Giáo án Bài 23. Bánh xe và hệ thống treo

HS huy động kiến thức nền về lốp xe và hệ treo, nhận biết vấn đề cần giải quyết: vì sao xe nảy kéo dài sau gờ và có thể kết luận đến đâu.

GV đưa tình huống: một chiếc ô tô con chạy qua gờ giảm tốc thì thân xe nảy lên nhiều lần rồi mới ổn định. Chủ xe cho biết lốp đang bơm theo số ghi tối đa trên thành lốp. HS trả lời hai câu hỏi: (1) Những bộ phận nào của xe liên quan đến việc thân xe nảy? (2) Nếu chỉ thấy xe nảy kéo dài thì đã có thể kết luận giảm chấn hỏng hay chưa? Vì sao?

Mỗi HS ghi vào vở 3 bộ phận có thể liên quan (ví dụ: lốp, lò xo, giảm chấn, các liên kết). Câu trả lời dự kiến: chưa thể kết luận duy nhất giảm chấn hỏng vì dao động còn có thể do lò xo, lốp sai áp suất hoặc liên kết. HS nêu được nhiệm vụ của bài: tìm hiểu chức năng bánh xe và hệ treo để phân tích tình huống đúng căn cứ.

HS nêu được cấu tạo bánh xe gồm vành và lốp, vai trò của lốp; giải thích vì sao áp suất phải theo khuyến nghị nhà sản xuất; vận dụng công thức tính quãng đường từ chu vi lăn giả định.

HS làm việc theo cặp đôi, đọc mục Kiến thức bánh xe trên học liệu NeoEdu hoặc sách giáo khoa và hoàn thành Phiếu học tập số 1. Nội dung chính: (1) Bánh xe gồm vành và lốp; lốp tiếp xúc mặt đường, truyền lực và góp phần giảm chấn. (2) Áp suất lốp theo nhà sản xuất và điều kiện quy định; không lấy áp suất tối đa ghi trên lốp làm mặc định cho mọi xe. (3) Chu vi lăn trong bài là dữ liệu mô hình, không phải chu vi hình học luôn đúng khi lốp biến dạng.

Kết luận của cặp đôi: Bánh xe gồm vành và lốp; lốp tiếp xúc mặt đường, truyền lực, góp phần giảm chấn. Áp suất lốp phải theo khuyến nghị nhà sản xuất, không dùng số tối đa trên thành lốp làm chuẩn. Ví dụ: chu vi lăn giả định 2 m, bánh quay 400 vòng, quãng đường $s=2\times400=800\,\mathrm{m}$ (điều kiện không trượt, chu vi lăn cố định).

HS phân biệt được chức năng của phần tử đàn hồi, giảm chấn và bộ phận dẫn hướng; nêu được khác nhau giữa treo phụ thuộc và treo độc lập ở mức chuyển động tương đối của hai bánh.

HS hoạt động theo nhóm mảnh ghép ba nhóm chuyên gia: nhóm A tìm hiểu phần tử đàn hồi, nhóm B tìm hiểu giảm chấn, nhóm C tìm hiểu bộ phận dẫn hướng. Mỗi nhóm nêu định nghĩa và chức năng. Sau đó nhóm mảnh ghép ghép lại, hoàn thành Phiếu học tập số 2 gồm bảng ghép khái niệm với vai trò và so sánh treo phụ thuộc với treo độc lập. Lưu ý: hệ treo liên kết bánh hoặc cầu với thân xe qua phần tử đàn hồi, giảm chấn và dẫn hướng; không suy loại nào luôn tốt hơn cho mọi tải và đường.

Bảng ghép đúng: Phần tử đàn hồi – Bộ phận biến dạng để tiếp nhận tải và hỗ trợ giảm chấn động (lò xo tích và trả năng lượng). Giảm chấn – Bộ phận làm tiêu tán năng lượng dao động của hệ treo. Bộ phận dẫn hướng – Bộ phận định hướng chuyển động tương đối của bánh với thân xe. So sánh: treo phụ thuộc có liên hệ chuyển động hai bánh qua cầu; treo độc lập cho phép chuyển động tương đối độc lập hơn; không loại nào luôn tốt hơn cho mọi tải và đường.

HS vận dụng các khái niệm phần tử đàn hồi, giảm chấn, bộ phận dẫn hướng và công thức quãng đường để làm bài tập; tự kiểm tra và sửa lỗi sai.

HS làm bài tập 1 đến 7 theo nhóm đôi, có thể dùng học liệu NeoEdu phần bài tập tương tác. Các bài tập: (1) Chọn mô tả đúng của phần tử đàn hồi. (2) Ghép khái niệm với vai trò. (3) Nhận định: lò xo và giảm chấn cùng chức năng nên bỏ một trong hai vẫn bảo đảm mọi tính năng, đúng hay sai? (4) Điền thuật ngữ: Bộ phận định hướng chuyển động tương đối của bánh với thân xe là {{1}}. (5) Sắp xếp quy trình xử lí hồ sơ học tập theo quan hệ trước–sau. (6) Chu vi lăn 2 m, bánh quay 400 vòng, xe đi bao nhiêu mét nếu không trượt? (7) Chọn hai kết luận có căn cứ.

Đáp án: (1) B: Bộ phận biến dạng để tiếp nhận tải và hỗ trợ giảm chấn động. (2) Phần tử đàn hồi – bộ phận biến dạng để tiếp nhận tải; Giảm chấn – bộ phận làm tiêu tán năng lượng dao động; Bộ phận dẫn hướng – bộ phận định hướng chuyển động tương đối của bánh với thân xe. (3) Sai: lò xo tích và trả năng lượng, giảm chấn tiêu tán dao động; thiếu một bộ phận làm thay đổi tính năng và an toàn. (4) Bộ phận dẫn hướng. (5) Đọc dấu hiệu lốp và dao động giả định → Đối chiếu chức năng đàn hồi, giảm chấn → Nêu các nguyên nhân cần kiểm tra → Chuyển cơ sở chuyên môn, không tự tháo. (6) 800 m, vì $s=2\times400=800\,\mathrm{m}$. (7) Chọn A và C; ý B sai vì suy luận vượt điều kiện.

HS vận dụng kiến thức bánh xe và hệ treo để lập hồ sơ phân tích tình huống thực tế: trình bày kết luận, bằng chứng và giới hạn an toàn; nhận biết không thể kết luận duy nhất giảm chấn hỏng.

HS hoàn thành Phiếu học tập số 3 (hồ sơ giả định): Phiếu mô hình ghi xe nảy kéo dài sau gờ, lốp cũng không đúng áp suất khuyến nghị. Câu hỏi: Có thể kết luận duy nhất giảm chấn hỏng không? HS trình bày kết luận, bằng chứng và giới hạn an toàn. Đây là hồ sơ giả định, không yêu cầu thực hiện thao tác vật lí. HS đọc bản ghi giả định và mô hình lò xo nhẹ, không nâng xe, không chui dưới xe, không tháo lò xo chịu nén, không tự bơm lốp tải lớn.

Kết luận: Chưa thể kết luận duy nhất giảm chấn hỏng. Bằng chứng: dao động có thể liên quan giảm chấn, lò xo, lốp và các liên kết; lốp sai áp suất khuyến nghị có thể ảnh hưởng đến dao động. Giới hạn an toàn: đề nghị kiểm tra theo thông số nhà sản xuất và đánh giá đầy đủ bởi người chuyên môn; không tự nâng xe, tháo lò xo hoặc chạy qua gờ để thử ở đường công cộng. Thang chấm gợi ý tối đa 1 điểm, mỗi tiêu chí 0,25 điểm (kết luận, bằng chứng, đề nghị kiểm tra) và 0,25 điểm cho trình bày giới hạn an toàn.