phương pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý – thcs

Việc giải bài tập Vật lý giúp củng cố đào sâu, mở rộng những kiến thức cơ bản của bài giảng, xây dựng củng cố kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn là biện pháp quý báu để phá

PHƯƠNG PHÁP HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ – THCS

A – PHẦN MỞ ĐẦU

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong việc nâng cao chất lượng nói chung và chất lượng bộ môn nói riêng Việc cải tiến phương pháp dạy học là một nhân tố quan trọng, bên cạnh việc bồi dưỡng kiến thức chuyên môn, việc phát huy tính tích cực của học sinh có ý nghĩa hết sức quan trọng Bởi vì xét cho cùng công việc giáo dục phải được tiến hành trên cơ sở tự nhận thức, tự hành động, việc khơi dậy phát triển ý thức năng lực tư duy bồi dưỡng phương pháp tự học là con đường phát triển tối ưu của giáo dục Cũng như trong học tập các bộ môn khác, học Vật lý lại càng cần phát triển năng lực tích cực, năng lực tư duy của học sinh để không phải chỉ biết mà còn phải hiểu để giải thích hiện tượng Vật lý cũng như

áp dụng kiến thức và kỹ năng vào các hoạt động trong cuộc sống gia đình và cộng đồng Trong khuôn khổ nhà trường phổ thông, bài tập Vật lý thường là những vấn đề không quá phức tạp, có thể giải được bằng những suy luận logíc, bằng tính toán hoặc bằng thực nghiệm dựa trên cơ sở những quy tắc Vật lý, Phương pháp Vật lý đã quy định trong quá trình học Những bài tập Vật lý lại là một khâu quan trọng trong quá trình dạy

và học

Việc giải bài tập Vật lý giúp củng cố đào sâu, mở rộng những kiến thức cơ bản của bài giảng, xây dựng củng cố kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn là biện pháp quý báu để phát triển năng lực tư duy của học sinh, có tác dụng sâu sắc về mặt giáo dục tư tưởng, đạo đức lớn Vì thế trong việc giải bài tập Vật lý mục đích cơ bản cuối cùng không phải chỉ tìm ra đáp số, tuy điều này cũng quan trọng và cần thiết, mục đích chính của việc giải là ở chỗ người làm bài tập hiểu được sâu sắc hơn các khái niệm, định luật Vật lý, vận dụng chúng vào những vấn đề thực tế trong cuộc sống trong lao động

Qua thực tế giảng dạy Vật lí ở trường THCS nói chung bộ môn Vật lí 8,9 nói chung, tôi nhận thấy học sinh còn gặp nhiều khó khăn lúng túng khi giải các bài tập Vật

lí, điều này ảnh hưởng ít nhiều đến chất lượng dạy và học

Vừa qua cùng với sự đổi mới phương pháp dạy học chung của ngành giáo dục, đồng thời bản thân cũng tự kiểm tra, tổng kết tình hình dạy học Vật lí, cùng với việc tiếp thu các chuyên đề, thấy được tác dụng giáo dưỡng và giáo dục rất lớn đối với học sinh khi giải bài tập Vật lí Từ đó vận dụng vào quá trình giảng dạy, tôi thấy có hiệu quả hơn trước đây, chất lượng học sinh được nâng cao rõ rệt

SKKN: Phương pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý – THCS

Xuất phát từ những lý do trên tôi quyết định chọn đề tài: “Hướng dẫn học sinh giải bài tập Vật lí – THCS” Nhằm giúp học sinh nắm chắc được kiến thức Từ đó nâng

cao chất lượng bộ môn Vật lí và biết vận dụng vào thực tế

II TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.

Việc dạy học Vật lí trong trường phổ thông hiện nay chưa phát huy được hết vai trò của bài tập Vật lí trong thực hiện các nhiệm vụ dạy học Dạy học sinh giải bài tập Vật lí là một công việc khó khăn và ở đó bộc lộ rõ nhất trình độ của người giáo viên trong việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ của học sinh

Về vấn đề này đã có rất nhiều tài liệu tham khảo của nhiều tác giả khác nhau dành cho học sinh, hầu hết đều đáp ứng được yêu cầu giúp học sinh rèn luyện kỹ năng giải bài tập Vật lí, củng cố và nâng cao kiến thức Vật lí Song nhìn chung thường ghép với chủ đề cụ thể

Xuất phát từ tầm quan trọng của bài tập trong dạy học Vật lí và giúp học sinh có kỹ năng giải bài tập Vật lí, từ đó nắm vững kiến thức để vận dụng vào cuộc sống một cách

thiết thực và hiệu quả tôi chọn đề tài: “Phương pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập Vật lí – THCS”.

III MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Hình thành cho học sinh một cách tổng quan về phương pháp giải một bài tập Vật

lí, từ đó các em có thể vận dụng một cách thành thạo và linh hoạt trong việc giải các bài tập, nâng cao hiệu quả của bài tập, giúp các em nắm vững kiến thức trong quá trình học tập

IV ĐỐI TƯỢNG - PHẠM VI – THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

1 Đối tượng nghiên cứu: Phương pháp giải bài tập Vật lí.

2 Phạm vi nghiên cứu: Đề tài được thực hiện với học sinh một số lớp ở khối 8, 9

trường THCS Đăk BukSo – Tuy Đức – Đăk Nông

3 Thời gian thực hiện: Năm học 2010 – 2011.

V NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

1 Nghiên cứu lý luận về phương pháp giải bài tập vật lí

2 Nghiên cứu lý luận về sử dụng bài tập Vật lí trong dạy học Vật lí

3 Nghiên cứu chương trình nội dung kiến thức các bài học Vật lí ở cấp THCS

4 Nghiên cứu quá trình hình thành và phát triển nội dung dạy học Vật lí ở cấp THCS

5 Nghiên cứu tình hình dạy và học Vật lí Đặc biệt quan tâm đến hoạt động sử dụng bài tập Vật lí

VI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Nghiên cứu lý luận Cụ thể là nghiên cứu các vấn đề.

- Các tài liệu liên quan tới việc sử dụng bài tập trong dạy học Vật lí

- Lý luận về sử dụng bài tập Vật lí trong dạy học

- Các tài liệu nói về phương pháp giải bài tập Vật lí

2 Phương pháp điều tra sư phạm.

- Điều tra trực tiếp bằng cách dự giờ phỏng vấn

- Điều tra gián tiếp bằng cách sử dụng phiếu điều tra

3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm.

- Áp dụng đề tài vào dạy học thực tế từ đó thu thập thông tin để điều chỉnh cho phù hợp

B NỘI DUNG ĐỀ TÀI.

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ LUẬN

I MỤC ĐÍCH HƯỚNG DẪN HỌC SINH PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ

1 Bài tập Vật lí giúp cho học sinh ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức.

Trong giai đoạn xây dựng kiến thức học sinh đã nắm được cái chung các khái quát của các khái niệm, định luật và cũng là các khái niệm trìu tượng trong các bài tập học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát, trìu tượng đó vào những trường hợp cụ thể rất đa dạng, nhờ thế mà học sinh nắm được những biểu hiện rất cụ thể của chúng trong thực tế và phạm vi ứng dụng của chúng Ngoài những ứng dụng quan trọng trong

kỹ thuật bài tập Vật lí giúp cho học sinh thấy được những ứng dụng muôn hình muôn

vẻ trong thực tiễn của các kiến thức đã học

Còn khái niệm, định luật Vật lí thì rất đơn giản nhưng biểu hiện của chúng trong tự nhiên thì rất phức tạp Do đó bài tập Vật lí sẽ giúp luyện tập cho học sinh phân tích để nhận biết được những trường hợp phức tạp đó

Bài tập Vật lí là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động Khi giải bài tập Vật lí học sinh phải nhớ lại các kiến thức đã học, có khi phải sử dụng tổng hợp các kiến thức của nhiều chương nhiều phần của chương trình

2 Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn đến kiến thức mới.

Nhiều khi bài tập được sử dụng khéo léo có thể dẫn học sinh đến những suy nghĩ

về một hiện tượng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện tượng mới

do bài tập phát hiện ra

SKKN: Phương pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý – THCS

3 Giải bài tập vật lí rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát

Bài tập Vật lí là một trong những phương tiện rất quý báu để rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát

đã thu nhận được để giải quyết các vấn đề của thực tiễn

4 Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh

Trong khi làm bài tập do phải tự mình phân tích các điều kiện của đầu bài, tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận mà học sinh rút ra được nên

tư duy của học sinh được phát triển năng lực làm việc tự lực nâng cao, tính kiên trì được phát triển

5.Giải bài tập góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh

Có nhiều bài tập Vật lí không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những kiến thức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho học sinh tư duy sáng tạo Đặc biệt là những bài tập giải thích hiện tượng, bài tập thí nghiệm

6 Giải bài tập Vật lí là một phương tiện để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh

Tùy theo cách ra bài tập ta có thể phân loại được các mức độ nắm vững kiến thức của học sinh giúp việc đánh giá chất lượng học sinh được chính xác

II PHÂN LOẠI BÀI TẬP VẬT LÍ.

Sơ đồ phân loại bài tập vật lí

1 Phân loại theo phương tiện giải

Bài tập giải

thích hiện

tượng

Bài tập dự

đoán hiện

tượng

Bài tập thí

nghiệm

Bài tập vật lí

Bài tập định tính

Bài tập định lượng

Bài tập thí nghiệm

Bài tập

đồ thị

2 Phân loại theo mức độ

CHƯƠNG II CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN

 KHẢO SÁT THỰC TẾ

 TỔ CHỨC CHUYÊN ĐỀ

 HƯỚNG DẪN HỌC SINH HỌC TẬP VẬT LÍ Ở NHÀ

 KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG

I KHẢO SÁT THỰC TẾ.

1 Thực trạng trước khi thực hiện đề tài.

Trước khi thực hiện đề tài qua giảng dạy ở trường THCS Đăk Buk So, qua tìm hiểu và trao đổi với đồng nghiệp tôi nhận thấy:

Đa số học sinh đam mê học bộ môn Vật lí, nhưng khi làm các bài tập Vật lí các em thường lúng túng trong việc định hướng giải, có thể nói hầu như các em chưa biết cách giải cũng như trình bày lời giải

Theo tôi thực trạng nêu trên có thể do một số nguyên nhân sau:

+ Học sinh chưa có phương pháp tổng quan để giải một bài tập Vật lí

+ Học sinh chưa biết vận dụng các kiến thức, định luật Vật lí …

+ Nội dung cấu trúc chương trình sách giáo khoa mới hầu như không dành thời lượng cho việc hướng dẫn học sinh giải bài tập hay luyện tập (đặc biệt là chương trình vật lí ở các lớp 6,7,8) dẫn đến học sinh không có điều kiện bổ sung, mở rộng và nâng cao kiến thức cũng như rèn luyện kỹ năng giải bài tập Vật lí

3 Số liệu điều tra trước khi thực hiện đề tài.

Trước khi thực hiện đề tài tôi đã tiến hành kiểm tra và khảo sát đối với học sinh ở các lớp 9, 8 trường THCS Đăk Buk So bằng một số bài tập cơ bản tương ứng với mức

độ nội dung kiến thức ở mỗi khối lớp Kết quả thu được như sau:

Bài tập vật lí

Bài tập tập dượt Bài tập tổng hợp Bài tập sáng tạo

SKKN: Phương pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý – THCS

III TỔ CHỨC CHUYÊN ĐỀ

Ngoài việc nắm vững kiến thức, để có kỹ năng tốt trong việc giải bài tập Vật lí đòi hỏi học sinh phải nắm vững phương pháp giải cũng như cách trình bày lời giải, phải có

kỹ năng phân loại được các dạng bài tập

Vì vậy để giúp học sinh nắm vững phương pháp giải một bài tập vật lí, trong năm học này tôi đã kết hợp với tổ chuyên môn tổ chức cho học sinh chuyên đề “Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập Vật lí – THCS”

Trong chuyên đề này tôi chia thành 3 nội dung hướng dẫn học sinh:

 Trình tự giải một bài tập vật lí

 Hai phương pháp suy luận để giải các bài tập tập Vật lí

 Áp dụng phương pháp giải bài tập vật lí vào một số bài tập cơ bản

1 Trình tự giải một bài tập vật lí.

- Phương pháp giải một bài tập vật lí phụ thuộc nhiều yếu tố: mục đích yêu của bài tập, nội dung bài tập, trình độ của các em … Tuy nhiên trong cách giải phần lớn các bài tập Vật lí cũng có những điểm chung

- Thông thường khi giải một bài tập Vật lí cần thực hiện theo trình tự sau đây:

1.1 Hiểu kỹ đầu bài:

- Đọc kỹ đầu bài: Bài tập đưa ra gì? Cái gì là dữ kiện? cái gì phải tìm?

- Tóm tắt đầu bài bằng cách dùng các ký hiệu chữ đã quy ước để viết các dữ kiện

và ẩn số, đổi đơn vị các dữ kiện cho hợp pháp (nếu cần thiết)

- Vẽ hình, nếu bài tập có liên quan đến hình vẽ hoặc nếu cần phải vẽ hình để diễn đạt đề bài Cố gắng vẽ đúng tỷ lệ xích càng tốt trên hình vẽ cần ghi rõ dữ kiện và cái cần tìm

1.2 Phân tích nội dung bài tập, lập kế hoạch giải.

- Phải xây dựng được một dự kiến về kế hoạch giải

1.3 Thực hiện kế hoạch giải.

- Tôn trọng trình tự phải theo để thực hiện các chi tiết của dự kiến, nhất là khi gặp một bài tập phức tạp

- Thực hiện một cách cẩn thận các phép tính số học, đại số hoặc hình học nên hướng dẫn học sinh làm quen dần với cách giải bằng chữ và chỉ thay giá trị bằng số của các đại lượng trong biểu thức cuối cùng

- Khi tính toán bằng số, phải chú ý đảm bảo những trị số của kết quả đều có ý nghĩa

1.4 Kiểm tra đánh giá kết quả.

- Kiểm tra lại trị số của kết quả: Có đúng không? Vì sao? Có phù hợp với thực tế không?

- Kiểm tra lại các phép tính: có thể dùng các phép tính nhẩm và dùng cách làm tròn số để tính cho nhanh nếu chỉ cần xét độ lớn của kết quả trong phép tính

- Nếu có điều kiện nên phân tích, tìm một cách giải khác, đi đến cùng một kết quả đó Kiểm tra xem còn con đường nào ngắn hơn không

2 Hai phương pháp suy luận để giải các bài tập vật lí.

Xét về tính chất thao tác của tư duy, khi giải các bài tập vật lí, người ta thường dùng phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp

2.1 Giải bài tập bằng phương pháp phân tích.

- Theo phương pháp này, xuất phát điểm của suy luận đại lượng cần tìm Người giải phải tìm xem đại lượng chưa biết này có liên quan với những đại lượng Vật lí nào khác và một khi biết sự liên hệ này thì biểu diễn nó thành những công thức tương ứng Nếu một vế của công thức là đại lượng cần tìm còn vế kia chỉ gồm những dữ liệu của bài tập thì công thức ấy cho ra đáp số của bài tập Nếu trong công thức còn những đại lượng khác chưa biết thì đối với mỗi đại lượng vật lí khác; cứ làm như thế cho đến khi nào biểu diễn hoàn toàn đại lượng cần tìm bằng những đại lượng đã biết thì bài toán đã được giải xong

Như vậy cũng có thể nói theo phương pháp này, ta mới phân tích một bài tập phức tạp thành những bài tập đơn giản hơn rồi dựa vào những quy tắc tìm lời giải mà lần lượt giải các bài tập đơn giản này Từ đó tìm dần ra lời giải của các bài tập phức tạp nói trên

* Thí dụ ta hãy dùng phương pháp phân tích để giải bài tập sau:

Đề bài:

Người ta dùng một loại dây hợp kim đồng có diện tích 10 mm2 và có điện trở suất là 0,4.10-4

m để làm một lò sưởi điện sưởi ấm một gian phòng Hỏi cần phải lấy chiều dài của dây dẫn này là bao nhiêu để duy trì nhiệt độ của phòng luôn luôn không đổi nếu mỗi giờ gian phòng này bị mất một nhiệt lượng bằng 2 970 000 J qua

SKKN: Phương pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý – THCS

các cửa sổ và các bức tường biết nguồn điện cung cấp cho lò sưởi có điện áp là 220V

* Hướng dẫn giải:

- Đại lượng cần tìm ở đây là chiều dài của dây hợp kim Ta tìm mối liên hệ giữa chiều dài của dây dẫn với các đại lượng khác trong bài

- Ta biết rằng muốn nhiệt độ của phòng luôn luôn không đổi thì trong mỗi giờ nhiệt lượng lò sưởi cung cấp phải bằng nhiệt lượng mà phòng mất đi Nhiệt lượng do

lò sưởi cung cấp tương đương với điện năng mà là sưởi tiêu thụ Điện năng lại phụ thuộc điện trở của dây hợp kim đồng Điện trở này lại do chiều dài của dây quy định

a Nếu gọi chiều dài của dây là l, điện trở của dây là R, điện trở suất của nó là

 và tiết diện của nó là S, thì chiều dài của dây dẫn liên hệ với điện trở của nó bằng

công thức:

R = ρ

S l



b Trong biểu thức của chiều dài có một đại lượng mới chưa biết đó là điện trở

R của dây Điện trở này đo bằng tỉ số của hiệu điện thế U với cường độ dòng điện I qua dây R U

I

c Đại lượng mới chưa biết là cường độ dòng điện I thì liên hệ với các đại lượng khác bằng định luật Ôm và bằng công thức biểu diễn năng lượng A do dòng điện tỏa ra Ta đã dùng định luật Ôm trong (2) Vậy mối liên hệ giữa I và A là:

A = I.U.t Trong đó t là thời gian dòng điện chạy qua, từ đó suy ra:

.

A I

U t

 (3)

d Trong công thức trên, điện năng tính ra Jun Điện năng này tương đương với nhiệt lượng Q mà dòng điện cung cấp (và với nhiệt lượng mà gian phòng mất đi) trong thời gian t với biểu thức:

Q = A (4)

ở vế phải của biểu thức (4) tất cả các đại lượng đều đã biết Bây giờ cần thay thế biểu thức sau vào biểu thức trước và cứ thế đi dần từ biểu thức cuối lên biểu thức đầu:

- Thay (4) vào (3) ta được:

.

Q I

U t

 (3) ’ -

Thay (3)’ vào (2) ta được:

2

U t R

Q

- Thay (2)’ vào (1) ta được

2

U t S l

Q 

- Thay các đại lượng trên bằng các trị số của chúng vào (1)’

+Với: U = 220 V

t = 1h = 3600s

S = 10 mm2 = 10.10-4 m2

Q = 2 970 000 J

= 0,4.10-4

m + Ta được:

4

220 3600.1,5.10

220( ) 2970000.0, 4.10





- Vậy chiều dài dây hợp kim đồng là 220m

2.2 Giải bài tập bằng phương pháp tổng hợp

Theo phương pháp này, suy luận không bắt đầu từ các đại lượng cần tìm mà bắt đầu từ các đại lượng đã biết có nêu trong bài Dùng công thức liên hệ các đại lượng này với các đại lượng chưa biết, ta đi dần đến công thức cuối cùng trong đó chỉ có một đại lượng chưa biết là đại lượng cần tìm

 Theo phương pháp tổng hợp, bài tập nêu trong ví dụ trên có thể giải như sau:

a Muốn nhiệt độ trong phòng luôn luôn không đổi thì nhiệt lượng do dòng điện qua lò sưởi tỏa ra trong một thời gian t nào đó (ở đây là 1giờ) phải bằng nhiệt lượng

Q mà gian phòng mất đi trong thời gian đó

Theo định luật Jun – Lenxơ thì: Q = I2.R.t (1)

trong đó R là điện trở của dây dẫn của lò sưởi, I là cường độ dòng điện qua lò sưởi

b Theo định luật Ôm, ta có: I U

R

c Nhưng điện trở của dây dẫn lại phụ thuộc kích thước và bản chất của dây

dẫn theo công thức: R l

S



trong đó  là điện trở suất, l là chiều dài của dây dẫn, S là tiết diện của dây dẫn.

d Thay các biểu thức (2) và (3) vào biểu thức (1), ta được:

SKKN: Phương pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý – THCS

2

U t Q

l S





(4)

- Từ đó rút ra:

2

U t S l

Q 

- Thay các đại lượng trên bằng trị số của chúng, ta được::

4

220 3600.1,5.10

220( ) 2970000.0, 4.10





- Vậy chiều dài dây hợp kim đồng là 220m

Như vậy dùng phương pháp tổng hợp, ta cũng tìm được chiều dài của dây lò sưởi như khi dùng phương pháp phân tích

Nhìn chung khi giải bất kỳ một bài toán vật lí nào ta đều phải dùng cả hai

phương pháp: phân tích và tổng hợp Phép giải bắt đầu bằng cách phân tích các điều kiện của bài tập để hiểu được đề bài Phải có một sự tổng hợp kèm theo ngay để kiểm tra lại mức độ đúng đắn của sự phân tích các điều kiện ấy Muốn lập được kế hoạch giải, phải đi sâu vào phân tích nội dung vật lí của bài tập Tổng hợp những dữ kiện đã cho với những quy luật vật lí đã biết, ta mới xây dựng được lời giải và kết quả cuối cùng

Như vậy ta có thể nói là trong quá trình giải bài tập vật lí ta đã dùng phương pháp phân tích – tổng hợp

IV ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ VÀO MỘT SỐ BÀI TẬP CƠ BẢN.

1 Bài toán 1:

2 Bài toán 2

Bỏ qua một quả cầu đồng thau khối lượng 1kg được nung nóng đến 100o C vào trong một thùng sắt có khối lượng 500g đựng 2kg nước ở 20o C Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường Tìm nhiệt độ cuối cùng của nước

Biết nhiệt dung riêng của đồng thau, sắt, nước lần lượt là:

c1= 380 J/kg.K; c2=460 J/kg.K; c3= 4200 J/kg.K

 Hướng dẫn giải:

*

Tìm hiểu các điều kiện đã cho của bài

- Tóm tắt:

m1 = 1 kg

thùng sắt và nước t1 = 100o C