Tiến trình dạy học cụ thể

8 Cấu trúc của luận văn

2.5. Xây dựng tiến trình dạy học

2.5.3. Tiến trình dạy học cụ thể

I. Mục tiêu của bài học

- Phát biểu được định nghĩa của chuyển động tròn đều Nêu được ví dụ thực tế về chuyển động trịn đều

- Phát biểu được định nghĩa của chuyển động trịn đều Nêu được ví dụ thực tế về chuyển động trịn đều

 Viết được cơng thức tốc độ dài và chỉ được hướng của vectơ vận tốc trong chuyển động tròn đều

 Viết được công thức và nêu được đơn vị đo tốc độ góc, chu kì, tần số của chuyển động trịn đều

 Viết được hệ thức giữa tốc độ dài và tốc độ góc

 Nêu được hướng của gia tốc trong chuyển động tròn đều và viết được biểu thức của gia tốc hướng tâm

- Nêu được lực hướng tâm trong chuyển động tròn đều là hợp lực tác dụng lên vật và viết được công thức F ht = mv2 = m2r. r

- Giải được bài tập đơn giản về chuyển động tròn đều - Phân tích được các lực gây ra gia tốc hướng tâm

- Tính độ lớn của lực hướng tâm, các đại lượng trong công thức

- Học sinh sử dụng thành thạo phần mềm Tracker để phân tích các đ c tính của chuyển động trịn đều

II. Chuẩn bị

- Phịng máy vi tính - Máy chiếu đa năng - Phần mềm dạy học

III. Tiến trình dạy học

Hoạt động 1 : Tìm hiểu các đặc điểm về quãng đƣờng, vận tốc và trong chuyển động trịn đều

Hoạt động 1.1. Hình thành khái niệm chuyển động tròn đều

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Loại TN đƣợc sử dụng

- Trình bày các chuyển động: chuyển động của dầu kim giây đông hồ, một điểm trên cánh quạt, một điểm được gắn trên một đĩa tròn quay vứi tốc độ quay ổn định

- Nêu vấn đề cần giải quyết : Các chuyển động trên có đ c điểm gì về quỹ đạo, quãng đường vận tốc và thời gian chuyển động

GV hướng dẫn HS đề xuất giả thuyết, thực hiện sử dụng TN tương tác trên màn hình để nghiên cứu chuyển động

- Nghe, tiếp nhận vấn đề nghiên cứu

- Đề xuất giả thuyết, làm TN the hướng dẫn của GV, nhận xét kết quả và rút ra kết luận: Các chuyển động trên có đ c điểm quỹ đạo là đường tròn, chất điểm đi được những cung tròn b ng nhau

của một điểm trên cánh quạt quay đều

- Nhận xét câu trả lời, rút kết luận và thông báo khái niệm chuyển động tròn đều: Những chuyển động có tính chất quỹ đạo là tròn và đi được những cung tròn b ng nhau sau những khoảng thời gian bất kì b ng nhau được gọi là chuyển động trịn đều - Nêu yêu cầu: Hãy nhắc lại

định nghĩa chuyển động tròn đều?

- Yêu cầu vận dụng : Cho một chất điểm chuyển động tròn đều, chất điểm thực hiện

sau những khoảnh thời gian b ng nhau tùy ý

- Thực hiện yêu cầu: Chuyển động tròn là chuyển động mà quỹ đạo là đường tròn và chất điểm đi được những cung tròn b ng nhau sau nhứng khoảng thời gian b ng nhau bất kì

- Suy đốn và thực hiện giải pháp: Từ đ c điểm của vecto vận tốc tức thời trong chuyển động cong, áp dụng cho chuyển động tròn đều ta suy được đ c điểm của vecto vận tốc trong chuyển động tròn đều Vật chuyển động trên đường tròn Vật chuyển động trên đường tròn

được cung đường s trong khoảng thời gian t. Xác định vận tốc của chất điểm

- Đề xuất vấn đề cần nghiên cứu mới: Trong chyển động trịn đều, vecto vận tốc có đ c điểm gì về phương chiều và độ lớn

- Nhận xét rút kết luận: Trong chuyển động trịn đều, vecto vận tốc v có phương trùng với tiếp tuyến của quỹ đạo và có chiều của chiều chuyển động, độ lớn của

Cụ thể:

- Trong chuyển động trịn đều, vecto vận tốc

v có phương trùng với tiếp tuyến của quỹ đạo và có chiều của chiều chuyển động - Độ lớn của vecto vận tốc v được tính b ng s  = h ng số t Làm thí nghiệm thật cho vật chuyển động trên các cung trịn có các độ dài tương ứng là , , đường tròn.

- Nghe và tiếp nhận kiến thức

Vật chuyển động trên đường trịn

khơng đổi theo thời gian Gọi là tốc độ dài

Hoạt động 1.2: Nghiên cứu các mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí của chuyển động trịn đều

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Loại TN đƣợc sử dụng

GV nêu VĐ cần nghiên cứu : trong chuyển động tròn đều:

- khoảng thời gian mà vật đi hết một vịng trên đường trịn có mối quan hệ thế nào đối với bán kính và tốc độ dài của chất điểm

- số vòng mà chất điểm đi được tong một giây có mối quan hệ hư thế nào với khoảng thời gian vật đi hết một vịng

- góc mà vecto bán kính quay được trong một giây có mối quan hệ như thế nào với tóc độ dài và bán kính

- Tiếp nhận tình huống học tập và suy đốn giải pháp

- có thể tìm được hệ thức diến tả độ dài đường tròn mà chất diểm chuyển động được theo công thức C = 2r, sau đó áp dụng cơng s thức tính độ dài  t từ đó suy ra t - Từ đó sẽ tính được số vịng trong một giây - để tính góc mà bán kính qt đi được trong

- Nhận xét, kết luận và thông báo:

*khi đó trong khoảng thời gian mà chất điểm đi hết được một vòng trên một đường trịn được gọi là chu kì chuyển động kí hiệu là T, đơn vị là s, min, h Chu kì là đ c trưng của chuyển động tròn đều Sau mỗi chu kì chất điểm lại trở về vị trí ban đầu và l p lại chuyển động như trước Chuyển động như thế được gọi là chuyển động tuần hồn với

một giây cần tính góc  mà bán kính quay được trong khoảng thời gian

t : =s/r Từ đó sy ra được góc quay được trong một đơn vị thời gian b ng /t

- lắng nghe và tiếp nhận kiến thức

hu kì T = 2r 

* tỉ số 1/T Được gọi là tần số, kí hiệu là f Đơn vị là Hz * góc mà bán kính quay được

trog một đưn vị thời gian là tốc độ góc , đơn vị là rad/s từ TN

- làm thế nào để kiểm nghiệm một số nội dung trên.

+ Ta cần những đại lượng nào ? dùng dụng cụ nào để đo? Làm thế nào để đo được những đại lượng đó?

+ Trong nội dung cần kiểm nghiệm có xuất hiện những đại lượng nào ? Để kiểm nghiệm các mối quan hệ giữa chúng cần phải đo đạc chúng, vậy làm thế nào để đo chúng

+ Có hí nghiệm nào mà em biết để thực hiện các

phương án trên không - Giao nhiệm vụ cho HS tiế

- Đề xuất phương án TN, sử dụng TN tương tác trên màn hình, quay video một chuyển động trịn đề có gắn thước chuẩn, dùng cơng cụ đo bán kính, cung đường chuyển động S, góc quét  tại những thời điểm khác nhau, thu thập số liệu và xử lí số liệu kiểm nghiệm một số nội dung trên

- Các nhóm nhận nhiệm vụ và phân công nhiệm vụ: Tiến hành thí nghiệm, thu thập số liệu

Đồ thị (,t )

hành thí nghiệm theo phương án đã đề xuất : chia lớp thành 6 nhóm làm TN tương tác trên máy tính với các nôi dung cần kiểm nghiệm

Qua sát, giúp đõ HS trong q trình làm thí nghiệm Yêu cầu đại diện các nhóm lên báo cáo kết quả TN

Tổng kết, rút kết luận

Đại diện các nhóm lên báo cáo kết quả TN : đối chiếu với kết quả được rút ra từ lí thuyết, cho thấy

góc mà vecto tia của chất điểm quát được trong một dơn vị thời gian được gọi là tốc độ

góc  và = 

r

Hoạt động 2. Tìm hiểu đặc điểm của lực hƣớng tâm và sự phụ thuộc về đọ lớn của lực hƣớng tâm vào bán kính, khối lƣợng vag bình phƣơng tốc độ góc.

Họat động 2.1 : Tìm hiểu đặc điểm của lực hướng tâm.

Hoạt động của GV Hoạt động của HS TN đƣợc dụng

sử

đều thì độ lớn của vận tốc dài không đổi nhưng có hướng khơng đổi và tạo ra gia tốc đón là gia tốc hướng tâm. Gia tốc này có độ lớn khơng đổi và có hướng ln hướng vào tâm Lực gây ra gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm và lực này có phải là một loại lực mới hay không?

- thông báo cho HS biết r ng lực hướng tâm không phải là một lực mới mà nó là hợp lực của các lực cơ học - xét các ví dụ cụ thể : + Khi vật gắn vào lò xo đ t trên m t phẳng n m ngang thì lực hướng tâm là lực nào?

+ Khi vật buộc vào sợi dây và quay tròn trong m t phẳng n m ngang thì lực nào đóng vai trị là lực hướng tâm? nhận vấn đề mới - HS dự đốn : + Lực đàn hồi đóng vai trò là lực hướng tâm + Hợp của lực đàn hồi và trọng lực đóng vai trị là tương tác màn hình trên

- Để kiểm nghiệm những nội dung trên cần tiến hành những thí nghiệm nào? Cần kiểm nghiệm những nội dung nào

* Khi lực đàn hối đóng vai trị là lực hướng tâm thì cần phải kiểm tra xem hướng của lực đàn hồi có hướng vào tâm hay khơng, độ lớn của lực đàn hối có b ng độ lớn của lực hướng tâm hay không?

* Khi hợp lực của lực đàn hồi và trọng lục đóng vai trị là lực hướng tâm thì cần phải kiểm tra xem hướng của hợp lực của lực đàn hồi và trọng lực có hướng vào tâm hay khơng, độ lớn củ hợp lực có b ng độ lớn của lực hướng tâm hay khơng?

lực hướng tâm - Đề xuất phương án TN : sử dụng TN tương tác trên màn hình, quay video chuyển độn tròn của vật gắn vào lò xo đ t trên máng quay trong đều Tính được độ lớn của vận tốc góc, đo được bán kính suy ra độ lớn của lực hướng tâm Tính được độ biến dạng của lị xo suy ra độ lớn của lực đàn hối Từ đó so sánh độ lớn của lực hướng tâm và lực đàn hối * dựa vào thí nghiệm tính được góc tạo bởi lực đàn hồi và trọng lực suy ra hướng của hợp lực, so sánh hướng của hợp lực và hướng của lực hướng tâm Dựa vào tính năng của phần mềm và phương pháp động lực học tính

Vật

đ t

- Giao nhiệm vụ cho HS tiến hành TN theo phương án đã đề ra HS làm việc theo nhóm.

- Quan sát giúp đỡ HS trong q trình làm TN

- Yêu cầu các nhóm lên báo cáo kết quả

-Tổng kết, rút ra kết luận và lấy thêm các ví dụ khác về lực hướng tâm + khi ô tô đi trên cầu cong thì hợp của trọng lực và phản lực là lực hướng tâm

+ Khi vật đ t n m yên trên đĩa quay trịn thì lực hướng tâm là lực ma sát nghỉ

+ Khi vệ tinh quay xung quanh trái đất thì lực hướng

được độ lớn của hợp lực, tính được tốc độ góc, bán kính suy ra độ lớn của lực hướng tâm Từ đó so sánh độ lớn của lực hướng tâm và độ lớn của hợp lực

- Các nhóm nhận nhiệm vụ và phân công nhiệm vụ và phân công nhiệm vụ : tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lí số liệu

- Đại diện các nhóm lên báo cáo kết quả: Lực hướng tâm không phải là loại lự mới nó là hợp lực của các lực cơ học đã học

Vật buộc vào sợi dây quay tròn rong m t phẳng ngang

Hoạt động 2.2: Tìm hiểu về độ lớn của lực hướng tâm

Hoạt động của GV Hoạt động của HS TN đƣợc sử dụng

- khi vật chuyển động trịn đều thì vật chịu tác dụng của lực hướng tâm Yêu cầ HS sử dụng phương pháp động lực học hãy xây dựng cơng thức tính lực hướng tâm

- dựa vào cơng thức tính lực hướng tâm hãy xác định xem độ lớn của lực hướng tâm phụ thuộc như thế nào vào bán kính chuyển động, khối lượng

- khi vật chuyển động trịn đều thì vật chịu tác dụng của lực hướng tâm Theo phương pháp động lực học thì : vật có một gia tốc hướng tâm aht =

v2

Theo định luật II

r

Niuton, lực gây ra gia tốc hướng tâm được tính theo cơng thức v2 Fht = maht = m . r Nếu thay  rthì ta dược Fht = mr2 .

- Dựa vào cơng thức tính lực hướng tâm thì thấy : độ lớn của lực hướng tâm tỉ lệ với bán kính quỹ đạo, khối lượng và bình phương

của vật và bình phương tốc độ góc của vật

- Làm cách nào để kiểm nghiệm điều đó? Sử dụng TN nào để kiểm tra * Khi lực hướng tâm tỉ lệ

với bán kính thì ta phải tiến hành TN như thế nào? Cần phải đo đại lượng nào?

* Khi lực hướng tâm tỉ lệ với bình phương tốc độ góc thì ta phải tiến hành TN như thế nào? Cần phải đo đại lượng nào?

tốc độ góc của vật - sử dụng TN tương tác trên màn hình quay các video sau:

* khi lực hướng tâm tỉ lệ với bán kính, xét chuyển động của hai vật giống nhau gắn vào hai lò xo giống nhau đ t trên máng quay tròn Dựa vào thí nghiệm ta sẽ đo được độ dãn của hai lị xo và bán kính quay của hai vật Từ đó so sánh tỉ lệ l1 : l2 và r1 : r2

- Khi lực hướng tâm tỉ lệ với bình phương tốc độ dài thì xét TN đ t hai vật giống nhau gắn vào hai lò xo giống nhau đ t trên máng quay tròn.

Ban đầu cho máng quay chậm xác định vị trí vật thứ nhất có bán kính r đo tại thời điểm đó

m,  khơng đổi, r thay đổi

m, r không đổi,thay đổi

* Khi lực hướng tâm tỉ lệ với khối lượng thì ta phải tiến hành TN như thế nào? Cần phải đo đại lượng nào?

- Giao nhiệm vụ cho HS tiến hành TN theo phương án đã đề ra HS

Tiếp tục quay nhanh dần đến khi nào vật thứ hai cũng có bán kính r đo  tại thời điểm đó Tù đó so sánh tỉ lệ l1 :l2 và

2

1 : 22.

- Khi lực hướng tâm tỉ lệ với khối lượng thì xét TN đ t hai vật có khối lượng khác nhau trên máng quay trịn. khi quay đều thì hai vật có cùng bán kính Sử dụng phần mềm xác định được l1,l2 Từ đó so sánh tỉ lệ l1 : l2 và m1:m2. - Các nhóm nhận nhiệm vụ và phân công nhiệm vụ và phân công nhiệm vụ : tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lí số liệu

- Đại diện các nhóm lên báo cáo kết quả: độ lớn của lực hướng tâm tỉ lệ

r, không đổi, m thay đổi

làm việc theo nhóm

- Quan sát giúp đỡ HS trong quá trình làm TN - Yêu cầu các nhóm lên

báo cáo kết quả

-Tổng kết, rút ra kết luận

với bán kính quỹ đạo, khói lượng vật và bình phương tốc đọ dài của vật

Hoạt động 3: Giao bài tập kiểm tra mục tiêu dạy học.

Kết luận chƣơng 2

Phần mềm phân tích video Tacker là phương tiện dạy học có nhiều ưu thế so với nhiều phương tiện dạy học khác và có thể sử dụng trong nhiều tình huống dạy học Trong khn khổ của luận văn chúng tôi đã xây dựng và đề xuất được phương pháp sử dụng phần mềm Tracker theo tiến trình khoa học xây dựng một số kiến thức Vật lí cụ thể ở các giai đoạn: làm nảy sinh vấn đề, phát biểu vấn đề cần giả quyết, giải quyết vấn đề, rút ra kết luận dựa trên phương hướng dạy học GQVĐ

Căn cứ trên phương pháp đã xây dựng, chúng tơi đã thiết kế tiến trình dạy học theo hướng phát hy tính tích cực, sáng tạo của HS có sử dụng PMDH kiến thức: Chuyển động trịn - vật lí 10

Đa số các trường THPT hiện nay đều có đủ điều kiện cơ sở vật chất để áp dụng