Tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh lớp 10 THPT theo tiến trình xây dựng tri thức khoa học trong dạy học chương các định luật bảo toàn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA VẬT LÍ TÓNG THỊ ÁNH TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH LỚP 10 THPT THEO TIẾN TRÌNH XÂY DựNG TRI THỨC KHOA HỌC TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HÀ NỘI, 2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA VẬT LÍ TỐNG THỊ ÁNH TỔ C H Ứ C H O Ạ T Đ Ộ N G N H Ậ N T H Ứ C C Ủ A H Ọ C SIN H L Ớ P 10 T H P T T H E O T IÉ N T R ÌN H X Â Y D ự N G T R I T H Ứ C K H O A H Ọ C T R O N G D Ạ Y H Ọ C C H Ư Ơ N G “C Á C Đ ỊN H L U Ậ T B Ả O T O À N ” Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Người hướng dẫn khoa học ThS. Nguyễn Anh Dũng HẢ NỘI, 2015 LỜI CẢM ƠN Sau một thòi gian nghiên cứu, chúng tôi đã hoàn thành khoá luận tốt nghiệp với đề tài “TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH LỚP 10 THPT THEO TIẾN TRÌNH XÂY D ựN G TRI THỨC KHOA HỌC TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN””. Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và lòi cảm ơn chân thành đến ThS .Nguyễn Anh Dũng đã hướng dẫn và chỉ bảo tôi tận tình trong suốt quá trình nghiên cứu để hoàn thành khoá luận tốt nghiệp của mình. Tôi xin chân thành cảm ơn trường ĐHSP Hà Nội 2, ban chủ nhiệm khoa Vật lý, tổ sư phạm vật lí và các thầy cô giáo ừong khoa đã giúp đõ tôi trong suốt quá trình học tập tại khoa. Đồng thòi, tôi cũng gửi lòi cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn bên tôi, giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành bài khoá luận tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 5 năm 2015 Sinh viên Tống Thị Ánh LỜ I CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong khoá luận này là trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khoá luận này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong khoá luận này đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, tháng 5 năm 2015 Sinh viên Tống Thị Ánh DANH MUC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắ t Viêt đây đủ ĐLBT Định luật bảo toàn GD-ĐT Giáo dục-Đào tạo GV Giáo viên HS Học sinh ND Nội dung SBT Sách bài tập SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thong MUC LUC • • Trang PHẦN I: MỞ ĐẦU............................................................................... 1 PHẦN II: NÔI DUNG.......................................................................... 6 Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc tỗ chức hoạt động o a/ a • • • • s nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí....................................... 6 1.1. Phát triển năng lực học tập của học sinh trong dạy học Vật lí ở trường THPT.............................................................................................. 6 1.1.1. Bản chất hoạt động của việc học tập ở trường phổ thông....... 6 1.1.1.1. Hoạt động học....................................................................... 6 1.1.1.2. Hoạt động dạy học................................................................ 8 1.1.2. Phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh 8 1.1.3. Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh 9 1.1.4. Phương pháp giải quyết vấn đề của các nhà Vật lý.................. 11 1.1.5. Tiến trình khoa học xây dựng kiến thức vật lí theo chu trình sáng tạo khoa học Vật lí........................................................................... 14 1.2. Tình huống học tập vật lí và hệ thống câu hỏi định hướng mục đích hành động cho học sinh ữong tiến trình khoa học xây dựng một kiến thức mói............................................................................................. 16 1.2.1. Tình huống học tập vật l í ........................................................... 16 1.2.2. Hệ thống câu hỏi định hướng cho học sinh trong tiến trình khoa học xây dựng một kiến thức m ói................................................... 17 1.3. Thực tiễn dạy và học môn Vật lí ở các trường THPT.................... 18 Kết luận chương 1................................................................................. 20 Chương 2: Tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh theo tiến o • • o • • trình xây dựng tri thức khoa học trong dạy học chương IV: “Các đinh luât bảo toàn................................................................................. • • 21 2.1. Đặc điểm chung của nhóm kiến thức “Các định luật bảo toàn” 21 SGK Vật lí 10............................................................................................ 2.1.1. Cấu trúc chương trình của chương các định luật bảo toàn...... 21 2.1.2. Sơ đồ cấu trúc chương “Các định luật bảo toàn”....................... 24 2.2. Soạn thảo tiến trình dạy học các bài thuộc chương “các định luật bảo toàn” ................................................................................................... 25 BÀI 23: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG (Tiết 2)....... 26 BÀI 24: CÔNG VÀ CÔNG SUẤT................................................... 36 BÀI 27: C ơ NĂNG............................................................................ 45 Kết luận chương 2 ................................................................................. 54 Chương 3: Dự kiến thực nghiệm sư phạm........................................ 55 Kết luân...................................................................................................... 57 Tài liêu tham khảo 58 ■ PHẦN I: MỞ ĐÀU 1. Lí do chon đề tài Ngày nay, dưới ảnh hưởng của cuộc cách mạng khoa học đang phát triển như vũ bão và tri thức mới ngày càng nhiều nên đòi hỏi ngành GD-ĐT cũng phải đổi mới mạnh mẽ, toàn diện và đồng bộ nền giáo dục hiện nay. Trong đó đổi mới về phương pháp dạy học có tầm quan trọng đặc biệt. Đổi mới phương pháp dạy học nhằm giúp học sinh phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, rèn luyện thói quen và năng lực tự học, tinh thần hợp tác, kỹ năng vận dụng kiến thức vào những tình huống khác nhau trong học tập và trong thực tiễn; tạo niềm tin, niềm vui, hứng thú trong học tập cho học sinh THPT. Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh chính là dạy học sinh cách tìm ra chân lí. Chú trọng hình thức năng lực tự học, sáng tạo, họp tác để đáp ứng những nhu cầu của cuộc sống hiện tại và tương lai. Nhưng trong dạy học yật lí hiện nay thì giáo viên chỉ sử dụng phương pháp thuyết trình là chủ yếu: Học sinh tiếp thu một cách thụ động, ít phát triển được tư duy sáng tạo, giáo viên chủ yếu thuyết trình giảng giải, giải thích. Việc dạy học theo kiểu thuyết trình sẽ không phát huy được tính tích cực, sáng tạo của học sinh. Để khắc phục nguyên nhân này thì chúng ta cần đổi mới phương pháp dạy học đó là giáo viên phải tổ chức, hướng dẫn cho học sinh hoạt động học tập ưong quá trình dạy học nhằm lĩnh hội kiến thức và hình thành nhân cách. Phương pháp dạy học phải phù hợp với tiến trình nhận thức khoa học để học sinh có thể tham gia vào hoạt động sáng tạo, tìm tòi giải quyết vấn đề và tư duy khoa học. Vì vậy, vấn đề đặt ra đó là phải nghiên cứu, vận dụng các quan điểm lí luận dạy học hiện đại để soạn thảo và xây dựng tiến trình dạy học một 1 cách khoa học đáp ứng yêu cầu phát huy tính tích cực, phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. Ở chương IV: “Các định luật bảo toàn” có nhiều hiện tượng vật lí gắn liền với thực tế cuộc sống, gàn gũi và quen thuộc đối vói các em học sinh, nhưng lại là những hiện tượng xảy ra nhanh và rất phức tạp, gây nhiều khó khăn và dễ dẫn đến những quan điểm sai lầm cho học sinh khi tiếp thu kiến thức. Các định luật bảo toàn cũng cung cấp một phương pháp giải các bài toán cơ học rất hữu hiệu và các định luật bảo toàn góp phần giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho học sinh THPT thông qua việc học các ứng dụng của vật lí kỹ thuật. Tuy là chủ đề khó đối với học sinh nhưng được vận dụng nhiều trong đời sống và trong khoa học kỹ thuật. Vì vậy cần phải xây dựng những kiến thức mới, những tri thức khoa học mới để giúp học sinh có thể dễ dàng hiểu và tiếp thu kiến thức của chương “Các định luật bảo toàn”. Với những lí do trên, vói mong muốn góp phần nâng cao chất lượng dạy học Vật lí ở các trường THPT nên chúng tôi đã lựa chọn đề tài: “TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH LỚP 10 THPT THEO TIẾN TRÌNH XÂY D ựN G TRI THỨC KHOA HỌC TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN”” làm đề tài nghiên cứu của mình. 2. Mục đích nghiền cứu Vận dụng lí luận dạy học hiện đại để tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh để xây dựng được các tiến trình dạy học giải quyết vấn đề trong chương “Các định luật bảo toàn” nhằm phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 - Đối tượng nghiên cứu: Quá trình tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh lớp 10 THPT. - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu về việc tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 THPT cho học sinh. 4. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được các tiến trình dạy học phù họp với quan điểm dạy học hiện đại thì có thể phát huy được tính tích cực, phát triển năng lực sáng tạo của học sinh về kiến thức của chương “Các định luật bảo toàn”. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích đề ra, đề tài có nhiệm vụ chủ yếu sau: - Nghiên cứu cơ sở lí luận về tính tích cực, sáng tạo của học sinh. - Nghiên cứu cơ sở lí luận dạy học hiện đại về việc thiết kế các tiến trình dạy học Vật lí theo hướng phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh, đặc biệt là lí luận về xây dựng tiến trình dạy học Vật lí ở THPT. - Điều tra thực trạng dạy học các kiến thức về các định luật bảo toàn - Vật lí 10 nhằm tìm hiểu phương pháp dạy của giáo viên, phương pháp học và các sai lầm phổ biến của học sinh khi học các kiến thức này. Từ đó đề xuất nguyên nhân của các sai lầm và những biện pháp khắc phục chúng. - Xác định mục tiêu dạy học chương “Các định luật bảo toàn” đó là xây dựng các tiến trình dạy học trong chương “Các định luật bảo toàn” nhằm tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh lớp 10 THPT. - Nghiên cứu mục tiêu kiến thức, kỹ năng khi dạy học về các định luật bảo toàn - Vật lí 10 để từ đó xác định những kiến thức càn thiết khi dạy học các kiến thức đó. - Dự kiến thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học đã soạn thảo. Đồng thời thực nghiệm sư phạm cũng nhằm sơ bộ đánh 3 giá hiệu quả của hoạt động dạy học đã dự kiến đối với việc phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. Trên cơ sở đó, tiếp thu, hoàn thiện, bổ sung tiến trình dạy học trong giờ học về các định luật bảo toàn đã xây dựng. 6. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lí luận về cơ sở lí luận dạy học hiện đại để tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh. - Nghiên cứu cấu trúc, nội dung chương trình Vật lí THPT nói chung và chương “Các định luật bảo toàn” THPT nói riêng. - Điều tra thực trạng dạy học phần các định luật bảo toàn của giáo viên và học sinh lóp 10 bằng cách ừao đổi với giáo viên và học sinh, khảo sát qua các bài kiểm ữa 15 phút, 1 tiết rồi vận dụng lí luận để xây dựng các tiến trình dạy học cụ thể. - Dự kiến thực nghiệm sư phạm để kiểm nghiệm tính khoa học, khả thi, hiệu quả và hoàn thiện các tiến trình dạy học đó. 7. Đóng góp của đề tài 7.1. Đóng góp về mặt lí luận Xây dựng được tiến trình dạy học về các định luật bảo toàn theo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề. 7.2. Đóng góp về mặt thực tiễn Dùng làm tài liệu cho các bạn sinh viên các trường theo khối sư phạm Dùng soạn giáo án các bài ừong chương “Các định luật bảo toàn” 4 8. Cấu trúc khóa luân Ngoài phàn : Mở đàu, Kết luận, Tài liệu tham khảo và Phụ lục, khóa luận gồm 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh ưong dạy học yật lí. Chương 2: Xây dựng tiến trình dạy học các bài học trong chương “các định luật bảo toàn”. Chương 3: Dự kiến thực nghiệm sư phạm. 5 PHẦN II: NÔI DUNG • CHƯƠNG 1 C ơ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.1. Phát triển năng lực học tập của học sinh trong dạy học Vật lí ở trường THPT. 1.1.1. Bản chất hoạt động của việc học tập ở trường phổ thông l.l.l.l. • Hoat đông hoc « o • “ Hoạt động học là hoạt động đặc thù của con người được điều khiển bởi mục đích tự giác là lĩnh hội những tri thức, kĩ năng, kỹ xảo mới, những hình thức hành vi và những dạng hoạt động nhất định”. * Cấu trúc của hoạt động học Theo lí thuyết hoạt động học có cấu trúc gồm nhiều thành phần, có quan hệ và tác động lẫn nhau như hình 1.1: Động cơ * y Hoạt động Mục đích Hàn 1 động Phương tiện +- Thao tác điều kiện Hình 1.4: Cấu trúc tâm lí của hoạt động học - Hoạt động của chủ thể tồn tại tương ứng với động cơ thúc đẩy hoạt động đó. Hoạt động có đối tượng cấu thành từ các hành động. Hành động gồm các thao tác. Hành động có mục đích, điều kiện, phương tiện cụ thể. - Động cơ học tập kích thích sự tự giác, tích cực, thúc đẩy sự hình thành và duy trì, phát triển hoạt động học, đưa đến kết quả cuối cùng là thỏa mãn được lòng khao khát mong ước của người học. Muốn thỏa mãn động cơ ấy 6 phải thực hiện lần lượt những hành động để đạt được những mục đích cụ thể. Mỗi hành động được thực hiện bằng nhiều thao tác, sắp xếp theo một trình tự xác định, ứ n g với mỗi thao tác trong những điều kiện cụ thể là những phương tiện, công cụ thích hợp. - Động cơ học tập có thể được kích thích, hình thành từ những kích thích bên ngoài người học, nhưng quan trọng nhất, có khả năng thường xuyên được củng cố và phát triển, có hiệu quả bền vững là sự kích thích bên trong bằng mâu thuẫn nhận thức, mâu thuẫn giữa nhiệm vụ mới phải giải quyết và khả năng hạn chế hiện có của học sinh, cần có một sự cố gắng vươn lên tìm kiếm một giải pháp mới, xây dựng một kiến thức mới “động cơ tự hoàn thiện bản thân mình”. Việc thường xuyên tham gia vào việc giải quyết những mâu thuẫn này sẽ tạo ra thói quen, lòng yêu thích hoạt động, hoạt động tự giác và tích cực, hoạt động càng có kết quả thì động cơ càng được củng cố. - Mục đích của hoạt động học được thể hiện ở nhiệm yụ cụ thể của mỗi môn học, mỗi phần của môn học và cụ thể nhất là ở mỗi bài học. Đó là mục tiêu cụ thể mà học sinh phải đạt được sau mỗi bài học, mỗi chương, mỗi phần, mỗi môn học mà ta có thể đánh giá được. Để thực hiện mỗi mục đích cụ thể, phải thực hiện những hành động tương ứng. Nhiệm yụ bài học thường được diễn đạt dưới dạng các “bài toán nhận thức” hay “vấn đề nhận thức” mà nếu giải được nó thì học sinh sẽ đạt được mục đích đề ra. Trong các hành động, có hành động vật chất và hành động trí tuệ. - Trong khi thực hiện một hành động, ta phải sử dụng một số phương tiện, trong những điều kiện cụ thể. Tương ứng với hành động vật chất và hành động trí tuệ có hai loại thao tác là thao tác chân tay và thao tác trí tuệ. Trong thao tác chân tay thì sử dụng những công cụ, phương tiện vật chất như mắt, tay, dụng cụ thí nghiệm, máy đo,.. .đối vói loại thao tác này thì ta có thể quan sát được các quá trình thực hiện chúng nên có thể can thiệp trực tiếp vào quá 7 trình uốn nắn, rèn luyện làm cho học sinh có kĩ năng, kĩ xảo thực hiện chúng một cách đúng đắn, có hiệu quả. Những thao tác trí tuệ có vai trò lớn, quyết định trong nhận thức khoa học nên việc rèn luyện cho học sinh có kĩ năng, kĩ xảo thực hiện các thao tác tư duy trong học tập vật lí luôn luôn là vấn đề thời sự, còn nhiều khó khăn [10]. I.I.I.2. • Hoạt động dạy học • o •«/ ■ “ Hoạt động dạy học là một quá trình hoạt động thống nhất giữa giáo viên và học sinh, ừong đó giáo viên giữa vai trò hướng dẫn, tổ chức, điều khiển hoạt động của học sinh, học sinh giữ vai ữò tự tổ chức, tự điều khiển hoạt động học của mình nhằm thực hiện các nhiệm vụ dạy học”. * Đặc điểm của hoạt động dạy học: [3] - Hoạt động dạy học ở trường trung học góp phần quan ttọng vào việc thực hiện mục tiêu giáo dục học - Hoạt động dạy học ở trường trung học được tiến hành với nội dung dạy học có tính hệ thống ngày càng cao và mức độ ngày càng sâu - Hoạt động dạy học được tiến hành với sự tham gia tích cực của học sinh-chủ thể nhận thức có nhiều kinh nghiệm sống, có năng lực nhận thức phát triển hơn trước so với cùng tuổi - Hoạt động dạy học ở trường trung học được diễn ra với sự tác động qua lại ngày càng cao giữa vai ữò tích cực, chủ động của học sinh và vai trò chủ đạo của giáo viên. 1.1.2. Phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh Hoạt động học là hoạt động đặc thù của con người nhằm tiếp thu những tri thức, kĩ năng, kinh nghiệm mà loài người đã tích lũy được, đồng thời phát triển những phẩm chất năng lực của người học. Mục đích chính của việc tiếp thu những tri thức, kĩ năng, kỉnh nghiệm là sử dụng chúng trong hoạt động thực tiễn. Cách tốt nhất để hiểu được chính 8 là yận dụng. Trong quá trình nhận thức yật lí, HS luôn phải thực hiện các thao tác chân tay (như: bố trí các dụng cụ thí nghiệm, sử dụng các dụng cụ đo, thực hiện các phép đo), các thao tác tư duy (phân tích, so sánh, khái quát hóa, trừu tượng hóa, cụ thể hóa) và các hành động nhận thức (xác định đặc tính bản chất của sự yật hiện tượng, tìm nguyên nhân, xác định mối quan hệ). Để HS có thể tự lực hoạt động nhận thức có kết quả và hoạt động với tốc độ ngày càng nhanh thì GV luôn phải có kế hoạch rèn luyện năng lực nhận thức cho HS. * Biểu hiên của tính tích cưc nhân thức • • • - HS say mê với việc tìm ra kiến thức mới, hay tích cực, chủ động tham gia vào các hoạt động học tập. - HS có hứng thú, tò mò muốn tìm lời giải cho một kiến thức khoa học. - HS tự lực hoạt động để xây dựng, chiếm lĩnh kiến thức. - Trước một vấn đề mới được giải quyết một phàn HS có nhu càu tiếp tục phát triển, hoàn chỉnh, mở rộng kiến thức sang phạm vi mới, lĩnh vực mói. - HS độc lập ừong suy nghĩ, tự mình khắc phục khó khăn và nếu cần mới nhờ tới sự giúp đỡ của GV. - Hiểu bài và diễn đạt hay theo cách hiểu của mình. Chính những biểu hiện ừên đây là tiêu chí đánh giá tính tích cực nhận thức của HS trong học tập. Từ đó, giúp các em vận dụng những kiến thức đã có để giải quyết tốt nhiệm vụ học tập và những vấn đề mà thực tiễn đã đặt ra. 1.1.3. Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh * Khái niệm năng lực Theo tâm lí học, “Năng lực là tổng hợp những thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp với những yêu cầu của một hoạt động nhất định nhằm đảm bảo việc hoàn thành có kết quả tốt trong lĩnh vực hoạt động ấy”. Như vậy năng lực là những thuộc tính tâm lí riêng của cá nhân, nhờ những thuộc tính này mà con người hoàn thành tốt đẹp một hoạt động nào đó, 9 chỉ phải bỏ ra ít sức lao động mà đạt hiệu quả cao. Năng lực của HS sẽ là đích cuối cùng của dạy học, giáo dục. Bởi vậy, những yêu cầu về phát triển năng lực của HS cần đặt đúng chỗ của nó trong mục đích dạy học. Năng lực của mỗi người một phần dựa trên cơ sở tư chất. Nhưng chủ yếu năng lực được hình thành, phát triển và thể hiện ữong hoạt động tích cực của con người dưới sự tác động, rèn luyện, dạy học và giáo dục. Việc hình thành và phát triển phẩm chất nhân cách là phương tiện có hiệu quả nhất để phát triển năng lực. * Khái niệm sáng tạo Sáng tạo là một hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩm tinh thần hay yật chất có tính cách tân, có ý nghĩa xã hội, có giá ưị giúp giải quyết một khó khăn, bế tắc nhất định [10]. Năng lực sáng tạo có thể hiểu là khả năng tạo ra những giá tri mới về yật chất, tinh thần, tìm ra cái mói, giải pháp mới, công cụ mói, vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới [10]. Đối với HS, năng lực sáng tạo trong học tập chính là năng lực biết giải quyết vấn đề học tập để tìm ra cái mới ở một mức độ nào đó thể hiện được khuynh hướng, năng lực, kinh nghiệm của cá nhân HS. HS sáng tạo cái mói đối với chúng nhưng thường không có giá trị cho xã hội. Để có sáng tạo, chủ thể phải tìm cách giải quyết mâu thuẫn nhận thức hoặc hành động và kết quả là đề ra được phương án giải quyết không giống bình thường mà có tính mói mẻ đối với loài người. Năng lực nói chung và năng lực sáng tạo nói riêng không phải chỉ do bẩm sinh mà được hình thành và phát triển trong suốt hoạt động của chủ thể. Bởi vậy, muốn hình thành năng lực học tập sáng tạo, phải chuẩn bị cho HS những điều kiện cần thiết để có thể thực hiện thành công vói một số kết quả mói mẻ nhất định của hoạt động đó. 10 Vậy sản phẩm của sự sáng tạo không thể suy ra từ cái đã biết bằng cách suy luận logic hay bắt chước làm theo. * Biểu hiện của sự sáng tạo Trong học tập, sự sáng tạo của HS được biểu hiện qua các hành động cụ thể như sau: - Từ những kinh nghiệm thực tiễn, từ kiến thức đã có HS nêu được giả thuyết. Trong chế tạo dụng cụ thí nghiệm thì HS đưa ra được các phương án thiết kế, chế tạo dụng cụ và cùng một thí nghiệm đưa ra nhiều cách chế tạo khác nhau. Đề xuất được những sáng kiến kĩ thuật để thí nghiệm chính xác hơn, dụng cụ bền đẹp hơn. - HS đưa ra được dự đoán kết quả của giả thuyết. Cụ thể là HS đưa ra dự đoán kết quả của thí nghiệm, dự đoán được phương án nào chính xác nhất, phương án nào ít mắc sai số nhất, vì sao. - Đề xuất được những phương án dùng những dụng cụ thí nghiệm đã chế tạo để làm thí nghiệm kiểm tra các dự đoán trên và kiểm nghiệm lại kiến thức lí thuyết đã học. - Vận dụng kiến thức lí thuyết vào thực tiễn một cách linh hoạt như giải thích một số hiện tượng yật lí và một số ứng dụng kĩ thuật có liên quan. Chính những biểu hiện trên đây là tiêu chí để đánh giá tính tích cực và năng lực sáng tạo của HS. 1.1.4. Phương pháp giải quyết vấn đề của các nhà Vật lí - Cũng như các môn khoa học tự nhiên khác, khoa học yật lí nghiên cứu thế giói tự nhiên nhằm phát hiện ra những đặc tính và quy luật khách quan của các sự vật, hiện tượng trong tự nhiên, v ấn đề then chốt đàu tiên phải đặt ra cho người nghiên cứu là làm thế nào để tìm ra chân lí, làm thế nào để biết được những điều mà nhà nghiên cứu tìm ra là đúng chân lí khách quan? v ấn đề này được V.I.Lênin diễn tả một cách khái quát như sau: “Từ trực quan sinh 11 động đến tư duy trừu tượng, và từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn đó là con đường biện chứng của sự nhận thức chân lí, của sự nhận thức thực tại khách quan”. - Anhxtanh viết “bằng sơ đồ, tôi hình dung những vấn đề đó như sau”: Hình 1.2. Con đường sáng tạo khoa học vật lí theo Anhxtanh + Chúng ta có những dự kiện E, những dữ kiện trực tiếp của kinh nghiệm cảm giác của chúng ta. + A là những tiên đề mà từ đó ta rút ra những kết luận, v ề mặt tâm lí học, A dựa trên cơ sở của E. Nhưng không có một con đường logic nào dẫn từ E đến A. Chỉ có mối liên hệ trực giác (tâm lí) luôn luôn được tái diễn lại. + Từ các tiên đề A rút ra một cách logic những khẳng định bộ phận s với mức độ chặt chẽ cao. + Những khẳng định được đối chiếu với E (kiểm tra bằng thực nghiệm) [9,trl3] - Còn Richard FeynMan nói về việc phát minh những định luật mới như sau: “Trước tiên người ta dự đoán về định luật đó. Tiếp theo thì tìm kết quả của dự đoán đó và tìm hiểu cho rõ những gì suy ra từ định luật đó nếu định luật đó đúng. Sau đó, so sánh những kết quả tính toán với những điều quan sát được trong thiên nhiên, với kết quả của thực nghiệm hoặc là vói kinh nghiệm 12 của chúng ta và xem kết quả của việc so sánh đó như thế nào. Nếu những phép tính cho kết quả không phù họp với các số liệu thực nghiệm thì định luật không đúng. Chính mầm móng của khoa học là ở trong điều xác nhận đơn giản đó” và điều phỏng đoán này hay điều phỏng đoán khác sinh ra từ đâu là hoàn toàn không quan trọng, chỉ quan ttọng là nó phải phù hợp vói thực nghiệm và có thể được xác định”, “nghệ thuật phỏng đoán các định luật của tự nhiên. Đó thực sự là một nghệ thuật”. [5, ư. 170-172] - V.G.Razumôpxki ừên cơ sở khái quát hóa những lòi phát biểu giống nhau của những nhà vật lí nổi tiếng như A.Anhxtanh, M.Plăng, M.Boocnơ, I.Kapitsa,... đã trình bày những khía cạnh chính của quá trình sáng tạo khoa học dưới dạng chu trình như hình 1.3 : Hình 1.3. Chu trình sáng tạo khoa học vật lí theo V.G.Razumôpxki - Chu trình gồm bốn giai đoạn chính: Từ việc khái quát hóa những dữ kiện xuất phát đi đến xây dựng mô hình giả thuyết trừu tượng (mô hình trừu tượng của hiện tượng). Từ mô hình dẫn đến việc rút ra các hệ quả lí thuyết (bằng suy luận lí thuyết hay suy luận toán học), rồi từ hệ quả lí thuyết đến kiểm tra bằng thực nghiệm. Nếu những dữ kiện thực nghiệm không phù hợp với những dự đoán lí thuyết thì phải xem lại lí thuyết, chỉnh lí lại hoặc thay đổi. Nếu những dữ kiện thực tiễn phù hợp với hệ quả dự đoán thì giả thuyết trở thành chân lí khoa học, một định luật, một thuyết vật lí và kết thúc một chu trình. Mô hình 13 trừu tượng được xác nhận trở thành một nguồn tri thức mới, tiếp tục được dùng để suy ra những hệ quả mói hoặc giải thích những sự kiện thực nghiệm mới phát hiện. Và mỗi mô hình, mỗi lí thuyết chỉ phản ánh một số mặt của thực tế cho nên khi mở rộng phạm vi ứng dụng của mô hình sẽ đến một lúc nào đó gặp những sự kiện thực nghiệm mới không phù hợp với hệ quả suy từ mô hình đó, nghĩa là không giải thích được những sự kiện thực nghiệm mới. - Đến lúc đó phải bổ sung, chỉnh lí mô hình cũ cho phù họp hoặc phải bỏ đi mà xây dựng mô hình mói bắt đầu một chu trình mới của quá trình nhận thức. Như vậy, chu trình nhận thức khoa học không khép kín mà được mở rộng dàn dàn, làm giàu có thêm cho kiến thức khoa học. Bằng cách đó, con người càng tiếp cận hơn với chân lí khách quan. 1.1.5. Tiến trình khoa học xây dựng kiến thức vật lí theo chu trình sáng tạo khoa học Vật lí. ■ • • Theo tác giả Nguyễn Mạnh Hùng sơ đồ nhận thức khoa học một kiến thức vật lí được diễn tả như hình 1.4 : 14 VẤN ĐỀ Hình 1.4. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức vật lí theo chu trình sáng tạo khoa học theo tác giả Nguyễn Mạnh Hùng * Các giai đoạn sáng tạo cao trong tiến trình: - Giai đoạn phát hiện vấn đề từ một tình huống được tạo ra. Trong giai đoạn này học sinh phải thấy được tính chất mói của hiện tượng mà những kiến thức, kinh nghiệm đã có không thể giải quyết được. - Giai đoạn dự đoán giải pháp giải quyết vấn đề. Trong giai đoạn này, học sinh phải đưa ra được phương án giải quyết vấn đề dưới dạng giả định, nghĩa là phải tìm kiếm các kiến thức lí thuyết làm công cụ. 15 - Giai đoạn hợp thức hóa kiến thức. Trong giai đoạn này, học sinh phải tìm kiếm các phương án kiểm ứa kiến thức vừa xây dựng, nghĩa là xem xét sự phù hợp giữa lí thuyết và thực tiễn. 1.2. Tình huống học tập vật lí và hệ thống câu hỏi định hướng mục đích hành động cho học sinh trong tiến trình khoa học xây dựng một kiến thức mói 1.2.1. Tình huống học tập vật lí “Tình huống học tập là những tác động dưới mọi hình thức của giáo viên vào học sinh nhằm chỉ ra mục đích hành động, cung cấp những dữ liệu cần thiết cho học sinh, tạo các điều kiện, tạo hứng thú để họ có thể dựa vào đó tự lực hành động trong một lĩnh vực nào đó”. Tình huống phải phù hợp với logic nhận thức của học sinh (phù họp với trình độ nhận thức, với các kinh nghiệm và kiến thức hiện có,...). Một tình huống học tập trong dạy học vật lí có thể gọi là “tình huống học tập yật lí” hay “tình huống yật lí”. Cụ thể: - Tình huống học tập vật lí là một tập hợp các tác động vật thể, mô hình hoặc tính thần do giáo viên tổ chức nhằm mục đích làm cho học sinh tiếp nhận vấn đề vật lí, tạo được tâm lí hưng phấn và các điều kiện ở các mức độ khác nhau nhằm giúp học sinh hành động giải quyết vấn đề. - Vấn đề vật lí là một nhiệm vụ nhận thức (một kiến thức, kĩ năng vật lí) đặt ra trước học sinh ưong học tập, nhưng họ không thể giải quyết chúng bằng những kiến thức cũ, kinh nghiệm đã có và kĩ năng đã biết mà muốn thực hiện được thì bắt buộc phải có thêm kiến thức mới, kĩ năng mới. Nghĩa là phải có sự sáng tạo trong quá trình giải quyết vấn đề. - Và về bản chất, tình huống vật lí là một bài toán nên phải có ít nhất một cái chưa biết, phải có những cái đã biết và những dữ kiện đã cho, phải có những điều kiện quy định mối liên hệ những cái đã biết và cái chưa biết. Tức là phải có đủ những điều kiện để chủ thể có thể hành động được. [9]. 16 => Xây dựng tình huống có vấn đề trong tiết dạy giúp học sinh phát huy tối đa được tư duy trừu tượng để suy nghĩ vấn đề mà tình huống đặt ra. Và hình thành trong đầu học sinh những câu hỏi mang tính chất giải quyết vấn đề. Phát huy tính logic của trong việc xây dựng kiến thức mới của học sinh. 1.2.2. Hệ thống câu hỏi định hướng cho học sinh trong tiến trình khoa học xây dựng một kiến thức mói Trong các tình huống vật lí, để chỉ rõ mục đích hành động cần phải có các lệnh hoặc các câu hỏi để định hướng cho học sinh đi vào vấn đề mói một cách dễ dàng hơn. Việc đặt các câu hỏi phải họp lí, rõ ràng là rất quan ừong đối với học sinh vì nó chỉ rõ mục đích hành động cần phải làm, nó làm cho học sinh phải hành động chứ không phải thực hiện các thao tác. Chính vì thế nó sẽ làm cho học sinh phải tự suy nghĩ và tư duy để trả lời câu hỏi và bắt buộc tất cả học sinh phải hành động, phải suy nghĩ. - Loại câu hỏi phát hiện vấn đề: “Tại sao không giải thích được điều này? Tại sao chưa làm được điều này? Có cách nào làm được việc này chưa?” - Loại câu hỏi tạo tình huống có vấn đề: “Vì sao như thế? Có tác dụng gì? Giải thích thế nào? Sẽ thế nào nếu...? Phải thế nào đ ể...? Làm thế nào để tạo ra được.. .trong thực tế?”. - Loại câu hỏi cơ bản, nêu vấn đề cần giải quyết: “Có thể rút ra tính chất (mối quan hệ) đó từ điều đã biết hoặc từ điều giả định như thế nào? Làm thế nào để có thế quan sát, đo đạc cái gì cần cho sự xác lập tính chất hoặc mối quan hệ và từ đó rút ra kết luận như thế nào?”. + Khảo sát lí thuyết: “Có thể suy ra điều này từ lí thuyết (điều đã biết hoặc từ điều giả định nào đó) như thế nào? Có thể giả sử điều đó như thế nào?”. 17 + Khảo sát thực nghiệm: “Có thể thiết lập thí nghiệm như thế nào? cần phải đo đại lượng nào? Và đo như thế nào? Có những cách đo nào có thể đo được nó?”. - Câu hỏi yêu càu diễn đạt chính xác, cô đọng kiến thức xây dựng được: “Nội dung của kiến thức đã xác lập được diễn đạt một cách chính xác, cô đọng như thế nào? Có thể định nghĩa khái niệm, đại lượng đó như thế nào? Có thể phát biểu về mối liên hệ (định luật) đó như thế nào? 1.3.Thưc tiễn day và hoc môn Vât lí ở các trường THPT • t V « • o Qua quá ữình học tập ở trường phổ thông và quá trình giảng dạy thực tập ở một số trường THPT và qua điều tra nghiên cứu, trao đổi cho thấy học sinh ở một số trường THPT có một số đặc điểm như sau: * Mục đích, động cơ, thái độ học tập: - Đa số học sinh cho rằng môn học Vật lí là môn học trừu tượng, khó hiểu do đó chưa có hứng thú để học. - Một số thì cho rằng học vật lí là chỉ để thi đại học nên chỉ chú ý vào học thuộc lí thuyết, sau đó cố gắng làm nhiều bài tập là đủ. Nhưng cần phải hiểu sâu các kiến thức đó thì mới có thể áp dụng các bài tập được. - Rất ít học sinh có hứng thú học tập thực sự vì chưa hiểu ý nghĩa thiết thực của bộ môn. - Nhìn chung trong các giờ học trên lớp thì học sinh còn e ngại, chưa hăng hái, hứng thú trong giờ học vật lí. Ngại bày tỏ quan điểm, chính kiến của mình trước vấn đề cần nghiên cứu. - Cách thức học vật lí vốn là học theo vở ghi là chính, lười suy nghĩ tìm tòi, không chú tâm vào bài học, chủ yếu học theo kiểu đối phó (khi kiểm tra hoặc khi có giờ Vật lí mới học). * Năng lực nhận thức, mức độ tích cực, tự lực trong học tập 18 - Học sinh cho rằng yật lí là bộ môn khó và trừu tượng; lí thuyết đòi hỏi phải hiểu rõ bản chất của sự vật hiện tượng, không thể chỉ học thuộc lòng mà có thể hiểu được bản chất sự việc; bài tập thì yêu cầu phải có khả năng phân tích, tổng hợp, lập luận, biến đổi toán học phức tạp... - Nhiều học sinh học thuộc lòng lí thuyết, công thức song khi vận dụng vào giải bài tập thì lại không làm được vì không hiểu bản chất bài tập đó. - Khả năng tự học, mức độ tích cực, tự lực trong việc học tập bộ môn còn nhiều hạn chế. - Khả năng tư duy logic, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa kiến thức còn khó khăn. - Qua việc dự giờ nhiều tiết dạy cũng như giảng dạy thì nhận thấy rằng đa số học sinh quen thụ động nghe giảng, chăm chú ghi chép ừên bảng, ít động não suy nghĩ, khả năng diễn đạt trình bày còn yếu. - Tìm hiểu nguyên nhân ảnh hưởng đến quá trình nhận thức Vật lí thì 80% học sinh cho rằng môn vật lí trừu tượng, khó hiểu; 65% cho rằng do phương pháp giảng dạy của giáo viên và 70% cho rằng ít được làm thí nghiệm. * Phương pháp học tập. - Còn nặng về vấn đề học thuộc lòng, chưa biết tìm dấu hiệu bản chất, xác định trọng tâm vấn đề cần nghiên cứu. - Chưa chủ động trong học tập, còn rụt rè, nhút nhát, ít ừao đổi với thầy cô, bạn bè. - Khả năng tổ chức tự học còn yếu, chưa biết cách tự nghiên cứu thông qua sách vở, tài liệu hoặc có thể làm việc theo nhóm. - Chưa biết phân bố thời gian hợp lí, không biết lập kế hoạch học tập, tập trung vào môn học. 19 KẾT LUÂN CHƯƠNG 1 Lí luận dạy học trình bày trong chương cho phép vận dụng để tổ chức tình huống học tập và định hướng hành động nhận thức tích cực của học sinh theo tiến trình xây dựng tri thức khoa học trong dạy học các bài thuộc chương “Các định luật bảo toàn” SGK vật lí 10, cơ bản theo hướng : - Tổ chức tiến trình dạy học trong một hệ tương tác biện chứng giữa giáo viên, học sinh và tư liệu, phát huy vai trò chủ thể của học sinh trong hoạt động học. - Thực hiện định hướng hành động của học sinh phù hợp với trình độ vốn có, khả năng phát triển của tiến trình nhận thức trong sự tương tác xã hội , lóp học. Sự định hướng có thể được chuẩn bị theo hướng khái quát chương trình hóa nhằm đưa học sinh vào hành động tự chủ, tích cực tìm tòi xây dựng, chiếm lĩnh tri thức mới. - Tiến trình dạy học một kiến thức yật lí cụ thể cần được tổ chức theo các pha tương ứng với các pha của tiến trình xây dựng tri thức yật lí trong nghiên cứu khoa học phù hợp với trình độ của học sinh. Những quan điểm, định hướng trên được thực hiện trong việc thiết kế sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng kiến thức, diễn đạt mục tiêu dạy học cụ thể, tổ chức tình huống học tập, định hướng hành động nhận thức tích cực và đưa ra tiến trình của bài học. 20 CHƯƠNG 2 TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH THEO TIẾN • • • • TRÌNH XÂY DỰNG TRI THỨC KHOA HỌC TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG IV “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” 2.1. Đặc điểm chung của nhóm kiến thức “Các định luật bảo toàn” SGK Vật lí 10. 2.1.1. Cấu trúc chương trình của chương các định luật bảo toàn. - Có hai nhóm kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn” + Nhóm kiến thức về định luật bảo toàn động lượng: • Nội dung được phát biểu: “Tổng động lượng của một hệ kín được bảo toàn” hay nói cách khác “Sự tương tác giữa các vật ở bên trong một hệ kín không làm thay đổi, như động lượng tổng cộng của chúng. • Phản ánh trong quá trình tương tác động lượng của từng vật có thể thay đổi nhưng động lượng tổng cộng của hệ là không đổi. • Trong phạm vi cơ học cổ điển định luật bảo toàn Động lượng tương đương với ba định luật Newton, ứng dụng của định luật này cũng là ứng dụng của định luật kia. ĐLBT Động lượng được nghiệm đúng trong hệ kín. Tức là hệ các yật chỉ tương tác với nhau, không tương tác với môi trường ngoài. Trong hệ kín chỉ có nội lực từng đôi trực đối, không có ngoại lực. Trong các hiện tượng va chạm, nổ,.. .hệ vật có thể coi là hệ kín trong thời gian ngắn mà hiện tượng đó xảy ra. + Nhóm kiến thức về định luật bảo toàn năng lượng: • Từ khái niệm “Công” do Pông-xơ-lê (Pháp) làn đàu tiên đưa ra (1826) là A = F.s (s: Chuyển dời điểm đặt theo phương của lực). Biểu thức ữên mới cho biết dấu hiệu bên ngoài của công, biết cách tính công, nhưng chưa rõ khái niệm về “Công”. 21 • Cuối thế kỉ XIX mói xuất hiện khái niệm năng lượng và ĐLBT Năng lượng thì mới rõ bản chất của khái niệm công. Công là một trong những hình thức làm biến đổi năng lượng của hệ (ngoài truyền nhiệt), số đo công bằng độ biến thiên năng lượng của hệ. Truyền từ vật này sang yật khác Chuyển từ dạng này sang dạng khác • Khái niệm năng lượng có sau khái niệm công, và là một trong những khái niệm khó nhất của khoa học • Mặt chủ yếu: Năng lượng là hàm đơn giá của trạng thái (ữạng thái được xác định bởi: Tọa độ, xung lượng, nhiệt độ, ánh sáng, thể tích, cường độ điện trường, cường độ từ trường,...). • Năng lượng là đại lượng yật lí, đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một vật hay hệ vật. • Năng lượng gắn liền vói vật chất, nghĩa là vật nào, dạng yật chất nào cũng có năng lượng. • Nội dung: Trong hệ kín có sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác nhưng năng lượng tổng cộng được bảo toàn. - Trong SGK Vật lí 10 nhiệm vụ của việc nghiên cứu chương này cung cấp cho học sinh biết được đối với hệ kín có nhiều đại lượng được bảo toàn, nghĩa là chúng có những giá tri không đổi theo thòi gian mặc dù ữong hệ có những biến đổi khác nhau. Học sinh nắm bắt được để giải thích các hiện tượng vật lí trong tự nhiên, vận dụng để giải bài tập, tích lũy tiềm năng trí thức cho mình. - Đổi mới phương pháp dạy học, ngoài việc đổi mới đồng bộ nhiều mặt, nhiều khâu từ chương trình SGK, sách hướng dẫn, cơ sở vật chất (phòng thí nghiệm, dụng cụ thí nghiệm,...) thì việc đổi mới cách soạn bài của giáo viên giữ vai trò rất quan ttọng. [11] 22 - Chương “các định luật bảo toàn” thuộc chương IV trong chương trình vật lí lớp 10 ban cơ bản. Chương này gồm năm bài học sau: “Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng”, “Công và công suất”, “Động năng”, “Thế năng”, “Cơ năng”. + Ở bài “Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng” nói đến khái niệm đại lượng động lượng và định luật bảo toàn động lượng. + Bài “Công và công suất” đề cập tới hai đại lượng là công và công suất. + Bài “Động năng” nói đến đại lượng động năng và định lí động năng. + Bài “Thế năng” đề cập đến thế năng và định lí thế năng. + Bài “Cơ năng” nói tới đại lượng cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng (trường hợp riêng của định luật bảo toàn năng lượng) 23 2.1.2. Sơ đồ cấu trúc chưong “Các định luật bảo toàn” 24 2.2. Soan thảo tiến trình day hoc các bài thuôc chương “các đỉnh luât bảo • • V • • o • • toàn” Trong phàn này ở từng bài cụ thể, tôi sẽ thực hiện công việc sau: Mỗi bài học bao gồm các mục sau: 1. Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức vật lí cần dạy 2. Xác định mục tiêu bài học - Trong giờ học: Học sinh phải đạt được và lĩnh hội được những kiến thức nào? Và những hành động này chúng ta có thể đánh giá ngay được trong từng tiết dạy, từng bài học. - Sau giờ học: Học sinh có những kiến thức, kĩ năng, thái độ gì? 3. Chuẩn bị bài học Với mỗi bài học thì giáo viên phải chuẩn bị: - Thiết bị dạy học càn thiết - Xây dựng các tình huống vật lí. - Phiếu hệ thống các tình huống vật lí và các câu hỏi theo các yêu cầu phát cho học sinh để học sinh tự tìm hiểu kiến thức mới ở nhà trước khi đến lớp. * Tiến trình dạy học một số bài thuộc chưong IV “Các định luật bảo toàn” Trong tiến trình soạn thảo có sử dụng một số kí hiệu: 0 Biểu diễn hoạt động trình diễn của giáo viên để xác lập một yếu tố nội dung nào đó. o. Biểu đạt sự yêu càu của giáo viên để học sinh tự lực hành động xây dựng kiến thức. 25 BÀI 23: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG (Tiết 2) * Sơ đồ tiến trình xây dưngo kiến thức bài đinh luât bảo toàn đông lương o I V • • 26 • • s Nếu các vật sau va chạm được gắn thành một khối thì vận tốc của chúng được xác định như thế nào? Thế nào là chuyển động bằng phản lực? Chuyển động bằng phản lực tuân theo định luật nào? 1r ml vl V = ---m-L + m 2 27 I. Mue tiêu của tiết hoc • • 1. Ket quả học sinh thu được sau khi học: - Học sinh phát biểu được khái niệm hệ cô lập, hiểu được hệ như thế nào được coi là hệ cô lập. - Rút ra được nội dung và biểu thức của định luật bảo toàn động lượng - Vận dụng định luật bảo toàn động lượng để giải bài toán va chạm mềm. - Giải thích được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực. 2. Mục tiêu trong quá trình dạy học - Học sinh đề xuất các phương án thí nghiệm để kiểm nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng. - Dưới sự hướng dẫn của giáo viên học sinh làm thí nghiệm, tính toán để kiểm ưa lại tính đúng đắn của định luật. - Hình thành thái độ hào hứng, say mê học tập, tích cực tự lực trong học tập cho học sinh giúp HS chủ động, mạnh dạn bày tỏ ý kiến, quan điểm của bản thân. II. Chuẩn bị 1. Giáo viên - Phương tiện, đồ dùng dạy học. - Sách giáo khoa, sách giáo viên Vật lí 10. - Bộ thí nghiệm minh hoạ định luật bảo toàn động lượng dùng đệm không khí. 2. Học sinh - SGK Vật lí 10, SBT Vật lí 10 - Ôn lại các định luật Newton, hệ kín, động lượng. III. Tiến trình dạy học 1. Ồn định tổ chức lớp (kiểm tra s ĩ số) 2. Kiểm tra bài cũ. 28 3. Nội dung bài mới * Đặt vấn đề: Như chúng ta đã biết rằng trong hệ kín có một loạt các đại lượng vật lí được bảo toàn. Trong đó có động lượng mà chúng ta đã được nghiên cứu ở tiết trước. Vậy nội dung cụ thể của định luật bảo toàn động lượng là gì? Bài hôm nay chúng ta sẽ đi nghiên cứu nó. Hoạt động của giáo viên Hoat • đông • o của hoc • sinh Hoat • đông • o 1: Tìm hiểu khái niêm « hê« cô lâp •r GV: Yêu câu HS nhăc lại khái niệm HS: Trả lời: Định nghĩa động lượng, động lượng và cách diễn đạt thứ hai biểu thức động lượng, véc tơ động của định luật Newton? lượng, đom vị động lượng và cách diễn đạt thứ hai của định luật II 0. Khi giải bài toán xác định chuyển Newton. động của các vật trong hệ thì cần có hệ vật đặc biệt và người ta gọi là hệ cô lập (hệ kín). GV: Yêu cầu HS dự đoán và nêu khái HS: Trả lời niệm hệ cô lập là gì? 1. Hệ cô ỉập 0. Hệ cô lập (hệ kín): Hệ gồm nhiều yật các vật ữong hệ tương tác với nhau không tương tác với vật ngoài HS: Rút ra kết luận và ghi nhớ hệ. Hay hệ chỉ có nội lực mà không có ngoại lực. - Hệ được coi gần đúng là cô lập khi: + Có ngoại lực tác dụng lên hệ nhưng các ngoại lực này phải triệt tiêu lẫn nhau. + Có ngoại lực tác dụng lên hệ nhưng 29 ngoại lực rât nhỏ so vói nội lực. 0 . Em hãy lấy ví dụ về hệ được coi HS: Ví dụ 1: Hệ chuyển động của gần đúng là hệ cô lập? các vật trên mặt ngang nhẵn (ngoại lực triệt tiêu) Ví dụ 2: Khi đạn nổ (nội lực rất lớn so với ngoại lực). Hoat • đông ■ o 2: Tìm hiểu về đinh • luât • bảo toàn đông ■ o lưong • o 0. Xét một hệ cô lập gôm hai vật nhỏ, tương tác với nhau qua các nội lực F! và F2 trực đối nhau. Theo định luật III Newton thì: Fa = —F2 0 . Khi một yật chịu tác dụng của lực thì động lượng của vật thay đổi. Vậy trong hệ cô lập, nếu hai vật tương tác với nhau thì tổng động lượng của hệ HS: Biến đổi tìm mối liên hệ động lượng của hệ trước và sau tương tác. trước và sau va chạm tương tác có thay đổi không? GV định hướng cho HS: - Viết biểu thức biến thiên động APi = F iA t; Ap2 = F2At lượng cho từng vật. Apl5 Ap2= ? - Nhận xét mối liên hệ giữa Ap-Lvà mà F! = —F2 nên Ap! = —Ap2 Apz? - Xác định biến thiên của tổng động Suy ra Ap = Ap! + Ap2= 0 lượng của hệ, từ đó nhận xét về tổng (Biến thiên của tổng động lượng động lượng của hệ trước và sau tương bằng không) Pi + P 2 = không đổi = const tác? 0 . Trong hệ cô lập gồm nhiều yật thì 30 động lượng của hệ như thế nào? HS: Tổng động lượng của hệ không GV: Chính xác hóa và khái quát, phát đổi trước và sau tương tác. biểu định luật => Nội dung định luật: Đông lưong của môt hê cô lâp 1 là • o • o • • • môt đai lưong bảo toàn. • • • o o . Viết biểu thức của định luật cho * Biểu thức định luật cho trường trường hợp hệ hai vật khối lượng mi hợp hệ gồm hai vật: và m2, gọi vận tốc của chúng trước m i V i + m 2v 2= m i v í + m 2v 2 ' tương tác là Vi và v2, sau tương tác là —* Ị \ —* Ị VÍ và v 2 o . Hãy đề xuất phương án thí nghiệm HS: Thảo luận nhóm, đại diện nhóm phát biểu: kiểm nghiệm định luật trên? GV: Chia lớp thành 3 nhóm, nhiệm - Đại diện nhóm 1:............. vụ của mỗi nhóm là tìm phương án - Đại diện nhóm 2:............. thí nghiệm để kiểm nghiệm định luật - Đại diện nhóm 3:............. trên. GV: Nhận xét phương án của học sinh. 0. Tiến hành làm thí nghiệm để minh * Cho hai xe lăn khối lượng lần lượt họa định luật trên. Xét tương tác của là mi và m2 tương tác với nhau trên hai xe lăn (hệ hai vật) trên đệm không đệm không khí. - Bố trí thí nghiệm khí (hệ cô lập). - Tiến hành thí nghiệm GV hướng dẫn học sinh quan sát thí mi m2 TT~Ơ ~n n~ nghiệm, cách đọc đồng hồ,... + Lân 1: Cho xe 1 đứng yên, xe 2 31 Lân lượt cho các đại diện của nhóm chuyên động tói va chạm vói xe 1. lên làm thí nghiệm. + Lần 2: Thay đổi khối lượng hai xe, cho xe 1 đứng yên, xe 2 chuyển động tói va chạm với xe 1. + Lần 3: Cho xe 2 đứng yên, xe 1 chuyển động tới va chạm với xe 2. Dùng cổng quang điện để đo thời gian. 0 . Nêu cách tính vận tốc các xe trước Tính các vận tốc các xe trước và sau tương tác. và sau tương tác? GV định hướng: - Chiều rộng bản chắn là As = lcm, -* thời gian chắn sáng là At (số chỉ trên As At đồng hồ). - Xe chuyển động không ma sát V = ? HS: thống kê kết quả thí nghiệm đã thực hiện được theo bảng sau: * Thống kê kết quả thí nghiệm đã thực hiện. \ Thí Trước va chạm nghiệm \ \ mi, \ m2 (kg) Sau va chạm Xe 2 Xe 1 Xe 2 Xe 1 Vl miVi v2 m2v2 vi m 1v( V2 m 2v'2 (m/s) (kg- (m/s) (kg. (m/s) (kg. (m/s) (kg. m/s) m/s) \ \ 32 m/s) m/s) Lân 1 0 0 mi=0,2 m2=0,25 Lân 2 0 0 mi=0,2 m2=0,2 Lân 3 0 0 mi=0,25 m2=0,2 GV làm thí nghiệm minh họa HS quan sát đọc số liệu ghi vào bảng và tính toán HS nhận xét tổng động lượng của hệ trước và sau tương tác. Hoạt động 3: Tìm hiểu về va chạm mềm 0. Nêu sau va chạm các vật nhập thành * Bài toán: Một vật khôi lượng một khối và cùng chuyển động thì vận ml5 chuyển động trên một mặt tốc của chúng được xác định như thế phẳng ngang nhẵn vói vận tốc Vi nào? đến va chạm với vật khối lượng GV: Lấy bài toán YÍ dụ. m2 đang đứng yên trên mặt 0 . Áp dụng định luật bảo toàn động ngang ấy. Biết rằng sau va chạm lượng xác định vận tốc hai vật sau tương hai vật nhập làm một, chuyển tác như thế nào? động cùng với vận tốc V. Xác định V. HS1:.............. GV định hướng: HS2:.............. - Điều kiện áp dụng định luật bảo toàn? -Hệ phải là hệ cô lập, hệ quy chiếu là hệ quán tính. 33 - Hệ mi, m2 có phải là hệ cô lập không? + Hệ hai vật m1,m2 là hệ cô lập Vì sao? vì không có ma sát, các ngoại lực tác dụng lên hệ gồm: Các trọng lực, các phản lực pháp tuyến chúng triệt tiêu nhau. - Viết biểu thức động lượng của hệ trước - Động lượng của hệ trước và sau tương tác là: và sau tương tác? p = m1Vi (vì v2 = 0) - Động lượng của hệ sau tương tác là: p' = (ni! + m 2)v - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng - Áp dụng định luật bảo toàn tính V. động lượng: p = p' => m-LV-L = (rri! + m 2)v Suy ra: miVi V = ----- :-----IĨ1-L+ m2 - Ta thấy V và V1 cùng hướng - Hướng của V và Vi nên ta có thể viết: mi vi m-L + m2 V = ----- ------- HS: ghi nhớ o. mềm? * Nếu sau va chạm các vật Va chạm thế nào được gọi là va chạm nhập thành một khối thì được gọi là va chạm mềm. 0. Máy bay phản lực, tên lửa, pháo thăng 4. Chuyển động bằng phản lực thiên chuyển động của chúng có điểm gì đặc biệt so vói các chuyển động thông 34 HS1:................. thường khác? HS2:.................. GV định hướng: Lực nào làm nó chuyển - Chuyển động bằng phản lực là: động? chuyển động của một vật tự tạo 0. Sự giật lùi của súng khi bắn là một ra phản lực bằng cách phóng về chuyển động bằng phản lực nhưng hướng ngược lại một phần của không liên tục. Tên lửa, pháo thăng chính nó. thiên có chuyển động bằng phản lực liên tục. * Bài toán chuyển động của tên lửa * Xét một tên lửa có khối lượng o. tổng cộng là M, lúc đàu đứng Xác định vận tốc tên lửa V yên. Khi cháy khối lượng khí m đã phụt ra phía sau với vận tốc V, GV định hướng: xác định vận tốc tên lửa V. - Vận dụng định luật bảo toàn động - Hệ tên lửa khi chuyển động có lượng xác định vận tốc tên lửa. thể coi là cô lập, nên áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ. - Động lượng tên lửa lúc đầu bằng bao - Lúc đầu tên lửa đứng yên nên nhiêu? động lượng bằng không. p = 0 - Động lượng của tên lửa khi khí phụt ra - Khi chuyển động thì động là bao nhiêu? lượng là: p' = mv + MV Theo định luật bảo toàn động lượng thì: mv + MV = 0 rn v = -^ v M _> - Từ biểu thức bên dấu (-) nói lên điều - Dấu (-) chứng tỏ hướng bay 35 của tên lửa ngược với hướng khí gì? phụt ra. 0 . Từ đó giải thích và trả lời các câu hỏi HS: Suy nghĩ và trả lòi sau: HS1:.............. - Tại sao khi bắn súng trường cần ghì HS2:.............. chặt súng vào vai? - Tại sao khi nhảy từ thuyền lên bờ thì thuyền giật lùi lại? GV hoàn thiện câu trả lời cho HS. * ứ ng dụng: Nguyên tắc của chuyển HS: Tiếp thu và ghi nhớ. động bằng phản lực được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và trong kĩ thuật, đặc biệt quan trọng trong việc chế tạo động cơ phản lực và tên lửa. IV. Củng cố bài học GV cho HS nhắc lại ttọng tâm bài học, ra bài tập về nhà cho HS. BÀI 24: CÔNG VÀ CÔNG SUẤT * Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức bài “Công và công suất” Dựa trên kiến thức đã học ở lớp 8 THCS: - Công thức tính công cơ học khi lực F làm vật dịch chuyển một quãng đường s theo phương của lực: A = F.s - Đơn vị của công là Jun và 1J = lN .lm = lNm - Khi vật chuyển dời theo phương vuông góc với phương của lực thì công của lực đó bằng không Ị 36 Làm thế nào tìm đuợc công của lực F không đổi tác dụng lên một yật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc a? Từ đó tìm hiểu ý nghĩa của công: Hãy xác định công A mang giá trị âm hay dương? I Nếu a nhọn, cosa > 0 => A > 0 Nếu a tù, cosa < 0 => A < 0 => Khi đó A là công phát động => Khi đó A là công cản (công âm) Nếu a = 90° , cosa = 0 => A = 0 => Khi đó lực không sinh công Vậy công âm (A < 0) có ý nghĩa gì? * Xét bài toán: Xét một ô tô đang lên dốc, mặt dốc nghiêng góc p so với mặt phẳng ngang (hình vẽ). Hãy xác định công của trọng lực là công âm hay công dương? Thành phần nào của trọng lực sinh công và nó có tác dụng gì? - Phân tích: p = Pn + Ps - Góc hợp bởi p với hướng chuyển động MN là oc = p + 90° > 90° (a tù) nên công của trọng lực p phải là công âm A < 0. - Thành phần pn không có tác dụng làm ô tô chuyển dòi nên A = 0 38 I. Mục tiêu của tiết học 1. Kết quả H S thu được sau giờ học - HS phát biểu và viết được công thức tính công trong trường hợp tổng quát. Chỉ rõ được ý nghĩa và đơn vị của từng đại lượng trong công thức. - HS vận dụng được công thức tính công để giải các bài tập ừong chương trình. 2. Mục tiêu trong quá trình học - HS phát hiện ra vấn đề phải đi tìm kiến thức mới để tính công của lực F. - Từ kiến thức đã biết HS dự đoán biểu thức tính công trong trường hợp tổng quát A = Fscosa 39 - Từ A = Fscosa học sinh biết suy ra được khi nào A > 0, A = 0, A < 0, ý nghĩa vật lí của công dương, công âm và cho ví dụ. II. Chuẩn bị; 1 Giáo viên - Một số các ví dụ để xây dựng khái niệm công suất. 2. Học sinh - Ôn lại kiến thức về công đã được học ở lớp 8. III. Tiến trình dạy học 1. Ồn định tổ chức lớp (kiểm tra s ĩ sổ) 2. Kiểm fra bài cũ. 3. Nội dung bài mới Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Hoạt động 1: Phát hiện vấn đề cần nghiên cứu -GV yêu câu HS nhăc lại khi nào lực - Một lực sinh công khi nó tác dụng sinh công, khái niệm công và công lên một vật và yật chuyển dòi thức tính công đã học ở lớp 8- - Duới tác dụng của lực F, khi vật THCS? chuyển dời một đoạn s theo huớng của lực thì công do lực sinh ra là: A = Fs 0 . Nếu vật chuyển động theo HS: Công A = 0. Vì khi đó lực phuơng vuông góc với phương của không gây ra chuyển dời cho vật. lực tác dụng lên yật thì công của lực đó bằng bao nhiêu? Vì sao? 0. Vậy nếu lực F tác dụng lên vật không cùng hướng và cũng không vuông góc với hướng chuyển dời thì 40 công của lực F được tính như thế nào? Hoạt động 2: Tìm hiểu công trong trường họp tổng quát * Bài toán: Xét một máy kéo. Kéo một cây gỗ trượt trên đường bằng một sợi dây căng. Lực kéo F nằm theo phương nghiêng của dây, hợp với phương ngang một góc a (a nhọn). Trong trường hợp này lực F - Lực F có sinh công. Vì lực F tác có sinh công hay không? dụng lên khúc gỗ và khúc gỗ dịch chuyển. 0 . Công của lực F ừong trường hợp này được tính như thế nào? GV định hướng cho HS: - Phân tích lực kéo F ra thành 2 - Ta có: F = Fn + Fs thành phần Trong đó: + Thành phần Fn vuông góc với phương chuyển dời. + Thành phần Fs nằm theo phương chuyển dời. - Công do từng thành phần tác dụng - Thành phần Fn không làm khúc gỗ lên vật? dịch chuyển nên công AFn = 0. Thành phần Fs có tác dụng làm khúc gỗ dịch chuyển nên công AFs = Fs.s = F.cosa.s - Hãy xác định công của lực F ữong - Công của lực F tác dụng lên khúc trường hợp này? gỗ làm khúc gỗ dịch chuyển một 41 đoạn s là: A = AFn + AFs = F.s.cosa 0. Từ đó rút ra định nghĩa công trong trường hợp tổng quát: Khi lực F không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc a thì công thực hiện bởi lực đó được tính theo công thức: A = F.s.cosa Hoạt động 3: Tìm hiểu ý nghĩa của công 0 . Hãy xác định công A mang giá tri - Nêu a nhọn, cosa > 0 => A > 0 âm hay dương? => Khi đó A là công phát động - Nếu a tù, cosa < 0 => A < 0 => Khi đó A là công cản (công âm) - Nếu a = 90° , cosa = 0 => A = 0 => _ Khi đó lưc không sinh công 0 . Vậy công âm (A < 0) có ý nghĩa gì? * Xét bài toán: Xét một ô tô đang lên dốc, mặt dốc nghiêng góc p so vói mặt phẳng ngang (hình vẽ). Hãy xác định công của trọng lực là công HS: Góc hợp bởi trọng lực p với âm hay công dương? Thành phần hướng chuyên động MN là a = p + nào của trọng lực sinh công và nó có 90° > 90° (a tù) nên công của trọng tác dụng gì? lực p phải là công âm A < 0. GV định hướng: - Thành phần pn vuông góc với mặt - Ta phân tích trọng lực p thành hai 42 thành phần: dôc, không có tác dụng làm ô tô p = pn + ps chuyển dời nên A = 0. - Thành phần Ps song song với mặt dốc nhưng ngược hướng dịch chuyển nên nó có tác dụng cản ữở chuyển động. 0. Kết luận: Lực tác dụng lên vật sinh công âm (A < 0, a tù) thì lực đó có tác dụng cản trở chuyển động của vật. 0. Đưa ra đơn vị của công: F = IN, s = lm => A = lN .lm = 1J HS: Rút ra kết luận và ghi nhớ. => Jun (J) là công do lực có độ lớn IN thực hiện khi điểm đặt của lực chuyển dời lm theo hướng của lực. * Chú ý: Điểm đặt của lực chuyển dời thẳng và lực không đổi ữong quá trình chuyển dời. Hoạt động 4: Tìm hiểu khái niệm công suất 0. Trong sản xuât và đòi sông, người HS: Lăng nghe và ghi nhớ. ta thường dùng máy móc, động cơ, hay tổng quát hơn là các thiết bị sinh công (công dương). VD: Người ta dùng một chiếc máy xúc để đào một cái ao hết 2h, cũng đào cái ao đó nhưng con người lại 43 đào nó mât 5h. Như vậy, cùng thực hiện một công như nhau nhưng máy xúc lại thực hiện với tốc độ nhanh hơn. Khi đó, người ta sẽ quan tâm đến tốc độ thực hiện công của các thiết bị khác nhau trong cùng một khoảng thời gian (thường là trong một đơn vị thời gian). Và người ta đưa ra một đại lượng vật lí mới gọi là công suất. 0 . Từ đó hãy phát biểu định nghĩa - Công suất là là đại lượng đo bằng công suất? công sinh ra trong 1 đơn vị thời gian: A ? =t Đơn vị công suất: Đặt: 1J 1W = ^ ls (oát) => Oát (W) là công suất của 1 thiết bị thực hiện công bằng 1J trong thời gian ls. - Một số đơn vị thực hành của công: Oát.giờ (W.h) 1w.h = 3600 J lkw.h = 3600 kj 44 0. Khái niệm công suất cũng được mở rộng cho các nguồn phát năng lượng không phải dưới dạng sinh công cơ học. - HS rút ra khái niệm công suất tiêu HS: Công suất tiêu thụ của một thiết thụ của một thiết bị tiêu thụ năng bị tiêu thụ năng lượng là đại lượng luợng đo bằng năng lượng tiêu thụ của thiết bị đó trong một đơn vị thòi gian. IV. Củng cố, vận dụng - GV cho học sinh tự rút ra và đọc lại những ý chính của bài học. - V ậ n dụng công thức tính công suất, hoàn thành yêu cầu C2, làm bài tập SGK, SBT về bài công và công suất. BÀI 27: C ơ NĂNG * Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức bài “Cơ năng” * Công của lực F: A = Fs cosa * Cơ năng của vật w = w đ+ w t Trong quá trình chuyển động của một vật chịu tác dụng của trọng lực hay lực đàn hồi, động năng và thế năng của yật có mối liên hệ với nhau như thế nào? 45 46 í * Điều kiện áp dụng định luật: Định luật bảo toàn cơ năng chỉ nghiệm đúng khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực hoặc lực đàn hồi. * Nếu vật chuyển động còn chịu tác dụng của lực cản, lực ma sát,.. .thì cơ năng của vật sẽ không bảo toàn, khi đó công của lực cản, lực ma sát,.. .bằng độ biến thiên cơ năng. I. Mục tiêu của tiết học 1. Kết quả học sinh thu được sau khi học: - Phát biểu và viết được biểu thức tính cơ năng của vật. - Học sinh phát biểu và viết đúng biểu thức của định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực, vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi, vật chịu tác dụng của lực thế. - Giải thích rõ tên và đơn vị của từng đại lượng trong biểu thức và phải nêu được điều kiện của định luật. - Vận dụng được định luật bảo toàn cơ năng để giải các bài tập đơn giản 2. Mục tiêu trong quá trình dạy học: - Học sinh tìm được biểu thức liên hệ giữa động năng và thế năng của vật rơi tự do và của con lắc lò xo ở các vị trí khác nhau. - HS phát hiện được cơ năng của vật rơi tự do và của con lắc lò xo là một đại lượng bảo toàn. - Từ hai trường hợp sự bảo toàn cơ năng của vật rơi tự do và của con lắc lò xo HS khái quát hóa được sự bảo toàn cơ năng trong trường họp vật chỉ chịu tác dụng của lực thế. II. Chuẩn bị 1. Giáo viên 41 - Phương tiện đồ dùng dạy học - SGK Vật lí 10, sách giáo viên Vật lí 10 - Bộ thí nghiệm trực quan như con lắc đơn, con lắc lò xo 2. Học sinh - SGK Vật lí 10, SBT Vật lí 10 - Ôn lại một số kiến thức đã học về động năng, thế năng và cơ năng(đã được học ở THCS). Công và công thức tính công của lực. III. Tiến trình dạy học 1. Ồn định tổ chức lớp (kiểm tra s ĩ sổ) 2. Kiểm tra bài cũ. 3. Nội dung bài mới * Đặt vấn đề: Lấy ví dụ về sự rơi tự do. HS nhận xét sự tăng giảm (hay biến thiên) động năng và thế năng có mối quan hệ như thế nào? GV: Giữa động năng và thế năng của vật có sự chuyển hóa lẫn nhau. Vậy mối liên hệ định lượng giữa hai đại lượng này là gì? Chúng ta cùng đi vào bài hôm nay. “Bài 27: Cơ năng”. Hoạt động của giáo viên Hoat • đông ■ o của hoc • sinh Hoạt động 1: Phát hiện vân đê cân nghiên cứu 0 . Một người tung quả bóng lên HS thảo luận và đưa ra phương án trả cao. Hỏi quả bóng sẽ chuyển động lời. như thế nào? Động năng và thế năng của quả bóng sẽ thay đổi ra sao? GV định hướng cho HS: - Chuyển động của quả bóng có thể - Quả bóng chuyển động theo hai giai chia thành mấy giai đoạn? Trong đoạn: các giai đoạn này thì thế năng và + Giai đoạn 1: Đi lên chậm dần rồi 48 động năng của quả bóng thay đôi dừng lại. Vận tôc sẽ giảm dân do đó như thế nào? động năng sẽ giảm dần, YÌ vật lên cao dàn nên thế năng sẽ tăng dần. + Giai đoạn 2: Rơi xuống nhanh dần tới khi chạm đất. Vận tốc vật tăng dần nên động năng tăng dần, đồng thời thế năng sẽ giảm dần. 0. Trong chương trình THCS chúng ta đã biết: Động năng và thế năng là hai dạng của cơ năng, động năng và thế năng của vật trong quá trình chuyển động có thể chuyển hóa qua lại nhưng cơ năng thì được bảo toàn. Tuy nhiên có phải trong tất cả quá trình cơ học cơ năng đều được bảo toàn? Muốn có điều đó thì cần phải có điều kiện gì? Biểu thức toán học nào thể hiện mối quan hệ đó? Hoạt động 2: Xây dựng định luật bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường. GV: Khi 1 vật chuyên động trong 1. Định nghĩa cơ năng trọng trường thì tổng động năng và w = wđ + wt thế năng của vật gọi là cơ năng của w = - m v2 + mgz (1) vật trong trọng trường (gọi tắt là cơ năng của yật). 2. Sư bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường. 49 0. Xét một vật có khối lượng m m chuyển động không ma sát trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N. o . Trong quá trình chuyển động - Trong quá trình chuyển động của vật, của vật lưc nào thực hiện công? trọng lực thực hiện công. Công này liên hệ như thế nào vói độ biến thiên động năng và thế năng của vật? - Mối quan hệ giữa công của trọng + Công A mn được xác định bằng độ lực và độ giảm thế năng khi vật giảm thế năng của vật từ M đến N. chuyển động từ M đến N? A mn = Wt(M )-W t(N) (2) - Mối quan hệ giữa công của trọng + Cũng trong quá trình đó công của lực và độ biến thiên động năng của trọng lực cũng được tính bằng độ biến vật từ M đến N. thiên động năng của yật từ M đến N. A mn = Wđ( N ) - W đ(M) 1 độ biến thiên động năng giữa hai vị trí M,N? o . So sánh giá trị cơ năng của vật tại hai vị trí M, N? 1 , Amn = 2 m v 2 - 2 mVl o . Từ các biểu thức vừa viết, nhận xét giữa độ biến thiên thế năng và , HS: Khi vật chuyển động từ M đến N động năng tăng bao nhiêu thì thế năng giảm đi bấy nhiêu và ngược lại. - Từ (2) và (3) ta được: Wđ(N) -W đ(M) = Wt(M) -Wt(N) Wđ(M)+Wt(M) = Wđ(N)+Wt(N) W(M) 50 = W(N) o . Trong quá trình chuyển động, - Trong quá trình chuyển động, động tổng động năng và thế năng thay năng có thể chuyển hóa thành thế năng đổi như thế nào? và ngược lại nhưng tổng động năng và thế năng có giá trị không đổi. GV kết luận: Tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng của vật. Kí hiệu là: w . - ND định luật bảo toàn cơ năng: Khi vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật được bảo toàn. w = w đ+ Wt = const Hay - mv2 + mgz = const * Chú ý: Định luật bảo toàn cơ năng chỉ nghiệm đúng khi vật không chịu tác dụng của lực ma sát hay lực cản của không khí. o . Tại sao nói cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực được bảo toàn ữong khi thế năng và động năng của nó lại luôn biến đổi? HS: Trong quá trình chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì động năng và thế năng của yật luôn biến đổi, thế năng tăng lên thì động năng giảm đi và ngược lại nên tổng của chúng tức cơ năng luôn được bảo toàn. - Khi nào thì động năng của vật - Khi động năng cực đại thì thế năng 51 (thê năng) đạt cực đại? cực tiêu và ngược lại. 0 . Yêu cầu HS về nhà làm câu C l. Hoat đông 3: Xây dưng đỉnh luât bảo toàn cơ năng của vât chuyên đông • ■ o V • o • • o • «/ • o dưới tác dụng của lực đàn hồi 3. Cơ năng của vật chịu tác dụng 0. Xét một vật có khối lượng m của lưc đàn hồi. ■ gắn với một lò xo như hình vẽ: [bo xcco ® Kéo vật m ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn nhỏ rồi thả nhẹ cho vật dao động. 0 . Vật m chuyển động như thế - HS 1: Vật dao động quanh yị trí cân nào? Lực nào làm cho vật m bằng, khi qua vị trí cân bằng thì vật có chuyển động? vận tốc lớn nhất (động năng cực đại) ở các vị trí biên thì vận tốc đổi hướng và có giá trị bằng không (động năng bằng không) - HS 2: Vật chuyển động dưới tác dụng lực đàn hồi của lò xo 0 . Nêu định nghĩa và viết biểu * Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn thức thế năng đàn hồi? hồi. * Biểu thức: w t = -k (A l)2 0 . Vậy cơ năng của yật chuyển * Cơ năng dưới tác dụng của lực đàn động dưới tác dụng của lực đàn hồi hồi của lò xo: lò xo được xác định như thế nào? 1 1 w = ^ ra v 2 + ^k(Al)2 GV: Một cách tương tự ta có định 52 luật bảo toàn cơ năng: SGK-T144 0. Nếu bỏ qua sức cản của môi trường thì cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi sẽ được bảo toàn. GV yêu cầu học sinh làm C2. * Chú ý: Định luật bảo toàn cơ năng chỉ nghiệm đúng khi vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi. Nếu có thêm lực ma sát, lực cản,...thì cơ năng sẽ thay đổi. IV. Củng cố bài học - GV yêu cầu học sinh đọc phàn ghi nhớ trong SGK - Yêu cầu HS giải thích hiện tượng + Khi đi xe đạp xuống dốc, mặc dù ta không đạp nhưng xe chạy xuống càng nhanh. Giải thích hiện tượng về mặt năng lượng? + Tại sao nước chỉ có thể chảy từ nơi cao đến nơi thấp? 53 KẾT LUÂN CHƯƠNG 2 Trong chương này chúng tôi đã tiến hành soạn thảo một số bài trong chương IV “Các định luật bảo toàn” để học sinh có thể hiểu nhanh được kiến thức. Đưa ra được đặc điểm chung của nhóm kiến thức “Các định luật bảo toàn” SGK Vật lí 10 và sơ đồ cấu trúc chương “Các định luật bảo toàn” để học sinh hiểu rõ về những kiến thức của chương. Tổ chức các hoạt động nhận thức để học sinh tích cực, tự lực chiếm lĩnh kiến thức nhằm phát huy khả năng sáng tạo của mình ữong dạy học vật lí. 54 CHƯƠNG 3: D ư KIẾN THƯC NGHIÊM s ư PHAM • • • • Do hạn chế về thòi gian, chúng tôi chỉ đề xuất cách thức dự kiến tiến hành thực nghiệm sư phạm bao gồm các nội dung sau: 3.1. Mục đích thực nghiệm Hướng dẫn HS lớp 10 THPT xây dựng một kiến thức mới theo phương pháp dạy khoa học nhằm phát triển hoạt động học tự lực chiếm lĩnh kiến thức và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy học. 3.2. Nội dung thực nghiệm Việc tổ chức thực nghiệm nhằm xây dựng các khái niệm và định luật sau: Tiến trình 1: Dạy khái niệm định luật bảo toàn động lượng ở bài “Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng”. Tiến trình 2: Dạy khái niệm công ở bài “Công và công suất”. Tiến trình 3: Dạy khái niệm cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng ở bài “Cơ năng”. 3.3. Đổi tượng thực nghiệm Trong khuôn khổ khoá luận này chúng tôi đề cập đến các hình thức hoạt động nhận thức kiến thức vật lí của HS lớp 10 THPT. 3.4. Phương pháp thực nghiệm 3.4.1. Chuẩn bị thực nghiệm sư phạm a. Chọn giáo viên thực nghiệm Trước khi nghiên cứu chương “Các định luật bảo toàn”, chúng tôi sẽ trao đổi trực tiếp với các giáo viên trong tổ vật lí của một số trường THPT và chọn giáo viên cùng tham gia dạy thực nghiệm. Giáo viên tham gia dạy thực nghiệm là giáo viên có trình độ chuyên môn nghiệp vụ vững vàng, có trách 55 nhiệm cao và dạy ít nhất hai lớp 10 theo chương trình chuẩn. Chúng tôi đã trao đổi với nhau về nhiệm vụ, mục đích và nội dung thực nghiệm. b. Chọn lớp thực nghiệm Chúng tôi sẽ chọn ra bốn lớp (mỗi lớp có khoảng 40-50 học sinh), hai lóp đối chứng và hai lớp thực nghiệm với trình độ nhận thức của học sinh gần như tương đương nhau không chỉ mỗi môn vật lí mà còn cả các môn tự nhiên khác. 3.4.2. Quá trình tiến hành thực nghiệm sư phạm Lớp thử nghiệm và đối chứng được giảng dạy ữong cùng thòi gian học kì II, cùng nội dung chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 THPT ban cơ bản. Quá trình thực nghiệm sư phạm được tiến hành hai vòng. Mỗi vòng tiến hành ở hai lớp, một lớp đối chứng và một lớp thưc nghiệm. Ở lớp đối chứng giáo viên sử dụng những giáo án mà họ thường sử dụng để dạy học sinh kiến thức vào bài mới. Ở lớp thực nghiệm sẽ sử dụng hệ thống kiến thức mà chúng tôi đã soạn thảo. Tiến hành dự giờ, theo dõi, ghi chép, nhận xét cách tổ chức hoạt động học tập của HS trong từng tiết học ữên lớp, mỗi tiết chúng tôi ừao đổi với giáo viên hướng dẫn để bổ sung, điều chỉnh tiến trình dạy học như đã dự kiến và rút kinh nghiệm kịp thòi cho những tiết sau. Chúng tôi còn trực tiếp trao đổi với HS sau mỗi tiết học nhằm kiểm chứng những nhận xét của mình về tiết học. Chúng tôi chú trọng đến cách tổ chức các hoạt động nhận thức tự lực, sáng tạo, cách trao đổi, thảo luận, tranh luận để khẳng định kiến thức của mình và vận dụng kiến thức vào thực tiễn. 56 KẾT LUÂN Với đề tài này tôi đã hoàn thành được công việc sau: - Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí nhằm phát triển năng lực học tập của học sinh ữong dạy học vật lí ở trường THPT. - Tìm hiểu mục tiêu kiến thức, kĩ năng và nội dung kiến thức khi dạy học các bài ừong chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10. - Đã soạn thảo được ba tiến trình dạy học ở chương “Các định luật bảo toàn” của chương trình lớp 10 THPT ban cơ bản như sau: Tiến trình dạy học kiến thức khái niệm định luật bảo toàn động lượng ở bài “ Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng”; tiến trình dạy khái niệm công ở bài “công và công suất”;tiến trình dạy khái niệm cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng ở bài “cơ _ w ___ 59 năng . - Thu hoạch lớn nhất của tôi qua đề tài này là bước đầu biết tiến hành một đề tài nghiên cứu khoa học giáo dục, biết áp dụng những kiến thức lí luận chung đã được học ở nhà trường Sư phạm áp dụng vào những vấn đề cụ thể ở trường phổ thông. Điều này sẽ giúp ích cho tôi rất nhiều trong công tác sau khi ra trường. - Tuy nhiên, do điều kiện thòi gian có hạn, chúng tôi chưa tiến hành được thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của đề tài - Đề tài mới chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu định tính. Trong thời gian tới chúng tôi sẽ tiến hành thực hiện thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi vào hiệu quả áp dụng vào thực tế của đề tài. Tiếp tục phát triển đề tài trong các bài khác của chương trình Vật lí phổ thông. Trong quá trình nghiên cứu đề tài dù đã cố gắng hết sức nhưng khoá luận của tôi sẽ không tránh khỏi một số sai sót. Bởi vậy tôi rất mong sẽ nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn để khoá luận của tôi được hoàn chỉnh hơn. 57 TÀI LIÊU THAM KHẢO 1. Lương Duyên Bình (chủ biên), Nguyễn Xuân Chi, Tô Giang, Vũ Quang, Bùi Gia Thịnh, SBT Vật lí 10, NXBGD, 2006. 2. Lương Duyên Bình (chủ biên), Nguyễn Xuân Chi, Tô Giang, Vũ Quang, Bùi Gia Thịnh, SGK Vật lí 10, NXBGD, 2006. 3. Nguyễn Thị Cúc, Giáo dục học II, ĐH An Giang, 2005. 4. Lê Văn Giáo, Lê Công Triêm, Lê Thúc Tuấn, Một sổ vần đề về phương pháp dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông, NXB giáo dục, 2005. 5. Richard Feynman, Tính chất các định luật vật /ỉ,NXB giáo dục, 1996. 6. David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Cơ sở vật lí, NXB giáo dục, 2007. 7. Ivan Hannel, “Đặt câu hỏi có hiệu quả cao giúp học sinh tham gia tích cực vào bài học và phát triển tư duy sáng tạo”, tạp chí giáo dục, số 141, 2006. 8. Nguyễn Mạnh Hùng, Phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông trung học, Khoa vật lí trường đại học sư phạm thành phố Hồ Chí Minh, 2001. 9. Nguyễn Mạnh Hùng, Tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh theo hướng phát triển năng lực tìm tòi sáng tạo giải quyết vấn đề và tư duy khoa học, ĐHSP TPHCM, 2006. 10. Nguyễn Đức Thâm (chủ biên), Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế, Phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông, NXB ĐHSP, 2002. 11. Nguyễn Văn Thu, Giáo trình phân tích chương trình Vật lí THPT (Phần cơ nhiệt), tài liệu dùng cho học viên khoa yật lí trường ĐHSP Hà Nội 2. 58 PHU LUC • • * Điều tra thực trang dạy học của học sinh ở một số trường THPT bằng • o •V • • ■ o o phiều điều tra như sau: Trương THPT Quỳnh Côi Lớp:................ Phiếu điều tra hoc sinh 1. Em có hứng thú học môn Vật lí không?..........Tại sao? 2. Theo em học vật lí có tác dụng gì? 3. So với các môn khác em thấy học vật lí Dễ hiểu [ ] Khó hiểu [ ]Bình thường [ ] 4. Em có hiểu bài ngay ưên lớp không? Có [ ] Không [ ] Hiểu một phần [ ] 5. Trong giờ học em có hay phát biểu ý kiến không? Thường xuyên [ ] Đôi khi [ ] Rất ít [ ] 6. Trong học tập khi gặp khó khăn em thường làm gì? - Sử dụng các sách tham khảo [] - Hỏi bạn bè, thày cô [] - Cố gắng tự mình giải quyết [] 59 7. Em thường tự học yật lý khi nào? - Làm bài ngay sau khi học trên lớp [] - Học thường xuyên [] - Học theo thòi khóa biểu [] ? 7 - Chỉ học khi chuân bị có bài kiêm tra [] 8. Em thường học vật lý theo cách nào? (thường xuyên[+], đôi khi [-], không[0]) - Theo SGK [] - Theo vở ghi [] - Học lí thuyết trước khi làm bài tập [] - Vừa làm bài tập vừa học lí thuyết [] - Làm hết bài tập trong SGK và sách bài tập [] - Làm thêm bài tập trong sách tham khảo [] 9. Lí do khiến em thấy cần phải học môn Vật lí? - Đó là môn học hấp dẫn [] - Do chương trình bắt buộc học [] - Do em thi tốt nghiệp và thi đại học [] 10. Thời gian giành cho việc tự học môn Vật lí của em là: giờ/ngày..............giờ/tuân. 60 [...]... nhận thức tích cực và đưa ra tiến trình của bài học 20 CHƯƠNG 2 TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH THEO TIẾN • • • • TRÌNH XÂY DỰNG TRI THỨC KHOA HỌC TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG IV “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” 2.1 Đặc điểm chung của nhóm kiến thức Các định luật bảo toàn SGK Vật lí 10 2.1.1 Cấu trúc chương trình của chương các định luật bảo toàn - Có hai nhóm kiến thức trong chương Các định luật bảo toàn ... gồm 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh ưong dạy học yật lí Chương 2: Xây dựng tiến trình dạy học các bài học trong chương các định luật bảo toàn Chương 3: Dự kiến thực nghiệm sư phạm 5 PHẦN II: NÔI DUNG • CHƯƠNG 1 C ơ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 1.1 Phát tri n năng lực học. .. không biết lập kế hoạch học tập, tập trung vào môn học 19 KẾT LUÂN CHƯƠNG 1 Lí luận dạy học trình bày trong chương cho phép vận dụng để tổ chức tình huống học tập và định hướng hành động nhận thức tích cực của học sinh theo tiến trình xây dựng tri thức khoa học trong dạy học các bài thuộc chương Các định luật bảo toàn SGK vật lí 10, cơ bản theo hướng : - Tổ chức tiến trình dạy học trong một hệ tương tác... - Tiến trình dạy học một kiến thức yật lí cụ thể cần được tổ chức theo các pha tương ứng với các pha của tiến trình xây dựng tri thức yật lí trong nghiên cứu khoa học phù hợp với trình độ của học sinh Những quan điểm, định hướng trên được thực hiện trong việc thiết kế sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng kiến thức, diễn đạt mục tiêu dạy học cụ thể, tổ chức tình huống học tập, định hướng hành động nhận. .. quả của hoạt động dạy học đã dự kiến đối với việc phát huy tính tích cực và phát tri n năng lực sáng tạo của học sinh Trên cơ sở đó, tiếp thu, hoàn thiện, bổ sung tiến trình dạy học trong giờ học về các định luật bảo toàn đã xây dựng 6 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lí luận về cơ sở lí luận dạy học hiện đại để tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh - Nghiên cứu cấu trúc, nội dung chương trình. .. viên, học sinh và tư liệu, phát huy vai trò chủ thể của học sinh trong hoạt động học - Thực hiện định hướng hành động của học sinh phù hợp với trình độ vốn có, khả năng phát tri n của tiến trình nhận thức trong sự tương tác xã hội , lóp học Sự định hướng có thể được chuẩn bị theo hướng khái quát chương trình hóa nhằm đưa học sinh vào hành động tự chủ, tích cực tìm tòi xây dựng, chiếm lĩnh tri thức mới... soạn bài của giáo viên giữ vai trò rất quan ttọng [11] 22 - Chương các định luật bảo toàn thuộc chương IV trong chương trình vật lí lớp 10 ban cơ bản Chương này gồm năm bài học sau: Động lượng Định luật bảo toàn động lượng”, “Công và công suất”, Động năng”, “Thế năng”, “Cơ năng” + Ở bài Động lượng Định luật bảo toàn động lượng” nói đến khái niệm đại lượng động lượng và định luật bảo toàn động lượng... giữ vai ữò tự tổ chức, tự điều khiển hoạt động học của mình nhằm thực hiện các nhiệm vụ dạy học * Đặc điểm của hoạt động dạy học: [3] - Hoạt động dạy học ở trường trung học góp phần quan ttọng vào việc thực hiện mục tiêu giáo dục học - Hoạt động dạy học ở trường trung học được tiến hành với nội dung dạy học có tính hệ thống ngày càng cao và mức độ ngày càng sâu - Hoạt động dạy học được tiến hành với... học, khả thi, hiệu quả và hoàn thiện các tiến trình dạy học đó 7 Đóng góp của đề tài 7.1 Đóng góp về mặt lí luận Xây dựng được tiến trình dạy học về các định luật bảo toàn theo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề 7.2 Đóng góp về mặt thực tiễn Dùng làm tài liệu cho các bạn sinh viên các trường theo khối sư phạm Dùng soạn giáo án các bài ừong chương Các định luật bảo toàn 4 8 Cấu trúc khóa luân Ngoài... chương trình Vật lí THPT nói chung và chương Các định luật bảo toàn THPT nói riêng - Điều tra thực trạng dạy học phần các định luật bảo toàn của giáo viên và học sinh lóp 10 bằng cách ừao đổi với giáo viên và học sinh, khảo sát qua các bài kiểm ữa 15 phút, 1 tiết rồi vận dụng lí luận để xây dựng các tiến trình dạy học cụ thể - Dự kiến thực nghiệm sư phạm để kiểm nghiệm tính khoa học, khả thi, hiệu ... hành động nhận thức tích cực đưa tiến trình học 20 CHƯƠNG TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH THEO TIẾN • • • • TRÌNH XÂY DỰNG TRI THỨC KHOA HỌC TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG IV “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN”... chúng - Xác định mục tiêu dạy học chương Các định luật bảo toàn xây dựng tiến trình dạy học chương Các định luật bảo toàn nhằm tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh lớp 10 THPT - Nghiên... trình tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh lớp 10 THPT - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu việc tổ chức hoạt động nhận thức học sinh dạy học chương Các định luật bảo toàn lớp 10 THPT cho học