Phát triển tư duy học sinh lớp 10 trường THPT bá thước 3 từ một bài toán cơ học cơ bản phần động lực học chất điểm

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT BÁ THƯỚC 3
----------

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

TÊN ĐỀ TÀI:
PHÁT TRIỂN TƯ DUY HỌC SINH LỚP 10
TRƯỜNG THPT BÁ THƯỚC 3 TỪ MỘT BÀI TOÁN CƠ HỌC
CƠ BẢN PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM

Người thực hiện: Ngân Duy Tiền
Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn
SKKN thuộc môn : Vật Lý

THANH HÓA NĂM 2016
MỤC LỤC

Trang


1. Mở đầu
1.1 Lý do chọn đề tài
1.2 Mục đích nghiên cứu
1.3 Đối tượng nghiên cứu
1.4 Phương pháp nghiên cứu
2. Nội dung sáng kiến kinh nghiệm
2.1. Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm
2. 2. Thực trạng đề tài
2.3. Các giải pháp tổ chức thực hiện

2.3.1. Bài toán cơ bản
2.3.2 Bài toán mở rộng 1
2.3.3. Bài toán mở rộng 2
2.3.4. Bài toán mở rộng 3
2.3.5. Bài toán mở rộng 4
2.3.6. Bài toán mở rộng 5
2.3.7. Bài toán mở rộng 6
2.3.8. Bài toán mở rộng 7
2.3.9. Bài toán mở rộng 8
2.3.10. bài toán mở rộng 9
2.4.Hiệu quả của đề tài

3. Kết luận
3.1. Kết luận:
3.2. Kiến nghị và đề suất.
Tài liệu tham khảo

2
2
2
3
3
3
3
4
5
5
5
6
6

7
8
9
9
11
13
15
16
16
16
17

1. MỞ ĐẦU
1.1. Lý do chọn đề tài
1.1. 1. Lý do khách quan:

2


Trong bối cảnh hiện nay, chất lượng giáo dục đang là vấn đề được toàn xã
hội quan tâm. Giáo dục Việt nam cũng đã và đang nỗ lực đổi mới nhằm phát huy
tính tích cực, chủ động trong học tập của học sinh, tạo nên những thế hệ có khả
năng hiểu biết sâu sắc về lí luận và từ đó vận dụng linh hoạt lí luận vào thực
tiễn.
Để đảm bảo tốt việc thực hiện mục tiêu đào tạo môn Vật lý ở trường
trung học phổ thông nói chung và lớp 10 nói riêng, cung cấp cho học sinh những
kiến thức phổ thông cơ bản, có hệ thống, một số kiến thức nâng cao và toàn diện
hơn, đồng thời rèn luyện cho học sinh một số kỹ năng như: Kỹ năng quan sát,
kỹ năng dự đoán, kỹ năng phân tích, tổng hợp, kỹ năng ứng dụng…đòi hỏi giáo
viên phải xây dựng các chuyên đề dạy học phù hợp với yêu cầu đào tạo. Tuy

nhiên, thực tế giảng dạy trong trường chủ yếu vẫn là giáo viên hướng dẫn học
sinh áp dụng công thức có sẵn trong sách giáo khoa vào giải các bài tập cơ bản
trong sách giáo khoa và sách bài tập, vì vậy rất khó để phát triển tư duy, khả
năng nhận thức và rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo cho học sinh.
1.1.2. Lý do chủ quan:
Trong quá trình giảng dạy bộ môn vật lý cụ thể về phần “động lực
học chất điểm” Vật lý 10, tôi nhận thấy đại đa số học sinh gặp vướng mắc khi
giải các bài tập về định luật II Niutơn và các lực cơ học, nhất là học sinh ở
trường THPT Bá Thước 3, vì các em yếu toán, kỹ năng, phân tích tổng hợp còn
hạn chế, và đa số học sinh rất lười tư duy khi gặp các bài toán phức tạp,... Nhằm
tháo gỡ những khó khăn cho các em học sinh, cung cấp kiến thức và các dạng
bài tập cơ bản, hay và khó, chỉ rõ phương pháp và sự kết hợp có tính khoa học
trong quá trình làm những bài tập phần này cũng như giúp các em có sự hứng
thú, yêu thích và sáng tạo đối với môn học vật lý hơn. Vì vậy tôi mạnh dạn chọn
đề tài “Phát triển tư duy học sinh lớp 10 trường THPT Bá Thước 3 từ một
bài toán cơ học cơ bản phần động lực học chất điểm. Hi vọng đề tài sẽ góp
phần nâng cao hơn chất lượng giảng dạy môn Vật Lý ở trường THPT Bá Thước
3 và trở thành tài liệu hữu ích cho đồng nghiệp và các em học sinh.
1.2. Mục đích nghiên cứu
Xuất phát từ một bài toán cơ học cơ bản, giúp học sinh có kỹ năng và
phương pháp giải thành thạo, từ đó mở rộng nâng dần lên những bài khó và
phức tạp hơn nhằm phát triển tư duy cho các em, đồng thời rèn luyện cho các
em một số kĩ năng, sự hiểu sâu hơn, sáng tạo hơn và toàn diện hơn trong việc
giải các bài tập vật lý phần “động lực học chất điểm” trong chương trình vật lý
10, giúp các em hình thành dần ý thức tự học, tự nghiên cứu khi học các phần
sau cũng như học các môn học khác.
Đề tài mong muốn trở thành tài liệu tham khảo hửu ích đối với bạn bè
đồng nghiệp và các em học sinh.
Người viết cũng mong muốn nhận được những ý kiến phản hồi, những
đánh giá, trao đổi của quý thầy cô đồng nghiệp để cùng hoàn thiện hơn nữa đề

tài sáng kiến kinh nghiệm này.

3


1.3. Đối tượng nghiên cứu:
Bài toán ứng dụng định luật II Niutơn và các lực cơ học
Phạm vi nghiên cứu: Học sinh các lớp 10A1; 10A2; 10A3 năm học 20152016; trường THPT Bá Thước 3.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp quan sát sư phạm.
- Phương pháp nêu vấn đề trong giảng dạy
- Phương pháp thống kê, tổng hợp, so sánh.
2. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
2.1. Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm
2.1.1 Kiến thức cơ bản
+ Định luật II Niutơn: Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật.
Độ lớn của gia tốc tỷ lệ thuận với độ lớn của lực và tỷ lệ nghịch với khối lượng
của vật.

   
 F
a = , nếu vật chịu tác dụng của nhiều lực thì: F = F1 + F1 + F3 + ...
m

+ Định luật III Niutơn: Trong trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực,
thì vật B cũng tác dụng
lại vật A một lực. Hai lực này cùng giá, cùng độ lớn và

ngược chiều. FAB = − FBA
+ Trọng lực là lực của trái đất tác dụng vào các vật, gây ra cho chúng gia tốc rơi


tự do: P = mg
Có phương : Thẳng đứng.
Chiều: Từ trên xuống dưới.
+ Lực ma sát trượt: Xuất hiện ở mặt tiếp xúc của hai vật đang trượt trên nhau.
Có hướng ngược với hướng của vận tốc tương đối của vật
này so với vật kia.
Có độ lớn tỷ lệ với độ lớn của áp lực.
Fmst = µ .N , trong đó µ là hệ số ma sát trượt, N là áp lực( phản lực pháp tuyến).

2.1.2. Phương pháp động lực học
Phương pháp động lực học là phương pháp khảo sát chuyển động cơ của
các vật dựa trên cơ sở các định luật Niutơn. Phương pháp động lực học bao gồm
các bước cơ bản sau :
+ Bước 1: Xác định đầy đủ các lực tác dụng lên vật hoặc hệ vật. Với mỗi lực
xác định cần chỉ rõ điểm đặt, phương, chiều, độ lớn.
Các lực tác dụng lên vật thường là :
Các lực tác dụng do các trường lực gây ra như trường hấp dẫn, điện
trường, từ trường…
4


Các lực tác dụng do liên kết giữa các vật: Lực căng, lực đàn hồi…
Các lực tác dụng khi một vật chuyển động trên bề mặt một vật khác: Lực
ma sát, phản lực pháp tuyến,…
+ Bước 2: Chọn hệ trục toạ độ làm hệ quy chiếu để khảo sát chuyển động.
Đa số các bài toán khảo sát chuyển động của vật trên một đường thẳng
hoặc trong một mặt phẳng xác định. Khi đó ta chọn hệ trục toạ độ có một trục
song song với chuyển động của vật hoặc trong mặt phẳng chuyển động của vật;
cũng nên chọn một trục toạ độ song song với nhiều lực tác dụng.

+ Bước 3: Viết phương trình Niutơn cho vật hoặc
hệ vật (dạng véc tơ).


Vật (tổng các lực tác dụng lên vật) ∑ Fi = ma
Hệ vật :



m1 a1 = ∑ F1

 
m
a
=
F
 2 2 ∑ 2

+ Bước 4: Chiếu các phương trình véc tơ trên lên các trục toạ độ đã chọn. Khảo
sát các phương trình chuyển động theo từng phương của từng trục toạ độ, tính
các đại lượng mà đề bài yêu cầu.
2. 2. Thực trạng đề tài
Khi học phần Động lực học chất điểm, khi giải quyết các bài tập về định
luật II Niutơn và các lực cơ học, học sinh gặp rất nhiều khó khăn khi giải các bài
tập phần này, các em không biết bắt nguồn từ đâu và định hướng tư duy như thế
nào nên các em cảm thấy lúng túng khi giải quyết các bài toán này và thường
mắc sai lầm khi chuyển các lực từ đại lượng vectơ sang đại lượng vô hướng.
Bên cạnh đó để giải quyết các bài toán này đòi hỏi các em phải có kiến
thức, kỹ năng toán học nhất định. Song học sinh ở trường THPT Bá Thước 3 đa
số các em là học sinh dân tộc thiểu số, các em chưa có thói quen lao động trí óc,

ngại động não, ngại tư duy, suy nghĩ cộng với các em hỏng cơ bản, yếu toán,
kiến thức, kỹ năng còn nhiều hạn chế vì vậy học sinh ngại học, ngại tư duy khi
gặp phải các bài toán phải sử dụng nhiều kỹ năng và đa số các em thường bỏ
qua các bài tập phần các lực cơ học khi một vật chịu tác dụng nhiều lực.
Thực tế khảo sát trên một số lớp như sau:
Lớp
% HS giải được
% HS còn lúng túng
10A1
3%
12%
10A2
4%
25%
10A3
5%
18%

% HS không biết
85%
71%
77%

2.3. Các giải pháp tổ chức thực hiện
2.3.1. Bài toán cơ bản: Một vật có khối lượng m, đươc kéo trên mặt phẳng nằm
ngang có ma sát không đáng kể bởi một lực F theo phương ngang, xác định gia
tốc chuyển động của vật và độ lớn phản lực của mặt phẳng nằm ngang lên vật?

5

Hướng dẫn: Với bài toán này giáo viên cần hướng dẫn cụ thể cách xác
định đầy đủ các lực tác dụng lên vật, viết biểu thức định luật II Niutơn và chiếu
biểu thức lên các trục tọa độ(đây là bài toán cơ bản đầu tiên vì vậy cần cung
cấp phương pháp giải và hướng dẫn cụ thể giúp học sinh có kỹ năng giải thành
thạo).
Giải tóm tắt:



Các lực tác dụng lên vật: Trọng lực P , phản lực N của mặt sàn, lực kéo F .
y
Chọn hệ trục tọa độ xoy, chiều dương là chiều
chuyển động của vật.
Theo định luật II Niutơn cho vật ta được:

  

N
P + F + N = ma (1)
Chiếu (1) lên trục ox ta được:
m

F
F = m.a ⇒ a =
m


F

O

Chiếu (1) lên trục oy ta được:
N −P=0
⇒ N = P = mg

x


P

2.3.2 Bài toán mở rộng 1: Một vật có khối lượng m, được kéo trên mặt sàn
nằm ngang có hệ số ma sát µ , bởi một lực F theo phương ngang, xác định gia
tốc chuyển động của vật?
Hướng dẫn: Với bài toán này, có thêm lực ma sát, giáo viên giúp học sinh
cách vẽ và xác định được lực này. Giáo viên hướng dẫn học sinh viết biểu thức
định luật II Niutơn và chiếu biểu thức lên các trục tọa độ.
Giải tóm tắt:


Các lực tác dụng lên vật: Trọng lực P , phản lực N của mặt sàn, lực ma sát


Fms , lực kéo F .
Chọn hệ trục tọa độ xoy, chiều dương là
chiều chuyển động của vật:
Theo định luật II Niutơn cho vật ta y
được:
   


P + F + N + Fms = ma (1)
Chiếu (1) lên trục ox ta được:

F − Fms = ma

⇔ F − µN = ma

N

(2)

Chiếu (1) lên trục oy ta được:
N − P = 0 ⇒ N = P (3)
Thay (3) vào (2) ta được:
F − µP = ma ⇒ a =

F − µmg
m

m


F

0

x


P

2.3.3. Bài toán mở rộng 2: Một vật có khối
lượng m, được kéo trên mặt
phẳng nằm ngang có ma sát không đáng kể bởi một lực F hợp phương ngang

6


góc α , xác định gia tốc chuyển động của vật và độ lớn phản lực của mặt phẳng
nằm ngang lên vật?
Hướng dẫn: Bài toán này giáo viên cần phân tích rõ hình chiếu của lực

F lên các trục Ox, Oy và cách xác định độ lớn của lực trên các phương
chiếu(với bài toán này học sinh cần có một số kiến thức, kỹ năng toán học vì
vậy giáo viên cần ôn lại cho học sinh các hệ thức lượng trong tan giác vuông),
yêu cầu học sinh viết biểu thức định luật II Niutơn và chiếu biểu thức lên các
trục tọa độ.
Giải tóm tắt:


Các lực tác dụng lên vật: Trọng lực P , phản lực N của mặt sàn, lực kéo

F.
y
Chọn hệ trục tọa độ xoy, chiều dương như
hình vẽ:


Theo định luật II Niutơn cho vật ta được:

 N
Fy

  

P + F + N = ma (1)

Chiếu (1) lên trục ox ta được:
Fx = ma ⇔ F cos α = m.a ⇒ a =

α
α

m

F cos α
m

0

Chiếu (1) lên trục oy ta được:

F


Fx

x



P

N + Fy − P = 0

N + F . sin α − P = 0
⇒ N = P − F . sin α = mg − F . sin α

2.3.4. Bài toán mở rộng 3: Một vật có khối lượng
m, được kéo trên mặt phẳng

µ
nằm ngang có hệ số ma sát
bởi một lực F hợp phương ngang góc α , xác
định gia tốc chuyển động của vật?
Hướng dẫn: Với bài toán này giáo viên nên yêu cầu học sinh vận dụng
hai bài mở rộng 1 và 2 để giải bài toán này, giáo viên cần lưu ý học sinh xác
định chính xác độ lớn phản lực N.
Giải tóm tắt:


Các lực tác dụng lên vật: Trọng lực P , phản lực N của mặt sàn, lực ma


sát Fms , lực kéo F .
Chọn hệ trục tọa độ xoy, chiều dương như hình vẽ:
Theo định luật II Niutơn cho vật ta được:
y

   


P + F + N + Fms = ma (1) α

Chiếu (1) lên trục ox ta được:


 N

Fx − Fms = ma (2)

Fy
m

Chiếu (1) lên trục oy ta được:

0


Fms

α
α


P


F

Fx

x

7


Fy + N − P = 0 ⇒ N = P − F y
Fx = F cos α

Mà: Fy = F . sin α
Fms = µ .N

Thay vào (2) ta được: F cos α − µ ( P − F sin α ) = ma ⇒ a =

F ( cos α − µ sin α ) − µP
m

2.3.5. Bài toán mở rộng 4: Một vật có khối lượng m, kéo lên một mặt phẳng
nghiêng góc α so với phương ngang không ma sát bởi một lực F (hình vẽ), xác
định gia tốc chuyển động của vật và phản lực mặt nghiêng lên vật?
Hướng dẫn: Với bài toán này giáo viên yêu cầu học sinh xác định đầy đủ
các lực tác dụng lên vật và hình chiếu các lực lên các trục tọa độ, viết biểu thức
định luật II Niutơn và chiếu biểu thức lên các trục tọa độ tìm các đại
lượng mà đề bài yêu cầu.
y
Giải tóm tắt:
Các lực tác dụng
lên vật: Trọng


x

lực P , phản lực N của mặt phẳng


nghiêng, lực ma sát Fms , lực kéo F .
Chọn hệ trục tọa độ xoy, chiều dương
như hình vẽ:
Theo định
luật II Niutơn cho vật ta
  
được: P + F + N = ma (1)
Chiếu (1) lên trục ox ta được:
F − Px = ma(2)
Mà: Px = P sin α


F


N

m
O


Py


Px



P

α

Thay vào (2) ta được:
F − P sin α = ma ⇒ a =

F − P sin α
m

Chiếu (1) lên trục oy ta được:
N − Py = 0

⇒ N − P cos α = 0
⇒ N = P cos α = mg cos α

2.3.6. Bài toán mở rộng 5: Một vật có khối lượng m, kéo lên một mặt phẳng
nghiêng góc α so với phương ngang có hệ số ma sát µ bởi một lực F (hình vẽ),
xác định gia tốc chuyển động của vật?
Hướng dẫn: Với bài toán này giáo viên yêu cầu học sinh xác định đầy đủ
các lực tác dụng lên vật và hình chiếu các lực lên các trục tọa độ(có thêm lực
ma sát), viết biểu thức định luật II Niutơn, chiếu biểu thức lên các trục tọa độ
và tìm các đại lượng mà đề bài yêu cầu.
Giải tóm tắt:


Các lực tác dụng lên vật: Trọng lực P , phản lực N của mặt phẳng


nghiêng, lực ma sát Fms của mặt phẳng nghiêng, lực kéo F .

8



Fqt

Chọn hệ trục tọa độ xoy, chiều dương như hình vẽ:
Theo định luật II Niutơn cho vật ta được:
   

P + F + N + Fms = ma (1)

y

Chiếu (1) lên trục ox ta được:

x

F − Px − Fms = ma (2)


F

Chiếu (1) lên trục oy ta được:


N
m

N − Py = 0 ⇒ N = Py

O

Px = P sin α


Py

Mà: Py = P. cos α
Fms = µ .N

Thay vào (2) ta được:


Px

Fms
α

P

F − P sin α − µP cos α = ma
F − P( sin α + µ cos α )
⇒a=
m
F − mg ( sin α + µ cos α )
a=
m

2.3.7. Bài toán mở rộng 6: Một vật có khối lượng m, trượt trên một vật hình

nêm có khối lượng M, nghiêng góc α so với phương ngang và chuyển động về
bên trái với gia tốc a, bỏ qua mọi ma sát (hình vẽ), xác định gia tốc chuyển động
của vật hình nêm?
Hướng dẫn: Với bài toán này giáo viên cần hướng dẫn cụ thể cách xác
định đầy đủ các lực tác dụng lên vật và hình chiếu các lực lên các trục tọa
độ(xác định hệ quy chiếu đứng yên và hệ quy chiếu chuyển động), viết biểu thức
định luật II Niutơn và chiếu biểu thức lên các trục tọa độ.
Giải tóm tắt:


Các lực tác dụng lên vật: Vật m: Trọng lực P1 , phản lực N1 của mặt



hình nêm lên vật m, lực quán tính Fqt . Vật M: Trọng lực P , phản lực N của

vật m lên vật hình nêm, Phản lực N ′ của mặt ngang lên vật M.
 chuyển động của các
Chọn hệ trục tọa độ xOy, O’x’, chiều dương là chiều
N1
vật.
m
Theo định luật
II Niutơn
cho vật ta được:
 

y

Vật m: P1 + N1 + Fqt = ma1 (1)


  

Fqt
Vật M: N + P + N ′ = Ma ( 2)


Chiếu (1) lên Oy ta được:

a

x'

P1

O

O’
M

 
N P

α

x
9


N 1 + Fqt sin α − P1 cos α = 0

⇒ N 1 = − Fqt sin α + P1 cos α

Chiếu (2) lên O’x’ ta được:
N sin α = Ma

Theo định luật III Niutơn ta được:
Ma
= P1 cos α − Fqt sin α = P1 cos α − ma sin α
sin α
mg sin α . cos α
g sin 2α
⇒a=
=
2
2M
M + m sin α
+ 2 sin 2 α
m
N = N1 ⇒

2.3.8. Bài toán mở rộng 7:
Một vật có khối lượng m, trượt trên một vật hình nêm có khối lượng M, nghiêng
góc α so với phương ngang và chuyển động về bên trái với gia tốc a, bỏ qua
mọi ma sát (hình vẽ), xác định gia tốc chuyển động của vật m đối với vật hình
nêm và áp lực của vật m lên vật M, nếu hệ số ma sát trượt của vật m lên vật M
bằng k ( Bỏ qua ma sát đối với vật M)?
Hướng dẫn: Bài toán này mở rộng bài toán trên có thêm lực ma sát, giáo
viên yêu cầu học sinh xác định đầy đủ các lực tác dụng lên vật, viết biểu thức
định luật II Niutơn, chiếu biểu thức lên các trục tọa độ và tìm đại lượng mà đề
bài yêu cầu.

Giải tóm tắt:


Các lực tác dụng lên vật: Vật m: Trọng lực P1 , phản lực N1 của mặt


hình nêm lên vật m, lực ma sát Fms , lực quán tính Fqt . Vật M: Trọng lực P ,


phản lực N của vật m lên vật hình nêm, Phản lực N ′ của mặt ngang lên vật
M.
Chọn hệ trục tọa độ xoy, o’x’chiều dương là chiều chuyển động của các
vật.
Theo định
luật IINiutơn
cho vật ta được:

 


Vật m: P1 + N1 + Fqt + Fms = ma1 (1)
N1
  


Vật M: N + P + N ′ = Ma ( 2)
Fms m
y
Chiếu (1) lên O’y ta được:


N 1 + Fqt sin α − P1 cos α = 0


a

⇒ N 1 = − Fqt sin α + P1 cos α

Chiếu (2) lên Ox’ ta được:
N sin α = Ma

x'


P1

 Fqt
N′

O

O’
M

Theo định luật III Niutơn ta được:

α

x

 

N P
10


Ma
= P1 cos α − Fqt sin α
sin α
= P1 cos α − ma sin α
N = N1 ⇒

⇒a=

mg sin α . cos α
g sin 2α
=
2M
M + m sin 2 α
+ 2 sin 2 α
m

Chiếu (1) lên trục O’x ta được:
Fqt cos α + P1 sin α − Fms = ma1

Mà Fms = kN 1 ⇒ Fqt cos α + P1 sin α − kN1 = ma1
mg sin 2α
mg sin 2α . sin α
Fqt = ma =
N 1 = − Fqt sin α + P1 cos α = −
+ P1 cos α
2M

M
Thay
,
2
2
+ 2 sin α
2. + 2 sin α
m
m
mg sin 2α . cos α
mg sin 2α . sin α
+ mg sin α − k ( −
+ mg cos α ) = ma1
2M
2M
2
2
+ 2 sin α
+ 2 sin α
m
m
g sin 2α . cos α
g sin 2α sin α
⇒ a1 =
+ g sin α − k ( −
+ g cos α )
2
2M
M
2

2
+ 2 sin α
+ 2 sin α
m
m
g sin 2α
a1 = g ( sin α − k cos α ) + (cos α + k . sin α ).
2M
+ 2 sin 2 α
m
2.3.9. Bài toán mở rộng 8: Một vật có khối lượng m, trượt trên một vật hình
nêm có khối lượng M, nghiêng góc α so với phương ngang, hệ số ma sát giữa
hai vật là k. Hỏi phải truyền cho vật nêm một gia tốc theo phương nằm ngang
lớn nhất bằng bao nhiêu để vật còn đứng yên trên nêm(bỏ qua ma sát đối M) ?
Hướng dẫn: Với bài toán này giáo viên yêu cầu học sinh xác định đầy đủ
các lực tác dụng lên vật và hình chiếu các lực lên các hệ trục tọa độ, viết biểu
thức định luật II Niutơn và chiếu biểu thức lên các hệ trục tọa độ, giáo viên cần
gợi ý cho học sinh để học sinh có thể xác định được điều kiện của bài toán.
Giải tóm tắt:


Các lực tác dụng lên vật: Vật m: Trọng lực P1 , phản lực N1 của mặt



hình nêm lên vật m, lực ma sát Fms , lực quán tính Fqt . Vật M: Trọng lực P ,


phản lực N của vật m lên vật hình nêm, Phản lực N y′ của mặt ngang lên vật


M.
Fms
• Trường hợp gia tốc nêm hướng sang phải.
m


F
Do qt và P1 x ngược chiều nên có hai trường
 hợp xảy
 ra:
0
F
N′
qt
+ Trường hợp 1: xét mg sin α > ma cos α
Theo định luật
II Niutơn
cho
vật ta được:  
x
 



a
Vật m: P1 + N1 + Fqt + Fms = max’
P1
1 (1)
0’

’


N


P

M

α

11










Vật M: N + P + N ′ = Ma ( 2)
Chiếu (1) lên Oy ta được:

N 1 − Fqt sin α − P1 cos α = 0

⇒ N 1 = Fqt sin α + P1 cos α
Chiếu (1) lên Ox ta được:

P1 sin α − Fqt cos α − Fms = ma1

Để vật m đứng yên trên nêm thì phải có:

a1 = 0

 Fms ≥ P1. sin α − Fqt cos α

⇒ − Fqt cos α + P1 sin α ≤ Fms = kN 1 = k ( Fqt sin α + P1 cos α )
⇔ − ma cos α + mg sin α ≤ k (ma sin α + mg cos α )
(sin α − k cos α ) g
⇔a≥
k sin α + cos α

Vậy trường hợp này không có a max
+ Trường hợp 2: xét mg sin α < ma cos α
Theo định
luật IINiutơn
cho vật ta được:
 


Vật m: P1 + N1 + Fqt + Fms = ma1 (1)
  

Vật M: N + P + N ′ = Ma ( 2)
Chiếu (1) lên Oy ta được:



N1

N 1 − Fqt sin α − P1 cos α = 0

⇒ N 1 = Fqt sin α + P1 cos α
Chiếu (1) lên Ox ta được:


a

P1 sin α − Fqt cos α + Fms = ma1


Fqt

Để vật m đứng yên trên nêm thì
x’
phải có:

a1 = 0

 Fms ≥ − P1. sin α + Fqt cos α

m

O


N′
F

P ms

Vậy để vật m đứng yên trên nêm thì a max =

x

1

0’

’

⇒ Fqt cos α − P1 sin α ≤ k ( Fqt sin α + P1 cos α )
⇔ ma cos α − mg sin α ≤ k (ma sin α + mg cos α )
(sin α + k cos α ) g ( tan α + k ) g
⇔a≤
=
− k sin α + cos α
1 − k tan α

y

M


N

α



P

( tan α + k ) g
1 − k tan α

12


* Trường hợp gia tốc nêm hướng sang trái: Vật m có xu hướng trượt
xuống.
Theo định luật
II Niutơn
cho
vật ta được:
 



Vật m: P1 + N1 + Fqt + Fms = ma1 (1)
  

Vật M: N + P + N ′ = Ma ( 2)


Fms

Chiếu (1) lên Oy ta được:


N1

N 1 + Fqt sin α − P1 cos α = 0

⇒ N 1 = − Fqt sin α + P1 cos α

Chiếu (1) lên Ox ta được:

P1 sin α + Fqt cos α − Fms = ma1

0


a
x’
’

y


F
m qt


N′

P1
0’

M

Để vật m đứng yên trên nêm
thì phải có:

a1 = 0


N
 Fms ≥ P1. sin α + Fqt cos α
⇔ ma cos α + mg sin α ≤ k ( − ma sin α + mg cos α )
⇔a≤

x

α


P

g ( k cos α − sin α ) g ( k − tan α )
=
cos α + k sin α
1 + k tan α

Vậy để vật m đứng yên trên nêm thì a max =

g ( k − tan α )
1 + k tan α

2.3.10. bài toán mở rộng 9: Một tấm ván khối lượng M được dặt trên mặt bàn
nằm ngang, một vật khối lượng m được đặt trên tấm ván. Hệ số ma sát giữa tấm


ván với mặt bàn và vật m lần lượt là µ1 và µ 2 . Một lực F có phương nằm ngang
tác dụng
a. lên vật m
b. lên tấm ván M.
1. Tìm gia tốc chuyển động của vật m và tấm ván trong mỗi trường hợp.
2. Điều kiện của F để vật m trượt trên tấm ván M trong trường hợp a và để M
luôn dưới m trong trường hợp b.
Hướng dẫn: Với bài toán này giáo viên yêu cầu học sinh xác định đầy đủ
các lực tác dụng lên vật và hình chiếu các lực lên các trục tọa độ, viết biểu thức
định luật II Niutơn và chiếu biểu thức lên các trục tọa độ, lập luận và đưa ra
cách xác định yêu cầu của bài toán.
Giải tóm tắt:

13






Các lực tác dụng lên vật: Vật m: Trọng lực P1 , phản lực N1 của vật M



lên vật m, lực ma sát Fms1 . Vật M: Trọng lực P , phản lực N1 của vật m lên



vật M, phản lực N của mặt bàn, lực ma sát Fms vật M so với bàn, Fms1 của M

so với m.
Chọn hệtrục tọa độ xoy, chiều dương như hình vẽ:
a. Lực F tác dụng lên vật m
1. Theo định
luật II Niutơn
cho các vật ta được:
  


Vật m: F + P1 + N1 + Fms1 = ma1
y
  



Vật M: N + P + N 1 + Fms1 + Fms 2 = Ma
Chiếu lên trục tọa độ Ox ta được:

 
N1 N 

F − Fms1 = ma1
Fms1 − Fms 2 = Ma


Fms1

Chiếu lên trục tọa độ Oy ta được:
N 1 = P1 = mg

N = P + N 1 = Mg + mg

Mà

Fms1 = µ1 N 1 = µ1 mg

O

Fms 2 = µN = µ ( Mg + mg )

⇒ F − µ1 mg = ma1


Fms

m

M

F

 
P1 Fms1


P

x



N1

F − µ1 mg
m
µ1 mg − µ ( Mg + mg ) = Ma
µ mg − µ ( Mg + mg )
⇒a= 1
M
⇒ a1 =

2. Để vật m trượt trên tấm ván M thì :
a1 > a ⇒ F − µ1 mg µ1 mg − µ ( Mg + mg )
>
m
M
F µ mg − µ ( Mg + mg ) µ1 mg
⇒ > 1
+
m
M
m
g ( M + m )( µ 1 − µ )
=
M
mg ( M + m)( µ1 − µ )
⇒F>
M
Nhận xét : a1 > 0 khi F > µ1mg
a > 0 khi µ1 mg > µ ( mg + Mg )
F > 0 khi µ1 > µ

Vậy để vật m trượt trên M với gia tốc a 1 và vật M trượt trên bàn với gia tốc
a thì F > µ1mg > µ ( mg + Mg )
µ ( mg + Mg ) < F < µ1 mg thì hai vật gắn chặt và cùng chuyển động với cùng gia
tốc.
14


Khi F < µ1mg < µ ( mg + Mg ) thì cả vật m và tấm ván M đứng yên.

b. Trường hợp 2 : Tấm ván có lực F tác dụng.
1. Theo định
luật II Niutơn cho các vật ta được:
 

Vật m: P1 + N1 + Fms1 = ma1
  




Vật M: N + P + N 1 + Fms1 + Fms + F = Ma y
Chiếu lên hệ trục tọa độ Ox ta được:

 
 N1 N 
Fms1 m
F
 
P Fms1

M 1

Fms1 = ma1
F − Fms1 − Fms 2 = Ma

Chiếu lên hệ trục tọa độ Oy ta được:
N 1 = P1 = mg

N = P + N 1 = Mg + mg

Mà

Fms1 = µ1 N 1 = µ1 mg

O

Fms 2 = µN = µ ( Mg + mg )


Fms


P

x


N1

⇒ µ1mg = ma1

µ1mg
= µ1 g
m
F − µ1mg − µ ( Mg + mg ) = Ma
F − µ1mg − µ ( Mg + mg )
⇒a=
M
⇒ a1 =

2. Điều kiện để vật M luôn dưới m là
F − µ1 mg − µ ( Mg + mg )
> µ1 g
M
⇒ F > ( µ1 + µ )( M + m ) g
và a > 0 ⇒ F > µ1mg + µ ( M + m ) g
a > a1 ⇒

Do phải thỏa mãn cả hai điều kiện nên F > ( µ1 + µ )( M + m ) g
2.4. Hiệu quả của đề tài
Ưu điểm của phương pháp trên là từ một bài tập đơn giản hướng dẫn
cách làm, giúp học sinh nắm đươc một cách đơn giản, dễ nhớ. Sau đó phát
triển nâng dần lên các mức độ khó hơn, giúp học sinh tiếp cận một cách đơn
giản, dễ hiểu để từ đó các em tự tin vận dụng để giải các loại bài tập liên quan,
thậm chí các em học khá có thể giải những bài tập khó và phức tạp hơn, khả
năng tư duy định hướng của các em cũng phát triển rất nhanh khi tăng dần mức
độ cho các bài tập ở mức cao hơn, các em rất hứng thú với cách dẫn dắt và đưa
ra của giáo viên, vì vậy các em chủ động tư duy, suy nghĩ đưa ra cách giải và
chủ động giải các bài tập mở rộng.

15


Sau khi đưa ra áp dụng đề tài trên, kết quả khảo sát và thống kê ở 3 lớp
10 trường THPT Bá Thước 3 năm học 2015-2016:
Lớp

% HS giải được

10A1
10A2
10A3

67%
65%
70%

% HS còn lúng
túng
25%
30%
23%

% HS không biết
8%
5%
7%

Kết quả thu được từ đề tài là rất khả quan, các em học sinh từ chỗ không
biết làm, hay còn lúng túng khó khăn khi giải bài tập phần Các định luật Niutơn

và các lực cơ học lớp 10 dẫn đến các em ngại học, lười học, không chịu làm bài
tập, thì sau khi áp dụng đề tài các em đã chủ động làm bài tập tích cực, tư duy,
suy nghĩ, và làm rất tốt các bài tập từ đơn giản đến phức tạp, khả năng tư duy
của các em tăng lên rất nhiều, kỹ năng, kỹ xảo hình thành và phát triển, đa số
các em đã biết vận dụng và chủ động tìm tòi, tư duy sáng tạo khi giải các bài
tập ở những chương sau.

3. KẾT LUẬN

3.1. Kết luận:
Thông qua tìm hiểu và phân tích kết quả của việc ứng dụng sáng kiến kinh
nghiệm “Phát triển tư duy học sinh lớp 10 trường THPT Bá Thước 3 từ một
bài toán cơ học cơ bản phần động lực học chất điểm.” trong một số năm, đặc
biệt là trên phạm vi rộng năm học 2015-2016 tôi tự nhận thấy.
- Đối với giáo viên, sáng kiến kinh nghiệm này là một tài liệu quan trọng
trong công tác giảng dạy góp phần giải quyết triệt để những vấn đề còn tồn tại
của học sinh(lười học, nhác học, ngại làm bài tập, ỷ lại, ngại tư duy, suy nghĩ,..)
tại trường THPT Bá Thước 3 trong phần động lưc hoc chất điểm. Đồng thời nó
cũng là một hướng mở giúp cho các thầy cô trong nhóm Vật Lý, cũng như các
môn học khác có thể áp dụng mở rộng, xây dựng những chuyên đề bài tập mở
rộng từ một bài cơ bản giúp học sinh tiếp cận một cách dễ dàng và đồng thời có
thể phát triển tư duy cho các em, giúp các em hình thành thói quen chủ động,
tích cực tư duy, suy nghĩ làm bài tập và lĩnh hội kiến thức.
- Đối với học sinh, sáng kiến kinh nghiệm giúp cho các em kỹ năng tư duy,
suy luận lôgíc để chủ động, tự tin vào bản thân trong việc giải quyết các bài tập
hay và các hiện tượng vật lý khác mà các em sẽ gặp trong cuộc sống.
- Nội dung sáng kiến kinh nghiệm đề cao tới việc phát huy khả năng sáng
tạo, khả năng tìm tòi và tính tích cực, tự lực của học sinh.
Trên đây là một vài kinh nghiệm của tôi trong quá trình giảng dạy, do thời
gian có hạn và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi sai sót, rất mong

nhận được sự góp ý và trao đổi của bạn bè đồng nghiệp.
3.2. Kiến nghị và đề suất.
* Đối với nhà trường

16


Nhà trường trang bị thêm các sách tài liệu cho thư viện để giáo viên và
học sinh tham khảo.
Tổ chức các buổi trao đổi, thảo luận về phương pháp dạy học.
* Đối với Sở Giáo dục và Đào tạo
Tổ chức các chuyên đề, hội thảo để giáo viên có điều kiện trao đổi và học
tập chuyên môn - nghiệp vụ.
XÁC NHẬN CỦA
THỦ TRƯỞNG ĐƠN VI

Thanh Hóa, ngày 20 tháng 05 năm2016
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của
mình viết, không sao chép nội dung của
người khác
Người viết sáng kiến này

Ngân Duy Tiền
Tài liệu tham khảo
1. Sách giáo khoa Vật lý 10-NXB-GD-Năm 2008.
2.Giáo trình vật lí đại cương tập 1 phần cơ nhiệt- Nguyễn Xuân Chi- NXB
Bách khoa Hà Nội.
3. Kiến thức cơ bản nâng cao vật lý(tập 1)- Vũ Thanh Khiết- NXB Hà Nội.
4. Chuyên đề bồi dưỡng vật lý 10 - Nguyễn Đình Đoàn - NXB Hà Nội.

17