SKKN GIẢI bài TOÁN điện XOAY CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢN đồ véc tơ

UBND TỈNH HẢI DƯƠNG
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

GIẢI BÀI TOÁN ĐIỆN XOAY CHIỀU DÙNG
PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VÉC TƠ

Năm học 2013 – 2014
0


SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BẢN MÔ TẢ SÁNG KIẾN
TÊN SÁNG KIẾN :

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN
ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM
Bộ môn : Vật lí

Năm học 2015 – 2016
1


THÔNG TIN CHUNG VỀ SÁNG KIẾN
1. Tên sáng kiến:
“Phương pháp giải bài toán động lực học chất điểm”
2. Lĩnh vực áp dụng:
* Đối tượng nghiên cứu: Học sinh khối lớp 10 trong trường THPT.
* Phạm vi nghiên cứu:
Kiến thức phần: Chương động học chất điểm và động lực học chất điểm
3. Tác giả:

Họ và tên: Nguyễn Thị Vân

Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 10.01.1984
Trình độ chuyên môn: Cử nhân Vật lý
Chức vụ: Giáo viên vật lý
Đơn vị công tác: Trường THPT Hà Đông
Điện Thoại: 0987737500
4. Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến : Trường THPT Hà Đông – Thanh Hà – Hải
Dương. Điện thoại : 0320 3 816 120.
5. Đơn vị áp dụng sáng kiến lần đầu : Trường THPT Hà Đông – Thanh Hà –
Hải Dương.

HỌ TÊN TÁC GIẢ

XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN ĐƠN VỊ
ÁP DỤNG SÁNG KIẾN

Nguyễn Thị Vân

2


TÓM TẮT SÁNG KIẾN
Học vật lí dễ hay khó? Nếu đặt câu hỏi đó với học sinh THPT đa số các em
sẽ trả lời nó rất khó, khó hiểu, khó từ việc phân tích hiện tượng đến vận dụng
kiến thức vào giải các bài tập. Qua nhiều năm công tác, giảng dạy, tôi đã gần
gũi, chia sẻ, đi sâu tìm hiểu tâm tư tình cảm, hứng thú của học sinh với môn học,
lắng nghe cảm nhận của các em về việc học tập vật lí đặc biệt là nguyện vọng

của học sinh lớp 10, khi mới bắt đầu làm quen với chương trình vật lí phổ thông.
Học sinh lớp 10 tâm sự, chương trình vật lí lớp 10 khác hẳn với vật lí THCS,
nếu ở trung học cơ sở các em mới dừng lại ở việc quan sát, giải thích các hiện
tượng vật lí đơn giản, các bài tập đơn giản thì khi làm quen với chương trình vật
lí THPT các em thấy nó thật trìu tượng, có nhiều hiện tượng phức tạp, nhiều bài
tập khó, nếu chỉ có khiến thức cơ bản, không phân tích được hiện tượng bài
toán, không vận dụng kiển thức linh hoạt, phương pháp không thành thạo các
em không giải quyết được các bài tập. Vì lí do đó đa số các em sẽ nản, không
tìm được hứng thú với môn học, các em không say mê tìm tòi khám phá lĩnh hội
tri thức và thay vào đó là việc học đối phó, thụ động, nhiều học sinh còn bỏ bẵng
môn học. Như vậy việc học tập, nghiên cứu môn vật lí là khái niệm xa vời với
các em khi học vật lí lớp 11, 12 và như thế có nghĩa các em sẽ từ bỏ khối A, A 1
từ bỏ một số ngành học yêu thích trong các trường đại học tuyển sinh khối A, A1
Là một giáo viên tâm huyết với nghề, các bạn có đành lòng không khi để học
sinh của mình ngày càng xa rời môn học, các em chỉ biết khiếp sợ mà không
cảm nhận được cái hay cái hữu ích của môn học, không biết được rằng các hiện
tượng tự nhiên trong đời sống đều được giải quyết bằng kiến thức vật lí, không
biết được rằng chỉ cần khi làm quen các em hiểu được kiến thức cơ bản các em
vận dụng được nó, các em sẽ đam mê, sẽ hứng thú tìm hiểu. Rất nhiều băn
khoăn trăn trở với nghề nghiệp, phải làm thế nào để kéo học sinh gần hơn với
môn học, để nâng đỡ giấc mơ của các em, tôi đã nghiên cứu và thấy được vai trò
của việc học vật lí lớp 10 THPH, và đặc biệt thấy rằng để giải quyết ngọn ngành
mọi khó khăn trong việc học vật lí của học sinh đó là kiến thức chương động lực
học chất điểm và phương pháp giải các bài toán trong chương. Vì vậy tôi đã
3


quyết định tích lũy kiến thức của chương, tìm ra phương pháp giải bài tập dễ
hiểu, phân dạng các bài tập, mỗi dạng có ví dụ minh họa để tháo gỡ khó khăn
cho học sinh trong quá trình học tập vật lí chương động lực học chất điểm. Và

vận dụng phương pháp giải các bài toán động lực học chất điểm khảo sát học
sinh qua các năm học tôi thấy kết quả khả quan. Đa số các em khi đã qua vận
dụng phương pháp động lực học chất điểm đều thay đổi cái nhìn với môn vật lí
nói riêng và các môn học khác nói chung, đặc biệt hơn cách em không còn băn
khoan khi lựa chọn khối A, A1, sẵn sàng chuẩn bị cho mình hành trang tri thức
để đăng kí các ngành học tuyển sinh khối A, A1 trong các trường đại học, cao
đẳng
1. Hoàn cảnh nảy sinh sáng kiến.
 Giúp cho bản thân tự trau dồi kiến thức, nâng cao năng lực tích luỹ phục
vụ cho công tác dạy học bộ môn.
 Là tài liệu tham khảo, trao đổi với đồng nghiệp.
Giúp cho học sinh hiểu sâu sắc hơn, nhớ lâu, hứng thú với bài học, phát phát huy
tính tìm tòi sáng tạo đối với bộ môn.
 Giải đáp được 1 số câu hỏi hay còn vướng mắc của học sinh liên quan đến
thực tế thường gặp ở các động lực học chất điểm trong trương trình phổ thông
 Đề xuất ý kiến để nâng cao tính chủ động sáng tạo trong dạy và học môn
Vật lý
2. Điều kiện, thời gian, đối tượng áp dụng sáng kiến.
2.1. Điều kiện :
 Được sự quan tâm của Ban giám hiệu, Tổ chuyên môn và sự hợp tác
nhiệt tình các giáo viên trong Tổ.
 Học sinh tích cực, hứng thú tìm hiểu, tham gia.
 Sự chuẩn bị chu đáo về kiến thức, tài liệu
2.2. Thời gian :
 Sáng kiến được áp dụng trong năm học.
2.3. Đối tượng áp dụng sáng kiến :
4


 Học sinh khối 10 trong trường THPT.

3. Nội dung sáng kiến.
 Phần một: MỞ ĐẦU (Thông tin chung về sáng kiến).
 Phần hai: NỘI DUNG (Mô tả sáng kiến).
+ Lý do chọn đề tài.
+ Cơ sở lý luận.
+ Nội dung, biện pháp thực hiện.
+ Hiệu quả của đề tài.
 Phần ba: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ.
4. Giá trị, kết quả đạt được của sáng kiến.
Bài toán động lực học chất điểm là bài toán quan trọng xuyên suốt quá
trình học vật lý của học sinh trung học phổ thông, là tiền đề để các em tìm hiểu
học tập và nghiên cứu trương trình vật lí, giải thích các hiện tượng trong tự
nhiên, giúp các em say sưa tìm tòi khám phá và ngày càng yêu thích môn học.
Đồng thời nó còn góp phần hoàn thiện khả năng chuyên môn và kỹ năng sư
phạm của người thầy trong quá trình chuẩn bị và "đồng hành" với người học
khám phá kiến thức mới.
5. Đề xuất kiến nghị để thực hiện áp dụng và mở rộng sáng kiến.
Để học sinh ngày càng yêu thích môn học, có đầy đủ kiến thức, hình thành
thói quen và phương pháp trong quá trình học tập môn vật lí nói riêng và các bộ
môn khác nói chung thiết nghĩ đề tài “Phương pháp giải bài toán động lực học
chất điểm” trường Phổ thông là một hoạt động chuyên môn bổ ích, lý thú và có
tính khả thi. Vì vậy việc sử dụng đề tài cần linh hoạt, tùy từng đối tượng học
sinh, nhưng cần thường xuyên để mang lại hiệu quả cao trong quá trình học.

5


Phần hai: NỘI DUNG SÁNG KIẾN
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.

Vật lý là môn học tự nhiên giải thích được nhiều hiện tượng thường gặp trong
đời sống và trong kĩ thuật, học tốt môn vật lí là tiền đề cơ bản để các em có thể
vượt qua được kì thi tốt nghiệp THPT và lựa chọn được các ngành học yêu thích
trong các trường đại học, cao đẳng tuyển sinh khối A. Song nó lại là môn học
trìu tượng, cần nhiều tư duy, tâm lí chung của học sinh cho rằng đây là môn học
khó.
Qua nhiều năm giảng dạy ở trường phổ thông tôi nhận thấy khi học sinh bắt
đầu làm quen với chương trình vật lí phổ thông,nếu các em được cung cấp kiến
thức cơ bản cùng với quá trình rèn luyện kỹ năng, thao tác giải các bài tập từ dễ
đến khó từ đơn giản đến phức tạp, giải thích được một số hiện tượng trong cuộc
sống trong đời sống thì đa số các em đều yêu thích môn học. Các em sẽ hăng say
học tập nghiên cứu, tư duy của các em phát triển và việc học các bộ môn khác
với các em không phải là vấn đề khó khăn. Điều đặc biệt các em đã học tốt bộ
môn vật lý năm đầu tiên ở bậc trung học phổ thông thì học vật lý ở những năm
sau ở trường phổ thông và trong các trường đại học, cao đẳng cũng sẽ tốt. Nói
như vậy để thây chương trình vật lí lớp 10 có vai trò quan trọng nhất, có toàn bộ
cách tiếp cận bộ môn, cách vận dụng kiến thức và phát triển tư duy của học sinh.
Trong đó kiến thức chương động lực học chất điểm là kiến thức xuyên suốt
chương trình, cụ thể nếu các em tổng hợp lực và phân tích lực tốt thì các em sẽ
dễ dàng trong việc giải quyết các bài toán trong chương điện trường, từ trường
trong chương trình vật lý 11và các bài toán trong chương vật lý hạt nhân của
chương trình vật lý lớp 12. Nắm chắc đặc điểm của các lực cơ học, vận dụng nó
thành thạo là nền tẳng vững trắc để các em học chương trình vât lý 11,12. Đây là
mặt kiến thức nhưng học vật lý nhiệm vụ quan trọng là vận dụng kiến thức vào
giải các bài tập, giải thích các hiện tượng. Vậy vấn đề đặt ra làm thế nào để học
6


sinh có kỹ năng giải các bài tập nói chung và bài tập động lực học chất điểm nói
riêng, làm thế nào để các em không cảm thấy khó khăn, trăn trở khi tiếp cận, học

tập môn vật lý và đạt kết quả cao trong khi học tập bộ môn vật lí trong trường
phổ thông và đạt kết quả cao trong kì thi tốt nghiệp trung học phổ thông và
tuyển sinh vào các trường đại học cao đẳng tôi quyết định viết đề tài “
PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC “
1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
- Làm quen với công tác nghiên cứu khoa học
- Tìm ra giải pháp hướng dẫn học sinh lớp 10 THPT có kỹ năng vận dụng
kiến thức vào giải quyết các bài tập vật lý phần Động lực học chất điểm và phát
triển tư duy trong học tập bộ môn vật lý.
- Tìm cho mình một phương pháp để tạo ra không khí hứng thú và lôi
cuốn nhiều học sinh tham gia giải các bài tập lý, đồng thời giúp các em đạt được
kết quả cao trong các kì thi.
- Nghiên cứu phương pháp giảng dạy bài tập vật lý với quan điểm tiếp cận
mới “ Phương pháp trắc nghiệm khách quan”
1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
- Phương pháp giảng dạy bộ môn Vật lý bậc THPT
- Kiến thức: Động lực học chất điểm và phương pháp vận dụng kiến thức trong
việc giải các bài tập của phần này.
- Kỹ năng: Vận dụng kiến thức, phương pháp tư duy bộ môn của phần để giải
các bài tập từ đơn giản đến phức tạp.
- Đối với học sinh trung bình, yếu: Yêu cầu nắm vững kiến thức cơ bản, phương
pháp giải và giải các bài tập đơn giản.
- Đối với học sinh khá, giỏi: Yêu cầu áp dụng phương pháp giải vào bài tập khó,
có tính chất nâng cao, vận dụng kiến thức một cách tổng hợp.
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
7


Phân tích, tổng hợp các dạng bài tập vật lý của phần động lực học chất
điểm thuộc bộ môn Vật lý lớp 10 THPT. Tìm ra những điểm chung khi giải các

bài tập này, đưa ra cách phân dạng bài tập tối ưu và cách hướng dẫn học sinh
nắm được phương pháp giải các bài tập phần động lực học chất điểm.

8


2.GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1.1 Các khái niệm cơ bản:
2.1.1.1. Chất điểm: là vật thể mà kích thước có thể bỏ qua khi nghiên cứu.
Các trường hợp mà vật có thể coi là chất điểm:
- Kích thước của vật rất nhỏ so với chiều dài quỹ đạo của vật và chỉ xác định vị
trí của vật trên quỹ đạo.
- Vật rắn chuyển động tịnh tiến: Mọi điểm trên vật có quỹ đạo giống nhau nên
chỉ cần xác định chuyển động của một điểm trên vật.
2.1.1.2. Hệ quy chiếu: Là công cụ giúp nghiên cứu chuyển động của vật.
- Hệ quy chiếu gồm: Hệ tọa độ (thường dùng hệ tọa độ Đềcác vuông góc) gắn
với vật làm mốc và mốc thời gian, đồng hồ.
- Có hai trường hợp sử dụng hệ quy chiếu:
+ Hệ quy chiếu quán tính: Trong Vật lý lớp 10 đó là hệ quy chiếu đứng yên hoặc
chuyển động thẳng đều so với mặt đất.
+ Hệ quy chiếu phi quán tính: Trong Vật lý lớp 10 đó là hệ quy chiếu gắn với
vật chuyển động có gia tốc không đổi đối với mặt đất.
2.1.1.3. Lực:
- Lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng của vật này vào vật khác, kết quả là
làm thay đổi chuyển động của vật hoặc làm cho vật bị biến dạng.
- Lực có ba đặc trưng:
+ Điểm đặt: Là vị trí tác dụng của tương tác.
+ Hướng của lực: Là hướng tác dụng của tương tác gồm phương và chiều
+ Độ lớn của lực: Là mức độ mạnh yếu của tương tác.

- Biểu diễn lực: Bằng vectơ
+ Gốc vectơ biểu diễn điểm đặt của lực.
+ Hướng của vectơ biểu diễn hướng của lực, đường thẳng mang vectơ lực là giá
của lực.
9


+ Chiều dài vectơ biểu diễn độ lớn của lực theo tỷ lệ xích quy ước.
2.1.1.4.Tổng hợp và phân tích lực:
Tổng hợp lực là thay thế nhiều lực tác dụng đồng thời vào một vật bằng một lực
có tác dụng giống hệt như tác dụng của toàn bộ những lực ấy.
Lực thay thế gọi là hợp lực, các lực được thay thế gọi là lực thành phần.

F F1  F2
- Quy tắc: Cộng vectơ
Trong vật lý thường dùng quy tắc hình bình hành: Hợp lực của hai lực đồng quy
được biểu diễn bằng đường chéo (kẻ từ điểm đồng quy) của hình bình hành mà
hai cạnh là những vectơ biểu diễn hai lực thành phần.
b/ Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực tác dụng đồng thời và
gây hiệu quả giống hệt như lực ấy.
- Quy tắc: Quy tắc hình bình hành.
Để phân tích một lực thành hai lực thì cần phải biết phương tác dụng của hai lực
đó.
Nếu phương tác dụng của hai lực thành phần vuông góc với nhau thì lực thành
phần là hình chiếu của hợp lực trên các phương đó.
2.1.2 Các lực cơ học:
2.1.2.1 Lực hấp dẫn: Là lực hút giữa hai vật bất kỳ
- Đặc điểm của lực hấp dẫn giữa hai chất điểm.
+ Điểm đặt: Ở chất điểm đang xét.
+ Hướng: Phương: trùng đường thẳng nối hai chất điểm.

Chiều: biểu diễn lực hút.
+ Độ lớn: Fhd G

m1 m 2
r2

Với G = 6,67 Nm2/kg2.

- Trọng lực: là lục hút của trái đất tác dụng lên một vật
Đặc điểm:
+ Điểm đặt: Ở trọng tâm của vật
+ Hướng: Phương thẳng đứng.
Chiều từ trên xuống.
10


+ Độ lớn: P = mg

g: gia tốc rơi tự do (gia tốc trọng trường)

2.1.2.2 Lực đàn hồi: Là lực xuất hiện ở vật khi vật đàn hồi bị biến dạng.
- Lực đàn hồi của lò xo đồng đều bị kéo hoặc bị nén:
Đặc điểm:
+ Điểm đặt: Ở vật nhận tác dụng của lực đàn hồi.
+ Hướng: Ngược với hướng của biến dạng. (hướng biến dạng là hướng chuyển
động tương đối của đầu ấy so với đầu kia)
+ Độ lớn: Fđh = k. l

l = l – l0: độ biến dạng của lò xo.

- Lực căng của dây:
Đặc điểm:
+ Điểm đặt: Ở vật nhận tác dụng của lực căng dây.
+ Hướng: Phương trùng với dây
Chiều hướng về phần giữa của dây
- Lực đàn hồi của một mặt bị ép
Đặc điểm:
+ Điểm đặt: Ở vật nhận tác dụng của lực đàn hồi.
+ Hướng: Phương vuông góc với bề mặt vật
Chiều ngược với chiều của áp lực gây ra lực đàn hồi đó.
2.1.2.3 Lực ma sát: Là lực xuất hiện khi một vật chuyển động hoặc có xu hướng
chuyển động trên mặt một vật khác.
Có ba trường hợp:
- Lực ma sát trượt: xuất hiện khi ở mặt tiếp xúc khi một vật trượt trên mặt vật
khác:
Đặc điểm:
+ Điểm đặt: Ở vật nhận tác dụng của lực ma sát.
+ Hướng: Phương tiếp tuyến với mặt tiếp xúc
Chiều: ngược chiều chuyển động tương đối của vật ấy so với vật kia.
+ Độ lớn: Fms = t.N

t: hệ số ma sát trượt

- Lực ma sát lăn: xuất hiện khi một vật lăn trên mặt vật khác.
Đặc điểm:
11


+ Điểm đặt: Ở vật nhận tác dụng của lực ma sát.
+ Hướng: Phương tiếp tuyến với mặt tiếp xúc

Chiều: ngược chiều chuyển động tương đối của vật ấy so với vật kia.
+ Độ lớn: Fms = l.N

l: hệ số ma sát lăn

Chú ý: Hệ số ma sát lăn l nhỏ hơn hệ số ma sát trượt t hàng chục lần.
- Lực ma sát nghỉ: xuất hiện khi một vật có xu hướng chuyển động trên mặt vật
khác. Lực ma sát nghỉ xuất hiện để cân bằng với các ngoại lực khác tác dụng
vào vật.
Đặc điểm:
+ Điểm đặt: Ở vật nhận tác dụng của lực ma sát.
+ Hướng: Phương tiếp tuyến với mặt tiếp xúc
Chiều: ngược chiều với xu hướng chuyển động tương đối của vật ấy
so với vật kia.
+ Độ lớn: Cân bằng với các ngoại lực khác tác dụng lên vật. Bằng độ lớn hợp
lực của các ngoại lực khác tác dụng lên vật.
Độ lớn của lực có giá trị cực đại Fmscđ = n.N
Nên có thể viết :

n : Hệ số ma sát nghỉ

Fms  n.N

Giá trị của hệ số ma sát nghỉ n lớn hơn hệ số ma sát trượt t ở cùng một cặp mặt
tiếp xúc.
2.1.2.4 Lực quán tính: xuất hiện khi dùng hệ quy chiếu phi quán tính.
Đặc điểm
+ Điểm đặt: Ở vật ta xét.
+ Hướng: Ngược hướng với gia tốc của hệ quy chiếu
+ Độ lớn: Fqt = ma

với a là độ lớn gia tốc của hệ quy chiếu quán tính so với

mặt đất.
2.1.3 Các định luật Niu Tơn
- Định luật I Niu - Tơn:
Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của những lực
cân bằng nhau thì vật sẽ đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều.
12


- Định luật II Niu - Tơn:
Phát biểu định luật II Newton:


Khi vật chịu tác dụng của ngoại lực F , nó sẽ thu một gia tốc a theo hướng
của lực, tỉ lệ thuận
với lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.

 F
a
m



Nếu vật chịu tác dụng bởi nhiều lực thì F chính là hợp lực của tất cả các
lực thành phần. Khi đóphương trình trên trở thành:

 


Fi
F1  F2  ....  Fn
 Fhl 
i
a


m
m
m

Định luật II Newton được phát biểu ở trên được coi là cơ sở của động lực học
chất điểm.

- Định luật III Niu – Tơn:
Nếu vật A tác dụng lên vật B một lực thì vật B cũng tác dụng trở lại vật A một
lực, hai lực này là trực đối. Nghĩa là cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều.
2.1.4. Phương pháp giải bài tập Vật lý: 4 bước
Bước 1: Tóm tắt đầu bài, đổi đơn vị, vẽ hình (nếu có)
Bước 2: Phân tích đầu bài tìm cách giải.
Bước 3: Thực hiện giải.
Bước 4: Biện luận và đáp số.
2.1.5. Phương pháp giải bài tập phần Động lực học chất điểm:
Khi hướng dẫn học sinh giải các bài tập nên đưa ra angorit và cách vận dụng
trong linh hoạt các bài tập cụ thể.
Đối với các bài tập về phần động lực học đã có một phương pháp chung:
Bước 1: Chọn hệ quy chiếu.
Bước 2: Biểu diễn các lực tác dụng lên vật.
Bước 3: Viết biểu thức định luật II Niu-Tơn.
Bước 4: Chuyển biểu thức vectơ thành biểu thức đại số và tính đại lượng yêu

cầu.
Việc chọn hệ quy chiếu thực hiện sao cho bài toán giải được thuận lợi nhất.
Đồng thời cũng quyết định đến các lực tác dụng vào vật và quỹ đạo của vật, do
chọn hệ quy chiếu là quán tính hay là phi quán tính.
13


2.1.6. Việc chia dạng bài tập:
Các bài tập về động lực học chất điểm có thể chia thành hai dạng chính:
Dạng 1: Bài toán một vật: có ba trường hợp:
+ Một vật chuyển động thẳng.
+ Một vật chuyển động parabol (chuyển động của vật bị ném).
+ Một vật chuyển động tròn.
Dạng 2: Bài toán hệ vật.
Để hướng dẫn học sinh sử dụng phương pháp động lực học vào giải các bài toán
động lực học chất điểm cần nêu ra được các thao tác hợp lý cho từng trường hợp
cụ thể. Sau đây là cách sử dụng của cá nhân tôi trong quá trình rèn luyện cho
học sinh kỹ năng giải các bài toán động lực học chất điểm.
2.2 THỰC HIỆN ÁP DỤNG TRONG CÁC BÀI TOÁN CƠ BẢN.
2.2.1- Dự đoán một vật sẽ thuộc loại chuyển động nào:
Căn cứ: dựa vào quan hệ giữa vectơ vận tốc ban đầu v 0 và vectơ gia tốc a. (trong
phần này ta chỉ xét vật chuyển động có gia tốc không đổi hoặc có độ lớn không
đổi). Có các trường hợp sau:
+ v0 = 0 ↔ vật đứng yên.
+ v0 = 0 và a  0 ↔ vật chuyển động thẳng nhanh dần đều.
+ v0  0 và a = 0 ↔ vật chuyển động thẳng đều.
+ v0  0 và a  0: Nếu v 0  a ↔ vật chuyển động thẳng nhanh dần đều.
Nếu v 0  a ↔ vật chuyển động thẳng chậm dần đều.





+ v0  0 và a  0: Nếu v 0 , a  0 hoặc  1800 ↔ vật chuyển động parabol.
Nếu v  a ↔ vật chuyển động tròn đều.
2.2.2- Việc chọn hệ quy chiếu có các lưu ý sau:
+ Nếu chọn hệ quy chiếu quán tính: Các lực tác dụng vào vật là lực tương tác
giữa vật ấy với các vật khác.
+ Nếu chọn hệ quy chiếu phi quán tính: Các lực tác dụng vào vật gồm lực tương
tác giữa vật ấy với các vật khác và lực quán tính.
14


+ Khi chọn hệ quy chiếu gồm hai trục vuông góc với nhau thì hình chiếu của mộ
vectơ là vectơ thành phần trong phép cộng vectơ.
+ Hệ quy chiếu thuận lợi nhất cho việc giải các bài tập gồm hai trục vuông góc
với nhau, một trục cùng phương với vectơ gia tốc, trục kia vuông góc với vectơ
gia tốc của vật ta xét.
2.2.3- Khi giải bài toán có lực ma sát nghỉ:
Chuyển bài toán về tính lực ma sát nghỉ F msn và phản áp lực N gây ra lực ma sát
nghỉ đó. Nếu lực ma sát nghỉ chỉ có một chiều thì dùng Fmsn ≤ n.N
Nếu lực ma sát nghỉ có thể có hai chiều ngược nhau thì giải bài toán với
một chiều cụ thể của lực ma sát nghỉ đó rồi dùng Fmsn ≤ n.N
Sau đây tôi trình bày về việc hướng dẫn học sinh vận dụng vào giải các bài tập
nâng cao phần Động lực học chất điểm Vật lý lớp 10 THPT
2.3. Dạng 1: Bài toán một vật.
Phương pháp giải:
Bước 1: Chọn hệ quy chiếu.
Bước 2: Biểu diễn các lực tác dụng lên vật.
Bước 3: Viết biểu thức định luật II Niu-Tơn.

Bước 4: Chuyển biểu thức vectơ thành biểu thức đại số và tính đại lượng yêu
cầu.
Việc giải các bài tập vật lý đó là tư duy hiện tượng nên phải xuất phát từ
phân tích hiện tượng của bài đề cập tới. Phương pháp giải nêu ra như trên được
hiểu như thứ tự các thao tác cần thực hiện để giải các bài toán cụ thể.
Trong lần phát triển này, tôi trình bày việc vận dụng kiến thức và kỹ năng
đã được hình thành ở trên vào giải những bài tập có tính trừu tượng cao, giúp
các em học sinh khá giỏi phát triển tư duy hơn nữa.
Sau khi được hình thành kỹ năng cơ bản, cần hướng dẫn học sinh tổng hợp
những kiến thức, những kỹ năng cần thiết cho việc phát triển nâng cao. Theo tôi
cần có những sự nhận xét sau:
2.3.1. Vận dụng phương pháp giải trên vào một vật chuyển động thẳng:
15



N

Ví dụ 1: Một vật có khối lượng m =10kg được kéo trượt trên một mặt sàn nằm

m2
r
m1 0.Cho biết hệ số ma
ngang bởi lực F hợp với phương nằm ngang một góc  =30
m
m2
2
sát trượt giữa vật và sàn  = 0,1.
m2 m1
mm

2
a. Biết lực có độ lớn F=20N tính quãng đường vật đi được trong 4s. m1
m1 2 m1
m
m2 2
b. Tính lực F để sau khi chuyển động 2s vật đi được 5m. Lấy
g=10m/s
.
m1
2
m
m
m
1
2
O
Giải
m
1
1

A
Đây là bài toán cơ bản về áp dụng các định luật Niutơn để khảo sát chuyển
O
động. Chỉ cần áp dụng phương pháp động lực học. Chú ý xác định được
các lựcO
O A
O
A
(điểm đặt, phương chiều của chúng).Lưu ý rằng vì vật đươc coi nhưAchỉ chuyển

OA
O
A
động tịnh tiến và như là một chất điểm nên cũng có thể ve điểm
đặt
của các lực
x
A
O
O
y
lên vật là điểm O.
A
A
v0
x
Lời giải cụ thể như sau:
O
x y x
y
y v0 y
Chọn hệ quy chiếu gắn với mặt đất:
x
x
x v0 O v0 y
Tọa độ Oxy có
y O yx Ov
x
Ox: trùng với mặt sàn
v0 y xy y 0

y
O
v0
Oy: phương thẳng đứng vuông góc với mặt sàn
O x v0 x y
y
O
O
x
Mốc thời gian t = 0 lúc vật bắt đầu chuyển động.
x
ym
y
Ta có hình vẽ:
x
x

m
y

r
PO
1


N
F1

Fms


P


a


F2

m

x
y
O
x m

Các lực tác dụng vào vật:
r

x
y
Ox
y
O

+ Trọng lực: P `
r

+ Phản lực fừ mặtsàn : N
r

+ Lực kéo: Fk
16

m2
m1

O
A

x
y
v0
O
y
x

x
y
v0
O
y
x

m
m  m
m


m

m
m
m

 m m m

m

m
m
m
x m
x y
x
x
O
y
y
xOy
x O
y O x
y
y
x
O
O
O
y
O

x
y
O

x
y
O

x
x
y
xOy


x
y
O

y
O

x
y
O

O

r

+ Lực ma sát lăn: Fms

Áp dụng định luật II Niu-Tơn: F hl ma
r r r r
r
� F  N  P  Fms  ma (1)

Chiếu lên Oy: Chiếu (1) lên Ox : ma = F2 - Fms
 ma = F cos  - Fms (2)
Chiếu (1) lên Oy : 0 = F1 + N – P
 N = P - F sin 

(3)

Từ (2) và (3) ta có :
ma = F cos  -  t (mg - F sin  )
ma = F( cos  +  t sin  ) -  t mg (4)
F
m

Vậy : a   cos    t sin     t g
a) Với Fk = 20N
Thay số ta được a=0,832m/s2
at 2
 6,56m
Quãng đường vật đi được trong 4s là s 
2

b)Theo đề bài a 

2s
 2,5m / s 2

2
t

ma   mg

Từ (4) ta có F  cos    sin   38, 04( N )
Ví dụ 2: Một xe trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng góc  =
300. Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng nghiêng là  = 0,3464. Chiều dài
mặt phẳng nghiêng là l = 1m. lấy g = 10m/s2 và 3  1, 732
a)Tính gia tốc chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng
b) Tính quãng đường vật đi được trên mặt phẳng ngang

Giải:

17

y
O


a) Các lực tác dụng vào vật trên mặt phẳng nghiêng gồm


+ Trọng lực P r
+ Lực ma sát Fms
r
+ Phản lực N của mặt phẳng nghiêng
Hợp lực










F  P  N  Fms ma

Chiếu lên trục Oy:  Pcox + N = 0
 N = mg cox
(1)
Chiếu lên trục Ox : Psin  Fms = ma
 mgsin N = max
(2)
từ (1) và (2)  mgsin   mg cox = ma
 a = g(sin  cox)
= 10(1/2  0,3464. 3 /2) = 2 m/s2
b) Trên mặt phẳng ngang vật chịu tác dụng của các lực


+ Trọng lực P r
+ Lực ma sát Fms
r
+ Phản lực N của mặt phẳng ngang
Hợp lực
�

�

�

�

�

F  P  N  Fms  m a1

 Fms  ma1

Chiếu lên trục Ox có: �   N  ma1
�   mg  ma1
� a1    g  - 3,464(m/s2)

Quãng đường vật đi được trên mặt phẳng ngang
s

v 2  v02
2a1

Trong đó v0 là vận tốc của vật ở chân mặt phẳng nghiêng
v0  2al  2.2.1  2(m / s)

Thay số s = 0,577(m)
Đây là bài toán về chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng và mặt phẳng
18


ngang. Cần chú ý rằng dom có lực ma sát nên gia tốc của vật trên mặt phẳng

2

nghiêng và mặt phẳng ngang
m1 là khác nhau. Như ta thấy trên mặt phẳng nghiêng
m2
khi vật trượt xuống a  g (sin    cos ) còn trên mặt
phẳng ngang. Đa số học
m1

sinh sử dụng gia tốc trên mặt phẳng ngang là gia tốc trên mặt phẳng ngiêng.
Trong khi làm bài tập cần biểu diễn đúng lực ma sát
Ví dụ 3: Một khối năng trụ
O tam giác có một mặt phẳng nghiêng một góc  so
A vật có khối lượng m chuyển động theo phương
với phương ngang mang một
O
A trị của a 0 để vật m vẫn đứng
ngang với gia tốc a 0 như hình vẽ. Hãy tìm các giá
yên so với lăng trụ trong hai trường hợp
a/ Giữa vật m và lăng trụ cóxma sát không đáng kể.
y
b/ Hệ số ma sát nghỉ giữa vật
v0 m và lăng trụ là  với
O
y
Giải
x

 < cotan
x

y
v0
O
y
x

m

m

m


m trụ, như vậy vật so với
Trong bài toán này vật m ta xét đứng yên so với lăng
mặt đất vật m chuyển độngxcó gia tốc là a 0 . Để giải ta có thể chọn hệ quy chiếu
y quán tính) hoặc hệ quy chiếu gắn với lăng trụ (hệ
gắn với mặt đất (hệ quy chiếu
O
x
quy chiếu phi quán tính)
y
O tác như trên. Nếu chọn hệ
Để giải bài tập này ta vẫn tiến hành các thao
quy chiếu gắn với mặt đất (hệ quy chiếu quán tính) thì vật có gia tốc của lăng
trụ là a 0 không có lực quán tính tác dụng lên vật. Nếu chọn hệ quy chiếu gắn
x
với lăng trụ (hệ quy chiếu phi quán tính) thì vật đứng yên và xuất hiện lực quán
y
O

x
19
y
O


tính tác dụng vào vật. Trong câu b của bài, vật đứng yên so với lăng trụ nên ma
sát giữa vật và lăng trụ là ma sát nghỉ. Các bài toán có lực ma sát nghỉ thì
hướng dẫn học sinh chuyển bài toán về tính lực ma sát và phản áp lực từ mặt bị
ép rồi dùng đặc tính độ lớn của lực ma sát nghỉ, có hai trường hợp:
Nếu vật chỉ có xu hướng chuyển động theo một chiều thì Fms  .N
Nếu vật có thể có xu hướng chuyển động theo hai chiều thì Fms  .N
Sau đây tôi nêu cách giải sử dụng hệ quy chiếu phi quán tính.
Lời giải cụ thể như sau:
Hệ quy chiếu: Tọa đô Oxy gắn với lăng trụ
Ox: phương ngang, cùng chiều a 0
Oy: phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên.
Vật đứng yên.
a/ Giữa vật m và lăng trụ có ma sát không đáng kể.
Ta có hình vẽ
Các lực tác dụng vào vật:

20


m2
m1

m2
m1

mặt lăng trụ:
+

Lực

O
A

quán

tính: Fq
Vật cân bằng:
+ Fq + N = 0
Chiếu lên Ox:
N.sin - Fq = 0

N.cos - P = 0
N.cos = P
Nên:

m2
m1

O
A
x
y
x v0
yO

xv y
0
y x
O
v0y
Ox
y
x

m2
m
m2 1
m1

m2
m1

O
A

O
A

m


N.sin = Fq
Chiếu lên Oy:

m2

m1

O
A

+ Trọng lực: P
+ Phản áp lực

m2
m1

O
A

x
y
v0
O
y
x

x
y
v0
O
y
x

O
A

O
A
x
y
v0
O
y
x

m


m

m m
m

m m m
 
m
x
y m mx
y
xO
O
y
x O
y
x
x

O
y
y
O
O

x
y

x
y
xO
y
O
x

x
y
21 O
x

x
y
v0x
y
Ov
y 0
xO
y
x

m

m

m
m
x
y
xO
y
O

x
y
xO
y

từ

N

P

→

→


y

O

O

Fq ma
a
tan    0  0 → a0 = g.tan
P
mg
g

b/ Hệ số ma sát nghỉ giữa vật m và lăng trụ là  với  < cotan
Ta có hình vẽ:
Các lực tác dụng vào vật:
r

+ Trọng lực: P
+ Phản áp lực từ mặt lăng trụ: N
r

+ Lực quán tính: Fq
+ Lực ma sát nghỉ: Fms
r

r

r

r

r

Vật cân bằng: P + Fq + N + Fms = 0
Trong bài là trường hợp lực ma sát nghỉ. Với những giá trị a 0 nhỏ thì vật
m có xu hướng trượt xuống chân mặt phẳng nghiêng, với những giá trị a 0 khá
lớn vật m lại có xu hướng trượt lên phía đỉnh mặt phẳng nghiêng. Nên lực ma
sát nghỉ trong bài là lực ma sát có thể có hai chiều. Vì vậy biểu diễn lực ma sát
theo một chiều có thể và định hướng hướng dẫn học sinh tính độ lớn của lực ma
sát nghỉ và phản áp lực
Chiếu lên Ox: N.sin - Fq – Fms.cos = 0
Chiếu lên Oy: N.cos - P + Fms.sin = 0
N = mg.cos + ma0.sin
Và Fms = mg.sin - ma0.cos
Fms là lực ma sát nghỉ và có thể có hai chiều nên:
Fms ≤ .N
→ mg.sin - ma0.cos ≤ .(mg.cos + ma0.sin)
→

g sin   . cos  
g sin   . cos  
a 0 
. sin   cos 
cos   . sin 

2.3.2 Vận dụng phương pháp giải trên vào một vật chuyển động parabol
(vật chuyển động bị ném)
22


Thứ tự các thao tác cần thực hiện mà được gọi là phương pháp giải.

Bước 1: Chọn hệ quy chiếu (tọa độ Oxy)
Bước 2: Xác định gia tốc của vật.
Bước 3: Khảo sát từng chuyển động thành phần của vật theo các trục tọa độ
Bước 4: Phối hợp các chuyển động thành phần tìm chuyển động của vật.
Đây là dạng bài phân tích một chuyển động không thẳng bằng hai chuyển
động thẳng thành phần. Nên cần mô tả hiện tượng để học sinh có hiểu được,
như vậy thay vì khảo sát chuyển động của vật bằng khảo sát các chuyển động
thành phần, đó là cách nghiên cứu đặc trưng của vật lý. Sau khi phân tích, việc
tiếp theo là khảo sát chuyển động thẳng, nên được tiến hành như bài toán động
học chất điểm đối với các chuyển động thành phần. Tiếp theo cần hướng dẫn
học sinh cách phối hợp các chuyển động thành phần để tìm ra chuyển động của
vật, là xác định các đặc tính của vật chuyển động.
Ví dụ: Một vật coi là chất điểm được ném với vận tốc ban đầu là v 0 = 25m/s
theo phương hợp với phương ngang lên phía trên một góc  từ một điểm có độ
cao h0 = 60m. Bỏ qua sức cản của không khí, lấy g = 10m/s2, sin = 0,8.
a/ Quỹ đạo của vật.
b/ Tầm bay xa, tầm bay cao của vật.
c/ Vận tốc của vật ở độ cao h = 35m và khi chạm đất
Giải
Giáo viên hướng dẫn học sinh giải theo thứ tự các thao tác đã nêu ra ở
trên. Tuy nhiên cần chú ý cho học sinh cách xác định gia tốc, vận tốc ban đầu
theo các phương của trục tọa độ. Nêu cho học sinh khái niệm tầm bay cao, tầm
bay xa và cách tính các đại lượng này trong trường hợp ta xét. Hướng dẫn học
sinh cách xác định vectơ vận tốc của vật ở một thời điểm, một độ cao dựa vào
các chuyển động thành phần. Hướng dẫn học sinh biết xác định tọa độ của vật
tại các vị trí ta xét trong các cách chọn tọa độ khác nhau.
Lời giải cụ thể của bài như sau:
23

Sau khi bị
vật chỉ chịu
dụng

của

lực P
Gia tốc của
a

P
g
m
quy

chiếu:

Tọa

Oxy:
Ox: phương
ngang, chiều
sang

như hình vẽ.
Oy: phương
đứng, chiều
dưới lên.
Gốc tọa độ
tại vị trí ném

Mốc
t = 0:
vật.

thời
lúc

m2
m1

m2
m1

x
y
Ovx0
AOy
yv
x0
xO
y
y
v0
x
xO
yy
v0x
m
O


y
xm
m
m

m

xmm
y
xO

O
A

O
A

độ
x
y
v0
O
y
x

x
y
v0
O
y

x

x
xy
yO
xO
y
O

từ
phải
thẳng
từ

m


m


O:
vật.

m

m

gian:
ném

x
y
O

x
y
O

x
y
O

x
y
O

ym
O
x
y
O

tác

vật:

Om1
A
O
A

ném
trọng

m2
m1

O
m2
A

Hệ

trái

m2
m1

m2
m1

24