Sáng kiến kinh nghiệm MỘT SỐ BÀI TẬP VẬT LÍ VẬN DỤNG SÁNG TẠO PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ

Phương pháp tọa độ là phương pháp cơ bản trong việc giải các bài tập vật lí phần động lực học. Muốn nghiên cứu chuyển động của một chất điểm, trước hết ta cần chọn một vật mốc, gắn vào đó một hệ tọa độ để xác định vị trí của nó và chọn một gốc thời gian cùng với một đồng hồ hợp thành một hệ quy chiếu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sáng kiến kinh nghiệm " MỘT SỐ BÀI TẬP VẬT LÍ VẬN DỤNG SÁNG TẠO PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ " MỘT SỐ BÀI TẬP VẬT LÍ VẬN DỤNG SÁNG TẠO PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ Th.s. Nguyễn Đình Tấn Trường THPT số 1 Bố Trạch Phương pháp tọa độ là phương pháp cơ bản trong việc giải các bài tập vật lí phần động lựchọc. Muốn nghiên cứu chuyển động của một chất điểm, trước hết ta cần chọn một vật mốc, gắnvào đó một hệ tọa độ để xác định vị trí của nó và chọn một gốc thời gian cùng với một đồng hồhợp thành một hệ quy chiếu. Vật lí THPT chỉ nghiên cứu các chuyển động trên một đường thẳng hay chuyển động trongmột mặt phẳng, nên hệ tọa độ chỉ gồm một trục hoặc một hệ hai trục vuông góc tương ứng.Phương pháp + Chọn hệ quy chiếu thích hợp. + Xác định tọa độ ban đầu, vận tốc ban đầu, gia tốc của chất điểm theo các trục tọa độ: x0,y0 ; v0x, v0y; ax, ay. (ở đây chỉ khảo sát các chuyển động thẳng đều, biến đổi đều và chuyển độngcủa chất đ iểm đư ợc ném ngang, ném xiên). + Viết phương trình chuyển động của chất điểm 12  x  2 a x t  v 0x t  x 0   y  1 a t 2  v t  y  y 0y 0  2 + Viết phương trình quỹ đạo (nếu cần thiết) y = f(x) bằng cách khử t trong các phươngtrình chuyển động. + Từ phương trình chuyển động hoặc phương trình quỹ đạo, khảo sát chuyển động của chấtđiểm: Xác định vị trí của chất điểm tại một thời điểm đã cho. - Định thời điểm, vị trí khi hai chất điểm gặp nhau theo điều kiện - x 1  x 2  y1  y 2 (x 1  x 2 ) 2  (y1  y 2 ) 2 Khảo sát khoảng cách giữa hai chất điểm d  - Học sinh thường chỉ vận dụng phương pháp tọa độ để giải các b ài toán quen thuộc đại loạinhư, hai xe chuyển động ngược chiều gặp nhau, chuyển động cùng chiều đuổi kịp nhau,…trong đócác chất điểm cần khảo sát chuyển động đã tường minh, chỉ cần làm theo một số bài tập mẫu mộtcách máy móc và rất dễ nhàm chán. Trong khi đó, có rất nhiều bài toán tưởng chừng như phức tạp,nhưng nếu vận dụng một cách khéo léo phương pháp t ọa độ thì chúng trở nên đơn giản và rất thúvị. Xin đưa ra một số ví dụ:Bài toán 1 Một vật m = 10kg treo vào trần một buồng thang máy có khối lượng M = 200kg. Vật cáchsàn 2m. Một lực F kéo buồng thang máy đi lên với gia tốc a = 1m/s2. Trong lúc buồng đi lên, dâytreo bị đứt, lực kéo F vẫn không đổi. Tính gia tốc ngay sau đó của buồng và thời gian để vật rơixuống sàn buồng. Lấy g = 10m/s2.Nhận xét Đọc xong đề bài, ta thường nhìn nhận hiện tượng xảy ra trong thang máy (chọn hệ quychiếu gắn với thang máy), rất khó để mô tả chuyển động của vật sau khi dây treo bị đứt. Hãy đứngngoài thang máy để quan sát (chọn hệ quy chiếu gắn với đất) hai chất điểm vật và sàn thang đangchuyển động trên cùng một đường thẳng. Dễ d àng vận dụng phương pháp tọa độ để xác định đượcthời điểm hai chất điểm gặp nhau, đó là lúc vật rơi chạm sàn thang. yGiải  F   T Chọn trục Oy gắn với đất, thẳng đứng hướng lên, gốc O tại vị trí sàn v0lúc dây đứt, gốc thời gian t = 0 lúc dây đứt.  P y02  v0 OKhi dây treo chưa đứt, lực kéo F và trọng lực P = (M + m)g gây ra gia tốc a cho hệ M + m, ta có F - P = (M + m)a  F  (M  m)(a  g)  2310N+ Gia tốc của buồng khi dây treo đứtLực F chỉ tác dụng lên buồng, ta có F – Mg = Ma1, suy ra ...