Xây dựng hệ thống bài tập phần Động lực học môn Vật lí lớp 10 THPT nhằm giúp HS nắm vững kiên thức cơ bản và phát triển năng lực giải quyết vấn đề

5
3, Xác định một hay nhiều mối quan hệ có thể có giữa cái đã cho và cái phải
tìm biểu hiện ở những định nghĩa, quy tắc, định luật, đã biết (chúng được coi là chân
lí, được dùng làm tiền đề trong lập luận logic để giải quyết vấn đề). Lúc đầu chưa
quen, HS phải liệt kê những mối quan hệ ấy.
4, Lựa chọn một trong những mối quan hệ kể trên và phác thảo cách thức đi từ
mối quan hệ đó đến kết quả cần tìm. Lúc đầu thường là thử xuất phát từ một định
nghĩa, quy tắc, định luật, nào đó đã học chứa cái phải tìm và một vài cái đã cho. Hoạt
động này được thực hiện dựa vào kinh nghiệm, sự nhạy bén cá nhân khi học lí thuyết
hoặc theo mẫu mà GV đã giới thiệu.
5, Thực hiện các hành động như lập luận logic, biến đổi toán học, đo lường, đọc
đồ thị, tra cứu các bảng số liệu, để thiết lập được mối quan hệ tường minh giữa cái
phải tìm và cái đã cho. Nhưng nếu không tìm được, phải xuất phát lại từ mối quan hệ
khác giữa cái cho và cái tìm.
6, Trình bày lời giải tức là trình bày lập luận theo một trình tự tối ưu (chặt chẽ,
hợp lí, gắn gọn) và gạt bỏ những chỗ quanh co gặp phải trong quá trình tìm kiếm lời
giải.
3.2.2. Hoạt động của HS khi giải bài tập nhằm hình thành kiến thức mới
Bài tập nhằm hình thành kiến thức mới là bài tập mà sau khi giải nó, HS thu
được những tính chất, quy tắc, định luật mới của sự vật, hiện tượng mà họ chưa biết.
Cái chưa biết có thể không tìm được bằng lập luận logic, tính toán hay tra cứu bảng
mà phải tìm ở chính thiên nhiên. Tuy vậy, những điều quan sát được trong thiên nhiên
nhiều khi không trả lời trực tiếp cho câu hỏi của người nghiên cứu, mà phải thực hiện
một chuỗi lập luận trung gian. Thí dụ, muốn tìm mối quan hệ giữa các lực tương tác
giữa hai vật (hay giữa các gia tốc mà hai vật nhận được trong tương tác giữa chúng) thì
cái quan sát được trực tiếp trong thiên nhiên không phải là lực hay gia tốc, mà là
đường đi theo thời gian và số chỉ của cái cân. Mối quan hệ chỉ rút ra được trên cơ sở
phải thực hiện một chuỗi suy luận từ những điều quan sát được đó.
Trong khi nghiên cứu những tính chất, mối quan hệ mới của các sự vật hiện
tượng cần phải áp dụng các phương pháp nhận thức khoa học, phương pháp nghiên
cứu vật lí như thực nghiệm, mô hình, tương tự, suy diễn lí thuyết. Nhưng dù áp dụng
phương pháp nào, trong quá trình nghiên cứu của HS đều chứa đựng hai hoạt động
sau:
1, Dùng suy luận logic hay biến đổi toán học để đi từ những tính chất, quan hệ
bên trong đã biết của sự vật, hiện tượng đến những biểu hiện bên ngoài có thể quan
sát, đo lường được trong thiên nhiên. Loại này giống như dự đoán hiện tượng như vận
dụng kiến thức (trong đó, những suy luận chủ yếu thuộc loại diễn dịch). Hoặc ngược
lại, từ những điều quan sát được suy ra những tính chất, mối quan hệ bên trong của sự
vật, hiện tượng (chủ yếu suy luận thuộc loại quy nạp).
2, Quan sát, đo lường để thu thập tài liệu, tìm lời giải đáp ở thiên nhiên. Muốn
vậy, phải có kiến thức về các phép đo cơ bản và kĩ năng thực hiện chúng ở mức độ cần

6
thiết, biết phân biệt những yếu tố chính, phụ của hiện tượng nghiên cứu. Từ những
điều quan sát, người giải phải xác định được mối quan hệ nhân quả giữa hiện tượng và
bản chất của nó, nghĩa là phải dùng phép quy nạp khoa học.
Để chỉ ra các biện pháp phát triển tư duy sáng tạo khoa học cho HS trong việc
tổ chức bài học vật lí, chu kì sáng tạo vật lí gồm các giai đoạn chủ yếu: Sự kiện mở đầu

Mô hình giả thuyết

Các hệ quả suy diễn logic từ mô hình

Thực nghiệm.
Mục đích của bài tập nhằm hình thành kiến thức mới là HS lĩnh hội được kinh
nghiệm mà xã hội đã biết, được những vấn đề mà các nhà khoa học đã giải quyết. Bản
chất của việc hình thành kiến thức mới bằng cách giải bài tập là trong mỗi trường hợp,
phải tạo ra tình huống bắt buộc HS độc lập tìm cách giải quyết. Những tình huống như
vậy không tự nhiên mà đến. Việc xây dựng được chúng là kết quả nghệ thuật sư phạm
của GV, ở chỗ đề ra một hay một hệ thống bài tập làm cho HS:
- Thực sự cảm thấy có một vướng mắc nào đó về lí thuyết hay thực tiễn.
- Hiểu rõ được vấn đề chủ yếu do GV nêu ra hay diễn giải được vấn đề ấy.
- Mong muốn giải quyết vấn đề đó.
- Có khả năng giải quyết được.
Trong số đó, yêu cầu đầu tiên khó thực hiện nhất. Hầu hết các bài tập gợi vấn
đề trong hệ thống bài tập nhằm hình thành kiến thức mới là do GV đề ra.
Tiếp theo giai đoạn tạo ra tình huống gợi vấn đề của cả lớp. Thông thường, vấn
đề phức tạp cần giải quyết trong bài tập chính được GV chia thành những vấn đề nhỏ,
và được giải quyết trong các bài tập bộ phận. Và sau khi giải quyết các vấn đề nhỏ (các
bài tập bộ phận), vấn đề chủ yếu mới được giải quyết.
Giai đoạn cuối cùng là HS tự khái quát các kết quả từ việc giải các bài tập bộ
phận để rút ra kết luận; GV chỉnh lí, bổ sung và chỉ ra kiến thức mới cần lĩnh hội.
Như vậy, ở mức độ nhất định, quá trình giải quyết vấn đề, tìm kiếm lời giải bài
tập rút ra kiến thức mới của HS giống như quá trình nghiên cứu của nhà khoa học cơ
bản. HS không còn là cái “bình” để nhồi nhét kiến thức vào,mà nổi lên như là “người
nghiên cứu” tự lực tìm cách giải quyết các vấn đề học tập xuất hiện từ những tình
huống gợi vấn đề. Còn GV đóng vai trò làm sáng tỏ tình huống ấy, tổ chức hoạt động
tự lực giải quyết vấn đề của HS bằng cách đề ra hệ thống bài tập, giúp rút ra kiến thức
mới cần chiếm lĩnh.
Cần lưu ý rằng bản thân phương pháp nhận thức khoa học, phương pháp nghiên
cứu vật lí là một sự định hướng khái quát cao trong việc giải bài tập. đề tài không đề
cập đến việc rèn luyện các phương pháp ấy cho HS, mà chỉ chú ý tới việc rèn luyện họ
hoạt động giải BTVL theo hai loại hình phổ biến trong nhiều tiết học nghiên cứu tài
liệu mới, mà dù áp dụng phương pháp nhận thức khoa học, phương pháp nghiên cứu
vật lí nào cũng diễn ra hai hoạt động này. Mặt khác có vô số vấn đề mà bản thân HS
không thể giải quyết được (Xây dựng phương trình chuyển động của một vật có khối
lượng biến đổi, đo áp suất ánh sáng ). Chúng tôi cũng chỉ quan tâm đến các vấn đề
mà HS có thể tự lực giải quyết được trong khả năng cho phép.

7
3.3. Một cách phân loại BTVL dựa vào mức độ phức tạp của hoạt động tư duy
của HS trong quá trình tìm kiếm lời giải. Khái niệm bài tập cơ bản, bài tập phức hợp.
3.3.1. Một cách phân loại khác về BTVL.
Việc xem xét hoạt động tư duy của HS diễn ra trong quá trình tìm kiếm lời giải
BTVL nhằm vận dụng kiến thức đã biết cũng như hình thành kiến thức mới dẫn đến
nhận xét: Việc tìm lời giải mỗi BTVL, về thực chất gồm hai giai đoạn chủ yếu là định
hướng hoạt động giải và thực hiện các hoạt động (Xây dựng các lập luận chặt chẽ)
theo định hướng lúc đầu. Cũng có thể kể thêm giai đoạn thứ ba là kiểm tra, đánh giá
quá trình thực hiện các hành động theo định hướng ban đầu. Tuy nhiên qua giải nhiều
bài tập, việc kiểm tra nhanh chóng được tự động hoá.
Một đặc điểm của tư duy khoa học là biết phương pháp hoạt động trước khi
hành động, khiến cho hành động không mang tính chất mò mẫm. Phần việc chủ yếu
của định hướng là xác định rõ mục đích giải bài tập, dự kiến tất cả các mối quan hệ có
thể có giữa cái đã cho, cái phải tìm và phác thảo cách thức, trình tự công việc phải làm
có triển vọng nhất để đi đến kết quả tránh khỏi sự mò mẫm, may rủi theo kiểu thử và
sai. Phần này giữ vai trò quyết định đến sự thành công của việc giải BTVL.
Kết thúc giai đoạn xây dựng lập luận chặt chẽ theo định hướng ban đầu là xác
lập được mối quan hệ tường minh giữa cái phải tìm và cái đã cho. Có bài tập chỉ cần
một lần lập luận logic khi áp dụng một công thức, một quy tắc, một định luật, là đã
rút ra được lời giải. Những kiến thức được áp dụng đó không thể do HS nghĩ ra được
mà chỉ tái nhận, tái hiện. Có bài tập mà để giải nó, phải thực hiện một chuỗi suy luận
hay biến đổi toán học. Với loại này, thông thường không xác định được ngay mối quan
hệ trực tiếp, tường minh giữa cái cho và cái tìm, mà chỉ xác định được mối quan hệ
giữa cái tìm và cái trung gian không cho trong đầu bài và giữa cái trung gian với cái
cho. Cái trung gian tuy không phải là cái cho, cái tìm nhưng cần thiết phải đưa thêm
vào như ẩn số phụ để làm “cầu nối” giữa cái cho và cái tìm. Các mối quan hệ này cũng
tuân theo những định nghĩa, quy tắc, định luật vật lí đã biết. Từ tập hợp các mối quan
hệ trên, người giải sẽ rút ra được mối quan hệ trực tiếp, tường minh giữa chỉ cái phải
tìm và cái đã cho - nghĩa là tìm được lời giải bài tập.
Có nhiều con đường qua những cái trung gian để đi đến kết quả cuối cùng tuỳ
thuộc nội dung bài tập và trình độ người giải. Đối với việc dạy học ở trường phổ thông
hiện nay, vấn đề quan trọng là làm sao đa số HS chắc chắn tìm được cách giải.
Loại BTVL mà để tìm được lời giải nó chỉ cần xác lập mối quan hệ trực tiếp,
tường minh giữa những cái đã cho và một cái phải tìm dựa vào một kiến thức cơ bản
mới học (vào một tính chất, một mối quan hệ, một phương pháp hoạt động mới) mà
HS chỉ tái nhận, tái hiện chứ không thể tự tạo ra được gọi là bài tập cơ bản (BTCB).
Kiến thức vật lí cơ bản mà HS mới học là kiến thức chứa đựng một quan hệ
mới về mặt định tính hay định lượng giữa các đại lượng vật lí, hoặc chứa đựng một
quan hệ mới giữa các đặc điểm định tính, định lượng của cùng một đại lượng vật lí,
hoặc là một biện pháp, phương pháp giải quyết mới. Chẳng hạn các công thức của

8
chuyển động biến đổi đều có chứa tường minh thời gian cho phép đủ giải các bài tập
động học. Từ chúng, có thể rút ra công thức liên hệ gia tốc, vận tốc và đường đi không
chứa thời gian. Công thức này chứa đựng một mối quan hệ mới giữa các đại lượng đã
biết (gia tốc, vận tốc, đường đi) nên là kiến thức cơ bản, mới đối với HS. Tương tự,
phương trình trạng thái của khí lí tưởng được rút ra từ định luật thực nghiệm Boyle-
Mariotte và Charles đã biết cũng là kiến thức mới, cơ bản vì nó chứa đựng mối quan
hệ mới giữa ba thông số trạng thái (nhiệt độ, thể tích, áp suất) của một lượng khí xác
định.
Còn các BTVL mà trong đó, việc tìm lời giải phải thực hiện một chuỗi các lập
luận logic, biến đổi toán học qua nhiều mối quan hệ giữa những cái cho, cái tìm với
những cái trung gian không cho trong đầu bài gọi là bài tập phức hợp (BTPH). Việc
xác lập một mối quan hệ trung gian đó là một BTCB. Và do đó, muốn giải được một
BTPH, buộc phải giải thành thạo các BTCB, ngoài ra còn phải biết cách phân tích
BTPH để quy nó về các BTCB đã biết.
Tóm lại, căn cứ vào mức độ phức tạp của hoạt động tư duy của HS trong quá
trình tìm kiếm lời giải BTVL, có thể phân nó làm hai loại: BTCB, BTPH.
3.3.2. Đặc điểm của BTCB và BTPH
- BTCB là một khái niệm tương đối với mỗi một kiến thức cơ bản về vật lí mà
HS mới học. Chẳng hạn, ngay sau khi HS lớp 10 vừa nghiên cứu Định luật II Newton,
bài tập đòi hỏi tính gia tốc của một vật khi biết khối lượng của vật và độ lớn của hợp
lực tác dụng lên nó là BTCB về kiến thức cơ bản này. Dù rằng trong bài tập ấy, hợp
lực là một kiến thức cơ bản nhưng HS đã biết từ trước.
Như vậy, khi nói đến BTCB về một kiến thức nào đó là chỉ nói đến yếu tố mới
cần vận dụng trong việc giải một bài tập mà trước khi học kiến thức ấy, HS không thể
nghĩ ra được.
- Theo mục đích nhận thức của bài tập, có thể phân nó thành hai loại: Vận dụng
kiến thức đã biết; Tìm kiếm thông tin ở tự nhiên. Dựa vào đặc điểm hoạt động tư duy
của HS, lại có thể chia từng loại BTCB thành nhiều kiểu, phân kiểu khác nhau:
1, BTCB vận dụng kiến thức đã học bao gồm hai kiểu bài tập dự đoán hiện
tượng và giải thích hiện tượng. Hai kiểu này lại được chia thành các phân kiểu khác:
Lập luận logic; Thực hiện các phép biến đổi toán học; Sử dụng đồ thị; Đo lường các
đại lượng vật lí; Có nội dung lí thuyết; Có nội dung thực tế.
2. BTCB tìm kiếm thông tin ở tự nhiên
- Quan sát;
- Phân tích một hiện tượng phức tạp ra những hiện tượng đơn giản;
- Tác động vào tự nhiên để tìm những điều kiện chi phối hiện tượng và khống
chế nó;
- Tìm những mối quan hệ giữa những cái đo được, quan sát được để xác lập
những tính chất, những mối quan hệ bên trong của sự vật, hiện tượng biểu thị bằng các
đại lượng, quy tắc, định luật vật lí;

9
- Xác lập mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng, đại lượng vật lí.
Để giải BTPH, cần sử dụng một chuỗi lập luận logic, nhiều công thức và biểu
thức toán học, nhiều phương tiện khác nhau (thí nghiệm, tính toán, đồ thị suy luận, ).
Vì thế có thể quy một BTPH về các kiểu, phân kiểu BTCB trên. Có thể dẫn ra sau đây
vài kiểu BTCB cụ thể.
Bất kì loại BTVL nào - dù là BTCB hay BTPH - khi giải cũng phải phân tích
hiện tượng nêu lên trong bài tập. Nghĩa là phải căn cứ vào điều kiện cụ thể của đầu bài
mà vận dụng kiến thức đã biết để xem xét hiện tượng ấy thuộc loại hiện tượng nào đã
học, tuân theo những quy luật nào đã biết. Nói cách khác, người giải phải sử dụng lập
luận logic để tìm ra quy tắc, định luật, công thức, phương trình để sau đó mới tính
toán, đo lường, Như vậy trong mỗi bài tập theo hình thức logic đều có yêu cầu hoặc
là dự đoán hiện tượng (từ những tiền đề khái quát - quy tắc, định luật, đã biết, rút ra
kết luận trong những điều kiện cụ thể của bài tập), hoặc giải thích hiện tượng (chỉ ra
nguyên nhân của hiện tượng nêu trong bài tập ở các quy tắc, định luật vật lí, đã học).
4. Mối quan hệ giữa nắm vững kiến thức và giải BTVL
4.1. Khái niệm về kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo vật lí
Theo lí luận dạy học, kiến thức được hiểu là quá trình nhận thức bao gồm “
một tập hợp nhiều mặt về chất lượng và số lượng của các biểu tượng và khái niệm lĩnh
hội được, được giữ lại trong trí nhớ và được tái tạo khi có những đòi hỏi tương ứng”.
Những kiến thức vật lí có thể được chia làm các nhóm: 1) Khái niệm (hiện
tượng, đại lượng vật lí); 2)Định luật, nguyên lí; 3) Thuyết; 4) Phương pháp nghiên
cứu; 5) Ứng dụng trong sản xuất, đời sống.
Những kĩ năng cơ bản về vật lí được chia thành các nhóm: 1) Quan sát, đo
lường, sử dụng các dụng cụ và máy đo phổ biến; 2) Giải BTVL; 3)Vận dụng các kiến
thức vật lí để giải thích những hiện tượng đơn giản, những ứng dụng phổ biến của vật
lí trong sản xuất và đời sống; 4) Sử dụng các thao tác tư suy logic và các phương pháp
nhận thức vật lí.
Những kĩ xảo chủ yếu đối với vật lí chia làm hai nhóm: 1) Thực nghiệm; 2) Áp
dụng các phương pháp toán học và các phương tiện phụ trợ. Trong K.liberse đã nêu
các kĩ xảo thuộc từng nhóm này.
4.2. Các mức độ nắm kiến thức.
4.2.1. Khái niệm nắm vững kiến thức.
Một trong những nhiệm vụ chủ yếu nhất của dạy học là đảm bảo cho HS nắm
vững những kiến thức dạy ở trường. V.I. Lênin đã từng nhấn mạnh: Cần phải nói đến
không phải một sự nắm vững kiến thức một cách máy móc, hình thức mà là một sự
nắm vững sáng tạo, khi mà những kiến thức thu nhận được cải biến trong ý thức con
người. Với sự nắm vững như thế, các kiến thức tạo thành một hệ thống nhất định, có
thể vận dụng vào thực tế.

10
Nắm vững kiến thức không những là hiểu đúng nội hàm, ngoại diên của nó, xác
định được vị trí, tác dụng của kiến thức ấy trong hệ thống kiến thức cơ bản đã tiếp thu
từ trước, mà còn biết quá trình hình thành nó và vận dụng được nó vào thực tiễn.
4.2.2. Các mức độ nắm vững kiến thức
Sự nắm vững kiến thức có thể phân biệt ở ba mức độ: biết, hiểu, vận dụng
được.
- Biết một kiến thức nào đó nghĩa là nhận ra được nó, phân biệt được nó với các
kiến thức khác, kể lại được nội hàm của nó một cách chính xác. Đây là mức độ tối
thiểu HS cần đạt được trong học tập.
- Hiểu một kiến thức là gắn được kiến thức ấy vào những kiến thức đã biết, đưa
được nó vào trong hệ thống vốn kinh nghiệm của bản thân. Nói cách khác, hiểu một
kiến thức là nêu đúng nội hàm và ngoại diên của nó, xác lập được mối quan hệ giữa nó
với hệ thống kiến thức khác và vận dụng được trực tiếp kiến thức ấy vào những tình
huống quan thuộc dẫn đến có khả năng vận dụng nó một cách linh hoạt, sáng tạo.
- Vận dụng kiến thức ấy vào việc giải quyết các nhiệm vụ của thực tiễn nghĩa là
phải tìm được kiến thức thích hợp trong vốn kiến thức đã có để giải quyết một nhiệm
vụ mới. Nhờ vận dụng mà kiến thức được nắm vững một cách thực sự. Chính trong lúc
vận dụng , qúa trình nắm vững kiến thức thêm sâu sắc, càng làm cho những nét bản
chất, mới của kiến thức được bộc lộ; càng làm cho quá trình nắm kiến thức thêm tự
giác, sáng tạo; làm cho giữa kiến thức lí thuyết và kiến thức thực tiễn có mối liên hệ
bên trong sâu sắc. Ngoài ra trong khi vận dụng kiến thức, những thao tác tư duy được
trau dồi, củng cố và một số kĩ năng, kĩ xảo được hình thành, hứng thú học tập của HS
được nâng cao.
Trong dạy học, kiến thức vật lí của HS được phân biệt bằng những dấu hiệu
chất lượng xác định. Đó là các dấu hiệu: tính chính xác, tính khái quát, tính hệ thống,
tính bền vững và tính áp dụng được của kiến thức.
4.3. Mối quan hệ giữa nắm vững kiến thức và giải BTVL
Để đảm bảo cho HS nắm được kiến thức vật lí một cách chắc chắn, cần phải
hình thành cho họ kĩ năng, kĩ xảo không chỉ vận dụng mà cả chiếm lĩnh kiến thức
thông qua nhiều hình thức luyện tập khác nhau. Trong số đó, việc “giải nhiều bài tập,
nhiều loại bài tập được sắp xếp có hệ thống từ dễ đến khó là hình thức luyện tập được
tiến hành nhiều nhất, do đó có tác dụng quan trọng trong việc hình thành kĩ năng, kĩ
xảo vận dụng kiến thức vật lí của học sinh”.
Nếu hiểu thưo nghĩa rộng thì quá trình học tập là quá trình liên tiếp giải các bài
tập. Bởi vậy, kiến thức sẽ được HS hoàn toàn nắm vững nếu như họ tự lực, tích cực
vận dụng linh hoạt, thành thạo kiến thức ấy để giải quyết các nhiệm vụ khác nhau.
Chất lượng nắm vững từng kiến thức bước đầu thể hiện ở chất lượng giải các
BTCB về một đề tài, chương, phần của chương trình phản ánh chất lượng nắm vững
những kiến thức và các mối quan hệ của chúng trong đề tài, chương, phần đó với nhau
và vận dụng chúng trong những tình huống phức tạp, mới.

11
5. Phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong hoạt động giải bài tập của HS
5.1. Khái niệm về năng lực
Khi xem xét bản chất của năng lực, cần chú ý tới ba dấu hiệu chủ yếu của nó: 1) là
sự khác biệt các thuộc tính tâm lí cá nhân, làm cho người này khác người kia; 2) chỉ là
sự khác biệt có liên quan đến hiệu quả của việc thực hiện một hoạt động nào đó; 3)
được hình thành và phát triển trong quá trình hoạt động của cá nhân.
Các nhà tâm lí học thường chia năng lực thành ba mức độ phát triển: năng
lực,tài năng, thiên tài. Trong đó, năng lực vừa là danh từ chung nhất, vừa chỉ mức độ
nhất định biểu thị sự hoàn thành có kết quả một hoạt động nào đó và chúng tôi cũng
chỉ quan tâm đến mức độ này trong hoạt động giải BTVL của HS.
Có hai cách phổ biến phân loại năng lực: theo mức độ phản ánh (năng lực được
chia làm năng lực tái tạo và năng lực sáng tạo), theo sự chuyên môn hoá (gồm năng
lực chung và năng lực riêng).
5.2. Mối quan hệ giữa phát triển năng lực và nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ
xảo
Có một mối quan hệ bền chặt giữa phát triển năng lực và nắm vững kiến thức, kĩ
năng, kĩ xảo. Mức độ phát triển của năng lực phụ thuộc vào mức độ nắm vững kiến
thức, kĩ năng, kĩ xảo. Muốn phát triển năng lực, phải nắm vững và vận dụng một cách
sáng tạo những kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo đã tích luỹ được về một lĩnh vực hoạt động
nhất định. Mặt khác, năng lực giúp cho việc nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo được
dễ dàng và nhanh chóng hơn.




















12
Phần thứ hai

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP
ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM - LỚP 10 THPT

CHỦ ĐỀ 1. CÁC ĐỊNH LUẬT NIU-TƠN

A. LÍ THUYẾT
1. Định luật I Niu-tơn không chỉ được rút ra từ quan sát thực nghiệm, mà còn là
kết quả của tư duy trừu tượng thiên tài của Niu-tơn. Không thể thực hiện được một thí
nghiệm kiểm chứng trực tiếp trường hợp một vật hoàn toàn cô lập mà chỉ có thể kiểm
chứng trường hợp một vật chịu tác dụng của những lực có hợp lực bằng 0.
Một ý nghĩa quan trọng của định luật I Niu-tơn là nêu lên một tính chất cố hữu
của mọi vật, đó là quán tính. Mọi vật đều có xu hướng bảo toàn vật tốc của mình, nên
khi không bị vật khác tác dụng thì nó sẽ hoặc đứng yên, hoặc chuyển động thẳng đều.
Một ý nghĩa quan trọng nữa của định luật I Niu-tơn gắn liền với sự tồn tại của
hệ qui chiếu quán tính là, hệ quy chiếu mà trong đó vật cô lập thì có gia tốc bằng 0.
Các định luật Niu-tơn đều được xây dựng trên cơ sở khái quát hóa những thí nghiệm
và quan sát trong hệ quy chiếu quán tính nên hiển nhiên, các định luật này các định
luật này đều được nghiệm đúng trong hệ quy chiếu quán tính.
2. Định luật II Niu-tơn được trình bày dưới dạng một nguyên lí. Việc phát hiện
ra mối quan hệ giữa các đại lượng lực, gia tốc, khối lượng là kết quả của sự khái quát
hóa từ rất nhiều quan sát và thí nghiệm.
Với định luật II Niu-tơn, ta đưa ra được cách xác định phương, chiều và độ lớn
của lực dựa trên biểu hiện động lực học của nó: phương và chiều của lực là phương và
chiều của gia tốc mà vật thu được, độ lớn của lực xác định bằng tích ma.
Với định luật II Niu-tơn, có thể hiểu rõ mối quan hệ giữa khối lượng và quán
tính.
Cùng với các định luật Niu-tơn, cần phải thừa nhận nguyên lí độc lập của tác
dụng để có cơ sở xét các vật chịu tác dụng đồng thời của nhiều lực.
Cũng từ nguyên lí này, ta xét đến trường hợp vật chịu tác dụng của một hệ lực
có hợp lực bằng 0 (hệ lực cân bằng). Trong trường hợp này, vật sẽ có “hàng vi” giống
như là vật cô lập, tức là đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều.

13
Dưới tác dụng của một hệ lực cân bằng, vật có thể đứng yên hoặc chuyển động
thẳng đều trong một hệ quy chiếu nhất định. Khi đó ta nói là vật ở trạng thái cân bằng.
Cần lưu ý rằng: Điều kiện cân bằng của chất điểm là một phát biểu quan trọng
của tĩnh học. Trong những phần sau, ta sẽ dùng điều kiện đó để xét sự cân bằng của
vật rắn nói chung.
Trong phần này, phải thực hiện được phép chiếu hệ thức vectơ
i
Fam


lên
các trục tọa độ.
3. Định luật III Niu-tơn được thể hiện trong rất nhiều hiện tượng thực tế.
Phân biệt rõ hai lực trực đối và hai lực cân bằng nhau. Hai lực trực đối là hai
lực thỏa mãn 3 điều kiện:
- Cùng giá.
- Ngược chiều.
- Cùng độ lớn.
Một vật chịu tác dụng của hai lực trực đối thì cân bằng. Vì vậy, hai lực trực đối
cùng tác dụng lên một vật gọi là hai lực cân bằng.
Vậy, hai lực cân bằng nhau thì nhất thiết là hai lực trực đối, nhưng hai lực trực
đối thì chưa chắc đã cân bằng nhau.
4. Các định luật Niu-tơn
a) Định luật I:
F 0 a 0  
   

b) Định luật II:
F
a
m




Đơn vị: m: (kg); a: (m/s
2
); F: (N)
c) Định luật III:
12 21
F F 
 

Chú ý:
+ Hệ quy chiếu trong đó các định luật Niu-tơn nghiệm đúng gọi là hệ quy chiếu
quán tính.
+ Một cách gần đúng, hệ quy chiếu gắn với Trái Đất có thể coi là hệ quy chiếu
quán tính.
5. Khối lượng
- Đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật. Khối lượng là đại lượng vô
hướng, dương, cộng được và bất biến đối với mỗi vật (trong phạm vi cơ học cổ điển).
- Đo khối lượng bằng tương tác hay bằng phép cân.
- Khối lượng riêng: D = m/V (kg/m
3
)

14
B. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Bài 1. Một chiếc xe khối lượng m = 100 kg đang chạy với vận tốc 30,6 km/h thì hãm
phanh. Biết lực hãm là 250 N. Tìm quãng đường xe còn chạy thêm trước khi dừng hẳn.
Bài giải:
- Lực tác dụng lên xe khi hãm phanh: lực hãm.
Theo định luật II Niu-tơn:
F ma
 

Chiếu phương trình lên hướng chuyển động: -F = ma
- Gia tốc chuyển động:
2
F
a 2,5m / s
m
   

Khi xe bắt đầu hãm phanh: v
0
= 30,6 km/h = 8,5 m/s
Khi xe dừng: v = 0
Quãng đường xe chạy thêm:
2 2
0
v v
s 14,45m
2a

 

Bài 2. Dưới tác dụng của lực F nằm ngang, xe lăn chuyển động không vận tốc đầu, đi
được quãng đường 2,5 m trong thời gian t. Nếu đặt thêm vật khối lượng 250 g lên xe
thì xe chỉ đi được quãng đường 2 m trong thời gian t. Bỏ qua ma sát. Tìm khối lượng
xe.
Bài giải:
- Đặt khối lượng của xe lăn và của vật đặt thêm lần lượt là m và m
1

- Gia tốc của xe trong hai trường hợp là a và a
1

- Vì lực F cùng chiều chuyển động, theo định luật II Niu-tơn ta suy ra:
F = ma = (m+m
1
)a
1

Quãng đường xe đi trong hai trường hợp:

2
1
s at
2

;
2
1 1
1
s a t
2


Suy ra:
1
1 1
m m a s
m a s

 

Giải phương trình ta suy ra:
1
1
1
s
m .m 1kg
s s
 


Bài 3. Hai quả cầu trên mặt phẳng ngang, quả (I) chuyển động với vận tốc 4 m/s đến
va chạm với quả cầu (II) đang nằm yên. Sau va chạm hai quả cầu cùng chuyển động
theo hướng cũ của quả cầu I với vận tốc với vận tốc 2 m/s. Tính tỉ số khối lượng của
hai quả cầu.

Xem chi tiết: Xây dựng hệ thống bài tập phần Động lực học môn Vật lí lớp 10 THPT nhằm giúp HS nắm vững kiên thức cơ bản và phát triển năng lực giải quyết vấn đề