Bài 3: CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU I Mục tiêu a Về kiến thức: Viết được công thức định nghĩa và vẽ được vectơ biểu diễn vận tốc tức thời, nêu được ý nghĩ của các đại lượng vật lí công thức Nêu được định nghĩa của chuyển động thẳng biến đổi đều, nhanh dần đều, chậm dần đều Viết được công thức tính vận tốc, vẽ được đồ thị vận tốc – thời gian chuyển động thẳng, nhanh dần đều và chậm dần đều Viết được công thức tính và nêu được đặc điểm về phương, chiều và độ lớn của gia tốc chuyển động thẳng nhanh dần đều, chậm dần đều Viết được công thức tính quãng đường được và phương trình chuyển động chuyển động thẳng nhanh dần đều, chậm dần đều b Về kĩ năng: Giải được bài toán đơn giản về chuyển động thẳng biến đổi đều II Chuẩn bị Bộ TN (1 máng nghiêng dài khoảng 1m, hòn bi đường kính khoảng 1cm, đồng hồ bấm giây) III Tiến trình giảng dạy Ổn định: Kiểm tra bài cũ (4’) Viết công thức tính quãng đường được và phương trình chuyển động của chuyển động thẳng đều? Bài mới TG 1’ Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Khi xét chuyển động thẳng đều, nếu biết được vận tốc tại một điểm thì ta sẽ biết được vận tốc cả đoạn đường, đó dù ở bất kỳ vị trí nào ta cũng biết xe nhanh hay chậm Tuy nhiên nhiều trường hợp, chuyển động thẳng không đều (VD: bánh xe lăn mặt phẳng nghiêng) Vậy làm thế nào để Hoạt động 1: Tổ chức tình huống học tập - Chú ý lắng nghe, suy nghĩ Nội dung biết chuyển động đó là chuyển động gì? vận tốc ở mỗi thời điểm xác định là bào nhiêu? Giá trị đó cho ta biết điều gì? I Vận tốc tức thời Chuyển động thẳng biến đổi đều Độ lớn của vận tốc tức thời - Muốn vậy ta phải dùng khái niệm vận tốc tức thời? Vậy vận tốc tức thời là gì? - Một vật chuyển động thẳng không đều, muốn biết tại điểm M nào đó xe chuyển động nhanh hay chậm thì ta phải làm gì? 8’ - Tại phải xét quãng đường vật khoảng thời gian rất ngắn t ? Có thể áp dụng công thức nào để tính vận tốc? - Vận tốc tức thời được tính bằng công thức nào? Ý nghĩa của nó? v tốc tức thời của vật tại một điểm Hoạt động 2: Tìm hiểu khái niệm vận tốc tức thời Chuyển động thẳng biến đổi đều - Nghiên cứu SGK để trả lời: + Trong khoảng thời gian rất ngắn, t kể từ lúc ở M, xe dời được một đoạn đường - Vận tốc tức thời có phụ thuộc vào việc chọn chiều dương của hệ toạ độ hay không? - Các em hoàn thành C1 + Gợi ý: chúng ta có thể tìm quãng đường xe được 1h - Các em đọc mục SGK rồi cho biết tại nói vận tốc tức thời là một đại lượng vectơ? - Ghi nhận khái niệm vectơ vận tốc tức thời s là - Như thế để vận tốc thay đổi không đáng kể, có thể dùng công thức tính vận tốc chuyển động thẳng đều v + Cho ta biết tại điểm đó vật chuyển động nhanh hay chậm Vectơ vận t ốc tức thời Vectơ vận t ốc tức thời của vật tịa một điểm là một vectơ có gốc tại vật chuyển động, có hướng của chuyển động và có độ dại tỉ lệ với độ lớn của VTTT theo một tỉ xích nào đó Chuyển động thẳng biến đổi đều - Trong chuyển động thẳng biến đổi đều, độ lớn của vận tốc tức thời hoặc tăng đều, hoặc giảm đều theo thời gian s (1) gọi là độ lớn của vận - Chuyển động có độ lớn của vận t tốc tức thời tăng đều theo thời gian tốc tức thời của vật tại một điểm + Cho ta biết tại điểm đó vật chuyển động nhanh hay chậm - Có phụ thuộc - Cá nhân hoàn thành C1 - Các em hoàn thành C2 - Chúng ta đã nghiên cứu các đặc điểm về chuyển động thẳng đều Trong thực tế thì hầu hết các chuyển động là chuyển động biến đổi, nghĩa là chuyển động đó có vận tốc biến đổi Chúng ta có thể biết được s (1) gọi là độ lớn của vận t - Hs đọc SGK rồi trả lời câu hỏi của gv gọi là chuyển động thẳng nhanh dần đều - Chuyển động có độ lớn của vận tốc tức thời giảm đều theo thời gian gọi là chuyển động thẳng chậm dần đều * Chú ý: Khi nói vận tốc của vật tại vị trí hoặc thời điểm nào đó, ta hiểu là vận tốc tức thời điều này bằng cách đo vận tốc tức thời ở các thời điểm khác quỹ đạo chuyển động - Thế nào gọi là chuyển động thẳng biến đổi đều? - Cá nhân hs làm C2 + Quỹ đạo của chuyển động? Độ lớn của vận tốc tức thời thay đổi thế nào quá trình chuyển động? - Có thể phân chuyển động thẳng biến đổi đều thành các dạng chuyển động nào? - Gv tóm lại khái niệm chuyển động thẳng biến đổi * Chú ý: Khi nói vận tốc của vật tại vị trí hoặc thời điểm nào đó, ta hiểu là vận tốc tức thời - Tiến hành TN với hòn bị lăn máng nghiên Lấy số liệu để tính vận tốc tức thời tại một điểm bất kỳ máng nghiêng - Nghiên cứu SGK để trả lời các câu hỏi của gv - Các em có nhận xét gì về kết quả tính được - Cụ thể là vận tốc tức thời tại các điểm khác thì ntn? - Giá trị này tăng quá trình chuyển động - Để mô tả tính chất nhanh hay chậm của chuyển động thẳng đều thì chúng ta dùng khái niệm vận tốc - Có thể phân chuyển động thẳng biến đổi đều thành chuyển động thẳng nhanh dần đều và chuyển động thẳng chậm dần đều - Đối với chuyển động thẳng biến đổi thì có dùng được khái niệm vận tốc để mô tả tính chất nhanh hay chậm của chuyển động không? - Vậy chúng ta đưa vào một khái niệm mới đó là gia tốc Vậy gia tốc được tính thế nào? (thảo luận nhóm) II Chuyển động thẳng nhanh dần đều Gia tốc chuyển động thẳng nhanh dần đều a Khái niệm gia tốc: Hoạt động 3: Nghiên cứu khái niệm gia tốc chuyển động thẳng nhanh dần đều a v (2) Gia tốc của chuyển t động là đại lượng xác định bằng thương số giữa độ biến thiện vận - Chú ý các em tính tỉ số giữa độ tăng của vận tốc khoảng thời gian bất kì - Quan sát Gv tiến hành TN, ghi lại kết quả tốc và khoảng thời gian vận tốc biến thiên - Tiến hành tính vận tốc tức thời từng thời điểm máng nghiêng v  v  v0 độ biến thiên (tăng) - Vận tốc tức thời tăng - Tỉ số đó là đại lượng không đổi nên nó được gọi là gia tốc của chuyển động, và kí hiệu bằng chữ a 10’ - Khác vận tốc khoảng thời gian t ( t  t  t0 ) - Gia tốc chuyển động cho biết vận tốc biến thiên nhanh hay chậm theo thời gian Có đơn vị là m/s2 - Vậy biểu thức của gia tốc thế nào? Từ đó phát biểu khái niệm gia tốc? Cho biết đơn vị của nó? (thảo luận) b Vectơ gia tốc Vì vận tốc là đại lượng vectơ nên gia tốc cũng là đại lượng vectơ r r r r v  v0 v a  t  t0 t - (Thảo luận) Dựa vào biểu thức gia tốc, hãy cho biết gia tốc là đại lượng vô hướng hay đại lượng vectơ? Vì sao? - Nếu là đại lượng vectơ thì phương, chiều của nó thế nào? (cụ thể là chuyển động nhanh dần đều) - Vậy biểu thức của vectơ gia tốc ntn? - Em hãy cho biết chuyển động thẳng đều thì gia tốc có độ lớn bằng bao nhiêu? (gợi ý: chuyển động đều thì vận tốc ntn?) - Chúng ta dựa vào biểu thức gia tốc để xây dựng nên công thức tính vận tốc chuyển động thẳng nhanh dần đều - Thảo luận để xây dựng công thức vận tốc chuyển động thẳng nhanh dần đều r v0 - Không; Vì vận tốc thay đổi r v0 - Hs thảo luận để xây dựng biểu thức của gia tốc v  v v0 độ biến thiên (tăng) vận tốc t  t  t0 khoảng thời gian v v  v0  t t  t0 - Không nhìn SGK, tập trung nhóm thảo luận Vậy: a  v (2) Gia tốc của t chuyển động là đại lượng xác định bằng thương số giữa độ biến thiện r a r v r v Khi vật CĐTNDĐ, vectơ gia tốc có gốc ở vật chuyển động, có phương và chiều trùng với phương và chiều của vectơ vận tốc và độ dại tỉ lệ với độ lớn của gia tốc theo một tỉ xích nào đó vận tốc và khoảng thời gian vận tốc biến thiên Có đơn vị là m/s2 - TL nhóm: Vì gia tốc phụ thuộc vào vận tốc Nên gia tốc là đại lượng vectơ r - Vì v>v0 nên v cùng phương, r r r chiều với v và v0 Vectơ a cùng r phương, chiều với v , nên nó cùng phương, chiều với vectơ vận tốc - Vậy chúng ta có thể biểu diễn vận tốc tức thời của CĐTNDĐ bằng đồ thị được không? Có dạng thế nào? - Chúng ta sử động hệ trục toạ độ thế nào? - Tương tự bài trước các em về nhà tự vẽ đồ thị biểu diễn sự biến thiên của vận tốc tức thời theo thời gian Rồi hoàn thành C3 r v0 r v Vận tốc của CĐTNDĐ a Công thức tính vận tốc Từ biểu thức gia tốc r v0 r a r v r r r r v  v0 v a  (2’) t  t0 t - HS thảo luận rồi trả lời a v v  v0  (*) t t  t0 + Ta lấy gốc thời gian ở thời điểm t0 (t0 = 0)  t  t + Thay vào (*): a  v  v0  at - Hãy cho biết công thức tốc độ trung bình chuyển động? - Đối với CĐTNDĐ, vì độ lớn vận tốc tăng đều theo thời gian, nên người ta chứng minh được công thức tính tốc độ trung bình: vtb  v0  v - Kết hợp với công thức vận tốc các em có thể tìm công thức tính quãng đường được CĐTNDĐ - Từng em hoàn thành C4, - Các em tự tìm mối quan hệ giữa gia tốc, vận tốc và quãng đường được [gợi ý: từ biểu thức (2) & (4)] Hoạt động 4: Nghiên cứu khái niệm vận tốc chuyển động thẳng nhanh dần đều v  v0 suy t (3) gọi là công thức tính vận tốc Cho ta biết vận tốc của vật ở những thời điểm khác b Đồ thị vận tốc – thời gian - TL nhóm: + Từ biểu thức gia tốc a v v  v0  (*) t t  t0 + Ta lấy gốc thời gian ở thời điểm t (t0 = 0)  t  t + Thay vào (*): a  v  v0 suy t (3) gọi là công thức Công thức tính quãng đường được của CĐTNDĐ tính vận tốc Cho ta biết vận tốc của vật ở những thời điểm khác Từ công thức tính tốc độ trung v  v0  at bình của chuyển động thẳng đều - Sử dụng hệ trục toạ độ có trục tung là vận tốc, trục hoành là thời gian - Từng em hoàn thành C3 vtb  Đối với CĐTNDĐ, vì độ lớn vận tốc tăng đều theo thời gian, nên người ta chứng minh được công thức tính tốc độ trung bình: vtb  5’ Hoạt động 5: Xây dựng công thức tính quãng đường CĐTNDĐ và mối quan hệ a, v, v0, s vtb  vtb  s t v0  v v  v0  at Suy ra: s  v0t  at (4) gọi là công thức tính quãng đường được của CĐTNDĐ - Từng em hoàn thành C4, - Hs tự tìm mối quang hệ: ………… v2  v02  2as (5) s t v0  v v0 là vận tốc đầu; v là vận tốc cuối Ta có: v  v0  at Suy ra: s  v0t  at (4) gọi là công thức tính quãng đường được của CĐTNDĐ Công thức liên hệ giữa gia tốc, vận tốc, quãng đường được của CĐTNDĐ Từ (3) và (4) ta suy ra: v2  v02  2as (5) 7’ 5’ Hoạt động :Củng cố, dặn dò - Viết công thức vận tốc tức thời của vật chuyển động tại điểm quỹ đạo? Vectơ VTTT tại điểm chuyển động thẳng được xác định thế nào? - Cho biết khái niệm của chuyển động thẳng biến đổi? CĐTNDĐ? - Viết công thức tính vận tốc, gia tốc, quãng đường được và mối quan hệ giữa chúng CĐTNDĐ? - Về nhà làm BT và chuẩn bị tiếp phần còn lại của bài IV Rút kinh nghiệm ... nhanh dần đều Gia tốc chuyển động thẳng nhanh dần đều a Khái niệm gia tốc: Hoạt động 3: Nghiên cứu khái niệm gia tốc chuyển động thẳng nhanh dần đều a v (2) Gia tốc của... lượng không đổi nên nó được gọi là gia tốc của chuyển động, và kí hiệu bằng chữ a 10 - Khác vận tốc khoảng thời gian t ( t  t  t0 ) - Gia tốc chuyển động cho biết vận