C. Những điểm cần chú ý khi tiến hành thí nghiệm:
B. Các tình huống xây dựng kiến thức định lí động năng a.Tình huống cơ bản
a.Tình huống cơ bản
GV gợi ý HS về hiện tượng chơi bóng đá. Khi một quả bóng đang nằm yên trên sân cỏ thì có một cầu thủ thực hiện một cú sút vào bóng làm cho động năng của bóng thay đổi. Giả sử khi bóng đang chuyển động với vận tốc v1 thì bị một cầu thủ thứ hai sút thêm cú sút nữa. Lúc này, động năng của bóng cũng thay đổi. Từ ví dụở trên, GV cho HS rút ra nhận xét: khi cầu thủ sút bóng nghĩa là đã tác dụng lực vào bóng thì làm cho động năng của bóng thay đổi.Từđó, HS phát hiện ra vấn đề là giữa lực tác dụng vào bóng và độ biến thiên động năng của bóng có mối liên hệ. Từ đây xuất hiện vấn đề: giữa độ biến thiên động năng của vật với lực tác dụng lên vật có mối liên hệ nào chi phối?
Tình huống này dẫn HS đến dự đoán tìm mối liên hệ. Nếu HS vẫn chưa hành động được thì GV có thể thu hẹp phạm vi dự đoán của HS bằng việc đưa ra bài toán.
b. Bài toán
Chúng ta có thể tìm mối liên hệ trên qua việc giải bài toán sau:
Một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v1 trên mặt phẳng ngang. Dưới tác dụng của lực F không đổi theo phương ngang làm vật đi được quãng
đường s theo hướng của lực và đạt đến vận tốc v2. Hãy tìm công của lực F.
Tình huống này dẫn HS đến hành động vận dụng kiến thức cũ để tìm câu trả
lời cho bài toán. Kết quả:
2 2 2 1 2 2 F mv mv A c. Phát hiện kiến thức mới
Kết quả của bài toán trên dẫn HS đến trả lời cho câu hỏi cơ bản một cách dễ
dàng. Kiến thức mới được phát hiện là độ biến thiên động năng của một vật bằng với công của ngoại lực tác dụng lên vật
2 2 2 2 2 1 2 1 2 2 F đ đ mv mv A W W
d.Khái quát hóa kiến thức
Công thức trên được tìm ra khi ta xét vật đang chuyển động dưới tác dụng của một lực F. Trường hợp nếu vật chuyển động dưới tác dụng của nhiều ngoại lực thì công của lực F là AF được thay bằng công A của tất cả các ngoại lực tác dụng lên vật nghĩa là: Wđ 2 Wđ 1 A .
e. Tình huống kiểm chứng
GV nhận xét kết luận trên được rút ra từ lí thuyết nên chúng có thể bị sai sót. Vì vậy, chúng ta cần phải đi kiểm chứng nó. Nếu vận dụng kết luận trên thì ta có thể suy ra được điều gì khi vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng và kiểm tra điều đó bằng thực nghiệm như thế nào ?
Nếu với định hướng trên HS chưa hành động được thì GV thu hẹp dần phạm vi định hướng cho HS bằng cách cung cấp thêm:
- Đối tượng thí nghiệm của chúng ta là một vật trụ trượt trên mặt phẳng nghiêng.Cho vật trượt không vận tốc đầu trên mặt phẳng nghiêng. Làm thế nào để
tìm vận tốc của vật khi vật đi được quãng đường s bằng kết luận trên và kiểm tra điều này bằng thực nghiệm như thế nào ?
- Để kiểm chứng định lí động năng chúng ta có các dụng cụ chính là một khối trụ làm vật trượt, một giá đỡ có gắn: thước đo đến milimet, một nam châm điện, một cổng quang điện , một hộp công tắc kép và một đồng hồđo thời gian hiện số.
HS vận dụng kết luận vừa tìm được về mối quan hệ giữa độ biến thiên động năng của vật với công ngoại lực tác dụng lên vật: Wđ 2 Wđ 1 A để suy ra hệ
quả kiểm tra được bằng thí nghiệm, các đại lượng cần đo, nêu cách tiến hành thí nghiệm và thực hành thí nghiệm.
Việc suy ra hệ quả kiểm tra được bằng thí nghiệm không quá khó nhưng hơi dài một chút, các thao tác của thí nghiệm tương đối đơn giản, cách xử lí kết quả
cũng nhanh chóng nên cũng vừa sức HS.
f.Hợp thức hoá kiến thức
GV yêu cầu HS phát biểu và viết biểu thức định lí động năng.
g.Vận dụng – củng cố
GV cho HS vận dụng kiến thức mới giải các bài tập sau và yêu cầu các em so sánh cách giải bằng kiến thức mới với cách giải bằng các kiến thức đã biết (nếu có thể được).
Bài 1: Một người đang ngồi trên toa tàu chuyển động với vận tốc v1 thì ném một viên sỏi có khối lượng m tới phía trước theo hướng chuyển động của tàu với vận tốc v2. Xác định động năng của viên sỏi.
Bài 2: Một ôtô có khối lượng 1,2 tấn đang chuyển động với vận tốc 36 km/ h thì tài xế thấy có một vật cản phía trước, cách đó khoảng 13m thì tài xế hãm phanh với lực hãm không đổi là 5000N. Hỏi xe có đâm vào vật cản hay không? Vì sao ?