Theo hƣớng dẫn của Bộ Giỏo dục và Đào tạo, chuẩn kiến thức, kĩ năng của phần “Động học chất điểm” nhƣ sau:
* Nờu đƣợc cỏc khỏi niệm: chuyển động cơ, chất điểm, quỹ đạo chuyển động của chất điểm, chuyển động tịnh tiến.
* Biết cỏch xỏc định vị trớ của chất điểm trong hệ toạ độ.
* Nờu đƣợc khỏi niệm độ dời, từ đú phõn biệt đƣợc độ dời với quóng đƣờng đi đƣợc, vận tốc trung bỡnh và tốc độ trung bỡnh.
* Biết cỏch xỏc định vộc tơ vận tốc tức thời tại một thời điểm trờn quỹ đạo.
* Nờu đƣợc định nghĩa, viết đƣợc phƣơng trỡnh chuyển động thẳng đều, biết cỏch vẽ đồ thị toạ độ, đồ thị vận tốc trong chuyển động thẳng đều.
* Viết đƣợc biểu thức tớnh gia tốc, nờu đƣợc đặc điểm của vộc tơ gia tốc trong chuyển động thẳng nhanh dần đều và thẳng chậm dần đều.
* Viết đƣợc cụng thức tớnh vận tốc, phƣơng trỡnh chuyển động của chuyển động thẳng biến đổi đều. Vẽ đƣợc đồ thị vận tốc, đồ thị tọa độ của chuyển động thẳng biến đổi đều.
* Viết đƣợc cụng thức liờn hệ giữa vận tốc, gia tốc và độ dời.
* Nờu đƣợc định nghĩa về sự rơi tự do, phƣơng chiều và tớnh chất của chuyển động rơi tự do; biết cỏch đo gia tốc rơi tự do, giỏ trị của gia tốc rơi tự do.
* Vận dụng đƣợc cỏc cụng thức và cỏc phƣơng trỡnh cú liờn quan về chuyển động thẳng đều và thẳng biến đổi đều để giải cỏc bài tập về chuyển động.
* Nờu đƣợc đặc điểm của vộc tơ vận tốc trong chuyển động cong và chuyển động trũn đều. Viết đƣợc biểu thức tớnh tốc độ gúc; biểu thức chu kỳ, tần số trong chuyển động trũn đều; liờn hệ giữa tốc độ dài,tốc độ gúc và chu kỳ quay hay tần số.
* Nờu đƣợc đặc điểm của vộc tơ gia tốc trong chuyển động trũn đều. Vận dụng để giải một số bài toỏn đơn giản về chuyển động trũn đều.
* Viết và vận dụng đƣợc cụng thức cộng vận tốc.
* Nắm đƣợc quy trỡnh thực hiện một thớ nghiệm đơn giản của vật lý; biết cỏch đo cỏc đại lƣợng vật lý cơ bản; bƣớc đầu biết cỏch xử lý cỏc kết quả đo lƣờng bằng đồ thị và tớnh số.
Sơ đồ biểu đạt Logic của quỏ trỡnh nhận thức khoa học chƣơng “Động học chất điểm” Xem xột hiện tƣợng trong cỏc vật cú thể thay đổi vị trớ trong khụng gian đƣa ra định nghĩa chuyện
động cơ học (1)
Giới hạn việc xem xột chuyển động của vật cú kớch thƣớc rất nhỏ so với cỏc khoảng cỏch cần xem xột, đƣa ra khỏi niệm chất điểm (2)
Để núi vật cú chuyển động hay khụng thỡ phải theo dừi vị trớ của vật theo thời gian và xỏc định vật dựng làm mốc là vật nào. Từ đú đƣa ra khỏi niệm hệ qui chiếu(3) và khỏi niệm tớnh tƣơng đối của chuyển động.
Xột hỡnh ảnh tạo bởi tập hợp cỏc vị trớ liờn tiếp của vật chuyển động trong khoảng thời gian nào đú dẫn tới hỡnh thành cỏc định nghĩa: Quĩ đạo (4), Quóng đƣờng đi đƣợc (5), Chuyển động thẳng (12), Chuyển động trũn (13).
Để biểu diễn sự thay đổi vị trớ của vật từ thời điểm t1 (ở điểm M1) tới vị trớ ở thời điểm t2 (ở vị trớ M2) hỡnh thành khỏi niệm vecto độ dời (6).
Kinh nghiệm đời sống cho thấy chất điểm cú thể chuyển động nhanh chậm khỏc nhau, để đặc trƣng cho mức độ nhanh chậm của chuyển động trong một khoảng thời gian, đƣa ra định nghĩa tốc độ trung bỡnh trong khoảng thời gian đú (hoặc trờn quóng đƣờng nào đú) (7).
Để xỏc định mức độ nhanh chậm của chuyển động tại từng thời điểm, đƣa ra định nghĩa tốc độ tức thời (7)
Để biểu thị cả phƣơng chiều và mức độ nhanh chậm của chuyển động tại từng thời điểm, đƣa ra định nghĩa vận tốc tức thời (8)
Căn cứ vào đặc điểm của vận tốc tức thời trong từng trƣờng hợp đƣa ra cỏc định nghĩa: Chuyển động thẳng đều (14); Chuyển động thẳng biến đổi đều (15); Chuyển động trũn đều (13); đặc điểm vận tốc trong chuyển động trũn đều (24); tốc độ gúc (25); Chu kỡ (26); quan hệ giữa tốc độ gúc và chu kỡ.
Trờn cơ sở xem xột cỏc chuyển động cú vecto vận tốc biến đổi; để đặc trƣng cho sự biến đổi nhanh, chậm của vecto vận tốc tại mỗi thời điểm đƣa ra khỏi niệm gia tốc tức thời (9).
Căn cứ theo đặc điểm của gia tốc của chất điểm trong trƣờng hợp đƣa ra định nghĩa chuyển động thẳng biến đổi đều (15), chuyển động nhanh dần đều (20), chuyển động thẳng chậm dần đều (21).
Cụng thức liờn hệ giữa gia tốc, vận tốc và quóng đƣờng. Xột mối quan hệ
giữa cỏc vận tốc của chất điểm ở hai hệ qui chiếu chuyển động đối với nhau, xõy dựng đƣợc cụng thức cộng vận tốc (11)
13 12 23
v v v (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Từ biểu thức định nghĩa vận tốc lập cụng thức xỏc định độ dời trong chuyển động thẳng đều, từ đú rỳt ra cỏch xỏc định độ dời dựa vào đồ thị vận tốc của CĐ thẳng đều x-x0=vt và lập phƣơng trỡnh chuyển động thẳng đều (17)
Vận dụng cỏch xỏc định độ dời trong chuyển động thẳng đều, dựa vào đồ thị suy ra cỏch đƣa vào đồ thị vận tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều xỏc định độ dời trong khoảng thời gian nào đú nhờ việc tớnh tổng cỏc độ dời trong cỏc khảng thời gian t nhở liờn tiếp (Mà độ dời trong khoảng thời gian t nhỏ nào đú cú thể xỏc định bằng diện tớch hỡnh chữ nhật nhƣ trong chuyển động thẳng đều). Từ đú lập phƣơng trỡnh chuyển động của chuyển động thẳng biến đổi đều: x-x0=diện tớch hỡnh giới hạn bởi đồ thị vận tốc v=v0t+1/2at2 (19)
Xỏc định phƣơng chiều và độ lớn của vecto gia tốc trong chuyển động trũn đều (27)
2.3.2. Qui trỡnh thiết kế bài giảng điện tử
Chỳng tụi thiết kế BGĐT theo cỏc bƣớc sau:
Bƣớc 1: Thiết kế nội dung của BGĐT phần “Động học chất điểm”. trog đú cú thiết kế nội dung bài học, ụn tập, kiểm tra.
Bƣớc 2: Đúng gúi thành đĩa CD
Bƣớc 3: Vận hành thử (tiến hành dạy thực nghiệm) Bƣớc 4: Đỏnh giỏ, cải tiến, điều chỉnh
2.3.2.1. Thiết kế nội dung BGĐT – Động học chất điểm
+ Thiết kế bài học: Để việc xõy dựng đƣợc dễ dàng, bạn nờn cài phần mềm: Microsoft office, Crocodile
Để xõy dựng hệ thống bài giảng điện tử hỗ trợ dạy – học phần “Động học chất điểm”, trƣớc hết chỳng tụi tiến hành phõn tớch nội dung từng bài học cụ thể, xõy dựng những mục tiờu mà học sinh cần đạt đƣợc sau mỗi bài học và đƣa ra những định hƣớng cho học sinh tự xõy dựng kiến thức. Đồng thời dựa trờn kiến thức trọng tõm, chỳng tụi tiến hành phõ loại bài tập theo cỏc dạng cụ thể để học sinh ụn tập. Kết hợp với kết quả điều tra chỳng tụi phõn tớch những khú khăn và sai lầm mà học sinh thƣờng mắc phải, từ đú đƣa ra biện phỏp khắc phục.
Dƣới đõy là từng bài cụ thể:
* THIẾT KẾ TIẾN TRèNH DẠY HỌC BÀI 1: CHUYỂN ĐỘNG CƠ
1. XÁC ĐỊNH CÁC ĐƠN VỊ KIẾN THỨC CẦN XÂY DỰNG
a. Khỏi niệm chuyển động cơ, chất điểm, quỹ đạo của chất điểm. b. Xỏc định vị trớ, thời gian, hệ qui chiếu của chất điểm.
c. Chuyển động tịnh tiến là gỡ.
2. LẬP SƠ ĐỒ TIẾN TRèNH KHOA HỌC XÂY DỰNG KIẾN THỨC
a. Khỏi niệm chuyển động cơ - Cõu hỏi: chuyển động cơ là gỡ?
- Tiến trỡnh nhận thức:
+ Cõu hỏi đặt ra là chuyển động cơ là gỡ?
+ Lấy một số vớ dụ về chuyển động cơ, rỳt ra cỏc đặc điểm nhận biết rồi rỳt ra kết luận. (Sơ đồ 2.1)
b. Xỏc định vị trớ, thời gian, hệ qui chiếu của chất điểm
- Cõu hỏi: Làm thế nào xỏc định đƣợc vị trớ, thời gian, hệ qui chiếu của chất điểm?
- Kết luận:
Ngƣời đi bộ, xe chạy trờn đƣờng đƣợc gọi là chuyển động cơ.
Chuyển động cơ là gỡ?
VD: Ngƣời ngồi trờn oto chuyển động so với cõy bờn đƣờng, đứng yờn so với xe oto.
- Để nghiờn cứu chuyển động ta phải chọn một vật làm vật mốc
Ngƣời chuyển động so với cõy bờn đƣờng vỡ cú sự thay đổi khoảng cỏch giữa ngƣời và cõy Ngƣời đứng yờn so với xe vỡ ngƣời và xe khụng cú sự dời chỗ.
- Chuyển động cơ là sự dời chỗ của vật theo thời gian. - Chuyển động cơ cú tớnh tƣơng đối. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Thụng thƣờng ta lấy một vật gắn với Trỏi Đất làm vật mốc.
- Kớch thƣớc của vật rất nhỏ so với quóng đƣờng chuyển động thỡ vật đƣợc coi là chất điểm.
- Khi chuyển động, chất điểm vạch một đƣờng trong khụng gian gọi là quĩ đạo.
+ Để xỏc định vị trớ của một chất điểm, ngƣời ta chọn một vật mốc, gắn vào đú một hệ tọa độ, vị trớ của điểm đƣợc xỏc định bằng tọa độ của nú trong hệ tọa độ này.
+ Để xỏc định khoảng thời gian vật chuyển động ngƣời ta dựng đồng hồ.
+ Một vật mốc gắn với một hệ tọa độ và một gốc thời gian cựng một đồng hồ hợp thành một hệ qui chiếu.
- Tiến trỡnh nhận thức:
+ Cõu hỏi đặt ra là: Xỏc định vị trớ, thời gian, hệ qui chiếu của chất điểm như thế nào ?
+ Phƣơng ỏn:
Xột chuyển động của một oto chạy trờn con đƣờng thẳng. Để đơn giản ta coi oto là chất điểm M, con đƣờng là một đƣờng thẳng Ox, O là vật mốc trờn đƣờng.
Vị trớ của oto là tọa độ của của nú trờn hệ tọa độ Ox: xOM
Tƣơng tự, xỏc định đƣợc khoảng thời gian chất điểm chuyển động bằng một đồng hồ và gốc thời gian. Ta thƣờng chọn gốc thời gian là lỳc chất điểm bắt đầu chuyển động.
Theo trờn, muốn nghiờn cứu chuyển động của một chất điểm, trƣớc hết ta cần chọn một vật mốc, gắn vào đú một hệ tọa độ để xỏc định vị trớ của nú và chọn một gốc thời gian gắn với một đồng hồ để xỏc định thời gian.
+ Kết luận: hệ qui chiếu = hệ tọa độ gắn với vật mốc+ đồng hồ và gốc thời gian.(Sơ đồ 2.2)
c. Chuyển động tịnh tiến
- Cõu hỏi: Chuyển động tịnh tiến là gỡ? -
- Kết luận: Khi vật chuyển động tịnh tiến, mọi điểm của nú cú quỹ đạo giống hệt nhau, cú thể chồng khớt lờn nhau đƣợc.
- Tiến trỡnh nhận thức:
+ Cõu hỏi đặt ra là: chuyển động tịnh tiến là gỡ ?
+ Phƣơng ỏn: Lấy vớ dụ về chuyển động của khung oto và khoang ngồi của đu quay. Rỳt ra đặc điểm và kết luận đú là đặc điểm của chuyện động tịnh tiến.
(Sơ đồ 2.3)
Xột chuyển động của một oto trờn đƣờng thẳng.
Xỏc định vị trớ của oto, thời gian oto chuyển động
- Coi oto là một chất điểm M, con đƣờng là một đƣờng thẳng Ox; chọn O là vật mốc trờn đƣờng.
- Chọn lỳc oto xuất phỏt là gốc thời gian, dựng đồng hồ để đo khoảng thời gian oto chuyển động.
- Sau thời gian chuyển động oto ở vị trớ M cỏch O một khoảng xOM ; x cũng là tọa độ của điểm M trờn hệ tọa độ Ox.
- Tọa độ x là dƣơng khi chiều từ O đến M trựng với chiều dƣơng trục Ox, Ngƣợc lại, x là õm khi chiều từ O đến M ngƣợc chiều dƣơng của trục Ox.
3. XÂY DỰNG MỤC TIấU
- Định nghĩa đƣợc thế nào là chuyển động cơ, chất điểm, quĩ đạo. - Xỏc định đƣợc vị trớ của chất điểm, thời gian chuyển động của
chất điểm, và hệ qui chiếu khi khảo sỏt chuyển động của vật - Nờu đƣợc cỏc đặc điểm của chuyển động tịnh tiến. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* THIẾT KẾ TIẾN TRèNH DẠY HỌC BÀI 2: VẬN TỐC TRONG CHUYỂN ĐỘNG THẲNG. CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU
1. XÁC ĐỊNH CÁC ĐƠN VỊ KIẾN THỨC CẦN XÂY DỰNG
a. Độ dời của chất điểm sau một khoảng thời gian trong chuyển động thẳng.
b. Vận tốc trung bỡnh và vận tốc tức thời của chất điểm trong khoảng thời gian chuyển động.
Chuyển động của khung oto là chuyển động tịnh tiến
Chuyển động tịnh tiến là gỡ?
Ta nhận thấy mọi điểm trờn khung xe đều là những đƣờng thẳng song song với mặt đƣờng.
Nếu dịch chuyển cỏc đƣờng thẳng đú lại gần nhau thỡ chỳng cú thể chồng khớt lờn nhau.
Chuyển động tịnh tiến là chuyển động mà mọi điểm trờn vật cú quỹ đạo giống hệt nhau và cú thể chồng khớt lờn nhau đƣợc.
d. Phƣơng trỡnh, đồ thị tọa độ, vận tốc của chất điểm chuyển động thẳng.
2. LẬP SƠ ĐỒ TIẾN TRèNH KHOA HỌC CẦN XÂY DỰNG KIẾN
THỨC
a. Vấn đề 1: Độ dời của chất điểm sau một khoảng thời gian trong chuyển động thẳng.
- Cõu hỏi: Độ dời là gỡ? Xỏc định độ dời của chất điểm chuyển động thẳng nhƣ thế nào ? Độ dời cú trựng với quóng đƣờng khụng ?
- Kết luận :
+ Chất điểm chuyển động từ M1 đến M2 trong khoảng thời gian từ t1 đến t2 thỡ vecto M M1 2
gọi là vecto độ dời của chất điểm.
+ Độ dời= độ biến thiờn tọa độ= tọa độ lỳc cuối – tọa độ lỳc đầu - Tiến trỡnh nhận thức diễn đạt nhƣ sau :
+ Cõu hỏi đặt ra là : Độ dời là gỡ ? Xỏc định độ dời của chất điểm chuyển động thẳng như thế nào ? Độ dời cú trựng với quóng đường khụng ?
+ Xột một chất điểm chuyển động theo một quỹ đạo bất kỡ. Tại thời điểm t1 chất điểm ở vị trớ M1, tại thời điểm t2 chất điểm ở vị trớ M2. Trong thời gian
2 1
t t t
chất điểm đó dời từ vị trớ M1 đến vị trớ M2. Vecto M M1 2
gọi là vecto độ dời.
+ Trong chuyển động thẳng, vecto độ dời nằm trờn đƣờng thẳng quỹ đạo. Nếu chọn trục tọa độ 0x trựng với đƣờng thẳng quỹ đạo thỡ vecto độ dời cú phƣơng trựng với trục ấy. Tọa độ x1, x2 lần lƣợt là tọa độ của cỏc điểm M1, M2 trờn trục Ox.
Giỏ trị đại số của vecto độ dời M M1 2
bằng : x x2x1 gọi là độ dời. Vậy, Độ dời = độ biến thiờn tọa độ = tọa độ lỳc cuối – tọa độ lỳc đầu. + Khi chất điểm chuyển động, quóng đƣờng đi nú đi đƣợc cú thể khụng trựng với độ dời của nú.
b. Vấn đề 2: Vận tốc trung bỡnh của chất điểm trong khoảng thời gian chuyển động.
- Cõu hỏi : Xỏc định vecto vận tốc trung bỡnh, vấn tốc tức thời của chất điểm chuyển động thẳng ? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Kết luận: Vecto vận tốc trung bỡnh cú phƣơng chiều trựng với vecto độ dời. + Đƣợc tớnh bằng 1 2 tb M M v t Vận tốc tức thời: v x t với t rất nhỏ.
- Tiến trỡnh nhận thức diễn đạt nhƣ sau:
Chuyển động cơ là sự dời chỗ của vật theo thời gian
Độ dời là gỡ? Xỏc định độ dời của chất điểm chuyển động thẳng
nhƣ thếnào ? Độ dời và quóng đƣờng cú phải là một khụng?
Xột một chất điểm chuyển động theo một quỹ đạo bất kỡ.
Tại thời điểm t1 chất điểm ở vị trớ M1, tại thời điểm t2
chất điểm ở vị trớ M2. Trong thời gian t t2 t1 chất
điểm đó dời từ vị trớ M1 đến vị trớ M2
Vecto M M1 2
gọi là vecto độ dời.
+ Trong chuyển động thẳng, vecto độ dời nằm trờn đƣờng thẳng quỹ đạo. Nếu chọn trục tọa độ 0x trựng với đƣờng thẳng quỹ đạo thỡ vecto độ dời cú phƣơng trựng với
trục ấy. Tọa độ x1, x2 lần lƣợt là tọa độ của cỏc điểm M1, M2 trờn trục Ox.
Giỏ trị đại số của vecto độ dời M M1 2
bằng : x x2x1 gọi là độ dời.
Vậy, Độ dời= độ biến thiờn tọa độ= tọa độ lỳc cuối – tọa độ lỳc đầu.
+ Khi chất điểm chuyển động, quóng đƣờng đi nú đi đƣợc cú thể khụng trựng với độ dời của nú.
+ Cõu hỏi đặt ra: Xỏc định vecto vận tốc trung bỡnh, vận tốc tức thời của chất điểm chuyển động thẳng ?
+ Vận tốc trung bỡnh của chất điểm chuyển động đƣợc tớnh bằng cụng
thức: 1 2 tb M M v t .
Do đú, vận tốc trung bỡnh cú phƣơng chiều trựng với vecto độ dời, và độ lớn bằng
Vận tốc trung bỡnh = độ dời/ thời gian thực hiện độ dời.
+ Vận tốc tức thời là vận tốc tại một thời điểm nờn t rất nhỏ để t trất gần thời điểm đang xột, và v x
t