Phương pháp giải bài tập Vật lí 8 dạng chuyển động cơ học

1. I. PHẦN MỞĐẦU I.1. Lí do chọn đề tài: Vật lí là bộ môn khoa học thực nghiệm, phần lớn kiến thức được xây dựng dựa trên các thí nghiệm, hiện tượng quan sát thực tếtrên cơ sởđó các em biết tư duy, phân tích, tổng hợp đi đến kết luận cần thiết đó là tri thức cần nhận thức được. Để xây dựng cho học sinh hệ thống kiến thức logic, sâu, rộng và nắm tốt kiến thức đòi hỏi người thầy phải biết kết hợp giữa dạy lí thuyết, vận dụng giải thích các hiện tượng vật lí trong tự nhiên và giải các bài tập trong sách bài tập đã biên soạn. Qua giảng dạy tôi nhận thấy mặc dù các em đã được làm quen bộ môn Vật lí từ lớp 6, lớp 7 nhưng ởgiai đoạn này chỉ cung cấp cho học sinh những kiến thức Vật lí dưới dạng định tính, những khái niệm đơn giản. Vật lí 8 các em bắt đầu làm quen với những bài toán định lượng nên nhiều học sinh chưa định hướng được yêu cầu của bài toán, chưa có phương pháp giải hoặc một số em biết cách làm nhưng trình bày chưa chặt chẽ, chưa khoa học. Sách giáo khoa vật lí 8 được chia làm hai phần : phần cơ học và phần nhiệt học. Cơ học là một trong bốn phần kiến thức Vật Lí cơ bản được trang bị cho học sinh THCS. Lượng kiến thức của phần này khá trừu tượng, rộng và khó, đặc biệt là bài tập trong phần “ Chuyển động cơ học ”. Học sinh gặp khó khăn trong khi làm bài tập, dẫn đến các em cảm thấy nản và thường làm bài tập đối phó, không hiểu sâu bản chất vật lí, không biết mở rộng tầm nhìn, tầm quan sát và óc tưởng tượng khi học bộ môn Vật lí dẫn đến kết quả học tập môn Vật lí của nhiều em không cao. Chính vì vậy mà tôi suy nghĩ tìm tòi và mạnh dạn đưa ra sáng kiến“ Phương pháp giải bài tập vật lí 8 dạng chuyển động cơ học” với mong muốn giúp các em định hướng bài tập, biết phương pháp làm bài tập, biết cách trình bày bài toán khoa học từđó tạo nên hứng thú học tập, phát huy tính tích cực chủđộng của các em trong học tập, các em không còn ngại học môn Vật lí đồng thời nâng cao chất lượng bộ môn . 1 https://thuviengiaoan.org/

2. I.2. Mục đích nghiên cứu. Mục đích đềtài là hướng dẫn học sinh nắm vững các dạng bài tập và phương pháp giải các dạng bài tập “Chuyển động cơ học”. Học sinh biết vận dụng các kiến thức đã học, kiến thức liên ở lớp dưới vào giải bài tập từđó trình bày bài toán Vật lí chặt chẽ và khoa học. I.3. Đối tượng nghiên cứu. Học sinh khối lớp 8 Trường THCS Tôn Đức Thắng. I. 4. Phạm vi nghiên cứu. Phương pháp giải bài tập vật lí phần chuyển động cơ học Vật lí 8. I.5. Nhiệm vụ nghiên cứu. Để thực hiện tốt chương trình sách giáo khoa mới môn vật lý lớp 8 và dạy - học theo phương pháp đổi mới đạt hiệu quảcao thì đòi hỏi giáo viên phải nghiên cứu, tìm tòi đểđềra được những phương pháp giảng dạy có hiệu quả nhằm hướng dẫn học sinh biết phân loại, nắm vững phương pháp và làm tốt các dạng bài tập trong chương trình sách giáo khoa . I.6. Phương pháp nghiên cứu : Trong quá trình nghiên cứu tôi đã sử dụng một sốphương pháp sau : -Phương pháp điều tra giáo dục. -Phương pháp quan sát sư phạm -Phương pháp thống kê, tổng hợp, so sánh. -Phương pháp mô tả. I.7. Thời gian nghiên cứu : Đề tài thực hiện từtháng 9 năm 2019 đến tháng 01 năm 2020 . 2 https://thuviengiaoan.org/

3. II. PHẦN NỘI DUNG II.1. Thực trạng của việc hướng dẫn học sinh làm bài tập Vật lí ởtrường THCS Tôn Đức Thắng 1.Đặc điểm tình hình nhà trường : - Trường THCS Tôn Đức Thắng có cơ sở vật chất phục vụ cho việc giảng dạy tương đối tốt, phòng học và phòng thực hành vật lý kiên cố, sạch sẽ, có đồ dùng đầy đủ cho các khối lớp, tuy nhiên độ chính xác của đồ dùng không cao. - Học sinh trường THCS Tôn Đức Thắng đa phần là các em ngoan chịu khó trong học tập, các em có đầy đủ sách giáo khoa, sách bài tập, phần lớn phụ huynh học sinh quan tâm đúng mực, bên cạnh còn một số học sinh chưa xác định được mục tiêu học tập, chưa có phương pháp học tập đúng đắn đối với bộ môn Vật lí. - Đội ngũ giảng dạy môn vật lý ởtrường có 3 giáo viên, có kinh nghiệm trong giảng dạy. 2. Trong khi giảng dạy bài bài tập vật lí phần chuyển động cơ họctôi thấy học sinh thường găp khó khăn sau: a. Dạng bài tập chuyển động cùng chiều, ngược chiều khi ở trên cạn Gọi vận tốc của 2 vật A và B lần lượt là v1 , v2 Vận tốc của vật A so với vật B là v12 -Chuyển động cùng chiều: Nếu 2 vật chuyển động cùng chiều thì khi gặp nhau hiệu quãng đường hai vật đã đi bằng khoảng cách ban đầu giữa hai vật SAB = S1- S2 v12 =| v1– v2| -Chuyển động ngược chiều: Nếu 2 vật chuyển động ngược chiều thì khi gặp nhau tổng quãng đường hai vật đã đi bằng khoảng cách ban đầu giữa hai vật SAB = S1+S2 v12 = v1 + v2 b. Dạng bài tập chuyển động của hai vật A, B trên sông Gọi vận tốc của canô là v1 , vận tốc của dòng nước là v2 thì v12 là vận tốc của canô so với bờ( bờ gắn với Trái Đất) 3 https://thuviengiaoan.org/

4. -Chuyển động cùng chiều ( xuôi theo dòng nước): v12 = v1 + v2 -Chuyển động ngược chiều ( ngược dòng nước): v12 = v1 - v2 b. Dạng bài tập chuyển động không đều Gọi S là quãng đường vật dịch chuyển; S1, t1 là quãng đường vật dịch chuyển trên đoạn đường thứ1; S2, t2 là quãng đường vật dịch chuyển trên đoạn đường thứ 2 Vận tôc trung bình của vật trên cảquãng đường là    ... S S S S= vtb = t 1 t 2 3    ... t t 1 2 3 * Dạng bài tập này HS thường nhầm lẫn không xác định được khoảng cách giữa 2 vật ( chuyển động cùng chiều và ngược chiều trên cạn), hay vận tốc của thuyền , canô so với bờ( trên sông) Chính vì những khó khăn trên mà kết quả kiểm tra kiến thức trong bài này đạt kết quả không cao. Vì thế, nếu GV không chú trọng đến việc hướng dẫn HS phương pháp giải bài tập thì HS không định hướng được cách giải bài tập dẫn đến không nắm vững được kiến thức trong bài. Thực tế vềtrình độ học tập của học sinh qua khảo sau chương cơ học phần chuyển động cơ học ở bốn lớp 8/1, 8/3, 8/4, 8/6 như sau: Lớp Số bài Trung Giỏi Khá Yếu Kém kiểm bình tra SL % SL % SL % SL % SL % 8/1 44 2 4.5 5 11.4 26 59.1 10 26.9 1 2.4 8/3 44 1 2.3 3 8.3 13 29.5 10 22.7 17 38.6 8/4 50 5 10.0 5 10.0 22 44.0 12 24 6 12 8/6 40 8 20 10 25 15 37.5 7 17.5 II.2. Các biện pháp giải quyết: Dạng 1. Dạng bài tập chuyển động cùng chiều, ngược chiều khi ở trên cạn 4 https://thuviengiaoan.org/

5. 1. Kiến thức cơ bản: Gọi vận tốc của 2 vật A và B lần lượt là v1 , v2; vận tốc của vật A so với vật B là v12 -Chuyển động cùng chiều: Nếu 2 vật chuyển động cùng chiều thì khi gặp nhau hiệu quãng đường hai vật đã đi bằng khoảng cách ban đầu giữa hai vật SAB = S1- S2 v12 =| v1– v2| -Chuyển động ngược chiều: Nếu 2 vật chuyển động ngược chiều thì khi gặp nhau tổng quãng đường hai vật đã đi bằng khoảng cách ban đầu giữa hai vật SAB = S1+S2 v12 = v1 + v2 2. Các dạng thường gặp: - Xác định vị trí và thời điểm các vật gặp nhau hoặc thời điểm và vị trí các vật cách xa nhau một khoảng cho trước - Bài toán liên quan đến tính tương đối của chuyển động 3. Phương pháp giải chung: - Cách 1: Dùng công thức quãng đường Hai vật gặp nhau khi: S = S1+ S2 v1t + v2t= S S  t = v v 1 2 -Cách 2: Dùng phương trình tọa độ( Đối với HS giỏi) a. Chuyển động ngược chiều: - Chọn gốc tọa độ ( thường gắn với vật mốc) và chiều dương của trục tọa độ ( thường chọn vịtrí ban đầu của một trong hai vật là gốc tọa độ và chiều chuyển động của vật đó làm chiều dương như hình vẽ) A S B v1 v2 -Chọn gốc thời gian: Thường chọn thời điểm xuất phát của một trong hai vật làm gốc thời gian -Xác định tọa độ x0 = v.t0 5 https://thuviengiaoan.org/

6. -Lập phương trình chuyển động x1 = x01 + v1.t (1) x2 = x02 + v2.t (2) -Khi hai vật gặp nhau thì tọa độ của 2 vật bằng nhau x1 = x2  x01 + v1.t = x02 + v2.t Giải phương trình tìm t ( thời điểm gặp nhau) Thay t vào (1) và (2) tìm được tọa độ ( vị trí gặp nhau) b. Chuyển động cùng chiều : Tương tựnhư trên 4. Bài tập vận dụng Bài 1: Cùng một lúc tại hai điểm A, B cách nhau 25 km, hai xe cùng xuất phát đi ngược chiều nhau lúc 7h30 và chuyển động thẳng đều với vận tốc v1 = 20km/h; v2 = 30km/h. Hỏi hai xe gặp nhau lúc nào? Xác định vị tri gặp nhau đó? Giải  Cách 1: Quãng đường 2 xe đi được trong thời gian t là S1 = v1t; S2 = v2t Mà S1 + S2 = S = AB  v1t + v2t = S S 25  t = = = 0,5h v + 1 v 20 30 2 S1 = v1t= 20. 0,5 = 10km ; S2 = v2t= 30.0,5 = 15km Vậy hai xe gặp nhau lúc t’ = t + t0 = 0,5+ 7,5= 8h.  Cách 2: Dùng phương trình tọa độ( Đối với HS giỏi) -Chọn chiều dương từ A->B như hình vẽ) A S B v1 v2 -Chọn gốc thời gian lúc 7h30 -Hai xe chuyển động ngược chiều ta có phương trình: 6 https://thuviengiaoan.org/

7. x1 = v1t x2 = 25- v2t Hai xe gặp nhau nên x1 = x2  v1t = 25- v2t  20t = 25- 30t 25  t = = 0,5h 20 30 x1 = v1t= 20.0,5= 10km; x2 =v2t=30.0,5 = 15km Vậy hai xe gặp nhau lúc t’ = t + t0 = 0,5+ 7,5= 8h. và tại điểm cách A 10km hoặc cách B 15km Bài 2: An và Bình cùng khởi hành tại A. An đi bộ với vận tốc 4km/h và khởi hành trước Bình 2h. Bình đi xe đạp và đuổi theo An với vận tốc 12km/h. Hỏi a.Sau bao lâu kể từ lúc bình khởi hành thì Bình đuổi kịp An? Khi đó cả 2 cách nơi khởi hành bao xa? b.Sau bao lâu kể từ lúc Bình khởi hành thì Bình và An cách nhau 4km? Giải  Cách 1 A B C v1 v2 a.Sau 2h hai người cách nhau một quãng đường S = v1.t1= 4.2= 8km Quãng đường đi được của 2 người sau thời gian t gặp nhau tại C là S1 = v1t S2= v2t Hai người đi cùng chiều nên S1– S2 = S  v1t - v2t= S S 8   t = = 1h.   v v 12 4 1 2 Vậy sau 1h hai người gặp nhau tại C cách B một đoạn S2 = v2t = 4.1 = 4km lúc 1h+ 2h = 3h. 7 https://thuviengiaoan.org/

8. b.Ta có : S = S1– S2 = S + v1t – v2t= 4.2 + 4.t – 12t = 4 t = 0,5h *Cách 2: ( Đối với HS giỏi) a. Chọn gốc tọa độ tại A và chiều dương là chiều chuyển động của xe đạp Chọn gốc thời gian lúc sau 2h người đi bộđi và người đi xe đạp Ta có: x1 = v1t0 + v1t ; x2 = 0 + v2t Hai người gặp nhau thì x1 = x2  v1t0 + v1t = v2t v t 2 . 4 t = = = 1h 1  0  12 4 v v 2 1 x1 = v1t0 + v1t = 4.2 + 4.1= 12km x2 = v2t= 4.1 = 4km Vậy sau 1h hai người gặp nhau tại C cách B một đoạn 4km lúc 1h+ 2h = 3h. b.Ta có : x = x1– x2 = v1t0 + v1t – v2t= 4.2 + 4.t – 12t = 4 t = 0,5h Dạng 2. Dạng bài tập chuyển động của hai vật A, B trên sông 1.Kiến thức cơ bản Gọi vận tốc của canô là v1 , vận tốc của dòng nước là v2 thì v12 là vận tốc của canô so với bờ( bờ gắn với Trái Đất) -Chuyển động cùng chiều ( xuôi theo dòng nước): v12 = v1 + v2 -Chuyển động ngược chiều ( ngược dòng nước): v12 = v1 - v2 2.Bài tập vận dụng Bài 1. Một chiếc xuồng chạy từ bến sông A đến bến B cách bến A 120km. Vận tôc của xuồng khi nước yên lặng là 30km/h. Sau bao lâu xuồng đến bến B nếu a.Nước sông không chảy b.Nước sông chảy từA đến B với vận tốc 5km/h. Giải 120= 4h S a.Thời gian xuồng đi từA đến B là t =  30 v b.Khi nước chảy 8 https://thuviengiaoan.org/

9. v = vxuồng + vnước = 30+ 5 = 35km/h 120= 3,75 h S Thời gian xuồng đi đên B là t =  35 v Bài 2. Một ca nô đi xuôi dòng từ bến M đến bến N cách nhau 120km mất 4h. Nếu đi ngược dòng từ N về M với lực kéo của máy thì thời gian chạy tăng thêm 2h. a.Tìm vận tốc của ca nô và của dòng nước? b.Tìm thời gian ca nô đi từM đến N khi tắt máy? Giải 120= 30km/h S= a.Vận tốc của canô khi xuôi dòng là vxuôi = vmáy+ vnước= t 4 120  S Vận tốc của canô khi ngược dòng là vngược = vmáy - vnước = = =  2 4 2 t 20km/h Ta có: vnước+ vmáy = 30 vnước- vmáy = 20 vnước= 5km/h, vmáy = 25km/h 120= 24h S= b.Thời gian canô đi từM đến N khi tắt máy: t = v 5 Bài 3: Một chiếc phà đi xuôi dòng sông từ bến A đến bến B, dừng lại ở bến B mất 30 phút rồi lại đi ngược dòng từ B về A hết 2h18 phút. Biết vận tốc của phà lúc xuôi dòng là là 25km/h, lúc ngược dòng là 20km/h. a.Tính khoảng cách AB? b.Tính thời gian đi từA đến B và từ B về A? c.Tính vận tốc của phà so với dòng nước và vận tốc của dòng nước so với bờ sông? Giải S a.Thời gian phà đi xuôi dòng t1 = 1v S Thời gian phà đi ngược dòng t2 = 2v 9 https://thuviengiaoan.org/

10. Thời gian phà đi cảđi và vềlà t = t’ –t= 2h18 – 30p = 1,8h S S Mà t = t1 + t2 = = > S = 20km + 2v 1v S S 20 20 b. t1 = = 0,8h; t2 = = 1h = 25 = 20 1v 2v c.vxuôi = v 1 = vmáy + vnước = 25 vngược = v 1 = vmáy - vnước= 20 vmáy = 22,5km/h vnước= 2,5km/h Dạng 3. Dạng bài tập chuyển động không đều 1.Kiến thức cơ bản Giả sử có một vật chuyển động không đều trên một quãng đường Vận tốc trung bình của chuyển động không đều được xác định bằng công thức    .. S S S S= vtb = t 1 2 3    ... t t t 1 2 3 Chú ý: Khi giải bài tập chuyển động nên sử dụng đơn vị hợp pháp của vận tốc: m/s; km/h 2.Bài tập vận dụng Bài 1. Một người đi xe đạp đi nữa quãng đường đầu với vận tốc v1 là 12km/h, nữa quãng đường còn lại đi với vận tốc v2nào đó. Biết vận tốc trung bình trên cảquãng đường là 8km/h. Hãy tính v2 ? Giải  S S Ta có: vtb= 1 2  t t 1 2 S ; t2 = S thay vào vtb Mà S1 = S2 = S ; t1 = 2 1 v v 2 1 2 S 2  S vtb =  8 = S S t t v 1 2 v 1 2 10 https://thuviengiaoan.org/

11. 1  Thay số vào v1  4 1 v 1 v 1 2 v2 = 6 km/h Bài 2. Một vật chuyển động không đều. Biết vận tốc trung bình của vật trong 1/3 thời gian đầu là 12m/s; trong thời gian còn lại là 9m/s. Tính vận tốc trung bình của vật trong suốt thời gian chuyển động? Giải 1 ; S2 = v2. t2 = v2. 2 S1 = v1. t1 = v1. t t 3 3 1  v  / 1 3 . 2 / 3 2 S S v t v t v S Mà vtb =  2 1 2 1 2 = = 3 t t t Thay sốvào ta tính được vtb = 10m/s Bài 3 Một chuyển động trong nữa quãng đường đầu với vận tốc không đổi là v1, trong nữa quãng đường còn lại có vận tốc v2. Tính vận tốc trung bình của vật trên cảquãng đường? Chứng tỏ rằng vận tốc trung bình này không lớn hơn trung bình cộng của hai vận tốc v1 và v2? Giải  S S Ta có: vtb= 1 2  t t 1 2 S ; t2 = S thay vào vtb Mà S1 = S2 = S ; t1 = 1 2 v v 2 1 2 S 2  S vtb = = S S t t  1 2 v v 1 2 2 2 v 1.  v v vtb = = 2 1 v 1 v v  1 2 1 2 Ta có: (v1– v2)2 0 2 + v2 2 -2v1.v20 Hay v1 v1 2 + v2 2 +2v1.v24v1.v2 11 https://thuviengiaoan.org/

12. v  2 v 1.  v v v   (đpcm) 2 1 2 v 2 1 2  Đối với dạng bài tập trên, HS cần nắm được công thức tính vtb, xác định các đại lượng đã cho,viết công thức tính để khửđại lượng chưa biết rồi rút ra đại lượng cần tìm. II. 3. Kết quảđạt được: Thông qua tiến hành nghiên cứu trên lớp 8/1, 8/3, 8/4 , 8/6 với đề tài Phương pháp giải bài tập vật lí 8 dạng chuyển động cơ học tôi nhận thấy: - Học sinh được rèn luyện phương pháp tự học, tự phát hiện vấn đề, biết nhận dạng một số bài toán, nắm vững cách giải. Kĩ năng trình bày một bài toán khoa học, rõ ràng. - Đa sốcác em đã yêu thích giờ học Vật lí, nhiều học sinh tích cực xây dựng bài. - Học sinh rất có hứng thú để giải bài tập dạng chuyển động cơ học nói riêng và bài tập vật lí nói chung. Sau khi tiến hành nghiên cứu phương pháp giảng dạy trên tôi cho HS làm bài kiểm tra và đã thu được kết quả sau: Lớp Số bài Trung Giỏi Khá Yếu Kém kiểm bình tra SL % SL % SL % SL % SL % 8/1 44 5 11.4 8 18.2 19 43.2 8 18.2 4 9.1 8/3 44 2 4.5 7 15.9 17 38.6 10 22.7 8 18.2 8/4 50 10 20.0 15 30.0 15 30.0 8 16.0 2 4.0 8/6 40 12 30.0 16 40.0 7 17,5 5 12.5 12 https://thuviengiaoan.org/

13. III.KẾT LUẬN Đối với GV đềtài này hướng dẫn HS giải bài tập đạt kết quả, nhằm nâng cao chất lượng dạy và học môn vật lý theo phương pháp đổi mới. Giúp HS nắm vững các dạng bài tập, biết cách suy luận logic, tự tin vào bản thân khi đứng trước một bài tập hay một hiện tượng vật lý, có cách suy nghĩ để giải thích một cách đúng đắn nhất. Từ kết quả nghiên cứu trên tôi đã rút ra những bài học kinh nghiệm sau: - Việc phân loại các dạng bài tập và hướng dẫn HS làm tốt các dạng bài tập đã giúp cho GV nắm vững mục tiêu, chương trình từđó nâng cao chất lượng giảng dạy môn vật lý. - Giúp GV không ngừng tìm tòi, sáng tạo những phương pháp phân loại và giải bài tập phù hợp với đối tượng HS, từđó nhằm nâng cao trình độ chuyên môn và nghiệp vụ của người GV. 13 https://thuviengiaoan.org/

14. IV. NHỮNG KIẾN NGHỊ SAU KHI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Để tạo khảnăng học tập tốt cho các em thì yêu cầu các thiết bị thí nghiệm cũng cần phải đầy đủ, chính xác nhằm giúp cho các thí nghiệm nghiên cứu kiến thức Vật lí cũng như thí nghiệm kiểm chứng thành công thì mới thuyết phục và tạo hứng thú cho HS trong quá trình học tập. Tôi rất mong nhận được sựđóng góp, bổ sung ý kiến của HỘI ĐỒNG KHOA HỌC CƠ SỞ, HỘI ĐỒNG KHOA HỌC CẤP TRÊN và các đồng nghiệp giàu kinh nghiệm đểđềtài được hoàn thiện hơn, góp phần vào việc nâng cao hiệu quả của việc đào tạo thế hệtương lai cho đất nước. Tôi xin chân thành cảm ơn! Ngày 24 tháng 02 năm 2020 TÁC GIẢ Bùi Thị Thanh Huệ 14 https://thuviengiaoan.org/

15. CÁC MỤC LỤC: 1.Tài liệu tham khảo: 1) Sách giáo khoa và sách bài tập Vật lý 8 thuộc chương trình Vật lý trung học cơ sở hiện hành. 2) Nguyễn Thanh Hải - Bài tậpVật lí chọn lọc THCS - NXB Giáo dục - Năm 2000. 3) Vũ Thanh Khiết (nhiều tác giả)- 200 Bài tập Vật Lý chọn lọc - NXB Giáo dục - Năm 1999. 4) Phan Hoàng Văn - 500 Bài tập Vật lí THCS - NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh - Năm 2007. 5) Nguồn tài liệu tham khảo từ internet, từđề thi học sinh giỏi Vật lý của các sở GD & ĐT. 2. Mục lục: Mục lục Trang I. Phần mở đầu 1 I.1. Lý do chọn đề tài 1 I.2. Mục đích nghiên cứu 2 I.3,4,5,6,7 Đối tượng, phạm vi, kế hoạch, thời gian nghiên cứu 2 II. Phần nội dung 3 II.1. Cơ sở thực tế và thực trạng của việc hướng dẫn học sinh 3 làm bài tập Vật lí ở trường THCS Tôn Đức Thắng II.2. Các biện pháp giải quyết 5 II.3. Kết quả đạt được 12 III. Kết luận 13 IV. Những kiến nghị sau khi thực hiện đề tài 14 15 https://thuviengiaoan.org/