TỔNG QUAN
I.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI .
Trong chương trình vật lý 10 ,phần kiến thức động lực học là một phần tương đối khó.Chẳng hạn như
phần bài toán vật và hệ vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng.Trong quá trình giảng dạy,bản thân
nhận thấy việc học sinh giải bài tập phần này rất khó khăn trong khâu phân tích lực.Qua những khó
khăn đó ,bản thân nhận thấy khi giảng cho học sinh giải bài tập phần này cần chú ý cho học sinh cách
phân tích lực.
Trong quá trình viết bài này, nếu có gì thiếu sót rất mong được sự góp ý chân thành từ phía các đồng
nghiệp để bài viết hoàn thiện hơn.
II.NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI.
Đưa ra một trình tự các bước để giải các bài toán dạng này.Gồm các bước chính sau:
1. Chọn hệ quy chiếu thích hợp.
2. Phân tích các lực tác dụng vào vật và biểu diễn chúng lên hình vẽ.Tuy nhiên trong phần này,do
trọng lực có hai tác dụng(làm vật có xu hướng trượt xuống phía dưới và ép vật lên mặt phẳng
nghiêng) nên cần phân tích trọng lực theo hai phương khác nhau(có thể dùng cách chiếu vectơ
trọng lực lên hệ trục toạ độ chọn trước hoặc đối với học sinh từ trung bình trở xuống thì phải
phân tích rõ ràng thành hai lực phù hợp với hai tác dụng đó)
3. p dụng đònh luật II newton và chiếu biểu thức này lên hệ trục toạ độ đã chọn để tìm lực tác
dụng(bài toán nghòch ) hay tìm tính chất của chuyển động(bài toán thuận)
4. Kết luận.
Chú ý:1. Đối với việc tìm độ lớn của trọng lực theo tác dụng của nó,nếu tìm theo cách phân tích lực ta
có thể tiến hành theo cách sau:
*Trước tiên cần phải chọn phương để phân tích cho phù hợp.
VD A B
1.Liên kết dây mềm.
O
P
1
P
2
P
O
2.Liên kết bản lề. P
1
O
P
2
P
1
P P
P
2
2.Cách thứ hai để tìm độ lớn của trọng lực là chiếu vectơ trọng lực lên hệ trục toạ độ thích hợp,sau
đó tìm độ lớn của trọng lực theo các phương của các trục toạ độ đã chọn.
III.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
1.Nghiên cứu thực tế:Dựa trên bài làm kiểm tra của học sinh,các tiết giải bài tập.
2.Nghiên cứu lý thuyết:
a.Kiến thức cơ bản của phần động lực học:Các đònh luật newton,các lực cơ học.
b.Kiến thức cơ bản phần động học:vận tốc , gia tốc,đường đi và phương trình của chuyển động.
IV.PHẠM VI NGHIÊN CỨU.
1.Đối tượng:Học sinh trường THPT LÝ TỰ TRỌNG.
2.Thời gian:30 ngày.
NỘI DUNG
I.TẦM QUAN TRỌNG CỦA BÀI TẬP VẬT LÝ.
1.Bài tập vật lý có thể sử dụng như là một ‘’ phương tiện nghiên cứu tài liệu mới’’khi trang bò kiến thức
mới cho học sinh nhằm đảm bảo cho học sinh lónh hội được kiến thức mới một cách sâu sắc.
2.Là phương tiện rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức ,liên hệ kiến thức với thực tế,với
đời sống.
3.Là phương tiện có tầm quan trọng trong việc rèn luyện tư duy,bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa
học của học sinh.Bởi vì giải bài tập vật ly ùlà một hình thức làm việc tự lực căn bản của học sinh.Trong
khi giải bài tập học sinh phải phân tích các dữ kiện của đề bài,tự xây dựng những lập luận ,thực hiện việc
tính toán ,khi cần thiết phải tiến hành các thí nghiệm,thực hiện các phép đo ,xác đònh sự phụ thuộc hàm số
giữa các đại lượng,kiểm tra các kết luận của mình.Tronh những điều kiện đó tư duy lôgíc và tư duy sáng
tạo của học sinh được phát triển ,năng lực làm việc độc lập của của học sinh được nâng cao.
4.Bài tập vật lý là phương tiện ôn tập,củng cố kiến thức đã học một cách sinh động và có hiệu quả .Khi
giải các bài tập đòi hỏi học sinh phải nhớ lại các công thức ,đònh luật ,các kiến thức liên quan.Do đó học
sinh sẽ hiểu rõ hơn và ghi nhớ vững chắc hơn những kiến thức đã học.
5.Thông qua việc giải bài tập có thể rèn luyện cho học sinh những đức tính tốt như: tinh thần độc lập,tính
cẩn thận ,tính kiên trì và tinh thần vượt khó.
6.Bài tập vật lý là một phương tiện kiểm tra đánh giá kiến thức,kỹ năng của học sinh một cách chính xác.
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ.
Việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải một bài tập vật lý một cách khoa học ,đảm bảo đi đến kết
quả một cách chính xác là một việc làm cần thiết .Nó không những làm cho học sinh nắm vững kiến thức
mà còn rèn luyện kỹ năng suy luận logíc,làm việc một cách khoa học và có kế hoạch.
Bài tập vật lý rất đa dạng tuy nhiên có thể vạch ra một dàn bài chung gồm các bước chính sau:
1.Tìm hiểu đề bài.
Bước này bao gồm việc xác đònh ý nghóa vật lý của các thuật ngữ ,phân biệt đâu là ẩn số,đâu là dữ
kiện.
Với những bài tập tính toán ,sau khi tìm hiểu đề bài cần dùng các ký hiệu để tóm tắt đề bài cho
gọn.Trong những trường hợp cần thiết ,phải vẽ hình để diễn đạt điều kiện đề bài.Hình vẽ có thể cho biết
diễn biến các hiện tượng ,mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý .
2.Phân tích hiện tượng .
Trước hết cần nhận biết các dữ kiện cho trong đề bài có liên quan đến những khái niệm, hiện tượng
,quy tắc ,đònh luật nào trong vật lý .
Xác đònh các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong bài.Mỗi giai đoạn bò chi phối bởi những
đặc tính nào .Cần phải hình dung rõ ràng toàn bộ diễn biến của hiện tượng và các đònh luật chi phối nó
trước khi xây dựng một bài giải cụ thể .Có như vậy mới hiểu rõ hết bản chất của hiện tượng ,tránh được
sự mò mẫm,máy móc khi áp dụng các công thức .
3.Xây dựng lập luận.
Tìm mối quan hệ giữa ẩn số phải tìm và các dữ kiện đã cho .Đối với các bài tập tổng hợp phức tạp có
hai phương pháp xây dựng lập luận giải,đó là phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp .
3.1:Phương pháp phân tích .
Theo phương pháp này thì xuất phát từ ẩn số của bài tập ,tìm ra mối quan hệ giữa ẩn số đó với một đại
lượng nào đó theo một đònh luật đã xác đònh và diễn đạt bằng một công thức có chứa ẩn số .Sau đó tiếp
tục phát triển lập luận hay biến đổi công thức này theo các dữ kiện đã cho .Cuối cùng ,tìm được một công
thức chỉ chứa mối quan hệ giữa ẩn số và các dữ kiện đã cho.
Có thể diễn đạt phương pháp phân tích theo sơ đồ sau:
Với x là đại lượng phải tìm
P,y,z là các đại lượng không cho trực tiếp trong đề bài.
a,b,c là các đại lượng đã cho.
VÍ DỤ:
Một vật có khối lượng m được kéo lên bằng một sợi dây cáp ,chuyển động nhanh dần đều .Trong t giây
đầu, nó đi lên được một đoạn là s(m).Tính lực căng của giây treo.Biết gia tốc rơi tự do là g.
Lập luận theo phương pháp phân tích như sau:
Vật chòu tác dụng của 2 lực:Lực căng dây (lực phải tìm) và trọng lực.
Theo đònh luật II newton,hợp của 2 lực này là:F
hl
=T-P
Hay T=F
hl
+P (công thức 1)
Mặt khác:F
hl
= ma (công thức 2)
Đã biết vật chuyển động nhanh dần đều,không vận tốc đầu ta có công thức :s =
2
1
at
2
hay a = 2s/t
2
(công
thức 3)
Trọng lực P được tính theo công thức:P= mg(công thức 4)
Thay các giá trò của F
hl
, a vàP vào công thức 1,ta được :T= m(a+g) hay T= 2as/t
2
+mg.
Trong công thức cuối cùng,chỉ chứa ẩn số T(đại lượng phải tìm) và các đại lượng đã biết m ,s ,t ,g.
• Ta thấy các đại lượng F
hl
,a,P là các đại lượng trung gian được đưa vào lập luận mà không cần tính giá
trò.
Đònh luật 1
X= f(y,z)
Công thức 1
Đònh luật 2
Y= f(a,p)
Công thức 2
Đinh luật 3
P=(b)
Công thức 3
Đònh luật 4
Z=f(c)
Công thức 4
Kết quả
X=f(a,b,c)
3.2:Phương pháp tổng hợp.
Theo phương pháp tổng hợp thì trình tự làm ngược lại .Điểm xuất phát không phải từ ẩn số mà từ những dữ
kiện của đầu bài.Xây dựng lập luận hay biến đổi các thức diễn đạt các mối quan hệ giữa các dữ kiện đã cho
với các đại lượng khác để tiến dần đến các công thức cuối cùng có chứa các ẩn số và các dữ kiện đã cho.
Có thể diễn đạt phương pháp tổng hợp theo sơ đồ lập luận sau :
VÍ DỤ:Với cùng một bài toán trên ,nếu giải theo phương pháp tổng hợp ta có thể lập luận như sau:
Vì vật chuyển động nhanh dần đều ,không vận tốc đầu nên ta có thể tìm a theo đường đi và thời gian
chuyển động theo công thức
S=
2
1
at
2
hay a= 2s/t
2
.
Theo đònh luật II newton ,gia tốc này do một hợp lực F
hl
gây ra ,được tính theo công thức :F
hl
=ma.
Có 2 lực tác dụng vào vật:trọng lực ,lực căng dây.
Hợp lực được tính theo công thức :F
hl
= T-P ;P=mg .Hay T=P+F
hl
=m(2s/t
2
+g)
Bên cạch các bài tập về tính toán thì trong vật lý còn có các bài tập đònh tính.
Bài tập đònh tính thường có 2 dạng :Giải thích hiện tượng và dự đoán hiện tượng .
3.3 Bài toán giải thích hiện tượng .
Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết một hiện tượng và lý giải xem tại sao hiện tượng lại diễn ra
như vậy .Nói cách khác là biết hiện tượng và giải thích nguyên nhân của nó .Nguyên nhân là các đặc
tính ,các đònh luật vật lý .Như vậy trong các bài tập dạng này bắt buộc phải thiết lập mối quan hệ giữa
một hiện tượng cụ thể với một số đặc tính của sự vật hiện tượng hay một số đònh luật vật lý.
3.4 :Bài tập dự đoán hiện tượng .
Dự đoán hiện tượng thực chất là căn cứ vào các điều kiện cụ thể của đề bài ,xác đònh những đònh luật chi
phối hiện tượng và dự đoán được hiện tượng gì sảy ra và sảy ra như thế nào .
Như vậy là đã biết những hiện tượng cụ thể ,phải tìm quy luật chung chi phối hiện tượng cùng loại và rút
ra kết luận .
• Tóm lại ,trong bài tập đònh tính ta có trình tự để đònh hướng cho việc tìm lời giải .
• Bài tập đònh tính được giải theo các bước sau:
+Tìm hiểu đề bài ,cần chú trọng diễn đạt hiện tượng mô tả trong đề bài bằng ngôn nhữ vật lý (dùng các
khái niệm vật lý thay cho các khái niệm dùng trong đời sống hằng ngày).
Đònh luật 1
P= f(b)
Công thức 1
Đònh luật 2
Y=f(a,p)
Công thức 2
Đònh luật 3
Z=f (c )
Công thức 3
Đònh luật 4
X= f(y,z)=f(a,b,c)
Công thức 4
+Phân tích hiện tượng .
+Xây dựng lập luận :* Tìm trong đề bài những dấu hiệu có liên quan đến một tính chất vật lý ,một đònh
luật vật lý đã biết.
*Phát biểu đầy đủ tính chất và đònh luật đó.
*Xây dựng một lập luận để thiết lập mối quan hệ giữa đònh luật đó hiện tượng đã
cho.
4.Biện luận.
Trong bước này cần phân tích kết quả cuối cùng để loại những kết quả không phù hợp với những điều
kiện đề bàihay không phù hợp với thực tế .Việc biện luận này là một cách kiểm tra sự đúng đắng của quá
trình lập luận .Cũng có thể thông qua cách biện luận này mà có thể phát hiện ra những sai lầm trong quá
trình lập luận ,do sự vô lý của kết qủa thu được.
III.CÁC DẠNG TOÁN .
*Vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng.
A.Phương pháp .
+Chọn hệ quy chiếu thích hợp .
+Phân tích các lực tác dụng vào vật.
+p dụng đònh luật II newton .
+Liên kết các dự kiện để tìm ra kết quả .
B.Bài toán.
Bài toán :Một vật đang chuyển động trên đường nằm ngang với vận tốc 20m/s thì trược lên một cái dốc
dài 100m,cao 10m.Biết hệ số masát giữa vật và mặt dốc là 0,1 .Cho g=10m/s
2
a> Tìm gia tốc của vật trên mặt phẳng nghiêng ?Vật có lên hết dốc không?Nếu có ,tìm vận tốc của vật
tại đỉnh dốc.
b> Nếu trước khi lên dốc vận tốc của vật chỉ là 15m/s
2
,thì vật đi được đoạn đường là bao nhiêu ?Tính
vận tốc trở lại chân dốc và thời gian từ khi lên dốc cho đến khi xuống dốc?
c> Nếu vật có khối lượng 2kg thì phản lực của mặt phẳng nghiêng lên vật là bao nhiêu?(khi vật trược
xuống)
d> Trong câu 1 khi vật lên đến đỉnh dốc và qua đỉnh dốc ,vật chuyển động như thế nào ?Độ cao cực đại
mà vật có thể đạt tới ?Tầm xa và vận tốc của vật khi chạm đất ?
Bài giải.
*Chọn hệ quy chiếu như hình vẽ,chiều dương là chiều chuyển động.
Y
N X
h
P
1
l
*Các lực tác dụng lên vật:+Trọng lực
+Phản lực đàn hồi của mặt phẳng nghiêng.
+Lực masát trượt.
*p dụng đònh luật II newton và chiếu lên hai trục ox và oy ,ta được:
P
2
P
F
ms