Đang tải... (xem toàn văn)
chuyên đề chuyển động ném. bao gồm ném ngang, xiên, thẳng. Hệ thống lý thuyết và đưa ra cách giải cụ thể cho từng bài. là tài liệu ôn tập giúp học sinh hiểu rõ hơn về chuyển động ném. Trong chuyên đề này tôi sẽ xét cụ thể ảnh hưởng của trọng lực đến các trường hợp ném khác nhau: ném thẳng đứng, ném ngang, ném xiên.
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BẮC GIANG TRƯỜNG THPT LỤC NGẠN SỐ 2 CHUYÊN ĐỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CHUYỂN ĐỘNG NÉM Giáo viên: Nguyễn Thị Miền Bộ môn : Vật lý Tổ : Lý - KTCN Lục Ngạn, tháng 11 năm 2011 MỤC LỤC PHẦN I. MỞ ĐẦU 3 1. Lý do chọn đề tài 3 2. Môc ®Ých nghiªn cøu 3 3. §èi tîng nghiªn cøu 4 4. NhiÖm vô nghiªn cøu 4 5. Ph¹m vi nghiªn cøu 4 6. Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu 4 PHẦN II. NỘI DUNG 5 CHƯƠNG I - MỘT SỐ VẤN ĐỀ LÝ LUẬN VỀ BÀI TẬP VẬT LÝ 5 1. Vai trò của bài tập vật lý trong việc giảng dạy vật lý 5 2. Phân loại bài tập vật lý 6 CHƯƠNG II. CHUYỂN ĐỘNG NÉM 8 1. Chuyển động của vật ném thẳng đứng 8 2. Chuyển động của vật ném ngang 13 3. Chuyển động ném xiên 19 PHẦN III. KẾT LUẬN CHUNG 26 1. Kết luận 26 2. Kiến nghị 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 2 PHẦN I. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Vật lý là một môn học khó và trừu tượng, cơ sở của nó là toán học. Bài tập vật lý rất đa dạng và phong phú. Trong phân phối chương trình số tiết bài tâp lại hơi ít so với nhu cầu cần củng cố và nâng cao kiến thức cho học sinh. Chính vì thế, người giáo viên phải làm thế nào để tìm ra phương pháp tốt nhất nhằm tạo cho học sinh niềm say mê yêu thích môn học này. Giúp học sinh trong việc phân loại các dạng bài tập và hướng dẫn cách giải là rất cần thiết. Việc làm này rất có lợi cho học sinh trong thời gian ngắn đã nắm được các dạng bài tập, nắm được phương pháp giải và từ đó có thể phát triển hướng tìm tòi lời giải mới cho các dạng bài tương tự. Đồng thời trong yêu cầu về đổi mới giáo dục về việc đánh giá học sinh bằng phương pháp trắc nghiệm khách quan thì khi nắm được dạng bài và phương pháp giải sẽ giúp cho học sinh nhanh chóng trả được bài . - Trong chương trình Vật lý lớp 10, chương “Động lực học chất điểm”có nhiều dạng bài tập phức tạp và khó. Nhóm các bài toán về chuyển động ném (thẳng đứng, ngang, xiên) của vật là một trong những nhóm bài tập phức tạp và khó nhất trong chương, học sinh khá, giỏi thường rất lúng túng trong việc tìm cách giải các dạng toán này. Xuất phát từ thực trạng trên, qua kinh nghiệm giảng dạy, tôi chọn đề tài: “PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CHUYỂN ĐỘNG NÉM”. 2. Môc ®Ých nghiªn cøu - Đề tài nhằm giúp học sinh khá, giỏi khắc sâu những kiến thức lí thuyết, có một hệ thống bài tập và phương pháp giải chúng, giúp các em có thể nắm được cách giải và từ đó chủ động vận dụng các phương pháp này trong khi làm bài tập có liên quan. Từ đó học sinh có thêm kỹ năng về cách giải các bài tập Vật lí, có thể nhanh chóng giải các bài toán về chuyển động ném của vật 3 - Nhằm xây dựng một chuyên đề sâu, chi tiết có thể làm tài liệu tham khảo cho các đồng nghiệp ôn thi và luyện thi học sinh giỏi cấp tỉnh. 3. §èi tîng nghiªn cøu Nhóm các bài tập về chuyển động ném thẳng đứng, ném ngang, ném xiên, trong chương “Động lực học chất điểm” – Vật lý 10. 4. NhiÖm vô nghiªn cøu - Nghiên cứu một số vấn đề lý luận về bài tập vật lý. - Phân loại bài tập và đề ra phương pháp giải cho từng loại. - Lựa chọn hệ thống bài tập vận dụng. 5. Ph¹m vi nghiªn cøu Các bài tập về chuyển động ném trong chương II – Vật lý 10 và trong các tài liệu tham khảo dành cho học sinh lớp 10 ôn thi học kỳ và thi học sinh giỏi. 6. Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu Trong đề tài tôi sử dụng các phương pháp chủ yếu + Nghiên cứu lý luận về bài tập Vật lý + Tổng hợp và phân tích 4 PHẦN II. NỘI DUNG CHƯƠNG I - MỘT SỐ VẤN ĐỀ LÝ LUẬN VỀ BÀI TẬP VẬT LÝ 1. Vai trò của bài tập vật lý trong việc giảng dạy vật lý. Việc giảng dạy bài tập vật lý trong nhà trường không chỉ giúp học sinh hiểu được một cách sâu sắc và đầy đủ những kiến thức quy định trong chương trình mà còn giúp các em vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những nhiệm vụ của học tập và những vấn đề mà thực tiễn đã đặt ra. Muốn đạt được điều đó, phải thường xuyên rèn luyện cho học sinh những kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức vào cuộc sống hằng ngày. Kỹ năng vận dụng kiến thức trong bài tập và trong thực tiễn đời sống chính là thước do mức độ sâu sắc và vững vàng của những kiến thức mà học sinh đã thu nhận được. Bài tập vật lý với chức năng là một phương pháp dạy học có một vị trí đặc biệt trong dạy học vật lý ở trường phổ thông. Trước hết, vật lý là một môn khoa học giúp học sinh nắm được quy luật vận động của thế giới vật chất và bài tập vật lý giúp học sinh hiểu rõ những quy luật ấy, biết phân tích và vận dụng những quy luật ấy vào thực tiễn. Trong nhiều trường hợp mặc dù người giáo viên có trình bày tài liệu một cách mạch lạc, hợp lôgíc, phát biểu định luật chính xác, làm thí nghiệm đúng yêu cầu, quy tắc và có kết quả chính xác thì đó chỉ là điều kiện cần chứ chưa đủ để học sinh hiểu và nắm sâu sắc kiến thức. Chỉ thông qua việc giải các bài tập vật lý dưới hình thức này hay hình thức khác nhằm tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các tình huống cụ thể thì kiến thức đó mới trở nên sâu sắc và hoàn thiện. Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do các bài tập vật lý đặt ra, học sinh phải sử dụng các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa , trừu tượng hóa… để giải quyết vấn đề, do đó tư duy của học sinh có điều 5 kiện để phát triển. Vì vậy có thể nói bài tập vật lý là một phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, khả năng độc lập trong suy nghĩ và hành động, tính kiên trì trong việc khắc phục những khó khăn trong cuộc sống của học sinh. Bài tập vật lý là cơ hội để giáo viên đề cập đến những kiến thức mà trong giờ học lý thuyết chưa có điều kiện để đề cập qua đó nhằm bổ sung kiến thức cho học sinh. Đặc biệt, để giải được các bài tập vật lý dưới hình thức trắc nghiệm khách quan học sinh ngoài việc nhớ lại các kiến thức một cách tổng hợp, chính xác ở nhiều phần, nhiều chương, nhiều cấp học thì học sinh cần phải rèn luyện cho mình tính phản ứng nhanh trong từng tình huống cụ thể, bên cạnh đó học sinh phải giải thật nhiều các dạng bài tập khác nhau để có được kiến thức tổng hợp, chính xác và khoa học . 2. Phân loại bài tập vật lý. 2.1 Bài tập vật lý định tính hay bài tập câu hỏi lý thuyết. - Là bài tập mà học sinh không cần phải tính toán (Hay chỉ có các phép toán đơn giản) mà chỉ vận dụng các định luật, định lý, quy luật để giải thích hiện tượng thông qua các lập luận có căn cứ, có lôgic. - Nội dung của các câu hỏi khá phong phú, và đòi hỏi phải vận dụng rất nhiều các kiến thức vật lý. - Thông thường để giải các bài toán này cần tiến hành theo các bước: * Phân tích câu hỏi * Phân tích hiện tượng vật lý có đề cập đến trong câu hỏi để từ đó xác định các định luật, khái niệm vật lý hay một qui tắc vật lý nào đó để giải quyết câu hỏi. * Tổng hợp các điều kiện đã cho với các kiến thức tương ứng để trả lời câu hỏi. 2.2 Bài tập vật lý định lượng Đó là loại bài tập vật lý mà muốn giải quyết nó ta phải thực hiện một loạt các phép tính. Dựa vào mục đích dạy học ta có thể phân loại bài tập dạng này thành 2 loại: * Bài tập tập dượt: Là bài tập đơn giản được sử dụng ngay khi nghiên cứu một khái niệm hay một qui tắc vật lý nào đó để học sinh vật dụng kiến thức vừa mới tiếp thu. 6 * Bài tập tổng hợp: Là những bài tập phức tạp mà muốn giải nó học sinh vận dụng nhiều kiến thức ở nhiều phần, nhiều chương, nhiều cấp học và thuộc nhiều lĩnh vực Đặc biệt, khi các câu hỏi loại này được nêu dưới dạng trắc nghiệm khách quan thì yêu cầu học sinh phải nhớ kết quả cuối cùng đã được chứng minh trước đó để giải nó một cách nhanh chóng. Vì vậy yêu cầu học sinh phải hiểu bài một cách sâu sắc để vận dụng kiến thức ở mức độ cao . 2.3 Bài tập đồ thị Đó là bài tập mà dữ kiện đề bài cho dưới dạng đồ thị hay trong quá trình giải nó ta phải sử dụng đồ thị. ta có thể phân loại dạng bài tập này thành các loại: * Đọc và khai thác đồ thị đã cho: Bài tập loại này có tác dụng rèn luyện cho học sinh kỹ năng đọc đồ thị, biết cách đoán nhận sự thay đổi trạng thái của vật thể, hệ vật lý, của một hiện tượng hay một quá trình vật lý nào đó. Biết cách khai thác từ đồ thị những dữ kiện để giải quyết một vấn đề cụ thể. * Vẽ đồ thị theo những dữ liệu đã cho: bài tập này rèn luyện cho học sinh kỹ năng vẽ đồ thị, nhất là biết cách chọn hệ tọa độ và tỉ lệ xích thích hợp để vẽ đồ thị chính xác. 2.4 Bài tập thí nghiệm Là loại bài tập cần phải tiến hành các thí nghiệm hoặc để kiểm chứng cho lời giải lý thuyết, hoặc để tìm những số liệu, dữ kiện dùng trong việc giải các bài tập.Tác dụng cụ thể của loại bài tập này là giáo dục, giáo dưỡng và giáo dục kỹ thuật tổng hợp. Đây là loại bài tập thường gây cho học sinh cảm giác lí thú và đặc biệt đòi hỏi học sinh ít nhiều tính sáng tạo. 7 CHƯƠNG II. CHUYỂN ĐỘNG NÉM Chuyển động ném là chuyển động của vật có vận tốc ban đầu và chỉ chịu tác dụng của trọng lực. Trong chuyên đề này tôi sẽ xét cụ thể ảnh hưởng của trọng lực đến các trường hợp ném khác nhau: ném thẳng đứng, ném ngang, ném xiên. Phương pháp chung để nghiên cứu chuyển động của vật: Bước 1: Chọn vật khảo sát, phân tích chuyển động Bước 2: Chọn hệ quy chiếu Bước 3: Áp dụng phương trình định luật II Niutơn: F ma= ∑ ur r Bước 4: Chiếu phương trình định luật II Niutơn lên các trục tọa độ Bước 5: Giải toán và biện luận. 1. Chuyển động của vật ném thẳng đứng 1.1 Phương pháp giải Bài toán 1: Ném một vật theo phương thẳng đứng hướng xuống với vận tốc ban đầu 0 v uur . Viết phương trình chuyển động của vật. Bài làm: - Khi vật chuyển động thì vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực P ur - Chọn trục tọa độ OY hướng thẳng đứng xuống dưới, gốc tại O - Phương trình định luật II Niutơn là: P ma= ur r (1.1) - Chiếu phương trình (1.1) lên trục tọa độ ta có: P = ma => mg = ma => a = g (1.2) - Phương trình chuyển động của vật là: 2 0 1 2 y v t gt = + (1.3) - Kết luận: Vậy chuyển động của vật là chuyển động nhanh dần đều với vận tốc ban đầu 0 v uur 8 0 v uur O Y Bài toán 2: Ném một vật theo phương thẳng đứng hướng lên với vận tốc ban đầu 0 v uur từ độ cao h. Tìm thời gian chuyển động, độ cao cực đại, vận tốc tại một thời điểm t. Bài làm: - Chuyển động của vật được chia làm 2 giai đoạn: + Giai đoạn 1: Khi vật đi lên + Giai đoạn 2: Khi vật đi xuống là chuyển động rơi tự do - Chọn: + Hệ trục tọa độ OY theo phương thẳng đứng hướng lên. + Gốc tại O trùng với vị trí ném vật. + Gốc thời gian là lúc bắt đầu ném vật. - Sau khi ném vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực. - Vì khi vật chuyển động xuống là chuyển động rơi tự do nên ta chỉ viết phương trình định luật II Niutơn khi vật đi lên Áp dụng định luật II Niutơn ta có: P ma= ur r (1.4) - Chiếu phương trình (2) lên hệ trục tọa độ ta có: - P = ma ⇔ -mg = ma ⇔ a = -g (1.5) Vậy vật chuyển động ném thẳng đứng là chuyển động biến đổi đều với gia tốc a = -g - Phương trình vận tốc tại thời điểm t là: 0 v v gt= − (1.6) - Phương trình tọa độ của vật là: 2 0 1 2 y v t gt= − (1.7) - Hệ thức độc lập với thời gian: 2 2 0 2v v gy− = − (1.8) - Khi vật lên đến điểm cao nhất: v = 0 => 0 v t g = (1.9) (t là thời gian chuyển động của vật từ lúc ném đến lúc vật đạt độ cao cực đại) Thay t ở (1.9) vào (1.7) ta có: 2 0 ax 2 m v y g = (1.10) (y max là độ cao cực đại mà vật đạt được so với gốc tọa độ O) - Vậy độ cao mà vật đạt được so với mặt đất là: H = h + y max = h + 2 0 2 v g (1.11) 9 0 v uur O Y P ur - Thời gian chuyển động của vật là: t D = t + t’ Với t’ là thời gian vật chuyển động xuống 2 ' H t g = (1.12) Suy ra: t D = 0 2 v H g g + (1.13) 1.2 Bài tập áp dụng Bài 1. Từ độ cao h = 20m, phải ném một vật theo phương thẳng đứng hướng xuống với vận tốc v 0 bằng bao nhiêu để vật này tới mặt đất sớm hơn 1s so với vật rơi tự do ở cùng độ cao. Giải - Vật khảo sát là: + Vật được ném thẳng đứng xuống dưới + Vật rơi tự do - Chọn: + Hệ trục tọa độ OY theo phương thẳng đứng hướng xuống. + Gốc tại O trùng với vị trí ném vật. + Gốc thời gian là lúc bắt đầu ném vật. - Các phương trình chuyển động: + Phương trình của vật rơi tự do: 2 1 2 y gt= (1) + Phương trình của vật chuyển động ném: 2 0 1 ' ' ' 2 y v t gt= + (2) - Theo đề bài ta có: y = y’ = h => t’ < t - Khi vật rơi tự do chạm đất: 2 2.20 2 10 h t s g = = = - Thời gian vật bị ném chạm đất là: t’ = t – 1 = 2 – 1 = 1s - Thay t’ = 1s vào (2) ta có: h = v 0 + 0,5g => v 0 = h – 0,5g = 20 – 0,5.10 =15 m/s Vậy phải ném vật với vận tốc 15 m/s thì vật sẽ chạm đất trước 1s so với vật rơi tự do. Bài 2. Một quả cầu được ném thẳng đứng từ mặt đất lên với vận tốc ban đầu là 15m/s. Bỏ qua ma sát của vật với không khí, cho g = 10m/s 2 10 0 v uur O Y [...]... trí ném vật + Gốc thời gian là lúc bắt đầu ném vật 15 u r r Áp dụng định luật II Niutơn ta có: P = ma (1) 0 x : a X = 0 - Chiếu phương trình (1) lên hệ trục tọa độ ta có: 0 y : P = maY Vậy chuyển động ném ngang có thể phân tích thành hai chuyển động thành phần theo hai trục tọa độ - Chuyển động thành phần theo trục 0x - Chuyển động thành phần theo trục 0y là là chuyển động thẳng đều với các chuyển. .. gian là lúc bắt đầu ném vật u r r Áp dụng định luật II Niutơn ta có: P = ma (2.1) 0 x : a X = 0 - Chiếu phương trình (2.1) lên hệ trục tọa độ ta có: 0 y : P = maY Vậy chuyển động ném ngang có thể phân tích thành hai chuyển động thành phần theo hai trục tọa độ - Chuyển động thành phần theo trục 0x - Chuyển động thành phần theo trục 0y là là chuyển động thẳng đều với các chuyển động rơi tự do với... 0 Lấy g = 9,8 m/s 2 Bỏ qua lực cản của không khí Giải 16 - Khi vật chuyển động, vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực x O - Chọn: + Hệ trục tọa độ Oxy h + Gốc tại O trùng với vị trí ném vật A d + Gốc thời gian là lúc bắt đầu ném vật B - Trên phương Ox vật chuyển động thẳng đều với phương trình: C x = v0t (1) D - Trên phương Oy vật chuyển động rơi tự do với phương trình: y= y 1 2 gt 2 (2) - Khử t ở (1)... Trọng Ý – Phân loại và phương pháp giải nhanh bài tập vật lý 10 – NXB Đại học Quốc gia Hà Nội – Năm 2009 5 Sở GD – ĐT TP Hồ Chí Minh – Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong – Tuyển tập 10 năm đề thi Olympic vật lý 10 – NXB Giáo dục – Năm 2006 6 David Halliday – Cơ sơ vật lý, tập 1, cơ học – NXB Giáo dục – Năm 2006 7 Tạp chí Vật Lý & Tuổi Trẻ - Hội Vật Lý Việt Nam - năm thứ hai, số 59, 2004 27 ... v1 = 10 m/s ; Đang đi xuống; v2 = 30 m/s; Đang đi xuống b 4s c 10 m Bài 5 Một vật được ném lên thẳng đứng với vận tốc 4,9 m/s Cùng lúc đó tại điểm có độ cao bằng độ cao cực đại mà vật lên tới, người ta ném xuống thẳng đứng một vật khác cũng với vận tốc 4,9 m/s Sau bao lâu hai vật đụng nhau? Lấy g=9,8m/s 2 ĐS: 0,125s 2 Chuyển động của vật ném ngang 2.1 Phương pháp giải Bài toán : Một vật được ném từ... dụng của trọng lực - Vì khi vật chuyển động xuống là chuyển động rơi tự do nên ta chỉ viết phương trình định luật II Niutơn khi vật đi lên u r u u r v0 O r Áp dụng định luật II Niutơn ta có: P = ma (1) - Chiếu phương trình (2) lên hệ trục tọa độ ta có: - P = ma ⇔ -mg = ma ⇔ a = -g (2) - Vậy vật chuyển động ném thẳng đứng là chuyển động biến đổi đều với gia tốc: a = -g = -10m/s2 - Phương trình vận tốc... tại O trùng với vị trí ném vật + Gốc thời gian là lúc bắt đầu ném vật - Khi vật chuyển động vật chỉ chịu u r tác dụng của trọng lực P 19 u r r Áp dụng định luật II Niutơn ta có: P = ma (1) 0 x : a X = 0 - Chiếu phương trình (1) lên hệ trục tọa độ ta có: 0 y : P = maY Vậy chuyển động ném xiên có thể phân tích thành hai chuyển động theo hai phương Ox và Oy - Theo phương Oy vật chịu tác dụng của trọng... quỹ đạo của vật có dạng parabol b Thời gian chuyển động 14 y= g 2 x 2 2v0 (2.8) - Thời gian chuyển động của vật bị ném ngang bằng thời gian chuyển động thành phần: - Thay y = h vào (2.7) ta được: t = 2h g (2.9) c Tầm bay xa của vật: L = xmax = v0t = v0 2h g d Vận tốc của vật khi chạm đất: 2 - Vận tốc của vật tại thời điểm bất kỳ: v = vx2 + v y = v02 + ( gt ) 2 (2 .10) - Thay t ở (2.9) vào (2 .10) ta có... Trong chuyên đề này có thể còn nhiều thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các đồng nghiệp để chuyên đề hoàn thiện hơn 26 Tôi xin chân thành cảm ơn!! TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 SGK, SBT, SGV vật lý 10 cơ bản – NXB Giáo dục – Năm 2008 2 Bùi Quang Hân - Giải toán Vật lý 10, tập I - NXB Giáo dục - Năm 2002 3 Bùi Quang Hân – Nguyễn Duy Hiền – Nguyễn Tuyến – Giải toán và trắc nghiệm vật lý 10 nâng... được nêu ra - Chuyên đề mới chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu một phần nhỏ trong chương trình Vật lý 10 Để góp phần nâng cao chất lượng giải bài tập, rèn luyện tư duy Vật lý của học sinh, chuyên đề sẽ tiếp tục được phát triển cho các phần khác trong chương trình Vật lý phổ thông 2 Kiến nghị - Về phía nhà trường cần có kế hoạch lâu dài trong việc khuyến khích các giáo viên tham gia viết đề tài sáng kiến