Sáng kiến kinh nghiệm Vận dụng phương pháp tọa độ để giải các bài toán chuyển động cơ trong Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật Lý 8

 MỤC LỤC 
 Trang 
PHẦN I. MỞ ĐẦU..... 
1. Mục đích của sáng kiến.. 
2. Tính mới và ưu điểm nổi bật của sáng kiến... 
3. Đóng góp của sáng kiến cho đơn vị, ngành... 
PHẦN II. NỘI DUNG 
Chương 1. Khái quát thực trạng vấn đề dạy và học trong giải các bài 
toán chuyển động cơ trong bồi dưỡng HSG Vật Lý 8 
1. Thuận lợi 
2. Khó khăn ... 
3. Thực trạng.. 
Chương 2. Vận dụng phương pháp tọa độ vào giải các bài toán chuyển 
động cơ trong bồi dưỡng HSG Vật Lý 8  
1. Cơ sở lí thuyết  
2. Nội dung phương pháp tọa độ 
3. Các dạng bài tập áp dụng phương pháp tọa độ thường gặp  
4. Áp dụng biện pháp vào các bài tập 
5. Vận dụng phương pháp tọa độ vào giải một số bài ... 
Chương 3. Kiểm chứng giải pháp đã triển khai của sáng kiến 
PHẦN 3. KẾT LUẬN 
1. Những vấn đề quan trọng nhất được đề cập của sáng kiến 
2. Hiệu quả thiết thực của sáng kiến 
3. Một số kiến nghị, đề xuất 
PHẦN 4. PHỤ LỤC 
 2 
 PHẦN I. MỞ ĐẦU 
 1. Mục đích của sáng kiến 
 Trên thế giới, việc phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi có từ rất lâu và có 
lịch sử phối hợp nghiên cứu ở các quốc gia. Nhiều nước trên thế giới đã tập 
trung và chăm lo để giáo dục phát triển trước một bước nhằm đón đầu yêu cầu 
phát triển kinh tế - xã hội. Có thể nói, hầu như tất cả các nước đều coi trọng vấn 
đề đào tạo và bồi dưỡng học sinh giỏi trong chiến lược phát triển chương trình 
giáo dục phổ thông. Nhiều nước ghi riêng thành một mục dành cho học sinh 
giỏi, coi đó là một dạng của giáo dục đặc biệt hoặc chương trình đặc biệt. 
 Ở Việt Nam, vấn đề bồi dưỡng người tài được coi là công việc hàng đầu 
của đất nước và được cha ông ta đúc rút thành kinh nghiệm quý báu “ Hiền tài là 
nguyên khí của quốc gia”. Khi cách mạng tháng Tám thành công, ngày 
20/11/1946, trong bài viết “Tìm người tài đức”, Chủ tịch Hồ Chí Minh khẳng 
định: “Nước nhà cần phải kiến thiết, kiến thiết phải có người tài, trong số 20 
triệu đồng bào chắc không thiếu gì người có tài, có đức”. Kế thừa truyền 
thống hiếu học, trọng giáo dục, trọng nhân tài của dân tộc Việt Nam, Đảng và 
Nhà nước ta luôn coi trọng sự nghiệp GD&ĐT, quan tâm đến nhân tố con người 
và bồi dưỡng người tài. Với quan điểm “ Giáo dục là quốc sách hàng đầu”, chất 
lượng giáo dục có nhiều chuyển biến và đội ngũ học sinh giỏi Việt Nam ngày 
càng được phát triển qua số lượng học sinh giỏi đạt giải cao trong kỳ thi thế giới. 
 Theo Từ điển Giáo dục học năm 2001, “Bồi dưỡng là quá trình trang bị 
thêm kiến thức, kĩ năng nhằm mục đích nâng cao và hoàn thiện năng lực hoạt 
động trong các lĩnh vực cụ thể”. Bồi dưỡng học sinh giỏi là chủ động tạo ra môi 
trường và những điều kiện thích hợp cho người học phát huy cao độ nội lực của 
mình, đi đôi với việc tiếp nhận một cách thông minh, hiệu quả thì cốt lõi của 
bồi dưỡng học sinh giỏi là giúp cho người học nắm được phương pháp, biết cách 
học, cách nghiên cứu, cách tư duy, cách tự đánh giá và tận dụng phương pháp 
tối ưu nhất để tìm kiếm, thu thập và xử lí thông tin để tự học và tự bồi dưỡng. 
 Trong những năm học vừa qua, cùng với sự quan tâm của Phòng GD&ĐT 
Huyện Tiên Du và BGH Nhà trường, môn Vật Lý đã được đưa vào chương trình 
 4 
 suy luận, kiểm tra, đánh giá, tính toán, biến đổi, cho hiệu quả. Sáng kiến là tài 
liệu thiết thực để giáo viên, học sinh sử dụng khi ôn luyện đội tuyển và tham gia 
kì thi học sinh giỏi Vật Lý 8 cấp Huyện, để nâng cao chất lượng và kết quả 
thi. Việc áp dụng sáng kiến vào giảng dạy giúp giáo viên dễ dàng đổi mới 
phương pháp, tiết kiệm thời gian chuẩn bị, đạt hiệu quả cao trong quá trình ôn 
thi. 
 3. Đóng góp của sáng kiến cho đơn vị, ngành 
 Giúp giáo viên dễ dàng đổi mới phương pháp, nâng cao chất lượng bồi 
dưỡng Học sinh giỏi. Giúp học sinh tự tin, hứng thú giải các bài tập chuyển 
động cơ bằng phương pháp tọa độ. 
 6 
 - Học sinh chưa định hướng được cách làm vì cho rằng đây là dạng bài 
tập khó, đặc biệt là các bài toán chuyển động cơ học. 
 - Các bài toán về hai vật chuyển động cùng chiều, ngược chiều cách nhau 
một khoảng thì khi tính khoảng cách, tính quãng đường, tính vị trí gặp nhau 
thường không được hoặc không chính xác. 
 - Bỏ qua nghiệm của bài toán cơ học. 
 - Số điểm thuộc phần cơ học thường chiếm tỉ lệ cao theo cấu trúc đề thi ( 
từ 4 đến 5 điểm/ thang 20 điểm). 
 3.Thực trạng 
 Hiện nay, chương trình bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật Lý tương đối 
nhiều kiến thức và khó. Đặc biệt, trong chuyên đề Chuyển động cơ, việc chuyển 
động của các vật gắn liền với thực tế, phải xây dựng mối quan hệ giữa các vật về 
vị trí, quãng đường, thời gian. Trong đề thi học sinh giỏi môn Vật Lý, chuyên đề 
bài tập chuyển động cơ là chuyên đề trọng tâm, chiếm điểm số tương đối trong 
các đề thi, dạng bài tập vô cùng phong phú. Khi mới tiếp cận với dạng bài tập 
này, học sinh thường gặp nhiều khó khăn về mặt định hướng phương pháp, cách 
giải. Học sinh hay mắc các lỗi khi tìm mối quan hệ về quãng đường, thời gian 
giữa các vật. Từ đó, dẫn tới học sinh hay chán học, tự ti khi học và thi Lý. Ngoài 
ra, việc học Lý cũng như học các môn học khác, còn phụ thuộc vào năng khiếu, 
tố chất của mỗi học sinh, mỗi con người. Nhiệm vụ của người dạy học không 
phải chỉ dạy chữ mà còn phải khơi lên cho các em niềm tin trong mỗi bài tập, 
mỗi hoạt động và trong cuộc sống. 
 8 
 2. Nội dung phương pháp tọa độ 
 a. Bài toán 1: Xét một vật chuyển động trong hệ qui chiếu 
 Cụ thể, các bài tập thường gặp là vật chuyển động thẳng đều và không đổi 
chiều trong quá trình chuyển động thì hệ tọa độ chọn là trục tung Ox 
 Bước 1: Chọn hệ qui chiếu chuyển động 
 + Chọn gốc tọa độ tại vị trí ban đầu. 
 +Chọn chiều dương chuyển động của vật. 
 +Chọn mốc thời gian là lúc vật bắt đầu chuyển động 
 Bước 2: Xác định vị trí của vật trên hệ qui chiếu 
 Vị trí của vật khi chuyển động phụ thuộc vào vị trí ban đầu so với gốc tọa 
độ và phụ thuộc vào thời gian mà vật chuyển động. Do đó, so với gốc O đã chọn 
ban đầu thì vị trí của vật so với gốc O được xác định: 
 = 0 + 푣. 푡 
 Trong đó : 0 là tọa độ ban đầu của vật so với gốc đã chọn 
 푣 là vận tốc của vật 
 푡 là thời gian vật chuyển động tính từ thời điểm mốc đã chọn. 
 Bước 3: Từ các dữ liệu đề bài đã cho, xử lí và tìm đại lượng cần tìm. 
 b. Bài toán 2: Xét bài toán có hai vật chuyển động trong hệ qui chiếu, xác 
định vị trí của hai vật trên trục tọa độ 
 Để giải quyết yêu cầu bài toán thông qua các bước: 
 Bước 1: Chọn hệ qui chiếu chuyển động 
 + Chọn gốc tọa độ tại vị trí ban đầu của một vật ( có thể chọn vật xuất 
phát từ bên trái của trục tọa độ) 
 +Chọn chiều dương chuyển động của vật. 
 +Chọn mốc thời gian là lúc một vật bắt đầu chuyển động ( có thể là lúc cả 
hai vật bắt đầu chuyển động nếu xuất phát từ cùng một thời điểm) 
 Bước 2: Xác định vị trí của hai vật trên hệ qui chiếu 
 Dựa trên chọn gốc tọa độ, chọn chiều dương chuyển động và mốc thời 
gian ta xác định được tọa độ vị trí của 2 vật: 
 1 = 01 + 푣1. 푡1 
 10 
 O Vị trí gặp nhau 
 3.2. Dạng 2: Xác định khoảng cách giữa hai vật sau một khoảng thời 
gian 
 Các cách hỏi thường gặp: 
 + Xác định khoảng cách giữa hai vật sau một khoảng thời gian chuyển 
động 
 + Xác định thời điểm hai vật cách nhau một đoạn là d 
 Đối với những bài toán này, gọi khoảng cách giữa hai vật trong quá trình 
chuyển động là d 
 + Xác định khoảng cách giữa hai vật sau một khoảng thời gian chuyển 
động t thì d = | 1 − 2| 
 Thay thời gian t vào biểu thức vị trí của mỗi vật và tìm khoảng cách. 
 + Xác định thời điểm hai vật cách nhau một đoạn là d thì sẽ có hai thời 
điểm vật cách nhau một đoạn là d. Đó là thời điểm trước khi hai vật gặp nhau và 
thời điểm sau khi hai vật gặp nhau. Do đó, trong toán học để giải quyết được cả 
2 trường hợp ta dùng dấu trị tuyệt đối trong quá trình xác định khoảng cách giữa 
hai vật 
 2 − 1 = 
 d = | 2 − 1| ↔ [ 
 2 − 1 = − 
 Thay biểu thức vị trí xác định tọa độ của mỗi vật vào và giải hai trường 
hợp trên, ta tìm được thời điểm cần tìm. 
 Nhận xét : Khi gắn chuyển động của các vật lên trục tọa độ thì giáo viên 
phải hướng dẫn học sinh xác định rõ vị trí ban đầu của mỗi vật, vị trí tại thời 
điểm bất kì của mỗi vật. 
 3.3. Dạng 3: Tìm thời điểm và vị trí 1 vật cách đều 2 vật còn lại khi 
chuyển động trên cùng một quĩ đạo là đường thẳng 
 Giả sử có 3 xe chuyển động trên cùng một đường thẳng là xe 1, xe 2 và xe 3. 
 12 
 a. t = ? s1 hoặc s2 = ? 
 b. t = ? để s = 20km 
 Giải theo phương pháp cũ 
a. Gọi s1, v1, t1 là quãng đường, 
vận tốc, thời gian xe máy đi từ 
A đến B. Gọi s2, v2, t2 là quãng 
đường, vận tốc, thời gian xe đạp 
đi từ B về . Gọi s là khoảng 
cách ban đầu của hai xe 
 + Do xuất phát cùng lúc nên khi gặp nhau thì thời gian chuyển động t1 = t2 
= t 
 + Ta có: s1 = v1.t = 30t (km) và s2 = v2.t = 10t (km) 
 + Do hai xe chuyển động ngược chiều nên khi gặp nhau thì: 
 s = s1+ s2 s = v1.t +v2.t 60 = 30t + 10t t = 1,5h 
 + Vậy sau 1,5h hai xe gặp nhau. Lúc đó quãng đường xe đi từ A đến B là: 
s1 = 30t = 30.1,5= 45km 
 + Quãng đường xe đi từ B đến A là: s2 = 10t = 10. 1,5 = 15km 
 + Vậy vị trí gặp nhau tại M cách A đoạn 45km hoặc cách B đoạn 15km 
 b. Gọi t là thời gian kể từ khi hai người xuất phát đến khi hai người cách 
nhau 20km. Gọi s1 và s2 lần lượt là quãng đường đi được của hai người đó. 
 TH1: Hai người cách nhau 20km trước khi gặp nhau 
 + Quãng đường đi được của người xuất phát tại A: s1 =30t (km) 
 + Quãng đường đi được của người xuất phát tại B: s2 =10t (km) 
 + Khoảng cách hai người trước khi gặp nhau là: AB = s1 + s2 + s 
 60 = 30t + 10t + 20 t = 1h 
 14 
 ↔ 30. 푡 + 10. 푡 = 60 
 ↔ 40. 푡 = 60 
 ↔ 푡 = 60: 40 
 ↔ 푡 = 1,5 (ℎ) 
 Vậy sau 1,5h hai xe gặp nhau. 
 Khi đó vị trí gặp nhau của hai người sau khi đi được 1,5h cách gốc tọa độ 
 ′
 A là 1 = 30. 푡 = 30 . 1,5 = 45 ( ) 
 Vậy vị trí gặp nhau cách gốc tọa độ A là 45km 
 b. Gọi 푡′ (h) là thời gian từ lúc hai người xuất phát đến khi hai người cách 
nhau 20km 
 Có hai thời điểm hai người cách nhau một đoạn d=20km là 
 + Trước khi gặp nhau : 
 (+) 
 1 2
 A B 
 d 
 Ta được : 2 − 1 = 
 ↔ (60 − 10푡′) − 30푡′ = 20 
 ↔ 60 − 10푡′ − 30푡′ = 20 
 ↔ 40푡′ = 40 
 ↔ 푡′ = 1 (h) (1) 
 +Sau khi gặp nhau 
 2 1 (+) 
 A B 
 d 
 Ta được: 1 − 2 = 
 ↔ 30푡′ − (60 − 10푡′) = 20 
 ↔ 30푡′ − 60 + 10푡′ = 20 
 ↔ 40푡′ = 80 
 16 
 a. Gọi s1, v1, t1 là quãng đương, vận tốc, thời gian xe máy đi từ A đến B. 
Gọi s2, v2, t2 là quãng đường, vận tốc, thời gian xe đạp đi từ B về A. Gọi s là 
khoảng cách ban đầu của hai xe. 
 + Do xuất phát cùng lúc nên khi gặp nhau thì thời gian chuyển động t1 = t2 = t 
 + Ta có: s1 = v1.t = 30t 
 s2 = v2.t = 10t 
 + Do hai xe chuyển động cùng chiều nên khi gặp nhau thì: 
 s1 = s2 + s v1.t = v2.t + s 30t = 10t + 40 t = 2h 
 + Vậy sau 2 h hai xe gặp nhau. Lúc đó quãng đường xe đi từ A là: 
 s1 = 30t = 60km 
 + Quãng đường xe đi từ B là: s2 = 10t = 10.2 = 20km 
 + Vậy vị trí gặp nhau tại M cách A đoạn 60km hoặc cách B đoạn 20km 
 b. Gọi t là thời gian kể từ khi hai người xuất phát đến khi hai người cách 
 nhau 10km. Gọi s1 và s2 lần lượt là quãng đường đi được của hai người đó. 
 TH1: Hai người cách nhau 10km trước khi gặp nhau 
 + Quãng đường đi được của người xuất phát tại A: s1 = 30t (km) 
 + Quãng đường đi được của người xuất phát tại B: s2 = 10t (km) 
 + Khoảng cách hai người trước khi gặp nhau là: s1 + s = AB + s2 
 30t + 10 = 40 + 10t t = 1,5h 
 TH2: Hai người cách nhau 10km sau khi gặp nhau 
 18