Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH KIỀU THỊ HỒNG XOAN XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG DẠY HỌC CHƢƠNG “ĐỘNG LỰC HC VT RN VT Lí 12 NNG CAO Chuyên ngành: Lí luận ph-ơng pháp dạy hC vật lí Mà sè: 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SỸ GIÁO DỤC HỌC VINH - 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH KIỀU THỊ HỒNG XOAN XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG DẠY HỌC CHƢƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN” VẬT LÝ 12 NNG CAO Chuyên ngành: Lí luận ph-ơng pháp d¹y hỌC vËt lÝ M· sè: 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SỸ GIÁO DỤC HỌC C¸n bé h-íng dẪn : PGS TS: Ngun Quang L¹c VINH - 2009 Lời cảm ơn Để hoàn thành luận văn này, tác giả đà nhận đ-ợc giúp đỡ tận tình thầy giáo h-ớng dẫn PGS - TS Nguyễn Quang Lạc, thầy (cô) giáo khoa Vật lí, khoa Sau đại học tr-ờng Đại học Vinh, ban giám hiệuTr-ờng THPT Hồng Lĩnhx bạn đồng nghiệp Tác giả xin chân thành cảm ơn ghi nhớ giúp đỡ quý báu Tác giả CÁC KÍ TỰ VIẾT TẮT BTVL: DHVL ĐC ĐH ĐHQG ĐHSP GV HS KHGD KHTN LL NXB NXBGD NXBKHKT PGS PP SGK SGV TB THCS THPT TN : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Bài tập vật lí Dạy học vật lí Đối chứng Đại học Đại học quốc gia Đại học sƣ phạm Giáo viên Học sinh Khoa học giáo dục Khoa học kĩ thuật Lí luận Nhà xuất Nhà xuất giáo dục Nhà xuất khoa học kĩ thuật Phó giáo sƣ Phƣơng pháp Sách giáo viên Sách giáo khoa Trung bình Trung học sở Trung học phổ thơng Thực nghiệm MỤC LỤC Nội dung 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 1.1 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.4.5 1.4.6 1.5 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn Chƣơng : CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI Bài tập vật lí Vai trị tập vật lí Phân loại tập vật lí Nguyên tắc, yêu cầu việc phân loại tập vật lí Phân loại tập vật lí Các hình thức dạy học tập vật lí Dạy học tập vật lí tiết học tài liệu Dạy học tập tiết học làm tập Dạy học tập tiết ôn tập Dạy học tập kiểm tra Dạy học tập để phát học sinh có khiếu vật lí Dạy học tập học ngoại khố Phƣơng pháp giải tập vật lí Tìm hiểu đầu Phân tích tƣợng Xây dựng lập luận tiến hành giải Biện luận Tr 1 2 2 3 4 5 6 7 8 8 1.6 1.6.1 1.6.2 1.6.3 1.7 2.1 2.3 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.5 2.6 2.7 2.7.1 2.7.2 2.7.3 Hƣớng dẫn học sinh giải BTVL Hƣớng dẫn theo mẫu (hƣớng dẫn algơrit) Hƣớng dẫn tìm tịi Hƣớng dẫn khái qt chƣơng trình hố Kết luận chƣơng Chƣơng 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƢƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN” Vị trí chƣơng “Động lực học vật rắn” chƣơng trình vật lí phổ thơng Thực trạng dạy học chƣơng “ Động lực học vật rắn” Nội dung kiến thức chƣơng “Động lực học vật rắn” Chuyển động quay vật rắn quanh trục cố định Phƣơng trình động lực học vật rắn quay quanh trục cố định Mô men động lƣợng Định luật bảo tồn mơ men động lƣợng Động vật rắn quay quanh trục cố định Yêu cầu nội dung chƣơng trình Yêu cầu nội dung “Chuyển động quay vật rắn quanh trục cố định” Yêu cầu nội dung “Phƣơng trình động lực học vật rắn quay quanh trục cố định” Yêu cầu nội dung “Mô men động lƣợng Định luật bảo tồn mơ men động lƣợng” Yêu cầu nội dung “Động vật rắn quay quanh trục cố định” Các hệ thức tƣơng đƣơng chuyển động tịnh tiến chuyển động quay Cơ sở phân loại hệ thống tập chƣơng “Động lực học vật rắn” Hệ thống tập chƣơng “Động lực học vật rắn” Bài tập sử dụng phƣơng trình động học chuyển động quay quanh trục cố định Bài tập xác định mô men quán tính số vật đồng chất có hình dạng hình học đặc biệt Bài tập áp dụng phƣơng trình động lực học vật rắn quay quanh 9 10 10 11 12 12 13 15 15 16 16 17 17 17 18 18 18 19 20 20 20 28 31 2.7.4 2.7.5 2.8 2.8.1 2.8.2 2.9 3.1 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.4 3.6 trục cố định Bài tập áp dụng định luật bảo tồn mơ men động lƣợng Bài tập lƣợng chuyển động quay vật rắn Đề xuất số tiến trình dạy tập chƣơng “Động lực học vật rắn” Giáo án tiết 3: Bài tập chuyển động quay vật rắn quanh trục cố định Giáo án tiết 8: Bài tập động lực học vật rắn Kết luận chƣơng Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM Mục đích nhiệm vụ thực tập sƣ phạm Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm Tiến trình nội dung thực nghiệm sƣ phạm Chuẩn bị thực nghiệm sƣ phạm Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm Kết thực nghiệm sƣ phạm Xử lí kết thực tập sƣ phạm Những nhận xét kết luận rút từ thực nghiệm sƣ phạm Kết luận chƣơng KẾT LUẬN Tài liệu tham khảo Phụ lục 40 45 51 51 58 66 68 68 68 68 68 69 70 71 73 74 75 76 P1 MỞ ĐẦU 0.1 Lí chọn đề tài Đổi phƣơng pháp dạy học nhiệm vụ quan trọng ngành giáo dục giai đoạn Đổi phƣơng pháp dạy học không phong trào mà yêu cầu bắt buộc với giáo viên Bài tập vật lí có tầm quan trọng việc phát triển tƣ duy, bồi dƣỡng phƣơng pháp nghiên cứu khoa học giúp học sinh nắm kiến thức cách chắn Nếu học sinh học lí thuyết xong thực giải số tập đáp ứng đƣợc phần mục tiêu dạy học, cịn làm nhiều tập mà khơng có hệ thống em vừa nhiều thời gian, vừa khó nắm bắt đƣợc dạng toán nhƣ kiến thức cần khắc sâu Kiến thức phần “Động lực học vật rắn” khơng đƣợc đƣa vào chƣơng trình sách giáo khoa hệ cải cách giáo dục nên tiếp cận nhiều giáo viên học sinh gặp khơng khó khăn Nếu xây dựng đƣợc hệ thống tập chương “Động lực học vật rắn” vật lí 12 nâng cao cách lơgic có hệ thống, chắn giúp học sinh tự lực chiếm lĩnh kiến thức cách dễ dàng, hiệu dạy học đƣợc nâng lên Với mục đích xây dựng hệ thống tập vật lí phần động lực học vật rắn lớp 12 sở phân loại phù hợp với nhận thức học sinh, để em tự lực tiếp cận chiếm lĩnh kiến thức nâng cao hiệu q trình dạy học Trên lí tơi chọn đề tài : Xây dựng sử dụng hệ thống tập nhằm nâng cao chất lượng dạy học chương “Động lực học vật rắn” vật lí 12 nâng cao 0.2 Mục đích nghiên cứu Nâng cao chất lƣợng dạy học chƣơng “Động lực học vật rắn” vật lí lớp 12 nâng cao thông qua việc xây dựng hệ thống tập đề xuất tiến trình sử dụng hệ thống tập cách hợp lý 0.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng: - Các sở lí luận tập vật lí - Q trình dạy học vật lí THPT Phạm vi nghiên cứu: - Dạy học chƣơng “Động lực học vật rắn” vật lí 12 nâng cao - Bài tập dạy học vật lí 0.4 Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng đƣợc hệ thống tập chƣơng “Động lực học vật rắn” theo nội dung chƣơng trình cách phong phú đề xuất tiến trình sử dụng hợp lý giúp học sinh chiếm lĩnh đƣợc hệ thống kiến thức cách vững chắc, từ chất lƣợng hiệu dạy học chƣơng nói riêng dạy học vật lí nói chung đƣợc nâng lên 0.5 Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu lí luận dạy học vật lí, tập vật lí Nghiên cứu chƣơng trình sách giáo khoa chƣơng “Động lực học vật rắn” Xây dựng hệ thống tập chƣơng “Động lực học vật rắn” Nghiên cứu phƣơng án sử dụng hệ thống tập đƣa Thực nghiệm sƣ phạm, đề xuất kiến nghị từ kết nghiên cứu 0.6 Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lí thuyết - Nghiên cứu tài liệu lí luận dạy học vật lí, tập vật lí - Nghiên cứu lí thuyết tập phần “Động lực học vật rắn” Nghiên cứu thực nghiệm - Xây dựng hệ thống tập chƣơng “Động lực học vật rắn” - Soạn thảo tiến trình sử dụng hệ thống tập xây dựng để thực dạy học chƣơng “Động lực học vật rắn” - Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm, kiểm tra giả thuyết khoa học đề tài - Kết hợp phƣơng pháp thống kê tốn học, xử lí kết thực nghiệm sƣ phạm 0.7 Cấu trúc luận văn Phần mở đầu Phần nội dung gồm chƣơng: - Chương 1: Cơ sở lí luận đề tài - Chương 2: Xây dựng hệ thống tập chƣơng “Động lực học vật rắn” - Chương 3: Thực nghiệm sƣ phạm Phần kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục Chƣơng CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Bài tập vật lí Ta xem định nghĩa tập vật lí “Lý luận dạy học vật lí” Phạm Hữu Tịng bao quát: “Bài tập vật lí đƣợc hiểu vấn đề đƣợc đặt đòi hỏi phải giải nhỏ suy luận logic, phép toán thí nghiệm dựa sở định luật phƣơng pháp vật lí Hiểu theo nghĩa rộng vấn đề xuất nghiên cứu tài liệu giáo khoa tập học sinh Sự định hƣớng tƣ cách tích cực việc giải BTVL” 1.2 Vai trò tập vật lí BTVL có vài trị vơ quan trọng, chúng đƣợc sử dụng DHVL với mục đích khác nhau: - BTVL đƣợc sử dụng nhƣ phƣơng tiện nghiên cứu tài liệu trang bị kiến thức cho học sinh nhằm đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức cách sâu sắc vững Bài tập điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức bậc trung học phổ thơng Với trình độ tốn học phát triển, nhiều tập đƣợc sử dụng khéo léo dẫn học sinh đến suy nghĩ tƣợng xây dựng khái niệm để giải thích tƣợng tập đƣa - BTVL phƣơng tiện rèn luyện cho học sinh kĩ kĩ xảo vận dụng kiến thức, liên hệ lí thuyết với thực tiễn, đời sống Có thể xây dựng nhiều tập có nội dung thực tiễn, yêu cầu học sinh phải vận dụng kiến thức lý thuyết để giải thích tƣợng xẩy thực tiễn điều kiện cho trƣớc - BTVL phƣơng tiện có tầm quan trọng đặc biệt việc rèn luyện tƣ duy, bồi dƣỡng phƣơng pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh giải BTVL hình thức làm việc học sinh Trong trình giải BTVL học sinh phải phân tích điều kiện đề bài, tự xây dựng lập luận, thực việc tính tốn cần thiết phải tiến hành thí nghiệm, xác định phụ thuộc hàm số đại lƣợng để kiểm tra kết luận Trong việc làm cụ thể 10 vành Lúc đầu ròng rọc đứng yên Bỏ qua lực cản Góc mà rịng rọc quay đƣợc sau s kể từ lúc tác dụng lực A 32 rad B rad C 64 rad D 16 rad Câu 5: Một đĩa đặc đồng chất, khối lƣợng 0,2 kg, bán kính 10 cm, có trục quay Δ qua tâm đĩa vng góc với đĩa, đứng n Tác dụng vào đĩa momen lực không đổi 0,02 N.m Tính quãng đƣờng mà điểm vành đĩa đƣợc sau s kể từ lúc tác dụng momen lực A 16 m B m C 32 m D 24 m Câu 6: Một bánh xe có momen quán tính trục quay cố định kg.m2, đứng yên chịu tác dụng momen lực 30 N.m trục quay Bỏ qua lực cản Kể từ lúc bắt đầu quay, sau bánh xe đạt tốc độ góc 100 rad/s ? A s B 20 s C s D s Câu 7: Một cầu đặc, đồng chất, khối lƣợng kg, bán kính 10 cm Quả cầu có trục quay cố định Δ qua tâm Quả cầu đứng yên chịu tác dụng momen lực 0,1 N.m Tính quãng đƣờng mà điểm cầu xa trục quay cầu đƣợc sau s kể từ lúc cầu bắt đầu quay A 500 cm B 50 cm C 250 cm D 200 cm Câu 8: Một lực tiếp tuyến 0,71N tác dụng vào vành ngồi bánh xe có đƣờng kính 60cm Bánh xe quay từ trạng thái nghỉ sau 4s quay đƣợc vịng Momen qn tính bánh xe A 4,24 kg.m2 B 0,54 kg.m2 C 0,27 kg.m2 *D 1,08 kg.m2 Câu 9: Một vành tròn đồng chất, khối lƣợng m = 2kg, bán kính R = 0,5m, trục quay qua tâm vng góc với mặt phẳng vành Ban đầu vành đứng yên chịu tác dụng lực F tiếp xúc với mép vành Bỏ qua ma sát Sau s vành trịn quay đƣợc góc 36 rad Độ lớn lực F A 3N B 2N C 4N.* D 8N Câu 10: Một đĩa mài hình trụ đặc có khối lƣợng kg bán kính 10 cm Bỏ qua ma sát trục quay Để tăng tốc từ trạng thái nghỉ đến tốc độ 1500 vòng/phút thời gian 10 s momen lực cần thiết phải tác dụng vào đĩa A 0,2355 N.m B 0,314 N.m C 0,157 N.m *D 0,0785 N.m Câu 11: Một bánh xe chịu tác dụng momen lực M1 không đổi Tổng momen M1 momen lực ma sát có giá trị 24N.m Trong 5s đầu, tốc độ góc 94 bánh xe biến đổi từ 0rad/s đến 10 rad/s Momen quán tính bánh xe trục A I = 11kg.m2 B I = 13 kg.m2 C I = 12kg.m2 D I = 15 kg.m2 Chủ đề : Mô men động lƣợng Định luật bảo tồn mơ men động lƣợng Câu 1: Một đĩa tròn quay xung quanh trục với động quay 200 J momen quán tính 0,25 kg.m2 Momen động lƣợng đĩa tròn trục quay A 33,2 kg.m2/s B 33,2 kg.m2/s2 C 000 kg.m2/s D 000 kg.m2/s2 Câu 2: Trái Đất đƣợc xem cầu đồng chất có khối lƣợng 6.10 24kg bán kính 6400km Mơmen động lƣợng Trái Đất quay quanh trục là: A 5,18.1030kgm2/s B 5,831031kgm2/s C 6,281033kgm2/s D 7,151033kgm2/s Câu 3: Một đồng chất, tiết diện đều, dài 50 cm, khối lƣợng 0,1 kg quay mặt phẳng ngang với tốc độ 75 vòng/phút quanh trục thẳng đứng qua trung điểm Tính momen động lƣợng trục quay A 0,016 kg.m2/s B 0,196 kg.m2/s C 0,098 kg.m2/s D 0,065 kg.m2/s Câu 4: Coi Trái đất cầu đồng tính có khối lƣợng M = 6,0.10 24 kg cách Mặt trời khoảng r = 1,5.108 km Momen động lƣợng Trái đất chuyển động quay xung quanh Mặt trời A 2,7.1040 kg.m2/s B 1,35.1040 kg.m2/s C 0,89.1033 kg.m2/s D 1,08.1040 kg.m2/s Câu 5: Một vật rắn có momen qn tính 10 kg.m2 quay quanh trục cố định với động 1000 J Momen động lƣợng vật trục quay A 200 kg.m2/s B 141,4 kg.m2/s * C 100 kg.m2/s D 150 kg.m2/s Câu 6: Một đĩa mài quay quanh trục từ trạng thái nghỉ nhờ momen lực 10 N.m Sau giây, momen động lƣợng đĩa A 45 kg.m2/s B 30 kg.m2/s C 15 kg.m2/s D khơng xác định thiếu kiện Câu 7: Một sàn quay có bán kính R, momen qn tính I đứng n Một ngƣời có khối lƣợng M đứng mép sàn ném hịn đá có khối lƣợng m theo phƣơng 95 ngang, tiếp tuyến với mép sàn với vận tốc v Bỏ qua ma sát Vận tốc góc sàn sau A mv MR + I B mvR MR + I C mvR MR + I D mR MR + I Câu 8: Do tác dụng momen hãm, momen động lƣợng bánh đà giảm từ 3,00 kg.m2/s xuống 0,80 kg.m2/s thời gian 1,5 s Momen lực hãm trung bình khoảng thời gian bằng: A -1,47 kg.m2/s2 B - 2,53 kg.m2/s2 C - 3,30 kg.m2/s2 D - 0,68 kg.m2/s2 Câu 9: Một khối trụ đồng chất có trục quay O nằm ngang, bán kính R, khối lƣợng m Một sợi dây khơng dãn có khối lƣợng không đáng kể quấn vào mặt trụ, đầu dây tự mang vật khối lƣợng m Bỏ qua ma sát.Gia tốc rơi tự g Lực căng sợi dây A mg/3 B mg/2 C mg D 2mg Câu 10: Hai vật quay quay quanh trục cố định chúng Biết mơmen qn tính trục quay hai vật I1 = 4kgm2, I2 = 25kgm2 động quay chúng Tỉ số mômen động lƣợng L1 hai vật là: L2 A 5: B 2: C 4:25 D 25: Câu 11: Nếu tổng mô men lực tác dụng lên vật rắn có trục quay cố định khơng A Tổng lực tác dụng lên vật không B Mô men động lƣợng vật đối trục quay không đổi C Mô men động lƣợng vật trục quay khơng D.Mơ men qn tính vật trục quay khơng đổi Chủ đề 4: Động vật rắn quay quanh trục cố định Câu 1: Hai bánh xe A B quay xung quanh trục qua tâm chúng với động quay, tốc độ góc bánh xe A gấp ba lần tốc độ góc bánh xe B Momen quán tính trục quay qua tâm A B lần lƣợt IA IB Tỉ số IB có giá trị sau ? IA A B C 96 D Câu 2: Một bánh đà có momen quán tính 2,5 kg.m2, quay với tốc độ góc 900 rad/s Động quay bánh đà bằng: A 9,1 108 J B 11 125 J C 9,9 107 J D 22 250 J Câu 3: Một đồng chất, tiết diện đều, khối lƣợng 0,2 kg, dài 0,5 m quay quanh trục thẳng đứng qua trung điểm vng góc với với tốc độ 120 vòng/phút Động quay A 0,026 J B 0,314 J C 0,157 J D 0,329 J Câu 4: Một cầu đặc đồng chất khối lƣợng 0,5 kg quay xung quanh trục qua tâm với động 0,4 J tốc độ góc 20 rad/s Quả cầu có bán kính A 10 cm B cm C cm D 45 cm Câu 5: Từ trạng thái nghỉ, bánh đà quay nhanh dần với gia tốc góc 40 rad/s2 Tính động quay mà bánh đà đạt đƣợc sau s kể từ lúc bắt đầu quay Biết momen quán tính bánh đà trục quay kg.m2 A 2,4 kJ B 0,3 kJ C 60 kJ D 0,9 kJ Câu 6: Một hình trụ đặc có khối lƣợng m lăn không trƣợt mặt phẳng nằm ngang Khi vận tốc tịnh tiến trục khối trụ có giá trị V động tồn phần hình trụ A mV2 B mV C mV D 2mV2 Câu 7: Một vành trịn có khối lƣợng m bán kính lăn khơng trƣợt mặt phẳng nghiêng Khi khối tâm vành có vận tốc v động tồn phần vành A Wđ = mv2 B Wđ = mv2 C Wđ = mv D Wđ = mv2 Câu 8: Một vành trịn lăn khơng trƣợt Tại thời điểm, tỉ số động tịnh tiến động quay A 1 B C D Câu 9: Một rịng rọc có khối lƣợng m = 100g, xem nhƣ đĩa trịn, quay quanh trục nằm ngang.Một sợi dây mảnh, không dãn, khối lƣợng không đáng kể, vắt qua rịng rọc Hai đầu dây có gắn hai vật có khối lƣợng m 2m (m = 100g) thả tự Khi vận tốc vật 2m/s động hệ A 0,7 J B 0,6 J C 0,5 J D 0,2 J 97 Câu 10: Một hình trụ đồng chất bán kính R=20cm, khối lƣợng m=100kg, quay quanh trục đối xứng từ trạng thái nghỉ Khi vật đạt vận tốc góc 600vịng/phút ngoại lực thực công (lấy π2 = 10) A 4000J B 2000J C 16000J D 8000J Câu 11: Một viên bi khối lƣợng m = 200 g, bán kính r = 1,5 cm lăn khơng trƣợt theo đƣờng dốc mặt phẳng nghiêng Lấy g = π2 ≈ 10 Khi bi đạt vận tốc góc 50 vịng/s động toàn phần bi A 3,15J B 2,25J C 0,9J D 4,05J Câu 12: Một bánh xe có momen qn tính trục quay 2,0kg.m2 đứng yên chịu tác dụng momen lực 30 N.m Sau 10 s chuyển động, bánh xe có động quay A 9000 kJ B 22500 kJ C 45000 kJ D 56000 kJ Câu 13: Trái Đất đƣợc xem khối đồng chất có bán kính 6400km khối lƣợng 6.1024kg Momen quán tính Trái Đất trục quay Bắc – Nam Động Trái Đất chuyển động tự quay A 5,71.1037 kg.m2; 0,54.1029 J B 8,83.1037 kg.m2; 2,6.1029 J C 6,71.1037 kg.m2; 1,54.1029 J D 9,83.1037 kg.m2; 2,6.1029 J Câu 14: Rôto máy bay trực thăng làm quay ba cánh quạt lập với góc 1200 Coi cánh quạt nhƣ đồng chất dài 5,3m, khối lƣợng 240 kg Rôto quay với tốc độ 350 vịng/phút Biết cơng thức momen qn tính trục vng góc với đầu 1/3ml Động cánh quạt A.1,5.MJ B 1,13MJ C 4,53MJ D 0,38MJ Câu 15: Để tăng tốc từ trạng thái đứng yên, bánh xe tiêu tốn cơng 1000J Biết momen qn tính bánh xe 0,2 kgm2 Bỏ qua lực cản Tốc độ góc bánh xe đạt đƣợc là: A 100 rad/s B 50 rad/s C 200 rad/s D 10 rad/s Câu 16: Một đĩa trịn có mơ men qn tính I quay quanh trục qua tâm, vng góc với mặt phẳng đĩa với tốc độ góc Nếu tốc độ góc đĩa tăng lên lần động quay đĩa trục quay A Tăng lần B Giảm lần C Tăng lần 98 D Giảm lần ĐÁP ÁN VÀ HƢỚNG DẪN TRẢ LỜI Chủ đề 1: Chuyển động quay vật rắn quanh trục cố định Dạng 1: Bài tập chuyển động quay vật rắn Câu : D Câu 2: B Câu 3: C Câu 4: D Do aht 2r mà không đổi nên aht lớn r lớn Câu 5: D Do aht = 2r mà không đổi nên aht tỉ lệ với r Câu 6: B Chu kì quay kim giờ, kim phút, kim giây lần lƣợt là: Th = 12 h; Tph = h; Ts = Ta có: h 60 h T ph 1 h = ph ph Th 12 12 h Ts 1 h = s 720 s Th 60.12 720 Từ (1) (2) suy ra: h = (1) (2) 1 ph = s 720 12 Câu 7: B Chu kì quay kim giờ, kim phút lần lƣợt là: Th = 12 h; Tph = h Ta có: Suy ra: h T ph ph Th 12 vh r 1 h h vh = vph v ph ph rph 12 16 16 Câu 8: D Chu kì quay kim giờ, kim phút lần lƣợt là: Th = 12 h; Tph = h h T ph ph Th 12 99 Suy ra: vh r h h v ph ph rph 12 16 Câu 9: A Từ phƣơng trình: = 1,5 + 0,5t Ta có: = 0,5 (rad/s) Mà r = cm nên: v = .r = 0,5.4 = cm/s Dạng 2: Bài tập chuyển động quay biến đổi vật rắn Câu :A tb = 270.2 3 (rad/s ) t Câu2:B at = r. = 8m/s2 Câu 3:D Áp dụng công thức: = 0 + t Khi dừng lại thì: = t = 0 = 12s Câu 4:D Ta có: 0 = 10 (rad) Suy ra: 1 = 0,90 = 9 (rad) Gia tốc góc bánh đà: = - (rad/s2) t Tốc độ góc sau giây thứ hai là: 2 = 0 + t = 10 - .2 = 8 (rad/s) Câu 5:B t (vòng/s ) Tốc độ góc sau 10s là: = 0 + t = 20 (vòng/s) Số vòng quay đƣợc sau 10s: 2 - 02 = 2. = (2 - 02 )/2 = 100 (vòng) Số vòng quay đƣợc sau 5s là: 100 - 25 = 75 vòng Câu 6:A Gia tốc tiếp tuyến: at Suy ra: 25 v =m/s2 36 t at = - 6,9.10-3 (rad/s2) r 100 Câu 7:C v r Ta có: 2 2r T T v Số vòng Mặt Trời đi: n = t = 19,5 (vòng) T Câu 8: A Theo ta có: = rad/s2, 0 = 2rad/s Suy ra: = 0 + t = rad/s Tốc độ dài điểm là: v = .r = 6,4 m/s Câu 9: A Chủ đề 2: Phƣơng trình động lực học chuyển động quay vật rắn quanh trục cố định Dạng 1: Bài tập tính momen quán tính vật rắn Câu 1: B Câu 2: D Câu 3: B Momen quán tính hệ: I = I1 + I2 = Ml + ml2 = Câu 4: A 2 a a a I = + m + m = m 2 2 2 Câu 5: D Ta có: = 0 + t Với: 0 = 0, = 100 rad/s, t = 5s Suy ra: = 20 (rad/s2) Vậy: M = I. = 120 N.m Câu6: B = 12(rad/s2) t M Momen quán tính đĩa: I = 0,25 kg.m 12 Gia tốc góc đĩa: Câu 7: D Ta có: M 0,8 I I 101 2 Ml Khi thay đổi: 0,8 I 0,04 Giải hệ ta đƣợc: I = 0,16 kg.m2 = rad/s2 Câu 8: D Ta có: = t Mà: M = F.r = I. 0,7.0,3 = I Vậy: I = 0,27 kg.m2 Dạng 2: Bài tập phƣơng trình động lực học vật rắn Câu 1: B Ta có: R = 0,1m, I = 0,01 kg.m2, F = 2N Momen lực: M = F.d = F.R = 0,2 N.m Gia tốc góc rịng rọc: M 20 rad/s I Câu 2: A Ta có: R = 0,1m, I = 0,01 kg.m2, F = 2N, t = 2s Momen lực: M = F.d = F.R = 0,2 N.m Gia tốc góc rịng rọc: M 20 rad/s I Tốc độ góc rịng rọc: = 0 + t = 60 rad/s Câu3: B Ban đầu: M = M1 + Mms = 24 (1) Tốc độ góc bánh xe lúc có M1: = 0 + t = rad/s2 Momen quán tính bánh xe: I = M = 24 = 12 kg.m2 Khi M1 tác dụng: ' = + 't = ' = - 0,2 rad/s2 Suy ra: Mms = I' = - 0,2.12 = - 2,4 N.m Vậy: M1 = M - Mms = 26,4 N.m Câu 4: A Momen lực: M = F.d = F.R = 0,08 N.m Gia tốc góc: M rad/s I Góc rịng rọc quay đƣợc: = 0t + t = 32rad 102 Câu5: A Momen quán tính đĩa: I = mR2 = 10-3 kg.m2 M 20 rad/s I Góc rịng rọc quay đƣợc: = 0t + t2 = 160rad Gia tốc góc đĩa: Quãng đƣờng mà điểm vành đĩa đƣợc sau 4s là: S = .R = 160.0,1 = 16m Câu 6: B Gia tốc góc: M rad/s I Tốc độ góc: = 0 + t = 100 rad/s Suy ra: t = 100 = 20s Câu 7: A Momen quán tính: I = Gia tốc góc: mR2 = 4.10-3 kg.m2 M 25 rad/s I Gia tốc tiếp tuyến: a = R. = 2,5 m/s2 Quãng đƣờng mà điểm cầu xa trục quay đƣợc sau 2s là: S= at = m = 500cm Câu 8: C Momen lực: M = F.R = 0,71.0,3 = 0,213 N.m Ta có: = 0t + Suy ra: I = M t = 2 = rad/s2 = 0,27 kg.m2 Câu 9: D Ta có: = 0t + t = 36 rad = 8rad/s2 Momen quán tính: M = m.R2 = 2.0,52 = 0,5 kg.m2 Momen lực: M = I = 8.0,5 = 4N.m 103 Độ lớn lực F là: F = M/R = 8N Câu 10: C Đổi: = 1500 vòng/phút = 50 rad/s Ta có: = 0 + t = = 5 rad/s2 Momen quán tính: I = mR2 = 0,01 kg.m2 Momen lực cần tác dụng vào đĩa: M = I = 0,157 N.m Câu 11: C Ta có: = 0 + t = = rad/s2 Momen quán tính: I = M = 24 = 12 kg.m2 Chủ đề : Mơ men động lƣợng Định luật bảo tồn mơ men động lƣợng Câu1: A Ta có: Wđ = I suy ra: = 132,7rad/s Momen động lƣợng: L = I = 33,2 kg.m2/s Câu 2: A Momen quán tính: I = 0,025 ml 12 12 Momen động lƣợng thanh: L = I = 0,016 kg.m2/s Câu3: A 2 2 T 365.24.3600 Momen động lƣợng Trái Đất: L = I = M.r2. = 2,7.1040 kg.m2/s Tốc độ góc Trái Đất: Câu 4: B Ta có: Wđ = I suy ra: = 14,14 rad/s Vậy: L = I = 141,4 kg.m2/s Câu 5: B L = L = M.t = 10.3 = 30 kg.m2/s Câu 6: B Theo ĐLBT momen động lƣợng: L1 = L2 104 mvR = (I + MR2) = mvR I M R2 Câu 7: A Momen lực hãm: M = L = -1,47 kg.m2/s t Câu 8: A Ta có: mg - T = ma M = T.R = I = 0,5mR2. Suy ra: a = R 2g T = m(g - a) = mg/3 Câu 9: B Ta có: Wđ1 = Wđ2 I112 = I222 L1 I11 L2 I 22 I1 I2 Câu 10: D Tốc độ góc tự quay Trái Đất: 2 2 T 24.3600 Momen động lƣợng Trái Đất quay quanh trục nó: L = I = M.r2. = 7.15.1033 kg.m2/s Câu 11: B Chủ đề 4: Động vật rắn quay quanh trục cố định Câu 1: D Ta có: WđA = 1 IAA2 , WđB = IBB2 2 Mà: WđA = WđB, A = 3B Suy ra: I 2 1 IAA2 = IBB2 A B2 I B A 2 Câu 2: D Động quay: Wđ = I = 2,5.89002 = 9,9.107 (J) 2 Câu 3: D Đổi: = 120 vòng/phút = 4 rad/s Momen quán tính: I = -3 ml 4,167.10 kg.m 12 105 Động quay: Wđ = I = 4,167.10-3.(4)2 = 0,329 (J) 2 Câu 4: A Ta có: I = m.R2 Mà: Wđ = 5W I R = d = 0,1 m = 10cm m Câu 5: C Tốc độ góc: = 0 + t = 200 rad/s Động quay: Wđ = I = 3.2002 = 60000 (J) = 60 kJ 2 Câu 6: B Động toàn phần: Wđ = Wđq + Wđtt 1 1 v Với: Wđq = I2 = mr2 = mV2 Wđtt = mV2 2 r Vậy: Wđ = 1 mV2 + mV2 = mV2 4 Câu 7: A Động toàn phần: Wđ = Wđq + Wđtt 1 1 v Với: Wđq = I2 = mr2 = mv2 Wđtt = mv2 2 2 r Vậy: Wđ = 1 mv2 + mv2 = mv2 2 Câu 8: A Ta có: Động tịnh tiến: Wđtt = mv2 1 Động quay: Wđq = I2 = mr2 2 v = mv = Wđtt r Suy ra: Wđtt/Wđq = Câu 9: A Động hệ: Wđh = Wđ1 + Wđ2 + Wđ3 Với: Wđ1 = 1 mAv2 = mv2, Wđ2 = mBv2 = mv2, 2 106 1 1 v Wđ3 = I2 = mr2 = mv2 2 r Vậy: Wđh = 1 1 mv2 + mv2 + mv2 = (m + 2m + m)v2 = 0,7 m/s 2 Câu10: A Đổi: = 600 vòng/phút = 20 rad/s Theo định lý động ta có: Wđ2 - Wđ1= A Vậy: A = 1 I - = mR2.2 = 4000 (J) 2 Câu 11: A Momen quán tính: I = m.r2 = 5.10-4 kg.m2 2 v I = m.r2 = mv2 2 r Động quay: Wđq = Động tịnh tiến: Wđtt = mv2 Động toàn phần: Wđ = Wđq + Wđtt = 1 mv2 + mv2 = mv2 = 3,15 (J) 10 Câu12: B Gia tốc góc bánh xe: M 15 rad/s I Tốc độ góc bánh xe: = 0 + t = 150 rad/s Động quay: Wđ = I = 2.(150)2 = 22500 (J) 2 Câu 13: D Momen quán tính Trái Đất: 2 m.r2 = 6.1024.(6,4.106)2 = 9,83.1037 kg.m2 5 2 2 Tốc độ góc tự quay Trái Đất: T 24.3600 Động tự quay Trái Đất: Wđq = I2 = 2,6.1029 (J) I= Câu14: C Đổi: = 350 vòng/phút = 36,63 rad/s 107 Động quay: Wđq = 1 I = Ml 2 2 Động ba cánh: Wđ = 3Wđq = 240.(5,3)2.(36,63)2 4,53.106 (J) = 4,53 MJ Câu 15: A Theo định lý động ta có: Wđ2 - Wđ1= A Vậy: A = 2A 2.1000 I - = I2 = 100 rad/s I 0,2 2 Câu 16: A 108 ... thống tập nhằm nâng cao chất lượng dạy học chương ? ?Động lực học vật rắn? ?? vật lí 12 nâng cao 0.2 Mục đích nghiên cứu Nâng cao chất lƣợng dạy học chƣơng ? ?Động lực học vật rắn? ?? vật lí lớp 12 nâng cao. .. loại tập vật lí Phân loại tập vật lí Các hình thức dạy học tập vật lí Dạy học tập vật lí tiết học tài liệu Dạy học tập tiết học làm tập Dạy học tập tiết ôn tập Dạy học tập kiểm tra Dạy học tập để... nghiên cứu: - Dạy học chƣơng ? ?Động lực học vật rắn? ?? vật lí 12 nâng cao - Bài tập dạy học vật lí 0.4 Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng đƣợc hệ thống tập chƣơng ? ?Động lực học vật rắn? ?? theo nội dung
Ngày đăng: 16/10/2021, 22:25
Xem thêm:
