Bài 5
Hành vi năng lực đƣợc đánh giá
3.2. Thực hiện giải pháp GQVĐ
Vận dụng định luật III Niu –tơn, điều kiện cân bằng của một chất điểm để xác định đƣợc lực tác dụng lên vật (hệ vật)
Cách thức phân mức Dựa trên mức độ phức tạp của nhiệm vụ
Mức 3
Một ngƣời đứng trên bàn của một cái cân, tay cầm một cái gậy có khối lƣợng khơng đáng kể. Xét các trƣờng hợp sau đây:
Trƣờng hợp 1: Ngƣời đó chống cây gậy lên sàn nhà Trƣờng hợp 2: Ngƣời đó chống cây gậy lên bàn cân Trƣờng hợp 3: Ngƣời đó đẩy cây gậy lên trần nhà
So sánh số chỉ của cân trong 3 trƣờng hợp trên. Giải thích?
Hình 2.6. Người đứng trên bàn cân
Mức 2
Một bình nƣớc đƣợc đặt trên một cái cân. Ở đáy bình có một vật. Số chỉ của cân sẽ thay đổi nhƣ thế nào nếu dùng dây treo vật đó lên nhƣng vật vẫn nằm trong nƣớc? Giải thích?
Trường hợp 1 Trường hợp 2
2
Trường hợp 3
Hình 2.7. Bình nước chứa vật đặt trên cân
Mức 1
Một bình nƣớc đƣợc đặt trên một cái cân. Đặt một cái bát nhỏ nổi trên mặt nƣớc trong bình. Số chỉ của cân sẽ thay đổi nhƣ thế nào? Giải thích?
Hình 2.8. Bình nước và bình nước chứa bát đặt trên cân
Đáp án Mức 3
- Trƣớc tiên cần xác định lực nén lên bàn cân trong từng trƣờng hợp
Trƣờng hợp 1:
- Ngƣời chịu tác dụng của các lực: + Trọng lực P của ngƣời
+ Lực N do bàn cân tác dụng lên ngƣời 1 + Lực F do gậy tác dụng lên ngƣời 1
- Ngƣời đứng cân bằng nên: N1 P F1
- Theo định luật III Niu –tơn, lực nén của ngƣời lên bàn cân là: '
1 1 1
N N P F Trƣờng hợp 2:
- Xét hệ ngƣời và gậy: Lực tƣơng tác giữa ngƣời và gậy là nội lực nên triệt
tiêu nhau. Ngoại lực tác dụng lên hệ gồm:
+ Trọng lực P của ngƣời
+ Lực N do bàn cân tác dụng lên hệ 2
- Hệ cân bằng nên: N2 P
- Theo định luật III Niu –tơn, lực nén của hệ lên bàn cân là:
'
2 2
N N P Trƣờng hợp 3
- Ngƣời chịu tác dụng của các lực: + Trọng lực P của ngƣời
+ Lực N do bàn cân tác dụng lên ngƣời 3 + Lực F do gậy tác dụng lên ngƣời 3
- Ngƣời đứng cân bằng nên: N3 P F3
- Theo định luật III Niu –tơn, lực nén của ngƣời lên bàn cân là:
'
3 3 3
Đánh giá: Vì ' ' '
1 2 3
N N N nên số chỉ của cân sắp xếp theo thứ tự tăng dần từ trƣờng hợp 1 đến trƣờng hợp đến trƣờng hợp 3.
Mức 2
Xét hệ “bình nước và vật” - Khi vật đặt ở đáy bình:
+ lực tác dụng lên hệ gồm trọng lực P của hệ và phản lực N của bàn 1 cân lên hệ.
+ Phản lực của bàn cân lên hệ hay lực do hệ nén lên cân (chính là số chỉ của cân) là N1 = P
- Khi treo vật:
+ hệ chịu tác dụng của các lực: trọng lực P của hệ, lực căng dây T và phản lực N của bàn cân lên hệ (có độ lớn bằng lực do hệ nén lên bàn cân) 2
+ Phản lực của bàn cân lên hệ hay lực do hệ nén lên cân (chính là số chỉ của cân) là N2 = P – T
Do N2 < N1 nên số chỉ của cân giảm
Mức 1
- Khi bình nƣớc đặt trên cân thì số chỉ của cân bằng trọng lƣợng của bình nƣớc
- Đặt chiếc bát nổi trên mặt nƣớc trong bình thì số chỉ của cân bằng tổng trọng lƣợng của bình nƣớc và chiếc bát.
Do vậy số chỉ của cân tăng lên.
Bài 6.
Hành vi năng lực đƣợc đánh giá
3.2. Thực hiện giải pháp GQVĐ
Vận dụng định luật I và II Niu –tơn để giải thích
sự thay đổi của vận tốc của ngƣời nhảy dù
4.2. Phát hiện vấn đề mới cần giải quyết
trong tình huống mới
Cách thức phân mức Theo mức độ phức tạp của nhiệm vụ
Mức 3. Ngày 30/7/2016, vận động viên ngƣời Mỹ Luke Aikins đã thực hiện
cú nhảy không dù từ độ cao 7600 m và rơi xuống chiếc lƣới khổng lồ có kích thƣớc 30 x 30 m giăng sẵn bên dƣới. Nhiều ý kiến cho rằng đây là hành động vô cùng điên rồ bởi nếu phạm sai lầm dù rất nhỏ, Ankins có thể dễ dàng mất mạng. Tuy nhiên, nhìn nhận từ góc độ Vật lí thì hành động này hồn tồn khả thi. (theo https://vnexpress.net)
Hình 2.10. Cú nhảy khơng dù
(Nguồn: m.genk.vn)
1. Em hãy mơ tả và giải thích sự thay đổi vận tốc của Luke Aikins theo thời
gian để chứng tỏ rằng cú nhảy khơng dù của anh ta là hồn toàn khả thi.
2. Nếu Luke thực hiện cú nhảy có dù thì kết quả thu đƣợc có gì khác so với
câu 1?
Các dữ kiện sau được sử dụng cho các câu hỏi ở mức 2 và mức 1.
Một lính nhảy dù từ một máy bay trực thăng đứng yên trên bầu trời trong giây lát. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của vận tốc của ngƣời lính theo thời gian đƣợc mơ tả ở hình 2.11. Biết rằng lực cản của khơng khí tác dụng lên một vật rơi trong khơng khí tăng theo vận tốc của vật và phụ thuộc vào kích thƣớc của vật .
Hình 2.11. Đồ thị vận tốc của người nhảy dù theo thời gian
Mức 2
1. Em hãy giải thích sự thay đổi của vận tốc của ngƣời lính nhảy dù theo thời
gian.
2. Nếu ngƣời lính thực hiện cú nhảy khơng có dù thì kết quả thu đƣợc sẽ thay đổi nhƣ thế nào?
Mức 1
1. Chiếc dù đƣợc mở ra ở thời điểm t = 10 s. Vận dụng định luật II Niu –
tơn, em hãy giải thích sự thay đổi vận tốc của ngƣời lính nhảy dù theo thời gian.
2. Nếu ngƣời lính thực hiện cú nhảy khơng có dù thì dạng đồ thị sau thời
điểm t =10 s sẽ thay đổi nhƣ thế nào?
Đáp án Mức 3
1. Sự thay đổi vận tốc của Luke Aiskin theo thời gian
Giai đoạn 1: Vận tốc của ngƣời còn nhỏ nên lực cản nhỏ, coi nhƣ
ngƣời chỉ chịu tác dụng của trọng lực, vận tốc Luke tăng đều theo thời gian.
Giai đoạn 2: Lực cản tăng dần nhƣng độ lớn vẫn nhỏ hơn trọng lƣợng,
hợp lực tác dụng lên Luke giảm dần nên gia tốc giảm và vận tốc tăng chậm theo thời gian.
Giai đoạn 3: Lực cản tăng đến giá trị bằng trọng lƣợng của Luke thì
hợp lực tác dụng lên Luke bằng 0 và Luke sẽ rơi với vận tốc không đổi cho đến khi chạm lƣới.
2. Nếu Luke thực hiện cú nhảy có dù thì ngay sau thời điểm anh ta mở dù thì
lực cản lớn hơn trọng lƣợng (do diện tích tiếp xúc của dù với khơng khí lớn) nên vận tốc của anh ta giảm dần. Sau đó lực cản cũng giảm dần, cho đến khi lực cản bằng trọng lƣợng thì Luke sẽ chuyển động đều.
Mức 2, Mức 1 1. Giải thích:
- Từ t=0 đến t=5s: Lực cản khơng đáng kể, ngƣời lính coi nhƣ chỉ chịu tác
dụng của trọng lực nên vận tốc tăng gần nhƣ đều theo thời gian.
- Từ t=5s đến t=10s: Vận tốc đã lớn, lực cản ngƣợc chiều chuyển động, độ
lớn tăng theo vận tốc nhƣng vẫn còn nhỏ hơn trọng lƣợng nên hợp lực tác dụng lên ngƣời vẫn hƣớng xuống nhƣng độ lớn giảm nên gia tốc giảm và vận tốc tăng chậm theo thời gian.
- Từ t =10s đến t= 20s: Dù đƣợc mở ra từ thời điểm t = 10s. Do diện tích
tiếp xúc của dù với khơng khí lớn nên tạo ra lực cản lớn hơn cả trọng lƣợng của ngƣời nên hợp lực tác dụng lên ngƣời hƣớng lên. Gia tốc ngƣợc hƣớng với vận tốc nên ngƣời lính chuyển động chậm dần, vận tốc giảm dần theo thời gian
- Từ thời điểm t = 20s: lực cản cân bằng với trọng lực nên hợp lực tác dụng lên ngƣời lính bằng 0, do đó ngƣời lính chuyển động với vận tốc không đổi
2. Nếu ngƣời lính thực hiện cú nhảy khơng dù thì từ thời điểm t =10s vận tốc của ngƣời lính vẫn tăng chậm, cho đến khi lực cản có độ lớn bằng trọng lƣợng của ngƣời thì ngƣời lính sẽ rơi với tốc độ khơng đổi. Vì vậy trên đồ thị sẽ khơng có giai đoạn vận tốc giảm dần
Bài 7
Hành vi năng lực đƣợc đánh giá
1.2. 4.1. Đánh giá quá trình GQVĐ và điều chỉnh việc GQVĐ
Đánh giá quá trình GQVĐ (phát hiện sai sót và điều chỉnh sai sót)
Cách thức phân mức Dựa trên mức độ tự lực của HS
Mức 3. Minh và Nam cùng nhau xem kéo co giữa 2 đội A và B. Kết quả đội
A giành chiến thắng. Minh cho rằng do đội A kéo đội B với một lực lớn hơn lực do đội B kéo đội A nên đội A giành chiến thắng. Em hãy đƣa ra ý kiến về lời giải thích của Minh, giải thích và chỉnh sửa (nếu cần)
Mức 2. Minh và Nam cùng nhau xem kéo co giữa 2 đội A và B. Kết quả đội
A giành chiến thắng. Minh cho rằng do đội A kéo đội B với một lực lớn hơn lực do đội B kéo đội A nên đội A giành chiến thắng. Em hãy chỉ ra chỗ sai trong lời giải thích của Minh và đƣa ra lời giải thích đúng.
Mức 1. Minh và Nam cùng nhau xem kéo co giữa 2 đội A và B. Kết quả đội
A giành chiến thắng. Minh cho rằng do đội A kéo đội B với một lực lớn hơn lực do đội B kéo đội A nên đội A giành chiến thắng. Nam lại cho rằng đội A thắng đội B vì đội A đã đạp vào mặt đất một lực lớn hơn lực mà đội B đạp vào đất. Em đồng ý với ý kiến của bạn nào? Giải thích.
Đáp án Mức 3, Mức 2:
Cách giải thích của Minh chƣa đúng vì: theo định luật III Niu –tơn thì lực do đội A kéo dây và lực do đội B kéo dây ln có độ lớn bằng nhau.
Đội A thắng vì đội A đạp chân vào mặt đất với một lực lớn hơn lực do đội B kéo đội A. Theo định luật III Niu –tơn, mặt đất tác dụng vào đội A một lực lớn hơn lực mà đội B kéo đội A, làm đội A thu đƣợc gia tốc và chuyển động kéo theo đội B chuyển động về phía mình.
Mức 1
Ý kiến của Nam là đúng, của Minh chƣa đúng vì theo định luật III Niu
–tơn thì lực do đội A kéo dây và lực do đội B kéo dây ln có độ lớn bằng nhau.
Khi đội A đạp chân vào mặt đất với một lực lớn hơn lực lớn hơn đội B thì theo định luật III Niu –tơn, mặt đất tác dụng vào đội A một phản lực lớn hơn đội B. Khi đó hợp lực do mặt đất tác dụng lên hệ hai ngƣời và dây sẽ hƣớng về phía đội A và hệ chuyển động về phía đội A làm đội A chiến thắng.
Bài 8
Hành vi năng lực đƣợc đánh giá
2.3. Đề xuất giải pháp GQVĐ
- Đề xuất đƣợc phƣơng án thí nghiệm để đo đƣợc hệ số ma sát trƣợt
3.1. Lập kế hoạch cụ thể để thực hiện giải pháp Hình 2.12. Các lực tác dụng lên người kéo co
- Trình bày đƣợc các bƣớc tiến hành thí nghiệm để đo hệ số ma sát trƣợt
Cách thức phân mức Dựa trên mức độ tự lực của HS
Mức 3. Hãy trình bày: cơ sở lí thuyết, đề xuất dụng cụ thí nghiệm, cách bố
trí thí nghiệm, các bƣớc tiến hành thí nghiệm và lập bảng các đại lƣợng cần đo để xác định hệ số ma sát trƣợt giữa một cái hộp nhỏ và một tấm gỗ.
Mức 2. Cho các dụng cụ: thƣớc và đồng hồ bấm giây. Hãy trình bày cơ sở lí
thuyết, cách bố trí thí nghiệm, các bƣớc tiến hành thí nghiệm và lập bảng các đại lƣợng cần đo để xác định hệ số ma sát trƣợt giữa một cái hộp nhỏ và một tấm gỗ.
Mức 1. Chỉ dùng lực kế, hãy trình bày cơ sở lí thuyết, từ đó cho biết các đại
lƣợng cần đo, cách bố trí thí nghiệm, các bƣớc tiến hành thí nghiệm và lập bảng các đại lƣợng cần đo để xác định hệ số ma sát trƣợt giữa một cái hộp nhỏ và một tấm gỗ.
Đáp án Mức 3. Có thể nêu các phƣơng án sau: Phƣơng án 1:
- Cơ sở lí thuyết:
+ Khi một vật đƣợc kéo cho chuyển động thẳng đều trên mặt phẳng nằm ngang bằng một lực nằm ngang thì lực ma sát trƣợt có độ lớn bằng lực kéo, áp lực của vật lên mặt phẳng ngang có độ lớn bằng trọng lƣợng của khối hộp.
+ Hệ số ma sát đƣợc xác định bởi công thức: Fmst F
N P
Nhƣ vậy chúng ta cần đo lực kéo F và trọng lƣợng P của vật.
- Dụng cụ thí nghiệm: lực kế
- Cách thức tiến hành thí nghiệm:
+ Dùng lực kế kéo khối hộp chuyển
động gần nhƣ thẳng đều thì số chỉ của lực kế chính là độ lớn của lực ma sát trƣợt.
+ Dùng lực kế đo trọng lƣợng của khối hộp.
+ Tính hệ số ma sát trƣợt bằng cơng thức Fmst F
N P
-Bảng giá trị các đại lượng cần đo:
n P(N) F(N) F P 1 2 3 4 5 Giá trị trung bình Phƣơng án 2: - Cơ sở lí thuyết:
+ Khi một vật trƣợt xuống một mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng
so với mặt phẳng ngang thì gia tốc của vật là: a
a g(sin cos ) tan
gcos
+ Nếu vật trƣợt không vận tốc đầu đƣợc quãng đƣờng s trong thời gian t thì a đƣợc xác định bởi công thức: a 2s2
t
Nhƣ vậy để xác định chúng ta cần đo quãng đƣờng s, thời gian t và góc nghiêng
- Dụng cụ thí nghiệm: thước, đồng hồ
F
mst F
- Bố trí thí nghiệm: Đặt tấm gỗ nghiêng góc so với mặt phẳng ngang sao cho khi đặt hộp lên tấm gỗ thì vật sẽ trƣợt.
-Cách thức tiến hành thí nghiệm
+ Dùng thƣớc đo chiều dài của tấm ván.
+ Đo độ cao h của đầu trên tấm gỗ so với mặt phẳng ngang.
+Thả cho hộp trƣợt không vận tốc đầu từ đỉnh của tấm ván. Dùng
đồng hồ đo thời gian t từ lúc bắt đầu thả đến khi hộp chạm đất. Ghi kết quả vào bảng số liệu.
+ Tính hệ số ma sát trƣợt bằng công thức:
a
a g(sin cos ) tan
gcos Với 2 2 2 2 2 2s l h h a ;s l;cos ;tan t l l h
-Bảng giá trị các đại lượng cần đo:
s =.......; h = ....... n t(s) 2 2s a t tan a gcos 1 2 3 4 5 Giá trị trung bình Mức 2.Trình bày nhƣ phƣơng án 2 (mức 3) h
Bài 9
Hành vi năng lực đƣợc đánh giá
3.2. Thực hiện giải pháp GQVĐ
Vận dụng định luật II Niu –tơn và các lực cơ học để GQVĐ
4.2. Phát hiện vấn đề cần giải quyết mới
Đƣa ra khả năng ứng dụng của kết quả trong các tình huống mới
Cách thức phân mức Theo mức độ phức tạp của nhiệm vụ
Một trong những nguyên nhân dẫn đến các vụ tai nạn giao thông liên
hồn là do lái xe khơng giữ khoảng cách an tồn với xe phía trƣớc nên khi gặp những tình huống bất ngờ nhƣ xe trƣớc phanh gấp do phía trƣớc có va chạm hay có phƣơng tiện rẽ đột ngột thì ngƣời lái xe khơng có đủ thời gian để đƣa ra phản ứng kịp thời, cũng không đủ khoảng cách để phanh an toàn và dừng xe lại.
Theo tính tốn của các chun gia giao thông, khoảng cách phanh ở các vận tốc khác nhau đƣợc chia thành hai phần: khoảng cách phản xạ nhanh và khoảng cách đạp phanh. Khoảng cách phản xạ nhanh là quãng đƣờng đi đƣợc kể từ lúc ngƣời lái xe nhận thức ra sự nguy hiểm và phản xạ