơn học nói chung mơn vật lí lớp 10 nói riêng trƣờng THPT cịn gặp nhiều khó khăn chƣa đạt kết nhƣ mong muốn Điều xuất phát từ nhiều nguyên nhân: - Do học sinh lớp 10 học sinh đầu cấp, lực nhận thức non chƣơng trình vật lí lớp 10 đặc biệt chƣơng Động lực học chất điểm chƣơng chứa đựng nhiều nội dung kiến thức khó phức tạp Vì vậy, hiệu bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí 10 cịn nhiều hạn chế - Giáo viên thiếu kinh nghiệm việc phát học sinh có khiếu mơn vật lí cịn thiếu, thân giáo viên lúng túng việc xác định phẩm chất lực cần có học sinh giỏi vật lí biện pháp nhằm phát triển phẩm chất lực - Hệ thống tập dùng để bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí nói chung đặc biệt tập chƣơng “động lực học chất điểm” lớp 10 nói riêng chƣa nhiều, đồng thời việc sử dụng hệ thống tập trình bồi dƣỡng học sinh giỏi nhiều hạn chế Hệ thống sách “bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí trung học phổ thơng” trình bày kiến thức chƣơng trình chuyên mà chƣa có sách giáo khoa, có mà chƣa đủ sâu Xuất phát từ vấn đề nêu trên, chọn đề tài “Xây dựng sử dụng hệ thống tập chương “Động lực học chất điểm” bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý lớp 10 - THPT” Mục đích nghiên cứu Xây dựng đƣợc hệ thống tập chƣơng “động lực học chất điểm” đề xuất cách sử dụng hệ thống tập bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí lớp 10 - THPT nhằm đạt thành tích cao kì thi học sinh giỏi Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng - Quá trình dạy học vật lý công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi lớp 10 trƣờng THPT - Hệ thống tập chƣơng “động lực học chất điểm” để bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lý trƣờng THPT Phạm vi - Bài tập vật lý chƣơng “Động lực học chất” điểm lớp 10 THPT - Dạy tập để bồi dƣỡng HSG lớp 10 – Trƣờng THPT Minh Khai - Đức Thọ - Hà Tĩnh Giả thuyết khoa học Nếu thiết lập đƣợc hệ thống đầy đủ dạng tập chƣơng “Động lực học chất điểm” dựa tiêu chí cụ thể sử dụng hệ thống tập cách hợp lý nâng cao chất lƣợng bồi dƣỡng học sinh giỏi phần - Động lực học chất điểm Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu sở lý luận thực tiễn việc phát bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí trƣờng THPT - Nghiên cứu nội dung kiến thức tập chƣơng “Động lực học chất điểm” sách giáo khoa (sgk) vật lí lớp 10 nâng cao tài liệu vật lí khác - Xây dựng hệ thống tập chƣơng “Động lực học chất điểm” nhằm mục đích phục vụ cơng tác bồi dƣỡng HSG vật lý lớp 10 THPT - Đề xuất biện pháp sử dụng hệ thống tập công tác bồi dƣỡng HSG vật lý lớp 10 THPT - Thực nghiệm sƣ phạm với hệ thống tập chƣơng “Động lực học chất điểm” để bồi dƣỡng HSG vật lý lớp 10 THPT Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1 Nghiên cứu lý thuyết - Dựa sở lý luận vài trò vị trí tập vật lý dạy học vật lý nói chung cơng tác bồi dƣỡng HSG nói riêng - Dựa tiêu chí sở việc phân loại tập nhƣ xây dựng sử dụng hệ thống tập chƣơng Động lực học chất điểm theo ý tƣởng đề tài 6.2 Nghiên cứu thực nghiệm - Tìm hiểu thực trạng bồi dƣỡng HSG vật lý phần Động lực học chất điểm - Xây dựng đƣợc hệ thống tập chƣơng “Động lực học chất điểm” để bồi dƣỡng HSG vật lý lớp 10 THPT - Đề xuất đƣợc tiến trình sử dụng tập chƣơng “Động lực học chất điểm” để bồi dƣỡng HSG vật lý lớp 10 THPT - Thực nghiệm sƣ phạm số nhóm học sinh lớp 10 trƣờng THPT Minh Khai - Đức Thọ - Hà Tĩnh - Phân tích kết thực nghiệm sƣ phạm, đánh giá rút kết luận Đóng góp luận văn - Về mặt lý luận: Tạo đƣợc tiến trình phƣơng pháp bồi dƣỡng HSG cho giáo viên chƣơng “Động lực học chất điểm” chƣơng trình vật lý 10 THPT - Về mặt thực tiễn: Xây dựng đƣợc hệ thống tập chƣơng “Động lực học chất điểm” đề xuất phƣơng pháp sử dụng hệ thống tập nhằm mục đích bồi dƣỡng HSG Học sinh giải tốt hệ thống tập luận văn làm tiền đề, cở sở cho việc học tập đƣợc thuận lợi cho kết tốt tham gia bồi dƣỡng HSG Cấu trúc luận văn Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Tài liệu tham khảo, nội dung luận văn gồm chƣơng Chƣơng Cơ sở lý luận thực tiễn việc xây dựng sử dụng hệ thống tập vật lý bồi dưỡng học sinh giỏi Chƣơng Xây dựng sử dụng hệ thống tập chương “động lực học chất điểm” bồi dưỡng học sinh giỏi Chƣơng Thực nghiệm sư phạm P10 a3  (m1 m3  3m1 m  4m m3 ) g 4m m3  m1 (m  m3 ) (14) Thay (14) vào (13) ta tìm đƣợc : a2  (m1m2  3m1m3  4m2 m3 ) g 4m2 m3  m1 (m2  m3 ) (15) Thay (15) (14) vào (11) ta tìm đƣợc : a1  (m1 m  m1 m3  4m m3 ) g 4m m3  m1 (m  m3 ) (16) Thay (16) vào (4) ta tìm đƣợc lực căng : T1  8m1 m m3 g 4m m3  m1 (m  m3 ) Từ (7) (8), suy ra: T2  T3  4m1 m m3 g 4m m3  m1 (m  m3 ) Bƣớc 5: Nếu m1=m2+m3 m2=m3 a1=a2=a3=0  hệ vật đứng yên Kiểm tra lại thứ nguyên, cơng thức ta thấy kết hồn tồn phù hợp Bài tập làm thêm (Bài 20 -28) đề tài Hoạt động 4: Củng cố tập nhà: - Phƣơng pháp giải tập liên quan đến rịng rọc mặt phẳng nghiêng - Bài tốn liên quan đến hệ quy chiếu phi quán tính - Lực quán tính - Sử dụng hệ thống tập tham khảo để HS làm nhà - Bài tập hệ thống tập: Bài 20, 21, 22, 23 P11 Phụ lục 2: ĐỀ KIỂM TRA LẦN Bài Từ điểm mặt đất ngƣời ta ném đồng thời hai vật với vận tốc ban đầu có độ lớn v0 Vật thứ đƣợc ném thẳng đứng, vật thứ hai đƣợc ném xiên lên hợp với phƣơng ngang góc  c Lập biểu thức tính khoảng cách hai vật thời điểm t kể từ lúc ném d Hỏi  phải để thời gian hai vật chuyển động khoảng cách hai vật lớn Bỏ qua sức cản khơng khí Bài a Một vật nhỏ có khối lƣợng m = 400g nằm yên mặt phẳng nằm ngang (hình vẽ 1a) Lúc t = 0, vật chịu tác dụng lực F = N hợp với phƣơng ngang góc  = 300, biết hệ số ma sát vật mặt phẳng  = 0,1 Hãy xác định gia tốc vật quãng đƣờng vật đƣợc sau 5s b Đặt vật m = 400g lên mặt phẳng nghiêng góc  = 30 so với mặt phẳng ngang (h.vẽ 1b), hệ số ma sát vật mặt phẳng nghiêng  = 0,1 Khi lực kéo F khơng đổi, hợp với mặt phẳng nghiêng góc  tác dụng vào vật làm cho vật chuyển động với vận tốc khơng đổi Xác định góc  để lực kéo F có độ lớn nhỏ nhất.Tính lực F đó? Bài Cho hệ nhƣ hình vẽ Vật A có khối lƣợng m1 = 3kg, vật B có khối lƣợng m2 = 1kg, ban đầu vật A đƣợc giữ đứng yên cách mặt đất đoạn h = 70m, vật B mặt đất Sau thả cho vật A chuyển động Bỏ qua khối lƣợng dây nối, ròng rọc ma sát Xem sợi dây khơng co giãn q trình chuyển động Lấy g = 10m/s2 Hãy tính : a Gia tốc vật trình chuyển động lực căng dây nối với vật B đoạn dây buộc vào điểm O P12 b Độ cao cực đại vật B đạt đƣợc vật A chạm đất F F m m m2 h a m1 B b Hình vẽ Hình vẽ Hết Hƣớng dẫn giải đáp áp: Bài Bài Điểm Nội dung yêu cầu a Vẽ phác họa quỹ đạo chuyển động hai vật Phƣơng trình tọa độ Vật 1: y1 = v0t – gt2/2; x1 = 0; t  2v0/g 1đ Vật 2: y2 = v0t sin - gt /2; x2 = v0t.cos; t 2v0sin/g Khoảng cách hai vật: d = = 1đ b d2 = 2v02t2(1 - sin)  = Áp dụng BĐT Côsi: dMAX = Bài 1đ ,  = 420 a Tính a,S: (5đ) Phân tích lực tác dụng lên vật: F, N, P, Fms 1đ áp dụng ĐL II Niu tơn: Fcos - Fms = ma 1đ Với Fms = N = (P – Fsin) 1đ Thay số: a = 3,58m/s2 1đ Quãng đƣờng vật đƣợc sau 5s là: S = 44,7m 1đ b Tính  để FMin Vật chuyển động lên với vận tốc không đổi nên a = (4đ) P13 (1) Chiếu (1) lên ox: Fcos - Psin - Fms = Suy : F = oy: N = Pcos - Fsin (3) 1đ 0,5đ  Fmin (cos + sin) Max Áp dụng BĐT Bunhacơpxki ta có cos + sin  = Vậy tan =  suy  = 5,70 Fmin = = 2,33N (4đ) Bài a Biểu diễn lực tác dụng lên vật 0,5đ Phƣơng trình ĐL II Niu Tơn cho vật m1g – T1 = m1a1 , T2 – m2g = m2a2 Ta có : T1 = 2T2 = 2T3, a1 = a2/2 Từ suy a2 = Và T2 = 0,5đ 0,5đ ; a1 = a2/2 = 1,43m/s N = T3 T1 = 2T2 = 25,72N b.Tính độ cao cực đại mà vật B đạt tới - Thời gian vật A chuyển động đến chạm đất h1 = (2đ) Khi vật A chạm đất vật B có vận tốc: v0 = a2t = 2,83m/s2 Sau vật A chạm đất vật B tiếp tục nhƣ vật đƣợc ném thẳng đứng lên với vận tốc ban đầu v0 Độ cao cực đại mà vật B lên đƣợc: h1max = 0,5đ Vậy tổng độ cao mà vật B đạt đƣợc là: hMax = 2h + h1Max = 1,8m Hêt 0,5đ P14 Phụ lục 3: BÀI TẬP THAM KHẢO Bài 1: Vật có khối lƣợng m = 500g chuyển động nhanh dần với vận tốc v0 = 2m/s Sau thời gian t = 4s, vật đƣợc quãng đƣờng 24m Biết vật chịu tốc độ lực kéo FK lực cản FC = 0,5N a) Tính FK b) Nếu sau thời gian 4s đó, lực kéo ngừng tác dụng sau vật dừng lại Bài 2: Viên bi A chuyển động với vận tốc 0,1m/s Viên bi B chuyển động với vận tốc 0,3m/s đến va chạm vào viên bi A từ phía sau Sau va chạm hai viên bi chuyển động với vận tốc 0,15m/s So sánh khối lƣợng hai viên bi Bài 3: Toa tầu khối lƣợng m = 2000kg đứng yên Có viên bi nằm mặt bàn nằm ngang gắn với toa tầu cao sàn toa 1,25m Biết viên bi cách mép bàn 50cm Toa tầu bắt đầu chạy viên bi lăn không ma sát mặt bàn rơi xuống sàn toa cách mép bàn theo phƣơng ngang đoạn 78cm Tính lực kéo toa tầu, bỏ qua ma sát cản trở chuyển động đoàn tàu Bài Cho hệ nhƣ hình vẽ Hệ số ma sát m1 bàn k Ròng rọc coi nhƣ đĩa trịn đặc khối lƣợng M bán kính R quay khơng ma sát quanh trục Vật m2 ban đầu cách mặt đất khoảng h Thả cho hệ chuyển động từ nghỉ Tìm gia tốc vật tỷ số hai lực m1 M căng dây trƣớc m1 chạm đất Sau m1 chạm đất vật m2 chuyển động nhƣ m2 nào? Bài Một hình trụ đặc đồng chất bán kính R, h khối lƣợng M quay tự quanh trục nằm ngang qua tâm Trên trụ có sợi dây mảnh có độ dài l khối lƣợng m Tìm gia tốc góc hình trụ phụ thuộc vào x P15 chiều dài đoạn dây đƣợc bỏ thõng xuống Giả thiết trọng tâm phần dây nằm trục trụ Bài Một hình trụ đặc đồng chất có khối lƣợng m, bán kính R đƣợc làm quay xung quanh trục với vận tốc góc 0 Hình trụ đƣợc đặt lên mặt phẳng ngang Hệ số ma sát hình trụ mặt phẳng ngang k Tìm: a Thời gian chuyển động hình trụ có trƣợt b Cơng tồn phần lực ma sát tác dụng lên hình trụ Bài Một hình trụ đồng khối lƣợng m, bán kính R đƣợc đặt khơng vận tốc đầu mặt phẳng nghiêng hợp với phƣơng ngang góc , hệ số ma sát k Xác định gia tốc hình trụ CMR: có trƣợt hay khơng cịn tùy vào giá trị góc  so với giá trị 0 cần tìm Tìm tổng lƣợng hình trụ thời điểm t = t Xét hai trƣờng hợp:  < 0  > 0 Bài Một hình lập phƣơng khối lƣợng M hình trụ đặc m bán kính R Sợi dây khơng dãn khơng khối lƣợng đâu buộc vào M, đầu vào hình trụ  Hình lập phƣơng chuyển động khơng ma sát mặt phẳng nghiêng nghiêng góc  Rịng rọc khơng khối lƣợng quay không ma sát quanh trục Hệ đƣợc thả tự không vận tốc đầu, dây không bị trùng mà khơng bị căng, phần dây bên hình trụ thẳng đứng, phần buộc vào M song song với mặt phẳng nghiêng Xác định gia tốc vật, biện luận theo giá trị  P16 Bài Một hình trụ đặc đồng chất có bán kính R = 15cm nằm mặt phẳng ngang mặt phẳng nghiêng tạo góc  = 300 với mặt phẳng ngang Tìm vận tốc cực đại v0 hình trụ để khơng bi nảy lên Giả thiết khơng có trƣợt Bài 10 Một đồ chơi hình trụ đặc đồng chất khối lƣợng m, bán kính R ban đầu nằm cạnh giá (cạnh song song với đƣờng sinh hình trụ) Dƣới ảnh hƣởng vận tốc ban đầu không đáng kể, đồ chơi rơi xuống Hệ số ma sát trƣợt đồ chơi giá k độ nghiêng 0 đồ chơi bắt đầu rời khỏi giá Áp dụng: k = 0,2 Bài 11 Một hình trụ đồng chất, khối lƣợng m, bán kính a, khối tâm G thời điểm ban đầu hình trụ quay với vận tốc góc ự0 khối tâm G đứng yên mặt bàn nằm ngang Hệ số ma sát trƣợt trụ bàn k Xác định thời điểm t: vận tốc G vận tốc góc  Ở thời điểm t1 hết trƣợt? Xác định v1, 1 nhƣ quãng đƣờng S1 mà đƣợc Tính cơng lực tiếp xúc Sau hình trụ chuyển động nhƣ nào? Biện luận vẽ đƣờng cong biểu diễn biến thiên v  theo thời gian Bài 12 Một vành đai mỏng rắn có bán kính R đƣợc đặt thẳng đứng sàn gần điểm tiếp xúc với sàn ngƣời ta gắn vào vành đai vật nhỏ A có khối lƣợng khối lƣợng vành đai Sau ngƣời ta truyền cho trục vành đai vận tốc nằm ngang v0 Với giá trị v0 vành đai không nhảy lên, lăn xảy không trƣợt Bài 13 Một vật rắn khối lƣợng m, khối tâm G nằm mặt đất nằm ngang A,B Tiếp xúc B A B P17 ma sát, cịn tiếp xúc A có ma sát với hệ số k thời điểm đầu ngƣời ta đẩy vật rắn với vận tốc đầu v0 nằm ngang Xác định khoảng cách d mà vật đƣợc dừng lại Bài 14 Một ngƣời xe đạp khởi động đƣờng nằm ngang Ngƣời xe đạp đƣợc xem nhƣ vật rắn liên kết với h xe đạp (bỏ qua khối lƣợng đơi chân G• b a chuyển động ngƣời) Gọi m khối lƣợng ngƣời + xe đạp, hai bánh xe giống có bán kính R khối lƣợng không đáng kể Khối tâm G hệ chuyển động đƣợc xác định chiều dài a, b, h Gọi n tỷ số đĩa líp bánh sau, k hệ số ma sát trƣợt bánh xe đƣờng Hỏi mô men ngẫu lực M ngƣời phải tác dụng lên đĩa để bánh xe không trƣợt mặt đƣờng Bài 15 (Đề thi HSGQG năm 95-96) Một khối trụ T, gồm hai nửa, nửa có tiết diện nửa hình trịn, bán kính R, chiều cao h, có khối lƣợng riêng lần lƣợt D1 D2 với D1 r) Hệ số ma sát đĩa đồng xu k Tìm vận tốc góc ổn định đồng xu? Giá trị mơmen lực đặt vào trục đĩa lớn để giữ cho vận tốc khơng đổi? Khơng có ma sát trục P20 Bài 24 Một cuộn dây không đàn hồi, khối lƣợng khơng đáng kể quấn qua hình trụ bán kính R nằm ngang đứng yên (vắt qua nửa vịng hình trụ) Tính giá trị cực tiểu F0 F cần phải tác dụng đầu mút A dây để ngăn không cho tải trọng rơi xuống Giả thiết hệ số ma sát trƣợt dây f trọng lƣợng dây không đáng kể Bài 25 Trong cầu bán kính R ngƣời ta d R khoét lỗ hình cầu bán kính Tính lực O1 cầu tác dụng lên vật nhỏ m đƣờng nối tâm hai hình cầu đó, cách tâm hình cầu lớn khoảng d (hình vẽ) Biết chƣa khoét, cầu có khối lƣợng M Bài 26 Khoảng cách tâm Trái đất tâm Mặt trăng 60 lần bán kính Trái đất Khối lƣợng Mặt trăng nhỏ khối lƣợng Trái đất 81 lần Một vệ tinh nhỏ cân lực hấp dẫn Trái đất Mặt trăng Xác định vị trí vệ tinh Bài 27 Buộc viên đá vào sợi dây có chiều dài 1,5m quay sợi dây mặt phẳng nằm ngang cách mặt đất 2m Khi dây đứt, viên đá văng xa 10m Hỏi chuyển động trịn gia tốc hƣớng tâm viên đá bao nhiêu? Lấy g = 10m/s2 Chuyển động vật mặt phẳng nghiêng Bài 28: Vật trƣợt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng tuyệt đối nhẵn, nghiêng góc α = 300 so với phƣơng ngang Hỏi hết mặt phẳng nghiêng vật cịn thêm đoạn dài mặt phẳng ngang biết hệ số ma sát μ = 0,1 Lấy g = 10m/s2 Bài 29 Vật có khối lƣợng m = 10kg chuyển động lên mặt phẳng nghiêng dài l = 25m, cao h = 15m Hãy xác định độ lớn lực F cần tác dụng lên vật theo phƣơng song song với mặt phẳng nghiêng để: P21 a) Vật lên b) Vật lên đến đỉnh mặt phẳng nghiêng sau t = 5s Biết hệ số ma sát vật mặt phẳng nghiêng μ = 0,2 Lấy g = 10m/s2 Bài 30 Vật có khối lƣợng m = 5kg trƣợt mặt phẳng nghiêng góc α = 450 Xác định độ lớn lực F cần tác dụng lên vật theo phƣơng vng góc mặt phẳng nghiêng để vật trƣợt xuống phía dƣới Biết hệ số ma sát vật mặt phẳng nghiêng μ = 0,2.Lấy g = 10m/s2 Bài 31 Vật trƣợt không vận tốc ban đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng góc α, hệ số ma sát vật mặt phẳng a nghiêng μ Xác định góc α để thời gian trƣợt nhỏ α Bài 32 Vật đƣợc kéo mặt phẳng nghiêng góc α = 450 lực F nhƣ hình vẽ Hệ số ma sát vật mặt phẳng nghiêng µ = β Lấy g = 10 m/s2 a) Với β = 600 Tính F b) Xác định β để lực F nhỏ Chuyển động hệ vật Bài 33: Vật M = 8kg, dài AB = l = 0,5m đặt mặt phẳng ngang tuyệt đối nhẵn Tại đầu A vật có đặt vật m = 2kg, hệ số ma sát với vật M µ = 0,1 Tác dụng lực F vào vật M nhƣ hình vẽ Lấy g = 10 a) Xác định giá trị nhỏ F để vật m trƣợt mặt vật M b) F = 12N Xác định thời gian mà vật m trƣợt vật M Bài 34 Cho hệ nhƣ hình vẽ Vật có m = 500g Lị xo có k = 10N/m chiều dài tự nhiên ván đứng yên Khi ván chuyển động thẳng theo phƣơng ngang trục lị xo tạo với phƣơng thẳng đứng góc 600 Xác định hệ số ma sát vật ván P22 Bài 35 Tấm ván có khối lƣợng M chiều dài l đặt mặt phẳng ngang nhẵn Trên ván, F A B A vật M A có đặt vật m Hệ số ma sát giƣa m M μ Hỏi phải truyền cho lực F theo phƣơng ngang để m trƣợt ván Tính thời gian trƣợt m1 m2 Lực tác dụng vào vật chuyển động tròn Bài 36: Cho hệ vật nhƣ hình vẽ, biết k1 = k2 = 250 N/m; m1 = m2 = 200 g; chiều dài tự nhiên lò xo 36 cm Cho hệ quay tròn với tần số f = Hz Tính chiều dài lị xo Bài 37: Một ngƣời xe đạp với vận tốc lớn vào đoạn đƣờng vịng có R = 90 m mà không bị trƣợt, hệ số ma sát xe mặt đƣờng 0,4 Khi ngƣời xe phải nghiêng góc so với mặt đƣờng? Sử dụng hệ quy chiếu khơng qn tính để khảo sát chuyển động vật Bài 38: Một lị xo có l0 = 30 cm đƣợc treo vào trần thang máy móc vào vật có m = 100g Khi thang máy đứng yên lị xo dài 34 cm, thang máy xuống nhanh dần lị xo dài 33,5 cm Xác định gia tốc thang máy Bài 39: Vật có m = 15 kg đƣợc treo vào trần thang máy sợi dây Dây chịu đƣợc lực căng tối đa Tmax = 210 N Thang máy chuyển động nhanh dần lên Lấy g = 10 m/s2 a Gia tốc thang máy m/s2 Xác định lực căng sợi dây b Gia tốc thang máy nhỏ dây bị đứt Khi đó, vật chạm sàn thang máy sau biết ban đầu vật cách sàn 1,75 m P23 ĐS: T = 18 N, a = m/s2, t = 0,5 s Bài 40 Vật có khối lƣợng m = (kg) đƣợc móc vào lò xo treo vào trần thang máy Thang bắt đầu chuyển động từ mặt đất dừng lại Đồ thị biểu diễn phụ thuộc số lực kế vào 24 Số lực kế (N) 20 18 thời gian nhƣ hình vẽ Lấy g = 10 (m/s ) Xác định độ cao nơi thang máy dừng lại 15 t (s) Bài 41: Trong toa tàu có M = 2000 (kg) đứng yên, có viên bi nằm yên mặt bàn nằm ngang gắn với toa tàu cao sàn toa 1,25 (m) Toa tàu bắt đầu chạy bi lăn khơng ma sát mặt bàn đƣợc 50 (cm) rơi xuống sàn toa cách mép bàn theo phƣơng ngang 78 (cm) Tính lực kéo toa tàu, bỏ qua ma sát cản chuyển động tàu Lấy g = 10 m/s2 Bài 42: Cho hệ vật nhƣ hình vẽ: m1 = 0,3 (kg); m2 = 1,2 (kg); dây ròng rọc nhẹ, bỏ m1 qua ma sát Lấy g = 10 (m/s2) Biết bàn lên với gia tốc a0 = (m/s2) Tính gia tốc a0 m2 hai vật hệ quy chiếu gắn với mặt đất Lấy g = 10 m/s2 M1 Bài 43: Cho hệ vật nhƣ hình vẽ Xác định lực F tác dụng lên vật M để M1; M2 không trƣợt M F M Bỏ qua ma sát ĐS: F = (M1 + M2 + M) M1 g M2 Câu 44 Một vật có khối lƣợng m = 20kg đứng yên chịu tác hai lực có giá vng góc với có độ lớn lần lƣợt F1 = 30N F2 = 40N nhƣ hình a Xác định độ lớn hợp lực M2 P24 b Sau vận tốc vật đạt đến giá trị 30m/s? B F1 C D m Hình F2 A Hình Câu 45 Một xe lăn có trọng lƣợng 5N, đặt mặt phẳng nghiêng AB hợp với phƣơng nằm ngang góc   30o Xe đƣợc chặn cọc CD dựng vng góc với AB (Hình 3) Hãy xác định lực mặt nghiêng cọc tác dụng lên xe Bỏ qua ma sát xe mặt phẳng nghiêng ... tài ? ?Xây dựng sử dụng hệ thống tập chương ? ?Động lực học chất điểm? ?? bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý lớp 10 - THPT? ?? 3 Mục đích nghiên cứu Xây dựng đƣợc hệ thống tập chƣơng ? ?động lực học chất điểm? ??... lý luận thực tiễn việc xây dựng sử dụng hệ thống tập vật lý bồi dưỡng học sinh giỏi Chƣơng Xây dựng sử dụng hệ thống tập chương ? ?động lực học chất điểm? ?? bồi dưỡng học sinh giỏi Chƣơng Thực nghiệm... Chƣơng XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƢƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM TRONG BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI 30 2.1 Nội dung chương ? ?Động lực học chất điểm? ?? chương trình vật lý 10 - THPT. 30 2.2 Xây