SKKN Vận dụng phương pháp tọa độ để giải các bài toán chuyển động cơ trong bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý 8

 UBND HUYỆN TIÊN DU
 TRƯỜNG TRUNG HỌC CƠSỞ PHÚ LÂM
 ----------  ----------
 SÁNG KIẾNĐỀ NGHỊ, THẨMĐỊNHĐÁNH GIÁỞ CẤP : HUYỆN
TÊN SÁNG KIẾN:
 VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP TỌAĐỘ
 ĐỂ GIẢI CÁC BÀI TOÁN CHUYỂNĐỘNG CƠTRONG
 BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ 8
 Tác giả Sáng kiến: Ngô Thị Lý 
 Chức vụ: Giáo viên
 Đơn vị công tác: Trường THCS Phú Lâm 
 Bộ môn (chuyên ngành): Vật lý
 Tiên Du, tháng 01 năm 2023
 1 QUIƯỚC VIẾT TẮT
STT Ký hiệu vi ết tắt Nội dungđược hi ểu là
 1 BGH Ban giám hiệu
 2 GD&ĐT Giáo dục vàĐào tạo
 3 HS Học sinh
 4 HSG Học sinh giỏi
 5 KHTN Khoa học tựnhiên
 6 SL S o lượng
 7 THCS Trung học cơsở
 8 THPT Trung học phổ thông
 3 Bồi dưỡngđội tuyển HSGđể tìm kiếm các học sinh có phẩm chất và năng lực 
tốt, có năng khiếu môn Vật Lýđể tiếp tục bồi dưỡng ở cấp học cao hơn nhằm 
đào tạo nhân tài chođất nước.
 Môn Vật Lý trong nhà trườngđượcđa số học sinhđánh giá là môn học 
khó, các bài tập Vật Lý yêu cầu học sinh phải có kiến thức thực tế và kĩnăng tư 
duy phân tích bài toán. Trong chương trình Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật Lý 8, 
các bài tập về chuyênđề “Chuyểnđộng cơ” đa dạng và phong phú về dạng bài 
tập, tuy nhiên chưađồng bộ về cách giải khiến cho HS khó khăn trong vấnđề 
giải quyết các bài tập. Chínhđiềuđóđã thôi thúc bản thân tôi phải tìm ra một 
phương phápđể học sinh có thể vận dụngđược vào giải quyết các bài toán 
chuyểnđộng cơmột cách hiệu quả nhất. Trong những năm giảng dạy và nghiên 
cứu, việc ứng dụng Toán học vào dạy học Vật Lý, tôi nhận thấy có nhiều lĩnh 
vực rất hiệu quả,đặc biệt giải các bài toán khó nhưChuyểnđộng cơhọc.
Phương pháp tọađộ là một cách tiếp cận mới, không những tạo ra cách giải hay 
mà còn giúp học sinh có thể sử dụng cho việc học THPT một cách hiệu quả.
 Từ những yếu tố khách quan và chủ quanđó, tôiđã lựa chọn nghiên cứu 
và viết sáng kiến với nội dung “Vận dụng phương pháp tọađộ để giải các bài 
toán chuyểnđộng cơtrong Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật Lý 8” giúp các em 
có một phương phápđịnh hướng và giải bài toán chuyểnđộng cơmột cách rõ 
ràng, nâng cao chất lượng hiệu quả học tập và hứng thú với môn học.
 2. Tính mới vàưuđiểm nổi bật của sáng kiến
 Tính mới:Học sinh có phương phápcụ thể để giải các bài toán chuyển
động cơtrong bồi dưỡng học sinh giỏi Lý 8,định hướngđược cách giải rõ ràng 
và phân biệtđược rõ cách giảiđối với nhiều trường hợp khác nhau của bài toán. 
Học sinh sẽ tự trả lờiđược câu hỏi: “ Tại sao lại làm nhưvậy? Mối quan hệ về 
thời gian và vị trí của các vật chuyểnđộng nhưthế nào? Tại sao lời giải của 
mình sai, sai ở đâu”, ..
 Ưuđiểm nổi bật của sáng kiến: Khi áp dụng sáng kiến vào giải bài tập,
học sinh tự tin, hứng thú khi giải các bài tập về chuyểnđộng cơkhó trong bồi 
dưỡng học sinh giỏi Vật Lý 8.Đặc biệtđịnh hướng phát triển năng lực: Tưduy,
 5 PHẦN II. NỘI DUNG
 Chương 1. KHÁI QUÁT THỰC TRẠNG VẤNĐỀ DẠY VÀ HỌC 
 TRONG GIẢI CÁC BÀI TOÁN CHUYỂN ĐỘNG CƠTRONG BỒI
 DƯỠNG HSG VẬT LÝ 8
 1. Thuận lợi
 Trường THCS Phú Lâm là trườngđạt chuẩn quốc gia, nhà trườngđược 
trang thiết bị dạy họcđầyđủ, hiệnđại: cóđầyđủ bảng thông minh và máy 
chiếu, phòng thực hành bộ môn hiệnđại phục vụ cho nhu cầu giảng dạy bộ môn 
Vật lý.
 Nhà trường rất quan tâmđến vấnđề nâng cao chất lượng bồi dưỡng HSG, 
thường xuyên tổ chức sinh hoạt chuyên môn, tổ chức các kì kiểm trađánh giá 
chất lượng HSG. Quađó thúcđẩy bản thân mỗi giáo viên trau dồi kinh nghiệm 
nâng cao năng lực chuyên môn và học sinh phải tích lũy kiến thức đầyđủ để 
vượt qua các kì thi.
 Thưviện Nhà trường tươngđốiđầyđủ các sách bồi dưỡng HSG và tài 
liệu tham khảo cho học sinh. Hàng năm, nhà trường tăng cườngđầu tưmua sách 
giáo khoa, tài liệu tham khảo,đặc biệt là các tài liệu nâng cao phù hợp vớiđối 
tượng học sinh giỏi.
 Bản thân là người luôn yêu nghề chăm chỉ học hỏi kinh nghiệmđể phát 
triển năng lực chuyên môn.
 Nhiều học sinh chủ động nghiên cứu, tìm tòi khám phá kiến thức có sự 
đầu tưcao cho bộ môn. Học sinh có năng lực học các môn tự nhiên trong khối 8. 
Đồng thời học sinhđãđược học về mặt phẳng tọađộ trong môn Toán 7 phần 
Hình học, biết cách vẽ mặt phẳng tọađộ và xácđịnhđược vị trí của mộtđiểm 
trên mặt phẳng.
 2. Khó khăn
 Qua việc kiểm tra, khảo sát trước tácđộng, tôi nhận thấy chính sự khó 
khăn trong các bài toán cơhọcđãảnh hưởngđến tâm lí học sinh trong việc giải 
các bài toán chuyểnđộng nói riêng và cơhọc nói chung. Học sinh thường gặp 
khó khăn trong các vấnđề sau:
 7 CHƯƠNG 2. VẬN DỤNGPHƯƠNG PHÁP TỌAĐỘVÀO GIẢI 
CÁC BÀI TOÁN CHUYỂNĐỘNG CƠTRONG BỒI DƯỠNG HSG VẬT 
LÝ 8
 1. Cơsở lí thuyết
 Khi vật chuyểnđộng thì vị trí của vật so với vậtđược chọn làm mốc thay 
đổi theo thời gian. Bài toán cơbản của động học là xácđịnh vị trí của vật tại các 
thờiđiểm khác nhau.
 Để xácđịnh vị trí của vật, người ta dùng hệ tọađộ vuông góc có gốc là vị 
trí của vật mốc, trục hoành Ox (nếu vật chỉ chuyểnđộng trên mộtđường thẳng) 
hoặc cả trục tung Ox, trục hoành Oy (nếu có 2 vật chuyểnđộng theo hai hướng 
vuông góc nhau). Hệ qui chiếu là một hệ tọađộ mà dựa vàođó vị trí của mọi 
điểm trên các các vậtđược xácđịnh.
 Một hệ qui chiếu trong Vật Lý bao gồm :
 - Trục tọađộ : Gốc tọađộ O.
 - Chiều dương của chuyểnđộng:được quiước chọn chiều dương từ ban
đầu, nếu chọn một chiều là chiều dương thì chiều còn lại là chiều âm.
 - Gốc thời gian : Thờiđiểm chọn mốc tính thời gian.
 Chú ý:
 + Vị trí của vật trong quá trình chuyểnđộng sẽ được gán vào tọađộ x trên 
trục tọađộ Ox và quãngđược vậtđiđược sẽ bằng khoảng cách từ gốc tọađộ đến 
vị trí x trên trục tọađộ nếu vật chuyểnđộng từ gốc tọađộ.
 + Phân biệt cho học sinh hiểu rõ về khoảng cách từ gốcđến vị trí vật trên 
trục tọađộ với quãngđường vậtđiđược trong hai trường hợp vật chuyểnđộng 
từ gốc tọađộ đã chọn và chuyểnđộng từ vị trí cách gốc tọađộ mộtđoạn. 
 + Tọađộ của vật dương khi nằm bên phải gốc tọađộ, tọađộ của vật âm 
khi nằm bên trái gốc tọađộ.
 O (+)
 x
 Xácđịnh vị trí của một vật thông qua tọađộ x
 9 푥2 =푥 02 +￿ 2.￿ 2
 Với 푥01 là tọađộ banđầu của vật 1 so với gốcđã chọn
 ￿1 là vận tốc của vật 1
 ￿1 là thời gian vật 1 chuyểnđộng tính từ thờiđiểm mốcđã chọn.
 푥02 là tọađộ banđầu của vật 2 so với gốcđã chọn
 ￿2 là vận tốc của vật 2
 ￿2 là thời gian vật 2 chuyểnđộng tính từ thờiđiểm mốcđã chọn.
 Chú ý:
 Xét trường hợp hai vật chuyểnđộng thẳngđều trên cùng mộtđường thẳng 
nhưng ngược chiều nhau. Vật 1 chuyểnđộng từ Ađến B cùng chiều dươngđã 
chọn, còn vật 2 chuyểnđộng từ B về A ngược chiều dươngđã chọn.
 (+)
 A A’ B’ B
 Sau một thời gian t thì:
 Vật 1 chuyểnđộng từ Ađến A’ trên trục tọađộ dođó quãngđường vật 1
 ′
điđược là AA’ =￿ 1.￿ => Biểu thức vị trí của vật 1 là 푥1 =￿￿ =￿ 1.￿
 Vật 2 chuyểnđộng từ B đến B’ trên trục tọađộ dođó quãngđường vật 2
 ′
điđược là BB’ =￿ 2.￿ => Biểu thức vị trí của vật 2 là 푥2 =￿￿ =￿￿ − ￿ 2.￿
 Dođó, nếu vật chuyểnđộng cùng chiều dươngđã chọn thì vận tốc mang 
dấu dương, ngược chiều dươngđã chọn thì vận tốc mang dấu âm.
 Bước 3: Từ các dữ liệuđề bàiđã cho, học sinh xử lí và tìm rađại lượng 
cần tìm.
 3. Các dạng bài tập áp dụng phương pháp tọađộ thường gặp
 3.1. Dạng 1: Xácđịnh vị trí gặp nhau và thờiđiểm hai vật gặp nhau
 Khi hai vật chuyểnđộng cùng chiều ( hoặc ngược chiều ) thì khi hai vật 
gặp nhau tại một vị trí thì tọađộ vị trí của hai vật trên trục tọađộ Oxđã chọn là 
nhưnhau. Dođó, khi hai vật gặp nhau thì :
 푥1 =푥 2
 ↔ 푥01 +￿ 1.￿ 1 =푥 02 +￿ 2.￿ 2
 11 Tương tự, vị trí của xe 1xa gốc tọađộ O nhất, lần lượtđến xe 2 và xe 3.
 Tại một thờiđiểm nàođó, xe 2 cáchđều xe 1 và xe 3. Khiđó:
 ￿12 =￿ 23 → 푥1 − 푥2 =푥 2 − 푥3
 Thay các biểu thức tọađộ của các xe vào và giải, ta tìmđược thờiđiểm xe
2 cáchđều xe 1 và xe 3.
 3.4. Dạng 4: Xácđịnh khoảng cách khi hai vật chuyểnđộng theo 2
phương vuông góc
 Xét hai vật chuyểnđộng theo hai y
phương vuông góc. Gắn chuyểnđộng của 
hai vật lên hệ tọađộ Oxy với Ox và Oy B
vuông góc với nhau.
 Chọn mốc tọađộ tại O.
Tại một thờiđiểm, vật 1 ở vị trí A, vật 2 O A x
ở vị trí B thì khoảng cách giữa hai vật khi 
đó là
 ￿￿= √￿￿2 +￿￿ 2 = √푥2 +￿ 2
 4. Áp dụng biện pháp vào các bài tập
 4.1. Các vật cùng xuất phát vào một thờiđiểm
 * Bài toán hai vật chuyểnđộng ngược chiều
 Bài tập minh họa: Hai người cùng xuất phát cùng một lúc từ haiđiểm A
và B cách nhau 60km. Người thứ nhấtđi xe máy từ Ađến B với vận tốc v 1 = 
30km/h. Người thứ haiđi xeđạp từ B ngược về A với vận tốc v 2 = 10km/h. Coi 
chuyểnđộng của hai xe làđều.
 a. Hỏi sau bao lâu hai người gặp nhau? Xácđịnh chỗ gặp nhauđó?
 b. Hỏi sau bao lâu hai người cách nhau 20km?
 Tóm tắt
 s = AB = 60km 
 t1 = t2 = t
 v1 = 30km/h 
 v2 = 10km/h
 13 TH2: Hai người cách nhau 20km sau khi gặp nhau
+ Quãngđườngđiđược của người xuất phát tại A: s 1 =30t (km)
 + Quãngđườngđiđược của người xuất phát tại B: s 2 =10t (km)
 + Khoảng cách hai người sau khi gặp nhau là: s1 + s2 - s = AB
  30t + 10t – 20 = 60  t = 2h
 Giải bằng phương pháp tọađộ
 (+)
 AB
 + Chọn mốc vị trí tạiđiểm A.
 Chọn chiều dương là chiều chuyểnđộng của xeđi từ Ađến B. 
 Chọn mốc thời gian là lúc hai xe cùng bắtđầu chuyểnđộng.
 Biểu thức vị trí tổng quát của mỗi vật khi chuyểnđộng là
 푥=푥 0 +￿.￿
 + Vì người thứ nhấtđi xe máy xuất phát từ A và chuyểnđộng từ Ađến B
 푥 =￿ ￿￿
cùng chiều dương chuyểnđộngđã chọn nên { 01 
 ￿1 =￿￿ ￿￿/ℎ
 Biểu thức vị trí của người thứ nhấtđi xe máy so với mốc A là
 푥1 =￿+￿￿.￿ ↔ 푥 1 =￿￿.￿(￿￿)
 Vì người thứ haiđi xeđạp xuất phát từ B cách A 60km và chuyểnđộng từ
 푥 = 6￿ ￿￿
Bđến A ngược chiều dươngđã chọn nên { 02 
 ￿2 =−￿￿ ￿￿/ℎ
 Biểu thức vị trí của người thứ haiđi xeđạp so với mốc A là
 푥2 = 6￿ − ￿￿.￿(￿￿)
 a. Khi hai người gặp nhau tại cùng một vị trí thì
 푥1 =푥 2 (+)
 ↔ ￿￿.￿= 6￿ − ￿￿.￿
 A Vị trí gặp
 nhau
 15