Khóa luận Xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn nhằm kiểm tra đánh giá chất lượng kiến thức chương Các định luật bảo toàn của học sinh lớp 10 THPT (cơ bản)

các mục tiêu này. * Để thấy được ưu điểm và nhược điểm của các hình thức kiểm tra đánh giá; Ở chương này chúng tôi đã hệ thống lại các phương pháp kiểm tra, đánh giá; Trong đó đặc biệt chú trọng tới cơ sở lí luận và kĩ thuật xây dựng câu hỏi trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn cụ thể là: - Ưu, nhược điểm của trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn. - Cách tiến hành soạn thảo câu hỏi trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn. - Cách chấm bài và xử lí điểm, đánh giá kết quả bài trắc nghiệm đã soạn. - Các chỉ số thống kê để đánh giá độ tin cậy của bài trắc nghiệm. * Tất cả những điều đã trình bày ở trên, chúng tôi vận dụng để xây dựng câu hỏi trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn nhằm kiểm tra đánh giá chất lượng kiến thức chương “Từ trương” của học sinh lớp 11 PTTH mà nội dung nghiên cứu cụ thể sẽ được trình bày cụ thể ở chương sau. CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN NHIỀU LỰA CHỌN CHƯƠNG: “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” VẬT LÝ 10 THPT (NÂNG CAO) 1. Đặc điểm cấu trúc nội dung chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 THPT (nâng cao) 1.1. Đặc điểm nội dung chương “Các định luật bảo toàn” Chương “Các định luật bảo toàn” là chương thứ 4 của Vật lý 10 THPT (nâng cao). Nó đề cập đến các vấn đề sau: 1. Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng 2. Công và công suất 3. Động năng 4. Thế năng 5. Cơ năng. Định luật bảo toàn cơ năng Các khái niệm được đưa ra trong chương trình này như “ xung lượng”, “ công”, “ năng lượng” là những khái niệm quan trọng và xuyên suốt chương Vật lý. Việc nắm vững các khái niệm, hiện tượng trong chương này sẽ giúp học sinh có cơ sở vững chắc để lĩnh hội các kiến thức của chương tiếp theo. Đồng thời giúp các em nắm vững các kiến thức trong chương trình Vật lý 11, 12 và các ứng dụng cơ bản của định luật bảo toàn động lượng, định luật bảo toàn cơ năng trong tực tiễn đời sống 1.2. Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Các định luật bảo toàn” Xung lượng của lực Định luật II Newton công Công suất Động lượng Động năng Thế năng Hấp dẫn Đàn hồi Định luật bảo toàn động lượng Ứng dụng Hệ kín Cơ năng Định luật bảo toàn cơ năng Bài toán va chạm mềm Chuyển động bằng phản lực Với vật chuyển động dưới tác dụng của lực hấp dẫn Với vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi 2. Nội dung về kiến thức, kỹ năng học sinh cần có sau khi học 2.1. Nội dung về kiến thức Sau khi học xong chương này, học sinh cần nắm được những nội dung kiến thức sau: 2.1.1. Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng * Định nghĩa động lượng: Động lượng của một vật chuyển động là đại lượng đo bằng tích của khối lượng và vận tốc của vật. + Biểu thức: + Đơn vị của động lượng: Kg.m/s + Nêu được hệ quả: Nếu lực có cường độ đủ mạnh tác dụng lên một vật trong một khoảng thời gian hữu hạn có thể làm cho động lượng của vật biến thiên. + Từ định luật II Niutơn suy ra được định lý biến thiên động lượng: Độ biến thiên động lượng của một vật trong một khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó. - Phát biểu được đinh luật bảo toàn động lượng đối với hệ vật: Véctơ tổng động lượng của hệ kín được bảo toàn: 2.1.2. Công và công suất - Phát biểu được định nghĩa công của một lực: Công A do lực không đổi thực hiện là một đại lượng đo bằng tích độ lớn của lực và hình chiếu của độ dời điểm đặt trên phương của lực: Trong đó: là góc hợp bởi phương của lực và hướng của độ dời s. - Phát biểu được định nghĩa và ý nghĩa của công suất: + Định nghĩa: Công suất là đại lượng có giá trị bằng thương số giữa công A và thời gian t cần để thực hiện công ấy. + Ý nghĩa: Dùng khái niệm công suất để biểu thị tốc độ thực hiện công của một vật. 2.1.3. Động năng - Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của động năng: Động năng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là năng lượng mà vật đó có được do nó đang chuyển động và được xác định bằng biểu thức: + Đơn vị: J hoặc Kg.m/s2 + Phát biểu được trong điều kiện nào động năng của vật biến đổi: Động năng của một vật biến thiên khi các lực tác dụng lên vật sinh công. 2.1.4. Thế năng - Phát biểu được định nghĩa thế năng trọng trường + Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa trái đất và vật; nó phụ thuộc vào vị trí của vật trọng trường. Biểu thức: + Đơn vị đo: Jun (J) - Viết được công thức tính thế năng đàn hồi: - Viết được công thức liên hệ giữa công của trọng lực và sự biến thiên thế năng. 2.1.5. Cơ năng. Định luật bảo toàn cơ năng + Cơ năng của một vật là tổng động năng và thế năng của vật + Biểu thức: + Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường: Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trong lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn. Hệ thứchằng số + Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng của vật dưới tác dụng của lực đàn hồi lò xo: Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì trong quá trình chuyển động của vật, cơ năng được tính bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật là một đại lượng bảo toàn Hệ thức: hằng số 2.2. Các kỹ năng cơ bản học sinh cần rèn luyện - Vận dụng được định luật bảo toàn động lượng để giải bài toán va chạm phần mềm giải thích được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực - Vận dụng biểu thức, - Áp dụng được các công thức: - Nêu ví dụ về những vật có khả năng sinh công - Áp dụng được các công thức tính thế năng hấp dẫn và tính thế năng đàn hồi tương ứng với việc chọn gốc thế năng. - Vận dụng được định luật bảo toàn cơ năng để giải các bài toán chuyển động của một vật. - Kỹ năng vận dụng các kiến thức toán học như: cộng véctơ, tính giá trị lượng giác của góc. - Kỹ năng phán đoán suy luận. 3. Các sai lầm phổ biến của học sinh Đây là một phần kiến thức tương đối khó, đòi hỏi khả năng tư duy và tổng hợp cao, nên học sinh gặp nhiều khó khăn khi lĩnh hội kiến thức này. * Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng - Thường nhớ sai công thức động lượng từ véctơ sang độ lớn - Lúng túng khi xác định chiều động lượng của vật. - Hiểu chưa đầy đủ về va chạm mềm - Chưa nắm rõ nguyên tắc chuyển động bằng phản lực nên không phân biệt được chuyển động bằng phản lực với chuyển động dưới tác dụng của ngoại lực tuân theo định luật III Niutơn. - Không hiểu được động lượng cũng có tính tương đối. * Công và công suất - Gặp khó khăn khi xác đinh giá trị lượng giác của góc hợp giữa phương của lực tác dụng và phương chuyển động. - Hiểu không đầy đủ về công cản - Hiểu không đầy đủ về công suất * Động năng Hiểu không rõ động năng có tính tương đối Gặp khó khăn khi áp dụng công thức định lý biến thiên động năng * Thế năng Thường không để ý tới việc chọn mốc thế năng khi giải bài tập * Cơ năng . Định luật bảo toàn cơ năng Gặp khó khăn khi xác định cơ năng do những sai lầm khi tính động năng và thế năng. Gặp khó khăn khi áp dụng định luật bảo toàn cơ năng do không hiểu đầy đủ về phạm vi áp dụng. 4. Xây dựng hệ thống câu hỏi theo phương pháp trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn chương “Các đinh luật bảo toàn” Vật lý 10 THPT (nâng cao) Ở đây chúng tôi soạn thảo một hệ thống câu hỏi theo phương pháp trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn chương “ Các đinh luật bảo toàn”, mỗi câu hỏi có 4 lựa chọn trong đó chỉ có một lựa chọn đúng. Các mồi được xây được trên sự phân tích những sai lầm của học sinh khi học xong chương này. Hệ thống các câu hỏi này có thể để dùng làm bài kiểm tra 15 phút, 1 tiết hoặc các bài kiểm tra đầu giờ, cuối giờ để đánh giá chất lượng kiến thức của học sinh sau khi học xong chương “ Các định luật bảo toàn”. Tùy mục đích kiểm tra và đối tượng kiểm tra mà giáo viên chọn số lượng và câu hỏi cụ thể nào. Thậm chí có thể dùng hệ thống câu hỏi như là các bài tập giao cho học sinh, giúp họ tự kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của bản thân. Nghiên cứu về cách phân loại các hoạt động nhận thức vận dụng vào phạm vi nghiên cứu đề tài, chúng tôi chỉ quan tâm đến ba trình độ nắm vững tri thức: nhận biết, hiểu, vận dụng. * Mục tiêu của từng đơn vị kiến thức trong chương “các định luật bảo toàn”: Do trình độ nhận thức còn hạn chế và thời gian nghiên cứu không cho phép nên tôi chỉ nghiên cứu những mục tiêu cơ bản phù hợp với yêu cầu cần đạt được khi dạy và học chương các định luật bảo toàn trong chương trình Vật lý 10. Các bài nghiên cứu được chia làm ba đơn vị kiến thức với mục tiêu như sau: Bài 23: Động lượng . Định luật bảo toàn động lượng Mục tiêu cần đạt được Nhớ Hiểu Vận dụng 1. Trình bày khái niệm xung lượng: Khi một lực tác dung lên vật trong khoảng thời gian thì tích được định nghĩa là xung lượng của lực trong khoảng thời gian ấy. 2. Phát biểu định nghĩa động lượng: Động lượng của một vật khối lượng m đang chuển động với vận tốc là đại lượng được xác định bởi công thức: - Thuộc lòng đơn vị động lượng: Đơn vị động lượng là kg.m/s - Xác đinh hệ quả: lực với cường độ đủ mạnh tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian ngắn có thể làm cho động lượng của vật biến thiên. 3. Phát biểu độ biến thiên động lượng: Độ biến thiên động lượng của một vật trong khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó 4. Phát biểu định nghĩa hệ cô lập: Một hệ nhiều vật được gọi à hệ cô lập khi không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc các ngoại lực cân bằng nhau. - Hệ quả: Trong một hệ cô lập chỉ có các nội lực này đối nhau từng đôi một. 5. Phát biểu định luật bảo toàn động lượng: Động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn: = hằng số - Định luật bảo toàn động lượng được áp dụng khi hệ vật là hệ cô lập, giá trị của các đại lượng là xét đối với với hệ quy chiếu quán tính. 6. Nhận đạng được va chạm mềm: Một vật đang chuyển động tương tác với một vật khác đang đứng yên, sau tương tác hai vật nhập lại thành một và chuyển động cùng với vận tốc. 7. Nhận dạng được chuyển động bằng phản lực: Xuất hiện do tương tác bên trong mà một bộ phận của vật tách ra khỏi vật chuyển động theo một chiều, phần còn lại chuyển động theo chiều ngược lại. 1. Nhận biết tính chất: Một lực có độ lớn đáng kể tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian ngắn có thể gây ra biến đổi đáng kể trạng thái chuyển động của vật. 2. Xác định tính chất của xung lượng: Xung lượng của lực là một đại lượng véctơ có cùng phương và cùng chiều với phương và chiều của lực tác dụng. 3. Xác định tính chất của động lượng: Động lượng là một véctơ cùng hướng với vận tốc của vật. 4. Nhận biết được công thức của định luật bảo toàn động lượng trong các trường hợp khác nhau: 5. Chứng minh công thức tính động lượng: Một lực không đổi tác dụng lên một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc . Trong khoảng thời gian tác dụng vận tốc của vật biến đổi thành nghĩa là vật đã có gia tốc: Theo định luật II Newton ta có: - Vế phải là xung lượng của lực trong khoảng thời gian , còn vế trái xuất hiện độ biến thiên của đại lượng được gọi là động lượng của vật. 6. Phân biệt được va chạm mềm, va chạm đàn hồi và chuyển động bằng phản lực. 1. Áp dụng cách viết thứ hai của đinh luật II Newton để giải các bài tập có liên quan. 2. Áp dụng công thức tính động lượng và độ biến thiên động lượng để tình toán giá trị động lượng hoặc các giá trị khác trong mọi trường hợp theo yêu cầu bài toán. 3. Liên hệ các tính chất của hệ cô lập để xác đinh hệ cô lập và hệ không co lập. 4. Vận dụng định luật bảo toàn động lượng để giải các bài toán về va chạm và bài toán chuyển động bằng phản lực. 5. Giải thích được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực. Bài 24: công và công suất Mục tiêu cần đạt được Nhớ Hiểu Vận dụng 1. Phát biểu được định nghĩa công của một lực trong trường hợp tổng quát: khi lực không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc thì công thực hiện bởi lực đó được tính theo công thức: - Đơn vị: Jun(J) với - Ngoài ra công A còn có các đơn vị khác là: kJ 2. Nhận biết ý nghĩa của công âm: Khi góc giữa hướng của lực và hứng chuyển dời là góc tù thì lực có tác dụng cản trở chuyển động và công do lực sinh ra được gọi là công cản hay công âm. 3. Thuộc lòng sự phụ thuộc của công vào giá trị của góc - Khi thì , khi đó A được gọi là công phát động. - Khi thì , khi đó A được gọi là công cản. - Khi thì , khi đó lực không sinh công. - Khi thì công A là công cản có giá trị lớn nhất. - Khi thì vật thực hiện công lớn nhất. 4. Phát biểu được định nghĩa công suất: Công suất là đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian. - Đơn vị: Jun/giây (J/s)hay Oát (w) với . Ngoài ra người ta còn dùng đơn vị: 5. Nhận biết ý nghĩa vật lý của công suất: Để so sánh khả năng thực hiện công của các máy móc khác nhau trong cùng một thời gian người ta dùng đại lượng công suất. 1. Công thức tính công là công thức tổng quát cho phép xác định công của lực tác dụng trong trường hợp phương của lực và đường đi không trùng nhau. 2. Phân biệt được công thức tính công trong các trường hợp: - Trường hợp khi lực cùng phương với đường đi thì công được tính - Trường hợp lực tác dụng lên vật là trọng lực thì công được tính với h là độ cao mà vật di chuyển. - Trường hợp lực tác dụng lên vật là lực đàn hồi thì công được tính với là độ dãn hoặc nén của vật. 3. Tóm tắt lại các đặc điểm cần nhớ trong công thức tính công: - Lực trong các công thức trên có độ lớn không đổi theo thời gian. - Giá của công phụ thuộc vào độ lớn của lực F, góc hợp bởi lực và phương ngang, quãng đường đi s. - Giá trị của công phụ thuộc vào hệ quy chiếu. - khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì công A chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của vật mà không phụ thuộc vào dạng đường đi. 4. So sánh công suất của các máy móc thiết bị, cho biết loại máy nào sử dụng có lợi hơn. 1.Vận dụng các công thức tính công và công thức tính công suất để giải các bài tập trong sách giáo khoa và các bài tập tương tự. 2. Xác định tính chất công trong các trường hợp. 3. Tính toán công suất của một máy thực hiện được một công trong thời gian là Bài 25: Động năng Mục tiêu cần đạt được Nhớ Hiểu Vận dụng 1. Trình bày khái niệm động năng: Động năng của một vật là dạng năng lượng có được do chuyển động. 2. Phát biểu định nghĩa động năng: Động năng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là năng lượng mà vật có được do nó đang chuyển động và được xác định theo công thức: Đơn vị: Jun (J) 3. Phát biểu định lý biến thiên động năng: Độ biến thiên động năng của vật bằng công lực do vật sinh ra trên quãng đường dịch chuyển: - Trường hợp vật đang đi chuyển dưới tác dụng của lực từ vị trí có động năng đến động năng có vị trí thì công do lực sinh ra được tính: - Hệ quả: + Khi vật tác dụng lên vật sinh công dương thì động năng của vật tăng (tức là vật sinh công âm). + Khi vật tác dụng lên vật sinh công âm thì động năng của vật giảm ( tức là vật sinh công dương). 5. Nhận biết động năng của vật phụ thuộc các yếu tố: - Động năng của vật càng lớn khi khối lượng và vận tốc chuyển động của vật càng lớn. - Động năng của vật có tính tương đối, giá trị của nó phụ thuộc vào mốc để tính vận tốc. 1. Nhận biết các dạng khác nhau của năng lượng: mọi vật xung quanh đều mang năng lượng, khi một vật mang tương tác với vật khác thì giữa chúng có trao đổi năng lượng. Quá trình trao đổi năng lượng diễn ra dưới những dạng khác nhau: thực hiện công, truyền nhiệt, phát ra các tia mang năng lượng... 2. Chứng minh công thức tính động năng: Một vật khối lượng m chuyển động dưới tác dụng của một lực không đổi và vật đó chuyển động theo giá của lực . Giả sử trong khoảng thời gian xác định dưới tác dụng của lực vật đi được quãng đường s và có vận tốc biến thiên từ đến . - Vì lực không đổi nên gia tốc chuyển động của vật: không đổi (1), nghĩa là vật chuyển động thẳng biến đổi đều. Với chuyển động này ta có công thức: Hay - Xét trường hợp vật bắt đầu từ trạng thái nghỉ () dưới tác dụng của lực đặt tới trạng thái có vận tốc ta có : - Vế trái biểu thị năng lượng mà vật thu được trong quá trình sinh công của lực được gọi là động năng. 3. Giải thích được các ví dụ về những vật có động năng sinh công: Khi một vật có động năng thì vật có thể tác dụng lực lên vật khác và sinh công. - Ví dụ: Viên đạn đang bay xuyên vào gỗ, dòng nước lũ đang chảy mạnh cuốn trôi cây cối, búa đang chuyển động đập vào đinh.... 1. Chứng minh được các vật có mang năng lượng, giải thích được sự tồn tại của các dạng năng lượng khác nhau trong các trường hợp khác nhau. 2. Tính toán được động năng của các vật trong những trường hợp đơn giản. 3.Vận dụng định lý biến thiên động năng để giải các bài tập trong sách giáo khoa và các dạng bài tập tương tự. 4. Sử dụng công thức tính động năng và độ biến thiên động năng để giải các bài toán về chuyển động của vật, tìm các đại lượng như khối lượng, vận tốc, lực tác dụng, công sinh ra ... theo yêu cầu của bài toán. Bài 26: Thế năng Mục tiêu cần đạt được Nhớ Hiểu Vận dụng 1. Trình bày khái niệm trọng trường: Mọi vật xung quanh trái đất đều chịu tác dụng của lực hấp dẫn do trái đất gây ra, lực này gọi là trọng lực. Ta nói rằng xung quanh trái đất tồn tại một trọng trường. - Biểu hiện của trọng trường là sự xuất hiện của trọng lực tác lên một vật khối lượng m đặt tại một vị trí bất kỳ trong khoảng thới gian nào đó có trọng trường. - Công thức trọng lực của một vật khối lượng m: với là gia tốc trọng trường. 2. Trình bày khái niệm trọng trường đều: trong khoảng không gian không quá rộng thì véctơ gia tốc trọng trường tại mọi điểm có phương song song, cùng chiều và cùng độ lớn. Ta nói không gian đó có trọng trường đều. 3. Phát biểu định nghĩa thế năng trọng trường: Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái đất và vật, nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường. - Thuộc lòng biểu thức tính thế năng trọng trường: khi một vật khối lượng m đặt ở độ cao z so với mặt đất (trong trọng trường của mặt đất) thì thế năng trọng trường của vật được định nghĩa bằng công thức.................... - Theo công thức trên thì thế năng ngay trên mặt đất bằng 0 (vì z=0) ta nói mặt đất được chọn làm mốc (hay gốc) thế năng. - Thông thường ta lấy mặt đất làm mốc để tính độ cao. Nhưng cũng có thể tính độ cao 1. Phân biệt được các dạng thế năng: dựa vào lực tác dụng lên vật mà ta có các dạng thế năng khác nhau. - Thế năng hấp dẫn: Lực tác dụng lên vật làm cho vật dịch chuyển và sinh ra công là trọng lực. - Thế năng đàn hồi: Lực tác dụng lên vật làm cho vật bị biến dạng đàn hồi là lực đàn hồi. 2. Chứng tỏ được sự tồn tại của năng lượng dưới dạng thế năng và có thể sinh công trong các trường hợp. - Ví dụ: Thẻ một búa máy từ độ cao h rơi xuống đập vào cọc làm cho cọc đi sâu vào đất một đoạn s. Vậy búa máy năng lượng đó là thế năng và đã sinh công, khi độ cao z càng lớn thì độ sâu s càng dài. 3.chứng minh sự liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực: Một vật khối lượng m rơi tự do từ điểm M có độ cao ZM tới điểm N có độ cao ZN ta có: A = P.Z = mg(ZM - ZN) = mg ZM - mg ZN - Theo định nghĩa thế năng ta có: Wt (M) = mg ZM Wt (N) = mg ZM => A = Wt (M) - Wt (N) - Thực nghiệm và lý thuyết đã chứng minh rằng công thức trên vẫ đúng trong trường hợp hai điểm M, N ở vị trí bất kỳ không cùng trên một đường thẳng đứng, vật đang xét chuyển dời theo một đường bất kỳ. 4. Chứng minh công thức thế năng đàn hồi: xét một lò xo đàn hồi có độ cứng k, một đầu gắn và một vật, đầu kia giữ cố định. - Khi lò xo bị biến dạng lò xo tác dụng vào vật lực đàn hồi tuân theo định luật Húc: || = k||, lực này có thể sinh công. - Khi lò xo từ trạng thái biến dạng trở về trạng thái bình thường thì công của lực đàn hồi được xác định: A = - Tương tự như thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi bằng công của lực đàn 1. Liên hệ các tính chất đặc trưng cảu các dạng thế năng để lựa chon và phân loại được các vật có thế năng năng khác nhau. 2. Vận dụng công thức tinh sthees năng để tính thế năng của vật trong các trường hợp khác nhau với các lực tác dụng khác nhau. 3. Viết được công thức ở các dạng khác nhau từ công thức tính thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi. 4. Vận dụng công thức tính thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi để giải các bài tập cơ bản trong sách giáo khoa và các dạng bài tập tương tự. 3. Vận dụng định luật bảo toàn cơ năng để xác định các thời điểm vật có vận tốc cực đai, độ cao cực đại, hoặc xác định thời điểm động năng bằng thể năng. Bài 27: Cơ năng Mục tiêu cần đạt được Nhớ Hiểu Vận dụng 1. Định nghĩa cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường: Khi một vật chuyển động trong trọng trường thì tổng động năng được gọi là cơ năng của một vật. - Kí hiệu cơ năng: W - Công thức tính cơ năng: 2. Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng của một vật trong trọng trường: Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật được bảo toàn: hằng số Hay: hằng số Thuộc lòng hệ quả: + Nếu động năng giảm thì thế năng tăng ( động năng chuyển hóa thành thế năng) và ngược lại. + Tại vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại. 3. Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi: Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của lò xo đàn hồi thì trong quá trình chuển động của vật cơ năng được tính bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật là đại lượng bảo toàn: hằng số - Xác định: Định luật bảo toàn cơ năng chỉ được nghiệm đúng khi vật chuyển động chịu tác dụng của trọng lực, lực đàn hồi, ngoài ra nếu các vật còn chịu thêm tác dụng của lực cản, lực ma sát… thì cơ năng của vật sẽ biến đổi. - Nhận biết: Công của lực ma sát, lực cản bằng độ biến thiên cơ năng. Với , là động năng lúc đầu và lúc sau của vật 1. Chứng minh sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường: Một vật khối lượng m chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N, công AMN của vật được xác định bởi hiệu thế năng tại M và tại N: -Mặt khác nếu trong quá trình đó vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì công của trọng lực cũng được tính bằng độ biến thiên động năng của vật từ M đến N: Ta có (1)=(2) nên: Suy ra: 2. Mô tả được quá trình của các vật theo sự biến đổi giữa động năng và thế năng. 3. Giải thích được sự thay đổi vận tốc và biên độ dao động theo quy luật nhất định của các vật đặt trong trọng trường dựa vào sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng trong quá trình dịch chuyển. 4. Nhận biết: Cơ năng là đại lượng vô hướng, có thể dương hoặc âm hoặc bằng không. 5. Diến giải: Khi vật chịu tác dụng đồng thời bởi cả hai lực là trọng lực và lực đàn hồi thì cơ năng của vật được tính theo công thức: 1. Nêu ví dụ về sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng trong trượng hợp vật chịu tác dụng của trọng lực hoặc lực đàn hồi. 2. Áp dụng công thức tính cơ năng để tính cơ năng của vật, giải các bài toán trong sách giáo khoa và một số bài tập tương tự. 3.Vận dụng định luật bảo toàn cơ năng để xác định các thời điểm vật có vận tốc cực đại, độ cao cực đại, hoặc xác định thời điểm động năng bằng thế năng. 5. Bảng trọng số: Kiến thức Số lượng (câu) Tỉ lệ % Nhớ Hiểu Vận dụng Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng 1 2 3 17 Công và công suất 1 2 2 14 Động năng 2 3 2 20 Thế năng 2 3 2 20 Cơ năng 3 4 3 29 6. Xây dựng một số câu hỏi trắc nghiệm khách quan bốn lựa chọn chương các định luật bảo toàn. Đáp án và hướng dẫn. Câu 1: Một số vật nhỏ khối lượng 2 kg trượt không vận tốc đầu từ đỉnh dốc cao 5m, khi xuống tới chân dốc vật có vận tốc 6m/s. Chọn gốc thế năng tại chân dốc, công của lực cản khi đó là: A. 64(J) C. - 64(J) B. - 28(J) D. 28(J) * Mục tiêu: Hiểu được sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường. - Đáp án C: - 64(J) Công của lực cản sẽ bằng độ biến thiên cơ năng: (J) * Phân tích phương đáp án nhiễu: - Câu A: 64(J) Nếu học sinh nhớ nhầm công thức tính công của lực cân bằng độ giảm cơ năng thì sẽ chọn câu này - Câu B: -28(J) Nếu học sinh nhớ nhầm công thức tính động năng là thì sẽ chọn câu này: (J) - Câu D: 28(J) Nếu học sinh nhớ nhầm công thức tính động năng là và công của lực cản thì sẽ chọn câu này. Câu 2: Một lò xo có độ cứng k=32N/m, khi lò xo bị xén lại theo phương ngang một đoạn . Chọn gốc thế năng tại vị trí trước khi lò xo bị nén, thế năng đàn hồi của lò xo là: A. 3,2.10-10(J) C. 6,4.10-5(J) B. - 6,4.10-5(J) D. - 3,2.10-2(J) * Mục tiêu: Nhớ được công thức tính thế năng đàn hồi. - Đáp án C : 6,4.10-5 (J) Áp dụng công thức tính thế năng đàn hồi ta có: * Phân tích phương đáp án nhiễu: - Câu A: (J) Nếu học sinh nhớ nhầm công thức thế năng đàn hồi là thì sẽ chọn câu này: (J) - Câu B: - Nếu học sinh cho rằng trường hợp lò xo bị nén thì thế năng đàn hồi sẽ có giá trị âm thì sẽ chọn câu này: - Câu D: -(J) Nếu học sinh nhớ nhầm công thức tính và còn cho rằng khi lò xo nén thì lực thế năng đàn hồi có giá trị âm thì sẽ chọn câu này: Câu 3: Thả một quả bóng Tennis có khối lượng m = 20 g từ độ cao h1 = 5 m xuống mặt đất, nó nảy lên đến độ cao h2 = 3 m, lấy g = 10 m/độ biến thiên cơ năng của quả bóng là: A.W = 4 J B.W = 400