1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Chuyên đề: Phương pháp giải bài tập cực trị của môn Vật lý cấp THCS

11 10 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Nội dung

Chuyên đề “Phương pháp giải bài tập cực trị của môn Vật lý cấp THCS ” với hi vọng nó sẽ giúp cho các em học sinh có được cái nhìn tổng quan về phương pháp giải bài tập “cực trị của môn vật lý” biết vận dụng các kiến thức toán học, phương pháp thích hợp để giải bài tập dạng này, thông qua việc tìm hiểu các bài tập.

PHẦN I: MỞ ĐẦU Tốn học và Vật Lý có mối quan hệ mật thiết với nhau. Vật Lý đặt ra các  bài tốn địi hỏi phải sử dụng cơng cụ Tốn học để giải quyết. Và sau đó, đáp số  của những bài tốn này lại được các nhà Vật Lý kiểm nghiệm qua thực tế, qua   các thí nghiệm. Nhiều khi Tốn học cống hiến cho Vật Lý những kết quả  bất   ngờ, mở ra hướng nghiên cứu cho các nhà Vật Lý Nhận thức được vai trị, tầm quan trọng của Tốn học trong Vật Lý, việc  sử  dụng linh hoạt và có hiệu quả  các cơng cụ  tốn học vào giải quyết các bài  tốn Vật Lý càng được chú trọng, đăc biệt là đối với học sinh cấp THCS khi mới   được tiếp cận với bơn mơn Vật Lý Tuy nhiên việc giải quyết các bài tốn Vật Lý đặt ra nhiều thách thức với   những ngun nhân khách quan và chủ  quan. Các bài tốn Vật Lý khó   cấp  THCS địi hỏi kiến thức tốn nhiều, hiểu biết sâu sắc và vận dụng linh hoạt các   kiến thức tốn học. Như  vậy, làm thế  nào để  học sinh hiểu phương pháp sử  dụng để  giải quyết vấn đề  quen thuộc, tiết kiệm được thời gian và vận dung  linh hoạt vào bài tốn lạ?. Xuất phát từ những khó khăn đó, tơi quyết định chọn  chun đề: “Phương pháp giải bài tập cực trị  của mơn Vật lý cấp THCS ”  với hi vọng nó sẽ  giúp cho các em học sinh có được cái nhìn tổng quan về  phương pháp giải bài tập “cực trị của mơn vật lý” biết vận dụng các kiến thức   tốn học, phương pháp thích hợp để  giải bài tập dạng này, thơng qua việc tìm  hiểu các bài tập. Bên cạnh đó, tơi cũng hy vọng đây cũng là một tài liệu tham  khảo có ích cho các bậc phụ  huynh và các thầy cơ giáo quan tâm đến lĩnh vực   PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VẬT LÍ VẬN DỤNG TỐN HỌC Tóm tắt kiến thức (những cơng thức vật lý cơ bản): 1. Cơ học: ­ Cơng thức tính vận tốc: v =  Trong đó: v là vận tốc. Đơn vị: m/s hoặc km/h  s là qng đường đi được. Đơn vị: m hoặc km t là thời gian để đi hết qng đường đó. Đơn vị: s (giây); h (giờ) ­ Cơng thức tính vận tốc trung bình trong chuyển động khơng đều:  Vtb =  =  ­ Tính tương đối của chuyển động:  + Đối với các vật được chọn làm mốc khác nhau vận tốc của  một vật là khác nhau + Phương trình véc tơ:   * Hệ quả: + Nếu hai chuyển động này cùng chiều:  + Nếu hai chuyển động này ngược chiều:  + Nếu 2 chuyển động có phương vng góc:  Trong đó:  là vận tốc vật 1 so với vật 2  là vận tốc vật 2 so với vật  3  là vận tốc vật 1 so với vật  ­ Chuyển động trịn đều, chuyển động theo quy luật:  + Qng đường đi được trong khoảng thời gian t: s = v.t + Gọi L là chiều dài đường kín   số vịng đi là n =  + Sau thời gian   t, chất điểm 1 đi được n vịng, chất điểm 2 đi được m  vịng thì:  t = n.T1 = m.T2 (T1 và T2 là thời gian đi hết 1 vịng của mỗi chất điểm) ­ Cơng thức tính áp suất: p =   Trong đó: F là áp lực – là lực tác dụng vng góc với mặt bị ép (N) S là diện tích bị ép 9 (m2) p là áp suất (N/m2 hoặc Pa) ­ Áp suất do cột chất lỏng gây ra tại một điểm cách mặt chất lỏng đoạn h: p =   =  =  =  = d.h = 10D.h Trong đó: h là khoảng cách từ điểm tính từ áp suất đến mặt chất lỏng (m) d là trọng lượng riêng (N/m3) D là khối lượng riêng (kg/m3) của chất lỏng p là áp suất do cột chất lỏng gây ra (N/m2) ­ Áp suất tại một điểm trong chất lỏng: p = p0 + d.h Trong đó: p0 là áp suất khí quyển (N/m2) d.h là áp suất do cột chất lỏng gây ra p là áp suất tại điểm cần tính ­ Cơng thức tính độ lớn lực đẩy Ác­si­mét: FA = d.V ­ Cơng thức tính cơng cơ học: A = F.s Trong đó: A: Cơng cơ học (J) F: Lực tác dụng (N) s: Qng đường vật dịch chuyển (m) ­ Cơng thức tính cơng suất: P =  Trong đó: A: Cơng cơ học (J) P: Cơng suất (W) t: thời gian thực hiện cơng (s) ­ Đòn bẩy: Đòn   bẩy   cân         lực   tác  dụng tỷ lệ nghịch với cánh tay địn:  =  Trong đó: l1, l2 là cánh tay địn của P và   F 2. Điện học: ­ Định luật ơm cho đoạn mạch: I =  Trong đó: I là cường độ dịng điện (A) U là hiệu điện thế (V) R là điện trở ( ) ­ Cơng thức tính điện trở của dây dẫn: R =  Trong đó:   là điện trở suất ( m) L là chiều dài dây dẫn (m) S là tiết diện ngang của dây dẫn (m2) ­ Cơng thức tính cơng suất điện: P = U.I = I2.R =  ­ Điện năng – Cơng của dịng điện: A= P.t = U.I.t = t CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÍ THUYẾT TỐN HỌC Phương pháp giải bài tập cực trị: Bài tốn cực trị  là bài tốn khảo sát giá trị  cực đại, cực tiểu của một đại   lượng vật lí nào đó. Muốn có một phương pháp giải nhanh gọn, dễ hiểu trước   hết ta sẽ  đi tìm hiểu hệ  thống các bài tập điển hình về  cực trị  trong chương   trình Vật lí THCS sử  dụng các cơng thức tốn học đặc biệt như  bất đẳng thức   Cơsi, tam thức bậc hai, cơng thức cộng vận tốc, sử  dụng định lí hàm sin trong   tam giác. Qua đó rút ra được phương hướng chọn phương pháp giải và các   bước để sử dụng phương pháp đó nhanh nhất, hiệu quả nhất 1. Đại số:  a Hàm số bậc hai: y = f(x) = ax2 + bx + c (a # 0) với a,b,c là hằng số ­ Nếu a > 0 thì y có giá trị nhỏ nhất (ymin) là  ­ khi x = ­ ­ Nếu a  0 hoặc a  0   f(t) có 1 cực tiểu tại t = ­ = ­ = 5 (s) Khi đó f(t)min = 40.52 – 400.5 +1002 = 9000 Suy ra, dmin =  = 30 (m) Cách 3: Từ (*) ta có thể dùng điều kiện có nghiệm của phương trình bậc hai để  tìm dmin như sau: Đặt x = d2 = 40t2 – 400t +1002 ⇔ 40t2 – 400t +1002 – x = 0 (**) Để (**) có nghiệm ta cần có  ’   0 ⇔ 2002 – 40.(1002 – x)   0 ⇔ ­360000 + 40.x   0 ⇔ x   9000 ⇔ xmin   9000 Vậy dmin =  = 30 (m) Nhận xét: Để giải được bài tốn này học sinh cần phải hiểu được hiện tượng   khoảng cách của hai vật bị thay đổi theo thời gian. Vậy ta có thể gọi d là khoảng   cách của 2 vật là d với (d = f(t)). Từ đó lập biểu thức khoảng cách của 2 vật bị   phụ  thuộc vào thời gian sau đó áp dụng kỹ  năng tìm cực trị  trong tốn học để   giải Bài 2: Một người đứng   A cách đoạn  đường quốc lộ  BC một đoạn h = 100m  nhìn thấy 1 xe ơ tơ vừa đến B cách mình  d = 500m đang chạy trên đường với vận  tốc v1 = 50km/h (hình vẽ). Đúng lúc nhìn  thấy xe thì người  ấy chạy theo hướng  AC với vận tốc v2.  a) Biết v2 =  (km/h), tính  b) Góc α bằng bao nhiêu thì v2 có giá trị  cực tiểu?. Tính vận tốc cực tiểu đó Giải                                         a) Gọi t là thời gian để người và xe đến C, ta có:  Áp dụng định lý hàm sin cho tam giác ABC ta có:  ⇔ ⇔  Lại có: =  =  ⇔ ⇔  b) Từ câu a, ta có:   v2 =  = 50     v2 = 50   =      Nhận thấy v2 min khi và chỉ khi     900   v2 = 10 km/h Nhận xét: Ở bài tốn này học sinh phải lập được biểu thức tính vận tốc của   người chạy để đón ơ tơ theo ẩn sin. Sau đó dựa vào biểu thức để tìm giá trị nhỏ   nhất của vận tốc Bài 3: Một ô tô xuất phát từ điểm A trên cánh  đồng   để   đến   điểm   B     sân   vận  động   Cánh   đồng     sân   vận   động  được ngăn cách  nhau bởi  con  đường  thẳng D, khoảng cách từ A đến đường  D là a = 400m, khoảng cách từ  B đến  D     b   =   300m,   khoảng   cách   AB   =  2,8km Biết tốc độ của ô tô trên cánh đồng là v = 3km/h, trên đường D là , trên sân vận  động là . Hỏi ô tô phải đi đến điểm M trên đường cách A’ một khoảng x và rời  đường tại N cách B’ một khoảng y bằng bao nhiêu để thời gian chuyển động là  nhỏ nhất?. Xác định khoảng thời gian nhỏ nhất đó? Giải Xét hai tam giác vng AOA’   BOB’    =     =    =    OB = 1,2km, OA = 1,6km Ta có:   A’B’ = 0,7 (km) Giả sử người phải đi theo đường AMNB. Đặt A’M = x, B’N = y, A’B’ = c   Điều kiện 0 ≤ x,y và (x + y) ≤ c Thời gian đi theo đường AMNB là: T =, (với v = 3km/h) Đặt P(x) =  (1), Q(y) =                (2)  T =  +  +                                   (3) Từ (3) ta thấy Tmin thì P(x)min và Q(y)min  Từ (1)   P(x) + (P   0; x   0)   16x2 – 30Px + 25(a2 – P2)   0 (4) hay P2   a2   Pmin = a  Giá trị Pmin ứng với nghiệm kép của (4): x =  =  Tương tự ta có: Qmin =   y =  Thay (5) và (6) vào (3) ta được:  Tmin =    Tmin =   Thay số ta có:       x =  = 0,3km = 300m, y = = 0,4km = 400m  Tmin = 0,6939h = 41 phút 38 giây Bài 4: I HÌNH HỌC Định lý Pi­ta­go, định lý talet trong tam giác. Định lý hàm số sin, cosin Các tính chất của tam giác, đường trịn Thể tích các khối: lập phương, khối hộp chữ nhật, trụ, cầu, nón… Cộng vecto CHƯƠNG III: VẬN DỤNG TỐN HỌC ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TẬP VẬT LÍ Trong việc tư duy tốn học, vật lí nói chung hay vận dụng giải các bài tập Vật lí   dựa trên nền tảng tốn học thì tư duy logic đóng vai trị vơ cùng quan trọng và là  cơ sở để giải các bài tập khó. Trong chương này, tơi xin trình bày những phương  pháp, cách thức tư duy ấy để giúp học sinh có cái nhìn tổng qt hơn, tránh được  những trường hợp học sinh vận dụng giải bài tập như một cái máy. Cái hay của   tốn học trong bộ mơn Vật Lí khơng phải nằm ở những phép tính tốn chính xác   mà là một cách tư  duy mạch lạc, rõ ràng, có căn cứ, có điểm xuất phát. Từ  đó,  đối với các bài tập khó, cần cách giải dài hơi, học sinh khơng bị  rối mà vẫn có   thể tìm ra cách giải chính xác PHẦN III: KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO ... Bài? ?tốn? ?cực? ?trị  là? ?bài? ?tốn khảo sát giá? ?trị ? ?cực? ?đại,? ?cực? ?tiểu? ?của? ?một đại   lượng? ?vật? ?lí nào đó. Muốn có một? ?phương? ?pháp? ?giải? ?nhanh gọn, dễ hiểu trước   hết ta sẽ  đi tìm hiểu hệ  thống các? ?bài? ?tập? ?điển hình về... * Phạm vi áp dụng: Thường sử dụng cho các? ?bài? ?tốn cơ học Những kiến thức tốn học trên là cơng cụ  chủ  yếu để ? ?giải? ?các? ?bài? ?tốn? ?cực? ?trị? ? trong? ?vật? ?lý? ?THCS Một số lưu ý trong q trình tư duy tìm lời? ?giải: Bài? ?tốn: Cho một đại lượng? ?vật? ?lý? ?x nào đó biến đổi. Tìm giá? ?trị. .. Bước 2: Dùng điều kiện để? ?phương? ?trình bậc hai có nghiệm khi tồn tại? ?cực? ?trị   (hoặc dùng dấu hiệu nhận biết? ?của? ?tam thức bậc hai như a > 0 hoặc a 

Ngày đăng: 17/12/2021, 10:15

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w