Giảng dạy phần cơ học cho học sinh phổ thông chuyên vật lý với sự hỗ trợ của phần mềm toán mathematica

120 2.1K 3
Giảng dạy phần cơ học cho học sinh phổ thông chuyên vật lý với sự hỗ trợ của phần mềm toán mathematica

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SƯ PHẠM TRẦN THỊ NHÀN GIẢNG DẠY PHẦN CƠ HỌC CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG CHUYÊN VẬT LÝ VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM TOÁN MATHEMATICA LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ HÀ NỘI - 2008 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SƯ PHẠM GIẢNG DẠY PHẦN CƠ HỌC CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG CHUYÊN VẬT LÝ VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM TOÁN MATHEMATICA LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MÔN VẬT LÝ) MÃ SỐ: 601410 Học viên: Trần Thị Nhàn Cao học sư phạm vật lý khố Cán hướng dẫn: GS.TS Tơn Tích Ái PGS.TS Nguyễn Thị Mỹ Lộc HÀ NỘI - 2008 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu Giả thuyết khoa học Phƣơng pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn .4 Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TOÁN MATHEMATICA TRONG DẠY HỌC TẠI CÁC TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN 1.1 Quan điểm đại dạy học .5 1.2 Vận dụng phƣơng pháp dạy học tích cực dạy học vật lý-phƣơng pháp giải vấn đề 13 1.3 Con đƣờng hình thành khái niệm, định luật Vật lý .17 1.4 Đổi phƣơng pháp dạy học theo quan niệm công nghệ thông tin truyền thông 23 1.5 Phƣơng pháp mơ hình dạy học Vật lý 27 1.6 Ý đồ sƣ phạm việc giảng dạy phần học cho học sinh trung học phổ thông chuyên vật lý với hỗ trợ phần mềm toán Mathematica 32 Chƣơng 2: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM TOÁN MATHEMATICA 35 2.1 Mathematica hệ thống thực phép tính 35 2.2 Mathematica ngơn ngữ lập trình 37 2.3 Mathematica hệ thống biểu diễn kiến thức toán học 38 2.4 Mathematica mơi trƣờng tính tốn .39 2.5 Mathematica công cụ mơi trƣờng tính tốn chuẩn 39 2.6 Các toán tử Mathematica 39 2.7 Mathematica tính tốn 41 2.8 Biến đổi biểu thức lƣợng giác 43 2.9 Các đơn vị đo, chuyển đổi đơn vị, số Vật lý 44 2.10 Các tính tốn giải tích 45 2.11 Đồ họa Mathematica 48 2.12 Mathematica phƣơng pháp số 55 Chƣơng 3: NHỮNG VÍ DỤ CỦA MATHEMATICA TRONG GIẢNG DẠY PHẦN CƠ HỌC .58 3.1 Động lực học chất điểm 58 3.2 Chuyển động trƣờng hấp dẫn không đổi 65 3.3 Chuyển động hành tinh 79 3.4 Sự va chạm 83 3.5 Dao động điều hòa phi tuyến đơn giản 90 3.6 Dao động tắt dần dao động cƣỡng 101 KẾT LUẬN .104 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CNTT : Công nghệ thông tin DH : Dạy học GV : Giáo viên HS : Học sinh MTDH : Mục tiêu dạy học MTĐT : Máy tính điện tử PMDH : Phần mềm dạy học PPDH : Phƣơng pháp dạy học PPDHTC : TBDH : Phƣơng pháp dạy học tích cực ThiÕt bị dạy học M U Lớ chn tài Trong năm gần tin học phát triển mạnh mẽ tạo nên cách mạng hoạt động kinh tế, trị, xã hội… Xác định rõ tầm quan trọng tin học, ngày 17-10-2000, Bộ trị thị 58-CT/TW đẩy mạnh phát triển công nghệ thông tin phục vụ nghiệp cơng nghiệp hố, đại hố đất nƣớc Trong công tác đào tạo, tin học ảnh hƣởng mạnh mẽ Tin học hố cơng tác giảng dạy phát triển theo hƣớng làm tăng hàm lƣợng trí tuệ, hiệu đạt đƣợc gắn liền với trình cải tiến tổ chức quản lý công tác giảng dạy Tin học hố cơng tác giảng dạy khơng tiến hành xây dựng kết cấu hạ tầng thông tin mà cịn gắn liền với việc cải tiến phƣơng thức, hình thức, nội dung giảng dạy, đẩy mạnh việc phát triển ứng dụng công nghệ thông tin cách hiệu Đổi phƣơng thức dạy học không cung cấp kiến thức mà phải xây dựng lực tƣ duy, lực giải vấn đề cho học sinh đồng thời phải rèn luyện cho học sinh phƣơng pháp nghiên cứu khoa học Tại trƣờng phổ thơng nói chung trƣờng chun nói riêng học sinh đƣợc tạo điều kiện bồi dƣỡng phƣơng thức nhận thức, rèn luyện tƣ khoa học, phát triển lực giải vấn đề Học sinh phổ thơng chun nói chung phổ thơng chun vật lý nói riêng chủ yếu học sinh khiếu Những học sinh có tƣ chất có khả nhận thức vấn đề nhanh học sinh bình thƣờng kiến thức lĩnh vực Bên cạnh học sinh khiếu thƣờng có biểu vƣợt trội việc nhận biết điều kiện toán đƣợc cài vào cách hành văn có biểu sáng tạo cách giải toán phức tạp Nhƣ ta thấy học sinh phổ thơng chun lý thƣờng có ƣu khả trực giác Vì học sinh khiếu đƣợc học tập cách hệ thống chu đáo trở thành học sinh xuất sắc lĩnh vực làm tiền đề tài tƣơng lai Với tính ƣu việt phần mềm tốn Mathematica nhƣ khả tính tốn, khả đồ hoạ nhƣ tính dễ sử dụng việc xây dựng mơ hình vật lý Do dùng phần mềm Tốn Mathematica thiết kế giảng cách trực giác mà không yêu cầu phải hiểu biết nhiều tin học Xuất phát từ vấn đề trên, chọn đề tài: “Giảng dạy phần học cho học sinh trung học phổ thông chuyên vật lý với hỗ trợ phần mềm Toán Mathematica” làm đề tài nghiên cứu luận văn Mục đích nghiên cứu Vận dụng quan điểm lý luận đại việc tổ chức hoạt động nhận thức học sinh việc mô vài tƣợng học, tính tốn số…theo hƣớng phát triển kĩ tƣ duy, lực sáng tạo cho học sinh trung học phổ thông chuyên vật lý thông qua trình dạy học giải vấn đề Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lí luận việc tổ chức q trình dạy học vật lý nói chung q trình dạy học phần học nói riêng theo hƣớng rèn luyện phát triển kỹ tƣ duy, lực sáng tạo với hỗ trợ phần mềm tốn Mathematic - Tìm hiểu vấn đề ứng dụng máy tính vào dạy học trƣờng trung học phổ thơng nói chung trung học phổ thơng chun vật lý nói riêng - Nghiên cứu sở lý luận việc ứng dụng phần mềm Toán Mathematica thiết kế giảng - Mô mô hình vật lý phần học với hỗ trợ phần mềm Tốn Mathematica theo tiến trình dạy học soạn - Dự kiến khả sử dụng phần mềm Toán Mathematica dạy học phần học phổ thơng chun nói chung phổ thơng chun vật lý nói riêng -Đề xuất việc xây dựng mơ hình, mơ vài tƣợng học Đối tượng nghiên cứu Hoạt động dạy học giáo viên học sinh phổ thông chuyên vật lý trình dạy học phần học với hỗ trợ phần mềm Toán Mathematica Giả thuyết khoa học Việc ứng dụng phần mềm Toán Mathematica cách hợp lý, xây dựng mơ hình mơ hỗ trợ việc giảng dạy, tổ chức hƣớng dẫn học sinh giải nhiệm vụ nhận thức, đề xuất vấn đề, thảo luận lựa chọn phƣơng án giải vấn đề trình dạy học phần học có tác dụng nâng cao chất lƣợng dạy học, rèn luyện phát triển kĩ tƣ duy, lực sáng tạo cho học sinh trung học phổ thông nói chung phổ thơng chun vật lý nói riêng Phương pháp nghiên cứu 6.1 Nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu tài liệu lý luận dạy học để làm sáng tỏ quan điểm mà đề tài vận dụng việc tổ chức tình học tập, hƣớng dẫn học sinh giải vấn đề trình học tập - Nghiên cứu chƣơng trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên tài liệu tham khảo xác đinh mức độ nội dung kiến thức khái niệm vật lý phần học mà học sinh trung học phổ thông chuyên cần nắm vững - Nghiên cứu tài liệu phần mềm Mathematica 6.2 Nghiên cứu thực tiễn - Tìm hiểu việc dạy (thông qua dự giờ, trao đổi với giáo viên) việc học (thông qua trao đổi, nghiên cứu sản phẩm học sinh) nhằm sơ đánh giá tình hình dạy học phần học trung học phổ thơng chun vật lý - Tìm hiểu việc sử dụng máy tính phục vụ giảng dạy môn học trƣờng trung học phổ thông chuyên -Thực dạy học Vật lý mơ hình đƣợc xây dựng phần mêm Toán Mathematica Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn đƣợc trình bày ba chƣơng: Chƣơng 1: Cơ sở lí luận việc ứng dụng phần mềm toán Mathematica dạy học trƣờng trung học phổ thông chuyên Chƣơng 2: Giới thiệu phần mềm Toán Mathematica Chƣơng 3: Một số ứng dụng Mathematica giảng dạy phần học Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TOÁN MATHEMATICA TRONG DẠY HỌC TẠI CÁC TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN 1.1 Quan điểm đại dạy học 1.1.1 Bản chất hoạt động học chức giáo viên tổ chức, kiểm tra, định hướng hoạt động học Quá trình dạy học trình hoạt động giáo viên học sinh tƣơng tác thống biện chứng ba thành phần hệ dạy học, bao gồm : Giáo viên - Học sinh - Phƣơng tiện hoạt động dạy học Kiến thức ngƣời thân tự xây dựng, kết hoạt động óc chủ thể phản ánh thực tế khách quan Vì khơng thể quan niệm hình thành kiến thức (sự học) học sinh đơn in vào đầu óc học sinh kiến thức xem nhƣ có sẵn tồn độc lập với học sinh Không thể coi dạy giáo viên trình diễn kiến thức, cần cố gắng cho trình diễn đƣợc xác, rõ ràng, trực quan đầy đủ cho in vào đầu óc học sinh đƣợc câu chữ nhƣ Nhƣ khơng thể đảm bảo cho học sinh thực nắm đƣợc nghĩa kiến thức [10, tr 18] Cũng quan niệm thực chất học chỗ ngƣời học đạt đƣợc (thể đƣợc) hành vi xác định Theo quan điểm tâm lý học tƣ học phát triển chất cấu trúc hành động Cùng biểu hành vi bề giống nhƣng chất lƣợng, hiệu học (đối với kiến thức lĩnh hội đƣợc nhƣ phát triển tiềm lực học sinh) khác nhau, tuỳ thuộc vào phát triển cấu trúc hành động học chủ thể Ở hành vi đƣợc xem nhƣ biểu kết hành động, cịn cách thức để đạt tới kết đƣợc xem nhƣ cấu trúc bên hành động Trong  vận tốc góc, L chiều dài dây Với vận tốc  xác định theo công thức:  d (5.10) dt Do ta có:  t  t    t   F t .t (5.11) mL Và  t  t    t   t  t .t (5.12) Lực phương trình (5.11) cho phương trình (5.8) Ta tìm chu kì dao động lắc Nếu coi góc  nhỏ cụ thể   10 sai số khơng q 6/1000 Khi ta có: sin     s (5.13) L Theo định luật II Newton ta có được: ma=F=-mgsin   mg s (5.14) L Hay: a g g s  s ''   s (5.15) L l Phương trình (5.15) có dạng giống với phương trình mơ tả phần dao động điều hồ Trong k g đóng vai trị s đóng vai trị x Do m l vây, ta xác định chu kì dao động lắc đơn là: T 2   2 L g (5.16) Như dao động nhỏ, tức   10 chu kì dao động lắc đơn không phụ thuộc vào biên độ dao động Chu kì dao động lắc đơn phụ thuộc vào độ lớn gia tốc trọng trường g Chính chu kì dao động lắc phụ thuộc vào tỉ số L nhờ lắc đơn ta xác định g xác gia tốc vật rơi tự g Với phương trình (5.10), (5.11), (5.12) ta vẽ đồ thị biểu diễn thay đổi góc  , vận tốc góc  theo thời gian t 98 Đồ thị biểu diễn thay đổi động lắc đơn 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 10 15 3.5.3 Bài tập 2     Tính thời  T  3.5.3.1 Một vật dao động điều hồ có phương trình x  A sin  gian để vật quãng đường s (tính từ thời điểm ban đầu) Chương trình Mathematica viết sau: Clear[T,A,l,pha,x0,t1,t2,n,s]; T=Input["Nhap chu ky cua dao dong T:"]; A=Input["Nhap bien dao dong A:"]; l=Input["Nhap quang duong vat di duoc l:"]; pha=Input["Nhap pha ban dau:"]; x0=A*Sin[pha] ­; n=Round[(l+x0)/(2*A)];s=l+x0-n*2*A; t1=n*T/2+(T/(2*Pi))*ArcSin[s/A]; n=Round[x0/(2*A)];s=x0-n*2*A; t2=n*T/2+(T/(2*Pi))*ArcSin[s/A]; Print["Thoi gian chuyen dong cua vat la:",t1-t2]; 3.5.3.2 Một lắc lị xo có khối lượng m, độ cứng k dao động khơng khí Biết hệ số ma sát khơng khí b lực cản có độ lớn tỉ lệ với vận tốc.Tại thời điểm ban đầu vật vị trí x0 có vận tốc v0 Bằng Mathematica khảo sát dao động hệ hai trường hợp có ma sát khơng có ma sát : a) Viết phương trình dao động b) Tính chu kì, biên độ dao động c) Tính lượng dao động d) Mô dao động hệ Mathematica 99 Chương trình viết sau: Clear["Global`*"] Print["Dao dong lac lo xo"] Print["Co ma sat:"] m=50.1;k=10;x0=10;v0=10;b=2; ngh=DSolve[{m*x''[t]==-k*x[t]-b*x'[t],x[0]==x0,x'[0]==v0},x[t],t]; X[t_]=ngh[[1,1,2]]; ngh1=Solve[{X[t]==0},t];T=2*Abs[ngh1[[1,1,2]]-ngh1[[2,1,2]]]; f=1/T;om=2 Pi*f;t0=Solve[{X'[t]==0},t][[1,1,2]];A=Abs[X[t0]]; Print["Bieu thuc cua dao dong: ",X[t]] Print["Tan so goc cua dao dong: ",om] Print["Chu ky dao dong: ",T] Plot[X[t],{t,0,6*T}] dt1[t_]=Graphics[{PointSize[.05],Hue[.9],Point[{X[t],0}]}]; Animate[Show[dt1[t1],Axes->True,PlotRange->{{-1.1*A,1.1*A},{-1,1}},AspectRatio>1],{t1,0,7*T,T/100}] Print["Khong ma sat"] ngh=DSolve[{m*x''[t]==-k*x[t],x[0]==x0,x'[0]==v0},x[t],t]; X[t_]=ngh[[1,1,2]] ngh1=Solve[{X[t]==0},t];T=2*Abs[ngh1[[1,1,2]]-ngh1[[2,1,2]]]; f=1/T;om=2 Pi*f;t0=Solve[{X'[t]==0},t][[1,1,2]];A=Abs[X[t0]]; Print["Bieu thuc cua dao dong: ",X[t]] Print["Tan so goc cua dao dong: ",om] Print["Chu ky dao dong: ",T] Print["Bien dao dong: ",A] Plot[X[t],{t,0,6*T}] dt1[t_]=Graphics[{PointSize[.05],Hue[.9],Point[{X[t],0}]}]; Animate[Show[dt1[t1],Axes->True,PlotRange->{{-1.1*A,1.1*A},{-1,1}},AspectRatio>1],{t1,0,7*T,T/100}] Kết quả: Dao dong lac lo xo Co ma sat: t Bieu thuc cua dao dong: e 0.0199601[.Cos(0.446321t )  22.8526Sin(0.446321t )] Tan so goc cua dao dong: 0.446321 Chu ky dao dong: 14.0777 100 20 10 20 40 60 80  10  20 Mô chuyển động tắt dần lắc lò xo t1 1.0 0.5 0.0  0.5  1.0 10 20 30 40 50 Khong ma sat 10 Cos[0.446767 t]+22.383 Sin[0.446767 t] Bieu thuc cua dao dong: 10 Cos[0.446767 t]+22.383 Sin[0.446767 t] Tan so goc cua dao dong: 0.446767 Chu ky dao dong: 14.0637 Bien dao dong: 24.5153 101 60 70 20 10 20 40 60 80  10  20 Mô chuyển động điều hồ lắc lị xo t1 1.0 0.5 0.0  0.5  1.0 10 20 30 40 50 60 70 3.5.2.3 Một lắc toán học khối lượng m, chiều dài dây l dao động khơng khí Biết hệ số ma sát khơng khí b, lực ma sát tỉ lệ với vận tốc chuyển động Biên độ góc ban đầu a0, vận tốc góc ban đầu v1, gia tốc trọng trường g Hãy: a) Viết phương trình dao động lắc b) Tính tần số, chu kì dao động c) Tính lượng dao động d) Mơ dao động Mathematica Chương trình viết với lắc đơn dao động tắt dần Clear["Global`*"] Print["Dao dong lac don tat dan"] m=50;l=10;a0=Pi/100;v0=1;b=5;g=9.8; ngh=DSolve[{m*g*X[t]+b*l*X'[t]+m*l*X''[t]==0,X[0]==a0*l,X'[0]==v0},X[t],t]; 102 X[t_]=ngh[[1,1,2]]; ngh1=Solve[{X[t]==0},t];T=2*Abs[ngh1[[1,1,2]]-ngh1[[2,1,2]]]; f=1/T;om=2Pi*f;t0=Solve[{X'[t]==0},t][[1,1,2]];A=Abs[X[t0]]; Print["Bieu thuc cua dao dong: ",X[t]] Print["Tan so goc cua dao dong: ",om] Print["Chu ky dao dong: ",T] Plot[X[t],{t,0,6*T}] dt1[t_]=Graphics[{PointSize[.02],Hue[.9],Point[{0,0}]}]; dt2[t_]=Graphics[{PointSize[.05],Hue[.1],Point[{l*Sin[X[t]],-l*Cos[X[t]]}]}]; dt3[t_]=Graphics[{Line[{{0,0},{l*Sin[X[t]],-l*Cos[X[t]]}}]}]; Animate[Show[{dt1[t1],dt2[t1],dt3[t1]},Axes->True,PlotRange->{{-l,l},{0,1.1*l}},AspectRatio->0.5],{t1,0,7*T,T/200}] Kết quả: Dao dong lac don tat dan Bieu thuc cua dao dong: e 0.05t (0.314159 Cos[0.988686 t]+1.02733 Sin[0.988686 t]) Tan so goc cua dao dong: 0.988686 Chu ky dao dong: 6.35509 103 Đồ thị biểu diễn dao động tắt dần 1.0 0.5 10 15 20 25 30 35  0.5 Chương trình mơ dao động tắt dần t1  10  5 10      10 Chương trình viết với lắc đơn dao động điều hoà Clear["Global`*"] Print["Dao dong lac don dieu hoa"] m=50;l=10;a0=Pi/100;v0=0.1;g=9.8; ngh=DSolve[{m*g*X[t]+m*l*X''[t]==0,X[0]==a0*l,X'[0]==v0},X[t],t]; X[t_]=ngh[[1,1,2]]; ngh1=Solve[{X[t]==0},t];T=2*Abs[ngh1[[1,1,2]]-ngh1[[2,1,2]]]; f=1/T;om=2Pi*f;t0=Solve[{X'[t]==0},t][[1,1,2]];A=Abs[X[t0]]; Print["Bieu thuc cua dao dong: ",X[t]] Print["Tan so goc cua dao dong: ",om] 104 Print["Chu ky dao dong: ",T] Print["Do thi toa - thoi gian"] Plot[X[t],{t,0,6*T}] Print["Do thi nang luong - thoi gian"] Wd[t_]=0.5*m*(X'[t])^2;Wt[t_]=m*g*(X[t])^2/(2*l); Plot[{Wd[t],Wt[t]},{t,0,3*T}] dt1[t_]=Graphics[{PointSize[.02],Hue[.9],Point[{0,0}]}]; dt2[t_]=Graphics[{PointSize[.05],Hue[.1],Point[{l*Sin[X[t]],-l*Cos[X[t]]}]}]; dt3[t_]=Graphics[{Line[{{0,0},{l*Sin[X[t]],-l*Cos[X[t]]}}]}]; Animate[Show[{dt1[t1],dt2[t1],dt3[t1]},Axes->True,PlotRange->{{-l,l},{0,1.1*l}},AspectRatio->0.5],{t1,0,7*T,T/200}] Kết quả: Dao dong lac don dieu hoa Bieu thuc cua dao dong: 0.314159 Cos[0.989949 t]+0.101015 Sin[0.989949 t] Tan so goc cua dao dong: 0.989949 Chu ky dao dong: 6.34698 Do thi toa - thoi gian 0.3 0.2 0.1 10 15 20  0.1  0.2  0.3 Đồ thị động năng, 105 25 30 35 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 10 15 Mơ dao động điều hịa t1  10  5 10      10 3.6 Dao động tắt dần dao động cưỡng 3.6.1 Dao động tắt dần Tiếp tục nghiên cứu vấn đề dao động điều hồ trường hợp rộng vật chịu dao động cưỡng Khi vật dao động khơng có lực lị xo tác dụng lên vật mà cịn có ma sát với mơi trường ta tính đến Vì mà dao động vậ bị chậm dần dừng hẳn Tuỳ theo lực ma sát lớn hay nhỏ dao động ngừng nhanh hay chậm Chúng ta gọi dao động dao động tắt dần Phương trình biểu diễn dao động tắt dần có dạng: x  a.e  t cos(t   ) (6.1) 106 Trong phương trình a biên độ dao động,  hệ số ma sát,    2m hệ số tắt dần,   0  2  tần số dao động tắt dần,  tần số dao động khơng có ma sát Chương trình vẽ đồ thị Clear["Global`*"] sl={A->10,m->1,w0->10,alp->2};lam=alp/(2*m);phi=0; w=Sqrt[w0^2-lam^2] X[t_]=A*Exp[-lam*t]*Cos[w*t+phi] T=(2*Pi/w)/.sl;l=1.1*A/.sl; Plot[X[t]/.sl,{t,0,6*T},PlotRange->{{0,6*T},{-l,l}}] Kết quả: Sqrt[-alp^2/(4 m^2)+w0^2] e  alpt 2m    Cos t alp / 4m  w0  10 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5   10 3.6.2 Dao động cưỡng Muốn trì dao động vật mà cụ thể ta xét dao động lắc lò xo ta tác dụng vào ngoại lực biến đổi tuần hoàn Lực cung cấp cho hệ lượng để bù lại phần lượng ma sát với môi trường 107 Như dao động hệ gọi dao động cưỡng chịu tác dụng trường ngồi biến thiên Khi lực tổng cộng tác dụng vào vật là: F t   k.x(t )  b.v(t )  F0 sint  (6.2) Trong biểu thức trên: + Lực cản khơng khí :  b.v(t ) + Ngoại lực tác dụng là: F0 sin(t ) Trong biểu thức lực cản khơng khí tỉ lệ với vận tốc vật đề cập trước nguyên nhân làm cho dao động vật bị tắt dần lực nhỏ Trong biểu thức ngoại lực F0 biên độ lực  tần số ngoại lực Đồ thị biểu diễn dao động cưỡng bức: dong 0.5 t 0.05 0.1 0.15 0.2 -0.5 -1 3.6.3 Hiện tượng cộng hưởng “Hiện tượng biên độ dao động cưỡng tăng nhanh đến giá trị cực đại tần số ngoại lực cưỡng tần số riêng hệ dao động gọi cộng hưởng” Hiện tượng cộng hưởng hay gặp đời sống kĩ thuật có lợi có hại cho người Ví dụ: Một em nhỏ dùng lực nhỏ để đưa võng cho người lớn cách đẩy nhẹ võng đến độ cao gần chỗ em đứng Tiếp tục đẩy thời gian, tức tác dụng lên võng lực tuần hoàn có chu kì 108 chu kì dao động riêng võng, em nhỏ đưa võng lên cao tức làm cho biên độ dao động võng lớn Bên cạnh tượng cộng hưởng cịn có hại: Ví dụ tượng sập cầu Tacoma Narrows Nguyên nhân việc tần số riêng gió tác dụng vào cầu với tần số dao động riêng cầu Và dẫn đến cộng hưởng khiến cho cầu bị đổ sức mạnh gió không đủ để làm sập cầu 109 KẾT LUẬN Qua q trình thực đề tài nghiên cứu, chúng tơi giải số vấn đề sau: - Vận dụng quan điểm lý luận đại chất hành động học chức giáo viên tổ chức, kiểm tra, định hướng hành động học, làm sáng tỏ vai trò chức phần mềm Toán Mathematica dạy học đại -Nghiên cứu tài liệu giáo khoa, tài liệu tham khảo, làm rõ chất số tượng, khái niệm vật lý phần học - Nghiên cứu tính phần mềm tốn Mathematica, chúng tơi thấy phần mềm tốn đại dễ sử dụng đạt hiệu giáo dục cao, kết luận rằng: với khả tin học chung học sinh giáo viên phổ thông chuyên lý nay, vấn đề triển khai phần mềm tốn Mathematica dạy học vật lý thực - Cùng với tính phần mềm tốn Mathematica, chúng tơi mơ số tượng học (chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, chuyển động tròn đều, tốn va chạm, dao động điều hồ, dao động phi điều hồ ) Các mơ thực góp phần giải khó khăn giáo viên giảng dạy học sinh học tập phần Với kết trên, đề tài đạt mục đích đề khẳng định giả thuyết khoa học ban đầu 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tơn Tích Phương pháp số, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội, 2001 Tơn Tích Phần mềm tốn cho kĩ sư, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội, 2005 Lương Duyên Bình, Bùi Gia Thịnh Vật lý 10-sách giáo khoa thí điểmBan Khoa học tự nhiên (bộ 2), Nhà xuất giáo dục, 2004 Nguyễn Hải Châu Những vấn đề chung đổi giáo dục trung học phổ thông, Nhà xuất giáo dục, 2007 Trần Trọng Hưng 289 toán học, Nhà xuất trẻ, 1997 Nguyễn Quang Học Bài tập vật lý phổ thông nâng cao theo chuyên đề, Nhà xuất đại học quốc gia Hà Nội, 2000 Bùi Quang Hân Giải toán Vật lý 12 (tập 1)- Dao động sóng học, Nhà xuất giáo dục, 2002 Nguyễn Viết Kính, Bạch Thành Cơng, Phan Văn Thích Vật lý học đại cương (tập 1)- học nhiệt học, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội, 1998 Lê Đức Ngọc, Bài giảng chuyên đề cao học: Những vấn đề chung chương trình trung học phổ thông, Khoa sư phạm, Đại học quốc gia Hà Nội, 2003 10 Lê Thị Oanh Bài giảng chuyên đề cao học: Phương pháp thống kê khoa học giáo dục, Đại học sư phạm Hà Nội, 1996 11 Nguyễn Xuân Quế Sử dụng máy tính phân tích băng hình nghiên cứu tượng vật lý dạy học vật lý phổ thơng, Tạp chí nghiên cứu giáo dục số 11, 1999 12 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh dạy học vật lý trường phổ thông, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội, 1999 13 Đỗ Hương Trà, Một vài suy nghĩ rèn luyện kĩ tư cho học sinh dạy học vật lý, Tạp chí khoa học số năm 2004 14 Phạm Viết Vượng, Giáo dục học, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội, 2000 ...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SƯ PHẠM GIẢNG DẠY PHẦN CƠ HỌC CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG CHUYÊN VẬT LÝ VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM TOÁN MATHEMATICA LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ Chuyên ngành:... trình vật lý 1.6 Ý đồ sư phạm việc giảng dạy phần học cho học sinh trung học phổ thông chuyên vật lý với hỗ trợ phần mềm tốn Mathematica 1.6.1 Vận dụng lí luận phương pháp dạy học tích cực, dạy học. .. động dạy học giáo viên học sinh phổ thơng chun vật lý q trình dạy học phần học với hỗ trợ phần mềm Toán Mathematica Giả thuyết khoa học Việc ứng dụng phần mềm Toán Mathematica cách hợp lý, xây

Ngày đăng: 17/03/2015, 07:58

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • MỤC LỤC

  • DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

  • MỞ ĐẦU

  • 1.1 Quan điểm hiện đại về dạy học

  • 1.1.2 Đổi mới phương pháp dạy học.

  • 1.3 Con đường hình thành khái niệm và định luật vật lý

  • 1.3.1 Con đường hình thành khái niệm Vật lý

  • 1.3.2 Con đường hình thành các định luật Vật lý

  • 1.4.1 Dạy và học theo quan điểm công nghệ thông tin

  • 1.4.2 CNTT với vai trò phương tiện, thiết bị dạy học

  • 1.5 Phương pháp mô hình trong dạy học vật lý

  • 1.5.1 Khái niệm mô hình trong vật lý học

  • 1.5.2 Các loại mô hình sử dụng trong dạy học vật lý.

  • 1.5.3 Các giai đoạn của phương pháp mô hình

  • 1.5.4 Các mức độ sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học vật lý

  • Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM TOÁN MATHEMATICA

  • 2.1 Mathematica là hệ thống thực hiện các phép tính.

  • 2.1.1 Các tính toán bằng số

  • 2.1.2 Các phép tính bằng kí hiệu

  • 2.1.3 Đồ họa

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan