triển năng lực vật lí của học sinh.
Dựa trên cơ sở nghiên cứu các bước phát triển năng lực vật lí đã đạt được khi HS tham gia các họat động học tập ở học phần Physics sách Cambridge science checkpoint 9. Chúng tôi tiến hành thiết kế các hoạt động học chương “ Động lực học”, sau đó thơng qua các hoạt động tôi sử dụng các phương pháp học tập dựa trên vấn đề, học tập dựa trên nhiệm vụ, dựa trên óc tìm tịi, khám phá để truyền đạt kiến thức cho HS. Từ đó, chúng tơi có thể so sánh, nhận xét mức độ phát triển năng lực vật lí của HS trong thực tế. Dựa vào chương trình giáo dục phổ thông hiện hành và chương trình giáo dục phổ thông đổi mới tôi thực hiện thiết kế các hoạt động sau:
Bài 1. Tổng hợp và phân tích lực. Điều kiện cân bằng của chất điểm
1. Mục tiêu
* Về kiến thức
- Biết cách tổng hợp và phân tích lực. Phát biểu được khái niệm của lực - Nêu được quy tắc hình bình hành
- Biết vận dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực của hai hay nhiều lực đồng quy.
* Về kĩ năng
- Vẽ được vec tơ tổng hợp lực và phân tích lực - Áp dụng định lí cơ sin để tính độ lớn của lực
* Về thái độ
- Tự tin, hào hứng thực hiện các nhiệm vụ ở lớp, ở nhà.
- Chủ động trong mọi hoạt động thảo luận với các học sinh khác và với giáo viên.
* Định hướng phát triển năng lực
- Bồi dưỡng năng lực vật lí và năng lực giao tiếp, 2. Thiết kế các hoạt động học tập:
*Hoạt động 1: Tìm hiểu về lực và cân bằng lực.
- Lực kéo tác dụng vào cây cung làm cây cung biến dạng. Lực đẩy tác dụng vào mũi tên làm mũi tên bay đi.
Vậy, lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác, lực gây ra gia tốc cho vật hoặc làm cho vật biến dạng. Đường thẳng mang vecto lực gọi là giá của lực. Đơn vị của lực là niutơn (N)
-Trọng lực P và lực căng dây T tác dụng lên quả cầu làm quả cầu đứng yên. Các lực tác dụng lên quả cầu là các lực cân bằng khơng gây ra gia tốc cho nó.
Quan sát hình vẽ và trả lời:
1. Chiếc ơ tơ chịu tác dụng của những lực nào? Biểu diễn lực đó trên hình?
2. Nếu khơng có người đẩy thì ơ tơ có chịu tác dụng của lực nào không? Tại sao ô tơ lại đứng n trên mặt đường?
Hình 2.16 Hình 2.14
(Nguồn: SGK Vật lí 10)
(Nguồn: SGK Vật lí 10)
*Hoạt động 2: Tìm hiểu cách tổng hợp và phân tích lực
-Tổng hợp lực là thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt như các lực ấy. Lực thay thế này gọi là hợp lực.
-Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng giống hệt như lực đó.
Thí nghiệm mơ tả ở hình giúp chúng ta biết cách tổng hợp và phân tích lực.
1. Mơ tả thí nghiệm.
- Bố trí thí nghiệm như hình vẽ
- Treo các quả nặng sao cho vòng nhẫn O đứng yên, dưới tác dụng lựcF ,1 F ,2 F ( có độ lớn bằng với trọng 3 lượng của 3 nhóm quả nặng).
2. Tìm hiểu cách tổng hợp và phân tích các lực tác dụng vào quả nặng. Các em hãy thảo luận nhóm và hồn thành các nhiệm vụ sau đây:
- Vẽ trên bảng các lực căng dây F và 1 F của thí nghiệm theo tỷ lệ xích chọn 2 trước?
- Vẽ trên bảng lực F và lực 3 F cân bằng với F ? 3
- Quan sát thí nghiệm và nhận xét xem giữa các lực F , 1 F và 2 F có mối liên hệ gì với nhau?
- Tìm hợp lực củaF ,1 F và 2 F ở thí nghiệm trên? 3
(Nguồn: SGK Vật lí 10)
(Nguồn: SGK Vật lí 10)
Hình 2.17
Vận dụng kiến thức trả lời câu hỏi:
1. Một chất điểm chịu tác dụng đồng thời của hai lực thành phần có độ lớn lần lượt là F1 5N và F2 15N. Hợp lực của nó sẽ có giá trị là:
A. 10 N. B. 20 N. C. 30 N. D. 40 N.
2. Hai lực có giá đồng quy có độ lớn là 3 N là 4 N và có phương vng góc với nhau. Hợp lực của hai lực này có độ lớn là bao nhiêu?
* Hoạt động 3: Tìm hiểu quy tắc hình bình hành
- Sử dụng quy tắc hình bình hành để tổng hợp và phân tích lực. - Quy tắc hình bình hành: Nếu hai lực đồng quy
làm thành hai cạnh cuả một hình bình hành, thì đường chéo kẻ từ điểm đồng quy biểu diễn hợp lực của chúng.
1. Nếu có nhiều lực đồng quy thì vận dụng quy tắc này thế nào?
2. Muốn phân tích một lực thành hai lực thành phần có phương đã biết thì phải tiến hành như thế nào?
Bài 2. Ba định luật Newton
1. Mục tiêu
*Về kiến thức
- Phát biểu được định luật I,II,III Newton và viết được hệ thức của định luật. - Nêu được mối quan hệ giữa lực, khối lượng và gia tốc được thể hiện trong định luật II Niu-tơn và viết được hệ thức của định luật này.
- Nêu được quán tính của vật và kể được một số ví dụ về quán tính. - Nêu được khối lượng là số đo mức quán tính
-Nêu được các đặc điểm của phản lực và lực tác dụng.
-Biểu diễn được các vectơ lực và phản lực trong một số ví dụ cụ thể.
* Về kỹ năng
- Vận dụng được các định luật I, II, III Niu-tơn để giải được các bài tập. - Vận dụng được mối quan hệ giữa khối lượng và mức quán tính của vật để giải thích một số hiện tượng thường gặp trong đời sống và kĩ thuật.
* Về thái độ
- Có hứng thú học tập. Có tinh thần tự lực, tự giác tham gia xây dựng kiến thức. - Yêu thích khoa học, tác phong của nhà khoa học.
-Tự tin đưa ra ý kiến cá nhân khi thực hiện các nhiệm vụ ở lớp, ở nhà.
* Định hướng phát triển năng lực
- Bồi dưỡng năng lực vật lí và năng lực giao tiếp 2. Thiết kế các hoạt động học
*Hoạt động 1: Tìm hiểu định luật I Newton:
- Nội dung định luật I Newton: Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng khơng, thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.
- Định luật I Newton cịn gọi là định luật qn tính.
Nghiên cứu định luật I Newton qua thí nghiệm lịch sử Ga-li-lê. Mơ tả thí nghiệm:
- Đặt hai máng nghiêng giống như máng nước, thả viên bi lăn xuống máng nghiêng thứ nhất, theo dõi chuyển động của viên bi.
- Thả viên bi xuống máng nghiêng thứ nhất. Hạ thấp dần máng nghiêng thứ 2 và theo dõi viên bi lăn tới vị trí nào của máng nghiêng thứ 2. - Thả viên bi tương tự như hai lần trước, nhưng hạ thấp máng nghiêng
2. Tiến hành thí nghiệm và trả lời câu hỏi:
- Vì sao viên bi khơng lăn đến độ cao ban đầu?
Hình 2.20. Thí nghiệm của Ga-li-lê để nghiên cứu chuyển động
- Khi giảm h2 đoạn đường mà viên bi lăn được sẽ thế nào?
- Nếu đặt máng 2 nằm ngang, quãng đường hòn bi lăn được sẽ thế nào so với lúc đầu?
- Nếu máng 2 nằm ngang và khơng có ma sát thì hịn bi sẽ chuyển động như thế nào?
- Vậy có phải lực là nguyên nhân của chuyển động không?
1. Một chiếc ô tô đang chuyển động thẳng đều bỗng gặp vật cản phía trước, lái xe đột ngột phanh gấp. Tại sao hành khách trên xe đều lao người về phía trước?
2.Theo định luật I thì chuyển động thẳng đều được gọi là chuyển động theo qn tính.Vậy qn tính là gì?
Hoạt động 2: Tìm mối liên hệ giữa độ lớn của lực và gia tốc
Gia tốc của hộp hàng cùng hướng với lực kéo của ngựa. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn lực kéo của ngựa và tỉ lệ nghịch với khối lượng của hộp hàng. m F a
- Trong đó: a: là gia tốc của vật (m s2) F: là lực tác dụng (N) m: khối lượng của vật (kg)
1. Muốn gây ra gia tốc cho vật ta phải có lực tác dụng lên vật đó. Nếu ta kéo một thùng hàng nặng trên đường bằng phẳng. Theo em gia tốc của thùng hàng phụ thuộc vào những yếu tố nào?
2. Nếu nhiều lực tác dụng lên thùng hàng thì định luật II newton được áp dụng như thế nào?
* Hoạt động 3: Xây dựng định luật III Newton
- Chân người chạy bộ tác dụng lên mặt đất một lực thì đồng thời mặt đất cũng tác dụng lại lên chân một lực. Hai lực này cùng giá, cùng độ lớn nhưng có chiều ngược nhau.
Tiến hành thí nghiệm nghiên cứu lực và phản lực
Hình 2.22
Hình 2.23
1. Mơ tả thí nghiệm:
- Bắn một hòn bi xanh vào hòn bi đỏ đang đứng yên. - Quan sát chuyển động của hai hòn bi.
2. Thảo luận và tiến hành thí nghiệm
- Em có nhận xét gì về chuyển động của hòn bi xanh và đỏ?
- Bi xanh tác động vào bi đỏ một lực, theo em bi đỏ có tác động lực nào vào bi xanh khơng?
1. Theo định luật III Niu-tơn thì lực và phản lực A. là cặp lực cân bằng.
B. là cặp lực có cùng điểm đặt.
C. là cặp lực cùng phương, cùng chiều và cùng độ lớn. D. là cặp lực xuất hiện và mất đi đồng thời.
1. Tác dụng vào vật có khối lượng 5kg, đang đứng yên, một lực theo phương ngang thì vật này chuyển động nhanh dần đều với gia tốc 1 m/s2. Độ lớn của lực này là bao nhiêu?
Bài 3. Lực hấp dẫn- Định luật vạn vật hấp dẫn
1.Mục tiêu
* Về kiến thức
- Nêu được khái niệm về lực hấp dẫn và các đặc điểm của lực này
- Phát biểu được định luật vạn vật hấp dẫn và viết được hệ thức liên hệ của lực
hấp dẫn ( giới hạn áp dụng của công thức đó).
* Về kĩ năng
- Giải thích được một cách định tính sự rơi tự do và chuyển động của các hành tinh, vệ tinh bằng lực hấp dẫn
- Phân biệt được lực hấp dẫn với các loại lực khác như: Lực từ, lực điện từ, lực ma sát
-Vận dụng được công thức của lực hấp dẫn để giải các bài tập đơn giản
* Về thái độ
- Tự tin đưa ra ý kiến cá nhân khi thực hiện các nhiệm vụ ở lớp, ở nhà.
- Chủ động trao đổi thảo luận với các học sinh khác và với giáo viên.
*Định hướng phát triển năng lực
- Bồi dưỡng năng lực vật lí, năng lực tự học. 2. Thiết kế các hoạt động học:
*Hoạt động 1: Tìm hiểu về lực hấp dẫn.
- Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau bởi một lực, lực đó gọi là lực hấp dẫn. Khác với lực đàn hồi và lực ma sát là lực tiếp xúc, lực hấp dẫn là lực tác dụng từ xa, qua khoảng không gian giữa các vật.
Hình 2.26 Chuyển động của trái đất, mặt trăng, mặt trời
Quan sát hình ảnh mơ phỏng chuyển động của Trái Đất, Mặt Trăng và Mặt Trời và trả lời câu hỏi sau đây:
1. Lực nào giữ cho mặt trăng chuyển động quanh Trái Đất?
2. Lực nào giữ cho Trái Đất và các hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời?
*Hoạt động 2: Nghiên cứu về định luật vạn vật hấp dẫn
-Lực hấp dẫn giữa 2 chất điểm bất kì tỉ lệ thuận với tích 2 khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoản cách giữa chúng.
hd 12 2 m m F G r Hình 2.27
Trong đó: m1; m2 là khối lượng của 2 chất điểm. (kg) r: khoảng cách giữa chúng (m) 2 11 2 . 6,67.10 N m G kg là hằng số hấp dẫn.
Thí nghiệm mơ tả ở hình giúp chúng ta tìm hiểu đặc điểm của lực hấp dẫn. 1.Quan sát thí nghiệm:
- Lực hấp dẫn tác dụng từ xa giữa hai quả cầu đồng chất.
2.Thảo luận nhóm hồn thành nhiệm vụ và trả lời câu hỏi - Hãy vẽ các vectơ thể hiện lực hấp dẫn giữa 2 vật. - Nhận xét về đặc điểm của các vectơ lực vừa vẽ.
1.Vì sao trong đời sống hàng ngày, ta không cảm thấy được lực hút giữa các vật thể thơng thường?
2.Vì sao chỉ chú ý đến trường hấp dẫn xung quanh những vật thể có khối lượng rất lớn (mặt trời, trái đất,…)?
*Hoạt động 3: Xét trƣờng hợp riêng của lực hấp dẫn
Bài tập: Cho 2 quả cầu đồng chất, khối lượng lần lượt là m1= 5kg; m2=
10kg đặt cách nhau một khoảng r = 50m
Hãy vẽ các vectơ thể hiện lực hấp d n gi a 2 quả cầu? Tính lực hấp d n gi a hai quả cầu?
Hình 2.28
- Trọng lực của một vật là lực hấp dẫn giữa trái đất và vật đó.
- Trọng tâm của vật là điểm đặt của trọng lực của vật. 2 . m M P G R h (1) Mà theo ĐL II Niu-tơn: P = m.g (2) Suy ra 2 . G M g R h Nếu vật ở gần mặt đất h R g G M.2 R
1. Ở mặt đất, một vật có trọng lượng 10 N. Nếu chuyển vật này ở độ cao cách Trái Đất một khoảng R (R là bán kính Trái Đất) thì trọng lượng của vât bằng bao nhiêu?
2.Biết gia tốc rơi tự do ở đỉnh và chân một ngọn núi lần lượt là 9,809 m s2 và 9,810 m/s2. Coi Trái Đất là đồng chất và chân núi cách tâm Trái Đất 6370 km. Chiều cao ngọn núi này là bao nhiêu?
Bài 4. Lực đàn hồi của lò xo- Định luật Hook
1. Mục tiêu
*Về kiến thức
- Nêu được những đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo (điểm đặt, hướng). - Phát biểu và viết biểu thức của định luật Hook, nêu rõ ý nghĩa các đại lượng trong công thức và ý nghĩa của các đại lượng đó.
- Nêu được những đặc điểm về lực căng của dây
- Biết được ý nghĩa của các khái niệm: giới hạn đàn hồi của lò xo, cũng như các vật có khả năng biến dạng đàn hồi.
- Giải thích được sự biến dạng đàn hồi của lị xo; biểu diễn được lực đàn hồi
của lõ xo khi bị dãn và nén; sử dụng được lực kế để đo lực.
-Vận dụng định luật Hook giải được bài tập đơn giản về sự biến dạng của lò xo.
* Về thái độ
- Tự tin đưa ra ý kiến cá nhân khi thực hiện các nhiệm vụ ở lớp, ở nhà. - Chủ động trao đổi thảo luận với các học sinh khác và với giáo viên.
* Định hướng phát triển năng lực
- Bồi dưỡng năng lực vật lí và năng lực giải quyết vấn đề. 2. Thiết kế các hoạt động học
*Hoạt động 1: Hình thành khái niệm lực đàn hồi của lị xo
-Khi một vật đàn hồi bị biến dạng thì ở vật xuất hiện một lực gọi là lực đàn hồi. Lực đàn hồi của lò xo xuất hiện ở cả 2 đầu của lò xo tác dụng vào các vật tiếp xúc (hay gắn) với nó làm nó biến dạng.
-Hướng của lực đàn hồi ở mỗi đầu lò xo ngược với hướng của ngoại lực gây biến dạng.
Thí nghiệm giúp chúng ta quan sát sự biến dạng đàn hồi của lò xo 1. Mơ tả và tiến hành thí nghiệm
- Kéo dãn vừa phải dây thun và lị xo.
- Sau đó bng tay để chúng trở về hình dạng ban đầu
Hình 2.30 Thí nghiệm về biến dạng đàn hồi
2.Tìm hiểu về hướng và điểm đặt của lực đàn hồi. Các em hãy thảo luận nhóm và trả lời câu hỏi:
- Hai tay có chịu lực tác dụng của lị xo và dây thun không? Hãy nêu rõ điểm đặt, phương chiều của các lực này?
- Tại sao lò xo, dây thun chỉ dãn đến mức độ nào đó thì ngừng dãn?