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

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 tạo 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 lí 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- 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. II- NỘI DUNG CỤ THỂ: 1. Kiến thức cơ bản: - Chuyển động đều là chuyển động 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, đơn vị s, h. + S là quãng đường vật đi được, đơn vị m, km. - Chuyển động không đều là chuyển động 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. Các dạng bài tập: 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: A B C Ÿ Ÿ Ÿ AC = AB + BC hay s1 = AB + s2 s2 V1t = AB + v2t ó (v1 – v2)t = AB (1) s1 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 học sinh tìm các đại lượng khác theo dạng toán tổng quát trên và vận dụng giải các bài tập nâng cao. Bài toán 2: Hai vật chuyển động cùng chiều không và chưa 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 (1) Vật 1 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 s s Hoặc: v1<v2 AB < CD Từ (1) 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 60km, chúng chuyển động cùng chiều từ A tới B. Vật đi từ A với vận tốc 30km/h, vật đi từ B với vận tốc 40km/h. a, Tính khoảng cách giữa hai vật sau 30 phút kể từ lúc xuất phát. b, Hai vật có gặp nhau không? Tại sao? Hướng dẫn: Khoảng cách giữa hai vật sau 30 phút (tức 0.5h) kể từ lúc xuất phát: Theo sơ đồ đường đi của hai vật (như sơ đồ trên) ta có: AC + CD = AB + BD Hay s1+ CD = AB + s2 V1t + CD = AB + v2t (V1 – v2)t = AB – CD CD = AB - (V1 – v2)t = 60 – (30 – 40)0.5 = 65km. 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 (1) Từ (1) 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: Thời điểm hai vật gặp nhau: 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) Điểm hai vật gặp nhau cách A: AC = v1t = 25 x 2 = 50 (km) Đáp số: t = 2h AC = 50km Bài toán 2: 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: A C D B Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ s1 s2 AB = AC + CD + DB AB – CD = AC + DB AB – CD = s1 + s2 AB - CD = v1t + v2t AB - CD = (v1 + v1)t (1) Từ phương trình (1) giáo viên hướng dẫn cho học sinh 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 C D B s1 s2 vật 1 vật 2 Hình 2 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ A C B D s1 s2 Gọi quãng đường vật 1 đi được: s1 = v1t Gọi quãng đường vật 2 đi được: 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 đến 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. Hướng dẫn: M (ô tô) N (xe máy) Tàu Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ A B C 8h 9h 6p 8h 30p 10h 30p - Gọi vận tốc M là v1, N là v2 ứng với các khoảng thời gian t1 và t2 ta có quãng đường tương ứng: 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: V1 > v2 B Ÿ v2 s1 – s2 = C (C là chu vi) A v1t – v2t = 3,14 x D (D là đường kính) v1 (v1- v2)t = 3,14 x D (1) Từ công thức (1) ta có thể tìm các đại lượng V1, v2, t, hoặc D khi biết các đại lượng khác. Bài toán 2: 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 (1) Từ (1) ta có thể tính được các đại lượng trong công thức khi biết các đại lượng còn lại. A B v v 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: Khi nước chảy vận tốc thực của xuồng, canô, thuyền… lúc xuôi dòng là: v = vx + vn Khi nước chảy vận tốc thực của xuồng, canô, thuyền… lúc ngược dòng là: v = vx - vn Khi nước yên lặng thì: vn = 0 Khi xuồng trôi theo dòng nước thì: v = vn Ví dụ 1: Một chiếc xuồng máy chạy từ bến sông A đến bến sông B cách nhau 120 km. Vận tốc của xuồng khi nước yên lặng là 30 km.Sau bao lâu xuồng đến B nếu: Nước sông không chảy. Nước sông chảy từ A đến B với vận tốc 5 km/h. Hướng dẫn: Gọi vx , vn là vận tốc của xuồng khi nước yên lặng và vận tốc của dòng nước. t, t' là thời gian xuồng đi từ A đến B khi nước không chảy và khi xuôi dòng. Thời gian xuồng từ A đến B khi nước không chảy: Vận tốc thực của xuồng khi xuồng xuôi dòng là: Thời gian xuồng xuôi dòng từ A đến B là: Vậy xuồng đi từ A đến B: Nếu nước không chảy là 4h. Nếu xuôi dòng là 3,43h. Ví dụ 2: Một xuồng máy chạy xuôi dòng từ xuôi dòng từ địa điểm A tới địa điểm B, rồi lại chạy ngược dòng từ B về A với tổng thời gian là 4h48 phút. Biết vận tốc của xuồng máy khi nước yên lặng là 20 km/h và vận tốc của nước so với bờ sông là 5 km/h. Tính quãng đường từ A đến B. Hướng dẫn: Gọi vx , vn , v, v' là vận tốc của xuồng khi nước yên lặng, vận tốc của dòng nước, vận tốc của xuồng khi xuôi dòng và vận tốc của xuồng khi ngược dòng. t, t, t là thời gian xuồng xuôi dòng, xuồng ngược dòng và tổng thời gian xuồng xuôi dòng và ngược dòng. Vận tốc của xuồng khi xuôi dòng và khi ngược dòng lần lược là: v = vx + vn v' = vx - vn Thời gian xuồng máy xuôi dòng từ A đến B là: Thời gian xuồng máy ngược dòng từ B về A là: Tổng thời gian xuồng xuôi dòng và ngược dòng là: Độ dài quãng đường AB là: Vậy độ dài của quãng đường AB là 75km. 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 hành 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? 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 xong, Hỏi về A đúng dự định thì sau đó ca nô phải đi với vận tốc bao nhiêu? KẾT QUẢ THU ĐƯỢC: Trong một vài năm qua tôi đã dạy thử nghiệm ở hai lớp tại hai trường tôi và đã có kết quả: Năm học 2007-2008( LÊ LỢI) Khối lớp Số học sinh Số học sinh đạt loại giỏi Tỉ kệ % 8 12 6 60% Năm học 2008-2009( LÊ LỢI) Khối lớp Số học sinh Số HS đạt loại giỏi Tỉ kệ % 8 12 8 67% Năm học 2009-2010( ĐẤT BẰNG) Khối lớp Số học sinh Số HS đạt loại giỏi Tỉ kệ % 8 12 10 83% 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, là điều rất quý đối với các học sinh củng như của chính bản thân và của nhà trường. 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. C- PHỤ LỤC: 1. Lí do chọn đề tài Trang 1 2. Tên đề tài Trang 2 NỘI DUNG CỤ THỂ 3. Kiến thức cơ bản Trang 2 4. Các dạng bài tập: Dạng 1(Toán hiệu vận tốc) Trang 3 5. Dạng 2(Toán cộng vận tốc) Trang 5 6. Dạng 3(Chuyển động tròn) Trang 9 7. Dạng 4(Dạng toán chuyển động khác) Trang 9 8. Bài tập áp dụng Trang 11 9. Kết quả thu được Trang 12 10. Kết luận Trang 12 D- CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO: SGK vật lí 8, Vũ Quang, Nxb Giáo dục, 2010. SGV vật lí 8, Vũ Quang, Nxb Giáo dục, 2004. SBT vật lí 8, Vũ Quang, Nxb Giáo dục, 2009. Phương pháp giải bài tập vật lí trung học cơ sở, Nguyễn Thanh Hải, Nxb Giáo dục, 2004. Bài tập nâng cao vật lí 8, Nguyễn Quang Điển, ĐHQG TP Hồ Chí Minh, 2007. 270 bài tập vật lí 8, Nguyễn Quang Điển, ĐHQG TP Hồ Chí Minh, 2004. Đất Bằng, ngày 08 tháng 02 năm 2011 Người thực hiện NGUYỄN ĐỨC QUỐC