Sáng kiến kinh nghiệm THCS: Hướng dẫn học sinh giỏi giải một số dạng bài toán vật lý liên quan đến lực đẩy Ác si mét

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sáng kiến kinh nghiệm: “ Hướng dẫn học sinh giỏi giải một số dạng bài toán vật lý liên quan đến lực đẩy Ác si mét” nhằm giúp các em nhận dạng được các dạng bài toán, biết cách trình bày lời giải một cách ngắn gọn, khoa học, chặt chẽ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THCS: Hướng dẫn học sinh giỏi giải một số dạng bài toán vật lý liên quan đến lực đẩy Ác si mét

ỦY BAN NHÂN DÂN HUYỆN HOÀI ĐỨC TRƯỜNG THCS DI TRẠCH HỒ SƠ ĐỀ NGHỊ CÔNG NHẬN PHẠM VI ẢNH HƯỞNG VÀ HIỆU QUẢ ÁP DỤNG CẤP HUYỆN Tên sáng kiến: Hướng dẫn học sinh giỏi giải một số dạng bài toán vật lý liên quan đến lực đẩy Ác si mét. Tên tác giả : Vương Tiến Thắng Đơn vị: Trường THCS Di Trạch Chức vụ : Tổ trưởng Năm học 2023 -2024
UBND HUYỆN HOÀI ĐỨC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG THCS DI TRẠCH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Hoài Đức, ngày 21 tháng 4 năm 2024 BẢN MÔ TẢ NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA SÁNG KIẾN Tên Sáng kiến: “ Hướng dẫn học sinh giỏi giải một số dạng bài toán vật lý liên quan đến lực đẩy Ác si mét” Tác giả: Vương Tiến Thắng 1.Thực trạng: Qua nghiên cứu thực tế trong một vài năm trở lại đây việc học sinh tiếp thu,vận dụng các kiến thức để giải các bài tập phần lực đẩy Ác si mét còn hạn chế . Mặt khác trong những năm gần đây đề thi học sinh giỏi cấp huyện môn Vật lý đã có yêu cầu cao hơn, nhiều dạng bài tập khó hơn . Do đó, có năm học kết quả thi học sinh giỏi của đội tuyển học sinh giỏi Vật lý trường THCS Di Trạch chưa cao . 2. Nội dung sáng kiến: a)Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp cụ thể để giải quyết thực trạng nêu trên. Nội dung của sáng kiến: - Tính mới, tính tiên tiến: Phân loại và hướng dẫn phương pháp giải một số bài toán liên quan đến lực đẩy Ác si mét. - Tính khả thi (khả năng áp dụng vào thực tiễn công tác của đơn vị, địa phương…) : Đã áp dụng trong 2 năm học và cho kết quả khả quan. b) Kết quả của sáng kiến: *Kết quả bài khảo sát sau khi học xong chủ đề : Lực đẩy Ác si mét Kết quả các bài khảo sát. Năm học Giỏi Khá TB Yếu SL % SL % SL % SL % Chưa áp dụng SKKN 2021-2022 0 0 1 25 1 25 2 50 Áp dụng 2022-2023 1 25 2 50 1 25 0 0 SKKN 2023-2024 1 25 2 50 1 25 0 0 - Do số lớp ít cho nên mỗi đội tuyển học sinh giỏi chỉ lấy 4 học sinh ở khối lớp 8
2 - Trong kế hoạch bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 8, tôi chia nội dung giảng dạy ra làm 8 chủ đề. Sau mỗi chủ đề đều có phần kiểm tra, đánh giá . *Kết quả sáng kiến : -Năm học 2022- 2023 : đã có 01 học sinh thi vật lý cấp huyện được công nhận. -Năm học 2023- 2024 : +Thi HSG cấp huyện : Đã có 02 học sinh thi vật lý cấp huyện được công nhận, trong đó 02 em đạt giải ba môn Vật lý, 01 học sinh đạt giải nhì HSG môn Khoa học +Thi HSG cấp thành phố : 01 học sinh đạt giải khuyến khích HSG môn Khoa học. 3. Đánh giá phạm vi ảnh hưởng của Sáng kiến: Sáng kiến trên đã được áp dụng tại trường THCS Di Trạch. Hoài Đức, ngày 21 tháng 4 năm 2024 XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN Người viết sáng kiến Vương Tiến Thắng
UBND HUYỆN HOÀI ĐỨC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG THCS DI TRẠCH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Hoài Đức, ngày 21 tháng 4 năm 2024 BÁO CÁO TÓM TẮT Sáng kiến kinh nghiệm: Hướng dẫn học sinh giỏi giải một số dạng bài toán vật lý liên quan đến lực đẩy Ác si mét I. Sơ yếu lí lịch Họ và tên: Vương Tiến Thắng Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: : 06/11/1966 Đơn vị công tác: Trường THCS Di Trạch Chức vụ hiện nay: Tổ trưởng tổ KHTN Trình độ chuyên môn, nghiệp vụ: Đại học Số điện thoại liên hệ: 0365893592 II. Sáng kiến kinh nghiệp, cải tiến kỹ thuật, giải pháp công tác, đề tài nghiên cứu khoa học hoặc áp dụng công nghệ mới 1. Tên, lĩnh vực thực hiện sáng kiến kinh nghiệm đề nghị xem xét: Bồi dưỡng HSG 2. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Môn vật lý 3. Các thành viên tham gia nghiên cứu sáng kiến kinh nghiệm (hoặc cải tiến kỹ thuật; giải pháp công tác; đề tài nghiên cứu khoa học; công nghệ áp dụng vào thực tiễn): Vương Tiến Thắng 4. Thời gian thực hiện: từ tháng 9/2022 đến tháng 4/2024 5. Mô tả sáng kiến cải tiến kỹ thuật; giải pháp công tác; đề tài nghiên cứu khoa học; công nghệ áp dụng vào thực tiễn: Phân loại và hướng dẫn học sinh giỏi phương pháp giải một số dạng bài toán vật lý liên quan đến lực đẩy Ác si mét. 6. Địa chỉ áp dụng: Trường THCS Di Trạch 7. Thời gian bắt đầu áp dụng: từ tháng 9/2022 đến tháng 4/2024 8. Những hiệu quả nổi bật đã đạt được *Năm học 2022- 2023 : đã có 01 học sinh thi vật lý cấp huyện được công nhận. *Năm học 2023- 2024 :
2 -Thi HSG cấp huyện : Đã có 02 học sinh thi vật lý cấp huyện được công nhận, trong đó 02 em đạt giải ba môn Vật lý, 01 học sinh đạt giải nhì HSG môn Khoa học. -Thi HSG cấp thành phố : 01 học sinh đạt giải khuyến khích HSG môn Khoa học. Thủ trưởng đơn vị xác nhận Người báo cáo (Ký, đóng dấu) (Ký, ghi rõ họ tên) Vương Tiến Thắng
ỦY BAN NHÂN DÂN HUYỆN HOÀI ĐỨC TRƯỜNG THCS DI TRẠCH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Tên sáng kiến: Hướng dẫn học sinh giỏi giải một số dạng bài toán vật lý liên quan đến lực đẩy Ác si mét. Tên tác giả : Vương Tiến Thắng Đơn vị: Trường THCS Di Trạch Chức vụ : Tổ trưởng Năm học 2023-2024
1 I-ĐẶT VẤN ĐỀ: 1.Tính cấp thiết phải tiến hành sáng kiến: Căn cứ vào nhiệm vụ chương trình vật lý cấp trung học cơ sở là: Cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức cơ bản ở trình độ phổ thông THCS, bước đầu hình thành ở học sinh những kỹ năng cơ bản, thói quen làm việc khoa học, góp phần hình thành ở họ những năng lực nhận thức, các phẩm chất tốt đẹp mà mục tiêu giáo dục ở cấp THCS đề ra. Căn cứ vào nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh giỏi hằng năm của trường THCS Di Trạch nhằm phát hiện những học sinh có năng khiếu và yêu thích học tập môn Vật lý để bồi dưỡng nâng cao năng lực tư duy, hình thành cho các em những kỹ năng cơ bản và nâng cao trong việc giải các bài tập Vật lý. Giúp các em tham dự các kì thi học sinh giỏi cấp trường, cấp huyện đạt kết quả cao nhất . Trong hai năm học 2022- 2023 và 2023- 2024, bản thân tôi được sự phân công của nhà trường : Bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi bộ môn Vật lý lớp 9. Qua quá trình giảng dạy tôi nhận thấy: Khi gặp một bài toán Vật lý các em thường lúng túng trong việc tìm tòi phương pháp giải cũng như chưa có kỹ năng phân tích một bài toán Vật lý dẫn đến mất nhiều thời gian giải bài tập đó, trình bày dài dòng, không chặt chẽ. Xuất phát từ thực tế đó và qua quá trình giảng dạy, bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý những năm gần đây tôi đã tìm tòi, nghiên cứu , hệ thống thành sáng kiến kinh nghiệm: “ Hướng dẫn học sinh giỏi giải một số dạng bài toán vật lý liên quan đến lực đẩy Ác si mét” nhằm giúp các em nhận dạng được các dạng bài toán, biết cách trình bày lời giải một cách ngắn gọn, khoa học, chặt chẽ. 2. Mục tiêu của sáng kiến. Sáng kiến giúp học sinh nắm vững phương pháp giải các dạng toán liên quan đến lực đẩy Ac si mét 3. Thời gian, đối tượng, phạm vi thực hiện đề tài: 3.1: Thời gian thực hiện đề tài:Trong hai năm học 2022- 2023, 2023- 2024 3.3. Đối tượng thực hiện đề tài : Học sinh giỏi môn Vật lý 3.3. Phạm vi thực hiện đề tài: Đội tuyển học sinh giỏi môn Vật lý lớp 9 trường THCS Di Trạch
2 II.NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN: 1.Tình trạng thực tế khi chưa thực hiện đề tài : Qua nghiên cứu thực tế trong một vài năm trở lại đây việc học sinh tiếp thu,vận dụng các kiến thức để giải các bài tập phần lực đẩy Ác si mét còn hạn chế . Mặt khác trong những năm gần đây đề thi học sinh giỏi cấp huyện môn Vật lý đã có yêu cầu cao hơn, nhiều dạng bài tập khó hơn . Do đó, có năm học kết quả thi học sinh giỏi của đội tuyển học sinh giỏi Vật lý trường THCS Di Trạch chưa cao . Bước vào công tác bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý từ năm học 2010- 2011 đến nay, bản thân tôi gặp không ít khó khăn trong việc lựa chọn tài liệu giảng dạy liên quan đến lực đẩy Ác si mét. Các tài liệu cũng chưa phân loại rõ ràng các dạng bài tập, phương pháp giải chung cho từng dạng toán để học sinh dễ dàng nhận dạng một số bài toán Vật lý từ đó tìm ra hướng giải bài toán nhanh nhất, đúng nhất . 2.Biện pháp giải quyết vấn đề: A. Kiến thức cơ bản có liên quan : a)Lực đẩy Ác si mét: Một vật nhúng trong chất lỏng ( hay chất khí ) đều bị chất lỏng ( hay chất khí ) tác dụng một lực đẩy thẳng đứng từ dưới lên có độ lớn bằng trọng lượng phần chất lỏng ( hay khí ) bị vật chiếm chỗ. -Điểm đặt của lực đẩy Ác si mét: trọng tâm của vật - Phương của lực đẩy Ác si mét có phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên. -Độ lớn của lực đẩy Ác si mét được tính bằng công thức: FA= d.V Trong đó: +FA: Lực đẩy Ac-si-mét đơn vị N + d là trọng lượng riêng của chất lỏng ( hay khí ) đơn vị N/m3 +V là thể tích chất lỏng ( hay khí ) bị vật chiếm chỗ đơn vị m 3 b)Điều kiện vật nổi, vật chìm trong chất lỏng ( hay khí ) : Một vật khi nhúng trong chất lỏng( hay khí ) chịu tác dụng của hai lực là trọng lực P và lực đẩy Ác si mét FA - Vật chìm  P > FA - Vật lơ lửng  P = FA - Vật nổi  P < FA
3 *Chú ý: Một vật nổi trên mặt thoáng của một chất lỏng thì trọng lực P và lực đẩy Ác si mét FA tác dụng lên vật là hai lực cân bằng. Khi đó ta có P = FA c)Công thức tính khối lượng riêng, trọng lượng riêng: *Khối lượng riêng: -Định nghĩa: Khối lượng riêng của một chất được xác định bằng khối lượng của một đơn vị thể tích chất đó. -Công thức tính khối lượng riêng: m D= trong đó: V m: Khối lượng của vật (kg) V: Thể tích của vật (m3) D: Khối lượng riêng của chất làm vật (kg/m3) *Trọng lượng riêng: -Định nghĩa:Trọng lượng riêng của một chất được xác định bằng trọng lượng của một đơn vị thể tích chất đó. -Công thức tính trọng lượng riêng: P d= trong đó: V P: Trọng lượng của vật ( N ) V: Thể tích của vật(m3) d: Trọng lượng riêng của chất làm vật ( N/m3 ) d)Điều kiện cân bằng của đòn bẩy: Điều kiện cân bằng của đòn bẩy là lực tác dụng tỉ lệ nghịch với cánh tay đòn F1 l2 = hay F1.l1= F2.l2 F2 l1 Trong đó l1 là cánh tay đòn của lực F1, l2 là cánh tay đòn của lực F2 B .Các biện pháp đã thực hiện để giải quyết vấn đề: Tôi đã chia các dạng bài toán liên quan đến lực đẩy Ác si mét thường gặp và chỉ ra hướng giải chung cho từng dạng bài toán. Cụ thể như sau: 1.Bài tập về một vật nhúng trong chất lỏng: Bài tập 1: Khi treo một viên đá vào lực kế, ta đo được trọng lượng của nó trong không khí là 3,2N. Nhúng nó vào cốc nước, ta đo được 1,8N. Xác định trọng lượng riêng của viên đá.
4 Phương pháp giải -Xác định lực đẩy Ác si mét -Xác định thể tích viên đá -Tính trọng lượng riêng của viên đá Hướng dẫn giải Lực đẩy Ác si mét tác dụng lên vật: FA= P- Pn= 3,2- 1,8 = 1,4(N) Thể tích nước bị đá chiếm chỗ: FA 1, 4 V= = = 0, 00014(m3 ) dn 10000 Thể tích viên đá: Vđ = V= 0,00014 (m3) Trọng lượng riêng của đá: P 3, 2 dđ = =  23000( N / m3 ) Vd 0, 00014 Bài tập 2: Một khối gỗ hình lập phương cạnh a = 20 cm có trọng lượng riêng là d = 6000N/m3 được thả vào trong nước sao cho một mặt đáy song song với mặt thoáng của nước .Trọng lượng riêng của nước là dn= 10000N/m3.Tính chiều cao phần khối gỗ ngập trong nước. Phương pháp giải -Tính trọng lượng của vật -Vật đứng yên nên các lực tác dụng lên vật cân bằng: P = FA - Tính chiều cao phần khối gỗ ngập trong nước Hướng dẫn giải Trọng lượng của vật: P = d.V= d.a3 = 6000.0,23 = 48(N) Vật đứng yên nên trọng lực và lực đẩy Ác si mét cân bằng: P = FA= 48(N) Gọi chiều cao phần vật ngập trong nước là x(m). Ta có: FA 48 FA= dn.Vx = dn.a2.x => x = = = 0,12(m) dn .a 10000.0, 22 2 Vậy chiều cao phần khối gỗ ngập trong nước là 0,12 m Bài tập 3 Một quả cầu có trọng lượng riêng d1= 8200N/m3 và thể tích V1=100 cm3, nổi trên mặt một bình nước. Người ta rót dầu phủ kín hoàn toàn quả cầu.Trọng lượng
5 riêng của dầu d2= 7000N/m3 và của nước d3= 10000N/m3. Tính thể tích phần quả cầu ngập trong nước sau khi đã đổ dầu. Phương pháp giải -Xác định lực đẩy Ác si mét của nước, của dầu tác dụng lên quả cầu -Quả cầu nằm cân bằng nên các lực tác dụng lên quả cầu cân bằng -Tính thể tích quả cầu ngập trong nước Hướng dẫn giải Gọi thể tích quả cầu là V1 Gọi thể tích phần quả cầu ngập trong dầu là V2 Gọi thể tích phần quả cầu ngập trong nước là V3 Ta có : V2+V3 = V1 Quả cầu nằm cân bằng tại mặt phân cách giữa dầu và nước nên trọng lượng quả cầu cân bằng với lực đẩy Ác si mét của dầu và nước tác dụng lên quả cầu.Ta có P = FA2 + FA3 =>V1.d1 = (V1- V3).d2 + V3.d3 => V1.d1 = V1.d2 + (d3- d2).V3 (d1 − d2 ).V1 (8200 − 7000).100 =>V3= = = 40(cm3) d3 − d 2 10000 − 7000 Thể tích phần quả cầu ngập trong nước là 40 cm3 Bài tập 4 : Một quả cầu bằng nhôm, ở ngoài không khí có trọng lượng 1,458N. Hỏi phải khoét lõi quả cầu một phần có thể tích bao nhiêu để khi thả vào nước quả cầu này lơ lửng trong nước ? Cho trọng lượng riêng của nhôm d1 =27000 N/m3, của nước d2 =10000 N/m3. Phương pháp giải -Xác định thể tích quả cầu -Xác định thể tích phần đặc của quả cầu -Tính thể tích phần lõi quả cầu bị khoét Hướng dẫn giải Thể tích của toàn bộ quả cầu đặc : P 1, 458 V= = = = 0, 000054 (m3) = 54 (cm3) dnh 27000
6 Gọi thể tích phần đặc của quả cầu sau khi khoét là V1( m3 ) Gọi thể tích phần nhôm đã khoét là V2 ( m3 ) Để quả cầu lơ lửng trong nước thì trọng lượng P1của phần đặc của quả cầu sau khi khoét cân bằng với lực đẩy Ác si mét : P1= FA => dnh .V1 = dn.V d n .V 10000.0, 000054 =>V1= = d nh 27000 => V1= 0,00002(m3) = 20(cm3) Thể tích của phần nhôm đã khoét: V2 = V- V1 = 54-20 = 34 (cm3) Bài tập 5 : Thả một khối sắt hình lập phương, cạnh a = 20 cm vào một bể hình hộp chữ nhật, đáy nằm ngang, chứa nước đến độ cao H = 80 cm a)Tính lực tác dụng của khối sắt tác dụng lên đáy bể b)Tính công tối thiểu để nhấc khối sắt ra khỏi nước. Cho trọng lượng riêng của sắt là d1=78 000N/m3 , của nước là d2=10 000N/m3. Bỏ qua sự thay đổi của mực nước trong bể. Phương pháp giải a)-Tính lực đẩy Ác si mét tác dụng lên vật, trọng lượng của vật - Tính lực tác dụng của khối sắt tác dụng lên đáy bể b) Xác định công bắt đầu nhấc cho đến khi mặt trên của vật vừa chạm mặt thoáng -Xác định công giai đoạn tiếp theo cho đến khi vật vừa ra khỏi mặt nước Hướng dẫn giải a)Lực đẩy Ác si mét tác dụng lên vật: FA= d2.a3= 10000. 0,23= 80(N) Trọng lượng của vật: P= d1.a3= 78000.0,23= 624(N) Gọi Q là lực đáy bể tác dụng lên vật.Ta có: P = FA+ Q => Q = P-FA= 624- 80= 544(N) Vậy lực tác dụng của khối sắt tác dụng lên đáy bể là 544 N b)Ta xét công thực hiện trong hai giai đoạn : *Giai đoạn 1: Bắt đầu nhấc cho đến khi mặt trên của vật vừa chạm mặt thoáng Lực tác dụng không đổi F1 = Q = 544N
7 Quãng đường dịch chuyển : s1= H-a= 0,8-0,2= 0,6(m) Công thực hiện :A1= F1.s1=544.0,6= 326,4(J) *Giai đoạn 2 : Tiếp theo cho đến khi vật vừa ra khỏi mặt nước : Lực tác dụng tăng dần từ F1 đến F2 = P = 624 N Vì bỏ qua sự thay đổi của mực nước trong bể nên quãng đường dịch chuyển s2= a = 0,2( m) 1 1 Công thực hiện : A2 = .( F1+ F2).s2 = .( 544+ 624).0,2 =116,8 (J) 2 2 Vậy công tối thiểu để nhấc khối sắt ra khỏi nước là : A = A1+ A2 = 326,4 + 116,8 = 443,2 (J) Bài tập 6 : Một thùng hình trụ đứng đáy bằng, chứa nước, mực nước trong thùng cao 80 cm. Người ta thả chìm vật bằng nhôm có dạng hình lập phương có cạnh 20cm. Mặt trên của vật được móc vào một sợi dây ( bỏ qua trọng lượng của sợi dây ) . Nếu giữ vật lơ lửng trong thùng nước thì phải kéo sợi dây một lực Fk = 120 N. Biết trọng lượng riêng của nước, của nhôm lần lượt là d1= 10000N/m3, d2 = 27 000 N/m3, diện tích đáy thùng gấp 2 lần diện tích một mặt của vật. a)Vật nặng đặc hay rỗng ? Vì sao ? b)Kéo đều vật từ đáy thùng lên theo phương thẳng đứng với công của lực kéo A k= 120J. Hỏi vật có được kéo lên khỏi mặt nước không ? Phương pháp giải a)So sánh lực nâng vật (gồm lực kéo của sợi dây và lực đẩy Ác si mét) với trọng lượng của vật đặc -Kết luận vật rỗng hay đặc b) Xác định công bắt đầu nhấc cho đến khi mặt trên của vật vừa chạm mặt thoáng -Xác định công giai đoạn tiếp theo cho đến khi vật vừa ra khỏi mặt nước *Chú ý mực nước trong thùng hạ xuống khi vật bắt đầu ra khỏi mặt nước. Hướng dẫn giải a) Thể tích của vật: V= a3 = 0,23 = 0,008 (m3) Giả sử vật đặc thì trọng lượng của vật: P= d2.V =27000.0,008 = 216 (N) Lực đẩy Ác si mét tác dụng lên vật: FA= d1.V=10000.0,008 = 80 (N) Lực nâng vật khi đó: F= FA + Fk= 80+120 = 200(N) Do F < P nên vật này bị rỗng.Trọng lượng thực của vật 200N
8 b)Khi nhúng vật trong nước : Thể tích của vật: V=S.a Thể tích nước dâng lên khi thả chìm vật :V’= St.h a Vì V= V’=> S.a = St.h mà St= 2S =>h = =10(cm) 2 Vậy nước trong thùng dâng lên 10 cm Mực nước trong thùng: H = 80+10 = 90 cm Ta xét công thực hiện trong hai giai đoạn : *Giai đoạn 1 :Bắt đầu nhấc cho đến khi mặt trên của vật vừa chạm mặt thoáng Lực tác dụng không đổi Fk= 120N Quãng đường dịch chuyển : s1= H-a= 0,9-0,2= 0,7(m) Công thực hiện :A1= Fk.s1=120.0,7= 84(J) *Giai đoạn 2 :Tiếp theo cho đến khi vật vừa ra khỏi mặt nước : Lực tác dụng tăng dần từ Fk đến F = P = 200 N Quãng đường kéo vật : s2 = 90- 80=10(cm) = 0,1(m) 1 1 Công thực hiện : A2 = .( Fk+ F).s2 = .( 120+ 200).0,1 =16 (J) 2 2 Vậy công tối thiểu để nhấc khối sắt ra khỏi nước là : A = A1+ A2 = 84 + 16 = 100 (J) Ta thấy Ak > A nên vật dược kéo lên khỏi mặt nước 2. Dạng toán một hệ hai vật nhúng trong chất lỏng: Bài tập 1: Hai quả cầu đặc,thể tích mỗi quả là V=200 cm3, được nối với nhau bằng một sợi dây mảnh, nhẹ, không co giãn,thả trong nước. Khối lượng riêng quả cầu bên trên là D1= 300 kg/m3, còn khối lượng riêng quả cầu bên dưới là D2 = 1200 kg/m3. Hãy tính: a) Thể tích phần nhô lên khỏi mặt nước của quả cầu phía trên khi hệ vật cân bằng ? b)Lực căng của sợi dây ? Cho khối lượng riêng của nước là Dn= 1000 kg/m3 Phương pháp giải a)-Xác định trọng lượng của hệ và lực đẩy Ác si mét tác dụng lên hệ -Tính thể tích phần nhô lên khỏi mặt nước của quả cầu phía trên b) Xét quả cầu 2: Trọng lực cân bằng lực đẩy Ác si mét và lực căng của sợi dây T -Tính lực căng của sợi dây
9 Hướng dẫn giải a)Do hệ vật đứng cân bằng nên ta có: P1+ P2 = FA1+ FA2 =>10 D1.V+10 D2.V = 10 Dn.V1+ 10 Dn.V Với V1 là phần chìm của quả cầu bên trên ở trong nước V .( D1 + D2 − Dn ) Suy ra :V1= Dn V .(300 + 1200 − 1000) =>V1= 1000 V 200 V1= = = 100(cm3 ) 2 2 b)Mỗi quả cầu chịu tác dụng của ba lực :Trọng lực, lực đẩy Ác si mét và lực căng của sợi dây T Do quả cầu phía dưới nằm cân bằng trong nước nên ta có: P2 = T+ FA2 =>T = P2- FA2 =>T = 10D2.V- 10Dn.V => T= 10.V.(D2.- Dn) =>T=10.200.10-6(1200-1000) = 0,4(N) Vậy lực căng của sợi dây là 0,4( N ) Bài tập 2 : Hai quả cầu đặc ,thể tích mỗi quả là V=100 cm3, được nối với nhau bằng một sợi dây mảnh, nhẹ, không co giãn, thả trong nước. Khối lượng quả cầu bên dưới 1 gấp 4 lần khối lượng quả cầu bên trên. Khi cân bằng thì thể tích quả cầu bên trên 2 bị ngập nước. Hãy tính: a) Khối lượng riêng của các quả cầu b)Lực căng của sợi dây ? Cho khối lượng riêng của nước là D = 1000 kg/m3 Phương pháp giải a)-Xác định trọng lượng của hệ và lực đẩy Ác si mét tác dụng lên hệ -Tínhkhối lượng riêng của mỗi quả cầu b) Xét quả cầu 2: Trọng lực cân bằng lực đẩy Ác si mét và lực căng của sợi dây T -Tính lực căng của sợi dây
10 Hướng dẫn giải a)Trọng lượng của hệ hai quả cầu : P = P1+ P2= 10 m1+10m2=10(m1 + 4m1) = 50 m1(1) Lực đẩy Ác si mét của nước tác dụng lên hệ : 1 FA= FA1+ FA2= 10 D. .V+10D.V= 15D.V(2) 2 Hệ hai quả cầu nằm cân bằng trên mặt nước,nên: P =FA(3) Từ (1);(2);(3) suy ra:15D.V = 50 m1 Khối lượng riêng quả cầu 1 ở trên là: m1 15.D D1= = = 0,3.D = 0,3.1000 = 300( kg/m3 ) V 50 Khối lượng riêng quả cầu 2 ở dưới là: m2 4m1 D2= = = 4D1= 4.300=1200( kg/m3) V V b)Mỗi quả cầu chịu tác dụng của ba lực :Trọng lực, lực đẩy Ác si mét và lực căng của sợi dây T Do quả cầu phía dưới nằm cân bằng trong nước nên ta có: P2 = T+ FA2 =>T = P2 - FA2 =>T =10D2.V- 10Dn.V => T =10.V.(D2.- Dn) =>T =10.100.10-6(1200 -1000) = 0,2 (N) Vậy lực căng của sợi dây là 0,2( N ) 3.Dạng toán liên quan đến máy cơ đơn giản: Bài tập 1: Hai quả cầu sắt giống hệt nhau được treo vào hai đầu A,B của một thanh kim loại mảnh, nhẹ.Thanh được giữ thăng bằng nhờ dây mắc tại điểm O Biết OA= OB = l = 20cm. Nhúng quả cầu ở đầu B vào chậu đựng chất lỏng người ta thấy thanh AB mất cân bằng. Để thanh cân bằng trở lại phải dịch điểm treo O về phía A một đoạn x= 1,08 cm.Tìm khối lượng riêng của chất lỏng, biết khối lượng riêng của sắt là D0 = 7,8g/cm3 Phương pháp giải -Xác định các lực tác dụng lên quả cầu A,B
11 -Áp dụng điều kiện cân bằng của đòn bẩy với điểm tựa là O’ -Tính khối lượng riêng của chất lỏng Hướng dẫn giải Khi quả cầu ở đầu B được nhúng trong chất lỏng,nên quả cầu này chịu tác dụng của trọng lực và lực đẩy Ác si mét của chât lỏng Gọi điểm treo mới là O’ Theo điều kiện cân bằng của đòn bẩy đối với điểm treo O’ ta có : P.AO’= (P-FA).BO’ => P.(l-x) = (P-FA).(l+x) (1) Gọi V là thể tích quả cầu, D là khối lượng riêng chất lỏng Trọng lượng của quả cầu : P =10.D0.V (2) Lực đẩy Ác si mét tác dụng lên quả cầu FA= 10.D.V (3) Từ (1),(2),(3) suy ra : 10.D0.V .(l-x) = 10V (D0-D).(l+x) (1) =>D0 .(l-x) = (D0-D).(l+x) =>Dl + Dx = D0x+ D0x =>D.(l+x)= 2D0x 2D0 x 2.7,8.1, 08 => D= =  0,8 (g/cm3) l+x 20 + 1, 08 Vậy khối lượng riêng của chất lỏng là 0,8 (g/cm3) Bài tập 2 : Hai quả cầu bằng kim loại có khối lượng bằng nhau được treo vào hai đĩa của một cân đòn.Hai quả cầu có khối lượng riêng lần lượt là D 1= 7,8 g/cm3, D2= 2,6 g/cm3.Nhúng quả cầu thứ nhất vào chất lỏng có khối lượng riêng D3, quả cầu thứ hai vào chất lỏng có khối lượng riêng D4 thì cân mất thăng bằng. Để cân thăng bằng trở lại ta phải bỏ vào đĩa cân có quả cầu thứ hai một khối lượng m 1= 17g. Đổi vị trí hai chất lỏng cho nhau, để cân thăng bằng ta phải thêm m2 = 27g cũng vào đĩa có quả cầu thứ hai. Tìm tỉ số khối lượng riêng của hai chất lỏng. Phương pháp giải -So sánh thể tích hai quả cầu -Áp dụng điều kiện cân bằng của đòn bẩy trong hai trường hợp
12 - Tìm tỉ số khối lượng riêng của hai chất lỏng. Hướng dẫn giải Gọi V1,V2 lần lượt là thể tích quả cầu thứ nhất, thứ hai Do hai quả cầu có khối lượng bằng nhau nên: D1.V1 = D2.V2 V2 D1 7,8 => = = = 3 => V2= 3V1 V1 D2 2,6 Gọi F1,F2 lần lượt là lực đẩy Ác si mét lên quả cầu thứ nhất, thứ hai Gọi P1,P2 lần lượt là trọng lượng quả cầu thứ nhất, thứ hai P’ là trọng lượng quả cân Do cân thăng bằng nên ta có: (P1-F1).OA= (P2+P’- F2).OB Vì OA= OB ; P1= P2 từ dó ta suy ra: P’= F2- F1 => 10m1 = 10D4.V2- 10D3.V1 Thay V2= 3V1 vào ta được: m1=(3D4- D3).V1 (1) Tương tự khi đổi vị trí hai chất lỏng cho nhau ta có: (P1-F1’).OA= (P2+P’’- F2’).OB =>P’’= F2’- F1’ =>10m2 = 10D3.V2 - 10D4.V1 => m2 = (3D3 - D4).V1 (2) m1 3D4 − D3 => = m2 3D3 − D4 =>m1.(3D3-D4) = m2.(3D4-D3) =>(3m1+ m2).D3 = (3m2+ m1).D4 D3 3m2 + m1 3.27 + 17 98 => = = =  1, 256 D4 3m1 + m2 3.17 + 27 78 Vậy tỉ số hai khối lượng riêng của hai chất lỏng là 1,256 3.Kết quả sau khi áp dụng sáng kiến: Sau khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm trên trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi trong hai năm học 2022- 2023 ; 2023-2024, tôi thấy học sinh đã có những tiến bộ
13 rõ rệt. Các em đã chủ động hơn trong việc nhận dạng bài vật lý,nắm chắc phương pháp giải của từng dạng bài toán. Kết quả so với khi chưa áp dụng SKKN có tỉ lệ học sinh làm bài kiểm tra đạt yêu cầu cao hơn, có tỉ lệ điểm khá, giỏi nhiều hơn. Kết quả cụ thể như sau : Kết quả các bài kiểm tra Năm học Giỏi Khá TB Yếu SL % SL % SL % SL % Chưa áp dụng SKKN 2021-2022 0 0 1 25 1 25 2 50 Áp dụng 2022-2023 1 25 2 50 1 25 0 0 SKKN 2023-2024 1 25 2 50 1 25 0 0 Ghi chú : - Do số lớp ít cho nên mỗi đội tuyển học sinh giỏi chỉ lấy 4 học sinh ở khối lớp 8 - Trong kế hoạch bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 8, tôi chia nội dung giảng dạy ra làm 8 chủ đề. Sau mỗi chủ đề đều có phần kiểm tra, đánh giá . 4.Hiệu quả sáng kiến : *Năm học 2022- 2023 : đã có 01 học sinh thi vật lý cấp huyện được công nhận. *Năm học 2023- 2024 : -Thi HSG cấp huyện : Đã có 02 học sinh thi vật lý cấp huyện được công nhận, trong đó 02 em đạt giải ba môn Vật lý, 01 học sinh đạt giải nhì HSG môn Khoa học -Thi HSG cấp thành phố : 01 học sinh đạt giải khuyến khích HSG môn Khoa học. 5. Khả năng áp dụng: Biện pháp này có thể triển khai sử dụng rộng rãi trong công tác giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý 6. Thời gian thực hiện sáng kiến. Sáng kiến được thực hiện từ tháng 9 năm 2022 đến tháng 4 năm 2024.
14 V. NHỮNG KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT : -Bồi dưỡng học sinh giỏi là một trong những nhiệm vụ trọng tâm của nhà trường , nhằm phát hiện và bồi dưỡng nhân tài cho đất nước. Đáp ứng mục tiêu: Nâng cao dân trí, bồi dưỡng nhân tài phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước trong thời kỳ đổi mới. -Kinh nghiệm rút ra từ sáng kiến này được đúc rút ngay trong quá trình giảng dạy, tôi hy vọng nó có thể áp dụng rộng rãi cho công tác bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý lớp 8. Giúp các em hệ thống hóa kiến thức cơ bản, phân loại các dạng bài toán, tìm ra phương pháp giải nhanh chóng, góp phần phát triển tư duy trừu tượng.Tuy nhiên kinh nghiệm này chắc chắn còn chưa hoàn chỉnh, vì vậy tôi rất mong được hội đồng khoa học các cấp và đồng nghiệp đóng góp ý kiến để nó trở thành một kinh nghiệm hay, góp phần nhỏ bé vào phong trào thi đua dạy tốt – học tốt trong nhà trường . Tôi xin chân thành cảm ơn. Di Trạch , ngày 18 tháng 4 năm 2024 XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN Người viết sáng kiến Vương Tiến Thắng