8. CẤU TRÚC KHÓA LUẬN
2.3. Hƣớng dẫn giải hệ thống bài tập chƣơng “Các định luật bảo toàn” Vật lí
Trong khóa luận, chúng tôi hƣớng dẫn hoc sinh lớp 10 giải hệ thống BTVL trên bằng các câu hỏi định hƣớng tƣ duy còn sơ lƣợc giải chúng đƣơc trình bày trong phần phụ lục 2.
Bài tập 1:
1. Kiểu hƣớng dẫn giải: Orixtic. 2. Câu hỏi định hƣớng tƣ duy:
- Động lƣợng của vật đƣợc xác định bằng biểu thức nào?
- Để tính động lƣợng của vật cần xác định những đại lƣợng vật lí nào? - Sử dụng kiến thức nào để tính đƣợc vận tốc của mỗi xe.
42
Bài tập 2:
1. Kiểu hƣớng dẫn giải: Angorit. 2. Câu hỏi định hƣớng tƣ duy - Tính động lƣợng của vật:
+ Viết biểu thức tính động lƣợng của vật.
+ Sử dụng dữ kiện của đề bài để tính động lƣợng của vật. - Tính động lƣợng của hệ vật:
+ Chọn hệ quy chiếu và chiều dƣơng của trục tọa độ. + Viết biểu thức động lƣợng cho hệ vật khảo sát. + Chiếu biểu thức vectơ lên chiều dƣơng đã chọn.
+ Trƣờng hợp vectơ vận tốc của hai vật vuông góc với nhau hoặc hợp với nhau một góc, tìm mối quan hệ vectơ động lƣợng và biểu diễn vectơ động lƣợng của từng vật lên trục tọa độ.
+ Bằng phƣơng pháp hình học và bằng phép chiếu vectơ xác định vectơ động lƣợng của hệ vật.
+ Từ dữ kiện đề bài tính động lƣợng của hệ vật
Bài tập 3:
1. Kiểu hƣớng dẫn giải Angorit. 2. Câu hỏi định hƣớng:
- Tính độ biến thiên động lƣợng của hệ: + Xác định chiều dƣơng của chuyển động.
+ Xác định vận tốc của vật trƣớc và sau va chạm (hƣớng và độ lớn) + Biểu diễn vectơ vận tốc trên hình vẽ.
+ Viết biểu thức tính độ biến thiên động lƣơng của hệ.
+ Chiếu lên chiều dƣơng đã chọn và dựa vào dữ kiện đề bài để tính độ biến thiên động lƣợng của hệ.
43
+ Viết dạng khác của định luật biến thiên động lƣợng. + Chiếu lên chiều dƣơng đã chọn.
+ Sử dụng kết quả ý a tính lực tác dụng trung bình.
Bài tập 4:
1. Kiểu hƣớng dẫn: Orixtic 2. Câu hỏi định hƣớng tƣ duy
- Để tìm vận tốc của xe cần xác định đại lƣợng vật lí nào? - Xác định các lực tác dụng lên xe trƣợt?
- Phản lực trung bình của tuyết tác dụng lên xe tính nhƣ thế nào thông qua động lƣợng của ngƣời khi đẩy tuyết? Cần áp dụng công thức nào?
Bài tập 5:
1. Kiểu hƣớng dẫn : Định hƣớng khái quát 2. Câu hỏi định hƣớng tƣ duy.
- Để xác định chiều và độ di chuyển của thuyền cần xác định đại lƣợng vât lí nào?
- Hệ vật cần khảo sát gồm những vật nào? Hệ đó có phải hệ kín không? + Hệ chịu tác dụng của ngoại lực nào?
+ Tổng hợp các lực tác dụng lên hệ có đặc điểm gì?
+ Áp dụng định luật bảo toàn động lƣợng nhƣ thế nào cho phù hợp? - Chọn hệ quy chiếu nhƣ thế nào cho việc giải bài tập là đơn giản nhất?
- Vận tốc của các vật trong hệ có mối quan hệ với nhau nhƣ thế nào trong hệ quy chiếu đã chọn? Áp dụng công thức gì?
Bài tập 6
1. Kiểu hƣớng dẫn: Định hƣớng khái quát 2. Câu hỏi định hƣớng:
- Hệ mỗi thuyền có phải hệ kín không?
44
+ Áp dụng định luật gì để tính vận tốc của mỗi thuyền ? - Đối với hệ kín thì đại lƣợng nào đƣợc bảo toàn?
- Động lƣợng của hệ mỗi thuyền trƣớc sau khi vật rơi vào thuyền đƣợc tính nhƣ thế nào?
- Chọn hệ quy chiếu nhƣ thế nào để bài toán đơn giản nhất.
Bài tập 7
1. Kiểu hƣớng dẫn: Orixtic 2. Câu hỏi định hƣớng tƣ duy:
- Để xác định đƣợc quãng dƣờng dịch chuyển của M cần xác định đại lƣợng vật lí nào?
- Hệ vật đang xét có phải hệ kín không?
- Động lƣợng của hệ vật trƣớc và sau khi vật m trƣợt trên vật M xác định nhƣ thế nào?
- Có thể áp dụng định luật gì để giải bài toán?
Bài tập 8
1. Kiểu hƣớng dẫn: Orixtic 2. Câu hỏi định hƣớng:
- Tác dụng vào vật có những lực nào? Lực nào sinh công? - Áp dụng công thức nào tính công của các lực đó?
Bài tập 9:
1. Kiểu hƣớng dẫn: Orixtic 2. Câu hỏi định hƣớng:
- Vật chịu tác dụng lực nào? Lực nào làm vật chuyển động, lực nào cản trở chuyển động của vật?
- Phân tích thành phần trọng lực, thành phần nào của trọng lực cản trở chuyển động của vật?
45
- Áp dụng công thức nào tính công của lực kéo ?
Bài tập 10:
1. Kiểu hƣớng dẫn: Orixtic 2. Câu hỏi định hƣớng:
- Hiện tƣợng xảy ra đối với ngƣời và đối với tạ? - Tính công bằng những công thức nào?
- Cần tính động năng của tạ so với sân hay so với ngƣời? - Vận tốc của tạ so với ngƣời đƣợc tính bằng công thức nào? - Động lƣợng hệ đƣợc bảo toàn theo phƣơng nào?
Bài tập 11:
1. Kiểu hƣớng dẫn: Định hƣớng khái quát. 2. Câu hỏi định hƣớng tƣ duy
- Áp dụng công thức nào để tính đƣợc công suất cần thiết của thang máy?
+ Cần tính đƣợc những đại lƣợng vật lí nào?
+ Lực nâng thang máy lên và vận tốc cuả thang máy trong công thức xác định nhƣ thế nào?
- Công suất tối thiểu để nâng đƣợc thang máy kín ngƣời lên trên tính nhƣ thế nào? Cần phải xác định những đại lƣợng vật lí nào?
Bài tập 12:
1. Kiểu hƣớng dẫn: Orixtic 2. Câu hỏi định hƣớng:
- Công suất trung bình của động cơ tính bằng công thức nào? Cần xác định những đại lƣợng vật lí nào?
- Công của động cơ đƣợc xác định nhƣ thế nào?
- Để xác định thời gian xe đạt vận tốc v cần phải xác định những đại lƣợng vật lí nào?
46
- Xe chạy với lực phát động lớn nhất và công suất cực đại thì gia tốc và vận tốc của xe tính nhƣ thế nào?
- Trƣờng hợp xe đạt công suất cực đại mà vận tốc của xe nhỏ hơn vận tốc cần đạt thì lực F phải có giá trị nhƣ thế nào, công A của động cơ chuyển hóa thành gì?
- Thời gian để vận tốc của xe tiếp tục tăng từ giá trị vận tốc khi công suất cực đại tới vận tốc v tính nhƣ thế nào?
Bài tập 13
1. Kiểu hƣớng dẫn: Orixtic 2. Câu hỏi định hƣớng tƣ duy:
- Động năng của vật đƣợc xác định nhƣ thế nào?
- Để xác định động năng của vật so với xe cần xác định những đại lƣợng vật lí nào?
- Để xác định động năng của vật so với đất cần xác định những đại lƣợng vật lí nào?
- Vận tốc của vật trƣớc khi ném và sau khi ném có giá trị nhƣ thế nào? - Xác định vận tốc của vật đối với xe và đối với đất nhƣ thế nào? Áp dụng công thức gì?
Bài tập 14:
1. Kiểu hƣớng dẫn: Orixtic 2. Câu hỏi định hƣớng tƣ duy:
- Áp dụng biểu thức nào để tính thế năng của hệ vật? Cần phải xác định những đại lƣợng vật lí nào?
- Để tính độ biến thiên thế năng của hệ vật cần tính thế năng của vật ở những vị trí nào?
Bài tập 15:
47 2. Câu hỏi định hƣớng tƣ duy:
- Áp dụng biểu thức nào tính thế năng của hệ vật?
- Công của trọng lực và công của lực đàn hồi tính nhƣ thế nào? Thế năng của hệ xác định nhƣ thế nào qua công của trọng lực và công của lực đàn hồi?
Bài tập 16:
1. Kiểu hƣớng dẫn: Orixtic 2. Câu hỏi định hƣớng:
- Vật chuyển động trên BC chịu tác dụng của lực nào? Có thể áp dụng định luật gì để tính vận tốc của vật?
- Chọn gốc thế năng của vật ở vị trí nào để việc giải bài toán đơn giản nhất?
- Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho vật ở những vị trí nào?
- Vật chuyển động trên CD chịu tác dụng những lực gì? Áp dụng định luật gì để tính hệ số ma sát giữa vật và mặt CD? Công của lực ma sát có mối liên hệ nhƣ thế nào với độ biến thiên cơ năng của vật.
Bài tập 17:
1. Kiểu hƣớng dẫn: Orixtic 2.Câu hỏi định hƣớng:
- Vận tốc của vật tại độ cao cực đại có đặc điểm gì?
- Độ cao cực đại của vật đƣợc xác định thông qua biểu thức tính đại lƣợng nào?
- Tại vị trí vật có độ cao cực đại thì cơ năng có mối liên hệ nhƣ thế nào so với động năng và thế năng?
- Cơ năng của vật tại vị trí cao nhất tính nhƣ thế nào?
+ Tại vị trí vật có độ cao cực đại vật chịu tác dụng của những lực nào? + Có thể áp dụng định luật gì?
48 + Chọn gốc thế năng nhƣ thế nào?
- Tại thời điểm vật có động năng bằng thế năng thì cơ năng có mối quan hệ nhƣ thế nào với động năng?
Bài tập 18:
1. Kiểu hƣớng dẫn: Orixtic 2. Câu hỏi định hƣớng:
- Trong quá trình chuyển động dây giãn, vậy có những lực nào tác dụng lên vật?
- Trong quá trình chuyển động đại lƣợng nào đƣợc bảo toàn? - Tại B gia tốc của vật có phƣơng chiều thế nào?
Bài tập 19:
1. Kiểu hƣớng dẫn: Định hƣớng khái quát. 2. Câu hỏi định hƣớng:
- Để xác định lực tác dụng của quả cầu lên vòng xiếc cần phải xác định đại lƣợng vật lí nào?
+ Vận tốc của m tại vị trí M đƣợc xác định nhƣ thế nào? Có thể sử dụng định luật gì?
+ Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng của vật tại những vị trí nào?Chọn gốc thế năng tại vị trí nào cho việc giải bài toán là phù hợp nhất?
- Tại M có những lực nào tác dụng lên m? Kết hợp sử dụng kiến thức nào để tính lực nén do quả cầu tác dụng lên vòng xiếc?
- Tại điểm cao nhất của vòng tròn có những lực nào tác dụng lên bi? - Để hòn bi có thể vƣợt qua vòng tròn thì lực vòng tròn tác dụng lên bi tại điểm cao nhất D phải thỏa mãn điều kiện gì?
Bài tập 20:
1. Kiểu hƣớng dẫn: Orixtic 2. Câu hỏi định hƣớng:
49
- Áp dụng định luật gì để tính vận tốc của bi? - Chọn gốc thế năng tại vị trí nào?
- Để bi không vƣợt khỏi chậu thì vận tốc của bi phải thỏa mãn điều kiện gì?
Bài tập 21:
1. Kiểu hƣớng dẫn: Orixtic 2. Câu hỏi định hƣớng:
- Vật chuyển động phải thỏa mãn điều kiện nào để vật không rơi ra sau xe? - Vận tốc vật và xe thay đổi nhƣ thế nào trong quá trình vật trƣợt trên sàn xe?
- Đại lƣợng nào của hệ vật đang xét đƣợc bảo toàn?
-Động năng của xe thay đổi nhƣ thế nào? Biểu thức tƣơng ứng?
Bài tập 22:
1. Kiểu hƣớng dẫn: Định hƣớng khái quát. 2. Câu hỏi định hƣớng:
- Hệ vật đang xét gồm những vật nào, có phải hệ kín không? - Mô tả hiện tƣợng vật lí xảy ra:
+ Vật có lên tới nêm bên phải không? Tại sao?
+ Có thể chia chuyển động của vật thành mấy giai đoạn? - Áp dụng định luật gì để giải bài toán?
+ Đối với hệ kín đại lƣợng vật lí nào đƣợc bảo toàn?
+ Viết phƣơng trình định luật bảo toàn động lƣợng, bảo toàn cơ năng cho từng giai đoạn?
Bài tập 23:
1. Kiểu hƣớng dẫn: Orixtic 2. Câu hỏi định hƣớng:
50
- Đối với va chạm đàn hồi đại lƣợng vật lí nào đƣợc bảo toàn? - Sau va chạm trạng thái của hệ vật thay đổi nhƣ thế nào? - Khi nào thì lò xo co cực đại? Mô tả hiện tƣợng vật lí xảy ra? - Có thể sử dụng định luật gì để tính đƣợc độ co cực đại của lò xo?
Bài tập 24:
1. Kiểu hƣớng dẫn: Orixtic 2. Câu hỏi định hƣớng:
- Hệ vật cần khảo sát gồm những vật nào?
- Trong va chạm đàn hồi xuyên tâm đại lƣợng vật lí nào đƣợc bảo toàn? Áp dụng định luật gì để tính vận tốc của con lắc ngay sau va chạm?
- Sau va chạm, con lắc chuyển động nhƣ thế nào? Áp dụng định luật gì để tính đƣợc góc lệch cực đại của con lắc?
Bài tập 25:
1. Kiểu hƣớng dẫn: Orixtic 2. Câu hỏi định hƣớng:
- Sau va chạm hệ vật biến đổi nhƣ thế nào?
- Có thể áp dụng định luật gì để tính vận tốc của vật sau va chạm? + Trong va chạm xuyên tâm đại lƣợng vật lí nào đƣợc bảo toàn?
+ Động lƣợng của hệ đƣợc xác định nhƣ thế nào? Động lƣợng của hệ đƣợc bảo toàn theo phƣơng nào?
- Độ cao mà vật đạt đƣợc xác định thông qua đại lƣợng vật lí nào? Áp dụng định luật gì để tính đƣợc độ cao vật đạt đƣợc?
+ Cơ năng của hệ có thay đổi trong quá trình va chạm không? + Chọn gốc thế năng nhƣ thế nào cho việc giải bài toán là đơn giản nhất?
Bài tập 26:
51 2. Câu hỏi định hƣớng:
- Cơ năng của vật tại lúc rơi đƣợc xác định nhƣ thế nào?
- Vận tốc của vật lúc chạm đất có thể xác định qua đại lƣợng vật lí nào? - Bỏ qua lực cản của không khí có thể áp dụng định luật gì để tính đƣợc vận tốc của vật lúc chạm đất.
- Lực cản trung bình của đất tính qua biểu thức nào?
Bài tập 27:
1. Kiểu hƣớng dẫn: Định hƣớng khái quát. 2. Câu hỏi định hƣớng:
- Hệ vật cần khảo sát gồm những vật nào? - Va chạm của búa và cọc là va chạm gì? - Xác định lực cản của đất nhƣ thế nào?
+ Công lực cản của đất xác định nhƣ thế nào?
+ Công lực cản của đất có mối quan hệ gì với độ biến thiên cơ năng của hệ?
+ Độ biến thiên cơ năng của hệ đƣợc tính nhƣ thế nào? Cần phải xác định những đại lƣợng vật lí nào?
+ Áp dụng định luật nào để tính vận tốc của búa và cọc ngay sau va chạm?
- Phần năng lƣợng búa bị tiêu hao xác định nhƣ thế nào?
- Phần năng lƣợng thắng lực cản của búa có mối quan hệ nhƣ thế nào với công của lực cản của đất?