Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Phương pháp giải toán trong chuyển động rơi tự do

Vấn đề 4: PHƯƠNG PHÁP GIẢI TOÁN TRONG CHUYỂN ĐỘNG RƠI TỰ DO I.MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Nắm được những đặc điểm của chuyển động rơi tự do. - Hiểu và viết được công thức tính vận tốc và quãng đường đi được trong chuyển động rơi tự do. 2. Kĩ năng: - Vận dụng các công thức trên để tìm các đại lượng như: thời gian rơi, quãng đường rơi, vận tốc rơi trong chuyển động rơi tự do của các vật. - Thực hiện các phép toán đại số chính xác. II.CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: - Phương pháp giải toán. - Giải một vài tập trước. 2. Học sinh: Làm các bài tập đã giao ở nhà. III.TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC 1. Hoạt động 1: Kiểm tra bài củ và ôn lại kiến thức của bài (10 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức * Nêu đặc điểm của chuyển động rơi tự do ? - Viết công thức tính vận tốc trong chuyển động rơi tự do ? - Viết công thức tính quãng đường ? - Viết công thức Công thức liên hệ giữa gia tốc, vận tốc, quãng đường ? * Đặc điểm của chuyển động rơi tự do - Phương của chuyển động rơi tự do là phương thẳng đứng. - Chiều từ trên xuống dưới. - Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều với gia tốc bằng g. - Công thức tính vận tốc: v = g.t - Công thức tính quãng đường trong chuyển động tự do: - Từ v = g.t ® t = thay vào công thức quãng đường ta có: v2 = 2g.s. I. Các kiến thức cần nhớ 1. Đặc điểm của chuyển động rơi tự do: - Phương của chuyển động rơi tự do là phương thẳng đứng. - Chiều từ trên xuống dưới. - Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều với gia tốc bằng g. 2. Công thức tính vận tốc: v = g.t; t là thời rơi. 3. Công thức tính quãng đường trong chuyển động tự do: ; t là thời gian rơi. 4. Công thức liên hệ giữa gia tốc, vận tốc, quãng đường: v2 = 2g.s 2. Hoạt động 2: Trình bày phương pháp giải toán cơ bản (18 phút) II. Phương pháp giải toán trong chuyển động rơi tự do O ( t = 0, v0 = 0) t ¹ 0 s + y - Bước 1: Chọn hệ qui chiếu (nếu đề bài không chọn) + Gốc tọa độ O: là vị trí rơi của vật, trục tọa độ Oy theo phương thẳng đứng chiều dương hướng từ trên xuống. (a = g) + Gốc thời gian: lúc vật bắt đầu rơi (t = 0) - Bước 2: Tìm các đại lượng theo yêu cầu bài toán thường gặp như sau: * Trường hợp vận tốc đầu v0 = 0. 1. Vận tốc rơi vào thời điểm t là: v = g.t ® Thời gian rơi: t = 2. Vận tốc rơi trước đó ns (t1 = t – n): vt – n = g.(t – n) ® Độ tăng vận tốc: Dv = v – vt - n 3. Quãng được rơi trong khoảng thời gian t: ® Thời gian rơi: 4. Quãng được rơi được trước đó ns: st – n = a. Quãng đường vật rơi được từ thời điểm t – n đến thời điểm t là: Ds = s - st – n = - Û Ds = n.g.(t - ) b. Thời gian rơi: t = O ( t = 0, v0 ¹0) t ¹ 0 s + y * Trường hợp vận tốc đầu v0 ¹ 0 1. Vận tốc rơi vào thời điểm t là: v = v0 + g.t ® Thời gian rơi: t = v0 > 0 nếu vật được thả cùng chiều dương đã chọn, v0 < 0 nếu vật được ném ngược chiều chiều dương đã chọn. 2. Vận tốc rơi trước đó ns (t1 = t – n): vt – n = v0 + g.(t – n) ® Độ tăng vận tốc: Dv = v – vt - n 3. Quãng được rơi trong khoảng thời gian t: ® Thời gian rơi ta giải phương trình bậc 2 theo t lấy nghiệm t dương. 4. Quãng được rơi được trước đó ns: st – n = a. Quãng đường vật rơi được từ thời điểm t – n đến thời điểm t là: Ds = s - st – n = - Û Ds = n.g.t + n.v0 - n2. b. Thời gian rơi: t = - 4. Hoạt động 4: Giải một bài toán mẫu (15 phút) Bài toán: Một vật rơi tự do trong giây cuối cùng nó rơi được quãng đường dài 63,7m. Tính: a. Thời gian từ lúc bắt đầu rơi đến lúc chạm đất ? b. Quãng đường vật rơi được trong khoảng thời gian nói trên ? Lấy g = 9,8m/s2. Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức * Hướng dẫn học sinh tóm tắt bài toán. * Chọn hệ qui chiếu ? -Viết công thức tính quãng đường vật rơi được từ lúc bắt đầu rơi đến lúc chạm đất? * Viết công thức quãng đường vật rơi được từ lúc bắt đầu đến thời điểm trước khi chạm đất 1s ? - Quãng đường vật rơi được trong giây cuối cùng trước khi chạm đất bằng bao nhiêu ? - Từ đó tìm biểu thức tính thời gian rơi ? - Thay số tìm giá trị cụ thể của t theo số liệu bài toán ? - Quãng được vật rơi được trong khoảng thời gian nói trên bằng bao nhiêu ? * Tóm tắt: - Cho Ds = 63,7m; g = 9,8m/s2. - Tìm: t = ?; s = ? * Hệ qui chiếu: - Gốc tọa độ O: là vị trí rơi của vật, trục tọa độ Oy theo phương thẳng đứng chiều dương hướng từ trên xuống. (a = g) - Gốc thời gian: lúc vật bắt đầu rơi (t = 0) - Quãng đường vật rơi được từ lúc bắt đầu rơi đến lúc chạm đất là: - Quãng đường vật rơi được từ lúc bắt đầu đến thời điểm trước khi chạm đất 1s là: st – 1 = a. Quãng đường vật rơi được trong giây cuối cùng trước khi chạm đất là:Ds = s - st – 1 = - = g.(t - ) - Thời gian rơi: t = - Thay số ta có : t = b. Quãng được vật rơi được trong khoảng thời gian nói trên là: s = = 240m. Giải - Gốc tọa độ O: là vị trí rơi của vật, trục tọa độ Oy theo phương thẳng đứng chiều dương hướng từ trên xuống. Gốc thời gian: lúc vật bắt đầu rơi (t = 0) - Quãng đường vật rơi được từ lúc bắt đầu rơi đến lúc chạm đất là: - Quãng đường vật rơi được từ lúc bắt đầu đến thời điểm trước khi chạm đất 1s là: st – 1 = a. Quãng đường vật rơi được trong giây cuối cùng trước khi chạm đất là: Ds = s - st – 1 Û Ds = - = g.(t - ) ® Thời gian rơi: t = Thay số ta có : t = b. Quãng được vật rơi được trong khoảng thời gian nói trên là: = = 240m. 5. Hoạt động 5: Giao nhiệm vụ về nhà (2 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Làm thêm các bài tập trong sách bài tập: 4.10, 4.11, 4.12, 4.13-trang 19 2. Học bài để kiểm tra 15 phút. Chép yêu cầu giáo viên vào vở bài tập. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY