MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu sử dụng bài tập đồ thị trong dạy học Vật l 10 nhằm bồi dƣỡng tƣ duy logic vật l cho học sinh.
ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối tƣợng nghiên cứu
- Học sinh lớp 10 ở trường THPT chuyên Long An
- Hoạt động dạy học bài tập Vật l 10 THPT.
Phạm vi nghiên cứu
- Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập đồ thị trong chương “Động học chất điểm” Vật l 10 THPT.
GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Xây dựng hệ thống bài tập đồ thị trong quá trình dạy học sẽ giúp bồi dưỡng tư duy logic cho học sinh, đồng thời nâng cao chất lượng học tập môn Vật lý.
NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
Xây dựng hệ thống bài tập đồ thị trong chương “Động học chất điểm” Vật l 10 THPT
Sử dụng hệ thống bài tập đồ thị đã được xây dựng vào dạy học chương “Động học chất điểm”
Thực nghiệm sƣ phạm
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương pháp nghiên cứu l thuyết
- Đọc các tài liệu, nghiên cứu các tài liệu liên quan từ sách, iternet
- Phân tích, lựa chọn thông tin liên quan
- Nghiên cứu cơ sở l luận của dạy học Vật l và sử dụng bài tập đồ thị Vật l 10 THPT
- Hệ thống nội dung xây dựng cơ sở l luận của đề tài.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
Khảo sát thực tiễn và điều tra ý kiến của giáo viên và học sinh tại trường THPT nhằm đánh giá hiệu quả của việc sử dụng bài tập đồ thị trong chương "Động học chất điểm" của môn Vật lý lớp 10 Kết quả khảo sát sẽ giúp đưa ra nhận xét cụ thể về sự hiểu biết và ứng dụng kiến thức của học sinh, từ đó cải thiện phương pháp giảng dạy và học tập trong bộ môn này.
Phương pháp thống kê toán học
Sử dụng phương pháp thống kê toán học giúp phân tích kết quả điều tra thực trạng và kết quả thực nghiệm sư phạm một cách hiệu quả Công cụ toán học thống kê cho phép xử lý dữ liệu một cách chính xác, từ đó rút ra những nhận định và kết luận có giá trị.
ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN VĂN
- Hệ thống hóa cơ sở l luận sử dụng bài tập đồ thị trong dạy học Vật l
- Xây dựng được hệ thống bài tập đồ thị dạy học chương “Động học chất điểm” Vật l 10
- Điều tra thực trạng dạy học bài tập đồ thị ở trường THPT
- Thiết kế đƣợc một số tiến trình dạy học sử dụng bài tập đồ thị
- Xây dựng đƣợc 34 bài tập đồ thị.
CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Ngoài phần Mở đầu và Kết luận,Tài liệu tham khảo luận văn gồm có 3 chương:
Cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy học bài tập đồ thị trong môn vật lý
Bài tập vật l
1.1.1 Khái niệm bài tập vật lý
Bài tập vật lý được hiểu là những vấn đề nhỏ trong dạy học, được giải quyết thông qua suy luận logic, phép toán và thí nghiệm dựa trên các định luật và phương pháp vật lý Mỗi vấn đề xuất hiện trong tài liệu giáo khoa cũng có thể coi là một bài tập cho học sinh Việc giải bài tập không chỉ đơn thuần là một nhiệm vụ, mà còn là một quá trình tư duy tích cực, giúp học sinh phát triển khả năng phân tích và áp dụng kiến thức.
Trong quá trình giảng dạy môn vật lý, bài tập vật lý đóng vai trò quan trọng, được sử dụng với nhiều mục đích và chức năng khác nhau.
Bài tập đồ thị là những bài tập nghiên cứu mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý thông qua đồ thị, yêu cầu học sinh thể hiện sự diễn biến của hiện tượng bằng hình ảnh Đồ thị không chỉ là công cụ biểu đạt mối liên hệ giữa các đại lượng mà còn giúp phát hiện định luật vật lý mới từ dữ liệu thực nghiệm Do đó, việc sử dụng và xây dựng đồ thị có vai trò quan trọng trong việc dạy và học vật lý.
Các bài tập đồ thị thường có 2 dạng:
Để hiểu rõ về đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa các đại lượng, người đọc cần phải “đọc đồ thị” một cách chính xác, phân tích các đặc điểm của sự phụ thuộc trên từng phần của nó Việc sử dụng tỉ lệ xích là cần thiết để xác định các đại lượng cần tìm theo đồ thị, bao gồm giá trị trên trục tung, trục hoành, và diện tích giới hạn bởi các tọa độ tương ứng với đồ thị.
Để giải bài toán, cần vẽ đồ thị dựa trên thông tin giả thiết Nếu không có đồ thị thể hiện sự phụ thuộc giữa các đại lượng, cần phải tự vẽ đồ thị theo giả định.
Vai trò và chức năng của bài tập vật l nói chung trong dạy học
Để thực hiện bài tập, học sinh cần vẽ các trục tọa độ với tỷ lệ nhất định, lập bảng dữ liệu và đánh dấu các điểm trên mặt phẳng giới hạn bởi các trục tọa độ Các điểm này có hoành độ và tung độ tương ứng, khi nối lại sẽ tạo thành đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý Sau đó, học sinh có thể khảo sát đồ thị để phân tích sự phụ thuộc giữa các đại lượng.
1.2 Vai trò và chức năng của bài tập vật lý nói chung trong dạy học
1.2.1 Vai trò và chức năng của bài tập vật lý
Bài tập vật l là phương tiện thực hiện các nhiệm vụ của dạy học vật l
- Bài tập vật l là phương tiện thực hiện các nhiệm vụ giáo dưỡng
- Bài tập vật l là phương tiện thực hiện các nhiệm vụ phát triển trí tuệ của HS
- Bài tập vật l là phương tiện thực hiện các nhiệm vụ giáo dục kỹ thuật và hướng nghiệp
- Bài tập vật l là phương tiện thực hiện các nhiệm vụ giáo dục
- Bài tập vật l là phương tiện thực hiện các nhiệm vụ phát triển phẩm chất, năng lực của HS
1.2.2 Vai trò chức năng của bài tập đồ thị
- Bài tập vật lí có thể được sử dụng như là phương tiện nghiên cứu tài liệu mới:
Bài tập tạo ra tình huống có vấn đề trong dạy học là một phương pháp hiệu quả để giới thiệu bài học mới, chẳng hạn như khi dạy về phản xạ toàn phần Ví dụ, giáo viên có thể đưa ra bài tập chiếu tia sáng từ nước ra không khí và yêu cầu học sinh tính góc khúc xạ với các góc tới khác nhau: a/ 30 độ, b/ 45 độ, và c/ 60 độ, biết rằng chiết suất của nước là 4/3 Trong trường hợp a và b, học sinh có thể tính được góc khúc xạ, nhưng với trường hợp c, việc áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng sẽ dẫn đến mâu thuẫn, từ đó tạo ra tình huống có vấn đề cho học sinh khám phá và giải quyết.
- Bài tập có thể là điểm khởi đầu dẫn dắt đến kiến thức mới
Khi đã có trình độ toán học, nhiều khi các bài tập đƣợc sử dụng khéo léo có thể dẫn
HS thường phát triển những suy nghĩ mới hoặc xây dựng khái niệm mới để giải thích các hiện tượng mới mà bài tập phát hiện ra Chẳng hạn, khi áp dụng định luật thứ hai của Newton, HS có thể khám phá và làm sáng tỏ các khía cạnh khác nhau của hiện tượng vật lý.
Niutown để giải bài toán hai vật tương tác, có thể thấy một đại lượng luôn không đổi là tích mv của hai vật tương tác
Kết quả của việc giải bài tập đó dẫn đến việc cần thiết phải xây dựng khái niệm động lƣợng và định luật bảo toàn động lƣợng
Bài tập vật lý là công cụ hiệu quả giúp củng cố và ôn tập kiến thức một cách sinh động Khi giải bài tập, học sinh phải nhớ lại các công thức, định luật và kiến thức đã học, đồng thời vận dụng tổng hợp kiến thức từ cả chương hoặc các phần khác nhau Điều này giúp học sinh hiểu rõ hơn và ghi nhớ vững chắc kiến thức đã tiếp thu.
- Bài tập vật lí là phương tiện rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng l thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát
Việc xây dựng các bài tập thực tiễn không chỉ giúp học sinh củng cố kiến thức đã học mà còn rèn luyện khả năng liên hệ lý thuyết với thực tế Qua đó, học sinh có thể giải quyết các vấn đề trong cuộc sống, như giải thích các hiện tượng cụ thể và dự đoán những hiện tượng có thể xảy ra trong các điều kiện nhất định.
Bài tập đóng vai trò quan trọng trong việc rèn luyện tư duy và phát triển phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh.
Giải bài tập vật lí là hình thức làm việc tự lực căn bản của HS Trong khi giải bài tập
Học sinh cần phân tích kỹ lưỡng các điều kiện của đề bài và tự xây dựng lập luận của mình Để làm điều này, học sinh phải huy động các thao tác tư duy, thực hiện tính toán, tiến hành thí nghiệm và đo lường để xác định mối quan hệ giữa các đại lượng Việc kiểm tra và đánh giá kết quả giải quyết cũng rất quan trọng Những điều kiện này giúp phát triển tư duy logic và sáng tạo, nâng cao năng lực giải quyết vấn đề và khả năng làm việc độc lập của học sinh.
Giải bài tập không chỉ giúp học sinh phát triển kiến thức mà còn rèn luyện những đức tính tốt như tính tự lực, kiên trì vượt khó, cẩn thận, hợp tác và khiêm tốn học hỏi Những phẩm chất này góp phần hình thành tác phong làm việc khoa học cho học sinh.
- Bài tập vật lí là phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức kì năng của HS một cách chính xác
Nếu giáo viên xây dựng đề kiểm tra và đề thi đảm bảo tính phân hóa về năng lực học vật lý của học sinh, thì việc phân tích bài giải của học sinh sẽ giúp xác định chính xác các mức độ năng lực học tập vật lý mà học sinh đã đạt được.
Phát triển tƣ duy logic trong dạy học vật l
1.3.1 Khái niệm tƣ duy logic
Tƣ duy logic là giai đoạn nhận thức l tính, sử dụng các hình thức cơ bản nhƣ: khái niệm, phán đoán, suy luận, các quy luật,… của logic học
Chìa khóa để tối ưu hóa sự phát triển cá nhân và hoạch định công việc hiệu quả là "Tư duy logic" Tư duy logic giúp cải thiện khả năng tổ chức, quản lý thời gian và đưa ra quyết định chính xác, từ đó nâng cao hiệu suất làm việc Việc áp dụng tư duy logic trong công việc không chỉ giúp cá nhân phát triển mà còn thúc đẩy sự thành công của tổ chức.
Logic, hay luận lý học, có nguồn gốc từ từ tiếng Hy Lạp cổ điển λόγος (logos), có nghĩa ban đầu là từ ngữ hoặc điều đã được nói Tuy nhiên, trong nhiều ngôn ngữ châu Âu, thuật ngữ này đã phát triển thành khái niệm về suy nghĩ, lập luận và trí tuệ.
Trong cuộc sống hàng ngày, mọi hoạt động của con người đều được điều khiển bởi tư duy, khác với hành động bản năng của động vật Con người thực hiện các hành động một cách tự giác và luôn có kế hoạch trong đầu trước khi bắt tay vào cải tạo thế giới Sự khác biệt này xuất phát từ khả năng tư duy và việc vận dụng sức mạnh của nó để đạt được mục đích Qua quá trình hoạt động, con người dần nhận ra các thao tác của tư duy.
Nói đến tƣ duy logic thì nhân loại, ở châu Phi hay ở châu Âu, ở châu Á hay ở châu
Từ Albert Einstein cho đến mỗi cá nhân, tất cả chúng ta đều có khả năng so sánh, phán đoán và suy luận dựa trên các khái niệm về hiện tượng và sự vật xung quanh Điều này cho thấy rằng tự nhiên đã ban tặng cho con người bộ não với khả năng tư duy logic, điều này là khách quan và tồn tại ở mọi người và mọi dân tộc.
Sự phát triển của thực tiễn và nhận thức giúp con người hiểu biết sâu sắc và chính xác hơn về tư duy của chính mình Quá trình này là nền tảng cho sự phát triển của logic học, từ đó hình thành các quy luật quan trọng trong lĩnh vực này.
Tư duy logic là một kỹ năng phổ biến trong toàn nhân loại, tuy nhiên, sản phẩm tư duy của mỗi người có thể khác nhau Trong cùng một phán đoán, có thể có người đúng và người sai, điều này phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.
1.3.2 Một số biện pháp bồi dƣỡng tƣ duy logic cho học sinh trong dạy học vật lý
Học tập vật lý giúp học sinh nhận thức về đặc tính của sự vật và hiện tượng, cũng như mối quan hệ quy luật giữa chúng, từ đó ứng dụng tri thức vào thực tiễn để cải tạo thế giới tự nhiên Quá trình hình thành và phát triển tư duy vật lý diễn ra qua hoạt động học tập, với mục tiêu tìm ra chân lý khách quan và nắm vững phương pháp để khám phá nó Học sinh cần tuân theo các quy luật logic trong tư duy, do đó việc bồi dưỡng tư duy logic là rất quan trọng Tuy nhiên, học sinh ở bậc THPT không được học logic như một môn chính khóa, nên giáo viên cần tạo ra những nhiệm vụ cụ thể để giúp học sinh tích lũy kinh nghiệm và dần dần hình thành các quy tắc phản ánh mối quan hệ khách quan của sự vật xung quanh, làm nền tảng cho tư duy logic.
* Tạo ra nhu cầu hứng thú, kích thích sự ham muốn hiểu biết của HS
Tạo ra nhu cầu hứng thú bằng cách kích thích bên ngoài : lời khen, sự ngƣỡng mộ bạn bè và gia đình, sự hứa hẹn một tương lai,…
Nhu cầu, hứng thú xảy ra trong quá trình học tập Tƣ duy chỉ bắt đầu khi trong đầu
Học sinh thường gặp phải tình huống khó khăn khi phải đối mặt với mâu thuẫn giữa nhu cầu nhận thức mới và trình độ kiến thức hiện có không đủ để giải quyết nhiệm vụ Trong tình huống này, học sinh cần xây dựng kiến thức mới và tìm ra giải pháp mới, dẫn đến trạng thái tâm lý căng thẳng nhưng cũng đầy hứng khởi để vượt qua khó khăn Đây được gọi là "tình huống có vấn đề", nơi học sinh có cơ hội phát triển và nâng cao khả năng nhận thức của mình.
Những tình huống có vấn đề thường gặp trong dạy học vật lí :
Tình huống phát triển là khi học sinh đối mặt với một vấn đề chỉ được giải quyết một phần trong phạm vi hẹp, cần tiếp tục mở rộng và hoàn thiện sang lĩnh vực mới Trong quá trình áp dụng kiến thức và kỹ năng đã học, học sinh sẽ gặp mâu thuẫn mà không thể giải quyết chỉ dựa vào vốn hiểu biết hiện tại.
Tình huống nhiều lựa chọn xảy ra khi một vấn đề xuất hiện với những dấu hiệu quen thuộc, liên quan đến kiến thức và phương pháp đã được biết đến Tuy nhiên, người giải quyết không chắc chắn về việc nên áp dụng kiến thức hay phương pháp nào để đạt được kết quả chính xác nhất.
Trong tình huống bế tắc, học sinh đối mặt với một hiện tượng tự nhiên mà họ nhận thấy nhưng không hiểu nguyên nhân, khiến nó trở thành một bí mật kỳ lạ Được giao nhiệm vụ giải quyết, học sinh cảm thấy lúng túng và không biết bắt đầu từ đâu.
Trước khi tìm hiểu về "Hiện tượng khúc xạ ánh sáng," học sinh thường không hiểu rõ lý do tại sao chiếc đũa khi nhúng vào cốc nước thủy tinh lại trông như bị gãy.
- Tình huống ngạc nhiên bất ngờ là tình huống xảy ra theo chiều trái với suy nghĩ của thông thường của HS
Ví dụ : Đổ nửa cốc rượu và nửa cốc nước vào nhau nhưng không đầy cốc
- Tình huống lạ là tình huống có những nét đặc biệt lôi cuốn sự chú của HS mà họ chƣa bao giờ nghĩ tới và nhìn thấy
Ví dụ: Thả một kim khâu nằm ngang trên mặt nước, kim không chìm mà lại nổi
* Xây dựng một logic nội dung phù hợp với đối tƣợng HS
Chương trình Vật lí phổ thông xây dựng theo chương trình đồng tâm gồm 3 vòng: Vòng 1: Vật lí 6-7; Vòng 2: Vật lí 8-9; Vòng 3: Vật lí 10-11-12
Trong lĩnh vực Vật lý, nhiều khái niệm như lực, khối lượng và công được hình thành và phát triển qua các giai đoạn khác nhau Để giúp học sinh (HS) tự lực khám phá và chiếm lĩnh kiến thức, giáo viên (GV) cần phân chia các vấn đề lớn trong bài học thành những vấn đề nhỏ hơn Điều này cho phép HS độc lập giải quyết từng vấn đề và tìm kiếm tri thức mới một cách hiệu quả hơn.
Giáo viên cần lựa chọn các tình huống vật lý phù hợp với trình độ học sinh, tùy thuộc vào đối tượng học sinh cụ thể ở từng vùng, miền, trường và lớp.
Giáo viên thiết kế quá trình học tập để tạo ra các tình huống ở mỗi giai đoạn, yêu cầu học sinh vận dụng tư duy và suy luận logic nhằm giải quyết vấn đề hiệu quả.
Những tình huống phổ biến mà HS phải thực hiện các thao tác tƣ duy là:
- Nhận biết những dấu hiệu bản chất của sự vật, hiện tƣợng
- Tìm những yếu tố ảnh hưởng đến diễn biến của hiện tượng hoặc làm biến đổi tính chất của sự vật hiện tƣợng
- Xác định yếu tố nào là yếu tố quan trọng nhất tác động đến diễn biến của hiện tƣợng và tính chất của sự vật
- Tìm ra các dấu hiệu giống nhau và khác nhau trong các sự vật, hiện tƣợng
- Tìm những dấu hiệu chung và tính chất chung của sự vật, hiện tƣợng
- Rút ra kết luận chung sau khi quan sát nhiều hiện tƣợng, nhiều thí nghiệm
- Nhận biết những biểu hiện cụ thể trong thực tế của các khái niệm trừu tƣợng, những mối quan hệ thực chất
- Tìm mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tƣợng
- Dự đoán sự diễn biến của hiện tƣợng
- Giải thích một hiện tƣợng
Bài tập đồ thị trong dạy học vật l
1.4.1 Khái niệm bài tập đồ thị
Bài tập đồ thị yêu cầu học sinh sử dụng số liệu làm dữ kiện để tìm kiếm thông tin trong các đồ thị đã cho, hoặc ngược lại Học sinh cần biểu diễn quá trình diễn biến của hiện tượng được nêu trong bài tập thông qua đồ thị một cách chính xác.
Đồ thị là công cụ quan trọng để thể hiện mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lý, tương tự như cách diễn đạt bằng lời hoặc công thức Việc vẽ đồ thị chính xác từ các số liệu thực nghiệm không chỉ giúp minh họa dữ liệu mà còn có thể dẫn đến việc phát hiện ra các định luật vật lý mới Do đó, việc luyện tập sử dụng và xây dựng đồ thị ngày càng trở nên thiết yếu trong quá trình giảng dạy vật lý.
1.4.2 Những dạng bài tập đồ thị trong dạy học vật lý
Ta có thể phân loại dạng bài tập nay thành các loại:
Đọc và khai thác đồ thị là bài tập quan trọng giúp học sinh rèn luyện kỹ năng phân tích và hiểu biết về sự thay đổi trạng thái của vật thể và hiện tượng Qua việc khai thác dữ liệu từ đồ thị, học sinh có thể giải quyết các vấn đề cụ thể trong lĩnh vực vật lý.
Vẽ đồ thị từ dữ liệu đã cho là bài tập quan trọng giúp học sinh phát triển kỹ năng đồ họa Bài tập này không chỉ rèn luyện khả năng vẽ mà còn giúp học sinh hiểu cách chọn hệ tọa độ và tỉ lệ xích thích hợp, từ đó đảm bảo độ chính xác của đồ thị.
Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập đồ thị trong chương “Động học chất điểm” lớp 10 THPT
Phân tích chương “Động học chất điểm” thuộc chương trình vật l 10 THPT
2.1.1 Vị trí đặc điểm chương “Động học chất điểm”
Cơ học là lĩnh vực của vật lý học nghiên cứu hiện tượng chuyển động của các vật thể, tập trung vào sự thay đổi vị trí của chúng trong không gian theo thời gian Cơ học được chia thành ba phần chính: Động học, nghiên cứu các đặc trưng và dạng chuyển động khác nhau; Động lực học, phân tích mối liên hệ giữa chuyển động và sự tương tác giữa các vật; và Tĩnh học, nghiên cứu trạng thái cân bằng của các vật trong động lực học.
Nhiều nhà khoa học và chuyên gia giáo dục hiện nay cho rằng nghiên cứu vật lý cần đặt cơ học làm nền tảng, từ đó phát triển các lĩnh vực khác như nhiệt, điện, từ, và quang.
Trong chương trình vật lý phổ thông ở Việt Nam, cơ học được phân chia thành năm phần chính: Động học, Động lực học, Tĩnh học, Các định luật bảo toàn, và Dao động cùng sóng cơ học.
2.1.2 Vị trí vai trò chương “Động học chất điểm” trong chương trình Vật lý 10 THPT
Chương trình nâng cao không chỉ mở rộng kiến thức vật lý cho học sinh mà còn rèn luyện các kỹ năng quan trọng, đặc biệt là trong việc thực hiện tiến trình khoa học và áp dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề vật lý trong cuộc sống Phần Động lực học chất điểm trong sách giáo khoa nâng cao đề cập đến hệ quy chiếu, phi quán tính và lực quán tính, giúp khảo sát các hiện tượng như tăng, giảm và mất trọng lượng Trọng lực được định nghĩa chi tiết hơn trong sách giáo khoa chuẩn, bao gồm cả lực quán tính do sự quay của Trái Đất quanh trục của nó.
Phần động học chất điểm trong cơ học nghiên cứu các chuyển động cơ bản nhất trong tự nhiên, tập trung vào việc xác định vị trí của vật thể tại các thời điểm khác nhau và mô tả tính chất chuyển động qua các phương trình toán học mà không xét đến nguyên nhân gây ra chuyển động Các khái niệm quan trọng bao gồm chất điểm, quỹ đạo, độ dời, hệ quy chiếu, cùng với các đại lượng đặc trưng như thời gian, quãng đường, vận tốc và gia tốc Bài viết cũng đề cập đến các dạng chuyển động đơn giản như chuyển động thẳng đều và chuyển động thẳng biến đổi đều, chuyển động tròn, cũng như chuyển động của vật bị ném, đồng thời nghiên cứu tính tương đối của chuyển động.
2.1.3 Mục tiêu dạy học chương “Động học chất điểm”
Phần động học chất điểm trong cơ học nghiên cứu các chuyển động cơ bản nhất của vật thể trong tự nhiên, tập trung vào việc xác định vị trí của các vật tại các thời điểm khác nhau và mô tả tính chất chuyển động qua các phương trình toán học mà không xem xét nguyên nhân gây ra chuyển động Nội dung bao gồm các khái niệm như chất điểm, quỹ đạo, độ dời, hệ quy chiếu và các đại lượng đặc trưng cho chuyển động như thời gian, quãng đường, vận tốc và gia tốc Bên cạnh đó, phần này cũng đề cập đến các dạng chuyển động đơn giản như chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, chuyển động tròn và chuyển động của vật bị ném, đồng thời nghiên cứu tính tương đối của chuyển động.
Dựa vào chương trình học và cách phân bố kiến thức trong sách giáo khoa, chúng ta có thể xây dựng Sơ đồ Logic cho nội dung giảng dạy chương “Động học chất điểm”.
Ghi chú: Viết tắt Sơ đồ Lô gic nội dung dạy học chương Động học chất điểm Vật lý 10 THPT
CĐ : Chuyển động CĐCH: Chuyển động cơ học NDĐ: Nhanh dần đều CDĐ: Chậm dần đều Động học chất điểm
Các khái niệm, đại lƣợng VL
- CĐ thẳng biến đổi đều
Tốc độ trung bình Vận tốc tức thời Gia tốc
Tốc độ dài Tốc độ góc
Chu kỳ (T) Tần số (f) Gia tốc hướng tâm
Chất điểm Động học cơ học
Các loại CĐCH đơn giản
Quy tắc tính sai số
Quy tắc viết kết quả đo Các loại sai số
Sai số đo lường VL
Tính tương đối của CĐCH
Công thức cộng vận tốc
2.1.4 Những kiến thức cơ bản chương “Động học chất điểm” Đối với chương Động học chất điểm, chương trình vật l Trung học phổ thông đặt ra yêu cầu về chuẩn kiến thức mà học sinh cần đạt là :
- Nêu đƣợc chuyển động, chất điểm, hệ quy chiếu, mốc thời gian, vận tốc là gì
- Nhận biết đƣợc đặc điểm về vận tốc của chuyển động thẳng đều
- Nêu đƣợc vận tốc tức thời là gì
- Nêu đƣợc ví dụ về chuyển động thẳng biến đổi đều (nhanh dần đều, chậm dần đều)
Chuyển động là khái niệm cơ bản trong cơ học, thể hiện sự di chuyển của một vật so với các vật khác trong không gian và thời gian Sách giáo khoa nâng cao cung cấp hình ảnh thực tế để minh họa cho khái niệm chuyển động cơ, định nghĩa là sự dời chỗ của vật theo thời gian Cách tiếp cận này giúp người học dễ dàng hiểu và hình dung về chuyển động một cách trực quan và rõ ràng.
Chất điểm là một vật có kích thước nhỏ không đáng kể so với khoảng cách và kích thước đang khảo sát Ví dụ, trong chuyển động của viên đạn trong không khí hay trái đất quanh mặt trời, ta có thể coi chúng là chất điểm Điều quan trọng không phải là kích thước nhỏ mà là khả năng bỏ qua được trong bối cảnh nghiên cứu Việc xác định một vật có phải là chất điểm hay không phụ thuộc vào điều kiện của bài toán đang được xem xét.
Phương án trình bày khái niệm chất điểm của sách giáo khoa là đi từ ví dụ thực tế để rút ra kết luận, từ đó nêu khái niệm
Khái niệm chất điểm không có định nghĩa chính xác trong toán học, nhưng thường được liên hệ với một điểm trong toán học để giúp học sinh dễ hình dung và ghi nhớ Việc giới thiệu khái niệm chất điểm ngay sau định nghĩa chuyển động cơ nhằm đơn giản hóa việc nghiên cứu chuyển động của vật Trong chương này, chúng ta sẽ chỉ khảo sát chuyển động của chất điểm.
Chuyển động đơn giản nhất của chất điểm là chuyển động trên một đường thẳng
Vị trí của chất điểm đƣợc xác định bằng khoảng cách x tới một điểm O nào đó đƣợc chọn làm gốc toạ độ
Quỹ đạo là tập hợp tất cả các vị trí của một chất điểm chuyển động hay là đường mà chất điểm chuyển động vạch ra trong không gian
Quỹ đạo là khái niệm dễ hiểu và dễ hình dung, thường chỉ được định nghĩa trong sách giáo khoa mà không có nhiều giải thích Tuy nhiên, sách giáo khoa nâng cao cung cấp hai hình vẽ 1.3a và 1.3b để giúp học sinh có cái nhìn trực quan và sâu sắc hơn về quỹ đạo Qua hai hình vẽ này, học sinh nhận thấy quỹ đạo của chất điểm có hình dạng xác định tùy thuộc vào hệ quy chiếu được chọn, và trong các hệ quy chiếu khác nhau, quỹ đạo của cùng một chất điểm sẽ khác nhau.
Dựa vào quỹ đạo, chuyển động có thể được phân loại thành chuyển động thẳng hoặc chuyển động cong Khi có phương trình đường đi, chúng ta có thể suy ra phương trình quỹ đạo bằng cách loại bỏ biến t trong các phương trình này.
Hệ quy chiếu là khái niệm quan trọng trong việc khảo sát chuyển động cơ học Việc lựa chọn hệ quy chiếu là bước đầu tiên cần thiết để giải quyết một bài toán cơ học hiệu quả.
Chọn hệ quy chiếu thích hợp có thể làm cho việc giải bài toán trở nên đơn giản rất nhiều
Vật mốc là một đối tượng được chọn cùng với một hệ tọa độ để xác định vị trí của một vật khác trong không gian và thời gian Theo sách giáo khoa nâng cao, vật mốc thường là vật đứng yên, và người ta thường lựa chọn một vật đứng yên gắn với Trái đất làm vật mốc Tuy nhiên, do Trái đất không hoàn toàn đứng yên, việc lựa chọn này chỉ phù hợp cho những bài toán thông thường mà không yêu cầu độ chính xác cao.
Gốc thời gian là thời điểm bắt đầu đo thời gian Muốn đo khoảng thời gian, người ta dùng đồng hồ
Xây dựng hệ thống bài tập đồ thị trong chương “Động học chất điểm”
Bài 1 : Trong đồ thị vận tốc của một chuyển động ở (hình 1) , đoạn nào ứng với chuyển động thẳng đều?
Do câu hỏi chỉ ở mức độ nhận biết nên Hs chỉ cần ghi nhớ kiến thức
Câu C là đáp án đúng, vì học sinh đã hiểu định nghĩa về chuyển động thẳng đều (vận tốc không đổi) Qua đồ thị, đoạn CD thể hiện rõ vận tốc không thay đổi trong quá trình chuyển động.
- Câu nhiễu A: Hs nhìn vào đồ thị thấy đoạn AB song song với trục v dễ nhầm lẫn xem nhƣ vận tốc không đổi và chọn
- Câu nhiễu B và D: Là hai câu đƣa ra để nhiểu khi Hs không nhớ đƣợc định nghĩa về chuyển động thẳng đều và có thể đánh nhầm
Bài 2 Một ôtô chuyển động thẳng nhanh dần đều trong khoảng thời gian từ 0 đến t1 Đồ thị vận tốc – thời gian nào sau đây mô tả đúng chuyển động trên? t(s) t1
Phân tích: Đáp án đúng : đáp án C
Với vật chuyển động nhanh dần đều, a và v cùng dấu (a.v > 0)
Nếu v > 0 a > 0 Nếu v < 0 a < 0 Đồ thị C là đáp án đúng
Câu nhiễu Đồ thị A: Trong khoảng thời gian từ 0 đến t1 chuyển động của ôtô bao gồm hai giai đoạn chậm dần đều, rồi nhanh dần đều trái giả thiết
HS nhầm độ lớn vận tốc của vật tăng ôtô chuyển động nhanh dần đều
Câu nhiễu Đồ thị B: Trong khoảng thời gian từ 0 đến t 1 , v < 0 nhƣng v > 0
a > 0 : vật chuyển động chậm dần đều
Bài 3 : Trong các đồ thị nhƣ hình sau Đồ thị nào mô tả chuyển động thẳng đều
Hình I Hình II Hình III Hình VI
A Hình I , II B Hình I , III D Hình III , IV
Bài 4 : Hai thành phố A,B cách nhau 100km Cùng một lúc hai xe chuyển động đều ngƣợc chiều nhau, xe ô tô đi từ A với vận tốc 30km/h, xe mô tô đi từ B với vận tốc 20km/h Chọn A làm gốc toạ độ, chiều dương từ A đến B, gốc thời gian là lúc hai xe bắt đầu đi a Viết phương trình chuyển động của mỗi xe
38 b Vẽ đồ thị toạ độ của mỗi xe Từ đồ thị, xác định vị trí và thời điểm hai xe gặp nhau
Phương trình chuyển động của hai xe Xe ô tô: x10t Xe mô tô: x2= 100 - 20t Đồ thị toạ độ- thời gian, xác định vị trí và thời điểm hai xe gặp nhau
+ Chọn hệ toạ độ nhƣ hình vẽ:
+ Đồ thị toạ độ: Của ô tô: Đoạn thẳng OM Của mô tô: Đoạn thẳng PM
+ Vị trí hai xe gặp nhau: Cách gốc tạo độ 60km, thời điểm hai xe gặp nhau là lúc 2h
Bài 5 : Đồ thị chuyển động của hai xe I, II đƣợc biểu thị trên hình vẽ Dựa vào đồ thị: a Xác định tính chất chuyển động và tính vận tốc của mỗi xe b Lập phương trình toạ độ của mỗi xe c Xác định vị trí và thời điểm hai xe gặp nhau
Giải a Tính chất chuyển động và tính vận tốc của mỗi xe
Xe (I): chuyển động thẳng đề Vận tốc: v1=Δx1Δt1 1 (km/h)
Xe (II): Chuyển động thẳng đều Vận tốc: v2=Δx2Δt20−200−(−2)=5(km/h) b Phương trình toạ độ của hai xe
Xe (II): x2= 20 + 5(t+2)0+5t c Thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau:
+ Hai xe gặp nhau cách gốc tọa độ 40km
+ Thời điểm hai xe gặp nhau là lúc 2h
Bài 6 : Một ô tô khởi hành từ Hà Nội lúc 7h sáng, chạy về hướng Ninh Bình với vận tốc 60km/h Sau khi đi đƣợc 45 phút, xe dừng 15 rồi tiếp tục đi với vận tốc đều như lúc trước Lúc 7h30 phút sáng một ô tô thứ hai khởi hành từ Hà Nội đuổi theo xe thứ nhất, với vận tốc đều 70km/h
1 Vẽ đồ thị toạ độ thời gian của mỗi xe
2 Hai xe gặp nhau lúc nào và ở đâu
Chọn gốc thời gian là lúc 7hChọn gốc toạ độ tại Hà Nội
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của hai xe
1 Vẽ đồ thị của hai xe
+ Đồ thị của ô tô thứ nhất gồm hai đoạn thẳng song song
+ Đồ thị của ôtô thứ hai nhƣ hình vẽ
2 Dựa vào đồ thị ta thấy hai ô tô gặp nhau lúc
9h nơi gặp cách gốc toạ độ 105km
Bài 7 : Ba vật chuyển động trên ba đường thẳng song có đồ thị vận tốc - thời gian nhƣ hình vẽ a/ Cho biết vận tốc mỗi vật ở thời điểm ban đầu :
+Vật (III): t03 = 0 => v3 = 30m/s b/ Cho biết chiều chuyển động mỗi vật?
Ba đồ thị đều nằm trên trục 0t, cho thấy vận tốc tức thời luôn dương, nghĩa là chúng di chuyển theo chiều dương Câu hỏi đặt ra là vật nào đang chuyển động nhanh dần đều và vật nào chuyển động chậm dần đều?
TL:+ Vật (I) và (II) có đồ thì nằm trên t và dốc lên => Khi thời gian t tăng thì độ lớn vận tốc tức thời tăng => Chúng đi nhanh dần đều
Vật (III) nằm trên trục t và dốc xuống, cho thấy khi thời gian t tăng, độ lớn vận tốc tức thời giảm, điều này chứng tỏ vật đi chậm dần đều Câu hỏi đặt ra là vật nào có gia tốc bằng nhau?
Vì đồ thị của (I) và (II) song song, nên gia tốc của chúng là giống nhau Thời điểm mà vật (II) và (III) có cùng vận tốc là khi chúng đạt được giá trị vận tốc nhất định, cần xác định cụ thể để biết vận tốc đó là bao nhiêu.
TL: Đó là lúc t = 30s , khi đó v 2 = v 3 = 10m/s g/ Lập công thức vận tốc tức thời vật (III)? Xác định thời điểm v 3 = 0?
TL: * v 3 = v 03 + a 3 (t – t 03 ) Mà t 03 = 0 thì v 03 = 30m/s Lúc t = 30s thì v 3 10m/s
*Thời điểm t 3 = 0: 30 - 2/3t = 0 => t = 45s h/ Tính vận tốc vật (I) lúc t = 10s”
TL: * Lập công thức vận tốc: v1 = v 01 + a 1 (t – t 01 )
+Vì 2 đồ thị (I) và (II) song song nhau => a1 = a 2 = v 2 −v02 t−t 02
* Vận tốc vật II lúc t = 10 s: v1 = 20+ 0,5 10= 25 m/s
Bài 8 : Cho đồ thị I và II song song với nhau: a) Vật nào chuyển động nhanh dần đều, chậm dần đều?
+ Đồ thi I nằm trên Ot và dốc xuống => I chuyển động theo chiều dương chậm dần đều
+ Đồ thị II nằm dưới Ot và dôc xuống => II chuyển động theo chiều âm nhanh dần đều b) Tìm gia tốc của hai vật
Trả lời: a) Mô tả sơ lƣợc chuyển động của vật ?
* Từ t = 0 đến t = 20 s : Đồ thị nằm dưới Ot và dốc lên suy ra vật chuyển động nhanh dần đều theo chiều âm
* Từ t = 20s đến t= 50s : Đồ thị nằm trên Ot và dốc lên suy ra vật chuyển động theo chiều dương
Vật chuyển động chậm dần đều và khi t = 20 giây, vận tốc của vật đạt giá trị 0 Sau đó, vật chuyển động ngược lại theo chiều dương với gia tốc tăng dần Công thức tính vận tốc được xác định là v = v₀ + a(t – t₀) = -40 + 2t (m/s) Tính gia tốc a₁ với t₀ = 0 và v₀ = 30 m/s, tại t = 20 giây, v₁ = 0, cho thấy a₁ = (0 - 30)(20 - 0) = -1,5 m/s².
* Vì đồ thị I song song với II suy ra a2 = a 1 = -1,5 m/ s 2 c) Tìm vận tốc vật II lúc t = 20 s: v 2 = v 02 + a1 (t – t 02 ) = -20 - 1,5t = (-20 -1,5)
Bài 9 : Hai chất điểm lúc t = 0 cùng ở gốc toạ độ Đồ thị vận tốc của chúng đƣợc biểu diễn nhƣ hình vẽ Hãy xác định thời điểm hai chất điểm gặp nhau
Bài 10 : Đồ thị tọa độ - thời gian của một chiếc xe chuyển động thẳng có dạng nhƣ hình vẽ Trong những khoảng thời gian nào xe chuyển động thẳng đều?
A Chỉ trong khoảng thời gian từ 0 đến t 1
B Chỉ trong khoảng thời gian từ t 1 đến t 2
C Chỉ trong khoảng thời gian từ t 2 đến t 3
D Trong hai khoảng từ 0 đến t 1 và từ t 2 đến t 3
Bài 11 : Trên hình là đồ thị tọa độ-thời gian của một vật chuyển động thẳng
Cho biết kết luận nào sau đây là sai ?
A Toạ độ ban đầu của vật là x o = 10m B Trong 5 giây đầu tiên vật đi đƣợc
C Vật đi theo chiều dương của trục toạ độ
D Gốc thời gian đƣợc chọn là thời điểm vật ở cách gốc toạ độ 10m
Bài 12 : Trong các đồ thị sau đây, đồ thị nào có dạng của vật chuyển động thẳng đều?
A Đồ thị a B Đồ thị a và b C Đồ thị a và c D Các đồ thị a, b và c đều đúng x
Bài 13 Vật chuyển động thẳng đều có đồ thị vận tốc – thời gian nhƣ hình vẽ
Sau 6s vận tốc của vật là :
Bài 14 : Vật chuyển động thẳng đều có đồ thị toạ độ – thời gian nhƣ hình vẽ
Sau 10s vận tốc của vật là:
Bài 15 : Vật chuyển động thẳng đều có đồ thị toạ độ – thời gian nhƣ hình vẽ
Phương trình chuyển động của vật là :
Bài 16 : Trong các đồ thị vật dưới đây, đồ thị nào mô tả chuyển động thẳng đều ngƣợc chiều trục toạ độ :
Bài 17 : Trên hình 10 là đồ thị toạ độ - thời gian của ba vật chuyển động trên một đường thẳng, đồ thị (I) và (III) là các đường thẳng song song
17.1 Điều khẳng định nào sau đây là đúng?
A Hai vật (I) và (II) chuyển động cùng hướng
B Hai vật (I) và (II) chuyển động ngược hướng
C Vận tốc của vật (I) lớn hơn vận tốc vật (II)
D Hai vật (I) và (II) không gặp nhau
17.2 Điều khẳng định nào sau đây là sai?
A Vận tốc của các vật (I) và (III) không bằng nhau
B Hai vật (II) và (III) gặp nhau
C Toạ độ ban đầu của các vật (II) và (III) đều dương
D Toạ độ ban đầu của vật (I) bằng không
17.3 Kết luận nào sau đây là không phù hợp với đồ thị đã cho của các chuyển động?
A Các vật chuyển động thẳng đều
B Vật (II) chuyển động ngƣợc chiều so với các vật (I) và (III)
C Phương trình chuyển động của các vật (I) và (III) giống hệt nhau
D Trong phương trình chuyển động, vận tốc của vật (II) có giá trị âm
Bài 18 : Cho đồ thị x(t) của một chất điểm nhƣ sau:
A Chất điểm chuyển động với tốc độ 2,5 m/s cung chiều dương
B Chất điểm chuyển động với tốc độ 0,4 m/s cung chiều dương
C Chất điểm chuyển động với tốc độ 2,5 m/s ngược chiều dương
D Chất điểm chuyển động với tốc độ 0,4 m/s ngược chiều dương
Bài 19 : Cho đồ thị tọa độ của hai vật 1 và 2 nhƣ hình vẽ Tìm thời điểm và vị trí hai vật gặp nhau
Bài 20 : Hình 5 là đồ thị vận tốc – thời gian của một vật chuyển động thẳng
Quãng đường tổng cộng vật đi được là:
Bài 21 : Đồ thị vận tốc của một chất điểm chuyển động dọc theo trục 0x đƣợc biểu diễn trên hình vẽ Gia tốc của chất điểm trong những khoảng thời gian 0 đến 5s; 5s đến 15s; >15s lần lƣợt là
Bài 22 : Một chất điểm chuyển động có đồ thị nhƣ hình vẽ a/ Tính vận tốc của chất điểm đó b/ Viết pt chuyển động
Bài 23: Một chất điểm chuyển động có đồ thị nhƣ hình vẽ a/ Tính vận tốc của chất điểm.Mô tả chuyển động
(điểm xuất phát, vận tốc, chiều chuyển động) b/ Tính quãng đường mà vật đi được trong 4s đầu t(s) v(m/s)
Bài 24 : Một chất điểm chuyển động có đồ thị nhƣ hình vẽ a/ Viết pt chuyển động ở mỗi gai đoạn b/ Tính quãng đường trong 4s đầu c/ Tính tốc độ trung bình trong 4s đầu
Bài 25 : Một ô tô chuyển động có đồ thị nhƣ hình vẽ
Tính quãng đường mà ô tô đi được trong 10s
Bài 26 : Hai chất điểm chuyển động có đồ thị nhƣ hình vẽ a/ Mô tả chuyển đông của từng chất điểm b/ Xác định vận tốc của chất điểm c/ Khi nào 2 chất điểm gặp nhau và gặp nhau tại đâu?
Bài 27 : Một xe tải chuyển động có đồ thị nhƣ hình vẽ a/ Mô tả chuyển động của xe
(vận tốc ban đầu, gia tốc, nhanh dần hay chậm dần) b/ Khi nào xe dừng lại c/ Tính quãng đường mà vật đi được trong 4s đầu
Bài 28 : Một chất điểm chuyển động có đồ thị nhƣ hình vẽ
Viết phương trình chuyển động biết chất điểm xuất phát từ gốc tọa độ
Thiết kế các tiến trình dạy học sử dụng bài tập đồ thị trong chương “Động học chất điểm”
Bài 1 : CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC
Để nắm vững vật lý, cần hiểu các khái niệm cơ bản như tính tương đối của chuyển động, chất điểm và hệ quy chiếu Việc xác định vị trí của một chất điểm thường được thực hiện thông qua tọa độ, trong khi thời gian được đo bằng đồng hồ Ngoài ra, cần phân biệt rõ giữa khoảng thời gian và thời điểm để có cái nhìn chính xác hơn về chuyển động.
Để nghiên cứu chuyển động của chất điểm, trước tiên cần xác định một hệ quy chiếu nhằm xác định vị trí và thời gian của chất điểm.
- Nắm vững cách xác định tọa độ và thời gian tương ứng của một chất điểm trên hệ trục tọa độ
Tranh 1.1 ; 1.3 ; 1.5 và bảng giờ tàu Thống Nhất Bắc Nam S1
III / Tổ chức hoạt động dạy học :
Phần làm việc của Giáo Viên Phần ghi chép của học sinh
1) Chuyển động cơ học là gì ?
GV : Tiến hành thí nghiệm cho một vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng từ điểm A đến B
GV : Các em nhận thấy vị trí của vật nhƣ thế nào ?
HS : Thƣa Thầy vị trí của vật thay đổi
GV Chuyển động cơ học và thí dụ
GV đƣa ra thí dụ nhƣ hình vẽ dưới đây
GV : Khi xe chuyển động, đối với người đứng bên đường thì hành khách ngồi trên xe nhƣ thế nào ?
HS : Hành khách chuyển động
GV : Đối với bác tài xế thì hành khách nhƣ thế nào ?
HS : Hành khách đứng yên
1) Chuyển động cơ học là gì ?
Chuyển động cơ học là sự dời chổ của các vật thể trong không gian theo thời gian
Thí dụ : Một người đứng và quan sát ôtô đang chuyển động, khoảng cách giữa ôtô và người đó thay đổi
Chuyển động cơ học có tính tương đối
Thí dụ : Ôto chuyển động so với hàng cây bên đường, nhưng đứng yên so với người ngồi trong đó
GV : Nhƣ vậy Một vật có thể đứng yên so với vật này ( Vật mốc 1), nhƣng có thể chuyển động so với vật khác ( Vật mốc 2)
Vậy, mọi chuyển động và mọi trạng thái đứng yên đều có tính tương đối Chuyển động cơ học có tính tương đối
GV:Thí dụ có một chiếc xe ôtô du lịch 12 chổ ngồi trong sân trường, khi ấy kích thước ôtô có đáng kể không các em ?
HS : Kích thước ôtô đáng kể !
GV : Nếu nhƣ chiếc ôtô đó đang chuyển động trên một đoạn đường rất dài từ TP.HCM đến
Biên Hòa Thì kích thước ôtô như thế nào so với chiều dài quãng đường trên ?
HS : Rất nhỏ so với chiều dài quãng đường trên
GV : Khi đó , ôtô đƣợc xem là một chất điểm ? vậy khi nào vật đƣợc xem là một chất điểm ?
HS : Khi vật có kích thước rất nhỏ so với chiều dài quỷ đạo mà nó đi đƣợc
GV : Yêu cầu học sinh cho thêm ví dụ về chất điểm
Chất điểm là vật có kích thước rất nhỏ có thể bỏ qua đƣợc so với phạm vi chuyển động
Thí dụ : Ôtô có kích thước nhỏ so với quỹ đạo đi dƣợc, nên ta coi ôtô là chất điểm
Khi một vật có kích thước rất nhỏ so với chiều dài quỹ đạo mà nó đi đƣợc, vật có thể coi là chất điểm
Khi chuyển động, chất điểm vạch ra một đường trong không gian gọi là quỹ đạo
3) Xác định vị trí của một chất điểm
Xét chuyển động của một chất điểm trên một đường thẳng
Chọn : + Trục tọa độ : Có phương trùng với đường đi + Gốc tọa độ : Tại một điểm O trên đường đi
+ Chiều dương : Như hình vẽ
Vị trí của chất điểm tại điểm M đƣợc xác định bằng tọa độ :
3) Xác định vị trí của một chất điểm
GV : ( Mời một em HS ) : Trường học xa hay gần ?
HS (Giả sử) : Trường học xa !
GV : Trường học cách bao nhiêu
HS: Thƣa Thầy cách 10 km !
GV : Em HS nói trường học xa và cách 10 km có nghĩa là em xác định vị trí trường học so với địa điểm nào ?
HS: Xa so với ở nhà của em !
GV : ( Giảng giải ) Để xác định vị trí của một vật trong không gian vào một thời điểm nhất định
Chọn một vật làm móc ( Vật móc
Để xác định vị trí của một vật so với một điểm mốc, như ngôi nhà của em, ta có thể sử dụng hệ trục tọa độ Ví dụ, nếu một vật cách nhà em 10 km, thì khoảng cách này được tính từ vị trí của ngôi nhà em.
GV : Từ nhà em đến trường, mất bao lâu ?
HS : Thƣa Thầy mất 30 phút !
GV : Mất 30 phút nghĩa là tính từ lúc nào ?
HS : Tính từ lúc em bắt đầu đi học !
Để xác định sự biến đổi vị trí của vật theo thời gian, cần lựa chọn một thời điểm làm mốc thời gian, thường là thời điểm khi x = OM.
Nếu vật chuyển động cùng chiều trục tọa độ thì : x > 0
Nếu vật chuyển động ngƣợc chiều trục tọa độ thì : x < 0
Muốn xác định thời điểm, người ta chọn một gốc thời gian và đo khoảng thời gian từ gốc đến lúc đó bằng đồng hồ Đơn vị : giây ( s ) SI
Trong vật l , người ta thường chọn gốc thời gian là lúc bắt đầu xảy ra một quá trình nào đó hoặc lúc bắt đầu khảo sát một hiện tƣợng
* Khi khảo sát chuyển động của một chất điểm :
Chúng ta xác định một vật làm mốc và thiết lập một trục tọa độ, qua đó chọn một hệ quy chiếu cụ thể Đồng thời, việc lựa chọn gốc thời gian cũng được thực hiện.
Chuyển động của một vật là tịnh tiến khi đoạn thẳng nối hai điểm bất kỳ của vật luôn luôn song song với một phương nhất định
Thí dụ : Khung ôtô, xe máy khi chuyển động trên đường thẳng
( Có thể nói rõ hơn : t = t – t 0 ;
Với t 0 : Thời điểm đầu , hay là mốc thời gian ( Thường chọn t 0 0 )
Khi một chiếc xe đang di chuyển thẳng, mọi người ngồi trên xe cũng có quỹ đạo di chuyển theo đường thẳng giống như chiếc xe Điều này cho thấy chuyển động của xe là chuyển động tịnh tiến.
Trong một bài học thú vị, giáo viên đưa ra ví dụ về chiếc đu quay trong công viên và yêu cầu học sinh phân tích chuyển động của nó Học sinh cần xác định xem thân chiếc đu quay và người ngồi trên đó có chuyển động tịnh tiến hay không tịnh tiến.
HS : Người chuyển động tịnh tiến còn đu quay không chuyển động tịnh tiến
GV hướng dẫn thêm cho HS về chuyển động tịnh tiến qua hình vẽ
Chuyển động tịnh tiến – Chuyển động quay
3 / Cũng cố : a / Chuyển động cơ học là gì ? b / Chất điểm là gì ? c / Chuyển động tịnh tiến là gì ?
Trả lời câu hỏi : 1 ; 2 ; 3 ; 4 ; Làm bài tập : 1 ; 2 ; 3
Bài 2 : CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU
Để hiểu rõ về chuyển động của chất điểm, trước hết cần nắm vững định nghĩa độ dời qua tọa độ trên một trục Từ đó, ta có thể xác định vận tốc trung bình trong khoảng thời gian từ t1 đến t2, cũng như vận tốc tức thời tại thời điểm t.
Để xây dựng phương trình chuyển động thẳng đều, cần nắm vững định nghĩa và công thức vận tốc Việc áp dụng phương trình này giúp giải quyết các bài toán liên quan đến chuyển động thẳng đều của một chất điểm, bao gồm các tình huống như bài toán gặp nhau hay đuổi nhau của hai chất điểm.
Biết cách vẽ đồ thị biểu diễn phương trình chuyển động và đồ thị vận tốc theo thời gian là rất quan trọng Việc sử dụng đồ thị này giúp giải quyết các bài toán liên quan một cách hiệu quả.
III / Tổ chức hoạt động dạy học :
+ Câu 1 : Chuyển động cơ học là gì ?
+ Câu 2 : Chất điểm là gì ?
+ Câu 3 : Chuyển động tịnh tiến là gì ?
Phần làm việc của Giáo Viên Phần ghi chép của học sinh
GV Tại thời điểm t 1 chất điêm M ở vị trí M 1 có toạ độ x 1 Tại thời điểm t 2 chất điêm M ở vị trí M 1 có toạ độ x 2 Độ dời trong khoảng thời gian t t 2 – t 1 là : x = x 2 – x 1
x > 0 : Chiều chuyển động cùng chiều dương Ox
x < 0 : Chiều chuyển động ngược chiều dương Ox
Nếu chất điểm chuyển động theo một chiều thì quỹ đạo đường trùng với độ dời : s = x
Độ dời của chất điểm trong khoảng thời gian
t = t 2 t 1 là đoạn thẳng M 1 M 2 có giá trị đại số la :
Nếu x > 0 thì chiều chuyển động trùng với chiều dương của trục ox
Nếu x < 0 thì chiều chuyển động ngƣợc với chiều dương của trục ox
Chú ý : Nếu chất điểm chuyển động theo một chiều thì quỹ đạo đường trùng với độ dời : s = x
GV : Nói đến vật đang chuyển động ta xét đại lƣợng nào đặc trƣng cho sự nhanh hay chậm : VD : Trong thời gian 2 giờ : Ôtô đi 80 km, trong
3 giờ xe đạp đi 45 km, để biết phương tiện nào đi nhanh hơn ta làm cách nào ?
Trong một giờ, ôtô di chuyển được 40 km, trong khi xe đạp lại có khoảng cách di chuyển khác Sự so sánh giữa độ dời của ôtô và xe đạp trong cùng một khoảng thời gian cho thấy sự khác biệt rõ rệt về tốc độ giữa hai phương tiện này.
15 km Vậy ôtô chuyển động nhanh hơn xe đạp
GV : Có cách nào khác hơn nữa không ?
HS2 : Thƣa Thầy ta so sánh thời gian ôtô và xe đạp đi đƣợc trong cùng một độ dời nghĩa là trên độ dời
10 km thì ôtô mất thời gian ít hơn xe đạp chứng tỏ ôtô chuyển động nhanh hơn xe đạp ?
GV : Hai cách trên, cách nào đơn giản hơn và ứng dụng nhiều hơn ?
GV : Ta gọi v 1 và v 2 là đại lƣợng đặc trƣng cho độ dời ôtô và xe đạp đi đƣợc trong cùng một đơn vị thời gian : v 1 = 80 : 2 = 40 km/h ; v 2 = 45 : 3
Vận tốc trung bình của một chất điểm đặc trưng cho tốc độ chuyển động, được xác định bằng thương số giữa độ dời và khoảng thời gian tương ứng.
Đơn vị vận tốc trung bình : m/s hoặc km/h
3) Vận tốc tức thời Để đặc trƣng chính xác cho độ nhanh chậm của chuyển động ; người ta dùng đại lượng vật lí vận tốc tức thời
Vận tốc tức thời là vận tốc tại một thời điểm bất kỳ trong quá trình chuyển động t x t t x v TT x
Với t là khoảng thời gian “rất nhỏ”
Đơn vị vận tốc tức thời : m/s hoặc km/h
Vậy đại lƣợng v đƣợc gọi là vận tốc
Vậy để so sánh sự nhanh hay chậm của chuyển động ta dùng thương số x/t , gọi là vận tốc
3) Vận tốc tức thời Để đặc trƣng chính xác cho độ nhanh chậm của chuyển động trong thời gian rất nhỏ ; người ta dùng đại lƣợng vật lí vận tốc tức thời Nghĩa là xét trong một khoảng thời gian rất nhỏ
Chuyển động thẳng đều là hiện tượng khi một chất điểm, như M, di chuyển trên một đường thẳng với vận tốc không đổi Ví dụ, khi chất điểm M đi qua điểm A với vận tốc 5 m/s và tiếp tục qua điểm B cũng với vận tốc 5 m/s, ta có thể khẳng định rằng vật này đang chuyển động thẳng đều.
HS : Chuyển động thẳng đều là chuyển động trong đó vận tốc không thay đổi
GV giảng giải phần phương trình chuyển động thẳng đều và phần đồ thị
Nhấn mạnh hệ số góc thời gian tg
4) Chuyển động thẳng đều a) Định nghĩa
Chuyển động thẳng đều là chuyển động thẳng trong đó vận tốc không đổi b) Phương trình chuyển động thẳng đều
Gọi x 0 là toạ độ của chất điểm vào lúc t 0 = 0, theo công thức ta có : t x v x 0
Công thức chuyển động của chất điểm trong chuyển động thẳng đều được gọi là phương trình chuyển động Đồ thị tọa độ theo thời gian t sẽ là một đường thẳng, cắt trục tung tại điểm x = x0, với hệ số góc được xác định bởi tgα = (x - x0) / t.
Hệ số góc của đường biểu diễn tọa độ theo thời gian bằng vận tốc của chất điểm
Đồ thị vận tốc theo thời gian