CƠ SỞ LÝ LU Ậ N VÀ TH Ự C TI Ễ N
V ấn đề b ồi dưỡ ng h ọ c sinh gi ỏ i V ậ t lí
1.1.1 T ầ m quan tr ọ ng c ủ a công tác b ồi dưỡ ng h ọ c sinh gi ỏ i V ậ t lí
Từ xưa, các quốc gia đã nhận thức rõ tầm quan trọng của việc đào tạo nhân tài trẻ, coi đây là yếu tố quyết định đến sự thịnh vượng và phát triển bền vững của đất nước.
Trong chính sách của Đảng và Nhà nước, việc đào tạo nhân tài, đặc biệt là bồi dưỡng học sinh giỏi, được khẳng định là vô cùng quan trọng Trong bối cảnh toàn cầu hóa và hội nhập kinh tế quốc tế, sự phát triển nhanh chóng của khoa học - công nghệ, đặc biệt là công nghệ thông tin, cùng với sự lan tỏa của Internet và sự chuyển mình sang nền kinh tế tri thức, việc đào tạo và phát triển tài năng trẻ trở nên thiết yếu cho tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.
Thông qua việc học tập chủ trương, đường lối chính sách của Đảng và Nhà nước, kết hợp với vốn kiến thức và kinh nghiệm của bản thân, tôi đã nhận thức được tầm quan trọng của việc áp dụng chính sách vào thực tiễn cuộc sống.
Nếu không làm tốt công tác tuyển chọn và bồi dưỡng HSG thì đó là một lãng phí rất lớn
Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí là nhiệm vụ của người giáo viên Vật lí.
Phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi (HSG) là nhiệm vụ quan trọng trong giáo dục bậc THPT, nhằm đào tạo nhân tài cho đất nước Giáo viên Vật lí không chỉ cung cấp kiến thức và kĩ năng cho học sinh mà còn phải chú trọng vào việc phát hiện và bồi dưỡng HSG Vật lí Điều này giúp cung cấp cho các trường đại học nguồn sinh viên tài năng, từ đó góp phần tạo ra lực lượng lao động chất lượng cao cho tương lai của đất nước.
Trong các kỳ thi HSG quốc gia và quốc tế, số lượng học sinh Việt Nam đạt giải ngày càng tăng, đồng thời chất lượng cũng được nâng cao Những học sinh này sau này trở thành các chuyên gia hàng đầu trong nhiều lĩnh vực, phát huy khả năng và cống hiến tài năng cho đất nước.
Để phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao, việc phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi (HSG) từ bậc phổ thông là rất quan trọng Giáo viên trường phổ thông, đặc biệt là giáo viên Vật lý, cần thực hiện nhiệm vụ này một cách chuyên nghiệp và hiệu quả Việc chú trọng đến HSG Vật lý không chỉ giúp nâng cao chất lượng giáo dục mà còn đóng góp vào sự phát triển bền vững của nguồn nhân lực trong tương lai.
1.1.2 H ọ c sinh gi ỏ i và h ọ c sinh gi ỏ i V ậ t lí
1.1.2.1 Một số quan điểm về học sinh giỏi Ở nhiều nước trên Thế giới việc tuyển chọn, bồi dưỡng HSG, được tiến hành từ rất sớm với nhiều quan điểm về HSG Ở Hoa Kỳ định nghĩa: HSG là học sinh chứng minh được trí tuệ ở trình độ cao và có khả năng sáng tạo, thể hiện một động cơ học tập mãnh liệt và đạt thành tích xuất sắc trong lĩnh vực lý thuyết, khoa học; người cần một sự giáo dục đặc biệt và sự phục vụ đặc biệt để đạt được trình độ tương ứng với năng lực của người đó Ở nhiều nước quan niệm: HSG là những đứa trẻ có năng lực trong các lĩnh vực trí tuệ, sáng tạo, nghệ thuật và năng lực lãnh đạo hoặc lĩnh vực lý thuyết
Những học sinh này cần được cung cấp dịch vụ và hoạt động đặc biệt, không theo những tiêu chuẩn thông thường của nhà trường, để phát triển toàn diện các năng lực cần thiết.
Học sinh giỏi Vật lý là những người có khả năng quan sát xuất sắc và hiểu rõ bản chất của các hiện tượng vật lý Họ luôn khao khát khám phá những hiện tượng mới và áp dụng hiệu quả kiến thức vật lý để giải quyết các vấn đề hoặc bài tập chưa từng gặp.
HSG và HSG Vật lí đều thể hiện tính tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập, cùng với khả năng tư duy phát triển Do đó, trong quá trình dạy học, giáo viên cần chú ý lựa chọn phương pháp dạy học phù hợp để phát huy những đặc điểm này.
1.1.2.2 Mục tiêu dạy học sinh giỏi
Mục tiêu dạy HSG ở nhiều nước trên thế giới, thể hiện một số điểm sau:
- Phát triển phương pháp suy nghĩ ở trình độ cao phù hợp với khả năng trí tuệ của HS
- Thúc đẩy động cơ học tập
- Bồi dưỡng sự lao động, làm việc sáng tạo
- Phát triển các kĩ năng, phương pháp và thái độ tự học suốt đời
- Nâng cao ý thức và khát vọng của tuổi trẻ về sự tự chịu trách nhiệm
- Khuyến khích sự phát triển về lương tâm và ý thức trách nhiệm trong đóng góp xã hội
- Hình thành, rèn luyện và phát triển khả năng nghiên cứu khoa học
- Tạo điều kiện tốt nhất để phát triển khả năng, năng khiếu của HS
- Hình thành, rèn luyện và phát triển khả năng giao tiếp, ứng xử với mọi tình huống xảy ra [ 6, tr 163-169; 16, tr 1-3]
1.1.3 Nh ững năng lự c, ph ẩ m ch ấ t c ầ n có c ủ a h ọ c sinh gi ỏ i
1.1.3.1 Những năng lực, phẩm chất cần có của học sinh giỏi nói chung.
Trong tâm lý học, năng lực được hiểu là những thuộc tính tâm lý đặc trưng của mỗi cá nhân, giúp họ thực hiện tốt một hoạt động nào đó với ít nỗ lực nhưng đạt được kết quả cao Năng lực không chỉ liên quan đến kỹ năng và kỹ xảo mà còn bao gồm yếu tố sáng tạo và linh hoạt.
Học sinh giỏi cần có một số năng lực và phẩm chất quan trọng sau:
- Năng lực tiếp thu kiến thức
+ Khả năng nhận thức vấn đề nhanh, rõ ràng.
+ Luôn hứng thú trong các tiết học, đặc biệt là bài mới.
+ Có ý thức tự bổ sung, hoàn thiện những tri thức đã thu được ngay từ dạng sơ khai.
+ Biết phân tích sự vật, hiện tượng qua các dấu hiệu đặc trưng của chúng. + Biết thay đổi góc nhìn khi xem xét một sự vật hiện tượng.
+ Biết cách tìm con đường ngắn nhất để đi đến một kết luận chính xác.
+ Biết xét đủ các điều kiện cần thiết để kết luận được giả thuyết đúng.
+ Biết quay lại điểm vừa xuất phát để tìm đường đi mới.
+ Biết diễn đạt chính xác điều mình muốn trình bày.
+ Sử dụng thành thạo hệ thống ký hiệu, các quy ước để diễn tả vấn đề.
+ Biết phân biệt thành thạo các kĩ năng đọc, viết và nói.
+ Biết thu gọn các vấn đề và trật tự hóa các vấn đề để dùng khái niệm trước, mô tả cho khái niệm sau.
- Năng lực lao động sáng tạo:
Biết tổ hợp các yếu tố, các thao tác để thiết kế một dãy các hoạt động nhằm đạt kết quả mong muốn.
+ Biết suy xét đúng sai từ một loạt sự kiện.
+ Biết tạo ra các tương tự hay tương phản để khẳng định hoặc bác bỏ một đặc trưng nào đó trong sản phẩm do mình làm ra.
+ Biết chỉ ra một cách chắc chắn các dữ liệu cần phải kiểm nghiệm khi thực hiện một số lần kiểm nghiệm.
+ Biết thực hiện dứt khoát một số động tác trong khi làm thí nghiệm.
Kiên trì và kiên nhẫn là yếu tố quan trọng trong việc làm rõ các vấn đề lý thuyết thông qua thực nghiệm, đồng thời giúp khám phá những lý thuyết mới.
1.1.3.2 Những năng lực, phẩm chất cần có của học sinh giỏi Vật lí. Để có một đội tuyển HSG đi thi cấp thành phố thành công thì việc lựa chọn bồi dưỡng đội tuyển là công việc vô cùng quan trọng và cần thiết Để việc bồi dưỡng đạt hiệu quả thì một trong các yếu tố quan trọng là phải xác định, lựa chọn cho đúng HSG
Dựa trên năng lực và phẩm chất của học sinh giỏi (HSG) cũng như đặc thù của môn Vật lý, có thể xác định một số phẩm chất và năng lực nổi bật của học sinh giỏi Vật lý, bao gồm khả năng tư duy logic, phân tích và giải quyết vấn đề, cùng với sự sáng tạo trong việc áp dụng kiến thức vào thực tiễn.
- Có kiến thức Vật lí vững vàng, sâu sắc, hệ thống (chính là nắm vững bản chất của các hiện tượng Vật lí)
Có khả năng nhận thức vấn đề một cách nhanh chóng và rõ ràng, cùng với năng lực tư duy Vật lý xuất sắc, bao gồm khả năng phân tích, tổng hợp, so sánh và khái quát hóa Người này còn có khả năng áp dụng các phương pháp phán đoán mới như quy nạp, diễn dịch và loại suy.
Bài t ậ p V ậ t lí trong d ạ y h ọ c ở trườ ng trung h ọ c ph ổ thông
Bài tập Vật lí là những vấn đề cần giải quyết thông qua suy luận logic, phép toán và thí nghiệm, dựa trên các định luật và lý thuyết Vật lí.
Bài tập vật lý có thể được hiểu rộng rãi là những vấn đề phát sinh từ việc nghiên cứu tài liệu giáo khoa, và mỗi vấn đề này chính là một bài toán cho học sinh Việc giải quyết các bài tập yêu cầu tư duy tích cực, giúp học sinh phát triển khả năng tư duy logic và ứng dụng kiến thức vào thực tiễn.
1.2.2 Vai trò tác d ụ ng c ủ a Bài t ậ p V ậ t lí
Bài tập Vật lí đóng vai trò quan trọng trong việc dạy và học môn Vật lí ở bậc phổ thông, góp phần nâng cao hiệu quả giáo dục Việc giải bài tập Vật lí ngày càng được chú trọng, điều này thể hiện rõ trong chương trình sách giáo khoa mới Một số tác dụng nổi bật của bài tập Vật lí bao gồm việc phát triển tư duy logic, khả năng giải quyết vấn đề và áp dụng kiến thức vào thực tiễn.
1.2.2.1 Bài tập Vật lí giúp cho việc đào sâu, mở rộng kiến thức
Trong giải bài tập Vật lý, học sinh cần áp dụng kiến thức lý thuyết vào các trường hợp cụ thể đa dạng Mặc dù các khái niệm và định luật Vật lý rất đơn giản, nhưng sự biểu hiện của chúng trong tự nhiên lại rất phức tạp do ảnh hưởng của nhiều định luật và nguyên nhân khác nhau Thông qua bài tập Vật lý, học sinh sẽ rèn luyện khả năng phân tích để nhận diện những tình huống phức tạp, từ đó hiểu sâu sắc hơn về các định luật và mối liên hệ giữa chúng.
1.2.2.2 Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới
Nhiều khi các bài tập được sử dụng khéo léo để dẫn HS đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới.
1.2.2.3 Bài tập Vật lí rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát để giải quyết các vấn đề thực tiễn
Có thể phát triển nhiều bài tập thực tiễn, trong đó học sinh cần áp dụng kiến thức lý thuyết để giải thích các hiện tượng thực tế hoặc dự đoán những hiện tượng có thể xảy ra dựa trên các điều kiện đã cho.
1.2.2.4 Giải bài tập là một trong những hình thức là việc tự lực của HS
Giải bài tập giúp học sinh tự phân tích dữ kiện, xây dựng lập luận và kiểm tra phê phán các kết luận của mình, từ đó phát triển tư duy và năng lực, đặc biệt là khả năng phát hiện và giải quyết vấn đề.
1.2.2.5 Bài tập Vật lí góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của HS
Nhiều bài tập Vật lý không chỉ dựa trên kiến thức đã học mà còn yêu cầu học sinh phát triển tư duy sáng tạo Điều này đặc biệt quan trọng đối với các bài tập giải thích hiện tượng, bài tập thí nghiệm và bài tập thiết kế dụng cụ.
1.2.2.6 Bài tập Vật lí dùng để kiểm tra mức độ nắm kiến thức của HS.
Bài tập Vật lí là một phương tiện rất hiệu quả, rất dễ thực hiện nhằm kiểm tra mức độ nắm kiến thức của HS
Việc rèn luyện giải bài tập Vật lí đóng vai trò quan trọng trong quá trình dạy học môn này Tuy nhiên, không phải tất cả bài tập Vật lí đều giống nhau và được áp dụng trong mọi tình huống Tùy thuộc vào hoàn cảnh cụ thể, bài tập Vật lí có thể phục vụ cho các mục đích khác nhau Để sử dụng hiệu quả các bài tập này, việc phân loại chúng là cần thiết Vậy, cách phân loại bài tập Vật lí ra sao?
Số lượng bài tập Vật lí trong dạy học hiện nay rất phong phú, do đó cần phân loại chúng một cách hợp lý để giáo viên có thể lựa chọn và sử dụng hiệu quả Bài tập Vật lí có thể khác nhau về nội dung, phương thức giải và mục tiêu dạy học Việc phân loại có thể dựa trên các tiêu chí như nội dung, phương thức cho điều kiện và cách giải, cũng như yêu cầu luyện tập kỹ năng và phát triển tư duy sáng tạo của học sinh.
Các phương án phân loại không hoàn toàn tách biệt, và một bài tập cụ thể có thể thuộc nhiều nhóm khác nhau cùng lúc.
1.2.3.1 Phân loại bài tập vật lí theo nội dung
Nên phân loại các bài tập theo các chủ đề trong tài liệu Vật lý, như Cơ học, Vật lý phân tử, và Điện học Sự phân chia này mang tính quy ước, vì kiến thức cần thiết để giải quyết một bài tập thường không chỉ nằm trong một chương mà có thể liên quan đến nhiều chương và phần khác nhau trong chương trình Vật lý đã học.
Bài tập Vật lí có thể được phân loại thành hai loại: bài tập trừu tượng và bài tập cụ thể Bài tập cụ thể liên quan đến thực tiễn và kinh nghiệm sống của học sinh, giúp họ áp dụng kiến thức vào cuộc sống hàng ngày Những bài tập chứa đựng thông tin về kỹ thuật, sản xuất nông nghiệp và giao thông vận tải được xem là bài tập có nội dung kỹ thuật tổng hợp, mang lại giá trị thực tiễn cao cho người học.
Bài tập lịch sử là những nội dung chứa đựng kiến thức lịch sử, bao gồm dữ liệu về các thí nghiệm Vật lý, phát minh sáng chế và những câu chuyện mang tính chất lịch sử.
Để phát triển và duy trì hứng thú học Vật lý, việc sử dụng các bài tập Vật lý vui là rất cần thiết, giúp làm cho bài học trở nên sinh động và hấp dẫn hơn.
1.2.3.2 Phân loại bài tập vật lí theo yêu cần phát triển tư duy
Tình hình th ự c t ế công tác b ồi dưỡ ng h ọ c sinh gi ỏ i ở trườ ng THPT Ứ ng Hòa B
1.3.1 Độ i ng ũ giáo viên V ậ t lí và thành tích c ủ a h ọ c sinh gi ỏ i V ậ t l í trườ ng THPT ứ ng Hòa B Đội ngũ giáo viên Vật lí ở Trường THPT Ứng Hòa B – Huyện Ứng Hòa –
Hiện nay, thành phố Hà Nội có 6 giáo viên, tất cả đều dưới 35 tuổi và có ít năm công tác Năm 2013, một thầy giáo nghỉ hưu và một cô giáo được chuyển công tác ra trung tâm thành phố Trong số 6 giáo viên, chỉ có một người sở hữu bằng cấp.
1.3.2 Th ự c tr ạ ng công tác b ồi dưỡ ng h ọ c sinh gi ỏ i ở l ớ p ch ất lượng cao trườ ng THPT Ứ ng Hòa B
1.3.2.1 Thuận lợi trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ở lớp chất lượng cao trường THPT Ứng Hòa B
Trường THPT Ứng Hòa B, với gần 50 năm hình thành và phát triển, đã đạt được nhiều thành tích đáng tự hào, góp phần xây dựng truyền thống tốt đẹp của nhà trường Hằng năm, trường luôn có học sinh đạt giải cao trong kỳ thi học sinh giỏi cấp Thành phố, và vào năm 2010, trường đã có học sinh xuất sắc đạt giải cấp Quốc gia Đặc biệt, trong các kỳ thi tuyển sinh đại học, nhà trường đã có 4 học sinh đạt điểm cao.
Học sinh đạt Thủ Khoa của các Trường tốp đầu như ĐH Quốc gia Hà nội, ĐH Y khoa Hà Nội
1.3.2.2 Một số yếu tố gây khó khăn cho công tác bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường THPT Ứng Hòa B.
Hiện nay, nhiều thầy cô chú trọng vào độ khó của bài tập mà chưa quan tâm đến biện pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập Việc tập trung vào số lượng bài tập Vật lí mà không chú trọng đến các bài tập tổng quát đã hạn chế khả năng tự vận động và tư duy của học sinh Thầy cô thường chỉ tập trung vào việc giải bài tập mà ít quan tâm đến cách học sinh tiếp nhận và suy nghĩ để giải quyết vấn đề Những lý do này đã ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển năng khiếu của học sinh.
Học sinh thường giải bài tập mà không chú ý đến phương pháp, chỉ áp dụng công thức một cách máy móc Việc này dẫn đến việc các em không phát triển khả năng huy động kiến thức một cách linh hoạt và hiệu quả Khi chỉ tập trung vào số lượng bài tập mà không chú trọng đến cách giải, học sinh sẽ gặp khó khăn khi yêu cầu bài toán thay đổi một chút, gây lúng túng trong việc áp dụng kiến thức.
Chương 1 của bài viết trình bày cơ sở lý luận liên quan đến việc bồi dưỡng học sinh giỏi, đặc biệt là trong môn Vật lý, cùng với các vấn đề về bài tập Vật lý và cách sử dụng chúng hiệu quả trong quá trình giảng dạy.
Bài viết này tập trung vào việc phát triển năng lực và phẩm chất của học sinh giỏi môn Vật lí ở bậc phổ thông Đồng thời, tôi cũng sẽ trình bày một cái nhìn tổng quan về thực trạng dạy học bài tập Vật lí tại Trường THPT Ứng Hòa B, huyện Ứng Hòa, Thành phố Hà Nội.
Dựa trên những cơ sở khoa học vững chắc, chương 2 được xây dựng nhằm phát triển hệ thống bài tập và hướng dẫn giải bài tập vật lý cho chương Động lực học chất điểm trong chương trình Vật lý 10, với mục tiêu bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý THPT.
XÂY D Ự NG H Ệ THÔNG BÀI T ẬP VÀ HƯỚ NG D Ẫ N HO ẠT ĐỘ NG GI Ả I BÀI
N ộ i dung ki ế n th ức chương Độ ng l ự c h ọ c ch ất điể m
Chương này được xây dựng dựa trên kiến thức từ chương Động học chất điểm, nơi các khái niệm như chất điểm, hệ quy chiếu, và các đại lượng như vec tơ vận tốc, gia tốc đã được làm rõ Việc này tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu sâu hơn trong chương này.
Kiến thức lý thuyết và bài tập trong chương này là cơ sở quan trọng cho việc nghiên cứu các kiến thức Vật lý tiếp theo Đồng thời, nó cũng giúp hình thành phương pháp giải bài toán cơ bản nhất trong Vật lý cổ điển, đó là phương pháp "Động lực học".
2.1.2 Phân tích n ội dung chương Độ ng l ự c h ọ c ch ất điể m
Sơ đồ 2.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương Động lực học chất điểm Vật lí 10 Điề u ki ệ n cân b ằ ng c ủ a ch ấ t điể m
L ự c là nguyên nhân gây bi ế n d ạ ng
L ự c là nguyên nhân gây gia t ố c
Ba đị nh lu ậ t Niu- tơn
L ực hướ ng tâm L ự c quán tính Bài toán CĐ ném xiên Độ ng l ự c h ọ c ch ất điể m
Sau khi học xong chương I với các chuyển động cơ bản, chương II giúp học sinh tìm hiểu nguyên nhân của các chuyển động này Học sinh sẽ khám phá và trả lời câu hỏi "Tại sao các chất điểm lại chuyển động như vậy?" để hiểu rõ hơn về bản chất của chuyển động.
Chương II bắt đầu bằng việc nhắc lại khái niệm Lực mà học sinh đã quen thuộc từ cấp THCS, sau đó mở rộng khái niệm lực trong cơ học Tác dụng của lực chủ yếu được xem xét đối với chất điểm, giúp học sinh tổng hợp và phân tích véctơ lực, đồng thời khám phá mối liên hệ giữa lực và gia tốc qua định luật thứ hai của Niu-tơn Mối liên hệ này hình thành nên “Phương pháp động lực học”, một công cụ quan trọng để nghiên cứu mối quan hệ giữa các đại lượng động học và lực, tạo nền tảng cho các bài toán vật lý cơ học cổ điển Chương này cũng đề cập đến các bài toán về lực hướng tâm, lực quán tính và chuyển động ném.
2.1.3 M ụ c tiêu d ạ y h ọ c c ủa chương Độ ng l ự c h ọ c ch ất điể m
2.1.3.1 Về thái độ, tình cảm:
Rèn luyện thái độ khách quan và trung thực trong học tập môn Vật lí là rất quan trọng Học sinh cần có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận và chính xác, đồng thời phát triển tinh thần hợp tác trong quá trình học tập Việc xem xét sự vật và hiện tượng một cách khoa học, tôn trọng quy luật tự nhiên sẽ giúp nâng cao hiểu biết và áp dụng kiến thức một cách hiệu quả, tránh tình trạng làm qua loa và mò mẫm.
- Có hứng thú học Vật lí, yêu thích tìm tòi khoa học, trân trọng đối với đóng góp của Vật lí cho sự tiến bộ của xã hội
- Có ý thức vận dụng kiến thức Vật lí vào, nhằm cải thiện điều kiện sống học tập, cũng như bảo vệ môi trường tự nhiên.
2.1.3.2 Về kiến thức, kĩ năng:
Nội thức dung kiến thức
Nhận biết ( Nhắc lại, phát biểu lại)
Thông hiểu ( Vận dụng trong các tình huống quen)
Vận dụng ( Vận dụng linh hoạt giải quyết vấn đề mới)
1/ Tổng hợp, phân tích lực Điều kiện cân bằng của chất điểm
- Phát biểu được định nghĩa lực, nêu được lực là đại lượng véc tơ.
- Nêu được quy tắc tổng hợp, phân tích lực.
- Nêu được điều kiện cân bằng của chất điểm.
- Thực hiện được phép tổng hợp, phân tích lực.
- Vận dụng điều kiện cân bằng của chất điểm trong tình huống đơn giản
Vận dụng linh hoạt phép tổng hợp và phân tích lực là cách hiệu quả để giải quyết các bài toán thực tiễn Việc áp dụng liên tiếp quy tắc tổng hợp và phân tích lực giúp người học nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết trong việc giải quyết các vấn đề liên quan đến lực trong cuộc sống hàng ngày.
2/ Ba định luật Niu- tơn
- Phát biểu và viết được biểu thức các định luật Niu- tơn.
- Nêu được khái niệm khối lượng
- Vận dụng các định luật Niu-tơn để giải thích các hiện tượng đơn giản.
- Biểu diễn được các véc tơ lực trong các ví dụ cụ thể
- Xác lập được mối liên hệ giữa lực và gia tốc để giải các bài toán chuyển động của vật hay hệ vật đơn giản.
- Vận dụng các định luật Niu-tơn để giải thích các hiện tượng liên tượng phức tạp liên quan thực tiễn.
Giải quyết các bài toán chuyển động của vật hoặc hệ vật phức tạp với nhiều lực tác động đòi hỏi kỹ năng vẽ véc tơ lực tinh vi Những bài toán này thường liên quan đến tính tương đối của chuyển động, tạo nên thách thức cho người học trong việc phân tích và hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển động.
-Phát biểu và viết được biểu thức của định luật Vạn vật hấp dẫn.
- Nêu được một số vai trò cơ bản của
- Vận dụng công thức của định luật Vận vật hấp dẫn để giải thích một số hiện tượng và các bài tập đơn giản
- Vẽ được lực đàn hồi
Vận dụng linh hoạt định luật Húc là chìa khóa để giải quyết các bài toán chuyển động phức tạp của vật và hệ nhiều vật liên kết với nhau bởi nhiều lực hấp dẫn Việc áp dụng đúng nguyên lý này giúp phân tích và hiểu rõ hơn về sự tương tác giữa các vật trong hệ thống, từ đó đưa ra những giải pháp hiệu quả cho các vấn đề cơ học.
- Phát biểu và viết được biểu thức của định luật Húc
- Nêu được đặc điểm và viết được công thức tính các lực ma sát.
Vận dụng định luật Húc để giải các bài toán chuyển động của vật và hệ vật đơn giản.
- Giải thích được vai trò của lực ma sát trong các trường hợp đơn giản.
- Xác định được véc tơ lực ma sát để giải các bài toán đơn giản.
- Xác định được hệ số ma sát bằng thực nghiệm lò xo; các bài toán liên quan đến nhiều lực.
Xác định véc tơ lực ma sát là bước quan trọng trong việc giải quyết các bài toán chuyển động phức tạp, bao gồm các vấn đề liên quan đến tính tương đối của chuyển động, bài toán cực trị và hệ nhiều vật Việc hiểu rõ về véc tơ lực ma sát giúp tối ưu hóa quá trình phân tích và tính toán, từ đó nâng cao hiệu quả trong việc giải quyết các bài toán vật lý.
- Nêu được định nghĩa lực hướng tâm
- Viết biểu thức lực hướng tâm theo tốc độ dài, tốc độ góc, chu kỳ, tần số chuyển động tròn
Vẽ được véc tơ lực hướng tâm và giải được các bài toán trong chuyển động tròn đều.
- Vận dụng kiến thức về lực hướng tâm, chuyển động li tâm để giải thích các hiện tượng thực thực tiễn.
- Giải được các bài toán liên quan đến tính tương đối của chuyển động
5/ Hệ quy chiếu phi quán tính
- Nêu được khái niệm hệ quy chiếu phi quán tính.
- Nêu được khái niệm, đặc điểm,
- Nêu được các ví dụ về lực quán tính.
- Vận dụng khái niệm lực quán tính để giải thích các trường
- Vận dụng khái niệm lực quán tính để giải các bài toán phức tạp như hệ vật chuyển động liên quan đến nhiều lực
Việc viết biểu thức lực quán tính mang lại nhiều ưu điểm, giúp đơn giản hóa quá trình giải quyết các bài toán cơ học Hệ quy chiếu quán tính không chỉ hỗ trợ trong việc giải thích các hiện tượng vật lý mà còn giúp người học dễ dàng giải các bài tập liên quan.
Định hướ ng xây d ự ng h ệ th ố ng bài t ập và hướ ng d ẫ n ho ạt độ ng gi ả i bài
2.2.1 Định hướ ng xây d ự ng h ệ th ố ng bài t ập chương Độ ng l ự c h ọ c ch ất điể m 2.2.1.1 Tiêu chí tuyển chọn và xây dựng bài tập cho hệthống bài tập chương Động lực học chất điểm Vật lí 10
Căn cứ mục tiêu bồi dưỡng HSG Vật lí, căn cứ cơ sở lý luận ở chương I, sẽ ưu tiên chọn lựa những bài tập như sau:
Các bài tập được lựa chọn và thiết kế cần phải chứa mâu thuẫn nhận thức và các tình huống đa dạng, nhằm kết hợp các phương án hướng dẫn phù hợp Điều này sẽ giúp học sinh rèn luyện kỹ năng và phát triển năng lực một cách hiệu quả.
Xây dựng bài tập nên tập trung vào những kiến thức cốt lõi của bài học, tránh lạc đề vào những phần không quan trọng Đồng thời, cần chú ý mở rộng và khắc sâu kiến thức của chương để học sinh có thể nắm vững nội dung.
- Xây dựng bài tập vừa sức, phù hợp với khả năng nhận thức của các em HS, lựa chọn các bài tập mang tính chất hệ thống.
2.2.1.2 Tuyển chọn và xây dựng bài tập cho hệ thống bài tập chương Động lực học chất điểm Vật lí 10, có thể thực hiện theo các bước sau:
- Bước 1 Căn cứ sơ đồ cấu trúc nội dung chương để thấy được nội dung quan trọng của chương.
Bước 2 trong quá trình thiết kế bài tập là xác định mức độ nhận thức cần đặt vào bài tập, bao gồm các cấp độ như biết, hiểu, vận dụng và sáng tạo Việc này cần được thực hiện phù hợp với từng đối tượng học sinh, từ đó giúp tuyển chọn và xây dựng các bài tập thích hợp nhằm nâng cao hiệu quả học tập.
- Bước 3 Căn cứ vào nội dung bước 1 để xây dựng dự thảo đề bài tập, xác định dữ kiện cho, hỏi.
2.2.1.3 Phân loại bài tập chương Động lực học chất điểm
Dựa trên kiến thức và mục tiêu dạy học trong chương Động lực học chất điểm của Vật lí 10, tôi đã phân loại bài tập theo nội dung Mỗi loại bài tập sẽ được phân chia theo phương thức giải và điều kiện cho bài tập, nhằm giúp học sinh dễ dàng tiếp cận và rèn luyện kỹ năng giải quyết vấn đề.
Để cá biệt hóa học sinh trong việc giải bài tập Vật lí, tôi chú trọng đến yêu cầu phát triển tư duy của học sinh Điều này giúp tôi phân loại bài tập thành hai loại: bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo.
2.2.2 Định hướ ng vi ệc hướ ng d ẫ n ho ạt độ ng gi ả i h ệ th ố ng bài t ập chương Độ ng l ự c h ọ c ch ất điể m nh ằ m b ồi dưỡ ng HSG V ậ t lí
2.2.2.1 Mục đích của việc hướng dẫn hoạt động giải hệ thống bài tập chương Động lực học chất điểm – Vật lí 10
Dựa trên các tiết học chính khóa, học sinh đã tiếp thu đầy đủ lý thuyết và các bài tập cơ bản Đề tài này nhằm cung cấp hệ thống bài tập nâng cao và hướng dẫn giải bài tập, giúp bồi dưỡng học sinh giỏi Mục tiêu chính là rèn luyện cho học sinh nắm vững kiến thức, phát triển kỹ năng và hình thành tư duy trong việc giải bài tập Vật lý, phục vụ cho kỳ thi học sinh giỏi cấp Thành phố.
2.2.2.2 Định hướng phương pháp hướng dẫn hoạt động giải hệ thống bài tập định tính chương Động lực học chất điểm.
Dựa trên mục tiêu hướng dẫn hoạt động giải hệ thống bài tập của chương, tôi đã lựa chọn kết hợp nhiều phương án hướng dẫn Trong đó, tôi tập trung vào phương pháp hướng dẫn tìm tòi và định hướng khái quát chương trình hóa.
Các hoạt động dạy học trong chương trình được tổ chức theo hình thức kết hợp đa dạng, chủ yếu tập trung vào phương pháp dạy học Nêu vấn đề, nhằm hướng dẫn và hỗ trợ học sinh trong việc giải quyết hệ thống bài tập.
Xây d ự ng h ệ th ố ng bài t ập và hướ ng d ẫ n ho ạt độ ng gi ả i bài t ập chương Độ ng l ự c h ọ c ch ất điể m –V ậ t lí 10 nh ằ m b ồi dưỡ ng h ọ c sinh gi ỏ i V ậ t lí
chương Động lực học chất điểm –Vật lí 10 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi
2.3.1 H ệ th ố ng bài t ập và hướ ng d ẫ n ho ạt độ ng gi ả i bài t ập chương Độ ng l ự c h ọ c ch ất điể m – V ậ t lí 10 nh ằ m b ồi dưỡ ng h ọ c sinh gi ỏ i V ậ t lí
Bài toán 1: Ba sợi dây cao su, một đầu nối với nhau và được kéo chậm ra theo các hướng khác nhau (Hình 1.a)
Tại một thời điểm, ba dây có độ dài bằng nhau là L1 = 20 cm Khi được kéo dãn dưới các góc khác nhau, độ dài của chúng trở thành L2 = 30 cm Biết rằng độ dài tự nhiên của dây thứ nhất là l1 = 15 cm, cần tìm độ dài tự nhiên của hai dây còn lại và tỉ số độ cứng giữa các dây Các dây cao su được giả định tuân theo định luật Húc.
Hướng dẫn hoạt động giải bài tập
Bài tập này nhằm củng cố và khắc sâu kiến thức về điều kiện cân bằng của chất điểm cũng như lực đàn hồi, đồng thời rèn luyện kỹ năng phân tích lực một cách hiệu quả.
HS biết cách phân tích các bài toán vật lý phức tạp thành những bài toán nhỏ hơn và đơn giản hơn, từ đó phát triển khả năng phát hiện và giải quyết vấn đề Đồng thời, phương pháp này cũng giúp định hướng tư duy của học sinh theo cách tiếp cận đúng đắn trong việc giải bài tập vật lý.
Để đạt được mục tiêu, tôi quyết định kết hợp hướng dẫn tìm tòi với việc khái quát chương trình hóa, đồng thời áp dụng các phương pháp dạy học tích cực, chủ yếu là phương pháp Nêu vấn đề.
Sau khi trả lời xong bài toán này học sinh bước đầu biết hướng suy nghĩ khi phân tích một bài toán vật lí phức tạp
Hoạt động của HS Trợ giúp của Gv Đọc, phân tích đầu bài, định hướng cách giải theo kinh nghiệm cũ và phát hiện khó khăn của bài toán
Nghe và tham gia thảo luận về cách phân tích một bài toán vật lí phức tạp.
Để giải quyết một bài toán vật lý khó, cần phân tích nó thành nhiều bài toán nhỏ hơn và đơn giản hơn Việc này giúp người học hiểu rõ hơn về các thành phần của bài toán và tìm ra hướng giải quyết hiệu quả.
Mỗi bài toán vật lý có thể gặp khó khăn về mặt lý thuyết hoặc toán học, do đó, việc nhận diện điểm khó khăn là rất quan trọng Để giải quyết các bài toán phức tạp liên quan đến cân bằng của một chất điểm, như bài toán 1, bạn nên bắt đầu bằng cách tìm lời giải cho hai bài toán nhỏ hơn.
Bài toán 1.1: Một đèn có trọng lượng P
`N được treo vào vòng nhẫn O (được coi như một chất điểm)
Vòng nhẫn được giữ yên bằng hai dây OA và OB như hình vẽ Biết dây OA nằm ngang và hợp với dây
135 o Tìm lực căng của hai dây OA và OB?
- Thực hiện tư duy theo logic giải bài tập Vật lí trả lời bài toán 1.1
+ Phân tích hiện tượng bài toán, tìm các định luật, quy tắc,… để tìm mối liên hệ giữa các đại lượng
+ Áp dụng điều kiện cân bằng cho vòng nhẫn O à biểu diễn các lực trên hình vẽ, dựa vào hình tính các đại lượng.
+ Chỉ ra các bước giải cơ bản của bài toán.
+ Áp dụng điều kiện cân bằng hay phương trình Định luật II Niu-tơn cho nút C: + + = (1)
+ Hs phát hiện điểm khác của bài toán là khó có thể dựa vào hình vẽ để thiết lập mối liên hệ trực tiếp giữa
TA ; TB với P giống bài toán 1.1
+ Nguyên nhân là: không có các vec tơ lực vuông góc với nhau
Bài toán 1.2: Một vật có khối lượng m 15 kg, được treo bằng ba sợi dây Cho biết a = 28 o , bG o và g = 9,8 m/s 2 Tìm lực căng của các sợi dây?
Hướng dẫn tư duy học sinh để trả lời bài toán 1.1
+ CH1: Mô tả hiện tượng? Xác định đại lượng đã cho và đại lượng phải tìm? Đại lượng phải tìm và đại lượng đã cho có liên hệ nào?
* Nếu HS chưa trả lời được thì có thể gợi ý bằng câu hỏi sau:
Trong việc đánh giá trạng thái của đèn và các dây treo, cần xem xét các lực tác động lên chúng, đặc biệt là mối liên hệ với trọng lực của đèn Trọng lực sẽ tạo ra một lực kéo xuống, trong khi các dây treo sẽ chịu lực căng nhằm giữ cho đèn ở vị trí ổn định Chất điểm liên quan nhiều nhất đến các lực này chính là trọng tâm của đèn, nơi mà trọng lực tập trung và ảnh hưởng đến các lực căng trong dây treo.
* Đây là bài toán cơ bản, nên có thể yêu cầu HS trình bày phần trả lời.
+ Yêu cầu các Em chỉ ra các bước giải cơ bản của bài toán?
- Trả lời bài toán 1.2 tương tự bài 1.1 Tuy nhiên cần tạo điều kiện để
HS phát hiện điểm khác giữa bài 1.1 so với bài 1.2, có thể bằng câu hỏi: + CH3: Điểm khác của bài toán này với bài toán trước là điểm nào?
Sau khi học sinh nhận diện được vấn đề khó khăn, giáo viên sẽ hướng dẫn các em tìm nguyên nhân và cách khắc phục Một trong những phương pháp hiệu quả là phân tích các vectơ lực theo hai trục Ox và Oy.
Phân tích hiện tượng và phân tích bài toán theo hai trường hợp tương ứng với hai bài toán nhỏ như 1.1 và
1.2. nhân và phương án khắc phục
Sau khi HS trả lời xong bài toán 1.1 và 1.2 yêu cầu HS phân tích bài toán 1 thành những bài toán nhỏ đơn giản hơn?
Nếu học sinh chưa có câu trả lời, bạn có thể gợi ý cho họ bằng cách yêu cầu nhận xét về trạng thái của các sợi dây và mối liên hệ giữa chúng với độ lớn của lực tác dụng vào nút.
Với việc hướng dẫn hoạt động giải bài tập như trên ta có thể giải cụ thể bài toán 1 như sau:
Các lực tác dụng vào vòng nhẫn : T ® OA ; T ® OB ; trong đó = ® P
Ta phải có hợp lực F ® = T ® OA + T ® OB ph ả i cân b ằ ng v ớ i
=> F = P Từ hình vẽ => Góc giữa T ® OB và F ® là β= 135 o - 90 o = 45 o
Nút chịu ba lực căng , ,
Ta phân tích hai lực căng , thành hai thành phần theo hai phương vuông góc x, y
(Hình 1.2.a) Phép phân tích lực này tương đương với phép chiếu các lực , , lên hai trục x, y (Hình 1.2 b)
Hình 1.1 Điều kiện cân bằng của nút là :
Vật m chịu hai lực cân bằng là và (Hình 1.2.c)
Giải hệ phương trình ta được
Hợp lực được hiểu là lực tổng hợp từ hai hoặc nhiều lực tác dụng lên một vật Khi xét theo phương của dây A, cả hai lực đều có tác dụng, và lực tác dụng được biểu thị bởi các ký hiệu tương ứng Hợp lực này sẽ cân bằng với lực khác, đảm bảo trạng thái cân bằng cho hệ thống.
Tương tự, xét theo phương của dây B, ta có :
Qua phân tích, chúng ta nhận thấy rằng không thể xem A và B là hai lực thành phần độc lập của một lực duy nhất Do đó, việc phân tích lực thành hai thành phần theo hướng của dây A và dây B là không hợp lý.
Trường hợp 1 : Điểm nút nối ba dây đứng cân bằng :
Do tính chất đối xứng của hệ ba lực cân bằng, suy ra :
F = F = F hay k1(L1–l 1) = k2 (L1–l 2) = k3(L1–l 3) (1) trong đó l 1, l 2 và l 3 là độ dài tự nhiên của ba dây cao su.
Trường hợp 2 : Nút đứng cân bằng (Hình 1.b) : + + = c)
Chiếu phương trình vectơ lên hai trục x, y (Hình 1.c).
Bài toán 2 yêu cầu tính toán góc α để thời gian vật trượt từ đỉnh dốc đến chân dốc là nhỏ nhất, với điều kiện vận tốc ban đầu bằng không và hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là k Mặt phẳng nghiêng được giữ cố định Bằng cách xác định góc α tối ưu, chúng ta có thể tính toán thời gian di chuyển của vật trên mặt phẳng nghiêng.
Hướng dẫn hướng dẫn hoạt động giải bài tập
Bài tập này nhằm mục đích giúp học sinh củng cố kiến thức về lực cơ học và động học chất điểm, rèn luyện kỹ năng ứng dụng động lực học trong việc giải quyết các bài tập Vật lý có yếu tố cực trị Qua đó, bài tập cũng phát triển tư duy và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh Để đạt được mục tiêu này, tôi đã chọn phương pháp hướng dẫn kết hợp giữa định hướng khái quát hóa và tìm tòi.
Bài toán cực trị là một thách thức lớn đối với học sinh, vì vậy giáo viên cần hướng dẫn các em vượt qua khó khăn bằng cách sử dụng câu hỏi gợi mở Điều này giúp học sinh áp dụng phương pháp chung cho các bài toán cực trị, cụ thể là việc xác định đại lượng cần khảo sát dựa trên đại lượng biến thiên.
Hoạt động của HS Trợ giúp của Gv Đọc, tìm hiểu đầu bài, thảo luận tìm điểm khó của bài toán
Các em đã biết trả lời bài toán tìm gia tốc của vật trượt trên mặt phẳng α lHình 2.a
+ Phải viết được biểu thức liên hệ giữa thời gian t và góc nghiềng α
+ Xác định điểm mấu chốt của bài toán là có chứa yếu tố cực trị.
+ Bài toán 2 có thể được chia thành hai bài toán nhỏ:
Bài toán 2.1 Tìm gia tốc a theo α?
Bài toán 2.2 Tìm thời gian t theo α?
Từ đó tìm α để t nhỏ nhất?
* Trình bày lời giải hai bài toán nhỏ
Để giải quyết bài toán cực trị nghiêng, cần xác lập mối liên hệ giữa các đại lượng liên quan Bài toán 2 trở nên khó khăn về mặt toán học do nghiệm của nó chứa yếu tố cực trị, yêu cầu người giải phải nắm vững các phương pháp chung để tìm ra lời giải chính xác.
+ CH2: Bài toán có thể chia tách thành những bài toán nhỏ nào?
+ Nhận xét và yêu cầu HS tự lực giải quyết các bài toán nhỏ?
* Nếu HS chưa trả lời được bài toán nhỏ thì có thể hướng dẫn bằng các câu hỏi sau:
+ CH3: Vận dụng kiến thức phần động học chất điểm viết biểu thức tính t theo α?
+ CH4: Vận dụng kiến thức toán học để đánh giá?
* Sau khi đã hoàn thiện bài toán yêu cầu
HS chỉ ra phương pháp chung cho các bài toán cực trị?
Với việc hướng dẫn hoạt động giải bài tập như trên ta có thể giải cụ thể bài toán 2 như sau:
+ Các lực tác dụng vào m : ; ; được biểu diễn như hình vẽ
+ Chọn trục oxy như hình 2.b
+ Phương trình định luật II Niu-tơn cho m:
+ Chiếu (1) lờn ox ta cú : mg.sinα - à.mg.cosα = ma (2)
+ Chiếu (1) lên oy ta có :- mg.cosα + N = 0 à N = mg.cosα à Fms =àmg.cosα
+ Vật nhỏ là chất điểm chuyển động thẳng nhanh dần đều trên mặt phẳng nghiêng Áp dụng công thức của động học chất điểm ta có ó à (4)
+Ta thấy t ≥ 0 à t nhỏ nhất khi mẫu số lớn nhất
