Lựa chọn hệ thống bài tập phần động lực học chất điểm lớp 10 THPT và hướng dẫn hoạt động giải bài tập theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh

Trong đó giải bài tập vật lí với tư cách là một phương pháp được xác định từ lâu trong giảng dạy vật lí, có tác dụng rất tích cực đến việc giáo dục và phát triển năng lực của học sinh..

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HQC SU PHAM HA NOI 2

HA VAN OANH

LUA CHON HE THONG BAI TAP PHAN

DONG LUC HOC CHAT DIEM - LOP 10 THPT VA

HUONG DAN HOAT DONG GIAI BAI TAP THEO HUONG TÍCH CỰC HOA HOAT DONG NHAN THUC CUA HỌC SINH

LUAN VAN THAC Si GIAO DUC HOC

Trong đạy học vật lí, có thể nâng cao chất lượng học tập và phát triển năng lực của học sinh bằng nhiều phương pháp, cách thức khác nhau Trong đó giải bài tập vật lí với tư cách là một phương pháp được xác định từ lâu trong giảng dạy vật

lí, có tác dụng rất tích cực đến việc giáo dục và phát triển năng lực của học sinh Giải bài tập cũng là một trong những thước đo thực chất, đúng đắn sự tiếp thu, vận dụng kiến thức và kỹ năng, kĩ xảo của học sinh

Bài tập vật lí giúp học sinh hiểu sâu sắc hơn những quy luật vật lí, những hiện tượng vật lí, biết phân tích vào những vấn đề thực tiễn Chỉ thông qua bài tập dưới hình thức này hay hình thức khác, tạo điều kiện cho học sinh vận đụng kiến

thức để tự lực giải quyết thành công những tình huống cụ thể khác thì kiến thức đó mới trở lên sâu sắc, hoàn thiện và biến thành vốn riêng của học sinh

Xu hướng hiện đại của lí luận dạy học là chú trọng nhiều đến hoạt động và

vai trò của người học, đặc biệt là rèn luyện hoạt động tự lực, tích cực của học sinh Điều 28, Luật Giáo dục năm 2005 đã khăng định rõ: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học”[14] Việc rèn luyện khả năng hoạt động tự

lực, sự sáng tạo và đánh giá sự tiếp thu kiến thức của học sinh thông qua việc

nghiên cứu, xây dựng một hệ thống các bài tập và hướng dẫn là cần thiết Trong nhiều năm giảng dạy ở trường phổ thông và qua tìm hiểu thực tế, tôi nhận thấy trong chương trình vật lí phổ thông phần kiến thức về “Động lực học chất điểm” là

thích nguyên nhân làm thay đổi chuyên động của các vật, các hoạt động trong đời sống và trong khoa học kỹ thuật Việc giải các bài tập vật lí phần “Động lực học

chất điểm” sẽ giúp học sinh hiểu TỐ, hiểu sâu sắc nội dung của các định luật Niu-tơn

cũng như tạo cơ sở cho việc xây dựng các kiến thức vật lí sau này Việc nghiên cứu

và đưa ra phương pháp giải bài tập vật lí khoa học là rất quan trọng đối với giáo viên trong quá trình giảng dạy nhằm góp phần vào việc nâng cao chất lượng dạy học, đáp ứng yêu cầu của thực tế

Vì vậy, tôi lựa chọn đề tài: “Lựa chọn hệ thống bài tập phần Động lực học

chất điểm - lóp 10 THPT và hướng dẫn hoạt động giải bài tập theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức cúa học sinh” làm đề tài nghiên cứu của mình 1.2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu, xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập

phần Động lực học chất điểm - lớp 10 THPT theo hướng tích cực hóa hoạt động

nhận thức của học sinh, nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức trong hoạt động

giải bài tập vật lí

1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu cúa đề tài

+ Tìm hiểu lý luận về vai trò, tác đụng, phương pháp giải bài tập vật lí

+ Nghiên cứu nội dung kiến thức phần động lực học chất điểm - lớp 10

+ Thực nghiệm sư phạm đề kiểm định tính kha thi và hiệu quả của hệ thống

các bài tập và phương pháp hướng dẫn hoạt động giải bài tập đã đề ra

1.4 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

1.4.2 Phạm vỉ nghiên cứu

+ Hoạt động dạy học bài tập vật lí phần Động lực học chất điểm - lớp 10

THPT

+ Đối tượng thực nghiệm: hoạt động dạy học về bài tập vật lí phần Động lực

học chất điểm của học sinh lớp 10 THPT tại trường THPT Bó Hạ (Huyện Yên Thế

— Tinh Bac Giang)

1.5 Phương pháp nghiên cứu

+ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

+ Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn như: phương pháp thực nghiệm, phương pháp điều tra

+ Phương pháp thống kê toán học

1.6 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được một hệ thống bài tập phù hợp với mục tiêu dạy học và

thời gian dành cho mỗi chủ đề kiến thức vật lí, đồng thời tổ chức hoạt động dạy

giải bài tập theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh thì sẽ phát huy được hết các tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học vật lí, giúp học sinh nắm

vững kiến thức

1.7 Bố cục của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục luận văn còn bao gồm 03 chương sau:

Chương 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy giải bài tập vật lí phổ thông

Chương 2 Hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập phần động lực học

chất điểm lớp 10 THPT

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

DAY GIAI BAI TAP VAT Li PHO THONG

1.1 Khái niệm bài tập vật lí

Trong dạy học vật lí, bài tập vật lí có một ý nghĩa vô cùng quan trọng trong

việc củng có, đào sâu, mở rộng, hoàn thiện kiến thức về mặt lý thuyết và rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, góp phần vào việc giáo dục tổng hợp và hướng nghiệp Hoạt động giải bài tập vật lí không những là một trong những cách thức dé hoc sinh vận dụng kiến thức cũ mà còn có thể giúp cho học sinh

tự lực phát hiện ra kiến thức mới, qua đó tạo cơ sở cho tính tự lực, tích cực trong

học tập của học sinh Bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề được đặt ra đòi hỏi phải

giải quyết, bằng những suy lý lôgic, phép toán và thí nghiệm trên cơ sở các khái niệm, các thuyết, các định luật và các phương pháp vật lí

Theo nghĩa rộng, bài tập vật lí được hiểu là vấn đề xuất hiện do nghiên cứu

tài liệu giáo khoa chính là bài tập đối với học sinh Sự tư duy, tìm tòi, giải quyết vấn

đề gặp phải đó là học sinh đã giải bài bài tập

1.2 Vai trò, tác dụng của bài tập vật lí

Mục tiêu của đạy học vật lí ở trường phổ thông là phải đảm bảo trang bị đầy

đủ cho học sinh những kiến thức phô thông cơ bản, hiện đại, làm cho học sinh có thể vận dụng những kiến thức đó để giải quyết nhiệm vụ học tập Để đạt được những nhiệm vụ trên đôi hỏi học sinh phải được rèn luyện một cách thường xuyên, kết hợp nhiều phương pháp Bài tập vật lí là một trong những phương pháp được vận dụng có hiệu quả trong dạy học vật lí Nó có một tầm quan trọng đặc biệt góp phần vào việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lí ở phổ thông Tùy thuộc vào những tình huống cụ thể, bài tập vật lí được sử dụng theo các mục đích khác nhau 1.2.1 Bài tập vật lí có thể được sử dụng như là phương tiện nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức cho học sinh nhằm đám báo cho học sinh lĩnh hội được kiên thức một cách sâu sắc và vững chắc

thí nghiệm: Dùng tay cầm một lực kế đề đo trọng lượng của một vật Xác định sé chỉ của lực kế khi tay đột ngột nâng lên hoặc hạ thấp xuống hoặc thả lực kế rơi tự

do, để học sinh tự lực phát hiện ra kiến thức mới

1.2.2 Bài tập vật lí là một phương tiện để học sinh rèn luyện khả năng vận

dụng kiến thức, liên hệ học tập với thực tế

Ví dụ: Sau khi học xong định luật HI Niu-tơn, học sinh vận dụng định luật này để giải thích một số hiện tượng:

* Một quả bóng bay đến đập vào tường theo phương vuông góc thì quá bóng

bị bật ngược trở lại

* Tay đập vào tường thì ta cảm thấy đau tay

* Một chiếc thuyền nan đang đứng yên trên mặt nước, khi người lái thuyền dùng cây sào đầy vào bờ thì thuyền lại đi ra xa bờ

1.2.3 Bài tập vật lí là một phương tiện có tầm quan trọng đặc biệt trong việc rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh

Bởi vì, giải bài tập vật lí là một hình thức làm việc tự lực căn bản của học

sinh Trong quá trình làm bài tập, học sinh phải phân tích điều kiện đầu bài, tự xây

dựng những lập luận, thực hiện các tính toán, khi cần thiết phải tiến hành các thí

nghiệm, thực hiện các phép đo, xác định sự phụ thuộc theo một hàm số nào đó giữa các đại lượng, kiểm tra các kết luận của mình Trong những điều kiện đó tư duy lôgic, tư duy sáng tạo của học sinh được phát triển, năng lực tự làm việc của học sinh được nâng cao

1.2.4 Bài tập vật lí là một phương tiện để cúng cố, ôn tập kiến thức đã học

một cách sinh động và hiệu quả

Khi giải các bài tập, đòi hỏi học sinh phải nhớ lại các công thức, định luật,

kiến thức đã học, cũng có khi bài tập đòi hỏi sự vận dụng kiến tổng hợp của cả một

khác, thông qua đó giáo viên có thể đánh giá chính xác về mức độ nhận thức của học sinh, đồng thời phát hiện được những “lỗ hồng” về mặt kiến thức của học sinh

Từ đó, giáo viên có những điều chỉnh kịp thời trong phương pháp giảng đạy cũng như việc kiểm tra đánh giá, điều chỉnh lượng kiến thức sao cho phù hợp với từng đối tượng học sinh

Ví dụ: Học sinh cần sử dụng các kiến thức trong chương “Động lực học chất điểm” để giải bài toán chuyền động của hệ vật trên mặt phẳng nghiêng có rong roc 1.2.5 Thông qua việc giải bài tập vật lí có thể rèn luyện cho học sinh

những đức tính tốt như tỉnh thần tự lập, tính cấn thận, sự kiên trì cũng như tỉnh

thần vượt khó

1.2.6 Bài tập vật lí là phương tiện để kiếm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng

của học sinh một cách chính xác

Việc giải bài tập vật lí đôi khi không phải là một việc đơn giản và nhẹ nhàng

đối với học sinh Việc giải bài tập vật lí đòi hỏi học sinh phải nỗ lực vượt qua những

khó khăn đặt ra và để làm được điều đó yêu cầu học sinh phái ghi nhớ các kiến thức

đã học và vận dụng trong những tình huống cụ thể Nhưng việc giải bài tập vật lí thành công cũng luôn đem đến cho học sinh sự say mê, niềm phấn khởi và tăng thêm sự yêu thích của học sinh đối với bộ môn vật lí

1.3 Phân loại bài tập vật lí

Bài tập vật lí có thể được phân loại: theo nội dung, theo phương thức cho điều kiện hay phương thức giải, theo yêu cầu luyện tập kĩ năng hay yêu cầu phát triển tư duy, sáng tạo của học sinh trong quá trình dạy học

Trên cơ sở đó, chúng tôi có bảng phân loại bài tập vật lí (xem hình 1.1)

Phan logi theo ngi dung phát triển tư duy Theo yêu cầu

Phân loại theo phương thức giải và phương thức cho điều kiện

1.3.1 Theo nội dung của bài tập vật lí

1.3.1.1 Theo đề tài của tài liệu vật lí

hình 1.1 Phân loại bài tập vật lí

Bài tập vật lí theo đó được phân biệt thành các bài tập cơ học, điện học, nhiệt học, quang học Các bài tập này thường xuất hiện ngay sau khi nghiên cứu tài liệu mới về một vấn đề nào đó Sự phân chia này chỉ mang tính chất quy ước, bởi

vì kiến thức được sử dụng trong giả thiết của bài tập vật lí thường không chỉ lấy ở

một chương mà có thê lấy ở những phần khác nhau trong chương trình vật lí đã học

1.3.1.2 Bài tập có nội dung trừu tượng hoặc bài tập có nội dung cụ thể

Bài tập vật lí có nội dung trừu tượng là những bài tập trong điều kiện của nó, bản

chất vật lí của hiện tượng đã được nêu lên, những chi tiết không bản chất đã được lược bỏ bớt Bài tập loại này sẽ giúp học sinh nhận ra cần phải sử đụng những công

Ví dụ: Một lực Fé phương song song với mặt phẳng nghiêng kéo một vật khối lượng m trượt đều lên mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng # so với phương ngang Tính độ lớn của F Hệ ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng nghiêng là / Bài tập có nội đung cụ thể là bài tập mà trong điều kiện của nó, những số liệu chỉ tiết của bài tập đã được nêu cụ thể còn bản chất vật lí của hiện tượng vật lí chưa được sáng tỏ Khi giải bài tập vật lí loại này, học sinh phải nhận ra rõ bản chất của

hiện tượng vật lí và phải phân tích các đữ kiện để làm sáng tỏ vấn dé

Ví dụ: Một quả cầu nhỏ, khối lượng 500g được treo vào trần một chiếc xe ô

tô bằng một sợi dây mánh, không dãn Khi xe ô tô chuyển động có gia tốc trên một đường thắng nằm ngang, thì thấy dây treo tạo với phương thắng đứng một góc 30° Tinh gia tốc của ô tô và lực căng của đây treo Biét gia téc roi ty do 1a 9,8 m/s’ 1.3.1.3 Bài tập có nội dung kỹ thuật tong hop

Bài tập có nội dung kỹ thuật tổng hợp là loại bài tập mà nội dung của nó chứa đựng những tài liệu về kỹ thuật, sản xuất công nghiệp, sản xuất nông nghiệp,

về giao thông liên lạc Bài tập loại này sẽ giúp học sinh liên hệ được lý thuyết với thực hành, học tập với thực tiễn của cuộc sống, cho học sinh thấy được khoa học vật

lí ở xung quanh chúng ta

Ví dụ: Hãy xác định số vòng quay của trục chính trong máy tiện trong thời gian một phút Biết rằng tốc độ quay là §0 vòng/phút và đường kính của chỉ tiết chế tạo là 40 mm

1.3.1.4 Bài tập có nội dung lịch sử

Bài tập có nội dung lịch sử là những bài tập chứa đựng những kiến thức có đặc điểm lịch sử, những dữ kiện về các thí nghiệm vật lí cỗ điển, về những phát minh sáng chế hay về những câu chuyện có tính chất lịch sử

Ví dụ: Trong thí nghiệm đo hằng số hấp dẫn, nhà bác học Niu-tơn đã đo lực hấp dẫn giữa hai quả cầu bằng chì có khối lượng lần lượt là 5 kg và 10kg ở khoảng

cách 7cm Độ lớn của luc hap dan do được khi đó là 6,13.107'! N Hãy tính hằng số

hấp dẫn với những số liệu mà nhà bác học Niu - ton da su dung trên đây

vui, di dom, hài hước Loại bài tập này sẽ làm cho tiết học thêm sinh động, nâng cao hứng thú học tập của học sinh

Ví dụ: Dùng một chiếc cân đòn (hình vẽ 1.1) đĩa cân bên phải có một chiếc cốc đựng nước và vật M Ban đầu cân đang ở trạng thái thăng bằng ngang Một học sinh lập luận như sau: nếu bỏ vật M vào trong cốc nước thì do có lực đây Ác-si— mét nên vật M nhẹ hơn trước và do đó đĩa cân bên phải sẽ bong lên Theo em, lập luận trên là đúng hay sai ? Hãy giải thích ngắn gọn ?

hình 1.2 1.3.2 Theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải

1.3.2.1 Bài tập định tính

Bài tập định tính là những bài tập khi giải, học sinh chỉ phải làm những phép tính đơn giản hoặc có thể nhắm được Học sinh muốn giải được bài tập loại này phải thực hiện những phép suy luận lôgic Do đó, học sinh phải hiểu rõ bản chất của các khái niệm, định luật vật lí và nhận biết được những biểu hiện của chúng trong các trường hợp cụ thể Qua đó, học sinh đưa được lý thuyết vào đời sống xung quanh Chính vì vậy, những bài tập loại này làm tăng thêm hứng thú cho môn học, tạo điều kiện cho việc phát triển và rèn luyện khả năng quan sát ở học sinh Bài tập loại này thường được sử dụng ưu tiên hàng đầu sau khi học xong lý thuyết và trong khi củng cố, ôn tập kiến thức cho học sinh

Ví dụ: Giải thích tại sao đặt một vật trên sản ô tô nhẫn, khi xe ô tô đột ngột

chuyển bánh thì vật bị tụt lại phía sau xe

Ví dụ: Một vật có khối lượng 2,4 kg, chuyển động với gia tốc 0,05 m/s”, Tinh

độ lớn của lực tác dụng lên vat

* Bài tập tính toán tổng hợp là loại bài tập mà muốn giải được thì yêu cầu ta

phải vận dụng nhiều khái niệm, định luật, công thức Bài tập loại này giúp học sinh

đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy được mối quan hệ giữa các thành phần khác nhau

của chương trình, biết phân tích và lựa chọn kiến thức đã học để giải quyết vấn đề

do bài tập đặt ra

Ví dụ: Một thùng than khối lượng 500 kg được kéo lên trong ham 16 bang

một sợi dây cáp, thùng đi lên nhanh dần đều Biết trong 10 giây đầu nó đi lên 8 m Tính độ lớn lực căng xuất hiện ở dây cáp Cho g = 9,8 m/s’

1.3.2.3 Bài tập thí nghiệm

Bài tập thí nghiệm là loại bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải bằng lý thuyết hoặc tìm những số liệu cần thiết cho bài tập Bài tập thí nghiệm có nhiều tác dụng về mặt giáo dục và giáo dục kỹ thuật tổng hợp, đặc biệt làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lý luận và thực tiễn

Ví dụ: Dụng cụ gồm: một chiếc thước thẳng, giá thí nghiệm, một tờ giấy trắng,

một chiếc bút dạ, một chiếc lò xo, hai quả cân A, B (B không biết khối lượng) Hãy

nêu phương án đơn giản và dùng nó đề xác định khối lượng của quá cân B

1.3.2.4 Bài tập đồ thị

Bài tập đồ thị là bài tập trong đó các số liệu được dùng làm đữ kiện để giải

phải tìm trong đồ thị đã cho trước hoặc ngược lại Bài tập đòi hỏi học sinh phải biểu diễn quá trình diễn biến của hiện tượng đã nêu trong bài tập

1.3.2.5 Bài tập trắc nghiệm khách quan

Bài tập dạng trắc nhiệm khách quan thường dùng để kiểm tra kiến thức trong một phạm vi rộng, số lượng người được kiểm tra nhiều, kết quả thu được khách quan không phụ thuộc vào người chấm Bài tập dạng này yêu cầu học sinh phải

nhớ, hiểu và vận dụng đồng thời rất nhiều các kiến thức liên quan

1.3.3 Theo yêu cầu luyện tập kỹ năng, phát triển tư duy trong quá trình dạy học

1.3.3.1 Bài tập luyện tập

Bài tập luyện tập là loại bài tập dùng để rèn luyện cho học sinh áp dụng được

những kiến thức xác định để giải từng bài tập theo mẫu xác định Ở đó không đòi

hỏi học sinh phải tư duy sáng tạo mà chủ yếu để cho học sinh luyện tập, nắm vững

được cách giải đối với một loại bài tập xác định đã được chỉ dẫn

Ví dụ: Một ô tô có khối lượng 1,5 tấn đang chuyển động với tốc độ 45 km/h thì hăm phanh Sau khi đi được 6 m thì ô tô dừng lại Tính lực hăm

1.3.3.2 Bài tập sảng tạo

Bài tập sáng tạo là loại bài tập dé phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh

* Bài tập nghiên cứu: khi cần giải thích một hiện tượng chưa biết trên cơ sở

mô hình trừu tượng thích hợp từ lý thuyết vật lí

* Bài tập thiết kế: bài tập loại này là bài tập xây dựng mô hình thực nghiệm

để kiểm tra kết quả rút ra được từ lý thuyết

1.4 Tư duy trong giải bài tập vật lí

Quá trình giải bài tập vật lí là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài tập, xem

xét hiện tượng vật lí được đề cập và dựa trên kiến thức vật lí để đưa tới mối liên hệ

có thể có của những cái đã cho và cái phải tìm, sao cho có thể thấy được cái phải tìm có mối liên hệ trực tiếp hay gián tiếp với cái đã cho

Từ đó, đi tới chỉ rõ mối liên hệ tường minh trực tiếp của cái phải tìm với những cái đã biết, tức là tìm ra được lời giải cho bài toán Các công thức, phương trình mà ta xác lập được dựa trên các kiến thức vật lí và các điều kiện cụ thể của bài tập là sự biểu diễn mối liên hệ định lượng giữa các đại lượng vật lí Dựa trên tập hợp các mối liên hệ này (tập hợp các phương trình) ta mới có thể luận giải tính toán

để có lời giải cuối cùng Đối với những bài tập tính toán thì những công việc vừa nói chính là việc thiết lập các phương trình và giải hệ các phương trình để tìm ra các

ấn số của bài toán

Ta có thể mô hình hóa các mối liên hệ đã cho, cái phải tìm, những cái chưa biết theo như hình 1.3 Trong đó (x) là cái phải tìm (A), (B) là cái đã cho, (a), (b) là những cái chưa biết

hinh 1.3

Giả sử khi giải một bài tập nào đó, việc phân tích điều kiện trong dé bài và dựa

trên kiến thức vật lí, sẽ dẫn ra được 6 mối liên hệ được mô hình hóa (Xem hình 1.4)

Trong sáu mối liên hệ này cho thấy, có mối liên hệ giữa cái phải tìm (x) với

cái đã cho A, B, C, D, E, F, G, H, I, K thông qua mối liên hệ giữa chúng với cái

chưa biết a, b, c, d, e Nhờ hệ thống sáu mối liên hệ này mà ta làm sáng tỏ hoặc loại trừ những cái đã biết đề rồi xác định được cái cần tìm (hình 1.5)

Trong đó: *) Từ mối liên hệ (II) rút ra (©)

*) Thế (c) vào (II) rit ra (a)

*) Từ (V) rút ra (đ), từ ((VD) rút ra (e)

*) Thế (đ), (e) vào (IV) rút ra (b)

*) Thế (a), (b) vào (I) rút ra an (x) (cdi can tim)

Như vậy, tư duy trong giải bài tập vật lí cho thấy hai phần cơ bản, quan trọng sau:

1 Việc xác lập được các mối liên hệ cụ thể dựa trên sự vận dụng kiến thức

vật lí vào điều kiện cụ thể của bài tập đã cho

2 Sự tiếp tục luận giải, tính toán đi từ mối liên hệ đã xác lập được đặt trong bài tập đã cho

Tóm lại, sự nắm vững kiến thức lời giải của một bài tập là phải trả lời được câu hỏi:

* Để giải bài tập này, cần xác lập những mối liên hệ cơ bản nào ?

* Sự xác lập những mối liên hệ cơ bản cụ thể nay dựa trên sự vận dụng

những kiến thức gì ? Vào điều kiện cụ thể gì của bài tập ?

Sự nắm vững như vậy của giáo viên trong dạy học vật lí sẽ giúp cho sự định hướng trong phương pháp day hoc vé bài tập một cách đúng đắn và có hiệu quả

1.5 Phuong phap giai bai tap vat li

Trong quá trình dạy học vật lí ở trường phô thông, việc hướng dẫn giải và chữa bài tập thường gây không ít khó khăn cho học sinh Nguyên nhân gây ra hiện tượng đó có nhiều nguyên nhân như học sinh chưa nắm vững kiến thức lý thuyết, chưa có kĩ năng vận đụng các kiến thức đã học Vì vậy, các em học sinh thường giải bài tập vật lí theo cách mò mẫm, không có định hướng rõ ràng, áp dụng công thức

một cách máy móc và nhiều khi không giải được bài toán đặt ra Qua đó cho thấy:

* Học sinh chưa có phương pháp khoa học để giải bài tập vật lí

* Học sinh chưa xác định được mục đích để giải bài tập vật lí

Vì vậy, việc cung cấp cho học sinh phương pháp giải bài tập vật lí là điều cần thiết, giúp cho học sinh tự lực giải bài tập vật lí

Trên cơ sở đó giáo viên có thê kiểm tra hoạt động của học sinh và từ đó có

thể giúp đỡ, hướng dẫn, định hướng hoạt động giải bài toán của học sinh một cách

hiệu quả, khắc phục được những sai lầm mà học sinh thường mắc phải

Trong giáo trình “Phương pháp dạy giải bài tập vật lí” của Giáo sư Phạm Hữu Tòng đã chỉ ra tiễn trình chung của việc giải một bài tập vật lí cần trải qua các bước sau:

1 Bước thứ nhất: Đọc và tìm hiếu đề bài

* Đọc, ghi ngắn gọn các dữ kiện xuất phát và cái phải tìm

* Mô tả lại tình huống được ghi trong đề bài, vẽ hình minh hoa

* Nếu đề bài yêu cầu thì phải làm thí nghiệm, vẽ đồ thi dé thu được dữ kiện

* Đổi đơn vị của các đại lượng đã cho về đơn vị chuẩn (hệ SI)

2 Bước thứ hai: Xác lập các mối liên hệ cơ bản

* Đối chiếu các dữ kiện xuất phát và cái phải tìm, xem xét bản chất vật lí của

tình huồng đã cho để nghĩ đến các kiến thức, các định luật, công thức có liên quan

* Xác lập các mối liên hệ cơ bản, cho biết sự liên hệ của cái phải tìm với các

dữ kiện xuất phát và từ đó có thể rút ra cái phải tìm

3 Bước thứ ba: Rút ra kết quả cần tìm

Từ mối liên hệ cơ bản đã xác lập, tiếp tục luận giải, tính toán rút ra kết quả cần tìm

Chú ý: Trong thực tế khi giải bài tập vật lí có khi không thấy sự phân biệt rõ ràng bước thứ ba với bước thứ hai bởi vì hai bước này có thể xen kẽ hòa lẫn nhau trong quá trình giải bài tập Thế nhưng, về mặt vật lí điều quan trọng vẫn là phải xác lập được những mối liên hệ cụ thể cần thiết của cái phải tìm và cái đã cho dựa trên

sự vận đụng kiến thức vật lí vào điều kiện cụ thể của bài toán Việc làm kế tiếp là sự

luận giải tiếp theo với mối liên hệ cơ bản đã được xác lập này Sự luận giải này cho

phép xác lập mối liên hệ mới, xem như là kết quả của các mối liên hệ trước đó

4 Bước thứ tư: Kiếm tra và biện luận kết quả

Để có thể xác nhận kết quả vừa tìm được, cần kiểm tra lại việc giải theo một

trong số cách sau:

*Kiểm tra xem đã trả lời hết các câu hỏi chưa ?

Đã xét hết các trường hợp chưa ?

* Kiểm tra lại xem tính toán có đúng không ?

* Kiểm tra thứ nguyên của các đại lượng có phù hợp không ?

* Xem xét kết quả về ý nghĩa thực tế xem có phù hợp không ?

* Kiểm tra kết quả bằng thực nghiệm

* Giải bài tập theo cách khác xem kết quả có phù hợp không ?

Đối với bài tập phần động lực học, việc hướng dẫn học sinh giải bài tập là rất

quan trọng Thực tế cho thấy học sinh chỉ có thể giải bài tập nếu học sinh nắm vững

kiến thức và nắm chắc các bước giải bài tập vật lí nói chung Phương pháp giải bài

tập vật lí phần động lực học cũng có đầy đủ các bước giải giống như phương pháp giải bài tập vật lí nói chung

Buéc 1: Tìm hiểu đề bài

* Đọc và ghi tóm tắt đầu bài

* Vẽ hình minh họa cho bài toán

Bước 2: Xác lập các mỗi liên hệ cơ bản

* Chọn hệ trục tọa độ cho phù hợp với bài toán (chọn hệ quy chiếu)

* Chỉ ra và biểu diễn các lực tác dụng lên mỗi vật trong hệ (vẽ vectơ lực tác dụng lên vật ở trên hình)

Chú ý: việc chỉ ra và biểu diễn các lực tác dụng lên vật là việc rất quan trọng đối với bài toán phần này, bởi vì nếu chỉ ra và biểu diễn sai lực tác dụng lên vật hoặc hệ vật sẽ dẫn đến kết quả bài toán sai Do vậy, khi làm bài tập phải xác định chính xác vật mà ta đang xét tương tác với những vật nào, từ đó xác định tính chất, phương chiều của các lực tác dụng lên vật

* Viết phương trình động lực học (áp dụng định luật II Niu-tơn) dang vecto Bước 3:Luận giải

Thực chất là giải hệ các phương trình vectơ lập được ở trên Có thé sir dụng một trong hai cách sau

Cách I Sử dụng hệ trục tọa độ và phép chiếu

* Chọn hệ trục tọa độ thích hợp

* Chiếu các vectơ lực lên các trục tọa độ đã chọn để thu được các phương

trình dưới dạng đại số Từ đó, xác lập được các mối liên hệ giữa các đại lượng đã cho với các đại lượng phải tìm

* Giải hệ phương trình đại số vừa thu được

Cách 2 Sử dụng quy tắc cộng các vectơ cộng tuyến

* Sử dụng quy tắc hình bình hành hoặc qui tắc đa giác để vẽ giản đồ vectơ

*Tìm mối liên hệ giữa độ dài các vectơ lực đã cho và đại lượng cần tìm, sử dụng kiến thức hình học phẳng (áp dụng các hệ thức lượng giác, định lí Sin, Cosin,

Pitago ) thích hợp, tìm được đại lượng cần tìm

Bước 4: Biện luận kết quả

Trên đây là các bước giải bài toán cơ bản phần động lực học Tuy nhiên, do

bài tập phần này rất đa dạng nên trong phương pháp giải cần chú ý đến các đặc điểm sau:

* Đối với chuyên động thăng, chọn một trục tọa độ trùng với phương chuyên động (nếu có lực ma sát thì chọn thêm trục Oy vuông góc với phương chuyền động)

* Đối với chuyền động cong thì chọn trục Ox trùng với tiếp tuyến của đường cong tại điểm đang xét, trục Oy vuông góc với tiếp tuyến

* Nếu vật chuyên động tròn đều thì hợp lực hướng vào tâm quay, nếu vật

chuyển động tròn không đều thì hợp lực có hai thành phần đó là lực hướng tâm và

lực có phương tiếp tuyến với quỹ đạo chuyển động

Bài toán vi du:

Một thùng than có khối lượng 500 kg được kéo lên trong hầm mỏ bằng một day cáp, biết thùng than chuyền động nhanh dần đều từ đáy hầm lò Trong 10 s đầu

nó đi lên được 8 m Tính lực căng của dây cáp treo thùng than, ø = 9,8 m/s’

Bước 2: Xác lập các mối quan hệ

* Chọn trục tọa độ Ox phương thẳng đứng, gốc tọa độ O gắn với vật mốc tại mặt đất, chiều dương cùng chiều chuyển động

* Thùng than chịu tác dụng của hai lực: trọng lực P và lực căng sợi dây 7

* Phương trình của định luật II Niu — ton viết cho thùng than:

Bước 3: Sơ đồ luận giải

Bước 4: Biện luận kết qua

* Kết quả bài toán:

=25 16 916 (m/s2); P=mg=500.9,8=4900 (N)

; 100

T =P+ ma = 4900 + 500.0,16 = 4980 (N)

Vậy lực căng xuất hiện ở dây cáp kéo thùng than khi đó là 4980 N

1.6 Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí

1.6.1 Hướng dẫn theo mẫu (hướng dẫn angôri)

Sự hướng dẫn hành động theo mẫu đã có thường gọi là hướng dan angérit Hướng dẫn angôrit là sự hướng dẫn chỉ rõ cho học sinh những hành động cụ thé can

thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt được kết quả như mong muốn Những hành động sơ cấp phải được học sinh hiểu một cách đơn giá và học sinh đã nắm vững Kiểu hướng dẫn angôrit không đòi hỏi học sinh phải tự mình tìm

tòi xác định các hành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra mà chỉ đòi hỏi

học sinh chấp hành các hành động đã được giáo viên chỉ ra, căn cứ theo đó học sinh

sẽ đạt được kết quả, sẽ giải được bài tập đã cho

Kiểu hướng dẫn angôrit đòi hỏi giáo viên phải phân tích một cách khoa học việc giải bài tập để xác định được một trình tự chính xác chặt chẽ của các hành động cần thực hiện đề giải được bài tập và đảm bảo cho các hành động đó là những

hành động sơ cấp đối với học sinh Nghĩa là, kiểu hướng dẫn này đòi hỏi phải xác

định angôrit giải bài tập Kiểu hướng dẫn angôrit thường được áp dụng khi cần dạy cho học sinh phương pháp giải một lớp các bài tập điển hình nào đó, nhằm luyện tập cho học sinh các kỹ năng giải một loại bài tập vật lí xác định Người ta xây dựng

các angôrit giải cho từng loại bài tập cơ bản, điển hình và luyện tập cho học sinh kỹ

năng giải loại bài tập đó dựa trên việc làm cho học sinh nắm chắc các angôrit giải

Ví dụ: Đê luyện tập cho học sinh kỹ năng giải bài tập phần động lực học, giáo viên có thể hướng dẫn cho học sinh angôrit giải như đã nêu ở trên

1.6.2 Hướng dẫn tìm tòi (hướng dẫn Orixtic)

Hướng dẫn tìm tòi là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinh suy nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải quyết, không phải là giáo viên chỉ dẫn cho học sinh

chỉ việc chấp hành theo các hành động mẫu đã có để đi đến kết quả mà giáo viên

gợi mở để học sinh tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thực hiện

đề đạt được kết quả

Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi giáo viên cần giúp đỡ học sinh vượt

qua khó khăn dé giải bài tập Đồng thời vẫn đảm bảo được yêu cầu phát triển tư duy

của học sinh, muốn tạo điều kiện để học sinh tự lực tìm tòi giải quyết

chung chung không giúp cho việc định hướng tư duy của học sinh Nó phải có tác dụng hướng tư duy của học sinh vào phạm vi cần và có thể tìm tòi phát hiện được cách giải quyết vấn đề

Ví dụ: Xét sự hướng dẫn tìm tòi cho học sinh đối với bài tập sau: Một sợi

dây mảnh vắt qua hai ròng rọc có định và một ròng rọc động Ở hai đầu sợi dây có

buộc các vật có khối lượng mị = 2 kg và mạ = 3 kg Trục của ròng rọc động mang vật thứ ba có khối lượng mạ= 4 kg (hình vẽ) Bỏ qua khối lượng của các ròng rọc và các lực ma sát Tính gia tốc của mỗi vật Gia tốc rơi tự do là g=9,8 m/s” Biết rang các sợi đây đều có phương thắng đứng, ban đầu hệ vật đứng yên

Sự hướng dẫn cúa giáo viên

* Các vật mị, mạ, mạ có chuyên động với cùng một gia tốc hay không ?

* Nếu gia tốc của các vật khác nhau thì gia tốc của chúng có mối liên hệ gì với nhau không và liên hệ với nhau như thế nào ?

* Độ dời của các vật có mối liên hệ gì với nhau không Độ dời của các vật có

mối liên hệ gì với sự thay đổi độ dài của các đoạn dây khi các vật chuyển động ?

1.6.3 Hướng dẫn định hướng khái quát chương trình hóa

Hướng dẫn định hướng khái quát chương trình hóa là sự hướng dẫn cho học sinh tự tìm tòi cách giải quyết (không thông báo ngay cho học sinh cái có sẵn) Nét đặc trưng của kiểu hướng dẫn này là giáo viên định hướng cho hoạt động tư duy của hoc sinh theo đường lối khách quan của việc giải quyết vấn đề Sự định hướng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết vấn đề của học sinh Nếu như học sinh không đáp ứng được thì sự giúp đỡ tiếp theo của giáo viên là sự phát triển tiếp của

sự định hướng khái quát ban đầu, cụ thể hóa thêm một bước bằng các gợi ý thêm

cho học sinh đề thu hẹp phạm vi tìm tòi, giải quyết cho vừa sức với học sinh Nếu học sinh vẫn không đủ khả năng tự tìm tòi, giải quyết thì giáo viên chuyển dần thành cách hướng dẫn theo mẫu để đảm bảo cho học sinh hoàn thành được một

bước, sau đó tiếp tục yêu cầu học sinh tự lực, tìm tòi giải quyết các vấn đề tiếp theo

Nếu cần thiết thì giáo viên lại tiếp tục giúp đỡ thêm, cứ như vậy cho đến khi học sinh giải quyết xong vấn đề đặt ra

*Uu điểm

+ Giúp cho học sinh tự giải được bài tập đã cho

+ Dạy cho học sinh cách suy nghĩ trong quá trình học tập

Ví dụ: Đối với các bài toán giáo viên có thể hướng dẫn học sinh theo cách

định hướng khách quan chương trình hóa như sau:

+ Đề bài đã cho cái gì ? Yêu cầu tìm cái gì ?

+ Có thể xác lập được những mối liên hệ cụ thể gì đối với cái đã cho và cái

phải tìm ? Nó liên quan đến những kiến thức gì ?

+ Rút ra kết quả cần tìm

+ Kiểm tra, xác nhận lại kết quả

* Nhược điểm

Đối với kiểu hướng dẫn này đòi hỏi giáo viên phải theo sát tiến trình hoạt

động giải bài tập của học sinh, không thể chỉ dựa vào những hướng dẫn đã soạn sẵn

mà còn phải kết hợp việc định hướng với việc kiểm tra kết quả hoạt động của học sinh để điều chỉnh, giúp đỡ thích ứng với trình độ của học sinh

1.7 Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh

Tích cực hoá là một hoạt động nhằm làm chuyển biến vị trí của người học từ

thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp nhận tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri

thức để nâng cao hiệu quả học tập

Tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh là một trong những nhiệm vụ

của thầy giáo trong nhà trường và cũng là một trong những biện pháp nâng cao chất lượng dạy học Tuy không phải là vấn đề mới, nhưng trong xu hướng đổi mới dạy học hiện nay thì việc tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh là một vấn đề được đặc biệt quan tâm Trong đó học sinh chuyền từ vai trò là người thu nhận thông tin sang vai trò chủ động, tích cực tham gia tìm kiếm kiến thức Người thầy chuyền từ người truyền thông tin sang vai trò người tổ chức, hướng dẫn, giúp đỡ để học sinh tự mình khám phá kiến thức mới Tích cực hóa hoạt động nhận thức của

học sinh sẽ góp phần làm cho mối quan hệ giữa dạy và học, giữa thầy và trò ngày càng gắn bó, hiệu quả hơn Tích cực hoá vừa là biện pháp thực hiện nhiệm vụ dạy học, đồng thời nó góp phần rèn luyện cho học sinh những phẩm chất của người lao động mới: tự chủ, năng động, sáng tạo Đó là một trong những mục tiêu mà các nhà trường phải hướng tới

Để thực hiện tốt được việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh, chúng ta cần quan tâm đến một số biện pháp sau:

* Tạo ra và duy trì không khí dạy học trong lớp nhằm tạo ra môi trường thuận lợi cho việc học tập và phát triển của học sinh Qua đó học sinh dễ dàng bộc

lộ những hiểu biết của mình và sẵn sàng tham gia tích cực vào quá trình dạy học

* Khởi động tư duy gây hứng thú học tập cho học sinh Trước mỗi tiết học

tư duy của học sinh ở trạng thái nghỉ ngơi Vì vậy, trước hết thầy giáo phải tích cực

hoá hoạt động nhận thức của học sinh ngay từ khâu đề xuất vấn đề học tập nhằm

vạch ra trước mắt học sinh ly do của việc học và giúp các em xác định được nhiệm

vụ học tập Đồng thời việc đó cũng tạo ra sự hứng thú cho học sinh Đây là bước khởi động tư duy nhằm đưa học sinh vào trạng thái sẵn sàng học tập, lôi kéo học

sinh vào không khí đạy học Khởi động tư đuy chỉ là bước mở đầu, điều quan trọng

hon là phải tạo ra và duy trì không khí dạy học trong suốt giờ học

* Khai thác và phối hợp các phương pháp dạy học một cách có hiệu quả, đặc biệt chú trọng tới các phương pháp dạy học tích cực Việc tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh phụ thuộc rất nhiều vào việc tổ chức và điều khiển quá trình dạy học của người thay Bởi vậy, trong tiến trình dạy học, người thầy cần phải lựa chọn và sử dụng các phương pháp dạy học hiệu quả có như vậy mới khuyến khích tính tích cực sáng tạo của học sinh trong học tập

* Tổ chức cho học sinh hoạt động Trong việc xác định rõ vai trò, nhiệm vụ của từng chủ thể có ý nghĩa rat quan trọng, nó giúp cho chủ thể định hướng hoạt động của mình Trong giờ học người thầy không được làm thay học sinh, mà phải đóng vai trò là người tổ chức quá trình học tập của học sinh, hướng dẫn học sinh đi tìm kiếm kiến thức mới Còn học sinh phải chuyên từ vai trò thụ động sang chủ

động tham gia tích cực và sáng tạo vào quá trình học tập tránh tình trạng ngồi chờ

và ghi chép một cách máy móc Vì vậy, cần phải tăng cường việc tô chức cho học sinh thảo luận và làm việc theo nhóm

1.8 Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

Năng lực luôn gắn với kỹ năng kỹ xảo trong lĩnh vực hoạt động tương ứng Song kỹ năng, kỹ xảo liên quan đến việc thực hiện một loạt hành động hẹp, chuyên biệt đến mức thành thạo, tự động hóa, máy móc Năng lực sáng tạo gắn liền với kỹ

năng, kỹ xảo và vốn hiểu biết của chủ thể Trong bat kỳ lĩnh vực hoạt động nao,

càng thành thạo và có kiến thức sâu thì càng nhạy bén trong dự đoán, đề ra được nhiều dự đoán, nhiều phương án đề lựa chọn, càng tạo điều kiện cho trực giác phát triển Bởi vậy, không thể rèn luyện năng lực sáng tạo tách rời, độc lập với học tập kiến thức về một lĩnh vực nào đó

Các biện pháp phát triển năng lực sáng tạo:

* Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới

Kiến thức vật lí trong trường phổ thông là kiến thức đã được loài người

khẳng định Tuy vậy, chúng vẫn luôn mới mẻ đối với học sinh Việc nghiên cứu kiến thức mới sẽ thường xuyên tạo ra các tình huống đòi hỏi học sinh phải đưa ra những ý kiến mới, giải pháp mới đối với chính bản thân họ Vì vậy, cần tổ chức hoạt động dạy học gắn với việc tổ chức hoạt động sáng tạo là rất cần thiết

* Luyện tập phỏng đoán, dự đoán, xây dựng giả thuyết

Dự đoán có vai trò hết sức quan trọng trên con đường sáng tạo khoa học Dự đoán chủ yếu dựa vào trực giác, kết hợp với các kinh nghiệm phong phú và kiến thức sâu sắc của bản thân về một lĩnh vực nhất định Có thể dự đoán theo các cách sau: dựa vào sự liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có, dựa trên sự tương tự, dựa trên sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng vật lí, dựa trên sự thuận nghịch thường thấy của nhiều quá trình, dựa trên sự mở rộng phạm vi ứng dụng của một kiến thức, dựa trên dự đoán về mối quan hệ định lượng

1.9 Tình hình dạy giải bài tập vật lí ở một số trường phố thông hiện nay 1.9.1 Đối tượng và phương pháp điều tra

* Đối tượng

Điều tra, khảo sát thực tế tại một số trường THPT của tỉnh Bắc Giang: THPT

Bồ Hạ, THPT Yên Thế, THPT Mỏ Trạng đề tìm hiểu về một số thông tin

+ Tình hình dạy giải bài tập phần Động lực học chất điểm

+ Tình hình hoạt động giải bài tập phần Động lực học chất điểm

+ Tìm hiểu những khó khăn và sai lầm mà học sinh thường mắc phải khi giải

bài tập phần Động lực học chất điểm, từ đó tìm hiểu những nguyên nhân dẫn đến những sai lầm đó của học sinh Từ đó, chúng tôi đề xuất phương hướng khắc phục

* Phương pháp điều tra

+ Điều tra giáo viên: sử dụng phiếu điều tra (số lượng giáo viên được điều tra

là 18) trao đổi trực tiếp, dự giờ giảng, xem giáo án

+ Điều tra học sinh: sử dụng phiếu điều tra (số lượng học sinh được điều tra

là 99), quan sát hoạt động của học sinh trong giờ học, kiểm tra khảo sát, phân tích kết quả

1.9.2 Kết quá điều tra

1.9.2.1 Tình hình dạy giải bài tập

Thông qua việc trao đổi cùng với giáo viên giảng đạy bộ môn Vật lí tại ba trường THPT tại Huyện Yên Thế - Tỉnh Bắc Giang và một số đồng nghiệp khác, sơ

bộ chúng tôi rút ra được một số nhận định

+ Các bài tập trong phần Động lực học chất điểm khá phức tạp, có rất nhiều

bài tập tông hợp và khó

+ Số lượng bài tập rất nhiều nhưng thời gian mà giáo viên dành cho học sinh

giải quyết các bài tập trên lớp rất ít

+ Khó đưa ra một hệ thống các bài tập vừa đảm bảo tính vừa sức đối với học sinh lại vừa đảm bảo yêu cầu mục tiêu của chương trình

+ Mỗi giáo viên thường chọn riêng cho mình một phương pháp giải và đưa

ra cho học sinh luyện tập, nên rất khó khăn trong công tác kiểm tra đánh giá chất lượng học tập trong môn vật lí của học sinh trong cả khối

1.9.2.2 Tình hình hoạt động giải bài tập của học sinh

+ Đa số học sinh nhớ máy móc, không hiểu bản chất hiện tượng vật lí đề cập trong bài tập nên rất khó khăn trong việc giải các bài tập phần Động lực học chất điểm

+ Trong các giờ bài tập rất nhiều học sinh thụ động, lười suy nghĩ, chỉ có một

số ít học sinh tích cực tham gia hoạt động giải bài tập

+ Học sinh rất ngại và sợ các bài tập phần này vì ngoài kiến thức mới, học

sinh thường phải vận dụng khá nhiều kiến thức đã học

+ Học sinh chưa có ý thức phân loại và xây dựng phương pháp giải cho mỗi loại bài tập

1.9.2.3 Những khó khăn, sai lầm của học sinh khi giải bài tập phần Động lực học chất điểm

* Những khó khăn chủ yếu của học sinh

+ Kiến thức phần Động lực học chất điểm liên quan nhiều đến kiến thức phần động học chất điểm, khái niệm lực, tính tương đối của chuyển động nên học

sinh thường khó phân tích được mối liên hệ giữa hiện tượng vật lí ở đề bài với kiến

thức liên quan

+ Khó chỉ ra và vẽ đủ các lực tác dụng lên vật, khó vẽ phản lực W khi vật chuyển động trên mặt cong

+ Phương trình động lực học là phương trình vectơ, nên khi giải nhiều học sinh không biết cách dùng kiến thức toán để chuyển phương trình vectơ về phương trình đại số nhờ phép chiếu các vectơ lên các trục tọa độ hoặc dùng qui tắc hình bình hành hoặc qui tắc đa giác để vẽ giản đồ vectơ trong trường hợp các vectơ lực đồng phẳng, đồng quy

+ Lúng túng khi sử đụng hình học phẳng để tính độ đài các vectơ trên giản

+ Học sinh quên nhiều kiến thức liên quan

+ Học sinh chưa có phương pháp giải bài tập phần Động lực học chất điểm phù hợp

+ Kỹ năng vận dụng toán học vào vật lí còn hạn chế

* Đề xuất phương hướng khắc phục

+ Lựa chọn được hệ thống bài tập và phương pháp giải bài tập phủ hợp + Thường xuyên ôn tập kiến thức cho học sinh qua hoạt động giải bài tập + Rèn luyện cho học sinh một số kỹ năng vận đụng toán học vào hoạt động

giải bài tập vật lí.

KET LUAN CHUONG 1

Trong chương này, chúng tôi trình bày một số cơ sở lý luận:

* Khái niệm bài tập vật lí và vai trò, tác dụng của bài tập vật lí trong quá

trình dạy học vật lí THPT

* Tìm hiểu các cách phân loại bài tập vật lí và các phương pháp giải bài tập vật lí, đề xuất phương pháp giải bài tập vật lí phần Động lực học chất điểm vật lí 10 THPT nói chung

* Tư duy trong giải bài tập vật lí

* Hướng dẫn hoạt động giải bài tập vật lí

* Phát huy tính tích cực tự chủ và phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học vật lí

Ngoài ra, chúng tôi còn trình bày kết quả điều tra tình hình dạy giải bài tập vật lí ở một số trường phố thông hiện nay Những luận điểm lí luận và

thực tiễn trình bày ở chương này là cơ sở của việc soạn thảo hệ thống bài tập

và hướng dẫn hoạt động giải bài tập phần Động lực học chất điểm vật lí 10 THPT mà chúng tôi trình bày ở chương sau

Chuong 2

HE THONG BAI TAP VA HUONG DAN HOAT DONG GIAI BAI TAP

PHAN DONG LUC HQC CHAT DIEM LỚP 10 THPT

2.1 Vị trí của phần động lực học lớp 10 THPT

2.1.1 Những kiến thức học sinh đã biết trước đó có liên quan

+ Khái niệm lực, đơn vị lực, trọng lực, lực đàn hồi và phép đo lực (lớp 6), sự cân bằng lực, lực ma sát, quán tính (lớp 8)

+ Chuyển động của chất điểm (chuyên động thắng đều, chuyền động thăng biến đồi đều, chuyển động tròn đều)

2.1.2 Những kiến thức phan động lực học sẽ được áp dụng cho các phần sau

Những kiến thức ở phần động lực học ở lớp 10 không những được áp dụng

để giải quyết các bài toán phần động lực học lớp 10 mà còn được vận dụng dé giải

quyết những bài tập ở phần sau như: cân bằng của vật rắn, bài tập áp dụng các định luật bảo toàn, khảo sát dao động điều hòa (vật lí lớp 12), khảo sát chuyển động của điện tích trong điện trường (vật lí lớp 11)

2.2 Nội dung kiến thức phần động lực học lớp 10 THPT

2.2.1 Những khái niệm cơ bản

2.2.1.1 Khải niệm lực

Lực là đại lượng vecto đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác mà

kết quả là gây ra gia tốc cho vật hoặc làm vật bị biến dạng

“Điểm đặt: tại vật chịu tác dụng lực

“Hướng: cùng hướng với gia tốc mà lực gây ra cho vật

"Đơn vị của lực là: Niutơn (N)

Phép tổng hợp lực, quy tắc hình bình hành (quy tắc đa giác)

Phân tích một lực thành hai lực thành phần đồng quy theo quy tắc hình bình hành (quy tắc đa giác)

2.2.1.2 Khái niệm quán tính

Quán tính là tính chất của mọi vật có xu hướng bảo toàn vận tốc cá về hướng

và độ lớn

2.2.1.3 Khái niệm khói lượng

Khối lượng là đại lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật Mức quán tính của vật tỉ lệ thuận với khối lượng của nó

“Khối lượng là đại lượng vô hướng, luôn đương và không đổi

“Khối lượng có tính chất cộng được

“Đơn vị của khối lượng là kilôgam (kg)

2.2.1.4 Các loại lực cơ học

%4 Lực hấp dẫn

Lực hấp dẫn là lực hút giữa các vật (có khối lượng)

+ Lực hấp dẫn có phương là đường thăng nói trọng tâm hai vật

+ Lực hấp dẫn luôn hướng vào vật gây ra tác dụng (luôn luôn là lực hút) + Lực hấp dẫn tuân theo định luật vạn vật hấp dẫn

Trong đó: ( G=6,67.10”' Nee là hằng số hấp dẫn

E

r: khoảng cách giữa hai vật (m)

my, mạ: khối lượng hai vật (kg)

+ Giữa các vật luôn tồn tại lực hấp dẫn vì chúng có khối lượng

+ Trường hợp riêng của lực hap dẫn là trọng lực

+ Trọng lực là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật ở gần bề mặt Trái Dat

* Trọng lực: trọng lực truyền cho mọi vật gia tốc gọi là gia tốc rơi tự do 8 (còn gọi là gia tốc trọng trường)

h: độ cao của vật so với mặt đất (m)

+ Công thức (2.19) cũng đúng cho các hành tỉnh trong hệ Mặt Trời, M: khối

lượng hành tỉnh.

+ Trọng lực có phương thắng đứng và có chiều từ trên xuống

+ Trọng lực có điểm đặt tại trọng tâm của vật

+ Độ lớn của trọng lực (còn gọi là trọng lượng): P = mg

+ Tại cùng một vị trí trọng lực truyền cho mọi vật gia tốc rơi tự do như nhau

+ Độ lớn của trọng lực tác dụng lên một vật tại các vị trí khác nhau trên Trái

Đất là khác nhau, tại một vị trí trên Trái Đất trọng lực tác dụng lên các vật khác nhau là khác nhau

4 _Tực đàn hài

Lực đàn hồi xuất hiện khi một vật bị biến dang, có xu hướng giúp vật lay lai

kích thước và hình dang ban đầu

+ Lực đàn hồi xuất hiện khi vật bị biến đạng và có hướng ngược hướng với

+ Trong một số bài toán có xét sợi dây thì lực đàn hồi chỉ xuất hiện khi sợi

dây bị kéo căng (biến đạng kéo) Lực đàn hồi khi đó tương tự như trường hợp lò xo

bị kéo

+ Lực ma sát

* Lực ma sát trượt

+ Lực ma sát trượt xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi vật này trượt trên vật kia

+ Lực ma sát trượt ngược hướng với vectơ vận tốc tương đối của vat so voi

vật mà nó đang trượt lên

+ Lực ma sát trượt có độ lớn không phụ thuộc vào diện tích mặt tiếp xúc mà chỉ phụ thuộc vào vật liệu, tình trạng của mặt tiếp xúc và độ lớn của áp lực

Trong do: N la ap luc (N), 4, hé số ma sát trượt (0 < “)

2.2.2.1 Định luật I Niu — ton

Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực

có hợp lực bằng không thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyên động thắng đều

2.2.2.2 Định ludt IT Niu — ton

Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật Độ lớn của gia tốc

tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật

F

m

Voi FP) =F, + Fy + + Fy va Fla luc thứ ¡ tác dụng lên chất điểm

Trong đó: (Gla gia téc (m/s’)

Fy là hợp lực tác dụng lên vật (N) 2.2.2.3 Định luật HII Niu — ton

Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lên vật A một lực Hai lực này cùng giá, cùng độ lớn nhưng ngược chiều

Trong do: F luc do A tac dung lén B

F„ lực do B tác dụng lên A

2.2.2.4 Định luật vạn vật hắp dẫn

Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bắt kì tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng của

chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng

Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến đạng của lò xo

Trong đó: k là độ cứng (N/m); | A/|=|!—1, | độ biến dạng (m)

+ Phát biểu được

điểm dưới tác dụng

của của nhiêu lực

+ Biểu diễn được

+ Vẽ được các vectơ lực cụ thể

Il, III Niu — ton

+ Phát biểu được khối lượng là số đo mức quán tính

+ Phát biểu được

các đặc điểm của lực và phản lực + Biểu diễn được

các vectơ lực và gia tốc thu được dưới tác dụng của lực ấy

phăng

lực, lực đàn hồi và luc ma sat

+ Viết được công

đỡ, lực ma sát

+ Biểu diễn đúng

trọng lực tác dụng lên vật

+ Biểu diễn được

phản lực của mặt

đỡ (mặt phẳng, mặt cong)

+ Tính được một đại lượng trong công thức của lực

cơ học khi biết

các đại lượng kia + Tính được trọng lực tác dụng lên

vật

+ Tính được gia tốc rơi tự do phụ thuộc theo độ cao + Giải được bài

chuyển động của chất điểm theo quỹ đạo thắng hoặc tròn

+ Giải được bài

chuyển động của vật ném ngang

2.4 Các kỹ năng cần rèn cho học sinh

Song song với việc hình thành và nắm vững kiến thức cơ bản đã nêu trên, học sinh cần được rèn luyện những kỹ năng cơ bản sau:

* Kỹ năng vận dụng kiến thức

+ Áp dụng từng công thức: ĐKCB của chất điểm, a=

Ty=MN, Fig =o" ,P=mg, Fa=k Al), F,,= ma, == mor" Trong đó tính

được một đại lượng khi biết các đại lượng khác

+ Giải thích một số hiện tượng trong đời sống, trong khoa học kỹ thuật:

> Tại sao các vật nặng rất khó thay đổi vận tốc còn các vật nhẹ thì rất dễ thay

> Tại sao khi sử đụng các máy móc, không được tăng (giảm) tốc độ đột ngột

> Tại sao khi thuyền đang đứng yên trên mặt nước, dùng sào đây vào bờ thì thuyền lại đi ra xa bờ

> Tại sao quả bóng cao su đập vào tường thì bị bật trở lại

> Tai sao lốp ô tô, xe máy, xe đạp lại phải có hoa văn lốp

+ Tính và biểu diễn được các lực cơ học

+ Phân tích được hiện tượng vật lí nêu ra trong bài tập và nhận ra được mối liên

hệ giữa các đại lượng đề cập trong hiện tượng, từ đó lựa chọn được công thức liên

hệ giữa các đại lượng đã cho với đại lượng cần tìm

+ Giải được bài toán chuyển động của một chất điểm và chuyên động tịnh tiến của vật rắn với quỹ đạo chuyên động là thắng hoặc tròn

+ Kỹ năng sử dụng kiến thức toán: vẽ giản đồ vectơ (quy tắc hình bình hành lực), tỉ số lượng giác trong tam giác, định lí sin hay cosin, tính độ dài của một vectơ

2.5 Phân loại bài tập phần Động lực học chất điểm

Có nhiều cách phân loại bài tập vật lí: theo nội dung, theo phương thức cho

điều kiện và phương thức giải, theo yêu cầu định tính hay định lượng của việc

nghiên cứu vấn đề, theo yêu cầu luyện tập kỹ năng hay yêu cầu phát triển tư duy, sáng tạo của học sinh trong quá trình dạy học

Dựa trên cách phân loại bài tập theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải và đặc biệt qua kết quả của hai đợt thực nghiệm sư phạm, chúng tôi chia bài tập phần động lực học chất điểm thành một số dạng như sau:

* Dạng 1: Điều kiện cân bằng cúa chất diém

* Dạng 2: Xác định độ lớn, phương chiều của các lực cơ học

*Dạng 3: Ấp dụng các định luật Niu — tơn và kháo sát chuyến động thắng

*Dạng 4:Ấp dụng phương pháp động lực học cho vật chuyển động tròn đều

* Dạng 5: Ap dụng phương pháp động lực học chất điễm cho bài toán chuyển động ném ngang

+Bai 4: 6n tap, vận dụng điều kiện cân bằng và có vận dụng trong tình

huống mới là điều kiện cân bằng chất điểm chịu tác dụng của ba lực

+Bài 5: bài tập có nội dung tổng hợp, vận dụng điều kiện cân bằng của chất điểm, học sinh có thể lựa chọn quy tắc tổng hợp vectơ hoặc phép chiếu phương

trình vectơ của điều kiện cân bằng lên hệ trục tọa độ đã chọn

Bài 1 Cho hai lực đồng quy có độ lớn bằng 9N và 12N

a Độ lớn của hợp lực có thể có giá tri la: IN, 2N, 25N, 15N

b Tính góc giữa hai lực khi đó

Bài 2 Một vật có trọng lượng P = 150N được treo vào đầu một sợi dây Tính độ lớn

lực căng xuất hiện ở sợi dây

Bài 3 Treo một vật nhờ một sợi dây Hãy cho biết đặc điểm của lực căng ở sợi dây

Bài 4 Cho hai lực có cùng độ lớn F¡= F; = 100N tác dụng vào một chất điểm Biết

góc giữa hai lực là 120°,

a Xác định hợp lực của hai lực

b Phải tác dụng vào chất điểm một lực thứ ba như thé nao dé chat diém cân bằng

Bài 5 Một vật trọng lượng 20N treo vào chính giữa một sợi dây Khi vật cân bằng, hai nhánh của sợi đây tạo với nhau góc 60° Xác định lực căng ở hai nhánh của dây

*Dạng 2: Xác định độ lớn, phương chiều cúa các lực cơ học

Mục tiêu:

+Do học sinh không khó khăn trong việc biểu diễn lực hấp dẫn giữa hai vật

mà chỉ gặp khó khăn trong việc nhớ công thức của định luật vạn vật hấp dẫn nên

chúng tôi chỉ đưa ra bài tập 6 giúp nhớ và ôn tập công thức của định luật vạn vật hấp dẫn

+Bài 7: nhớ sâu sắc hơn trọng lực là trường hợp riêng của lực hấp dẫn và vận dụng công thức P = mg

+Bài 8: nhớ và vận dụng công thức của sự phụ thuộc của gia tốc rơi tự do

M

vào độ cao của vật so với mặt đất s= G——

(R+ñ)

+Bai 9, 10: nhớ công thức của định luật Húc và biểu diễn được lực đàn hôi

xuất hiện khi lò xo bị biến dạng kéo — nén.