Bài 5. PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU A. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Hiểu rõ phương trình chuyển động là công thức biểu diễn tọa độ của một chất điểm theo thời gian. - Biết thiết lập phương trình chuyển động từ công thức vận tốc bằng phép tính đại số và nhờ đồ thị vận tốc. - Nắm vững các công thức liên hệ giữa độ dời, vận tốc và gia tốc. - Hiểu rõ đồ thị của phương trình chuyển động biến đổi đều là một phần của parabol. - Biết áp dụng các công thức tọa độ, vận tốc để giải các bài toán chuyển động của một chất điểm, của hai chất điểm chuyển động cùng chiều hoặc ngược chiều. 2. Kỹ năng - Vẽ đồ thị của phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều. - Giải bài toán về chuyển động của một chất điểm, của hai chất điểm, chuyển động cùng chiều hoặc ngược chiều. B. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên - Các câu hỏi, ví dụ về chuyển động thẳng đều và chuyển động biến đổi đều. - Biên soạn câu hỏi 1-2 SGK dưới dạng trắc nghiệm 2. Học sinh - Công thức vận tốc trong chuyển động biến đổi đều, cách vẽ đồ thị 3. Gợi ý ứng dụng CNTT - GV có thể soạn các câu hỏi trắc nghiệm kiểm tra bài cũ, câu hỏi về đồ thị vận tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều. - Lập bảng so sánh chuyển động thẳng đều và chuyển động thẳng biến đổi đều. - Mô phỏng cách vẽ đồ thị tọa độ theo thời gian của chuyển động thẳng biến đổi đều và chuyển động đều. - Sưu tầm các đoạn video về chuyển động thẳng biến đổi đều C. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 ( phút): kiểm tra bài cũ Hướng dẫn của GV Hoạt động của HS -Đặt câu hỏi cho HS -Yêu cầu 1 HS lên bảng vẽ dạng đồ thị -Nhận xét các câu trả lời -Vận tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều -Cách vẽ đồ thị. Đồ thị vận tốc theo thời gian? -Nhận xét trả lời của bạn Hoạt động 2 ( phút): Thiết lập phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều Hướng dẫn của GV Hoạt động của HS Nội dung -Cho HS đọc phần 1.a SGK, yêu cầu HS chứng minh công thức (5.3) -Gợi ý: Chọn hệ quy chiếu, cách lập luận. -Nêu câu hỏi C 1,hướng dẫn cách tính độ dời. -Đặt vấn đề HS đưa ra công thức(5.3). -Ý nghĩa của phương trình. -Đọc phần 1.a SGK.Trả lời câu hỏi C1. -Xem đồ thị H 5.1 tính độ dời của chuyển động -Lập công thức (5.3),phương trình của chuyển động thẳng biến đổi đều -Ghi nhận:Tọa độ là một hàm bậc của hai thời gian 1. Phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều a) Thiết lập phương trình Giả sử ban đầu khi t 0 = 0, chất điểm có tọa độ x = x 0 và vận tốc v = v 0 . Tại thời điểm t, chất điểm có tọa độ x vận tốc v. Ta cần tìm sự phụ thuộc của tọa độ x vào thời gian t. Ta đã có công thức sau đây: v = v 0 + at (5) Vì vận tốc là hàm bậc nhất của thời gian, nên khi chất điểm thực hiện độ dời x-x 0 trong khoảng thời gian t-t 0 = t thì ta có thể chứng minh được rằng độ dời này bằng độ dời của chất điểm chuyển động thẳng đều với vận tốc bằng trung bình cộng của vận tốc đầu v 0 và vận tốc cuối v, tức là bằng 2 0 vv  . Vậy ta có: t vv xx 2 0 0   (6) Thay v bằng công thức (5) và viết lại công thức (6) ta được: 2 00 2 1 attvxx  (7) Đây là phương trình chuyển động của chất điểm chuyển động thẳng biến đổi đều. Theo phương trình này thì tọa độ x là một hàm bậc hai của thời gian t. Hoạt động 3 ( phút):Vẽ dạng phương trình của chuyển động thẳng biến đổi đều. Hướng dẫn của GV Hoạt động của HS Nội dung -Yêu cầu HS vẽ đồ thị. -Hướng dẫn cách vẽ. -Nhận xét dạng đồ thị -Vẽ đồ thị t > 0 (trường hợp chuyển động không có vận tốc đầu). H 5.2 SGK. - Ghi nhận: Đồ thị là một phần của parabol. b) Đồ thị tọa độ của chuyển động thẳng biến đổi đều Đường biểu diễn phụ thuộc vào tọa độ theo thời gian là một phần của đường parabol. Dạng cụ thể của nó tùy thuộc các giá trị của v 0 và a. Trong trường hợp chất điểm chuyển động không có vận tốc đầu (v 0 = 0), phương trình có dạng sau: 2 0 2 1 atxx  với t > 0 Đường biểu diễn có phần lõm hướng lên trên nếu a>0, phần lõm hướng xuống dưới nếu a<0 c) Cách tính độ dời trong chuyển động thẳng biến đổi đều bằng đồ thị vận tốc theo thời gian Hoạt động 4 ( phút): Thiết lập công thức liên hệ giữa độ dời, vận tốc và gia tốc. Hướng dẫn của GV Hoạt động của HS -Cho HS đọc SGK. -Hướng dẫn HS tìm mối liên hệ -Nhận xét trường hợp đặc biệt. -Đọc phần 2 SGK. Từ công thức (5.1), lập luận để tìm được công thức liên hệ (5.4). - Ghi nhận trường hợp đặc biệt (công thức (5.5) và (5.6) SGK). Hoạt động 5 ( phút): Vận dụng, củng cố Hướng dẫn của GV Hoạt động của HS -Nêu câu hỏi. Nhận xét câu trả lời của các nhóm. -Yêu cầu: HS trình bày đáp án. -Đánh giá, nhận xét kết quả giờ dạy -Thảo luận nhóm trả lời các câu hỏi trắc nghiệm nội dung câu 1,2 (SGK) -Làm việc cá nhân giải bài tập 2,3 (SGK). -Ghi nhận kiến thức: Cách thiết lập phương trình chuyển động từ đồ thị vận tốc theo thời gian, mối liên hệ giữa độ dời, vận tốc và gia tốc. Hoạt động 6 ( phút): Hướng dẫn về nhà Hướng dẫn của GV Hoạt động của HS -Nêu câu hỏi và bài tập về nhà. -Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau -Ghi câu hỏi và bài tập về nhà -Những sự chuẩn bị cho bài sau . gian của chuyển động thẳng biến đổi đều và chuyển động đều. - Sưu tầm các đoạn video về chuyển động thẳng biến đổi đều C. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 ( phút): kiểm tra bài cũ. hỏi trắc nghiệm kiểm tra bài cũ, câu hỏi về đồ thị vận tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều. - Lập bảng so sánh chuyển động thẳng đều và chuyển động thẳng biến đổi đều. - Mô phỏng cách vẽ. là phương trình chuyển động của chất điểm chuyển động thẳng biến đổi đều. Theo phương trình này thì tọa độ x là một hàm bậc hai của thời gian t. Hoạt động 3 ( phút):Vẽ dạng phương trình