Chương 1 : Giới thiệu một số tiếp cận cơ bản trong lý luận dạy học
3.1. Xây dựng hệ thống bài tập
3.1.1. Phân loại BT theo tiếp cận HT
Hình 3.1. Sơ đồ phân loại bài tập
BT tính tốn là những BT mà muốn giải chúng, ta phải thực hiện một loạt phép tính và kết quả là thu đƣợc một đáp số định lƣợng, tìm giá trị của một số đại lƣợng vật lý. Có thể chia BT tính tốn làm 2 loại: BT luyện tập và BT tổng hợp.
BT luyện tập:Là dạng BT rèn luyện cho HS nắm vững cách giải một loại bài tập nhất định đã đƣợc chỉ dẫn chứ không yêu cầu tƣ duy sáng tạo. Những BT này là những bài tập cơ bản, đơn giản, trong đó chỉ đề cập đến một hiện tƣợng, một định luật và sử dụng một vài phép tính đơn giản.
Bài tập cân bằng & chuyển động của vật rắn
Điều kiện cân bằng của vật rắn BT xác định trọng tâm BT về các dạng cân bằng, mức vững vàng của cân bằng BT định tính BT tính tóan BT luyện tập BT tổng hợp BT định tính BT tính tóan BT luyện tập BT tổng hợp
Chúng có tác dụng củng cố kiến thức cơ bản vừa học, làm cho học sinh hiểu rõ ý nghĩa của các định luật và các công thức, sử dụng các đơn vị vật lý và các thói quen cần thiết để sau này có thể giải những BT phức tạp hơn.
BT tính tốn tổng hợp là BT mà muốn giải nó thì phải vận dụng nhiều khái niệm, định luật, dùng nhiều công thức. Kiến thức sử dụng trong việc giải BT tổng hợp thƣờng là những kiến thức đã học trong nhiều bài trƣớc. Loại BT này có tác dụng đặc biệt giúp HS đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy rõ những mối liên hệ khác nhau giữa các phần của chƣơng trình vật lý. BT dạng này cịn tập cho HS biết phân tích những hiện tƣợng thực tế phức tạp ra thành những phần đơn giản tuân theo một định luật xác định.
BT định tính là những BT khơng cần phải thực hiện cácphép tính phức tạp, mà chủ yếu HS phải thực hiện những phép suy luận logic, do đó phải hiểu rõ bản chất (nội hàm) của các khái niệm, định luật vật lý và nhận biết đƣợc những biểu hiện của chúng trong các trƣờng hợp cụ thể. Đa số các BT định tính u cầu HS giải thích hoặc dự đốn một hiện tƣợng xảy ra trong những điều kiện xác định.
Ví dụ về BT định tính: "Nếu bơi hai mái chèo theo hai chiều ngƣợc nhau thì chuyển động của con thuyền sẽ thế nào? Giải thích?".
Ví dụ về BT tính tóan luyện tập: Sau khi giảng bài cân bằng của một vật có trục quay cố định, GV có thể chọn BT sau để HS luyện tập. "Một ngƣời dùng búa để nhổ một chiếc đinh nhƣ hình vẽ. Khi ngƣời tác dụng một lực 100N vào đầu búa thì đinh bắt đầu chuyển động. Hãy tính lực cản của gỗ tác dụng vào đinh".
Ví dụ về BT tính tóan tổng hợp: "Một khúc gỗ có trọng lƣợng P=40N bị ép chặt giữa hai tấm gỗ. Mỗi tấm ép vào khúc gỗ một lực N=50N. Hệ số ma sát giữa mặt khúc gỗ và tấm gỗ là 0,5. Hỏi cần phải đặt một lực F bằng bao nhiêu để có thể kéo đều khúc gỗ lên trên hoặc xuống dƣới?".
3.1.2. Lựa chọn và sắp xếp BT theo tiếp cận HT
3.1.2.1. Dạng 1: Điều kiện cân bằng của vật rắn
BT định tính:
Bài 1: Nếu khơng có lực ma sát thì có thể giữ cho cái hộp treo vào một bức tƣờng thẳng đứng nhƣ tƣ thế ở hình vẽ đƣợc khơng ?
Bài 2: Giữ một thanh dài đồng chất cho nó ở vị trí nằm ngang tại điểm giữa dễ hơn là ở một đầu. Vì sao vậy?
Bài 3: Tại sao khi gập khuỷu tay lại thì có thể nâng đƣợc một vật nặng hơn so với khi duỗi tay ra?
BT tính tốn luyện tập:
Bài 1: Một quả cầu đồng chất có khối lƣợng 3kg đƣợc treo vào tƣờng nhờ một sợi dây. Dây làm với tƣờng một góc =200. Bỏ qua ma sát tiếp xúc giữa quả cầu với tƣờng. Tính lực căng T của sợi dây. Lấy g = 9,8m/s2.
Bài 2: Một ngƣời gánh một thùng gạo nặng 300N và một thùng ngơ nặng 200N. Địn gánh dài 1m. Hỏi vai ngƣời đó phải đặt ở điểm nào, chịu một lực bằng bao nhiêu? Bỏ qua trọng lƣợng của đòn gánh.
Bài 3: Để giữ thanh nặng OA có thể nằm nghiêng với sàn góc =300, ta kéo đầu A bằng sợi dây theo phƣơng vng góc với thanh, cịn đầu O
0
B
đƣợc giữ bởi bản lề. Trọng lƣợng thanh là P=400N, tính độ lớn lực kéo
F đối với đầu A của thanh. BT tính tóan tổng hợp:
Bài 1: Hai lị xo L1 và L2 có độ cứng là k1 và k2, chiều dài tự nhiên bằng nhau. Đầu trên của lị xo móc vào trần nhà nằm ngang, đầu dƣới móc vào 2 đầu thanh AB=1m, nhẹ, cứng sao cho lị xo ln ln thẳng đứng. Tại O (OA =40cm), ta móc một quả cân khối lƣợng m = 1kg thì thanh AB có vị trí cân bằng mới và nằm ngang.
a. Tính lực đàn hồi của mỗi lị xo.
b. Biết k1 =120N/m. Tính độ cứng k2 của lò xo L2. Lấy g = 10m/s2. Bài 2: Một bàn đạp OA có trọng lƣợng khơng đáng kể, có chiều dài 20cm quay dễ dang quanh trục nằm nang O, một lò xo gắn vào điểm giữa C. Ngƣời ta tác dụng vào điểm A một lực F nằm ngang có độ lớn 20N. Bàn đạp ở trạng thái cân bằng khi lị xo có phƣơng vng góc với OA và OA làm thành 1 góc 300 với phƣơng ngang. Tính:
a) Phản lực của lị xo vào bàn đạp.
b) Độ cứng của lò xo, biết lò xo bị ngắn đi 8cm so với lúc không bị nén. Bài 3: Thanh AB có khối lƣợng m = 1,5kg, đầu A tựa trên sàn nhám, đầu B nối với tƣờng bằng dây BC nằm ngang, góc =600.
a. Tính các lực tác dụng lên thanh? b. Biết hệ số ma sát giữa AB và sàn là 2 3 . Tìm các giá trị để thanh có thể cân bằng? Biết dây BC ln nằm ngang.
3.1.2.2. Dạng 2: Bài tập xác định trọng tâm của vật rắn.
BT luyện tập:
Bài 2: Xác định trọng tâm của một bản phẳng mỏng, đồng chất, hình chữ nhật, dài 12cm, rộng 6cm, bị cắt mất một phần hình vng có cạnh 3cm ở một góc nhƣ hình vẽ.
BT tổng hợp:
Bài 1: Hãy xác định trọng tâm của 1 bản mỏng, đồng chất hình vng cạnh 2a bị khoét mất một mẩu đƣờng trịn đƣờng kính a nhƣ hình vẽ.
Bài 2: Hãy xác định trọng tâm của một bản mỏng, phẳng đồng chất hình trịn đƣờng kính 2R bị khoét mất một phần hình trịn đƣờng kính R nhƣ hình vẽ
3.1.2.3. Dạng 3: Bài tập về các dạng cân bằng, mức vững vàng của cân bằng. cân bằng.
BT định tính:
Bài 1: Hãy chỉ rõ dạng cân bằng của: a. Nghệ sĩ xiếc đang đứng trên dây.
b. Cái bút chì đƣợc cắm vào con dao nhíp D A B C F G H 30 20 60 20 6cm 3cm 12cm 2a a a O
c. Quả cầu đồng chất trên một mặt có dạng
Bài 2: Ngƣời ta làm thế nào để thực hiện đƣợc mức vững vàng cao của trạng thái cân bằng ở những vật sau: đèn để bàn, xe cần cẩu, ô tô đua.
Bài 3: Một xe tải lần lƣợt chở các vật liệu sau với khối lƣợng bằng nhau: thép lá, gỗ và vải. Khi nào xe khó bị đổ nhất và khi nào xe dễ bị đổ nhất ?
Bài 4: Tại sao khi đi thuyền nan không nên đứng? BT luyện tập và tổng hợp:
Bài 1: Một khối trụ đồng chất đƣợc đặt trên một mặt phẳng. Hỏi phải nghiêng mặt phẳng đến góc nghiêng cực đại bằng bao
nhiêu để khối trụ không bị đổ. Cho biết chiều cao của khối trụ gấp đơi bán kính của nó.
Bài 2: Một khung kim loại ABC với  =900, B =300, BC nằm ngang, khung nằm trong mặt phẳng thẳng đứng. Có 2 viên bi giống hệt nhau trƣợt dễ dàng trên 2 thanh AB và AC. 2 viên bi này nối với nhau bằng thanh nhẹ IJ. Khi thanh IJ cân bằng thì AIJ = .
a. Tính góc
b. Cân bằng trên là bền hay khơng bền.
Bài 3: Có 5 thanh mỗi thanh có chiều dài 2l và chồng lên nhau. Mép bên phải của thanh thứ nhất và thứ năm cách nhau xa nhất bao nhiêu (Lmax) để thanh không đổ. Biết trọng tâm mỗi thanh đặt tại tâm đối xứng hình học của mỗi thanh.