NỘI DUNG
CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
1 Khái niệm, vai trò và tác dụng về bài tập vật lý
1.1 Khái niệm về bài tập vật lý
Bài tập vật lý được hiểu là những yêu cầu đối với người học, bao gồm học sinh, sinh viên và các nhà nghiên cứu, nhằm giải quyết vấn đề thông qua lập luận chặt chẽ Để đạt được điều này, người học sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như tính toán và thí nghiệm, từ đó nâng cao hiểu biết về các khái niệm, định luật và lý thuyết vật lý.
1.2 Vai trò và tác dụng của bài tập vật lý
Vai trò của quá trình học tập rất quan trọng trong việc phát triển tính tự lập của người học Đặc biệt, việc áp dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn dạy học là cần thiết đối với giáo viên vật lý.
Bài tập là công cụ hữu ích để nghiên cứu hiện tượng vật lý, giúp người học tiếp cận bản chất của các hiện tượng này qua nhiều phương pháp như kể chuyện, biểu diễn thí nghiệm và thực hành Tính tích cực của người học được nâng cao khi đối mặt với "tình huống có vấn đề", từ đó tạo ra cơ hội để họ tự phát hiện quy luật vật lý thay vì chỉ tiếp thu kiến thức sẵn có.
Dựa trên nền tảng kiến thức đã được tiếp thu, người học có khả năng phân tích các hiện tượng vật lý và hình thành lý luận về các khái niệm liên quan Thực hành không chỉ phát triển tư duy mà còn rèn luyện kỹ năng, giúp người học áp dụng kiến thức vào thực tiễn Điều này có ý nghĩa quan trọng trong giáo dục kỹ thuật thể dục toàn diện, trở thành công cụ hữu ích cho người học.
6 học gắn những vấn đề trên cơ sở lý thuyết với thực hành cuộc sống thường ngày Bài thực hành cần đáp ứng các yêu cầu sau:
+ Tài liệu phải thuộc chương trình giáo dục tại THCS đang học
+ Hiện tượng vật lý nghiên cứu được áp dụng phổ biến
+ Bài tập cần gần gũi với thực tế
Bài tập cần phải phù hợp với các điều kiện thực tế thường gặp Đối với những bài tập không có tài liệu sẵn có, chúng ta cần tìm kiếm dữ liệu cần thiết từ sơ đồ, bản vẽ kỹ thuật và các nguồn tài liệu tham khảo như sách báo.
Bài tập về các hiện tượng vật lý trong đời sống hàng ngày đóng vai trò quan trọng trong việc giúp người học quan sát và hiểu biết về thế giới xung quanh Qua việc giải quyết những bài tập này, người học không chỉ nâng cao khả năng quan sát mà còn phát triển kỹ năng áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn, từ các hiện tượng tự nhiên đến các ứng dụng trong kỹ thuật và đời sống Một số bài tập yêu cầu người học vận dụng kinh nghiệm từ lao động và sinh hoạt, đồng thời sử dụng kết quả từ việc quan sát thực tế để đạt được hiểu biết sâu sắc hơn.
Bài tập vật lý không chỉ là phương tiện học tập mà còn giúp người học khám phá những quan điểm, thành tựu và phát minh vĩ đại trong khoa học Chúng rèn luyện tính kiên trì, ý chí và nhân cách của người học, đồng thời kích thích sự sáng tạo và hứng thú với môn học Giải quyết các bài tập vật lý là cách kiểm tra khả năng nắm vững lý thuyết và kỹ năng giải quyết vấn đề, từ đó nâng cao năng lực học tập của học sinh Ngoài ra, chúng còn là công cụ ôn tập, ghi nhớ và mở rộng kiến thức cho người học.
2 Phân loại bài tập vật lý
Bài tập vật lý có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm mục đích sử dụng, nội dung, phương pháp giải, và mức độ khó dễ Việc phân loại này giúp người học dễ dàng tìm kiếm và áp dụng các bài tập phù hợp với nhu cầu học tập của mình.
2.1 Phân loại theo nội dung bài tập
Việc phân loại có thể dựa vào tuỳ cấp độ học của người học Nhưng về cơ bản ta có thể chia gồm những loại sau:
Bài tập lịch sử bao gồm các câu hỏi thực hành, tập trung vào nhiều kiến thức quan trọng như thông tin về nhân vật lịch sử, dữ liệu từ các thí nghiệm, cũng như các phát minh và sáng chế nổi bật.
- Thứ hai là bài tập có nội dung cụ thể và trừu tượng
Các bài tập này chứa đựng những dữ kiện cụ thể của môn học, giúp người học có thể tự giải quyết dựa trên kiến thức cơ bản Những bài học này có ưu điểm là tính thiết thực và phù hợp với cuộc sống hàng ngày.
Tính trừu tượng trong bài tập yêu cầu số liệu không cụ thể, tập trung vào các đặc điểm vật lý Điều này giúp tách biệt các yếu tố quan trọng mà không bị nhầm lẫn với những chi tiết không thiết yếu.
- Thứ ba là tài tập có nội dung theo phân môn: Trong vật lý, người ta chia chuyên ngành nhỏ, bài tập cũng phân theo chuyên đề
Bài tập tổng hợp nội dung là một dạng bài tập quan trọng, trong đó số liệu và dữ liệu được cung cấp tương ứng với các thông tin thực tế trong các ngành kỹ thuật và công nghiệp, mang lại tính ứng dụng cao trong thực tế.
2.2 Phân loại theo phương tiện giải: Đối với việc phân loại theo phương tiện giải ta có thể chia làm những loại:
Bài tập định tính không yêu cầu thực hiện các phép tính phức tạp, mà chỉ cần các phép tính đơn giản Để giải quyết, người học cần rút ra kết luận logic dựa trên các định nghĩa và định luật đã được học, đồng thời thiết lập mối liên hệ phụ thuộc vào bản chất của các đại lượng vật lý Dạng bài này có ảnh hưởng lớn đến quá trình hiểu biết và áp dụng kiến thức vật lý.
Bài viết này đề cập đến 8 bổ trợ lý thuyết giúp người học hiểu sâu về tính chất các hiện tượng vật lý, đồng thời rèn luyện kỹ năng áp dụng lý thuyết vào thực tiễn Việc quan sát và khuyến khích tư duy trong quá trình học tập và giải bài tập là rất quan trọng Do đó, đây là một dạng bài có ý nghĩa và được sử dụng phổ biến trong giáo dục.
Bài tập thí nghiệm là dạng bài yêu cầu thực hành trong phòng thí nghiệm, sử dụng các dụng cụ vật lý hoặc đơn giản mà học sinh có thể tự thực hiện Để giải quyết bài tập này, học sinh cần nắm vững cách triển khai thí nghiệm và áp dụng các công thức liên quan để đạt được kết quả chính xác Các bài tập thí nghiệm không chỉ giúp nâng cao kiến thức mà còn phát triển tính tự lập cho học sinh.
2.3 Phân loại theo trình độ phát triển tư duy
Cấp độ nhận thức theo Bloom: Biết (Knowledge); Hiểu (Comprehension);
Vận dụng (Applicationt); Phân tích (Analysis), Tổng hợp (Synthesis) Đánh giá (Evaluation)
Dựa vào các cấp độ nêu trên mà việc giải bài tập vật lý có thể phân thành:
- Bài tập nhận biết, tái hiện, tái tạo lại
- Bài tập hiểu, áp dụng
- Bài tập vận dụng linh hoạt
Tóm lại: Bài tập vật lý rất đa dạng nên việc phân loại bài tập là rất cần thiết để có thể học hiệu quả các phân môn
3 Cơ sở định hướng giải bài tập vật lý
3.1 Hoạt động giải bài tập vật lý
BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VẬT LÝ THCS THEO CÁC CHUYÊN ĐỀ
Thực trạng của việc giải bài tập trong trường THCS hiện nay
- Giáo viên đưa ra hệ thống các bài tập mà chưa nêu được phương pháp giải, chưa hình thành được các phương pháp giải bài tập cho học sinh
- Học sinh chưa có định hướng giải bài tập, chưa hình thành được các phương pháp giải với các bài toán tương tự
- Kỹ năng trình bày bài của học sinh còn chưa vững
- Đa số học sinh thường thụ động trong việc giải bài tập , vận dụng một cách máy móc, chưa có sự tìm tỏi, sáng tạo.
Mục đích của bồi dưỡng kiến thức vật lý THCS theo các chuyên đề
+ Giúp giáo viên có cái nhìn định hướng về những vấn đề mình định dạy trong giờ học
+ Hướng dẫn phát triển cho học sinh theo mạch nội dung có hệ thống tư duy
+ Giúp học sinh có cái nhìn hệ thống hơn về các dạng bài tập vật lý THCS
Học sinh cần nắm vững các phương pháp giải bài tập vật lý điển hình, giúp nhận diện và giải quyết các dạng bài tập một cách dễ dàng.
Một số biện pháp nâng cao chất lượng bồi dưỡng kiến thức vật lý THCS theo các chuyên đề
3.1 Hệ thống hóa kiến thức theo các chủ đề:
Mục đích: Giúp học sinh có cái nhìn hệ thống về các dạng bài tập vật lý THCS
Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, bài tập vật lý có thể được phân loại theo nhiều chuyên đề khác nhau Trong bài viết này, tôi sẽ nhóm các bài tập thành hai chủ đề chính.
- Nhóm chủ đề theo nội dung
- Nhóm chủ đề theo phương pháp giải
3.1.1 Phân loại chủ đề theo nội dung : b) Tác dụng của phân loại chủ đề theo nội dung:
- Đối với giáo viên: Hướng dẫn phát triển tư duy học sinh theo một mạch nội dung
Đối với học sinh, việc nắm vững các dạng bài tập vật lý THCS giúp có cái nhìn hệ thống hơn về môn học này Phạm vi áp dụng bao gồm tất cả kiến thức trong chương trình vật lý THCS, từ lý thuyết đến thực hành Ví dụ, học sinh có thể áp dụng các công thức và định luật để giải quyết các bài tập cụ thể, từ đó nâng cao khả năng tư duy và hiểu biết về vật lý.
Phương trình cần bằng nhiệt
Sự truyền nhiệt ra môi trường ngoài
Bài tập đơn giản về thấu kính Bài tập áp dụng công thức độ phóng đại ảnh của thấu kính
Hệ quang học Vệt sáng trên màn
Tính tương đối của chuyển động Đồ thị chuyển động
Giải bài toán bằng cách lập phương trình bài toán cực trị
Chất lỏng Áp suất, sự truyền áp xuất trong chất lỏng
Máy ép dùng chất lỏng
Binh thông nhau Áp suất khí quyển Định luật Acsimet
Các bài toán về vật nổi
Bài tập về công, công suất
Công suất Điều kiện cân bằng của đòn bẩy
Hiệu suất các máy cơ đơn giản
Tính công của lực biến đổi
3.2.1 Nhóm chủ đề theo phương pháp giải: a) Các phương pháp giải bài tập vật lý thường được sử dụng trong trường THCS:
- Giải bài tập toán bằng cách lập phương trình
- Bài toán thực nghiệm b) Tác dụng của phân loại chủ đề theo phương pháp giải:
+ Vận dụng linh hoạt các phương pháp giải vào các dạng bài tập cụ thể
+ Tăng hứng thú học tập của học sinh , phát uy tính năng động sáng tạo, tìm tòi cái mới Điện học
Tính cường độ dòng điện trong mạch Tính cường độ dòng điện qua ampe kế Tính điện trở trong mạch điện
Mạch cầu Vôn kế có điện trở Bài toán đồ thị Giait bài toán bằng cách lập phương trình
Công suất truyền nhiệt ra môi trường ngoài
Mắc đèn thành bô Bài toán cực trị Công suất động cơ điệnMáy biến thế , truyền tải điệnBìa tập thực nghiệm
17 c) Phạm vi áp dụng: Các kiến thức nằm trong chương trình Vật lý THCS d) Ví dụ:
Giải bài toán bằng cách lập phương trình
Phương trình cân bằng nhiệt Mạch điện
Bài toán cực trị Toán chuyển động
Thực nghiệm cơ học Thực nghiệm nhiệt học Thực nghiệm điện học
Vì điều kiện thời gian có hạn nên trong đề tài này, tôi chỉ tập trung đi sâu nghiên cứu một số nhánh nhỏ trong các chủ đề trên
3.2 Tóm tắt ngắn gọn lý thuyết và phương pháp giải bài tập trong mỗi chủ đề:
Ví dụ 1: Trong chủ đề “Tính cường độ dòng điện qua ampe kế”
+ Định luật ôm cho đoạn mạch mắc nối tiếp và mắc song song Đồ thị vật lý
Toán chuyển động Đồ thị quãng đường - thời gian Đồ thị vận tốc - thời gian Đồ thị khác
Nhiệt học Đồ thị nhiệt lượng - nhiệt độ Đồ thị nhiệt độ - thời gian
Mạch điện Đồ thị cường độ dòng điện - hiệu điện thế Đồ thị cường độ dòng điện - điện trở Đồ thị khác
+ Quy ước và chọn chiều dòng điện qua các điện trở và ampe kế
+ IA = I1 + I2 hoặc IA = I1 – I2 ( Với I1 , I2 là dòng điện qua các điện trở)
+ Phân tích mạch điện ( nếu cần )
Khi vẽ lại mạch để tính toán, các điểm nối bằng dây nối hoặc ampe kế có điện trở không đáng kể được coi là trùng nhau Trong quá trình phân tích mạch điện, ampe kế có thể được bỏ qua.
Trong bài tập này, cho mạch điện với hiệu điện thế U = 4V và các điện trở có giá trị R1 = 6Ω, R2 = R3 = R4 = 8Ω Điện trở của ampe kế được coi là không đáng kể Nhiệm vụ là tính toán chỉ số của ampe kế trong mạch.
Bước 1: Quy ước và chọn chiều dòng điện qua các điện trở và ampa kế
- Dòng điện có chiều đi từ cự dương sang cực âm của ngồn điện nên dòng điện qua các điện trở có chiều như hình vẽ
- Dòng điện qua ampa kế là IA có chiều từ A tới B
Bước 3 : Phân tích mạch điện : Sau khi quy ước và biết chiều của dòng điện ta phân tích mạch điện bỏ qua ampa kế
Theo giả thiết RA = 0 nên mạch điện gồm: {(𝑅 2 ∕∕ 𝑅 3 )𝑛𝑡𝑅 4 } ∕∕ 𝑅 1 Điện trở các đoạn mạch :
12+6 = 4Ω Cường độ dòng điện mạch chính:
Vậy chỉ số của ampe kế là 𝐼 𝐴 = 5
Bước 5: Nhận xét kết quả
Số chỉ ampe kế là 1,67A
Ví dụ 2: Trong chuyên đề “Bài tập thực hiện cơ học”
+ Nêu trình tự các bước tiến hành thí nghiệm, các phép đo
+ Rút ra biểu thức tính đại lượng cần xác định theo các số liệu đo trên + Biện luận kết quả( nếu có)
Bài tập cụ thể : Cho các dụng cụ sau :
Hãy trình bày cách xác định khối lượng riêng của sỏi ( Dsỏi )
- Khối lượng riêng của chất rắn D = 𝑚
Trong đó: D là khối lượng riêng của vật ( kg/m 3 ) m là khối lượng của vật ( kg)
V là thể tích của vật ( m 3 )
- Trong thí nghiệm, ta áp dụng định luật Acsimet để xác định thể tích V của vật
- Treo vật lên lực kế trong không khí, lực kế chỉ giá trị F1 Trọng lượng của viên sỏi
- Nhúng chìm vật trong nước( hình vẽ 1) , lực kế chỉ giá trị F2
Rút ra biểu thức tính đại lượng cần xác định
- Ta có: Lực đẩy Acsimett lên vật : FA = F1 – F2
- Trọng lượng riêng của sỏi:𝑑 = 𝑃
- Khối lượng riêng của sỏi : 𝐷 = 𝐹 1
Nhận xét kết quả : Trọng lượng của viên sỏi phải nhỏ hơn giới hạn đo của lực kế
3.3 Lựa chọn và trình bày mẫu bài tập trong chủ đề:
- Hình thành cho học sinh cách trình bày bài khoa học
- Tập trung sự chú ý của học sinh
- Giúp học sinh nắm vững phương pháp giải bài tập
- Giúp học sinh tự đánh giá kiến thức của mình, tự nhận ra các cái sai của bản thân khi làm bài tập
Bài tập 1: Cho mạch điện như hình 2, trong đó hiệu điện thế U= 4,8V; các điện trở có giái trị
R1 = R2 = 3Ω; R3 = 6Ω; R4 = 2Ω Biết rằng điện trở ampe kế không đáng kể
Dòng điện có chiều đi từ cực dương sang cực âm của nguồn điện qua các điện trở có chiều như hình vẽ
Giả sử dòng điện qua ampa kế là IA có chiều từ C tới D
Theo giả thiết RA = 0 nên mạch điện bao gồm : ( R1 // R3 )nt( R2 // R4 ) Điện trở các đoạn mạch:
Cường độ dòng điện mạch chính : I = 𝑈
5 (𝐴) = 0,4 (A) Vậy dòng điện chạy qua ampe kế là 0,4A và có chiều từ C đến D
3.4 Cần đưa thêm các đơn vị kiến thức mới sau mỗi bài tập trong chủ đề:
- Cho học sinh khắc sâu kiến thức, phương pháp giải bài tập
- Tránh gây nhàm chán đối với học sinh
- Chống kiểu học sao chép ở học sinh
- Mở rộng kiến thức, gây hứng thú khi học
Để học sinh nắm vững kỹ năng giải bài tập liên quan đến tính cường độ dòng điện qua ampe kế, chúng ta cần cung cấp các bài tập theo trình tự hợp lý.
Bài 1: Cho mạch điện như hình vẽ, trong đó hiệu điện thế U – 4,8V; các điện trở có giá trị R 1 = R 2 = 3 Ω ; R 3 = 6 Ω ; R 4 = 2Ω Biết rằng điện trở ampe kế không đáng kể, hãy tính số chỉ của ampe kế
Bài 2: Cho mạch điện như hình 3 Trong đó hiệu điện thế U = 36V; các điện trở có giá trị R 1 = 4 Ω ; R 2 = 6 Ω ; R 3 = 9 Ω ; R 4 = 6Ω ; R 5 = 12Ω Biết rằng điện trở ampe kế không đáng kể Tính số chỉ của ampe kế?
Nhận xét: Ở bài toán 2 vẫn là yêu cầu tính số chỉ của ampe kế Nhưng nó phức tạp hơn bài 1 ở chỗ:
- Mạch điện có hai ampe kế
- Học sinh hay xác định nhầm chiều dòng điện qua ampe kế 𝐴 2
Bài 3: Cho mạch điện như hình 4 Trong đó hiệu điện thế U = 24V; các điện trở có giá trị R 1 = 1 Ω ; R 2 = 2 Ω ; R 3 = 3 Ω ; R 4 = 4Ω ; R 5 = 5Ω ; R 6 = 6Ω Biết rằng điện trở ampe kế không đáng kể Tính số chỉ của ampe kế?
Nhận xét: Bài toán 3 vẫn là yêu cầu tính số chỉ của ampe kế Nhưng nó phức tạp hơn bài 1 ở chỗ: Mạch điện có ba ampe kế
3.5 Phát triển bài toán thành bài tập chủ đề mới:
- Phát huy được tư duy của học sinh
- Phát triển tính năng động sáng tạo của học sinh
- Tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt những kiến thức đẻ tự lực giải quyết thành công những tình huống cụ thể khác nhau
Trong mạch điện với hiệu điện thế U = 4,8V và các điện trở R1 = R2 = 3 Ω, R3 = 6 Ω, R4 = 2 Ω, ta cần tính số chỉ của ampe kế với giả thiết rằng điện trở của ampe kế là không đáng kể.
*, Từ bài toán trên ta phát triển thành bài tập của chủ đề mới:
- Tính cường độ dòng điện trong mạch:
Bài 1: Cho mạch điện như hình 5 Biết số chỉ của ampe kế là 0,4A (có chiều từ C đến D) Tính cường độ dòng điện mạch chính?
- Tính điện trở trong mạch điện:
Bài 2: Cho mạch điện như hình 5 Biết số chỉ của ampe kế là 0,4A (có chiều dài từ
- Tính hiệu điện thế mạch điện:
Bài 3: Cho mạch điện như hình 5 Biết số chỉ của ampe kế là 0,4A (có chiều từ C đến D) Tính hiệu điện thế U?
- Tính điện trở trong đoạn mạch khi biết cường độ dòng điện thành phần:
Bài 4: Cho mạch điện như hình 6, hiệu điện thế U = 4,8V; các điện trở có giá trị R 1
= R 2 = 3 Ω ; R 0 = 8 Ω Biết rằng ampe kế có điện trở không đáng kể, số chỉ của ampe kế là 0,4A Tìm x?
3.6 Đưa ra các cách giải quyết khác nhau về một bài toán:
- Rút ngắn được thời gian làm bài
- Tăng hứng thứ học tập của học sinh
- Phát huy tính năng động sáng tạo, tìm tòi cái mới của học sinh
- Loại bỏ tư tưởng làm bài theo kiểu “khuôn mẫu”, vận dụng một cách máy móc ở đa số học sinh
Bài 1: Cho mạch điện như hình 6, hiệu điện thế U = 4,8V; các điện trở có giá trị
R 1 = R 2 = 3Ω; R 0 = 8 Ω Biết rằng ampe kế có điện trở không đáng kể, số chỉ của ampe kế là 0,4A Tính x?
Ta có thể giải bài tập trên bằng 2 cách:
*, Cách 1: Giải bài toán bằng cách lập phương trình
Theo giả thiết R A = 0 nên mạch điện gồm: (𝑅 1 //𝑥)𝑛𝑡(𝑅 2 //(8 − 𝑥))
Ta có: I A = |𝐼 1 − I 2 | ⇒ |𝐼 1 − I 2 | = 0,4 Điện trở các đoạn mạch:
(3 + 𝑥)(11 − 𝑥) Cường độ dòng điện mạch chính:
Vậy có hai vị trí của biến trở Khi đó giá trị của x là: x = 2 Ω và x = 6 Ω
*Cách 2: Tính đại lượng I hoặc U thành phần trước
+ Xét 𝐼 𝐴 có chiều từ C đến D
+ Xét 𝐼 𝐴 có chiều từ D đến C
Vậy có hai vị trí của biến trở Khi đó giá trị của x là: x = 2 Ω và x = 6 Ω
Nhận xét: Cách giải thứ hai rõ rang, ngắn gọn và đơng ỉan hơn về cách biến đổi thường được ứng dụng trong khi giải bài tập
3.7 Tìm ý nghĩa vật lý trong lời giải bài toán:
- Giúp học sinh hiểu hơn bản chất của hiện tượng vật lý
- Giúp học sinh có thói quen vận dụng kiến thức vào thực tiễn, phát triển khả năng quan sát của học sinh
- Gắn liền giảng dạy vật lý với cuộc sống
- Bồi dưỡng tư duy logic cho học sinh
Bài 1: Một động cơ điện hoạt động với hiệu điện thế U = 220V sản sinh ra một công suất cơ học 321 W, biết điện trở của dây động cơ là r = 4 Ω
Tính hiệu suất của động cơ?
Công suất của nguồn điện bằng tổng công suất của động cơ điện và công suất trên điện trở r:
Nghiệm I = 53,5 loại vì không có trong thực tế
Vậy hiệu suất của động cơ là 97,3%
Công suất của động cơ càng lớn và điện trở của dây động cơ càng nhỏ thì hiệu suất của động cơ càng cao.
Bài giải a Gọi s là độ dài quãng đường
*, Người thứ nhất chạy nửa quãng đường đầu trong thời gian 𝑡 1 , với 𝑡 1 = 𝑠
Và nửa quãng đường sau trong thời gian 𝑡 2 , với 𝑡 2 = 𝑠
Vậy tổng quãng thời gian chạy quãng đường s là: t = 𝑡 1 + 𝑡 2 = 𝑠
Vận tốc trung bình của người thứ nhất là: v 𝑡𝑏 = 𝑠
*, Gọi t là thời gian chạy của người thứ hai
Trong nửa thời gian đầu 𝑡
2, người này chạy được quãng đường 𝑠 1 = 18 𝑡
Trong nửa thời gian sau được quãng đường 𝑠 2 = 15 𝑡
Tổng cộng trong cả thời gian t được: s = 𝑠 1 + 𝑠 2 = 33 𝑡
Vận tốc trung bình của người thứ hai là: 𝑣 𝑡𝑏 = 𝑠
𝑡 = 16,5 𝑘𝑚/ℎ Người thứ hai có vận tốc trung bình lớn hơn, vậy người thứ hai đến đích trước
Để so sánh ai về đích trước, học sinh cần chú ý đến vận tốc trung bình; vận tốc trung bình càng cao thì thời gian về đích càng ngắn lại.
Một chiếc thuyền di chuyển ngược dòng gặp bè trôi tại cầu A Sau 30 phút, thuyền quay lại và đuổi kịp bè ở cầu B, cách cầu A 2,5 km Từ đó, chúng ta có thể tính được vận tốc của dòng nước.
Lấy chiếc bè trôi làm vật mốc
Gọi: Vận tốc của thuyền khi nước yên lặng là v
Vận tốc của dòng nước đối với bờ là vn
Gọi: Thời gian thuyền đi ngược dòng là t1
Thời gian thuyền quay ngược lại đuổi kịp chiếc bè là t2
Khi sử dụng chiếc bè trôi làm vật mốc, vận tốc của cano khi xuôi dòng và ngược dòng là như nhau Do đó, thời gian cano đi ngược dòng sẽ bằng thời gian cano quay lại để đuổi kịp quả bóng.
Trong thời gian (t1 + t2) chiếc cầu B đi ngược lại gặp chiếc bè trôi với vận tốc cái cầu đối với chiếc bè: vn = 𝐴𝐵
Vận tốc dòng nước bằng vận tốc của chiếc bè trôi và bằng 2,5km/h
Bài tập về nhà yêu cầu giải bài toán liên quan đến một chiếc cano gặp chiếc bè Sau khi gặp bè, cano tiếp tục di chuyển trong 30 phút thì gặp sự cố hỏng động cơ và mất 15 phút để sửa chữa Ngay sau khi sửa xong, cano quay ngược lại và đuổi kịp chiếc bè tại cầu B, cách cầu A 2,5km Nhiệm vụ là tính vận tốc dòng nước, biết rằng trong thời gian hỏng máy, cano đã trôi theo dòng nước.
Nhận xét: Bài tập về nhà có cách giải tương tự như bài trên nhưng ở đây đưa thêm một dữ kiện mới là động cơ của cano bị hỏng
3.9 Dành thời gian thích hợp để học sinh suy nghĩ
Khi giáo viên đặt câu hỏi hay bài tập, việc dành thời gian cho học sinh suy nghĩ là rất quan trọng, vì thường học sinh cần thời gian để tìm ra hướng giải quyết Sau khoảng thời gian này, giáo viên sẽ hướng dẫn học sinh cách làm bài và giải đáp những khúc mắc, giúp học sinh tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Sáng tạo một bài toán vật lý
Trong giảng dạy vật lý, việc giải quyết một bài toán khó đã là một thách thức lớn, nhưng việc sáng tạo ra một bài toán vật lý mới còn khó khăn hơn nhiều, bởi vì đây thực sự là một quá trình đòi hỏi sự sáng tạo và tư duy độc lập.
Để sáng tạo một bài toán vật lý độc đáo, điều quan trọng là cần có một ý tưởng, thường bắt nguồn từ hiện tượng vật lý thực tế hoặc tình huống tưởng tượng Ngoài ra, việc phát triển một bài toán vật lý cũng có thể đến từ việc đặc biệt hóa, khái quát hóa hoặc mở rộng một bài toán hay đã tồn tại.
4.1 Bài toán được sáng tạo cần đảm bảo yêu cầu:
Hiện tượng vật lý trong bài toán cần phải tuân thủ các định luật và thuyết vật lý, đồng thời phản ánh khả năng xảy ra trong tự nhiên và kỹ thuật.
- Lời giải và kết quả lời giải của bài toán phải đúng với các định luật vật lý, thuyết vật lý và phù hợp thực tiễn
4.2 Các bước sáng tạo một bài toán vật lý
Bước 1: Lập ra một đề bài:
Việc lập ra một đề bài có thể tiến hành theo cách sau:
- Từ một bài toán cụ thể đã có từ đó sáng tạo ra một bài toán khác
- Từ một hiện tượng vật lý bất kỳ trong tự nhiên hoặc kỹ thuật để nghĩ ra một đề bài
Bước 2: Giải bài toán mới lập
Giải bài toán mới lập tiến hành kiểm tra xem có lời giải không
Lưu ý: Khi giải chỉ được vận dụng các công thức, định luật học sinh đã được học
Bước 3: Biện luận: Xét xem lời giải hợp logic không, kết quả nếu vô lý cần kịp thời kiểm tra và sửa chữa
Bước 4: Kết luận bài toán đặt ra là đúng hay không đúng
4.3 Điều kiện để sáng tạo một bài toán
Việc tạo ra một bài toán không dễ dàng bởi nó đòi hỏi người giáo viên phải có những phẩm chất sau:
- Tâm huyết với nghề nghiệp và sự say mê, yêu thích với chuyên môn
Khám phá các vấn đề khoa học giúp rèn luyện tính sáng tạo, bắt đầu từ những khía cạnh đơn giản để dần dần tích lũy kinh nghiệm, từ đó giải quyết những bài toán thú vị hơn.
- Khi sáng tạo bài toán phải đọc kỹ lý thuyết của phần đó, lý thuyết này có trong cả sách giáo khoa phổ thông
- Để tạo ra một bài toán trước tiên phải có ý tưởng nảy sinh từ khả năng suy nghĩ hoặc từ một tình huống cụ thể
4.4 Ví dụ minh họa: Sáng tạo một bài toán vật lý xuất phát từ một bài toán cụ thể đã có (bài toán gốc)
Từ bài toán này nếu thay lại quá trình thí nghiệm ta sẽ được một bài toán mới - Bài
Xem thêm lời giải ở bài 3 và bài 4 chuyên đề “Phương trình cân bằng nhiệt”
Bồi dưỡng kiến thức vật lý Trung học cơ sở theo các chuyên đề là rất cần thiết và nên được áp dụng rộng rãi tại các trường phổ thông Phương pháp này giúp học sinh có cái nhìn hệ thống về các dạng bài tập vật lý nâng cao, từ đó nắm vững phương pháp giải quyết các bài tập cụ thể Việc này không chỉ phát triển năng lực nhận thức của học sinh mà còn rèn luyện tác phong làm việc khoa học, giáo dục lòng yêu nước và ý thức ứng dụng kiến thức vật lý vào thực tiễn sản xuất.
Một số chuyên đề giải bài tập vật lý THCS
CHUYÊN ĐỀ 1: TOÁN CHUYỂN ĐỘNG
Chương trình vật lý THCS bao gồm bốn lĩnh vực chính: Cơ học, Nhiệt học, Quang học, và Điện - Điện từ học Trong đó, các bài toán về "chuyển động" trong lĩnh vực Cơ học rất gần gũi với cuộc sống hàng ngày, nhưng học sinh thường gặp khó khăn khi giải quyết các bài tập này Để hỗ trợ các em trong việc học và nâng cao kỹ năng giải toán, tôi đã lựa chọn chuyên đề "Toán chuyển động" với ba dạng phổ biến: Tốc độ trung bình, tính hữu hạn của chuyển động, và đường cong chuyển động.
1.1 Chuyển động cơ học: Định nghĩa: Chuyển động cơ học là sự thay đổi vị trí của một vật so với một vật khác được chọn làm mốc
Chuyển động và đứng yên là khái niệm tương đối, phụ thuộc vào vật được chọn làm mốc Thông thường, người ta sử dụng các vật gắn với mặt đất làm mốc để xác định trạng thái chuyển động.
Chuyển động thẳng đều là loại chuyển động mà vật di chuyển với quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau Đồ thị quãng đường – thời gian của chuyển động thẳng đều thể hiện mối quan hệ tỉ lệ thuận giữa quãng đường và thời gian.
Chú ý: Đồ thị quãng đường – thời gian của chuyển động thẳng đều là một đường thẳng
Vận tốc của chuyển động thẳng đều cho biết mức độ nhanh hay chậm của chuyển động
Trong đó : s: Quãng đường đi được t: Thời gian v: Vận tốc
Chuyển động thẳng không đều là loại chuyển động mà vận tốc của vật thay đổi theo thời gian Trong trường hợp này, chỉ có thể xác định được vận tốc trung bình của vật.
1.5 Chuyển động trên dòng nước chảy
- Vận tốc cano ( thuyền) đối với dòng nước là v ( Vận tốc khi nước lặng )
- Vận tốc dòng nước đối với bờ là vn
=> Vận tốc cano khi xuôi dòng là ( v + vn )
=> Vận tốc cano khi ngược dòng là ( v – vn )
Dạng 1: Vận tốc trung bình
Gọi s là độ dài quãng đường
Người thứ nhất chạy nửa quãng đường trong thời gian t1 , với t1 = 𝑠
2.18 và nửa quãng đường sau trong thời gian t2 , với t2 = 𝑠
Vậy tổng thời gian chạy quãng đường s là : t = t1 + t2 = 𝑠
Vận tốc trung bình của người thứ nhất là:
Gọi t là thời gian chạy của người thứ hai
Trong nửa thời gian đầu 𝑡
2, người này chạy được quãng đường s1 = 18 𝑡
Trong thời gian nửa sau được quãng đường s2 = 15 𝑡
Tổng cộng trong cả thời gian t đc s = s1 + s2 = 33 𝑡
Vận tốc trung bình của người thứ hai là: vtb = 𝑠
Với vận tốc trung bình 𝑡 = 16,5 km/h, người thứ hai có tốc độ lớn hơn, do đó người này đến đích trước Từ bài toán này, chúng ta có thể rút ra công thức tổng quát cho vận tốc trung bình trong N quãng đường bằng nhau.
Gọi vận tốc của cano so với dòng nước lúc đứng yên là v
Vận tốc của dòng nước đối với bờ sông là vn
Chiều dài quãng đường AB là s
Vận tốc trung bình của cano trong cả đoạn từ A đến B và cả về A là: vtb = 2𝑠
Thời gian để cano đi từ A đến B ( giả sử xuôi dòng ) là t1 = 𝑠
Thời gian cano chạy từ B đến A ( ngược dòng ) là t2 = 𝑠
Thời gian cano đi từ A đến B rồi quay về A là : t1 + t2 = 𝑠
Thay vào (1) ta được vtb = 𝑣
Do đó khi vận tốc nước càng lớn thì vận tốc trung bình càng nhỏ
Hai ô tô khởi hành từ hai điểm A và B, với ô tô đầu tiên di chuyển từ A đến B, đi nửa quãng đường đầu với vận tốc v1 = 20 km/h và nửa quãng đường sau với vận tốc v2 = 60 km/h Ô tô thứ hai xuất phát từ B đến A, trong nửa thời gian đầu đi với vận tốc v1 và nửa thời gian sau với vận tốc v2 Biết rằng ô tô từ B xuất phát muộn hơn 30 phút so với ô tô từ A nhưng cả hai đều đến đích cùng một lúc, ta cần tính chiều dài quãng đường AB.
Để tính vận tốc trung bình của người đi xe đạp trên đoạn đường MN, cần xác định thời gian và quãng đường đã đi Trong nửa đoạn đường đầu, người đó di chuyển với vận tốc 20 km/h, sau đó giảm xuống 10 km/h trong thời gian còn lại và cuối cùng là 5 km/h Việc tính toán vận tốc trung bình sẽ dựa trên tổng quãng đường và tổng thời gian di chuyển.
Dạng 2: Tính tương đối của chuyển động
Gọi: Vận tốc của xuồng máy khi nước yên lặng là v
Vận tốc của dòng nước đối với bờ là v n
Khi đi xuôi dòng, vận tốc thực của xuồng máy là: v 𝑥 = v + v n = 30 + v n
⇒ Quãng đường AB: S AB = V x t AB = (30 + v n ) t AB (1)
Khi đi ngược dòng, vận tốc thực của xuồng máy là: V ng = v - v n = 30 - v n
⇒ Quãng đường AB: S BA = V ng t BA = (30 - v n ) t AB (2)
Thay vào (1) ta được S AB = 72km/h
Một chiếc cano di chuyển ngược dòng qua điểm A đã gặp một chiếc bè trôi Sau khi gặp bè, cano tiếp tục đi trong 30 phút thì động cơ bị hỏng và mất 15 phút để sửa Ngay khi sửa xong, cano quay lại đuổi theo bè và gặp bè tại điểm B Cần tính vận tốc của dòng nước, biết rằng cano đã gặp bè cách điểm gặp trước đó 2,5 km và trong thời gian động cơ hỏng, cano đã thả trôi theo dòng nước.
Gọi: Thời gian chiếc cano bơi ngược dòng là t 1
Thời gian cano nghỉ lại để sửa chữa động cơ là t 2
Thời gian chiếc cano quay lại để đuổi kịp chiếc bè là t 3
Khi cano đi trong khoảng thời gian (t 1 + t 3 ) và nghỉ ở thời gian t 2 thì bè trôi, bè trôi từ A về B
⇒ Vận tốc dòng nước bằng vận tốc bè bằng 𝐴𝐵 t 1 +t 2 +t 3
Mặt khác: AC + AB + CD + DB
Hai bến sông A và B cách nhau 24 km, với dòng nước chảy theo hướng AB có vận tốc 6 km/h Cano di chuyển từ A về B trong 1 giờ Hãy tính toán thời gian cano ngược dòng từ B về A.
Một chiếc phà di chuyển từ bến A đến bến B với vận tốc xuôi dòng là 25 km/h và mất 30 phút dừng lại tại bến B Sau đó, phà đi ngược dòng về bến A trong 2 giờ 18 phút với vận tốc 20 km/h Để tính khoảng cách giữa hai bến A và B, ta cần xác định thời gian di chuyển từ A đến B và từ B về A Cuối cùng, ta sẽ tính vận tốc của phà so với dòng nước và vận tốc của dòng nước so với bờ sông.
Một người đã bơi ngược dòng nước và gặp một quả bóng trôi tại cầu A Sau 10 phút, người này quay lại và đuổi kịp quả bóng tại cầu B, cách cầu A 1 km Từ tình huống này, chúng ta cần tính toán vận tốc của dòng nước.
Dạng 3: Đồ thị chuyển động
*, Đồ thị quãng đường – thời gian: a) Vẽ đồ thị đường đi, ý nghĩa của giao điểm hai đồ thị:
Mỗi 20 phút, có một xe khách xuất phát từ A đến B, với khoảng cách 60km giữa hai điểm Một xe tải khởi hành từ B về A cùng thời điểm với một xe khách từ A Câu hỏi đặt ra là trên đường đi, xe tải sẽ gặp bao nhiêu xe khách đang di chuyển từ A đến B, với tốc độ của tất cả các phương tiện là 60km/h.
Hai thành phố A và B cách nhau 250 km, và cùng một lúc, hai chiếc ô tô khởi hành từ hai thành phố để gặp nhau Chiếc ô tô xuất phát từ A có vận tốc 60 km/h, trong khi chiếc từ B có vận tốc 40 km/h Để biểu diễn chuyển động của hai chiếc ô tô, ta có thể vẽ đồ thị trên cùng một hệ trục tọa độ Dựa vào đồ thị này, ta sẽ xác định thời gian hai xe gặp nhau và khoảng cách từ điểm A đến vị trí gặp nhau.
Vào lúc 8 giờ, một đoàn tàu hỏa khởi hành từ Hà Nội đi Hải Phòng với vận tốc 30 km/h Sau 40 phút, tàu dừng lại tại một ga trong 5 phút rồi tiếp tục hành trình với tốc độ ban đầu Cùng lúc đó, vào lúc 8 giờ 45 phút, một ô tô xuất phát từ Hà Nội hướng về Hải Phòng với vận tốc 40 km/h Để phân tích chuyển động, cần vẽ đồ thị thể hiện hành trình của ô tô và tàu hỏa trên cùng một biểu đồ Từ đồ thị, ta có thể xác định vị trí và thời gian mà ô tô đuổi kịp tàu hỏa Cuối cùng, việc tính toán lại kết quả từ phần b sẽ giúp khẳng định các thông tin đã tìm được.
Bài 1: Hai chiếc xe ô tô chuyển động trên cùng một đường thẳng có đồ thị đường đi được biểu diễn như hình vẽ:
Giải: a) So sánh chuyển động của hai xe:
- Tính chất chuyển động của hai xe đều là thẳng đều vì đồ thị đường đi là đường thẳng
- Thời điểm xuất phát khác nhau: xe 1 xuất phát
- Xe 1 xuất phát từ B, xe 2 xuất phát từ A,
- Hai xe chuyển động ngược chiều nhau
𝑡− 𝑡 0 = 40 km/h b) Thời điểm và vị trí hai xe gặp nhau:
Toạ độ của giao điểm G của hai đồ thị cho biết:
- Hai xe gặp nhau sau 3h kể từ khi xe 1 khởi hành từ B
- Vị trí gặp nhau: Cách B: 100 – 40 = 60km
- Thời điểm và vị trí 2 xe gặp nhau cách nhau 3km
Từ thời điểm t = 2,5h kẻ đường thẳng song song với trục tung cắt 2 đồ thị tại I và K tung độ của I là x 2 = 20km, của R là x 1 = 50km
Vậy 2 xe cách nhau 1 = x 1 - x 2 = 50 – 20 = 30km
- Xét tương tự với thời điểm t = 3,5h c) Lập công thức đường đi:
Công thức vị trí 2 xe đối với điểm A:
- Khi 2 xe gặp nhau: x 1 = x 2 ⇒ 100 – 20t = 40(t – 2) ⇒ t = 3h ⇒ x 1 = x 2 = 40km
- Hai xe cách nhau 30km:
Bài 2: Các đồ thị (I) và (II) trong hình 1 cho thấy chuyển động thẳng đều của xe máy và xe đạp cùng chiều Căn cứ vào đồ thị, ta có thể xác định: a) Xe máy và xe đạp khởi hành cùng lúc và tại cùng một điểm b) Vận tốc của xe máy và xe đạp lần lượt là các giá trị xác định từ đồ thị c) Thời gian để xe máy đuổi kịp xe đạp được tính từ điểm giao nhau trên đồ thị d) Quá trình gặp nhau, cả hai xe đã di chuyển một quãng đường cụ thể được xác định từ đồ thị.
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
Mục đích của thực nghiệm sư phạm
Chúng tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm tra giả thuyết rằng việc hệ thống hóa kiến thức theo các chuyên đề có thể nâng cao chất lượng dạy và học môn vật lý ở trung học cơ sở, đồng thời cải thiện chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý.
Đối tượng của thực nghiệm sư phạm
❖ Lớp thực nghiệm: Đội tuyển dự thi học sinh giỏi cấp trường lớp 9E năm học
2022 – 2023 trường THCS Trưng Nhị - Hai Bà Trưng – Hà Nội
❖ Lớp đối chứng : Đội tuyển dự thi học sinh giỏi cấp trường lớp 9G năm học
2022 – 2023 trường THCS Trưng Nhị - Hai Bà Trưng – Hà Nội
❖ Số lượng học sinh đội tuyển: 9
❖ Xếp loai học lực môn vật lý : Giỏi
Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Tôi đã trực tiếp tổ chức bồi dưỡng lớp thực nghiệm với chuyên đề "Vôn kế có điện trở xác định" trong khuôn khổ đề tài này.
Kiểm tra bằng bài thi thử, lấy kết quả bài thi làm kết quả đối chứng
Nội dung thực hiện
Tiến hành bồi dưỡng theo hệ thống bài tập đã soạn thảo ở chuyên đề “ Vôn kế có điện trở xác định” trong 1 buổi ( 2 tiết):
• Tôi đưa ra kiến thức cần biết về vôn kế
Tiến hành giải bài tập từ đơn giản đến phức tạp dưới sự hướng dẫn của giáo viên, kết thúc mỗi bài học bằng việc tổng kết và nhận xét nhằm phát triển nội dung đề tài Kinh nghiệm rút ra từ bài trước sẽ là nền tảng tư duy cho bài tiếp theo.
• Phần bài tập tự luyện của chuyên đề được giao cho học sinh tự giải ở nhà
• Giới thiệu những sách hay để học sinh tham khảo thêm
• Bài kiểm tra ( 60 Phút) được tiến hành vào cuối buổi bồi dưỡng ( xem phần phụ lục )
Kết quả thực nghiệm
Sau khi được rèn luyện các bài tập mạch điện có tụ kế theo từng chủ đề cụ thể, học sinh đã nhanh chóng tiếp thu kiến thức và trở nên hứng thú hơn với môn học Sự rèn luyện này giúp các em vận dụng linh hoạt kiến thức, đồng thời thể hiện sự quan tâm và tư duy tích cực đối với từng bài toán được đặt ra.
Qua bài kiểm tra chúng tôi thấy rằng :
Sau khi được trang bị kiến thức về "Vôn kế có điện trở," học sinh đã áp dụng hiệu quả phương pháp giải bài tập trong kiểm tra Kết quả cho thấy học sinh nắm vững phương pháp, không có ai đạt điểm dưới 5 và có 3 em đạt điểm trên 7, chứng tỏ đề tài đã mang lại kết quả khả quan.
Lớp đối chứng không được đào tạo về phương pháp trình bày, dẫn đến việc nhiều học sinh gặp khó khăn trong việc thể hiện ý tưởng khi làm bài Kết quả là, khoảng một nửa số học sinh trong lớp này đạt điểm dưới trung bình.
5 và chỉ có 1 học sinh có điểm trên 7