Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý thông qua dạy học bài tập chương động lực học chất điểm vật lý lớp 10 nâng cao

1 giáo dục đào tạo Tr-ờng đại học vinh Hà THị THủY BồI DƯỡNG HọC SINH GIỏI VậT Lý THÔNG QUA DạY HọC BàI TậP CHƯƠNG ĐộNG LựC HọC CHấT ĐIểM VậT Lý LớP 10 NÂNG CAO LUậN VĂN THạC Sĩ GIáO DụC HọC VINH - 2011 LỜI CẢM ƠN Trong q trình hồn thành luận văn này, tác giả nhận giúp đỡ tận tình thầy giáo, bạn bè, đồng nghiệp, gia đình người thân Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới người giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Quang Lạc người tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ tác giả suốt thời gian nghiên cứu hoàn thành luận văn Tác giả gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo, cô giáo tổ PPGD Vật lý, khoa Vật lý - Trường Đại học Vinh, giúp đỡ, động viên tác giả suốt thời gian nghiên cứu hồn thành luận văn Mặc dầu tác giả có nhiều cố gắng, song khả có hạn nên luận văn không tránh khỏi khiếm khuyết Tác giả mong thơng cảm đóng góp ý kiến Thầy, Cô giáo bạn đọc để luận văn hoàn chỉnh Cuối tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới Ban Giám hiệu thầy cô giáo trường THPT Lê Hồn, tổ Lý - Cơng nghệ Trường THPT Lê Hồn tạo điều kiện thuận lợi suốt thời gian dài học tập nghiên cứu luận văn Vinh, tháng 11 năm 2011 Tác giả MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Chúng ta năm đầu kỷ 21, kỷ nguyên thời đại bùng nổ thông tin với kinh tế tri thức Trước phát triển giới, ngành giáo dục Việt Nam mang vai trọng trách nặng nề, cần có bước phát triển hướng nhảy vọt để tạo nguồn nhân lực trình độ hàm lượng chất xám cao; yêu cầu cấp bách đất nước nhằm đáp ứng yêu cầu nước hội nhập quốc tế Báo cáo Ban chấp hành TW toàn quốc lấn thứ IV rõ “nâng cao chất lượng giáo dục nhằm mục tiêu hình thành phát triển nhân cách XHCN hệ trẻ, đào tạo đội ngũ lao động có văn hóa, có kỹ thuật giàu tính sáng tạo, đồng ngành nghề, phù hợp với phân công lao động xã hội” Thực tế cho thấy rằng, giáo dục có ảnh hưởng to lớn đến xuất nhân tài quốc gia Các trường THPT nơi phát đào tạo nhân tài cho đất nước Tuy nhiên nhân tài khơng phải bất biến mà cần phải bồi dưỡng, tạo điều kiện để em nghiên cứu học tập liên tục suốt khoảng thời gian ngồi ghế nhà trường Trong chương trình Vật lý cấp THPT lượng kiến thức đưa nhiều dừng lại mức thông hiểu chính, cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi cơng tác giáo dục có tính mũi nhọn đào tạo chất lượng cao cấp giáo dục Thực tế cho thấy việc bồi dưỡng học sinh giỏi thường trọng số điểm: - Phát lựa chọn nhân tố - Tìm phương pháp bồi dưỡng phù hợp hiệu Phát chọn nhân tố thường tiến hành từ năm lớp 10, nhờ người giáo viên lập kế hoạch chiến lược có tính “dài hơi” cho việc bồi dưỡng học sinh giỏi, đồng thời bước đầu tạo cho em định hướng hứng thú môn vật lý Bên cạnh việc phát chọn nhân tố, việc tìm phương pháp bồi dưỡng có tính định chất lượng đội tuyển Trong hoạt động giải tập vật lý cách làm hiệu Qua hệ thống tập hợp lý, bước đầu người thầy phát học sinh có khiếu vật lý, từ có bước bồi dưỡng thích hợp Tuy nhiên nay, đa số giáo viên gặp nhiều khó khăn, lúng túng, đường thực cịn mang tính tự phát, dựa vào kinh nghiệm Nhằm đáp ứng yêu cầu thành lập đội tuyển học sinh giỏi môn vật lý từ đầu năm học lớp 10 Chương “Động lực học chất điểm” quan trọng vì: Với tảng quan trọng ba định luật Niutơn Bao trùm hệ thống học cổ điển sở để nghiên cứu toán điện Bài tốn điện tích chuyển động điện trường từ trường Là tảng để khảo sát cân vật rắn Do đó, đề tài “Động lực học chất điểm” cần giáo viên đặc biệt quan tâm khai thác tối đa để có hệ thống tập từ dễ đến khó Qua tạo hứng thú học tập môn vật lý cho học sinh đầu cấp, bước đầu phát học sinh có khiếu mơn vật lý Từ có kế hoạch bồi dưỡng để em tiếp tục phát triển trở thành học sinh giỏi môn Từ lý nêu trên, chọn đề tài luận văn Thạc sĩ là: Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý thông qua dạy học tập chương “Động lực học chất điểm” Vật lý lớp 10 nâng cao Mục đích nghiên cứu Xây dựng sử dụng hệ thống tập chương “Động lùc học chất điểm” Vật lý lớp 10, vận dụng để bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu  Đối tượng - Quá trình dạy học vật lý lớp 10 THPT - Bài tập vật lý với việc bồi dưỡng học sinh giỏi  Phạm vi - Bài tập vật lý chương Động lực học chất điểm lớp 10 THPT - Dạy tập để bồi dưỡng Học sinh giỏi lớp 10 trường THPT Lê Hoàn - Thọ Xuân - Thanh Hoá Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng sử dụng hệ thống tập hoàn chỉnh chương “Động lực học chất điểm” dựa tiêu chí cụ thể sử dụng hệ thống tập cách hợp lý, nâng cao hiệu cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 10 chương Động lực học chất điểm (nói riêng) phần học (nói chung) Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1 Nghiên cứu lý luận vai trò dạy tập dạy học vật lý nói chung cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi nói riêng 5.2 Phân tích thực trạng dạy học chương Động lực học chất điểm thời gian đầu cấp lớp 10 THPT địa bàn Thọ Xuân 5.3 Nghiên cứu nội dung chương trình sách giáo khoa vật lý 10 chương Động lực học chất điểm 5.4 Xác định tiêu chí để phân loại tập phần Động lực học chất điểm 5.5 Xây dựng hệ thống tập Động lực học chất điểm để đạt yêu cầu bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý lớp 10 5.6 Thực nghiệm sư phạm để đánh giá kết nghiên cứu 6 Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1 Nghiên cứu lý thuyết - Cơ sở lý luận vai trị vị trí tập vật lý dạy học vật lý nói chung công tác bồi dưỡng học sinh giỏi nói riêng - Các tiêu chí sở việc phân loại tập xây dựng sử dụng hệ thống tập chương Động lực học chất điểm theo ý tưởng đề tài 6.2 Nghiên cứu thực nghiệm - Điều tra thực trạng bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý phần động lực học chất điểm - Soạn thảo hệ thống tập - Xây dựng tiến trình sử dụng tập bồi dưỡng học sinh giỏi - Thực nghiệm sư phạm số lớp 10 trường THPT Lê Hồn - Phân tích kết thực nghiệm sư phạm, đánh giá rút kết luận Cấu trúc luận văn Ngoài phần Mở đầu, Kết luận Tài liệu tham khảo, nội dung luận văn gồm chương: Chương Cơ sở lý luận thực tiễn xây dựng sử dụng hệ thống tập vật lý theo định hướng bồi dưỡng học sinh giỏi Chương Hệ thống tập chương “Động lực học chất điểm” theo định hướng bồi dưỡng học sinh giỏi Chương Thực nghiệm sư phạm Đóng góp luận văn Xây dựng hệ thống tập vật lý chương “Động lực học chất điểm” nêu phương pháp vận dụng hệ thống tập với định hướng bồi dưỡng học sinh giỏi Trong phạm vi luận văn hệ thống tập tương đối đầy đủ thể loại tập trọng tâm Tài liệu giúp giáo viên sử dụng làm tài liệu tham khảo trình dạy học, nâng cao hiệu đào tạo cho giáo viên Học sinh chọn làm tài liệu tham khảo học tập Chƣơng CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÝ THEO ĐỊNH HƢỚNG BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI 1.1 Bài tập vật lý chức lí luận dạy học + Chức thứ trình dạy học vật lý: Cũng cố trình độ tri thức kỹ xuất phát cho HS Thực chức này, GV sử dụng nhiều phương tiện khác Bài tập vật lý phương tiện có hiệu Bằng cách giao cho HS giải tập có nội dung phương pháp gắn với nội dung phương pháp vấn đề nghiên cứu, GV giúp HS nhớ lại, củng cố vững tri thức học Do họ vững vàng để tiếp thu thấy liên quan lôgic kỹ cũ với vấn đề Để củng cố trình độ xuất phát cho HS kết hợp việc sử dụng phương tiện vật lý với phương tiện thí nghiệm, phương tiện nghe nhìn Nhờ mà kiểm tra đánh giá củng cố trình độ kiến thức lẫn kỹ thực hành thí nghiệm, kỹ quan sát, mơ tả, giải thích kiện, kỹ sử dụng đồ hoạ, sử dụng tốn học, sử dụng ngơn ngữ họ + Chức thứ hai trình dạy học vật lý: Hình thành tri thức kỹ cho HS Để sử dụng phương tiện tập dạy có nội dung kỹ cho HS, đòi hỏi GV phải đầu tư thời gian sức lực, thoát li khỏi buộc sách giáo khoa, phải có sáng tạo lớn Nếu làm học sinh động, HS huy động để tham gia tích cực vào hoạt động dạy học Ngồi ra, tập có nội dung số liệu gắn với thực tế đời sống sản xuất, tập thí nghiệm, tập ngắn gọn, lời giải đưa đến ngạc nhiên mẻ cho HS, phương tiện tạo tình có vấn đề, kích thích HS việc tham gia học + Chức thứ ba trình dạy học vật lý: Ôn luyện củng cố tri thức kỹ vật lý cho HS Ở tập vật lý phương tiện để GV giao cho HS nhiệm vụ gắn liền với việc củng cố đường mòn liên hệ tạm thời dây thần kinh trung ương tri thức kỹ vừa học lớp, để họ tập dượt tìm kiếm mối liên hệ kiến thức học vận dụng chúng vào tình quen biết, quen biết có biến đổi tình lạ Như vậy, sau học HS giao tập định Mức độ phức tạp tập tăng lên Số lượng tập tăng theo lực HS Nội dung vấn đề cần phải ôn luyện GV lựa chọn theo yêu cầu chương trình, theo mức độ quan trọng vấn đề chương trình + Chức thứ tư q trình dạy học vật lý: Ơn tập, hệ thống hoá kiến thức chương, phần chương trình mơn Các tập vật lý chức tổng kết hệ thống hoá tri thức nên học tổng hợp, không nên dùng tập dạng câu hỏi lí thuyết vụn vặt rời rạc Tốt giao cho HS tập vừa có tính sáng tạo vừa có tính tổng hợp Và việc tổng kết, hệ thống tri thức phần vật lý dược tiến hành dạng tuần lễ học có định hướng thiết kế Đây vần đề phức tạp, địi hỏi gia cơng GV nhiều + Chức thứ năm trình dạy học vật lý: Kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo HS 1.2 Bài tập vật lý việc thực nhiệm vụ dạy học môn + Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức Trong giải tập, HS phải vận dụng kiến thức khái quát, trừu tượng vào 10 trường hợp cụ thể đa dạng; nhờ mà HS nắm biểu cụ thể chúng thực tế, phát ngày nhiều tượng thuộc ngoại diên khái niệm chịu chi phối định luật hay thuộc ngoại vi ứng dụng chúng Các vật, tượng bị chi phối nhiều định luật, nhiều nguyên nhân đồng thời hay liên tiếp chồng chéo lên Do biểu chúng tự nhiên phức tạp Bài tập vật lý phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động Khi giải tập, HS phải nhớ lại kiến thức học, có sử dụng tổng hợp kiến thức thuộc nhiều chương, nhiều phần chương trình + Bài tập điểm khơi đầu để dẫn dắt đến kiến thức + Giải tập vật lý rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát thu nhận để giải vấn đề thực tiễn Có thể xây dựng nhiều tập có nội dung thực tiễn Trong yêu cầu HS phải vận dụng kiến thức lí thuyết để giải thích tượng thực tiễn dự đoán tượng xảy thực tiễn điều kiện cho trước + Giải tập hình thức làm việc tự lực cao HS Trong trình làm tập, phải tự phân tích điều kiện đề bài, tự xây dựng lập luận, kiểm tra phê phán kết luận mà HS rút nên tư HS phát triển lực làm việc tự lực họ nâng cao, tính kiên trì cần cù, vượt khó học tập phát triển + Giải tập vật lý góp phần làm phát triển tư sáng tạo HS Nhiều tập vật lý không dừng lại phạm vi vận dụng kiến thức học mà giúp bồi dưỡng cho HS tư sáng tạo Đặc biệt tập giải thích tượng, tập thí nghiệm, tập thiết kế dụng cụ có ích mặt 89 CÁC GIÁO ÁN THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM Giáo án số 1: BÀI TẬP VỀ ĐỘNG LỰC HỌC I Mục tiêu Kiến thức: - Biết phương pháp động lực học vận dụng phương pháp để giải tập - Biết giải toán thuận toán ngược phương pháp động lực học Kĩ năng: - Rèn luyện kĩ phân tích lực biểu diễn lực tác dụng lên vật hình vẽ, chiếu lực lên hệ trục tọa độ chọn - Rèn luyện kĩ giải tập động lực học HQC phi quán tính II Chuẩn bị Giáo viên Chuẩn bị giáo án tập động lực học Học sinh Xem lại ba định luật Niutơn, lực học, có lực qn tính xuất HQC phi qn tính III Tiến trình dạy học Hoạt động 1: Ổn định lớp, kiểm tra cũ Hoạt động học sinh Lắng nghe trả lời câu hỏi Trợ giúp giáo viên Nêu câu hỏi: Em cho biết giống khác lực quán tính lực học? Hoạt động 2: Tìm hiểu toán Bài toán Đặt vật A ván Khi nghiêng ván góc   300 90 vật A bắt đầu trượt xuống Bây người ta đặt ván nghiêng góc   200 Hỏi muốn cho vật A bắt đầu trượt xuống phải kéo ván chuyển động tịnh tiến sàn ngang với gia tốc a0 Lấy g = 10m/s2 - HS vẽ hình biểu diễn lực tác - Em cho biết có lực dụng tác dụng lên vật? Biểu diễn lực hình vẽ? y     300 vật bắt đầu trượt - Giữa mặt tiếp xúc vật A với - Theo xuống Fmsnmax  Fmst  P sin  , ta P sin   t P cos   t  tan   tan 300  có: ván nghiêng có ma sát khơng? 3 Nếu có tính hệ số ma sát trượt? - Vì    nên vật đứng yên ván - Khi   200 , trạng thái vật nghiêng nào? - Chọn HQC phi quán tính gắn với ván - Vì tốn tìm điều kiện a nghiêng để vật trượt xuống ván nghiêng nên phải chọn HQC nào? - Kéo ván với gia tốc a theo phương - Muốn vật A bắt đầu trượt xuống ngang hướng sang phải phải kéo ván với gia tốc a nào? - Các lực tác dụng lên vật gồm: Trọng - Trong HQC có lực lực P , lực ma sát Fmst , phản lực N , tác dụng lên vật? lực quán tính Fq  ma0 hướng sang trái - Phương trình chuyển động: - Áp dụng định luật II Niutơn viết 91 Fmst  P  N  Fq  ma phương trình chuyển động vật? - Chiếu lên trục Ox Oy ta được: P sin   Fq cos  Fmst  ma - Chiếu lên trục Ox Oy để tìm phương trình đại số? N  P cos   Fq sin   Với Fmst  t N  t ( P cos   Fq sin  ) - Để vật A bắt đầu trượt xuống a  - Để vật A bắt đầu trượt xuống Suy ra: ta phải có điều kiện gia tốc P sin   ma0cos  t ( P cos   ma0 sin  )  a0  a? Từ suy điều kiện a ? ( t  tan  ) g (tan 300  tan 200 )10   t tan   tan 300.tan 200  1,76m / s Hoạt động 3: Tìm hiểu tốn Treo viên bi có khối lượng m = 200g vào sợi dây dài l = 1m không giãn, khối lượng không đáng kể, đầu sợi dây gắn cố định Quay viên bi chuyển động quanh trục thẳng đứng qua điểm treo cho sợi dây tạo với phương thẳng đứng góc   300 Tìm tốc độ góc  chuyển động Tính lực căng T sợi dây Nếu dây chịu lực căng tối đa Tmax = 4N vận tốc góc chuyển động max trước đứt Cho g = 10m/s2 - Quỹ đạo viên bi đường trịn có - Cho biết quỹ đạo viên bi bán kính R  l sin   1.sin 300  0,5m trình chuyển động? - Viên bi đứng yên - Trong HQC phi quán tính gắn 92 với viên bi trạng thái viên bi nào? - Các lực tác dụng lên viên bi gồm: - Có lực tác dụng lên Trọng lực P , lực căng T , lực quán vật, biểu diễn chúng hình vẽ? tính ly tâm Fql có độ lớn Fql  m R - Phương trình cân viên bi: P  T  Fql  (1) - Áp dụng định luật II Niutơn viết phương trình cân viên bi? - Chiếu lên hai trục Ox Oy ta được:  Fql  T sin   (2) P  T cos   (3) - Từ (2) (3) suy ra:  g 10   3, 4rad / s l cos  1.cos 300 - Lực căng T sợi dây: Từ (3) suy ra: T mg 0, 2.10   2,3N cos  - Chiếu lên hai trục Ox Oy để tìm phương trình đại số? - Giải hệ hai phương trình để tìm tốc độ góc vật lực căng dây? - Ta thấy lực căng T tỉ lệ với bình phương tốc độ góc? - Nếu dây chịu lực căng tối - Tỉ lệ thuận với bình phương tốc độ góc đa Tmax tốc độ góc chuyển - Từ (2) suy ra: động max trước T  ml  Tmax  ml 2max max T  max   4, 47rad / s ml 0, 2.1 dây đứt? - Yêu cầu HS giải tập sử dụng HQC quán tính? - Thực theo yêu cầu Hoạt động 4: Cũng cố tập nhà - Nhận xét: Có nhiều tập ĐLH - HS ý lắng nghe giải HQC 93 quán tính HQC phi quán tính, ví dụ tập Có tập giải HQC phi qn tính thuận lợi, ví dụ tập - Yêu cầu HS nhà làm tập 1,2,3,4 (Trang 106- SGK 10 Nâng cao) - Thực theo yêu cầu 94 Giáo án số 2: BÀI TẬP VỀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA HỆ VẬT I Mục tiêu Kiến thức: - Củng cố nội lực ngoại lực - Biết vận dụng định luật Niutơn để khảo sát chuyển động hệ gồm nhiều vật nối với - Nhớ lại kiến thức động học chất điểm Kĩ năng: - Phân tích lực biễu diễn lực hình vẽ - Rèn luyện kĩ giải tập ĐLH chất điểm HQC phi quán tính II Chuẩn bị Giáo viên: Chuẩn bị giáo án cho tiết học Học sinh: Đọc lại kiến thức chương Động học chất điểm Động lực học chất điểm III Tiến trình dạy học Hoạt động 1: Ổn định lớp, kiểm tra cũ Hoạt động học sinh - Lắng nghe trả lời câu hỏi Trợ giúp giáo viên - Đặt câu hỏi: Các toa tàu nối với nào? Và nhờ lực mà toa tàu chuyển động được? Hoạt động 2: Tìm hiểu tốn Bài tốn Cho hệ hình vẽ Vật m1 m2 nối với sợi dây khơng giãn, vắt qua rịng rọc khối lượng khơng đáng kể Vật m1 có khối lượng 500g, mặt phẳng nghiêng giữ cố định có góc nghiêng   300 Các hệ số ma sát trượt ma sát nghỉ vật mặt phẳng 95 nghiêng t  n  0, Hãy tính gia tốc vật m1 m2 lực căng sợi dây trường hợp: a) m2 = 500g b) m2 = 200g (Bỏ qua ma sát, lấy g = 10 m/s2) a) Với m2 = 500g - Có lực tác dụng lên vật, biểu diễn lực tác dụng lên vật? - Lắng nghe suy nghĩ - Ta biết chiều chuyển động - P có độ lớn P2  m2 g  0,5.10  5N - Thành phần P1x có độ hệ vật chưa? Lực ma sát lớn: lực ma sát gì, chiều nó? P1x  m1 g sin   0,5.10.sin 300  2,5N - Muốn biết ta phải làm gì? Fmst  t N  t mg cos   0,87 N - Trọng lực P có độ lớn bao - Vì P2  P1x  Fmst nên vật m1 chuyển động nhiêu? lên trên, vật m2 chuyển động xuống - Thành phần P1x có độ lớn bao - Lực căng dây nhau, gia tốc nhiêu? hai vật nhau: a1 = a2 = a - Nếu vật m1 trượt lực ma sát - Phương trình chuyển động: trượt có độ lớn bao nhiêu? Vật m1: P1  F mst  N  T  m1 a (1) - Dựa vào độ lớn lực tác Vật m2: P  T  m2 a (2) dụng, cho biết chiều chuyển - Chiếu (1) (2) lên chiều chuyển động ta được:  Fmst  P sin   T  m1a P2  T  m2 a (3) (4) động hệ vật? - Lực căng hai đầu dây gia tốc vật nào? - Áp dụng định luật II Niutơn 96 - Từ (3) (4) suy ra: a viết phương trình chuyển động (m2  t m1 cos   m1 sin  ) g  1, 63m / s m1  m2 vật? - Thay vào (4) ta được: T  m2 ( g  a)  0,5(10  1,63)  4,19 N - Chiếu (1) (2) lên chiều - Với m2 = 200g P2 = 2N Vì chuyển động để tìm phương P2  P1x  Fmst nên khả hệ chuyển động phương trình đại số? câu a) không xảy Giả sử vật m2 - Giải hệ phương trình để tìm gia lên ta phải có P1x  Fmst  P2 , điều tốc chuyển động vật? không xảy Vậy hệ vật đứng - Từ suy lực căng dây? yên - Hệ đứng yên nên gia tốc vật: tương tự cho biết chiều a1  a2  Lực căng sợi dây: b) Với m2 = 200g, tính tốn T  m2 g  N chuyển động hệ vật? - Từ tính gia tốc vật lực căng sợi dây? Hoạt động 3: Tìm hiểu tốn Bài tốn Một vật có khối lượng m1 = 4kg đặt mặt bàn nằm ngang nối với vật thứ hai có khối lượng m2 = 1kg sợi dây khơng giãn vắt qua rịng rọc gắn vào cạnh bàn Lúc đầu giữ vật m2 đứng yên, sau cho bàn trượt với gia tốc a0  1m / s sang trái đồng thời bng vật m2 Tìm gia tốc vật m1 so với bàn lực căng sợi dây Cho hệ số ma sát vật m1 mặt bàn   0, 25 Bỏ qua khối lượng ma sát ròng rọc Lấy g = 10m/s2 97 - Có lực tác dụng lên vật Hãy biểu diễn hình vẽ? HS biểu diễn lực tác dụng lên vật - Lực quán tác dụng lên vật có - Khi bàn chuyển động với gia phương nằm ngang, chiều hướng sang tốc a sang trái lực qn tính phải: F q1  m1 a0 , tác dụng lên vật có phương, F q2  m2 a0 - Phương chuyển động vật m2 tạo với chiều nào? - Dưới tác dụng lực quán phương thẳng đứng góc  , với: sin   a0 a0  g 2 , cos   tính F q phương chuyển động g a0  g 2 vật m2 tạo với phương thẳng - Phương trình chuyển động vật: Vật m1: T  P1  Fms  N  Fq1  m1 a1 đứng góc bao nhiêu? (1) (2) - Áp dụng định luật II Niutơn - Chiếu (1) (2) lên chiều chuyển động: viết phương trình chuyển động Vật m2: Fq2  T  P2  m2 a2 T  Fq1  Fms  m1a1 (3) T  Fq2 sin   P2 cos   m2 a2 (4) - Giải (3) (4) ta được: m1a0  m2 a0  g   m1 g a m1  m2 Lực căng sợi dây: vật? - Chiếu (1) (2) lên chiều chuyển động để tìm phương  0,81m / s trình đại số? 98 T m2 (m1 a  g   m1 g  m1a0 )  9, 24 N m1  m2 - Giải (3) (4) để tìm gia tốc vật m1 lực căng sợi dây? Hoạt động 4: Cũng cố tập nhà - Khơng khơng thấy thành phần lực - Nếu xét hệ vật gồm vật sợi căng T biểu thức gia tốc dây hai tốn ví dụ ta thấy lực căng T có gây gia tốc cho hệ vật không? - HS ý lắng nghe ghi nội dung vào - Lực căng T nội lực hệ vật, lực vật khác tác dụng lên hệ vật gọi ngoại lực 99 HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ NHÀ CHO HỌC SINH CHƢƠNG“ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM Bài 1: Vật có khối lượng m = 500g chuyển động nhanh dần với vận tốc v0 = 2m/s Sau thời gian t = 4s, vật quãng đường 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 lượng hai viên bi Bài 3: Toa tầu khối lượng 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 khơng ma sát mặt bàn rơi xuống sàn toa cách mép bàn theo phương ngang đoạn 78cm Tính lực kéo toa tầu, bỏ qua ma sát cản trở chuyển động đoàn tàu Bài 4: Trong cầu bán kính R người R ta kht lỗ hình cầu bán kính Tính lực d O1 cầu tác dụng lên vật nhỏ m đường nối tâm hai hình cầu đó, cách tâm hình cầu lớn khoảng d (hình vẽ) Biết chưa khoét, cầu có khối lượng M Bài 5: Khoảng cách tâm Trái đất tâm Mặt trăng 60 lần bán kính Trái đất Khối lượng Mặt trăng nhỏ khối lượng Trái đất 81 lần 100 Một vệ tinh nhỏ cân lực hấp dẫn Trái đất Mặt trăng Xác định vị trí vệ tinh Bài 6: 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 hướng tâm viên đá bao nhiêu? Lấy g = 10m/s2 Chuyển động vật mặt phẳng nghiêng Bài 7: Vật trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng tuyệt đối nhẵn, nghiêng góc α = 300 so với phương 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 8: Vật có khối lượng 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 phương song song với mặt phẳng nghiêng để: 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 9: Vật có khối lượng m = 5kg trượt mặt phẳng nghiêng góc α = 450 Xác định độ lớn lực F cần tác dụng lên vật theo phương vng góc mặt phẳng nghiêng để vật trượt xuống phía Biết hệ số ma sát vật mặt phẳng nghiêng μ = 0,2.Lấy g = 10m/s2 Bài 10: Vật trượt không vận tốc ban đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng góc α, hệ số ma sát vật mặt phẳng nghiêng μ Xác định góc α để thời gian trượt nhỏ a α 101 Bài 11: Vật kéo mặt phẳng nghiêng góc α = 450 lực F 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 12: 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 hình vẽ Lấy g = 10 a) Xác định giá trị nhỏ F để vật m trượt mặt vật M b) F = 12N Xác định thời gian mà vật m trượt vật M Bài 13: Cho hệ 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 phương ngang trục lị xo tạo với phương thẳng đứng góc 600 Xác định hệ số ma sát vật ván Bài 14: Tấm ván có khối lượng M chiều dài l đặt mặt phẳng ngang nhẵn Trên F A B ván, A có đặt vật m Hệ số ma sát A giưa m M μ Hỏi phải truyền cho vật M lực F theo phương ngang để m trượt ván Tính thời gian trượt Lực tác dụng vào vật chuyển động trịn Bài 15: Cho hệ vật hình vẽ Biết m1 = 2m2; l = 12 cm Bỏ qua ma sát Cho khung quay quanh trục Tính khoảng cách từ hai vật đến trục quay m1 m2 102 Bài 16: Cho hệ vật 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 17: Một người xe đạp với vận tốc lớn vào đoạn đường vịng có R = 90 m mà không bị trượt, hệ số ma sát xe mặt đường 0,4 Khi người xe phải nghiêng góc so với mặt đường? Sử dụng hệ quy chiếu khơng qn tính để khảo sát chuyển động vật Bài 18: Một lị xo có l0 = 30 cm treo vào trần thang máy móc vào vật có m = 100g Khi thang máy đứng n lị xo dài 34 cm, thang máy xuống nhanh dần lị xo dài 33,5 cm Xác định gia tốc thang máy Bài 19: Vật có m = 15 kg treo vào trần thang máy sợi dây Dây chịu lực căng tối đa T max = 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 ĐS: T = 18 N, a = m/s2, t = 0,5 s Bài 20: Vật có khối lượng m = (kg) móc vào lị xo treo vào trần thang máy Thang bắt đầu chuyển động từ mặt đất dừng lại Đồ thị biểu Số lực kế (N) 24 20 18 diễn phụ thuộc số lực kế vào thời gian hình vẽ Lấy g = 10 (m/s2) Xác 15 t (s) 103 định độ cao nơi thang máy dừng lại Bài 21: 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 50 (cm) rơi xuống sàn toa cách mép bàn theo phương ngang 78 (cm) Tính lực kéo toa tàu, bỏ qua ma sát cản chuyển động tàu Lấy g = 10 m/s2 Bài 22: Cho hệ vật hình vẽ: m1 = 0,3 (kg); m2 = 1,2 (kg); dây ròng rọc nhẹ, m1 bỏ qua ma sát Lấy g = 10 (m/s2) Biết a0 bàn lên với gia tốc a0 = (m/s2) Tính gia m2 tốc hai vật hệ quy chiếu gắn với mặt đất Lấy g = 10 m/s2 Bài 23: Cho hệ vật hình vẽ Xác định lực F tác dụng lên vật M để M1; M2 không trượt M Bỏ qua ma sát ĐS: F = (M1 + M2 + M) M1 F M M1 g M2 M2 ... Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý thông qua dạy học tập chương ? ?Động lực học chất điểm? ?? Vật lý lớp 10 nâng cao Mục đích nghiên cứu Xây dựng sử dụng hệ thống tập chương ? ?Động lùc học chất điểm? ?? Vật. .. việc bồi dưỡng học sinh giỏi dạy học chương ? ?Động lực học chất điểm? ?? sau: 24 Trong chương trình vật lý THPT nâng cao chương ? ?Động lực học chất điểm? ?? đưa vào chương trình vật lý 10 sau học chương. .. Vật lý lớp 10, vận dụng để bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý 5 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu  Đối tượng - Quá trình dạy học vật lý lớp 10 THPT - Bài tập vật lý với việc bồi dưỡng học sinh giỏi