SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý KHI GIẢNG
DẠY CÁC ĐINH LUẬT BẢO TOÀN TRONG
CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ LỚP 10
A. đặt vấn đề:
Các định luật bảo toàn là một trong những phần quan trọng của vật lý
lớp 10 PTTH, sau khi học sinh được trang bị đủ lượng kiến thức để giải các
bài toán cơ học bằng phương pháp động lượng học. Nó được sắp xếp riêng
biệt, đồng thời nó là cơ sở để nghiên cứu rất nhiều các bài toán ở các lớp trên.
Vì vậy chúng ta phải coi đây là phần vật lý quan trọng, nó không những trang
bị cho các em một phương pháp mới để giải các bài toán cơ học: (Phương
pháp dùng các định luật bảo toàn) mà đây là phương pháp tổng quát hơn
phương pháp động lực học áp dụng được cả khi không biết rõ các lực tác
dụng lên vật. Với những lý do đó mà bản thân học sinh lớp 10 phải nắm vững
các kiến thức cơ bản của phần này đặc biệt là các khái niệm mới như khái
niệm công, khái niệm động lượng, khái niệm cơ năng, năng lượng... Ngoài ra
phải biết nắm vững và vận dụng thành thạo các định luật.
Ngược lại khi học phần này rất nhiều những học sinh nhất là đối tượng
trung bình đặc biệt đối tượng yếu, kém hiểu rất mơ hồ, lúng túng. Do vậy, nên
tôi muốn đưa ra một số ý kiến của mình xung quanh việc làm thế nào để dạy
cho các em phần này một cách dễ hiểu nhất và một số vấn đề cần chú ý đối
khi giảng dạy phần này.
B. Giải quyết vấn đề
1. Trước hết phải biết hiểu một cách tổng quát rằng: Các định luật bảo toàn là
độc lập đối với các định luật Niutơn và vẫn đúng khi các định luật Niutơn không
đúng nữa (tránh quan niệm cho rằng chúng là hệ quả của nhau, đành rằng từ các
định luật II và III của Niutơn có thể chứng minh được định luật bảo toàn động
lượng và ngược lại từ định luật bảo toàn và biến thiên động lượng có thể suy ra
được các định luật II và III của Niutơn).
Các định luật bảo toàn có ý nghĩa đặc biệt trong trường hợp cần nghiên
cứu những quá trình diễn ra trong một hệ vật mà ta chưa biết được liên hệ nội
tại giữa các quá trình ấy. Trong những trường hợp đó các định luật bảo toàn là
công cụ để xâm nhập vào những quy luật của tự nhiên. Nó cung cấp một
phương pháp giải một bài toán cơ học rất hữu hiệu, bổ sung cho phương pháp
động lượng học là phương pháp duy nhất để giải các bài toán cơ học khi chưa
biết rõ lực tác dụng.
Sự phát triển của vật lý càng chứng tỏ ý nghĩa của việc nghiên cứu các định
luật bảo toàn. Mỗi một định luật là sự biểu hiện một sự bảo toàn những thuộc
tính cơ bản nào đó được đặc trưng bằng những đại lượng vật lý tương ứng của
vật chất, cũng như mối liên hệ giữa vật chất và các hình thức tồn tại của nó
trong không gian và thời gian.
Trong quá trình giảng dạy muốn hình thành cho học sinh thế giới quan
duy vật biện chứng và nhân sinh quan khoa học, cần phải vạch rõ tính tổng
quát của định luật bảo toàn cũng như ý nghĩa của nó trong kỹ thuật.
2. Định luật bảo toàn động lượng:
Ở đây như SGK đã trình bày trước hết giới thiệu khái niệm hệ kín và
khái niệm động lượng là những khái niệm mới đối với học sinh vì vậy cần
phải được giới thiệu cụ thể cho các em.
a. Về khái niệm hệ kín: Về mặt lý thuyết được định nghĩa như SGK: "Một hệ
vật được gọi là hệ kín nếu các vật trong hệ chỉ tương tác với nhau mà không
tương tác ở vật ở ngoài hệ". Nói khác đi: Hệ kín là hệ chỉ có nội lực mà
không có ngoại lực. ở đây cần nhấn mạnh thêm hai điểm:
+ Nội lực từng đôi một trực đối nhau theo định luật III Niutơn nên
không gây ra gia tốc cho hệ.
+ Không có ngoại lực tác dụng lên hệ
ở điểm thứ nhất là tuyệt đối đúng còn ở điểm thứ hai cần phải hiểu một
cách tương đối đúng và cần lưu ý rằng:
- Các ngoại lực từng đôi một khử nhau.
Ví dụ: Hai viên bi lăn trên bàn nếu không có ma sát thì trọng lực bị khử
bởi phản lực của bàn.
- Các ngoại lực tác dụng lên hệ theo phương nào đó khử nhau (hệ được
coi là kín theo phương đó).
- Có ngoại lực nhưng rất nhỏ hơn so với nội lực.
Ví dụ: Các vụ nổ, sự va chạm v.v...
- Sự tương tác giữa các vật trong hệ xảy ra trong thời gian rất ngắn,
trong thời gian đó nội lực rất lớn hơn ngoại lực.
Ví dụ: Sự va chạm giữa hai viên bi trên bàn hoặc sự nổ của một viên đạn.
b. Về khái niệm động lượng: Theo tôi cách xây dựng khái niệm này như SGK
là phù hợp trong đó có hai điểm cần lưu ý khi xây dựng khái niệm động lượng
cho học sinh:
+ Từ ví dụ về sự tương tác giữa hai viên bi cùng khối lượng, khác khối
lượng để khẳng định ở đây không phải vận tốc được bảo toàn.
+ Tiến hành làm thí nghiệm và đi đến xây dựng khái niệm động lượng:
vmp
r
r
.
=
* Những điểm cần nhấn mạnh:
+ Động lựợng là một véc tơ có phương, chiều trùng với phương, chiều
của véctơ vận tốc tức là trùng với phương, chiều của chuyển động.
+ Động lượng của một hệ vật là tổng véctơ động lượng của các vật
trong hệ:
...
21 ++= ppp
r
r
r
(Phép cộng bằng quy tắc HBH hoặc quy tắc đa giác)
Cần lưu ý với học sinh về độ lớn:
a
cos.2 21
2
2
2
1
2ppppp ++=
và như vậy nói chung p ¹ p1 + p2 mà ở dây học sinh rất hay cho rằng
p = p1 + p2 nhất là đối tượng yếu kém.
+ Đặc biệt lưu ý cho học sinh
1 2
v v v
¹ +
r r r
c. Định luật bảo toàn động lượng:
1
p
r
p
r
2
p
r
a
"Tổng động lượng của một hệ kín được bảo toàn" (Biểu diễn bằng một
véctơ không đổi cả về độ lớn lẫn về hướng).
* Cần nhấn mạnh cho học sinh:
+ Véctơ tổng p
r
được bảo toàn (không đổi) còn động lượng của từng
vật trong hệ 21,pp
r
r
... có thể không đổi nhưng chủ yếu là thay đổi (không bảo
toàn).
+ Động lượng có thể chỉ bảo toàn theo một phương nào đó nếu theo
phương đó hệ là kín.
+ Nếu hệ không kín nhưng thời gian tương tác là nhỏ (Sự va chạm, sự
nổ...) khi đó nội lực rất lớn hơn ngoại lực nên hệ cũng được coi là kín và động
lượng của hệ cũng được bảo toàn.
3. Định luật bảo toàn công:
a. Khái niệm công: Khác với các em đã học ở THCS ở đây biểu thức tính
công được viết tổng quát hơn là A = F.S.Cosa.
Điều cần nhấn mạnh từ biểu thức tính công thức ta thấy:
Nếu a = 900 ® A = 0, nếu hướng của lực vuông góc với hướng của
đường thì công bằng 0 (lực không sinh công).
Nếu 900 < a £ 1800 (lực cản) ® A < 0 ® công của lực cản là công âm.
Nếu 00 £ a < 900 (lực phát động) ® A > 0 ® công của lực phát động là
công dương.
b. Định luật bảo toàn: Tất cả các máy cơ học đều không làm cho ta lợi về
công: nếu lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi còn giá
trị của công thực hiện là không đổi.
Cần lưu ý với học sinh rằng điều này chỉ đúng khi không có ma sát còn
trong thực tế vì bao giờ cũng có ma sát (ở trên mặt phẳng nghiêng, ở giữa trục
ròng rọc...) nên công phải thực hiện bao giờ cũng lớn hơn công có ích:
