Tài liệu Skkn vật lý thpt phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm

Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. A. MỞ ĐẦU I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Bài tập vật lý có ý nghĩa rất quan trọng trong việc cũng cố, đào sâu, mở rộng hoàn thiện kiến thức lý thuyết và rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, góp phần giáo dục kỹ thuật tổng hợp và hướng nghiệp. Giải bài tập đòi hỏi học sinh hoạt động trí tuệ tích cực, độc lập và sáng tạo. Tiếp đó, học sinh có thể vận dụng giải quyết các kiến thức tương tự, tạo điều kiện vươn lên giải quyết các kiến thức cao hơn, góp phần hình thành cho học sinh tư duy suy luận lôgíc, làm quen với phương pháp tự nghiên cứu khoa học. Qua nhiều năm giảng dạy vật lý và cũng là nhiều năm tôi tiếp cận và gần gũi với học sinh của trường, tôi nhận thấy đa số học sinh của trường là học sinh người dân tộc thiểu số, hoàn cảch còn khó khăn, dụng cụ học tập còn thiếu thốn, sách tham khảo cho bộ môn vật lý hầu như không có. Vì vậy mà việc tự tham khảo các loại sách vật lý, tự tìm ra phương pháp giải bài tập vật lý theo từng dạng, từng chủ đề đối với học sinh còn rất hạn chế. Chính vì vậy mà khi vận dụng kiến thức vật lý để giải bài tập học sinh lại thiếu kĩ năng, phương pháp giải nên loay hoay không biết bắt đầu giải từ đâu và kết thúc ở điểm nào để tìm ra kết quả cuối cùng của bài toán. Hiểu rõ tầm quan trọng trong việc giải bài tập vật lý và những hạn chế, khó khăn của học sinh của trường, nhiều năm nay, tôi cố gắng tìm tòi nghiên cứu phương pháp giải bài tập vật lí theo từng dạng, từng chủ đề cho từng khối lớp, đặc biệt là học sinh khối 10 là khối đầu cấp. Tôi thiết nghĩ những gì tôi nghiên cứu, tìm tòi được trong những năm qua là những kinh nghiệm quý bấu của tôi giành cho học sinh của trường. Trong khuôn khổ sáng kiến kinh nghiệm này tôi xin giới thiệu đề tài “Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm”. Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly Trang: 1 Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. II. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 1. Mục đích nghiên cứu - Giúp học sinh khối 10 nắm vững hệ thống lý thuyết phần động học chất điểm, hiểu rõ các công thức và các đại lượng trong công thức. - Giúp học sinh khối 10 nắm được phương pháp giải các dạng bài tập phần động học chất điểm, tạo điều kiện cho học sinh có tư liệu học tập để tiếp thu kiến thức vật lý và giải bài tập vật lý liên quan đạt hiệu quả cao hơn. - Làm tư liệu cho bản thân và tài liệu tham khảo cho đồng nghiệp trong quá trình giảng dạy vật lý. 2. Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng lý thuyết phần động động học chất điểm một cách chặc chẽ, hệ thống. - Đưa ra phương pháp giải các dạng bài tập một cách cụ thể và vận dụng giải bài tập tương ứng cho từng dạng. - Rèn luyện cho học sinh kĩ năng vận dụng phương pháp để giải được và nhanh nhất các bài toán động học liên quan. III. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CƯU 1. Đối tượng nghiên cứu Tập thể học sinh lớp 10A4 và 10A5 ban cơ bản trường THPT Nguyễn Thị Minh Khai năm học 2014 - 2015. 2. Phương pháp nghiên cứu - Dựa vào tích luỹ kinh nghiệm của bản thân qua nhiều năm giảng dạy. - Tiến hành thu thập thông tin, tài liệu tham khảo liên quan đến đề tài. - Tham khảo ý kiến đống góp của đồng nghiệp trong và ngoài nhà trường - Tiến hành thực nghiệm trên lớp 10A4 và chọn lớp 10A5 làm lớp đối chứng. Hai lớp 10A4 và 10A5 tương đương nhau, vì cùng học ban cơ bản trường THPT Nguyễn Thị Minh Khai năm học 2014 - 2015. Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly Trang: 2 Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. B. NỘI DUNG I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1. Các khái niệm về chuyển động cơ a. Chuyển động cơ: - Chuyển động cơ là sự dời vị trí (toạ độ) của vật này so với vật khác theo thời gian. Chuyển động có tính tương đối. b. Chất điểm, quỹ đạo và đường đi: - Chất điểm: Một vật có kích thước rất nhỏ so với quãng đường đi của vật gọi là chất điểm. - Quỹ đạo: Quỹ đạo là một đường mà chất điểm vạch ra trong không gian khi chuyển động. - Quãng đường: Quãng đường chuyển động là độ dài của quỹ đạo mà chất điểm thực hiện trong suốt thời gian chuyển động. c. Cách xác định vị trí và thời gian chuyển động của một chất điểm: - Để xác định vị ví và thời gian chuyển động hoặc đứng yên của một chất điểm ta dùng hệ quy chiếu. Hệ quy chiếu = Hệ trục toạ độ + Đồng hồ đo thời gian. - Hệ trục toạ độ có góc toạ độ (O) gắn liền với vật làm mốc: Dùng để xác định vị trí của chất điểm. + Đối với chất điểm chuyển động trên mặt phẳng ta dùng hệ trục toạ độ vuông góc XOY trường hợp này vị trí của chất  x  OP   điểm được xác định bỡi cặp toạ độ:  y  OQ O x Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly M X Y Q y O M x P X Trang: 3 Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. + Đối với chất điểm chuyển động trên một đường thẳng ta dùng trục toạ độ OX trường hợp này vị trí của chất điểm được xác định bỡi toạ độ: x  OM - Đồng hồ có gốc thời gian được chọn ở một thời điểm nhất định: Dùng để xác định thời điểm và thời gian của chất điểm chuyển động hoặc đứng yên. d. Vectơ độ dời và độ dời trong chuyển động thẳng: O M1 M 1M 2 X M2 Tại thời điểm t1 chất điểm ở vị trí M1 có toạ độ x1  OM 1 . Tại thời điểm t2 chất điểm ở vị trí M2 có toạ độ x 2  OM 2 . * Vectơ độ dời: Vectơ M 1 M 2 gọi là vectơ độ dời. * Độ dời: Giá trị đại số của M 1 M 2 gọi là độ dời: x  x 2  x1 . x  0  M 1 M 2 cùng chiều dương trục OX. x  0  M 1 M 2 ngược chiều dương trục OX. e. Liên hệ giữa độ dời và đường đi trong chuyển động thẳng: Độ dời x : là giá trị đại số. Đường đi s: luôn luôn dương. - Khi chất điểm chuyển động theo một chiều nhất định + Nếu chọn chiều dương trục toạ độ OX cùng chiều chuyển động thì: s  x . + Nếu chọn chiêu dương trục toạ độ OX ngược chiều chuyển động thì: s  x f. Vận tốc và tốc độ trong chuyển động thẳng: - Xét một chất điểm chuyển động trên một đường thẳng. Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly Trang: 4 . Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. - Chọn trục toạ độ OX trùng với quỹ đạo chuyển động của chất điểm x1 : Toạ độ của chất điểm tại thời điểm t . 1 x 2 : Toạ độ của chất điểm tại thời điểm t . 2 x  x 2  x1 : Độ dời của chất điểm trong khoảng thời gian t  t 2  t1 . s  s : Đường đi của chất điểm trong khoảng thời gian t  t 2  t1 . * Vận tốc trung bình: Vận tốc trung bình bằng độ dời chia cho khoảng thời gian thực hiện độ dời đó: v tb  x x 2  x1  t t 2  t1 với đơn vị: x : m  t : s v : m / s  tb * Tốc độ trung bình: Tốc độ trung bình bằng quãng đường chia cho khoảng thời gian thực hiện quãng đường đó: s : m  t : s s s ' v tb    ' t t 2  t1 với đơn vị: vtb : m / s * Vận tốc tức thời: Khi t  t 2  t1 vô cùng nhỏ hay t 2  t1  t thì vận tốc trung bình trong khoảng thời giang t trở thành vận tốc tại thời điểm t hay vận tốc tức thời và có độ lớn bằng tốc độ trung bình trong khoảng thời gian t . Kí hiệu v. v x t  s t với t rất nhỏ. - Vận tốc tức thời là đại lượng đặc trưng cho nhanh hay chậm của chuyển động. - Vận tốc tức thời là đại lượng có hướng cùng hướng với hướng chuyển động. Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly Trang: 5 Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm.  - Vận tốc tức thời kí hiệu là v và được biểu diễn bằng một đoạn thẳng có:  + Chiều dài tỉ lệ với độ lớn vận tốc tức thời v + Phương là phương chuyển động của chất điểm + Chiều là chiều chuyển động của chất điểm. g. Gia tốc tức thời và gia tốc trung bình trong chuyển động thẳng: - Xét một chất điểm chuyển động trên một đường thẳng. - Chọn trục toạ độ OX trùng với quỹ đạo chuyển động của chất điểm. v1 : Vận tốc tức thời của chất điểm tại thời điểm t . 1 v 2 : Vận tốc tức thời của chất điểm tại thời điểm t . 2 v  v1  v 2 : Độ biến thiên vận tốc trong khoảng thời gian t  t 2  t1 . * Gia tốc trung bình: Gia tốc trung bình bằng tốc độ biến thiên vận tốc tức thời chia cho khoảng thời gian thực hiện độ biến thiên đó:     v v 2  v 2 a tb    t t 2  t1 Dạng vectơ: v : m / s  t : s v v 2  v1 a tb    2 t t 2  t1 với a tb : m / s Dạng đại số: * Gia tốc tức thời : Khi t  t 2  t1 vô cùng nhỏ hay t 2  t1  t thì gia tốc trung bình trong khoảng thời giang t trở thành gia tốc tại thời điểm t hay gia tốc tức thời. Kí hiệu: a.   v a t Dạng vectơ: Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly Trang: 6 Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. Dạng đại số: a v t với t rất nhỏ. - Vectơ gia tốc tức thời đặt trưng cho sự biến đổi nhanh hay chậm của vectơ vận tốc của chất điểm.   - Trong chuyển động thẳng nhanh dần (vận tốc tăng dần): a cùng hướng v .   - Trong chuyển động thẳng chậm dần (vận tốc giảm dần): a ngược hướng v . 2. Chuyển động thẳng đều a. Định nghĩa: Chuyển động thẳng đều là chuyển động thẳng, trong đó chất điểm có vận tốc tức thời không đổi. b. Phương trình chuyển động, phương trình vận tốc và quy ước: * Phương trình chuyển động: x  x 0  vt Với: - xo: là toạ độ của chất điểm tại thời điểm t0 = 0 (toạ độ ban đầu của chất điểm ) - x : là toạ độ của chất điểm tại thời điểm t. - v : là vận tốc của chất điểm . - t : là thời gian chuyển động và cũng là thời điểm chất điểm có toạ độ x. * Phương trình vận tốc: v = hằng số * Quy ước dấu của các đại lượng: - x0 > 0 và x > 0 khi chất điểm ở phía dương của trục OX. - x0 < 0 và x < 0 khi chất điểm ở phía âm của trục OX. - x0 = 0 và x = 0 khi chất điểm ở tại gốc toạ OX.  - v > 0 khi chiều của v cùng chiều dương trục OX.  - v < 0 khi chiều của v ngược chiều dương trục OX. c. Độ dời và đường đi: Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly Trang: 7 Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. * Độ dời: x  x  x 0  vt * Đường đi: - Khi chất điểm chuyển động theo một chiều và chọn chiều ấy làm chiều dương của trục toạ độ OX thì: s  x  x  x 0  vt - Khi chất điểm chuyển động theo một chiều và chọn chiều ấy làm chiều âm của trục toạ độ OX thì: s  x  x  x 0  vt d. Đồ thị vận tốc - thời gian: v v v>0 O v O v t 3. Chuyển động thẳng biến đổi đều t v<0 a. Định nghĩa: Chuyển động thẳng biến đổi đều là chuyển động thẳng trong đó gia tốc tức thời không đổi. - Chuyển động nhanh dần đều: + Độ lớn vận tốc tức thời tăng đều theo thời gian.   + a cùng hướng v hay a cùng dấu v (a.v  0) . - Chuyển động chậm dần đều: + Độ lớn vận tốc tức thời giảm đều theo thời gian.   + a ngược hướng v hay a trái dấu v (a.v  0) . b. Phương trình chuyển động, phương trình vận tốc và quy ước dấu: * Phương trình chuyển động tổng quát: x  x0  v0 t  1 2 at 2 Với: Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly Trang: 8 Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. - xo: là toạ độ của chất điểm tại thời điểm t0 = 0 (toạ độ ban đầu) - x : là toạ độ của chất điểm tại thời điểm t. - v0: là vận tốc của chất điểm tại thời điểm t0 = 0(vận tốc ban đầu). - a : là gia tốc của chất điểm . - t : là thời gian chuyển động và cũng là thời điểm chất điểm có toạ độ x . * Phương trình vận tốc: v  v 0  at Với: - v0: là vận tốc của chất điểm tại thời điểm t0 = 0 (vận tốc ban đầu). - v : là vận tốc của chất điểm tại thời điểm t. - a : là gia tốc của chất điểm . - t : là thời điểm chất điểm có vận tốc v cũng là thời gian chuyển động. * Quy ước dấu của các đại lượng: - x0 > 0 và x > 0 khi chất điểm ở phía dương của trục toạ độ OX. - x0 < 0 và x < 0 khi chất điểm ở phía âm của trục toạ độ OX. - x0 = 0 và x = 0 khi chất điểm ở tại gốc toạ độ OX.  - v0 > 0 và v > 0 khi chiều của v cùng chiều dương trục OX.  - v0 < 0 và v < 0 khi chiều của v ngược chiều dương trục OX.  - a > 0 khi chiều của a cùng chiều dương OX.  - a < 0 khi chiều của a ngược chiều dương OX. r r - a.v > 0 (a cùng dấu v) hay a   v : đối với chuyển động nhanh dần đều. r r - a.v < 0 (a trái dấu v) hay a   v : đối với chuyển động chậm dần đều. c. Độ dời và đường đi: * Độ dời: x  x  x 0  v 0 t  1 2 at 2 Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly Trang: 9 Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. * Đường đi: - Khi chất điểm chuyển động theo một chiều và chọn chiều ấy làm chiều dương của trục toạ độ OX thì: s  x  x  x 0  v 0 t  1 2 at 2 - Khi chất điểm chuyển động theo một chiều và chọn chiều ấy làm chiều âm của trục toạ độ OX thì: s  x  x  x 0  v 0 t  d. Đồ thị vận tốc - thời gian: v a.v > 0 v0 O 1 2 at 2 v O a.v < 0 t v0 a.v < 0 t a.v > 0 * Tính chất chuyển động: - Khi v > 0 và đồ thị dốc lên là chuyển động nhanh dần đều. - Khi v > 0 và đồ thị dốc xuống là chuyển động chậm dần đều. - Khi v < 0 và đồ thị dốc lên là chuyển động chậm dần đều. - Khi v < 0 và đồ thị dốc xuống là chuyển động nhanh dần đều. 4. Chuyển động rơi tự do a. Định nghĩa: Sự rơi tự do là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực. * Chú ý: Khi sức cản của không khí, tác dụng của điện trường, từ trường không đáng kể so với trọng lực tác dụng lên vật thì sự rơi của vật được coi là sự rơi tự do. b. Những đặc điểm của chuyển động rơi tự do: Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly Trang: 10 Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. - Chuyển động rơi tự do có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới. - Chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều với vận tốc ở thời điểm bắt đầu rơi bằng không. c. Gia tốc rơi tự do: - Tại một nơi trên nhất định trên Trái Đất và ở gần mặt đất, các vật rơi tự do với cùng một gia tốc g. - Ở những nơi khác nhau, gia tốc rơi tự do sẽ khác nhau: - Nếu không đòi hỏi độ chính xác cao thì gia tốc rơi tự do được lấy: g  9,8 m m g  10 2 2 s hoặc s . d. Các công thức của chuyển động rơi tự do: * Vận tốc của vật sau khoảng thời gian t: v  gt * Đường vật rơi sau khoảng thời gian t: s 1 2 gt 2 2 * Công thức liên hệ giữa đường đi và vận tốc: v  2 gs 5. Chuyển động tròn đều a. Định nghĩa: Chuyển động tròn đều là chuyển động có quỹ đạo tròn và có tốc độ trung bình trên mọi cung tròn là như nhau. b. Tốc độ dài: Trong chuyển động tròn đều tốc độ dài của vật có độ lớn không đổi và được tính bởi công thức: v s t với s là cung tròn vật đi được.  c. Véc tơ vận tốc : Véc tơ vận tốc v =  s trong chuyển động tròn đều có t  phương luôn luôn thay đổi và luôn có phương tiếp tuyến với đường tròn quỹ đạo. Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly Trang: 11 Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. d. Tốc độ góc, chu kì, tần số: * Tốc độ góc : Tốc độ góc của chuyển động tròn đều là đại lượng đo bằng góc mà bán kính r quay quét được trong một đơn vị thời gian và là một đại lượng không đổi.   t với:   (rad)   t (s)  (rad/s)  * Chu kì T: Chu kì T của chuyển động tròn đều là thời gian để vật đi được một vòng. * Tần số f: Tần số f của chuyển động tròn đều là số vòng mà vật đi được trong 1 giây. * Liên hệ giữa các đại lượng trong chuyển động tròn đều: - Liên hệ giữa tốc độ góc và chu kì: - Liên hệ giữa chu kì và tần số: f  T 2 (s)  1 (Hz) T - Liên hệ giữa tốc độ dài và tốc độ góc: v   r (m/s) - Liên hệ giữa T, f, v và  :   2 f  2 v  (rad/s) T r e. Gia tốc hướng tâm trong chuyển động tròn đều: * Hướng của véc tơ gia tốc: Trong chuyển động tròn đều, tuy vận tốc có độ lớn không đổi, nhưng có hướng luôn thay đổi, nên chuyển động này có gia tốc. Gia tốc trong chuyển động tròn đều luôn hướng vào tâm của quỹ đạo nên gọi là gia tốc hướng tâm. Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly Trang: 12 Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. * Độ lớn của gia tốc: aht  v2  r 2 r 6. Tính tương đối của chuyển động và ông thức cộng vận tốc a. Tính tương đối của chuyển động: Hình dạng quỹ đạo và vận tốc của chuyển động trong các hệ qui chiếu khác nhau thì khác nhau ta nói quỹ đạo và vận tốc có tính tương đối. b. Hệ quy chiếu đứng yên và hệ qui chiếu chuyển động: - Hệ quy chiếu gắn với vật đứng yên gọi là hệ quy chiếu đứng yên. - Hệ quy chiếu gắn với vật chuyển động gọi là hệ quy chiếu chuyển động. c. Công thức cộng vận tốc: r r r v13  v12  v23 Trong đó: r v - 13 : Vận tốc tuyệt đối. r v - 12 : Vận tốc tương đối. r - v23 : Vận tốc kéo theo. - Vận tốc tuyệt đối là vận tốc của vật (1) đối với hệ quy chiếu đứng yên (3). - Vận tốc tương đối là vận tốc của vật (1) đối với hệ quy chiếu chuyển động (2). - Vận tốc kéo theo là vận tốc của hqc chuyển động (2) đối với hqc đứng yên (3). Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly Trang: 13 Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. II. PHƯƠNG PHÁP VÀ VẬN DỤNG 1. Chuyển động thẳng đều Dạng 1: Dưa vào phương trình chuyển động đề bài đã cho xác định tính chất chuyển động của vật. Tìm đường đi của vật sau khoảng thời gian t . 1. Phương pháp: Bước 1: Viết phương trình tổng quát của chuyển động thẳng đều: x  x0  vt Bước 2: So sánh phương trình chuyển động đề bài đã cho với phương trình tổng quát từ đó tìm được tọa độ ban đầu x0 và vận tốc v của vật. Bước 3: Dựa vào quy ước dấu của x0 và v ta suy ra tính chất của chuyển động: - Nếu v > 0 thì vật chuyển động thẳng đều theo chiều dương trục tọa độ OX. - Nếu v > 0 thì vật chuyển động thẳng đều theo chiều âm trục tọa độ OX. Bước 4: Biết v và t ta tìm được đoạn đường vật đi bởi công thức: Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly Trang: 14 Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. s  x  v t 2. Bài tập vận dụng: Bài 1: Một chất điểm chuyển động thẳng đều với phương trình chuyển động có dạng: x  30  10t (trong đó x tính bằng mét và t tính bằng giây). 1. Cho biết tính chất chuyển động của chất điểm? 2. Tính đoạn đường chất điểm đi được sau 1 giờ? Bài giải: 1. Xác định tính chất chuyển động của chất điểm: * So sánh phương trình đã cho với phương trình chuyển động thẳng đều:  x  30(m)  x  30  10t  0    m  x  x0  vt  v  10( s )  0 * Vậy: chất điểm xuất phát từ điểm có tọa độ x 0 = 30m, chuyển động thẳng đều theo chiều âm của trục tọa độ Ox với tốc độ v = 10(m/s). 2. Đoạn đường chất điểm đi trong 1 giờ: s  x  v t  10 .3600  36000m  36km Dạng 2: Dựa vào đồ thị tọa độ - thời gian xác định tính chất, vận tốc và phương trình chuyển động vật. Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly Trang: 15 Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. 1. Phương pháp: * Tính chất chuyển động của vật: - Nếu đồ thị là một đường thẳng, dốc lên (v > 0) là chuyển động thẳng đều theo chiều dương. - Nếu đồ thị là một đường thẳng, dốc xuống (v < 0) là chuyển động thẳng đều theo chiều âm. - Nếu đồ thị là một đường thẳng, song song với trục ot (v = 0) thì vật đứng yên. * Tìm vận tốc của vật: - Dựa vào đồ thị ta xác định toạ độ của hai điểm:  A(t A , x A )   B(t B , xB ) với t B  t A . - Áp dụng công thức thính vận tốc: v xB  x A t B  tA x xB x0 O B A D C tA tB t * Viết phương trình chuyển động: - Dựa vào đồ thị ta xác định toạ độ của hai điểm:  N (t0 , x0 )   M (t , x) với t  t0 . Trong đó N (t0 , x0 ) là toạ độ đã biết, M (t , x) là toạ độ bất kì - Áp dụng công thức thính vận tốc: v x  x0  x  x0  v (t  t0 ). t  t0 Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly Trang: 16 Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. 2. Bài tập vận dụng: Bài 1: Đồ thị tọa độ - thời gian của một chất x(m) điểm chuyển động được vẽ như hình bên. 1. Cho biết tính chất chuyển động của chất 60 B điểm. 20 Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly 0 A 2 Trang: 17t(s) Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. 2. Viết phương trình chuyển động của chất điểm. Bài giải: 1. Xác định tính chất chuyển động của chất điểm: * Toạ độ của chất điểm tại hai thời điểm:  A(t A  0, x A  20m)   B(t B  2 s, xB  60m) * Vận tốc của chất điểm: v xB  x A 60  20 m   20( )  0 t B  tA 20 s * Vậy: chất điểm xuất phát từ điểm có tọa độ x 0 = 20m, chuyển động thẳng đều theo chiều dương của trục tọa độ Ox với tốc độ v = 10(m/s). 2. Viết phương trình chuyển động của chất điểm: * Gọi M là điểm bất kì mà chất điểm có tọa độ: M (t , x) * Toạ độ của chất điểm tại hai thời điểm:  A(t A  t0  0, x A  x0  20m)   M (t , x) với t  t A . * Áp dụng công thức thính vận tốc suy ra được phương trình chuyển động: v x  x0  x  x0  v(t  t0 )  20  20t. t  t0 * Vậy phương trình chuyển động của chất điểm: x  20  20t. Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly Trang: 18 Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. 2. Chuyển động thẳng biến đổi đều Dạng 1: Viết phương trình chuyển động và phương trình vận tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều. 1. Phương pháp: Bước 1: Chọn trục toạ độ OX gồm: - Gốc toạ độ: Tại vị trí khảo sát vật. - Phương: Trùng với quỹ đạo chuyển động của vật. - Chiều: Cùng chiều chuyển động hoặc ngược chiều chuyển động hoặc theo đề. Bước 2: Chọn gốc thời gian: - Gốc thời gian được chọn vào thời điểm khảo sát vật. Bước 3: Viết phương trình chuyển động và phương trình vận tốc tổng quát: x  x0  v0 t  1 2 at 2 v  v 0  at Bước 4: Vẽ trục toạ độ OX và biểu diễn vectơ vận tốc, gia tốc của vật. Bước 5: Dựa vào quy ước dấu xác định giá trị đại số x0, v0 và a. Bước 6: Thế các giá trị đại số x 0, v0 và a vào phương trình tổng quát ta được phương trình chuyển động cụ thể của vật. 2. Bài tập vận dụng: Bài 1: Trên một đường thẳng đi qua hai điểm A và B cách nhau 8 m, một chất điểm chuyển động nhanh dần đều, khởi hành tại điểm B với tốc độ 3 m/s theo chiều từ A đến B. Biết gia tốc của chất điểm có độ lớn 4 m/s2. 1. Viết phương trình chuyển động và phương trình vận tốc của chất điểm khi chọn gốc toạ độ tại điểm A, chiều dương của trục toạ độ là chiều từ A đến B, gốc thời gian lúc khởi hành. Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly Trang: 19 Sáng kiến kinh nghiệm: Phương pháp giải một số dạng bài tập phần động học chất điểm. 2. Viết phương trình chuyển động và phương trình vận tốc của chất điểm khi chọn gốc toạ độ tại điểm B, chiều dương của trục toạ độ là chiều từ B đến A, gốc thời gian lúc khởi hành. Bài giải: 1. Theo đề bài: O * Chọn trục toạ độ OX: A - Gốc toạ độ tại A. r a r v t =0 0 X B - Phương trùng với AB. - Chiều dương từ A đến B. * Gốc thời gian lúc tại B. * Theo quy ước dấu: v0 = 3 m/s, a = 4 m/s2 và x0 = 8 m. * Phương trình chuyển động: 1 x  x0  v0t  at 2  8  3t  2t 2 (m) 2 . * Phương trình vận tốc: v  v0  at  3  4t ( m / s) . r a 2. Theo đề bài: * Chọn trục toạ độ OX: - Gốc toạ độ tại B. X A - Phương trùng với AB. O r v0 B (t =0) - Chiều dương từ B đến A. * Gốc thời gian lúc tại B. * Theo quy ước dấu: v0 = - 3 m/s, a = - 4 m/s2 và x0 = 0 m. * Phương trình chuyển động: 1 x  x0  v0t  at 2  3t  2t 2 (m) 2 Giáo viên thực hiện: Trần Chai Ly Trang: 20