Ghép hai thước bẹt dài L(m) đủ lớn để có đủ thời gian khảo sát chuyển động và tạo thành một cái máng chữ V. Gác một đầu máng lên trên một quyển sách để tạo thành một máng nghiêng. Lựa chọn chiều dày quyển sách để cho một viên bi bắt đầu thả lăn từ đầu máng đi trọn chiều dài L(m) trong t(s).
Từ thí nghiệm chúng ta có thể đặt ra những câu hỏi định tính sau:
a/ Chuyển động của viên bi lăn trên máng nghiêng là chuyển động gì? Gia tốc bi chỉ phụ thuộc vào yếu tố nào?
Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập
Viên bi chuyển động trên máng nghiêng có thể quan sát thấy viên bi chuyển động với vận tốc càng lớn. Nếu tăng góc nghiêng thì sự biến đổi vận tốc càng lớn, tốc độ viên bi tăng nhanh hơn, nếu giảm góc nghiêng thì ngược lại.
Bước 2: Phân tích hiện tượng
Chuyển động của bi lăn trên máng nghiêng, bỏ qua ma sát viên bi chịu tác dụng của trọng lực, phản lực của máng nghiêng lên bi. Dưới tác dụng của hợp lực không đổi thì gia tốc sinh ra là không đổi trong suốt thời gian chuyển động lăn của bi trên máng nghiêng.
Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả
Càng xuống thấp vận tốc bi càng tăng nên đây là một chuyển động nhanh dần đều.
Gia tốc không đổi và độ lớn của gia tốc trong trường hợp này chỉ phụ thuộc vào độ dốc của máng nghiêng, nó càng tăng khi máng càng dốc. Độ lớn gia tốc chỉ phụ thuộc vào thành phần của trọng lực theo phương mặt phẳng
nghiêng, còn thành phần theo phương vuông góc với mặt phẳng nghiêng đã triệt tiêu với phản lực của máng. Mà thành phần này tỉ lệ với độ dốc của máng (góc α hợp bởi máng và mặt phẳng nằm ngang). Vậy gia tốc chỉ phụ thuộc vào góc α .
Bước 4: Biện luận
Có thể khẳng định lập luận trên là đúng có thể dùng tính toán chứng minh hoặc thực nghiệm từ thí nghiệm điều này giáo viên và học sinh có thể tự làm được.
b/Quãng đường viên bi đi được trong những khoảng thời gian t/2 là bao nhiêu?
Nếu vội vã bạn sẽ dễ dàng đoán sai là quãng đường đó bằng nửa chiều dài của máng, tức L/2(m). Nhưng kết luận này chỉ đúng khi vật chuyển động thẳng đều (s tỉ lệ t), còn viên bi thì chuyển động nhanh dần đều là chưa đúng.
Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập
Chuyển động của bi là chuyển động nhanh dần đều khác với chuyển động thẳng đều nên quãng đường không tỉ lệ với thời gian còn có thêm thành phần nữa là gia tốc. Cần tính quãng S mà bi đi được trong nữa thời gian khi bi đi hết quãng đường L.
Bước 2: Phân tích hiện tượng
Quãng đường bi đi được là S = L với thời gian t bây giờ chỉ có t/2. chuyển động nhanh dần đều không vận tốc đầu nên phải dùng công thức :
2
12 2
s= at
Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả
Từ công thức tính quãng đường 1 2
2
s= at ta thấy trong chuyển động nhanh dần đều (S tỉ lệ t2) nên quãng đường đi được giảm đi so với chuyển động
Bước 4: Biện luận:
+ Gia tốc a quyết định trạng thái của chuyển động. Chuyển động với gia tốc ar bao hàm cả các chuyển động thẳng đều.
+ Quy luật biến đổi của gia tốc xác định quy luật thay đổi của chuyển động.
Khi: a=0: chuyển động thẳng đều, a const= :chuyển động biến đổi
đều,a const≠ :chuyển động biến đổi theo quy luật biến đổi của gia tốc a. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b/Nếu thả hai viên bi cho lăn cùng lúc từ hai vị trí L và L/2 này thì chúng sẽ lăn xuống dưới mỗi lúc một rời xa nhau hơn hay mỗi lúc một lại gần nhau hơn?
Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập
Đặt hai viên bi ở hai vị trí khác nhau trên cùng một máng nghiêng. Nhiệm vụ đặt ra là dự đoán khoảng cách giữa chúng trong quá trình lăn.
Bước 2: Phân tích hiện tượng
Cả hai viên bi đều chuyển động nhanh dần đều với gia tốc a và ta có
2
1 2
s= at thời gian như nhau s chỉ phụ thuộc vào a và a chỉ phụ thuộc vào α.
Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả
Tính chất cơ bản của chuyển động trên mặt phẳng nghiêng là a chỉ phụ thuộc vào độ dốc của mặt phẳng nghiêng.Với những vật được thả từ mặt phẳng nghiêng với độ dốc như nhau thì gia tốc của chúng sẽ bằng nhau. Và cả hai viên bi đều được thả cùng lúc không vận tốc đầu nên chúng sẽ đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian như nhau. Do đó, khoảng cách giữa các viên bi sẽ không thay đổi trong suốt quá trình chuyển động.
Chuyển động vật trên mặt phẳng nghiêng không phụ thuộc vào khối lượng trên cùng một máng nghiêng có thể dùng hai viên khác nhau về khối lượng kết quả cũng tương tự.
Bài 2:
Trong một chiếc ô tô đang chạy cứ sau 5 phút một lần , người ta ghi lại số chỉ của đồng hồ đo vận tốc . Hỏi :
a)Số liệu đã ghi cho biết vận tốc gì ?
b)Căn cứ vào các số liệu trên có thể tính được vận tốc trung bình của ô tô không ? Tại sao ?
Lời giải :
a)Số liệu đã ghi lại cho biết vận tốc tức thời tại thời điểm ghi số liệu . b)Không thể dùng số liệu trên để tính vận tốc trung bình được .
Bài 3 :
Một học sinh đã tự đặt ra một bài toán như sau : Khi một toa xe điện đang có vận tốc 10m/s . Người lái xe bắt đầu hãm phanh , toa xe chuyển động chậm dần đều cho đến khi dừng lại . Kết quả thí nghiệm cho thấy toa xe đã đi được quãng đường 8m trong 2s . Gia tốc của toa xe là bao nhiêu ?
Ba bạn học sinh đã sử dụng các công thức khác nhau và đưa ra 3 kết quả không giống nhau :
+Học sinh A : Từ 2 2 0 1 6 2 m s v t at a s = + ⇒ = − +Học sinh B : Từ v v0 a t − = +Học sinh C : Từ v2− =v02 2as Suy ra a= - 6,25 m/s2 Giải thích các kết quả đó mâu thuẩn như thế nào ? Trả lời:
Nguyên nhân của sự sai lệch kết quả là bài toán không có ý nghĩa. Không có gia tốc nào thoả mãn điều kiện bài toán. Điều kiện của bài toán đã cho không phù hợp với phương trình của chuyển động chậm dần đều .