7. Cấu trỳc luận văn
2.2.4.5 Bài tập phần cơ học chất lưu
Bài 1:
a, Túm tắt yờu cầu của bài tập
- Dữ kiện: Người thợ lặn đang làm việc dưới đỏy biển sõu - Yờu cầu: - Vỡ sao bộ đồ của thợ lặn nhỡn cú vẻ nặng nề?
- Bỡnh khớ đeo sau lưng cú tỏc dụng gỡ? b, Phõn tớch nội dung bài tập
Ta đó biết, ỏp suất chất lỏng phụ thuộc vào độ sõu, người thợ lặn làm việc dưới nước sẽ chịu tỏc dụng của ỏp lực lờn cơ thể.
Để lặn dễ dàng thỡ cần phải cú trọng lượng do đú người ta đeo thờm bỡnh khớ, ngoài ra cũn để cung cấp ụxi trong khi lặn.
c, Xõy dựng và lập luận
a. Dưới đỏy biển, do cú độ sõu lớn nờn ỏp suất do chất lỏng tỏc dụng lờn người thợ lặn rất là lớn. Việc trang bị quần ỏo lặn thớch hợp cho người thợ lặn sẽ giỳp họ chịu được ỏp lực do nước gõy ra.
b. Bỡnh khớ đeo sau lưng cú tỏc dụng cung cấp ụxi cho người thợ lặn để họ cú thể làm việc trong thời gian lõu dài dưới đỏy biển. Ngoài ra, sức nặng của nú cũn làm cho người thợ lặn dễ lặn xuống sõu và di chuyển dưới đỏy biển.
Khi ta đi bơi ở bể bơi hoặc cỏc con sụng thỡ ta cảm thấy ở dưới nước khú thở hơn so với ở trờn bờ, đú cũng chớnh là vỡ ỏp lực chất lỏng tỏc dụng lờn cơ thể người.
Bài 2:
Túm tắt yờu cầu của bài tập
- Dữ kiện: Những người chốo thuyền trờn sụng cho biết một kinh nghiệm là: Thuyền đi xuụi dũng thỡ nờn đi ở giữa sụng, cũn đi ngược dũng thỡ nờn đi sỏt bờ - Yờu cầu: Giải thớch
b, Phõn tớch nội dung bài tập
Khi chốo thuyền trờn sụng thỡ vận tốc của thuyền so với bờ: V→tb =V→tn+V→nb
Nếu thuyền đi ngược dũng: V→tn ↑↓V→nb ⇒Vtb =Vtn−Vnb
c, Xõy dựng và lập luận
Ta đó biết vận tốc dũng chảy (hay chớnh là vận tốc của nước đối với bờ) ở giữa sụng lớn hơn ở hai bờn bờ.
Khi người chốo thuyền xuuụi dũng thỡ vận tốc của thuyền đối với bờ:
nb tn tb V V
V = + , do đú người chốo thuyền nờn đi giữa dũng để tăng vận tốc.
Khi người chốo thuyền ngược dũng thỡ vận tốc của thuyền đối với bờ:
nb tn tb V V
V = − , do đú người chốo thuyền nờn đi gần bờ để giảm sức cản của nước.
Bài 3:
a, Túm tắt yờu cầu của bài tập
-Dữ kiện: Những con cỏ voi bơi trong biển ta thấy đằng sau nú cú bọt súng cuồn cuộn trào lờn
- Yờu cầu: Giải thớch
b, Phõn tớch nội dung bài tập
Khi cỏ voi bơi trong biển thỡ kộo theo dũng nước ở phớa sau đuụi cỏ voi chuyển động. Do đú cú sự chờnh lệch ỏp suất.
c, Xõy dựng lập luận
Khi cỏ voi bơi trong biển thỡ kộo theo dũng nước ở phớa sau đuụi cỏ voi chuyển động. Dũng nước chuyển động sau đuụi cỏ voi gõy ra một ỏp suất nhỏ hơn ỏp suất của nước đứng yờn ở hai bờn.sự chờnh lệch ỏp suất đú gõy ra dũng xoỏy cú bọt súng cuồn cuộn trào lờn.
Bài 4:
a, Túm tắt yờu cầu của bài tập
- Dữ kiện: Khi xõy dựng cỏc nhà mỏy thuỷ điện người ta đặt tua bin dưới một thỏc nước, nhưng cú tỡm cỏch làm thế nào để hướng nước chỏy xuống tua bin gần như là đường thẳng đứng.
- Yờu càu: Giải thớch
b, Phõn tớch nội dung bài tõp
Nếu nước chảy xiờn thỡ tốc độ giữa cỏc lớp chất lỏng khỏc nhau, do đú cú sự mất mỏt năng lượng do nội ma sỏt.
• 1 v 1 ' v 2 ' v 2 v FA A A F B c, Xõy dựng lập luận
Khi xõy dựng nhà mỏy thủy điện thỡ người ta thiết kế sao cho tua bin nhận được năng lượng từ nước là lớn nhất. Nếu nước chảy xiờn thỡ tốc độ giữa cỏc lớp chất lỏng khỏc nhau, do đú cú sự mất mỏt năng lượng do nội ma sỏt. Nếu nước chảy gần như thảng đứng thỡ tốc độ giữa cỏc lớp chất lỏng gần như bằng nhau, do đú sự mất mỏt năng lượng do nội ma sỏt là khụng đỏng kể.
Bài 5:
a, Túm tắt yờu cầu của bài tập
- Dữ kiện: Qủa búng chuyển động theo đường lượn cong kể cả khi trời khụng cú giú
- Yờu cầu: Giải thớch
b, Phõn tớch nội dung bài tập
Chuyển động của quả búng là tổng hợp của hai chuyển động: chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay.Vận tốc của khụng khớ xung quanh búng là tổng hợp của vận tốc do chuyển động tịnh tiến và chuyểns động quay gõy ra. Do dú cú sự chờnh lệch vận tốc khụng khớ ở hai bờn búng. Dẫn đến sự chờnh lệch ỏp suất ở hai bờn. c, Xõy dựng lập luận
Muốn búng bay theo hỡnh vũng cung người sỳt phải làm cho búng bay xoỏy tức vừa chuyển động tịnh tiến vừa quay. Trong chuyển động tịnh tiến vận tốc của dũng khớ hai bờn búng là V→1 và V→'1 (V1=V1'). Trong chuyển động quay vận tốc của dũng khớ chuyển động trũn làV→2 và V→'2
(V2=V2'). Vận tốc tổng hợp của dũng khớ cú độ lớn: Mặt A: VA=V1 - V2 ; mặt B: VB=V1 + V2 .
Vậy VA<VB nờn dũng khớ bờn A gõy một ỏp suất tĩnh PA lớn hơn bờn B là PB. Cả hai ỏp suất này đều nhỏ hơn ỏp suất tĩnh của khớ đứng yờn, nờn
khụng khớ dứng yờn bờn A và bờn B sẽ tỏc dung lờn búng những lực FA và FB. Với FA<FB, kết quả là búng sẽ lệch khỏi quỹ đạo thẳng bay theo đường cong bay sang phớa bờn A.
2.3. SOẠN THẢO TIẾN TRèNH DẠY HỌC SỬ DỤNG BTĐT THEO HƯỚNG TRỰC QUAN TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT
Bài 10. TÍNH TƯƠNG ĐỐI CỦA CHUYỂN ĐỘNG CễNG THỨC VẬN TỐC
I. MỤC TIấU 1. Kiến thức
- Hiểu được chuyển động cú tớnh tương đối, cỏc đại lượng động học như độ dời, vận tốc cũng cú hướng tương đối.
- Hiểu rừ cỏc khỏi niệm vận tốc tuyệt đối, vận tốc cũng cú tương đối, vận tốc kộo theo cụng thức cộng vận tốc, ỏp dụng giải cỏc bài toỏn đơn giản.
2. Kỹ năng
- Tư duy lụgic toỏn học - Vận dụng giải bài tập
II. CHUẨN BỊ 1. Giỏo viờn
- Cỏc cõu hỏi, vớ dụ về chuyển động trũn đều.
- Biờn soạn cõu hỏi 1-3 SGK dưới dạng trắc nghiệm. - Chuẩn bị bài tập SGK.
- Tranh vẽ cỏc vớ dụ về tớnh tương đối của chuyển động cơ.
2. Học Sinh
- ễn tập về chuyển động cơ
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ
Hướng dẫn của GV Hoạt động của HS - Đặt cõu hỏi cho HS; Chuyển động cơ là
gỡ? tại sao phải chọn qui chiếu?
- Yờu cầu 1 HS lờn bảng vẽ hệ qui chiếu của một chuyển động.
- Yờu cầu học sinh nhận xột cỏc cõu trả lời của bạn.
- Lờn trả lời cõu hỏi
- Biểu diễn hệ qui chiếu của một chuyển động.
- Nhận xột trả lời của bạn.
Đặt vấn đề vào bài mới: Đi xe mỏy trong mưa ta thường cú cảm giỏc cỏc giọt nước mưa rơi nghiờng (hắt vào mặt ta) ngay cả khi trời lặng giú. Lẽ ra khi lặng giú, cỏc giọt mưa sẽ rơi thẳng đứng và khụng thể hắt vào mặt ta được. Vậy tại sao lại cú điều dường như vụ lý đú?
Bài học hụm nay chỳng ta sẽ cựng nhau đi trả lời cõu hỏi này.
Hoạt động 2 : Tỡm hiểu tớnh tương đối của chuyển động
Hướng dẫn của GV Hoạt động của HS Nội dung
-Cho HS xem hỡnh 10.1 SGK.
- Nờu cõu hỏi: hóy xỏc định hệ quy chiếu trong mỗi trườn hợp?
- Yờu cầu học sinh nhận xột cõu trả lời của bạn.
-Nhận xột cỏc cõu trả lời
- Cho HS thảo luận vấn đề được đưa ra ở
-Xem hỡnh vẽ H 10.1, phõn biệt cỏc hệ qui chiếu trong hỡnh vẽ?
- Nhận xột cõu trả lời của bạn.
- Thảo luận: về quỹ đạo của hạt mưa đối
1. Tớnh tương đối của chuyển động
*Kết quả xỏc định vị trớ và vận tốc của cựng một vật tựy thuộc hệ
đầu bài học.
- Yờu cầu học sinh rỳt ra kết luận.
với hệ quy chiếu gắn với người đứng yờn trờn mặt đất và người đang ngồi trờn xe mỏy chuyển động.
- Rỳt ra kết luận SGK
qui chiếu. Vị trớ (do đú quỹ đạo) và vận tốc của một vật cú tớnh tương đối.
Hoạt động 3 : Tỡm hiểu chuyển động của người đi trờn bố. Cụng thức cộng vận tốc. Hướng dẫn của GV Hoạt động của HS Nội dung -Yờu cầu: HS đọc SGK, xem hỡnh. -Cho HS thảo luận, yờu cầu trỡnh bày: hệ quy chiếu đứng yờn, hệ qui chiếu chuyển động, vận tốc tuyệt đối, vận tốc tương đối, vận tốc kộo theo. -Đọc SGK phần 2; xem hỡnh H 10.2 -Thảo luận tỡm hiểu: Hệ quy chiếu đứng yờn, hệ qui chiếu chuyển động, vận tốc tuyệt đối, vận tốc tương đối, vận tốc kộo theo.
2. Vớ dụ về chuyển động của người đi trờn bố
-Xột chuyển động của một người đi trờn một chiếc bố đang trụi trờn sụng.
Ta gọi hệ qui chiếu gắn với bờ sụng là hệ qui chiếu đứng yờn, hệ quy chiếu gắn với bố là hệ qui chiếu chuyển động. Vận tốc của người đối với hệ qui chiếu đứng yờn gọi là vận
-Gợi ý cỏch chứng minh: Chọn hệ quy chiếu, lập luận đưa ra cụng thức (10.1).
-Gợi ý cỏch chứng minh: Chọn hệ quy chiếu, lập luận đưa ra cụng thức (10.2). -Cho HS đọc phần 3, vẽ hỡnh H 10.4 -Xột cỏc trường -Xem hỡnh H 10.2 và tỡm hiểu cỏch chứng minh cụng thức (10.1) SGK. -Xem hỡnh H 10.3 và tỡm hiểu cỏch chứng minh cụng thức (10.2) SGK. -Đọc phần 3, vẽ hỡmh H 10.4 SGK, ghi nhận cụng thức cộng vận tốc (10.3) -Tỡm hiểu cụng
tốc tuyệt đối; Vận tốc của hệ quy chiếu chuyển động gọi là vận tốc tương đối; vận tốc của hệ quy chiếu chuyển động đối với hệ quy chiếu đứng yờn gọi là vận tốc kộo theo. Ta hóy tỡm cụng thức liờn hệ giữa cỏc vận tốc này.
a)Trường hợp người đi dọc từ cuối về phớa đầu bố
Ta chứng minh được v1,3 =v1,2+v2,3
(10.1)
trong đú v13 là vận tốc của người (1) đối với bờ (3), là vận tốc tuyệt đối.
12
v là vận tốc của người (1) đối với bố (2), là vận tốc tương đối
23
v là vận tốc của bố (2) đối với bờ (3), là vận tốc kộo theo.
b) Trường hợp người đi ngang trờn bố từ mạn này sang mạn kia
Tương tự ta cũng chứng minh được : 3 , 2 2 , 1 3 , 1 v v v = + (10.2) 3. Cụng thức vận tốc Từ cỏc lập luận ở mục 2 ta cú thể phỏt biểu quy tắc cộng vận tốc của một vật với hai hệ quy chiếu chuyển động tịnh tiến đối với nhau:
Tại mỗi thời điểm, vectơ vận tốc tuyệt đối bằng tổng vectơ vận tốc
hợp đặc biệt (vẽ hỡnh)? + v12 ↑↑v23 + v12 ↑↓v23 + v12 ⊥v23 -VD: Quan sỏt một diến viờn đúng phim, mọi người đó trầm trồ khen ngợi sự dũng cảm của anh ta lao mỡnh từ một chiếc ụtụ sang một chiếc xe mỏy đang chạy song song với ụtụ. Nhưng người đú khụng bị nguy hiểm. Hóy giải thớch? thức (10.3) trong cỏc trường hợp đặc biệt. - Nhận xột cõu trả lời của bạn.
- Suy nghĩ, trải lời cõu hỏi của giỏo viờn.
- Nhận xột cõu trả lời của bạn.
tương đối và vectơ vận tốc kộo theo. 3 , 2 2 , 1 3 , 1 v v v = + - v12 ↑↑v23 => v13=v12+v23 - v12 ↑↓v23 => v13=v12 - v23 - v12 ⊥v23 => 2 23 2 12 13 v v v = +
- v13 là vận tốc của người (1) đối với xe mỏy (3), là vận tốc tuyệt đối.
12
v là vận tốc của người (1) đối với ụtụ (2), là vận tốc tương đối
23
v là vận tốc của ụtụ (2) đối với xe mỏy (3), là vận tốc kộo theo
(- v13 là vận tốc của người (1) đối với xe mỏy (3), là vận tốc tuyệt đối.
12
v là vận tốc của người (1) đối với mặt đất (2), là vận tốc tương đối
23
v là vận tốc của mặt đất (2) đối với xe mỏy (3), là vận tốc kộo theo) => Vận tốc của người diễn viờn đối với xe mỏy đang chuyển động bờn cạnh bằng khụng.
Hoạt động 4: Vận dụng, củng cố.
Hướng dẫn của GV Hoạt động của HS -Nờu cõu hỏi . Nhận xột cõu trả lời của
cỏc nhúm.
-Thảo luận nhúm trả lời cỏc cõu hỏi trắc nghiệm.
-Yờu cầu HS trỡnh bày đỏp ỏn.
-Đỏnh giỏ nhận xột kết quả giờ dạy
-Giải bài tập 4 (SGK).
- Trỡnh bày cỏch giải: chọn hệ quy chiếu, hỡnh vẽ và cỏch tớnh vận tốc. - Thảo luận: Trường hợp đặc biệt ở H 10.6.
- Ghi nhận kiến thức: Cụng thức cộng vận tốc.
Hoạt động 5: Hướng dẫn về nhà.
Hướng dẫn của GV Hoạt động của HS -Nờu cõu hỏi và bài tập về nhà.
-Yờu cầu: HS chuẩn bị bài sau
-Ghi cõu hỏi và bài tập về nhà. -Những sự chuẩn bị cho bài sau.
Bài 16. ĐỊNH LUẬT III NIU-TƠN
I. MỤC TIấU
1. Kiến thức
Hiểu được rằng tỏc dụng cơ bao giờ cũng diễn ra theo 2 chiều và lực tương tỏc giữa hai vật là hai lực trực đối.
2. Kỹ năng
Biết vận dụng định luật III Niu-tơn để giải thớch một số hiện tượng liờn quan đến sự bằng nhau và trỏi chiều của tỏc dụng và phản tỏc dụng.
II. CHUẨN BỊ
1. Giỏo viờn
- Dụng cụ thớ nghiệm như trong SGK và một số thớ nghiệm khỏc về định luật III Niu-tơn nếu cú.
- Làm thử, kiểm tra cẩn thận cỏc thớ nghiệm trước khi lờn lớp. 2. Học sinh
ễn lại khỏi niệm và cỏc đặc trưng của lực.
III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giỏo viờn
- Suy nghĩ, nhớ lại cỏc đặc trưng của lực và định luật II Niu-tơn. - Trỡnh bày cõu trả lời.
- Nờu cõu hỏi về cỏc đặc trưng của lực, yờu cầu HS phỏt biểu và viết biểu thức định luật II Niu-tơn
Đặt vấn đề vào bài mới: Cỏnh quạt nằm ngang của mỏy bay trực thăng cú thể quay hoặc bằng động cơ đặt trong thõn mỏy bay hoặc bằng phản lực của khớ thỏt ra từ những bộ phận đặc biệt ở cuối cỏnh quạt. Tại sao mỏy bay trực thăng dựng động cơ lại cần cú thờm
một cỏnh quạt đuụi nữa cũn mỏy bay trực thăng phản lực thỡ khụng cần cỏnh quạt đuụi? Bài học hụm nay sẽ trả lời cõu hỏi này.
Hoạt động 2: Tỡm hiểu nội dung định luật III Niu-tơn, lực và phản lực Hoạt động của GV Hoạt động của HS N ội dung
- Yờu cầu HS đọc vớ dụ 1 và quan sỏt hỡnh 16.1 - Nờu cõu hỏi.
- Lực nào làm cho Bỡnh chuyển động về phớa trước? Lực nào làm cho An chuyển động về phớa sau?
- Giỏo viờn kết luận. - Yờu cầu HS đọc vớ dụ 2 và quan sỏt hỡnh 16.2 - Lực nào làm cho thanh nam chõm dịch lại gần thanh sắt? Lực nào làm cho thanh sắt dịch lại gần thanh nam chõm? - Nhận xột cõu trả lời, kết luận. - Hướng dẫn HS, dẫn dắt để HS lập luận và tỡm ra - Đọc vớ dụ 1 và quan sỏt hỡnh 16.1 SGK, trả lời cõu hỏi: - Lực tỏc dụng của bạn An lờn bạn Bỡnh và Lực tỏc dụng của bạn Bỡnh lờn bạn An.
- Nhận xột cõu trả lời của bạn.
- Đọc vớ dụ 2 và quan sỏt hỡnh 16.2, trả lời cõu hỏi.
- Nhận xột cõu trả lời của bạn.
- Tỡm mối liờn hệ: sự tỏc dụng tương hỗ giữa hai vật. 1. Sự tương tỏc giữa cỏc vật. Nếu vật A tỏc dụng lờn vật B thỡ vật B cũng tỏc dụng lờn vật A Đú là sự