Giáo án Bài 9. Đo tốc độ

Huy động hiểu biết sẵn có của HS về tốc độ; xác định nhiệm vụ học tập: cần đo gì (quãng đường, thời gian) và đo bằng cách nào để tính được tốc độ.

GV đưa ra hai xe đồ chơi cùng xuất phát, một xe đi nhanh hơn. HS trả lời câu hỏi: “Làm thế nào để biết xe nào đi nhanh hơn? Cần đo những đại lượng nào?”. Sau đó HS nêu cách tính tốc độ mà em đã biết.

Câu trả lời dự kiến: cần đo quãng đường xe đi được và thời gian xe đi hết quãng đường đó; tốc độ là quãng đường chia cho thời gian, tức $v = \dfrac{s}{t}$. Nhiệm vụ của bài: tìm hiểu cách đo quãng đường, đo thời gian và các cổng quang điện để đo tốc độ chính xác hơn.

Nêu được đặc điểm của phép đo quãng đường và phép đo thời gian; hiểu vì sao phải xác định rõ hai mốc và cùng một quy tắc vượt mốc.

HS hoạt động theo nhóm 4 bằng kĩ thuật khăn trải bàn. Mỗi thành viên đọc một nội dung: (1) Đo quãng đường: xác định mốc nào là xuất phát, mốc nào là kết thúc; (2) Đo thời gian: bắt đầu bấm khi nào, kết thúc bấm khi nào; (3) Vì sao kết quả có thể khác nhau nếu hai bạn chọn hai mốc hoặc hai quy tắc khác nhau? Sau đó ghi ý vào ô trung tâm của khăn trải bàn và hoàn thành Phiếu học tập số 1.

Kết quả trên Phiếu học tập số 1: Đo quãng đường cần xác định rõ hai mốc xuất phát và kết thúc. Đo thời gian bắt đầu và kết thúc theo cùng quy tắc vượt mốc (ví dụ: đều tính khi đầu xe vượt mốc). Nếu hai bạn chọn mốc hoặc quy tắc khác nhau thì cùng một chuyển động cho hai kết quả khác nhau, nên phép đo không so sánh được.

Nêu được vai trò của cổng quang điện; phân biệt được đo quãng đường, đo thời gian và đo bằng cổng quang điện; nhận ra cần đồng thời quãng đường ứng với khoảng thời gian đó (hoặc chiều dài tấm chắn khi dùng cổng quang).

GV dùng mô phỏng 3D trong trang bài học NeoEdu: thả xe, quan sát tấm chắn che tia sáng cổng 1 và cổng 2. HS trả lời: (1) Vì sao đồng hồ hiện số bắt đầu đếm khi che cổng 1? (2) Vì sao cổng quang điện giảm được ảnh hưởng của phản xạ người? (3) Khi dùng cổng quang, cần biết thêm đại lượng nào để tính tốc độ? Sau đó HS hoàn thành cột “Đặc điểm” trong Phiếu học tập số 1.

Đồng hồ hiện số bắt đầu đếm khi tấm chắn che tia sáng cổng 1 và dừng khi che cổng 2, cho thời gian chính xác (ví dụ $3{,}000\ \mathrm{s}$ trong mô phỏng). Cổng quang điện ghi thời điểm che tia nên không phụ thuộc phản ứng của người bấm. Khi dùng cổng quang, ngoài thời gian còn cần quãng đường ứng với khoảng thời gian đó (khoảng cách hai mốc, $1{,}2\ \mathrm{m}$) hoặc chiều dài tấm chắn. Tóm tắt: đo quãng đường là xác định hai mốc; đo thời gian là quy tắc vượt mốc; cổng quang điện là cách ghi thời điểm che tia chính xác.

Tiến hành đo quãng đường, thời gian và tính tốc độ của xe đồ chơi trên mặt phẳng an toàn; lặp lại ba lần; nhận ra nguồn sai lệch và sự cần thiết của việc đo nhiều lần.

Nhóm HS đặt hai mốc cách nhau $1{,}2\ \mathrm{m}$ trên mặt bàn hoặc mặt phẳng an toàn; cho xe đi giữa hai mốc; một bạn bấm đồng hồ theo cùng quy tắc vượt mốc; lặp ba lần; tính $v = \dfrac{s}{t}$ từng lần; ghi vào Phiếu học tập số 2. Nếu chưa làm được thực hành, nhóm phân tích dữ liệu minh họa: thời gian $3{,}0\ \mathrm{s}$, $3{,}2\ \mathrm{s}$, $2{,}8\ \mathrm{s}$ tương ứng tốc độ $0{,}400\ \mathrm{m/s}$, $0{,}375\ \mathrm{m/s}$, $0{,}429\ \mathrm{m/s}$, và ghi rõ đây là phân tích dữ liệu minh họa.

Bảng kết quả nhóm (Phiếu học tập số 2): lần 1 thời gian $3{,}0\ \mathrm{s}$ thì $v = 0{,}400\ \mathrm{m/s}$; lần 2 thời gian $3{,}2\ \mathrm{s}$ thì $v = 0{,}375\ \mathrm{m/s}$; lần 3 thời gian $2{,}8\ \mathrm{s}$ thì $v = 0{,}429\ \mathrm{m/s}$. Nhận xét: thời gian đo lệch nhau do bấm muộn hoặc sớm và do tốc độ xe không hoàn toàn đều; nên lấy nhiều lần để giảm sai lệch. Nếu chỉ phân tích dữ liệu minh họa, ghi rõ “phân tích dữ liệu minh họa”, không ghi như số liệu đo của nhóm.

Củng cố phân biệt ba cách đo; vận dụng $v = \dfrac{s}{t}$ để giải tình huống xe đồ chơi và nêu nguồn sai lệch; tránh quan niệm sai về việc chỉ cần đo thời gian.

HS làm bài tương tác trên trang bài học NeoEdu hoặc làm trên phiếu theo cặp đôi, gồm: (1) Trắc nghiệm: đặc điểm của đo quãng đường, đo thời gian; (2) Ghép khái niệm với đặc điểm; (3) Đúng hay sai: “Chỉ cần đo thời gian là xác định được tốc độ mọi vật”; (4) Tình huống: xe đồ chơi đi giữa hai mốc cách $1{,}2\ \mathrm{m}$ trong $3\ \mathrm{s}$, tính tốc độ và nêu một nguồn sai lệch.

Đáp án: (1) A. cần xác định rõ hai mốc xuất phát và kết thúc; đo thời gian là B. bắt đầu và kết thúc theo cùng quy tắc vượt mốc. (2) Đo quãng đường – cần xác định rõ hai mốc xuất phát và kết thúc; Đo thời gian – bắt đầu và kết thúc theo cùng quy tắc vượt mốc; Cổng quang điện – cho phép ghi thời điểm che tia, giảm ảnh hưởng phản xạ người. (3) Sai. Cần thêm quãng đường ứng với khoảng thời gian đó (hoặc chiều dài tấm chắn khi dùng cổng quang). (4) $v = \dfrac{1{,}2}{3} = 0{,}4\ \mathrm{m/s}$; nguồn sai lệch: bấm đồng hồ muộn hoặc đo sai khoảng cách hai mốc.

Vận dụng kiến thức về phép đo tốc độ để giải thích tình huống thực tế; nêu được nguy hiểm và sự thiếu kiểm soát của phép đo khi chạy đuổi theo xe ngoài đường; đề xuất cách đo an toàn.

GV nêu tình huống: “Một bạn đề nghị chạy đuổi theo xe đạp ngoài đường rồi bấm đồng hồ để đo tốc độ.” HS trả lời câu hỏi: “Vì sao không nên đo như vậy? Em đề xuất cách đo an toàn nào ở nhà hoặc ở trường?” Giao nhiệm vụ về nhà: thiết kế phép đo tốc độ xe đồ chơi trên mặt phẳng an toàn tại nhà và ghi kết quả (hoặc phân tích dữ liệu do GV cung cấp).

Kết luận: chạy đuổi theo xe ngoài đường là nguy hiểm và không kiểm soát được phép đo (không giữ được hai mốc cố định, không thống nhất được quy tắc bấm giờ, dễ gây tai nạn). Cách an toàn: dùng xe đồ chơi trên mặt phẳng an toàn với hai mốc cố định cách nhau $1{,}2\ \mathrm{m}$, lặp ba lần và tính $v = \dfrac{s}{t}$; hoặc dùng dữ liệu do GV cung cấp, không ra lòng đường.