giải cho cùng một bài
Mỗi BT vật lí có thể có nhiều hơn một cách giải. Trong quá trình giải BT, cần khuyến khích HS tìm các cách giải khác nhau nếu có cho cùng một bài. Mọi cách giải đều dựa vào một số đặc điểm nào đó của dữ kiện. Việc tìm được nhiều cách giải là việc luyện tập cho HS biết cách nhìn nhận một vấn đề theo nhiều khía cạnh khác nhau, điều đó rất bổ ích cho việc phát triển năng lực tư duy sáng tạo cho HS. Mặt khác, tìm được nhiều cách giải thì sẽ chỉ ra được cách giải hay nhất và chỉ có thể tìm được nhiều cách giải nếu nắm rất vững kiến thức và ngược lại.
2.2.3. Quy trình rèn luyện phƣơng pháp giải bài tập vật lí cho học sinh dùng trong bồi dƣỡng học sinh giỏi
Dựa trên cơ sở mối quan hệ giữa mục đích, nội dung, PP bồi dưỡng HS giỏi; căn cứ vào các tiêu chí của việc rèn luyện PP giải BT vật lí và đặc điểm của bộ môn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
vật lí, tôi đề xuất quy trình rèn luyện PP giải BT vật lí dùng trong công tác bồi dưỡng HS giỏi. Quy trình này gồm có 6 bước cơ bản (bảng 2.1).
Bảng 2.1.Quy trình rèn luyện phương pháp giải bài tập vật lí cho học sinh
Thứ tự các bƣớc
Nhiệm vụ của giáo viên Nhiệm vụ của học sinh
1
- Viết tài liệu về hệ thống kiến thức lí thuyết, PP giải BT cho từng chủ đề, phát cho HS dùng làm tài liệu tự học.
- Tự ôn tập lí thuyết.
- Tự nghiên cứu tài liệu được phát.
2
- Lựa chọn lần 1 hệ thống các BT theo từng chủ đề, phát cho HS tự giải.
- Tự giải cá nhân các BT được phát.
- Tự giải các BT trong các sách, tài liệu tham khảo mà HS có.
3
- Lựa chọn lần 2 hệ thống các BT điển hình trong số các bài đã chọn lần 1, giao cho các nhóm.
- Giải BT và học nhóm ở nhà theo phân công của GV.
- Các nhóm trao đổi, thảo luận và dạy học lẫn nhau.
4
- Lựa chọn lần 3 các BT trong số các bài chọn lần 2 để trao đổi, thảo luận và giải đáp thắc mắc cho HS. - Cùng HS tổng kết PP và kĩ năng giải BT cho chủ đề đã giao.
- Nêu các vấn đề tồn tại trong quá trình giải BT để được GV giải đáp trực tiếp.
- Tự tổng kết phương pháp, kĩ năng giải BT cho mỗi chủ đề. 5 - Ra các đề KT cho mỗi chủ đề. - Làm các bài KT.
6 - Đánh giá, sửa chữa sai lầm trong các bài KT.
- Chấm chéo các bài KT cho nhau, từ đó rút ra bài học kinh nghiệm.
2.3. Phần cơ học trong chƣơng trình bộ môn vật lí lớp 10 2.3.1 Vị trí và vai trò của phần cơ học (Vật lí 10)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
mở đầu trong chương trình vật lí THPT.
* Vai trò: Phần cơ học trong chương trình vật lí 10 là một phần kiến thức hết sức cơ bản, có vai trò tạo dựng nền tảng cho tư duy vật lí của học sinh. Việc nghiên cứu các khái niệm, đại lượng, định luật vật lí, các PP phát hiện và giải quyết vấn đề khi gặp một hiện tượng vật lí nào đó sẽ dần dần hình thành trong tư duy của HS như một PP suy luận trong quá trình học tập vật lí. Ví dụ: Các khái niệm như chuyển động, vận tốc, lực, công, năng lượng… là những khái niệm không chỉ sử dụng trong cơ học mà là những khái niệm phổ biến trong mọi phần của vật lí (Điện từ trường, lượng tử ánh sáng, vật lí hạt nhân, …). Các định luật: Định luật của Niutơn, định luật bảo toàn động lượng, định luật bảo toàn năng lượng, là những định luật chung cho mọi vấn đề của vật lí cổ điển và chúng cũng được vận dụng vào vật lí học hiện đại. PP động lực học, PP dùng định luật bảo toàn là những PP cơ bản trong việc giải quyết các vấn đề của vật lí học.
Chính vì vậy, việc dạy học phần cơ học trong chương trình vật lí lớp 10 đóng vai trò rất quan trọng, quyết định hiệu quả học tập bộ môn vật lí của HS trong cả cấp học. Công việc này giống như việc xây nền móng cho một ngôi nhà cao tầng, nền móng có tốt thì ngôi nhà mới bền vững.
2.3.2 Cấu trúc nội dung phần cơ học - vật lí 10
Phần cơ học trong chương trình giảng dạy bộ môn vật lí được triển khai thực hiện từ năm 2006 và điều chỉnh thực hiện từ năm học 2011-2012 được phân bố số tiết như sau:
Bảng 2.2. Phân bố số tiết đối với chương trình chuẩn:
Loại bài học Nội dung Lí thuyết Bài tập Thực hành Kiểm tra Cộng Chương I: Động học chất điểm 9 3 2 1 15
Chương II: Động lực học chất điểm 8 1 2 0 11 Chương III: Cân bằng và chuyển
động của vật rắn 8 1 0 1HK 10
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bảng 2.3. Phân bố số tiết đối với chương trình trình nâng cao:
Loại bài học Nội dung Lí thuyết Bài tập Thực hành Kiểm tra Cộng Chương I: Động học chất điểm 9 3 2 1 15
Chương II: Động lực học chất điểm 8 1 2 0 11 Chương III: Cân bằng và chuyển động
của vật rắn 8 1 0 1HK 10
Chương IV: Các định luật bảo toàn 7 2 0 0 9 Trong nội dung kiến thức chương I, HS sẽ được khảo sát về các dạng chuyển động cơ bản, thường gặp trong thực tiễn (chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, chuyển động tròn đều) và các đại lượng đặc trưng cho chuyển động (vận tốc, gia tốc, đường đi). PP nghiên cứu và giải quyết vấn đề chủ yếu là PP tọa độ và PP véctơ. Đây là những kiến thức và PP mang tính phổ thông và cơ bản. Giúp HS hiểu và vận dụng tốt kiến thức và PP nghiên cứu trong chương I sẽ tạo hứng thú và bước đầu phát triển năng lực tự lực học tập của HS. Tuy nhiên cần lưu ý về đối tượng chuyển động cần khảo sát phải thoả mãn điều kiện được coi như những chất điểm.
Sang chương II, HS bắt đầu đi sâu vào tìm hiểu nguyên nhân dẫn đến các vật có được trạng thái chuyển động như đã xét ở chương I. Các vật được nghiên cứu trong mối quan hệ với các vật khác. Những khái niệm cần làm rõ bản chất đó là các lực cơ học, khối lượng, quán tính. Đặc biệt cần làm cho HS hiểu và vận dụng thành thạo ba định luật của Niutơn. PP nghiên cứu và giải quyết vấn đề cơ bản của chương này là PP động lực học. Khi vận dụng PP này, HS đã phải thuần thục PP tọa độ và PP véctơ.
Trong chương III, HS sẽ phải khảo sát trạng thái cân bằng và chuyển động của các vật rắn, không còn đơn giản như xét với chất điểm. Vẫn trên cơ sở PP động lực học ở chương II, nhưng khi biểu diễn lực tác dụng lên vật rắn, HS cần chú ý tới điểm đặt và giá của lực. Mặt khác trong chương này, HS phải làm quen với khái niệm mômen lực và chuyển động quay của vật quanh một trục dưới tác dụng của
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
mômen lực. Ngoài ra, khi xét đến vật rắn chuyển động tịnh tiến, giáo viên cần giúp HS thấy rõ sự tương tự như khảo sát chuyển động của chất điểm.
Ở chương VI – Các định luật bảo toàn - HS cần nắm được các khái niệm: động lượng, công, công suất, năng lượng, động năng, thế năng, cơ năng; các định luật bảo toàn động lượng, định luật bảo toàn cơ năng, định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. Trong chương này, định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng vượt qua phạm vi của một định luật vật lí thông thường mà nó đóng vai trò PP luận. Thông qua việc khảo sát chuyển động của các vật dưới tác dụng của các lực bảo toàn, vật dưới tác dụng của các lực không phải lực bảo toàn, bài toán va chạm đàn hồi, va chạm mềm, giáo viên cần làm rõ vai trò của định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, từ đó hình thành cho HS PP tư duy theo quan điểm này.
2.4. Lựa chọn bài tập phần cơ học vật lí lớp 10 cho học sinh trong việc bồi dƣỡng học sinh giỏi dƣỡng học sinh giỏi
Dựa theo nguyên tắc lựa chọn BT dành cho HSG đã nêu ở trên, những BT được tác giả lựa chọn được nêu chi tiết trong phần phụ lục. Với thời lượng dạy học trên lớp trung bình của các trường (khoảng 30 tiết cho cả 4 chủ đề) thì có thể giải quyết được khoảng từ 8 đến 10 bài cho mỗi chủ đề. Những bài này là những bài đã chọn sau cùng (các bài H trong sơ đồ hình 2.1). Dưới đây là các bài cụ thể được chọn. [3]; [6]; [7]; [12]; [15]; [16]; [19]; [20]; [21]; [35]; [36]; [39]; [40]
2.4.1. Chủ đề 1: Động học chất điểm
H1.1. Hai chiếc tàu chuyển động động với cùng tốc độ v hướng đến điểm O theo quỹ đạo là những đường thẳng hợp với nhau góc =600. Xác định khoảng cách nhỏ nhất giữa các tàu. Cho biết ban đầu chúng cách O những khoảng l1=20km và l2=30km.
ĐS: 8,7km.
H1.2. Hằng ngày có một xe hơi đi từ nhà máy tới đón một kĩ sư tại trạm đến nhà máy làm việc. Một hôm viên kĩ sư tới trạm sớm hơn 1 giờ nên anh đi bộ hướng về nhà máy. Dọc đường anh ta gặp chiếc xe tới đón mình và cả hai đến nhà máy sớm hơn bình thường 10 phút. Coi các chuyển động là thẳng đều có độ lớn vận tốc nhất định. Hãy tính thời gian mà viên kĩ sư đã đi bộ từ trạm tới khi gặp xe.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ĐS: 55 phút
H1.3. Một chất điểm chuyển động từ A đến B cách A một đoạn s. Cứ chuyển động được 3 giây thì chất điểm lại nghỉ 1 giây. Trong 3 giây đầu chất điểm chuyển động với vận tốc v0 = 5 m/s . Trong các khoảng 3 giây tiếp theo chất điểm chuyển động với vận tốc 2v0, 3v0,…nv0. Tính vận tốc trung bình của chất điểm trên quãng đường AB trong các trường hợp:
a) s =315m; b) s = 325m.
ĐS: a) v13, 7m s/ ; b) v13, 4 / .m s
H1.4. Một con chuột già từ tâm hang bò ra theo đường thẳng. Biết độ lớn vận tốc bò tỉ lệ nghịch với quãng đường đi. Khi chuột bò đến điểm A cách tâm hang một khoảng
1 1
s m thì vận tốc bò là v120cm s/ . Tìm vận tốc v2 khi chuột bò đến điểm B cách tâm hang một khoảng cách S2 2m và thời gian cần thiết để chuột bò từ A đến B.
ĐS: v2 10cm s/ ; t7,5s
H1.5. Khoảng cách giữa hai điểm A và B là s. Chia đều s làm n phần. Một vật (coi như một chất điểm) đứng yên tại A, bắt đầu chuyển động có gia tốc nhưng mỗi lần qua một điểm chia thì gia tốc tăng thêm a/n. Hỏi vận tốc của vật khi đến B là bao nhiêu?
ĐS: vB as 3 1
n
H1.6. Một đoàn tàu rời ga chuyển động nhanh dần đều. Xét trên 2010 ray đầu (kể từ khi tàu rời ga) ở đoạn ray thứ 2009 tàu đi mất thời gian t0. Hãy tính thời gian tàu đi qua đoạn ray thứ 2010 và cả 2010 đoạn ray. Cho rằng các đoạn ray có chiều dài bằng nhau và đặt sát nhau. ĐS: 0 2010 2010 2009 2009 2008 t t ; 0 2010 2009 2008 t t
H1.7. Một thang máy chuyển động lên cao với gia tốc 2m/s2. Lúc thang máy có vận tốc 2,4 m/s thì từ trần thang máy có một vật rơi xuống . Trần thang máy cách sàn là h = 2,47m . Hãy tính trong hệ quy chiếu gắn với mặt đất:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
b) Độ dịch chuyển của vật. c) Quãng đường vật đã đi được.
ĐS: a) 0,64s; b) 0,512m; c) 1, 06m
H1.8. Hai người bơi dời điểm A trên một bờ sông để tới điểm B nằm vuông góc trên bờ bên kia. Một trong hai người qua sông theo đường thẳng AB trong khi người khác bơi vuông góc với dòng nước và sau đó đi bộ quãng đường được mang đi bởi dòng nước để đến điểm B. Tìm vận tốc u của người người đi bộ nếu cả hai người bơi đến nơi cùng lúc? Vận tốc của nước là v0= 2,0 km/h và vận tốc v’ của mỗi người bơi đối với nước là 2,5 km/h.
ĐS:3km / h
H1.9.Một bờ vực mặt cắt đứng có dạng một phần parabol (hình H1.9). Từ điểm A trên sườn bờ vực, ở độ cao h = 20m so với đáy vực và
cách điểm B đối diện trên bờ bên kia (cùng độ cao, cùng nằm trong mặt phẳng cắt) một khoảng l = 50m, bắn một quả đạn pháo xiên lên với vận tốc v0=20m/s, theo hướng hợp với phương nằm ngang góc = 600. Bỏ qua lực cản của không khí và lấy g = 10m/s2. Hãy xác định khoảng cách từ điểm rơi của vật đến vị trí ném vật.
ĐS: 42,37 m.
H1.10. Một người đứng ở bờ biển ném một hòn đá ra biển. Hỏi người ấy phải ném hòn đá dưới một góc bằng bao nhiêu so với phương ngang để nó rơi xa bờ nhất? Khoảng cách xa nhất ấy là bao nhiêu? Cho biết bờ dốc đứng và hòn đá được ném từ độ cao H=20m so với mặt nước và vận tốc đầu của hòn đá v0=14m/s. Lấy g=9,8m/s2.
ĐS: 0
30
; Lmax 34, 64 .m
2.4.2. Chủ đề 2: Động lực học chất điểm
H2.1. Vật m được kéo trượt đều trên mặt phẳng nghiêng góc , lực kéo F hợp với mặt phẳng nghiêng một góc , hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là (hình H2.1) Tìm để F nhỏ nhất. Tìm lực nhỏ H2.1 F 0 v h l A B H.1.9
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
nhất này.
ĐS: tan ; Fmin Psin , với 0
90 .
H2.2. Nêm có tiết diện là tam giác ABC vuông tại A. Nêm chuyển động trêm mặt phẳng ngang với gia tốc a0
không đổi. Hai vật nhỏ cùng khối lượng, cùng trượt xuống từ đỉnh A dọc theo hai sườn AB và AC của nêm (hình
H2.2). Cho 0
; ( 45 )
ABC .Tìm độ lớn và hướng gia tốc 0
a
của nêm theo để hai vật cùng xuất phát từ đỉnh với vận tốc ban đầu bằng không (đối với nêm) và trượt đến chân các sườn trong các khoảng thời gian bằng nhau (bỏ qua mọi ma sát).
ĐS: 2 (tan 1) 2 tan g a
; nêm chuyển động sang trái.
H2.3. Từ đỉnh A của một mặt bàn phẳng nghiêng người ta thả một vật có khối lượng m=0,2kg trượt không ma sát không vận tốc đầu (hình H2.3)
Cho AB=50cm; BC=100cm; AD=130cm; g = 10m/s2. a)Tính vận tốc của vật tại điểm B.
b) Chứng minh rằng quỹ đạo của vật sau khi rời khỏi bàn là 1 parabol. Vật rơi cách chân bàn một đoạn CE bằng bao nhiêu? (Lấy gốc tọa độ tại C).
ĐS: a) vB = 2,45 m/s; b) 2 2 2 tan . 2 B os g y h x x v c ; CE = 0,635 m. H2.4. Vòng xiếc là một vành tròn bán kính R = 8m, nằm trong mặt phẳng thẳng đứng. Một người đi xe đạp trên vòng xiếc này, khối lượng cả xe và người là 80 kg. Lấy g = 9,8m/s2 tính lực ép của xe lên vòng xiếc tại điểm cao nhất với vận tốc tại điểm này là v = 10 m/s.
ĐS: 216 N
H2.5. Hai lò xo có độ cứng k = 250 N/m, l0 36cm bố trí như hình H2.5. Hai vật có khối lượng m kích thước nhỏ có
thể trượt không ma sát trên trục nằm ngang. Quay hệ quay trục thẳng đứng với tần