9. Cấu trúc luận văn
2.2.3. Xây dựng các bài tập theo tiếp cận PISA
55
Ngữ cảnh chung: Hải đội Hoàng Sa
Từ nhiều thế kỷ trước, Việt Nam đã có các hải đội Hoàng Sa làm nhiệm vụ bảo vệ chủ quyền và khai thác quần đảo này. Lớp lớp chiến binh vượt sóng gió biển Đông ghi dấu ấn Việt Nam ở đó, và lịch sử đã khắc ghi lòng ái quốc của họ.
Ghe Bàu, một phát minh của người Việt trong công tác đóng tàu bè, được từ điển hàng hải thế giới ghi nhận, đặc biệt là ở sự mềm dẻo trong kiến trúc sườn và vỏ. Chính nhờ loại ghe bầu
này mà người dân có thể vươn ra khơi xa để đánh bắt cá, đặc biệt là việc tổ chức đội lính Hoàng Sa có thể dùng thuyền ra chiếm cứ và canh phòng đảo cách xa đất liền gần 300 km. Nhà hàng-hải George Windsor đầu
thế-kỷ XVIII viết trong nhật kí như sau: “Bão táp thật dữ dội ngoài biển khơi, thiếu chút nữa thì thuyền của
chúng tôi bị gãy đổ cả cột buồm. Vậy mà chúng tôi chợt nhận ra 6 chiếc thuyền nhỏ của người Việt đang giương hết mọi cánh buồm, cứ thản nhiên như không, tiến thẳng tới trước, những con thuyền bé nhỏ mà cách thức vận chuyển để vượt sóng lượn gió thật là tài-tình”.
BÀI 1. LỰC, TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH LỰC Ngữ cảnh 1. Lực. Quy tắc tổng hợp và phân tích lực
56 Giáo-Sư Ngô Đức Thịnh nói
về sự ra đời của ghe bàu :
Trong các vùng biển ở nước ta thì biển miền Trung, nhất là biển Xứ Quảng, nơi mà nghề đánh bắt cá trên biển, đầm phá nước lợ và trên sông rất phát triển. Đặc biệt nơi đây ra đời loại ghe bàu, một sản phẩm đặc sắc của nghề biển Việt Nam,
được từ điển hàng hải thế giới ghi nhận. Đây là loại thuyền mà mũi và lái đều nhọn, bụng bầu, độ ngấn nước sâu, nên thuyền có khả năng ra khơi xa. Thuyền dùng loại buồm hình tứ giác hay cánh dơi.
Câu hỏi 1.1. (F01Q01 – 0 1 9) . Vì trên những Ghe bầu có thể chạy
mà không cần người chèo, nên ta cũng có thể hiểu được là thuyền chạy bằng buồm. Khi người xoay cánh buồm giữa, hình vẽ nào dưới đây thể hiện đúng lực F do gió tác dụng lên thuyền :
Hướng dẫn mã hoá Câu 1.1. (F01Q01 – 0 1 9)
Mức đầy đủ: F Gió (B) F Gió (C) (A) F Gió F Gió (D) Hình 1.2.Hình vẽ Ghe Bàu
57 Mã 1:D.. Không đạt: Mã 0:Đáp án khác. Mã 9:Không trả lời Câu hỏi 1.2. (F01Q02 – 0 1 2 9)
Khi Ghe bầu sử dụng 2 cánh buồm, người lái xoay cánh buồm (hình vẽ). Hãy vẽ lực tác dụng lên từng cánh buồm và lực tác dụng vào trọng tâm Ghe bầu.
Hướng dẫn mã hoá Câu 1.2. (F01Q02 – 0 1 2 9)
Mức đầy đủ:
Mã 2:Vẽ đúng cả lực tác dụng lên buồm và lực tác dụng lên Ghe bầu.
Mức không đầy đủ:
Mã 1:Chỉ vẽ đúng lực tác dụng lên buồm Ghe bầu. Không đạt: Mã 0:Đáp án khác. Mã 9: Không trả lời. Câu hỏi 1.3. (F01Q03 – 0 1 9) . Gió Gió
58
Nếu gió gây ra áp lực lên cánh buồm là 50N/m2, diện tích mỗi cánh buồm là 20m2, người lái xoay cánh buồm số 1 tạo với trục Ghe bầu 1 góc bằng 300 (hình vẽ 1.3). Lực tác dụng vào trọng tâm Ghe bầu bằng bao nhiêu:
A.500 N B.250 N C.200 N D. 1000N
Hướng dẫn mã hoá Câu 1.3. (F01Q03 – 0 1 9)
Mức đầy đủ: Mã 1:A.. Không đạt: Mã 0:Đáp án khác. Mã 9:Không trả lời Câu hỏi 1.4. (F01Q04 – 0 1 2 9)
Kiến-trúc là ghe bầu như hình 1.4. Hãy vẽ lực tác dụng lên các điểm A, B, từ đó xác định lực tổng hợp và giải thích tại sao kiến trúc ghe bầu giúp
ghe có sức chịu đựng?
Hướng dẫn mã hoá Câu 1.4. (F01Q04 – 0 1 2 9)
Mức đầy đủ:
Mã 1:Vẽ đúng cả lực tác dụng và giải thích đúng. Giải thích:
Gió
59
- Hình dạng cong giúp lực tổng hợp lực nhỏ hơn lực thành phần. Mức không đầy đủ:
Mã 2:Chỉ vẽ đúng lực tác dụng lên buồm Ghe bầu. Không đạt:Mã 0:Đáp án khác.Mã 9: Không trả lời.
BÀI 2. ĐỊNH LUẬT I NEWTON Ngữ cảnh 2. Ghe bầu - sự khéo
léo của người Việt
Khi nhận-xét những điểm độc- đáo của ghe bầu, J. B. Piétri đã cho rằng ghe bầu mang nhiều nét độc-đáo chỉ có ở Việt-Nam. Ông thấy cách thức phối hợp giữa tác dụng của những cây xiếm di động ở mũi thuyền, vỏ thuyền kiến-
trúc bằng mê tre, bánh lái thay đổi độ nông sâu ở đuôi thuyền và những cánh buồm điều chỉnh (tùy hướng gió) không thấy ở bất cứ nơi nào khác trên thế giới. Cây xiếm là bộ phận như mảnh ván gắm ở đầu và đuôi thuyển nhằm chống với sức giạt. Tổng hợp tác dụng của nước trên các trang cụ này đủ để giúp cho thuyền giữ một hướng cố định, nhờ đó thuyền có thể chạy thẳng về phía trước. Lao động trên ghe bầu thường là 6-7 người như lái ghe, lái phụ,
bạn ngang. Người có chức danh lái ghe ở ghe không trực tiếp cầm lái chạy
ghe, mà lái phụ mới là tài công, cầm lái chạy ghe, điều động giàn bạn, định liệu việc đi đứng bạng ngang, chạy ngang trên nghe để giữ cho ghe thăng bằng.
Câu 2.1 (N01Q01 - 0 1 9 ).. Câu nào đúng ?
Khi một con sóng đột ngột sô vào thân Ghe bầu thì người trên nghe sẽ: A. Không ảnh hưởng gì..
60 B. Ngả người về phía sau.
C. Chúi người về phía trước. D. Ngả người sang bên cạnh.
Hướng dẫn mã hoá Câu 1.1. (N01Q01 – 0 1 9)
Mức đầy đủ: Mã 1:C. Không đạt: Mã 0:Đáp án khác. Mã 9:Không trả lời Câu 2.2 (N01Q02 - 0 1 9 ).
Khi chiếc Ghe bầu đang chuyển động với vận tốc v. Nếu người lái thuyền hạ tất cả các buồm, các lực tác dụng lên nó mất đi thì:
A.Ghe bầu dừng lại ngay
B. Ghe bầu đổi hướng chuyển động
C. Ghe bầu chuyển động chậm dần mới dừng lại. D. Ghe bầu tiếp tục chuyển động theo hướng cũ. Hướng dẫn mã hoá Câu 1.1. (N01Q02 – 0 1 9)
Mức đầy đủ: Mã 1:C. Không đạt:
Mã 0:Đáp án khác. Mã 9:Không trả lời
61 Câu hỏi 2.3. (N01Q03 – 0 1 2 9)
Bà Françoise Aubaile-Sallenave viết nguyên cả một cuốn sách đề-cập rất kỹ-lưỡng đến cách thức đóng ghe rất tiến-bộ của Việt-Nam. Theo tác-giả này, đặc-tính ghe tàu nhẹ nhàng giúp loại thuyền Việt-Nam dù nhỏ bé, mặc
dù làm bằng mê tre nhưng lại dễ vượt qua cơn bão. Giải thích tại sao?
Giải thích: ... ... ... Hướng dẫn mã hoá Câu 2.3. (N01Q03 – 0 1 2 9)
Mức đầy đủ:
Mã 1:Giải thích đúng.
Muốn kiến trúc cứng cáp thì vật liệu đóng thuyền phải nặng, quán tính do đó cũng tăng theo, dễ bị bể vỡ vì sóng gió; thuyền nhẹ và mềm dẻo thì lực tác dụng của sóng nước được phân phối đều trên toàn thể thân thuyền nên sức chịu đựng gia tăng và thuyền được bền bỉ hơn. Do thuyền có khối lượng
nhỏ quán tính của nó cũng nhỏ khó bị bể vỡ vì sóng gió.
Mức không đầy đủ:
Mã 2:Chỉ giải thích nhưng chưa đủ Không đạt:
Mã 0:Đáp án khác. Mã 9:Không trả lời.
Câu hỏi 2.4. (N01Q04 – 0 1 2 9)
Cây xiếm là bộ phận như mảnh ván gắn ở đầu và đuôi thuyển có tác dụng chống với sức giạt. Vẽ hình và giải thích tại sao khi dưới tác dụng sức
62
dạt của nước vào mũi thuyền, 2 cây xiếm giúp cho thuyền giữ một hướng cố định?
Giải thích: ... ... ... Hướng dẫn mã hóa câu hỏi 2.4. (N01Q04 – 0 1 2 9) Mức đầy đủ:
Mã 1:Giải thích đúng.
Khi mũi bị dạt ngang, đuôi chuyển động theo chiều ngược lại, tạo ra lực cản ngược chiều. Tổng hợp lực bằng không, thuyền không bị dạt ngang.
Mức không đầy đủ:
Mã 2:Chỉ giải thích nhưng chưa đủ Không đạt:
Mã 0:Đáp án khác. Mã 9: Không trả lời. Câu hỏi 2.5. (N01Q05 – 0 1 2 9)
Khi chiếc Ghe bầu đang chuyển động đều, một người trên đỉnh cột buồm thả xuống một vật nặng, vật nặng sẽ rơi ở vị trí nào trên thuyển. Giải thích tại sao
Giải thích:
... Hướng dẫn mã hoá Câu 2.5. (N01Q05 – 0 1 2 9)
Mức đầy đủ:
63
Khi ghe bầu đang chuyển động thì cả vật và cánh buồm cùng chuyển động theo khi một vật bị rơi từ đỉnh cột buồm xuống thuyền. Do có quán tính để bảo toàn vận tốc của vật cả về hướng và độ lớn nên vật phải rơi theo hướng chuyển động của ghe bầu. Vật rơi tại chân cột buồm.
Mức không đầy đủ:
Mã 2:Chỉ giải thích đưa ra vị trí rơi không giải thích rõ ràng. Không đạt:
Mã 0:Đáp án khác. Mã 9:Không trả lời.
BÀI 3. ĐỊNH LUẬT II NEWTON Ngữ cảnh 3. Điều khiển ghe bầu khéo léo
Ghe bầu có ba buồm: buồm mũi, buồm loan (còn gọi là buồm lòng vì buồm nằm giữa thuyền) và buồm cửu (ở đuôi thuyền). Ghe bầu chở nặng lại đi nhanh nên diện tích buồm rất lớn có thể làm lật ghe. Để tăng sự cân bằng, người ta đặt một đòn then ở sau cột buồm chĩa ra phía trên gió. Hai ba, hay có khi
tới bốn người có thể phải ngồi xổm ở trên đòn then đó để tránh cho ghe khỏi lật mỗi khi gió lớn.Hai cột buồm (mũi và lòng) đều có dây chằng từ đầu cột xuống đến 2 be ghe, bằng mây song léo đôi, Đòn ganh là tấm ván dày, có thể di chuyển, có dây chằng từ đầu cột buồm lòng xuống, giữ hai đầu đòn ganh, nếu ghe nghiêng, tùy theo độ nghiêng mà người bạn trong ghe chạy ra ngồi trên đòn ganh.
64
Khi đột nhiên gió thổi mạnh, 4 người lực kéo (mỗi người nặng 50kg) đang đứng yên trên đòn ganh kéo giữ buồm, lực buồm kéo 4 người lên 0,5m trong khoảng thời gian 2s, lực buồm kéo 4 người bằng bao nhiêu.
A .50N B. 40N C. 80ND. 100N
Hướng dẫn mã hoá Câu 3.1. (N02Q01 – 0 1 9)
Mức đầy đủ: Mã 1:A. Không đạt:
Mã 0:Đáp án khác. Mã 9:Không trả lời
Câu 3.2 (N02Q02 - 0 1 9 ). Khi chiếc Ghe bầu có khối lượng 1000 kg
đang đứng yên trên mặt nước, người lái thuyền căng 1 chiếc buồm, nếu gió gây ra áp lực lên cánh buồm là 50N/m2, diện tích mỗi cánh buồm là 20m2 trong khoảng thời gian 2s, lực cản của nước bằng 10% lực tác dụng lên buồm. Quãng đường mà vật đi được trong khoãng thời gian đó là:
A. 5( m) B.( 2 m ) C. 1,8(m ) D. 4( m) Hướng dẫn mã hoá Câu 3.2. (N02Q02 – 0 1 9)
Mức đầy đủ: Mã 1:C. Không đạt:
Mã 0:Đáp án khác. Mã 9:Không trả lời
Câu 3.3 (N02Q03 - 0 1 9 ). Một Ghe bầu đang chạy với vận tốc 60
km/h thì người lái bẻ bánh bánh lái để hãm, Ghe bầu đi tiếp được quãng đường 50 m thì dừng lại. Hỏi nếu Ghe bầu chạy với tốc độ 120 km/h thì
65
quãng đường đi từ lúc hãm ghe đến khi dừng lại là bao nhiêu? Gỉa sử lực hãm của nước trong hai trường hợp bằng nhau.
A.100( m) B.70,7( m) C.141( m) D. 200( m) Hướng dẫn mã hoá Câu 3.2. (N02Q03 – 0 1 9)
Mức đầy đủ: Mã 1:D. Không đạt:
Mã 0:Đáp án khác. Mã 9:Không trả lời
Câu 3.4 (N02Q04 - 0 1 2 9 ). Khi ghe bầu xoay 2 cánh buồm hợp với
nhau góc 600,gió thổi vào hai cánh buồm 2 lực có độ lớn tương ứng 5000N và 3000 N đồng thời tác. Tính gia tốc của ghe bàu có được do tác dụng của hai lực từ 2 cánh buồm? (biết ghe bầu có khối lượng 4000kg)
Lời giải:
………
Hướng dẫn mã hóa Câu 3.4 (N02Q04 - 0 1 2 9 ).
Mức đầy đủ: Mã 1: a = 1 m/s2 Mức không đầy đủ:
Mã 2:Chỉ ghi được công thức đúng.
Không đạt:Mã 0:Đáp án khác. Mã 9: Không trả lời.
Câu 3.5 (N02Q05 - 0 1 2 9 ).
Để hỗ trợ nhau, ngư dân thường đi theo đoàn, có năm ghe bầu giống nhau cùng khối lượng m = 1000 kg được nối với nhau thành dãy (Hình vẽ). Chiếc đầu tiên (A) ở đầu dãy giăng buồm kéo với lực không đổi F = 3000 N
66
(các chiếc khác không giăng buồm). Ban đầu, các ghe đứng yên, các dây nối đều căng. Tính từ khi bắt đầu kéo, cứ 5s người ta lại cắt bớt một chiếc ở cuối dãy. Tính tốc độ của ghe A sau khi kéo 15s. Bỏ qua lực cản.
Lời giải:
……… ……… ………
Hướng dẫn mã hóa Câu 3.5 (N02Q05 - 0 1 2 9 ).
Mức đầy đủ: Mã 1:
v = 11,75m/s. Mức không đầy đủ:
Mã 2:Chỉ ghi được công thức đúng. Không đạt:
Mã 0:Đáp án khác. Mã 9:Không trả lời.
67
BÀI 4. ĐỊNH LUẬT III NEWTON Ngữ cảnh 4. Cánh buồm ghe bầu
Ghe bầu đã từng là thành phần cốt cán của thủy quân Tây Sơn vào nửa sau thế kỷ XVIII, được thiết kế để có thể chở được cả voi.
Ghe bầu di chuyển bằng buồm nhờ sức gió. Những lúc thiếu gió hay gió hơi ngược họ có kỹ thuật chạy “vát” hay chạy “ganh” rất độc đáo. Tức là ghe bầu chạy ngược gió bằng cách kéo xiên xiên cánh buồm, nếu ghe nghiêng thì ganh. Tùy theo độ nghiêng mà người bạn trong ghe chạy ra
ngồi trên đòn ganh, nếu ghe nghiêng nhiều hơn thì cùng lúc hai, ba, bốn người chạy ra. Cột buồm dựng trên những cây đà ngang vững chắc nối liền hai mạn gọi là “then”. Buồm bằng lá đệm không có nẹp gỗ chạy ngang như kiểu buồm Trung Hoa.
Câu 4.1 (N03Q01 - 0 1 9 ) Vì buồm ghe bầu không có nẹp gỗ chạy
ngang như kiểu buồm Trung Hoa nên khó bị thủng hơn khi có các vật va vào, ví dụ trong một cơn lốc xoáy, một hòn đá bay trúng vào một cánh buồm khó làm thủng buồm ghe bầu hơn vì lí do nào sau đây:
A. Vì không có nẹp nên lực của hòn đá tác dụng vào buồm nhỏ hơn lực của buồm tác dụng vào hòn đá nên buồm khó bị thủng.
B. Lực của hòn đá tác dụng vào buồm bằng (về độ lớn) lực của buồm tác dụng vào hòn đá, vì buồm không có nẹp, dễ di động nên tác dụng của lực hòn đá lên buồm yếu đi.
68
C. Vì không có nẹp nên lực của hòn đá tác dụng vào buồm lớn hơn lực của tấm kính tác dụng vào hòn đá nên buồm khó bị thủng.
D. Viên đá không tương tác với buồm khi làm thủng buồm. Hướng dẫn mã hoá Câu 4.1. (N03Q01 – 0 1 9)
Mức đầy đủ: Mã 1:B. Không đạt: Mã 0:Đáp án khác. Mã 9:Không trả lời Câu 4.2 (N03Q02 - 0 1 2 9 )
Trên ghe bầu, dây chằng ngang (khi 2 buồm kéo hai đầu dây) thường nhỏ hơn dây sau (hai buồm kéo một đầu dây, đầu còn lại buộc vào thân ghe). Nếu dùng một sợi dây chằng ngang dây không đứt, nhưng cũng dùng dây ấy cho dây sau thì dây bị đứt. Hãy giải thích?
Giải thích: ... ... ... Hướng dẫn mã hoá Câu 4.2. (N03Q02 – 0 1 9)
Mức đầy đủ:
Mã 2: Hai buồm kéo hai đầu dây thì dây chịu một lực căng T bằng lực tương tác giữa hai người. T=F21 = F12. Lúc này dây không đứt là do T< Tgiới hạn mà dây có thể chịu được.
-Nếu hai buồm kéo một đầu dây, dây kéo vào ghe, theo Định luật III Newtơn ghe kéo dây một lực trực đối thì lực căng của dây tăng gấp đôi>Tgh - Dây bị đứt.
Mã 0: Trả lời sai. Mã 9: Không trả lời
Dây Dây sau
69
Câu hỏi 4.3. (N03Q03 – 0 1 2 9)
Trong sưu-tập "Man Across the Ocean", Stephen C. Jett cho rằng: "các ghe Á-Đông, nếu nói đến vận-tốc chạy biển, vượt xa chiếc thuyền chạy nhanh nhất trên thế giới mà còn đi ngược lại được gần với hướng gió hơn bất cứ một chiếc thuyền buồm nào khác". Làm thế nào ghe bầu có thể đi ngược chiều gió?
Vẽ hình và giải thích:
Giải thích: ... ... ...
Hướng dẫn mã hóa Câu 4.3 (N03Q03 - 0 1 2 9 ).
Mức đầy đủ: Mã 1:
R là lực đẩy của gió tác dụng vào cánh buồm. Ta phân tích lực R thành 2 phần, gồm lực Q vuông góc với cánh buồm và lực P hướng dọc theo nó. Vì sự ma sát của gió với cánh buồm là không đáng kể, nên lực P chỉ trượt qua chứ không tác dụng gì tới buồm. Vì chuyển động của thuyền theo hướng R bị nước cản lại rất mạnh (thuyền buồm thường có lòng
rất sâu), nên lực R hoàn toàn bị lực cản của nước cân bằng. Lực hướng tới phía trước, giúp thuyền chuyển động ngược một góc nhỏ với chiều gió.
Thực tế, để đưa thuyền từ điểm A đến điểm B, ngược chiều gió, người ta phải hướng thuyền buồm đi theo đường zic zac.
70 Mã 2:Chỉ vẽ hình đúng.
Không đạt:
Mã 0:Đáp án khác. Mã 9:Không trả lời. BÀI 5. CÁC LOẠI LỰC CƠ HỌC
(Lực hấp dẫn, trọng lực, lực đàn hồi, lực ma sát) Ngữ cảnh 5: Ngư dân không khuất phục hiểm nguy
Ghe bầu Quảng Nam và các tỉnh miền Trung khi nổi thân ghe cao, mũi và lái bằng nhau, có chiếc mũi cao hơn lái, mũi bằng cót đan trét dầu rái.Tải trọng và kích thước ghe bầu chia làm 3 cỡ: cỡ nhỏ dưới 50 tấn, dài 4m; cỡ