Bài 1. Chuyển động cơ học

Phòng gd&đt huyện kinh môn
Trường THCS Tân Dân
Nhiệt liệt chào mừng
Các quý vị đại biểu, các thầy giáo, cô giáo
và các em học sinh về dự
" Chuyên đề môn vật lý 8"
Năm học 2009 - 2010
Đơn vị thực hiện: Tổ KHTN trường THCS Tân Dân, huyện Kinh Môn, tỉnh Hải Dương!
Chuyên đề:
Giải các bài tập " Chuyển động cơ học".
A - Đặt vấn đề:
Hướng dẫn học sinh giải bài tập trong việc giảng dạy Vật lí ở trường THCS có tác dụng rất to lớn:
+ Giúp học sinh củng cố, mở rộng đào sâu kiến thức cơ bản.
+ Là phương tiện xây dụng củng cố kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lí thuyết.
+ Là hình thức ôn tập lí thuyết hiệu quả nhất.
+ Là biện pháp tốt để phát triển năng lực, tư duy làm việc độc lập của mỗi học sinh.
+ Có tác dụng giáo dục cho học sinh về: tính cần cù, chịu khó, chính xác, khoa học,...
+ Là phương tiện để giáo viên kiểm tra kiến thức, kỹ năng của học sinh.
Trong chương trình Vật lí THCS dạng bài toán chuyển động cơ học có rất nhiều dạng mà đôi khi trong sách giáo khoa không đề cập đến, hoặc chỉ nêu ra vấn đề ở mức hết sức ngắn gọn và cơ bản, nhưng trong các đề thi học sinh giỏi các cấp lại thường hay có dạng bài tập này ở mức độ sâu hơn những gì các em đã được học trong sách giáo khoa. Như vậy học sinh cần phải được trang bị kiến thức một cách có hệ thống, khoa học để từ đó hình thành dần kỹ năng giải các dạng bài này.
Trong bài viết này tôi muốn trao đổi với các bạn đồng nghiệp trong
việc giảng dạy nhằm nâng cao kết quả học tập cho học sinh thông
qua việc giải các bài tập " Chuyển động cơ học". Để từ đó chúng ta
tìm ra được phương pháp khả thi nhất.
B. Giải quyết vấn đề
I. Điều tra tình hình học sinh trước khi áp dụng.
Số đông học sinh khá, trung bình còn lúng túng và ngại những dạng bài tập liên quan đến chuyển động. Chỉ có một số ít học sinh giỏi nhận thức nhanh thì còn có chút hứng thú khi gặp loại bài tập này.
II. Phương pháp nghiên cứu
a) Đối với thầy:
- Củng cố khái quát cho học sinh những kiến thức vật lí, toán học có liên quan.
- Từ những bài tập cơ bản tương đối đơn giản giáo viên khai thác, phát triển thành dạng các bài tập khác nhau từ dễ đến khó phù hợp với từng đối tượng học sinh.
- Khảo sát chất lượng học sinh đối với các lớp dạy bồi dưỡng.
b) Đối với học sinh:
Tích cực rèn luyện kỹ năng cho học sinh khi phân tích, thiết lập các mối liên hệ của bài tập để từ đó tìm ra hướng giải cho bài tập.
III. Nội dung
Kiến thức cần nhớ
1. Chuyển động đều
Chuyển động đều là chuyển động của một vật đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì.
2. Vận tốc của chuyển động đều
Vận tốc của một vật chuyển động đều được xác định bằng quãng đường đi được trong một đơn vị thời gian và không đổi trên mọi quãng đường đi.

Công thức tính
Với
Hay
3. Chuyển động không đều:
Chuyển động không đều là chuyển động có vận tốc luôn thay đổi.
4. Vận tốc trung bình
* Vận tốc trung bình của chuyển động không đều trên một quãng đường nào đó( tương ứng với thời gian chuyển động trên quãng đường nào đó) được tính bằng công thức:

Vận tốc trung bình của chuyển động có thể thay đổi theo quãng đường đi.
Nếu hai vật chuyển động đồng thời và trái chiều nhau thì thời gian chuyển động của mỗi vật bằng tổng quãng đường đi của hai vật chia cho tổng vận tốc của hai vật:
Nếu hai vật chuyển động đồng thời và cùng chiều nhau thì thời gian chuyển động của mỗi vật đó bằng hiệu quãng đường đi của hai vật đó chia cho hiệu vận tốc của hai vật.



Với
nếu v1 > v2 hoặc
nếu v2 > v1






* Nếu vật A chuyển động đối với vật B với vận tốc v1, vật B chuyển động đối với vật C với vận tốc v2 thì vật A chuyển động đối với vật C với vận tốc v = v1 + v2 ( nếu A và B chuyển động cùng chiều) hoặc v = v1 - v2 ( nếu A và B chuyển động ngược chiều và v1 > v2 ).
BỔ SUNG KIẾN THỨC
CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 8
1 - VẬN TỐC LÀ MỘT ĐẠI LƯỢNG VÉC - TƠ:
a - Thế nào là một đại lượng véc - tơ:
Một đại lượng vừa có độ lớn, vừa có phương và chiều là một đại lượng vec tơ.
b - Vận tốc có phải là một đại lượng véc - tơ không:
- Vận tốc lầ một đại lượng véc - tơ, vì:
+ Vận tốc có phương, chiều là phương và chiều chuyển động của vật.
+ Vận tốc có độ lớn, xác định bằng công thức: .

c - Ký hiệu của véc - tơ vận tốc: v (đọc là véc - tơ "vê" hoặc véc - tơ vận tốc )
II- MỘT SỐ ĐIỀU CẦN NHỚ TRONG CHUYỂN ĐỘNG TƯƠNG ĐỐI:
1- Công thức tổng quát tính vận tốc trong chuyển động tương đối :
v13 = v12 + v23
v = v1 + v2
Trong đó:
+ v13 (hoặc v ) là véc tơ vận tốc của vật thứ 1 so với vật thứ 3
+ v13 (hoặc v) là vận tốc của vật thứ 1 so với vật thứ 3
+ v12 (hoặc v1 ) là véc tơ vận tốc của vật thứ 1 so với vật thứ 2
+ v12 (hoặc v1) là vận tốc của vật thứ 1 so với vật thứ 2
+ v23 (hoặc v ) là véc tơ vận tốc của vật thứ 2 so với vật thứ 3
+ v23 (hoặc v2) là vận tốc của vật thứ 2 so với vật thứ 3
2 - Một số công thức tính vận tốc tương đối cụ thể:
Chuyển động của thuyền, canô, xuồng trên sông, hồ, biển:
* KHI THUYỀN, CA NÔ XUỒNG CHUYỂN ĐỘNG XUÔI DÒNG:
Vận tốc của thuyền, canô so với bờ được tính bằng 1 trong 2 cặp công thức sau:
vcb = vc + vn





(Với t là thời gian khi canô đi xuôi dòng )

Trong đó:
+ vcb là vận tốc của canô so với bờ
+ vcn (hoặc vc) là vận tốc của canô so với nước
+ vnb (hoặc vn) là vận tốc của nước so với bờ
* Lưu ý: - Khi canô tắt máy, trôi theo sông thì vc = 0

vcb = vc + vn




( Vôùi t laø thôøi gian khi thuyeàn ñi xuoâi doøng )
Trong ñoù:
+ vtb laø vaän toác cuûa thuyeàn so vôùi bôø
+ vtn (hoaëc vt) laø vaän toác cuûa thuyeàn so vôùi nöôùc
+ vnb (hoaëc vn) laø vaän toác cuûa nöôùc so vôùi bôø
* KHI THUYEÀN, CA NOÂ, XUOÀNG CHUYEÅN ÑOÄNG NGÖÔÏC DOØNG:
Toång quaùt: v = vlôùn - vnhoû
Vaän toác cuûa thuyeàn, canoâ so vôùi bôø ñöôïc tính baèng 1 trong 2 caëp coâng thöùc sau:
vcb = vc - vn (neáu vc > vn)



( Vôùi t’ laø thôøi gian khi thuyeàn ñi ngöôïc doøng )
vtb = vt - vn (neáu vt > vn)



( Vôùi t’ laø thôøi gian khi thuyeàn ñi ngöôïc doøng )

Một số các bài tập
Bài 1: Một ôtô thẳng đều có vận tốc 72km/h và một tàu hoả chuyển động theo phương chuyển động của ôtô với vận tốc 54km/h. Xác định vận tốc của ôtô so với tàu trong hai trường hợp sau:
- O�tô chuyển động ngược chiều với tàu hoả.
- O�tô chuyển động cùng chiều với tàu hoả.
Bài 2: Tại hai điểm A và B cách nhau 450m có hai người đi xe đạp chuyển động cùng chiều nhau (về phía C nằm ngoài B). Người thứ nhất đi từ A với vận tốc 5m/s, người thứ 2 đi từ B với vận tốc v2 , sau khi đi được 2 phút thì người thứ nhất đuổi kịp người thứ 2. Tìm vận tốc v2.
Bài 3: Một người trước vách núi đá và hét to về phía núi, sau 3 giấy người ấy nghe lại được tiếng hét của mình. Hỏi rằng người ấy đứng trước cách bao xa. Biết vận tốc truyền âm trong không khí là 340m/s.
Bài 4: Tại hai điểm A và B cách nhau 200km. Hai ôtô khởi hành đồng thời chuyển động ngược chiều nhau. Xe đi ở B có vận tốc là v2, xe đi ở A có vận tốc v1 = 1,2v2. sau khi đi được 2 giờ thì hai xe gặp nhau.
Tính vận tốc của hai xe.
* KHI HAI VAÄT CHUYEÅN ÑOÄNG NGÖÔÏC CHIEÀU:

vxt = vx + vt
Trong ñoù:
+ vxt laø vaän toác cuûa xe so vôùi taøu
+ vxñ (hoaëc vx) laø vaän toác cuûa xe so vôùi ñöôøng ray
+ vtñ (hoaëc vt) laø vaän toác cuûa taøu so vôùi ñöôøng
KHI HAI VAÄT CHUYEÅN ÑOÄNG CUØNG CHIEÀU:
vxt = vxñ - vtñ hoaëc vxt = vx - vt ( neáu vxñ > vtñ ; vx > vt)
vxt = vtñ - vxñ hoaëc vxt = vt - vx ( neáu vxñ < vtñ ; vx < vt)
Chuyeån ñoäng cuûa moät ngöôøi so vôùi taøu thöù 2:
Khi ngöôøi ñi cuøng chieàu chuyeån ñoäng vôùi taøu thöù 2:
vtn = vt + vn
Khi ngöôøi ñi ngöôïc chieàu chuyeån ñoäng vôùi taøu thöù 2:
vtn = vt - vn ( neáu vt > vn)
Bài 5: Tại hai điểm A và B cách nhau 150km. Hai ôtô khởi hành đồng thời chuyển động ngược chiều nhau. Xe đi ở A có vận tốc là v1 = 40km/h, xe đi ở B có vận tốc v2 = 60km/h. Hỏi sau bao lâu kể từ lúc xuất phát thì hai xe gặp nhau.
Bài 6: Một người đi xe đạp đều trên quãng đường đầu dài 9km với vận tốc 5m/s. quãng đường tiếp theo dài 3km, người đó đi hết 0,25h. tính vận tốc trung bình của người đó trên cả hai quãng đường.
Bài 7: Kỷ lục thế giới về chạy 200m do lực sỹ Asafa Powel_người Ja - Mai - Ca đạt được là 18s.
Chuyển động của vận động viên này trong cuộc đua là đều hay không đều? Tại sao?
Tính vận tốc trung bình của vận động viên này ra m/s và km/h.
B. Một số bài tập
Bài tập 1. Tâm và Huệ cùng đi trên một quãng đường dài 6km. Tâm đi với vận tốc 12km/h. Huệ khởi hành sau tâm 15ph và đến nơi sau Tâm 30ph. Hỏi Huệ đi với vận tốc bao nhiêu ?

Giải
Thời gian đi của Tâm:

Thời gian đi của Huệ:

Vận tốc của Huệ:
Bài tập 2. An và Bình cùng khởi hành tư một nơi. An đi bộ với vận tốc 4km/h và khởi hành trước Bình 2h. Bình đi xe đạp và đuổi theo An với vận tốc 12km/h. Hỏi:
a) Sau bao lâu kể từ lúc Bình khởi hành thì Bình đuổi kịp An ? Khi đó cả hai cách nơi khởi hành bao xa.
b) Sau bao lâu kể từ lúc Bình khởi hành thì Bình và An cách nhau 4 km.
Giải
+ Gọi s là quãng đường An đi trước: s = v1.t1 = 4.2 = 8km
+ Gọi s1, s2 là quãng đường mà An và Bình đi được sau khi An đã đi trước 2h. Ta có: s1 = v1. t và s2 = v2. t
a) Khi Bình đuổi kịp An thì: s2 - s1 = 8km v1. t - v2. t = t( 12 - 4) = 8 nên t = 1h
Vậy sau khi Bình khởi hành 1h thì đuổi kịp An, lúc đó cách nơi khởi hành 12km.
b) Trường hợp 1. Bình cách An 4km trước khi Bình đuổi kịp An.
Ta có: s1 + 8 - s2 = 4 4t + 8 - 12t = 4 nên t = 30ph
Trường hợp 2: Bình cách An 4km sau khi Bình đuổi kịp An.
Ta có: s2 - ( s1 + 8 ) = 4 12t - 4t - 8 = 4 nên t = 90ph.
Vậy sau 30ph hoặc 90ph kể từ lúc Bình khởi hành, Bình và An sẽ cách nhau 4km.
Bài tập 3: Một chiếc canô đi từ A đến B xuôi dòng nước mất thời gian t1, đi từ B trở về A ngược dòng nước mất thời gian t2. Nếu canô tắt máy và trôi theo dòng nước thì nó đi từ A đến B mất thời gian bao nhiêu ?
Giải
Gọi s là chiều dài từ A đến B; v1 là vận tốc canô so với nước;
v2 là vận tốc của nước so với bờ:Theo bài ra (1)
(2) ; (3) (v1 > v2 )
Lấy (1) chia cho (2) và đặt

Thay ( 4) vào ( 2) ta được: (5)

Lấy ( 3) chia cho ( 5) ta được: (T.g cần tìm)
Bài tập 4. Một thuyền máy và một thuyền chèo cùng xuất phát xuôi dòng từ A đến B ( AB dài 14km ). Thuyền máy chuyển động với vận tốc 24km/h so với nước, nước chảy với vận tốc 4km/h so với bờ. Khi thuyền máy tới B lập tức quay lại A, đến A nó lại tiếp tục quay về B và đến B cùng lúc với thuyền chèo. Hỏi:
a) Vận tốc thuyền chèo so với nước ?
b) Không kể hai bến A và B, trong quá trình thuyền chuỷên động, hai thuyền gặp nhau ở đâu ?
Giải
a) Gọi: + v1 là vận tốc của thuyền máy so với nước.
+ v2 là vận tốc của nước so với bờ.
+ v3 là vận tốc thuyền chèo so với nước.
+ s là chiều dài quãng đường AB.
Theo bài ra, khi thuyền chèo chuyển động xuôi dòng từ A đến B thì thuyền máy chuyển động xuôi dòng hai lần và một lần chuyển động ngược dòng từ B về A.
Mặt khác khi thuyền chuyển động xuôi dòng, vận tốc thuyền máy so với bờ là v1 + v2 , vận tốc thuyền chèo so với bờ là v3 + v2 . Khi chuyển động ngược dòng vận tốc của thuyền máy so với bờ là v1 - v2. Do hai thuyền cùng xuất phát một lượt và đến B cùng một lúc nên thời gian chuyển động của chúng bằng nhau, ta có:
Vậy vận tốc của thuyền chèo so với nước là 4,24km/h
b, Thời gian thuyền máy đi từ A đến B
Trong thời gian này thuyền chèo đã đi đến C
AC = s1 = ( v3 + v2 ) t1 = 4,12km; Quãng đường CB là:
CB = s2 = s - s1 = 9,88km; Trên quãng đường CB, thời gian đi để gặp nhau ( tại D ) là:

Quãng đường để thuyền máy đi từ B về A gặp thuyền chèo là:
BD = s3 = (v1 - v2) t2 = 7km
Vậy, không kể hai bến A và B, hai thuyền gặp nhau tại D cách B 7km hay cũng cách A 7km.
Bài tập 5. Một người đi từ A đến B. Nửa đoạn đường đầu người đó đi với vận tốc v1, nửa thời gian còn lại đi với vận tốc v2, quãng đường cuối đi với vận tốc v3. Tính vận tốc trung bình của người đó trên cả quãng đường.
Giải
Gọi: s1 là nửa quãng đường đầu, đi với vận tốc v1, mất thời gian t1.
s2 là quãng đường đi với vận tốc v2 , mất thời gian t2
s3 là quãng đường cuối với vận tốc v3, mất thời gian t3.
s là chiều dài quãng đường AB.
Theo bài ra ta có: s = s1 + s2 + s3 mà s1 = s2 + s3 nên s = 2s1


Mặt khác
Vận tốc trung bình trên cả quãng đường là:



Mà

Do đó:
IV. kết luận
- Dạng toán chuyển động là một hiện tượng vật lí rất phổ biến có liên quan đến thực tế hàng ngày xẩy ra mà nhiều khi các em lại không để ý đến. Do đó qua chuyên đề này phần nào giúp các em học sinh hiểu được rõ hơn về dạng bài chuyển động, dạng bài mà ngày nào các em cũng gặp, giúp các em có hứng thú hơn khi giải loại bài này.
- Trên đậy là kinh nghiệm giải bài tập vật lí có liên quan đến chuyển động giúp học sinh có thể vận dụng vào giải thành thạo các bài tập, tháo gỡ được những băn khoăn của học sinh khi gặp loại bài này. Qua đây tôi rất mong nhận được sự góp ý của các đồng nghiệp để từ đó góp phần nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện của học sinh.
Xin trân trọng cám ơn các thày, cô đã về dự chuyên đề.
Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về:
[email protected]