Vận Dụng Kiến Thức Liên Môn Tìm Hiểu Nhứng Ứng Dụng Của Chủ Đề Cơ Học Trong Đời Sống Nhằm Tăng Khả Năng Tự Học, Tự Nghiên Cứu Và Khả Năng Sáng Tạo Của Học Sinh Trong Bộ Môn Vật Lý Và Thực Tiễn.pdf

SỞ GD&ĐT TỈNH TUYÊN QUANGTrường THPT Chuyên Tuyên Quang

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

- -ĐỀ TÀI

Vận dụng kiến thức liên môn tìm hiểu nhứng ứng dụng của chủ đề cơ họctrong đời sống nhằm tăng khả năng tự học, tự nghiên cứu và khả năng

sáng tạo của học sinh trong bộ môn Vật Lý và thực tiễn

Người thực hiện: Nguyễn Thị Thuần YênNăm học 2019-2020

MỤC LỤC

TrangA MỞ ĐẦU

I Lí do chọn đề tài………… ……… 3

II Mục đích nghiên cứu 4

III Đối tượng nghiên cứu 4

IV Kế hoạch nghiên cứu 4

V Phương pháp nghiên cứu……… ………10

B NỘI DUNGI Cơ sở lí thuyết ……… ….…11

Phần I: Động học chất điểm……… 11

Phần II: Động lực học chất điểm ……….22

Phần III: Tĩnh học vật rắn…… ………

II Thực trạng ……… … 43

III Các sáng kiến đã được sử dụng để giải quyết vấn đề 45

IV Đánh giá hiệu quả của sáng kiến đối với hoạt động giáo dục………… 49

C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊI Kết luận 51

II Kiến nghị 52

Tài liệu tham khảo 53

Vật lí là một bộ môn có tính ứng dụng cao, là nền tảng chủ yếu của hầu hếtthành tựu khoa học kĩ thuật Mỗi chuyên đề vật lí được giảng dạy cho học sinh đềuvô cùng thiết thực với đời sống, đặc biệt với các em học sinh có dự định đi theohướng khoa học kĩ thuật Trong đó, cơ học có lẽ là một chuyên đề thú vị nhất vàmang tính ứng dụng cao nhất trong cuộc sống Tuy nhiên, do đặc thù của phương ánthi trắc nghiệm, những bài toán về các vấn đề cơ học trở nên vô cùng khô khan vàhàn lâm, đôi khi còn là thủ thuật Việc chỉ áp dụng những công thức giải nhanh đểlàm trắc nghiệm khiến các em học sinh không hiểu rõ vấn đề, không biết giải thíchcác hiện tượng thực tế, thậm chí dẫn đến lối học gò bó thụ động, kém sáng tạo Đâylà điều đi ngược lại với mục tiêu giảng dạy của ngành giáo dục nói chung và bộ mônvật lí nói riêng.

Trước thực tế đó, tôi chọn đề tài “Vận dụng kiến thức liên môn tìm hiểu nhứng ứng

dụng của chủ đề cơ học trong đời sống nhằm tăng khả năng tự học, tự nghiên cứu và khả năng sáng tạo của học sinh trong bộ môn Vật Lý và thực tiễn” nhằm tìm ra

những biện pháp phù hợp để các em học sinh không chỉ có thể hiểu kiến thức này mà còn áp dụng một cách phù hợp và có ích, từ đó giúp các em thêm yêu thích môn vật lí và góp phần hoàn thiện nền giáo dục Việt Nam.

Mục đích nghiên cứu:

Cơ học là một chủ đề vô cùng thú vị và thiết thực, song không phải học sinhnào cũng hiểu về cơ học và các ứng dụng của nó trong cuộc sống, đặc biệt là vềcácloại chuyển động và các lực cơ bản Vì vậy, tôi đưa ra sáng kiến kinh nghiệm nàykhông chỉ nhằm giúp các em học sinh hiểu thêm được về chuyên đề sóng ánh sáng,mà còn tạo cho các em một phương pháp học tập khoa học cho sau này.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu :

- Đối tượng nghiên cứu: Học sinh THPT

- Phạm vi nghiên cứu: Các ứng dụng của quang lí bao gồm sóng ánh sáng và lượngtử ánh sáng trong thực tế và phương pháp học tập bộ môn phần cơ học.

Kế hoạch nghiên cứu:1 Thiết kế dự án

a) Mô tả ngắn gọn về kế hoạch

“Vận dụng kiến thức liên môn tìm hiểu nhứng ứng dụng của chủ đề cơ học trong

đời sống nhằm tăng khả năng tự học, tự nghiên cứu và khả năng sáng tạo của họcsinh trong bộ môn Vật Lý và thực tiễn” là kế hoạch được thực hiện nhằm cải thiện

kiến thức lý thuyết và ứng dụng kiến thức về các loại chuyển động, các loại lực cơhọc trong đời sống cho học sinh lớp 10

Kế hoạch này do giáo viên Nguyễn Thị Thuần Yên và học sinh lớp 10 chuyênToán Trường THPT Chuyên Tuyên Quang thực hiện

Kế hoạch được thực hiện trong thời gian từ 01/01/2021 đến 10/02/2018 Địa điểm thực hiện dự án tại thành phố Tuyên Quang, tỉnh Tuyên Quang.

Khi thực hiện kế hoạch này, học sinh sẽ tìm hiểu một số ứng dụng của các loạichuyển động cơ học, các loại lực cơ bản, một vài định luật vật lý và những ảnhhưởng của chúng tới cuộc sống mà ta vẫn quan sát thấy hàng ngày.

Qua kế hoạch này, học sinh có cơ hội được vận dụng kiến thức đã học trong nhàtrường vào cuộc sống thực tế, được rèn luyện kĩ năng hoạt động nhóm, hoạt động xãhội, kĩ năng sử dụng công nghệ thông tin và các phương tiện kĩ thuật mới.

b) Nhóm học sinh tham gia thực hiện

2 Quy trình thực hiện

Thời gian thực hiện (khoảng 03 tháng, kết thúc chậm nhất là vào ngày 31/ 11 /2019)

 Ngày bắt đầu dự án: 01/ 07/2019 Ngày kết thúc dự án: 31 /10/2019 Thời gian thực hiện: 100 ngày

Chuẩn bị thực hiện dự án

2 ngày Hoạt động của giáo viên: Thông qua mục đích dự án; Chia

nhóm và giao nhiệm vụ cho các nhóm; Tổ chức thảo luận đểthống nhất kế hoạch hoạt động; Định hướng nguồn tài liệu vàthống nhất địa điểm thực hiện dự án; Trình kế hoạch cho Bangiám hiệu phê duyệt; Liên hệ tới các cơ quan, tổ chức có liênquan đến dự án.

Hoạt động của học sinh: Báo cáo bằng văn bản sự phân công

nhiệm vụ cụ thể cho từng thành viên trong nhóm; Xây dựng

khung kế hoạch công việc cần thực hiện; Báo cáo dự kiến thờigian hoàn thành của nhóm.

Khởiđộng dự

2 ngày

Hoạt động của giáo viên: Thông báo tới học sinh và giáo viên

bộ môn có liên quan; Thông báo tới gia đình phụ huynh có họcsinh tham gia.

Hoạt động của học sinh: Học sinh đăng kí thực hiện các nhiệm

vụ được giao.

Hoạt động của giáo viên:

- Thực hiện dự án theo kế hoạch đã đề ra.

- Theo dõi tiến trình thực hiện nhiệm vụ của cá nhân, của nhóm.Hướng dẫn học sinh cách khai thác thông tin cho hiệu quả Tậphuấn các kỹ năng hỗ trợ học sinh thực hiện dự án (Phần mềmphotostory; microsoft powerpoint; mindmap…)

Hoạt động của học sinh: Cá nhân tiến hànhthu thập thông tin, điều

tra tìm hiểu thực tế, thảo luận và hoàn thành nhiệm vụ củanhóm.Ghi âm, chụp ảnh, quay phim thực tế Xử lí số liệu thông tinđã lấy được.

Trìnhbày sản

2 ngày Hoạt động của giáo viên: Hướng dẫn học sinh trình bày thành

sản phẩm sao cho khoa học, sinh động, dễ hiểu trên cơ sở ýtưởng của các em đã có.

Hoạt động của học sinh: Sắp xếp các thông tin thu thập được

và trình bày theo ý tưởng của nhóm Phát huy tối đa tính sángtạo, sự lôgic giữa các nội dung của sản phẩm Sản phẩm được

tạo ra là các bài thuyết trình, các câu chuyện hình ảnh và cácvideo clip.

Báo cáosảnphẩm

- Báo cáo kết quả tìm hiểu

- Chia sẻ kinh nghiệm làm dự án

- Đánh giá phương pháp học theo dự án

3

Đánh giá kết quả thực hiện.

- Qua việc quan sát quá trình thực hiện dự án và đánh giá sản phẩm thu được từ cácnhóm học sinh tham gia, chúng tôi đã tổng hợp được kết quả từ đó rút ra đánh giá vềkết quả thực hiện dự án như sau:

* Đánh giá:

- Thái độ làm việc của học sinh:

+ Hoạt động nhóm tích cực, sôi nổi, có sự hợp tác giữa các thành viên trong nhóm+ Thái độ làm việc khẩn trương, chính xác, nghiêm túc.

+ Có tinh thần trách nhiệm với nhóm và dự án.

- Thành quả đạt được:

+ Học sinh có thêm những kiến thức, kinh nghiệm bổ ích không chỉ trên sách vở màcòn trong thực tế cuộc sống.

+ Có các sản phẩm, báo cáo đạt chất lượng và đúng thời hạn quy định.+ Gia tăng các kĩ năng cá nhân và khả năng hoạt động nhóm của học sinh.+ Rút ra kinh nghiệm chuẩn bị cho các dự án sắp tới

Nhìn chung, sau khi thực hiện dự án, đa số các em học sinh đều tỏ ra yêu thích dự ánvì qua đó các em đã hiểu biết rõ ràng hơn về các loại chuyển động và các lực cơ họctrong cuộc sống thay vì chỉ qua lí thuyết trên sách vở, đồng thời rèn cho bản thân cáckĩ năng phù hợp, cần thiết trong thực tế Các em học sinh cũng có trách nhiệm hơntrong quá trình hoạt động nhóm, từ đó nhận ra ưu nhược điểm của bản thân để khắcphục Bên cạnh đó, các em học sinh cũng nắm được các phương pháp học tập khoahọc , hiệu quả cho bộ môn vật lý nói riêng và việc học nói chung, đạt được mục tiêucủa dự án đề ra ban đầu Tôi mong sẽ được hợp tác với các em nhiều hơn trongnhững dự án sắp tới

Phương pháp nghiên cứu:

1 Phương pháp tham khảo tài liệu.

- Tìm đọc, sưu tầm các thông tin liên quan đến đề tài “ Ứng dụng của cơ học

trong đời sống thực tiễn ” qua nhiều nguồn như:

+ Kiến thức, lí thuyết cơ bản trong SGK Vật Lý THPT, các sách tham khảo vềbộ môn vật lý, và thông tin về đề tài qua internet.

+ Các sáng kiến kinh nghiệm về bộ môn vật lý và các bộ môn khác.+ Chỉ dẫn từ những đồng nghiệp có kinh nghiệm.

+ Thông tin, hướng dẫn từ những người có chuyên môn kĩ thuật trong lĩnhvực ứng dụng cơ học.

2 Phương pháp thực hiện đề tài:

- Tìm hiểu thực trạng qua các số liệu thống kê điểm số hàng ngày và khảo sátý kiến từ học sinh cùng các đồng nghiệp.

- Cho học sinh thực hành thông qua quá trình giảng dạy.

- Kiểm tra kiến thức của học sinh bằng các hình thức như: kiểm tra vấn đáp,thuyết trình, thực hành trực tiếp, báo cáo thực hành.

- Thống kê điểm số, khảo sát ý kiến và quan sát quá trình thực hiện của họcsinh từ đó thấy được mức độ và hiệu quả đạt được của học sinh khi thực hiện đềtài Qua đó rút kinh nghiệm và thực hiện tốt hơn trong quá trình xây dựng đề tài.

B NỘI DUNG*****

I Cơ sở lí thuyết.

PHẦN I: ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM:

1 Chuyển động cơ

a Định nghĩa: Chuyển động cơ là sự thay đổi vị trí của một vật so với vật mốc

theo thời gian

b Chất điểm Quỹ đạo của chất điểm

- Chất điểm: là vật thể có kích thước rất nhỏ so với quỹ đạo chuyển động của vật - Quỹ đạo: là tập hợp tất cả các vị trí trong không gian của vật trong quá trình vật chuyển động

c.Thời điểm, thời gian

- Thời điểm là lúc xảy ra hiện tượng - Thời gian là quá trình diễn ra hiện tượng- Ví dụ: +) Thời điểm đầu:

+) Thời điểm xét:

 Khoảng thời gian:

d Hệ quy chiếu: Là hệ trục tọa độ gắn với vật làm mốc cùng với một đồng hồ gắn

với một mốc thời gian

e Chuyển động tịnh tiến: Là chuyển động

mà mọi điểm trên vật đều vẽ ra những quỹ đạo giống nhau, đường thẳng nối 2 điểm bất kì luôn song song với chính nó

- Trong chuyển động thẳng, vectơ độ dời nằm trên đường thẳng quỹ đạo Nếu chọn

trục tọa độ Ox trung với đường thẳng quỹ đạo thì vectơ độ dời có phương trùng với

trục ấy Giá trị đại số (hay độ dài đại số) của vectơ độ dời bằng:

trong đó lần lượt là tọa độ của các điểm và trên trục Ox

b Vận tốc trung bình, vận tốc tức thời:

- Vận tốc trung bình:

- Trong chuyển động thẳng, vectơ vận tốc trung bình có phương trùng với đường

thẳng quỹ đạo Chọn trục Ox trùng với đường thẳng quỹ đạo thì giá trị đại số của

+) Trong chuyển động thẳng nằm trên đường thẳng quỹ đạo Giá trị đại số của

vectơ vận tốc tức thời trên trục Ox gọi là vận tốc tức thời:

+) Mặt khác, khi rất nhỏ thì độ lớn của độ dời bằng quãng đường đi được, ta có:

Tức là độ lớn của vận tốc tức thời luôn bằng tốc độ tức thời- Đơn vị: hay

c Chuyển động thẳng đều:

*Định nghĩa: Chuyển động thẳng đều là chuyển động trên 1 quỹ đạo thẳng mà vật

đi được những quãng đường bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì (Hay là chuyển động thẳng trong đó chất điểm có vận tốc tức thời không đổi)

*Phương trình của chuyển động thẳng đều:

Gọi lần lượt là tọa độ của chất điểm tại thời điểm ban đầu thời điểm Khi đó, quãng đường đi được trong khoảng thời gian là:

=> Mà =>

*Đồ thị trong chuyển động thẳng đều:

- Ta biểu diễn phương trình bằng đồ thị Trong đó, hệ số góc của đường biểu diễn tọa độ theo thời gian có giá trị bằng vận tốc:

3 Chuyển động thẳng biến đổi đềua Gia tốc trong chuyển động thẳng

*Định nghĩa: - Là một đại lượng vectơ, đặc trưng cho sự thay đổi nhanh hay chậm

của vectơ vận tốc

Mà vectơ gia tốc trung bình có cùng phương với quỹ đạo, nên giá trị đại số của nó là:

- Đơn vị:

*Gia tốc tức thời: - Là gia tốc được xét trong 1 khoảng thời gian rất nhỏ; nó đặc

trưng cho độ nhanh chậm của sự biến đổi vectơ vận tốc của chất điểm

Mà vectơ gia tốc tức thời là 1 đại lượng vectơ cùng phương với quỹ đạo thẳng của chất điểm, nên giá trị đại số của vectơ gia tốc tức thời bằng:

b Chuyển động thẳng biến đổi đều:

*Định nghĩa: Là chuyển động trên 1 đường thẳng mà không thay đổi về phương

chiều mà chỉ thay đổi về độ lớn (Hay là chuyển động thẳng có gia tốc tức thời không đổi)

*Đặc điểm: Nhanh dần đều: - Quỹ đạo là đường thẳng

- : +) Phương chiều không đổi +) Luôn luôn thay đổi về độ lớn

Chậm dần đều: Trong đó:

-

*Vận tốc trong chuyển động thẳng biến đổi đều:

- Giả sử, tại thời điểm , vận tốc của vật là ; tại thời điểm , vận tốc của vật là

Khi đó ta có: =>

- Với khi đó: Ta có đồ thị vận tốc theo thời gian:

Nhanh dần đều Chậm dần đều

Trong đó hệ số góc của đường biểu diễn có giá trị bằng gia tốc:

*Đường đi trong chuyển động thẳng biến đổi đều- Giả sử, tại thời điểm , vật có vận tốc ;

tại thời điểm , vật có vận tốc Khi đó:

Vậy

*Phương trình chuyển động thẳngbiến đổi đều

- Giả sử, tại thời điểm , vật có tọa độ và

vận tốc ; tại thời điểm , vật có tọa độ vàvận tốc Khi đó:



- Đồ thị tọa độ của chuyển động thẳng biến đổi đều:

c Công thức liên hệ giữa độ dời, vận tốc và gia tốc:

+) =>

4 Sự rơi tự do

a Định nghĩa: Sự rơi tự do là sự rơi của một vật chỉ chịu tác dụng của trọng lựcb Đặc điểm:

- Phương thẳng đứng- Chiều từ trên xuống dưới- Là chuyển động nhanh dần đều

- Ở cùng một nơi trên Trái Đất, mọi vật

5 Chuyển động tròn đều Tốc độ dài, tốc độ góc và gia tốc trong chuyển độngtròn đều

a Định nghĩa: Là chuyển động trên quỹ đạo hình tròn mà vectơ vận tốc không

thay đổi về độ lớn nhưng luôn thay đổi về phương chiều

b Đặc điểm:

- Quỹ đạo là hình tròn- : +) Độ lớn không đổi

+) Luôn luôn thay đổi về phương chiều

 luôn nằm trên bán kình của đường tròn quỹ đạo, hướng vào tâm (Gia tốc hướng tâm)

c Các đại lượng đặc trưng cho chuyển động tròn đều

- Góc quét trong khoảng thời gian

- Tốc độ góc: Là góc quét trong 1 đơn vị thời gian: - Tốc độ dài:

- Gia tốc hướng tâm: )

- Chu kì: Là thời gian để vật quay hết 1 vòng: (s)- Tần số: Là số vòng quay trong 1s: (Hz)

- Ngoài ra, xét 1 chu kì quay hết :

6 Tính tương đối của chuyển động Công thức cộng vận tốc

a Tính tương đối của chuyển động: Kết quả xác định vị trí và vận tốc của cùng

một vật tùy thuộc vào hệ quy chiếu Vị trí (do đó quỹ đạo) và vận tốc của một vậtcó tính tương đối

* Hai vật chuyển động vuống góc:

* Thuyền sang sông:

- Không cập đúng bến, trôi về hạ lưu:

- Thuyền di chuyển hướng mũi phà1 góc về phía thượng lưu so với bếnđể cập đúng bến:

Trong đó:

7 Sai số trong thí nghiệm thực hành

a Sai số trong đo lường:

* Phép đo và sai số:

- Kết quả của các phép đo không bao giờ đúng hoàn toàn với giá trị thật của đạilượng cần đo, hay mọi phép đo đều có sai số Có thể do dụng cụ đo, quy trình đo,chủ quan của người đo…

- Người ta coi giá trị cần đo gần đúng là trung bình cộng giá trị các lần đo:với sai số chung cho tất cả lần đo là

 cần đo nằm trong khoảng hay * Các loại sai số thường dung:

- Sai số tuyệt đối: - Sai số tỉ đối:

* Phân loại sai số theo nguyên nhân:

- Sai số hệ thống: Là loại sai số có tính quy luật ổn định

- Sai số ngẫu nhiên: Là loại sai số do tác động ngẫu nhiên gây ra* Số chữ số có nghĩa (CSCN):

- Là tất cả các chữ số tính từ trái sang phải kể từ chữ số khác 0 đầu tiên

- Số chữ số có nghĩa càng nhiều cho biết kết quả có sai số càng nhỏ (độ chính xáccàng cao)

* Tính sai số và ghi kết quả đo lường:- Sai số của 1 tổng:

- Sai số tỉ đối của:+) một tích: +) một thương: +) một lũy thừa:

- Mỗi giá trị thực nghiệm đều có sai số VD: nên trên dồ thị , mỗi giá trị

sẽ được biểu diễn bằng 1 điểm nằm giữa một ô chữ nhật cạnh là và

- Thông thường, không cần vẽ các ô sai số mà chỉ vẽ khi cần biểu diễn sai số

- Đường biểu diễn mỗi quan hệ giữa các đại lượng là một đường cong trơn đi quagần nhất các điểm thực nghiệm VD: Biểu diễn mối quan hệ giữa hàm số x và y:

c Hệ đơn vị Hệ SI

- Hệ đơn vị là tập hợp các đơn vị có liên quan dùng trong đo lường

- Hệ đơn vị đo lường hợp pháp của nước Việt Nam là hệ đơn vị quốc tế SI(Système International)

- Hệ SI có 7 đơn vị cơ bản và nhiều đơn vị dẫn xuất 7 đơn vị cơ bản là +) Độ dài: mét (m),

+) Cường độ dòng điện: ampe (A),+) Thời gian: giây (s),

+) Cường độ sáng: canđela (cd),+) Khối lượng: kilôgam (kg)+) Lượng chất: mol (mol),+) Nhiệt độ: kenvin (K).

- Chú ý: Điều kiện cần (nhưng chưa đủ) để một công thức đúng là hai vế của côngthức có cùng đơn vị

( trong đó phải kể cả đơn vị của hệ số hoặc hằng số, nếu có)

VẬN DỤNG LÝ THUYẾT CỦA CHƯƠNG ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM VÀOTHỰC TIỄN CUỘC SỐNG.

1 Chuyển động cơ học: Hình ảnh của các loại chuyển động trong cuộc sống

chắc hẳn ai cũng đã gặp ví dụ như: vận động viên đạp xe, con thuyền vượt sông, tên lửa được phóng vào vũ trụ,…

2 Chuyển động tròn đều: Hình ảnh của chuyển động thẳng đều và chuyển

động thẳng biến đổi đều tương đối hiếm gặp, chuyển động tròn đều dễ gặp hơn, ví dụ như chuyển động của đầu kim giây, chuyển động của các hành tinh quanh mặt trời, chuyển động của vệ tinh nhân đạo: