Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Phương pháp giải toán chuyển động thẳng biến đổi đều

VẤN ĐỀ 2: PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Nắm được các bước giải bài toán lập phương trình chuyển động của chất điểm, cách vẽ đồ thị vận tốc - thời gian, từ độ thị lập lại phương trình vận tốc. - Nắm được các bước giải bài toán tìm vị trí và thời điểm gặp nhau của hai chất điểm cùng tham chuyển động. 2. Kĩ năng: - Giải được các bài toán đã nêu ở trên. - Thực hiện các phép toán chính xác, trình bày logic bài toán . - Kĩ năng vẽ đồ thị. 3. Thái độ: Tích cực tham gia tìm hiểu vấn đề cùng giáo viên. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Hệ thống kiến thức và phương pháp giải các bài toán . 2. Học sinh: Chuẩn bị các bài toán đã giao làm ở nhà. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ và hệ thống kiến thức. (10 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Viết công thức tính độ lớn của vận tốc tức thời ? - Viết công thức tính độ lớn của gia tốc ? Giá trị của như thế nào trong từng loại chuyển động ? - Viết công thức tính vận tốc vào thời điểm t bất kỳ ? Dấu của v0 và a như thế nào trong từng loại chuyển động ? - Viết công thức tính quãng đường đi được ? - Viết công thức liên hệ giữa gia tốc, vận tốc và quãng đường đi được ? - Dạng phương trình chuyển động ? - Dạng đồ thị vận tốc-thời gian ? - Độ lớn vận tốc tức thời: v = : NDĐ : CDĐ - Công thức tính gia tốc : a = = : NDĐ : CDĐ - Công thức tính vận tốc vào thời điểm t bất kỳ: v = v0 + a.t - Quãng đường đi được: : NDĐ : CDĐ s = v0.t + a.t2 - Công thức liên hệ giữa gia tốc, vận tốc và quãng đường đi được: : NDĐ : CDĐ - Phương trình chuyển động có dạng: x = x0 + v0.t + a.t2 - Là đường thẳng. I. Các công thức cần ghi nhớ 1. Độ lớn vận tốc tức thời: v = 2. Công thức tính gia tốc : : CĐTNDĐ : CĐTCDĐ a = = 3. Công thức vận tốc vào thời điểm t bất kỳ: : CĐTNDĐ : CĐTCDĐ v = v0 + a.t : CĐTNDĐ : CĐTCDĐ 4. Quãng đường đi được: s = v0.t + a.t2 5. Công thức liên hệ giữa gia tốc, vận tốc và quãng đường đi được: : CĐTNDĐ : CĐTCDĐ 6. Phương trình chuyển động: x = x0 + v0.t + a.t2 * Chú ý: Quãng đường đi được của chất điểm có thể được tính bằng công thức: s = 7. Đồ thị vận tốc thời gian: là đường thẳng. 2.Hoạt động 2: Trình bày phương pháp giải các bài toán (13 phút) II. Phương pháp giải toán: 1. Bài toán 1: Viết phương trình chuyển động của chất điểm - Bước 1: Chọn hệ qui chiếu và viết dạng phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều. + Chọn O làm gốc tọa độ, trục tọa độ Ox theo phương chuyển động, chiều dương của trục Ox là chiều chuyển động của vật. Mốc thời gian là lúc vật bắt đầu chuyển động.(t = 0) + Phương trình chuyển động của vật có dạng: x = x0 + v0.t + a.t2 (*) - Bước 2: Xác định các giá trị x0 và v0 và a. + Nếu vị trí xuất phát trùng với gốc tọa O thì x0 = 0. : Nếu cùng chiều dương đã chọn. : Nếu ngược chiều dương đã chọn. + Nếu vật xuất phát tại vị trí A cách gốc tọa độ O một đoạn là a thì: x0 = = + v0 > 0 nếu vật chuyển động cùng chiều dương đã chọn, v0 < 0 vật chuyển động chiều chiều dương đã chọn. + a > 0 nếu vật chuyển động nhanh dần đều cùng chiều dương đã chọn hoặc nếu vật chuyển động chậm dần đều ngược chiều dương đã chọn. + a < 0 nếu vật chuyển động chậm dần đều cùng chiều dương đã chọn hoặc nếu vật chuyển động nhanh dần đều ngược chiều dương đã chọn. - Bước 3: Thay các giá trị x0, v0 và a vừa tìm được vào phương trình (*) ta được phương trình chuyển động. 2. Bài toán 2: Tìm vị trí và thời điểm gặp nhau của hai chất điểm cùng tham chuyển động. - Bước 1: Viết phương trình chuyển động cho từng vật trên cùng một hệ trục: ( Thực hiện như bài toán 1) x1 = x01 + v01.t + a1.t2 ; x2 = x02 + v02.t + a2.t2 - Bước 2: Tại thời điểm hai chất điểm gặp nhau: x1 = x2 Þ t - Bước 3: Vị trí gặp nhau: thay t vừa tìm đươc vào x1 hoặc x2. 3. Bài toán 3: Vẽ đồ thị vận tốc – thời gian - Bước 1: Viết phương trình vận tốc của vật (giống như cách viết phương trình chuyển động, nhưng khác dạng) - Bước 2: Lập bảng giá trị (v, t). - Bước 3: Biểu diễn từng cặp (v, t) vừa tìm được lên hệ tọa độ Decartes (Ovt). - Bước 4: Nối các điểm vừa biểu diễn ở trên ta được một đường thẳng, đường thẳng đó gọi là đồ thị vận tốc- thời gian. v v v0 v0 O t O t Nhanh dần đều Chậm dần đều 3. Hoạt động 3: Giải một bài toán cụ thể làm mẫu (20 phút) Bài toán: Ôtô thứ nhất chuyển động nhanh dần đều với gia tốc 1 m/s2, đi qua điểm A với vận tốc 3m/s. Cùng lúc đó ôtô thứ hai chuyển động ngược chiều, đa qua điểm B cách A 150m với vận tốc 2m/s và chuyển động nhanh dần đều với gia tốc 1m/s2. a. Viết phương trình chuyển động của hai xe trên cùng một hệ trục tọa độ ? b. Tìm thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau ? c. Tìm quãng đường mỗi xe đi được kể từ lúc bắt đầu khảo sát đến khi gặp nhau ? Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Đọc bài toán cho học sinh chép. - Để giải bài toán chuyển động trước hết ta cần chọn điều gì ? - Trong bài toán này chọn hệ qui chiếu như thế nào ? - Chép bài toán và tóm tắt bài toán. - Chọn hệ qui chiếu ? - Chọn gốc tọa O tại A, trục tọa độ Ox trùng với đường A B + O x Giải - Chọn gốc tọa O tại A, trục tọa độ Ox trùng với đường thẳng AB, chiều từ A đến - Viết dạng phương trình chuyển động của hai xe ? -Với từng xe yêu cầu học sinh xác định các giátrị ban đầu và gia tốc, sau đ1o viết phương trình chuyển động. - Hai xe gặp nhau khi nào ? - Yêu cầu học sinh tìm thời điểm gặp nhau từ điều kiện trên. - Từ kết quả câu b hãy tìm quãng đường của mỗi xe đi được từ lúc khảo sát đến khi gặp nhau ? - Kiểm tra đáp số . thẳng AB, chiều từ A đến B là chiều chuyển chuyển động. Mốc thời gian là lúc ôtô 1 qua A, ôtô 2 qua B. - phương trình chuyển động của hai ôtô có dạng: x = x0 + v0.t + a.t2 (t ³ 0) - Học sinh tự xác định và viết phương trình chuyển động cho mỗi xe ? - Khi x1 = x2 - Tự giải. - Tự giải - Chép bài vào vở. B là chiều chuyển chuyển động. Mốc thời gian là lúc ôtô 1 qua A, ôtô 2 qua B. a. phương trình chuyển động của hai ôtô có dạng: x = x0 + v0.t + a.t2 (t ³ 0) + Ôtô 1: x01 = 0; v01 = 3m/s; a1 = 1m/s2 ® x1 = 3.t + t2 (m;s) + Ôtô 2: x01 = 150; v01 = - 2m/s; a1 = -1m/s2 ® x2 = 150 – 2.t - t2 (m;s) b. Khi hai ôtô gặp nhau: x1 = x2 Û 3.t + t2 = 150 – 2.t - t2 Û t2 + 5.t – 150 = 0 Û - Vì t ³ 0 nên ta chọn t = 10s. - Khi t = 10s, ta có x1 = x2 = 3.10 + 102 = 80m. Vậy sau 10s, hai xe gặp nhau tại vị trí cách A 80m. c. Quãng đường ôtô 1 đi được là: s1 = = = 80m. Quãng đường ôtô 2 đi được: s2 = = = 70m. 4.Hoạt động 4: Giao nhiệm vụ về nhà Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh - Về nhà làm các bài tập: 3.13, 3.14, 3.15, 3.16, 3.17, 3.18, 3.19. - Chép vào IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY