XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHỦ ĐỀ “HIỆU ỨNG DOPPLER” VẬT LÍ 12 THPT THEO DINH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC - Full 10 điểm

i UBND TỈNH QUẢNG NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ- HÓA- SINH -----  ----- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Tên đề tài: XÂY D Ự NG H Ệ TH Ố NG BÀI T Ậ P CH Ủ ĐỀ “HI Ệ U Ứ NG DOPPLER” V Ậ T LÍ 12 THPT THEO DINH H ƯỚ NG PHÁT TRI Ể N N Ă NG L Ự C Sinh viên thực hiện NGUYỄN THỊ TIẾP MSSV: 2113010246 CHUYÊN NGÀNH: SƯ PHẠM LÝ KHÓA 2013 – 2017 Cán bộ hướng dẫn THS LÊ THỊ HỒNG THANH Qu ả ng Nam, tháng 04 n ă m 2017 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của tôi, các số liệu và kết quả ghi trong khóa luận của tôi là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kì một công trình nào khác Quảng Nam, tháng 04 năm 2017 Tác giả khoá luận Nguyễn Thị Tiếp iii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bài khóa luận này em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô ThS Lê Thị Hồng Thanh đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian viết bài khóa luận Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong khoa Lý – Hóa – Sinh trường Đại học Quảng Nam đã tận tình truyền đạt kiến thức trong những năm em học tập Vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học tập không chỉ là nền tảng cho em làm khóa luận mà nó còn là hành trang cho em bước vào đời Cuối cùng em xin cảm ơn Ban Giám hiệu trường THPT Nguyễn Huệ đã cho phép và tạo điều kiện cho em thực tập và tiến hành thực nghiệm tại trường Em xin kính chúc thầy cô dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp trồng người Em xin chân thành cảm ơn! Quảng Nam, tháng 04 năm 2017 Tác giả khoá luận Nguyễn Thị Tiếp iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ HS Học sinh GV Giáo viên PTNL Phát triển năng lực NLTP Năng lực thành phần THPT Trung học phổ thông DHVL Dạy học vật lí v DANH MỤC BẢNG Bảng 1 1 Năng lực chuyên biệt môn vật lí 4 Bảng 1 2 Bảng so sánh chương trình định hướng nội dung và chương trình định hướng năng lực 7 Bảng 2 1 Bảng mô tả một số kiến thức cần phát triển bài hiệu ứng Doppler 17 Bảng 3 1 Bảng xếp loại học lực lớp 12/6 39 Bảng 3 2 Bảng thống kê điểm số và phân bố tần số của đề kiểm tra 40 Bảng 3 3 Phân loại học sinh theo học lực 41 Bảng 3 4: Bảng thống kê điểm số đề kiểm tra 15 phút lớp 12/6 43 Bảng 3 5: Bảng phân bố số học sinh trả lời đúng các câu trắc nghiệm 44 Bảng 3 6 Các thông số thống kê của đề kiểm tra 45 Bảng 3 7 Bảng thống kê số lượng HS chọn các đáp án trong câu 1 46 Bảng 3 8 Bảng thống kê kết quả và phân bố tần suất về kết quả làm bài của học sinh 47 DANH MỤC BIỂU ĐỒ Hình 3 1 Biểu đồ biểu diễn điểm số đề kiểm tra của học sinh 40 Hình 3 2 Đồ thị phân bố tần số 41 Hình 3 3 Biểu đồ phân loại theo học lực của học sinh 42 Hình 3 4 Đồ thị phân bố tần số theo học lực của học sinh 42 Hình 3 5 Đồ thị phân bố tần HS trả lời đúng 49 vi MỤC LỤC I MỞ ĐẦU 1 1 Lý do chọn đề tài 1 2 Mục tiêu nghiên cứu 1 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 4 Giả thuyết khoa học 2 5 Phương pháp nghiên cứu 2 6 Cấu trúc đề tài 2 II NỘI DUNG 3 CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ VIỆC XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÍ 12 THPT THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC 3 1 1 Cơ sở lý luận của việc xây dựng hệ thống bài tập vật lí 12 THPT theo định hướng phát triển năng lực 3 1 1 1 Dạy học theo định hướng phát triển năng lực 3 1 1 1 1 Khái niệm dạy học theo định hướng phát triển năng lực 3 1 1 1 2 Nhóm năng lực thành phần chuyên biệt trong DHVL 4 1 1 1 3 Đặc trưng của chương trình định hướng năng lực 7 1 1 2 Tiếp cận bài tập định hướng phát triển năng lực 8 1 1 3 Xây dựng hệ thống bài tập theo định hướng phát triển năng lực 8 1 1 3 1 Khái niệm bài tập vật lí 8 1 1 3 2 Vai trò của bài tập vật lí trong quá trình dạy học 8 1 1 3 3 Quy trình xây dựng hệ thống bài tập theo định hướng phát triển năng lực10 1 2 Cơ sở thực tiễn việc xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập vật lí theo định hướng phát triển năng lực 11 1 2 1 Thực trạng của việc sử dụng bài tập vật lí theo định hướng phát triển năng lực trong quá trình giảng dạy của giáo viên ở trường trung học phổ thông 11 1 1 2 Nguyên nhân 11 1 2 3 Giải pháp 12 Kết luận chương 1 12 vii CHƯƠNG II: HỆ THỐNG BÀI TẬP CHỦ ĐỀ HIỆU ỨNG DOPPLER VẬT LÝ 12 THPT THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC 14 2 1 Phân tích cấu trúc nội dung phần hiệu ứng Doppler vật lý 12 THPT 14 2 2 Hệ thống bài tập phần hiệu ứng Doppler trong chương trình vật lý 12 16 2 3 Thiết kế giáo án bài "hiệu ứng Doppler" vật lí 12 nâng cao có sử dụng hệ thống bài tập theo định hướng phát triển năng lực……………………………… 31 Kết luận chương 2……………………………………………………………… 37 CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 38 3 1 Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm 38 3 1 1 Mục đích thực nghiệm 38 3 1 2 Nhiệm vụ thực nghiệm 38 3 2 Đối tượng và nội dung của thực nghiệm sư phạm 38 3 2 1 Đối tượng 38 3 2 2 Nội dụng 38 3 3 Tiến hành thực nghiệm 38 3 3 1 Thời gian thực nghiệm 38 3 3 2 Chọn mẫu thực nghiệm 38 3 3 3 Xây dựng đề kiểm tra 39 3 3 4 Kết quả thực nghiệm sư phạm 39 a) Đối với đề kiểm tra 40 3 4 Giải pháp 50 Kết luận chương 3 51 III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52 1 Kết luận 52 2 Kiến nghị 53 2 1 Đối với nhà trường 53 2 2 Đối với giáo viên 53 2 3 Đối với học sinh 53 IV TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 PHỤ LỤC 1 I MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài Hiệu ứng Doppler là một hiệu ứng vật lý đặt theo tên nhà khoa học Christian Andreas Doppler, trong đó tần số và bước sóng của các sóng âm, sóng điện từ hay các sóng nói chung bị thay đổi khi mà nguồn phát sóng chuyển động tương đối với người quan sát Cụ thể là khi nguồn âm đến gần người quan sát thì tần số sóng người quan sát thu được tăng lên so với tần số thực của nguồn, và ngược lại khi nguồn âm rời xa người quan sát thì tần số thu được sẽ giảm Hiệu ứng Doppler có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tiễn Trong y học dùng để siêu âm chuẩn đoán, trong kĩ thuật dựa trên nguyên lí của hiệu ứng Doppler người ta chế tạo ra máy bay đo tốc độ, rada…Trong giao thông, dùng để đo vận tốc xe bằng máy bắn tốc độ Mặc dù có nhiều ứng dụng quan trọng, nhưng so với các bài học khác thì lượng bài tập nói chung và bài tập theo định hướng phát triển năng lực nói riêng về chủ đề hiệu ứng Doppler vẫn còn ít do thời gian đứng lớp của giáo viên còn hạn chế, bên cạnh đó giáo viên còn phụ thuộc quá nhiều vào bài tập trong sách giáo khoa Trong khi đó bài tập trong sách giáo khoa chưa phân ra được đầy đủ các dạng bài tập, chưa đủ để học sinh tiếp cận và hình thành các năng lực thành phần chuyên biệt môn vật lí nhằm tìm hiểu sâu, đầy đủ hơn về ứng dụng của hiệu ứng Doppler trong cuộc sống Xuất phát từ những lý do trên với mong muốn giúp cho học sinh một phần nào rèn luyện kỹ năng vận dụng lý thuyết vào giải bài tập, nên chúng tôi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Xây dựng hệ thống bài tập chủ đề hiệu ứng Doppler vật lý 12 THPT theo định hướng phát triển năng lực” 2 Mục tiêu nghiên cứu - Hệ thống cơ sở lí luận về việc xây dựng bài tập theo định hướng PTNL - Hệ thống cơ sở lí thuyết về hiệu ứng Doppler - Phân loại và xây dựng hệ thống bài tập về hiệu ứng Doppler 2 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu + Bài tập hiệu ứng Doppler trong chương trình vật lý cho học sinh lớp 12 - Phạm vi nghiên cứu + Hệ thống các câu hỏi lý thuyết và bài tập vật lý phần hiệu ứng Doppler + Học sinh lớp 12 trường THPT Nguyễn Huệ tại Núi Thành- Quảng Nam 4 Giả thuyết khoa học Bộ câu hỏi này nếu được áp dụng vào quá trình dạy tại trường THPT sẽ góp phần phát triển năng lực cho HS, nâng cao hiệu quả dạy và học 5 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Phương pháp thực nghiệm 6 Cấu trúc đề tài Khóa luận gồm 3 chương: Chương I : Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng hệ thống bài tập vật lí 12 THPT theo định hướng phát triển năng lực Chương II : Xây dựng hệ thống bài tập chủ đề hiệu ứng Doppler vật lí 12 THPT theo định hướng phát triển năng lực Chương III: Thực nghiệm sư phạm 3 II NỘI DUNG CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ VIỆC XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÍ 12 THPT THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC 1 1 Cơ sở lý luận của việc xây dựng hệ thống bài tập vật lí 12 THPT theo định hướng phát triển năng lực 1 1 1 Dạy học theo định hướng phát triển năng lực 1 1 1 1 Khái niệm dạy học theo định hướng phát triển năng lực Dạy học theo định hướng định phát triển năng lực là dạy học theo định hướng đầu ra Dạy học theo định hướng phát triển năng lực tập trung vào việc mô tả chất lượng đầu ra, có thể coi là “ sản phẩm cuối cùng” của quá trình dạy học nhằm mục tiêu phát triển năng lực cho học sinh * Về nội dung: - Học nội dung chuyên môn → có năng lực chuyên môn: Có tri thức chuyên môn để ứng dụng vận dụng trong học tập và cuộc sống - Học phương pháp chiến lược → có năng lực phương pháp: lập kế hoạch học tập, làm việc có phương pháp học tập, thu thập thông tin đánh giá - Học giao tiếp xã hội → có năng lực xã hội: hợp tác nhóm học cách ứng xử, có tinh thần trách nhiệm khả năng giải quyết trong các mối quan hệ hợp tác - Học tự trải nghiệm đánh giá → có năng lực nhân cách: Tự đánh giá để hình thành các chuẩn mực giá trị đạo đức * Chuẩn đầu ra: - Phẩm chất: Yêu gia đình quê hương đất nước, nhân ái, khoan dung, trung thực … - Năng lực chung: năng lực tự học, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo, … - Năng lực chuyên biệt * Hình thức tổ chức dạy học theo định hướng: Chính khoá, ngoại khoá [8] 4 Chương trình dạy học theo định hướng phát triển năng lực không quy định vào nội dung dạy học chi tiết mà qui định những kết quả đầu ra mong muốn của quá trình giáo dục, trên cơ sở đó đưa ra những hướng dẫn chung về việc lựa chọn nội dung, phương pháp, tổ chức và đánh giá kết quả dạy học nhằm đảm bảo thực hiện được mục tiêu dạy học tức là dạy kết quả đầu ra mong muốn Trong chương trình dạy học định hướng phát triển năng lực, khái niệm năng lực được sử dụng như sau: - Năng lực liên quan đến bình diện mục tiêu của dạy học, mục tiêu dạy học được mô tả thông qua các năng lực cần hình thành - Trong các môn học, những nội dung và hoạt động cơ bản được liên kết với nhau nhằm hình thành các năng lực - Năng lực là sự kết nối tri thức, hiểu biết, khả năng, mong muốn - Mục tiêu hình thành năng lực định hướng cho việc lựa chọn, đánh giá mức độ quan trọng và cấu trúc hóa các nội dung, hoạt động và hành động dạy học về mặt phương pháp - Năng lực mô tả việc giải quyết những đòi hỏi về nội dung trong các tình huống Ví dụ như đọc một văn bản cụ thể nắm vững và vận dụng được các phép tính cơ bản - Các năng lực chung cùng với các năng lực chuyên môn tạo thành nền tản chung cho công việc giáo dục và dạy học - Mức độ đối với sự phát triển năng lực có thể được xác định trong các chuẩn đến một thời điểm nào đó, HS có thể phải đạt được những gì? [5] 1 1 1 2 Nhóm năng lực thành phần chuyên biệt trong DHVL Bảng 1 1 Năng lực chuyên biệt môn vật lí Nhóm năng lực thành phần Năng lực thành phần trong môn Vật lí Nhóm NLPT liên quan đến sử dụng kiến HS có thể: K1: Trình bày được kiến thức về các hiện tượng, đại lượng, định luật, nguyên lí vật lí cơ bản, các phép đo, các hằng số 5 thức vật lí vật lí K2: Trình bày được mối quan hệ giữa các kiến thức vật lí K3: Sử dụng được kiến thức vật lí để thực hiện các nhiệm vụ học tập K4: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải pháp, đánh giá giải pháp…) kiến thức vật lí vào các tình huống thực tiễn Nhóm NLTP về phương pháp (tập trung vào năng lực thực nghiệm và năng lực mô hình hóa) HS có thể: P1: Đặt ra những câu hỏi về một sự kiện vật lí P2: mô tả được các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ vật lí và chỉ ra các quy luật vật lí trong hiện tượng đó P3: Thu thập, đánh giá, lựa chọn và xử lí thông tin từ các nguồn khác nhau để giải quyết vấn đề trong học tập vật lí P4: Vận dụng sự tương tự và các mô hình để xây dựng kiến thức vật lí P5: Lựa chọn và sử dụng các công cụ toán học phù hợp trong học tập vật lí P6: Chỉ ra được điều kiện lí tưởng của hiện tượng vật lí P7: Đề xuất được giả thuyết; suy ra các hệ quả có thể kiểm tra được P8: Xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lí kết quả thí nghiệm và rút ra nhận xét P9: Biện luận tính đúng đắn của kết quả thí nghiệm và tính đúng đắn các kết luận được khái quát hóa từ kết quả thí nghiệm này Nhóm NLTP trao đổi thông tin HS có thể: X1: Trao đổi kiến thức và ứng dụng vật lí bằng ngôn ngữ vật lí và các cách diễn tả đặc thù của vật lí X2: Phân biệt được những mô tả các hiện tượng tự nhiên bằng ngôn ngữ đời sống và ngôn ngữ vật lí (chuyên ngành) 6 X3: Lựa chọn, đánh giá được các nguồn thông tin khác nhau X4: Mô tả được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị kĩ thuật, công nghệ X5: Ghi lại được các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm…) X6: Trình bày các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình (nghe giảng, tìm kiếm thông tin, thí nghiệm, làm việc nhóm…) một cách phù hợp X7: Thảo luận được kết quả công việc của mình và những vấn đề liên quan dưới góc nhìn vật lí X8: Tham gia hoạt động nhóm trong học tập vật lí Nhóm NLTP liên quan đến cá nhân HS có thể: C1: Xác định được trình độ hiện có về kiến thức, kĩ năng, thái độ của cá nhân trong học tập vật lí C2: Lập kế hoạch và thực hiện được kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập vật lí nhằm nâng cao trình độ bản thân C3: Chỉ ra được vai trò (cơ hội) và hạn chế của các quan điểm vật lí đối trong các trường hợp cụ thể trong môn Vật lí và ngoài môn vật lí C4: So sánh và đánh giá được - dưới khía cạnh vật lí - các giải pháp kĩ thuật khác nhau về mặt kinh tế, xã hội và môi trường C5: Sử dụng được kiến thức vật lí để đánh giá và cảnh báo mức độ an toàn của thí nghiệm, của các vấn đề trong cuộc sống và của các công nghệ hiện đại C6: Nhận ra được ảnh hưởng vật lí lên các mối quan hệ xã hội và lịch sử 7 1 1 1 3 Đặc trưng của chương trình định hướng năng lực Bảng 1 2 Bảng so sánh chương trình định hướng nội dung và chương trình định hướng NL Chương trình định hướng nội dung Chương trình định hướng năng lực Nội dung giáo dục Việc lựa chọn nội dung dựa vào các khoa học chuyên môn, không gắn với các tình huống thực tiễn Nội dung được quy định chi tiết trong chương trình Lựa chọn nội dung nhằm đạt được kết quả đầu ra đã quy định, gắn với các tình huống thực tiễn Chương trình chỉ quy định những nội dung chính không quy định chi tiết Mục tiêu giáo dục Mục tiêu dạy học được mô tả không chi tiết và không nhất thiết phải quan sát, đánh giá được Kết quả học tập cần đạt được mô tả chi tiết và có thể quan sát, đánh giá được, thể hiện mức độ tiến bộ của HS một cách liên tục Phương pháp dạy học Giáo viên là người truyền thụ tri thức, là trung tâm của quá trình dạy học Học sinh tiếp thu thụ động những tri thức được quy định sẵn Giáo viên chủ yếu là người tổ chức, hỗ trợ học sinh tự học Chú trọng phát triển khả năng giao tiếp, giải quyết vấn đề Sử dụng các phương pháp dạy học tích cực Đánh giá kết quả học tập Tiêu chí đánh giá được xây dựng chủ yếu dựa trên sự ghi nhớ và tái hiện nội dung đã học Tiêu chí đánh giá dựa vào năng lực đầu ra, có tính đến sự tiến bộ trong quá trình học tập, chú trọng khả năng vận dụng trong các tình huống thực tiễn So với chướng trình dạy học theo định hướng nội dung thì chương trình dạy học theo định hướng PTNL có nhiều ưu điểm hơn, nâng cao chất lượng đầu ra của học sinh 8 1 1 2 Tiếp cận bài tập định hướng phát triển năng lực Việc tiếp cận bài tập theo định hướng phát triển năng lực trước hết chúng ta phải cần phân tích chi tiết nội hàm năng lực thành các thành tố, các thao tác có thể nhận biết được Trên cơ sở đó ta xây dựng một nhiệm vụ trong đó có yêu cầu HS thực hiện thao tác (thao tác tư duy, hoặc thao tác tay chân) đó Nhiệm vụ đặt ra đó là ta cần xây dựng các bài tập để đánh giá được các năng lực thành phần khác, cần xây dựng một hệ thống bài tập để đảm bảo các yêu cầu như sau: + Bài tập có nội dung gắn với thực tiễn + Bài tập gắn với nhiệm vụ hàng ngày của những nghề nghiệp thường sử dụng kiến thức vật lí trong công việc  Nhiệm vụ thu thập, phân tích, xắp xếp và trình bày thông tin  Nhiệm vụ thiết kế, đo đạc  Nhiệm vụ tính toán, biện luận  Nhiệm vụ chế tạo, lắp ráp, sửa chữa  Nhiệm vụ giải thích  Nhiệm vụ quan sát, dự đoán 1 1 3 Xây dựng hệ thống bài tập theo định hướng phát triển năng lực 1 1 3 1 Khái niệm bài tập vật lí Trong thực tế dạy học, người ta thường gọi một vấn đề hay một câu hỏi cần được giải đáp bằng lập luận logic, suy đoán toán học hay thực nghiệm vật lí trên cơ sở sử dụng các định luật và các phương pháp vật lí học là bài toán vật lí Bài toán vật lí hay đơn giản là bài tập vật lí, là một thành phần hữu cơ của quá trình dạy học vật lí, vì nó cho phép hình thành và làm phong phú các khái niệm vật lí, phát triển tư duy vật lí và thói quen vật dụng kiến thức vật lí vào cuộc sống 1 1 3 2 Vai trò của bài tập vật lí trong quá trình dạy học Trong quá trình dạy học theo định hướng phát triển năng lực, bài tập vật lí có vai trò rất quan trọng Qua việc giải bài tập vật lí học sinh có thể cũng cố cũng như mở rộng kiến thức 9 Giải BTVL là một trong những hình thức tập luyện chủ yếu Trong mỗi tiết học hoạt động giải BTVL tham gia vào quá trình: - Hình thành và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vào thực tiễn - Hình thành kiến thức mới (kể cả cung cấp các kiến thức thực tiễn), ôn tập những kiến thức đã học, củng cố kiến thức cơ bản của bài giảng Một đơn vị kiến thức mới, học sinh chỉ có thể ghi nhớ khi được luyện tập nhiều lần - Phát triển tư duy vật lí: Trong thực tiễn dạy học, tư duy vật lí của học sinh thường hiểu là kĩ năng quan sát hiện tượng vật lí, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ phận thành phần và xác lập ở trong chúng những mối liên hệ giữa các mặt định tính và định lượng của các hiện tượng và của các đại lượng vật lí, đoán trước các hệ quả từ các lí thuyết và áp dụng được kiến thức của mình Trừ một số bài tập đơn giản chỉ đề cập đến một hiện tượng vật lí đa số các hiện tượng nêu lên trong những bài tập là phức tạp Để giải được chúng ta phải phân tích hiện tượng phức tạp ấy thành các bài tập đơn giản Đồng thời thông thường trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể nêu lên trong bài tập, học sinh phải vận dụng các thao tác tư duy để tìm hiểu, giải quyết vấn đề và rút ra kết luận cần thiết Nhờ thế, tư duy được phát triển và năng lực làm việc tự lực của học sinh được nâng cao - Kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng và kĩ xảo, đặc biệt là giúp phát hiện trình độ phát triển trí tuệ, làm bộc lộ những khó khăn, sai lầm của học sinh trong học tập đồng thời giúp họ vượt qua những khó khăn và khắc phục các sai lầm đó - Giúp học sinh vận dụng những kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề thực tiễn, đời sỗng kĩ thuật Tóm lại, bài toán vật lí có tác dụng to lớn trong việc giáo dục, giáo dưỡng và phát triển cho học sinh, vì vậy giáo viên vật lí cần lựa chọn bài toán phù hợp với các đối tượng giỏi, khá, trung bình, yếu để giúp các em ôn tập và vận dụng đạt kết quả tốt nhất 10 1 1 3 3 Quy trình xây dựng hệ thống bài tập theo định hướng phát triển năng lực Quy trình biên soạn câu hỏi/bài tập kiểm tra, đánh giá theo định hướng phát triển năng lực của một chủ đề Bước 1 Xác định chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ Căn cứ vào chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ của môn vật lí và đối chiếu với tài liệu hướng dẫn điều chỉnh nội dung dạy học của bộ GD để xác định chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ của chủ đề Bước 2 Xác định những năng lực có thể đánh giá Căn cứ vào hệ thống năng lực chung và các năng lực chuyên biệt của bộ môn vật lí để xác định những năng lực có thể đánh giá Bước 3 Xây dựng bảng mô tả các mức yêu cầu cần đạt Cơ sở để xây dựng bảng mô tả các mức yêu cầu cần đạt cho mỗi chủ đề là dựa vào tiêu chí hóa chuẩn kiến thức, kỹ năng, thái độ của môn vật lí Bước 4 Xây dựng hệ thống câu hỏi/bài tập + Tìm câu hỏi phù hợp không chỉ với nội dung, kĩ năng, thái độ định kiểm tra đánh giá mà còn phải phù hợp với đối tượng HS và thực tiễn + Xác định loại câu hỏi/bài tập + Viết câu hỏi/bài tập theo đúng mức độ yêu cầu của từng chuẩn gắn với thực tiễn * L ư u ý: M ỗ i câu h ỏ i/bài t ậ p có th ể t ươ ng ứ ng v ớ i 1 ho ặ c 2 chu ẩ n, nh ư ng c ũ ng có th ể ch ỉ th ự c hi ệ n 1 yêu c ầ u nào đ ó trong 1 chu ẩ n Bước 5 Kiểm tra lại hệ thống câu hỏi, bài tập đánh giá theo các mức đã mô tả Bước 6 Chỉnh sửa lại hệ thống câu hỏi/ bài tập đánh giá theo các mức đã mô tả * L ư u ý: B ướ c 5, 6 th ự c hi ệ n trong quá trình biên so ạ n h ệ th ố ng câu h ỏ i/bài t ậ p nh ư ng có th ể không th ể hi ệ n ở v ă n b ả n s ả n ph ẩ m cu ố i cùng [8] 11 1 2 Cơ sở thực tiễn việc xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập vật lí theo định hướng phát triển năng lực 1 2 1 Thực trạng của việc sử dụng bài tập trong quá trình giảng dạy của giáo viên ở trường trung học phổ thông Để có thể đưa ra những kết luận về việc sử dụng hệ thống bài tập theo định hướng phát triển năng lực ở trường THPT Nguyễn Huệ, chúng tôi đã tiến hành điều tra bằng cách trao đổi trực tiếp Căn cứ vào thông tin thu nhận được qua điều tra, chúng tôi rút ra một số nhận xét sau đây: Đối với giáo viên, tất cả các giáo viên vật lí được hỏi ý kiến đều xác định các giờ học cũng như giờ bài tập vẫn chủ yếu thiên về giải các bài tập định lượng trong sách giáo khoa và sách bài tập Hệ thống bài tập truyền thống chủ yếu tiếp cận một chiều, ít thay đổi trong việc xây dựng bài tập, thường là những bài tập đóng, thiếu về tham chiếu ứng dụng, chuyển giao cái đã học sang vấn đề chưa biết cũng như các tình huống thực tiễn cuộc sống, kiểm tra thành tích, chú trọng các thành tích nhớ và hiểu ngắn hạn, quá ít ôn tập thường xuyên và bỏ qua sự kết nối giữa cái đã biết và cái mới, tính tích lũy của việc học không được lưu ý đến một cách đầy đủ… Mặc dù xây dựng hệ thống bài tập theo định hướng phát triển năng lực có những ưu điểm vượt trội hơn như hình thành được cho HS những kĩ năng, kĩ xảo, những kiến thức mới, khả năng vận dụng những kiến thức đã học để giải quyết những vấn đề trong cuộc sống…nhưng do sợ tốn thời gian soạn bài tập, cũng như GV chưa hiểu hết về quá trình xây dựng bài tập theo định hướng phát triển năng lực nên tất cả các GV đều không sử dụng hệ thống bài tập theo định hướng phát triển năng lực Hệ thống bài tập truyền thống theo lối áp đặt đối với HS vẫn còn tồn tại, việc phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS trong việc vận dụng các kiến thức lý thuyết để giải quyết một bài tập hoặc một vấn đề thực tế là rất hạn chế, tạo sức ỳ trong tâm lý tiếp nhận của HS 1 1 2 Nguyên nhân Để tìm hướng khắc phục hạn chế, góp phần phát triển năng lực cho học sinh nhằm nâng cao chất lượng dạy học ở trường THPT Nguyễn Huệ, chúng tôi đã xác định được một số nguyên nhân cơ bản sau: 12 * Về phía giáo viên - Thực tế dạy học cho thấy, với thời gian 45 phút của một tiết học, GV dành thời gian tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh là không nhiều Với khoảng thời gian này GV chỉ đủ để truyền đạt nội dung kiến thức sách giáo khoa, GV khó mà cho HS thảo luận nhóm, giải bài tập hay liên hệ kiến thức liên quan để giải thích các hiện tượng đời sống - Một số GV còn chưa biết đến chương trình dạy học theo định hướng PTNL là như thế nào, nó có vai trò gì, sử dụng nó như thế nào để đạt hiệu quả tốt trong dạy học - Một số GV sợ tốn thời gian để soạn giáo án và bài tập theo định hướng phát triển năng lực * Về phía học sinh - Trình độ, khả năng tự tổng hợp kiến thức của học sinh còn quá yếu Nắm và vận dụng kiến thức của HS còn nhiều hạn chế, không theo kịp chương trình học - Việc giải bài tập đối với các em không quan trọng, chủ yếu là một số bạn làm còn lại là các em chép của nhau 1 2 3 Giải pháp Để khắc phục tình trạng này GV cần nâng cao kĩ năng sử dụng các thiết bị dạy học, công nghệ thông tin trong dạy học để tìm kiếm những thông tin hình ảnh trực quan về vật lí làm phong phú hơn trong cách thể hiện bài tập, tăng cường đọc các tài liệu tham khảo để tìm hiểu ý nghĩa thực tiễn, các ứng dụng của các kiến thức vật lí phổ thông trong cuộc sống, trong kĩ thuật, trong công nghiệp Từ đó xây dựng hệ thống bài tập theo định hướng phát triển năng lực để trong các giờ học vật lí học sinh thấy được vai trò của bộ môn vật lí trong thực tiễn Kết luận chương 1 Để xây dựng hệ thống bài tập chủ đề hiệu ứng Doppler vật lí 12 THPT theo định hướng phát triển năng lực thì trước hết đòi hỏi chúng ta phải nắm cơ sở lí luận liên quan tới vấn đề Cụ thể là chúng ta tìm hiểu việc dạy học theo định hướng phát triển năng lực cũng như xây dựng hệ thống bài tập theo định hướng 13 phát triển năng lực Ngoài ra chúng ta còn tìm hiểu về thực trạng sử dụng hệ thống bài tập ở trường THPT Qua đó chúng ta có cơ sở để xây dựng hệ thống bài tập chủ đề hiệu ứng Doppler một cách cụ thể và hợp lí nhất 14 CHƯƠNG II: HỆ THỐNG BÀI TẬP CHỦ ĐỀ HIỆU ỨNG DOPPLER VẬT LÝ 12 THPT THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC 2 1 Phân tích cấu trúc nội dung phần hiệu ứng Doppler vật lý 12 THPT Hiệu ứng Doppler này không chỉ đúng với sóng âm mà còn đúng với sóng điện từ Tuy nhiên chương trình vật lí THPT chỉ có hiệu ứng doppler đối với sóng âm Do vậy ở chủ đề hiệu ứng Doppler, tôi chỉ đi nghiên cứu sâu về hiệu ứng Doppler đối với sóng âm Hiệu ứng Doppler thuộc chương 3 “Sóng cơ” chương trình vật lí 12 nâng cao Đối với chủ đề này đầu tiên chúng tôi sẽ đi nghiên cứu chuẩn kiến thức, kĩ năng, các khái niệm, đại lượng và công thức được sử dụng trong quá trính phân tích * Chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ  Kiến thức - Nêu được hiệu ứng Doppler là gì - Viết được công thức về sự biến đổi tần số của sóng âm trong hiệu ứng này - Giải thích được nguyên nhân của hiệu ứng Doppler  Kĩ năng - Vận dụng được công thức tính tần số âm mà máy thu ghi nhận được khi nguồn âm chuyển động, máy thu đứng yên và khi nguồn âm đứng yên còn máy thu chuyển động - Vận dụng được kiến thức về hiệu ứng Doppler để giải thích một số hiện tượng thực tế  Thái độ - Yêu thích, tìm hiểu về thế giới xung quanh - Ham hỏi học * Khái niệm - Hiệu ứng Doppler là là một hiệu ứng vật lý đặt tên theo Christian Andreas Doppler, trong đó tần số và bước sóng của các sóng âm, sóng điện từ hay các sóng nói chung bị thay đổi khi mà nguồn phát sóng chuyển động tương đối với người quan sát 15 - Vận tốc tương đối là vận tốc của vật chuyển với khác hệ quy chiếu khác nhau Ở đây ta sử dụng hệ quy chiếu gắn với môi trường - Tốc độ siêu âm là tốc độ chuyển động của vật thể lớn hơn tốc độ âm thanh trong cùng môi trường - Tốc độ thấp là tốc độ chuyển động của vật thể nhỏ hơn tốc độ âm thanh trong cùng môi trường * Đại lượng - v là vận tốc lan truyền của sóng trong môi trường - v D là vận tốc tương đối của người quan sát đối với môi trường, nhận giá trị dương nếu người quan sát tiến lại gần nguồn âm - v S là vận tốc tương đối của nguồn đối với môi trường, nhận giá trị dương nếu nguồn dịch chuyển ra xa đối với người quan sát - f là tần số nguồn âm phát ra - f’ là tần số mà máy thu thu được * Công thức Công thức tính hiệu ứng Doppler đối với các trường hợp: + Nguồn âm chuyển động- người quan sát đứng yên: f '''' ൌ f ୚ ୚േ୚ ౏ Chú ý: Khi nguồn chuyển động về phía máy dò thì tần số sóng sẽ lớn hơn (tiến tới có nghĩa là lớn hơn) Khi đó dấu được dùng là dấu âm (-), ngược lại là dấu (+) + Nguồn âm đứng yên - người quan sát chuyển động : f ᇱ ൌ f ୚േ୚ీ ୚ Chú ý: Khi máy dò chuyển động về phía nguồn thì tần số sóng lớn hơn (tiến tới có nghĩa lớn hơn) thì công thức mang dấu (+), nếu ngược lại thì mang dấu (-) + Nguồn âm chuyển động- người quan sát chuyển động: f ᇱ ൌ f ୚േ୚ీ ୚∓୚ ౏ Trong đó, f’: tần số của máy dò thu được f: tần số phát ra từ nguồn V: vận tốc âm thanh (V= 342 m/s) V D : vận tốc của máy dò 16 V S : vận tốc của nguồn * Nếu nguồn bất động: V S = 0 thì f′ ൌ f ୚േ୚ీ ୚ * Nếu máy dò bất động: V D = 0 thì f ᇱ ൌ f ୚ ୚∓୚ ౏ Dấu (+) và (-) được quy ước giống như ở các phần trên (tiến tới có nghĩa là lớn hơn) + Hiệu ứng Doppler đối với tốc độ thấp f ᇱ ൌ f ቀ1 േ ୚ీ േ୚ ౏ ୚∓୚ ౏ ቁ ൌ f ቀ1 േ ୙ ୚ ܸቁ ൌ ܷ ݅ớ |V ୈ േ V ୗ | + Hiệu ứng Doppler đối với tốc độ siêu âm Nguồn âm chuyển động với tốc độ siêu thanh (V s > V) âm không truyền về phía trước Sóng xung kích 2 2 Hệ thống bài tập phần hiệu ứng Doppler trong chương trình vật lý 12 Bước 1: Xác định chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ * Chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ  Kiến thức - Nêu được hiệu ứng Doppler là gì - Viết được công thức về sự biến đổi tần số của sóng âm trong hiệu ứng này - Giải thích được nguyên nhân của hiệu ứng Doppler  Kĩ năng - Vận dụng được công thức tính tần số âm mà máy thu ghi nhận được khi nguồn âm chuyển động, máy thu đứng yên và khi nguồn âm đứng yên còn máy thu chuyển động - Vận dụng được kiến thức về hiệu ứng Doppler để giải thích một số hiện tượng thực tế  Thái độ - Yêu thích, tìm hiểu về thế giới xung quanh - Ham hỏi học Bước 2 và bước 3 : Thực hiện theo bảng sau 17 Bảng 2 1 Bảng mô tả một số kiến thức cần phát triển bài hiệu ứng Doppler STT Chuẩn KT, KN quy định trong chương trình Mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn KT, KN Các năng lực thành phần liên quan được đánh giá 1 Nêu được hiệu ứng Doppler là gì Viết được công thức về sự biến đổi tần số của sóng âm trong hiệu ứng này [Thông hiểu] Hiệu ứng Doppler là sự thay đổi tần số do máy thu nhận được so với tần số phát ra khi có sự chuyển động tương đối giữa nguồn và máy thu Gọi v là tốc độ của sóng âm khi nguồn đứng yên, máy thu chuyển động với tốc độ v M thì tần số thu được là: f ᇱ ൌ V േ V ୑ V f Trong đó: f’ là tần số máy thu nhận được f là tần số do nguồn phát ra Dấu (+) : khi máy thu chuyển động lại gần nguồn âm Dấu (-) : khi máy thu chuyển động ra xa nguồn âm Khi nguồn âm chuyển động với tốc độ v S đối với máy thu thì tần số thu được: f ᇱ ൌ V V ∓ V ୑ f Dấu (-): khi nguồn âm chuyển động lại gần người quan sát Dấu (+): khi nguồn âm chuyển K1: Trình bày được khái niệm hiệu ứng Doppler, viết được công thức về sự biến đổi tần số của sóng âm trong hiệu ứng này K4: - Lấy được các ví dụ thực tiễn về ứng dụng của hiệu ứng Doppler trong đời sống - Giải thích được một số hiện tượng thực tiễn liên quan đến hiệu ứng Doppler 18 động ra xa người quan sát 2 Giải được các bài tập đơn giản về hiệu ứng Doppler [Vận dụng] Biết cách tính tần số của máy thu và các đại lượng liên quan hiệu ứng Doppler K3+P5: - Giải các bài tập về tính tần số của máy thu và các đại lượng liên quan hiệu ứng Doppler Bước 4: Xây dựng hệ thống bài tập * Bài tập trắc nghiệm K1: Trình bày được kiến thức về các hiện tượng, đại lượng, định luật, nguyên lí vật lí cơ bản, các phép đo, các hằng số vật lí 1 1 1- Hiệu ứng Doppler gây ra hiệu ứng gì sau đây A Chỉ thay đổi cường độ và âm sắc khi nguồn âm chuyển động so với người nghe B Thay đổi độ cao khi nguồn âm chuyển động so với người nghe C Không thay đổi độ cao và cường độ âm khi nguồn âm chuyển động D Thay đổi âm sắc khi người nghe chuyển động lại gần nguồn âm Đáp án: B 1 1 2- Hiệu ứng doppler là: A Sự thay đổi tần số sóng mà máy thu nhận được khi có sự chuyển động tương đối giữa máy thu và nguồn B Sự thay đổi tần số và vận tốc sóng mà máy thu nhận được khi có sự chuyển động tương đối giữa máy thu và nguồn C Sự thay đổi vận tốc sóng mà máy thu nhận được khi có sự chuyển động tương đối giữa máy thu và nguồn D Sự thay đổi phương truyền của sóng mà máy thu nhận được khi có sự chuyển động tương đối giữa máy thu và nguồn Đáp án: A 1 1 3 - Hiệu ứng Doppler gây ra hiện tượng gì sau đây? 19 A Không xảy ra hiện tượng gì khi nguồn âm chuyển động so với người nghe B Không xảy hiện tượng khi người nghe chuyển động so với nguồ âm C Thay đổi âm sắc của âm khi người nghe chuyển động lại gần nguồn âm D Thay đổi cả độ cao và cường độ âm khi nguồn âm chuyển động Đáp án: D 1 1 4 - Trong trường hợp nào sau đây thì âm do máy thu ghi nhận được có tần số lớn hơn tần số của âm do nguồn âm phát ra? A Nguồn âm chuyển động ra xa máy thu đứng yên B Khi khoảng cách giữa nguồn âm và máy thu không đổi C Máy thu chuyển động lại gần nguồn âm đứng yên D Máy thu chuyển động ngược và cùng tốc độ với nguồn âm Đáp án: C 1 1 5 - Khi nguồn âm và máy thu đi ra xa nhau thì tần số f’ máy thu nhận được là: A f ’ ݂൐ B f ’ ൒ f C f ’ ݂൏ D f ’ ൌ f Đáp án: C 1 1 6 - Khi nguồn âm chuyển động lại gần máy thu thì máy thu nhận được âm có tần số A Tăng B Giảm C Lúc đầu tăng sau lại giảm D Lúc đầu giảm sau tăng Đáp án: A 1 1 7- Khi nguồn âm và máy thu đều chuyển động xa ra nhau thì tần số mà máy thu nhận được sẽ A Máy thu nhận được tần số nhỏ hơn tần số của máy phát B Máy thu nhận được tần số lớn hơn tần số của máy phát C Máy thu nhận được tần số bằng tần số của máy phát D Máy thu nhận được tần số nhỏ hơn hoặc bằng tần số của máy phát Đáp án: A 20 1 1 8- Khi nguồn âm và máy thu chuyển động lại gần thì: A f ’ ൌ ୴ା୳ ’ ୴ି୳ f B f ’ ൌ ୴ି୳ ’ ୴ା୳ f C f ’ ൌ ୴ା୳ ୴ି୳ ’ f D f ’ ൌ ୴ି୳ ୴ା୳ ’ f Đáp án: A 1 1 9 - Công thức tổng quát của hiệu ứng Doppler A f ’ ൌ ୴േ୴ ౩ ୴േ୴ ౉ f B f ’ ൌ ୴േ୴ ౩ ୴ି୴ ౉ f C f ’ ൌ ୴േ୴ ౩ ୴ା୴ ౉ f D f ’ ൌ ୴േ୴ ౉ ୴∓୴ ౩ Đáp án: A K3: Sử dụng được kiến thức vật lí để thực hiện các nhiệm vụ học tập 1 3 1- Một ô tô đang chạy trên đường với tốc độ 36km/h Ô tô phát ra một âm có tần số 500hz, người cảnh sát đứng phía trước nghe được âm có tần số Biết vận tốc truyền âm là 340m/s A 514,7 Hz B 542,24 Hz C 524,7 Hz D 517,4 Hz Đáp án: A 1 3 2- Một cảnh sát giao thông đứng đo tần số tiếng còi của một ô tô Khi ô tô chuyển động thẳng đều lại gần thiết bị đang đứng yên thì thiết bị đo được tần số âm là 724Hz, còn khi ô tô chuyển động thẳng đều với cùng tốc độ đó ra xa thiết bị thì thiết bị đo được tần số âm là 606 Hz Biết ô tô và thiết bị luôn cùng nằm trên một đường thẳng, tần số của còi ô tô phát ra là không đổi và tốc độ truyền âm trong môi trường bằng 340 m/s Vận tốc của ôtô và tần số riêng của tiếng còi là: A v ≈ 35 m/s;f 0 =600Hz B v≈25m/s;f 0 =620Hz C v ≈ 40 m/s;f 0 =680Hz D v ≈ 30 m/s;f 0 =660Hz Đáp án: D 1 3 3- Một người đứng ở ngã tư đường nghe tiếng còi xe cấp cứu đang chạy đến mình với tần số 345Hz Sau khi chiếc xe chạy qua và bắt đầu chuyển động ra xa người đó thì người đó nghe được tiéng còi có tần số 325Hz Biết tốc độ âm là 343m/s Coi chuyển động của xe là đều Xác định vận tốc chuyển động của xe dối với người đó là: A 10,21m/s B 10,12m/s C 10,23m/s D 10,32m/s Đáp án: C 21 1 3 4- Trên một đường ray thẳng nối hai thiết bị phát âm P và thiết bị thu âm T, người ta cho thiết bị P chuyển động với vận tốc 20m/s lại gần thiết bị T đứng yên Biết âm do thiết bị P phát ra có tần số 1136Hz, vận tốc âm trong không khí là 340m/s Tần số âm mà thiết bị thu được là : A 1225Hz B 1207Hz C 1073Hz D 1215Hz Đáp án: B 1 2 5- Tiếng còi có tần số 9000Hz phát ra từ một ô tô đang chuyển động tiến lại gần bạn với tốc độ 10m/s, tốc độ âm trong không khí là 330m/s Khi đó bạn nghe được âm có tần số là: A 919,69Hz B 915,59Hz C 873,25 Hz D 873,52Hz Đáp án: D 1 3 6 - Một cái còi đứng yên phát ra sóng âm có tần số 1000Hz, lấy tốc độ truyền âm trong không khí là 330m/s Một người chuyển động lại gần cái còi với tốc đô 36km/h Tần số mà người này nghe được trực tiếp từ còi phát ra là: A 1030,3Hz B 970Hz C 1031,25Hz D 970,6Hz Đáp án: A 1 3 7 - Tiếng còi có tần số 950Hz phát ra từ một ô tô đang chuyển động tiến ra xa bạn với tốc độ 10m/s, vận tốc âm trong không khí là 330m/s Khi đó bạn nghe được âm có tần số là: A 912,12Hz B 921,21Hz C 1023,30Hz D 1029,25Hz Đáp án: B 1 3 8- Một cái còi đứng yên phát ra sóng âm có tần số 700Hz, lấy tốc độ truyền âm trong không khí là 330m/s Một người chuyển động ra xa cái còi với tốc độ 36km/h Tần số mà người nghe này nghe được phát ra từ cái còi là: A 687,87Hz B 678,78Hz C 721,12Hz D 712,21Hz Đáp án: B 1 3 9- Một người ở một bên đường dùng còi điện phát ra âm có tần số 1000Hz hướng về một chiếc ô tô đang chuyển động về phía mình với tốc độ 10m/s Sóng âm truyền trong không khí với tốc độ 340m/s Tần số âm phản xạ từ ô tô mà người đó nghe được là: 22 A 1060Hz B 1030Hz C 970Hz D 1300Hz Đáp án: A 1 3 10 - Tần số do một thiên hà phát ra là λ=513nm, tần số đo được ở trái đất thấp hơn 12nm Tìm vận tốc của thiên hà A v = 7 10 6 (m/s) B v = 7,1 10 6 (m/s) C v = 7 10 7 (m/s) D v =7,1 10 7 (m/s) Đáp án: A 1 3 11- Một tàu hỏa chuyển động với vận tốc 10 m/s hú một hồi còi dài khi đi qua trước mặt một người đứng cạnh đường ray Biết người lái tàu nghe được âm thanh tần số 2000 Hz Hỏi người đứng cạnh đường ray lần lượt nghe được các âm thanh có tần số bao nhiêu? A 1942,86 Hz và 2060,60 Hz B 2060,60 Hz và 1942,86 Hz C 2058,82 Hz và 2060,6 Hz D 2058,82 Hz và 1942,86 Hz Đáp án: B 1 3 12- Khi nguồn âm chuyển động thẳng đều lại gần thiết bị đang đứng yên thì thiết bị đo được tần số âm là 724 Hz, còn khi nguồn âm chuyển động thẳng đều với cùng tốc độ đó ra xa thiết bị thì thiết bị đo được tần số âm là 606 Hz Tốc độ truyền âm trong môi trường bằng 338 m/s Tốc độ của nguồn âm này là: A v ≈ 30 m/s B v ≈ 25 m/s C v ≈ 40 m/s D v ≈ 35 m/s Đáp án: A 1 3 14 - An đi xe máy với vận tốc 20 m/s và nghe thấy tiếng còi do xe máy mình phát ra là 4 kHz Nếu Bình đi ôtô với vận tốc 30 m/s theo tất cả các hướng thì có thể nghe được tiếng còi xe máy có tần số lớn nhất và nhỏ nhất bằng bao nhiêu (đây là 2 tần số f’ min và f’ max )? A 3444,4 Hz và 4343,2 Hz C 3444,4 Hz và 4525 Hz B 4111,1 Hz và 4343,2 Hz D 4625 Hz và 4111,1 Hz Đáp án: C 23 1 3 15 - Xe máy A chuyển động với vận tốc 20 m/s bấm hồi còi dài và đi ngược chiều xe máy B, người đi xe máy B nghe thấy 2 tần số 1200 Hz và 1000 Hz Tìm vận tốc xe máy A 18 m/s B 16 m/s C 13 m/s D 11 m/s Đáp án: D 1 3 16- Một ôtô chuyển động với vận tốc Vs = 15 m/s Tỷ số tần số nhỏ nhất và lớn nhất của tiếng còi phát ra từ ôtô mà người đi xe máy nghe được là 9/10 Tìm vận tốc xe máy A 2 m/s B 16 m/s C 3 m/s D 7 m/s Đáp án: C 1 3 17- Khi nguồn âm chuyển động với vận tốc siêu thanh, các vật sẽ rung động mạnh khi : A Sóng kích thích truyền qua B Sóng điện từ truyền qua C Sóng xung kích truyền qua D Sóng ngang truyền qua Đáp án: B 1 3 18- Tàu hỏi chuyển động với vận tốc 50 (km/h) và một người quan sát đứng yên Khi chạy qua người quan sát tàu kéo hồi còi Người quan sát có cảm giác gì về âm thanh khi tàu chạy vượt qua A Người quan sát cảm giác âm tăng lên đột ngột B Người quan sát cảm giác âm trầm xuống đột ngôt C Người quan sát cảm giác âm không thay đổi D Người quan sát cảm giác âm biến thiên Đáp án: B K4: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải pháp, đánh giá giải pháp…) kiến thức vật lí vào các tình huống thực tiễn 1 4 1- Khi còi xe cấp cứu chuyển động lại chúng ta thì chúng ta thu nhận được âm có tần số A Tăng B Giảm 24 C Lúc đầu tăng sau lại giảm D Lúc đầu giảm sau tăng Đáp án: B 1 4 2- Người đứng yên, quay tròn đều một nguồn âm bằng sợi dây a) Vì sao người đứng yên trong vòng quay nghe âm phát ra từ nguồn âm có độ cao không đổi? A Nguồn âm chuyển động lại gần B Nguồn âm chuyển động ra xa C Khoảng cách giữa người và nguồn âm không đổi D Nguồn âm chuyển động lúc gần, lúc xa Đáp án: C b) Vì sao người quan sát đứng yên ngoài vòng quay nghe âm phát ra từ nguồn âm có độ cao thay đổi khi nguồn âm quay? A Nguồn âm chuyển động lại gần B Nguồn âm chuyển động ra xa C Khoảng cách giữa người và nguồn âm không đổi D Nguồn âm chuyển động lúc gần, lúc xa Đáp án: D 1 4 3- Máy bắn tốc độ dựa trên cơ chế của hiệu ứng: A Doppler B Hall C Nhà kính D Nhiệt điện Đáp án: A 1 4 4- Ứng dụng nào sau đây không phải là ứng dụng của hiệu ứng Doppler? A Máy siêu âm B Máy bắn tốc độ C Máy nội soi D Máy dò tìm Đáp án: C 25 P6 : Chỉ ra được điều kiện lí tưởng của hiện tượng vật lí 2 6 1- Điều kiện xảy ra hiệu ứng Doppler A Nguồn sóng tạo ta các sóng có tần số không ổn định B Nguồn sóng tạo ta các sóng có tần số không ổn định và bước sóng ổn định C Nguồn sóng tạo ta các sóng có tần số ổn định D Nguồn sóng tạo ta các sóng có tần số ổn định và bước sóng không ổn định Đáp án: C C1: Xác định được trình độ hiện có về kiến thức, kĩ năng , thái độ của cá nhân trong học tập vật lí 4 1 1- Lần đầu tiên đề xuất hiệu ứng Doppler: A 1845 B 1892 C 1842 D 1847 Đáp án: C 4 1 2- Siêu âm Doppler có mấy loại: A 4 B 3 C 2 D 5 Đáp án: A * Bài tập tự luận K1: Trình bày được kiến thức về các hiện tượng, đại lượng, định luật, nguyên lí vật lí cơ bản, các phép đo, các hằng số vật lí 1 1 1- Hãy nêu định nghĩa hiệu ứng doppler Trả lời: Hiệu ứng Doppler là một hiệu ứng vật lý, đặt tên theo Christian Andreas Doppler, trong đó tần số và bước sóng của các sóng âm, sóng điện từ hay các sóng nói chung bị thay đổi khi mà nguồn phát sóng chuyển động tương đối với người quan sát 1 1 2- Viết công thức tổng quát của hiệu ứng Doppler a) Khi nguồn âm chuyển động, người quan sát đứng yên b) Khi nguồn âm đứng yên, người quan sát chuyển động Trả lời: a) f ᇱ ൌ f ୚ ୚േ୚ ౏ b) f ᇱ ൌ f ୚േ୚ీ ୚ K3: Sử dụng được kiến thức vật lí để thực hiện các nhiệm vụ học tập 26 1 3 1- Một cái loa có tần số 1000Hz tiến về phía người quan sát với tốc độ 59km/h Hỏi người quan sát nhận được âm có tần số bao nhiêu ? Cho vận tốc truyền âm trong không khí là 340m/s Trả lời: Nguồn âm chuyển động lại gần người quan sát đứng yên f ᇱ ൌ ୴ ୴ି୴ ౩ f ൌ ଷସ଴ ଷସ଴ି ఱవ య,ల ൌ 1050ሺhzሻ 1 3 2- Một vật phát sóng siêu âm có tần số 22KHz đặt trên xe chạy với tốc độ bao nhiêu theo hướng ra xa hay đến gần thì tai người quan sát bắt đầu nghe được tiếng còi ? Biết tai người cảm nhận được sóng âm có tần số từ 20Hz đến 20KHz Trả lời: Trường hợp nguồn âm chuyển động ra xa người quan sát đứng yên s S v f '''' 21 f '''' f v ( 1) v ( 1) 340 17(m / s) v v f 20         1 3 3- Để đo tốc độ của ôtô, người ta dùng máy bắn tốc độ Máy phát siêu âm tần số f 1 = 32KHz hướng về phía ôtô đang tiến về phía người Sóng phản xạ từ ôtô mà máy đo thu được là f 2 = 34KHz Xác định tốc độ và hướng chuyển động của ôtô Biết tốc độ âm trong không khí là 330m/s Trả lời: Máy thu được sóng có tần số lớn hơn khi phát ra nên ôtô chuyển động lại gần máy thu * Sóng từ máy đo đến ôtô : Ôtô nhận được sóng có tần số f’: f ᇱ ൌ ୴ା୳ ୴ f ଵ * Sóng từ ôtô phản xạ lại máy đo : Máy thu nhận được sóng có tần số f 2 f ଶ ൌ v v െ u f ᇱ ൌ v v െ u v ൅ u v f ଵ ൌ v ൅ u v െ u f ଵ Suy ra: u ൌ ୤ మି ୤ భ ୤ మ ା ୤ భ v ൌ ଷସିଷଶ ଷସାଷଶ 330 ൌ 10ሺ m/s) 1 3 4- Máy nghe nhạc phát ra từ máy phát có tần số 1020Hz về phía một ô tô đang đi ra xa Máy được âm phản xạ với tần số 960Hz Tính tốc độ chuyển động của ô tô Biết tốc độ truyền âm trong không khí là 330m/s Trả lời: * Sóng từ máy đo đến ôtô : Ôtô nhận được sóng có tần số f’ f ᇱ ൌ v െ u v f ଵ * Sóng từ ôtô phản xạ lại máy đo : Máy thu nhận được sóng có tần số f 2 : 27 f ଶ ൌ v v ൅ u f ᇱ ൌ v v ൅ u v െ u v f ଵ ൌ v െ u v ൅ u f ଵ Suy ra : u ൌ ୤ భି ୤ మ ୤ భ ା୤ మ v ൌ ଵ଴ଶ଴ିଽ଺଴ ଵ଴ଶ଴ାଽ଺଴ 330 ൌ 10ሺ m/s) 1 3 5- Cho vận tốc truyền âm là 340(km/h) Nguồn âm phát ra âm có tần số 500Hz, tiến dần lại người quan sát với vận tốc 200(km/h) Hỏi người này nghe âm có tần số bao nhiêu? Trả lời: Tần số âm nghe được là: f 2 = ଵ ଵି ౬భ ౬ f ଵ ൌ ଵ ଵି మబబబబబ యలబబ యరబ 500 ൌ 600ሺHzሻ 1 3 6- Một máy bay với vận tốc 200(m/s) Hỏi độ cao của tiếng rít thay đổi bao nhiêu lần khi máy bay bay qua đầu người quan sát đang đứng yên? Cho vận tốc truyền âm là 333(m/s) Trả lời: Khi nguồn âm tiến lại gần người quan sát: f 2 = ୴ ୴ି୴ భ f ଵ ൌ ଷଷଷ ଷଷଷିଶ଴଴ f ଵ ൌ 2,5f ଵ Khi nguồn âm tiến xa người quan sát: : f ଶ ’ = ୴ ୴ା୴ భ f ଵ ൌ ଷଷଷ ଷଷଷାଶ଴଴ f ଵ ൌ 0,625f ଵ Số lần thay đổi tần số âm: ୤ మ ୤ మ ’ ൌ ଶ,ହ ଴,଺ଶହ ൌ 4 ሺlầnሻ 1 3 8- Biết tần số âm ngưỡng khả thính của tai người là 20 ÷ 20000 Hz Còi có tần số siêu âm 22(kHz) đặt trên xe với vận tốc là bao nhiêu để ta nghe được tiếng còi? Cho vân tốc truyền âm là 340 (m/s) Trả lời: Do hiệu ứng doppler, xe chạy ra xa thì tần số giảm nếu giảm xuống tần số f 2 = 20000(Hz) thì tai bắt đầu nghe được Khi xe chạy ra xa ta có: f 2 = ୴ ୴ା୴ భ f ଵ => v ଵ ൌ ቀ ୤ భ ୤ భ െ 1ቁ v ൌ ቀ ଶଶ଴଴଴ ଶ଴଴଴଴ െ 1ቁ 340 ൌ 34 (m/s) 1 3 9 - Một con chim bay theo hướng tới vuông góc bức tường có đặt máy thu với vận tốc 6(m/s) Chim phát ra siêu âm có tần số 4,5 104 (Hz) Hỏi máy thu nhận được âm có tần số bao nhiêu? Cho vận tốc truyền âm có tần số 340(m/s) Trả lời: Bức tường là máy thu nhận âm có tần số: f ଶ ൌ ୴ ୴ି୴ భ f ଵ 28 1 1 10- Để đo vận tốc ô tô cảnh sát giao thông dùng máy đo tốc độ phát tần số 30(kHz) hướng vào ô tô Sóng phản xạ lên ô tô và máy thu của trạm ghi nhân được tần số f ଵ ’ Xác định vận tốc của ô tô? a) ô tô tiến dần về trạm , f ଵ ’ ൌ 35ሺkHzሻ b) ô tô chạy ra xa trạm, f ଵ ’ ൌ 23ሺkHzሻ Trả lời: a) Ta có: f ଵ ’ ൌ ୴ା୴ మ ୴ି୴ మ f ଵ => v ଶ ൌ ୤ భ ’ି ୤ భ ୤ భ ’ ା୤ భ v ൌ ଷହିଷ଴ ଷହାଷ଴ 340 ൎ 26 (m/s) b) Nếu xe chạy ra xa trạm tức là v2< 0, tức là: f ଵ ’ ൌ ୴ି୴ మ ୴ା୴ మ f ଵ ൌ൐ v ଶ ൌ ୤ భି ୤ భ ’ ୤ భ ା୤ భ ’ v ൌ ଷ଴ିଶଷ ଷ଴ାଶଷ 340 ൌ 45 (m/s) 1 1 11- Một người cảnh sát giao thông đứng bên đường dùng một còi điện phát ra có tần số 1020Hz hướng về phía ô tô đang chạy lại phía mình với vận tốc 36km/h Biết vận tốc truyền âm trong không khí là 340m/s Xác định tần số âm của tiếng còi mà người ngồi trong xe nghe được và tần số âm của tiếng cói phản lại từ chiếc ô tô mà người cảnh sát nghe được Trả lời: Tần số âm của còi mà người ngồi trong xe nghe được: f ’ ൌ ୴ା୴ ౉ ୴ f ൌ 1050ሺHzሻ Tần số âm của còi phản xạ từ ô tô mà người cảnh sát nghe được: f ’’ ൌ ୴ ୴ି୴ ౩ f ’ ൌ 1082Hzሻ 1 3 12- Một người đang ngồi trên ô tô khách đang chạy với tốc độ 72km/h nghe tiếng còi phát ra từ ô tô tải Tần số âm nghe được khi hai ô tô chuyển động lại gần cao gấp 1,2 lần tần số âm khi hai xe ô tô chạy xa nhau Biết tốc độ âm thanh là 340m/s Tính tốc độ của ô tô tải Trả lời: Khi hai ô tô lại gần nhau f ’ ൌ ୴ା୴ ౡ ୴ି୴ ౪ f ; khi hai ô tô chuyển động xa nhau: f ’’ ൌ v െ v ୩ v ൅ v ୲ f 29 => ୤ ’ ୤ ’’ ൌ 1,2 ൌ ౬శ౬ ౡ ౬ష౬ ౪ ౬ష౬ ౡ ౬శ౬ ౪ ൌ ଷ଺଴ ଷସ଴ାଷ଺଴୴ ౪ ଷଶ଴ ଷସ଴ିଷଶ଴୴ ౪ => v t = 10,97(m/s) 1 3 13- Một máy đo tần số âm chuyển động với vận tốc u đên gần một nguồn đang phát ra âm với tần số âm f 0 , máy đo được âm có tần số f 1 = 630Hz Khi máy đo chạy ra xa nguồn âm với vận tốc trên thì tần số đo được là f 2 = 560 Hz Tính u và f 0 Biết vận tốc truyền âm trong không khí lầ 340m/s Trả lời: Khi máy đo chuyển động lại gần: f 1 = ୴ା୳ ୴ f Khi máy đo chuyển động ra xa nguồn âm: f 2 = ୴ି୳ ୴ f => ୤ భ ୤ మ ൌ 1,125 ൌ ୴ା୳ ୴ି୳ => u= ሺଵ,ଵଶହିଵ ሻ୴ ଵ,ଵଶହାଵ = 20(m/s) ; f 0 = ୴ ୴ା୳ f ଵ = 595(Hz) 1 3 14- Một máy dò tốc độ đang đứng yên phát sóng âm có tần số 150(KHz) về phía một ô tô đanng chuyển dộng lại gần nó với tốc độ 45m/s, biết vận tốc truyền âm trong không khí là 340m/s Hỏi tần số mà máy dò tốc độ đo được là bao nhiêu? Trả lời: Khi xe chuyển động lại gần còi tần số âm xe nhận được là: f ’ ൌ ୴ା୴ ౉ ୴ f Âm này đến xe và bị phản xạ có tần số f 1 =f ’ Tần số f1 đóng vai trò là một nguồn âm chuyển động lại gần máy dò với tốc độ v s = v M Khi đó tần số máy dò thu được là: f 2 = ୴ ୴ି୴ ౩ f ଵ ൌ ୴ ୴ି୴ ౉ f ଶ ൌ ቀ ୴ା୴ ౉ ୴ ቁ f ୴ ୴ି୴ ౉ ൌ ୴ା୴ ౉ ୴ି୴ ౉ ଷସ଴ାସହ ଷସ଴ିସହ 150 ൎ 195,8 ሺKHzሻ 1 3 15- Trên một đường ray thẳng một nguồn âm chuyển động đều với tốc độ 30 m/s, phát ra âm với tần số xác định và một máy thu âm đứng yên Biết âm truyền trong không khí với tốc độ 340 m/s Khi nguồn âm lại gần thì máy thu đo được tần số âm là 740 Hz Tính tần số của âm mà máy thu đo được khi nguồn âm ra xa máy thu Trả lời: Ta có: f ’ ൌ ୴ି୴ ౩ ୴ f ; f ’’ ൌ ୴ା୴ ౩ ୴ f 30 ൌ൐ f ’’ ൌ v െ v ୱ v ൅ v ୱ f ’ ൌ 340 െ 30 340 ൅ 30 740 ൌ 620ሺHzሻ K4: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải pháp, đánh giá giải pháp…) kiến thức vật lí vào các tình huống thực tiễn 1 4 1- Khi một chiếc xe (hay một nguồn phát tiếng động) đi về phía bạn, bạn sẽ cảm thấy tiếng của nó mạnh dần lên và khi nó vượt qua rồi chạy ra xa khỏi bạn thì bạn sẽ thấy tiếng của nó giảm dần đi Tại sao nguồn phát ra tiếng động (tiếng xe chạy) không đổi nhưng tai bạn lại nghe thấy sự thay đổi của tiếng động đó hay không? Trả lời: Nguồn phát ra nó tiến đền gần bạn hoặc bạn đi về phía phát ra tiếng động thì cường độ của nó sẽ có vẻ như tăng lên hơn cường độ thật sự của nó Nếu bạn đi ra xa khỏi nguồn phát ra tiếng động hoặc nếu như nó đi ra xa khỏi bạn, Doppler cho rằng âm thanh mà bạn nghe được có vẻ như có cường độ thấp hơn cường độ thật sự của nó 1 4 2 - Hãy nêu một số ứng dụng của hiệu ứng Doppler trong y học? Trả lời: - Pulse wave Doppler giúp xác định vị trı́ để đo tốc độ dòng chảy ở các van và buồng tim - Siêu âm Doppler có thể được sử dụng ở trẻ sơ sinh để khảo sát bệnh tim bẩm sinh - Trong ung thư, kỹ thuật Doppler có tiềm năng lớn trong chẩn đoán khối u không xâm hại P2+ X8: Thảo luận nhóm 2 2 1- Hiệu ứng Doppler là một hiện tượng vật lý phổ biến và có thể dễ dàng quan sát được ngay trong cuộc sống bình thường Vậy các em hay liên hệ thực tiễn để chỉ ra một hiện tượng tự nhiên mà qua đó chúng ta có thể hiểu hơn về hiệu ứng nay Trả lời: Sự chuyển động của chú bọ hung trên mặt nước 31 2 3 Thiết kế giáo án bài “ Hiệu ứng Doppler” vật lí 12 nâng cao có sử dụng hệ thống bài tập theo định hướng phát triển năng lực Bài 18: HIỆU ỨNG DOPPLER I Mục tiêu bài hoc 1 Kiến thức Nhận biết được thế nào là hiệu ứng Doppler Giải thích được nguyên nhân của hiệu ứng Doppler 2 Kĩ năng Vận dụng được công thức tính tần số âm mà máy thu ghi nhận được khi nguồn âm chuyển động, máy thu đứng yên và khi nguồn âm đứng yên còn máy thu chuyển động 3 Liên hệ thực tế - Ứng dụng của hiệu ứng Doppler trong đời sống kĩ thuật (trong giao thông dùng để đo vận tốc ở máy bắn tốc đô, trong y học dùng để siêu âm, chuẩn đoán…) 4 Phát triển năng lực chuyên biệt  K1: Trình bày được khái niệm hiệu ứng Doppler, công thức tính hiệu ứng Doppler đối với từng trường hợp  K2: Trình bày được mối liên hệ giữa cường độ âm, độ cao của âm với tần số  K3+P5: Vận dụng được các công thức để giải bài tập liên quan tới các đại lượng có trong công thức của hiệu ứng Doppler  K4: Vận dụng kiến thức vật lí về thay đổi tần số khi ng

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHỦ ĐỀ “HIỆU ỨNG DOPPLER” VẬT LÍ 12 THPT THEO DINH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC - Full 10 điểm

Thông tin tài liệu

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan