Giáo án vật lí 10 chân trời bài 5: Chuyển động tổng hợp (2 tiết)

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Nhiệm vụ 1. Tìm hiểu về tính tương đối của chuyển động

Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV tổ chức cho HS thảo luận nhóm đôi, quan sát hình 5.2 SGK và yêu cầu trả lời câu hỏi

Thảo luận 1: Quan sát hình 5.2.

Mô tả chuyển động của:

a. Bé trai ở hình a đối với mẹ trên thanh cuộn và đối với bố cùng em gái đứng trên mặt đất.

b. Thuyền giấy hình b đối với nước và đối với người quan sát đứng yên trên mặt đất.

- Từ câu hỏi mở đầu bài học và Thảo luận 1 ở trên, kết hợp với việc đọc thông tin SGK, GV yêu cầu HS rút ra nhận xét về tính tương đối của chuyển động.

- GV đưa ra xác nhận về hệ quy chiếu đứng yên và hệ quy chiếu chuyển động:

+ Sân ga trong hình 5.1 hay người quan sát đứng trên mặt đất trong hình 5.2 được gọi là hệ quy chiếu đứng yên.

+ Tàu hỏa chuyển động so với sân ga ở hình 5.1 và bậc thang cuốn đang hoạt động so với mặt đất và dòng nước đang trôi so với người đứng yên ở hình 5.2 được gọi là hệ quy chiếu chuyển động.

=> Vậy, em hãy cho biết hệ quy chiếu đứng yên là gì, hệ quy chiếu chuyển động là gì?

- Sau đó, GV nhấn mạnh vào mối liên hệ của người quan sát vào các hệ quy chiếu.

Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS quan sát hình ảnh, đọc thông tin SGK, trả lời câu hỏi.

- GV quan sát quá trình HS thực hiện, hỗ trợ khi HS cần.

Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- Đại diện 2- 3 HS đứng dậy trình bày câu trả lời

- HS khác nhận xét, đánh giá, bổ sung

Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện

- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển sang nội dung mới.

Nhiệm vụ 2. Tìm hiểu độ dịch chuyển tổng hợp – vận tốc tổng hợp.

Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV trình bày ví dụ trong hình 5.3 để đưa ra công thức cho độ dịch chuyển tổng hợp và vận tốc tổng hợp.

 Bạn B đi từ cuối lên đầu của một toa tàu đang chuyển động. Để xem xét độ dịch chuyển của bạn B ta quy ước:

+ Vật số 1 (người) là vật chuyển động đang xét

+ Vật số 2 (toa tàu) là vật chuyển động được chọn làm gốc của hệ quy chiếu chuyển động.

+ Vật số 3 (đường ray) là vật đứng yên được chọn làm gốc của hệ quy chiếu đứng yên.

Khi vật số 1 có độ dịch chuyển  trong hệ quy chiếu chuyển động. Đồng thời, hệ quy chiếu chuyển động cũng có độ dịch chuyển   so với hệ quy chiếu đứng yên. Dựa vào hình 5.3 phương pháp tọa độ của toán học, ta suy ra:

- GV yêu cầu HS đọc thông tin SGK và nêu được khái niệm của các đại lượng trong công thức 5.2.

- GV yêu cầu HS làm việc theo từng cá nhân, trả lời câu hỏi ở Thảo luận 2: Em hãy đưa ra dự đoán để so sánh  thời gian chuyển động của thuyền khi chạy xuôi dòng và khi chạy ngược dòng giữa hai vị trí cố định trên bờ sông (Hình 5.4)

- GV yêu cầu HS làm việc theo nhóm đôi, trả lời câu hỏi luyện tập: Trên đường đi học, một bạn phát hiện để quên tài liệu học tập ở nhà. Vì vậy, bạn đó đã gọi điện thoại nhờ anh trai của mình đem đến giúp. Giả sử hai xe cùng chuyển động thẳng đều. Áp dụng công thức vận tốc tổng hợp, hãy giải thích trong trường hợp nào dưới đây bạn đó sẽ nhận được tài liệu nhanh hơn.

a. Anh trai chạy đuổi theo bạn đó với vận tốc   trong khi bạn đó tiếp tục chạy cùng chiều với vận tốc  ( )

b. Anh trai chạy đến đó với vận tốc   Trong khi bạn đó chạy ngược lại với vận tốc 

( Gợi ý cho HS:

+ Chon chiều dương như thế nào?

+ Chọn hệ nào làm hệ quy chiếu đứng yên, hệ quy chiếu chuyển động.

+ Áp dụng công thức tổng hợp vận tốc như thế nào?)

Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin sgk, chú ý nghe giảng, trao đổi ý kiến với bạn để đưa đáp án cho phần câu hỏi thảo luận, tự suy nghĩ tìm lời giải cho câu hỏi cá nhân.

- GV quan sát quá trình HS thực hiện, hỗ trợ khi HS cần.

Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận

- GV mời 2-3 bạn trả lời các câu hỏi, các bạn khác theo dõi, nhận xét và bổ sung.

Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện

- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuẩn kiến thức, chuyển sang nội dung mới.

1. Tính tương đối của chuyển động

a. Định nghĩa về tính tương đối của chuyển động

Trả lời:

a) Bé trai đứng yên so với mẹ và chuyển động xa dần so với bố cùng em gái.

b) Thuyền giấy đứng yên đối với nước và chuyển động xa dần đối với người quan sát.

=> Một vật có thể xem như là đứng yên trong hệ quy chiếu này, nhưng lại chuyển động trong hệ quy chiếu khác. Đó chính là tính tương đối của chuyển động.

b. Một số khái niệm cơ bản về hệ quy chiếu.

- Hệ quy chiếu đứng yên là hệ quy chiếu gắn với vật làm gốc được quy ước là đứng yên.

- Hệ quy chiếu chuyển động là hệ quy chiếu gắn với vật làm gốc chuyển động so với hệ quy chiếu đứng yên.

- Người quan sát (bạn C đứng yên trên sân ga, 2 bố con đứng yên trên mặt đất) sẽ gắn với hệ quy chiếu đứng yên.

- Người quan sát là bé trai thì sẽ vừa gắn với hệ quy chiếu đứng yên (đối với người mẹ), vừa gắn với hệ quy chiếu chuyển động (đối với bố và em gái).

b. Độ dịch chuyển tổng hợp – vận tốc tổng hợp

Trả lời:

Các đại lượng trong công thức 5.2:

+ : vận tốc tuyệt đối – là vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu đứng yên.

+: vận tốc tương đối – là vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu chuyển động.

+ : vận tốc kéo theo – là vận tốc của hệ quy chiếu chuyển động đối với hệ quy chiếu đứng yên. 

Trả lời:

Vận tốc tổng hợp của thuyền () sẽ bằng vận tốc thực của thuyền () + vận tốc kéo theo mà dòng nước đẩy thuyền ().

a) Khi chạy xuôi dòng: Vì vận tốc của thuyền và dòng nước là cùng chiều nên độ lớn vận tốc tổng hợp của thuyền sẽ là:

 = .

b) Khi chạy ngược dòng: Vì vận tốc của thuyền và dòng nước là ngược chiều nên độ lớn vận tốc tổng hợp của thuyền sẽ là:

 = .

=> Vận tốc của thuyền khi chạy xuôi dòng sẽ lớn hơn khi chạy ngược dòng nên cần ít thời gian hơn.

Trả lời:

Chọn chiều dương là chiều chuyển động của người anh trai. Gọi   ,   lần lượt là vận tốc của người anh trai và của bạn HS đối với mặt đường (hệ quy chiếu đứng yên).  là vận tốc của người anh trai đối với bạn HS ( hệ quy chiếu chuyển động).

Khi đó:  +

a. Khi người anh trai đuổi theo bạn HS và bạn HS tiếp tục chạy cùng chiều:  =  

=> ( vì

a. Khi người anh trai đuổi theo bạn HS và bạn HS chạy ngược lại:

 =

=>

Vậy trong trường hợp b bạn HS sẽ nhận được tài liệu nhanh hơn do:

>