giờ học trên lớp
GIÁO ÁN 1:
BÀI HỌC: CHUYỂN ĐỘNG CƠ I. Mục tiêu:
- Nắm được khái niệm chuyển động, khái niệm chất điểm. - Nắm được phương trình chuyển động, phương trình quỹ đạo.
- Lấy được các ví dụ trong thực tiễn liên quan đến kiến thức đang học.
2. Về kỹ năng:
- Phát triển kỹ năng phát hiện và giải quyết vấn đề. - Rèn luyện kỹ năng tự học, tự nghiên cứu
- Phát triển kỹ năng hợp tác theo nhóm.
- Rèn luyện kỹ năng nêu ý kiến và bảo vệ ý kiến của mình.
- Áp dụng phương trình chuyển động để xác định vị trí của chất điểm trong quá trinh chuyển động và xác định hình dạng đường đi thông qua phương trình quỹ đạo.
- Biết tìm phương trình quỹ đạo khi đã có phương trình chuyển động. 3. Về thái độ:
- Yêu thích môn Vật lí
- Tinh thần không ngừng học hỏi, khám phá kiến thức mới mẻ
II. Xây dựng tiến trình dạy học: Hoạt động 1:
Giáo viên giới thiệu trước những nội dung cần cần đọc để phục vụ cho bài giảng và đề ra những yêu cầu cụ thể khi cho sinh viên đọc các tài liệu đó.
1. Chuyển động là gì?
- Chuyển động cơ là sự dời chỗ của vật theo thời gian. Khi vật dời chỗ thì có sự thay đổi khoảng cách giữa vật và những vật khác coi như đứng yên. Vật đứng yên gọi vật mốc.
- Chuyển động cơ có tính tương đối.
2. Chất điểm. Quỹ đạo chất điểm:
- Khi khảo sát chuyển động của một vật, nếu kích thước của vật nhỏ so với phạm vi chuyển động của nó thì vật được coi là một chất điểm, chỉ mhư một điểm hình học và có khối lượng của vật.
- Khi chuyển động thì chất điểm vạch một đường trong không gian gọi là quỹ đạo.
Để xác định chuyển động của một chất điểm chúng ta cần biết vị trí của chất điểm tại những thời điểm khác nhau. Nói cách khác, chúng ta cần biết sự phụ thuộc theo thời
gian của bán kính vectơ của chất điểm :
= (t)
Phương trình này biểu diễn vị trí của chất điểm theo thời gian và gọi là phương trình
chuyển động của chất điểm.
Trong hệ tọa độ Đề-các, phương trình chuyển động của chất điểm là một hệ gồm ba phương trình :
x = x(t);y = y(t) ;z = z(t)
4. Phương trình quĩ đạo :
Khi chuyển động, các vị trí của chất điểm ở các thời điểm khác nhau vạch ra trong không gian một đường cong liên tục nào đó gọi là quĩ đạo của chuyển động. Phương trình mô tả đường cong quĩ đạo gọi là phương trình quĩ đạo. Trong hệ tọa độ Đề-các phương trình quĩ đạo có dạng :
f(x,y,z) = C (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
trong đó f là một hàm nào đó của các tọa độ x, y, z và C là một hằng số.
Về nguyên tắc, nếu ta biết phương trình chuyển động (I.1) thì bằng các khử tham số t ta có thể tìm được mối liên hệ giữa các tọa độ x, y, z tức là tìm được phương trình quĩ đạo. Vì vậy, đôi khi người ta còn gọi phương trình chuyển động (I.1) là phương trình quĩ đạo cho ở dạng tham số.
5. Chuyển động tịnh tiến:
Khi vật chuyển động tịnh tiến, mọi điểm của nó có quỹ đạo giống hệt nhau, có thể chồng khít lên nhau.
Hoạt động 2:
SV trả lời một số câu hỏi trong bài học
Câu hỏi Dự kiến câu trả lời của SV
1. Hệ qui chiếu là gì? SV: - Để xác định vị trí của một chất điểm, người ta chọn một vật mốc,
2. Tại sao nói khái niệm chuyển động hay đứng yên chỉ có tính chất tương đối? Cho ví dụ minh họa.
3. Định nghĩa chất điểm? Định nghĩa chất điểm có tính chất tương đối hay tuyệt đối? Tại sao? Cho ví dụ.
4. Phương trình chuyển động là gì? Dựa vào phương trình chuyển động ta biết được điều gì?
5. Phương trình quỹ đạo là gì? Dựa vào phương trình quỹ đạo ta biết được điều gì?
gắn vào đó một hệ tọa độ và một đồng hồ đo thời gian thích hợp, khi đó vị trí của chất điểm được xác định trong hệ tọa độ này.
- Hệ quy chiếu = Hệ toạ độ + gốc thời gian.
SV: - Tùy theo vật mốc ta chọn là chuyển động hay dứng yên mà chất điểm chuyển động hay đứng yên. Ta nói chuyển động hay đứng yên có tính chất tương đối.
- Khi khảo sát chuyển động của một vật, nếu kích thước của vật nhỏ so với phạm vi chuyển động của nó thì vật được coi là một chất điểm, xem chất điểm chỉ mhư một điểm hình học và có khối lượng bằng khối lượng của vật.
- Định nghĩa chất điểm chỉ có tính chất tương đối. Vì nó phụ thuộc vào kích thước của vật so với chiều dài quỹ đạo.
- Phương trình chuyển động là những hàm số theo thời gian. Dựa vào phương trình chuyển động ta biết được qui luật thay đổi vị trí của chất điểm.
- Phương trình quỹ đạo là phương trình mô tả dạng quỹ đạo của chất điểm. Nó xác định mối quan hệ giữa các tọa độ x, y, z của chất điểm. Dựa vào phương trình quỹ đạo ta có thể biết hình dạng
6. Muốn xác định chuyển động của một vật cần xác định những yếu tố nào?
7. Nêu định nghĩa chuyển động tịnh tiến, cho ví dụ.
đường đi của chất điểm.
- - Muốn xác định chuyển động của một vật cần xác định phương trình chuyển động và phương trình quỹ đạo.
- - Dựa vào phương trình chuyển động ta xác định được vị trí của chất điểm ở thời điểm t bất kỳ, còn phương trình quỹ đạo cho ta biết hình dạng đường đi.
- Khi vật chuyển động tịnh tiến, mọi điểm của nó có quỹ đạo giống hệt nhau, có thể chồng khít lên nhau.
Hoạt động 3:
Vận dụng một số kiến thức bài học giải một số bài tập sau bài học.
Bài tập 1:Xác định quỹ đạo của chất điểm chuyển động với phương trình chuyển động sau:
a. x = -t; y = 2t2; z = 0 b. x = -3; y = sint; z = 2cost c. x = cost; y = cos2t; z = 0 d. x = 0; y = 3e-2t ; z = 4e2t (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dự kiến bài làm của SV :
a/
y = 2x2
b /
ta có:
thay vào ta được
Vậy pt quỹ đạo là 1 elip
c/
y = cos2t =
Thay x- cost ta được y =
Vậy pt quỹ đạo là 1 parabol d/
y.z = = = = 12
Vậy quỹ đạo là 1 hybebol
rr= - 4t.ir + 3t2. rj + kr (m; s)
Viết phương trình chuyển động và phương trình quỹ đạo của chất điểm. Cho biết dạng quỹ đạo của chuyển động.
Dự kiến bài làm của SV :
Phương trình chuyển động : x = - 4t ; y = 3t2 ; z = 1 ; phương trình quỹ đạo :
từ phương trình chuyển động khử t ta được phương trình quỹ đạo : 2 3 16
x y = quỹ đạo của hạt là một nhánh parabol.
Bài tập 3 : Vị trí một hạt được xác định bởi: x = 6t + 2t3 + 2 (m; s).
Tìm vị trí của hạt lúc bắt đầu chuyển động (t = 0), và vị trí sau 2s kể từ lúc bắt đầu chuyển động.
Dự kiến bài làm của SV :
lúc bắt đầu chuyển động (t = 0): x = 2 (m)
sau 2s kể từ lúc bắt đầu chuyển động. (t = 2): x = 30 (m)
III. Củng cố kiến thức và vận dụng:
- Câu hỏi yêu cầu SV tự nghiên cứu sâu bài học:
1. Hệ qui chiếu là gì? Tại sao nói khái niệm chuyển động hay đứng yên chỉ có tính chất tương đối? Cho ví dụ minh họa.
2. Hãy phân biệt hệ tọa độ và hệ quy chiếu. Cho ví dụ?
3. Định nghĩa chất điểm? Định nghĩa chất điểm có tính chất tương đồi hay tuyệt đối? Tại sao? Cho ví dụ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4. Phân biệt sự khác nhau giữa phương trình chuyển động và phương trình quĩ đạo của chuyển động.
5. Khi xe đạp chạy trên đường thẳng, một điểm trên vành bánh xe sẽ vẽ một đường tròn. Đúng hay sai?
6. Muốn xác định chuyển động của một vật cần xác định những yếu tố nào? 7. Nêu định nghĩa chuyển động tịnh tiến, cho ví dụ.
SV giải các bài tập: Bài 4 (câu a), Bài 7 (câu a), Bài 14 (câu a) ở phần phần phụ lục 4 (bài tập tự giải) và bài 2 trong giáo trình vật lý đại cương của trường Cao đẳng Công thương Thành phố Hồ Chí Minh.
GIÁO ÁN 2:
BÀI HỌC: VẬN TỐC I. Mục tiêu: 1. Về kiến thức:
- Nắm được khái niệm vận tốc trung bình, vận tốc tức thời. - Nắm đượcbiểu thức vận tốc trong hệ tọa độ Đề-các .
- Vận dụng được các công thức vận tốc để giải các bài tập liên quan đến kiến thức đang học.
2. Về kỹ năng:
- Phát triển kỹ năng phát hiện và giải quyết vấn đề. - Rèn luyện kỹ năng tự học, tự nghiên cứu
- Phát triển kỹ năng hợp tác theo nhóm.
- Rèn luyện kỹ năng nêu ý kiến và bảo vệ ý kiến của mình.
- Áp dụng các công thức vận tốc để giải các bài tập liên quan đến kiến thức đang học.
- Biết tìm vận tốc trung bình, vận tốc tức thời khi biết được phương tình chuyển động.
3. Về thái độ:
- Yêu thích môn Vật lí
- Tinh thần không ngừng học hỏi, khám phá kiến thức mới mẻ
II. Xây dựng tiến trình dạy học: Hoạt động 1:
Giáo viên giới thiệu trước những nội dung cần cần đọc để phục vụ cho bài giảng và đề ra những yêu cầu cụ thể khi cho sinh viên đọc các tài liệu đó.
1. Độ dời:
a/ Độ dời:
- Xét chuyển động của chất điểm theo một quỹ đạo bất kì, tại thời điểm t1
chất điểm ở vị trí M1, ở thời điểm t2 chất điểm ở vị trí M2. Trong khoảng thời gian ∆
t = t2 - t1 chất điểm đã dời từ M1 đến M2.
Véctơ M Muuuuuur1 2gọi là véctơ độ dời của chất điểm trong khoảng thời gian trên. b/ Độ dời trong chuyển động thẳng:
- Trong chuyển động thẳng, véctơ độ dời nằm trên đường thẳng quỹ đạo, nếu chọn trục Ox trùng với đường thẳng quỹ đạo thì véctơ độ dời có phương trùng với trục Ox. Giá trị đại số tính theo biểu thức: ∆x=x2- x1.
- Trong chuyển động thẳng, thay cho véctơ độ dời, ta xét giá trị đại số của nó là ∆x: gọi là độ dời.
2. Độ dời và quãng đường đi:
Nếu chất điểm chuyển động theo một chiều và lấy chiều đó làm chiều dương của trục tọa độ thì độ dời trùng với quãng đường đi được.
3. Vận tốc trung bình, vận tốc tức thời: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Xét một chuyển động đơn giản là chuyển động thẳng. Giả sử sau khoảng thời gian ∆
t chất điểm đi được một đoạn đường ∆sthì theo định nghĩa vận tốc trung bình vtb
của chất điểm trên đoạn đường đó là :
t s vtb ∆ ∆ =
Dĩ nhiên vrtbmô tả càng gần đúng vận tốc của chất điểm trên đoạn đường ∆sđó nếu sr
∆ càng nhỏ, tức là khi ∆ t càng nhỏ. Khi ∆ t → 0 thì vrtb sẽ tiến tới giới hạn gọi là
vận tốc tức thời vr: dt s d t s v t r r r = ∆ ∆ =lim∆→0
Vậy vectơ vận tốc luôn hướng theo phương tiếp tuyến của quĩ đạo và có
chiều là chiều của chuyển động. Nếu ta gọi là vectơ đơn vị hướng theo phương
tiếp tuyến và có chiều là chiều của chuyển động thì ta có thể viết :
r r vτr
dt s d
Biểu thức trên cho thấy vectơ vận tốc có độ lớn là v =dtdsvà có phương và chiều hướng theo vectơ đơn vị . Nói chung, khi chất điểm chuyển động trên quĩ đạo thì vectơ có thể thay đổi phương nhưng tại mỗi điểm của quĩ đạo thì luôn hướng theo phương tiếp tuyến của quĩ đạo tại điểm đó.
4. Biểu thức vận tốc trong hệ tọa độ Đề-các:
Vì vận tốc là một vectơ nên ta có thể phân tích thành ba thành phần trên ba trục của hệ tọa độ Đề-các như sau :
k v j v i v vr= x.r+ y.r+ z.r
Mặt khác ta có thể viết như sau :
⇒ vr=dr dt r = dxi dy j dzk dt + dt + dt r r r = v .i v .j v .kx r+ y r+ z r Độ lớn: v= v2x + +v2y v2z
So sánh với biểu thức ở trên, ta suy ra :
dt dx
vx = ; vy =dydt ; vz = dtdz
Vậy, trong hệ tọa độ Đề-các, muốn tính thành phần của vận tốc trên một trục nào đó thì ta chỉ việc lấy đạo hàm theo thời gian của thành phần tương ứng của vectơ bán
kính .
5. Chuyển động thẳng đều:
a/ Định nghĩa: là chuyển động có vectơ vận tốc không thay đổi theo thời gian. b/ Phương trình chuyển động: x = xo + v.t
tọa độ x là một hàm bậc nhất của thời gian.
6. Đồ thị:
a/ Đồ thị tọa độ: Đồ thị là một đường thẳng xiên góc xuất phát từ điểm có tọa độ ( xo, 0 ). Độ dốc của đường thẳng là: tanα = x xo
t
- (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
thẳng đều, hệ số góc của đường biểu diễn tọa độ theo thời gian có giá trị bằng vận tốc.
- Khi v > 0, tanα > 0: đường biểu diễn đi lên phía trên
- Khi v < 0, tanα< 0: đường biểu diễn đi xuống phía dưới
b/ Đồ thị vận tốc:
- Trong chuyền động thẳng đều, vận tốc không đổi. Đồ thị biểu diễn vận tốc theo thời gian là một đường thẳng song song với trục thời gian.
- Độ dời (x - xo) được tính bằng diện tích hình chữ nhật có một cạnh bằng vo và một cạnh bằng t.
Ở đây vận tốc tức thời không đổi,bằng vận tốc đầu vo: v = vo.
Hoạt động 2:
SV trả lời một số câu hỏi trong bài học
Câu hỏi Dự kiến câu trả lời của SV
1. Vận tốc trung bình là gì. Nêu ý nghĩa vật lý của chúng?
2. Vận tốc tức thời là gì. Nêu ý nghĩa vật lý của chúng ?
3. Chuyển động thẳng đều là gì? Trình bày phương trình của chuyển động thẳng đều.
SV: - Vận tốc trung bình của chất điểm là đại lượng đo bằng đường đi trung bình của chất điểm trong mỗi đơn vị thời gian. Nó đặc trưng cho độ nhanh chậm trung bình của chất điểm trong một khoảng thời gian nào đó.
-Vận tốc tức thời có trị số bằng đạo hàm của đường đi theo thời gian. Nó đặc trưng cho độ nhanh chậm và phương chiều của chất điểm ở thời điểm t bất kỳ.
- Chuyển động thẳng đều là chuyển động có vectơ vận tốc không thay đổi theo thời gian.
- Phương trình chuyển động: x = xo + v.t
3. Đồ thị toạ độ và đồ thị vận tốc của chuyển động thẳng đều có dạng như thế nào?
4. Viết biểu thức vận tốc trong hệ tọa độ Đề-các. Các thành phần vận tốc theo 3 trục x,y,z được xác định như thế nào?
đường thẳng xiên góc xuất phát từ điểm có tọa độ ( xo, 0 ). Độ dốc của đường thẳng là: tanα = x xo
t
-
= v. Vậy trong chuyển động thẳng đều, hệ số góc của đường biểu diễn tọa độ theo thời gian có giá trị bằng vận tốc.
- Khi v > 0, tanα > 0: đường
biểu diễn đi lên phía trên
- Khi v < 0, tanα< 0: đường
biểu diễn đi xuống phía dưới b/ Đồ thị vận tốc:
- Đồ thị biểu diển vận tốc theo thời gian là một đường thằng song song với trục thời gian.
Vì vận tốc là một vectơ nên ta có thể phân tích thành ba thành phần trên ba trục của hệ tọa độ Đề-các như sau :
k v j v i v vr= x.r+ y.r+ z.r (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mặt khác ta có thể viết như sau :