Luận văn Tổ chức hoạt động học tập tự lực – sáng tạo của học sinh trong dạy học chương Các định luật bảo toàn lớp 10 THPT ban cơ bản

ch yêu cầu của chương trình về việc nắm các các kiến thức đó của HS và phù hợp với trình độ của HS. Các tiến trình đó là cơ sở để tác giả tổ chức cho HS hoạt động học tập tự lực – sáng tạo. Trong bốn tiến trình dạy học đó thì tôi có những cải tiến về thiết bị thí nghiệm, phương án thí nghiệm và vai trò của các thí nghiệm trong dạy học. - Đã thực nghiệm sư phạm bốn tiến trình đã soạn thảo trên ba lớp 10 với 141 HS tham gia thực nghiệm. - Kết quả của thực nghiệm cho thấy các tiến trình được xây dựng đều có tính khả thi. Bởi xuất phát từ quá trình tự lực hành động xây dựng kiến thức dưới sự định hướng của GV, độc lập suy nghĩ giải quyết vấn đề, trao đổi thảo luận giữa các HS với nhau và giữa HS với GV giúp cho HS các lớp thực nghiệm có những biểu hiện của sự nắm vững kiến thức, biết cách tự đi tìm kiến thức và có được những ý tưởng sáng tạo. Chất lượng học tập của HS các lớp thực nghiệm có dấu hiệu được nâng lên, các HS này có được phương pháp học tập tốt hơn, phát triển được năng lực tự học và năng lực sáng tạo giải quyết vấn đề . Tuy nhiên, việc dạy học theo phương pháp mới này thì: - Cả GV và HS đều rất mệt mỏi, vì phải đầu tư rất nhiều thời gian và công sức. -Tốn nhiều thời gian hơn thời gian quy định của chương trình cho mỗi kiến thức như tác giả đã khắc phục được khó khăn này nhờ vào các tiết bám sát. - Lớp học quá đông nên những lúc thực hành rất mệt. Để việc dạy học theo phương pháp mới này đạt được hiệu quả cao thì cần phải có: - Lớp học phải có số lượng học sinh ít, khoảng 25 HS là vừa. - Cần có phòng thí nghiệm bộ môn. - Lòng đầy nhiệt tình của GV. - Với HS khá giỏi thì phương pháp này sẽ có hiệu quả cao hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. A. Anhstanh – L.Infen (1972), Sự tiến triển của vật lý, NXB khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. 2. Dương Trọng Bái,Vũ Thanh Khiết (1999), Từ điển vật lí phổ thông, NXB giáo dục. 3. Lê Thị Bằng (2007), “Cần phát huy tính sáng tạo của học sinh, sinh viên trong học tập”, Tạp chí giáo dục, số 157, trang 10 – 11. 4. Lương Duyên Bình (tổng chủ biên kiêm chủ biên), Nguyễn Xuân Chi, Tô Giang,Trần Chí Minh, Vũ Quang, Bùi Gia Thịnh (2006), Vật lý 10 – SGK, NXB giáo dục. 5. Lương Duyên Bình (tổng chủ biên kiêm chủ biên), Nguyễn Xuân Chi, Tô Giang, Trần Chí Minh,Vũ Quang, Bùi Gia Thịnh (2006), Vật lý 1 0- Sách giáo viên, NXB giáo dục. 6. Lương Duyên Bình (chủ biên), Nguyễn Xuân Chi,Tô Giang,Vũ Quang, Bùi Gia Thịnh (2006) , Bài tập vật lý 10, NXB giáo dục. 7. Bộ giáo dục vào tạo (2006), Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thực hiện chương trình, Sách giáo khoa lớp 10 trung học phổ thông vật lý, Hà Nội. 8. Bộ giáo dục và đào tạo (2006), Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thực hiện chương trình, Sách giáo khoa lớp 10 trung học phổ thông vật lý nâng cao, Hà Nội. 9. Bộ giáo dục và đào tạo (2006), Hướng dẫn sử dụng thiết bị dạy học tối thiểu lớp 10, NXB giáo dục. 10. Nguyễn Gia Cầu (2005), “Để góp phần khắc phục tình trạng “học gạo, học vẹt”của học sinh”, Tạp chí giáo dục, số 125, trang 13 – 14 – 15. 11. Nguyễn Gia Cầu (2007), “Dạy học phát triển các kĩ năng cơ bản cho học sinh”, Tạp chí giáo dục, số 162, trang 14 – 15 -17. 12. Nguyễn Hữu Châu (2005), Những vấn đề cơ bản về chương trình và quá trình dạy học, NXB giáo dục. 13. Hoàng Chúng (1982), Phương pháp thống kê toán học trong khoa học giáo dục, NXB giáo dục. 14. Phạm Đình Cương (2003), Thí nghiệm vật lý ở trường phổ thông, NXB giáo dục. 15. V.M. ĐuKôp (1963), Định luật bảo toàn năng lượng, NXB giáo dục. 16. Ê. E. Êventrich (1978), Giảng dạy cơ học trong trường phổ thông, NXB giáo dục. 17. Richard Feynman (1996), Tính chất các định luật vật lý, NXB giáo dục. 18. Lê Văn Giáo, Lê Công Triêm, Lê Thúc Tuấn (2005), Một số vấn đề về phương pháp dạy học vật lý ở trường trung học phổ thông, NXB giáo dục. 19. Nguyễn Thanh Hải (2007), Câu hỏi trắc nghiệm và bài tập vật lý 10, NXB giáo dục. 20. David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker (2007), Cơ sở vật lý, NXB giáo dục. 21. Ivan Hannel (2006), “Đặt câu hỏi có hiệu quả cao giúp học sinh tham gia tích cực vào bài học và phát triển tư duy sáng tạo”, Tạp chí giáo dục, số 141, trang 46 – 47– 48 . 22. Nguyễn Hữu Hồ, Đặng Quang Khang (1982), Vật lý đại cương (tập 1), NXB đại học và trung học chuyên nghiệm, Hà Nội. 23. Nguyễn Cảnh Hồ (2000), Một số vấn đề triết học của vật lý học, NXB khoa học xã hội, Hà Nội. 24. Nguyễn Mạnh Hùng (2001), Phương pháp dạy học vật lý ở trường phổ thông trung học, Khoa vật lý trường đại học sư phạm thành phố Hồ Chí Minh. 25. Nguyễn Mạnh Hùng (2006), Chuyên đề sử dụng phương tiện thí nghiệm trong dạy học vật lý. Đại học sư phạm thành phố Hồ Chí Minh. 26. Nguyễn Mạnh Hùng (2006), Tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh theo hướng triển phát năng lực tìm tòi sáng tạo giải quyết vấn đề và tư duy khoa học, Trường đại học sư phạm thành Phố Hồ Chí Minh. 27. Nguyễn Mạnh Hùng (2007), Phương pháp nghiên cứu khoa học dạy học vật lý, Trường đại học sư phạm thành phố Hồ Chí Minh. 28. Trần Văn Kiên (2005), “Dạy học giải quyết vấn đề ở trường trung học phổ thông”, Tạp chí giáo dục, số 121, trang 23 – 24. 29. Vũ Thanh Khiết (chủ biên), Đỗ Hương Trà,Vũ Thị Thanh Mai, Nguyễn Hoàng Kim (2006,) Phương pháp giải toán vật lý 10, NXB giáo dục. 30. Nguyễn Thế Khôi (tổng chủ biên), Phạm Quý Tư (chủ biên), Lương Tấn Đạt, Lê Chân Hùng, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Đình Thiết , Bùi Trọng Tuân, Lê Trọng Tường (2006), Vật lý 10 nâng cao – SGK, NXB giáo dục. 31. Nguyễn Thế Khôi (tổng chủ biên), Phạm Quý Tư (chủ biên), Lương Tấn Đạt, Lê Chân Hùng, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Đình Thiết, Bùi Trọng Tuân, Lê Trọng Tường (2006), Vật lý 10 nâng cao – Sách giáo viên, NXB giáo dục. 32. I.Ia.Lecne (1977), Dạy học nêu vấn đề, NXB giáo dục. 33. Lê Thị Xuân Liên (2007), “Một vấn đề về câu hỏi và hệ thống câu hỏi trong dạy học”, Tạp chí giáo dục, số 164, trang 20 – 21 – 22. 34. Robert J. Marzano, Debra J. Pickering, Jane E. Pollock (2005), Các phương pháp dạy học hiệu quả, NXB giáo dục. 35. A.V. Muraviep (1978), Dạy thế nào cho học sinh tự lực nắm kiến thức vật lí, NXB giáo dục. 36. V.ÔKÔN (1976), Những cơ sở của việc dạy học nêu vấn đề, NXB giáo dục, Hà Nội. 37. Phạm Thị Phú, Nguyễn Đình Phước (2007), “Bài tập sáng tạo về vật lí ở trưòng trung học phổ thông”, Tạp chí giáo dục, số 163, trang 34 – 35 – 36 – 37. 38. Đào Văn Phúc (1977), Tư tưởng bảo toàn và định luật bảo toàn trong vật lý học, NXB giáo dục. 39. Đào Văn Phúc (2003), Lịch sử vật lí học, NXB giáo dục. 40. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng (1999), Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lý ở trường phổ thông, NXB đại học quốc gia Hà Nội. 41. Nguyễn Đức Thâm (chủ biên), Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2002), Phương pháp dạy học vật lý ở trường phổ thông, NXB đại học sư phạm. 42. Lê Thị Thanh thảo (2006), Bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh trong giảng dạy vật lý ở trường trung học phổ thông, Trường đại học sư phạm thành phố Hồ Chí Minh. 43. Lê ThịThanh Thảo (2006), Nhnững cơ sở lý luận và thực tiễn của dạy học vật lý hiện đại, Trường đại học sư phạm thành Phố Chí Minh. 44. Lê Thị Thanh Thảo (2007), “Ban cơ bản và sự cần thiết phải đổi mới tư duy lí luận dạy học vật lý”, Tạp chí giáo dục, số 162, trang 33 – 34 – 35. 45. Bùi Gia Thịnh (chủ biên), Nguyễn Xuân Chi, Tô Giang, Vũ Quang (2006), Hướng dẫn làm bài tập và ôn tập vật lý 10, NXB giáo dục. 46. Nguyễn Văn Thuận (chủ biên), Phùng Thanh Huyền,Vũ Thị Thanh Mai, Phạm Thị Ngọc Thắng (2006), Hỏi đáp vật lý 10, NXB giáo dục. 47. Lý Minh Tiên (chủ biên), Đoàn Văn Điều, Trần Thị Thu Mai,Võ Văn Nam, Đỗ Hạnh Nga (2004), Kiểm tra và đánh giá thành quả học tập của học sinh bằng trắc nghiệm khách quan, NXB giáo dục. 48. Nguyễn Cảnh Toàn, Nguyễn Kỳ, Vũ Văn Tảo,Bùi Tường (1998), Quá trình dạy - tự học, NXB giáo dục. 49. Phạm Hữu Tòng ( 1996) , Hình thành kiến thức kỹ năng, phát triển trí tuệ và năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học vật lý. 50. Phạm Hữu Tòng (2001), Lí luận dạy học vật lý ở trường trung học, NXB giáo dục. 51. Phạm Hữu Tòng (2004), Dạy học vật lí ở trường phổ thông theo định hướng phát triển hoạt động học tích cực, tự chủ, sáng tạo và tư duy khoa học, NXB đại học sư phạm. 52. Thái Duy Tuyên (1998), Những vấn đề cơ bản giáo dục học hiện đại, NXB giáo dục. 53. Thái Duy Tuyên (2003), “Phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của người học”, Tạp chí giáo dục, số 48, trang 13 – 14. 54. Lê Công Triêm, Lê Thúc Tuấn (2007), “Ảnh hưởng của kiểm tra, đánh giá đối với các yếu tố của quá trình day học môn vật lí”, Tạp chí giáo dục, số 166, trang 36 – 37 – 38. 55. Nguyễn Xuân Trường (2005), “Việc đổi mới phương pháp dạy học hiện nay”,Tạp chí giáo dục, số 118, trang 16 – 37. PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1:CÁC SƠ ĐỒ XÂY DỰNG KIẾN THỨC VẬT LÍ 1. KIẾN THỨC CÔNG CƠ HỌC Ở BÀI CÔNG VÀ CÔNG SUẤT Lập sơ đồ tiến trình dạy học kiến thức công cơ học GV gợi ý cho HS tiên đoán : -Khi lực F  cùng hướng với hướng dịch chuyển S  thì công của lực F  được tính theo công thức A = F.s -Còn khi vật chuyển dời theo phương vuông góc với phương của lực thì công của lực bằng không . Vậy: Công của lực F phụ thuộc vào góc hợp bởi hướng của lực F và hướng dịch chuyển. -Mà đơn vị của công là Jun và 1J = 1N.1m = 1Nm. Do đó, công A của lực F phải phụ thuộc vào một hàm của góc  ( sin , cos  , tan , cotan ) . -Mà ta biết cos Oo = 1, cos 90o = O A phụ thuộc hàm cos  -Phép toán giữa các đại lượng F,s, cos  không thể là cộng,trừ,chia. Từ những vấn đề trên có thể tiên đoán : A = F s cos  . Công của lực F được tính A = F s cos  Làm thế nào tìm được công của lực F  không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc  ? Dựa trên kiến thức về công cơ học đã biết ở lớp 8: -Công thức tính công cơ học khi lực F làm vật dịch chuyển một quãng đường s theo phương của lực: A = F.s -Đơn vị của công là Jun và 1J = 1N .1m = 1Nm. -Khi vật chuyển dời theo phương vuông góc với phương của lực thì công của lực đó bằng không . Dự đoán tìm công thức tính công của lực F  khi ta dùng lực F  không đổi hợp với Làm thế nào để kiểm chứng được sự đúng đắn của đại lượng A = F s cos  ? Áp dụng công thức A = Fscos  để giải bài toán sau và so sánh kết quả đó với kết quả giải bằng các kiến thức đã biết ( phân tích lực và dùng công thức A = Fs). Một máy kéo, kéo một cây gỗ trượt trên đường bằng một dây căng có phương hợp góc 300 so với phương nằm ngang. Biết lực kéo bằng 150N. Tính công của lực đó khi khúc gỗ trượt đi được 20m. Dùng kiến thức vừa xây dựng: A = F s cos  = 150.20.cos 30o = 2595 (J) *Phân tích lực F  thành 2 thành phần: s nF F F     nF  : Vuông góc với phương chuyển dời , sF  :cùng phương chuyển dời. *Tính công: vì nF  vuông góc với phương chuyển dời nên 0 nF A  s . 2595( ) sF s A F s Fco s J   Nên A=2595J A=2595(J) A=2595(J) Khi lực F  không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc  thì công thực hiện bởi lực đó được tính theo công thức A = Fscos  . 2. BÀI ĐỘNG NĂNG I. Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức động năng VẬN DỤNG Em hãy vận dụng kiến thức vừa xây dựng giải các bài tập sau: Bài 1. Dựa vào biểu thức A = Fscos em hãy cho biết công A có giá trị như thế nào khi 0 0 0 0 0 0 00 ,0 90 , 90 ,90 180 , 180          và cho ví dụ. Bài2. Cần cẩu M1 nâng được 800 kg lên cao 5 m trong 30s. Còn cần cẩu 2M nâng dược 1000 kg lên cao 6 m trong 1 phút. Trong 2 trường hợp đều coi vật chuyển động nhanh dần đều. a) Tính công của lực kéo của 2 cần cẩu trên. b) Trường hợp nào thực hiện công nhanh hơn? Vì sao? Công lớn nhất mà xe có thể thực hiện được chính là công của lực F dùng để kéo vật cho đến khi xe dừng hẳn: 2 max cos 2 mvA Fs Fs   Động năng là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một vật đang chuyển động với vận tốc v và được xác định theo công thức 2 2đ mvW  . Có đại lượng gì đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một vật đang chuyển động và nó được xác định như thế nào? Một xe lăn có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v trên mặt phẳng ngang với ma sát không đáng kể. Xe tác dụng lên khối gỗ một lực F không đổi theo phương ngang làm cho nó đi được quãng đường s.Tìm công lớn nhất mà xe có thể thực hiện được? II. Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức định lí động năng - Vì lực F  không đổi và vật chuyển động thẳng nên công của lực F  là cosFA Fs Fs  - Gia tốc chuyển động của vật: Fa m   F ma  -Vật chuyển động thẳng biến đổi đều nên: 2 22 1 2v v as  2 2 2 1 2 v vs a   . Do đó    2 2 2 22 1 2 1( ) 2 1 2 2 2F đ đ v v mv mvA ma W W a      Định lí động năng: độ biến thiên động năng của một vật bằng công của ngoại lực tác dụng lên vật :    2 1đ đW W A  Giữa độ biến thiên động năng của vật với lực tác dụng lên vật có mối liên hệ nào chi phối? Một vật khối lượng m đang chuyển động với vân tốc 1v thì chịu tác dụng của lực F  không đổi làm vật vật đi được quãng đường s theo hướng của lực và đạt đến vận tốc 2v . Hãy tính công của lực F. Cho vật trượt không vận tốc đầu trên mặt phẳng nghiêng. Làm thế nào để tìm vận tốc của vật khi vật đi được quãng đường s bằng định lí động năng và kiểm tra điều này bằng thực nghiệm như thế nào? -Sử dụng:    2 1đ đW W A  -Thí nghiệm: Cho vật trượt không vận tốc đầu trên mặt phẳng nghiêng có gắn thước đo. Khi đi được quãng đường s vật sẽ qua cổng quang điện lắp trên máng nghiêng. Cổng quang điện được nối với đồng hồ đo thời gian hiện số để đo thời gian t mà vật đi hết quãng đường s và thời gian t mà vật có đường kính d đi qua cổng quang điện.      2 2 2 2 2 0 2 2 2 2 1 1 0 2 sin cos 2 sin cos 2 1 2 2à 0 2 2ên 2. . đ đ p Fms N t t o W W A mv A A A mgs mgs v gs as s at v t sm v a t s sn v s tt                           -Vận tốc khi vật đi được quãng đường s cũng là vận tốc tức thời khi vật đi qua cổng quang điện nên 2 2d sv t t   -Đặt giá đỡ có gắn nam châm điện và cổng quang điện tạo với mặt phẳng ngang một góc  sao cho vật trượt xuống dễ dàng. Nối công tắc kép với nam châm điện và đồng hồ đo thời gian. Nối cổng quang điện với đồng hồ đo thời gian . Cho đồng hồ đo thời gian hoạt động. Nhấn công tắc kép thả vật trượt. -Đo quãng đường s mà vật đi được và khoảng thời gian t để vật đi được quãng đường đó, đường kính vật trụ và thời gian t mà vật đi qua cổng quang điện. 3. BÀI THẾ NĂNG I. Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức thế năng trọng trường. 2d sv t t   Ứng với 018  . Nếu s = 40cm thì t = 0,75s với d = 3cm và 0,028t s  Định lí động năng:độ biến thiên động năng của một vật bằng công của ngoại lực tác dụng lên vật    2 1đ đW W A  . Một búa máy có khối lượng m đang ở độ cao z so với mặt đất.Tìm công lớn nhất mà búa máy thực hiện được khi rơi xuống mặt đất. Công lớn nhất mà búa máy thực hiện được là công khi nó rơi xuống đất để đóng vào cọc. Trước khi rơi chạm đất, để đóng vào cọc thì búa máy có động năng 2 2đ mvW  , với vận tốc v của búa máy được tính theo công thức của rơi tự do là 2v gz . Do đó 2max 1 1 22 2A mv m gz mgz   Có đại lượng nào đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một vật nặng đang ở trên cao và nó được xác định như thế nào? Thế năng trọng trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của một vật ở độ cao z so với mặt đất và được xác định theo công thức: tW mgz . II. Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng trọng trường với công của trọng lực. Giữa độ biến thiên thế năng trọng trường và trọng lực có mối liên hệ nào chi phối? Một vật có khối lượng m rơi từ độ cao z1 xuống độ cao z2 dưới tác dụng của trọng lực. Hãy tìm công của trọng lực tác dụng lên vật. Công của trọng lực tác dụng lên vật: 1 2 ( ) (1) (2)P t tA Pz mg z z W W     1(2) (1)t PW W A   Làm thế nào để kiểm chứng được sự đúng đắn của mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng trọng trường với công của trọng lực? Áp dụng 1(2) (1)t PW W A   để giải bài toán sau và so sánh với cách giải bằng phương pháp động lực học đã biết. Một vật có khối lượng m =6kg được đặt tại đỉnh mặt phẳng nghiêng và có thế năng 1000J.Vật trượt không vận tốc đầu trên mặt phẳng nghiêng không ma sát thì sau 12,8 giây vật đến chân mặt phẳng nghiêng và có thế năng 40J. Tìm quãng đường mà vật đi được. Biết góc hợp bởi mặt phẳng nghiêng với mặt phẳng ngang là 30o.Lấy g = 10m/s2. III. Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức thế năng đàn hồi S = 32m Độ biến thiên thế năng thế năng trọng trường bằng và trái dấu với công của trọng lực tác dụng lên vật: 1(2) (1)t PW W A   Vận dụng         2 1 sin 2 1 sin 32( ) t t P t t W W A mgs W W s mg m            Dùng phương pháp động lực học. Áp dụng định luật II Niu-Tơn rồi suy ra gia tốc chuyển động của vật:  0 2sin 10sin 30 5a g m s   Vật chuyển động nhanh dần đều nên: 2 0 1 2 s at v t  mà 0 0v  212s at  = 32 (m) S = 32m - Công lớn nhất mà lò xo thực hiện được là công mà nó thực hiện khi nó đẩy vật một đoạn l cho đến khi trở lại trạng thái bình thường . - Theo định luật Húc thì độ lớn của lực đàn hồi tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo: đhF K l  - Lực đàn hồi trung bình tác dụng lên vật trên đoạn l là . 2 2dh K l K O K lF     . Do đó 2 max ( ) 2 2đh K l K lA F l l      Có đại lượng nào đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một lò xo bị biến dạng và nó được xác định như thế nào? Một lò xo có độ cứng K bị nén lại một đoạn l dọc theo trục lò xo. Tìm công lớn nhất mà lò xo thực hiện được khi đẩy một vật ra xa. IV. Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng đàn hồi với công của lực đàn hồi. Thế năng đàn hồi là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một lò xo bị biến dạng một đoạn l và được xác định theo công thức:  21 2t W K l  . Giữa độ biến thiên thế năng đàn hồi và lực đàn hồi có mối liên hệ nào chi phối? Tìm công của lực đàn hồi làm vật gắn ở đầu lò xo dịch chuyển từ vị trí có độ biến dạng 1l đến vị trí có độ biến dạng 2l . * Vì độ lớn của lực đàn hồi tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo: đhF K l  . * Lực đàn hồi trung bình tác dụng lên vật làm nó dịch chuyển từ vị trí có độ biến dạng 1l đến vị trí có độ biến dạng 2l :  1 21 2 2 2đh K l lK l K lF       * Công của lực đàn hồi thực hiên trên đoạn đường từ 1l đến 2l là:         1 2 1 2 1 2 2 2 1 2 ( ) 2 (1) (2) 2 2 đhFđh t t l l A F l l K l l K l K l W W                4. BÀI CƠ NĂNG Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức định luật bảo toàn cơ năng Định lí thế năng: độ biến thiên thế năng của hệ bằng và trái dấu với công của lực thế tác dụng lên vật : 1(2) (1)t thêW W A   . Độ biến thiên thế năng đàng hồi của hệ bằng và trái dấu với công của lực đàn hồi tác dụng lên vật : (2) (1)t tW W = - FđhA . Vận dụng: Học sinh vận dụng kiến thức vừa xây dựng giải các bài tập sau: Bài 1. Tính thế năng trọng trường của một vật khối lượng 10kg khi đặt tại điểm A có độ cao 1m so với mặt đất và khi đặt tại điểm B ở đáy giếng sâu 5m trong 2 trường hợp sau: a) Chọn mặt đất làm mốc thế năng. b) Chọn đáy giếng làm mốc thế năng. c) Tìm độ biến thiên thế năng khi vật rơi từ A đến B. Độ biến thiên thế năng có phụ thuộc vào việc chọn mốc thế năng không? Cho g = 10/s2. Bài 2. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm lò xo có độ cứng K=10N/m và quả cân có khối lượng 100g. Kéo quả cân ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn 5cm rồi buông ra cho dao động. Xác định thế năng của hệ lò xo-quả cân khi quả cân ở vị trí cân bằng và ở vị trí có độ dãn lớn nhất. Khi vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì động năng và thế năng của nó luôn biến đổi. Sự biến đổi đó có tuân theo quy luật nào không? Một vật có khối lượng m rơi tự do từ độ cao z1 xuống độ cao z2 do trọng lực. Sử dụng định lí động năng và thế năng tìm mối liên hệ giữa động năng và thế năng của vật ở các vị trí khác nhau. *Định lí động năng: 2 22 11 12 2 Pmv mv A  *Định lí thế năng: 2 1 Pmgz mgz A   => 2 22 1 2 1 1 1 2 2 mgz mgz mv mv       => 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 mgz mv mgz mv   Khi vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng (tổng động năng và thế năng) của vật là một đại lượng bảo toàn: W = 1 2 mv2 + mgz = Wđ + Wt = hằng số hay Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2. Khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi thì động năng và thế năng của nó cũng luôn biến đổi. Sự biến đổi này có tuân theo quy luật nào không? Một vật có khối lượng m gắn vào đầu một lò xo chuyển động từ vị trí lò xo có độ biến dạng 1l đến vị trí có độ biến dạng 2l do lực đàn hồi. Dùng định lí động năng và thế năng tìm mối liên hệ giữa động năng và thế năng của vật ở các vị trí khác nhau. * Định lí động năng: 2 22 11 12 2 đhFmv mv A  * Định lí thế năng: 2 22 11 1( ) ( )2 2 đhFK l K l A     => 2 2 2 22 1 2 1 1 1 1 1( ) ( ) 2 2 2 2 K l K l mv mv        => 2 2 2 21 1 2 2 1 1 1 1( ) ( ) 2 2 2 2 mv K l mv K l     Khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của lực thế (trọng lực,lực đàn hồi) thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn: đ tW W W  = hằng số hay Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2 Làm thế nào để tìm được vận tốc của vật rơi tự do sau quãng đường s bằng kết luận trên và kiểm tra điều này bằng thực nghiệm như thế nào? Sử dụng: Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2 Thí nghiệm:Cho vật rơi tự do (viên bi) không vận tốc từ độ cao 1z qua cổng quang điện đặt tại độ cao 2z . Đồng hồ đo thời gian hiện số nối với cổng quang điện sẽ hiện thị thời gian t mà viên bi có đường kính s đi qua cổng quang điện. Khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi thì cơ năng (tổng động năng và thế năng )là một đại lượng bảo toàn: W =  221 1 2 2 mv k l  Wđ + Wt = hằng số hay Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2 Làm thế nào kiểm chứng được sự đúng đắn của kết luận trên trong thực tế? * Từ Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2 Hay 2 21 1 2 2 1 1 2 2 mv mgz mv mgz   Mà 1 0v  nên 2 2 1 2 1 ( ) 2 m v m g z z m g s   2 2v gs  * Vận tốc cuối đoạn đường s cũng là vận tốc tức thời khi vật qua cổng quang điện nên: 2 2 sv v gs t    * Thực hành thí nghiệm: + Nối công tắc kép với nam châm điện và ổ A của đồng hồ do thời gian hiện số. Nối cổng quang điện với ổ B của đồng hồ đo thời gian hiện số. + Cho đồng đo thời gian hoạt động ở chế độ MODE B, thang đo: 9,999s.Nhấn công tắc kép thả vật rơi. Đồng hồ hiển thị thời gian t mà viên bi có đường kính s đi qua cổng quang điện. + Đo: s, s , t . Nếu s= 60 cm, s = 2,07 cm thì t = 0,006s với g = 9,8 /s2 Khi vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn : W = Wđ + Wt = 12 mv 2 + mgz = hằng số hay Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2 Làm thế nào để tìm được mối liên hệ giữa vận tốc của vật gắn ở đầu con lắc lò xo dao động thẳng đứng khi nó qua vị trí cân bằng với biên độ l bằng kết luận trên và kiểm tra điều này bằng thực nghiệm như thế nào? Sử dụng: 1 1 2 2đ t đ tW W W W   Thí nghiệm: Con lắc lò xo dao động thẳng đứng ,qua cổng quang điện đặt tại vị trí cân bằng. Đồng hồ đo thời gian hiện số nối với cổng quang điện sẽ đo thời gian t mà vật trụ có chiều dài s đi qua cổng quang điện. 2st gs  Thực hành thí nghiệm: * Ban đầu lò xo có độ dài tự nhiên. Treo vật vào lò xo dãn ra một đoạn 0l .Đặt cổng quang điện tại vị trí cân bằng. Nối cổng quang điện với cổng B của đồng hồ đo thời gian hiện số. Nối công tắc kép với nam châm điện và cổng A của đồng hồ đo thời gian hiện số. Cho đồng hồ đo thời gian hoạt động ở chế độ MODE B và thang đo 9,999s. * Kéo vật khỏi vị trí cân bằng một đoạn l và giữ vật bằng nam châm điện. Nhấn công tắc kép thả vật. * Đồng hồ sẽ hiện thị hai lần thời gian t mà vật có chiều dài s đi qua cổng quang điện. -Đo: 0 , ,l l  ,2s t  Khi vật chuyển động dưới tác dụng của cả trọng lực và lực đàn hồi thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn đ tW W W  =hằng số hay Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2. 0 s gl t l     Nếu 0l =9cm, l =7cm, s =1,3cm thì 2 t =0,036s với g=9,8 2m s *Chọn gốc thế năng trọng trường tại vị trí cân bằng. Gốc thế năng đàn hồi tại vị trí lò xo chưa biến dạng. *Vận dụng: 1 1 2 2đ t đ tW W W W   cho vị trí biên dưới và vị trí cân bằng: 2 0 2 2 0 2 2 1 ( ) 2 1 ( ) 2 2 1 ( ) 2 2 cb cb K l l mg l mv K l mv K l            2 2 2 0 0 ( ) ( )cb cb K l mgv l m m l gv l l         *Vận tốc khi vật qua vị trí cân bằng cũng chính là vận tốc tức thời khi vật qua cổng quang điện nên 0 cb s gv l t l     Cho học sinh vận dụng kiến thức vừa xây dựng giải các bài tập sau và so sánh với cách giải bằng phương pháp động lực học (nếu được). Một ô tô dang chạy trên đường nằm ngang với vận tốc 90km/h tới một điểm A thì lên dốc.Góc nghiêng của mặt dốc so với mặt ngang là  =30 0 .Hỏi ô tô đi lên dốc được một quãng đường bao nhiêu mét thì dừng lại.Nếu bỏ qua ma sát và lấy 210g m s . Định luật:Khi một vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của lực thế (trọng lực,lực đàn hồi) không có lực cản,lực ma sát thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn:W = Wđ + Wt = hằng số hay Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2 PHỤ LỤC 2: PHIẾU HỆ THỐNG CÁC TÌNH HUỐNG VÀ CÂU HỎI 1. KIẾN THỨC CÔNG CƠ HỌC Ở BÀI CÔNG VÀ CÔNG SUẤT A. Ôn tập về công cơ học đã học ở lớp 8 Tình huống 1 Câu 1: Khi nào có công cơ học ? Câu 2: Công cơ học được tính theo công thức nào? Tên và đơn vị của từng đại lượng trong công thức? Công thức đó được sử dụng trong trường hợp nào ? Câu 3: Đơn vị Jun được tính như thế nào? Câu 4: Người ta có thể nói vật sinh công được không? Vì sao? Em hãy nêu hai ví dụ về vật sinh công? Dữ kiện : Ở lớp 8, các em đã học về công cơ học. Vậy em hãy cho biết: Câu 5: Nếu vật chuyển dời theo phương vuông góc với phương của lực thì công của lực đó bằng bao nhiêu? B. Xây dựng khái niệm công trong trường hợp tổng quát Tình huống 2 Câu 6: Ở 2 hiện tượng vật lí vừa nêu thì người có thực hiện công không? Vìsao? Câu 7: Em đã biết cách tính công trong trường hợp này chưa? Vậy vấn đề đặt ra là gì? Dữ kiện: Chúng ta xét các hiện tượng vật lí sau: +Một người muốn chuyển dời một khúc gỗ thì người này dùng dây kéo khúc gỗ theo phương làm với đường nằm ngang một góc  bằng lực F  không đổi và khúc gỗ di chuyển được đoạn đường s. +Một người đi trên bờ dùng dây để kéo thuyền. Người này tác dụng vào dây một lực F có hướng hợp với hướng chuyển động một góc  và thuyền đi được một đoạn đường s. Câu 8: Vậy làm thế nào tìm được công của lực F  không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc  ? (Khi F hợp với hướng chuyển động góc thì tính công của lực F  bằng cách nào?). Tình huống 3 Dữ kiện: Dựa trên các kiến thức đã biết về công cơ học ở lớp 8: +Công thức tính công cơ học khi lực F làm vật dịch chuyển một quãng đường s theo hướng của lực : A = Fs Câu 9: Em có thể dự đoán tìm công thức tính công của lực F , khi ta dùng lực F không đổi hợp với phương ngang góc  kéo một vật trượt trên mặt phẳng nằm ngang một đoạn đường s có dạng như thế nào? Câu 10: Khi lực F cùng hướng với hướng dịch chuyển S thì công của lực F được tính theo công thức A = Fs. Còn khi vật chuyển dời theo phương vuông góc với phương của lực thì công của lực bằng không .Vậy: Công của lực F  có phụ thuộc vào góc hợp bởi hướng của lực F và hướng dịch chuyển không? Câu 11: Đơn vị của công là Jun và 1J = 1N.1m = 1Nm.Vậy công A của lực F có thể phụ thuộc trực tiếp vào góc  hay không ? hay phụ thuộc vào 1 một hàm nào( sin , cos  , tan , cotan ) của góc  ? Vì sao? Câu 12: Mà ta biết cos Oo = 1, cos90o = O. Vậy A phụ thuộc vào hàm nào của góc  ? +Đơn vị của công: 1J=1N.1m=1Nm. +Khi vật chuyển dời theo phương vuông góc với phương của lực thì công của lực đó bằng không. Câu 13: Phép toán giữa các đại lượng F,s, cos  có thể là cộng, trừ, chia được không? Vì sao? Tình huống 4 Dữ kiện 1: Chúng ta dự đoán công thức tính công của lực F , khi ta dùng lực F không đổi hợp với phương ngang góc  kéo một vật trượt trên mặt phẳng nằm ngang một đoạn đường s là A = Fscos nhưng điều dự đoán của chúng ta cũng có thể đúng cũng có thể sai, vì vậy cần phải đi kiểm chứng nó. Câu 14: Làm thế nào để kiểm chứng được sự đúng đắn của đại lượng:A = Fs cos ? Dữ kiện 2: Các em có thể áp dụng A = Fs cos để giải bài tập: Một máy kéo,kéo một khúc gỗ trượt trên đường bằng một dây căng có phương hợp góc 300 so với phương nằm ngang. Biết lực kéo F bằng 150N. Tính công của lực đó khi khúc gỗ trượt đi được 20m. Câu 15: Phân tích F  thành hai thành phần + nF  : Vuông góc với phương chuyển dời . + sF  :cùng phương chuyển dời. Thành phần lực nào làm vật chuyển động? Công của lực F chỉ bằng công của lực nào? và so sánh kết quả với cách giải bằng các kiến thức đã biết là A = Fs và phép phân tích lực . Công của sF  được tính như thế nào? Dữ kiện 3: Việc giải một bài toán bằng hai cách cho cùng một kết quả cho phép chúng ta khẳng định rằng :Khi F hợp với hướng chuyển động góc thì công của lực F được tính bởi công thức A = Fs cos là đúng. Câu 16: Em có thể định nghĩa công của lực F  trong trường hợp tổng quát như thế nào ? Tên và đơn vị của từng đại lượng trong công thức? Câu 17: Từ biểu thức định nghĩa của công, Nếu F = 1N, s= 1m thì công A bằng bao nhiêu? Em có thể định nghĩa đơn vị Jun như thế nào? Câu 18: Điều kiện để áp dụng công thức tính công A = Fscos là gì? Tình huống 5: Em hãy vận dụng kiến thức vừa xây dựng giải các bài tập sau Bài 1.Dựa vào biểu thức A = Fscos em hãy cho biết công A có giá trị nhưthế nào khi 0 0 0 0 0 0 00 ,0 90 , 90 ,90 180 , 180          và cho ví dụ. Bài2.Cần cẩu M1 nâng được 800 kg lên cao 5 m trong 30s. Còn cần cẩu 2M nâng dược 1000 kg lên cao 6 m trong 1 phút. Trong 2 trường hợp đều coi vật chuyển động nhanh dần đều. a. Tính công của lực kéo của 2 cần cẩu trên. b. Trường hợp nào thực hiện công nhanh hơn? Vì sao? 2. BÀI ĐỘNG NĂNG A. Ôn lại kiến thức công cơ học Câu 1:Khi nào 1 vật sinh công? Công thức tính công trong trường hợp tổng quát? Công này phụ thuộc vào những yếu tố nào? B.Xây dựng kiến thức động năng Tình huống 1 Dữ kiện: Chúng ta xét các vật như quả cầu lăn từ trên đỉnh máng nghiêng xuống đập vào miếng gỗ và làm cho miếng gỗ chuyển động. Dòng nước lũ đang chảy mạnh nó có thể tác dụng lên nhà cửa, cây cối, các vật dụng, … làm cho chúng bị cuốn trôi đi. Búa đang chuyển động, đóng đinh lún sâu vào cột. Máy cày kéo trục đất Câu 2:Em nhận thấy các vật đó có thuộc tính chung gì? Câu 3:Theo em, khả năng thực hiện công của một vật đang chuyển động phụ thuộc vào trạng thái của nó (vận tốc) như thế nào? Câu 4:Có đại lượng gì đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một vật đang chuyển động trên ruộng,.. và nó được xác định như thế nào Tình huống 2 Dữ kiện: Chúng ta có thể xác định khả năng thực hiện công của một vật đang chuyển động thông qua giải bài toán sau: Một xe lăn có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v trên mặt phẳng ngang với ma sát không đáng kể. Xe tác dụng lên khối gỗ một lực F không đổi theo phương ngang làm cho nó đi được quãng đường s.Tìm công lớn nhất mà xe có thể thực hiện được? Câu5: Từ kết quả bài toán em hãy cho biết : Công lớn nhất mà vật có khối lượng m, đang chuyển động với vận tốc v có khả năng thực hiện được tính như thế nào? Câu6: Công lớn nhất mà vật đang chuyển động với vận tốc v thực hiện được gọi là động năng và kí hiệu là Wđ. Ý nghĩa vật lí của động năng là gì? Câu7: Chúng ta có thể định nghĩa động năng như thế nào và đơn vị đo động năng là gì? Câu8: Từ biểu thức định nghĩa động năng, em hãy cho biết động năng có những đặc điểm gì? C. Xây dựng kiến thức định lí động năng Tình huống 3 Dữ kiện: Các em có thấy chơi bóng đá không? Bây giờ chúng ta hãy hình dung lại việc chơi bóng đá nhé! Khi một quả bóng đang nằm yên trên sân cỏ thì có một cầu thủ thực hiện một cú sút vào bóng. Câu9: Vậy động năng của bóng thay đổi như thế nào? Câu10: Giả sử bóng đang chuyển động với vận tốc v1 thì bị cầu thủ thứ 2 sút thêm cú sút nữa. Lúc này, động năng của bóng sẽ như thế nào? Câu11: Giữa độ biến thiên động năng của vật với lực tác dụng lên vật có mối liên hệ nào chi phối ? Tình huống 4 Dữ kiện: Chúng ta có thể tìm mối liên hệ trên qua việc gải bài toán sau: Một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v1. Dưới tác dụng của lực F không đổi làm vật đi được quãng đường s theo hướng của lực và đạt đến vận tốc v2. Hãy tìm công của lực F . Câu 12: Công của lực F được tính như thế nào?: Câu 13: :Công thức của định luật II Niu-Tơn? Câu 14: Công thức liên hệ giữa vận tốc ,gia tốc và đường đi trong chuyển chuyển động thẳng biến đổi đều ? Câu 15: Từ kết quả của bài toán vừa giải em rút ra được kết luận gì về độ biến thiên động năng của vật với công của ngoại lực tác dụng lên vật(định lí động năng)? Tình huống 5 Dữ kiện: Kết quả vừa rồi được tìm ra khi ta xét vật đang chuyển động dưới tác dụng của một lực F. Trường hợp nếu vật chuyển động dưới tác dụng của nhiều ngoại lực thì A là công của tất cả các ngoại lực tác dụng lên vật (công toàn phần thực hiện bởi mọi lực). Chúng ta nhận thấy kết luận trên được rút ra từ lý thuyết nên chúng có thể bị sai sót. Do đó chúng ta cần phải đi kiểm chứng. Câu 16: Nếu vận dụng kết quả trên thì ta có thể suy ra được điều gì khi vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng và kiểm tra điều đó bằng thực nghiệm như thế nào? Tình huống 6 Dữ kiện: Đối tượng thí nghiệm của chúng ta là một vật trượt trên mặt phẳng nghiêng. Cho vật trượt không vận tốc đầu trên mặt phẳng nghiêng. Câu 17: Làm thế nào để tìm vận tốc của vật khi vật đi được quãng đường s bằng định lí động năng và kiểm tra điều này bằng thực nghiệm như thế nào? Câu 18: Vận tốc khi vật trượt được quãng đường s cũng là vận tốc tức thời tại vị trí cuối của quãng đường s. Vậy em suy ra được điều gì? Câu 19: Chúng ta đã suy ra hệ quả kiểm tra được bằng thí nghiệm, có những phương án thí nghiệm nào để kiểm tra hệ quả đó? (Cần những dụng cụ gì và làm như thế nào? ) Tình huống 7 Dữ kiện: Kết quả khảo sát ở trên cho phép chúng ta khẳng định về mối liên hệ giữa độ biến thiên động năng của vật với lực tác dụng lên vật. Câu 20: Vậy em hãy phát biểu định lí động năng về mối liên hệ đó? Tên và đơn vị của các đại lượng trong biểu thức ? Câu21: Dựa vào biểu thức:    2 1đ đW W A  em hãy cho biết khi nào động năng của một vật biến thiên? Khi nào động năng của vật tăng lên? Khi nào động năng của vật giảm đi? Tình huống 8 Chúng ta đã xây dựng xong kiến thức về động năng và định lí động năng. Bây giờ, các em hãy vận chúng để giải các bài tập sau và so sánh với cách giải bằng các kiến thức đã biết( nếu có thể). Bài 1: Một người đang ngồi trên toa tàu chuyển động với vận tốc v1 thì ném một viên sỏi có khối lượng m tới phía trước theo hướng chuyển động của tàu với vận tốc v2. Xác định động năng của viên sỏi sau khi ném trong hệ quy chiếu đối với tàu và hệ quy chiếu đối với đất. Bài 2:Một ôtô có khối lượng 1,2 tấn đang chuyển động với vận tốc 36 km/ h thì tài xế thấy có một vật cản phía trước, cách đó khoảng 13m thì tài xế hãm phanh với lực hãm không đổi là 5000N. Hỏi xe có đâm vào vật cản hay không ? Vì sao ? 3. BÀI THẾ NĂNG A. . Xây dựng thế năng trọng trường. Tình huống 1 Dữ kiện: Chúng ta xét ví dụ: búa máy từ độ cao z rơi xuống đập vào cọc, làm cho cọc đi sâu vào đất một đoạn s. Câu 1: . Điều đó chứng tỏ búa máy ở độ cao z có khả năng gì? Câu 2: Tại sao búa máy có thể thực hiện công? Câu 3: Khả năng thực hiện công của vật nặng ở độ cao z phụ thuộc vào trạng thái (vị trí) của nó như thế nào? Câu 4: Vậy có đại lượng nào đặc trưng cho khả năng thực hiện công của vật nặng đang ở trên cao và nó được xác định như thế nào? Tình huống 2 Dữ kiện 1: Em có thể tìm được câu trả lời thông qua việc giải bài toán sau: Một búa máy có khối lượng m đang ở độ cao z so với mặt đất. Tìm công lớn nhất mà búa máy thực hiện được khi rơi xuống mặt đất. Câu 5: Trước khi rơi chạm đất, để đóng vào cọc thì búa máy có động năng được tính như thế nào? Câu 6: Vận tốc v của búa máy rơi tự do được tính theo công thức nào? Câu 7: Từ kết quả bài toán, em hãy cho biết vật nặng có khối lượng m, ở độ cao z so với mặt đất có khả năng thực hiện công lớn nhất được tính như thế nào? Dữ kiện 2: Công lớn nhất mà vật nặng ở độ cao z so với mặt đất có thể thực hiện được gọi là thế năng trọng trường của vật hay nói chính xác đó là thế năng trọng trường của hệ vật – trái đất. Câu 8: Ý nghĩa vật lí của thế năng trọng trường là gì? Câu 9: Em có thể định nghĩa thế năng trọng trường như thế nào và đơn vị đo của nó là gì? Câu 10: Thường người ta chọn cái gì làm mốc thế năng (gốc thế năng)? Câu 11: Nếu vật ở tại mặt đất thì thế năng trọng trường có giá trị bằng bao nhiêu? Câu 12: Thế năng trọng trường có phụ thuộc vào việc chọn gốc thế năng không? Vì sao?. B. Xây dựng mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng trọng trường với công của trọng lực. Tình huống 3 Dữ kiện: Phân tích tiếp ví dụ ở trên chúng ta nhận thấy khi búa máy rơi từ trên xuống thì vị trí của nó thay đổi so với mặt đất. Câu 13: Trong quá trình rơi đó thì búa máy chịu tác dụng của lực nào? Câu 14: Em có nhận xét gì về độ biến thiên thế năng trọng trường với trọng lực? Câu 15: Giữa độ biến thiên thế năng trọng trường và trọng lực có mối liên hệ nào chi phối? Tình huống 4 Dữ kiện: Chúng ta có thể tìm mối liên hệ trên qua việc giải bài toán sau: Một vật có khối lượng m rơi từ có độ cao z1 xuống độ cao z2 dưới tác dụng của trọng lực. Hãy tìm công của trọng lực tác dụng lên vật . Câu 16: Từ kết quả của bài toán vừa giải, em có thể tìm được quy luật của sự biến thiên thế năng trọng trường như thế nào? Tình huống 5 Dữ kiện 1: Quy luật của sự biến thiên thế năng trọng trường được chúng ta rút ra từ lí thuyết nên chúng chưa chắc chắn đúng. Câu 17: Vậy làm thế nào để kiểm chứng sự đúng đắn mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng trọng trường với công của trọng lực? Dữ kiện 2: Em hãy áp dụng 1(2) (1)t PW W A   để giải bài toán sau và so sánh với cách giải bằng phương pháp động lực học đã biết. Một vật có khối lượng m =6kg được đặt tại đỉnh Câu 18: Từ kết quả của việc giải toán bằng hai phương pháp vừa rồi em rút ra được kết luận gì về mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng trọng trường với công của trọng lực vừa xây dựng ? mặt phẳng nghiêng và có thế năng 1000J. Vật trượt không vận tốc đầu trên mặt phẳng nghiêng không ma sát thì sau 12,8 giây vật đến chân mặt phẳng nghiêng và có thế năng 40J. Tìm quãng đường mà vật đã đi được. Biết góc hợp bởi mặt phẳng nghiêng với mặt phẳng ngang là 30o và lấy g = 10m/s2. Câu 19: Em hãy phát biểu bằng lời nội dung về mối quan hệ đó? Tình huống 6 Từ kết quả tìm được ở bài toán của tình huống 4. Câu 20: Em hãy cho biết công của trọng lực có tính chất gì? Lực có tính chất như vậy gọi là lực gì? C. Xây dựng thế năng đàn hồi Tình huống 7 Dữ kiện: Chúng ta xét ví dụ lò xo bị nén lại hay bị kéo dãn thì khi được buông ra nó sẽ làm cho vật gắn ở đầu lo xo chuyển động. Câu 21: Khi lò xo bị biến dạng nó có khả năng gì? Câu 22: Khả năng thực hiện công của lò xo bị biến dạng phụ thuộc vào trạng thái của nó như thế nào? Câu 23: Có đại lượng nào đặc trưng cho khả năng thực hiện công của lò xo bị biến dạng và nó được xác định như thế nào? Tình huống 8 Dữ kiện 1: Em có thể trả lời câu hỏi trên qua việc giải bài toán sau: Một lò xo có độ cứng K bị nén lại một đoạn l dọc theo trục lò xo. Tìm công lớn nhất mà lò xo thực hiện được khi đẩy một vật ra xa. Câu 24: Công lớn nhất của lò xo bị biến dạng một đoạn l được xác định theo công thức nào? Dữ kiện 2: Công lớn nhất mà lò xo bị biến dạng một đoạn l thực hiện được gọi là thế năng đàn hồi. Câu 25:Ý nghĩa vật lí của thế năng đàn hồi là gì? Câu 26: Em có thể định nghĩa thế năng đàn hồi như thế nào? Đơn vị đo của nó là gì? D. Xây dựng mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng đàn hồi với công của lực đàn hồi. Tình huống 9 Dữ kiện : Phân tích tiếp ví dụ ở trên. Lò xo bị Câu 27: Trong quá trình đó độ biến dạng của lò nén lại hay bị kéo dãn thì khi được buông ra nó sẽ làm cho vật gắn ở đầu lo xo chuyển động. xo có thay đổi không và vật chịu tác dụng của lực nào? Câu 28: Vậy dưới tác dụng của lực đàn hồi thì thế năng của hệ vật –lò xo sẽ như thế nào? Câu 29: Vậy em có nhận xét gì về độ biến thiên thế năng đàn hồi với lực đàn hồi? Câu 30: Giữa độ biến thiên thế năng đàn hồi và lực đàn hồi có mối liên hệ nào chi phối? Tình huống 10 Dữ kiện : Em có thể tìm mối liên hệ trên thông qua việc giải bài toán sau: Tìm công của lực đàn hồi làm vật gắn ở đầu lò xo dịch chuyển từ vị trí có độ biến dạng 1l đến vị trí có độ biến dạng 2l . Câu 31: Độ lớn của lực đàn hồi được tính như thế nào? Câu 32: Lực đàn hồi trung bình tác dụng lên vật làm nó dịch chuyển từ vị trí có độ biến dạng 1l đến vị trí có độ biến dạng 2l được tính như thế nào? Câu 33: Công của lực đàn hồi thực hiện trên đoạn đường từ 1l đến 2l được tính như thế nào? Câu 34: Từ kết quả của bài toán vừa giải, em có thể tìm được quy luật của sự biến thiên thế năng đàn hồi như thế nào? Câu 35: Dựa vào biểu thức tính công của lực đàn hồi đã tìm được ở bài toán vừ giải , em hãy nhận xét xem công của lực đàn hồi chỉ phụ thuộc vào yếu tố nào? Tình huống 11 Dữ kiện : Trọng lực và lực đàn hổi đều là lực thế, khi vật chịu tác dụng của cả trọng lực và lực đàn hồi thì thế năng của vật sẽ là tổng của thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi. Câu 36: Vậy mối liên hệ giữa độ biến thiên thế năng với công của lực thế được thể hiện như thế nào?. Tình huống 12 Em hãy vận dụng kiến thức vừa xây dựng giải các bài tập sau: Bài 1 Tính thế năng trọng trường của một vật khối lượng 10kg khi đặt tại điểm A có độ cao 1m so với mặt đất và khi đặt tại điểm B ở đáy giếng sâu 5m trong 2 trường hợp sau: a. Chọn mặt đất làm mốc thế năng. b. Chọn đáy giếng làm mốc thế năng. c. Tìm độ biến thiên thế năng khi vật rơi từ A đến B. Độ biến thiên thế năng có phụ thuộc vào việc chọn mốc thế năng không? Cho g = 10/s2 Bài 2 Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm lò xo có độ cứng K=10N/m và quả cân có khối lượng 100g. Kéo quả cân ra khỏi vị trí cân bằng 1 đoạn 5cm rồi buông ra cho dao động. Xác định thế năng của hệ lò xo - quả cân khi quả cân ở vị trí cân bằng và vị trí có độ dãn lớn nhất. 4. BÀI CƠ NĂNG A. Ôn lại kiến thức về động năng và thế năng Tình huống 1 Câu 1: Ý nghĩa vật lí và biểu thức xác định các đại lượng động năng, thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi? Câu 2: Định lí động năng và định lí thế năng nói về mối liên hệ gì? Biểu thức? B. Xây dựng định luật bảo toàn cơ năng. a. Trường hợp vật chịu tác dụng của trọng lực. Tình huống 2 Dữ kiện : Chúng ta xét tiếp ví dụ về hoạt động của búa máy. Câu 3: Khi búa máy có khối lượng m rơi tự do từ độ cao z1 xuống độ cao z 2 bất kì thì trong quá trình chuyển động đó động năng và thế năng của nó có thay đổi không? Vì sao? Câu 4: Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì động năng và thế năng của nó luôn biến đổi. Vậy sự biến đổi đó có tuân theo quy luật nào không? Tình huống 3 Dữ kiện : Em có thể tìm được quy luật đó Câu 5: Từ kết quả của bài toán vừa giải em thông qua việc giải bài toán sau: Một vật có khối lượng m rơi tự do từ độ cao z1 xuống độ cao z2 do trọng lực. Sử dụng định lí động năng và thế năng tìm mối liên hệ giữa động năng và thế năng của vật ở các vị trí khác nhau. tìm ra được quy luật gì? Câu 6: Ở lớp 8 em đã biết, tổng động năng và thế năng của vật gọi là gì? Câu 7: Đại lượng vô hướng hay đại lượng vectơ đặc trưng cho trạng thái của hệ không thay đổi theo thời gian được gọi là các đại lượng gì? Tình huống 4 Dữ kiện : Vật rơi tự do là một trường hợp riêng của vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực. Câu 8: Tổng động năng và thế năng trọng trường của vật được gọi là gì? Người ta ký hiệu cơ năng là gì? Câu 9: Vậy em có thể tìm được quy luật gì khi vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực? Đơn vị của cơ năng là gì? Vì sao? b. Trường hợp vật chịu tác dụng của lực đàn hồi. Tình huống 5 Dữ kiện : Chúng ta xét ví dụ hệ con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m gắn vào lò xo có độ cứng k (khối lượng không đáng kể) đặt trên mặt phẳng ngang không ma sát. Một đầu con lắc gắn cố định. Kéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng một đoạn rồi thả ra. Nó sẽ chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng (dao động). Hai vị trí xa nhất mà quả cầu đến được gọi là hai vị trí biên, khoảng cách từ vị trí biên đến vị trí cân bằng gọi là biên độ. Câu 10: Trong quá trình chuyển động của con lắc thì động năng và thế năng của nó có thay đổi không? Vì sao? Câu 11: Khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi thì động năng và thế năng của nó cũng luôn biến đổi. Vậy sự biến đổi đó có tuân theo quy luật nào không? Tình huống 6 Dữ kiện : Em có thể tìm được câu trả lời thông qua việc giải bài toán sau: Một vật có khối lượng m gắn vào đầu một lò xo chuyển động từ vị trí lò xo có độ biến dạng 1l đến vị trí có độ biến dạng 2l do lực đàn hồi. Dùng định lí động năng và thế năng tìm mối liên hệ giữa động năng và thế năng của vật Câu 12: Từ kết quả của bài toán vừa giải ở tình huống 5 em tìm ra được quy luật gì? Câu 13: Vậy khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì cơ năng của vật là một đại lượng như thế nào? ở các vị trí khác nhau. c.Trường hợp vật chuyển động trong trường lực thế bất kì Tình huống 7 Câu 14: Từ hai chuyển động vừa xét ở trên em có thể tìm được quy luật gì khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của lực thế? Câu 15: Em hãy cho biết trong hai chuyển động vừa xét ở trên có đặc điểm chung gì? Tình huống 8 Dữ kiện : Quy luật trên được rút ra bằng con đường lí thuyết nên chúng có thể bị sai sót nên cần phải được kiểm chứng. Câu 16: Vậy làm thế nào để kiểm chứng được sự đúng đắn của kết luận trên trong thực tế ? Tình huống 9 Dữ kiện : Đối tượng thí nghiệm của chúng ta là một vật rơi tự do. Cho vật rơi tự do không vận tốc đầu . Câu 17: Làm thế nào để tìm được vận tốc của vật rơi tự do sau quãng đường s bằng kết luận trên và kiểm tra điều này bằng thực nghiệm như thế nào? Tình huống 10 Dữ kiện : Để kiểm chứng sự bảo toàn cơ năng của vật rơi, chúng ta có một viên bi, giá đỡ có gắn thước đo, cổng quang điện, nam châm điện, hộp công tắc kép, đồng hồ đo thời gian hiện số, thước kẹp, đế ba chân hình sao, dây dọi. Sau khi thiết kế được phương án thí nghiệm, các em hãy thực hành thí nghiệm, thu thập dữ liệu và xử lý kết quả theo từng nhóm. Câu 18: Trong thí nghiệm này, chúng ta cần phải làm những thao tác gì, đo những đại lượng nào? Và đo các đại lượng đó như thế nào? Câu 19: Dựa trên kết quả thí nghiệm của mình các em có nhận xét gì? Tình huống 11 Dữ kiện : Nếu đối tượng thí nghiệm của chúng ta là một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Kéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng một đoạn l rồi buông Câu 20: Làm thế nào để tìm được mối liên hệ giữa vận tốc của vật gắn ở đầu con lắc lò xo dao động thẳng đứng khi nó qua vị trí cân bằng với ra cho dao động. Ma sát không đáng kể. biên độ l bằng kết luận trên và kiểm tra điều này bằng thực nghiệm như thế nào? Tình huống 12 Dữ kiện : Để kiểm chứng sự bảo toàn cơ năng trong trường hợp này chúng ta có giá đỡ có gắn thước thẳng, cổng quang điện, nam châm điện, đồng hồ đo thời gian hiện số, hộp công tắc kép, lò xo,quả cân, các trục inox 8, 10  , khớp đa năng, đế ba chân hình sao, dây dọi. Sau khi thiết kế được phương án thí nghiệm, các em hãy thực hành thí nghiệm, thu thập dữ liệu và xử lý kết quả theo từng nhóm. Câu 21: Trong thí nghiệm này, chúng ta cần phải làm những thao tác gì, đo những đại lượng nào? Và đo các đại lượng đó như thế nào? Câu 22: Dựa trên kết quả thí nghiệm của mình các em có nhận xét gì? Câu 23: Từ kết quả thực nghiệm vừa rồi cho phép chúng ta khẳng định điều gì về định luật bảo toàn cơ năng? Câu 24: Vậy em hãy phát biểu và ghi biểu thức của định luật bảo toàn cơ năng? Tình huống 13 Em hãy vận dụng kiến thức vừa xây dựng giải bài tập sau và so sánh với cách giải bằng phương pháp động lực học : Một ô tô dang chạy trên đường nằm ngang với vận tốc 90km/h tới một điểm A thì lên dốc. Góc nghiêng của mặt dốc so với mặt ngang là  =30 0 . Hỏi ô tô đi lên dốc được một quãng đường bao nhiêu mét thì dừng lại. Nếu bỏ qua ma sát và lấy 210g m s .