Đang tải... (xem toàn văn)
Trang 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP (Khóa 31, niên khóa 2005 2010) ĐỀ TÀI LỰA CHỌN HỆ THỐNG BÀI TẬP, HƯỚNG DẪN GIẢI VÀ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ (CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ X W LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP (Khóa 31, niên khóa 2005 - 2010) ĐỀ TÀI: LỰA CHỌN HỆ THỐNG BÀI TẬP, HƯỚNG DẪN GIẢI VÀ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ (CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” LỚP 12 - CHƯƠNG TRÌNH NÂNG CAO) GVHD: ThS Thầy Lê Ngọc Vân SVTH : Tạ Khánh Quỳnh Lớp : Lý Bình Thuận TP Hồ Chí Minh Tháng / 2010 Trang LỜI NÓI ĐẦU Luận văn “Lựa chọn hệ thống tập, hướng dẫn giải giải tập vật lý (Chương “Dịng điện xoay chiều” – Lớp 12 Chương trình nâng cao)” viết tinh thần nhằm giúp học sinh có hiểu biết đầy đủ phương pháp giải dạng tập vật lý “Dòng điện xoay chiều” lớp 12, sở rèn luyện kĩ giải dạng tập Nội dung luận văn viết theo chủ đề, dạng toán cụ thể, bám sát nội dung sách giáo khoa vật lý lớp 12 nâng cao, gồm mục sau: Mục “Tóm tắt lý thuyết” tóm tắt kiến thức cần thiết để giải tập dòng điện xoay chiều Mục “Các dạng tập phương pháp giải” gồm hai phần: - Bài tập định tính: giới thiệu số tập định tính, đưa câu hỏi gợi ý hướng dẫn học sinh giải - Bài tập định lượng: giới thiệu dạng tập định lượng thường gặp, phương pháp giải dạng tập này, kèm theo số tập từ đến nâng cao hướng dẫn học sinh giải Mục “Một số tập trắc nghiệm rèn luyện” giới thiệu số tập trắc nghiệm bao quát nội dung kiến thức chủ đề, dạng để giúp học sinh rèn luyện thêm, đồng thời có đáp án hướng dẫn lời giải ngắn gọn để học sinh tham khảo Các tập trình bày luận văn có phương pháp giải hướng dẫn giải cụ thể từ giúp học sinh giải tập tương tự, rèn luyện kĩ giải tập, phát triển lực tự làm việc học sinh Để làm khóa luận này, em xin chân thành cám ơn toàn thể quý thầy cô Khoa Vật Lý – Trường Đại Học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh tận tình dạy dỗ em suốt năm học vừa qua Và để hoàn thành luận văn này, em kính gởi lời cám ơn chân thành, sâu sắc đến thầy Lê Ngọc Vân, người tận tình hướng dẫn, bảo, sửa chữa sai sót mà em mắc phải q trình làm luận văn Đồng thời, em xin cám ơn bạn lớp Lý Bình Thuận niên khóa 2005 – 2010, đóng góp ý kiến, giúp đỡ em tài liệu để em hồn thành đề tài thời hạn Mặc dù đầu tư công sức, cố gắng cẩn thận, điều kiện thời gian, hạn chế kiến thức kinh nghiệm phương pháp giảng dạy thực tế chưa nhiều nên chắn luận văn nhiều thiếu sót Em kính mong nhận ý kiến đóng góp chân tình q thầy bạn để đề tài hoàn thiện Em xin chân thành cám ơn! Trang PHẦN MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài: Dòng điện xoay chiều dao động điện từ cưỡng bức, đổi chiều liên tục trăm lần giây, làm từ trường sinh thay đổi theo Chính điều làm cho dịng điện xoay chiều có số tác dụng to lớn mà dịng điện chiều khơng có Do mà dịng điện xoay chiều ứng dụng rộng rãi thực tế sống Chương “Dòng điện xoay chiều” chương quan chương trình vật lý 12 Việc nắm vững kiến thức, vận dụng kiến thức để giải tập định tính, tập định lượng chương học sinh thật khơng dễ dàng Chính vậy, đề tài “Lựa chọn hệ thống tập, hướng dẫn giải giải tập vật lý (chương “Dòng điện xoay chiều” lớp 12 chương trình nâng cao) giúp học sinh có hệ thống tập, có phương pháp giải cụ thể dạng với hướng dẫn giải chi tiết bài, từ giúp học sinh hiểu rõ chương dịng điện xoay chiều Đồng thời thông qua việc giải tập, học sinh rèn luyện kĩ giải tập, phát triển tư sáng tạo lực tự làm việc thân II Mục đích nghiên cứu: Xây dựng hệ thống tập, hướng dẫn phương pháp giải dạng tập chương “Dòng điện xoay chiều” Từ vạch tiến trình hướng dẫn hoạt động dạy học (gồm hoạt động giáo viên hoạt động học sinh) nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức chương này, sở học sinh tự lực vận dụng kiến thức để giải tập dạng theo phương pháp đưa III Nhiệm vụ nghiên cứu: Nghiên cứu lý luận dạy học tập vật lý để vận dụng vào hoạt động dạy học Nghiên cứu nội dung chương “Dòng điện xoay chiều” chương trình sách giáo khoa vật lý 12 nâng cao nhằm xác định nội dung kiến thức học sinh cần nắm vững kĩ giải tập học sinh cần rèn luyện Soạn thảo hệ thống tập chương này, đưa phương pháp giải theo dạng, đề xuất tiến trình hướng dẫn học sinh giải tập hệ thống tập IV Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý luận dạy học tập vật lý Nghiên cứu chương trình vật lý trung học phổ thông: bao gồm sách giáo khoa vật lý 12, sách tập, số sách tham khảo vật lý 12 phần dòng điện xoay chiều Trang Lựa chọn dạng tập sách giáo khoa, sách tập, sách tham khảo phù hợp với nội dung, kiến thức chương V Giới hạn nghiên cứu: Do hạn chế thời gian, kiến thức phương pháp giảng dạy thực tế nên hệ thống tập lựa chọn cịn mang tính chủ quan chưa thật phong phú, phần tập định tính Do chưa có kinh nghiệm phương pháp giảng dạy nên tiến trình hướng dẫn học sinh giải chưa hay Vật lý học khoa học thực nghiệm, nhiên đề tài chưa thể đưa tập thực nghiệm, chưa thực phần thực nghiệm sư phạm Trang PHẦN LÝ LUẬN CHUNG LÝ LUẬN CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY BÀI TẬP VẬT LÝ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Chúng ta sống sống thời đại bùng nổ tri thức khoa học công nghệ Xã hội phồn vinh kỉ 21 phải xã hội dựa vào tri thức, vào tư sáng tạo, vào tài sáng chế người Trong xã hội biến đổi nhanh chóng nay, người lao động phải biết ln tìm tịi kiến thức trau dồi lực cho phù hợp với phát triển khoa học kĩ thuật Lúc người lao động phải có khả tự định hướng tự học để thích ứng với địi hỏi xã hội Chính vậy, mục đích giáo dục nước ta giới không dừng lại việc truyền thụ cho học sinh kiến thức, kĩ lồi người tích lũy trước đây, mà đặc biệt quan tâm đến việc bồi dưỡng cho họ lực sáng tạo tri thức mới, phương pháp mới, cách giải vấn đề cho phù hợp Rèn luyện lực tự suy nghĩ truyền thụ kiến thức cho học sinh vấn đề quan trọng dạy học nói chung dạy học mơn Vật lý nói riêng Để việc dạy học đạt kết cao người giáo viên phải biết phát huy tính tích cực học sinh, chọn lựa phương thức tổ chức hoạt động, cách tác động phù hợp giúp học sinh vừa học tập, vừa phát triển nhận thức Việc giải tập Vật lý khơng nhằm mục đích giải tốn, mà cịn có ý nghĩa to lớn việc rèn luyện cho học sinh khả vận dụng kiến thức, kĩ tính tốn, suy luận logic để giải vấn đề thực tế sống Trong trình dạy học tập vật lý, vai trị tự học học sinh cần thiết Để giúp học sinh khả tự học, người giáo viên phải biết lựa chọn tập cho phù hợp, xếp chúng cách có hệ thống từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp hướng dẫn cho học sinh cách giải để tìm chất vật lý toán vật lý I Những sở lý luận hoạt động giải tập vật lý phổ thơng Mục đích, ý nghĩa việc giải tập: - Quá trình giải tập vật lý trình tìm hiểu điều kiện toán, xem xét tượng vật lý đề cập, dựa vào kiến thức vật lý để tìm chưa biết sở biết Thông qua hoạt động giải tập, học sinh khơng củng cố lý thuyết tìm lời giải cách xác, mà cịn hướng cho học sinh cách suy nghĩ, lập luận để hiểu rõ chất vấn đề, có nhìn đắn khoa học Vì thế, mục đích đặt giải tập vật lý làm cho học sinh hiểu sâu sắc quy luật vật lý, biết phân tích ứng dụng chúng vào vấn đề thực tiễn, vào tính tốn kĩ thuật cuối phát triển lực tư duy, lực tư giải vấn đề - Muốn giải tập vật lý, học sinh phải biết vận dụng thao tác tư duy, so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa…để xác định chất vật lý Vận dụng kiến thức vật lý để giải nhiệm vụ học tập vấn đề Trang thực tế đời sống thước đo mức độ hiểu biết học sinh Vì vậy, việc giải tập vật lý phương tiện kiểm tra kiến thức, kĩ học sinh Tác dụng tập vật lý dạy học vật lý: 2.1 Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, học sinh nắm chung, khái quát khái niệm, định luật trừu tượng Trong tập, học sinh phải vận dụng kiến thức khái quát, trừu tượng vào trường hợp cụ thể đa dạng, nhờ mà học sinh nắm biểu cụ thể chúng thực tế Ngoài ứng dụng quan trọng kĩ thuật, tập vật lý giúp học sinh thấy ứng dụng mn hình, mn vẻ thực tiễn kiến thức học Các khái niệm, định luật vật lý đơn giản, cịn biểu chúng tự nhiên phức tạp, vật, tượng bị chi phối nhiều định luật, nhiều nguyên nhân đồng thời hay liên tiếp chồng chéo lên Bài tập giúp luyện tập cho học sinh phân tích để nhận biết trường hợp phức tạp Bài tập vật lý phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động Khi giải tập, học sinh phải nhớ lại kiến thức học, có phải sử dụng tổng hợp kiến thức thuộc nhiều chương, nhiều phần chương trình 2.2 Bài tập điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức Các tập sử dụng khéo léo dẫn học sinh đến suy nghĩ tượng xây dựng khái niệm để giải thích tượng tập phát 2.3 Giải tập vật lý rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát Bài tập vật lý phương tiện quý báu để rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát thu nhận để giải vấn đề thực tiễn Có thể xây dựng nhiều tập có nội dung thực tiễn, học sinh phải biết vận dụng lý thuyết để giải thích dự đốn tượng xảy thực tiễn điều kiện cho trước 2.4 Giải tập hình thức làm việc tự lực cao học sinh Trong làm tập, phải tự phân tích điều kiện đầu bài, tự xây dựng lập luận, kiểm tra phê phán kết luận mà học sinh rút nên tư học sinh phát triển, lực làm việc tự lực họ nâng cao, tính kiên trì phát triển 2.5 Giải tập vật lý góp phần làm phát triển tư sáng tạo học sinh Việc giải tập vật lý địi hỏi phải phân tích tốn để tìm chất vật lý với mức độ khó nâng dần lên giúp học sinh phát triển tư Trang Có nhiều tập vật lý khơng dừng lại phạm vi vận dụng kiến thức học mà giúp bồi dưỡng cho học sinh tư sáng tạo Đặc biệt tập giải thích tượng, tập thí nghiệm, tập thiết kế dụng cụ có ích mặt 2.6 Giải tập vật lý để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức học sinh Bài tập vật lý phương tiện có hiệu để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức học sinh Tùy theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta phân loại mức độ nắm vững kiến thức học sinh, khiến cho việc đánh giá chất lượng kiến thức học sinh xác II Phân loại tập vật lý: Phân loại theo phương thức giải 1.1 Bài tập định tính - Bài tập định tính tập mà giải học sinh không cần thực phép tính phức tạp hay làm phép tính đơn giản, tính nhẩm Muốn giải tập định tính, học sinh phải thực phép suy luận logic, phải hiểu rõ chất khái niệm, định luật vật lý, nhận biết biểu chúng trường hợp cụ thể Đa số tập định tính u cầu học sinh giải thích dự đốn tượng xảy điều kiện cụ thể - Bài tập định tính làm tăng hứng thú học sinh môn học, tạo điều kiện phát triển óc quan sát học sinh, phương tiện tốt để phát triển tư học sinh, dạy cho học sinh biết áp dụng kiến thức vào thực tiễn 1.2 Bài tập định lượng Bài tập định lượng loại tập mà giải học sinh phải thực loạt phép tính để xác định mối liên hệ phụ thuộc lượng đại lượng kết thu đáp định lượng Có thể chia tập định lượng làm hai loại: tập tính tốn tập dợt tập tính tốn tổng hợp - Bài tập tính tốn tập dợt: loại tập tính tốn đơn giản, đề cập đến tượng, định luật sử dụng vài phép tính đơn giản nhằm củng cố kiến thức vừa học, làm học sinh hiểu rõ ý nghĩa định luật công thức biểu diễn chúng - Bài tập tính tốn tổng hợp: loại tập mà giải phải vận dụng nhiều khái niệm, định luật, nhiều công thức Loại tập có tác dụng đặc biệt giúp học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy rõ mối liên hệ khác phần chương trình vật lý Ngồi tập tính tốn tổng hợp nhằm mục đích làm sáng tỏ nội dung vật lý định luật, quy tắc biểu công thức Vì vậy, giáo viên cần lưu ý học sinh ý đến ý nghĩa vật lý chúng trước vào lựa chọn công thức thực phép tính tốn 1.3 Bài tập thí nghiệm - Bài tập thí nghiệm tập địi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lý thuyết để tìm số liệu cần thiết cho việc giải tập Những thí Trang 10 nghiệm thường thí nghiệm đơn giản Bài tập thí nghiệm có dạng định tính định lượng - Bài tâp thí nghiệm có nhiều tác dụng ba mặt giáo dưỡng, giáo dục, giáo dục kĩ thuật tổng hợp, đặc biệt giúp làm sáng tỏ mối quan hệ lý thuyết thực tiễn - Lưu ý: tập thí nghiệm thí nghiệm cho số liệu để giải tập, không cho biết tượng lại xảy Cho nên phần vận dụng định luật vật lý để lý giải tượng nội dung tập thí nghiệm 1.4 Bài tập đồ thị - Bài tập đồ thị tập số liệu dùng làm kiện để giải phải tìm đồ thị cho trước ngược lại, đòi hỏi học sinh phải biểu diễn trình diễn biến tượng nêu tập đồ thị - Bài tập đồ thị có tác dụng rèn luyện kĩ đọc, vẽ đồ thị, mối quan hệ hàm số đại lượng mô tả đồ thị Phân loại theo nội dung Người ta dựa vào nội dung chia tập theo đề tài tài liệu vật lý Sự phân chia có tính chất quy ước tập đề cập tới kiến thức phần khác chương trình vật lý Theo nội dung, người ta phân biệt tập có nội dung trừu tượng, tập có nội dung cụ thể, tập có nội dung thực tế, tập vui - Bài tập có nội dung trừu tượng điều kiện toán, chất vật lý nêu bật lên, chi tiết không chất bỏ bớt - Bài tập có nội dung cụ thể có tác dụng tập dợt cho học sinh phân tích tượng vật lý cụ thể để làm rõ chất vật lý - Bài tập có nội dung thực tế loại tập có liên quan trực tiếp tới đời sống, kỹ thuật, sản xuất đặc biệt thực tế lao động học sinh, có tác dụng lớn mặt giáo dục kĩ thuật tổng hợp - Bài tập vui tập có tác dụng làm giảm bớt khô khan, mệt mỏi, ức chế học sinh, tạo hứng thú đồng thời mang lại trí tuệ cao Phân loại theo yêu cầu rèn luyện kĩ năng, phát triển tư học sinh q trình dạy học: phân biệt thành tập luyện tập, tập sáng tạo, tập nghiên cứu, tập thiết kế - Bài tập luyện tập: loại tập mà việc giải chúng khơng địi hỏi tư sáng tạo học sinh, chủ yếu yêu cầu học sinh nắm vững cách giải loại tập định dẫn - Bài tập sáng tạo: loại tập này, việc phải vận dụng số kiến thức học, học sinh bắt buộc phải có ý kiến độc lập, mẻ, suy cách logic từ kiến thức học - Bài tập nghiên cứu: dạng tập trả lời câu hỏi “tại sao” Trang 11 - Bài tập thiết kế: dạng tập trả lời cho câu hỏi “phải làm nào” Phân loại theo cách thể tập: người ta phân biệt tập thành - Bài tập khóa - Bài tập lựa chọn câu trả lời câu trả lời cho sẵn (test) Loại có hạn chế không kiểm tra đường suy nghĩ người giải có hiệu định việc kiểm tra trình độ kiến thức, kĩ năng,kĩ xảo học sinh Phân loại theo hình thức làm 5.1 Bài tập tự luận : u cầu học sinh giải thích, tính tốn hồn thành theo logic cụ thể Nó bao gồm loại trình bày 5.2 Bài tập trắc nghiệm khách quan : loại tập cho câu hỏi đáp án Các đáp án đúng, gần sai Nhiệm vụ học sinh tìm câu trả lời nhất, có câu bỏ lửng yêu cầu điền vào chỗ trống để có câu trả lời Bài tập loại gồm: - Câu – sai: câu hỏi phát biểu, câu trả lời hai lựa chọn - Câu nhiều lựa chọn: câu hỏi, nhiều phương án lựa chọn, yêu cầu học sinh tìm câu trả lời - Câu điền khuyết: nội dung câu bị bỏ lửng, yêu cầu học sinh điền từ ngữ công thức vào chỗ bị bỏ trống - Câu ghép hình thức: nội dung câu chia thành hai phần, học sinh phải tìm phần phù hợp để ghép thành câu III Phương pháp giải tập Đối với học sinh phổ thông, vấn đề giải sửa tập gặp khơng khó khăn học sinh thường không nắm vững lý thuyết kĩ vận dụng kiến thức vật lý Vì em giải cách mị mẫm, khơng có định hướng rõ ràng, áp dụng cơng thức máy móc nhiều khơng giải Có nhiều ngun nhân: - Học sinh chưa có phương pháp khoa học để giải tập vật lý - Chưa xác định mục đích việc giải tập xem xét, phân tích tượng vật lý để đến chất vật lý Việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải tập cách khoa học, đảm bảo đến kết cách xác việc cần thiết Nó khơng giúp học sinh nắm vững kiến thức mà rèn luyện kĩ suy luận logic, làm việc cách khoa học, có kế hoạch Quá trình giải tập vật lý thực chất trình tìm hiểu điều kiện tập, xem xét tượng vật lý, xác lập mối liên hệ cụ thể dựa vận dụng kiến thức vật lý vào điều kiện cụ thể tập cho Từ tính tốn mối liên hệ xác lập để dẫn đến lời giải kết luận xác Trang 12 Sự nắm vững mối liên hệ giúp cho giáo viên định hướng phương pháp dạy tập cách hiệu Bài tập vật lý đa dạng, phương pháp giải phong phú Vì phương pháp cụ thể mà áp dụng để giải tất tập Từ phân tích nêu trên, vạch dàn chung gồm bước sau: Tìm hiểu đầu bài, tóm tắt kiện - Đọc kĩ đề bài, tìm hiểu ý nghĩa thuật ngữ quan trọng, xác định đâu ẩn số, đâu kiện - Dùng kí hiệu tóm tắt đề cho gì? Hỏi gì? Dùng hình vẽ mơ tả lại tình huống, minh họa cần Phân tích tượng - Nhận biết liệu cho đề có liên quan đến kiến thức nào, khái niệm nào, tượng nào, quy tắc nào, định luật vật lý - Xác định giai đoạn diễn biến tượng nêu đề bài, giai đoạn bị chi phối đặc tính nào, định luật Có học sinh hiểu rõ chất tượng, tránh áp dụng máy móc cơng thức Xây dựng lập luận Thực chất bước tìm quan hệ ẩn số phải tìm với kiện cho Đối chiếu kiện cho phải tìm liên hệ với nào, qua công thức, định luật để xác lập mối liên hệ Thành lập phương trình cần với ý có ẩn số có nhiêu phương trình ♦ Đối với tập tổng hợp phức tạp, có hai phương pháp xây dựng lập luận để giải: - Phương pháp phân tích: xuất phát từ ẩn số cần tìm, tìm mối liên hệ ẩn số với đại lượng theo định luật xác định bước 2, diễn đạt cơng thức có chứa ẩn số Sau tiếp tục phát triển lập luận biến đổi công thức theo kiện cho Cuối đến công thức sau chứa ẩn số kiện cho - Phương pháp tổng hợp: xuất phát từ kiện cho đầu bài, xây dựng lập luận biến đổi công thức diễn đạt mối quan hệ kiện cho với đại lượng khác để tiến dần đến cơng thức cuối có chứa ẩn số kiện cho ♦ Đối với tập định tính: ta khơng cần tính tốn nhiều mà chủ yếu sử dụng lập luận, suy luận logic dựa vào kiến thức vật lý để giải thích dự đốn tượng xảy ♦ Đối với tập trắc nghiệm trách quan: cần nắm thật vững kiến thức sách giáo khoa, không không nhận biết phương án để lựa chọn đâu phương án Để làm tốt thi trắc nghiệm, ta nên chia quỹ thời gian phù hợp với thời gian làm bài, đọc lướt qua toàn câu trắc nghiệm câu chắn trả lời ln, theo ngun tắc dễ làm trước, khó làm sau Quay lại Trang 13 câu chưa làm, đọc kĩ lại phần đề gạch chữ quan trọng, không nên dừng lại tìm lời giải cho câu lâu Cần lưu ý không nên bỏ trống câu ta xác suất ¼ số câu trả lời số Lựa chọn cách giải cho phù hợp Kiểm tra, xác nhận kết biện luận - Từ mối liên hệ bản, lập luận giải để tìm kết - Phân tích kết cuối để loại bỏ kết không phù hợp với điều kiện đầu tập không phù hợp với thực tế Việc biện luận cách để kiểm tra đắn q trình lập luận Đơi khi, nhờ biện luận mà học sinh tự phát sai lầm trính lập luận, vô lý kết thu IV Xây dựng lập luận giải tập Xây dựng lập luận giải tập bước quan trọng trình giải tập vật lý Trong bước này, ta phải vận dụng định luật vật lý, quy tắc, công thức để thiết lập mối quan hệ đại lượng cần tìm, tượng cần giải thích hay dự đốn với kiện cụ thể cho đầu Muốn làm điều đó, cần phải thực suy luận logic biến đổi tốn học thích hợp Có nhiều cách lập luận tùy theo loại tập hay đặc điểm tập Tuy nhiên, tất tập mà ta nêu mục phân loại tập chứa đựng số yếu tố tập định tính tập tính tốn tổng hợp Dưới đây, ta xét đến phương pháp xây dựng lập luận giải hai loại tập Xây dựng lập luận giải tập định tính Bài tập định tính thường có hai dạng: giải thích tượng dự đốn tượng xảy 1.1 Bài tập giải thích tượng: Giải thích tượng thực chất cho biết tượng lý giải xem tượng lại xảy Nói cách khác biết tượng phải giải thích ngun nhân Đối với học sinh, nguyên nhân đặc tính, định luật vật lý Như vậy, tập này, bắt buộc phải thiết lập mối quan hệ tượng cụ thể với số đặc tính vật tượng hay với số định luật vật lý Ta phải thực phép suy luận logic (luận ba đoạn), tiên đề thứ đặc tính chung vật định luật vật lý có tính tổng qt, tiên đề thứ hai điều kiện cụ thể, kết luận tượng nêu Thông thường tượng thực tế phức tạp mà định luật vật lý lại đơn giản, nhìn khó phát mối liên hệ tượng cho với định luật vật lý biết Ngồi ra, ngơn ngữ dùng lời phát biểu định nghĩa, định luật vật lý nhiều lại khơng hồn tồn phù hợp với ngơn ngữ thơng thường dùng để mơ tả tượng Vì cần phải mô tả Trang 14 tượng theo ngơn ngữ vật lý phân tích tượng phức tạp tượng đơn giản tuân theo định luật, quy tắc định Có thể đưa quy trình sau để định hướng cho việc tìm lời giải tập định tính giải thích tượng: • Tìm hiểu đầu bài, đặc biệt trọng diễn đạt tượng mô tả đầu ngôn ngữ vật lý (dùng khái niệm vật lý thay cho khái niệm dùng đời sống ngày) • Phân tích tượng • Xây dựng lập luận: - Tìm đầu dấu hiệu có liên quan đến tính chất vật lý, định luật vật lý biết - Phát biểu đầy đủ tính chất đó, định luật - Xây dựng luận ba đoạn để thiết lập mối quan hệ định luật với tượng cho, nghĩa giải thích nguyên nhân tượng Trong trường hợp tượng phức tạp phải xây dựng nhiều luận ba đoạn liên tiếp 1.2 Bài tập dự đoán tượng: Dự đoán tượng thực chất vào điều kiện cụ thể đầu bài, xác định định luật chi phối tượng dự đốn tượng xảy xảy Từ tìm quy luật chung chi phối tượng loại rút kết luận Về mặt logic, ta phải thiết lập luận ba đoạn, ta biết tiên đề thứ hai (phán đốn khẳng định riêng), cần phải tìm tiên đề thứ (phán đoán khẳng định chung) kết kuận (phán đoán khẳng định riêng) Xây dựng lập luận giải tập định lượng Muốn giải tập định lượng, trước hết phải hiểu rõ tượng xảy ra, diễn biến từ đầu đến cuối Cho nên, nói phần đầu tập định lượng tập định tính Do đó, giải tập định lượng cần phải thực bước giống giải tập định tính Riêng bước xây dựng lập luận, áp dụng cơng thức cách biến đổi toán học chặt chẽ, rõ ràng Có hai phương pháp xây dựng lập luận: phương pháp phân tích phương pháp tổng hợp ♦ Phương pháp phân tích: phương pháp phân tích bắt đầu việc tìm định luật, quy tắc diễn đạt cơng thức có chứa đại lượng cần tìm vài đại lượng khác chưa biết Sau tìm định luật, cơng thức khác cho biết mối quan hệ đại lượng chưa biết với đại lượng biết đầu Cuối ta tìm cơng thức chứa đại lượng cần tìm với đại lượng biết Thực chất phương pháp phân tích phân tích toán phức tạp thành nhiều toán đơn giản ♦ Phương pháp tổng hợp: việc giải tập đại lượng cho điều kiện tập Dựa vào định luật, quy tắc vật lý, ta phải tìm cơng thức chứa đại lượng cho đại lượng trung gian mà ta dự kiến có liên Trang 15 quan đến đại lượng phải tìm Cuối ta tìm cơng thức chứa đại lượng phải tìm đại lượng biết ♦ Phối hợp phương pháp phân tích phương pháp tổng hợp: thực tế giải tập, hai phương pháp không tách rời nhau, mà thường xen kẽ, hỗ trợ lẫn Phương pháp tổng hợp địi hỏi người giải tập có kiến thức rộng rãi, kinh nghiệm phong phú để dự đoán đường từ kiện trung gian, nhìn khơng có quan hệ chặt chẽ tới kết có liên quan đến tất điều cho Bởi vậy, giai đoạn đầu việc giải tập thuộc dạng đó, học sinh chưa có nhiều kinh nghiệm, ta nên câu hỏi đặt tập gỡ dần, làm sáng tỏ dần yếu tố có liên quan đến đại lượng cần tìm, nghĩa dùng phương pháp phân tích Trong tập tính tốn tổng hợp, tượng xảy nhiều nguyên nhân, trải qua nhiều giai đoạn, xây dựng lập luận phối hợp hai phương pháp V Hướng dẫn học sinh giải tập vật lý Để việc hướng dẫn giải tâp cho học sinh có hiệu quả, trước hết giáo viên phải giải tập đó, phải xuất phát từ mục đích sư phạm để xác định kiểu hướng dẫn cho phù hợp Ta minh họa sơ đồ sau: Tư giải tập vật lý Phân tích phương pháp giải tập vật lý cụ thể Phương pháp hướng dẫn giải tập vật lý cụ thể Mục đích sư phạm Xác dịnh kiểu hướng dẫn Các kiểu hướng dẫn học sinh giải tập vật lý Hướng dẫn theo mẫu (Angorit) ♦ Định nghĩa: hướng dẫn angorit hướng dẫn rõ cho học sinh hành động cụ thể cần thực trình tự thực hành động để đạt kết mong muốn ♦ Yêu cầu giáo viên: giáo viên phải phân tích cách khoa học việc giải tốn để xác định trình tự giải cách xác, chặt chẽ, logic, khoa học ♦ Yêu cầu học sinh: chấp hành hành động giáo viên ra, vận dụng cơng thức tính toán cẩn thận giải toán cho ♦ Ưu điểm: Trang 16 - Bảo đảm cho học sinh giải tập cho cách chắn - Giúp cho việc rèn luyện kỹ giải tập học sinh cách hiệu ♦ Nhược điểm: có tác dụng rèn luyện cho học sinh khả tìm tịi, sáng tạo.Sự phát triển tư sáng tạo học sinh bị hạn chế Để khắc phục nhược điểm này, trình giải tập, giáo viên phải lôi học sinh tham gia vào trình xây dựng angorit cho tập ♦ Điều kiện áp dụng: cần dạy cho học sinh phương pháp giải tốn điển hình,luyện cho học sinh kỹ giải dạng tập xác định Hướng dẫn tìm tịi ♦ Định nghĩa: định hướng tìm tịi kiểu định hướng mang tính chất gợi ý cho học sinh suy nghĩ tìm tịi phát cách giải toán ♦ Yêu cầu giáo viên: giáo viên phải gợi mở để học sinh tự tìm cách giải quyết, tự xác định hành động thực để đạt kết quả, phải chuẩn bị thật tốt câu hỏi gợi mở ♦ Yêu cầu học sinh: học sinh phải tự lực tìm tịi cách giải khơng phải học sinh việc chấp hành hành động theo mẫu giáo viên ♦ Ưu điểm: - Tránh tình trạng giáo viên làm thay học sinh việc giải tập - Phát triển tư duy, khả làm việc tự lưc học sinh ♦ Nhược điểm: - Do học sinh phải tự tìm cách giải tốn nên không đảm bảo học sinh giải toán cách chắt chắn - Phương pháp khơng thể áp dụng cho tồn đối tượng học sinh - Hướng dẫn giáo viên lúc định hướng tư học sinh ♦ Điều kiện áp dụng: cần giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn để giải tập đồng thời đảm bảo yêu cầu phát triển tư học sinh muốn tạo điều kiện để học sinh tự lực tìm tịi cách giải Định hướng khái qt chương trình hóa: ♦ Định nghĩa: định hướng khái qt chương trình hóa hương dẫn cho học sinh tự tìm tịi cách giải tương tự hướng dẫn tìm tịi Sự định hướng chương trình hóa theo bước dự định hợp lý để giải vấn đề đặt Cụ thể: - Giáo viên định hướng ban đầu để học sinh tự tìm tịi giải vấn đề đặt - Nếu học sinh không tự giải được, giáo viên gợi ý thêm, cụ thể hóa chi tiết hóa thêm bước để thu hẹp phạm vi tìm tịi giải cho vừa sức học sinh - Nếu học sinh khơng tự giải giáo viên nên chuyển dần sang kiểu định hương theo mẫu để theo học sinh tự giải bước hay khía cạnh vấn đề Sau tiếp tục giải vấn đề Trang 17 - Cứ giáo viên hướng dẫn định hướng để học sinh giải hoàn chỉnh vấn đề ♦ Yêu cầu giáo viên: định hướng hoạt động tư học sinh, không làm thay, phải theo sát tiến trình hoạt động giải toán học sinh ♦ Yêu cầu học sinh: phải tự mìn giải vấn đề, vận dụng hết kiến thức kỹ học để tham gia vào trình giải ♦ Ưu điểm: - Rèn luyện tư tính độc lập suy nghĩ học sinh trình giải tập - Đảm bảo cho học sinh giải tập cho - Giáo viên theo sát học sinh trình giải tập nên dễ phát thiếu sót sai lầm học sinh để điều chỉnh củng cố lại ♦ Nhược điểm: - Để làm tốt hướng dẫn phụ thuộc vào trình độ khả sư phạm người giáo viên Đôi người giáo viên dễ sa vào làm thay cho học sinh bước định hướng Do vậy, câu hỏi định hướng giáo viên phải cân nhắc kỹ phù hợp với trình độ học sinh Trong trình hướng dẫn học sinh giải tập theo khuôn mẫu định, mà tùy thuộc vào nội dung, kiến thức, u cầu tốn, cịn tùy thuộc vào đối tượng học sinh mà có cách lựa chọn kiểu hướng dẫn cho phù hợp Như người giáo viên phải biết phối hợp ba kiểu hướng dẫn áp dụng kiểu hướng dẫn tìm tòi chủ yếu VI Lựa chọn sử dụng tập dạy học vật lý Lựa chọn tập Hệ thống tập mà giáo viên lựa chọn phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Bài tập phải từ dễ tới khó, từ đơn giản đến phức tạp (phạm vi số lượng kiến thức, kĩ cần vận dụng từ đề tài đến nhiều đề tài, số lượng đại lượng cho biết đại lượng cần tìm…) giúp học sinh nắm phương pháp giải loại tập điển hình - Mỗi tập phải mắt xích hệ thống tập, đóng góp phần vào việc củng cố, hồn thiện mở rộng kiến thức - Hệ thống tập cần bao gồm nhiều thể loại tập: tập giả tạo tập có nội dung thực tế, tập luyện tập tập sáng tạo, tập cho thừa thiếu kiện, tập mang tính chất ngụy biện nghịch lý, tập có nhiều cách giải khác tập có nhiều lời giải tùy theo điều kiện cụ thể tập mà giáo viên không nêu lên nêu lên điều kiện mà thơi ¾ Bài tập giả tạo: tập mà nội dung khơng sát với thực tế, trình tự nhiên đơn giản hóa nhiều ngược lại, cố ý ghép nhiều yếu tố thành đối tượng phức tạp để luyện tập, nghiên cứu Bài tập giả tạo thường tập định lượng, có tác dụng giúp học sinh sử dụng thành thạo công thức để Trang 18 tính đại lượng biết đại lượng khác có liên quan, thực tế ta đo trực tiếp ¾ Bài tập có nội dung thực tế: tập có đề cập đến vấn đề có liên quan trực tiếp tới đối tượng có đời sống, kĩ thuật Dĩ nhiên vấn đề thu hẹp đơn giản hóa nhiều so với thực tế Trong tập có nội dung thực tế, tập mang nội dung kĩ thuật có tác dụng lớn mặt giáo dục kĩ thuật tổng hợp Nội dung tập phải thỏa mãn yêu cầu: - Nguyên tắc hoạt động đối tượng kĩ thuật nói đến tập phải gắn bó mật thiết với khái niệm định luật vật lý học - Đối tượng kĩ thuật phải có ứng dụng rộng rãi thực tiễn sản xuất nước ta địa phương nơi trường đóng - Số liệu tập phải phù hợp với thực tế sản xuất - Kết tập phải có tác dụng thực tế, tức phải đáp ứng vấn đề thực tiễn Khi cho học sinh tập vật lý có nội dung kĩ thuật, cần có tập khơng cho đầy đủ kiện để giải, học sinh có nhiệm vụ phải tìm kiện cách tiến hành phép đo tra cứu tài liệu ¾ Bài tập luyện tập: dùng để rèn luyện cho học sinh áp dụng kiến thức học để giải loại tập theo mẫu xác định Việc giải tập loại khơng địi hỏi tư sáng tạo học sinh mà chủ yếu cho học sinh luyện tập để nằm vững cách giải loại tập định ¾ Bài tập sáng tạo: tập mà kiện cho đầu không dẫn trực tiếp hay gián tiếp cách giải Các tập sáng tạo có tác dụng lớn việc phát triển tính tự lực sáng tạo học sinh, giúp học sinh nắm vững kiến thức xác, sâu sắc mềm dẻo Bài tập sáng tạo tập giải thích tượng chưa biết sở kiến thức biết Hoặc tập thiết kế, đòi hỏi thực tượng thực, đáp ứng yêu cầu cho Sử dụng hệ thống tập: - Các tập lựa chọn sử dụng khâu khác trình dạy học: nêu vấn đề, hình thành kiến thức củng cố hệ thống hóa, kiểm tra đánh giá kiến thức kĩ học sinh - Trong tiến trình dạy học đề tài cụ thể, việc giải hệ thống tập mà giáo viên lựa chọn cho học sinh thường bắt đầu tập định tính hay tập tập dợt Sau học sinh giải tập tính tốn, tập đồ thị, tập thí nghiệm có nội dung phức tạp Việc giải tập tính tốn tổng hợp, tập có nội dung kĩ thuật với kiện không đầy đủ, tập sáng tạo coi kết thúc việc giải hệ thống tập lựa chọn cho đề tài - Cần ý cá biệt hóa học sinh việc giải tập vật lý, thộng qua biện pháp sau Trang 19 + Biến đổi mức độ yêu cầu tập cho loại đối tượng học sinh khaac1 nhau, thể mức độ trừu tượng đầu bài, loại vấn đề cần giải quyết, phạm vi tính phức hợp số liệu cần xử lý, loại số lượng thao tác tư logic phép biến đổi toán học cần sử dụng, phạm vi mức độ kiến thức, kĩ cần huy động + Biến đổi mức độ yêu cầu số lượng tập cần giải, mức độ tự lực học sinh trình giải tập Trang 20 PHẦN VẬN DỤNG Lựa chọn hệ thống tập phương pháp giải tập chương “Dòng điện xoay chiều” lớp 12 – Chương trình nâng cao A TĨM TẮT LÝ THUYẾT Chủ đề 1: Dòng điện xoay chiều – Mạch điện xoay chiều không phân nhánh (Mạch R, L, C mắc nối tiếp) I Suất điện động xoay chiều: Cho khung dây dẫn phẳng có diện tích S quay với tốc độ góc ω quanh trục vng góc với đường sức từ từ trường có cảm ứng từ B Theo định luật cảm ứng điện từ, khung dây xuất suất điện động biến đổi theo thời gian theo định luật dạng sin gọi tắt suất điện động xoay chiều Từ thông: gởi qua khung dây dẫn gồm N vịng dây có diện tích S quay từ trường B , giả sử t = 0, n, B = ϕ thì: ( ) Φ = NBS cos (ωt + ϕ ) Φ = Φ o cos (ωt + ϕ ) Φ : Vêbe (Wb) N : vòng B : Tesla (T) S : m2 Suất điện động xoay chiều tức thời: e = −Φ ' = ωΦ o sin (ωt + ϕ ) = Eo sin (ωt + ϕ ) Đơn vị: π Hay e = Eo cos ⎛⎜ ωt + ϕ + ⎞⎟ = Eo cos (ωt + ϕo ) ⎝ 2⎠ Với Eo = NBSω : suất điện động cực đại Đơn vị: e, Eo : vơn (V) N : vịng B : Tesla (T) S : m2 ω : rad/s Chu kì tần số biến đổi suất điện động liên hệ với tần số góc ω cơng thức: 2π ω (đơn vị : Hz) (đơn vị : s) , T= f = ω 2π II Điện áp xoay chiều – Dòng điện xoay chiều Biểu thức điện áp tức thời: nối hai đầu khung dây với mạch ngồi thành mạch kín biểu thức điện áp tức thời mạch là: Trang 21 u = e – ir Xem khung dây có r2 ≈ u = e = Eo cos (ωt + ϕo ) Tổng quát: u = U o cos (ωt + ϕu ) Với Uo : điện áp cực áp (V) ϕu : pha ban đầu u (rad) ω : tần số góc vận tốc quay khung (rad/s) Biểu thức cường độ dòng điện tức thời: i = I o cos (ωt + ϕi ) Với Io : cường độ dòng điện cực đại (A) ϕi : pha ban đầu i (rad) Đại lượng: ϕ = ϕu − ϕi gọi độ lệch pha u so với i Nếu ϕ > u sớm pha so với i ϕ < u trễ pha so với i ϕ = u i đồng pha III Các giá trị hiệu dụng: - Cho dịng điện xoay chiều có cường độ i = I o cos ωt chạy qua đoạn mạch có điện trở R Công suất tỏa nhiệt tức thời (cơng suất thời điểm t bất kì) có cơng thức: p = Ri = RI o2 cos2 ωt (đơn vị : W) Cơng suất tỏa nhiệt trung bình dịng điện xoay chiều chu kì, gọi tắt cơng suất tỏa nhiệt trung bình, có giá trị là: RI P = p = RI o2 cos2 ωt = o = RI (đơn vị : W) Đó cơng suất tỏa nhiệt trung bình thời gian t lớn so với chu kì, phần thời gian lẻ so với chu kì nhỏ, gây sai lệch không đáng kể Vậy RI nhiệt lượng tỏa thời gian t là: Q = o t = RI 2t ( đơn vị : J ) - Giá trị hiệu dụng dòng điện xoay chiều nhỏ giá trị cực đại lần I U E I= o , U= o , E= o 2 IV Đoạn mạch có R, có C, có L: - Cảm kháng cuộn cảm: ZL = Lω - Dung kháng tụ điện : ZC = Cω Đoạn mạch có điện trở R: - Pha : u đồng pha i ⇒ ϕ R = U U - Biểu thức định luật Ôm: I o = o hay I = R R x Trang 22 - Biểu diễn vectơ quay: O I Đoạn mạch có tụ điện C: - Pha : u chậm pha i góc ϕC = − - Biểu thức định luật Ôm: Io = Uo ZC U π rad hay I = - Biểu diễn vectơ quay: O U ZC x I UC Đoạn mạch có cuộn cảm L: π - Pha : u nhanh pha i góc ϕ L = - Biểu thức định luật Ôm: Io = Uo ZL rad hay I = U ZL UL - Giản đồ vectơ quay: x I O V Mạch có R, L, C mắc nối tiếp - Cộng hưởng điện Độ lệch pha điện áp so với cường độ dòng điện Z L − Z C ω L − ωC = tan ϕ = R R ⎛ π π⎞ Với ϕ độ lệch pha u so với i ⎜ − ≤ ϕ ≤ ⎟ 2⎠ ⎝ ϕ > 0, cường độ - Nếu đoạn mạch có tính cảm kháng, tức ω L > ωC dòng điện trễ pha so với điện áp hai đầu đoạn mạch - Nếu đoạn mạch có tính dung kháng, tức > ω L ϕ < 0, cường độ ωC dòng điện sớm pha so với điện áp hai đầu đoạn mạch Biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch RLC nối tiếp Tổng trở: U = U R2 + (U L − U C ) - Điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn mạch: - Tổng trở đoạn mạch: Z = R + ( Z L − ZC ) 2 ⎛ ⎞ = R + ⎜ω L − ωC ⎟⎠ ⎝ 2 Trang 23 ... ? ?Lựa chọn hệ thống tập, hướng dẫn giải giải tập vật lý (chương “Dòng điện xoay chiều” lớp 12 chương trình nâng cao) giúp học sinh có hệ thống tập, có phương pháp giải cụ thể dạng với hướng dẫn. ..LỜI NÓI ĐẦU Luận văn ? ?Lựa chọn hệ thống tập, hướng dẫn giải giải tập vật lý (Chương “Dịng điện xoay chiều” – Lớp 12 Chương trình nâng cao)? ?? viết tinh thần nhằm giúp học... cầu số lượng tập cần giải, mức độ tự lực học sinh trình giải tập Trang 20 PHẦN VẬN DỤNG Lựa chọn hệ thống tập phương pháp giải tập chương “Dòng điện xoay chiều” lớp 12 – Chương trình nâng cao A