PHÁT TRIỂN KỸ NĂNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ CHO HỌC SINH

Do đó tôi chọn đề tài này nhằm giúp các em phát triển hơn nữa việc giải bài tập Vật lý trong chương trình học của học sinh 2.. Những bài tập này ngoài tác dụng ôn tập còn có tác dụng kh

1.Mục đích

Trong khuôn khổ nhà trường phổ thông, bài tập Vật lý thường là những vấn đề nhỏ, không quá phức tạp, có thể giải được bằng những suy luận lôgic, bằng những phép tính toán hoặc bằng con đường thực nghiệm, dựa trên cơ sở những quy tắc vật lý và những phương pháp vật lý trong chương trình học Do đó tôi chọn đề tài này nhằm giúp các em phát triển hơn nữa việc giải bài tập Vật lý trong chương trình học của học sinh

2 Nhiệm vụ

Bài tập vật lý là một khâu quan trọng trong quá trình giảng dạy và học tập Tuy nhiên không phải bất cứ học sinh nào cũng có thể giải bài tập vật lý một cách trôi chảy và hăng say Với việc giải bài tập luôn có những tác dụng cho kiến thức của học sinh :

a Nó giúp cho học sinh củng cố, đào sâu, mở rộng những kiến thức

cơ bản của bài giảng

b Là một phương tiện để xây dựng và củng cố những kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen gắn lý thuyết với thực hành, với đời sống lao động sản xuất

c Là một hình thức ôn tập sinh động những điều đã học Bản thân quá trình làm bài tập là một quá trình củng cố kiến thức,kỹ năng,, kỹ xảo tức là một quá trình ôn tập một cách gián tiếp Ngoài ra ta còn có thể dùng bài tập làm hình thức ôn tập trực tiếp, hoặc dùng các câu hỏi, các bài tập đề cập thẳng đến vấn đề cần ôn tập hoăïc dùng các bài tổng hợp mà việc giải đòi hỏi phải ôn lại nhiều phần trong

chương trình Những bài tập này ngoài tác dụng ôn tập còn có tác dụng khái quát hoá, hệ thống hoá những kiến thức học sinh đã học trong toàn bộ hoặc một phần của giáo trình

d Là một biện pháp quý báu để phát triển năng lực làm việc độc lập, năng lực tư duy của học sinh Đối với học sinh một bài tập khéo chọn lọc là một “tình huống có vấn đề” mà học sinh tự mình phải

giải quyết Trong khi giải học sinh phải tự phân tích các điều kiện của đầu bài, tự xây dựng các lập luận, phải kiểm tra phê phán kết luận của mình nên tự rèn luyện được nhiều thao tác tư duy cơ bản như phân tích , tổng hợp, so sánh, trừu thượng hoá , khái quát hoá, suy luận quy nạp, suy luận diễn dịch…

e Có tác dụng sâu sắc về mặt giáo dục tư tưởng đạo đức Qua các bài tập lịch sử còn có thể cho học sinh thấy quá trình phát sinh những

tư tưởng và quan điểm khoa học tiến bộ, những phát minh của các nhà khoa học, qua việc giải các bài tập còn luyện cho học sinh các phẩm chất độc lập suy nghĩ, tính kiên trì dũng cảmkhắc phục khó khăn, tính chính xác khoa học, kích thích hứng thú học tập của bộ môn…

f Bài t ập vật lý còn là một phương tiện rất có hiệu lực để kiểm tra kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức, kiểm tra năng lực tư duy của người làm bài tập

3 Cơ sở.

Bài tập vật lý có tác dụng giáo dưỡng và giáo dục lớn Vì thế

trong việc giải bài tập vật lý mục đích cơ bản và cuối cùng không phải chỉ là tìm ra đáp số của nó mà mục đích chính của nó là ở chỗ người làm bài tập hiểu được sâu sắc hơn các khái niệm, các định luật vật lý, tập vận dụng chúng vào những vấn đề thực tế trong cuộc

sống, trong lao động

Với học sinh thì vấn đề quan trọng nhất là phải phân loại bài tập hợp lí theo từng nhóm đối tượng học sinh sao cho khi chúng ta đưa ra bài tập cho học sinh trong lớp thì sẽ tạo ra sự hứng thú ngay từ lúc học sinh đọc được đề bài Tức là bài tập được lựa chọn phải phù hợp với năng lực của học sinh từ khá giỏi đến yếu kém Bài tập không khó quá và cũng không dễ quá sẽ tạo tâm lý chán nản cho học sinh khi giải bài tập và học sinh cũng không coi nhẹ bài tập mà giáo viên đưa ra

A BIỆN PHÁP THỰC HIỆN

Để thực hiện việc giải bài tập vật lý mà không để cho học sinh không bị nhàm chán thì người giáo viên cần phải chú ý

1 Phân loại bài tập theo nội dung.

Giáo viên phân loại bài tập theo mục đích, theo nội dung, theo cách giải, theo cách cho dữ liệu, theo mức độ khó, dễ… Tuy nhiên chung

ta căn cứ vào hai cách phân loại sau

- Phân loại theo phân môn vật lý Tức là phân loại dựa vào loại bài tập của chương trình học

Ví dụ : Ơû chương trình lớp 6,8 thì ta phân loại theo hai phần : Cơ học và nhiệt học

Ơû chương trình lớp 7 thì ta phân loại theo ba phần : Quang học, Aâmhọc, Điện học

Ở chương trình lớp 9 thì chủ yếu là dạng bài tập Điện học và Từ học

Tuy nhiên nếu ta phân loại theo cách này đôi khi không thực sự rành rọt

Chương trình lớp 6 và lớp 7 thì chủ yếu là các dạng bài tập định tính hay các dạng bài tập trắc nghiệm, nhưng ở chương trình lớp 8 thì các dạng bài tâïp phong phú hơn đó là các dạng bài tập định tính và định lượng Trong đó các dạng bài tập định lượng có những bài tập mà nội dung có thể liên quan đến nhiều phân môn vật lý

- Phân loại theo tính chất trừu tượng hay cụ thể của nội dung bài

Ví dụ : Hãy xác định lực cần thiết để nâng một vật có khối lượng m lên một độ cao là h dọc theo một mặt phẳng nghiêng có độ dài là l Nếu bài này người ra đề cho rõ hơn vật đó là gì, cách nâng lên thế nào và cho độ lớn bằng số của các đại lượng m,l,h thì ta được bài tập có nội dung cụ thể Ưu thế của loại bài tập trừu tượng là nó tập trung làm nổi thực chất vật lý của vấn đề cần giải quyết và bỏ qua yếu tố phụ thuộc không cần thiết Đây là dạng bài tập gây ra sự chú

ý đối với những học sinh khá, giỏi và có tác dụng đánh giá sự tự tin và vững vàng của những học sinh này trong việc kiểm tra, đánh giá lại kiến thức mà học sinh đã học Còn ưu thế của loại bài tập có nội dung cụ thể là nó gắn với thực tế cuộc sống và có tính chất trực quan cao

- Phân loại theo tính chất lịch sử (các bài tập mà dữ kiện lấy trong các thí nghiệm vật lí cổ điển, trong các công trình nghiên cứu vật lý có từ trước….), theo tính chất vui, theo tính chất thực tế hoặc theo tính chất giả tạo của các dữ kiện

Dạng bài tập này luôn gây sự bất ngờ và thú vị đặc biệt đối với học sinh Học sinh luôn có sự thích thú đối với dạng dài theo tính chất vui Dạng bài này đem đến sự thoải mái cho quá trình giải bài tập vật lí

2 Phân loại theo cách giải

Ba loại bài tập mà ta cần chú ý đến trong khi giải bài tập đó là : bài tập định tính, bài tập định lượng, bài tập thí nghiệm

a Dạng bài tập định tính

Là loại bài tập mà khi giải không cần đòi hỏi phải thực hiện phép tính toán nào hoặc là có thể thực hiện một phép tính đơn giản có thể nhẩm được Việc giải các bài tập này học sinh chủ yếu dựa vào

những khái niệm, những định luật vật lý xây dựng thành những suy luận logíc để phân tích, giải thích các hiện tượng nêu ra trong bài Loại bài tập này có tác dụng rất lớn trong việc củng cố kiến thức đã học, giúp đỡ học sinh nắm sâu bản chất của hiện tượng vật lý, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiện thức vào thực tiễn đời sống, rèn luyện năng lực tư duy logic, tư duy sáng tạo của học sinh Đây là loại bài tập có giá trị cao , được chú ý nhiều hơn trong các loại bài tập của môn vật lý trong trường phổ thông Sau mỗi bài học thì nên cho học sinh giải những dạng bài này trước Tuy nhiên cũng cần phân biệt giữa bài tập câu hỏi với câu hỏi ôn tập Vì câu hỏi ôn tập không bắt học sinh phải nhanh trí và suy nghĩ nhiều Ngược lại khi giải bài tập câu

hỏi thì học sinh phải tự lực suy nghĩ, phải biết phân tích hiện tượng và suy luận một cách lôgic để tìm ra kết luận

b Bài tập tính toán

Với học sinh đây là dạng bài tập đòi hỏi phải thực hiện một loạt các phép tính Cũng cần phân biệt hai loại bài tập tính toán :

bài tập tập dượt và bài tập tổng hợp

- Bài tập tập dượt là loại tính toán đơn giản Muốn giải nó chỉ cần phải vận dụng một vài định luật, một vài công thức

Ví dụ : ở lớp 6 các dạng bài này cũng được đưa ranó chỉ đơn giản là vận dụng một công thức “ Hãy tính khối lượng của một khối sắt có thể tích 0.65dm3 biết rằng khối lượng riêng của sắt là 7800kg/m3” Hay như ở lớp 8 thì là dạng bài tính áp dụng công thức tính vận tốc:

“hãy tính thời gian một chiếc xe đạp đi hết một quãng đường dài 12km, biết người đi xe đạp luôn đi với vận tốc không đổi là 6km/h” Với dạng bài này nó chỉ có tác dụng củng cố các khái niệm vừa học và hiểu kỹ hơn các định luật , các công thức , rèn luyện kỹ năng sử dụng thành thạo các đơn vị vật lý và chuẩn bị cho việc giải các bài tập vật lý phức tạp hơn

- Bài tập tổng hợp là loại bài tập có tính phức tạp hơn, để giải nó cần vận dụng nhiều công thức, nhiều định luật, nhiều khái niệm

thuộc nhiều phạm vi của nhiều bài, nhiều phần khác nhau của

chương trình Đây là loại bài tập giúp học sinh thấy được mối liên hệ giữa các phần khác nhau của chương trình và tập cho học sinh biết lựa chọn công thức, định luật phù hợp trong nhiều công thức, định luật

Ví dụ : một vật làm bằng sắt có thể tích là 0,25m3 đựơc kéo lên độ cao 1,5m bằng một mặt phẳng nghiêng dài 2m Bỏ qua ma sát hãy tính lực kéo cần thiết để làm việc đó Biết khối lượng riêng của sắt là

7800 kg/m3

Rõ ràng với bài tập này thì học sinh cần phải vận dụng tối đa

caùc cođng thöùc maø mình ñaõ hóc, lieđn heô töø caùc kieân thöùc ñaõ hóc ôû lôùp

6 keât hôïp vôùi kieân thöùc ñaõ hóc ôû lôùp 8 ñeơ hoaøn chưnh moôt baøi giại Nhö vaôy vôùi giaùo vieđn phại höôùng daên cho caùc em giại baøi taôp dáng naøy thì yeđu caău caùc em phại toùm taĩt lái ñeă baøi, sau ñoù yeđu caău hóc sinh neđu phöông phaùp giại baøi ( neđu cođng thöùc caăn söû dúng, caùc böôùc tieẫn haønh giại)

c Baøi taôp thí nghieôm

Ñađy laø dáng baøi taôp seõ ñem lái cho hóc sinh nieăm yeđu thích ñaịc bieôt ñoâi vôùi mođn hóc vaôt lyù Nhöng cuõng laø dáng baøi taôp maø khođng phại baât cöù tröôøng naøo, giaùo viieđn naøo cuõng coù theơ ra ñeă ñeơ cho hóc sinh tham gia giại baøi, vì ñieău kieôn cô sôû vaôt chaât cụa moêi tröôøng vaø coøn phú thuoôc vaøo chaât löôïng cụa caùc dúng cú thí nghieôm thöùc haønh Noù ñoøi hoûi phại ñöôïc laøm trong phoøng thí nghieôm

Tuy nhieđn cuõng coù moôt soâ baøi taôp dáng naøy coù theơ höôùng daên hóc sinh töï laøm dúng cú thí nghieôm ñeơ giại nhö baøi taôp veă ñoøn baơy Tođi höôùng daên hóc sinh söû dúng thöôùc kẹ cụa mình döïa vaøo caùc vách cụa thöôùc ñeơ chia khoạng caùch vaø söû dúng caùc dúng cú nhö caùi cađn ñeơ xaùc ñònh löïc keùo thođng qua cođng thöùc lieđn heô giöõa tróng löôïng vaø khoâi löôïng

Loái baøi taôp naøy giuùp hóc sinh coù tính ñoôc laôp laøm vieôc, thođi thuùc tính tìm toøi khaùm phaù khoa hóc, giuùp hóc sinh hieơu ñöôïc raỉng coù theơ laøm dúng cú thí nghieôm hay giại baøi taôp baỉng caùc vaôt dúng hieôn coù maø khođng caăn ñeân phoøng thí nghieôm Loái baøi naøy keât hôïp ñöôïc cạ taùc dúng cụa loái baøi taôp vaôt lyù noùi chung vaø baøi taôp thí nghieôm thöïc haønh

Vôùi vieôc giại baøi taôp vaôt lyù vieôc phađn loái baøi taôp chư laø cođng vieôc ñaău tieđn maø böôùc tieâp theo ñeơ táo ra söï taôp trung chuù yù cụa hóc sinh vaø söï yeđu thích cụa hóc sinh khi giại baøi taôp vaôt lyù laø giaùo vieđn phại

hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập Đây là điều kiện quan trọng cho học sinh trong quá trình rèn luyện và củng cố kiến

thức của mình do đó người giáo viên phải phân tióch cho học sinh nắm được các phương pháp giải bài tập Khi mà học sinh hiểu được rằng có thể giải một bài tập vật lý không phải chỉ có một cách duy nhất mà còn có thể giải bằng nhiều cách khác nhau thì sự yêu thích giải bài tập vật lý của học sinh sẽ tăng cao và kết quả học tập sẽ tăng lên

3 Phương pháp giải bài tập

Với tôi phương pháp giải bài tập vật lý cần chú ý xét về các thao tác tư duy thì phương pháp giải bài tập vật lý thông qua hai

phương pháp

a Phương pháp giải bài tập qua phân tích

Theo phương pháp này, xuất phát điểm của suy luận là đại lượng cần tìm Học sinh phải tìm xem đại lượng chưa biết này có liên quan với những đại lượng vật lý nào khác và khi biết sự liên hệ này thì biểu diễn thành những công thức tương ứng Nếu một vế của công thức là đại lượng cần tìm còn vế kia chỉ gồm những dữ kiện của bài tập thì công thức ấy cho ta đáp số của bài tập Nếu công thức ấy còn những đại lượng chưa biết thì mỗi đại lượng đó cần tim biểu thức liên hệ nó với các đại lượng vật lý khác, cứ làm như thế đến khi nào biểu diễn được hoàn toàn đại lượng cần tìm bằng những đại lượng đã biết thì bài tập đã được giải xong Có thể nói là theo phương pháp này học sinh phải phân tích một bài tập phức tạp thành những bài tập đơn giản hơn rồi dựa vào các quy tắc tìm lời giải mà lần lượt giải các bài tập đơn giản này Từ đó tìm dần ra lời giải của bài tập phức tạp trên

Ví dụ : Hướng dẫn học sinh lớp 9 giải bài tập sau

“Người ta dùng một loại dây hợp kim đồng – kền có tiết diện

1,5mm 2 và có điện trở suất 0,4.10 -6 m để làm lò sưởi điện sưởi ấm một căn phòng Hỏi cần phải lấy dây có chiều dài là bao nhiêu để duy

trì được nhiệt độ trong phòng luôn không đổi nếu sau mỗi giờ căn phong này bị mất một nhiệt lượng 712800 calo qua các cửa và tường Cho hiệu

điện thế của mạng điện là 220V”

Đại lượng cần tìm ở bài này là chiều dài của dây hợp kim Ta tìm mối liên hệ giữa chiều dài của dây dẫn với các đại lượng khác trong bài

Phương pháp giải bài : Ta biết rằng muốn nhiệt độ trong phòng luôn không đổi thì trong mỗi giờ nhiệt lượng do lò sưởi cung cấp phải bằng nhiệt lượng mà gian phòng mất đi Nhiệt lượng do lò sười cung cấp tương đương với điện năng mà lò sưởi tiêu thụ Điện năng lại phụ thuộc vào điện trở của dây hợp kim Điện trở này lại do chiều dài của dây quy định

+ Nếu gọi chiều dài của dây là l, điện trở của dây là R, điện trở suất của dây là  và tiết diện của dây là s, thì chiều dài của dây dẫn liên hệ với điện trở bằng công thức: R  s l

Do đó : l  Rs

+ Trong biểu thức tính chiều dài có một đại lượng mới chưa biết là điện trở R Điện trở này đo bằng tỉ số giữa Hiệu điện thế U giữa hai đầu dây và cường độ dòng điện I qua dây : R  U I

+ Có một đại lượng mới chưa biết đó là cường độ dòng điện I liên hệ với các đại lượng khác bằng định luật ôm và công thức biểu diễn năng lượng A do dòng điện toả ra: A = UIt.

Trong đó t là thời gian dòng điện qua dây, do đó

I  Ut A

+ Trong công thức này thì điện năng được tính bằng đơn vị Jun nên : Q =0,24A

Do đó : I Q Ut

24 , 0



R0,24Q U2t

 l Q U ts

2

24 , 0



Thay các đại lượng trên bằng các trị số ta được:

l 110m

712800 10

4 , 0

10 5 , 1 3600 220

24 ,

6 2











Tôi cũng yêu cầu học sinh có thể giải bài tập này theo từng bước để tìm ra các kết quả của từng đại lượng liên quan rồi tìm ra kết

quả của bài vì cũng có trường hợp những học sinh khi phân

tích lại bối rối khi thay các đại lượng liên quan vào tính kết quả của bài Kết quả thu được là học sinh của tôi đã dần làm quen với cách giải bài tập theo phương pháp phân tích này

b Giải bài tập bằng phương pháp tổng hợp

Với phương pháp giải bài tập này thì học sinh có thể giải bài tập theo cách suy luận bắt đầu từ những đại lượng đã có trong đề bài rồi dần đến đại lượng chưa biết là đại lượng cần tìm

Ví dụ hướng dẫn học sinh giải một bài vật lý lớp 8:

Đầu thép của một búa máy có khối lượng 12kg nóng lên thêm 20 0C sau 1,5 phút hoạt động Biết rằng chỉ có 40% cơ năng của búa

chuyển thành nhiệt năng của đầu búa Tính công và công suất của búa Lấy nhiệt dung riêng của thép 460 J/kg.K

Rõ ràng với bài tập này thì ta phải tìm dần từ các đại lượng chưa biết là công rồi tìm đến đại lượng cuối cùng là công suất

Ta biết rằng công của búa sinh ra là công toàn phần nhưng 40% là công vô ích do đó ta giải bài tập này theo các trình tự sau

Gọi công của búa máy là A, công suất của búa máy là P

+ Nhiệt lượng cần cho đầu búa nóng lên thêm 20 0C là

Q = m.C.t Nhiệt lượng này chính là công vô ích mà búa đã chuyển hoá thành nên :

A vi =Q = m.C.t Theo biểu thức tính hiệu suất ta có :   100 %

A A

 Công của búa

J t

C m H

A

% 40

20 460 12

% 100

% 40

.

%





t

A

90

276000







4 Trình tự giải bài tập

Phương pháp giải bài tập vật lý còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như : mục đích yêu cầu của bài tập, nội dung của nó, trình độ của học

sinh… Tuy nhiên cách giải phần lớn các bài tập vật lý cũng có những điểm chung Theo điều kiện cụ thể tôi hướng dẫn học sinh theo bốn trình tự:

* Hiểu kỹ đầu bài : Đây là bước đầu tiên, hết sức quan trọng nhưng học sinh thường hay xem nhẹ Do đó tôi hết sức nhắc nhở học sinh cần chú ý vào các khâu :

+ Đọc thật kỹ đầu bài : tìm hiểu xem bài tập cho những dữ kiện nào? cần phải tìm đại lượng nào? Những dữ kiện ở đề bài cho đã đủ chưa?

+ Tóm tắt bài tập bằng cách dùng các ký hiệu chữ đã được quy ước Đổi đơn vị đo lường của các đại lượng khi đề bài cho những đơn vị không theo đơn vị thống nhất

+ Vẽ hình nếu bài tập yêu cầu hoặc có liên quan đến hình vẽ để diễn đạt dề bài Trên hình vẽ cũng cần ghi rõ chi tiết cái gì đã biết, cái gì chưa biết

* Phân tích nội dung bài và lập kế hoạch giải: Xây dựng kế hoạch giải bài tập chính là quá trình tìm con đường đi từ cái đã biết để rồi tìm ra cái chưa biết Trong quá trình này cần chú ý:

- Tìm sự liên hệ giữa những cái chưa biết và những cái đã biết

- Nếu chưa tìm được trực tiếp các mối liên hệ ấy thì có thể phải xét một số bài tập phụ để giánh tiếp tìm ra mối liên hệ ấy

- Phải xây dựng được một dự kiến về kế hoạch giải bài tập

Việc phân tích nội dung bài tập ở đây nhằm phục vụ cho việc

lập kế hoạch giải bài tập Trên cơ sở nghiên cứu, phân tích toàn