Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương các định luật bảo toàn vật lí 10 THPT

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ NGUYỄN THỊ THÙY DUNG XÂY DỰNG VÀ HƢỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƢƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN” - VẬT LÍ 10 THPT KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HÀ NỘI, 2015 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ NGUYỄN THỊ THÙY DUNG XÂY DỰNG VÀ HƢỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƢƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN” - VẬT LÍ 10 THPT Chuyên ngành: Lí luận phƣơng pháp dạy học mơn Vật lí KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THẾ KHÔI HÀ NỘI, 2015 LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Thế Khôi, ngƣời tận tình hƣớng dẫn giúp đỡ tơi hồn thành khóa luận Nhờ thầy, tơi học hỏi đƣợc thêm nhiều phƣơng pháp dạy học vật lí, phƣơng pháp nghiên cứu khoa học biết cách nghiên cứu vấn đề khoa học cách nghiêm túc đắn Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2, thầy cô khoa Vật lý giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi hồn thành khóa luận Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trƣờng THPT Tiên Du thầy cô tổ Vật lý - CN giúp đỡ suốt thời gian thực tập thực đề tài Tơi xin cảm ơn gia đình bạn bè giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành đƣợc khóa luận Hà Nội, tháng năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thị Thùy Dung LỜI CAM ĐOAN Tôi hồn thành khóa luận dƣới hƣớng dẫn TS Nguyễn Thế Khôi nỗ lực thân Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu không trùng với kết nghiên cứu tác giả công bố trƣớc Mọi giúp đỡ cho việc thực khóa luận đƣợc cảm ơn thông tin trích dẫn khóa luận đƣợc ghi rõ nguồn gốc Nếu sai tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Hà Nội, tháng năm 2015 Sinh viên Nguyễn Thị Thùy Dung BẢNG CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT Viết đầy đủ Viết tắt Bài tập vật lí BTVL Định luật bảo toàn ĐLBT Đối chứng ĐC Giáo viên GV Học sinh HS Nhà xuất NXB Sách giáo khoa SGK Trung học phổ thông THPT Thực nghiệm Thực nghiệm sƣ phạm Tiến sĩ TN TNSP TS MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 3 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU GIẢ THUYẾT KHOA HỌC NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI CẤU TRÚC KHÓA LUẬN NỘI DUNG CHƢƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ HƢỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƢỜNG PHỔ THƠNG 1.1 BTVL dạy học trƣờng phổ thông 1.1.1 Quan niệm BTVL 1.1.2.Tác dụng BTVL 1.1.3 Phân loại BTVL 1.1.4 Phƣơng pháp chung giải BTVL 1.1.5 Nguyên tắc lựa chọn hệ thống tập chƣơng, phần giáo trình vật lí 10 1.2 Hƣớng dẫn HS giải BTVL 10 1.2.1 Cơ sở định hƣớng xác định kiểu hƣớng dẫn HS giải BTVL 10 1.2.2 Các kiểu hƣớng dẫn HS giải BTVL 11 1.2.3 Yêu cầu câu hỏi định hƣớng tƣ HS trình tìm lời giải BTVL 13 1.3 Tính tích cực học tập HS .13 1.3.1 Tính tích cực 13 1.3.2 Tính tích cực học tập 14 1.3.3 Các cấp độ tính tích cực học tập: 15 1.3.4 Biểu tính tích cực học tập HS .16 1.3.5 Biện pháp phát huy tính tích cực HS 18 1.4 Thực trạng dạy học giải BTVL chƣơng “Các định luật bảo tồn” - Vật lí 10 THPT .20 1.4.1 Mục đích điều tra 20 1.4.2 Đối tƣợng thời gian điều tra 20 1.4.3 Cách thức điều tra 20 1.4.4 Kết điều tra, khảo sát thực tế .21 Kết luận chƣơng 24 CHƢƠNG 2: HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƢƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN” - VẬT LÍ 10 THPT 25 2.1 Dạy học chƣơng “Các định luật bảo toàn” 25 2.1.1 Mục tiêu dạy học chƣơng “ Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 THPT 25 2.1.2 Vị trí, nhiệm vụ, nội dung chƣơng “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 THPT .28 2.1.3 Sơ đồ cấu trúc chƣơng: “Các định luật bảo toàn” 28 2.1.4 Phân loại BTVL chƣơng: “Các dịnh luật bảo tồn” - Vật lí 10 THPT phƣơng pháp giải loại 30 2.2 Hệ thống tập chƣơng “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 THPT .34 2.3 Hƣớng dẫn giải hệ thống tập chƣơng “Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 THPT .41 2.4 Sử dụng hệ thống tập dạy học chƣơng “Các định luật bảo toàn” 51 Kết luận chƣơng 53 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 54 3.1 Mục đích TNSP .54 3.2 Nội dung TNSP 54 3.3 Đối tƣợng TNSP 54 3.4.Tiến trình TNSP .54 3.5 Kết TNSP .55 3.6 Phân tích kết thực nghiệm 55 3.6.1 Tiêu chí đánh giá 55 3.6.2 Phân tích định tính 56 3.6.3 Phân tích định lƣợng .56 Kết luận chƣơng 60 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 MỞ ĐẦU LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày nay, cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nƣớc, tiềm trí tuệ trở thành động lực phát triển đất nƣớc Giáo dục - Đào tạo nhân tố định đến vị quốc gia trƣờng quốc tế Với quan điểm: “Giáo dục quốc sách hàng đầu”, Đảng Nhà nƣớc đề giải pháp để phát triển giáo dục, giải pháp là: “Đổi mạnh mẽ nội dung, chƣơng trình học, phƣơng pháp học tất bậc học, cấp học ” Thực chất việc đổi phƣơng pháp dạy học “Lấy HS làm trung tâm”, đặc biệt nhấn mạnh đến hoạt động trình dạy học, đổi phƣơng pháp dạy học theo hƣớng phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo HS Trong thực tiễn có nhiều phƣơng pháp dạy học hiệu Tuy nhiên môn khoa học tự nhiên nói chung mơn Vật lí trƣờng phổ thơng nói riêng, việc giải tập có tác dụng tích cực đến hoạt động dạy học, đóng vai trị quan trọng việc ơn tập giúp HS nắm vững kiến thức, đào sâu mở rộng kiến thức, rèn luyện tƣ duy, kĩ năng, kĩ xảo cho HS Việc sử dụng BTVL hiệu tổ chức tốt hoạt động hƣớng dẫn HS giải BTVL dạy học phát huy tính tích cực, chủ động học tập HS Tuy nhiên số lƣợng tập SGK, sách tập tài liệu tham khảo nhiều gây khó khăn hoạt động giảng dạy học tập GV HS, cần phải có lựa chọn, phân loại, xếp tập thành hệ thống tối ƣu phù hợp với mục đích sƣ phạm Vật lí học khoa học nghiên cứu hình thức vận động vật chất Vì vậy, kiến thức vật lí sở cho nhiều ngành khoa học tự nhiên Một đặc điểm mơn vât lí tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển tƣ HS phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động HS học tập đóng vai trò quan trọng việc nâng cao chất lƣợng dạy học Các định luật bảo tồn có vai trị quan trọng Vật lí học nói chung Cơ học nói riêng, đƣợc coi sợi đỏ xun suốt tồn giáo trình vật lí học, chân lý - “hòn đá thử vàng ” dùng đề kiểm tra tính đắn thuyết vật lí Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu việc dạy học chƣơng “Các định luật bảo toàn” nhƣ : “Rèn luyện lực sáng tạo cho HS thông qua việc dạy học giải tập đề tài “Các định luật bảo toàn” - SGK Vật lí 10 THPT” tác giả Đồn Văn Khoa [9], “Xây dựng phối hợp hệ thống câu hỏi tự luận trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn nhằm kiểm tra đánh giá khả nắm vững kiến thức HS đề tài " Các định luật bảo tồn” - SGK Vật lí 10” tác giả Hồng Thị Thanh Nhàn [13], “Sử dụng tập hình thành kiến thức dạy học chƣơng " Các định luật bảo tồn” - Vật lí 10 THPT” tác giả Nguyễn Thị Thu Hƣơng [7 ], Tuy nhiên hầu hết đề tài nghiên cứu nhằm mục đích kiểm tra, đánh giá mức độ nắm vững kiến thức, hình thành kiến thức phát triển lực sáng tạo, lực giải vấn đề HS mà vấn đề phát huy tính tích cực học tập HS lớp 10 THPT qua hoạt động giải BTVL chƣơng “Các định luật bảo toàn” chƣa đƣợc quan tâm mức Những lí dẫn chúng tơi đến việc lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Xây dựng hƣớng dẫn giải hệ thống tập chƣơng “Các định luật bảo tồn” - Vật lí 10 THPT ” Fk - Pt - Fms  ma   Fk =Pt +Fms = 508, 66N  A  Fk s.cos0 =2543,3 J b Khi vật chuyển động nhanh dần đều: Fk – Pt – Fms  ma  FK  ma  Pt + Fms Mà: s  2,5 m / s  Fk  758, 66 N t  A  Fk s.cos00  3793,3 J a  Bài tập 10: Sơ lƣợc giải: Tạ bay phía trƣớc theo quỹ đạo chuyển động ném xiên, cịn ngƣời trƣợt phía sau sân băng trơn Tính cơng thơng qua độ biến thiên động tạ    Áp dụng công thức cộng vận tốc: v13  v12  v23 Do động lƣợng hệ bảo toàn theo phƣơng ngang nên sử dụng định lí biến thiên động năng, cộng vận tốc bảo toàn động lƣợng theo phƣơng ngang   mv122 0  A   2   v13  v12  v23 ;     mv  M v 13 23   Chiếu lên phƣơng ngang theo chiều dƣơng chuyển động ta có hệ phƣơng trình dạng đại số:  mv122 0  A   v13  v12  v23   0  mv13  Mv23 Thay số giải hệ ta tìm đƣợc: mv13  v23  M  1m / s  v12  v13  v23  13m / s    mv  A  12  422,5 J  Bài tập 11: Sơ lƣợc giải: + Công suất cần thiết để thang máy chuyển động lên Nci  F VT (F: Lực nâng theo phƣơng thẳng đứng) Ta có: F=P, VT :vận tốc thang máy theo phƣơng thẳng đứng VT =vsinα + Nếu khối lƣợng ngƣời m trọng lƣợng số ngƣời đứng thang máy: P  n.10.m Với n số ngƣời treen thang máy đứng kín: Lcos l Lcos  N ci  10.m.v sin  l n + Công suất tối thiểu động cơ: N Nci 20mvL cos  sin    121, 2(kw) H Hl Bài tập 12: Sơ lƣợc giải Công động chuyển thành độ tăng động xe công để thắng lực ma sát: m(v12  v22 ) A  kmg.s Gia tốc xe: a  v2  v1 v22  v12 2s  t  t 2s v1  v2 Cơng suất trung bình động là: A m(v2  v1 )[v22  v12  2kgs] P   1640W  1, 64kW t 4s a) Ta có: Pmax= F.v= const Xe chạy với lực F lớn gia tốc xe lớn là: amax  Fmax  1m / s m Khi xe chạy với P=Pmax vận tốc xe là: vo  Pmax  4m / s Fmax Vì v=3m/s