Chúng tôi biên soạn BTĐT gồm 6 chuyên đề; trong mỗi chuyên đề có 2 bài tập mẫu; 2 bài tập định hướng và 6 bài tập tự giải.
Hiện tượng vật lí trong thực tiễn ở những điều kiện khác nhau, hệ quy chiếu khác nhau là những hiện tượng khá thú vị trong đời sống mà HS thường gặp. Những hiện tượng đó rất quen thuộc, HS có thể quan sát được hoặc đã gặp, khi làm bài tập này HS chỉ cần liên tưởng đến quy tắc hoặc định luật vật lí nào chia phối sau đó tiến hành làm theo các bước sau:
Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập Bước 2: Phân tích hiện tượng
Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả Bước 4: Biên luận
Chuyên đề 1: Chuyển động cơ
Bài tập mẫu:
1.1.Người ta nói Mặt Trời mọc đằng Đông, lặn đằng Tây đúng hay sai? Hãy giải thích?
Hướng dẫn giải
Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập
Người quan sát đứng trên Trái đất. Họ thấy Mặt trời từ từ chuyển động đi lên ở phía Đông, chuyển động đi xuống ở phía Tây.
Bước 2: Phân tích hiện tượng
Nếu mốc là trái đất ta thấy mặt trời chuyển động. Thực tế mặt trời không chuyển động. Trái đất quay quanh trục của nó và quay quanh Mặt trời.
Bước 3: Xây dựng lập luận và suy luận kết quả
Chọn Trái Đất là mốc ta thấy Mặt Trời mọc đằng Đông, lặn đằng Tây. Khi Trái Đất quay, góc nghiêng giữa Mặt Trời và Trái Đất cũng lớn dần. Vì vậy ta có cảm tưởng Mặt Trời "mọc" từ thấp lên cao.
Trái đất quay về hướng Đông, nên ta cũng thấy Mặt Trời "mọc" lên từ hướng Đông.
Bước 4: Biên luận
Mọi vật chuyển động chỉ có tính chất tương đối.
1.2.Một phi công vũ trụ đang làm việc trong một khoang kín của tàu vũ trụ. Anh ta không biết là anh ta có chuyển động cùng với tàu vũ trụ trên quỹ đạo không? Cảm giác của anh ta có đúng không? Tại sao? [5, tr. 29]
Hướng dẫn giải
Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập
Đầu bài cho: Một phi công ngồi trong khoang kín của một tàu vũ trụ. Không nhìn thấy vật gì ở bên ngoài, chỉ nhìn thấy những vật ở bên trong của tàu.
Bước 2: Phân tích hiện tượng
Tàu vũ trụ chuyển động, phi công làm việc ở trong tàu. Phi công không nhìn thấy vật gì khác ngoài tàu vũ trụ.
Bước 3: Xây dựng lập luận và suy luận kết quả
Để nhận biết một vật đứng yên hay chuyển động ta cần phải có vật làm mốc để đối chiếu.
Khi đã không có mốc để đối chiếu thì phi công cũng không biết rằng tàu vũ trụ đang chuyển động hay tàu đang đứng yên. Vì vậy phi công có cảm giác đó là đúng.
Bước 4: Biên luận
Vì không nhìn thấy vật mốc ngoài con tàu nên phi công không biết tàu có chuyển động hay không. Với vật mốc này thì tàu chuyển động nhưng với vật mốc khác thì tàu lại đứng yên. Mọi chuyển động có tính tương đối.
Vậy cần có một vật mốc được chọn trước để xác định quỹ đạo và phi công phải được nhìn thấy vật mốc đó thì mới xác định được là mình có chuyển động cùng với tàu vũ trụ trên quỹ đạo hay không.
1.3.Một truyện dân gian có kể rằng: Khi chết một phú ông đã để lại cho người con một hũ vàng chôn trong một khu vườn rộng và một mảnh giấy ghi: Đi về phía đông 23 bước chân, sau đó rẽ phải 4 bước chân, đào sâu 3m. Hỏi với chỉ dẫn này người con có tìm được hũ vàng không? Vì sao ?
Câu hỏi định hướng tư duy:
Người con bắt đầu đi từ chỗ nào? Bài toán có liên quan tới nội dung kiến thức nào đã học trong bài?
Giải thích:
Người con sẽ không tìm được hũ vàng vì không có vật làm mốc
1.4.Dán vào vành bánh xe bò một mẩu giấy màu rồi quan sát nó chuyển động, bạn sẽ thấy một hiện tượng kỳ dị: Khi mẩu giấy chạy xuống phần dưới của bánh xe thì ta trông thấy nó khá rõ rệt, còn khi ở phần trên thì nó quay nhanh đến nỗi ta không thể nhận ra nó nữa. hãy giải thích? [5, tr. 29]
Câu hỏi định hướng tư duy:
Chuyển động có tính chất tương đối.
Bánh xe đang chuyển động. Mẩu giấy ở đâu chuyển động nhanh hơn? Chuyển động của các mẩu giấy so với vật mốc nào?
Giải thích: Vận tốc có tính tương đối, chuyển động của mẩu giấy trên bánh xe cũng có tính tương đối. Nếu lấy trục bánh xe làm mốc thì chúng có cùng vận tốc. Chọn đất làm mốc, vận tốc so với đất của các điểm bên dưới trục quay nhỏ hơn vận tốc những điểm bên trên trục quay nên ta thấy hiện tượng đã nêu.
Bài tập học sinh tự giải:
1.5. Bình và An cùng ngồi trên một toa tàu hỏa đang chuẩn bị rời ga. Bình nhìn qua cửa sổ bên phải quan sát một đoàn tàu khác và nói tàu mình đang chạy. An nhìn qua cửa sổ bên trái quan sát nhà ga và nói tàu mình đứng yên. Theo em ai nói đúng ? Vì sao hai người lại có nhận xét khác nhau?
Gợi ý trả lời: Bình nói đúng nếu chọn vật mốc là đoàn tàu đi ngang qua. An nói đúng nếu chọn vật mốc là nhà ga. Hai bạn có nhận xét khác nhau vì họ
chọn vật mốc khác nhau khi xét chuyển động của đoàn tàu mình đang ngồi.
1.6. Quan sát một toa tàu đang chuyển động trên đường sắt, tại bất cứ thời điểm nào của chuyển động cũng có những điểm không chuyển động và những điểm chuyển động theo chiều ngược với chuyển động của toa. Đó là những điểm nào?
Gợi ý trả lời: Vì vận tốc so với đất của các điểm ở bánh tàu khác nhau. Các điểm của bánh tàu tiếp xúc với đường ray có vận tốc bằng không. Các điểm ở vành bánh tàu nằm ở phía dưới đường tiếp xúc giữa bánh tàu và đường ray dịch chuyển theo chiều ngược với chiều chuyển động của toa tàu.
1.7. Một người đứng trên bờ sông thấy nước sông đang chảy và khoảng cách từ một bè gỗ đến một ca nô ngắn dần. Phát biểu nào sau đây không đúng? Giải thích vì sao? [5, tr. 29]
A. Ca nô tắt máy, thả neo và đứng yên so với bờ sông, bè gỗ trôi theo dòng nước đến gần ca nô.
B. Bè gỗ đứng yên so với bờ, ca nô chuyển động về phía bè gỗ.
C. Ca nô tắt máy thả trôi theo dòng nước, bè gỗ trôi nhanh hơn nên khoảng cách ngắn dần.
D. Bè gỗ thả trôi theo dòng nước, ca nô mở máy chuyển động xuôi dòng nước để “đuổi theo” bè gỗ.
Gợi ý trả lời:Đáp án C
1.8.Có 3 ô tô A, B, C chuyển động trên đường. Người ta nhận thấy ô tô A chuyển động so với ô tô B, ô tô B chuyển động so với ô tô C. Có thể suy ra rằng: Chắc chắn ô tô A chuyển động so với ô tô C hay không? Vì sao?
Gợi ý trả lời:Vì chuyển động có tính tương đối.
Trường hợp lấy mặt đường làm mốc: Ô tô A và C đứng yên, ô tô B chuyển động. Lúc này nếu chọn ô tô B làm mốc thì ô tô A chuyển động so với ô tô B. Chọn ô tô C làm mốc thì ô tô B chuyển động so với ô tô C. Vậy không thể chắc chắn ô tô A chuyển động so với ô tô C.
1.9. Nếu không chọn mặt trời làm vật mốc thì ta có thể chọn vật mốc nào để biết trái đất đang chuyển động? Hãy chỉ ra một hiện tượng giúp chúng ta nhận biết trái đất tự quay quanh trục của nó?
Gợi ý trả lời: Có thể chọn các vì sao làm mốc để biết trái đất đang chuyển động. Hiện tượng ngày và đêm giúp ta nhận biết được trái đất tự quay quanh trục của nó.
1.10.Từ tâm một cái đĩa đang quay người ta búng một viên bi lăn theo lòng máng đặt trên một bán kính của đĩa. Hỏi quỹ đạo của viên bi đối với đĩa và đối với Trái Đất có hình gì? [5, tr. 29]
Gợi ý trả lời: Đối với đĩa: Bi chuyển động trên đường thẳng. Đối với Trái Đất: Bi chuyển động trên đường xoắn ốc. Chuyên đề 2: Chuyển động thẳng đều
Bài tập mẫu:
2.1. Vì sao trong cơn giông lại nhìn thấy chớp sáng trước sau đó mới nghe thấy tiếng sấm?
Hướng dẫn giải
Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập
Trong cơn giông: Ta nhìn thấy chớp sáng, sau đó một khoảng thời gian ta mới nghe thấy tiếng sấm.
Bước 2: Phân tích hiện tượng
Tốc độ của ánh sáng lớn hơn tốc độ của âm thanh. Quãng đường truyền là như nhau.
Bước 3: Xây dựng lập luận và suy luận kết quả
Áp dụng công thức: V =
t S
Ta có: Thời gian ánh sáng truyền ít hơn so với âm thanh nên ta nhìn thấy chớp sáng trước sau đó mới nghe thấy tiếng sấm.
Bước 4: Biên luận
2.2. Trong một chiếc ô tô đang chạy, cứ sau 5 phút người ta lại ghi số chỉ của đồng hồ đo tốc độ. Hỏi :
a) Số liệu đã ghi cho biết tốc độ gì ?
b) Căn cứ vào các số liệu trên có thể tính được tốc độ trung bình của ô tô không? Tại sao ?
Hướng dẫn giải
Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập
Cứ sau 5 phút người ta ghi lại số chỉ của đồng hồ đo tốc độ.
Bước 2: Phân tích hiện tượng
Ta có các giá trị tốc độ tại các thời điểm. Công thức tính tốc độ trung bình: Vtb=
t S
.
Bước 3: Xây dựng lập luận và suy luận kết quả
a) Số liệu đã ghi lại cho biết tốc độ tức thời tại thời điểm ghi số liệu . b) Công thức tính tốc độ trung bình: Vtb=
t S
Không thể dùng số liệu trên để tính tốc độ trung bình được .
Bước 4: Biên luận
Cách tính tốc độ trung bình khác cách tính trung bình cộng của dãy số.
n v v v v n tb + + + ¹ 1 2 ... Bài tập định hướng:
2.3. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên đường đi của ba vật theo thời gian (hình 2.1). Các vật ấy chuyển động như thế nào?
Hình 2.1 2 3 1 x t O X1 X2
Câu hỏi định hướng tư duy:
Tính chất của đồ thị bậc nhất? Liên hệ với phương trình x,t?
Giải thích:
Từ đồ thị ta có: x1= hằng số; Vật 1 đứng yên.
Đường thẳng 2, 3 đều là những đường thẳng chứng tỏ các vật chuyển động đều. Tọa độ ban đầu của các vật 2, 3 lần lượt là: x2, 0.
Vật 2 hướng về gốc toạ độ, vật 3 chuyển động hướng xa gốc tọa độ. Vì vậy dựa vào hình ta thấy: Vật 2 chuyển động nhanh hơn vì có độ dốc lớn hơn.
Giao điểm của các đồ thị với nhau cho biết thời điểm hai chuyển động gặp nhau tại một tọa độ xác định.
2.4.Một học sinh đạp xe với tốc độ trung bình là 15 km/h. Biết rằng nhà học sinh cách trường 3 km. Hỏi học sinh này phải bắt đầu rời khỏi nhà trước giờ học ít nhất bao nhiêu phút để không bị muộn học?
Câu hỏi định hướng tư duy:
Thời gian học sinh đi từ nhà đến trường là bao nhiêu? Đổi đơn vị các đại lượng v, S, t?
Gợi ý trả lời: Sử dụng công thức t = S/v; Học sinh phải rời nhà trước giờ vào lớp ít nhất 12 phút.
Bài tập học sinh tự giải:
2.5.Một vật chuyển động trong giây đầu tiên đi được quãng đường 2m, giây thứ hai cũng đi được 2m và tương tự mỗi giây kế tiếp nó cũng đi được 2m. Có thể kết luận rằng vật đó chuyển động đều hay không, vì sao?
Gợi ý trả lời:
Nếu xét đơn vị thời gian là 1 giây: Có thể kết luận chuyển động của vật là đều.
Nếu xét đơn vị thời gian nhỏ 1 giây: Không thể kết luận chuyển động của vật là đều vì trong mỗi đơn vị thời gian đó vật có thể chuyển động không đều.
2.6.An đi học lúc 6 giờ 30 phút, dự định đến trường lúc 7 giờ 15 phút. Hôm nay đi khỏi nhà được 400 m thì An phải quay về lấy một quyển vở để quên nên khi đến trường thì đúng 7 giờ 30 phút. Hỏi trung bình An đi một giờ được bao nhiêu km?
Gợi ý trả lời:Quãng đường An phải đi thêm là: 400 x 2 = 800 m Thời gian đi thêm là: 15 phút; Tốc độ trung bình: 3,2 km/h
2.7.Khi mẹ đi chợ về đến đầu ngõ cách nhà 100m, Liên chạy ra cửa đón mẹ, chú vện cũng chạy theo. Chú vện chạy đến mẹ, xong quay lại chạy đến Liên, và quay lại đến mẹ và cứ thế tiếp tục cho đến khi mẹ và chú vện cùng vào nhà. Biết vận tốc của mẹ là 4km/h và vận tốc của chú vện là 12km/h. Hãy tìm quãng đường đi được tổng cộng của chú vện ?
Gợi ý trả lời: Thời gian chú vện chạy bằng thời gian mẹ đi. Quãng đường chú vện chạy: S = v.t = (12.100)/4 = 300 m
2.8. Một đoàn tàu chiều dài l chạy ngang qua cột điện A hết 8 giây. Cũng với vận tốc đó, đoàn tàu chui qua một đường hầm dài 260 m hết 1 phút 5 giây. Tính chiều dài và vận tốc của đoàn tàu?
Gợi ý trả lời: Vận tốc của đoàn tàu: v = 4 m/s; Chiều dài đoàn tàu: l = 32 m.
2.9. Một người đứng gần vách núi đá và gọi to hướng về phía núi thì thấy khoảng thời gian từ lúc gọi đến lúc nghe thấy tiếng vọng là 1,5 giây. Biết vận tốc truyền âm thanh trong không khí là 340 m/s. Xác định khoảng cách từ người đó đến vách núi đá?
Gợi ý trả lời: Âm thanh đi từ người đó đến vách núi rồi phản xạ lại, quãng đường âm thanh đi được trong 1,5 giây bằng hai lần khoảng cánh từ người đó đến vách núi.
S = v.t = 340.1,5 = 510 m; khoảng cách: l = S/2 = 255 m
2.10.Đoạn đường từ A đến B có biển hạn chế tốc độ là 40 km/h (xe chỉ được chạy với vận tốc nhỏ hơn hoặc bằng 40 km/h). Một người xuất phát từ A lúc 8h và đến B lúc 10h30. Biết chiều dài quãng đường AB là 80 km. Có thể
khẳng định chắc chắn rằng người đó không vi phạm quy định hạn chế tốc độ trên hay không? Tại sao?
Gợi ý trả lời: Tốc độ trung bình của người đó là 40 km/h. Người này chỉ không vi phạm quy định nếu chuyển động của xe là đều.
Chuyên đề 3: Chuyển động thẳng biến đổi đều
Bài tập mẫu
3.1.Một bạn học sinh đi xe đạp với vận tốc ban đầu bằng không từ đỉnh một con dốc, khi đến cuối con dốc hết thời gian t. Coi bề mặt của dốc là như nhau. Chuyển động của bạn học sinh là chuyển động gì?
Hướng dẫn giải
Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập
Em có nhận xét gì về vận tốc, gia tốc của bạn?
Bước 2: Phân tích hiện tượng
Độ biến thiên vận tốc trong những khoảng thời gian bằng nhau thay đổi như thế nào?
Em có nhận xét gì về độ dốc của đoạn đường, bề mặt của mặt đường, gia tốc trên cả đoạn đường?
Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả
Khi xe của bạn học sinh chuyển động, độ dốc và bề mặt của mặt đường như nhau do đó gia tốc sinh ra là không đổi trong suốt thời gian chuyển động lăn của xe trên mặt đường.
Càng xuống cuối dốc vận tốc xe càng tăng. Mặt khác, khi thực nghiệm ta thấy: Độ biến thiên vận tốc trong những khoảng thời gian bằng nhau là bằng nhau.
Vậy chuyển động trên là một chuyển động thẳng nhanh dần đều.
Bước 4: Biên luận
Bất kì vật nào chuyển động trên đoạn đường dốc thì càng xuống cuối dốc vận tốc đều tăng.
3.2. Một học sinh tự đặt ra bài toán như sau: Khi một toa xe điện đang có vận tốc 10m/s, người lái xe bắt đầu hãm phanh. Toa xe chuyển động chậm dần đều cho đến khi dừng lại. Kết quả thí nghiệm cho thấy toa xe đã đi được
