Giáo án Vật lý 10 (cơ bản) - Bài 1: Chuyển động cơ

BÀI 1: CHUYỂN ĐỘNG CƠ Chuyển động cơ. Chất điểm 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 các vật khác theo thời gian. 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 những khoảng cách mà ta đề cập). Quỹ đạo chuyển động: Quỹ đạo chuyển động là một đường tập hợp tất cả các vị trí cua một vật chuyển động. Cách xác định vị trí của một vật trong không gian. Cách xác định thời gian trong chuyển động. Gốc thời gian (hay mốc thời gian) là thời điểm bắt đầu đo thời gian của một vật chuyển động bằng một chiếc đồng hồ. Thời điểm: Thời gian: Hệ quy chiếu: Hệ quy chiếu gồm: Vật làm mốc, một hệ tọa độ gắn với vật làm mốc Mốc thời gian và đồng hồ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Hoạt động 1: đặt vấn đề Động học chất điểm (ĐHCĐ) là mộ phần của cơ học (CH) trong đó người ta nghiên cứu cách xác định vị trí của một vật trong không gian tại những thời điểm khác nhau và mô tả các tính chất chuyển động của một vật bằng các phương trình toán học nhưng chưa xét đến nguyên nhân chuyển động. Trước hết để tìm hiểu một số khái niệm về chuyển động và cách xác định vị trí của một vật trong không gian ứng với mỗi thời điểm khác nhau chúng ta cùng đi vào bài 1: chuyển động cơ. Hoạt động 2: Tìm hiểu các khái niệm trong chuyển động cơ Yêu cầu HS lấy ví dụ về chuyển động cơ của một vật Căn cứ vào đâu chúng ta có thể khẳng định một vật chuyển động hay đứng yên? Chuyển động cơ được định nghĩa ntn? Khi chiếc xe tải đang đi trên đường thì vị trí của xe tải thay đổi so với những vật nào và không thay đổi so với những vật nào? Đây chính là tính chất tương đối của chuyển động. Nó được thể hiện ở chỗ: một vật bất kì có thể chuyển động so với vật này nhưng có thể đứng yên so với vật khác. Do đó khi nói một vật chuyển động hay đứng yên chúng ta phải nói rõ nó chuyển động hay đứng yên so với vật nào. Chúng ta sẽ đi tìm hiểu khái niệm thứ 2 đó là chất điểm (2. chất điểm) Khi một ôtô chuyển động thẳng thì mỗi điểm trên mui xe đều đi thẳng, nhưng mỗi điểm trên bánh xe lại đi theo một đường cong. Hoặc khi một cầu thủ sút bóng, mới nhìn ta thấy quả bóng bật ra khỏi chân cầu thủ vạch lên một đường gần thẳng nhưng quan sát kĩ ta lại thấy khi bay quả bóng cũng chuyển động xung quanh nó. Như vậy việc xác định chính xác vị trí từng điểm của toàn vật trong chuyển động là rất phức tạp. Để đơn giản chúng ta xét trường hợp nếu một vật có kích thước rất nhỏ so với độ dài đường đi là một chất điểm và không quan tâm đến chuyển động quay của vật. Chảng hạn như chiếc ô tô đang chạy trên đường từ Hà Nội đến Hải Phòng chiếc ô tô này sẽ được coi là một chất điểm. Có thể coi trái đất là một chất điểm khi nó chuyển động trong hệ mặt trời được không? Như vậy một vật được coi là chất điểm nếu kích thước của nó rất nhỉ so với độ dài đường đi (hoặc khoảng cách mà ta đề cập đến) Khi một vật được coi là chất điểm thì khối lượng của vật coi như tập trung tại điểm đó và trong chương này các vật mà chúng ta nói đến đều được coi là chất điểm. Trong quá trình chuyển động của một chất điểm thì nó sẽ vạch ra một đường nhất định và đường này được gọi là quỹ đạo chuyển động của chất điểm. Vậy chúng ta có thể định nghĩa quỹ đạo chuyển động của chất điểm ntn? Để biết được vị trí của một chất điểm trong không gian được xác định ntn chúng ta cùng sang phần II. Cách xác định vị trí của một vật trong không gian Chiếc xe tải đang đi trên đường. Sự thay đổi vị trí của một vật 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. Vị trí của xe tải thay đổi so với các vật bê đường và không thay đổi so với tài xế Được Quỹ đạo chuyển động là một đường thẳng tập hợp tất cả các vị trí của một chất điểm trong quá trình chuyển động Hoạt động 3: Tìm hiểu cách xác định vị trí của một vật trong không gian Khi chúng ta đi từ HN đến HP thì trên đường đi chúng ta thường thấy các cột cây số có ghi HP 30km. vậy cột cây số này có ý nghĩa là gì hay nói cách khác khi nhìn vào cột cây này chúng ta biết được điều gì? Trong trường hợp này chúng ta đã lấy cái gì làm mốc? Và khoảng cách từ cột cây số đến vật làm mốc đã được đo trước. Vậy người ta đã dùng dụng cụ gì để đo khoảng cách này? Giả sử đã biết được đường đi (quỹ đạo) chuyển động của một vật, để xác định vị trí của nó trên quỹ đạo chuyển động ta phải làm gì? Các vật được chọn làm mốc thường là các vật gắn liền với mặt đất và được coi là đứng yên. Vậy chúng ta có thể lấy vậy nào làm mốc để xác định vị trí của một chiếc tàu đang chạy trên sông? Đây chính là cách xác định vị trí của một vật khi quỹ đạo chuyển động của nó là một đường thẳng. để tìm hiểu cách xác định vị trí của một vật khi quỹ đạo chuyển động của nó là một đường cong bất kì ta cùng sang 2. hệ tọa độ Ví dụ trên một bản thiết kế muốn chỉ cho người thợ khoan vị trí của một điểm M cần khoan trên tường chúng ta phải nói ntn cho người thợ khoan hiểu? Khi nói như vậy chúng ta đã gắn vào mặt phẳng của bức tường một hệ tọa độ. Hệ tọa độ này gồm 2 trục ox và oy vuông góc với nhau.trong đó Ox trùng với mép sàn còn oy trùng với mép tường trái. O là giao điểm của 2 trục Ox và Oy, nó được gọi là gốc tọa độ và được đặt tại điểm chọn làm mốc. Như vậy để xác định vị trí của chất điểm tại điểm M trên một đường cong bất kì ta có thể làm như sau: Chọn vật làm mốc, sau đó gắn vào vật làm mốc một hệ trục tọa độ Oxy và chọn chiều dương trên các trụ Ox, Oy. Xác định tọa độ của điểm M. Vậy Tọa độ của điểm M được xác định bằng cách nào? Để xác định x và y ta phải dùng thước. tuy nhiên để đơn giản chúng ta quan niệm hệ tọa độ là 2 trục đã được chia độ (tức nó được gắn thước sẵn). Yêu cầu HS hoàn thành C3. Vì trong quá trình chuyển động vị trí của vật thay đổi theo thời gian nên chúng ta cũng cần phải xác định thời gian trong chuyển động. vậy thời gian trong chuyển động được xác định ntn chúng ta cùng sang phần III. Cách Cột cây số này cho biết chúng ta đang cách HP 30km. Một cột cây số ở HP làm mốc. Thước đo. Nếu đã biết đường đi (quỹ đạo) chuyển động của một vật, ta chỉ cần chọn một vật làm mốc và một chiều dương trên đường đó là có thể xác định được vị trí của vật bằng cách dùng một cái thước đo chiều dài đoạn đường từ vật làm mốc đến vật. Cây cối 2 bên sông. Phải chỉ rõ là điểm đó nằm cách mép sàn và mép tường trái là bao nhiêu mét. Chiếu vuông góc điểm M xuống 2 trục tọa độ Ox, Oy ta được điểm H và I. Vị trí của điểm M được xác định bằng 2 tọa độ và Hình chiếu của điểm M lên canh AD là trung điểm của cạnh AD, hình chiếu của điểm M lên cạnh AB chính là trung điểm của cạnh AB. Do đó tọa độ của điểm M là (2.5; 2) Hoạt động 4: Tìm hiểu cách xác định thời gian trong chuyển động Để mô tả chuyển động của một vật ta phải biết tọa độ của vật đó ở những thời điểm khác nhau muốn thế chúng ta phải chỉ rõ mốc thời gian (hay còn gọi là dôc thời gian), tức thời điểm ma ta bắt đầu đo thời gian. Hàng ngày theo quy ước dùng đồng hồ thì chúng ta chọn thời điểm 0h làm gốc thời gian. Còn trong CH để đơn giản người ta thường chọn mốc thời gian là lúc bắt đầu khảo sát một hiện tượng. Để đo thời gian trôi đi kể từ móc thời gian chúng ta phải dùng dụng cụ gì? Như vậy để xác định thời gian trong chuyển động ta phải chọn mốc thời gian và đo khoảng thời gian trôi đi kể từ mốc thời gian bằng mọt chiếc đồng hồ. Nhìn vào bảng giờ tàu chúng ta có thể bết được điều gì? Thời gian tàu đi từ ga HN đến ga TH được tính bằng cách nào? Nếu chọn gốc thời gian là thời điểm tàu xuất phát từ ga HN thì thời điểm tàu đến ga TH có chỉ số là bao nhiêu? Như vậy nếu lấy mốc thời gian là thời điểm vật bắt đầu chuyển động thì chỉ số của thời điểm sẽ trùng với số đo khoảng thời gian đã trôi qua kể từ mốc thời gian. Hãy hoàn thành câu C4 Gợi ý: Khi tàu đi đến Vinh thì chúng ta đã trải qua một ngày mới, và khi đến SG thi chúng ta lại qua một ngày mới nữa. vậy thời điểm tàu đến SG là bao nhiêu? Vậy thời gian tàu đi từ HN đến SG được tính ntn? Trong chương này khi làm bài tập chúng ta luôn phải chọn hệ quy chiếu. vậy hệ quy chiếu là gì? chúng ta cùng sang phần IV. Hệ quy chiếu Dùng đồng hồ. Thời điểm tàu có mặt ở các ga. Thời điểm tàu đến ga TH – thời điểm tàu xuất phát từ ga HN 3h 31’ 52h Thời điểm tàu đến ga SG – thời điểm tàu xất phát từ ga HN = 52h – 19h = 33h Hoạt động 5: Tìm hiểu khái niệm hệ quy chiếu Tất cả các yếu tố giúp chúng ta xác định vị trí và thời điểm của một vật trong chuyển động được gọi là hệ quy chiếu. hay nói cách khác: hệ quy chiếu là hệ gồm : Vật làm mốc và một hệ tọa độ gắn với vật làm mốc. Mốc thời gian và đồng hồ Như vậy chọn hệ quy chiếu là chúng ta phải chọn một hệ tọa độ gắn vói vật được chọn làm mốc và chọn mốc thời gian. Hoạt động 6: Vận dụng – củng cố Cho HS làm một số bài tập về chọn hệ quy chiếu, và tính thời gian. Yêu cầu HS làm bt 5, 6, 7 Nhấn mạnh những nội dung quan trọng mà HS cần phải nắm được trong bài học