Sáng kiến kinh nghiệm Rèn kỹ năng giải bài tập dạng chuyển động cơ học

Nội dung text: Sáng kiến kinh nghiệm Rèn kỹ năng giải bài tập dạng chuyển động cơ học

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CÀ MÀU ĐƠN VỊ: Trường THPT Khánh Hưng SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài : RÈN KỸ NĂNG GIẢI BÀI TẬP DẠNG CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC - Đề tài thuộc lĩnh vực chuyên môn: Vật lí 8 -Họ và tên người thực hiện : NGUYỄN VŨ LAN - Chức vụ : Hiệu Trưởng - Đơn vị công tác: Trường THPT Khánh Hưng Khánh Hưng, Ngày 01 tháng 04 năm 2009 1
2. I- ĐẶT VẤN ĐỀ: Như các môn khoa học tự nhiên khác, vật lý là một môn học yêu cầu khả năng tư duy cao. Mục tiêu của học vật lý, ngoài những kiến thức kỹ năng cơ bản mà học sinh cần đạt đựơc còn phải chú ý tới việc hình thành các kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Từ năm 2001, những đổi mới đồng bộ về giáo dục THCS và việc xây dựng lại chương trình biên soạn lại sách giáo khoa, các môn học theo tư tưởng tích cực hoá hoạt động của học sinh. Chương trình vật lý 8 là phần mở đầu của giai đoạn 2 nên những yêu cầu về khả năng tư duy trừu tượng, khái quát cũng như những yêu cầu về mặt định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lý đều cao hơn ở giai đoạn 1. Nếu ở giai đoạn 1 (lớp 6, 7) các kiến thức vật lý chỉ được lựa chọn và sắp xếp theo các chủ đề gần gũi với quan sát của học sinh, phù hợp với khả năng nhận thức của các em. Các kiến thức vật lý được trình bày thuần tuý theo quan điểm định tính không đưa ra các mối quan hệ định lượng phức tạp, thì ở giai đoạn 2 (lớp 8) đã đề cập đến cơ chế vi mô của một số hiện tượng và bắt đầu đề cao việc mô tả định lượng các quan hệ vật lý, các kiến thức được lựa chọn, sắp xếp lại theo trình tự phức tạp dần lên, yêu cầu của mỗi bài tập cao dần lên. Tỷ lệ bài tập định lượng so với bài tập định tính cao hơn hẳn tỷ lệ này ở lớp 6, 7. Trong các bài tập định lượng đã có những yêu cầu tương đối cao về sử dụng công cụ toán học như lập phương trình bậc nhất, hệ phương trình Do đó đòi hỏi học sinh phải có được phương pháp giải và kỹ năng tính toán đúng, chính xác. Đặc biệt là đối với học sinh giỏi, giáo viên phải ý thức được điều đó và luôn đặt ra yêu cầu rèn luyện kỹ năng khi gặp các bài tập định lượng đối với học sinh. Trên thực tế, có rất nhiều học sinh gặp khó khăn trong khi giải bài tập định lượng, nhất là những bài tập nâng cao. Nhiều em không định hướng được cách giải nên không tìm ra được lời giải, từ đó sinh ra chán nản. Các đòi hỏi mức độ tư duy cao nên trong thực tế có không ít học sinh mất rất nhiều thời gian giải một bài tập mà chưa tìm ra đáp số. Lí do học sinh còn bỡ ngỡ, chưa quen dần 2
3. với các bài tập dạng này, nên khó định hình cho mình một các giải hay hướng đi, hướng giải chưa phù hợp. Do vậy học sinh học rất dễ chán, không thích học môn vật lý, nhiều em có cảm giác sợ trước một bài toán vật lý. Là người chỉ đạo công tác chuyên và tham gia bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi, qua tham khảo kinh nghiệm của các đồng nghiệp, kết hợp với kinh nghiệm của bản thân, tôi đã vận dụng khi tham gia bồi dưỡng học sinh giỏi với mục đích giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, biết cách vận dụng giải bài tập cơ bản và bài tập tổng hợp nâng cao, để các em đạt kết quả cao trong các kỳ thi và có niềm say mê học tập môn vật lý hơn nữa. Trong phạm vi bài viết này, tôi đề cập đến một số vấn đề nâng cao và phát triển dạng bài tập chuyển động cơ học – vật lý 8. II- NHỮNG BIỆN PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ: “Chuyển động cơ học” là dạng toán khá cơ bản, là dạng đầu của chương cơ học. Tỷ lệ bài tập định lượng của vật lý 8 nhiều hơn hẳn bài tập định tính. Yêu cầu học sinh biết vận dụng công thức tính vận tốc chuyển động đều, vận tốc trung bình của chuyển động không đều suy ra công thức tính quãng đường và thời gian trong chuyển động. Đồng thời dạng bài tập này cũng yêu cầu kỹ năng đổi đơn vị, kỹ năng giải phương trình, giải hệ phương trình của học sinh khá cao. Học sinh phải nhanh nhạy phân tích, tìm ra phương pháp giải chung. Bài tập về: “Chuyển động cơ học” được chia làm các dạng bài tập nhỏ: - Bài tập về tính vận tốc trung bình. - Bài tập về tính khoảng thời gian cần để hai vật gặp nhau trong hai loại chuyển động: Đi gặp nhau (ngược chiều) và đuổi kịp nhau (cùng chiều). - Dạng bài tập hai vật không xuất phát cùng một thời điểm. - Dạng bài tập trong quá trình chuyển động, ngoài vận tốc thực còn chịu ảnh hưởng bởi yếu tố khách quan (Ví dụ: Người đạp xe ngược gió, xuôi gió; thuyền đi xuôi dòng, ngược dòng). - Dạng bài tập trong hành trình vật có thời gian nghỉ. 3
4. Đối với các bài tập định tính, học sinh phải biết phân tích kỹ hiện tượng, liên hệ thực tế tìm tòi phát hiện để giải thích. Còn đối với bài tập định lượng, học sinh cần nắm được trình tự các bước giải một bài tập vật lý, có thể áp dụng chung cho các bài tập dạng đó là: - Bước 1: Tìm hiểu đề bài (tóm tắt đề bài và đổi đơn vị, vẽ hình nếu cần). - Bước 2: Phân tích nội dung và lập kế hoạch giải . + Phân tích hiện tượng vật lý trong bài tập và tìm ra những công thức, định luật chi phối. + Xây dựng kế hoạch giải. Học sinh phải nắm vững lý thuyết có liên quan đến bài tập và có phương pháp giải. - Bước 3: Thực hiện giải. + Tôn trọng trình tự thực hiện các chi tiết của phần dự kiến trên. + Thực hiện cẩn thận các phép tính, cho học sinh làm quen với cách giải bằng chữ và thay số vào biểu thức cuối cùng. - Bước 4: Kiểm tra và đánh giá kết quả. + Kiểm tra kết quả có phù hợp không, nếu có điều kiện. + Tìm cách giải khác và tìm ra lời giải hay nhất. Khi học sinh đã nắm vững các bước giải trên thì việc vận dụng vào giải từng bài cụ thể không còn khó khăn mà việc giải bây giờ là phải tính đúng, chính xác, nhanh và hợp lý. Ta có thể đi sâu vào cụ thể đối với mỗi dạng như sau: - Dạng 1: Bài tập về tính vận tốc trung bình. Đối với dạng này, giáo viên yêu cầu học sinh phải nêu ra được công thức s liên quan và đơn vị chuẩn của từng đại lượng: VTB= t Vận tốc trung bình đơn vị là km/h; m/s. Quãng đường đơn vị là km; m. 4
5. Thời gian đơn vị là h; s. Sau đó học sinh có thể suy ra cách tính các đại lượng khác theo yêu cầu của đầu bài. * Ví dụ: Một người đi xe đạp trên một quãng đường thẳng AB. Trên 1 đoạn 3 đường đầu đi với vận tốc 14km/h, 1 đoạn đường tiếp theo đi với vận tốc 3 16km/h và 1 đoạn đường còn lại đi với vận tốc 8km/h. Tính vận tốc trung bình 3 của người đó trên suốt đoạn đường AB. Đối với bài tập trên, học sinh rất hay nhầm giữa vận tốc trung bình với trung 14 16 8 38 bình cộng vận tốc, học sinh có thể tính ngay VTB= , do đó giáo 3 3 viên cần hướng dẫn học sinh tìm hiểu kỹ đề bài, lập kế hoạch giải. Giáo viên có thể hướng dẫn học sinh vẽ sơ đồ A B Giáo viên yêu cầu học sinh viết công thức tính vận tốc trung bình, từ đó suy ra công thức tính thời gian đi mỗi đoạn đường. s s s t1= t2= t3= 3v1 3v 2 3v 3 s 1 1 1 t= 3 V 1 V 2 V 3 S 3 Từ đó suy ra: VTB= S 1 1 1 1 1 1 V V V 3 V 1 V 2 V 3 1 2 3 Sau đó thay số và giải tìm ra đáp số. Từ bài tập trên có thể mở rộng ở mức độ khó hơn, bài tập chia theo thời gian. *Ví dụ: Một vật chuyển động trên đoạn đường thẳng AB. Nửa đoạn đường đầu vật đi với vận tốc V 1= 25km/h. Nửa đoạn đường sau vật chuyển động theo hai giai đoạn. Trong nửa thời gian đầu vật đi với vận tốc V 2= 18km/h, nửa thời 5
6. gian sau vật đi với vận tốc V 3= 12km/h. Tính vận tốc trung bình của vật đó trên cả đoạn đường AB. Ở bài tập này, giáo viên cho học sinh phát hiện ra điểm khác với bài tập trên. Từ đó suy ra cách giải. Học sinh sẽ phân biệt được điểm khác cơ bản: bài tập 1 đoạn đường ban đầu chia thành 3 quãng đường ứng với vận tốc khác nhau. Còn ở bài tập 2 chia đoạn đường theo thời gian. Cách giải: Gọi S là chiều dài quãng đường AB. s T1, T2 là thời gian đi mỗi nửa đoạn đường suy ra t1 2v1 t2 Thời gian đi với vận tốc V2, V3 là nên các đoạn đường đi được tương ứng 2 t2 t2 là S2=V2. S3=V3. 2 2 s t2 t2 s Có S2+S3= hay V2. + V3. = 2 2 2 2 s (V2 + V3). t2= s suy ra t2 V 2 V 3 s s s Vận tốc trung bình là: VTB= t t t s s 1 2 2v1 v 2 v 3 Từ dạng này, giáo viên cho bài tập học sinh về nhà suy nghĩ bài tập tương tự là cho vận tốc trung bình, tính vận tốc giai đoạn. Chẳng hạn 1 ô tô chuyển động trên đoạn đường AB= 135km với vận tốc trung bình V= 45km/h. Biết nửa thời gian đầu vận tốc của ô tô là V 1= 50km/h. Tính vận tốc của ô tô trong nửa thời gian sau (cho rằng trong các giai đoạn ô tô chuyển động đều). - Dạng 2: Tính khoảng thời gian cần để hai vật gặp nhau, đi gặp nhau, (ngược chiều) và đuổi kịp nhau (cùng chiều). 6
7. Ở dạng này giáo viên cần phân biệt và chỉ rõ cho học sinh thấy được mối quan hệ về quãng đường của 2 vật tham gia chuyển động. Chẳng hạn quãng đường vật 1 đi được là S1. Quãng đường vật 2 đi được là S2. Khoảng cách ban đầu giữa 2 vật là S Thì khi gặp nhau có S1+S1=S (ngược chiều) và S1- S2=S (cùng chiều) Điều này sẽ giúp học sinh giải bài tập một cách thuận tiện hơn. *Ví dụ: Hai người cùng xuất phát một lúc từ 2 địa điểm A và B cách nhau 75km. Người thứ nhất đi xe máy từ A về B với vận tốc 25km/h. Người thứ 2 đi xe đạp từ B ngược về A với vận tốc V 2= 12,5km/h. Hỏi sau bao lâu 2 người đó gặp nhau. Xác định chỗ gặp nhau (coi chuyển động của 2 người là đều). Ở bài tập này giáo viên phải cho học sinh thấy được chuyển động trên là chuyển động gì? Quan hệ quãng đường ra sao, thời gian đi của 2 người như thế nào? Từ đó học sinh sẽ tìm ra được lời giải. Giáo viên cho học sinh vẽ sơ đồ : Giáo viên hướng dẫn học sinh phân tích nội dung đầu bài tìm ra mối quan hệ: Ví dụ: Cùng xuất phát tới lúc gặp nhau thời gian như nhau, chuyển động ngược chiều thì S1+S2= 75 hay 25t + 12,5t = 75. 75 Suy ra t = 2 25 12,5 Vị trí gặp nhau cách A một đoạn AG = 25 x 2 = 50 km. Học sinh sẽ tiếp tục vận dụng kỹ năng giải phương trình để tìm ra thời gian gặp nhau. Dạng 3: Dạng bài tập 2 vật không cùng xuất phát cùng một thời điểm Ví dụ: “Lúc 7h sáng xe 1 xuất phát từ A đến B cách nhau 18 km. Sau 1h tại B xe 2 đi cùng chiều với xe 1. Hỏi sau bao lâu 2 xe gặp nhau biết 2 xe chuyển động thẳng đều, vận tốc xe 1 là 42km/h, vận tốc xe 2 là 30km/h. 7
8. Bài tập ở dạng này giáo viên có thể cho học sinh tự phân tích tìm tòi lời giải vì mối quan hệ quãng đường cũng tương tự như ở dạng 2. Học sinh sẽ phân biệt mối quan hệ thời gian từ đó lập được phương trình để giải Giáo viên cho học sinh lên bảng trình bày lời giải : S1- S2= S V1t- V2(t+1) = 18 42t- 30 (t+1) = 18 12t = 48 t= 4 Sau 4h thì hai xe gặp nhau Giáo viên cũng cần phải chú ý về cách trình bày của học sinh. Bởi vì học sinh giỏi hay có tính đại khái, chỉ cần lập phương trình là xong còn vấn đề giải là đơn giản. Nếu giáo viên cũng coi nhẹ vấn đề này sẽ gây tác hại không nhỏ đối với học sinh. Hậu quả là học sinh sẽ gặp nhiều khó khăn khi lập luận và nhiều khi tìm ra kết quả sai gây ảnh hưởng lớn đến kết quả học tập của học sinh. Thực tế trong các bài tập thuộc mỗi dạng sau khi học sinh phân tích tìm ra lời giải tôi đều cho các em trình bày cẩn thận và kiểm tra uốn nắn từng chi tiết nhỏ. Dạng 4: Dạng bài tập trong quá trình chuyển động ngoài vận tốc thực còn chịu ảnh hưởng của vật khác (người đi xe đạp ngược gió, xuôi gió, thuyền đI xuôI dòng, ngược dòng) Khi gặp các bài toán thuộc dạng này không ít học sinh mắc phải sai lầm là bỏ qua sức cản của gió ( chuyển động ngược gió, ngược dòng) và không tính đến tác dụng của vận tốc gió, dòng nước khi chuyển động xuôi. Vì vậy giáo viên cần chú ý nhấn mạnh cho học sinh ghi nhớ về vận tốc của chuyển động của vật còn phụ thuộc chịu ảnh hưởng của gió và nước (yếu tố khách quan) Chẳng hạn ở bài tập sau: “Một chiếc xuồng máy chuyển động trên một dòng sông. Nếu xuồng chạy xuôi dòng từ A đến B mất 2 giờ. Nếu chạy ngược dòng từ B đến A mất 4 giờ. 8