Sáng kiến kinh nghiệm Vận dụng phương pháp cộng vận tốc để giải một số bài toán cực trị trong chương trình Vật lí lớp 10 tại trường THPT Ba Vì

 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 
 VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP CỘNG VẬN 
TỐC ĐỂ GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN CỰC TRỊ 
 TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ LỚP 10 
 TẠI TRƯỜNG THPT BA VÌ I- ĐẶT VẤN ĐỀ 
1- Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu: 
 + Cơ sở lý luận: 
 Thế kỉ XXI là thế kỉ dành cho trí tuệ. Chính vì vậy, mà mỗi quốc gia đều 
phải xác định giáo dục là quốc sách hàng đầu. Hoà mình vào sự phát triển giáo 
dục của cả nước, mỗi trường phổ thông đã và đang phấn đấu để nâng cao chất l-
ượng giáo dục trong quá trình dạy học, bằng cách đẩy mạnh phong trào dạy và 
học. Theo chương trình chung của Bộ Giáo dục và Đào tạo, được sự quan tâm và 
chỉ đạo sát sao của Sở Giáo dục và Đào tạo Hà Nội, giáo viên trong các trường 
THPT đã có phương pháp dạy học đổi mới, lấy học sinh làm trung tâm. Tuy 
nhiên qua thực tế tôi giảng dạy và bồi dưỡng học sinh khá giỏi ở lớp 10, tôi nhận 
thấy một số nội dung học sinh tiếp thu vẫn còn khó hiểu. Để giúp học sinh tiếp 
cận kiến thức một cách dễ dàng hơn, nhận thức bài giảng nhanh hơn, tốt hơn và 
tạo cho học sinh có được hứng thú cao trong học tập tôi giúp học sinh có được 
phương pháp làm bài tập. 
 Trong phần động học, nghiên cứu về chuyển động của các vật, thường có 
những dạng bài tập xác định khoảng cách lớn nhất hay nhỏ nhất giữa hai vật trong 
quá trình chuyển động, để giải quyết các bài tập này hầu như học sinh và giáo 
viên thường vận dụng phương pháp lập phương trình chuyển động. Tuy nhiên 
trong một số bài toán cụ thể cần khả năng tư duy cao, nếu dùng dùng phương 
pháp lập phương trình chuyển động thì bài toán dài dòng, phức tạp. Vì vậy tôi xin 
đề xuất một phương pháp: “ Vận dụng phương pháp cộng vận tốc để giải 
một số bài toán cực trị trong chương trình vật lí lớp 10 tại trường 
THPT Ba Vì” 
 + Cơ sở thực tiễn: 
 Thực tế cho thấy hoạt động dạy và học Vật Lí đã phần nào gây hứng thú, 
giúp học sinh ham thích học tập và tìm hiểu môn học này. Trên cơ sở nội dung 
bài học, các em đã biết làm một số bài tập đơn giản và vận dụng vào cuộc sống để 
làm việc và giải thích một số hiện tượng Vật Lí thường gặp. Tuy nhiên khi gặp ĐỂ GIẢI MỘT SỐ BÀI TOÁN CỰC TRỊ TRONG CHƯƠNG TRÌNH 
 VẬT LÍ LỚP 10 TẠI TRƯỜNG THPT BA VÌ” 
 A. KIẾN THỨC CƠ BẢN 
1.Tính tương đối của toạ độ: Đối với các hệ quy chiếu khác nhau thì toạ độ khác 
nhau. 
2. Tính tương đối của vận tốc: Vận tốc của cùng một vật trong các hệ quy chiếu 
khác nhau thì khác nhau. 
Công thức cộng vận tốc: v13 v12 v23 
 v13 : vận tốc vật 1 đối với vật 3 ( vận tốc tuyệt đối) 
 v12 : vận tốc vật 1 đối với vật 2 (vận tốc tương đối) 
 v23 : vận tốc vật 2 đối với vật 3 (vận tốc kéo theo) 
 v13 v31
 v v 
 12 21
 v23 v32
* Hệ quả: 
1. Nếu v 12 , v 23 cùng phương, cùng chiều thì độ lớn v13 : v13 v12 v23 
 v12 v23 v13 
2. Nếu v 12 , v 23 cùng phương, ngược chiều thì độ lớn v13 : v13 | v12 v 23 | 
 v23 v13 v12 
 2 2
3. Nếu v 12 , v 23 vuông góc với nhau thì độ lớn v13 : v13 v12 v23 
 v 23 
 v13 
 v12 a/ B1: Áp dụng công thức cộng vận 
tốc: v 13 = v 12 + v 23 
 B2: Xét chuyển động tương đối 
của chất điểm 1 so 2 ta có: 
 v12 v13 ( v23 ) v1 v2 
b/ B3: Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 
chất điểm chính là khoảng cách ngắn 
nhất từ 1 chất điểm đến phương 
chuyển động tương đối. C 
Gọi khoảng cách giữa hai chất điểm là BH. (H thuộc đoạn CA). 
BH nhỏ nhất khi BH vuông góc với đường thẳng chứa véc tơ vận tốc v12 hay BH 
vuông góc với CA . 
Bài 2: 
Hai xe chuyển động trên hai đường vuông góc với nhau, xe A đi về hướng tây với 
tốc độ 50km/h, xe B đi về hướng Nam với tốc độ 30km/h. Vào một thời điểm nào 
đó xe A và B còn cách giao điểm của hai đường lần lượt 4,4km và 4km và đang 
tiến về phía giao điểm. Tìm khoảng cách ngắn nhất giữa hai xe? 
 Giải 
B1: Công thức cộng vận tốc: 
 C 
 v 13 = v 12 + v 23 
 B2: Xét chuyển động tương đối của vật 
1 so 2 ta có: v12 v13 ( v23 ) v1 v2 
B3: Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 xe 
chính là khoảng cách ngắn nhất từ 1 xe 
đến phương chuyển động tương đối. 
 Gọi khoảng cách giữa hai xe là BH. (H thuộc đoạn CA). 
 BH nhỏ nhất khi BH vuông góc với đường thẳng chứa véc tơ vận tốc v12 
hay BH vuông góc với CA . chèo thuyền tới B ở bờ sông bên kia. 
Cho AC = a; CB = b . Tính vận tốc 
nhỏ nhất của thuyền so với nước mà 
người này phải chèo đều để có thể 
tới B? 
 Giải 
B1: Công thức cộng vận tốc: v 13 = v 12 + v 23 ; ( v 13 = v1 , v 23 = v0 ) 
B2: Ta có v1 vo v12 . Ta biểu diễn các véc tơ vận tốc trên hình vẽ. 
B3: Vì vo không đổi, véc tơ vận tốc v12 có ngọn luôn nằm trên đường AB v12 
nhỏ nhất khi v12  AB . Vậy v12 nhỏ nhất khi v12  v1 . 
 v0a
B4: v12 = vo.sin = 
 a 2 b 2
Bài 5: ( Bài 4.4 trang 70- Giải toán và trắc nghiệm vật lí- Bùi Quang Hân) 
 Một ô tô chuyển động thẳng đều với 
vận tốc v1 = 54km/h. Một hành khách 
cách ô tô đoạn a = 400m và cách 
đường đoạn d = 80m, muốn đón ô 
tô. Hỏi người ấy phải chạy theo 
hướng nào, với vận tốc nhỏ nhất là 
bao nhiêu để đón được ô tô? 
 Giải 
B1: Công thức cộng vận tốc: 
 v 13 = v 12 + v 23 
B2: Xét chuyển động tương đối của vật 2 
so 1 ta có: v12 v13 ( v23 ) v1 v2 
B3: Để 2 gặp được 1 thì v21 phải luôn có 
hướng AB.Véc tơ vận tốc v2 có ngọn luôn D. GIÁO ÁN 
 ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP CỘNG VẬN TỐC ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TOÁN CỰC TRỊ. 
 Tiết 11 : BÀI TẬP 
I. MỤC TIÊU 
1. Kiến thức : - Nắm được tính tương đối của quỹ đạo, tính tương đối của vận 
tốc. 
 - Nắm được công thức công vận tốc. 
 - Phương pháp giải một số bài toán cực trị. 
2. Kỹ năng: - Vận dụng tính tương đối của quỹ đạo, của vận tốc để giải thích 
một số hiện tượng. 
 - Sử dụng công thức cộng vận tốc để giải một số bài toán liên quan 
. 
II. CHUẨN BỊ 
Giáo viên : 
 - Chuẩn bị phương pháp giải một số bài toán cực trị . 
 - Chọn một bài tập trong số các bài tập đã cho về nhà từ tiết 10. 
Bài tập: ( Bài 4.11 trang 80- Giải toán và trắc nghiệm vật lí 1- Bùi Quang Hân) 
 Hai tàu chuyển động đều với tốc độ như nhau trên hai đường hợp với nhau 
một góc 600 và đang tiến về phía giao điểm O. Xác định khoảng cách nhỏ nhất 
giữa hai tàu. Cho biết lúc đầu hai tàu cách giao điểm O những khoảng l1 = 20km, 
l2 = 30km. 
 - Vận dụng phương pháp công thức cộng vận tốc làm bài tập đã chọn. 
Học sinh: 
 - Làm các câu hỏi và các bài tập trong sách giáo khoa và trong sách bài tập. 
 - Chuẩn bị câu hỏi và bài tập giáo viên đã giao về nhà. 
III. TIẾN TRÌNH DẠY - HỌC 
Hoạt động 1 (3 phút) : Ổn định lớp, kiểm tra sĩ số. 
Hoạt động 2 (15 phút) : Tóm tắt kiến thức: 
1.Tính tương đối của toạ độ: Đối với các hệ quy chiếu khác nhau thì toạ độ khác 
nhau. 
 + B1: Công thức cộng vận tốc: v 13 = v 12 + v 23 
 + B2: Tìm vận tốc tương đối của vật 1 so với vật 2: Tại A 
 v12 v13 ( v23 ) v1 v2 
 + B3: Vật 2 làm mốc vậy khoảng cách ngắn nhất giữa 2 vật chính là khoảng 
cách ngắn nhất từ 1 vật đến phương của chuyển động tương đối (đường thẳng 
chứa v12 ). 
 Từ vật 1 hạ đoạn thẳng BH vuông góc phương của chuyển động tương đối. 
 Khoảng cách ngắn nhất giữa 2 vật chính là BH. 
 + B4: Liên hệ các đại lượng đã biết để tìm ra kết quả. 
Hoạt động 3 (15 phút) : Vận dụng giải bài tập đã chọn. 
 Hoạt động của Hoạt động Nội dung cơ bản 
 giáo viên của học 
 sinh 
 Yêu cầu hs trả Trả lời câu Cách 1: Áp dụng công thức cộng vận tốc 
 lời : hỏi của GV: 
 + B1: Công + Viết công 
 thức cộng vận thức lên B1: Công thức cộng vận tốc: 
 tốc? bảng. v 13 = v 12 + v 23 
 + Lên bảng B2: Xét chuyển động tương đối của vật 1 so 2 ta 
 + B2: Biểu biểu diễn có: v12 v13 ( v23 ) v1 v2 
 diễn vectơ v12 v12 B3: Gọi khoảng cách giữa hai xe là BH. (H 
 trên hình vẽ? thuộc đoạn CA). 
 + B3: Tìm + Biểu diễn BH nhỏ nhất khi BH vuông góc với đường thẳng 
 khoảng cách 
Hoạt động 4 (2 phút) : Về nhà chuẩn bị bài số 7 ( trang 39) 
III -KẾT QUẢ THỰC HIỆN CÓ ĐỐI CHỨNG. 
 + Khi chưa thực hiện đề tài: 
 - Hầu hết các em thấy khó khi giải các bài toán có những dạng bài tập xác 
định khoảng cách lớn nhất hay nhỏ nhất giữa hai vật trong quá trình chuyển động. 
 - Các em không hứng thú khi học công thức cộng vận tốc. 
 - Điều tra đầu năm tại lớp 10A1 và 10A2 THPT Ba Vì năm học 2011 - 
2012 số học sinh không biết làm dạng bài tập cực trị dựa vào công thức cộng vận 
tốc: 
 LỚP 10A1 LỚP 10A2 
 45/49 45/46 
 + Khi thực hiện đề tài này qua một năm. Tôi thấy: 
 - Thứ nhất là các em thấy dạng bài toán xác định khoảng cách lớn nhất 
 hay nhỏ nhất giữa hai vật trong quá trình chuyển động không quá phức tạp. 
 - Thứ hai là gây được hứng thú đối với học sinh. 
 - Thứ ba là phát hiện được năng lực của học sinh. 
 - Thứ tư là kiểm tra được kiến thức của học sinh. 
 - Điều tra cuối năm tại lớp 10A1 và 10A2 THPT Ba Vì năm học 2011 - 
2012 số học sinh biết làm dạng bài tập cực trị dựa vào công thức cộng vận tốc: 
 LỚP 10A1 LỚP 10A2 
 20/49 35/46 
 MỤC LỤC 
TT Nội dung Trang 
1 Sơ yếu lý lịch 1 
2 I - ĐẶT VẤN ĐỀ 2 
3 1- Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu: 2 
4 2- Mục đích SKKN: 3 
5 3- Đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu: 3 
6 4 - Kế hoạch nghiên cứu: 3 
7 5- Phương pháp nghiên cứu 3 
8 II- NỘI DUNG ĐỀ TÀI 3 
9 A. Kiến thức cơ bản 3 
10 B. Phương pháp cộng vận tốc vào giải bài toán cực trị. 4 
11 C. Bài tập áp dụng. 5 
12 D. Giáo án. 9 
13 III- KẾT QUẢ THỰC HIỆN CÓ ĐỐI CHỨNG. 13 
14 IV- KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 14 
15 V- TÀI LIỆU THAM KHẢO 15