8 Cấu trúc của luận văn
2.5. Xây dựng tiến trình dạy học
2.5.1. Sơ đồ xây dựng kiến thức
a) Sơ đồ xây dựng kiến thức quãng đƣờng, vận tốc và gia tốc trong chuyển động tròn đều
Phát biểu vấn đề: Trong đời sống có rất nhiều dạng chuyển động như:
đầu kim đồng hồ, một điểm trên cánh quạt đều quay với một tốc độ ổn định Vậy những chuyển động đó có đ c điểm gì về quỹ đạo, quãng
đường, vận tốc và gia tốc?
Giải quyết vấn đề:
+chất điểm đi được những cung trịn có độ dài b ng nhau sau nhữn Đề xuất giả thuyết: Các chuyển động trên có quỹ đạo là đường trịn, g khoảng thời gian b ng
nhau bất kì, hay nói cách khác góc mà veco chất điểm quay được những góc b ng nhau sau những khoảng thời gian b ng nhau Vecto vận tốc ln có hướng thay đổi, vecto gia tốc ln có
phương vng góc với vecto vận tốc +Thực hiện
- Làm thí nghiệm tương tác trên màn hình với chuyển động của một điểm trên
cánh quạt với tốc độ quay ổn định : Ta đã biết trong khoảng thời gian t, vật đi được cung tròn s = v. t; để tính được góc mà bán kính quỹ đạo quát được trong một giây cần tính được góc = s/r Từ
những mối quan hệ trên ta suy ra được góc mà bán kính quỹ đạo quay được trong một đơn vị thời gian b ng : /t
s - Trong chuyển động trịn đều thì vecto vận tốc có phươn g trùng với tiếp tuyến
của quỹ đạo và có chiều của chiều chuyển động Độ lớn của vecto vận tốc được tính theo cơng thức : v = s/t = h ng số và gọi là tốc độ dài.
+ Thực hiện kiểm nghiệm kết quả từ suy đoán:
- Xét trường hợp một điểm trên cánh quạt chuyển động đều có vận tốc có độ lớn v, xét trong một khoảng thời gian một vòng Chọn chiều dương là chiều chiều kim đồng hồ quay, gốc tọa độ khi o= 0.
Khi đó :
- chọn điểm tại những thời điểm t cách đều nhau, fit dạng quỹ đạo từ đó xác định được đồ thị (, t); (s,t) là một đường thẳng xiên góc
- từ đồ thị , t xác định b ng hệ số góc tan của đường thẳng
- từ đồ thị s, t xác định được vận tốc dài v b ng hệ số góc của đường thẳng - vận tốc dài được tính theo công thức v = r
- từ số liệu của đồ thị thấy các nội dung mà giả thuyết đưa ra là đúng
Rút ra kết luận
- Trong chuyển động tròn đều vật đi được những cung tròn b ng nhau (ho c bán
kính quỹ đao qt được những góc b ng nhau) sau những khoảng thời gian - Vecto vận tốc có phương tiếp tuyến với quỹ đạo, chiều theo chiều b ng nhau bất kì chuyển- Vecto gia tốc có phương vng góc với vecto vận tốc, chiều hướng động và có độ lớn khơng đổi v = r vào tâm và có độ lớn khơng đổi a = v2/r
Hình 2.28 sơ dồ Sơ đồ xây dựng kiến thức quãng đường, vận tốc và gia tốc trong chuyển động tròn đều
b) Sơ đồ xây dựng kiến thức : Đặc điểm của lực hƣớng tâm và mối quan hệ giữa độ lớn của lực hƣớng tâm vào bán kính quỹ đạo, khối lƣợng vật và bình
phƣơng tốc độ góc của vật chuyển động trịn đều
Phát biểu vấn đề : Khi vật chuyển chuyển động trịn đều thì lực gây ra gia tốc
hướng tâm gọi là gia tốc hướng tâm Vậy lực hướng tâm có phải là một loại lực
mới và độ lớnyếu tố nào ? của lực hướng tâm phụ thuộc vào những
Giải quyết vấn đề:
+ Đề xuất giả thuyết : lực hướng tâm khơng phải là một loại lực mới mà nó là hợp
lực của các lực cơ học đã biết như : trọng lực, lực đàn hồi, phản lực, lực ma sát nghỉ + Thí
nghiệm kiểm tra:
- Cho vật gắn vào lò xo đ t trên máng quay tròn B ng phần mềm Tracker xác định được độ biến dạng của lị xo từ đó tính được độ lớn của lực đàn hồi và so sánh với độ lớn của lực hướng tâm được tính theo cơng thức Fht= m2r.
trên m t phẳng ngang B ng phần mềm Tracker và định luật II Niuton - Buộc một vật
vào một sợi dây không giãn và cho vật chuyển động tròn xác định độ lớn hợp lực của hai lực là lực đàn hối và trọng lực và so
sánh với độ lớn của lực hướng tâm
- Đ t hai vật gắn vào lò xo và đ t trên máng quay trịn Lần lượt làm thí nghiệm như trong mục 2 2 B ng phần mềm Tracker ta tính được : độ biến dạng của hai lị xo gắn trên máng, bán kính của hai vật và tốc độ
góc Từ đó ta so sánh các tỉ lệ R1 : R2 ; m1:m2; 12:22 với tỉ lệ l1:l2 Rút ra kết
luận: Trong chuyển động tròn thì lực gây ra gia tốc hướng tâm khơng phải là một
lực mới Nó có thể là lực đàn hồi, có hể là hợp lực của lực đàn hồi và trọng lực Độ lớn của lực hướng tâm tỉ lệ với bán
kính quỹ đạo, khối lượng của vật và bình phương tốc độ góc
Hình 2.29 Sơ đồ xây dựng kiến thức : Đặc điểm của lực hướng tâm và mối quan hệ giữa độ lớn của lực hướng tâm vào bán kính quỹ đạo, khối lượng vật và bình phương tốc độ