luận văn đại học sư phạmThiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm chuyển động thẳng để phục vụ dạy học phần cơ học trong chương trình SGK lớp 10 THPT

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung MỤC LỤC Mục lục………………………………………………………………………………….1 Danh mục kí hiệu viết tắt………………………………………………………… MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………… Lí chọn đề tài……………………………………………………………… Mục đích nghiên cứu…………………………………………………………… Khách thể đối tượng nghiên cứu…………………………………………… Giả thuyết khoa học…………………………………………………………… Nhiệm vụ nghiên cứu…………………………………………………………….7 Các phương pháp nghiên cứu………………………………………………… 7 Những đóng góp đề tài…………………………………………………… 8 Cấu trúc khóa luận……………………………………………………………… PHẦN NỘI DUNG…………………………………………………………………… Chương I: Cơ sở lí luận việc sử dụng thí nghiệm tổ chức hoạt động nhận thức học sinh………………………………………………………… … Mục tiêu, nhiệm vụ dạy học vật lí trường phổ thơng………………….…… Q trình dạy học vật lí………………………………………………… …… 10 2.1 Q trình dạy học 10 2.2 Quá trình dạy học vật lí 10 Phương pháp dạy học vật lí 15 3.1 Hệ thống phương pháp dạy học .15 3.2 Lựa chọn sử dụng phối hợp phương pháp dạy học 16 Các bước cần tiến hành để thiết kế phương án dạy tiết học 16 Thí nghiệm dạy học vật lí 16 5.2 Các chức thí nghiệm dạy học vật lí .17 5.3 Các loại thí nghiệm dạy học vật lí 18 5.4 Những yêu cầu mặt kĩ thuật phương pháp dạy học việc sử dụng thí nghiệm dạy học vật lí .20 Kết luận chương I 23 Chương II: Thiết kế, chế tạo thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng để phục vụ dạy học phần học chương trình SGK Vật lí 10 THPT 24 Yêu cầu thí nghiệm sử dụng dạy học số kiến thức chuyển động thẳng chương trình vật lí 10 24 1.1 Chuyển động thẳng 24 Líp: K57 B - Khoa Vật lý Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung 1.2 Khảo sát thực nghiệm chuyển động thẳng 24 1.3 Chuyển động thẳng biến đổi 25 1.4 Định luật I Niu – tơn 25 1.5 Định luật II Niu – tơn 26 1.6 Định luật III Niu – tơn 26 1.7 Định luật bảo toàn động lượng 26 Các thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng có 27 2.1 Bộ thí nghiệm cần rung 27 2.2 Bộ thí nghiệm băng đệm khí 28 2.3 Bộ thí nghiệm máng CT 10-2 .29 2.4 Bộ thí nghiệm tương tác hai xe lăn .29 2.5 Bộ thí nghiệm sử dụng đồng hồ tương tác từ 30 2.6 Bộ thí nghiệm định luật III Niu – tơn 31 Thiết kế thí nghiệm 33 3.1 Ý tưởng 33 3.2 Mơ hình thí nghiệm .35 Chế tạo thí nghiệm .35 Tiến hành thí nghiệm 40 5.1 Thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng 40 5.2 Thí nghiệm nghiên cứu chuyển động nhanh dần 42 5.3 Thí nghiệm nghiên cứu định luật II Niu – tơn .44 5.4 Thí nghiệm nghiên cứu định luật bảo toàn động lượng 45 5.5 Thí nghiệm nghiên cứu định luật III Niu – tơn 47 Nhận xét thí nghiệm sau chế tạo 52 6.1 Những điểm 52 6.2 Hướng phát triển 52 Soạn thảo tiến trình dạy học sử dụng thí nghiệm 53 7.1 Chuyển động thẳng .53 7.2 Chuyển động thẳng biến đổi 56 7.3 Định luật I Niu – tơn 60 7.4 Định luật II Niu – tơn 63 7.5 Định luật III Niu – tơn 67 7.6 Định luật bảo toàn động lượng 72 Kết luận chương II 78 Líp: K57 B - Khoa Vật lý Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 Lời cảm ơn .80 Tài liệu tham khảo 81 Phụ lục .82 Líp: K57 B - Khoa Vật lý Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Thứ tự Chữ viết tắt Nội dung GS Giáo sư PGS Phó giáo sư TS Tiến sĩ PTS Phó tiến sĩ NXB Nhà xuất SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thông THCS Trung học sở MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Líp: K57 B - Khoa Vật lý Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung Chúng ta sống thời đại mà cách mạng khoa học – kỹ thuật công nghệ diễn mạnh mẽ, tạo sở cho phát triển xã hội, nâng cao đời sống người Để theo kịp phát triển khoa học cơng nghệ, để hịa nhập vào kinh tế tri thức kỉ XXI, nghiệp giáo dục phải nhanh chóng đổi nhằm đào tạo hệ trẻ phát triển nhân cách tồn diện có đức có tài, có trí tuệ thơng minh, có tư tưởng thẩm mĩ, có sức khỏe dồi dào, sẵn sàng thực nghĩa vụ lao động bảo vệ tổ quốc, tạo nên nhân cách người Việt Nam vừa truyền thống, vừ đại, phù hợp với xu phát triển chung giới Nhưng thực tế, trình giáo dục chưa đáp ứng mục tiêu đề Nền giáo dục ta chưa thực đào tạo hệ trẻ đáp ứng với xu phát triển giới Chúng ta thiếu người có tính động cá nhân, có tư sáng tạo, có kĩ thực hành giỏi tác phong cơng nghiệp Tình hình địi hỏi giáo dục phải làm cách mạng tồn diện, sâu sắc triệt để Trong đó, mấu chốt đổi tồn q trình dạy học bao gồm nhiều thành tố: nội dung dạy học, phương pháp dạy học, hình thức tổ chức dạy học, cách thức kiểm tra, đánh giá kết học tập [1] Nói cách khác, q trình dạy học q trình lãnh đạo, tổ chức, điều khiển người giáo viên, người học tự giác, tích cực, chủ động tự tổ chức, tự điều khiển hoạt động nhận thức nhằm thực nhiệm vụ dạy học Sự đổi phải làm cho trình dạy học vừa đảm bảo tính khoa học vừa đảm bảo phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh Nghị hội nghị lần thứ IV Ban chấp hành Trung ương Đảng cộng sản Việt Nam khóa VII tiếp tục đổi nghiệp giáo dục đào tạo rõ “Đổi phương pháp dạy học tất cấp học, bậc học…áp dụng biện pháp giáo dục bồi dưỡng cho học sinh lực tư sáng tạo, lực giải vấn đề” [8] Triển khai nghị đó, ngành giáo dục nước ta có nhiều đổi mục tiêu, chương trình, nội dung sách giáo khoa, phương pháp dạy học Trong có mơn vật lí trung học phổ thơng Vật lí mơn khoa học thực nghiệm, đường tìm kiến thức vật lí có điểm khác biệt so với môn học khác Muốn trình dạy học vật lí diễn vừa khoa học, vừa phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh học khơng thể thiếu thí nghiệm thực hành Tuy nhiên, qua tìm hiểu tình hình dạy học mơn vật lí trường phổ thông, kết rằng: thực trạng dạy học vật lí khơng đáp ứng tính khoa học thực Líp: K57 B - Khoa Vật lý Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung nghiệm mơn vật lí Tình trạng thiếu thiết bị, dụng cụ có chất lượng thấp, không đồng tượng phổ biến hầu hết trường phổ thơng, lí khiến nhiều giáo viên dạy khơng có thí nghiệm Một số trường có thiết bị thí nghiệm biểu diễn giáo viên làm nhiều lí do, học sinh thường chẳng làm thí nghiệm trực diện mà chủ yếu học “chay” Do khơng phát huy tính tích cực, tự lực sáng tạo học sinh, giảm tính hấp dẫn mơn vật lí học sinh Như vậy, lí luận thực tiễn thí nghiệm thực hành vật lí đóng vai trị vơ quan trọng q trình giảng dạy Trong chương trình vật lí phổ thơng, kiến thức liên quan đến chuyển động thẳng (chuyển động thẳng đều, biến đổi đều, định luật I, II, III Niu tơn, định luật bảo toàn động lượng) phần kiến thức học Hiện có nhiều thí nghiệm nghiên cứu phần Có thể kể đến thí nghiệm: cần rung điện, băng đệm khí máng CT 10 -2, thí nghiệm lực tương tác hai xe lăn Tuy nhiên, thí nghiệm chưa đáp ứng cách tốt nhu cầu người sử dụng Để giải vấn đề trên, nhận thấy cần nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thí nghiệm mới, khắc phục khó khăn thí nghiệm cũ Và sau đó, sử dụng thí nghiệm vào dạy học cho hiệu Với lí trên, chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo thí nghiệm chuyển động thẳng để phục vụ dạy học phần học chương trình SGK lớp 10 THPT” Mục đích nghiên cứu - Thiết kế, chế tạo thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng khắc phục nhược điểm thí nghiệm có trước - Soạn thảo tiến trình dạy học học có sử dụng thí nghiệm nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo học sinh Khách thể đối tượng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: tính tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh - Đối tượng nghiên cứu: tính tích cực tự chủ sáng tạo học sinh hoạt động học tập kiến thức chuyển động thẳng Giả thuyết khoa học Ở nhiều trường phổ thông, dạy học phần kiến thức liên quan đến chuyển động thẳng (SGK Vật lí 10 NC) chưa phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh Tồn tình trạng giáo viên chưa tổ chức q trình dạy học hợp lí, Líp: K57 B - Khoa Vật lý Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung thí nghiệm có cịn nhiều bất tiện gây khó khăn cho giáo viên đổi q trình dạy học Nếu thiết kế, chế tạo thí nghiệm khắc phục nhược điểm thí nghiệm cũ sử dụng thí nghiệm vào dạy học cách thích hợp phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh học tập kiến thức chuyển động thẳng Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng sở lí luận cho đề tài cần nghiên cứu: tổng hợp kiến thức giáo dục học, tâm lí học, lí luận dạy học để xây dựng sở lí luận cho đề tài - Nghiên cứu thực tế dạy học “ Chuyển động thẳng đều; Chuyển động thẳng biến đổi đều; Định luật I, II, III Niu- tơn; Định luật bảo toàn động lượng ”ở lớp 10 thuộc số trường THPT nhằm tìm hiểu tình hình dạy học này, có thực trạng thiết bị thí nghiệm trường phổ thơng Từ đó, xác định thiết bị thí nghiệm cần chế tạo, hoàn thiện Đồng thời, việc nghiên cứu thực tế dạy học cịn nhằm phát khó khăn, sai lầm phổ biến học sinh trình học tập nguyên nhân chúng - Thiết kế, chế tạo thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng khắc phục nhược điểm thí nghiệm có trước Phân tích kiến thức chuyển động thẳng, từ đặt nhiệm vụ cần thiết kế thí nghiệm nào, tìm hiểu thí nghiệm có xem đáp ứng nhu cầu chưa, cịn cần bổ sung gì; thiết kế, chế tạo thí nghiệm theo yêu cầu đặt - Soạn thảo tiến trình dạy học học có sử dụng thí nghiệm: dựa vào kết luận thu từ phần sở lí luận để soạn thảo tiến trình dạy học phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh Các phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lí luận: nghiên cứu vấn đề sở lí thuyết cho đề tài; nghiên cứu tài liệu lí luận dạy học đại, SGK, sách giáo viên,…soạn thảo kiến thức liên quan đến chuyển động thẳng - Nghiên cứu phịng thí nghiệm việc thiết kế, chế tạo số thiết bị thí nghiệm - Phương pháp điều tra thăm dị : điều tra tình trạng việc dạy học kiến thức chuyển động thẳng trường phổ thông, điều tra trạng thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng có - Phương pháp thống kê tốn học sử dụng q trình xử lí số liệu thực nghiệm Những đóng góp đề tài Líp: K57 B - Khoa Vật lý Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung - Hệ thống kiến thức lí luận dạy học vật lí: phân biệt q trình dạy học, phương pháp dạy học trình nghiên cứu khoa học tìm mới, phương pháp nhận thức - Tổng kết công việc cần tiến hành để thiết kế phương án dạy học tiết học soa cho vừa đảm bảo tính khoa học vừa phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh - Chế tạo thành cơng thí nghiệm nghiên chuyển động thẳng bao gồm: máng với đường ray dẫn điện, phận đo góc nghiêng, súng cung cấp vận tốc, xe gắn đồng hồ tương tác từ - Sử dụng thí nghiệm, soạn thảo tiến trình dạy học bài: chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, định luật I Niu tơn, định luật II Niuton, định luật III Niu tơn, định luật bảo tồn động lượng Cấu trúc khóa luận Khóa luận gồm ba phần: phần mở đầu, phần nội dung, phần kết luận kiến nghị Ở phần mở đầu, khóa luận nêu lên đặc điểm chung đề tài, phần gồm có mục nhỏ Phần nội dung trình bày tồn q trình thực đề tài Phần gồm hai chương: chương nêu lên sở lí luận đề tài, chương hai trình bày nội dung, kết cơng việc mà khóa luận nghiên cứu Phần kết luận kiến nghị tổng kết lại trình thực đề tài nêu vài kiến nghị, mong muốn trinhg thực đề tài PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH KHI DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THƠNG Mục tiêu, nhiệm vụ dạy học vật lí trường phổ thông [1] Mục tiêu giáo dục Việt Nam đào tạo hệ trẻ phát triển nhân cách toàn diện có đức có tài, có trí tuệ thơng minh, có tư tưởng thẩm mĩ, có sức khỏe dồi dào, sẵn Líp: K57 B - Khoa Vật lý Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung sàng thực nghĩa vụ lao động bảo vệ tổ quốc, tạo nên nhân cách người Việt Nam vừa truyền thống, vừ đại, phù hợp với xu phát triển chung giới Theo đó, dạy học có ba nhiệm vụ sau: - Nhiệm vụ 1: Điều khiển, tổ chức học sinh nắm vững hệ thống tri thức phổ thông đại, phù hợp với thực tiễn đất nước tự nhiên, xã hội – nhân văn, đồng thời rèn luyện cho họ hệ thống kĩ năng, kĩ xảo tương ứng - Nhiệm vụ 2: Tổ chức, điều khiển học sinh hình thành, phát triển lực phẩm chất trí tuệ, đặc biệt lực tư độc lập, sáng tạo - Nhiệm vụ 3: Tổ chức, điều khiển học sinh hình thành sở giới quan khoa học, phẩm chất đạo đức nói riêng phát triển nhân cách nói chung Các mục tiêu, nhiệm vụ dạy học chủ yếu thực thông qua dạy mơn học Mỗi mơn học có đặc điểm thực nhiệm vụ chung cách khác [2] Mơn vật lí trường phổ thơng có đặc điểm sau: - Vật lí học nghiên cứu hình thức vận động vật chất, kiến thức vật lí sở nhiều ngành khoa học tự nhiên, hóa học sinh học - Vật lí học trường phổ thơng chủ yếu vật lí thực nghiệm, phương pháp chủ yếu phương pháp thực nghiệm - Nhiều kiến thức vật lí có liên quan chặt chẽ với vấn đề triết học - Vật lí học sở lí thuyết việc chế tạo máy móc, thiết bị dùng đời sống sản xuất - Vật lí khoa học xác, địi hỏi có kĩ quan sát thực tế, khéo léo tác động vào tự nhiên làm thí nghiệm, có tư logic chặt chẽ, biện chứng, trao đổi thảo luận để khẳng định chân lí Do nhiệm vụ dạy học vật lí trường phổ thơng bao gồm: - Trang bị cho học sinh kiến thức phổ thông, bản, đại, có hệ thống, bao gồm :  Các khái niệm vật lí  Các định luật vật lí  Nội dung thuyết vật lí  Các ứng dụng quan trọng vật lí đời sống sản xuất  Các phương pháp nhận thức phổ biến dùng vật lí Líp: K57 B - Khoa Vật lý Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung - Phát triển tư khoa học học sinh: rèn luyện thao tác, hành động, phương pháp nhận thức nhằm chiếm lĩnh kiến thức vật lí, vận dụng sáng tạo để giải vấn đề học tập hoạt động thực tiễn sau - Bồi dưỡng cho học sinh giới quan vật biện chứng, giáo dục lòng yêu nước, thái độ người lao động, cộng đồng đức tính khác - Góp phần giáo dục kĩ thuật thuật tổng hợp hướng nghiệp cho học sinh, làm cho học sinh nắm nguyên lí cấu tạo hoạt động máy móc dùng kinh tế quốc dân Có kĩ sử dụng dụng cụ thí nghiệm vật lí phổ biến, kĩ lắp ráp thiết bị, vẽ biểu đồ,… Những kiến thức, kĩ giúp học sinh nhanh chóng thích ứng với hoạt động lao động sản xuất nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Q trình dạy học vật lí 2.1 Q trình dạy học Nhiệm vụ dạy học vật phức tạp nặng nề Tất nhiệm vụ thực thơng qua q trình dạy học Q trình dạy học trình lãnh đạo, tổ chức, điều khiển người giáo viên, người học tự giác, tích cực, chủ động tự tổ chức, tự điều khiển hoạt động nhận thức – học tập nhằm thực nhiệm vụ dạy học 2.2 Q trình dạy học vật lí Vật lí mơn khoa học thực nghiệm, q trình dạy học vật lí có đặc điểm riêng 2.2.1 Q trình dạy học vật lí diễn cách khoa học Để trình dạy học diễn cách khoa học cách tốt trình phải theo trình nhận thức khoa học Đối với q trình dạy học vật lí • Q trình nhận thức khoa học vật lí [3] Con đường nhận thức khoa học, nhận thức chân lí khách quan V.I Lênin ra: “ Từ trực quan sinh động đến tư trừu tượng từ tư trừu tượng trở thực tiễn, đường biện chứng nhận thức chân lí, nhận thức thực tế khách quan.” Là môn khoa học thực nghiệm, đường nhận thức khoa học vật lí tuân theo quy luật chung Lê nin mang nét đặc thù vật lí học Trên sở khái quát phát biểu nhà vật lí học tiếng, V.G.Razumopxki trình bày chu trình sáng tạo khoa học: Líp: K57 B - Khoa Vật lý 10 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung lực có liên quan với lực tác dụng đú?” !! Yêu cầu học sinh tổng hợp quan sát, kinh nghiệm thu đời sống ! Để trả lời câu hỏi đó, trước hết em tả vài tượng em gặp phải đời sống hàng ngày có liên quan đến thu gia Miêu tả tượng gặp phải đời sống hàng ngày có liên quan đến thu gia tốc chịu tác dụng lực tốc chịu tác dụng lực Gợi mở trình học sinh tổng hợp kinh nghiệm để đến kết luận: gia tốc không phụ thuộc vào lực tác dụng mà cịn phụ thuộc vào khối lượng Phân tích số ví dụ u cầu học sinh rút nhận xét phương chiều gia tốc mối liên hệ độ lớn lực, khối Nhận xét : Vecto gia tốc vật luụn cựng hướng với lực tác dụng lên vật Độ lớn vecto gia tốc tỉ lệ thuận lượng gia tốc với độ lớn vecto lực tác dụng lên vật !! Nhận xét câu trả lời học sinh tỉ lệ nghịch với khối lượng vật.” Hoạt động 2: Kiểm nghiệm kết luận thu Đặt vấn đề: Rất nhiều thí nghiệm thực tiễn chứng minh đắn kết luận Trong phạm vi lớp học, tiến hành thí nghiệm nhỏ để kiểm nghiệm lại kết luận Trước hết, ta kiểm nghiệm xem cú đỳng gia tốc tỉ lệ thuận với lực tác dụng hay không !! Yêu cầu học sinh đề xuất phương án thí - Đề xuất phương án thí nghiệm kiểm nghiệm Líp: K57 B - Khoa Vật lý nghiệm kết luận trường hợp a~F: 65 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung xe chuyển động trờn mỏng nghiờng, thay đổi góc nghiêng để thay đổi lực tác dụng, đo gia tốc tương ứng !! Giới thiệu thí nghiệm yêu cầu học sinh tiến hành thí nghiệm theo phương án - Tiến hành thí nghiệm theo phương án đề đề !! Yêu cầu học sinh so sánh kết thí nghiệm với kết rút từ kết luận nhận Nhận xét: kết thí nghiệm phù hợp xét với kết rút từ kết luận => Vậy, ta khẳng định kết luận đắn Đú chớnh nội dung định Lắng nghe, ghi chép luật II Niu-tơn: “Vecto gia tốc vật luụn cựng hướng với lực tác dụng lên vật Độ lớn vecto gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn vecto lực tác dụng lên vật tỉ lệ nghịch với khối lượng vật.” 7.5 Định luật III Niu tơn (mục 16 SGK Vật lí 10 NC) 7.5.1 Phân tích kiến thức cần xây dựng - Kiến thức cần xây dựng định luật vật lý Định luật III Niu-tơn: “Khi vật A tác dụng lên vật B lực vật B tác dụng trở lại vật A lực Hai lực hai lực trực đối.” - Ta xây dựng định luật thông qua quan sát trực tiếp khái qt hóa thực nghiệm thơng qua quan sát trực tiếp khái quát hóa lý thuyết xuất phát từ mệnh đề lý thuyết tổng quát biết - Câu hỏi đề xuất vấn đề : “Lực vật A tác dụng lên vật B lực vật B tác dụng trở lại vật A có đặc điểm phương, chiều độ lớn?” 7.5.2 Mục tiêu - Kiến thức Líp: K57 B - Khoa Vật lý 66 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp • - Nguyễn Thị Dung Học sinh hiểu phát biểu nội dung định luật III Niu-tơn Kĩ • • Học sinh giải thích số tượng dựa vào định luật III Niu-tơn Học sinh vận dụng định luật III Niu-tơn để giải số tập sách giáo khoa tập tương tự 7.5.3 Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức - Quan sát thí nghiệm tương tác hai lò xo chuyển động SGK Các ví dụ tác dụng tương hỗ vật Lực vật A tác dụng lên vật B lực vật B tác dụng trở lại vật A có đặc điểm phương, chiều độ lớn? Tiến hành thí nghiệm tương tác hai vật chuyển động Nhận xét lực tương tác phương chiều Tính độ lớn lực tương tác rút nhận xét - Tiến hành thí nghiệm - Nhận xét phương chiều lực tương tác - Tính hiệu quãng đường liên tiếp vật khoảng thời gian - Tính gia tốc theo cơng thức: ∆l= aτ2 - Tính lực theo cơng thức: F= ma Lực vật A tác dụng lên vật B lực vật B tác dụng trở lại vật A hai lực phương, ngược chiều độ lớn 7.5.4 Lựa chọn phương pháp dạy học Sử dụng phối hợp nhóm phương pháp dạy học dùng ngơn ngữ, phương pháp biểu diến thí nghiệm Líp: K57 B - Khoa Vật lý 67 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 7.5.5 Nguyễn Thị Dung Tiến trình dạy học cụ thể Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Đặt vấn đề: Phần học sinh biết: vật A tác dụng lên vật B lực vật B tác dụng trở lại vật A - Học sinh lắng nghe suy nghĩ trả lời Học lực, tác dụng tương hỗ sinh trả lời phương án sau: Vậy lực mà vật A tác dụng lên vật B • Hai lực hai lực khác có lực vật B tác dụng trở lại vật A có phương, chiều độ lớn khác đặc điểm phương, chiều độ • Hai lực cú cựng phương, chiều lớn? độ lớn • Hai lực cú cựng phương, ngược chiều độ lớn … !! Để biết xác đặc điểm hai lực tiến hành thí nghiệm ? Em đề xuất phương án tiến hành thí nghiệm để khảo sát đặc điểm hai lực - Giáo viên gợi ý: Muốn khảo sát hai lực mà vật A tác dụng lên vật B vật B tác dụng trở lại vật A trước hết ta cần dụng cụ nào? Để đo lực tương tác ta sử dụng dụng cụ nào? Khi ta sử dụng hai vật A B hai xe chuyển động, không đo trực tiếp lực lực kế Vậy có cách khác để đo độ lớn lực khơng? Nếu có thỡ cỏch gì? Líp: K57 B - Khoa Vật lý - Học sinh bế tắc - Trước hết ta phải có hai vật A B - Ta sử dụng lực kế - Ta đo lực thơng qua đo khối lượng đo gia tốc Áp dụng công thức định luật II Niu tơn : F = ma ta tính độ lớn lực tương 68 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Khi hai vật chuyển động ta đo trực tiếp gia tốc vật không? Vậy làm để đo lực tương tác ? Nguyễn Thị Dung tác - Không thể đo trực tiếp gia tốc vật - Ta không đo trực tiếp gia tốc đo gián tiếp cách đo quãng đường vật chuyển động khoảng thời gian vật chuyển động hết qng đường theo cơng thức: x= x0 + v0t + ẵ( at2) vật chuyển động với vận tốc ban đầu Nếu chuyển động chuyển - Nếu chuyển động chuyển động nhanh động nhanh dần ta cịn dần ta cịn tính gia tốc theo cơng tính gia tốc cơng thức nào? thức: ∆l= aτ2 Trong ∆l hiệu quãng đường liên tiếp vật khoảng thời gian => Vậy ta sử dụng đồng hồ đo thời gian kiểu tương tác từ để đo thời gian - Học sinh lắng nghe quãng đường liên tiếp vật khoảng thời gian !! Giáo viên giới thiệu thí nghiệm Học sinh quan sát thí nghiệm !! Giáo viên yêu cầu HS lên - Học sinh quan sát giáo viên làm thí nghiệm tiến hành thí nghiệm với tự làm thí nghiệm theo nhóm học sinh cịn lại quan sát thí nghiệm chia theo nhóm, nhóm tự tiến hành thí nghiệm ? Hãy nhận xét phương chiều Nhận xét: lực tương tác xe phương, lực tương tác hai vật Vì ngược chiều hai xe chuyển động phương có nhận xét ấy? ngược chiều ? Em hóy tớnh độ lớn lực tương tác?( giáo viên làm nhiều thí - Học sinh tiến hành đo qng đường mà hai nghiệm thí nghiệm dễ tiến hành xe khoảng thời gian liên tiếp tiến hành nhanh để nhiều học tính hiệu quãng đường Tính sinh tham gia đo trực tiếp số liệu Líp: K57 B - Khoa Vật lý 69 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp xử lí số liệu) !! Giáo viên cần lưu ý cho học sinh khối lượng hai vật mà ta xét (khối lượng hai vật khối lượng hai xe mà khối lượng xe có móc buộc dây khối lượng xe có rịng rọc cộng với khối lượng gia trọng) ? Chúng ta kết luận đặc điểm lực tương tác hai vật A B? !! Giáo viên thông báo: Hai lực hai lực trực đối !! Đặc điểm phương, chiều độ lớn lực mà vật A tác dụng lên vật B vật B tác dụng trở lại vật A nội dung định luật III Niu-tơn ? Em phát biểu nội dung định luật Nguyễn Thị Dung gia tốc tính lực - Lực tương tác hai vật A B hai lực phương, ngược chiều độ lớn - Học sinh lắng nghe Phát biểu: Khi vật A tác dụng lên vật B lực vật B tác dụng trở lại vật A lực Hai lực hai lực trực đối 7.6 Định luật bảo toàn động lượng (bài 31 SGK Vật lí 10 NC) 7.6.1 Phân tích kiến thức cần xây dựng - Kiến thức cần xây dựng định luật vật lí: định luật bảo tồn động lượng Líp: K57 B - Khoa Vật lý 70 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung - Để xây dựng định luật này, học sinh nên biết khái niệm động lượng trước Qua học sinh hiểu động lượng đại lượng đặc trưng cho độ mạnh, yếu va chạm vật có vận tốc Từ nảy sinh nhu cầu tìm hiểu biến đổi động lượng va chạm - Vấn đề đặt là: “Động lượng hai vật trước sau va chạm biến đổi chúng tương tác với hệ kín?” 7.6.2 Mục tiêu - Kiến thức: Động lượng đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu va chạm vật có • Hiểu, phát biểu định luật bảo toàn động lượng cho hệ hai vậtcủa cho hệ nhiều vật vận tốc, đại lượng vecto: Kĩ năng: Khi vật tương tác với hệ kín, vận tốc chúng thay đổi, tức động • Quan sát mơ tả tượng vật lí: hai vật tương tác hệ kín lượng thay đổi • Thực thí nghiệm: sử dụng thí nghiệm chuyển động thẳng kiểm nghiệm định luật bảo toàn động lượng trường hợp va chạm mềm kín gồm vật • Giải tốnĐộng lượng haiII, III Niu-tơn tìm mối liên hệ động lượng hai vật vật lí: từ định luật vật trước sau va chạm biến trước sau va chạm chúng tương tác với đổi 7.6.3 Sơ đồ tiến trình xây dựng kiếntrong hệ kín? thức Sử dụng định luật III Niu-tơn thể mối liên hệ lực tương tác Sử dụng định luật II Niu-tơn suy mối liên hệ lực tương tác với vận tốc khối lượng Kết hợp mối liên hệ rút kết Theo định luật III Niu-tơn: Theo định luật II Niu-tơn: Suy : Mở rộng cho tương tác hệ kín nhiều vật: Líp: K57 B - Khoa Vật lý 71 Vec-tơ tổng động lượng hệ kín bảo tồn Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung Vec-tơ tổng động lượng hệ kín bảo tồn Có thể kiểm nghiệm kết luận nào? Tiến hành thí nghiệm: vật tương tác với (va chạm mềm), đo vận tốc trước sau va chạm, từ tính động lượng trước sau va chạm, nhận xét So sánh kết thực nghiệm kết rút từ kết luận vật có khối lượng nhau, Đo vận tốc vật trước va vật chuyển động với vận tốc vo chạm: vo= đến va chạm với vật đứng Đo vận tốc hệ vật sau va yên, sau va chạm vật dính vào chạm mềm: v= chuyển động vận tốc v Động lượng hệ bảo toàn v=vo/2 v=vo/2 Vec-tơ tổng động lượng hệ kín bảo tồn Líp: K57 B - Khoa Vật lý 72 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp 1.1.1.2 7.6.4 Nguyễn Thị Dung Lựa chọn phương pháp dạy học Sử dụng phối hợp nhóm phương pháp dạy học dùng ngơn ngữ, phương pháp thực hành thí nghiệm 7.6.5 Tiến trình dạy học cụ thể Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Hoạt động 1: Tìm hiểu định luật bảo toàn động lượng Đặt vấn đề: Động lượng đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu va chạm vật có vận r r tốc, đại lượng vecto: p = m.v Khi vật tương tác với hệ kín, vận tốc chúng thay đổi, tức động lượng thay đổi Vậy, động lượng hai vật trước sau va chạm biến đổi chúng tương tác với hệ kín? Yêu cầu học sinh đề xuất giải pháp kết hợp với gợi ý: Tìm mối liên hệ động lượng vật trước sau va chạm tức tìm mối liên hệ vận tốc - Giải pháp cho tốn: tìm mối liện hệ trước sau va chạm Vận tốc vật động lượng vật trước sau va chạm thay đổi thời gian va chạm chúng tác dụng lực lên Các lực tương tác liên hệ với theo định luật III Niuton, lực lại có mối liên hệ với gia tốc khối lượng theo định luật II Niuton, mà gia tốc lại có mối liên hệ với vận tốc Từ mối liên hệ đó, ta tìm mối liên hệ động lượng vật trước sau va chạm !! Yêu cầu học sinh thực theo giải pháp Líp: K57 B - Khoa Vật lý 73 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung đề - Thực theo giải pháp đề rút kết luận : r r r r' m1.v1 + m2 v2 = m1.v1' + m2 v Nhận xét kết mở rộng cho trường hợp hệ nhiều vật: Vế trỏi chớnh tổng động lượng hệ trước va chạm, phải tổng động lượng hệ sau va chạm Từ đó, kết luận Lắng nghe ghi nhớ rằng: tổng động lượng hệ bảo toàn Kết mở rộng cho hệ nhiều vật: r r p = p' Hoạt động 2: Kiểm nghiệm kết luận thu Đặt vấn đề: kết luận định luật tổng quát tự nhiên, để kiểm chứng đắn địi hỏi tiến hành nhiều thí nghiệm Tuy nhiên, phạm vi lớp học tiến hành thí nghiệm nhỏ có vật va chạm với ? Yêu cầu học sinh đề xuất phương án thí nghiệm - Đề xuất phương án thí nghiệm: • vật có khối lượng nhau, va chạm mềm với • Đo vận tốc trước sau va chạm • Kiểm nghiệm xem vận tốc sau va chạm cú đỳng ẵ vận tốc trước va chạm hay khơng, kết thu nhờ suy luận lí thuyết !! Giới thiệu thí nghiệm yêu cầu học - Tiến hành thí nghiệm theo phương án Líp: K57 B - Khoa Vật lý 74 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung sinh tiến hành thí nghiệm theo phương án đã đề đề ? Yêu cầu học sinh so sánh kết thí Nhận xét: kết thí nghiệm phù hợp nghiệm với kết rút từ kết luận nhận với kết rút từ kết luận xét Vậy, ta khẳng định kết luận đắn Đú chớnh nội dung định - Lắng nghe, ghi chép luật bảo toàn động lượng: “Vec-tơ tổng động lượng hệ kín bảo tồn.” KẾT LUẬN CHƯƠNG II Trong chương II, giải vấn đề sau: Líp: K57 B - Khoa Vật lý 75 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp - Nguyễn Thị Dung Phân tích kiến thức chuyển động thẳng từ đặt u cầu thí nghiệm sử dụng dạy học phần kiến thức - Tìm hiểu thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng sử dụng đồng hồ tương tác từ có, phân tích ưu, nhược điểm chúng - Thiết kế, chế tạo thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng sử dụng đồng hồ đo thời gian kiểu tương tác từ đáp ứng đầy đủ nhu cầu người sử dụng - Tiến hành thí nghiệm thí nghiệm mới, thu thập phân tích số liệu - Sử dụng thí nghiệm thiết kế phương án dạy học kiến thức: chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, định luật I Niuton, định luật II Niuton, định luật III Niuton định luật bảo tồn động lượng Líp: K57 B - Khoa Vật lý 76 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Khóa luận giải vấn đề sau: - Tổng hợp kiến thức giáo dục học, tâm lí học, lí luận dạy học để xây dựng sở lí luận cho đề tài - Thiết kế, chế tạo thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng khắc phục nhược điểm thí nghiệm có trước đó: phân tích kiến thức chuyển động thẳng, từ đặt nhiệm vụ cần thiết kế thí nghiệm nào, tìm hiểu thí nghiệm có xem đáp ứng nhu cầu chưa, cịn cần bổ sung gì; thiết kế, chế tạo thí nghiệm theo yêu cầu đặt - Soạn thảo tiến trình dạy học học có sử dụng thí nghiệm: dựa vào kết luận thu từ phần sở lí luận để soạn thảo tiến trình dạy học phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo học sinh Một số kiến nghị: - Cải thiện sở vật chất, máy móc phục vụ cho việc chế tạo thí nghiệm dùng dạy học - Bổ sung thêm học phần lí luận phương pháp giảng dạy để cung cấp cho sinh viên kiến thức vững vàng Líp: K57 B - Khoa Vật lý 77 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Mạnh Thảo người trực tiếp hướng dẫn em hồn thành khóa luận tất tận tình trách nhiệm Em xin chân thành cảm ơn thầy cô tổ Phương pháp giảng dạy tạo điều kiện, giúp đỡ em hồn thành khóa luận Hà Nội, tháng năm 2011 Sinh viên Nguyễn Thị Dung Líp: K57 B - Khoa Vật lý 78 Trường ĐHSP Hà Nội Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Thị Dung TÀI LIỆU THAM KHẢO [ 1] Trần Thị Tuyết Oanh – Giáo trình Giáo Dục Học – NXB ĐH Sư phạm [ 2] Nguyễn Đức Thâm-Nguyễn Ngọc Hưng-Phạm Xuân Quế - Phương pháp dạy học vật lí trường phổ thơng – NXB ĐH Sư Phạm [ 3] Phạm Xuân Quế - Ứng dụng công nghệ thông tin tổ chức hoạt động nhận thức vật lí tích cực, tự chủ sáng tạo – NXB ĐH Sư Phạm [ 4] Nguyễn Đức Thâm-Nguyễn Ngọc Hưng – Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh dạy học vật lí trường phổ thông – NXB ĐH Quốc gia Hà Nội [ 5] Nguyễn Thế Khôi (tổng chủ biên)-Phạm Quý Tư (chủ biên) - Vật lí 10 Nâng cao – NXB Giáo dục [ 6] Bộ môn Phương pháp dạy học-khoa Vật lí- Tài liệu hướng dẫn học phần “Thực hành thí nghiệm lí thuyết phổ thơng” – Trường ĐH Sư phạm Hà Nội [ 7] Nguyễn Mạnh Thảo, Phạm Thị Trang Nhung, Tạp chí giáo dục, Số 223(2009), Trang 35,36 [ 8] Trích nghị hội nghị lần thứ IV, BCH TƯ ĐCSVN khóa VII NCGD số 2/1994 Líp: K57 B - Khoa Vật lý 79 Trường ĐHSP Hà Nội ... CỨU CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỂ PHỤC VỤ DẠY HỌC PHẦN CƠ HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH SGK VẬT LÍ 10 THPT Yêu cầu thí nghiệm sử dụng dạy học số kiến thức chuyển động thẳng chương trình vật lí 10 [ 5] 1.1 Chuyển. .. chuyển động thẳng để phục vụ dạy học phần học chương trình SGK lớp 10 THPT? ?? Mục đích nghiên cứu - Thiết kế, chế tạo thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng khắc phục nhược điểm thí nghiệm có trước... thiết kế, chế tạo thí nghiệm mới, khắc phục khó khăn thí nghiệm cũ Và sau đó, sử dụng thí nghiệm vào dạy học cho hiệu Với lí trên, chúng tơi chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo thí nghiệm chuyển động thẳng