Đề tài Định hướng các dạng bài tập tự luận phần chuyển động cơ học vật lí 8 vào vấn đề ôn tập – bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường THCS

PHÒNG GD&ĐT QUỲNH LƯU TRƯỜNG THCS QUỲNH PHƯƠNG ------------------------------˜ & ™----------------------------- Sáng kiến kinh nghiệm Bộ môn : Vật lí Tên đề tài: Định hướng các dạng bài tập tự luận phần chuyển động cơ học vật lí 8 vào vấn đề ôn tập – bồi dưỡng học sinh giỏi” ở trường THCS Người viết: Hoàng Văn Sơn Năm học 2008-2009 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Chúng ta đang sống trong thế kỷ XXI, thế kỷ của trí tuệ và sáng tạo. Đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Ngành giáo dục phải có những đổi mới mạnh mẽ vươn tới sự phát triển ngang tầm của khu vực thế giới. Trước sự đổi mới của ngành giáo dục và đào tạo “ Nói không với tiêu cực trong thi cử và bệnh thành tích trong giáo dục”, mỗi giáo viên phải ý thức vào việc bồi dưỡng trí tuệ khoa học, năng lực sáng tọa cho thế hệ trẻ. Trong mấy năm gần đây ngành GD&ĐT đang chuyển mình sâu sắc, kể cả chất và lượng, phụ huynh, học sinh đều nhận thức cao về vấn đề học tập của con em mình về các môn học nói chung và môn Vật Lí nói riêng. Trước tình hình đòi hỏi và yêu cầu của thực tế như vậy, song chương trình SGK, SGV và các loại sách tham khảo chưa thực sự cụ thể hóa các dạng chương trình bồi dưỡng, nói cách khác là hướng dẫn cho học sinh nắm bắt các dạng toán một cách nhanh nhất, hiệu quả nhất chưa thực sự đáp ứng yêu cầu. Trong mấy năm qua giảng dạy môn Vật Lí ở trường THCS, rồi tham khảo các tài liêu, học hỏi kinh nghiệm của đồng nghiệp và sự tích lũy trau dồi của bản thân và quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi bộ môn vật kí ở trường đã nhận thấy được rằng các bài toán về “chuyển động cơ học” học sinh vẫn chưa có cách giải tổng quát. Điều này đã khiến tôi tìm tòi và mạnh dạn viết lên sáng kiến kinh nghiệm này với chủ đề “Định hướng các dạng bài tập tự luận phần chuyển động cơ học vật lí 8 vào vấn đề ôn tập – bồi dưỡng học sinh giỏi” ở trường THCS. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ: I/ CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO: SGK vật lí 8 SGV vật lí 8 SBT vật lí 8 Sách vật lí nâng cao 8 Câu hỏi và bài tập trắc nghiệm vật lí 8 Bài tập cơ bản và nâng cao vật lí 8 Tổng hợp kiến thức vật lí 8 200 bài tập vật lí chọn lọc THCS 500 bài tập vật lí THCS Các đề thi HSG Trường, Huyện, Tỉnh vật lí THCS các năm học trước các đề thi chọn vào trường chuyên II/ TÊN ĐỀ TÀI: Định hướng các dạng bài tập tự luận phần chuyển động cơ học vật lí 8 vào vấn đề ôn tập – bồi dưỡng học sinh giỏi” ở trường THCS. III/ NỘI DUNG CỤ THỂ: 1. Kiến thức cơ bản: - Chuyển động đều là CĐ mà vận tốc có độ lớn không thay đổi theo thời gian. Công thức: Trong đó: + v là vận tốc của vật, đơn vị m/s, km/h + t là thời gian vật đi hết quãng đường đó, dơn vị s, h. + S là quãng đường vật đi được, đơn vị m, km. - Chuyển động không đều là CĐ mà vận tốc có độ lớn thay đổi theo thời gian. Công thức tính vận tốc trung bình (dưới dạng tổng quát): s = v. t (Lưu ý: Vận tốc trung bình không được tính bằng: vTB = ) 2. Ví dụ cụ thể: Dạng 1: Hai vật chuyển động cùng chiều trên cùng một đường thẳng: ( Dạng toán hiệu vận tốc). Bài toán 1: Hai vật chuyển động cùng chiều gặp nhau: Tổng quát: Hai vật xuất phát cùng chiều từ A đến B. Một vật đi từ A, một vật đi từ B, gặp nhau tại C. Dạng toán này thường yêu cầu tìm thời gian t, hoặc tìm quãng đường AB, hoặc tìm vận tốc v1, v2 khi đã biết các đại lượng khác. Cách giải cho dạng toán này như sau: AC = AB + BC hay S1 = AB + S2 V1t = AB + v2t ó (v1 – v2)t = AB (1) A B C Ÿ Ÿ Ÿ AC = AB + BC hay S1 = AB + S2 V1t = AB + v2t ó (v1 – v2)t = AB (1) Từ (1) ta tìm được t khi biết AB và v1, v2 hoặc tìm AB khi biết t và v1, v2 ....... Ví dụ: Hai vật A và B cách nhau 1,5 km, lúc 8 giờ chúng chuyển động cùng chiều theo hướng từ A đến B và sau 0,6 giờ hai vật gặp nhau. Vật chuyển động từ A với vận tốc v1, vật chuyển động từ B với vận tốc v2 = .Tính vận tốc của mỗi vật? Hướng dẫn: Giả sử hai vật gặp nhau tại vị trí C, theo sơ đồ đường đi của hai vật (như sơ đồ trên) ta có: AC = AB + BC hay S1 = AB + S2 V1t = AB + v2t ó (v1 – v2)t = AB v1 – v2 = = = 2,5 (km/h) v1=2,5 + v2 Mặt khác: v2 = v2 = v2 = 2,5 km/h V1 = 5 km/h Bài toán này có thể hướng dẫn HS tìm các đại lượng khác theo dạng toán tổng quát trên và vận dụng giaior các bài tập nâng cao. Bài toán 1: Hai vật chuyển động cùng chiều không gặp nhau: Tổng quát: Giáo viên cũng triển khai như bài toán trên. Hai vật xuất phát cùng chiều. Một vật đi từ A sẽ tới C, một vật đi từ B sẽ tới D. Dạng toán này thường yêu cầu tìm thời gian t, hoặc tìm quãng đường AB và CD, hoặc tìm vận tốc v1, v2 khi đã biết các đại lượng khác. Cách giải cho dạng toán này như sau: AC + CD = AB + BD Vật Vật 2 Hay S1+ CD = AB + S2 A B C D V1t + CD = AB + v2t Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ (V1 – v2)t = AB – CD (2) Nếu thấy: v1>v2 AB > CD S1 S2 Hoặc: v1<v2 AB < CD Từ (2) ta tìm được t khi biết AC, BD và v1, v2 hoặc tìm CD khi biết t, AB và v1, v2 ....... Ví dụ: Hai vật A và B cách nhau 24km, lúc 8 giờ chúng chuyển động cùng chiều từ A tới B. Vật đi từ A với vận tốc 42km/h, vật đi từ B với vận tốc 36km/h. a, Tính khoảng cách hai vật gặp nhau sau 45 phút? b, Hai vật có gặp nhau không? Nếu có chúng gặp nhau lúc mấy giờ, ở đâu? Hướng dẫn: a, Giả sử sau 45 phút = 3/4 giờ vật đi từ A tới B với quãng đường S1, vật đi từ B tới D với quãng đường S2. Và sau một thời gian đi tiếp chúng gặp nhau tại E. Ta có: AC + CD = AB + BD S1 + CD = AB + S2 V1t + CD = AB + v2t (V1 – v2)t = AB – CD AB - (V1 – v2)t = CD 24 – (42-36) = CD CD = 19,5(km). b, Khi hai vật gặp nhau tai E: AE = BE +AB Gọi quãng đường AE là S1’, quãng đường BE là S2’, thời gian gặp nhau là t’ thì: S1’ - S2’ = AB (v1 – v2) t’ = AB t’ = = = 4(h) AE = 42 x 4 = 168 (km) Thời gian gặp nhau lúc: 8h + 4h = 12h. Đáp số: a, CD = 19,5(km). b, AE = 168 (km) Có gặp nhau. Thời gian gặp nhau lúc: 12h. Dạng 2: Hai vật chuyển động ngược chiều trên cùng một đường thẳng: ( Dạng toán cộng vận tốc). Bài toán 1: Hai vật chuyển động ngược chiều gặp nhau: Tổng quát: Giả sử hai vật cùng xuất phát từ hai điểm A và B ngược chiều nhau và gặp nhau tại C. Với các yêu cầu cần tìm v1, v2, AB hoặc AC và CB ta dựa vào lập luận sau: AB = AC + CB AB = v1t + v2t AB = (v1 + v1)t (3) Từ (3) tìm các đại lượng cần thiết: AB hoặc v1, v2 hoặc t. A C B Ÿ Ÿ Ÿ chỗ gặp nhau Ví dụ: Cùng một lúc, từ hai địa điểm A và B cách nhau 75km chuyển động ngược chiều nhau. Vật đi từ A với vận tốc 25km/h, vật đi từ B với vận tốc 12,5km/h. Hỏi sau bao lâu hai vật gặp nhau, điểm gặp nhau cách A một khoảng bao nhiêu? Hướng dẫn: Gọi điểm gặp nhau của hai vật tại C (có dạng đường biểu diễn trên), ta có: AB = AC + CB AB = v1t + v2t AB = (v1 + v1)t t = = = 2 (h) AC = v1t = 25 x 2 = 50 (km) Đáp số: t = 2h AC = 50km Bài toán 1: Hai vật chuyển động ngược chiều chưa gặp nhau: Tổng quát: Giả sử hai vật cùng xuất phát từ hai địa điểm A và B ngược chiều nhau và sau một thời gian còn cách nhau một khoảng CD. Cách giải dạng toán này như sau: Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ A C D B S1 S2 AB = AC + CD + DB AB – CD = AC + DB AB – CD = S1 + S2 AB - CD = v1t + v2t AB - CD = (v1 + v1)t (4) Từ PT (4) giáo viên hướng dẫn cho HS tìm các đại lượng cần thiết trong bài toán dựa vào các dự liệu đã cho. Ví dụ: Hai vật chuyển động thẳng đều trên cùng một đường thẳng. Nếu đi ngược chiều để gặp nhau thì sau 10 giây khoảng cách giữa hai vật giảm 12m, nếu đi cùng chiều thì sau 10 giây khoảng cách giữa hai vật chỉ giảm 5m. Hãy tìm vận tốc của mỗi vật đã đi sau 10 giây và quãng đường đi được của hai vật? Hướng dẫn: vật 1 vật 2 Hình 1 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ A B S1 S2 vật 1 vật 2 Hình 2 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ A B S1 S2 Gọi quãng đường vật 1 đi được: S1 = v1t ----------------------vật 2.............: S2 = v2t - Hình 1: Khi đi ngược chiều độ giảm khoảng cách của hai vật bằng tổng quãng đường hai vật đi được: S1 + S2 = 12(m) Ta có: S1 + S2 = (v1 + v2)t = 12 v1 + v2= = = 1,2 (*) - Hình 2: Khi đi cùng chiều độ giảm khoảng cách của hai vật bằng hiệu quãng đường hai vật đã đi: S1 - S2 = 5(m) Ta có: S1 - S2 = (v1 - v2)t = 5 v1 - v2= = = 0,5 (**) Lấy (*) cộng(**) ta có: 2v1 = 1,7 v1 = 0,85 (m/s) V2 = 1,2 – 0,85 = 0,35 (m/s) Quãng đường mỗi vật đi được: S1 = v1t = 0,85 x 10 = 8,5 (m) S2 = v2t = 0,35 x 10 = 3,5 (m) Đáp số: v1 = 0,85 (m/s) V2 = 0,35 (m/s) S1 = 8,5 (m) S2 = 3,5 (m) * BÀI TẬP MANG TÍNH PHÁT TRIỂN: Trên một đường ô tô đi qua 3 thành phố A, B, C (B nằm giữa A và C) có hai người chuyển động đều. M xuất phát từ A bằng ô tô, N xuất phát từ B bằng xe máy, họ khởi hành về phía C cùng vào hồi 8 giờ và đền C vào hồi 10giờ 30 phút (cùng ngày). Trên đường sắt kề bên đường ô tô một con tàu chuyển động từ C đến A gặp N vào hồi 8 giờ 30 phút và gặp M vào hồi 9 giờ 6 phút. Biết quãng đường AB bằng 75km và vận tốc con tàu bằng 2/3 vân tốc M. Tính quãng đường BC. (Trích đề thi chọn Phan Bội Châu 2005-2006) Hướng dẫn: M N Tàu 8h 30p Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ A 9h 6p B C - Gọi vận tốc M là v1, N là v2 ứng với các khoảng thời gian t1 và t2 ta có: S1 = v1t1 và S2 = v2t2 Theo dự kiện bài ra: v1t1 = v2t2 + AB (Dạng toán chuyển động cùng chiều gặp nhau tại C) (v1 – v2)t = AB (Vì xuất phát cùng một lúc và tới C cùng một lúc, tức là t1 = t2 = t ) v1 – v2 = v1 – v2 = = 30 v1 – v2 = 30 (1) Mặt khác tàu gặp N vào hồi 8 giờ 30 phút tức là N đã đi được 1/2h, gặp M hồi 9 giờ 6 phút tức là M đã đi được 11/10h. Ta có thời gian tàu đi từ khi gặp N và M là 36 phút. Ta có: (Theo bài ra: vt = v1) vt = v2 + (AB - v1) .v1 = v2 + (AB - v1) v1 = v2 + AB - v1 v1 + v1 = v2 + AB 3v1 = v2 + 150 v2 = 3v1 – 150 (2) Thay (2) vào (1) ta có: v1 – (3v1 – 150) = 30 v1 = 60 (km/h) V2 = 30 (km/h) Quãng đường BC = v2t2 = 30 x 2,5 = 75 (km) Đáp số: BC = 75km. Dạng 3: Chuyển động tròn: Bài toán 1: Chuyển động tròn cùng chiều: A V1 > v2 Ÿ v2 S1 – S2 = C (C là chu vi) v1t – v2t = 3,14 x D (D là đường kính) (v1- v2)t = 3,14 x D (1) v1 Từ công thức (1) ta có thể tìm các đại lượng V1, v2, t, hoặc D khi biết các đại lượng khác. Bài toán 1: Chuyển động tròn ngược chiều: Giả sử hai vật cùng xuất phát từ hai điểm A và B chuyển động ngược chều gặp nhau tại C. Khi đó tổng quãng đường hai vật đi được bằng chu vi đường tròn: S1 + S2 = 3,14 x D (v1+v2)t = 3,14 x D (2) Từ (2) ta có thể tính được các đại lượng trong công thức khi biết các đại lượng còn lại. A B Ÿ Ÿ Ÿ C Dạng 4: Dạng toán chuyển động khác: Chuyển động của ca nô, tàu bè, xuồng máy trên sông có sự tham gia chuyển động của dòng nước: Ví dụ: Một chiếc xuồng máy chuyển động xuôi dòng nước giữa hai bến sông cách nhau 100km. Khi cách đích 10km thì hỏng máy. a, Tính thời gian xuồng máy đi hết đoạn đường đó biết rằng vận tốc của xuồng đối với nước là 35km/h và của nước là 5km/h. Thời gian sửa mất 12ph, sau khi sửa vẫn đi với vận tốc như cũ. b, Nếu xuồng không phải sửa thì về đến nơi mất bao lâu? Đáp án: a, t = 2h40ph30s b, t’ = 4h15ph BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Một người đi bộ từ A đến B (AB = 20km) với vận tốc v1 = 5km/h. Người này cứ đi được 5km thì nghỉ 30 phút, rồi tiếp tục. Cùng lúc một người khác đi xe đạp khởi hảnh từ B về A với vận tốc v2 = 20 km/h, và cứ đi đến cuối đường thì quay lại ngay. Sau khi cả hai người đã về đến B thì hành trình nói trên dừng lại. Hỏi trên đường họ gặp nhau mấy lần, cách A bao nhiêu km, những lần gặp nhau có đặc điểm gì? (Trích đề thi chọn đội sơ truyển HSG Tỉnh Huyện Quỳnh Lưu 2008-2009) Bài 2: Một ca nô dự định đi xuôi dòng từ A đến B rồi quay lại về A. Biết vận tốc của ca nô là 15km/h, vận tốc của dòng nước 3km/h, AB dài 24km. a, Tính thời gian chuyển động của ca nô theo dự định. b, Tuy nhiên trên đường quay về A, sau khi đi được quãng đường thì máy hỏng và sau 24 phút thì sửa song, Hỏi về A đúng dự định thì sau đó ca nô phải đi với vận tốc bao nhiêu? (Trích đề thi chọn HSG Huyện Quỳnh Lưu 2008-2009) KẾT QUẢ THU ĐƯỢC: Trong một vài năm qua tôi đã dạy thử nghiệm ở hai lớp tại trường tôi và đã có kết quả: Năm học 2007-2008 Khối lớp Số học sinh Số HS dạt loại giỏi Tỉ kệ % 8 20 12 60% Năm học 2008-2009 Khối lớp Số học sinh Số HS dạt loại giỏi Tỉ kệ % 8 20 16 80% KẾT LUẬN: Đề tài “Định hướng các dạng bài tập tự luận phần chuyển động cơ học vật lí 8 vào vấn đề ôn tập – bồi dưỡng học sinh giỏi” ở trường THCS” là kinh nghiệm được rút ra trong quá trình ôn tập và bồi dưỡng học sinh giỏi. Kết quả những năm gần đây thấy các em học sinh hứng thú, ham học bộ môn vật lí hơn, số lượng học sinh giỏi tăng rõ rệt. Tuy nhiên kinh nghiệm cá nhân vẫn còn hạn chế, còn nhiều thiếu sót, tôi rất mong sự đóng góp của các đồng nghiệp. Xin chân thành cảm ơn. Quỳnh Phương, ngày 18 tháng 4 năm 2009 Người thực hiện Hoàng Văn Sơn