Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tiết 1 - Bài 1: Chuyển động cơ (tiết 13)

Trường THPT Phạm Phú Thứ Ngày soạn: 18/08/2011 Người soạn: Nguyễn Quốc Trưởng Lớp 10 Tiết: 1 Bài: 1 CHUYỂN ĐỘNG CƠ (Chương trình chuẩn) I. MỤC TIÊU 1. a) Trả lời được các câu hỏi: - Chuyển động là gì? - Quỹ đạo của chuyển động là gì? b) Nêu được những ví dụ cụ thể về: chất điểm, vật làm mốc, mốc thời gian. c) Phân biệt được hệ toạ độ và hệ quy chiếu. d) Phân biệt được thời điểm với thời gian (khoảng thời gian). 2. a) Trình bày được cách xác định vị trí của một điểm trên một đường cong và trên một mặt phẳng. b) Giải được bài toán đổi mốc thời gian. II. CHUẨN BỊ Giáo viên: - Xem phần tương ứng trong SGK Vật lí 8 để biết HS đã được học những gì ở THCS. - Nên chuẩn bị trước một số ví dụ thực tế về việc xác định vị trí của một điểm để cho HS thảo luận. Ví dụ: Hãy tìm cách hướng dẫn một du khách du lịch về vị trí của một địa danh ở địa phương. - Dự kiến nội dung ghi bảng III. THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Bước 1: Ổn định và kiểm tra sĩ số lớp. Bước 2: Hoạt động dạy học. Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Nội dung trọng tâm Hoạt động1. (7 phút) Tìm hiểu khái niệm chất điểm, quỹ đạo chuyển động và nhắc lại khái niệm chuyển động. Cá nhân nhắc lại khái niệm chất điểm. Cá nhân trả lời câu hỏi của GV. Tùy học sinh. Có thể là: - Một chiếc ôtô đang đi từ Hà Nội đến Hải Phòng. - Một quả bóng đang lăn trên bàn... Trả lời C1: Tính tỉ số để có tỉ lệ xích, áp dụng với đường kính của Mặt Trời và Trái Đất. Cá nhân đọc sách. Nhắc lại khái niệm chuyển động cơ học. Trả lời: Chuyển động cơ của một vật (gọi tắt là chuyển động) là sự thay đổi vị trí của vật đó so với các vật khác theo thời gian. HS tìm hiểu khái niệm quỹ đạo. ². Khi cần theo dõi vị trí của một vật nào đó trên bản đồ (ví dụ xác định vị trí của một chiếc máy bay trên đường từ Hà Nội đến TP. Hồ Chí Minh chẳng hạn) thì trên bản đồ không thể vẽ cẩ chiếc máy bay mà chỉ có thể biểu thị bằng một chấm nhỏ. Chiều dài của máy bay là rất nhỏ so với quãng đường bay. Máy bay được coi là một chất điểm. O. Khi nào một vật chuyển động được coi là một chất điểm? O. Nêu một vài ví dụ về một vật chuyển động được coi là một chất điểm và không được coi là chất điểm? O. Hoàn thành yêu cầu C1. GV yêu cầu HS đọc mục 1 SGK để biết thêm thông tin về chất điểm. ². Nhắc lại khái niệm về chuyển động cơ học (hay còn gọi là chuyển động cơ) của một vật? (đã được học ở chương trình lớp 8). ². Trong thời gian chuyển động, mỗi thời điểm nhất định thì chất điểm ở một vị trí xác định. Tập hợp tất cả các vị trí của một chất điểm chuyển động tạo ra một đường nhất định. Đường đó là quỹ đạo của chuyển động. PHẦN I: CƠ HỌC Chương 1: Động học chất điểm. Tiết 1: Chuyển động cơ. I. Chuyển động cơ. Chất điểm. 1. Chuyển động cơ: Chuyển động cơ của một vật (gọi tắt là chuyển động) là sự thay đổi vị trí của vật đó so với vật khác theo thời gian. 2. Chất điểm - Một vật chuyển động được coi là một chất điểm nếu kích thước của nó rất nhỏ so với độ dài đường đi (hoặc so với khoảng cách mà ta để cập đến) Khi một vật được coi như là một chất điểm thì khối lượng của vật xem tập trung tại chất điểm đó. 3. Quỹ đạo. Khi chuyển động chất điểm tạo ra một đường nhất định. Đường đó gọi là quỹ đạo của chuyển động. Hoạt động 2. (15 phút) Tìm hiểu cách xác định vị trí của vật trong không gian. Cá nhân nhắc lại khái niệm vật mốc, thước đo. Vật mốc dùng để xác định vị trí ở một thời điểm nào đó của một chất điểm trên quỹ đạo của chuyển động. Cá nhân đọc SGK và trả lời câu hỏi của GV. Tìm hiểu khái niệm hệ tọa độ. Cá nhân đọc SGK để trả lời câu hỏi của GV. Hình 1 Kéo dài tia Ox rồi chiếu điểm M xuống các trục đó (hình 1). Nhận xét: Tọa độ của điểm M là các đại lượng đại số. Hình 2 Chọn điểm M như ở hình 2, ta thu được tọa độ điểm M là: = 2,5m, = 2m O. Tác dụng của vật mốc? ². Khi đi đường, chỉ cần nhìn vào cột cây số bên đường là ta có thể biết được ta đang cách một vị trí nào đó bao xa. O. Đọc mục II.1 SGK và trả lời các câu hỏi: - Làm thế nào để xác định vị trí của một vật nếu biết quỹ đạo chuyển động? - Hoàn thành yêu cầu C2. - Trên hình 1.2 vật được chọn làm mốc là điểm O. Chiều từ O đến M được chọn là chiều dương của chuyển động nếu đi theo chiều ngược lại là đi theo chiều âm. - Thông thường người ta chọn những vật đứng yên trên bờ hoặc dưới sông làm vật mốc. ². Như vậy, nếu cần xác định vị trí của một chất điểm trên quỹ đạo chuyển động ta chỉ cần có một vật mốc, chọn chiều dương rồi dùng thước đo khoảng cách từ vật đó đến vật mốc. O. Nếu cần xác định vị trí của một chất điểm trên một mặt phẳng thì làm thế nào? Ví dụ muốn chỉ cho người thợ khoan tường vị trí để treo một chiếc đèn chùm thì ta phải vẽ như thế nào trên bản thiết kế? ². Muốn vậy người ta sử dụng phép chiếu vuông góc lên một hệ tọa độ. Hệ tọa độ mà chúng ta thường dùng là hệ tọc độ gồm hai đường Ox, Oy vuông góc với nhau. Điểm O là gốc tọa độ O. Muốn xác định vị trí của điểm M trên một mặt phẳng ta làm như thế nào? O. Dịch điểm M sang bên trái của trục Oy rồi xác định tọa độ của điểm M. Tọa độ của điểm M phụ thuộc như thế nào vào việc chọn hệ tọa độ xOy? O. Hoàn thành yêu cầu C3. Hướng dẫn: Có thể chọn gốc tọa độ trùng với bất kỳ điểm nào trong bốn điểm A, B, C, D. Tuy nhiên để thuận tiện người ta thường chọn điểm A làm gốc tọa độ. ². Để xác định vị trí của một chất điểm, tùy thuộc vào quỹ đạo và loại chuyển động mà người ta có nhiều cách chọn hệ tọa độ khác nhau. Ví dụ như hệ tọa độ cầu, hệ tọa độ trụ... Hệ tọa độ mà chúng ta thường dùng là hệ tọa độ Đề-các vuông góc. II. Cách xác định vị trí của vật trong không gian. 1. Vật làm mốc và thước đo: Nếu đã biết quỹ đạo của vật, ta chỉ cần chọn một vật làm mốc và một chiều dương trên đường đó là có thể xác định được chính xác vị trí của vật bằng cách dung một thước đo chiều dài đoạn đường từ vật làm mốc đến vật. 2. Hệ toạ độ: Để xác định vị trí của điểm M ta làm như sau: - Chọn chiều dương trên các trục Ox và Oy. - Chiếu vuông góc điểm M xuống hai trục toạ độ Ox và Oy. Hoạt động 3: (15 phút) Tìm hiểu cách xác định thời gian trong chuyển động. Suy nghĩ để trả lời câu hỏi của GV. - Chỉ rõ mốc thời gian để mô tả chuyển động của vật ở các thời điểm khác nhau. Dùng đồng hồ để đo khoảng thời gian. - Hiểu mốc thời gian là lúc xe bắt đầu khởi hành. HS phân biệt khái niệm thời điểm và thời gian. HS có thể làm việc cá nhânhoặc thảo luận theo nhóm để trả lời câu hỏi của GV. - Bảng giờ tàu cho biết thời điểm tàu bắt đầu chạy và thời điểm tàu đến các ga. - Tính thời gian tàu chạy bằng cách lấy hiệu số thời gian đến với thời gian bắt đầu đi. Bằng cách đó có thể xác định thời gian tàu đi giữa hai ga bất kì nếu bỏ qua thời gian nghỉ ở các ga. HS làm việc cá nhân để trả lời câu hỏi của GV. Trả lời: - Hệ tọa độ chỉ là một thành phần của hệ quy chiếu. - Hệ tọa độ chỉ cho phép xác định vị trí của vật. Hệ quy chiếu cho phép xác định không chỉ tọa độ mà còn xác định được thời gian chuyển động của vật, hoặc thời điểm tại một vị trí bất kì. ². Hằng ngày, ta thường nói: Chuyến xe đó khởi hành lúc 8h, bây giờ đã đi được 30 phút. Như vậy, 8h là mốc thời gian (hay gọi là gốc thời gian) để xác định thời điểm xe bắt đầu chuyển động và dựa vào mốc đó xác định thời gian xe đã đi. O. Tại sao phải chỉ rõ mốc thời gian và dùng dụng cụ gì để đo khoảng thời gian trôi đi kể từ mốc thời gian? O. Cùng một sự kiện nhưng có thể so sánh với các mốc thời gian. Tuy nhiên nếu nói xe đi được 30 phút rồi thì ta đã hiểu mốc thời gian được chọn là thời điểm nào? ². Mốc thời gian là thời điểm ta bắt đầu tính thời gian. Để đơn giản ta đo và tính thời gian từ thời điểm vật bắt đầu chuyển động. O. Hoàn thành yêu cầu C4. - Bảng giờ tàu cho biết điều gì? - Xác định thời điểm tàu bắt đầu chạy và thời gian tàu chạy từ Hà Nội vào Sài Gòn? O. Các yếu tố cần có trong một hệ quy chiếu? O. Phân biệt hệ tọa độ và hệ quy chiếu? Tại sao phải dùng hệ quy chiếu? Hệ quy chiếu gồm vật mốc, hệ tọa độ, thước đo, một mốc thời gian và đồng hồ. Tuy nhiên, để đơn giản thì chỉ cần theo công thức sau: Hệ quy chiếu = Hệ tọa độ + đồng hồ III. Cách xác định thời gian trong chuyển động. 1. Mốc thời gian và đồng hồ: Để mô tả chuyển động của một vật ta phải biết toạ độ của vật đó ở những thời điểm khác nhau. Muốn thế ta phải chỉ rõ mốc thời gian (hoặc gốc thời gian), tức thời điểm bắt đầu đo thời gian và đo khoảng thời gian trôi đi kể từ mốc thời gian bằng một chiếc đồng hồ. 2. Thời điểm và thời gian: Nếu chọn mốc thời gian là thời điểm vật bắt đầu chuyển động thì số chỉ của thời điểm sẽ trùng với số đo khoảng thời gian đã trôi qua kể từ mốc thời gian. IV. Hệ quy chiếu : Một hệ quy chiếu bao gồm: - Một vật làm mốc, một hệ toạ độ gắn với vật làm mốc. - Một mốc thời gian và một đồng hồ. Hoạt động 4. (6phút) Củng cố vận dụng Tự khắc sâu kiến thức đã học Phân biệt các khái niệm: - Thời gian và thời điểm. - Hệ tọa độ và hệ quy chiếu. GV nhắc lại nội dung chính của bài, đặc biệt là khái niệm về hệ tọa độ và mốc thời gian. Lưu ý học sinh tầm quan trọng của việc xác định hệ quy chiếu, chọn được hệ quy chiếu thích hợp sẽ khiến cho việc giải bài toán cơ học trở nên hơn giản hơn rất nhiều. Khi chọn hệ quy chiếu cần nói rõ hệ tọa độ và mốc thời gian cụ thể. O. Hoàn thành nội dung yêu cầu phiếu học tập. Còn thời gian thì GV có thể giải nhanh bài làm của HS. Hoạt động 5. (2 phút) Tổng kết bài học HS nhận nhiệm vụ học tập. GV nhận xét giờ học Bài tập về nhà: - Học thuộc lòng nội dung ở phần ghi nhớ, đọc mục Vật lí và khoa học và làm bài tập cuối bài, bài tập trong sách bài tập vật lí. - Ôn lại kiến thức về chuyển động đều đã học ở chương trình lớp 8. - Các kiến thức về hệ tọa độ, hệ quy chiếu. PHIẾU HỌC TẬP Câu 1: Trường hợp nào sau đây không thể coi vật chuyển động như một chất điểm: A. Chiếc xe ôtô chạy từ Hà Nội đến Quãng Ninh. B. Viên bi lăn trên mặt phẳng nghiêng. C. Quả Địa Cầu quay quanh trục của nó D. Con chim én bay đi tránh rét. Câu 2: Trong bảng giờ tàu sau, thời gian tàu chạy từ Huế đến Nha Trang là bao nhiêu? Vinh Huế Đà Nẵng Quãng Ngãi Nha Trang 0h53’ 8h05’ 10h54’ 13h37’ 20h26’ A. 8h05’ B. 20h26’ C. 28h31’ D. 12h21’ Câu 3: Hệ tọa độ cho phép ta xác định yếu tố nào trong bài toán cơ học? A. Vị trí của vật. B. Vị trí và thời điểm vật bắt đầu chuyển động. C. Vị trí và thời điểm vật ở vị trí đó. D. Vị trí và diễn biến của chuyển động. Câu 4: Một hệ quy chiếu cần có tối thiểu những yếu tố nào? A. Một vật làm mốc và một hệ tọa độ. B. Môt vật làm mốc và một mốc thời gian. C. Một hệ tọa độ và một thước đo. D. Một hệ tọa độ và một mốc thời gian. Câu 5: Một chiếc xe khởi hành từ Hà Nội lúc 12h, lúc 16h xe đi đến Tuyên Quang. Thời điểm xe bắt đầu đi và thời gian xe đi là: A. 12h và 12h B. 12h và 16h C. 12h và 4h D. 4h và 12h ĐÁP ÁN Câu 1. C; Câu 2. D; Câu 3. A; Câu 4. D; Câu 5. C. IV. RÚT KINH NGHIỆM