Tài liệu Skkn ‘‘sử dụng bài tập định tính trong dạy học vật lí chương động lực học chất điểm’’.

MỤC LỤC Mục lục .............................................................................................................1 Phần I: Mở đầu ...................................................................................................2 I.1. Lí do chọn đề tài ..........................................................................................2 I.2. Mục đích nghiên cứu ....................................................................................2 I.3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ....................................................................2 I.4. Nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................................3 I.5. Giả thuyết khoa học......................................................................................3 I.6. Phương pháp nghiên cứu ..............................................................................3 I.7. Đóng góp của đề tài .....................................................................................3 Phần II: Cơ sở lí luận .........................................................................................5 II.1. Cơ sở lí luận về bài tập định tính trong dạy học vật lí ................................5 II.2. Các dạng bài tập định tính ..........................................................................5 II.3. Phương pháp giải bài tập định tính .............................................................6 II.4. Các bước giải bài tập định tính ...................................................................6 Phần III: Sử dụng bài tập định tính trong dạy học Vật lí chương động lực học chất điểm ............................................................................................................8 III.1. Cơ sở lí thuyết ...........................................................................................8 III.2. Sử dụng bài tập định tính trong dạy học Vật lí chương động lực học chất điểm .....................................................................................................9 III.3. Ý nghĩa ....................................................................................................27 III.4. Kết luận và đề xuất..................................................................................29 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 1 PHẦN I: MỞ ĐẦU I. 1. Lý do chọn đề tài Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, mô tả sự vận động của thế giới khách quan. Trong quá trình dạy học Vật lí giáo viên phải dùng hệ thống bài tập để học sinh tiếp cận và vận dụng những kiến thức định luật vào giải thích hiện tượng trong đời sống. Bài tập Vật lí có vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình nhận thức và hình thành sự phát triển năng lực tư duy của người học, giúp người học ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, … Bài tập Vật lí có nhiều dạng, trong đó dạng bài tập giúp cho người học dễ dàng nắm vững lý thuyết, định luật, định lý… và liên hệ với thực tiễn nhiều nhất đó là bài tập định tính. Bài tập định tính là loại bài tập được đưa ra với nhiều tên gọi khác nhau: “câu hỏi thực hành, câu hỏi để lĩnh hội, bài tập logic, bài tập miệng, câu hỏi định tính, câu hỏi kiểm tra, …”. Đặc điểm của bài tập định tính là nhấn mạnh về mặt định tính của các hiện tượng đang khảo sát thông qua bài tập giúp cho học sinh rèn luyện khả năng tư duy logic, tiếp cận thực tiển, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, tạo điều kiện cho học sinh đào sâu và củng cố các kiến thức, phân tích hiện tượng, làm phát triển khả năng phán đoán, mơ ước sáng tạo, kỹ năng vận dụng những kiến thức lý thuyết để giải thích các hiện tượng trong tự nhiên, trong đời sống, trong kĩ thuật. Mở rộng tầm mắt kĩ thuật của học sinh. Bản chất Vật lí của những hiện tượng quen thuộc tồn tại xung quanh con người sẽ được thể hiện trong những bài tập định tính. Chương ‘‘Động lực học chất điểm’’ là một phần quan trọng của cơ học, quen thuộc và rất gần với thực tế nhưng không dễ dàng tiếp cận và nghiên cứu đối với học sinh lớp 10. Chính vì vậy, Bài tập định tính sẽ mang lại hiệu quả cao trong quá trình lĩnh hội của học sinh, giúp học sinh phát triển năng lực tư duy, phù hợp với xu thế dạy học theo định hướng phát triển năng lực của học sinh. Tuy nhiên, thực tế bài tập định tính vẫn không được sử dụng rộng rãi trong quá trình dạy học Vật lí ở các trường THPT. Từ những lí do đó và để nâng cao hiệu quả dạy học, phát triển năng lực, kích thích hướng thú học tập của học sinh, ... nhất thiết phải dùng bài tập định tính một cách khoa học vào dạy học, do đó tôi chọn đề tài: ‘‘Sử dụng bài tập định tính trong dạy học Vật lí chương: Động lực học chất điểm’’. Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 2 I.2. Mục đích nghiên cứu. Giúp giáo viên sử dụng, xây dựng lập luận để giải bài tập định tính một cách hợp lí, khoa học trong quá trình dạy học theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh. Bài tập định tính giúp rèn luyện kỹ năng vận dụng lý thuyết để giải thích các hiện tượng vật lí thường gặp trong tự nhiên và giải quyết các bài tập định tính nhằm đạt được mục tiêu dạy học trong ‘‘Chương động lực học chất điểm’’. I.3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Cơ sở lý thuyết bài tập định tính. Nội dung kiến thức cơ bản chương động lực học chất điểm. Phương pháp giải bài tập định tính. Cách sử dụng bài tập định tính có hiệu quả I.4. Nhiệm vụ nghiên cứu Nội dung kiến thức cơ bản của từng bài trong chương động lực học chất điểm. Đề ra một số bài tập định tính với các dạng (giải thích hiện tượng và dự đoán hiện tượng) trong từng bài. Giải một số bài cơ bản theo phương pháp cụ thể. Tìm và đặt ra một số bài tập tham khảo. I.5. Giả thuyết khoa học Sự thành công của đề tài sẽ tác động tích cực đến sự phát triển tư duy, năng lực của học sinh trong quá trình hình thành những hiểu biết về sự vận động của thế giới vật chất, là tài liệu tham khảo hữu ích cho các giáo viên và người học môn Vật lí. I.6. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp đọc sách , tài liệu tham khảo.tham khảo qua mạng. Phương pháp phân tích, tổng hợp. Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia. I.7. Đóng góp của đề tài Thông qua đề tài giúp chúng ta có cái nhìn tổng quát hơn về chương động lực học chất điểm, hiểu sâu hơn bản chất các hiện tượng Vật lí từ đó dùng những bài tập định Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 3 tính lý thú vào dạy học nhằm phát triển năng lực tư duy, kích thích tinh thần học tập của học sinh đối với môn học, từ đó năng cao hiệu quả dạy học. Đề tài là tài liệu tham khảo lý thú cho giáo viên và học sinh trong chương động lực học chất điểm. Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 4 PHẦN II: CƠ SỞ LÍ LUẬN I.1. Cơ sở lý luận về bài tập định tính trong dạy học Vật lí II.1.1. Khái niệm về bài tập định tính Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải, học sinh không cần thực hiện các phép tính phức tạp hay chỉ sử dụng vài phép tính đơn giản có thể nhẩm được. Để giải được bài tập định tính học sinh phải thực hiện những phép suy luận lôgic trên cơ sở hiểu rõ bản chất (nội hàm) của các khái niệm, định luật vật lí và nhận biết được những biểu hiện của chúng trong các trường hợp cụ thể. II.1.2. Vai trò và tác dụng của bài tập định tính Bài tập định tính có rất nhiều ưu điểm về mặt phương pháp học. Nhờ đưa lý thuyết, các định luật, quy tắc Vật lí vừa học vào đời sống xung quanh. Các bài tập định tính có tác dụng tăng khả năng hứng thú đối với môn học, tạo điều kiện phát triển kĩ năng quan sát, khả năng phân tích, tổng hợp của học sinh. Phương pháp giải những bài tập này bao gồm những suy luận logic dựa trên kiến thức Vật lí mà các em đã học, những kinh nghiệm của học sinh có được trên đời sống hàng ngày, đó là phương tiện tốt nhất để phát triển tư duy cho học sinh. Việc giải bài tập định tính rèn luyện cho học sinh hiểu rõ bản chất Vật lí của các hiện tượng và những quy luật của chúng, dạy cho học sinh biết áp dụng những quy luật, kiến thức đã học vào thực tiển đời sống và lao động, sản xuất. Việc giải bài tập định tính giúp học sinh chú ý phân tích nội dung Vật lí của bài tập tính toán. II.2. Các dạng bài tập định tính II.2.1. Giải thích hiện tượng Giải thích hiện tượng là cho biết một hiện tượng đã xảy ra, và luôn xảy ra như vậy, tức là biết hiện tượng và giải thích nguyên nhân của nó. Đối với người học, nguyên nhân đó chính là những đặc tính của những định luật Vật lí. Đối với dạng bài tập 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 với một định luật hay một nội dung lý thuyết Vật lí nào đó. II.2.2. Dự đoán hiện tượng Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 5 Bài tập dự đoán hiện tượng là căn cứ vào điều kiện cụ thể của đề bài để xác định những định luật chi phối hiện tượng và dự đoán hiện tượng gì có thể xảy ra và xảy ra như thế nào. Tức là, ta đã biết điều kiện cụ thể và sau đó tìm quy luật chung chi phối hiện tượng và rút ra kết luận. II.3. Phương pháp giải bài t ̣p định tính Do tính đa dạng và nhiều hình thức của bài tập định tính, về mặt phương pháp giải có những phương pháp sau: II.3.1. Phương pháp Ơristic Phương phap Ơristic là phương pháp giải quyết vần đề dựa vào các tri thức kinh nghiệm hơn là các lập luận duy lí. Phương pháp được sử dụng đối với những bài tập định tính có thể phân tích được thành nhiều câu hỏi định tính nhỏ, đơn giản hơn, có liên quan với nhau mà các câu trả lời hoặc đã nằm trong giả thiết, hoặc ở trong các định luật Vật lí mà học sinh đã biết. II.3.2. Phương pháp thực nghiệm Phương phap thực nghiệm được dùng trong các trường hợp mà bài tập định tính có liên quan đến thí nghiệm, hoặc thực nghiệm một vấn đề nào đó, cách bố trí, tiến hành, dự đoán kết quả. Dùng những kiến thức Vật lí đã học đề giải thích từng giai đoạn và kết quả tìm được, chứng minh một công thức thực nghiệm nào đó. II.4. Các bước giải bài tập định tính 2.4.1. Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập Bước này bao gồm xác định dạng bài tập, đọc kĩ đề bài tập để tìm hiểu ý nghĩa Vật lí của các thuật ngữ có trong đề bài. Tóm tắt đầy đủ giả thuyết, xác định nội dung chính của câu hỏi, làm rõ những mặt định tính của đề bài, các yếu tố được bỏ qua. Khảo sát chi tiết các hình, đồ thị, … đã cho trong bài tập hoặc nếu cần thiết phải vẽ hình để diễn đạt những điều kiện của đề bài điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc nhận biết diễn biến của hiện tượng hay nhận biết mối quan hệ giữa các đại lượng Vật lí. Xác định những khái niệm, thuyết, định luật, … tương ứng và phù hợp với những điều kiện của bài tập. Trên cơ sở đó ta chuyển ngôn ngữ bài tập về ngôn ngữ Vật lí, hình dung rõ ràng về hiện tượng Vật lí. II.4.2. Ph n tích hiện tượng Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 6 Nghiên cứu các dữ kiện ban đầu của bài tập: Những hiện tượng gì, sự kiện gì, những tính chất gì của vật thể, những trạng thái nào của hệ, ... để nhận biết chúng có liên quan đến những khái niệm nào, quy tắc nào, định luật nào đã học trong Vật lí. Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đề bài, khảo sát xem mỗi giai đoạn diễn biến đó bị chi phối bởi những đặc tính nào, định luật nào. Hình dung toàn bộ diễn biến của hiện tượng và các định luật, quy tắc chi phối nó. II.4.3. X y dựng lập luận và suy luận kết quả Phận loại bài tập định tính có nhiều cách khác nhau, nhưng thường gặp nhất là hai dạng cơ bản đó là giải thích hiện tượng và dự đoán hiện tượng. - Tìm hiểu đầu bài, những dấu hiệu có liên quan đến một tính chất Vật lí, một định luật Vật lí đã biết. - Phát biểu đầy đủ tính chất của định luật đó. - Xây dựng một luận ba đoạn để thiết lập mối quan hệ giữa định luật với hiện tượng đã cho tức là giải thích nguyên nhân của hiện tượng. Trong trường hợp phức tạp phải xây dụng nhiều ba đoạn luận. Đối với loại bài tập dự đoan hiện tượng trước hết cần phải tìm những điều kiện cụ thể “khoanh vùng” kiến thức bằng cách căn cứ vào những dấu hiệu ban đầu để liên tưởng, phán đoán chúng có thể liên quan đến những quy tắc nào, định luật Vật lí nào đã học. những quy tắc, định luật.. đó chi phối như thế náo đối với những hiện tượng cùng loại. Về mặt logic, ta phải thiết lập một luận ba đoạn trong đó ta mới biết tiên đề thức hai (phán đoán khẳng định riêng), cần phải tìm tiên đề thứ nhất (phán đoán khẳng định chung) và kết luận (phán đoán khẳng định riêng). II.4.4. Kiểm tra kết quả tìm được (biện luận) Biện luận thực chất là phân tích kết quả cuối cùng để xem kết quả tìm được có phù hợp với điều kiện nêu ra ở đầu bài tập hay không, ngoài ra việc kiểm tra lại kết quả cũng là một trong những cách kiểm tra lại sự đúng đắn của quá trình lập luận. Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 7 PHẦN III SỬ DỤNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM III.1. Cơ sở lí thuyết chương động lực học chất điểm III.1.1. Tổng hợp và ph n tích lực. Điều kiện c n bằng của một chất điểm Lực là đại lượng vectơ đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác, kết quả là truyền gia tốc cho vật hoặc làm cho vật biến dạng. Tổng hợp lực: là thay thế nhiều lực tác dụng đồng thời vào một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt như toàn bộ các lực ấy. Qui tắc hình bình hành: Nếu hai lực đồng quy được biểu diễn về độ lớn và về hướng bằng hai cạnh của một hình bình hành vẽ từ điểm đồng quy, thì hợp lực của chúng được biểu diễn về độ lớn và về hướng bằng đường chéo của hình bình hành đó. III.1.2. Ba định luật Niu-tơn Định luật I Niu-tơn: Nếu một vật không chịu tac dụng của lực nào hoặc chịu tac dụng của cac lực có hợp lực bằng không, thì vật đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều. Quán tính: Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn. Định luật II Niu-tơn: Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật     F a  hay F ma m Định luật III Niu-tơn: Trong mọi 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 khác điểm đặt, cùng giá, ngược chiều và cùng độ lớn.   F BA  F AB III.1.3. Lực hấp dẫn. Định luật vạn vật hấp dẫn Lực hấp dẫn: Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực gọi là lực hấp dẫn. Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 8 Định luật vạn vật hấp dẫn: Lực hấp đẫn giữa hai chất điểm bất kỳ tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Fhd G m1m2 r2 G là hằng số hấp dẫn, G = 6, 67.10 11 Nm 2 . kg 2 III.1.4. Lực đàn hồi lò xo. Định luật Húc Lực đàn hồi xuất hiện ở cả hai đầu lò xo và tác dụng vào các vật làm nó biến dạng. Khi bị dãn, lực đàn hồi của lò xo hướng vào trong lò xo, còn khi bị nén, lực đàn hồi của lò xo hướng ra ngoài. Định lu ̣t Húc: Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo. Fdh k l III.1.5. Lực ma sát Lực ma sát trượt: Xuất hiện khi vật trượt trên bề mặt một vật khác. Không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật. Tỉ lệ với độ lớn của ap lực. Phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc. Hệ số tỉ lệ giữa độ lớn của lực ma sát trượt và độ lớn của lực của áp lực được gọi là hệ số ma sat trượt, kí hiệu là μt t  Fms N III.1.6. Lực hướng t m Lực (hay hợp lực của các lực) tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gây ra cho vật gia tốc hướng tâm gọi là lực hướng tâm. Công thức của lực hướng tâm: Fht  mv 2 m 2 r r III.2. Sử dụng bài tập định tính trong dạy học Vật lí chương động lực học chất điểm Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 9 III.2.1. Tổng hợp và ph n tích lực. Điều kiện c n bằng của một chất điểm Bài 1: Một người chặt cây và hai người phụ kéo cho cây đỗ, để cây đỗ theo ý muốn người ta phải dùng hai sợi dây cột tại một điểm trên cao rồi kéo về hai phía khác nhau không trùng với phương mà người đó mong muốn. Tại sao không cột một sợi dây rồi kéo thẳng xuống nơi cây phải đỗ mà phải cột hai dây như vậy và kéo hai sợi dây như thế nào để cho cây đổ chính xác? Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập Để giải thích hiện tượng trên phải dựa trên cơ sở tổng hợp lực để trách gây nguy hiểm cho người khi chặt cây. Bước 2: Phân tích hiện tượng Khi dùng một sợi dậy kéo cây thẳng xuống thì chỉ có một lực tác dụng. Khi kéo bằng hai dây thì lực kéo xuống là tổng hợp của hai lực, dùng quy tắc hình bình hành để xác định điểm đỗ của cây. Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả Tổng hợp lực là thay thế nhiều lực tác dụng đồng thời vào một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt như toàn bộ các lực ấy. Trường hợp dùng một sợi dây, lực nguyên vẹn nhưng gây nguy hiểm đối với người kéo dây. Trường hợp kéo bằng hai sợi dây theo phương khác là để tạo ra một hợp lực có tác dụng tương tự, không gây nguy hiểm đối với người kéo. Để cây đỗ đúng thì áp dụng qui tắc hình bình hành. Nếu hai lực đồng quy được biểu diễn về độ lớn và về hướng bằng hai cạnh của một hình bình hành vẽ từ điểm đồng quy, thì hợp lực của chúng được Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 10 biểu diễn về độ lớn và về hướng bằng đường chéo của hình bình hành đó. Vậy tổng hợp hai lực sao cho đường chéo hình bình hành tạo thành trùng với điểm cây phải đỗ. Bước 4: Biện luận Tổng hợp lực có rất nhiều ứng dụng tương tự như vậy là các trường hợp kéo thuyền Bài 2: Một người đứng giữa hai chiếc thuyền. Mỗi chân đặt trên một thuyền và dùng lực giữ hai thuyền lại. Khi hai thuyền cạnh nhau (hai chân dang hẹp) thì người đó có thể giữ được dễ dàng hơn khi hai thuyền ở vị trí xa (hai chân dang rộng hơn)? Giải thích hiện tượng trên? Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập Bài toán liên quan tới kiến thức phân tích lực. Bước 2: Phân tích hiện tượng Trọng lực được phân tích thành hai lực thành phần theo phương của hai chân của người đó. Khi hai thuyền ở gần (hai chân dang hẹp) khi đó hai lực thành phần theo phương hai chân sẽ rất nhỏ so với trọng lực hướng xuống, lực đẩy ra của hai thuyền do trọng lực người gây ra là nhỏ.   F1 F2  F2  F1  Fhl  Fhl Khi hai thuyền ở xa (hai chân dang rộng), khi đó hai lực thành phần theo phương hai chân sẽ rất lớn hơn so với trọng lực hướng xuống, lực đẩy ra của hai thuyền do trọng lực của người gây ra là lớn. Bước 3: Xây dựng lập luận và suy luận kết quả Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng giống hệt như lực ấy. Trọng lực tác dụng lên người được phân tích theo hai lực có giá theo chân của người đó. Trường hợp đầu hai chân hẹp nên lực thành phần theo hai chân có tác dụng đẩy hai thuyền ra là nhỏ. Người trên thuyền không cần dùng nhiều sức của mình để tạo ra một lực để giữ hai thuyền Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 11 Trong trường hợp hai trọng lực của người đó tạo nên hai lực thành phần khá lớn nên hai thuyền có xu hướng bị đẩy ra xa lớn hơn rất nhiều. Người trên thuyền phải mất rất nhiều sức của mình để tạo ra một lực để giữ hai thuyền lại. Bước 4: Biện luận Các lực thành phần được phân tích từ một lực có thể giá trị khác nhau tùy theo giá của chúng, có thể chứng minh bằng thực nghiệm. Bài 3: Khi bửa củi, với những khúc gỗ lớn người ta thường đặt một cái nêm hình tam giác lên khúc củi, sau đó dùng búa đập mạnh vào nêm. Tại sao, khi gõ mạnh búa vào nêm thì khúc gỗ bị bửa ra dễ dàng? Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập Phân tích lực thành hai lực thành phần lớn hơn lực phát động ứng dụng vào thực tế. Bước 2: Phân tích hiện tượng Dùng búa tác dụng vào nêm, tức là tạo một lực phát động, trên cơ sở đó ta thu được hai lực thành phần có lợi. A  F1 Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường h B I l  F  F2 C 12 Bước 3 Xây dựng lập luận và suy luận kết quả Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng giống hệt như lực ấy. Giả sử AB = h; AC = BC = l. ta có thể phân tích F do búa tác dụng vào nêm thành hai lực thành phần F1 và F2 vuông góc với hai má nêm. Dựa vào hình ta thấy rằng hai tam giác IF1C và ABC là hai tam giác đồng dạng. Vậy: F1 F2 F l h Thường nêm có l khá lớn so với h, nên F1 và F2 khá lớn so với F, vì vậy khúc gỗ bị bửa ra dễ dàng. Bước 4: Biện luận Trong thực tế có rất nhiều ứng dụng có lợi của phân tích lực. III.2.2. Ba định luật Niu-tơn Bài 1: Khi ngồi trên xe lúc thì ta bị ngã về phía trước, lúc bị ngã về phía sau, khi ngã về bên phải, khi ngã về bên trái. Tại sao lại như vậy, xe chuyển động như thế nào thì ứng với từng trường hợp? Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập Khi ngồi trên xe thì có trường hợp xe đứng yên, bắt đầu chuyển động, xe rẽ trái (phải), xe tăng, giảm tốc độ. Mỗi hiện tượng trên đều bị chi phối bởi định luật I Niutơn. Bước 2: Phân tích hiện tượng Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 13 Khi người ngồi trên xe nếu xe bất khởi hành hoặc tăng tốc thì người sẽ bị ngã về phía sau. Khi xe ngừng lại hoặc giảm tốc độ thì người ngã về phía trước. khi xe rẽ trái thì người bị ngã về phía bên phải, khi xe rẽ phải thì người bị ngã về bên trái. Bước 3: Xây dựng lập luận và suy luận kết quả Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn. Người ngồi trên xe chịu ảnh hưởng của quán tính và có xu hướng bảo toàn vận tốc cả về hướng và độ lớn. Trong khi xe đang chuyển động, người ngồi trên xe cũng chuyển động cùng với xe. Nhưng khi xe thay đổi trạng thái chuyển động thì chỉ có thân người tiếp xúc với xe là thay đổi chuyển động cùng với xe, phần trên của người thì chưa kịp thay đổi trạng thái chuyển động (do không tiếp xúc với xe) vẫn giữ nguyên quán tính chuyển động ban đầu. Vì vậy, khi xe đột ngột dừng lại (hoặc tăng tốc) thì người sẽ có xu hướng chúi về phía trước (hay phía sau) ; khi xe đột ngột nghiêng sang trái (hay sang phải) thì người sẽ có xu hướng ngã về bên phải (hay bên trái). Bước 4: Biện luận Quán tính đã gây nên sự chậm trễ trong việc thay đổi trạng thái chuyển động của vật. Bài 2: Hai vật có khối lượng khác nhau đặt trên sàn không ma sát, nếu tác dụng vào hai vật những lực có cùng độ lớn để nó thu gia tốc. Vật nào sẽ thay đổi vận tốc nhanh hơn? Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập Hai vật có khối lượng , xét m1  m2 , thu gia tốc tức là sẽ chuyển động hay thay đổi vận tốc. Dùng định luật II Niu-tơn để giải thích. Bước 2: Phân tích hiện tượng Nếu tác dụng lực vào hai vật m 1 và m2 hai vật sẽ chuyển động và mức độ nhanh hay chậm phụ thuộc vào lực tác dụng và khối lượng của vật. Bước 3: Xây dựng lập luận và suy luận kết quả Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 14 Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật.     F a  hay F ma m Bước 4: Biện luận Vật nào có khối lượng lớn hơn thì càng khó thay đổi vận tốc của nó. Bài 3: Ở các sân bay người ta thường thiết kế đường băng rất dài.Tại sao phải thiết kế như vậy, mà không làm ngắn hơn? Xây dựng lập luận như sau: Theo định luật II Niu-tơn ta có thể rút ra kết luận vật có khối lượng càng lớn thì quán tính càng lớn, có nghĩa là máy bay có tính ì, tính đà lớn. Đường băng dài để máy bay thay đổi vận tốc để dừng lại hoặc đạt vận tốc lớn cần thiết để cất cánh. Bài 4: Con chó săn to khỏe và chạy nhanh hơn con thỏ. Tuy thế, nhiều khi con thỏ bị chó săn rượt đuổi vẫn thoát nạn nhờ vận dụng “chiến thuật’’ luôn luôn đột ngột thay đổi hướng chạy làm chó săn lỡ đà. Điều này trong vật lí được giải thích như thế nào? Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 15 Xây dựng lập luận như sau: Sự khác nhau về khối lượng (hay mức quán tính) đã đưa đến sự khác nhau về mức độ thay đổi trạng thái chuyển động. Con thỏ có khối lượng nhỏ hơn chó săn nên dễ dàng thay đổi chuyển động hơn về hướng và độ lớn của vận tốc. Do đó, khi thỏ đột thay đổi vận tốc thì chó săn không kịp thay đổi chuyển động và bị lỡ đà. Mức quán tính càng nhỏ thì mức độ thay đổi chuyển động càng nhanh và ngược lại. Bài 5: Giải thích vì sao trong khi tàu hoả đang chạy với vân tốc lớn, sau khi ta nhảy lên rồi vẫn rơi lại chỗ cũ? Xây dựng lập luận như sau: Có người nghĩ rằng tàu hoả đang chạy với vận tốc lớn, trong thời gian sau khi người nhảy lên, tàu hoả đã chạy được một đoạn, do đó người phải rơi xuống chỗ lùi lại một ít. Tàu chạy càng nhanh, cự li cách chỗ cũ sau khi rơi xuống càng xa. Song thực tế, trong khi tàu hoả đang chạy với vận tốc lớn, sau khi nhảy lên vẫn rơi đúng vào chỗ cũ. Nguyên nhân là do bất cứ vật nào cũng có quán tính. Khi tàu hoả đang chạy với vận Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 16 tốc lớn, cho dù người đứng yên nhưng là đứng yên so với sàn toa, trên thực tế người ấy đang chuyển động về phía trước cùng với tàu hoả với cùng vận tốc như tàu hoả. Khi người ấy nhảy lên, vẫn chuyển động về phía trước cùng tàu hoả với cùng một vận tốc. Vì vậy chỗ rơi xuống vẫn là chỗ cũ. Bài 6: Có một câu chuyện vui như sau: Một con ngựa được học định luật III Niutơn bèn từ chối không kéo xe nữa. Nó nói: "Tôi có ráng sức kéo xe bao nhiêu cũng là vô ích, bởi vì tôi kéo cái xe với lực bằng nào thì cái xe cũng kéo lại tôi với lực bằng ấy. Hai lực bằng nhau về độ lớn và ngược nhau về hướng sẽ là lực cân bằng nên tôi và xe đều không nhúc nhích!". Bạn nghĩ gì khi nghe chuyện này? Liệu những điều trong câu chuyện có thực không? Xây dựng lập luận như sau: Lực ngựa kéo xe và lực xe kéo ngựa đặt vào hai vật khác nhau nên không thể cân bằng lẫn nhau. Lực làm cả ngựa lẫn xe di chuyển là lực ma sát giữa chân ngựa và mặt đất khi nó ráng sức đẩy mặt đất để tiến lên. . III.2.3. Lực hấp dẫn. Định luật vạn vật hấp dẫn Bài 1: Tại sao các vật thể để trong phòng, ngoài sân như bàn, ghế, tủ, ... mặc dù chúng luôn hút nhau nhưng không bao giờ di chuyển lại gần nhau? Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập Các vật như bàn, ghế, tủ, … đều là những vật có khối lượng, vận dụng định luật vạn vật hấp dẫn để giải thích mâu thuẫn của trường hợp trên. Bước 2: Phân tích hiện tượng Thực sự chúng có hút với nhau nhưng lực hút này rất nhỏ và những vật trên vũ trụ đều hấp dẫn với nhau. Các vật như bàn, ghế, tủ,.. còn chịu nhiều ảnh hưởng của lực khác nhau như: phản lực, lực ma sát, lực hấp dẫn từ những vật khác, … Bước 3: Xây dựng lập luận và suy luận kết quả Mọi vật trong vũ trụ đều hút nhau với một lực gọi là lực hấp dẫn. Các vật để trong phòng không chỉ chịu tác dụng của lực hấp dẫn giữa các vật mà còn chịu tác dụng của trọng lực, phản lực và lực ma sát với mặt nền, … Các lực này triệt tiêu lẫn nhau nên các vật vẫn đứng yên, không bị hút lại gần nhau. Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 17 Bước 4: Biện luận Lực hấp dẫn luôn tồn tại, tuy nhiên độ lớn của lực hấp dẫn còn phụ thuộc nhiều yếu tố. Bài 2: Lực hấp dẫn giữa hai vật có thay đổi không nếu ta đặt xen vào giữa hai vật một vật thứ ba? Xây dựng lập luận như sau: Lực hấp dẫn giữa hai vật chỉ phụ thuộc vào tích khối lượng của hai vật và khoảng cách giữa hai vật mà không phụ thuộc vào sự tồn tại của vật thứ ba. III.2.4. Lực đàn hồi lò xo. Định luật Húc Bài 1: Treo cùng một vật lần lượt vào hai lò xo ta thấy độ dãn của các lò xo khác nhau. Có thể kết luận gì về sự khác nhau giữa độ cứng của hai lò xo không? Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập Để giải được bài toán ta cần sử dụng định luật Húc. Bước 2: Phân tích hiện tượng Khi treo cùng một vật vào hai lò xo khác nhau cùng độ dài thì lúc treo vào thì độ dài lúc sau sẽ khác nhau. Bước 3: Xây dựng lập luận và suy luận kết quả Vật có khối lượng không đổi, khi treo lần lượt vào hai lò xo thì lực đàn hồi xuất hiện ở các lò xo là như nhau. Do đó, độ cứng của các lò xo sẽ tỉ lệ nghịch với độ dãn của các lò xo. Vì thế, lò xo dãn ra nhiều hơn thì có độ cứng nhỏ hơn. Bước 4: Biện luận Lực đàn hồi sinh ra là như nhau đối với những lực tác dụng bằng nhau. Bài 2: Tại sao viên bi thép lại có thể nảy lên khi rơi xuống sàn lót gạch nhưng lại nằm yên khi rơi xuống cát? Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 18 Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập Giải thích về sự đàn hồi và không đàn hồi. Bước 2: Phân tích hiện tượng Viên bi thép lại có thể nảy lên khi rơi xuống sàn lót gạch, sàn gạch có tính chất cứng tác dụng lực lớn lên viên bi thép khi va chạm làm biến dạng viên bi. Viên bi thép nằm yên khi rơi xuống lực tương tác giữa bi và mặt cát nhỏ trong quá trình va chạm. Bước 3: Xây dựng lập luận và suy luận kết quả Lực đàn hồi xuất hiện ở bề mặt khi có lực tác dụng vào các vật làm nó biến dạng. Va chạm giữa hòn bi với sàn nhà mang đặc tính biến dạng đàn hồi nên sinh ra lực đàn hồi và làm cho viên bi nảy lên. Còn va chạm giữa viên bi và lớp cát là va chạm mềm mang đặc tính biến dạng không đàn hồi nên không có lực đàn hồi xuất hiện và viên bi không thể nảy lên được. Bước 4: Biện luận Sự nảy lên hay không nảy lên của vật va chạm hay tổng quát trạng thái chuyển động thay đổi như thế nào là phụ thuộc tính chất bề mặt và cấu trúc vật chất của vật va chạm. Tính chất đó được biểu diễn bằng tính đàn hồi. Bài 3: Dùng một sợi dây cao su nhỏ để treo một vật, dây cao su dãn nhưng không đứt. Khi cầm dây giật mạnh đột ngột thì dây bị đứt. Hãy giải thích tại sao ? Xây dựng lập luận đề giải: Dây chịu tác dụng của trọng lực của vật làm dây dãn mà không đứt là vì còn nằm trong giới hạn đàn hồi của dây cao su. Nhưng khi cầm dây giật mạnh đột ngột thì lực gây nên tác dụng lên dây lớn hơn rất nhiều so với trọng lực của vật và vượt qua giới hạn đàn hồi cho phép của dây cao su nên dây đứt. Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi sinh ra giúp vật lấy lại hình dạng và kích thước ban đầu. Nhưng khi vượt qua giới hạn đàn hồi thì vật không thể lấy lại hình dạng và kích thước ban đầu. III.2.5. Lực ma sát Bài 1: Đối với đường làm bằng đất sét, vào trời nắng ráo dễ dàng đi hơn khi đi vào trời mưa? Khi đi ô tô, nếu không may ôtô bị sa lầy trên quãng đường trơn trượt thì bạn có thể nêu ý kiến gì giúp đưa xe ra khỏi chỗ lầy không? Giải thích? Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 19 Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm vững giả thiết của bài tập Đường đất sét trơn tức là hệ số ma sát trên mặt đường nhỏ, khi trời nắng hệ số ma sát thay đổi làm cho việc đi lại dễ dàng hơn. Quãng đường trơn trượt mà ô tô bị sa vào là nơi ma sát giữa bánh xe và mặt đường rất nhỏ. Giải thích các trường hợp dựa vào hệ số ma sát giữa chúng. Bước 2: Phân tích hiện tượng Trên đường đất sét vào mùa mưa sẽ khó đi hơn mùa nắng là do thay đổi ma sát, khi trời mưa ma sát trên mặt đường nhỏ làm đi lại khó khăn, các ôtô không thể vượt qua chổ lầy trên quãng đường trơn trượt. Vậy phải tình ra tính chất của hệ số ma sát và cách khắc phục các nhược điểm trên. Bước 3: Xây dựng lập luận và suy luận kết quả Hệ số ma sát phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc, nguồn gốc lực phát động trong trường hợp trên là lực ma sát. Chúng ta đi bộ hay đi xe thì lực ma sát với mặt đường luôn đóng vai trò là lực phát động, giúp chúng ta chuyển động về phía trước. Khi đường khô ráo hệ số ma sát với mặt đường lớn đảm bảo giúp chúng ta di chuyển dễ dàng. Nhưng khi đường trơn trợt, hệ số ma sát giảm đáng kể và lực ma sát sinh ra không đủ lớn để giúp phát động chuyển động của xe. Do đó, muốn thoát khỏi chỗ lầy thì cần tìm cách tăng cường hệ số ma sát bằng cách thay đổi bề mặt tiếp xúc, có thể bằng cách đổ cát vào chổ bánh xe bị lầy để tăng hệ số ma sát. Bước 4: Biện luận Sáng kiến kinh nghiệm- Đặng Thị Hải Trường 20