Cũng nh trong học tập các bộ môn khác, học Vật lí lại càng cần phát triển năng lực tích cực, năng lực t duy của học sinh để không phải chỉ biết mà còn phải hiểu để giải thích hiện tợng V
Trang 1Th viện SKKN của Quang Hiệu http://quanghieu030778.violet.vn/
Hớng dẫn học sinh phơng pháp giải bài tập vật lí -thcs
a- Phần mở đầu.
I Lý do chọn đề tài.
Trong việc nâng cao chất lợng giáo dục nói chung và chất lợng bộ môn nói riêng Việc cải tiến phơng pháp dạy học là một nhân tố quan trọng, bên cạnh việc bồi dỡng kiến thức chuyên môn, việc phát huy tính tích cực của học sinh có
ý nghĩa hết sức quan trọng Bởi vì xét cho cùng công việc giáo dục phải đợc tiến hành trên cơ sở tự nhận thức, tự hành động, việc khơi dậy phát triển ý thức năng lực t duy, bồi dỡng phơng pháp tự học là con đờng phát triển tối u của giáo dục Cũng nh trong học tập các bộ môn khác, học Vật lí lại càng cần phát triển năng lực tích cực, năng lực t duy của học sinh để không phải chỉ biết mà còn phải hiểu
để giải thích hiện tợng Vật lí cũng nh áp dụng kiến thức và kỹ năng vào các hoạt
động trong cuộc sống gia đình và cộng đồng
Trong khuôn khổ nhà trờng phổ thông, bài tập Vật lí thờng là những vấn
đề không quá phức tạp, có thể giải đợc bằng những suy luận lô gíc, bằng tính toán hoặc thực nghiệm dựa trên cơ sở những quy tắc Vật lí, phơng pháp Vật lí đã quy định trong chơng trình học Nhng bài tập Vật lí lại là một khâu quan trọng trong quá trình dạy và học Vật lí
Việc giải bài tập Vật lí giúp củng cố đào sâu, mở rộng những kiến thức cơ bản của bài giảng, xây dựng củng cố kỹ năng kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, là biện pháp quý báu để phát triển năng lực t duy của học sinh, có tác dụng sâu sắc về mặt giáo dục t tởng, đạo đức lớn Vì thế trong việc giải bài tập Vật lí mục đích cơ bản cuối cùng không phải chỉ tìm ra đáp số, tuy điều này cũng quan trọng và cần thiết, mục đích chính của việc giải là ở chỗ ngời làm bài tập hiểu đ-
ợc sâu sắc hơn các khái niệm, định luật Vật lí, vận dụng chúng vào những vấn đề thực tế trong cuộc sống, trong lao động
Trang 2Qua thực tế giảng dạy Vật lí ở trờng THCS nói chung bộ môn Vật lí 8, 9 nói riêng, tôi nhận thấy học sinh còn gặp rất nhiều khó khăn lúng túng khi giải các bài tập Vật lí, điều này ít nhiều ảnh hởng đến chất lợng dạy và học.
Vừa qua cùng với sự đổi mới phơng pháp dạy học chung của ngành giáo dục, đồng thời bản thân cũng tự kiểm tra, tổng kết tình hình dạy học Vật lí, cùng với việc tiếp thu các chuyên đề, thấy đợc tác dụng giáo dỡng và giáo dục rất lớn
đối với học sinh khi giải bài tập Vật lí Từ đó vận dụng vào quá trình giảng dạy, tôi thấy có hiệu quả hơn so với trớc đây, chất lợng học sinh đợc nâng cao rõ rệt
Xuất phát từ những lí do trên, tôi quyết định chọn đề tài: H“ ớng dẫn học sinh phơng giải bài tập Vật Lý - THCS” nhằm giúp học sinh nắm chắc đợc
kiến thức cơ bản, mở rộng và hiểu sâu kiến thức Từ dó nâng cao đợc chất lợng
bộ môn Vật lí và biết vận dụng vào thực tế
II Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.
Việc dạy học Vật lí trong trờng phổ thông hiện nay cha phát huy đợc hết vai trò của bài tập Vật lí trong thực hiện các nhiệm vụ dạy học Dạy học sinh giải bài tập Vật lí là một công việc khó khăn và ở đó bộc lộ rõ nhất trình độ của ngời giáo viên trong việc hớng dẫn hoạt động trí tuệ của học sinh
Về vấn đề này đã có rất nhiều tài liệu tham khảo của nhiều tác giả khác nhau dành cho học sinh, hầu hết đều đáp ứng đợc yêu cầu giúp học sinh rèn luyện kĩ năng giải bài tập Vật lí, củng cố và nâng cao kiến thức Vật lí Song nhìn chung thờng ghép với các chủ đề cụ thể
Xuất phát từ tầm quan trọng của bài tập trong dạy học Vật lí và giúp học sinh có phơng pháp kỹ năng giải bài tập Vật lí, từ đó nắm vững kiến thức để vận dụng vào cuộc sống một cách thiết thực và có hiệu quả tôi chọn đề tài:
III Mục đích nghiên cứu.
Hình thành cho học sinh một cách tổng quan về phơng pháp giải một bài tập Vật lí, từ đó các em có thể vận dụng một cách thành thạo và linh hoạt trong
Trang 3việc giải các bài tập, nâng cao hiệu quả của bài tập, giúp các em nắm vững kiến thức trong quá trình học tập
IV đối tợng - phạm vi - thời gian nghiên cứu
1 Đối tợng nghiên cứu: Phơng pháp giải bài tập Vật lí
2 Phạm vi nghiên cứu: Đề tài đợc thực hiện với học sinh một số lớp ở
khối 8, 9 trờng THCS Hoà Thạch - Quốc Oai - Hà Tây
3 Thời gian thực hiện: Năm học 2007 – 2008.
V nhiệm vụ nghiên cứu.
1 Nghiên cứu lí luận về phơng pháp giải bài tập Vật lí.
2 Nghiên cứu lí luận về sử dụng bài tập vật lí trong dạy học Vật lí.
3 Nghiên cứu chơng trình nội dung kiến thức các bài học Vật lí ở cấp THCS
3 Nghiên cứu quá trình hình thành và phát triển nội dung dạy học Vật lí ở cấp THCS
4 Nghiên cứu tình hình dạy và học Vật lí Đặc biệt quan tâm đến hoạt động sử dụng bài tập Vật lí
VI phơng pháp nghiên cứu.
1 Nghiên cứu lí luận Cụ thể là nghiên cứu các vấn đề:
- Các tài liệu liên quan tới việc sử dụng bài tập trong dạy học Vật lí
- Lí luận về sử dụng bài tập Vật lí trong dạy học
- Các tài liệu nói về phơng pháp giải bài tập Vật lí
2 Phơng pháp điều tra s phạm.
- Điều tra trực tiếp bằng cách dự giờ phỏng vấn
- Điều tra gián tiếp bằng cách sử dụng phiếu điều tra
3 Phơng pháp thực nghiệm s phạm.
- áp dụng đề tài vào dạy học thực tế từ đó thu thập thông tin để điều chỉnh cho phù hợp
Trang 4
B- nội dung đề tài.
chơng I cơ sở lí luận
I mục đích hớng dẫn học sinh phơng pháp giải bài tập vật lí.
1 Bài tập Vật lí giúp cho học sinh ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức.
Trong giai đoạn xây dựng kiến thức học sinh đã nắm đợc cái chung các khái quát của các khái niệm, định luật và cũng là các khái niệm trìu tợng Trong các bài tập học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát, trìu tợng đó vào những trờng hợp cụ thể rất đa dạng, nhờ thế mà học sinh nắm đợc những biểu hiện rất cụ thể của chúng trong thực tế và phạm vi ứng dụng của chúng Ngoài những ứng dụng quan trọng trong kỹ thuật bài tập Vật lí giúp cho học sinh thấy
đợc những ứng dụng muôn hình muôn vẻ trong thực tiễn của các kiến thức đã học
Còn khái niệm, định luật Vật lí thì rất đơn giản nhng biểu hiện của chúng trong tự nhiên thì rất phức tạp Do đó bài tập vật lí sẽ giúp luyện tập cho học sinh phân tích để nhận biết đợc những trờng hợp phức tạp đó
Bài tập vật lí là một phơng tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động Khi giải bài tập vật lí học sinh phải nhớ lại các kiến thức đã học, có khi phải sử dụng tổng hợp các kiến thức của nhiều chơng nhiều phần của chơng trình
2 Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn đến kiến thức mới.
Nhiều khi bài tập đợc sử dụng khéo léo có thể dẫn học sinh đến những suy nghĩ về một hiện tợng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện tợng mới do bài tập phát hiện ra
3.Giải bài tập vật lý rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát
Trang 5Bài tập vật lý là một trong những phơng tiện rất quý báu để rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát đã thu nhận đợc để giải quyết các vấn đề của thực tiễn
4 Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh
Trong khi làm bài tập do phải tự mình phân tích các điều kiện của đầu bài,
tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận mà học sinh rút
ra đợc nên từ duy của học sinh đợc phát triển năng lực làm việc tự lực nâng cao, tính kiên trì đợc phát triển
5 Giải bài tập góp phần làm phát triển t duy sáng tạo của học sinh.
Có nhiều bài tập vật lý không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những kiến thức đã học mà còn giúp bồi dỡng cho học sinh t duy sáng tạo Đặc biệt là những bài tập giải thích hiện tợng, bài tập thí nghiệm
6 Giải bài tập vật lý là một phơng tiện để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh
Tuỳ theo cách ra bài tập ta có thể phân loại đợc các mức độ nắm vững kiến thức của học sinh giúp việc đánh giá chất lợng học sinh đợc chính xác
II.Phân loại bài tập vật lý
Sơ đồ phân loại bài tập vật lí
1 Phân loại theo phơng tiện giải :
Trang 6Bµi tËp tËp dît
Bµi tËp vËt lÝ
Trang 7chơng II các giải pháp thực hiện
1 Thực trạng trớc khi thực hiện đề tài.
Trớc khi thực hiện đề tài qua giảng dạy ở trờng THCS Hoà Thạch, qua tìm hiểu và trao đổi với đồng nghiệp tôi nhận thấy:
- Đa số học sinh ham mê học bộ môn Vật lí, nhng khi làm các bài tập vật
lí các em thờng lúng túng trong việc định hớng giải, có thể nói hầu nh các em cha biết cách giải cũng nh trình bày lời giải
Theo tôi, thực trạng nêu trên có thể do một số nguyên nhân sau:
+ Học sinh cha có phơng pháp tổng quan để giải một bài tập Vật lí
Trang 8+ Học sinh cha biết vận dụng các kiến thức, định luật Vật lí
+ Nội dung cấu trúc chơng trình sách giáo khoa mới hầu nh không dành thời lợng cho việc hớng dẫn học sinh giải bài tập hay luyện tập ( đặc biệt là ch-
ơng trình vật lí ở các lớp: 6, 7, 8), dẫn đến học sinh không có điều kiện bổ sung,
mở rộng và nâng cao kiến thức cũng nh rèn kỹ năng giải bài tập Vật lí
2 Số liệu điều tra trớc khi thực hiện đề tài.
Trớc khi thực hiện đề tài tôi đã tiến hành kiểm tra và khảo sát đối với học sinh ở các lớp: 9A, 8E trờng THCS Hoà Thạch bằng một số bài tập cơ bản tơng ứng với mức độ nội dung kiến thức ở mỗi khối lớp Kết quả thu đợc nh sau:
III.Tổ CHứC CHUYÊN Đề.
Ngoài việc nắm vững kiến thức, để có kỹ năng tốt trong việc giải bài tập Vật lí đòi hỏi học sinh phải nắm vững phơng pháp giải cũng nh cách trình bày lời giải, phải có kỹ năng phân loại đợc các dạng bài tập
Vì vậy để giúp học sinh nắm vững phơng pháp giải một bài tập vật lí, trong năm học này tôi đã kết hợp với tổ chuyên môn tổ chức cho học sinh học chuyên đề H“ ớng dẫn học sinh phơng pháp giải bài tập Vật lí - THCS ”
Trong chuyên đề này tôi chia thành 3 nội dung, hớng dẫn học sinh:
Trình tự giải một bài tập vật lí.
Hai phơng pháp suy luận để giải các bài tập vật lí.
áp dụng phơng pháp giải bài tập vật lí vào một số bài tập cơ bản
9A 39 0 0 8 20,5 20 51,3 11 28,2
8E 41 0 0 6 14,6 21 51,2 14 34,2
Trang 91 Trình tự giải một bài tập vật lí.
- Phơng pháp giải một bài tập Vật lí phụ thuộc nhiều yếu tố: mục đích yêu
cầu của bài tập, nội dung bài tập, trình độ của các em, v.v Tuy nhiên trong cách giải phần lớn các bài tập Vật lí cũng có những diểm chung
- Thông thờng khi giải một bài tập vật lí cần thực hiện theo trình tự sau
đây:
1.1.Hiểu kỹ đầu bài
- Đọc kỹ dầu bài: bài tập nói gì? cái gì là dữ kiện? cái gì phải tìm?
-Tóm tắt đầu bài bằng cách dùng các ký hiệu chữ đã qui ớc để viết các dữ kiện và ẩn số, đổi đơn vị các dữ kiện cho thống nhất(nếu cần thiết )
- Vẽ hình , nếu bài tập có liên quan đến hìng vẽ hoặc nếu cần phải vẽ hình
để diễn đạt đề bài Cố gắng vẽ dúng tỉ lệ xích càng tốt Trên hình vẽ cần ghi rõ dữ kiện và cái cần tìm
1.2 Phân tích nội dung bài tập, lập kế hoạch giải
- Tìm sự liên hệ giữa những cái cha biết (ẩn) và những cái đẵ biết (dữ kiện)
- Nếu cha tìm đợc trực tiếp các mối liên hệ ấy thì có thể phải xét một số bài tập phụ để gián tiếp tìm ra mối liên hệ ấy
- Phải xây dựng đợc một dự kiến về kế hoạch giải
1.3 Thực hiện kế hoạch giải.
- Tôn trọng trình tự phải theo để thực hiện các chi tiết của dự kiến, nhất là khi gặp một bài tập phức tạp
- Thực hiện một cách cẩn thận các phép tính số học, đại số hoặc hình học Nên hớng dẫn học sinh làm quen dần với cách giải bằng chữ và chỉ thay giá trị bằng số của các đại lợng trong biểu thức cuối cùng
- Khi tính toán bằng số, phải chú ý đảm bảo những trị số của kết quả đều
có ý nghĩa
1.4 Kiểm tra đánh giá kết quả.
Trang 10- Kiểm tra lại trị số của kết quả: Có đúng không? Vì sao? Có phù hợp với thực tế không?
- Kiểm tra lại các phép tính: có thể dùng các phép tính nhẩm và dùng cách làm tròn số để tính cho nhanh nếu chỉ cần xét độ lớn của kết quả trong phép tính
- Nếu có điều kiện, nên phân tích, tìm một cách giải khác, đi đến cùng một kết quả đó Kiểm tra xem còn con đờng nào ngắn hơn không
2.Hai phơng pháp suy luận để giải các bài tập vật lí.
Xét về tính chất thao tác của t duy, khi giải các bài tập vật lí, ngời ta thờng dùng phơng pháp phân tích và phơng pháp tổng hợp
2.1 Giải bài tập bằng phơng pháp phân tích.
- Theo phơng pháp này, xuất phát điểm của suy luận đại lợng cần tìm
Ng-ời giải phải tìm xem đại lợng cha biết này có liên quan với những đại lợng Vật lí nào khác và một khi biết sự liên hệ này thì biểu diễn nó thành những công thức t-
ơng ứng Nếu một vế của công thức là đại lợng cần tìm còn vế kia chỉ gồm những dữ liệu của bài tập thì công thức ấy cho ra đáp số của bài tập Nếu trong công thức còn những đại lợng khác cha biết thì đối với mỗi đại lợng đó, cần tìm một biểu thức liên hệ với nó với các đại lợng Vật lí khác; cứ làm nh thế cho đến khi nào biểu diễn đợc hoàn toàn đại lợng cần tìm bằng
những đại lợng đã biết thì bài toán đã đợc giải xong
Nh vậy cũng có thể nói theo phơng pháp này, ta mới phân tích một bài tập phức tạp thành những bài tập đơn giản hơn rồi dựa vào những quy tắc tìm lời giải
mà lần lợt giải các bài tập đơn giản này Từ đó tìm dần ra lời giải của các bài tập phức tạp nói trên
Thí dụ ta hãy dùng phơng pháp phân tích để giải bài tập sau:
Đề bài:
“ Ngời ta dùng một loại dây hợp kim đồng có tiết diện 10 mm 2 và có điện trở suất là 0,4.10 -4Ωm để làm một lò sởi điện sởi ấm một gian phòng Hỏi cần phải lấy chiều dài của dây dẫn này là bao nhiêu để duy trì nhiệt độ của phòng luôn luôn không đổi nếu mỗi giờ gian phòng này bị mất một nhiệt lợng bằng
Trang 112 970 000J qua các cửa sổ và các bức tờng Biết nguồn điện cung cấp cho lò
a Nếu gọi chiều dài của dây là l, điện trở của dây là R, điện trở suất của
nó là ρ và tiết diện của nó là S, thì chiều dài của dây dẫn liên hệ với điện trở của
b Trong biểu thức của chiều dài có một đại lợng mới cha biết đó là điện
trở R của dây Điện trở này đo bằng tỉ số của hiệu điện thế U với cờng độ dòng
điện I qua dây: R U
I
c Đại lợng mới cha biết là cờng độ dòng điện I thì liên hệ với các đại lợng
khác bằng định luật Ôm và bằng công thức biểu diễn năng lợng A do dòng điện toả ra Ta đã dùng định luật Ôm trong (2) Vậy mối liên hệ giữa I và A là:
A = I.U.ttrong đó t là thời gian dòng điện chạy qua dây; từ đó suy ra:
.
A I
U t
= (3)
d Trong công thức trên, điện năng tính ra Jun Điện năng này tơng đơng
với nhiệt lợng Q mà dòng điện cung cấp (và với nhiệt lợng mà gian phòng mất
đi) trong thời gian t theo biểu thức:
Trang 12Q =A (4)
ở vế phải của biểu thức (4), tất cả các đại lợng đều đã biết Bây giờ cần thay thế biểu thức sau vào biểu thức trớc và cứ thế đi dần từ biểu thức cuối lên biểu thức đầu:
- Thay (4) vào (3) đợc:
.
Q I
U t S l
Theo phơng pháp tổng hợp, bài tập nêu trong ví dụ trên có thể giải nh sau:
a Muốn nhiệt độ trong phòng luôn luôn không đổi thì nhiệt lợng do dòng
điện qua lò sởi toả ra trong một thời gian t nào đó (ở đây là 1giờ) phải bằng nhiệt lợng Q mà gian phòng mất đi trong thời gian đó
Trang 13Theo định luật Jun - Len xơ thì.
Q = I2.R.t (1)trong đó R là điện trở của dây dẫn của lò sởi, I là cờng độ dòng điện qua lò sởi
trong đó ρ là điện trở suất, l là chiều dài của dây dẫn, S là tiết diện của dây dẫn.
d Thay các biểu thức (2) và (3) vào biểu thức (1), ta đợc:
2
U t Q
l S
ρ
- Từ đó rút ra:
2
U t S l
−
−
- Vậy chiều dài dây hợp kim đồng là 220m
Nh vậy dùng phơng pháp tổng hợp, ta cũng tìm đợc chiều dài của dây lò
s-ởi nh khi dùng phơng pháp phân tích
Nhìn chung, khi giải bất kỳ một bài toán vật lí nào ta đều phải dùng cả hai phơng pháp: phân tích và tổng hợp Phép giải bắt đầu bằng cách phân tích các
điều kiện của bài tập để hiểu đợc đề bài Phải có một sự tổng hợp kèm theo ngay
để kiểm tra lại mức độ đúng đắn của sự phân tích các điều kiện ấy Muốn lập đợc
kế hoạch giải, phải đi sâu vào phân tích nội dung vật lí của bài tập Tổng hợp những dữ kiện đã cho với những quy luật vật lí đã biết, ta mới xây dựng đợc lời giải và kết quả cuối cùng
Nh vậy ta có thể nói là trong quá trình giải bài tập vật lí ta đã dùng phơng pháp phân tích - tổng hợp