phân tích và phát triển chương trình vật lý 10 chủ đề động lực học

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>PHÂN TÍCH VÀ PHÁT TRIỂN CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10 CHỦ ĐỀĐỘNG LỰC HỌC</b>

<i><b>1.Vị trí, đối tượng của chủ đề</b></i>

Động lực học là chủ đề thứ hai trong phần cơ học, nghiên cứu về quy luật của lực. Tĩnh học là một phần của động lực học nghiên cứu trạng thái cân bằng của các vật. Cơ sở của động lực học là những định luật Newton.

Trả lời cho những câu hỏi: Gồm có những lực nào? Cách tổng hợp và phân tích các lực? Các định luật Newton phát biểu gì liên quan đến lực?

<i><b>2.Xác định kiến thức trọng tâm bằng cách vẽ sơ đồ</b></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<i><b>3.Phân tích một số kiến thức trọng tâm trong chủ đề3.1.3 định luật Newton:</b></i>

<i><b>3.3.1. Định luật I Newton</b></i>

- Về mặt khoa học: quán tính đặc trưng cho sự cản trở của các đối tượng, gồm những thay đổi với tốc độ hoặc hướng chuyển động

- Trình bày chương trình (SGK) => ghi khái niệm trong SGK

+ Kết nối tri thức: Tính chất bảo toàn trạng thái đứng yên hay chuyển động của vật,gọi là qn tính của vật. Do có qn tính mà mọi vật đều có xu hướng bảo tồn vận tốc cả về hướng và độ lớn.

- Định luật 1 Newton cịn có tên gọi khác là định luật qn tính

+ Chân trời sáng tạo: Vật ln có xu hướng bảo tồn vận tốc chuyển động của mình.Tính chất này được gọi là quán tính của vật

+ Cánh diều: Một vật không thể ngay lập tức thay đổi vật tốc mà ln có xu hướng duy trì trạng thái chuyển động hay đứng yên đang có,đặc điểm này được gọi là quán tính

- Logic dạy học: Khái niệm quán tính (định luật I newton)

<i>Xét hiện tượng xảy ra khi bạn đang ngồi trên một chiếc xe ô tô,khi chiếc xe bắt đầu lăn bánh ,những người ngồi trên xe và bạn theo quán tính sẽ bị ngã về phíasau và ngược lại khi xe phanh gấp và dừng lại thì mọi người lại bị chúi về phía trước.Điều này xảy ra tương tự như khi xe quẹo sang trái hoặc sang phải</i>

<i>=> Lý giải cho hiện tượng vật lý này, định luật I newton chỉ ra rằng do bạn và những người khác ngồi trên xe đều có qn tính.Chính vì vậy mọi người vẫn sẽ giữ nguyên trạng thái chuyển động cũ. </i>

Định luật I newton: Nếu một vật không chịu tác dụng của bất cứ một lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có tổng hợp lực bằng khơng thì vật đó sẽ giữ nguyên trạng thái chuyển động thẳng đều hoặc đứng yên.

- Nhận xét: Khái niệm quán tính thực chất là định luật I newton nhưng trong các bộ sách giáo khoa khơng trình bày trực tiếp định luật I newton mà giới thiệu về lực và chuyển động

<i><b>3.1.2. Định luật II newton:</b></i>

- Về mặt khoa học: Vector gia tốc của một vật luôn cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của vectơ gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của vectơ lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

<i><small>m</small></i> hay ⃗<i><small>a=</small></i>

∑

<small>⃗</small><i><small>Fm</small></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

- Trình bày trong chương trình :(Sgk)

+ Kết nối tri thức:Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác lên vật.Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật

- Xét về mặt toán học:

Trong trường hợp vật chịu nhiều lực tác dụng thì là hợp lực của các

Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật.Khối lượng trong định luật II newton còn được gọi là khối lượng quán tính.

+ Chân trời sáng tạo:

- Gia tốc của vật có cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

- Trong trường hợp vật chịu tác dụng của nhiều lực thì lực F trong biểu thức là lực tổng hợp của tất cả các lực thành phần: <small>⃗</small><i><small>F=⃗F</small></i>₁<small>+⃗</small><i><small>F</small></i>₂<small>+</small><i><small>…</small></i>

+ Cánh diều: Gia tốc của một vật có khối lượng khơng đổi tỉ lệ thuận với độ lớn và có cùng hướng với hợp lực khác không tác dụng lên vật

- Nhận xét:

+ Sách chân trời sáng hình thành định luật II newton theo 2 thí nghiệm: TN1: khảo sát mối liên hệ về độ lớn của gia tốc và độ lớn lực tác dụng

TN2: khảo sát mối liên hệ về độ lớn của gia tốc và khối lượng của vật→ Định luật II newton

+ Bộ sách cánh diều :khơng cần làm thí nghiệm mà từ một ví dụ cụ thể đầu bài và rút ra phát biểu về định luật II newton và công thức

+ Bộ sách kết nối tri thức: khơng cần làm thí nghiệm mà từ một ví dụ cụ thể đầu bài và rút ra phát biểu về định luật II newton và cơng thức sau đó mới có ví dụ minh họa ở mục sau

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>- Logic dạy học: </b>

+ Phương pháp thực nghiệm(1):giải quyết vấn đề bằng con đường thực nghiệm

<b>Các giai đoạn trong pp thực nghiệm:</b>

<b>GĐ1: Tạo tình huống vấn đề(sơ bộ chỉ ra mối quan hệ các đại lượng trong định </b>

<b>GĐ3: giải quyết vấn đề bằng thí nghiệm</b>

Yêu cầu học sinh dự đốn

Tiến hành thí nghiệm kiểm tra dự đốn

TN1: m=const =>kiểm tra a tỉ lệ nghịch với m

(2) Giải thích hiện tượng thực tiễn (3) Rút ra ý nghĩa m liên quan

+ Phương pháp lý thuyết (2) :giải quyết vấn đề bằng con đường lý thuyết

+ Phương pháp (3):Thông báo và kể chuyện lịch sử(Định luật coulomb,ĐL hấp dẫn,ĐL Newton)

<i><b>3.1.3.Định luật III newton:</b></i>

<b>• Về mặt khoa học </b>

Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác

<i>dụng trở lại vật A một lực. Hai lực này được gọi là hai lực trực đối.</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

+ Kết nối tri thức: Trong mọi trường hợp,khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì đồng thời vật B cũng tác dụng trở lại vật A một lực.Hai lực này là hai lực trực đối

+ Chân trời sáng tạo: Khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực. Hai lực này có điểm đặt lên hai vật khác nhau có cùng giá và có cùng độ lớn nhưng ngược chiều

+ Cánh diều: Khi hai vật tương tác, mỗi vật tác dụng một lực lên vật kia,hai lực này ngược hướng và có độ lớn bằng nhau

Nhận xét:

+ Cánh diều:hình thành kiến thức chỉ dựa trên 2 định luật I và II để phát biểu định luật III và không ghi biểu thức chứng minh

+ Kết nối tri thức và chân trời sáng tạo hình thành định luật III newton dựa vào lực tương tác giữa hai vật bởi ví dụ đầu bài và rút ra phát biểu của định luật

Tình huống: cho Hs làm thí nghiệm tương tác giữahai xe. Xe A đứng yên, xe B chuyển động đến va chạm vào xe A.

<b>GĐ4. Kết luận^{- Nội dung định luật 3 NewTon}</b>_{- Hai lực trực đối và đặc điểm của hai lực này.} <b>GĐ5. Vận dụng - Giải thích một số hiện tượng trong thực tiễn: </b>

+ Các vụ va chạm trong giao thông

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

+ Ô tô chuyển động được trên đường + Kéo co ( có kẻ thắng, người thua),… - Giải một số bài tập định tính liên quan.

<i><b>3.1.Phân tích một số kiến thức trọng tâm trong tâm3.1.3. Trọng lực, trọng lượng, khối lượng</b></i>

- Về mặt khoa học: Trọng lực là lực hút của trái đất tác dụng lên một vật, có phương thẳng đứng và có chiều hướng về phía của trái đất . Trọng lực được xác định bằng cách tính khối lượng của vật với gia tốc tự do tại nơi đặt vật đó. Trọng lực sẽ có phương thẳng đứng và có chiều từ hướng về phía trái đất. - Trình bày trong Chương trình (SGK):

+ KNTT: a) Trọng lực:

- Trọng lực là lực hấp dẫn do Trái Đất tác dụng lên vật gấy ra cho vật gia tốc rơi tự do. Trọng lực được kí hiệu là vecto <small>⃗</small><i><small>P</small></i>

- Ở gần Trái Đất trọng lực có:  Phương thẳng đứng.  Chiều từ trên xuống.

 Điểm đặt gọi là trọng tâm của vật.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

c) Phân biệt trọng lượng và khối lượng:

- Trọng lượng của một vật thay đổi khi đem đến một nơi khác có gia tốc rơi tự do thay đổi.

- Khối lượng là số đo lượng chất của vật. Vì vậy, khối lượng của một vật khơng thay đổi thay đổi khi ta chuyển nó từ nơi này đến nơi khác.

+ CTST: a) Trọng lực:

- Trọng lực là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật. - Trọng lực có:

 Điểm đặt: tại một vị trí đặc biệt gọi là trọng tâm.

o Vị trí của trọng tâm phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng của vật, có thể nằm bên trong vật (Hình 11.2a) hoặc bên

- Trọng lực là lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vật, đặt tại trọng tâm của vật và hướng thẳng đứng từ trên xuống.

b) Trọng lượng:

- Ta lưu ý rằng vật rơi tự do chỉ chịu tác dụng của trọng lực. Mỗi vật ở gần bề mặt Trái Đất đều có gia tốc rơi tự do g. Vận dụng mối liên hệ giữa lực và gia tốc, chúng ta có thể tính được trọng lượng, là độ lớn của lực gây ra gia tốc rơi tư do của vật:

P = mg

c) Phân biệt trọng lượng và khối lượng:

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

- Khối lượng của một vật không thay đổi vì các nguyên tử, phân tử tạo nên vật đó khơng thay đổi khi vật di chuyển đến các vị trí khác nhau.

- Khi vật ở các vị trí khác nhau trên Trái Đất thì khoảng cách từ vật đến tâm Trái Đất thay đổi nên lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vật thay đổi, do đó, trọng lượng của vật cũng thay đổi.

- Phương pháp/Logic dạy học:

 Phương pháp 1: Nêu kiến thức trọng tâm trước sau đó đưa ra các thí nghiệm để khảo sát lại những kiến thức này.

 Phương pháp 2: Đưa ra những thí nghiệm nhỏ để dẫn chứng vào kiến

- Ma sát nghỉ (hay còn được gọi là ma sát tĩnh) là lực xuất hiện giữa hai vật tiếp xúc mà vật này có xu hướng chuyển động so với vật cịn lại nhưng vị trí tương đối của chúng chưa thay đổi. Ví dụ như, lực ma sát nghỉ ngăn cản một vật định trượt (chuẩn bị trượt nhưng vị trí tương đối vẫn chưa thay đổi nhiều - thay đổi ít) trên bề mặt nghiêng. Hệ số của ma sát nghỉ, thường được ký hiệu là μ<small>t</small>, thường lớn hơn so với hệ số của ma sát động. Lực ban đầu làm cho vật chuyển động thường bị cản trở bởi ma sát nghỉ.

- Lực ma sát là lực cản trở chuyển động của vật này so với vật khác. Lực ma sát xuất hiện giữa bề mặt tiếp xúc của hai vật và phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc, độ lớn của áp lực, không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật.

<b>• Trình bày trong Chương trình (SGK):</b>

+ KNTT:

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

a) Lực ma sát nghỉ:

- Lực ma sát nghỉ là lực ma sát tác dụng lên mặt tiếp xúc của vật, khi vật có xu hướng chuyển động nhưng chưa chuyển động (Hình 18.1).

- Ma sát nghỉ xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi vật chịu tác dụng của một ngoại lực có xu hướng làm vật chuyển động. Lực ma sát nghỉ triệt tiêu ngoại lực này làm vật đứng yên.(Hình 11.4)

b) Lực ma sát trượt:

- Ma sát trượt xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi vật trượt trên một bề mặt. Biểu diễn trong hình 11.7.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

- Lực ma sát trượt có điểm đặt trên vật và ngay tại vị trí tiếp xúc của hai bề mặt, phương tiếp tuyến và ngược chiều với chuyển động của vật. - Độ lớn của lực ma sát trượt:

+ Khơng phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ chuyển động của vật. + Phụ thuộc vào vật liệu và tính chất của hai bề mặt tiếp xúc.

+ Tỉ lệ với độ lớn của áp lực giữa hai bề mặt tiếp xúc: F = µ . N

- Hệ số ma sát trượt là µ là đại lượng khơng đơn vị (phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng cảu hai mặt tiếp xúc).

+ CD:

a) Lực ma sát nghỉ:

- Nếu một vật đứng yên trên một bề mặt nhưng có xu hướng trượt theo một hướng nào đó thì lực ma sát sẽ tác dụng ngăn nó trượt theo hướng đó. Đây là lực ma sát nghỉ.

a) Lực ma sát trượt:

- Nếu một vật đang trượt trên bề mặt của một vật khác thì lực ma sát tác dụng ngược hướng với chiều chuyển động trượt đó, đây là lực ma sát trượt.

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

- Lực ma sát trượt có phương dọc theo bề mặt tiếp xúc và có ảnh hưởng rõ rệt trong các hiện tượng như: kéo vật chuyển động trên một bề mặt, vật trượt xuống dốc, xe vào khúc quanh hoặc trượt bánh, vật trượt xuống dốc. - Lực ma sát trượt gần như khơng phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc. Nếu một

viên gạch bị kéo trượt dọc theo mặt bàn phẳng, thì lực ma sát trượt là như nhau cho dù viên gạch nằm hay đứng.

- Lực ma sát trượt tỉ lệ với lực ép vng góc giữa các bề mặt lại với nhau. Với vật chuyển động trên mặt phẳng ngang thì lực ép bằng trọng lượng. Nếu kéo một chồng ba viên gạch dọc theo bàn thì lực ma sát lớn gấp ba lần so với khi kéo một viên gạch. Như vậy, tỉ số độ lớn của lực ma sát trượt F<small>ms</small> và độ lớn lực ép vng góc N là không đổi.

- Tỉ số này được gọi là hệ số ma sát trượt và thường được kí hiệu bằng chữ cái Hy Lạp µ (đọc là muy). Về mặt toán học

 Sách KNTT sẽ đi từ các thí nghiệm để đi vào kiến thức trọng tâm.  Sách CTST sẽ đặc nặng phần kiến thực và không có thì nghiệm minh

 Sách CD sẽ nêu kiến thức trọng tâm trước sau đó nêu ra các ví dụ thực tiễn đi kèm.

Phương pháp/Logic dạy học:

 Phương án 1: Dạy theo logic như sách KNTT và CTST, làm thí nghiệm để hình thành kiến thức mới

 Phương án 2: Dạy theo logic như sách CD, cho trước khái niệm và các cơng thức, sau đó dùng thí nghiệm để kiểm tra kiến thức.

Vận dụng: làm thí nghiệm và bài tập để có thể áp dụng vào thực tế giải thích

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

- Đơn vị tính: Newton (N)

Trình bày trong Chương trình (SGK): + Kết nối tri thức với cuộc sống:

+ Chân trời sáng tạo:

- Khi chuyển động trong khơng khí, trong nước hoặc trong chất lỏng nói chung (gọi chung là chất lưu), vật đều chịu tấc dụng của lực cản.

- Lực cản của chất lưu được biểu diễn bởi một lực đặt tại trọng tâm vật, cùng phương và ngược chiều với chiều chuyển động của vật trong chất lưu. Lực cản này phụ thuộc vào hình dạng vật.

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

+ Cánh diều:

- Khi một vật chuyển động trong mơi trường khơng khí hoặc trong nước, có ma sát giữa về mặt vật đố và mơi trường. Ngồi ra, vật đó cũng dồn khơng khí hoặc nước ra xung quanh khi nó di chuyển. Những hiệu ứng này tạo nên lực cản của môi trường lên vật chuyển động.

- Lực cản luôn ngược hướng và có tác dụng cản trở chuyển động của vật. Có thể giảm độ lớn lực cản của mơi trường lên vật nết vật có hình dạng phù hợp.

Nhận xét:

 Cả ba bộ sách đều giới thiệu, nêu định nghĩa và những yếu tố tác động đền lực cản.

 Sách KNTT sẽ đi từ các thí nghiệm để đi vào kiến thức trọng tâm.  Sách CTST sẽ đưa ra kiến thức trọng tâm sau đó kèm theo những thí

nghiệm để kiểm chứng kiến thức ấy

 Sách CD sẽ nêu kiến thức trọng tâm đi kèm với những ví dụ trong thực tiễn để bổ làm rõ rang hơn những kiến thức ấy

Phương pháp/Logic dạy học:

 Phương án 1: Dạy theo logic như sách KNTT, làm thí nghiệm để hình thành kiến thức mới

 Phương án 2: Dạy theo logic như sách CCST và CD, cho trước khái niệm và các công thức, sau đó dùng thí nghiệm để kiểm tra kiến thức.

Vận dụng: làm thí nghiệm và bài tập để có thể áp dụng vào thực tế giải thích những ví dụ trong đời sống,...

<i><b>3.1.6.</b></i> Lực nâng, Lực đẩy Archimedes

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Về mặt khoa học:

- Lực đẩy Archimedes (hay lực đẩy Ác-si-mét) là lực tác động bởi một chất lưu (chất lỏng hay chất khí) lên một vật thể nhúng trong nó, khi cả hệ thống nằm trong một trường lực của Vật lý học (trọng trường hay lực quán tính). Lực vật lý học này có cùng độ lớn và ngược hướng của tổng lực mà trường lực tác dụng lên phần chất lưu có thể tích bằng thể tích vật thể chiếm chỗ trong chất này.

Trình bày trong Chương trình (SGK): + Kết nối tri thức với cuộc sống:

- Khi vật chuyển động trong nước hay trong khơng khí thì ngồi lực cản (của khơng khí, của nước), vật còn chịu tác dụng của lực nâng.

- Lực đẩy Archimedes học ở môn Khoa học tự nhiên lớp 8 là trường hợp riêng của lực nâng vật đứng n trong chất lưu. Cơng thức tính lực đẩy Archimedes: + Chân trời sáng tạo:

- Một vật chìm trong nước hay chất lỏng nói chung đều chịu tác dụng của lực nâng. Lực này gọi là lực đẩy Archimedes có đặc điểm như sau:

+ Lực đẩy Archimedes tác dụng lên vật có điểm đặt tại vị trí trùng với trọng tâm của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ, có phương thẳng đứng, có chiều từ dưới lên trên, có độ lớn bằng trọng lượng phần chất lỏng bị chiếm chỗ:

F<small>A</small> = p.g.V (11.3)

+ Cánh diều:

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

- Áp suất chất lỏng hoặc chất khí tang theo độ sâu nên áp suất lên bề mặt dưới của một vật lớn hơn áp suất lên mặt trên. Do đó, mỗi vật ở trong chất lỏng hoặc chất khí đều chịu một lự nâng hướng lên trên. Lực nâng này được gọi là lực đẩu Archimedes. Điểm đặt của lực này ở phần vật nằm trong chất lỏng hoặc chất khí.

- Độ lớn lực đẩy Archimedes bằng trọng lượng của phần chất lỏng hoặc chất khí mà vật bị chiếm chỗ.

<b>Nhận xét:</b>

 Cả ba sách đều nên ra lực đẩy Archimedes.

 Sách KNTT chỉ nêu ra công thức và nêu rõ từng đại lượng của lực đẩy Archimedes

 Sách CTST nêu ra được định nghĩa, đặc điểm và công thức của lực đẩy Archimedes.

 Sách CD chỉ nêu ra khái niệm đặc điểm của lực đẩy Archimedes và khái niệm về độ lớn của lực đẩy Archimedes.

Phương pháp/Logic dạy học:

- Nếu ra định nghĩa rõ ràng về lực đẩy Archimedes và đưa ra cơng thức để tính lực đẩy Archimedes.

<i><b>3.2.5. Lực căng dây</b></i>

Về mặt khoa học:

- Lực căng dây là một lực được tạo ra bởi một sợi dây, sợi cáp hay các vật thể tương tự lên một hoặc nhiều vật khác. Bất cứ thứ gì khi được kéo, treo, trợ lực hay đung đưa trên một sợi dây đều sinh ra lực này.

- Ký hiệu và đơn vị: Được ký hiệu là T và đơn vị tính là Niutơn, ký hiệu là N. Trình bày trong Chương trình (SGK):

+ Kết nối tri thức với cuộc sống: - Không đề cập.

+ Chân trời sáng tạo:

</div>