Để xác định các chủ đề, đề tài tích hợp các nội dung cơ bản phần trên theo các vấn đề cần nghiên cứu, các vấn đề nghiên cứu trả lời các câu hỏi cụ thể như sau:
-Nguyên nhân gây ra biến đổi chuyển động của vật là gì?
-Sự biến đổi chuyển động của vật dưới tác dụng của lực tuân theo các quy luật nào?
-Đặc điểm của một số loại lực thường gặp như thế nào?
Bảng 2.2. Mục tiêu dạy học phần Động lực học chất điểm.
Chủ đề Mục tiêu Chủ đề 1 Lực. Quy tắc tổng hợp và phân tích lực
Phát biểu được định nghĩa của lực và nêu được lực là đại lượng vectơ.
- Nêu được quy tắc tổng hợp và phân tích lực.
- Phát biểu được điều kiện cân bằng của một chất điểm dưới tác dụng của nhiều lực.
Kĩ năng
-Biểu diễn được các vectơ lực trong một số ví dụ cụ thể. - Xác định được lực tổng hợp và các lực thành phần. - Xác định điều kiện cân bằng của vật
Chủ đề 2: Sự biến đổi chuyển động của một vật dưới tác dụng của lực Kiến thức
Phát biểu được định luật I Niu-tơn.
Nêu 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.
Kĩ năng
- Vận dụng được các định luật I, II Niu-tơn để giải được các bài toán đối với một vật hoặc hệ hai vật chuyển động.
Chủ đề 3. Sự tương tác của 2 hay nhiều vật Kiến thức
Phát biểu được định luật III Niu-tơn và viết được hệ thức của định luật này.
Nêu được các đặc điểm của phản lực và lực tác dụng.
Kĩ năng
- Vận dụng được các định luật III Niu-tơn để giải được các bài toán đối với tương tác hai vật hoặc hệ hai vật chuyển động.
Chủ đề 4 Các loại lực cơ : lực hấp dẫn, trọng lực, lực đàn hồi, lực ma sát Kiến thức
Phát biểu được định luật vạn vật hấp dẫn và viết được hệ thức của định luật này.
Nêu được ví dụ về lực đàn hồi và những đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo (điểm đặt, hướng).
Phát biểu được định luật Húc và viết hệ thức của định luật này đối với độ biến dạng của lị xo.
Viết được cơng thức xác định lực ma sát trượt.
Kĩ năng
Vận dụng được định luật Húc để giải được bài tập đơn giản về sự biến dạng của lò xo.
Vận dụng được công thức của lực hấp dẫn, lực ma sát trượt để giải các bài tập đơn giản.
Chủ đề 5 Lực hướng tâm trong chuyển động tròn đều Kiến thức
Nêu được gia tốc rơi tự do là do tác dụng của trọng lực và viết được hệ thức.
Nêu được lực hướng tâm trong chuyển động tròn đều là tổng hợp các lực tác dụng lên vật và viết được công thức Fht=
2
mv
r =
m2r.
Kĩ năng
- Giải được bài toán về chuyển động của vật ném ngang.
Xác định được lực hướng tâm và giải được bài toán về chuyển động tròn đều khi vật chịu tác dụng của một hoặc hai lực.
2.2.3. Xây dựng ngữ cảnh
PISA nhấn mạnh tầm quan trọng của những đánh giá khoa học PISA trong việc áp dụng kiến thức khoa học ở các ngữ cảnh, tình huống cuộc sống. Việc xây dựng ngữ cảnh mang ý nghĩa rộng hơn, giúp học sinh tiếp tục quan tâm, đưa ra những ý tưởng khoa học như một cơng dân có trách nhiệm, bao gồm cả các khía cạnh khác nhau về thái độ và giá trị của cá nhân đối với khoa học, đời sống.
Trong bối cảnh đất nước hiện nay, việc bảo vệ chủ quyền quốc gia trong đó có chủ quyền biển đảo là vấn đề có ý nghĩa trọng đại và thiêng liêng. Lịch sử dựng nước và giữ nước hào hùng của dân tộc ta từ bao đời nay luôn khẳng định hai quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa thuộc chủ quyền thiêng liêng của Tổ quốc và mãi mãi chiếm trọn trái tim, tâm trí của mỗi người dân Việt Nam. Nhằm nâng cao tinh thần, trách nhiệm của học sinh về bảo vệ toàn vẹn lãnh thổ cho Tổ quốc, việc xây dựng ngữ cảnh dựa trên các vấn đề về Hoàng Sa, những phát minh của người Việt trong lịch sử gắn với dạy học vật lí sẽ giúp học sinh thấy rõ trách nhiệm cơng dân của mình trong việc phát huy tinh thần tự hào, tự tôn dân tộc, bằng hành động thiết thực và
Ghe Bàu là một phát minh của người Việt trong cơng tác đóng tàu bè, được từ điển hàng hải thế giới ghi nhận. Nhờ loại ghe bầu mà ngư dân có thể vươn ra khơi xa để đánh bắt cá, đặc biệt là việc tổ chức đội lính Hồng Sa có thể dùng thuyền ra chiếm cứ và canh phòng đảo cách xa đất liền gần 300 km. Dựa trên ý tưởng về thiết kế Ghe Bàu và sự khéo léo trong điều khiển Ghe của người Việt, chúng tôi xây dựng ngữ cảnh chung về ngư dân và đội hải binh Hồng sa, từ đó xây dựng ngữ cảnh cho từng chủ đề, tạo các tình huống có vấn đề để xây dựng các bài tập xoay quanh các tình huống đó (bảng 2.3). Bảng 2.3. Các ngữ cảnh tạo tình huống có vấn đề phần Động lực học Chủ đề Mục tiêu Ngữ cảnh Chủ đề 1. Lực. Quy tắc tổng hợp và phân tích lực - Xác định lực, các đặc điểm của lực. - Tổng hợp phân tích lực theo quy tắc hình bình hành. Ngữ cảnh 1. Cánh buồm và cấu trúc Ghe Bầu
Ghe bàu, một sản phẩm đặc sắc của nghề biển Việt Nam, được từ điển hàng hải thế giới ghi nhận. Đây là loại thuyền có cấu trúc rất đặc biệt có khả năng ra khơi xa. Thuyền sử dụng buồm, dù nhỏ bé nhưng rất vững chắc. Thuyền di chuyển như thế nào? Tại sao lại vững chắc như thế?
Chủ đề 2. Sự biến đổi chuyển động của một vật dưới tác dụng của lực Vận dụng định luật I, II Newton giải thích các hiện tượng và giải các bài tập đơn giản
Ngữ cảnh 2,3. Ghe bầu - sự khéo léo của người Việt
Ghe bầu không mang nhiều nét độc-đáo chỉ có ở Việt-Nam mà sự điểu khiển Ghe Bầu bằng kĩ thuật đi “Ganh” rất đặc sắc giúp Ghe đi lại rất dễ dàng và linh hoạt. Sự khéo léo của người Việt khi
điều khiển Ghe Bầu như thế nào? Chủ đề 3. Sự tương tác của 2 hay nhiều vật Vận dụng được các định luật III Niu-tơn để giải được các bài toán đối với tương tác hai vật hoặc hệ hai vật chuyển động.
Ngữ cảnh 4. Cánh buồm ghe bầu
Ghe bầu di chuyển bằng buồm nhờ sức gió. Những lúc thiếu gió hay gió hơi ngược họ có kỹ thuật chạy “vát” hay chạy “ganh” rất độc đáo. Tại sao Ghe bầu có thể di chuyển linh hoạt như thế?
Chủ đề 4 Các loại lực cơ : lực hấp dẫn, trọng lực, lực đàn hồi, lực ma sát Vận dụng được công thức của lực hấp dẫn, lực ma sát trượt, lực đàn hồi để giải thích các hiện tượng và giải các bài tập đơn giản.
Ngữ cảnh 5: Ngư dân không khuất phục hiểm nguy
Trong khi kỹ thuật Tây phương cố gắng cải tiến làm sao cho sườn và vỏ tàu được cứng cáp thì người Việt-Nam từ nhiều ngàn năm qua, vẫn tiếp tục giữ truyền thống đóng tàu cho mềm dẻo. Tre không những rẻ, lai nhẹ.Vỏ thuyền có tính co dãn nên chịu đựng sóng gió khá tốt và thường khơng hư hại khi lên bãi, khơng ngại sóng to gió lớn. Ngư dân khắc phục hiểm nguy như thế nào? Chủ đề 5 Lực hướng tâm trong chuyển động tròn đều Xác định được lực hướng tâm và giải được bài tốn về chuyển động trịn đều khi vật chịu tác dụng của một hoặc hai lực.
Ngữ cảnh chung: Hải đội Hoàng Sa
Từ nhiều thế kỷ trước, Việt Nam đã có các hải đội Hồng Sa làm nhiệm vụ bảo vệ chủ quyền và khai thác quần đảo này. Lớp lớp chiến binh vượt sóng gió biển Đơng ghi dấu ấn Việt Nam ở đó, và lịch sử đã khắc ghi lịng ái quốc của họ.
Ghe Bàu, một phát minh của người Việt trong cơng tác đóng tàu bè, được từ điển hàng hải thế giới ghi nhận, đặc biệt là ở sự mềm dẻo trong kiến trúc sườn và vỏ. Chính nhờ loại ghe bầu
này mà người dân có thể vươn ra khơi xa để đánh bắt cá, đặc biệt là việc tổ chức đội lính Hồng Sa có thể dùng thuyền ra chiếm cứ và canh phòng đảo cách xa đất liền gần 300 km. Nhà hàng-hải George Windsor đầu
thế-kỷ XVIII viết trong nhật kí như sau: “Bão táp thật dữ dội ngoài biển khơi, thiếu chút nữa thì thuyền của
chúng tôi bị gãy đổ cả cột buồm. Vậy mà chúng tôi chợt nhận ra 6 chiếc thuyền nhỏ của người Việt đang giương hết mọi cánh buồm, cứ thản nhiên như không, tiến thẳng tới trước, những con thuyền bé nhỏ mà cách thức vận chuyển để vượt sóng lượn gió thật là tài-tình”.
BÀI 1. LỰC, TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH LỰC Ngữ cảnh 1. Lực. Quy tắc tổng hợp và phân tích lực
Giáo-Sư Ngơ Đức Thịnh nói về sự ra đời của ghe bàu :
Trong các vùng biển ở nước ta thì biển miền Trung, nhất là biển Xứ Quảng, nơi mà nghề đánh bắt cá trên biển, đầm phá nước lợ và trên sông rất phát triển. Đặc biệt nơi đây ra đời loại ghe bàu, một sản phẩm đặc sắc của nghề biển Việt Nam,
được từ điển hàng hải thế giới ghi nhận. Đây là loại thuyền mà mũi và lái đều nhọn, bụng bầu, độ ngấn nước sâu, nên thuyền có khả năng ra khơi xa. Thuyền dùng loại buồm hình tứ giác hay cánh dơi.
Câu hỏi 1.1. (F01Q01 – 0 1 9) . Vì trên những Ghe bầu có thể chạy
mà khơng cần người chèo, nên ta cũng có thể hiểu được là thuyền chạy bằng buồm. Khi người xoay cánh buồm giữa, hình vẽ nào dưới đây thể hiện đúng lực F do gió tác dụng lên thuyền :
Hướng dẫn mã hoá Câu 1.1. (F01Q01 – 0 1 9)
F Gió (B) F Gió (C) (A) F Gió F Gió (D) Hình 1.2.Hình vẽ Ghe Bàu
Mã 1:D.. Khơng đạt:
Mã 0:Đáp án khác. Mã 9:Không trả lời
Câu hỏi 1.2. (F01Q02 – 0 1 2 9)
Khi Ghe bầu sử dụng 2 cánh buồm, người lái xoay cánh buồm (hình vẽ). Hãy vẽ lực tác dụng lên từng cánh buồm và lực tác dụng vào trọng tâm Ghe bầu.
Hướng dẫn mã hoá Câu 1.2. (F01Q02 – 0 1 2 9) Mức đầy đủ:
Mã 2:Vẽ đúng cả lực tác dụng lên buồm và lực tác dụng lên Ghe bầu.
Mức không đầy đủ:
Mã 1:Chỉ vẽ đúng lực tác dụng lên buồm Ghe bầu. Không đạt: Mã 0:Đáp án khác. Mã 9: Không trả lời. Câu hỏi 1.3. (F01Q03 – 0 1 9) . Gió Gió
Nếu gió gây ra áp lực lên cánh buồm là 50N/m2, diện tích mỗi cánh buồm là 20m2, người lái xoay cánh buồm số 1 tạo với trục Ghe bầu 1 góc bằng 300 (hình vẽ 1.3). Lực tác dụng vào trọng tâm Ghe bầu bằng bao nhiêu:
A.500 N B.250 N C.200 N D. 1000N
Hướng dẫn mã hoá Câu 1.3. (F01Q03 – 0 1 9)
Mức đầy đủ: Mã 1:A.. Không đạt: Mã 0:Đáp án khác. Mã 9:Không trả lời Câu hỏi 1.4. (F01Q04 – 0 1 2 9)
Kiến-trúc là ghe bầu như hình 1.4. Hãy vẽ lực tác dụng lên các điểm A, B, từ đó xác định lực tổng hợp và giải thích tại sao kiến trúc ghe bầu giúp
ghe có sức chịu đựng?
Hướng dẫn mã hố Câu 1.4. (F01Q04 – 0 1 2 9) Mức đầy đủ:
Mã 1:Vẽ đúng cả lực tác dụng và giải thích đúng. Gió
- Hình dạng cong giúp lực tổng hợp lực nhỏ hơn lực thành phần. Mức không đầy đủ:
Mã 2:Chỉ vẽ đúng lực tác dụng lên buồm Ghe bầu. Không đạt:Mã 0:Đáp án khác.Mã 9: Không trả lời.
BÀI 2. ĐỊNH LUẬT I NEWTON Ngữ cảnh 2. Ghe bầu - sự khéo
léo của người Việt
Khi nhận-xét những điểm độc- đáo của ghe bầu, J. B. Piétri đã cho rằng ghe bầu mang nhiều nét độc-đáo chỉ có ở Việt-Nam. Ông thấy cách thức phối hợp giữa tác dụng của những cây xiếm di động ở mũi thuyền, vỏ thuyền kiến-
trúc bằng mê tre, bánh lái thay đổi độ nông sâu ở đuôi thuyền và những cánh buồm điều chỉnh (tùy hướng gió) khơng thấy ở bất cứ nơi nào khác trên thế giới. Cây xiếm là bộ phận như mảnh ván gắm ở đầu và đuôi thuyển nhằm chống với sức giạt. Tổng hợp tác dụng của nước trên các trang cụ này đủ để giúp cho thuyền giữ một hướng cố định, nhờ đó thuyền có thể chạy thẳng về phía trước. Lao động trên ghe bầu thường là 6-7 người như lái ghe, lái phụ,
bạn ngang. Người có chức danh lái ghe ở ghe khơng trực tiếp cầm lái chạy
ghe, mà lái phụ mới là tài công, cầm lái chạy ghe, điều động giàn bạn, định liệu việc đi đứng bạng ngang, chạy ngang trên nghe để giữ cho ghe thăng bằng.
Câu 2.1 (N01Q01 - 0 1 9 ).. Câu nào đúng ?
Khi một con sóng đột ngột sơ vào thân Ghe bầu thì người trên nghe sẽ:
B. Ngả người về phía sau. C. Chúi người về phía trước. D. Ngả người sang bên cạnh.
Hướng dẫn mã hoá Câu 1.1. (N01Q01 – 0 1 9) Mức đầy đủ: Mã 1:C. Không đạt: Mã 0:Đáp án khác. Mã 9:Không trả lời Câu 2.2 (N01Q02 - 0 1 9 ).
Khi chiếc Ghe bầu đang chuyển động với vận tốc v. Nếu người lái thuyền hạ tất cả các buồm, các lực tác dụng lên nó mất đi thì:
A.Ghe bầu dừng lại ngay
B. Ghe bầu đổi hướng chuyển động
C. Ghe bầu chuyển động chậm dần mới dừng lại. D. Ghe bầu tiếp tục chuyển động theo hướng cũ. Hướng dẫn mã hoá Câu 1.1. (N01Q02 – 0 1 9) Mức đầy đủ:
Mã 1:C. Không đạt:
Mã 0:Đáp án khác. Mã 9:Không trả lời
Câu hỏi 2.3. (N01Q03 – 0 1 2 9)
B Franỗoise Aubaile-Sallenave vit nguyờn c một cuốn sách đề-cập rất kỹ-lưỡng đến cách thức đóng ghe rất tiến-bộ của Việt-Nam. Theo tác-giả này, đặc-tính ghe tàu nhẹ nhàng giúp loại thuyền Việt-Nam dù nhỏ bé, mặc
dù làm bằng mê tre nhưng lại dễ vượt qua cơn bão. Giải thích tại sao?
Giải thích: ............................................................................... ................................................................................................ ................................................................................................ Hướng dẫn mã hoá Câu 2.3. (N01Q03 – 0 1 2 9)
Mức đầy đủ:
Mã 1:Giải thích đúng.
Muốn kiến trúc cứng cáp thì vật liệu đóng thuyền phải nặng, qn tính do đó cũng tăng theo, dễ bị bể vỡ vì sóng gió; thuyền nhẹ và mềm dẻo thì lực tác dụng của sóng nước được phân phối đều trên toàn thể thân thuyền nên sức chịu đựng gia tăng và thuyền được bền bỉ hơn. Do thuyền có khối lượng
nhỏ qn tính của nó cũng nhỏ khó bị bể vỡ vì sóng gió.
Mức khơng đầy đủ:
Mã 2:Chỉ giải thích nhưng chưa đủ Khơng đạt:
Mã 0:Đáp án khác. Mã 9:Không trả lời.
Câu hỏi 2.4. (N01Q04 – 0 1 2 9)
Cây xiếm là bộ phận như mảnh ván gắn ở đầu và đi thuyển có tác dụng chống với sức giạt. Vẽ hình và giải thích tại sao khi dưới tác dụng sức
dạt của nước vào mũi thuyền, 2 cây xiếm giúp cho thuyền giữ một hướng cố định?
Giải thích: .............................................................................. ................................................................................................ ................................................................................................ Hướng dẫn mã hóa câu hỏi 2.4. (N01Q04 – 0 1 2 9) Mức đầy đủ:
Mã 1:Giải thích đúng.
Khi mũi bị dạt ngang, đuôi chuyển động theo chiều ngược lại, tạo ra lực cản ngược chiều. Tổng hợp lực bằng không, thuyền không bị dạt ngang.
Mức không đầy đủ:
Mã 2:Chỉ giải thích nhưng chưa đủ Khơng đạt:
Mã 0:Đáp án khác. Mã 9: Không trả lời. Câu hỏi 2.5. (N01Q05 – 0 1 2 9)
Khi chiếc Ghe bầu đang chuyển động đều, một người trên đỉnh cột buồm thả xuống một vật nặng, vật nặng sẽ rơi ở vị trí nào trên thuyển. Giải thích tại sao
Giải thích:
...................................................................................................... Hướng dẫn mã hố Câu 2.5. (N01Q05 – 0 1 2 9)
Mức đầy đủ:
Khi ghe bầu đang chuyển động thì cả vật và cánh buồm cùng chuyển động theo khi một vật bị rơi từ đỉnh cột buồm xuống thuyền. Do có qn tính để bảo tồn vận tốc của vật cả về hướng và độ lớn nên vật phải rơi theo hướng chuyển động của ghe bầu. Vật rơi tại chân cột buồm.