SKKN Hướng dẫn học sinh giải một số bài tập thực nghiệm môn vật lí THCS Trong việc nâng cao chất lượng giáo dục nói chung và chất lượng bộ môn vật lí nói riêng, việc cải tiến phương pháp dạy học là mộ[.]
SKKN Hướng dẫn học sinh giải số tập thực nghiệm mơn vật lí THCS Trong việc nâng cao chất lượng giáo dục nói chung chất lượng mơn vật lí nói riêng, việc cải tiến phương pháp dạy học nhân tố quan trọng Bên cạnh việc bồi dưỡng kiến thức chuyên môn, việc phát huy tính tích cực học sinh lại trở nên cần thiết Bởi xét cho cơng việc giáo dục phải tiến hành sở tự nhận thức, tự hành động Việc khơi dậy phát triển ý thức, lực tư duy, bồi dưỡng phương pháp tự học đường phát triển tối ưu giáo dục Cũng học tập môn khác, học vật lí lại cần phát triển lực tích cực, lực tư học sinh để khơng phải biết mà cịn phải hiểu để giải thích tượng vật lí áp dụng kiến thức kỹ vào hoạt động sống, gia đình cộng đồng Việc giải tập vật lí giúp củng cố đào sâu, mở rộng kiến thức giảng, xây dựng củng cố kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn Việc giải tập vật lí biện pháp quý báu để phát triển lực tư học sinh, có tác dụng sâu sắc mặt giáo dục tư tưởng, đạo đức.Vì mục đích cuối việc giải tập tìm đáp số, mà mục đích giúp người làm tập hiểu sâu sắc khái niệm, định luật vật lí, vận dụng chúng vào vấn đề thực tế sống, lao động Vật lí mơn khoa học thực nghiệm Học Vật lí khơng học khái niệm, định lí, định luật mà cịn học kĩ thực hành Bài tập thực nghiệm dạng tập đặc trưng mơn vật lí Nó lồng ghép tiết học lớp, tập sách tập học sinh nhà skkn làm Hơn dạng tập đề thi học sinh giỏi hay gặp Tuy nhiên trình dạy học loại tập lại chưa ý nhiều Đa số thầy cô em học sinh ý đến loại tập có tính tốn, có cơng thức, có số liệu kết phải số cụ thể Bài tập thực nghiệm tập thiết thực, gần gũi, gắn bó với sống hàng ngày em Tuy nhiên lại chuyên đề mà học sinh gặp nhiều lúng túng do kỹ năng thực hành chưa có nhiều, khả tổng hợp khái quát hạn chế Khi gặp tập thực nghiệm học sinh hướng phải trình bày Trong sách tham khảo viết riêng tập thực nghiệm cấp THCS thị trường Với lí trên, tơi đưa sáng kiến kinh nghiệm : “Hướng dẫn học sinh giải số bài tập thực nghiệm môn vật lí THCS” Với mong muốn SKKN sẽ tài liệu cho em học sinh, giúp em có phương pháp tổng hợp để làm tập thực nghiệm Bên cạnh đó, tài liệu tham khảo có ích cho bậc phụ huynh thầy cô quan tâm đến loại tập II Mô tả chất sáng kiến: Bài tập thực nghiệm tập mặt kết thí nghiệm Các tập giải cách vận dụng tổng hợp kiến thức lý thuyết thực nghiệm, kỹ hoạt động trí óc thực hành, vốn hiểu biết vật lí, kỹ thuật thực tế đời sống Việc giải tập thực nghiệm địi hỏi học sinh phải tự xây dựng phương án, lựa chọn phương tiện, xác định điều kiện thích hợp, thực thí nghiệm theo quy trình, quy tắc để thu thập, xử lý kết nhằm giải cách khoa học, tối ưu toán cụ thể đặt Loại tập có tác dụng tồn diện việc giáo dục, giúp học sinh hiểu rõ kiến thức, kỹ lý thuyết thực nghiệm mơn vật lí Các dạng tập sử dụng với nhiều mục đích, vào skkn thời điểm khác Thông qua tập thực nghiệm, học sinh bồi dưỡng, phát triển 95% lực tư duy, lực thực nghiệm, lực hoạt động tự lực, sáng tạo, bộc lộ rõ khả sở trường, sở thích vật lí Giải tập thực nghiệm hình thức hoạt động nhằm nâng cao chất lượng học tập, tăng cường hứng thú, gắn học với hành, lý luận với thực tế, kích thích tính tích cực tự lực, trí thơng minh, tài sáng tạo, tháo vát… học sinh Đây biện pháp để phát học sinh khá, giỏi vật lí Vai trò tập thực nghiệm Bài tập thực nghiệm có vai trị quan trọng: - Kích thích hoạt động học tập chủ động; - Rèn luyện tư duy, trực giác nhạy bén, óc sáng tạo cho học sinh tham gia giải tình nhờ kiến thức biết, kinh nghiệm, kĩ có, so sánh tình với tình khác biết Biết tìm tịi ý tưởng ban đầu (giả thuyết) để tìm lời giải đáp kết luận cuối cùng( kết luận khoa học) - Học sinh biết kết hợp nhuần nhuyễn quan sát, thí nghiệm suy luận lí thuyết - Học sinh rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành thí nghiệm - Bài tập thực nghiệm phương tiện để thu nhận kiến thức, phương tiện để kiểm tra tính đắn nhận thức, đường việc vận dụng tri thức thu vào thực tiễn Hơn tập thực nghiệm gây hứng thú học tập học sinh, làm học sinh tin tưởng vào khoa học, yêu thích khoa học 2.Thực trạng việc giải tập vật lí trường THCS skkn Ở trường THCS thầy cô em học sinh đa phần ý đến tập định tính tập định lượng Các thầy cô tập trung rèn cho em kĩ tính tốn, kĩ giải thích mà trọng đến loại tập thực nghiệm Hoặc có ý đến qua loa, đại khái Trong sách viết cho cấp THCS chưa đề cập nhiều tập thực nghiệm Bài tập thực nghiệm đưa vào nội dung thực hành chương trình vật lí như: Bài 3: Đo thể tích chất lỏng Mục 3: Thực hành : Đo thể tích nước chứa hai bình- SGK Vật lí Bài 4: Đo thể tích vật rắn khơng thấm nước Mục 3.Thực hành: Đo thể tích vật rắn- SGK Vật lí Bài 12: Thực hành xác định khối lượng riêng sỏi- SGK Vật lí Bài 6: Quan sát vẽ ảnh vật tạo gương phẳng- SGK Vật lí Bài 11: Thực hành: Nghiệm lại lực đẩy Ác si Mét- SGK Vật lí Bài 3: Thực hành: Xác định điện trở dây dẫn ampe kế vơn kế- SGK Vật lí Mặc dù thực hành học sinh chưa luyện tập nhiều, chưa thể tự khái quát thành phương pháp chung để giải loại tập thực nghiệm Bài tập thực nghiệm nội dung quan trọng thường gặp chuyên đề bồi dưỡng HSG Thông thường HS nắm phương pháp giải tập vận dụng làm tốt tập từ đơn giản đến phức tạp, nhiên gặp tập thực nghiệm HS gặp phải khó khăn lúng túng, khó tìm hướng giải tốn cách xác Đặc biệt tốn giới hạn cho số dụng cụ thí nghiệm việc xác định giá trị đại skkn lượng cho trước toán phức tạp đối với học sinh Vì việc tổng hợp, khái quát thành phương pháp giải tập thực nghiệm chìa khố giúp HS biến tốn thực nghiệm phức tạp thành tốn đơn giản, có lối riêng cách rõ ràng, từ dễ dàng vận dụng vào giải tập thực nghiệm khác chương trình vật lí THCS 7.3. Phân loại tập thực nghiệm: Có nhiều cách phân loại tập vật lí: - Xét theo nội dung chia thành loại: Bài tập học, nhiệt học, quang học, điện học - Xét dụng cụ để sử dụng thực nghiệm chia thành hai dạng sau: + Xác định đại lượng dụng cụ đề cho sẵn + Xác định đại lượng cách tự tìm dụng cụ Dù phân loại theo cách tập có nội dung thực nghiệm có phương pháp giải sau 3. Phương pháp giải tập thực nghiệm Vật lí Con đường nhận thức thực tiễn đến tri thức khoa học thông thường phải sử dụng phối hợp nhiều phương pháp phương pháp thực nghiệm, phương pháp mơ hình, phương pháp tương tự Làm tập thực nghiệm thường sử dụng phương pháp thực nghiệm Phương pháp thực nghiệm địi hỏi học sinh có kĩ như: kĩ thu lượm thông tin, kĩ xử lí thơng tin, kĩ truyền đạt thông tin, kĩ vận dụng kiến thức vào giải tình huống, kĩ thực hành, kĩ đề xuất dự đốn khoa học phương án thí nghiệm skkn Hoạt động nhận thức thực nghiệm trải qua bước sau: - Chuẩn bị mặt nhận thức: Xuất phát từ đối tượng cần nghiên cứu, tìm thuộc tính, quy luật biến đổi các vật, tượng từ phân tích, so sánh( thao tác tư duy) rút thuộc tính chất tượng, bỏ qua thuộc tính khơng cần thiết - Thực hoạt động nhận thức: Xây dựng phương án kiểm tra giả thuyết( dụng cụ, tiến hành thí nghiệm nào, dự đốn kết xảy ra) Tiến hành thí nghiệm( trình bày thí nghiệm) thu thập số liệu từ thí nghiệm - Xử lí số liệu: nhờ thao tác tư duy, suy luận logic Từ đặc điểm trình nhận thức thực nghiệm ta đưa bước chung giải tập có nội dung thực nghiệm sau: Bước 1: Đọc hiểu đề Bước 2: Phân tích nội dung tập thực nghiệm Mục tiêu làm gì, cần xác định đại lượng nào, dụng cụ cho để làm cần phải sử dụng dụng cụ Bước 3: Xác định phương án thực nghiệm, tiến hành thao tác thí nghiệm Bố trí thí nghiệm nào, điều kiện làm thí nghiệm cần phải có gì, nêu giả thuyết, kết theo dự kiến Bước 4: Vận dụng kiến thức học xử lí số liệu ( giả định) để xác định đại lượng cần tìm Để có kết xác cần phải tổng hợp, khái qt hóa kiến thức học, tìm mối liên hệ chúng Bước 5: Kiểm tra kết so với u cầu đề Ví dụ: Em tìm cách xác định khối lượng riêng sỏi? skkn Từ kiến thức học sinh học khối lượng riêng, học sinh nghĩ đến phải tìm cách xác định khối lượng thể tích hịn sỏi - Muốn tìm khối lượng phải sử dụng dụng cụ nào? Học sinh phải nghĩ đến cân - Muốn tìm thể tích phải sử dụng dụng cụ nào? Học sinh phải nghĩ đến bình chia độ bình tràn Sau sử dụng kĩ để phân tích học sinh tiến hành xây dựng phương án thí nghiệm, trình bày thí nghiệm để có kết Từ việc xác định khối lượng riêng sỏi, học sinh vận dụng cho vật rắn khơng thấm nước Ngồi tìm cách làm cho vật kể thấm nước 4. Phương pháp giải cụ thể tập thực nghiệm phần học * Kiến thức liên quan Các tập có nội dung thực nghiệm phần học chủ yếu xác định đại lượng: Khối lượng, khối lượng riêng, thể tích Do học sinh cần hiểu rõ vài kiến thức có liên quan sau: - Khối lượng riêng chất: Là khối lượng mét khối chất Cơng thức tính D = - Trọng lượng riêng chất: trọng lượng mét khối chất Cơng thức tính: d = - Khi vật nhúng chất lỏng, chất lỏng tác dụng lực đẩy lên vật, lực có phương thẳng đứng, chiều từ lên trên, có độ lớn trọng lượng phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ Lực gọi lực đẩy Ác- Si- mét Cơng thức tính : FA = d.V trong đó: d - trọng lượng riêng chất lỏng skkn V - thể tích chất lỏng mà vật chiếm chỗ - Qui tắc cân lực: Chú ý: Sử dụng qui tăc đòn bẩy Dùng đòn bẩy lợi lần lực thiệt nhiêu lần đường khơng lợi cơng ( Áp dụng điều kiện cân vật có trục quay cố định) Trong F1; F2 là lực tác dụng lên địn bẩy, l1; l2 là cánh tay đòn lực hay khoảng cách từ giá lực đến trục quay skkn *Phương pháp giải Các tập thực nghiệm phần học tiến hành theo bước giải tập thực nghiệm Nhưng cần ý : - Hiểu kiến thức phần học để vận dụng linh hoạt vào tập - Cần phải đọc kĩ đề tìm hiểu đề cho dụng cụ để làm gì, có liên quan đến đại lượng cần tìm hay khơng Ví dụ: + Cân: Dùng để đo khối lượng ( m ) + Bình chia độ,bình tràn, ca đong đo thể tích( V ) + Thước: Đo chiều dài , độ cao, đo bán kính ( l ) + Cho giá treo có thước chia : Thì sử dụng qui tắc địn bẩy + Lực kế: đo lực + Cho chất lỏng: sử dụng lực đẩy Ác- si- met - Chú ý cách sử dụng cân Rô bec van - Vận dụng cơng thức, kiến thức học để xử lí số liệu * Một số tập cụ thể: skkn Dạng 1: Xác định đại lượng: Khối lượng riêng, khối lượng, thể tích Dạng 1.1: Một số tốn sử dụng cơng thức khối lượng riêng Bài 1: Bạn Trâm có tượng vũ nữ nhỏ, muốn xác định xem tượng làm chất gì, bạn có cân bình chia độ bỏ lọt tượng vào Em giúp Trâm làm việc Phương pháp: Đây loại tập thực nghiệm cho sẵn dụng cụ sử dụng dụng cụ cho đề Học sinh cần trả lời câu hỏi: - Cần xác định đại lượng nào?( xác định khối lượng riêng chất- làm chất gì); - Có cách xác định khối lượng riêng chất? - Dụng cụ cho đo đại lượng nào? - Làm thí nghiệm nào, bước trước, bước sau để có kết xác? - Khi có kết xử lí kết để tìm đại lượng theo yêu cầu? Hướng dẫn giải: Bước 1: Dùng cân để xác định khối lượng tượng Giả sử khối lượng tượng m (kg) Bước 2: Đo thể tích vật bình chia độ Lấy nước vào bình chia độ ghi mực nước ban đầu V1 Cho tượng chìm nước, ghi mực nước dâng tới vị trí V2 skkn Bước 2: Treo gói mì vào đầu B Làm lại để xác đinh vị trí cân chổi (điểm N) Bước 3: Vì lực tác dụng tỷ lệ nghịch với cánh tay đòn nên ta có: Pc.l1 = PM.l2 Þ mc .l1 = m l2 Þ mc = Từ xác định khối lượng chổi Các chiều dài đo thước dây Bài 2: Một vật đồng bên rỗng thả vào cốc nước chìm Hãy xác định thể tích phần rỗng Dụng cụ: Lực kế cốc nước Hướng dẫn giải: Treo vật vào lực kế, ta xác định trọng lượng P vật. Gọi V, Vo là thể tích tồn phần thể tích phần rỗng, ta có P =10m = 10(V – Vo)D (1) Nhúng vật treo lực kế vào nước lực đẩy Acsimet tác dụng vào vật là: FA = V.Do.10 (2) Số lực kế là: P’ = P – FA Theo (2) suy ra: V = FA = P – P’ = Thế vào (1) ta V0 = V - = - = Bài 3: Treo vật kim loại vào một lực kế Trong kh«ng khÝ lùc kÕ chỉ P1, nhóng vật vào níc lực kchP2 Cho bit khối lợng riêng không khílD1, lợng riêng nớcl D2 Tính khối lợngvkhối lợng riêng cuả vt kim loi Hng dn gii: skkn Gọi m, V lần lỵt là khèi lỵng và thĨ tÝch cđa vËt kim lo¹i Ta cã P1 = P – FA1 ð P = P1 + FA1 (1) P2 = P – FA2 ð P = P2 + FA2 (2) Từ (1) (2) ð P1 + FA1 = P2 + FA2 ð P1 - P2 = FA2 - FA1 = 10 V.(D2 – D1) ð V = Theo (1) ta có. 10.m = P1 + 10.D1. Ta có. D = ð m = ( P1 + D1. ) = Bài 4: Hãy xác định tỉ số khối lượng riêng hai chất lỏng cho trước nhờ dụng cụ sau đây: Hai bình trụ chứa hai loại chất lỏng; địn bẩy có giá đỡ khớp nối di động được; hai nặng nhau; thước thẳng Hướng dẫn giải: + Lần lượt nhúng nặng vào hai bình chất lỏng Sau địn bẩy cân dùng thước thẳng đo l1 và l2 Ta có: (P - F1A)l1A = P l2A và (P - F2A)l1B = P l2B + Suy ra và skkn + Hay và + Mặt khác do suy ra nên Tức đo chiều dài tay đòn ta có tỉ số khối lượng riêng hai chất lỏng Bài 5: Trong tay có cốc thủy tinh hình trụ thành mỏng, bình lớn đựng nước, thước thẳng có vạch chia tới milimet, khối lượng riêng nước biết. Hãy nêu phương án thí nghiệm để xác định khối lượng riêng chất lỏng đó? Hướng dẫn giải: Gọi diện tích đáy cốc S , khối lượng riêng nước D1, khối lượng riêng chất lỏng cần xác định D2 , chiều cao cốc h, trọng lượng cốc P - Lần 1: Thả cốc không chất lỏng vào nước, phần chìm cốc nước h Ta có : P = FA P= 10 D1Sh1 (1) - Lần 2: Đổ thêm vào cốc lượng chất lỏng cần xác định KLR (vừa phải) có chiều cao h2, phần cốc chìm nước có chiều cao h3 Ta có: P + Pchất lỏng = FA P + 10 D2Sh2 = 10 D1Sh3 ( ) Từ (1), (2) ta có: 10 D1Sh1 + 10 D2Sh2 = 10 D1Sh3 D2 = (3) Từ (3): Chiều cao h1, h2, h3 được xác định thước thẳng, D1 đã biết skkn ... gặp tập thực nghiệm học sinh hướng phải trình bày Trong sách tham khảo viết riêng tập thực nghiệm cấp THCS? ? thị trường Với lí trên, đưa sáng kiến kinh nghiệm : ? ?Hướng dẫn học sinh giải số? ?bài tập? ?thực. .. thu vào thực tiễn Hơn tập thực nghiệm gây hứng thú học tập học sinh, làm học sinh tin tưởng vào khoa học, yêu thích khoa học 2 .Thực trạng việc giải tập vật lí trường THCS skkn Ở trường THCS thầy... vào giải tập thực nghiệm khác chương trình vật lí THCS 7.3. Phân loại tập thực nghiệm: Có nhiều cách phân loại tập vật lí: - Xét theo nội dung chia thành loại: Bài tập học, nhiệt học, quang học,