SKKN Phan loai va pp don bay

Phân loại và phơng pháp giải bài tập về đòn bẩy
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Phần mở đầu
I- Lý do chọn đề tài
1- Cơ sở lý luận
Để học tập môn Vật lý đạt kết quả cao thì ngoài việc nắm vững lý thuyết
cần phải biết ứng dụng lý thuyết vào giải bài tập một cách thành thạo nhng để
giải bài tập thành thạo thì việc định hớng, phân loại bài tập là vô cùng cần thiết.
2- Cơ sở thực tiễn
Trong môn Vật lý ở trờng trung học cơ sở, bài tập Cơ học tơng đối khó đối
với học sinh. Trong phần Cơ học thì bài tập về đòn bẩy có nhiều dạng nhất
trong các máy cơ đơn giản. Làm thế nào để giải bài tập về đòn bẩy một cách
đơn giản hơn? Đó là câu hỏi đặt ra không chỉ đặt ra đối với riêng tôi mà là câu
hỏi chung cho những giáo viên và học sinh muốn nâng cao chất lợng dạy và
học.
Hiện nay trên thị trờng có rất nhiều loại sách bài tập nâng cao nhằm đáp
ứng nhu cầu học tập của học sinh nhng qua tham khảo một số sách tôi nhận
thấy, đa phần các sách này đều đa ra các bài tập cụ thể và hớng dẫn giải. Các
bài tập thuộc nhiều dạng khác nhau đợc đặt kế tiếp nhau, các bài tập cùng loại
lại đặt cách xa nhau hoặc trong một quyển sách không có đủ các dạng bài tập
cơ bản về đòn bẩy. Nói chung là các sách viết ra cha phân loại các dạng bài tập
một cách cụ thể. Chính vì cách viết sách nh vậy dẫn đến việc các giáo viên
trong quá trình giảng dạy rất mất nhiều thời gian cho việc đầu t trong một tiết
dạy, còn học sinh làm bài tập một cách tràn lan và làm bài nào biết bài đó,
không có phơng pháp giải chung nên kết quả học tập cha đạt hiệu quả cao. Việc
học tập trở nên khó khăn hơn và gây cho các em có nhiều nản chí khi muốn tự
nâng cao kiến thức của mình.
Vì lý do trên, qua nhiều năm công tác với những hiểu biết và chút kinh
nghiệm của bản thân, tôi mạnh dạn nêu lên một số suy nghĩ của mình về :
Phân loại và pơng pháp giải bài tập về đòn bẩy với mong muốn hoạt động
dạy và học của giáo viên cũng nh học sinh sẽ thu đợc kết quả cao hơn. Ngoài ra,

Sáng kiến kinh nghiệm Trần Bá Minh THCS Đồng
Việt
1
Phân loại và phơng pháp giải bài tập về đòn bẩy
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
cũng muốn tạo ra hớng đi mới trong việc tham khảo các loại sách bài tập nâng
cao.
II - Mục đích nghiên cứu
Việc nghiên cứu đề tài Phân loại và phơng pháp giải bài tập về đòn
bẩy nhằm giúp giáo viên giảng dạy có hệ thống và có hiệu quả hơn. Ngoài ra
còn giúp ngời học dễ xem, dễ học hơn trong việc tự học, tự tìm tòi nghiên cứu.
III- Nhiệm vụ của đề tài
+ Đa ra các kiến thức cơ bản về đòn bẩy.
+ Nêu bật đợc trọng tâm của máy cơ đơn giản thông qua các bài toán về
đòn bẩy.
IV- Đối tợng nghiên cứu
+ Học sinh khối 8 trờng THCS Đồng Việt và trờng THCS Cảnh Thụy.
V- Phơng pháp nghiên cứu
Trong quá trình nghiên cứu và làm đề tài này tôi đã sử dụng các phơng
pháp nghiên cứu sau:
1- Phơng pháp thực tiễn
Trong quá trình giảng dạy và tự bồi dỡng kiến thức tôi nhận thấy có rất
nhiều sách nâng cao, các bài tập có trong sách là các bài tập thuộc nhiều thể
loại khác nhau nhng lại không theo hệ thống, không phân loại rõ ràng. Vì vậy
việc tự nghiên cứu và giải các bài tập có nhiều khó khăn.
Ngoài ra việc tự bồi dỡng nâng cao kiến thức của học sinh trong khi tham
khảo sách cũng cha đạt hiệu quả cao. Do vậy tôi cho rằng cần phải có phơng
pháp giải chung cho một loại toán, loại bài tập để giúp ngời dạy cũng nh ngời
học có định hớng giải nhanh mà không phải t duy nhiều.
2- Phơng pháp kiểm tra, đánh giá.

Với phơng pháp này tôi có thể tiến hành dới hai dạng kiểm tra với mục
đích nắm bắt sự nhận thức kiến thức của học sinh và kỹ năng làm bài tập của
học sinh.
a) Kiểm tra miệng
b) Kiểm tra thực tế
Sáng kiến kinh nghiệm Trần Bá Minh THCS Đồng
Việt
2
Phân loại và phơng pháp giải bài tập về đòn bẩy
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Giáo viên giảng một tiết không phân loại bài tập và một tiết phân loại bài
tập ở hai lớp khác nhau.
Cuối cùng so sánh kết quả nắm bài và kỹ năng làm bài tập của học sinh
sau hai giờ dạy.
3- Phơng pháp nghiên cứu tham khảo tài liệu :
Trong quá trình làm đề tài tôi có tham khảo các tài liệu sau:
1. Sách Vật lý nâng cao 8 (TS- Lê Thanh Hoạch Nguyễn Cảnh Hoè )
2. Sách 200 bài tập Vật lý chọn lọc (PGS . PTS Vũ Thanh Khiết PTS.
Lê Thị Oanh)
3. Sách 121 bài tập vật lý nâng cao lớp 8 (PGS . TS Vũ Thanh Khiết
PGS Nguyễn Đức Thâm PTS Lê Thị Oanh)
4. Sách Bài tập vật lý nâng cao 8 (NXB Giáo dục)
Phần cụ thể
I - Nội Dung nghiên cứu
1- Định hớng chung
Bài tập về đòn bẩy rất đa dạng nhng để làm các bài tập đó trớc tiên ngời
học phải nắm vững đợc các khái niệm cơ bản nh: Khái niệm đòn bẩy, cánh tay
đòn của lực.
Ngoài việc nắm vững khái niệm, ngời học cũng phải biết xác định các lực
tác dụng lên đòn bẩy và nắm đợc điều kiện cân bằng của đòn bẩy.

Khi đã hiểu rõ các khái niệm thì việc tiến hành giải bài toán sẽ thuận lợi
hơn.
Với mỗi bài toán về đòn bẩy, cần phải phân tích cụ thể nh :
* Đâu là điểm tựa của đòn bẩy?
Việc xác định điểm tựa cũng không đơn giản vì đòn bẩy có nhiều loại nh :
- Điểm tựa nằm trong khoảng hai lực (Hình A)

Sáng kiến kinh nghiệm Trần Bá Minh THCS Đồng
Việt
3
O
F
1
F
2
Phân loại và phơng pháp giải bài tập về đòn bẩy
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Hình A
- Điểm tựa nằm ngoài khoảng hai lực (Hình B)

Hình B
- Ngoài ra trong một bài toán về đòn bẩy còn có thể có nhiều cách chọn
điểm tựa ví dụ nh hình C



Hình C
Ta thấy, hình C có thể chọn điểm tựa tại điểm B khi này có hai lực tác
dụng lên đòn bẩy đó là lực F tại điểm O và lực thứ hai là lực căng T tại điểm A.
Cũng có thể chọn điểm tựa tại điểm A khi này cũng có hai lực tác dụng

lên đòn bẩy là lực kéo F tại điểm O và phản lực tại B.
* Các lực tác dụng lên đòn bẩy có phơng chiều nh thế nào?
* Xác định cánh tay đòn của các lực
Theo định nghĩa : Khoảng cách giữa điểm tựa O và phơng của lực gọi là
cánh tay đòn của lực. Việc xác định cánh tay đòn của lực rất quan trọng vì nếu
xác định sai sẽ dẫn đến kết quả sai. Trên thực tế học sinh rất hay nhầm cánh tay
đòn với đoạn thẳng từ điểm tựa đến điểm đặt của lực.
Sau khi phân tích có thể áp dụng điều kiện cân bằng của đòn bẩy để giải
bài toán.
2. Phân loại bài tập và phơng pháp giải bài tập.
Sáng kiến kinh nghiệm Trần Bá Minh THCS Đồng
Việt
4
O
F
1
F
2
OB
A
F
T
Phân loại và phơng pháp giải bài tập về đòn bẩy
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Bài tập về Đòn bẩy có rất nhiều loại cụ thể có thể chia ra làm nhiều loại
nh sau:
Loại 1: Xác định lực và cánh tay đòn của lực
Bài toán1:
Ngời ta dùng một xà beng có dạng nh hình vẽ để nhổ một cây đinh cắm
sâu vào gỗ.

a) Khi tác dụng một lực F = 100N vuông góc với OB tại đầu B ta sẽ nhổ đ-
ợc đinh. Tính lực giữ của gỗ vào đinh lúc này ? Cho biết OB bằng 10 lần OA và
= 45
0
.
b) Nếu lực tác dụng vào đầu B vuông góc với tấm gỗ thì phải tác dụng một
lực có độ lớn bằng bao nhiêu mới nhổ đợc đinh?
* Phơng pháp :
Xác định cánh tay đòn của lực
F và F
C

Vì F
C
vuông góc với OA nên
OA là cánh tay đòn của F
C

a) Vì F vuông góc với OB nên
OB là cánh tay đòn của F
b) Vì F có phơng vuông góc với mặt gỗ nên OH là cánh tay đòn của F

sau
khi đã xác định đúng lực và cánh tay đòn của lực ta áp dụng điều kiện cân bằng
của đòn bẩy và tính đợc các đại lợng cần tìm
Lời giải:
a) Gọi F
C
là lực cản của gỗ. Theo quy tắc cân bằng của đòn bẩy ta có:
F

C
. OA = F.OB
F
C
=
NNF
OA
OBF
100010.10010.
.
===
b) Nếu lực F

vuông góc với tấm gỗ, lúc này theo quy tắc cân bằng của đòn
bẩy ta có:
F
C
.OA = F

.OH
Với
2
OB
OH
=
( vì OBH vuông cân)
Sáng kiến kinh nghiệm Trần Bá Minh THCS Đồng
Việt
5
F

C
F
F

A
O
B
H
Phân loại và phơng pháp giải bài tập về đòn bẩy
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
=>
21001000.2.
.10
2.
.
'
===
OA
OA
OB
FOA
F
C
(N)
Đ/S: 1000 N;
2100
Bài toán 2:
Hai bản kim loại đồng chất tiết diện đều có cùng chiều dài l = 20cm và
cùng tiết diện nhng có trọng lợng riêng khác nhau d
1

= 1,25 d
2
. Hai bản đợc hàn
dính lại ở một đầu O và đợc treo bằng sợi dây. Để thanh nằm ngang ngời ta thực
hiện hai biện pháp sau:
a) Cắt một phần của thanh thứ nhất và đem đặt lên chính giữa của phần
còn lại. Tìm chiều dài phần bị cắt.
b) Cắt bỏ một phần của bản thứ nhất. Tìm phần bị cắt đi.
* Phơng pháp:
Trong mỗi lần thực hiện các biện pháp cần xác định lực tác dụng và cánh
tay đòn của lực.
+ ở biện pháp 1: Vì cắt một phần của bản thứ nhất và lại đặt lên chính
giữa của phần còn lại nên lực tác dụng không thay đổi, cánh tay đòn của lực này
thì thay đổi.
+ ở biện pháp 2: Do cắt bỏ một phẩn của bản thứ nhất nên cả lực và cánh
tay đòn của lực đều thay đổi.
- Khi xác định đợc lực và cánh tay đòn của lực ta áp dụng điều kiện cân
bằng của đòn bẩy vào giải bài toán:
Lời giải:
a) Gọi x là chiều dài phần bị cắt. Do đó đợc đặt lên chính giữa của phần
còn lại nên trọng lợng của bản thứ nhất không thay đổi
Vì thanh nằm cân bằng nên ta có:
2
.
2
.
21
l
P
xl

P
=

Sáng kiến kinh nghiệm Trần Bá Minh THCS Đồng
Việt
6
l
l
O
Phân loại và phơng pháp giải bài tập về đòn bẩy
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Gọi S là tiết diện của mỗi bản, ta có:
2
.
2
.
21
l
sld
xl
sld
=

=> d
1
(l-x) = d
2
(l)

l

d
d
x )1(
1
2
=
Với d
1
= 1,25 d
2
l = 20
=>
420)8,01(20).
25,1
1(
2
2
===
d
d
x
Vậy chiều dài phần bị cắt là: 4 cm
b) Gọi y là phần bị cắt bỏ đi trọng lợng còn lại của bản là
l
yl
PP

=
.
1

'
1
Do thanh cân bằng nên ta có:
2
..
2
'
1
l
P
l
yl
P
=

=>
2
.)
2
)((
21
l
sld
yl
ylsd
=


=>
2

1
2
2
)( l
d
d
yl =

0)1(2
2
1
2
2
=+ l
d
d
lyy
=>
08040
2
=+
yy


= 400 80 = 320 =>
89,1758
=
5820
1
+=

y
> 20 cm
=
5820
1
y
20 17,89 = 2,11 (cm)
Vậy chiều dài phần bị cắt bỏ là 2,11 cm
ĐS: 4 cm; 2,11 cm
Loại 2: Chọn điểm tựa của đòn bẩy
Bài toán 1: Một chiếc xà không đồng chất dài l = 8 m, khối lợng 120 kg
đợc tì hai đầu A, B lên hai bức tờng. Trọng tâm của xà cách đầu A một khoảng
GA = 3 m. Hãy xác định lực đỡ của tờng lên các đầu xà
Sáng kiến kinh nghiệm Trần Bá Minh THCS Đồng
Việt
7
P
F
B
F
A
BA
G
O
l
x