Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải bài tập thực hành dựa trên phương pháp giải các bài tập định lượng phần cơ học

+ m2
V= V1 + V2
3. Xác định khối lượng miếng hợp kim như thế nào?
- Dùng lực kế xác định trọng lượng, từ đó suy ra khối lượng.
4. Có cách nào dùng lực kế và bình nước xác định V của miếng hợp kim?
- Dựa vào xác định FA suy ra thể tích của miếng hợp kim 
Bước 2: Cơ sở lý thuyết:
- Gọi khối lượng, khối lượng riêng, thể tích của đồng, sắt lần lượt là m1, D1, V1; m2, D2, V2. D0 là khối lượng riêng của nước.
- Ta có: P = (m1 + m2).10 => P = (D1V1 + D2V2).10	(1)
- Móc lực kế vào quả cân rồi thả vào nước lực kế chỉ P’
	Có: P’ = P – FA 
- Trong đó: là lực đẩy Acsimet và FA = D0.10.V (V: thể tích của quả cân)
=> P’ = P – D0.10.V 	(2)	=> V = V1 + V2 = 	
 (3)
- Từ (1) và (2) ta có 
- Giải hệ trên ta được:
V1 = 
Và V2 = 
=> 	(*)
Bước 3: Tiến hành thí nghiệm:
- Móc quả cân M vào lực kế, lực kế chỉ giá trị P.
- Móc quả cân M vào lực kế rồi thả chìm quả cân trong nước lực kế chỉ giá trị P’
- Thay P, P’ vào (*) ta xác định được tỉ số m1, m2.
Bước 4: Biện luận sai số: 
Sai số khách quan: Do lực kế chia độ không đều.
Sai số chủ quan: Sai số do phép đo P, P’ và làm tròn số.
* Hướng phát triển: Bài toán có thể xác định tỉ lệ khối lượng hoặc tỉ lệ thể tích hai kim loại bất kì trong hợp kim.
Bài 4: Cho một bình nước, một ống nghiệm, một thước đo chiều dài. Cho một miếng hợp kim nhỏ gồm đồng pha với thiếc có thể bỏ vào trong ống.
	Hãy trình bày thí nghiệm để xác định tỷ lệ phần trăm khối lượng đồng có trong miếng hợp kim.
Bài giải
Bước 1: Định hướng giải
1. Bài toán này liên quan đến bài tập định lượng dạng nào?
- Bài toán xác định tỉ lệ phần trăm các chất dựa vào công thức tính khối lượng riêng.
2. Các công thức xuất phát để giải bài toán này ?
 m= m1 + m2
 V= V1 + V2
3. Làm thế nào xác định khối lượng miếng hợp kim không dùng cân?
- Dựa vào điều kiện nổi của vật xác định P, từ đó suy ra m
4. Xác định thể tích miếng hợp kim bằng cách nào?
- Dựa vào cách đo thể tích vật rắn không thấm nước bằng bình chia độ.
Bước 2: Cơ sở lý thuyết:
- Khi ống nghiệm nổi trong nước: Trọng lượng ống cân bằng với lực đẩy Acsimet: P0 = PA 
h1
à P0 = Dn.10.h1.S (1)
(S: tiết diện ống nghiệm)
- Bỏ miếng hợp kim vào trong ống nghiệm và nhúng ống nghiệm vào nước, ống nổi trong nước (không chạm đáy): => P’ = FA’
	P0 + Phk = Dn.10.h2.S (2)
	(Phk: trọng lượng miếng hợp kim)
Từ (1) và (2) => Phk = Dn.10.S.(h2 – h1)
 m1 + m2 = Dn.S(h2 – h1) (3)
(D1, m1, V1 là khối lượng riêng, khối lượng, thể tích của đồng)
(D2, m2, V2 là khối lượng riêng, khối lượng, thể tích của thiếc)
- Đổ nước vào ống nghiệm, mực nước là h3. Thả miếng hợp kim vào ống mực nước dâng lên h4. Thể tích của miếng hợp kim là V = S(h4 – h3)
	à V1 + V2 = S(h4 – h3)
	à S(h4 – h3) 	(4)
Từ (3) => m2 = Dn.S.(h2 – h1) – m1 
Thay vào (4) = S(h4 – h3)
=> = S(h4 – h3)
=> m1 = 
Vậy : DnS(h2 – h1)
=> 	(*)
Bước 3: Các bước tiến hành:
+ Xác định m1 + m2 
- Thả ống nghiệm vào bình nước, đo chiều cao phần ống nghiệm ngập trong nước là h1 (Đo bằng thước đo chiều dài)
- Bỏ miếng kim loại vào ống, thả ống vào bình nước (ống không chạm đáy bình), đo chiều cao phần ống nghiệm ngập trong nước là h2.
+ Xác định thể tích miếng hợp kim:
Đổ một lượng nước cao h3 vào ống nghiệm.
- Thả miếng hợp kim vào ống, đọc mực nước dâng lên h4
+ Xác định tỉ lệ phần trăm khối lượng đồng có trong miếng hợp kim.
- Thay các giá trị h1, h2, h3, h4 vào (*) ta tính được tỷ lệ phần trăm khối lượng của đồng trong miếng hợp kim.
Bước 4: Biện luận sai số: 
- Sai số khách quan: Do thước chia độ không đều, ống nghiệm có độ dày không đều.
Sai số chủ quan: Sai số do cách đọc kết quả.
Bài 5: Trên bàn em chỉ có những dụng cụ và vật liệu sau: Bình có vạch chia thể tích, một miếng gỗ không thấm nước và có thể nổi trên mặt nước, một ca nước. Làm thế nào chỉ bằng các dụng cụ trên em có thể xác định được trọng lượng riêng của một vật rắn nhỏ có tỉ trọng lớn hơn 1 và không thấm nước? Hãy trình bày cách làm đó.
Bài giải
Bước 1: Định hướng giải
1. Bài toán này liên quan đến bài tập định lượng dạng nào?
- Bài toán xác định trọng lượng riêng của một vật
2. Bài toán xác định trọng lượng riêng của một vật cần xác định những đại lượng nào?
- Xác định P, V.
3. Vật rắn có tỉ trọng lớn hơn 1 là thế nào?
- Vật rắn có trọng lượng riêng lớn hơn nước nên khi thả vào nước sẽ chìm.
4. Xác định V của vật như thế nào?
- Xác định V dựa vào cách đo thể tích vật rắn không thấm nước bằng bình chia độ.
5. Miếng gỗ nổi trên mặt nước giúp em nghĩ đến điều gì?
- Xác định P của vật rắn dựa vào điều kiện nổi của vật khi kết hợp vật rắn và miếng gỗ tạo thành hệ vật.
Bước 2: Cơ sở lý thuyết:
- Trọng lượng riêng của một chất được xác định bởi công thức: 
- Khi một vật nằm cân bằng trên mặt thoáng chất lỏng thì Pvật = FA 
 Pvật = dcl.V (1)
Bước 3: Cách tiến hành:
- Đổ nước vào bình chia độ, xác định thể tích nước là V1.
- Thả miếng gỗ vào bình, mực nước dâng đến V2, do đó trọng lượng gỗ là: 	Pgỗ = FA = dn (V2 – V1) 	(2)
- Đặt vật cần xác định lên miếng gỗ, mực nước dâng lên đến V3 (coi vật rắn nhỏ không đủ lớn làm chìm gỗ), lúc đó trọng lượng của vật là gỗ là: P = FA’
à Pgỗ + Pvật = dn (V3 – V1) 	(3)
- Thay (1) vào (3) => Pvật = dn (V3 – V2)	(4)
- Đẩy vật chìm xuống và lấy miếng gỗ ra, mực nước ở vạch V4 à Thể tích của vật V = V4 – V1 
- Dùng công thức 
à Trọng lượng riêng của vật là: (5) 
- Thay các giá trị V1; V2; V3; V4, dn coi như đã biết vào 5 tính được trọng lượng riêng d của vật.
Bước 4: Biện luận sai số: 
- Sai số khách quan: Do ống nghiệm có độ dày không đều.
- Sai số chủ quan: Sai số do cách đọc kết quả. 
Bài 6: Một ông cao su hình tròn bán kính R có bề dày đồng nhất bằng h, nếu thả vào nước thì chìm.
	Cho một ống nhựa rỗng hình trụ thành mỏng, bán kính r (r < R); một bình nước và một thước đo chiều dài. Hãy trình bày một phương án thí nghiệm để xác định khối lượng riêng của miếng cao su nói trên.
Bài giải
Bước 1: Định hướng giải
1. Bài toán này liên quan đến thí nghiệm nào đã học?
- Thí nghiệm nghiên cứu áp suất chất lỏng tác dụng lên vật nhúng trong lòng nó.
2. Có mấy trường hợp xảy ra trong thí nghiệm?
- Có 2 trường hợp: - Đáy ống cân bằng không ròi ra khỏi ống hình trụ
	 - Đáy ống rời ra khỏi ống hình trụ.
Bước 2: Cơ sở lý thuyết:
H
h
+ Một vật rỗng hình trụ hở hai đầu, nếu đậy đầu dưới bằng một đĩa D và nhấn chìm hệ thống xuống nước ở một độ sâu nhất định thì đĩa D không bị rời ra.
+Lúc đó: Các lực tác dụng lên đĩa D gồm:
- Trọng lượng : của đĩa hướng xuống dưới:
 	P= dx.V = Dx.10.V (Dx: Khối lượng riêng của chất cấu tạo nên đĩa D)
- Áp lực của nước tác dụng lên mặt trên đĩa D (hướng xuống):
F = p.S’ (p: áp suất của cột nước cao H) 
=> F = Dn.10.H.S’ (S’: là diện tích bị ép từ trên xuống của D)
- Áp lực của nước tác dụng lên mặt dưới của đĩa D (hướng lên): 
F’ = p’.S (p’ là áp suất của cột nước cao (H + h), S là diện tích bị ép của đĩa D tính từ dưới lên)
+ Khi đĩa D chưa bị rời hợp lực tác dụng lên đĩa là f và f ³ 0 có hướng từ dưới lên.
Mà f = F’ – F – P 
	Nếu đĩa D hình tròn có đường kính R, bề dày đồng nhất h, ống trụ rỗng thành mỏng, có bán kính ống là r thì:
Do đó: 	f = p.Dn.10.[R2(H+h) – (R2 – r2).H] - p.Dx.10.R2,h
	f = p.Dn.10.[R2h + r2H] - p.Dx.10.R2h 	(4)
Do f ³ 0 => Dx £ Dn.	(5)
Dấu “=” xảy ra f = 0 => lúc đó bắt đầu đĩa D rời ra 
và Dx = Dn. (6)
Bước 3: Các bước tiến hành : Để xác định khối lượng riêng Dx của đĩa D ta làm như sau:
- Bịt miệng cao su (đĩa D) vào miệng dưới của ống nhựa. Lấy tay giữ nó rồi nhúng thẳng ống nhựa xuống độ sâu H khá lớn (hình vẽ). Buông tay ra, miếng cao su vẫn bị ép chặt vào miệng ống nhựa. Kéo (nhẹ) ống lên, H giảm dần. Theo (4) lực f cũng giảm dần cho tới khi H = H0 thì f = 0 (ứng với dấu = của (6)) và miếng cao su rời khỏi miệng ống nhựa, chìm xuống nước.
	Lúc đó (6) thành: Dx = Dn.	(7)
	Ta chỉ cần đo H0 (hoặc đọc vạch chia trên thành ống nhựa) rồi thay vào (7) sẽ tính được Dx.
Bước 4: Biện luận sai số: 
- Sai số khách quan: Do thước có độ chia không đều.
- Sai số chủ quan: Sai số do cách đọc kết quả. 
Bài 7: Hai khối hình trụ đồng chất hình dáng bên ngoài giống hệt nhau, có khối lượng riêng nhỏ hơn khối lượng riêng của nước. Một khối đặc, một khối bị rỗng, lỗ rỗng hình trụ có trục song song với trục của khối, chiều dài của lỗ coi như bằng chiều dài của khối. Với một thước đo thẳng, một bình nước. Cho khối lượng riêng của nước là Dn. Hãy trình bày và giải thích một phương án thực nghiệm để xác định:
Khối lượng riêng của chất cấu tạo nên các khối trên.
Bán kính lỗ của khối rỗng
Bài giải
Bước 1: Định hướng giải
1. Bài toán này liên quan đến bài tập định lượng dạng nào?
- Bài toán thả vật nằm cân bằng trên mặt nước có thể xác định khối lượng riêng của vật dự vào điều kiện nổi của vật.
2. Công thức cần dùng?
- Khi vật nổi cân bằng trên mặt nước: P = FA
Bước 2,3:Cơ sở lý thuyết và cách tiến hành thí nghiệm:
- Với khối đặc: (H1): Phần chìm có chiều cao hđ.
hđ
H1
- Với khối rỗng: (H2): Phần chìm có chiều cao hr.
hr
H2
	Gọi chiều cao của mỗi vật là H
a. Khối đặc: P = FA:
Với P là trọng lượng của vật: P = V.D.10 = p.R2HD.10
FA: là lực đẩy Acsimet tác dụng lên vật: FA = D0.10.VC.
(VC : Thể tích phần bị chìm trong chất lỏng)
	FA = D0.10.S.hđ = D0.10.pR2.hđ
	=> p.R2HD.10 = D0.10.pR2.hđ => D = (*)
	+ Đo hđ và H, thay vào (*) tính được D.
b. Với vật rỗng: P’ = FA’:
Mà P’ = V’.D.10 = p.(R2 – r2).H.D.10
Và FA’ = VC’.D0.10 = p.R2.hr.D0.10
	=> (R2 – r2).H.D = R2.hr.D0 (**)
Thay (*) vào (**) => (R2 – r2).H. = R2.hr.D0
	=> (R2 – r2).hđ = R2.hr 
	=> r = R	(****)
Đo R, hr, hđ thay vào (***) tính được r
Bước 4: Biện luận sai số: 
- Sai số khách quan: Do thước có độ chia không đều.
- Sai số chủ quan: Sai số do cách đọc kết quả. 
Bài 8:
Một vật bằng đồng bên trong rỗng, thả vào cốc nước thì chìm. Hãy xác định thể tích của phần rỗng. Dụng cụ: Lực kế và cốc nước.
Bài giải
Bước 1: Định hướng giải
1. Bài toán này liên quan đến bài tập định lượng dạng nào?
- Bài toán treo vật vào lực kế xác định Vđ, Vr
2. Xác định thể tích