Bài giảng phân tích chương trình vật lý phổ thông - Chương 2

Cơ học là một phần của vật lý học nghiên cứu hiện tượng chuyển động cơ họccủa các vật.Chuyển động cơ học của vật thể là sự thay đổi vị trí của nó trong không gianđối với các vật thể khác theo thời gian. Cơ học phải trả lời được những vấn đề liênquan đến chuyển động của các vật.Như vậy, nhiệm vụ quan trọng nhất của cơ học là xác định vị trí của một vật ởnhững thời điểm khác nhau trong không gian. Muốn làm được việc đó cần phảibiết trạng thái ban đầu của vật (vị trí...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng phân tích chương trình vật lý phổ thông - Chương 2 bµi gi¶ng ph©n tÝch ch−¬ng tr×nh vËt lÝ phæ th«ng - 2004 ch−¬ng 2 d¹y häc phÇn ®éng häc chÊt ®iÓmI. Më ®Çu1.1. CÊu t¹o cña ch−¬ng tr×nh c¬ häc ë bËc trung häc phæ th«ng C¬ häc lµ mét phÇn cña vËt lý häc nghiªn cøu hiÖn t−îng chuyÓn ®éng c¬ häccña c¸c vËt. ChuyÓn ®éng c¬ häc cña vËt thÓ lµ sù thay ®æi vÞ trÝ cña nã trong kh«ng gian®èi víi c¸c vËt thÓ kh¸c theo thêi gian. C¬ häc ph¶i tr¶ lêi ®−îc nh÷ng vÊn ®Ò liªnquan ®Õn chuyÓn ®éng cña c¸c vËt. Nh− vËy, nhiÖm vô quan träng nhÊt cña c¬ häc lµ x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña mét vËt ënh÷ng thêi ®iÓm kh¸c nhau trong kh«ng gian. Muèn lµm ®−îc viÖc ®ã cÇn ph¶ibiÕt tr¹ng th¸i ban ®Çu cña vËt (vÞ trÝ ban ®Çu, vËn tèc ban ®Çu), nh÷ng yÕu tè ¶nhh−ëng ®Õn chuyÓn ®éng cña vËt vµ nh÷ng ®Þnh luËt chi phèi chuyÓn ®éng. Trong ch−¬ng tr×nh vËt lý phæ th«ng, c¬ häc th−êng ®−îc chia thµnh 5 phÇn:§éng häc, §éng lùc häc, TÜnh häc, C¸c ®Þnh luËt b¶o toµn, Dao ®éng vµ sãng c¬häc. Do tÝnh chÊt ®Æc biÖt cña c¸c hiÖn t−îng tuÇn hoµn, nªn phÇn Dao ®éng vµsãng c¬ häc ®−îc tr×nh bµy chung trong phÇn Dao ®éng vµ sãng ë líp cuèi cÊp.1.2. §Æc ®iÓm cña phÇn ®éng häc §éng häc lµ mét bé phËn cña c¬ häc chØ nghiªn cøu chuyÓn ®éng cña vËt thÓmµ kh«ng ®Ò cËp ®Õn nguyªn nh©n g©y ra chuyÓn ®éng. Nh− vËy, nhiÖm vô c¬b¶n cña §éng häc lµ m« t¶ chÝnh x¸c c¸c d¹ng chuyÓn ®éng cña c¬ häc ®Ó biÕttr−íc ®−îc vÞ trÝ cña vËt trong kh«ng gian t¹i nh÷ng thêi ®iÓm kh¸c nhau. §iÒuduy nhÊt cã thÓ quan s¸t trùc tiÕp ®−îc khi mét vËt chuyÓn ®éng lµ sù thay ®æi vÞtrÝ cña nã theo thêi gian. Do ®ã, sù m« t¶ chuyÓn ®éng chÝnh lµ x¸c ®Þnh mèiquan hÖ gi÷a ®−êng ®i víi thêi gian. §èi víi chuyÓn ®éng th¼ng ®Òu th× mèi quanhÖ ®ã rÊt ®¬n gi¶n. Nh−ng ®èi víi nh÷ng chuyÓn ®éng biÕn ®æi th× mèi quan hÖ®ã liªn tôc thay ®æi theo thêi gian, do vËy ph¶i sö dông c¸c ®¹i l−îng vi ph©n vµnh÷ng phÐp tÝnh tÝch ph©n míi m« t¶ ®−îc chÝnh x¸c mèi quan hÖ Êy. Ngay c¶c¸c kh¸i niÖm vËn tèc, gia tèc lµ c¸c ®¹i l−îng ®Æc tr−ng cho tr¹ng th¸i chuyÓn®éng cña mét vËt chØ ®−îc ®Þnh nghÜa chÝnh x¸c khi sö dông c¸c phÐp tÝnh viph©n: r r r dv d 2 s ds r vt = a= = dt dt 2 dt Tuy nhiªn, nh÷ng chuyÓn ®éng thùc ra rÊt phøc t¹p. Víi nh÷ng c«ng cô to¸nhäc ®· cã chóng ta còng chØ m« t¶ ®−îc nh÷ng d¹ng chuyÓn ®éng trong ®ã vËn 21 bµi gi¶ng ph©n tÝch ch−¬ng tr×nh vËt lÝ phæ th«ng - 2004tèc vµ gia tèc biÕn ®æi theo nh÷ng quy luËt ®¬n gi¶n: kh«ng ®æi, lµ mét hµm bËcnhÊt cña thêi gian ... §èi víi c¸c nhµ khoa häc th× viÖc nghiªn cøu c¸ch m« t¶ mét chuyÓn ®éngtr¶i qua nh÷ng giai ®o¹n quanh co: quan s¸t thùc tÕ, x©y dùng c«ng cô ®Ó m« t¶,kiÓm nghiÖm l¹i trong thùc tÕ, ph¸t triÓn ®Ó chÝnh x¸c vµ hoµn thiÖn h¬n. §èi víi häc sinh, còng cã thÓ cã hai c¸ch tiÕp cËn: - Quan s¸t chuyÓn ®éng trong thùc tÕ råi t×m c¸ch m« t¶ th«ng qua nh÷ngkh¸i niÖm, c«ng thøc, ph−¬ng tr×nh to¸n häc. - §−a ra mét d¹ng chuyÓn ®éng ®· ®−îc ®Þnh nghÜa chÆt chÏ cã tÝnh chÊt lýt−ëng råi tiÕn hµnh kiÓm nghiÖm l¹i trong thùc tÕ. C¸ch thø nhÊt rÊt khã thùc hiÖn v× trong thùc tÕ c¸c chuyÓn ®éng x¶y ra rÊtphøc t¹p, khã nhËn biÕt ®−îc d¹ng chuyÓn ®éng nµo lµ ®¬n gi¶n nhÊt ®Ó b¾t ®Çunghiªn cøu. Cµng khã kh¨n h¬n nÕu b¾t ®Çu b»ng mét chuyÓn ®éng phøc t¹pkh«ng cã quy luËt râ rÖt. C¸ch nghiªn cøu thø hai h¹n chÕ ë mét sè d¹ng chuyÓn ®éng ®¬n gi¶n ®iÓnh×nh mµ c¸c nhµ khoa häc ®· n¾m ®−îc quy luËt råi sö dông c«ng cô to¸n häc ®Óm« t¶ chÝnh x¸c vµ kiÓm nghiÖm l¹i trong thùc tÕ. Dï theo c¸ch tiÕp cËn nµo th× còng cÇn ph¶i cã nh÷ng kiÕn thøc vÒ to¸n häcc¬ b¶n nh− giíi h¹n, ®¹o hµm, vi ph©n, tÝch ph©n ®Ó m« t¶ chuyÓn ®éng mét c¸chchÝnh x¸c. ChÝnh v× vËy mµ trong s¾p xÕp ch−¬ng tr×nh ë nhiÒu n−íc, ë c¸c líp®Çu cÊp chØ tr×nh bµy chuyÓn ®éng th¼ng ®Òu, cßn chuyÓn ®éng biÕn ®æi vµchuyÓn ®éng cong tr×nh bµy ë líp cuèi cÊp. Trong ch−¬ng tr×nh hiÖn hµnh, chóngta chó ý ®Õn tÝnh logic vèn cã cña vËt lý häc nªn xÕp c¬ häc vµo líp ®Çu cÊp vµcoi chuyÓn ®éng c¬ häc lµ d¹ng chuyÓn ®éng ®¬n gi¶n nhÊt cã trong sù vËn ®éngcña c¸c phÇn tö vËt chÊt, g©y ra nhiÒu hiÖn t−îng thuéc c¸c lÜnh vùc kh¸c nhaunh− nhiÖt, ®iÖn, quang ... Bëi vËy nghiªn cøu ë líp ®Çu cÊp kh¸ ®Çy ®ñ vÒ chuyÓn®éng th¼ng vµ chuyÓn ®éng th¼ng biÕn ®æi ®Òu. MÆc dï trong phÇn ®éng häc nÆng vÒ sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p suy diÔn to¸nhäc nh−ng tµi liÖu gi¸o khoa còng chó träng ®Õn nh÷ng thÝ nghiÖm nh»m minhhäa, kiÓm nghiÖm nh÷ng kÕt luËn suy ra tõ lý thuyÕt, nhÊt lµ ®Ó nhËn biÕt ®−îcnh÷ng d¹ng chuyÓn ®éng trong thùc tÕ, chuÈn bÞ cho viÖc nghiªn cøu phÇn ®énglùc häc. ...