Sáng kiến kinh nghiệm Phơng pháp giải bai tập Vật lý phơng pháp giải bài tập vật lí thcs I- Lí do chọn đề tài: Đối với học sinh phổ thông, vấn đề giải và chữa các bài tập gặp không ít khó khăn vì học sinh không nắm vững lí thuyết và kỹ năng vận dụng kiến thức vật lí. Vì vậy các em giải một cách mò mẫm, không có định hớng rõ ràng, áp dụng công thức máy móc và nhiều khi không giải đợc. Có thể có nhiều nguyên nhân: - Học sinh cha có phơng pháp khoa học để giải bài tập vật lí. - Cha xác định đợc mục tiêu giải bài tập là tìm ra từ câu hỏi, điều kiện của bài toán, xem xét các hiện tợng vật lí nêu trong bài tập để từ đó nắm vững bản chất vật lí, tiếp theo xác định đợc mỗi liên hệ cái đã cho và cái phải tìm. II- Mục tiêu và ý nghĩa của đề tài Bài tập vạt lí giúp các em hiểu, khắc sâu thêm phần lý thuyết và đặc biệt giúp học sinh có phơng pháp giải bài tập. Biết vận dụng kiến thức vật lí để giải quyết các nhiệm vụ học tập và những vấn đề thực tế của đời sống. Bài tập vật lí giúp các em hiểu sâu hơn những quy luật vật lí, những hiện tợng vật lí, tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt tự giải quyết những tình huống cụ thể khác nhau để từ đó hoàn thiện về mặt nhận thức và tích luỹ thành vốn riêng của mình. Muốn làm đợc đợc bài tập vật lí, phải biết vận dụng các thao tác t duy, so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hoá Để xác định bản chất vật lí trên cơ sở đó chọn ra các công thức thích hợp cho từng bài tập cụ thể. Vì thế bài tập vật lí còn là phơng tiện rất tốt để phát triển t duy, óc tởng tợng, sáng tạo, tính tự lực trong suy luận. Bài tập vật lí là hình thức củng cố, ôn tập, mở rộng hoặc đi sâu vào các trờng hợp riêng lẻ của định luật. Khi làm bài tập, học sinh bắt buộc phải nhớ lại kiến thức đã học và vận dụng, đào sâu kiến thức, do vậy, đứng về mặt điều khiển hoạt động nhận thức thì đây là phơng tiện tự kiểm tra kiến thức kỷ năng của học sinh. Trong việc giải bài tập nếu học sinh tự giác, say mê tìm tòi thì nó có tác dụng rèn luyện cho các em những đức tính tốt nh tinh thần tự lập, vợt khó, tính cẩn thận, tính kiên trì và đặc biệt tạo niềm vui trí tuệ trong học tập. 1 Sáng kiến kinh nghiệm Phơng pháp giải bai tập Vật lý III- Phơng pháp giải bài tập vật lí 1. Phân loại bài tập vật lí Có thể có nhiều cách phân loại bài tập vật lí. Ngời ta có thể phân ra theo nội dung vật lí là bài tập CƠ - NHIệT - Điện Nhng có rất nhiều bài nội dung lại có cả CƠ, NHiệt, Điện, thì ta thờng gọi là bài tập tổng hợp, bài tập có nội dung lịch sử, nội dung thực tế có bài lại giống nh câu hỏi không có số hiệu cụ thể. Tuy nhiên ta vẫn căn cứ vào dấu hiệu chủ yếu của từng loại, ý nghĩa vai trò của từng loại để xếp thành các loại bài tập sau: 1.1 Bài tập định tính, định lợng a) Bài tập định tính: Là loại bài khi giải không cần tính toán cụ thể hoặc chỉ cần tính nhẩm đơn giản. Muốn giải bài tập này học sinh cần vận dụng kiến thức nhằm phát hiện bản chất vật lí đợc nêu bật lên, vận dụng tri thức kỷ năng đã biết đi tới kết luận cuối cùng, còn những chi tiết không bản chất đợc lợc bớt. Ví dụ: Giải thích tại sao giờ cao điểm đèn không sáng bằng lúc đêm khuya? Bài tập định tính thờng dùng để minh hoạ những ứng dụng thực tế hay trong sinh hoạt hàng ngày nên phải ngắn gọn, rèn luyện thói quên vân dụng kiến thức vật lí để giải thích các hiện tợng gần gũi với đời sống, thiên nhiên. Thực chất loại bài tập này là những câu hỏi. b) Bài tập định lợng: Là loại bài tập có số liệu cụ thể, muốn giải đợc phải thực một loạt các phép tính. Ví dụ: Một bóng đèn có ghi 3V - 3W. Tính cờng độ dòng điện định mức qua bóng đèn? Nếu hiệu điện thế 2 đầu bóng đèn là 2,5V, lúc đó cờng độ dòng điện qua bóng đèn là bao nhiêu? Bóng đèn sáng bình thờng không? Vì sao? 1.2 Bài tập có nội dung thực tế: Là loại bài tập có liên quan trực tiếp tới đời sống thực tế, kĩ thuật, sản xuất, các hiện tợng thiên nhiên và đặc biệt là thực tế lao động, sinh hoạt hàng ngày (mà học sinh thờng gặp). Những bài tập này có dụng rất lớn về mặt giáo dục kĩ thuật tổng hợp. Ví dụ: Em hãy tính tiền điện mà gia đình em phải trả cho một ngày đêm sử dụng điện. Giả sử giá 1KW điện phải trả 700 đồng. Loại bài tập này đơn giản rất quen thuộc, gần gũi với học sinh trong từng gia đình ở từng địa phơng và gây đợc hứng thú cho các em khi giải bài tập. Hoặc: Vẽ một sơ đồ 1 bóng đèn ở cầu thang sao cho có thể tắt mở ở hai đầu trên và d- ới cầu thang. 2 Sáng kiến kinh nghiệm Phơng pháp giải bai tập Vật lý 1.3 Bài tập thí nghiệm: Là những loại bài khi giải phải tiến hành những thí nghiệm hoặc quan sát kiểm chứng cho lời giải lý thuyết hoặc tìm ra số liệu cụ thể. Loại bài này có nhiều tác dụng về giáo dục giáo dỡng và giáo dục kĩ thuật tổng hợp. Một u điểm nữa của loại bài này là học sinh phải biết đầy đủ quá trình vật lí của bài tập chứ không phải chỉ áp dụng công thức một cách máy móc. Bài tập thí ngiệm có tác dụng nâng cao chất lợng học tập, gây hứng thú, gắn học với hành, lý thuyết với thực tiễn, kích thích tính tích cực, tự lập, rèn luyện trí thông minh sáng tạo. Để học sinh dễ dàng thực hiện đợc các loại bài tập thí nghiệm thì thờng các bài toán thí nghiệm vật lí phải xây dựng bằng những vật liệu dễ kiếm, rẻ tiền, dễ làm. Mức độ chính xác về định lợng cũng vừa phải. Phải hớng dẫn kĩ năng thực hành cho học sinh, phải đợc coi trọng về độ an toàn, tính khoa học. Ví dụ: Có một nguồn điện, hiệu điện thế U, một dây dẫn điện trở R = 2, một Ampe kế. Hãy xác định điện trở Rx của một dây dẫn khác chứa hết giá trị. Có thể mắc mạch điện nh sơ đồ I 1 .R = I 2 .Rx = U I 1 và I 2 đọc đợc ở Ampe kế Suy ra: Rx = 1.4 Bài tập vui: Giờ bài tập dễ trở thành khô khan, mệt mỏi, gây nhiều ức chế cho học sinh khi phải sử dụng nhiều những số liệu và các phép toán. Nếu đã có vật lí vui, thiên văn vui, cơ học vui, thì tại sao lại không có bài tập vui? Trò chơi ô chữ cũng có thể xem là bài tập vui. Khổng Tử cũng đã từng khuyên học trò của mình: Hãy tìm một niềm vui trong học tập "Hiểu mà học không bằng thích mà học, thích mà học không bằng vui mà học" Tất nhiên niềm vui ở các bài tập vật lí phải mang tính trí tuệ cao. 3 I 1 R I 2 U A K U A Rx Sáng kiến kinh nghiệm Phơng pháp giải bai tập Vật lý Ví dụ: Tại sao chim đậu trên đờng dây điện cao thế lại không lại không bị điện giật? Hoặc tại sao các dòng sông lại quanh co? 1.5 Bài tập có tính nghịch lý, nguỵ biện, bài tập tính lịch sử: Các hiện tợng xẩy ra trong thiên nhiên, các trờng hợp thờng gặp trong đời sống kĩ thuật đều tuân theo quy luật khoa học và giải thích theo tri thức vật lí đã biết. Tất nhiên có rất nhiều hiện tợng, sự kiện để giải thích chi tiết, cặn kẽ lại không đơn giản. Thoạt nhìn có thể giải thích sai, lí luận không chặt chẽ, tởng đúng mà hoá sai, có mâu thuẫn, phải lý luận và hiểu sâu hơn mới giải thích đúng. Tất nhiên tạo cho học sinh hứng thú tìm tòi khoa học đó là những nghịch lý nguỵ biện, nh: Buổi sáng nhìn mặt lớn hơn buổi tra, hoặc viên sỏi rơi nhanh hơn lông ngỗng vì nó nặng hơn, Các câu trả lời của học sinh cho thầy, cô thờng phạm sai lầm tinh vi rất khó nhận thấy, việc phát sinh sai lầm thờng nổ ra các cuộc tranh luận sôi nổi, hứng thú, bổ ích hợp với "lẽ thông thờng" nhng lại mâu thuẫn với kiến thức vật lí. Các bài toán nghịch lý nguỵ biện về vật lí, bài tập có nội dung lịch sử là những bài toán đặc biệt mà phơng pháp giải chung nhất là phân tích và tìm ra nguyên nhân của sự hiểu sai các khái niệm, định luật và lý thuyết vật lí. Ví dụ: Truyền thuyết kể rằng: Hoàng tử Hồ Nguyên Trừng, con trai Hồ Quý Ly là một nhà kĩ thuật rất giỏi. Một lần trong cung điện có một cái cột đá chạm khắc công phu cao và to nhng lại bị nghiêng và có nguy cơ đổ. Không thể dùng sức ngời để dựng chiếc cột cho thẳng lại. Vị Hoàng tử tài ba ấy đã vận dụng hiểu biết sự co giãn vì nhiệt đã giải thành công bài toán dựng lại cột đá đó. Em hạy dự đoán xem cách làm thế nào để dựng lại cột đá đó? 1.6 Bài tập trắc nghiệm: Câu hỏi trắc nghiệm có nhiều phơng án để lựa chọn để trả lời do đó có thể đo đợc những mức khả năng khác nhau về giá trị nội dung và độ tin cậy cao vì số câu hỏi nhiều hơn trong cùng một thời gian làm bài của học sinh. Phơng pháp học tập và làm bài trắc nghiệm mang tính khách quan nâng mức biết, mức hiểu, mức sử dụng, mức phân tích, mức tổng hợp , mức thẩm định lên cao hơn. Rèn luyện cho học sinh có thói quen đọc nhanh, làm nhanh. Câu hỏi bài tập tuy ngắn nhng số lợng câu hỏi lại nhiều thờng hỏi đều khắp chơng trình nên phải học hết, học kĩ, không thể học tủ, đoán mò. 2. Phơng pháp giải bài toán vật lí 2.1 Các bớc cơ bản: a) Viết tóm tắt các dữ kiện: 4 Sáng kiến kinh nghiệm Phơng pháp giải bai tập Vật lý Đọc kĩ đầu bài (khác với thuộc đầu bài), tìm hiểu ý nghĩa của những thuật ngữ, có thể phát biểu tóm tắt ngắn gọn, chính xác. Dùng ký hiệu tóm tắt đề bài cho gì, hỏi gì? Dùng hình vẽ để mô tả lại tình huống, minh hoạ (nếu cần). b) Phân tích nội dung làm sáng tỏ bản chất vật lí, xác lập mỗi quan hệ của các dữ kiện xuất phát và rút ra cái cần tìm, xác định phơng hớng và vạch ra kế hoạch giải. c) Chọn công thức thích hợp, kế hoạch giải: Lập các phơng trình (nếu cần) với chú ý có bao nhiêu ẩn số thì có bấy nhiêu phơng trình. d) Lựa chọn cách giải cho phù hợp. e) Kiểm tra, xác nhận kết quả và biện luận Ví dụ minh hoạ: Một bếp điện đợc mắc vào mạch điện có U = 100V, một điện trở r mắc nối tiếp với nó. Khi dòng điện qua bếp, điện đã ổn định, r có giá trị 1,5 , công suất tiêu thụ của bếp là P = 666W. a/ Tính điện trở của bếp (R b ). b/ Hiệu điện thế ở 2 cực của bếp? Giải Cho: U = 100V (r nt R b ), r = 1,5 P = 666W Hỏi: a/ R b = ? b/ U b = ? a/ Theo công thức: P = U.I = I 2 (R b + r) = I 2 .R b + I 2 .r Theo đề bài ta có: I 2 .R b = 666 (W) (1) I = (2) Thay (2) vào (1) ta có: . R b = 666 (3) (3) <=> R b 2 - 12R b + 2,2 = 0 (3') Giải phơng trình (3') ta đợc: R b1 = 11,8 R b2 = 0,20 b/ U bếp = U - U r = 100 - I.r 5 100 R b + r 100 R b + r 2 110V 110V R b Sáng kiến kinh nghiệm Phơng pháp giải bai tập Vật lý *Với R b1 = 11,8 thì I 1 = = = 7,51(A) Vậy U b1 = U - I 1 .r = 100 - 7,51 . 1,5 = 88,7(V) *Với R b2 = 0,20 thì I 2 = = = 59(A) Vậy U b2 = U - I 2 .r = 100 - 59 . 1,5 = 11,5 (V) Đến đây, theo bớc 5 (bớc e) ta phải kiểm tra xác nhận kết quả và biện luận. Hai kết quả này đều cho công suất tiêu thụ của bếp là 666W. Nhng kết quả thứ hai dấn đến I 2 = 59A là kết quả không thể chấp nhận đợc. Vì vậy đáp số của bài là R b = 11,8 và U b = 88,7V Từ cách phân tích 5 bớc để giải bài tập vật lí và thí dụ minh hoạ, ta có thể tóm tắt các bớc giải bài tập vật lí theo sơ đồ sau: 6 U R b1 + r 100 11,8 + 1,5 U R b2 + r 100 0,20 + 1,5 Bài tập vật lí Dự kiện (tóm tắt) Hiện tợng nội dung Bản chất vật lí Kế hoạch giải Chọn công thức Cách giải Kiểm tra - Đánh giá - Biện luận Hỏi gì? - Cho gì? - Vẽ gì? Bản chất vật lí Sáng kiến kinh nghiệm Phơng pháp giải bai tập Vật lý 2.2 ý nghĩa vật lí và ý nghĩa toán học của các dữ kiện: a) Toán học giúp ta diễn đạt các địng luật vật lí và là công cụ quan trọng giúp ta lập luận để tìm ra mỗi quan hệ giữa các đại lợng vật lí. Ví dụ: I = Còn nếu R = thì R không tỉ lệ thuận với U, không tỉ lệ nghịch với I b) Một học sinh làm phép tính sau: 7,62 m - 3,62 m = 4,00 m về mặt toán hoc, 2 số 0 là thừa có thể viết gọn hơn là 4m. Nhng về mặt vật lí cách viết 4 m và 4,00 m có nghĩa khác nhau, viết 4,00 m nghĩa là phép đo chính xác đến cm. Việc làm tròn số đối với bài tập vật lí là phải luôn chú ý đến dữ kiện và ý nghĩa của các phép đo. IV- Tổng kết Khi hớng dẫn học sinh giải bài tập vật lí, giáo viên cần hớng dẫn học sinh thực hiện các bớc để học sinh trở thành thói quen và làm đợc nh vậy thì một bài tập sau khi giải xong sẽ rất chặt chẽ và logic. Nghĩa đàn, tháng 5 năm 2008 Ngời viết Nguyễn Hồng Linh 7 U R I tỉ lệ thuận với U I tỉ lệ nghịch với R U I . tuệ trong học tập. 1 Sáng kiến kinh nghiệm Phơng pháp giải bai tập Vật lý III- Phơng pháp giải bài tập vật lí 1. Phân loại bài tập vật lí Có thể có nhiều cách phân loại bài tập vật lí. Ngời ta. để giải bài tập vật lí. - Cha xác định đợc mục tiêu giải bài tập là tìm ra từ câu hỏi, điều kiện của bài toán, xem xét các hiện tợng vật lí nêu trong bài tập để từ đó nắm vững bản chất vật lí, . Sáng kiến kinh nghiệm Phơng pháp giải bai tập Vật lý phơng pháp giải bài tập vật lí thcs I- Lí do chọn đề tài: Đối với học sinh phổ thông, vấn đề giải và chữa các bài tập gặp không ít