Mức 3
1. Dựa vào bảng số liệu trên, em hãy tính khoảng cách phanh an tồn đối với các phƣơng tiện lƣu thông ở vận tốc 100 km/h và 120 km/h. Lấy g = 9,8 m/s2
2. Hãy nêu một vài yếu tố có ảnh hƣởng đến khoảng cách phanh? Giải thích ngắn gọn, từ đó đƣa ra những khuyến cáo cho các tài xế khi lƣu thông trên đƣờng.
Mức 2
1. Dựa vào bảng số liệu trên, em hãy tính:
a. Thời gian phản xạ và hệ số ma sát trƣợt trung bình giữa lốp xe và mặt đƣờng
b. Khoảng cách phanh an tồn đối với các phƣơng tiện lƣu thơng ở tốc độ 100 km/h
2. Tốc độ của các phƣơng tiện, điều kiện đƣờng xá, lốp xe có ảnh hƣởng nhƣ thế nào tới khoảng cách phanh? Giải thích và đƣa ra khuyến cáo cho các tài xế khi lƣu thông trên đƣờng.
Mức 1
1. a. Em hãy hoàn thành bảng sau:
Tốc độ (km/h) Khoảng cách phản xạ (m) Thời gian phản xạ (s) Khoảng cách đạp phanh Hệ số ma sát 32 6 6 48 9 14 64 12 24 80 15 38 Trung bình
2. Trong điều kiện đƣờng ƣớt hoặc lốp xe đã mịn thì khoảng cách phanh sẽ thay đổi nhƣ thế nào? Giải thích.
Đáp án
1.
- Khoảng cách phản xạ nhanh: s1 = vt với t là thời gian phản xạ
- Khoảng cách đạp phanh: 2 2 2 0 v v v s 2a 2 g 2gS Tốc độ (km/h) Khoảng cách phản xạ (m) Thời gian phản xạ (s) Khoảng cách đạp phanh Hệ số ma sát 32 6 0,675 6 0,67 48 9 0,675 14 0,65 64 12 0,675 24 0,67 80 15 0,675 38 0,66 Trung bình 0,675 0,66
- Khoảng cách phanh an toàn ở tốc độ 120 km/h là:
2 2 (120) v 120 3,6 s vt .0,675 108m 2 g 3,6 2.0,66.9,8
- Khoảng cách phanh an toàn ở tốc độ 100km/h là:
2 2 100 ( ) v 100 3,6 s vt .0,675 84m 2 g 3,6 2.0,66.9,8
2. Những yếu tố ảnh hƣởng đến khoảng cách phanh:
+ Tốc độ: Tốc độ càng lớn thì khoảng cách phản xạ và khoảng cách đạp phanh càng lớn nên khoảng cách phanh càng lớn.
+ Điều kiện đƣờng xá: Mặt đƣờng ƣớt thì ma sát giữa lốp xe và mặt đƣờng giảm nên khoảng cách đạp phanh sẽ tăng, dẫn đến khoảng cách phanh tăng
+ Lốp xe: Nếu lốp xe đã mịn thì khả năng ma sát giữa lốp xe và mặt đƣờng sẽ giảm, khoảng cách đạp phanh sẽ tăng và khoảng cách phanh sẽ tăng lên + Khả năng nhận thức của ngƣời lái xe: Nếu ngƣời lái xe sử dụng rƣợu bia hoặc trong khi lái xe mất tập trung do sử dụng điện thoại, nói chuyện... thì thời gian phản xạ sẽ tăng, dẫn đến khoảng cách phanh tăng lên
- Một số khuyến cáo: Khi lƣu thông với tốc độ lớn, hoặc điều kiện đƣờng xá trơn trƣợt, hoặc lốp xe đã mịn thì cần tăng khoảng cách với phƣơng tiện phía trƣớc để đảm bảo an toàn
Bài 10
Hành vi năng lực đƣợc đánh giá
1.2. 1.1. Tìm hiểu tình huống vấn đề
Phân tích đƣợc đồ thị để rút ra các thơng tin cần thiết để GQVĐ
1.3. 3. 2. Thực hiện giải pháp GQVĐ
Vận dụng kiến thức về lực đàn hồi để GQVĐ
Cách thức phân mức Dựa trên mức độ phức tạp của nhiệm vụ
Mức 3.
Một bạn HS làm thí nghiệm về lực đàn hồi với một dây cao su bằng cách
dùng các quả nặng có khối lƣợng bằng nhau. Cụ thể nhƣ sau: [23]
* Thí nghiệm 1:
- Treo quả nặng 1 vào đầu dƣới của dây cao su, đo độ dãn của dây - Treo thêm quả nặng 2 vào đầu dƣới, đo độ dãn tƣơng ứng
- Tiếp tục treo thêm lần lƣợt các quả nặng 3,4,5 vào đầu dƣới của dây cao su
và cũng đo độ dãn tƣơng ứng
* Thí nghiệm 2:
- Làm ngƣợc lại với thí nghiệm 1, lần lƣợt bớt các quả nặng 5,4,3,2,1 cho
- Từ kết quả thí nghiệm, bạn HS đã vẽ đồ thị biểu diễn lực đàn hồi Fđh của dây cao su theo độ dãn trong quá trình dây cao su dãn ra (đƣờng 1) và quá trình dây co lại (đƣờng 2)
a. Phân tích đồ thị để rút ra tính chất đàn hồi của dây cao su này. So sánh với tính chất đàn hồi của lị xo (trong giới hạn đàn hồi) b. Có thể dùng dây cao su này làm lực kế khơng? Vì sao
Mức 2. Một học sinh làm lần lƣợt làm thí nghiệm nghiên cứu sự phụ thuộc
của lực đàn hồi của hai lò xo A và B vào độ biến dạng của lò xo. Kết quả thu đƣợc đồ thị nhƣ sau:
a. Phân tích đồ thị để rút ra tính chất đàn hồi của hai lò xo A và B b. So sánh độ cứng của hai lị xo? Giải thích
Mức 1. Một học sinh làm thí nghiệm nghiên cứu sự phụ thuộc của lực đàn
hồi của một lò xo vào độ biến dạng của lò xo. Kết quả thu đƣợc đồ thị nhƣ sau:
Hình 2.13. Đồ thị biểu diễn lực đàn hồi theo độ biến dạng của dây cao su
a. Phân tích đồ thị để rút ra tính chất đàn hồi của lị xo này.
b. Học sinh này đo đƣợc góc tạo bởi đồ thị và trục hồnh là 30o. Tính độ cứng của lị xo
Đáp án Mức 3
a. Tính chất đàn hồi của dây cao su và so sánh với lò xo:
- Đồ thị thu đƣợc là các đƣờng cong, đồng thời đồ thị trong 2 quá trình dây dãn ra và co lại khơng trùng khít nhau nên chúng ta có thể rút ra kết luận về tính chất đàn hồi của dây cao su và so sánh với lò xo nhƣ sau:
Dây cao su Lò xo
- Tính chất đàn hồi của dây cao su này (kể cả các dây cao su thông thƣờng trong đời sống) là không đồng nhất trong hai quá trình dãn ra và co lại.
- Lực đàn hồi không tỉ lệ thuận với độ dãn, do đó hệ số đàn hồi thay đổi theo độ dãn của dây cao su.
- Tính chất đàn hồi là đồng nhất trong hai quá trình dãn ra và co lại.
- Hệ số đàn hồi của lị xo là khơng đổi Fđh (N) ∆l (cm) O
b. Không thể dùng dây cao su này để làm lực kế do hệ số đàn hồi của dây thay đổi theo độ dãn của dây, do đó giá trị lực kế đo đƣợc là khơng chính xác
Mức 2
a. Đồ thị thu đƣợc của hai lị xo có dạng là những đƣờng thẳng, do vậy lực đàn hồi của mỗi lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lị xo, hay nói cách khác độ cứng của mỗi lị xo là khơng đổi
b. Độ dốc của đồ thị biểu thị cho độ cứng k của lò xo
Từ đồ thị ta thấy đồ thị của lò xo A dốc hơn đồ thị của lò xo B nên lị xo A có độ cứng lớn hơn độ cứng của lị xo B
Mức 1
a. Đồ thị thu đƣợc có dạng là những đƣờng thẳng, do vậy lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lị xo, hay nói cách khác độ cứng của lị xo là không đổi
b. Độ dốc của đồ thị biểu thị cho độ cứng k của lò xo Do vậy: k tan30o 3(N / cm) 86,7N / m 2 Bài 11 Hành vi năng lực đƣợc đánh giá
2.2. Tìm kiếm thơng tin liên quan đến vấn đề
Lựa chọn đƣợc nguồn thông tin về kiến thức và phƣơng pháp cần sử dụng để GQVĐ và đánh giá nguồn thơng tin đó.
Lan cho Mai biết hành tinh Eris là một hành tinh lùn đƣợc phát hiện năm 2005 cùng với Dysnomia là vệ tinh của của nó. Lan đƣa ra một số thông tin về chuyển động của vệ tinh Dysnomia quanh Eris và đố Mai xác định khối lƣợng của hành tinh Eris.
Hình 2.16. Eris và Dysnomia
Mức 3
1. Để xác định đƣợc khối lƣợng của hành tinh Eris, Mai cần sử dụng các kiến thức Vật lí nào? Lan cần cho Mai biết những thông tin gì về chuyển động của vệ tinh Dysnomia.
2. Em hãy giúp Mai thiết lập cơng thức tính khối lƣợng của Eris từ các thơng tin mà em nói đến ở trên.
Mức 2
1. Để xác định đƣợc khối lƣợng của hành tinh Eris, Mai cần sử dụng các kiến thức Vật lí nào và Mai cần sử dụng những thông tin nào sau đây về chuyển động của vệ tinh Dysnomia.
a. Khối lƣợng của Dysnomia
b. Chu kì quay của Dysnomia quanh Eris c. Bán kính của Dysnomia
d. Bán kính của Eris
e. Khoảng cách từ Dysnomia đến Eris
2. Em hãy giúp Mai thiết lập cơng thức tính khối lƣợng của Eris từ các thông tin mà em lựa chọn ở trên.
Mức 1
1. Để xác định đƣợc khối lƣợng của hành tinh Eris, Mai cần sử dụng các kiến thức Vật lí nào? Nhóm thơng tin nào sau đây là vừa đủ để giúp Mai xác định khối lƣợng của hành tinh Eris:
a. bán kính quỹ đạo và chu kì quay của Dysnomia quanh Eris
b. bán kính quỹ đạo của Dysnomia quay quanh Eris và khối lƣợng của Dysnomia
c. Khối lƣợng và bán kính của Dysnomia
d. Khối lƣợng của Dysnomia và bán kính của Eris
2. Em hãy giúp Mai thiết lập cơng thức tính khối lƣợng của Eris từ các thông tin mà em lựa chọn ở trên.
Đáp án Mức 3.
1. Cần phải sử dụng kiến thức về lực hƣớng tâm và lực hấp dẫn. Do đó HS cần phải biết các thông tin sau đây:
+ khoảng cách từ Dysnomia đến Eris
+ chu kì quay (hoặc tốc độ dài, tốc độ góc) của Dysnomia quanh Eris 2. Lực hấp dẫn giữa Eris và Dysnomia đóng vai trị lực hƣớng tâm, do đó:
2 3 2 3 2 E D D E 2 2 R m .m R T G m R m G G R Mức 2
1. Cần phải sử dụng kiến thức về lực hƣớng tâm và lực hấp dẫn.
Chọn đáp án b: Chu kì quay của Dysnomia quanh Eris và đáp án e: Khoảng cách từ Dysnomia đến Eris.
2. Lực hấp dẫn giữa Eris và Dysnomia đóng vai trị lực hƣớng tâm, do đó:
2 3 2 3 2 E D D E 2 2 R m .m R T G m R m G G R Mức 1.
Chọn đáp án a: bán kính quỹ đạo và chu kì quay của Dysnomia quanh Eris
2. Lực hấp dẫn giữa Eris và Dysnomia đóng vai trị lực hƣớng tâm, do đó:
2 3 2 3 2 E D D E 2 2 R m .m R T G m R m G G R Bài 12
Mục tiêu năng lực 3.2. Thực hiện giải pháp GQVĐ
Vận dụng kiến thức về lực hƣớng tâm để xác định tốc độ độ tối đa của ô tô đi trên những đoạn đƣờng cong.
4.2. Phát hiện vấn đề cần giải quyết mới
Xem xét kết quả thu đƣợc trong tình huống mới
Cách thức phân mức Dựa trên mức độ phức tạp của nhiệm vụ
Mức 3. Một ô tô đang chuyển động trên đƣờng nằm ngang thì trƣớc mặt xuất hiện một khúc cua (coi là một cung trịn có bán kính R). Hệ số ma sát nghỉ giữa bánh xe và mặt đƣờng là .
1. Xác định tốc độ lớn nhất mà ơ tơ có thể chuyển động để vƣợt qua khúc cua an toàn. Biện luận kết quả thu đƣợc.
2. Ở những đoạn cua trên đƣờng cao tốc (hoặc đƣờng đua) thì mặt đƣờng đƣợc thiết kế nhƣ thế nào? Giải thích?
Mức 2. Một ơ tơ có khối lƣợng m = 1500 kg đang chuyển động trên đƣờng
nằm ngang thì trƣớc mặt xuất hiện một khúc cua (coi là một cung trịn có bán kính R =80 m). Hệ số ma sát nghỉ giữa bánh xe và mặt đƣờng là
0,5.
Cho g = 9,8 m/s2.
1. Xác định tốc độ lớn nhất mà ơ tơ có thể chuyển động để không bị trƣợt khi đi qua khúc cua. Kết quả thu đƣợc có phụ thuộc vào khối lƣợng của ô tô không?
2. Ở những đoạn cua trên đƣờng cao tốc (hoặc đƣờng đua) thì mặt đƣờng đƣợc thiết kế nhƣ thế nào? Giải thích?
Mức 1.
1. Tại sao khi đi vào những đoạn đƣờng cong nằm ngang các phƣơng tiện giao thông cần hạn chế tốc độ?
2. Mặt đƣờng cao tốc ở những đoạn cong thƣờng đƣợc làm nghiêng về phía tâm cong. Em hãy giải thích tại sao?
Đáp án Mức 3.
Hình 2.17. Ơ tơ đi vào khúc cua
1. Khi ô tô chuyển động trên khúc cua thì lực ma sát nghỉ f giữa bánh xe và s mặt đƣờng đóng vai trị lực hƣớng tâm: 2 s mv f R
Để ô tô đi qua khúc cua an tồn thì: fs N mg 2 max mv mg v gR v gR R Biện luận:
+ Tốc độ cực đại không phụ thuộc vào khối lƣợng của ô tô.
+ Tốc độ cực đại phụ thuộc vào hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đƣờng: mặt đƣờng trơn trƣợt hay lốp xe bị mịn thì tốc độ cực đại sẽ giảm đi. + Tốc độ cực đại cũng phụ thuộc vào bán kính của khúc cua: khúc cua càng hẹp thì tốc độ cực đại càng nhỏ.
2. Ở những đoạn cua trên đƣờng cao tốc thì lực ma sát nghỉ cực đại khơng cịn đủ lớn để đóng vai trị lực hƣớng tâm. Do vậy mặt đƣờng cần đƣợc làm nghiêng về phía tâm cong để thành phần nằm ngang của phản lực N của mặt đƣờng đóng vai trị lực hƣớng tâm ( hoặc hợp lực của trọng lực P và phản lực N đóng vai trị lực hƣớng tâm) giúp ơ tơ chuyển động đƣợc trên những đoạn cua này.
Hình 2.18. Ơ tơ đi trên đoạn đường cong nghiêng
Mức 2.
1. Khi ô tô chuyển động trên khúc cua thì lực ma sát nghỉ f giữa bánh xe và s mặt đƣờng đóng vai trị lực hƣớng tâm: 2 s mv f R
Để ô tô không bị trƣợt khi qua khúc cua thì: fs N mg 2 max mv mg v gR v gR 19,8m / s 71,3km / h R y N N P x N (Nguồn:goole.com)
Kết quả thu đƣợc không phụ thuộc vào khối lƣợng của ô tô
2. Ở những đoạn cua trên đƣờng cao tốc hoặc đƣờng đua thì lực ma sát nghỉ cực đại khơng cịn đủ lớn để đóng vai trị lực hƣớng tâm. Do vậy mặt đƣờng cần đƣợc làm nghiêng về phía tâm cong để thành phần nằm ngang của phản lực Ncủa mặt đƣờng đóng vai trị lực hƣớng tâm giúp ô tô chuyển động đƣợc trên những đoạn cua này.
Mức 1.
1. Khi ô tơ (xe máy) chuyển động trên khúc cua thì lực ma sát nghỉ f giữa s bánh xe và mặt đƣờng đóng vai trị lực hƣớng tâm. Nếu các phƣơng tiện này chuyển động với tốc độ lớn thì lực ma sát nghỉ cực đại khơng đủ lớn để đóng vai trò lực hƣớng tâm nữa. Do đó các phƣơng tiện sẽ bị trƣợt và văng ra ngoài.
2. Ở những đoạn cua trên đƣờng cao tốc thì lực ma sát nghỉ cực đại khơng cịn đủ lớn để đóng vai trị lực hƣớng tâm. Do vậy mặt đƣờng cần đƣợc làm nghiêng về phía tâm cong để thành phần nằm ngang của phản lực N của mặt đƣờng đóng vai trị lực hƣớng tâm giúp ơ tơ chuyển động đƣợc trên những đoạn cua này.
Bài 13
Hành vi năng lực đƣợc đánh giá
3.2. Thực hiện giải pháp GQVĐ
Vận dụng kiến thức về lực hƣớng tâm để giải đƣợc bài tốn chuyển động trịn
Cách thức phân mức Theo mức độ tự lực của HS
Năm 2009, diễn viên đóng thế ngƣời Anh Steve Truglia đã nhận lời tham gia thử thách trình diễn pha mạo hiểm trên vịng trịn nhào lộn bằng ơ tơ. Đó là một quyết định táo bạo bởi “đây là vòng tròn nhào lộn lớn nhất và