Một số bài tập Vật lý trong sách giáo khoa

A. Phần mở đầu I. lời nói đầu Trong những năm gần đây Bộ giáo dục tiến hành thay đổi sách giáo khoa cho các cấp học, đây là một chủ trương đúng đắn trong xu thế hội nhập mạnh mẽ của đất nước. Sách giáo khoa mới đã thể hiện được tính ưu việt của nó như trình bày đẹp, hình minh hoạ cụ thể và sinh động, kiến thức cập nhật phù hợp với thời đại...Bên cạnh đó cũng còn một số sai xót cần phải chỉnh sửa để lần sau tái bản được tốt hơn. Trong đề tài nhỏ này tôi xin trình bày một số bài toán trong sách giáo khoa và trong sách bài tập (vật lý 10 nâng cao ) có đáp số hoặc lời giải do tôi phát hiện ra trong quá trình giảng dạy học sinh lớp 10 chương trình nâng cao. II. Thực trạng của vấn đề nghiên cứu 1. Thực trạng Từ trước tới nay sách giáo khoa và sách bài tập là các tài liệu chuẩn cho giáo viên và học sinh, tuy nhiên trong quá trình giảng dạy tôi thấy có một số bài tập trong sách giáo khoa cũng như trong sách bài tập có đáp số sai hoặc lời giải sai, thậm chí sách hướng dẫn cho giáo viên cũng giải sai. Điều này gây khó khăn không nhỏ cho giáo viên trong quá trình giảng dạy cũng như học sinh trong quá trình tiếp thu kiến thức. 2. Kết quả, hiệu quả của thực trạng trên. Từ thực trạng trên, để công việc giảng dạy của giáo viên cũng như quá trình tiếp thu kiến thức của học sinh đạt hiệu quả tốt hơn, tôi mạnh dạn nêu ra những sai xót, qua đó xây dựng lời giải phù hợp với những đề bài đã cho. Trong mỗi bài tập đưa ra tôi chỉ đáp án sai trong SGK, lời giải sai trong sách giáo viên hoặc trong sách bài tập và xây dựng lời giải đúng. B. Phần nội dung 1. Bài tập số 3(Trang 128 dòng 1, 2, 3 từ dưới lên) Bài 28- Quy tắc hợp lực song song. Điều kiện cân bằng của một vật rắn dưới tác dụng của ba lực song song : - Đề bài : Một người gánh hai thúng, một thúng gạo nặng 300N, một thúng ngô nặng 200N. Đòn gánh dài 1,5m. Hỏi vai người ấy phải đặt ở điểm nào để đòn gánh cân bằng và vai chịu một lực bằng bao nhiêu? Bỏ qua trọng lượng của đòn gánh. ẹaựp soỏ sai: ( Trang 329 doứng 3 tửứ dửụựi leõn SGK VL10 ) Vai đặt cách đầu thúng gạo 40 cm và chịu một lực bằng 500N. Lụứi giaỷi sai trong SGV: ( Trang 133 doứng 2, 3, 4, 5 tửứ treõn xuoỏng ) Vai người chịu được lực bằng lực tổng hợp trọng lực hai thỳng gạo, tức là bằng: F = 300 + 200 = 500N. Điểm đặt của đũn gỏnh lờn vai chia đũn gỏnh theo tỉ lệ = . Điểm đú cỏch đầu cú thỳng 300N một đoạn 40cm, cỏch đầu cú thỳng 200N một đoạn 60cm. Lưu ý: - SGV dùng từ sai " hai thúng gạo" - Lời giải trong SGV không bám sát giữ kiện đề bài. Lụứi giaỷi cho ủaựp soỏ ủuựng: F1 = 300N, F2 = 200N áp dụng qui tắc hợp lực song song cùng chiều ta có: = 1,5 (1) Mặt khác, theo bài ra ta có: d1 + d2 = 1,5 m (2) Từ ( 1) và (2) ta có hệ => Trả lời: Vai đặt cách đầu thúng gạo 60 cm và chịu một lực bằng 500N. Nhận xét : Bài toán này nếu đổi dữ kiện đòn gánh dài 1m thì sẽ có đáp số như sách giáo khoa đã đưa ra. Lỗi này cũng có thể do nhà xuất bản gây ra. 2. Bài tập số 7 : ( Trang 148 dòng 1, 2 từ dưới lên ) bài 31 - Định luật bảo toàn động lượng - Đề bài: Một người có khối lượng 60 kg thả mình rơi tự do từ một cầu nhảy ở độ cao 3m xuống nước và sau khi chạm mặt nước được 0,55s thì dừng chuyển động. Tìm lực cản mà nước tác dụng lên người. ẹaựp soỏ sai: ( Trang 330 doứng 4 tửứ treõn xuoỏng SGK VL10 ) 7. -845 N Lụứi giaỷi sai trong SGV: ( Trang 144 doứng1, 2, 3, 4, 5, 6 tửứ treõn xuoỏng ) Vận tốc của người khi chạm nước: m/s Xung lượng của lực cản của nước bằng độ biến thiên động lượng của người: F. Dt = DP = 0 - mv = - mv Suy ra: Lụứi giaỷi cho ủaựp soỏ ủuựng: Vận tốc của người khi chạm nước: m/s Xung lượng của hợp lực ( lực cản của nước và trọng lực) bằng độ biến thiên động lượng của người: F. Dt = DP = 0 - mv = - mv Suy ra: -845 N. Mà: ( giả thiết lực cản không thay đổi cả về hướng và độ lớn) Suy ra : Fc = F - P Thay số vào ta có: Fc = - 845 - 600 = - 1445 N. - Nhận xét: Khi vận dụng dạng khác của định luật II Niutơn thì cần phải chú ý xem xét các lực tác dụng lên vật. Trong bài toán nay có hai lực tác dụng lên vật đó là trọng lực và lực cản của nước. 3. Bài tập 4.8 ( trang 47 - Sách bài tập vật lý 10 nâng cao): - Đề bài: Một xe cát có khối lượng M đang chuyển động với vận tốc V trên mặt nằm ngang. Người ta bắn một viên đạn có khối lượng m vào xe với vận tốc v hợp với phương ngang một góc a và ngược hướng chuyển động của xe ( hình vẽ 1). Bỏ qua ma sát giữa xe và mặt dường. Tìm vận tốc u của xe sau khi đạn đã nằm yên trong bao cát. Tính ngoại lực ( hướng và độ lớn) tác dụng lên hệ đạn - xe trong thời gian Dt xảy ra va chạm. N P O x y Hình 2 a a Hình 1 Lụứi giaỷi sai trong SBT: ( caõu b ) a)Xe chỉ chịu tác dụng của trọng lực và phản lực hướng vuông góc với mặt đường. Chọn hệ trục toạ độ xOy như hình vẽ 2. Theo phương ngang, tổng động lượng của hệ xe - đạn được bảo toàn vì không có ngoại lực tác dụng. Chọn chiều dương là chiều chuyển động ban đầu của xe, ta viết được: MV - mv cosa = (M + m) u u = Vận tốc u của xe ( có đạn nằm ở trong) sau va chạm có phương ngang và có chiều tuỳ thuộc dấu của hiệu MV - mvcosa. Giả thiết thời gian va chạm là Dt. Theo phương y, động lượng của hệ xe - đạn sẽ biến thiên vì có ngoại lực tác dụng. Ta có đẳng thức về xung lượng của lực : F. Dt = DP Từ đó : (N - P ) Dt = - mvsina Suy ra: N - P = - mvsina/Dt < 0 Kết quả trên cho biết N < P và tổng hợp lực F có hướng thẳng đứng xuống dưới. Có thể xét thêm: nếu bắn viên đạn theo phương nằm ngang vào xe, tức sina = 0 thì ta lại có N = P. Lụứi giaỷi cho ủaựp soỏ ủuựng: b)Giả thiết thời gian va chạm là Dt. Theo phương y, động lượng của hệ xe - đạn sẽ biến thiên vì có ngoại lực tác dụng. Ta có đẳng thức về xung lượng của lực : F. Dt = DP Từ đó : (N - P ) Dt = 0 - ( - mvsina) = mvsina Suy ra: N - P = mvsina/Dt > 0 Kết quả trên cho biết N > P và tổng hợp lực F có hướng thẳng đứng lên trên. - Nhận xét: Câu b sai ở chổ khi tính độ biến thiên động lương của hệ đạn - xe trước và sau va chạm. Có thể thấy rằng, nếu bắn viên đạn theo phương từ dưới lên vào xe thì ta lại có N < P ( kết quả của bài giải sai ) 4. Bài 4.40 : ( trang 53 - Sách bài tập vật lý 10 nâng cao) - Đề bài: Một lò xo có độ cứng k = 10 N/m và chiều dài tự nhiên l0 =10 cm. Treo vào nó một quả cân khối lượng m = 100g. Lấy vị trí cân bằng của quả cân làm gốc toạ độ. Tính thế năng tổng cộng của hệ lò xo - quả cân khi quả cân được giữ ở vị trí sao cho lò xo có chiều dài bằng 5, 10, 20, 30 cm. Lấy g = 10m/s2 và bỏ qua khối lượng của lò xo. ẹaựp soỏ sai: ( Trang 138 SBTVL10 ) B A O' l0 x m O Khi chiều dàilò xo 5cm: Wt = 0,625J. Khi chiều dài lò xo 10cm: Wt = 0,15J. Khi chiều dài lò xo 20 cm: Wt = 0 J Khi chiều dài lò xo 30cm: Wt = - 0,05J. Lụứi giaỷi cho ủaựp soỏ ủuựng: Gọi O là vị trí cân bằng, O' là vị trí lò xo có độ dài tự nhiên. Chọn mốc tính thế năng ( gồm hấp dẫn và đàn hồi) tại vị trí cân bằng O. Khi vật ở vị trí cân bằng O lò xo giản ra một đoạn x0 = = = 0,1m = 10cm. Chiều dài của lò xo lúc này là 20 cm. Khi vật được giữ sao cho chiều dài bằng 5cm ( ở vị trí A), tức vật có li độ x = - 15cm, áp dụng công thức: Wt = ()kx2 Ta có: Wt = .(- 0,15)2 = 0,1125 J Khi vật được giữ sao cho chiều dài bằng 10cm ( ở vị trí O' ), tức vật có li độ x = - 10cm: Wt = .10.(- 0,10)2 = 0,05 J Khi vật được giữ sao cho chiều dài bằng 20cm ( ở vị trí O ), tức vật có li độ x = 0cm : Wt = 0 J Khi vật được giữ sao cho chiều dài bằng 30cm ( ở vị trí B đối xứng với O' qua vị trí cân bằng ), tức vật có li độ x = 10cm: Wt = .10. 0,102 = 0,05 J -Nhận xét: Bài toán này, tuy trong sách bài tập không có lời giải, mà chỉ có đáp số, nhưng theo kết quả khi lò xo có độ dài 20cm thì vật ở vị trí cân bằng và có thế năng bằng 0, chứng tỏ mốc tính thế năng ( hấp dẫn và đàn hồi) đã chọn tại vị trí cân bằng. Nếu mốc tính thế năng tại vị trí cân bằng thì kết quả phải là như " lời giải cho đáp số đúng". C. Kết luận Vì thời gian giảng dạy sách giáo khoa mới còn ít, trên đây chỉ là những sai xót mà tôi phát hiện sau một năm giảng dạy. Rất mong được sự đóng góp của các thầy cô bộ môn trong tổ, cũng như từ các đồng nghiệp để tôi có thể hoàn thiện tốt hơn khi đứng trên bục giảng. Hy vọng tài liệu này bổ ích cho các bạn đồng nghiệp cũng như các em học sinh ./. Ngày 20 tháng 5 năm 2008 Người viết Đỗ Văn Tuyến