Phân tích nội dung và phương pháp giảng dạy phần động lực học

Phân tích nội dung và phương pháp giảng dạy phần Động lực học. A/ Đặc điểm và cấu trúc: 1 Đặc điểm 1.1. ĐLH là phần cơ học nghiên cứu nguyên nhân gây ra các dạng chuyển động, để từ đó tìm ra các định luật cho phép xác định chuyển động của các vật. 1.2. ĐLH được dạy ở 3 chương: 4,5,6. Các kiến thức cơ bản của phần động lực học là: Kiến thức về các khái niệm vật lý như lực và khối lượng. Kiến thức về các định luật vật lý : 3 định luật Newton, định luật vạn vật hấp dẫn. 1.3. Về 3 định luật Newton: Các định luật Newton về thực chất là một nguyên Lý lớn, trong đó mỗi định luật là một bộ phận hợp thành nguyên lý lớn này, ba định luật Newton chính là nền tảng của việc xây dựng các định luật vật lý khác cũng như sự phát triển của cơ học . Người ta cho rằng không thể tiến hành 1 vài thí nghiệm riêng lẻ mà rút ra được các định luật Newton như đối với các định luật vạt lý khác. Tính đúng đắn của các định luật này được thể hiện ở việc vận dụng chúng vào thực tiên. 1.4.Về 2 khái niệm lực và khối lượng: *Lực là đặc trưng cho tác dụng của vật này vào vật khác, kết quả là gây ra gia tốc cho vật hoặc làm cho vật biến dạng. * Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của mỗi vật. Người ta cho rằng 2 khái niệm lực và khối lượng chỉ được hình thành rõ ràng trong mối quan hệ với 3 định luật Newton. Không thể hình thành mặt định lượng của khái niệm lực: F = m mà Không cần đến khái niệm khối lượng. Ngược lại không thể hình thành khái niệm khối lượng một cách sâu sắc nếu không dùng đến khái niệm lực. II. Sơ đồ logic của chương ( Sơ đồ theo SGK hiện hành trang 2) Sự tương tác giữa các vật Khái niệm lực (định tính) Định luật I Newton (Khái niệm quán tính Trạng thái cân bằng lực Khái niệm lực Định luật II Newton Phương pháp Động lực học Định luật III newton Khái niệm khối lượng Khối lượng riêng: phương pháp đo khối lượng + Băng tương tác. + Bằng phép cân Các loại lực trong tự nhiên + Lực hấp dẫn: Fhd = + Lực đàn hồi: F = - kx + Lực ma sát trượt: Fms = kN Phương pháp đo lực Tương tác 0 Tương tác = 0 B. Một số lưu ý trong giảng dạy 1. Tính tương đối của chuyển động trong phần động lực học. Trong thực tế khi giảng dạy phần động lực học người ta ít chú ý đến xem xét tính tương đối của các chuyển động. Cụ thể trong khi trình bày các định luật động lực học người ta ít chú ý đến việc trình bày cho học sinh từng định luật đúng trong hệ qui chiếu nào. Đối với các kiến thức phần động học, học sinh luôn được chỉ ra rằng khi giải các bài toán này cần chọn hệ qui chiếu sao cho việc giải bài toán là đơn giản nhất và mọi hệ quy chiếu đều bình đẳng. Chỉ khi nghiên cứu các vấn đề của động lực học mới có thể cho học sinh biết có một loại hệ qui chiếu có tính ưu việt để giải thích các hiện tượng vật lý xảy ra trong đó - Đó là hệ qui chiếu quán tính . Hệ quy chiếu quán tính là hệ qui chiếu mà trong đó định luật quán tính được nghiệm đúng. Hệ qui chiếu trong đó định luật I nghiệm đúng được gọi là hệ qui chiếu quán tính hệ qui chiếu quán tính có một tính chất hợp lý, đơn giản, thuận tiện để n/c chuyển động. Trong một hệ qui chiếu như vậy những vật thể nằm yên sẽ không biến đổi trạng thái vốn có nếu không có lực tác dụng hoặc các lực tác dụng cân bằng nhau. Vai trò của hệ qui chiếu quán tính là vô cùng lớn. Thật vậy, nếu có một con tàu rời ga với vận tốc tăng dần và có một vật nằm tự do trên bàn trong con tàu khi con tăng tốc không có vật thể thứ hai nào xuất hiện nhưng vật thể nằm yên trên bàn bổng chuyển động và tự xuống sân, hành khách thì ngã về phía sau => trạng thái nghỉ (hoặc chuyển động thẳng đều) của các vật đã bị thay đổi mà không do tác dụng của vát khác. Khi đó nếu chọn con tàu làm hệ qui chiếu thì các định luật động lực học nói chung và định luật quán tính nói riêng sẽ phải diễn đạt khác đi trong hệ qui chiếu chuyển động có gia tốc đã xuất hiện lực ảo). Hệ qui chiếu này là hệ qui chiếu không quán tính, các vật trong hệ qui chiếu không quán tính chịu tác dụng của các lực quán tính. Như vậy khi giảng dạy các định luật động lực học ta phải khẳng định cho học sinh rằng: các định luật Niutơn chỉ đúng trong hệ qui chiếu quán tính. 2) khái niệm lực: 2.1. Các lưu ý trong giảng dạy. + Định nghĩa định tính: Lực là đại lượng vật lí đặc trưng cho tác dụng của vật này vào vật khác. Kết quả là gây ra gia tốc cho vật hoặc làm cho vật biến dạng. + Định nghĩa định lượng: Lực tác dụng lên vật là một đại lượng véctơ, bằng tích khối lượng của vật và gia tốc mà vật thu được dưới tác dụng của lực : = m. + cần lưu ý trong giảng dạy phải làm rõ :lực không phải là nguyên nhân gây ra chuyển động mà là nguyên nhân làm biến đổi chuyển động. + Đối với sự biến dạng cần làm rõ : sở dĩ có được sự biến dạng là do có sự dịch chuyển gây ra. Người ta thường khảo sát cơ chế sự biến dạng như sau: Treo một lò so vào một giá đỡ, đầu dưới của lò xo để tự do và treo vào đó một vật nặng m thì lò so bị dẵn ra so với lúc đầu. Điều này có thể được giải thích như sau: Dưới tác dụng của lực hút của trái đất vật m thu gia tốc và rơi xuống. Khi rơi nó tác dụng vào đầu dưới lò xo một lực làm đầu này thu gia tốc và chuyển động theo. Sự dịch chuyện của vòng lò xo thứ nhất lại gây ra sự dịch chuyển của vòng lò xo thứ hai và cứ như vậy cho đến lúc vòng lò xo cuối cùng => kết quả là lò xo bị giãn ra. m * Khi lò so bị giãn nó sinh ra một lực , lực này đặt vào vật m và hướng lên, lực này cản trở sự rơi của vật. Vật càng chuyển động đi xuống, lò xo càng giãn thì lực sinh ra càng lớn. Đến khi lực của lò xo tác dụng lên vật cân bằng với trọng lực thì vật m đứng yên. Lúc này ta có trạng thái cân bằng lực. Người ta cho rằng nếu đi sâu vào cơ chế vi mô của sự biến dạng thì khi hai vật va chạm nhau giữa các nguyên tử của hai vật ở chỗ tiếp xúc xuất hiện lực đẩy. Lực này gây ra sự dịch chuyển của các nguyên tử ở chỗ tiếp xúc làm cho các nguyên tử dịch ra khỏi vị trí ban đầu. Điều này nghĩa là biến dạng là hệ quả của tác dụng gây gia tốc giữa các vật. Đây chính là quan điểm hiện đại về lực, lực chỉ có một biểu hiện động lực học là gây ra gia tốc, còn biến dạng là hệ quả của sự biến đổi chuyển động không đều của các nguyên tử của vật. + Cần lưu ý khi sử dụng hình vẽ của sách giáo khoa (hình 31 trang 49) phải vẽ chính xác hướng của hai véctơ và bởi vì va chạm của hai hòn bi A và B là va chạm đàn hồi xiên của các quả cầu có khối lượng bằng nhau. Để chứng minh ta áp đụng cả hai định luật bảo toàn là định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn cơ năng. + áp dụng định luật bảo toàn động lượng: m + m = m + m vì trước va chạm quả cầu A đứng yên do đó = 0 . Ta có: = + ( 1 ) + áp dụng định luật bảo toàn cơ năng: + = + = > = 0 => Do đó = 0 , nghĩa là ta có: = + ( 2) Đẳng thức (2) cho biết tam giác được lập bởi 3 véc tơ ; ; là một tam giác vuông. Như Vậy khi vẽ hình phải đảm bảo tính chất trên. B B/ A A/ Đẳng thức (1) cho biết là tổng của 2 véc tơ và . +gây ra gia tốc. +gây ra biến dạng. 2.2. Mục đích yêu cầu: Học sinh nắm được: Mặt định tính của khái niệm lực và nắm được sự có mặt của lực qua hai biểu hiện: - Lực là một đại lượng véc tơ. 2. 3. Các yếu tố kiến thức : + Sự tương tác giữa các vật: * Làm thay đổi vận tốc giữa các vật * Tác dụng tương hỗ: Có tính chất 2 chiều * Có 2 loại tương tác là tương tác trực tiếp và tương tác cách bức. + Khái niệm về lực: * Lực là nguyên nhân gây ra gia tốc. Vật chuyển động có gia tốc vì đã có lực tác dụng vào nó. * Làm cho vật bị biến dạng. . + Lực là một đại lượng vật lý véc tơ: * Véc tơ lực có hướng trùng với hướng của véc tơ gia tốc mà lực đó truyền cho vật. * Đường thẳng mang véc tơ lực gọi là giá của lực'. 2. 4. Sơ đồ cấu trúc logic : Cóloại tương tác nào mà các vật không va chạm nhau nhưng vẫn làm thay đổi vận tốc của nhau không ? cho ví dụ. Sự tương tác giữa các vật: +Làm biến đổi vận tốc. +Là tác dụng tương hỗ. Có 2 loại tương tác là tương tác trực tiếp và tương tác cách bức Định nghĩa định tính về lực: + Nguyên nhân gây ra gia tốc. + Nguyên nhân gây ra biến dạng Lực là một đại lượng véc tơ Ký hiệu: Đơn vị của lực: Newton, ký hiệu: N khi 1 vật chịu tác dụng của 1 1ực trạng thái của nó thay đổi như thế nào? Nguyên nhân nào làm thay đổi vận tốc của các vật khi chúng tương tác với nhau ? 2.5. Tiến trình giảng dạy: 1. Sự tương tác giữa các vật: Dùng các ví dụ để học sinh nắm được một vật bị thay đổi vận tốc trạng thái động học của vật thay đổi) nghĩa là đã có vật khác tác dụng vào nó và gây ra sự biến đổi này. Bằng hai ví dụ của sách giáo khoa hoặc ví dụ thực tế đưa ra hai loại tác dụng: +Tác dụng trực tiếp và tác dụng cách bức làm cả hai vật đều bị biến đổi vận tốc (thu gia tốc). +Tác dụng giữa hai vật là tác dụng tương hỗ. Tiến trình giảng dạy có thể được xây dựng như sau: O Khi nào các vật bị thay đổi vận tốc? O Khi các vật bị thay đổi vận tốc trạng thái động học của các vật thay đổi như thế nào ? O Nếu có một viên bi A và một viên bi B có khối lượng bằng nhau được đặt trên mặt phẳng nằm ngang như hình B B/ A A/ vẽ , viên bi A đứng yên, còn viên bi B chuyển động với vận tốc đến va chạm vào bi A như hình vẽ. Hãy mô tả chuyển động của 2 viên bi sau tương tác trên hình vẽ ? O Nguyên nhân nào làm các viên bi lại chuyển động như vậy ? O Có thể kết luận gì về kết quả của tương tác giữa 2 viên bi ? Khi bi B chuyển động với vận tốc đến va chạm vào bi A, nó làm cho bi A bị biến đổi vận tốc từ = 0 đến 0. Bản thân bi B sau khi tác dụng với bi A cũng bị biến đổi vận tốc từ đến . Nghĩa là tác dung luôn làm biến đổi vân tốc của các vật và tác dụng luôn có hai chiều. có đi có lai gọi là tác dụng tương hỗ hay tương tác.. O Nếu có một thanh nam châm và một thanh sắt non được treo gần nhau như . hình vẽ. Hãy cho biết hiện tượng gì sẽ xảy ra? Vì sao ? O Tác dụng tương hỗ giữa nam châm với sắt non khác tác dụng giữa 2 viên bi ở chỗ nào ? Có 2 loại tác dụng đó là tác dụng trực tiếp và tác dụng cách bức. Để đưa đến định nghĩa định tính về lực một cách đầy đủ, có thể sau đoạn này dùng mô hình về sự biến dạng của 1 lò so để khẳng định: Một vật chịu tác dụng của lực thì bị biến dạng. Có thể đưa ra câu hỏi : O Có một lò so đàn hồi, nếu dùng tay ép hoặc kéo dãn lò so thì hình dạng của lò so thay đổi thế nào ? Vì sao ? Sự biến dạng của lò so là do kết quả của vật khác tác dụng lên nó. O Như vậy có thể nói gì về tác dụng của lực ? Lực là nguyên nhân làm xuất hiện gia tốc của một vật khi bị vật khác tác dụng. * Lực là một trong những nguyên nhân gây ra biến dạng của các vật khi bị vật khác tác dụng lên nó. 1. Khái niệm về lực: a/ Định nghĩa lực: Lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng của vật này vào vật khác, kết quả là truyền gia tốc cho vật hoặc làm cho vật biến dạng. Kết luận: mọi tác dụng đều làm cho các vật bị biến đổi vận tốc (gây ra gia tốc). b/ Lực là một đại lượng vật lý véc tơ: - Hướng: trùng với hướng của Véctơ a mà vật thu được dưới tác dụng của lực. - giá của lực: là đường thẳng mang Véctơ lực. O Tác dụng của vật này vào vật khác có những đặc trưng cơ bản nào ? c/ Đơn vị của lực là Newton, ký hiệu N 3) Giảng dạy khái niệm khối lương: 3. 1 . Nhận xét: + Quan điểm của ê.E. êventrich. ở lớp sáu hiện nay học sinh dã được học khái niệm khối lượng: “Mọi vật đều có khối lượng, khối lượng sữa trong hộp, khối lượng bột giặt trong túi . . . chỉ lượng sữa trong hộp, bột giặt trong túi, bột giặt trong hộp. . . . khối lượng của 1 vật chỉ lượng chất tạo thành vật đó: + Đơn vị của khối lượng là kg + Người ta dùng cân để đo khối lượng”. Khối lượng của một vật xác định lượng chất tạo thành vật đó. Cách định nghĩa này chl có ý nghĩa làm cho học sinh hình dung một cách định tính về khối lượng nhưng không nêu được bản chất vật lý của khái niệm vì theo ê.E. êventrich: Lượng vật chất Không phải là một đại lượng vật lý xác định? chúng không có những đơn vị riêng, không có dụng cụ riêng và những phương pháp riêng để đo nó. Trong một số trường hợp đại lượng đó có thể là thể tích. Lượng chất được xác định theo số lượng các hạt tạo nên vật đã cho. đối với các vật đồng nhất, khối lượng như nhau sẽ tương với cùng một số hạt. Còn với các vật không đồng nhất, thì số hạt như nhau, nghĩa là lượng chất bằng nhau, tương ứng với những khối lương khác nhau. Như vậy, lương chất và khối lượng là những khái niệm khác nhau. Khái niệm lương chất đặc biệt quan trọng trong vật lý phân tử và hoá học Khối lượng là đại lượng có số đo tổng quát hơn, khối lượng là một dại lượng vật lý hoàn toàn xác định, nó đo những tính chất chung nhất của vật thể, khối lượng có những phương pháp đo hoàn toàn xác định. Trong khuôn khổ cơ học cổ điển, dựa vào độ lớn của khối lượng có thể suy ra lượng vật chất, xuất phát từ những quan niệm cổ điển có thể tăng hay giảm khối lượng bằng cách thêm vào hay bớt đi một phần của vật. Không thể từ lượng vật chất để suy ra khối lượng. Ê. E. êventrich cho rằng: Về thực chất định nghĩa khối lượng là lượng vật chất là không định nghĩa, ví dụ làm thế nào để so sánh được lượng vật chất của electron, prôton . . . . + Theo quan điểm của L.Đ. Lan Đao và A.I.Kitaigorốtxki (vật lý phổ thông): Từ định luật II Newton: => Gia tốc tỷ lệ với lực tác dụng và tỷ lệ nghịch với khối lượng của vật thể, khối lượng không phụ thuộc vào tính chất nào khác của vật thể cả => Như vậy từ định luật II Newton ta suy ra: Khối lượng chính là “số đo mức quán tính” của vật thể. Với những lực như nhau => vật thể nào có khối lượng lớn hơn sẽ khó thay đổi vận tốc hơn. Khái niệm khối lượng có ý nghĩa sâu sắc: Khối lượng đặc trưng cho tính chất động lực học của vật thể + Theo quan điểm của Macbo: Trong đời sống hàng ngày từ khối lượng có nghĩa giống như lượng chất hoặc lượng vật chất, chính những khái niệm này cũng không xác định được gì hơn. Khái niệm chất được coi là hiển nhiên. Tuy nhiên trong vật lý chúng ta phải nhấn mạnh một cách dứt khoát là ngoài ý nghĩa mà công thức vạch ra : m = khối lượng không còn một ý nghĩa nào khác . Khi hình thành khái niệm khối lượng có thể mở ra trước học sinh đặc điểm quan trọng: khối lượng là nấc thang nhận thức tương đối chứ không tuyệt đối. Khái niệm khối lượng cổ điển được coi như một đại lượng bất biến - nó đúng với vận tốc của các vật chuyển động với vận tốc nhỏ hơn nhiều so với vận tốc ánh sáng, còn với các vận tốc tương đối tính, khối lượng của vật phụ thuộc vào vận tốc của nó: . Trong SGK hiện hành khái niệm khối lương được trình bày ở cuối chương sau khái niệm lực và ba định luật Newton. khái niệm này là một khái niệm cơ bản của vật lí, nhưng qua phân tích trên ta thấy đây là một khác niệm rất trừu tượng đối với học sinh (dù học sinh rất quen thuộc với nó ). Trong các cấu trúc logic của phần động lực học người ta thường đặt khái niệm này ở những vị trí khác nhau tùy thuộc quan niệm của các tác giả viết SGK. + Phương án của sách giáo khoa của NXB giải phóng: coi khối lượng là một đại lượng cơ bản và đưa ra nghiên cứư trước khái niêm lực và độc lập với định luật III Newton qua hiện tượng tương tác giữa các vật. +Phương án của sách giáo khoa của NXBGD trước cải cách giáo dục: Sau khi xây dựng định luật II Newton và viết biểu thức định luật II dưới dạng: sách giáo khoa đưa ra biểu thức m = và lập luận: + tỷ số với một vật xác định là một đại lượng xác không đổi. Khi đặt những lực khác nhau vào vật thì tỷ số vẫn không đổi. Nhưng tỷ số này khác nhau đối với các vật khác nhau. + Khi tác dụng vào 2 vật khác nhau ( m 2 > m1) 2 lực bằng nhau, thì vật có khối lượng lớn hơn sẽ thu gia tốc nhỏ hơn và ngược lại, nghĩa là vật có khối lượng lớn thì có quán tính lớn, mọi vật đều có quán tính do đó dưới tác dụng của lực các vật đều cần có một khoảng thời gian dể biến đổi vận tốc ( hay thu gia tốc). + Đối với một vật xác định, tỷ số được dùng để đo định lượng quán tính hay nói cách khác được dùng để xác định mức quán tính của các vật Định nghĩa khối lượng là số đo mức quán tính và được xác định bằng tỷ số . Theo cách định nghĩa này ta có đơn vị của khối lượng là đơn vị dẫn suất. + Cách sắp xếp như hiện nay (tác giả Tô Giang) có ưu điểm là làm bốc lộ dần nét đặc trưng cơ bản của khái niệm. Từ đó học sinh dễ dàng chấp nhận định nghĩa mang tính chất trừu tượng này. Cụ thể: + Từ mục Đ16 Định luật I Newton. Quán tính => học sỉnh đã biết quán tính là tính chất mọi vật bảo toàn vận tốc của mình khi không chịu lực nào tác dụng, hoặc khi chịu tác dụng của những lực cân bằng nhau. + Đến mục Đ17 Định luật II Newton => học sinh biết khi vật có khối lượng m chịu tác dụng của lực thì sẽ thu gia tốc theo biểu thức của đinh luật luật II: và nếu tác dụng vào các vật khác nhau cùng một lực đã cho thì gia tốc mà chúng thu được theo đó sẽ khác nhau vì các vật này có khối lượng m khác nhau. + Đến mục Đ18 Định luật III Newton => học sinh lại một lần nữa hiểu rõ trong tương tác giữa hai vật nhất định, mỗi vật sẽ bị biến đổi vận tốc khác nhau (thu gia tốc khác nhau) Các thí nghiệm chứng tỏ rằng, tỷ số các gia tốc này đối với hai vật đá cho luôn luôn không đổi, nó chỉ phụ thuộc vào bản thân các vật: Trong hai vật, vật có quán tính lớn hơn sẽ thu gia tốc nhỏ hơn khi tương tác với vật kia, nghĩa là vận tốc của nó biến đổi nhỏ. Đại lượng vật lý đặc trưng định lượng cho quán tính như là một thuộc tính của vật được gọi là khối lượng của vật Nghĩa là khối lượng của vật là đại lượng vật lý đặc trưng cho mức quán tính của vật. 3. 2. Sơ đồ logic của việc hình thành khái niệm khối lượng Từ các lập luận trên ta có sơ đồ logic của việc hình thành khái niệm khối lượng như sau: Định luật I Newton Khái niệm quán tính Định luật II Newton Khối lượng ảnh hưởng đến việc thu gia tốc của các vật Định luật III Newton Các vật khác nhau có sự bảo toàn vận tốc khác nhau hay mức quán tính khác nhau Khối lượng là đại lượng vật lý đặc trưng cho mức quán tính của các vật 3.3. Giảng dạy: . 3. 3.1. Mục đích yêu cầu : + Học sinh nắm được ý nghĩa vật lý của khái niệm khối lượng. biết hai phép đo khối lượng. Sử dụng khái niệm khối lượng đế giải thích một số hiện tượng. + Học sinh nắm được định nghĩa và biểu thức của khối lượng riêng, hiểu được ý nghĩa thực tiễn của khái niệm này. 3.3. 2. Các yếu tố kiến thức. + Khối lượng của vật là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật. + Khối lượng là một đại lượng vô hướng, dương và không thay đổi với mỗi vật. Khối lượng có tính chất cộng + Có hai cách đo khối lượng: Đo khối lượng bằng tương tác. Đo khối lượng phép cân. . + khối lượng riêng của một chất là đại lượng đo bằng thương số giữa. khối lượng m của một vật làm bằng chất ấy và thể tích V của vật 3.3.3. Sơ đồ c ấu trúc lôgic của bài giảng: Từ các định luật Newton, cho biết mối quan hệ giữa gia tốc và khối lượng của các vật khi bị tác dụng lực Các định luật Newton Khái niệm khối lượng Khối lượng riêng: Đo khối lượng + Bằng tương tác. + Bằng phép cân Cónhững cách nàođể đo khối lượng của các vật. 3.3.4. Tiến trình giảng dạy: 1. khối lượng của vật. a/ Nhận xét: O Định luật I Newton hay định luật quán tính cho biết điều gì tính chất của chính bản thân các vật ? Các vật luôn luôn muốn bảo toàn vận tốc sẵn có của mình khi không có lực tác dụng O Từ định luật Newton II cho biết quan hệ giữa gia tốc và khối lượng của vật khi bị tác dụng 1 lực ? + khối lượng của các vật làm cho các vật thu gia tốc xác định. + Cùng chịu tác dụng của những lực như nhau, các vật sẽ thu gia tốc khác nhau do chúng có khối lượng khác nhau. o Từ định luật III Newton hãy cho biết quan hê giữa khối lương và sự biến thiên vận tốc của các vật khi chúng tương tác với nhau ? Do có khối lượng khác nhau nên các vật sẽ biển thiên vận tốc (hay thu gia tốc) khác nhau dưới tác dụng của cùng một lực. đặc trưng này của các vật biểu thị mức quán tính của chúng. Hay nói cách khác khối lượng là số đo mức quán tính. b/ Định nghĩa: khối lượng của một vật là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật. c/ Tính chất: + Khối lượng là một đại lượng vô hướng, dương và không thay đổi với mỗi vật. + Khối lượng có tính chất cộng. 2 . Đo khối lượng: o Người ta thường dùng những cách nào để đo khối lượng ? o Nếu đo được gia tốc của các vật tương tác thì có thể dùng định luật III Newton để xác định khối lượng của các vật không ? Bằng cách nào ? Có hai cách đo khối lượng: + Đo khối lượng bằng tương tác: Cho vật cần đo khối lượng m tương tác với vật có khối lượng chuẩn m0. Đo gia tốc a0 mà vật chuẩn thu được. áp dụng định luật III Newton , ta có: => Hay m = + Đo khối lượng bằng phép cân. + Đơn vỉ khối lượng là 1 kilôgam ( 1 kg) . 3. Khối lượng riêng . a/ Định nghtã: Khối lượng riêng của một chất là đại lượng đo bằng thương số giữa khối lượng m của một vật làm bằng chất ấy và thể tích V của vật. b/ Biểu thức : c/ Đơn vị : kg/m 3 . 4. Giảng dạy: Định luật I Newton. 4.1 Định luật I Newton và các cách phát biểu: - LSVL (1687) : Mọi vật đều tiếp tục duy trì ở trạng thái đứng yên ( F = 0 ) hoặc CĐTĐ, chừng nào nó còn chưa bị những lực đặt vào bắt buột phải thay đổi trạng thái ấy. - SGK Mĩ (l961): Một vật sẽ giữ nguyên trạng thái nghỉ hay trạng thái chuyển động thẳng đều trừ ;phi nó chịu một lực không cân bằng làm thay đổi trạng thái đó - SGK Liên xô cũ (Kikôin): Tồn tại những hệ quy chiếu mà đối với chúng một vật sẽ bảo toàn vận tốc của mình nếu như không chịu t/d của các vật khác, hoặc tác dụng của các vật khác lên chúng bù trừ lẫn nhau. - SGK Australia (1991) : Khi hợp lực tác dụng vào vật bằng không, thì vật giữ nguyên trạng thái nghỉ hoặc tiếp tục chuyển động trên một đường thẳng với vận tốc không đổi. Nói một cách khác, nếu có một hợp lực bằng không tác dụng lên vật, thì vận tốc của nó vẫn giữ nguyên không đổi. Với 4 cách phát biểu trên nhiều tác giả cho rằng Định luật 1 nói về trường hợp vật không chịu một lực tác dụng nào hoặc nói về trường hợp vật chịu tác dụng của các lực cân bằng nhau. - SGK hiện hành: chọn cách phát biểu có đồng thời cả hai yếu tố trên : Một vật sẽ đứng yên hay CĐTĐ nếu không chịu một lực tác dụng nào, hoặc các lực tác dụng nào đó cân bằng nhau. 4.2 Khẳng định Định luật I không phải là trường hợp riêng của Định luật II. Có các lý do để khẳng định điều này: + Định luật Il có dạng: Trong trường hợp khi không có lực tác dụng lên vật tức là : = 0 ( hay = 0 ) thì gia tốc suy ra từ công thức trên = 0 . Xét về mặt động học thì a = 0 là trường hợp riêng của CĐ có gia tốc. Nhưng khi = 0 trạng thái động học của vật ra sao thì chỉ có Định luật I mới giúp xác định chính xác được. Nghĩa là khi đó vật đang đứng yên suy ra sẽ tiếp tục đứng yên, vật đang CĐTĐ suy ra sẽ tiếp tục CĐTĐ. + Định luật I giúp ta phát hiện ra hệ quy chiếu quán tính. Hệ quy chiếu quán tính là hệ gắn với các vật tự do là các vật không tương tác với các vật khác vì chúng ở rất xa các vật khác). + Xét về mặt Lịch sử : định luật I được phát biểu trước và là xuất phát điểm của hệ thống các định luật của chuyển động cơ học. Chính Anghen cho rằng: " Cơ học xuất phát điểm của nó là quán tính ". 4.3. Nội dung và ý nghĩa của Định luật I: a/ Nội dung: Một vật sẽ đứng yên hay chuyển động thẳng đều nếu không chịu tác dụng của một lực nào, hoặc các lực tác dụng vào nó cân bằng nhau. b/ ý nghĩa: Nguyên nhân làm cho các vật chuyển động thẳng đều là do các vật có quán tính. Quán tính là thuộc tính vốn có của các vật. Các vật muốn thay đổi vận tốc phải có lực tác dụng trong một thời gian nào đó. + Định luật I khẳng định sự tồn tại của những hệ quy chiếu quán tính. Trong các hệ quy chiếu này một vật không chịu tác dụng của lực, hoặc các lực tác dụng vào vật cân bằng nhau thì vật sẽ bảo toàn vận tốc sẵn có của mình. + Bản chất của định luật quán tính: Chuyển động cơ học không thể Xuất hiện từ cái không có gì, mà do kết quả tương tác giữa các vật. . + Giới hạn áp dụng: Định luật I Newton chỉ đúng trong hệ quy chiếu quán tính. 4 .2 . Giảng dạy Định luật I: 4.2. 1 . Mục đích yêu cầu: - Học sinh nắm được nội dung định luật I Newton, khái niệm quán tính. - Biết cách vận dụng định luật để giải thích được một số hiện tượng vật lý. 4.2.2. Các yếu tố kiến thức: + Định luật I Newton: Một vật sẽ đứng yên hay chuyển động thẳng đều nếu không chịu tác dụng của một lực nào, hoặc các lực tác dụng vào nó cân bằng nhau. +Quán tính : Quán tính là tính chất của mọi vật bảo toàn vận tốc của mình khi không chịu lực nào tác dụng, hoặc khi chịu tác dụng của những lực cân bằng nhau. 4.2.3 Sơ đồ cấu trúc logic: Định luật I Newton Khái niệm Quán tính Khi nào các vật đứng yên, hoặc chuyển động thẳng đều. Nguyên nhân nào làm các vật chuyển động thẳng đều ? Vì sao Định luật I Newton được gọi là Định luật quán tính ? 4.2.4. Tiến trình giảng dạy Định luật I Newton: a/ Có thể đưa ra các câu hỏi sau: O Vì sao một vật đặt trên mặt đất lại nằm yên ? Một vật đặt trên mặt đất chịu tác dụng của hai lực , ,nhưng vẫn nằm yên vì các lực tác dụng vào vật đã bằng nhau. O Vì sao một quả cầu treo ở đầu một sợi dây lại đứng yên ? Quả cầu treo vào một sợi dây nó chịu tác dụng của hai lực : trọng lực , và lực căng nhưng quả cầu vẫn đứng yên vì hai lực này đã cân bằng nhau. b/ Kết luận: 1 vật đứng yên khi: => không có lực tác dụng vào nó = &