Giáo án Vật Lí 10 (Chân trời sáng tạo) - Bài 4: Chuyển động thẳng

Ngày soạn://
Ngày dạy://
CHƯƠNG 2. MÔ TẢ CHUYỂN ĐỘNG
BÀI 4. CHUYỂN ĐỘNG THẲNG (4 tiết)
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức: 
Biết được tốc độ trung bình, quãng đường đi được, độ dịch chuyển, vận tốc.
Biết được đồ thị độ dịch chuyển – thời gian.
2. Năng lực
- Năng lực chung: 
Tự chủ và học tập: vận dụng một cách linh hoạt những kiến thức, kĩ năng đã học để giải quyết vấn đề.
Giao tiếp và hợp tác: biết sử dụng ngôn ngữ kết hợp với hình ảnh để trình bày thông tin, ý tưởng và thảo luận những vấn đề của bài học. Biết chủ động và gương mẫu hoàn thành phần việc được giao, góp ý điều chỉnh thúc đẩy hoạt động chung ; khiêm tốn học hỏi các thành viên trong nhóm.
- Năng lực môn vật lí: 
Năng lực nhận thức vật lí: Nhận biết và nêu được các đối tượng, khái niệm, hiện tượng, quy luật, quá trình vật lí. Trình bày, giải thích được các hiện tượng, quá trình vật lí; đặc điểm, vai trò của các hiện tượng, quá trình vật lí bằng các hình thức biểu đạt
Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí: Tìm hiểu được một số hiện tượng, quá trình vật lí đơn giản, gần gũi trong đời sống và trong thế giới tự nhiên theo tiến trình; sử dụng được các chứng cứ khoa học để kiểm tra các dự đoán, lí giải các chứng cứ, rút ra các kết luận 
3. Phẩm chất: trách nhiệm, chăm chỉ và trung thực.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU
1. Đối với giáo viên: 
SGK, SGV, Giáo án.
Tranh vẽ, hình ảnh minh họa có liên quan đến bài học. 
Máy tính, máy chiếu (nếu có).
2. Đối với học sinh: 
Sách giáo khoa
Tranh ảnh, tư liệu sưu tầm liên quan đến bài học và dụng cụ học tập (nếu cần) theo yêu cầu của GV.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC 
A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG
a. Mục tiêu: Tạo tâm thế hứng thú cho HS trước khi vào bài học mới.
b. Nội dung: GV đặt câu hỏi vui, cho HS quan sát hình ảnh, yêu cầu HS suy nghĩ, đưa ra ý kiến của cá nhân.
c. Sản phẩm học tập: Câu trả lời của HS.
d. Tổ chức thực hiện:
Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập
- GV đặt câu hỏi vui: Chúng ta có một quả bóng, chúng ta cần phải ném như thế nào để một quả bóng đi ra xa mình sau đó quả bóng tự chuyển động về mình?
Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS thoải mái chia sẻ, đưa ra suy nghĩ và câu trả lời.
Bước 3, 4. Báo cáo, đánh giá kết quả hoạt động, thảo luận
- GV đặt vấn đề: Như các em đã thấy ở hình 4.1, hai bạn học sinh đều xuất phát từ cùng một vị trí để đi đến lớp học, một bạn đi bộ và một bạn đi xe đạp. Mặc dù đi chậm hơn nhưng bạn đi bộ lại đến lớp trước bạn đi xe đạp do bạn đi xe đạp dừng lại ở hiệu sách để mua bút và tài liệu học tập. Điều này sẽ được lí giải như thế nào theo góc độ vật lí ? Chúng ta cùng đến với bài 4. Chuyển động thẳng.
B. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC
Hoạt động 1. Tốc độ
a. Mục tiêu: Nhắc lại được một số khái niệm, hiểu tốc độ trung bình, tốc độ tức thời.
b. Nội dung: GV giảng giải, phân tích, yêu cầu HS đọc sgk, thảo luận, trả lời câu hỏi.
c. Sản phẩm học tập: HS đưa ra được khái niệm, biết công thức tính tốc độ trung bình và tốc độ tức thời thực hiện được bài tập vận dụng.
d. Tổ chức thực hiện :
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HS
DỰ KIẾN SẢN PHẨM
Nhiệm vụ 1. Nhắc lại một số khái niệm cơ bản trong chuyển động
Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập
- GV dựa vào sgk giải thích cho HS hiểu về khái niệm vị trí và hệ quy chiếu. 
- Sau đó, GV yêu cầu HS quan sát hình 4.2, yêu cầu HS thảo luận, trả lời câu hỏi: Vậy vị trí và tọa độ của một vật có phụ thuộc vào vật làm gốc không? Cho ví dụ trong thực tiễn để minh hoạ cho câu trả lời của em.
(Trả lời: Có phụ thuộc, từ hình trên, nếu lấy điểm O làm gốc thì toạ độ cũng như vị trí của điểm N sẽ khác so với khi lấy điểm M làm gốc)
- GV tiếp tục yêu cầu HS nêu khái niệm thời điểm và quỹ đạo.
Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS quan sát hình ảnh, đọc thông tin sgk, trả lời câu hỏi. 
- GV quan sát quá trình HS thực hiện, hỗ trợ khi HS cần.
Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận
- Đại diện 2- 3 HS đứng dậy trình bày câu trả lời
- HS khác nhận xét, đánh giá, bổ sung
Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện
- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển sang nội dung mới.
Nhiệm vụ 2. Tìm hiểu tốc độ trung bình
Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập
- GV đặt câu hỏi: 
+ Theo em, tốc độ là gì?
+ Nếu trong khoảng thời gian ∆t vật di chuyển được một quãng đường s thì tốc độ trung bình được tính bằng công thức nào?
+ Trong hệ SI, đơn vị của tốc độ được tính bằng gì? Ngoài ra, em còn biết những đơn vị khác nào có thể dùng để đo tốc độ?
- Sau khi tổng kết khái niệm tốc độ trung bình và công thức tính tốc độ trung bình, GV yêu cầu HS thảo luận, trả lời: Một vận động viên bơi lội người Mỹ đã lập kỷ lục thế giới ở nội dung bơi bướm 100m và 200m với thời gian lần lượt là 49,82 và 111,51s. Hãy lập luận và xác định vận động viên này bơi nhanh hơn trong trường hợp nào?
Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS đọc thông tin sgk, trả lời câu hỏi. GV quan sát quá trình HS thực hiện, hỗ trợ khi HS cần.
Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận
- HS trình bày khái niệm tốc độ trung bình và công thức và trả lời câu hỏi.
Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện
- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuẩn kiến thức, chuyển sang nội dung mới.
Nhiệm vụ 3. Tìm hiểu tốc độ tức thời
Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập
- GV nêu khái niệm tốc độ tức thời, dựa vào thông tin sgk giảng giải cho HS hiểu.
- GV yêu cầu HS: Nêu một số tình huống thực tiễn chứng tỏ tốc độ trung bình không diễn tả đúng tính nhanh chậm của chuyển động.
Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS đọc thông tin sgk, trả lời câu hỏi. GV quan sát quá trình HS thực hiện, hỗ trợ khi HS cần.
Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận
- HS trình bày khái niệm tốc độ trung bình và công thức và trả lời câu hỏi.
Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện
- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuẩn kiến thức, chuyển sang nội dung mới.
1. Tốc độ
a. Một số khái niệm cơ bản trong chuyển động
- Vị trí: Để xác định vị trí của vật, ta cần phải có hệ tọa độ gắn với vật mốc.
- Thời gian biểu diễn thành một trục gọi là trục thời gian.
- Chọn một điểm nhất định làm gốc thời gian thì mọi điểm khác trên trục thời gian được gọi là thời điểm.
- Qũy đạo là đường nối những vị trí liên tiếp của vật theo thời gian trong quá trình chuyển động.
b. Tốc độ trung bình
- Tốc độ trung bình của vật được tính bằng thương số giữa quãng đường đi được với khoảng thời gian đi hết quãng đường đó.
- Công thức: 
Trong đó:
Vtb là tốc độ trung bình
S là quãng đường vật đi được
∆t là thời gian.
- Trong hệ SI, đơn vị của tốc độ là m/s (mét trên giây)
*Thảo luận:
Tốc độ TB của vận động viên nội dung 100m là : 10049,82= 2,007m/s
Tốc độ TB của vận động viên nội dung 200m là : 200111,51= 1,79m/s
=> Người này bơi nhanh hơn ở nội dung 200m.
c. Tốc độ tức thời
- Tốc độ trung bình tính trong khoảng thời gian rất nhỏ là tốc độ tức thời (kí hiệu V) diễn tả sự nhanh, chậm của chuyển động tại thời điểm đó.
* Thảo luận: 
Ví dụ: Một xe máy chạy trên quãng đường dài 500m trong thời gian 40s. Như vậy tốc độ trung bình của xe là 12,5m/s. Nhưng trên quãng đường đó, có lúc xe đi với tốc độ 10m/s, có khi lại đi với tốc độ 15m/s. 
=> tốc độ trung bình không diễn tả đúng tính nhanh chậm của chuyển động.
Hoạt động 2. Vận tốc
a. Mục tiêu: 
- Biết được độ dịch chuyển và công thức tính độ dịch chuyển
- Biết được vận tốc và công thức tính vận tốc
b. Nội dung: GV chiếu hình ảnh, HS quan sát xét các tình huống, đưa đến kết luận về độ dịch chuyển và vận tốc, đưa ra lưu ý.
c. Sản phẩm học tập: HS hoàn thành các nhiệm vụ thảo luận, đưa ra kết luận về độ dịch chuyển và vận tốc.
d. Tổ chức thực hiện :
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HS
DỰ KIẾN SẢN PHẨM
Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu độ dịch chuyển
Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập
- GV yêu cầu HS đọc thông tin mức độ dịch chuyển, lần lượt xét 2 tình huống.
+ GV chiếu hình 4.4a, xét tình huống 1
+ GV chiếu hình 4.4b, xét tình huống 2
- GV yêu cầu: 
+ Quan sát hình 4.4 và 2 tình huống, hãy xác định quãng đường đi được và chiều chuyển động của hai xe trong hình 4.4a và vận động viên trong hình 4.4b sau khoảng thời gian đã xác định.
- GV chiếu hình 4.5 để phân tích ví dụ thực tế về độ dịch chuyển của vật trên đường thẳng, rút ra công thức tính độ dịch chuyển.
- GV yêu cầu HS quan sát lại hình 4.4: Xác định quãng đường đi được và độ dịch chuyển của hai xe trong tình huống 1 và vận động viên trong tình huống 2. 
Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS lắng nghe, tiếp nhận câu hỏi, trả lời
- GV phân tích và hướng dẫn để HS hiểu bài
Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận
- HS trình bày câu trả lời, ghi chép nội dung chính.
Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện
- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển sang nội dung mới.
Nhiệm vụ 2. Vận tốc
Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập
- GV yêu cầu HS thảo luận, trả lời: Xét 2 xe máy cùng xuất phát tại bưu điện ( hình 4.6 ) đang chuyển động thẳng với cùng tốc độ. Thảo luận để xem xét đã đủ dữ kiện để xác định vị trí của hai xe sau khoảng thời gian xác định hay không ?
- GV phân tích, đưa ra khái niệm, công thức tính vận tốc trung bình và lưu ý.
- GV đưa ra khái niệm về vận tốc tức thời và lưu ý.
Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS lắng nghe, tiếp nhận câu hỏi, trả lời
- GV phân tích và hướng dẫn để HS hiểu bài
Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận
- HS trình bày câu trả lời, ghi chép nội dung chính.
Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện
- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuyển sang nội dung mới.
II. Vận tốc
a. Độ dịch chuyển
*Thảo luận:
- Quan sát hình 4.4: Trong khoảng thời gian xác định:
+ Hình 4.4a: cả xe xanh và xe cam đều đi được quãng đường là xAxBnhưng có chiều ngược nhau.
+ Hình 4.4b: vận động viên bơi được quãng đường là 2l, nhưng lúc bơi xuôi và lúc bơi ngược lại có chiều ngược nhau.
*Kết luận: Độ dịch chuyển được xác định bằng độ biến thiên tọa độ của vật.
d = x2-x1= ∆x
*Lưu ý: (sgk)
*Thảo luận:
- Xác định đường đi được và độ dịch chuyển trong hình 4.4:
+ Quãng đường đi được của xe xanh và xe cam là : xAxB
+ Độ dịch chuyển của xe xanh và xe cam lần lượt là: xAxB; - xAxB.
+ Quãng đường vận động viên bơi được là: 2l
+ Độ dịch chuyển vận động viên là 0
b. Vận tốc
*Thảo luận:
- Chưa đủ dữ kiện vì đang thiếu dữ kiện là chiều của chuyển động và vật lấy làm mốc.
*Kết luận:
- Vận tốc trung bình là đại lượng vectơ được xác định bằng thương số giữa độ dịch chuyển của vật và thời gian để vật thực hiện độ dịch chuyển đó.
- Lưu ý (sgk)
- Trong một thời gian rất nhỏ, vận tốc trung bình sẽ trở thành vận tốc tức thời. Độ lớn vận tốc tức thời chính là tốc độ tức thời.
- Lưu ý (sgk)
Hoạt động 3. Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian
a. Mục tiêu: 
- Vẽ được đồ thị dịch chuyển – thời gian dựa vào số liệu cho trước
- Xác định được vận tốc từ độ dốc của đồ thị (d – t)
b. Nội dung: GV giảng và phân tích ví dụ, cho HS cùng thảo luận, trả lời câu hỏi.
c. Sản phẩm học tập: HS vẽ được đồ thị dịch chuyển – thời gian dựa vào số liệu cho trước và biết cách xác định vận tốc từ độ dốc của đồ thị (d – t).
d. Tổ chức thực hiện :
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HS
DỰ KIẾN SẢN PHẨM
Nhiệm vụ 1. Vẽ đồ thị dịch chuyển – thời gian dựa vào số liệu cho trước
Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập
- GV chiếu hình ảnh 4.7 và 4.8 sgk và yêu cầu HS quan sát. 
- GV phác thảo đồ thị chuyển động (d – t) của hai chuyển động cho HS quan sát.
- GV yêu cầu HS:
a. Xác định độ dịch chuyển trong khoảng thời gian liên tiếp bằng nhau của mỗi chuyển động.
b. Vẽ vào vở đồ thị độ dịch chuyển thời gian (d-t) ứng với mỗi chuyển động.
- Từ đồ thị đã vẽ, GV đặt câu hỏi: Nhận xét về đồ thị (d – t) mô tả chuyển động của con rùa và viên bi?
- GV trình bày: Đồ thị chuyển động của con rùa là đường thẳng qua gốc tọa độ -> chuyển động thẳng đều. Đồ thị chuyển động của viên bị là đường con đi qua gốc tọa độ. Độ dịch chuyển của viên bi trong từng khoảng thời gian bằng nhau tăng lên -> chuyển động thẳng nhanh dần.
Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS tiếp nhận thông tin từ giáo viên, suy nghĩ trả lời câu hỏi.
- GV giảng giải, đặt câu hỏi, cùng HS giải quyết vấn đề.
Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận
- HS trả lời, trình bày câu trả lời trước lớp.
Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện
- GV đánh giá, nhận xét, kết luận.
Nhiệm vụ 2. Xác định vận tốc từ độ dốc của đồ thị (d – t)
Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập
- GV chiếu hình 4.10 sgk, hướng dẫn HS cách xác định vận tốc từ độ dốc của đồ thị (d – t)
- GV đặt câu hỏi: Nêu những lưu ý về dấu của độ dốc của một đường thẳng. Từ đó, hãy phân tích để suy ra được tốc độ từ độ dốc của đồ thị (d – t)
Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS tiếp nhận thông tin từ giáo viên, suy nghĩ trả lời câu hỏi.
- GV giảng giải, đặt câu hỏi, cùng HS giải quyết vấn đề.
Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận
- HS trả lời, trình bày câu trả lời trước lớp.
Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện
- GV đánh giá, nhận xét, kết luận.
3. Đồ thị độ dịch chuyển – thời gian
a. Vẽ đồ thị dịch chuyển – thời gian dựa vào số liệu cho trước
a.
+ Độ dịch chuyển của con rùa trong những khoảng thời gian liên tiếp là 2s thì đều bằng 0,5m.
+ Độ dịch chuyển của viên bi trong những khoảng thời gian liên tiếp là 0,1s có sự chênh lệch :
Thời gian (s)
Độ dịch chuyển (m)
0-0,1
0,049
0,1-0,1
0,147
0,2-0,3
0,245
0,3- 0,4
0,343
0,4- 0,5
0,441
b. Vẽ đồ thị:
*Lưu ý: Các đồ thị (d – t) hay (x – t) là công cụ toán học thể hiện tính chất của chuyển động. Tránh nhầm lẫn với quỹ đạo của vật.
b. Xác định vận tốc từ độ dốc của đồ thị (d – t)
*Thảo luận:
Độ dốc của một đường thẳng có thể mang dấu âm (-) hoặc dương (+). 
+ Nếu độ dốc mang dấu âm có nghĩa là độ dịch chuyển của vật mang dấu âm => vật chạy ngược chiều với chiều dương chuyển động.
+ Nếu độ dốc mang dấu dương có nghĩa là độ dịch chuyển của vật mang dấu dương => vật chạy cùng chiều với chiều dương chuyển động.
- Tốc độ chính là độ dốc của đồ thị
*Kết luận:
- Vận tốc tức thời của vật tại một thời điểm được xác định bởi độ dốc của tiếp tuyến với đồ thị (d – t) tại thời điểm đang xét.
- Tốc độ tức thời tại một thời điểm chính là độ lớn của độ dốc tiếp tuyến của đồ thị (d – t) tại điểm đó.
C. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP
a. Mục tiêu: Giúp HS hệ thống lại kiến thức đã học
b. Nội dung: GV chiếu câu hỏi, HS suy nghĩ, trả lời
c. Sản phẩm học tập: HS xác định độ dịch chuyển của em trong các trường hợp, tính được độ dịch chuyển và tốc độ tức thời.
d. Tổ chức thực hiện :
Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập
- GV trình chiếu lần lượt các câu hỏi, yêu cầu HS trả lời:
Câu 1: Xét quãng đường AB dài 1000m với A là vị trí của em và B là vị trí của bưu điện. Tiệm tạp hóa nằm tại vị trí C là trung tâm của AB. Nếu chọn nhà em làm gốc tọa độ và chiều dương hướng từ nhà em đến bưu điện. 
Hãy xác định độ dịch chuyển của em trong các trường hợp.
a. Đi từ nhà đến bưu điện
b. Đi từ nhà đến bưu điện rồi quay lại tiệm tạp hóa
c. Đi từ nhà đến tiệm tạp hóa rồi quay về.
Câu 2. Một vật chuyển động thẳng có đồ thị (d – t) được mô tả như Hình 4.11. Hãy xác định tốc độ tức thời của vật tại các vị trí A, B và C.
Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS thảo luận, suy nghĩ cách giải bài tập GV giao
Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận
- HS tiếp nhận câu hỏi, suy nghĩ và trả lời:
C1. Độ dịch chuyển của em ở trường hợp :
a. 1 000m b. 1 000- 500= 500m c. 0
C2. Tốc độ tức thời tại: A (2m/s) ; B (1,6 m/s); C (0,86m/s)
Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện
- GV đánh giá, nhận xét, chuyển sang nội dung tiếp theo.
D. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG
a. Mục tiêu: giúp HS vận dụng kiến thức đã vào áp dụng vào thực tiễn cuộc sống.
b. Nội dung: GV đặt câu hỏi, HS suy nghĩ hoàn thành bài tập.
c. Sản phẩm học tập: HS vẽ được đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của xe đồ chơi, tính được vận tốc và tốc độ tức thời tại các thời điểm khác nhau.
d. Tổ chức thực hiện:
Bước 1. GV chuyển giao nhiệm vụ học tập
- GV yêu cầu: Một chiếc xe đồ chơi điều khiển từ xa đang chuyển động trên một đoạn đường thẳng có độ dịch chuyển tại các thời điểm khác nhau được cho trong bảng dưới đây:
Thời điểm (s)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Độ dịch chuyển (m)
0
2
4
4
4
7
10
8
6
4
4
a. Hãy vẽ đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của xe đồ chơi
b. Hãy xác định vận tốc và tốc độ tức thời tại các thời điểm 2s, 4s, 6s, 10s và 16s 
Bước 2. HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS thảo luận, suy nghĩ cách giải bài tập GV giao
Bước 3. Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận
- HS tiếp nhận nhiệm vụ, trả lời :
a. 
b. 
Thời điểm (s)
2
4
6
10
16
Độ dịch chuyển (m)
2
4
4
7
6
Vận tốc tức thời
1
1
0
1,5
-1
Tốc độ tức thời
1
1
0,67
0,7
0,375
Bước 4. Đánh giá kết quả thực hiện
- GV nhận xét, đánh giá, kết thúc bài học.
*Hướng dẫn về nhà:
Ôn tập và ghi nhớ kiến thức vừa học.
Hoàn thành bài tập sgk
Tìm hiểu nội dung bài 5.