KHAI THÁC CÁC BÀI TẬP CHƯƠNG ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM ĐỂ KHƠI DẬY KHẢ NĂNG TƯ DUY SÁNG TẠO KHI DẠY VÀ HỌC VẬT LÝ

SỞ GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO TIỀN GIANG TRƯỜNG THPT CHUYÊN TIỀN GIANG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM KHAI THÁC CÁC BÀI TẬP CHƯƠNG ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM ĐỂ KHƠI DẬY KHẢ NĂNG TƯ DUY SÁNG TẠO KHI DẠY VÀ

SỞ GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO TIỀN GIANG TRƯỜNG THPT CHUYÊN TIỀN GIANG

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

KHAI THÁC CÁC BÀI TẬP

CHƯƠNG ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM

ĐỂ KHƠI DẬY KHẢ NĂNG TƯ DUY SÁNG TẠO

KHI DẠY VÀ HỌC VẬT LÝ

Giáo viên: Phạm Thị Hồng Loan

Tổ : Vật Lý

Năm học : 2013 -2014

MỤC LỤC

I-Phần đặt vấn đề:

I.1.Lý do chọn đề tài trang 3 I.2.Mục tiêu nghiên cứu trang 3 I.3.Nhiệm vụ nghiên cứu trang 3 I.4.Đối tượng nghiện cứu trang 3 I.5.Phạm vi nghiên cứu trang 4 I.6.Phương pháp nghiên cứu trang 4

II Nội dung

II.1.Cơ sở lý luận của đề tài trang 5

II.1.1 Cơ sở lý thuyết của bài tập sáng tạo trang 5 II.1.2.Bài tập sáng tạo trang 6 II.1.3 Các dấu hiệu nhận biết bài tập sáng tạo trang 7 II.2.Thực trạng của vấn đề nghiên cứu: trang 7 II.3.Nội dung trang 8 II.4.Một số bài tập tham khảo trang 13 II.5 Kết quả nghiên cứu trang 14 III.Phần kết luận:

III.1.Kết luận trang 15 III.2.Đề xuất trang 15 Tài liệu tham khảo trang 16

I- PHẦN ĐẶT VẤN ĐỀ:

I.1.Lý do chọn đề tài:

Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về tâm lý học sáng tạo đã chỉ ra rằng: mỗi người đều tiềm ẩn khả năng sáng tạo lớn hoặc nhỏ Nếu được bồi dưỡng, rèn luyện thường xuyên, đúng phương pháp thì tiềm năng sáng tạo sẽ bộc lộ, phát triển và sáng tạo ra giá trị vật chất hoặc tinh thần lớn cho nhân loại; hoặc chí ít cũng cải tạo nâng cao chất lượng cuộc sống của chính mình, góp phần xây dựng xã hội ngày càng tiến bộ Nếu không được bồi dưỡng, rèn luyện thì tiềm năng sáng tạo sẽ dần mai một hoặc không có điều kiện bộc

lộ

Sinh thời, thủ tướng Phạm Văn Đồng có nói: “ Dạy là phải gõ vào trí thông minh

của học sinh” và “ nghề dạy học là nghề sáng tạo nhất trong những nghề sáng tạo”

Trong thực tiễn cuộc vận động đổi mới phương pháp dạy học hiện nay, vấn đề “dạy thế nào để bồi dưỡng tư duy sáng tạo?” là câu hỏi được nhiều người quan tâm

I.2.Mục tiêu nghiên cứu:

Đây là đề tài rộng, chứa nhiều thú vị và bất ngờ thể hiện tư duy sáng tạo khi dạy và học môn vật lý Là người giảng dạy vật lý, mỗi chúng ta phải làm sao khơi dậy khả năng

tư duy của học sinh Từ đó giúp các em tự tin, có niềm đam mê, sáng tạo đi sâu vào lĩnh vực nghiên cứu

I.3.Nhiệm vụ nghiên cứu:

Tìm ra những vấn đề mà từ đó có thể khơi gợi tư duy sáng tạo của học sinh Làm sao giúp học sinh có khả năng vận dụng giải quyết các vấn đề rộng hơn, sâu hơn khi các

em đi vào cuộc sống, học tập ở bậc cao hơn

I.4.Đối tượng nghiên cứu:

Học sinh ở các lớp giảng dạy ( Toán, Tin, Lý, Hóa ,Không chuyên), học sinh trong đội tuyển, sách giáo khoa, tạp chí chuyên nghành

I.5 Phạm vi nghiên cứu:

Trong khuôn khổ đề tài , người viết chỉ xin giới hạn khai thác các bài tập ở chương

ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM Các nội dung khác xin trình bày ở những lần sau

I.6.Các phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu tham khảo, vận dụng , hướng dẫn học sinh làm việc , từ đó rút ra kinh nghiệm cho những năm học sau

II – NỘI DUNG:

II.1.Cơ sở lý luận của đề tài:

II.1.1.Cơ sở lý thuyết của bài tập sáng tạo :

Sáng tạo là tìm ra cái mới, cách giải quyết mới, không bị gò bó, phụ thuộc vào cái

đã có Sáng tạo là là hoạt động đặc thù chỉ con người mới có để tạo ra những giá trị tinh

thần, vật chất mới Sáng tạo cần cho bất cứ lĩnh vực nào trong cuộc sống, lao động của con người ở mọi cấp độ từ vi mô đến vĩ mô

Một trong bốn nhiệm vụ của dạy học các môn khoa học là phát triển ở học sinh năng lực tư duy gồm tư duy lôgic, tư duy sáng tạo, tư duy đặc thù của bộ môn tạo cơ sở cho việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề

Cơ sở lý thuyết của bài tập sáng tạo trong dạy học Vật lý là sự giống nhau về bản

chất của hoạt động nhận thức khoa học Vật lý và hoạt động học tập Vật lý, bản chất đó thể

hiện tính mới mẻ trong nhận thức: đối với nhà vật lý học , “cái mới” ông tìm ra là phát minh khoa học mà nhân loại chưa một ai biết; còn học sinh khám phá “cái mới” đối với bản thân mình; và “cái mới” là bản chất của sự sáng tạo

Trong vật lý học , các nhà nghiên cứu trình bày quá trình sáng tạo dưới dạng chu trình như sau:

Quá trình sáng tạo diễn ra theo chu trình gồm bốn giai đoạn như trên, trong đó khó khăn nhất, đòi hỏi sự sáng tạo cao nhất là giai đoạn từ những sự kiện khởi đầu đề xuất mô

hình giả thuyết và giai đoạn đưa ra phương án thực nghiệm để kiểm tra hệ quả suy ra từ

mô hình giả thuyết Trong hai giai đoạn này không có con đường suy luận lôgic mà chủ yếu dựa vào trực giác; ở đây tư duy trực giác giữ vai trò quan trọng bắt buộc phải đưa ra một phỏng đoán mới, một giải pháp mới chưa hề có, một hoạt động sáng tạo thực sự

Dựa vào chu trình sáng tạo khoa học trong vật lý học, sự tương tự về bản chất của quá trình nhận thức của học sinh khi học tập vật lý và của nhà vật lý học khi nghiên cứu vật lý; dựa vào phương pháp luận sáng tạo đã có thể xây dựng những bài tập sáng tạo về vật lý để bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh trong dạy học môn vật lý Bài tập sáng tạo về vật lý là một khái niệm khá mới của lý luận dạy học vật lý nước ta, còn ít được đề cập đến hoặc nếu có nhưng chưa thành hệ thống và khó vận dụng

II.1.2.Bài tập sáng tạo:

Trong dạy học môn vật lý, bài tập là phương tiện giáo dục có hiệu quả đặc biệt Bài tập được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của quá trình dạy học nhất là giai đoạn củng

cố, vận dụng, khắc sâu, mở rộng kiến thức Chỉ có thông qua hoạt động tự lực giải các bài tập vật lý thì kiến thức mới trở nên sâu sắc hoàn thiện và biến thành vốn riêng của người

học; thông qua giải bài tập việc nắm vững kiến thức mới đạt đến mức độ phân tích, tổng

hợp, đánh giá Bài tập vật lý rất đa dạng và phong phú ; có nhiều cách gọi tên, phân loại

khác nhau dựa theo việc chọn tiêu chí khác nhau Nếu căn cứ tính chất của quá trình tư duy khi giải bài tập là tính chất tái hiện hay sáng tạo thì có thể chia thành hai loại:

- Bài tập luyện tập: dùng rèn luyện kỹ năng áp dụng những kiến thức xác định giải các bài tập theo khuôn mẫu đã có Tính chất tái hiện của tư duy thể hiện ở chỗ: học sinh so sánh bài tập cần giải với các dạng bài tập đã biết và huy động cách thức giải đã biết; trong đề bài đã hàm chứa angôrit giải

- Bài tập sáng tạo: là bài tập mà giả thiết không có thông tin đầy đủ liên quan đến quá trình vật lý Có những đại lượng vật lý được ẩn giấu; điều kiện bài toán không chứa đựng chỉ dẫn trực tiếp hoặc gián tiếp về angôrit giải hay kiến thức vật lý cần

sử dụng Loại bài tập này dùng để bồi dưỡng các phẩm chất của tư duy sáng tạo: tính linh

hoạt, mềm dẻo, độc đáo, nhạy cảm Tính chất sáng tạo thể hiện ở chỗ không có angôrit cho việc giải bài tập, đề bài che giấu dữ kiện khiến người giải liên hệ tới một angôrit đã có

Việc phân chia này mang tính tương đối bởi “cái mới” có tính tương đối phụ thuộc vào đối tượng giải bài tập và vào thời điểm sử dụng

II.1.3.Các dấu hiệu nhận biết bài tập sáng tạo:

Dấu hiệu 1: Bài tập có nhiều cách giải

Dấu hiệu 2: Bài tập có hình thức tương tự, nhưng nội dung biến đổi: đây là những

bài tập có nhiều hơn một câu hỏi Ở câu hỏi thứ nhất là một bài tập luyện tập, các câu hỏi tiếp theo có hình thức tương tự, nếu vẫn áp dụng phương pháp giải trên sẽ dẫn đến bế tắc

vì nội dung câu hỏi đã có sự thay đổi về chất

Dấu hiệu 3: Bài tập thí nghiệm Bài tập thí nghiệm định tính về vật lý gồm các bài

tập thiết kế phương án thí nghiệm theo một mục đích cho trước và bài tập thiết kế dụng cụ dựa trên một nguyên tắc vật lý nào đó Bài tập thí nghiệm định lượng gồm các bài tập đo đạc đại lượng vật lý, minh họa lại quy luật vật lý bằng thực nghiệm

Dấu hiệu 4: Bài tập cho thiếu hoặc thừa dữ kiện Đây là bài tập có ý nghĩa rất lớn về

mặt giáo dưỡng, giáo dục kỹ thuật tổng hợp và giáo dục ý thức tiết kiệm chống lãng phí, song nó còn có tác dụng lớn về bồi dưỡng tư duy sáng tạo Trong bài toán này tất cả các dữ kiện trực tiếp để giải đều thiếu, người giải phải tự tìm bằng quan sát, thống kê số liệu thực

tế, tra cứu Lập kế hoạch thu thập dữ liệu, triển khai thực hiện kế hoạch là công việc sáng tạo gần như là một công trình nghiên cứu khoa học nhỏ

Dấu hiệu 5: Bài tập nghịch lý, ngụy biện Đây là những bài tập mà trong đề bài chứa

đựng một sự ngụy biện nên đã dẫn đến nghịch lý: kết luận rút ra mâu thuẫn với thực tiễn hoặc mâu thuẫn với với những nguyên tắc, định luật vật lý đã biết

Dấu hiệu 6: Bài toán “hộp đen”

II.2.Thực trạng của vấn đề nghiên cứu:

Kinh nghiệm cho thấy bài tập sáng tạo gây cho học sinh nhiều hứng thú Việc thực hiện thành công những bài tập đó, đặc biệt là bài tập thí nghiệm vật lý mà kết quả xác

nhận điều lý thuyết tiên đoán, gây cho học sinh cảm giác hài lòng sung sướng Giải bài tập sáng tạo mà học sinh tự lực thực hiện thật sự đã tích cực hóa hoạt động nhận thức của chính bản thân học sinh

II.3.Nội dung nghiên cứu :

Dạng 1: Bài tập có nhiều cách giải

Ví dụ 1: ( bài 6 trang 17 _SGK Vật lý 10 Nâng cao) Một ô tô chạy trên đường thẳng Trên nửa đầu của đường đi, ô tô chạy với vận tốc không đổi, bằng 50 km/h Trên quãng đường còn lại, ô tô chạy với vận tốc không đổi bằng 60 km/h Tính tốc độ trung bình của ô

tô trên cả quãng đường?

Bài giải

Cách 1: dùng phép tính

Tốc độ trung bình:

1 2

( / ) 11

v v

s s

s s

v v





Cách 2: dùng đồ thị

Khi đó : 50 t1 = 60 t2 ( cùng quãng đường) và t1 + t2 = t

Suy ra : t1= 6t/11 và t2 = 5t/11

Vậy tốc độ trung bình của ô tô là:

1 2

54, 5 / 11

t t

t



Ví dụ 2: (Bài 4 – trang 24 SGK Vật Lý 10 nâng cao) Một chất điểm chuyển động trên trục Ox với gia tốc không đổi a = 4 m/s 2 và vận tốc đầu v 0 = - 10 m/s

a) Sau bao lâu thì chất điểm dừng lại?

b) Tiếp sau đó chất điểm chuyển động như thế nào?

c) Lúc t = 5s nó có vận tốc là bao nhiêu?

Bài giải

Cách 1: Dùng phép tính

Phương trình vận tốc: vt = v0 + at = -10 + 4t ( m/s2)

a) Khi chất điểm dừng lại : vt = 0 Suy ra : t = 2,5 s

b) Sau đó : vt > 0 và a > 0 nên vật chuyển động nhanh dần đều

c) Lúc t = 5 s vận tốc của vật là: vt = -10 + 4x5 = 10 m/s

Cách 2: Dùng đồ thị

Dựa vào đồ thị ta thấy :

a) Hệ số góc của đường thẳng : tanα = a = v

t

Suy ra : t = /v/ : a = 10 : 4 = 2,5 s

b) Sau đó v.a > 0 nên chuyển động nhanh dần đều

c) Tương tự, v’ = (t’ – t) a = ( 5 – 2.5) 4 = 10 m/s

Nhận xét: Các bài toán này có nhiều cách giải Ở đây người viết xin giới thiệu 2 cách đơn giản Để phát huy tư duy sáng tạo giáo viên có thể gợi ý cho học sinh tìm thêm cách khác ( nhất là học sinh lớp chuyên Lý, Toán)

Dạng 2: Bài tập có hình thức tương tự, nhưng nội dung biến đổi

Ví dụ 1: Có hai ô tô nhau ở ngã tư Ô tô thứ nhất có tốc độ 30 km/h; ô tô thứ hai có tốc độ 40 km/h Tìm khoảng cách hai ô tô sau 2 giờ kể từ lúc gặp nhau ở ngã tư Nếu:

a) Hai ô tô đi cùng chiều

b) Hai ô tô đi ngược chiều nhau

c) Nếu hai ô tô đi theo hai hướng vuông góc nhau

d) Tổng quát: hai ô tô đi theo hướng hợp nhau một góc α

Bài giải

Vận tốc của ô tô thứ nhất đối với ô tô thứ hai:

v    12 v1/d v d/ 2 v1/d v2/d

a)Khi hai ô tô đi cùng chiều: chọn chiều dương Ox

là chiều chuyển động của hai

ô tô Ta có:

v12x = v1/d - v2/d = 30 -40 = -10 km/h.( giải thích dấu – cho học sinh) Khoảng cách hai ô tô khi đó là:

L12 = /v12x/ t = 10x2 = 20 km b) Khi hai ô tô đi ngược chiều: chọn chiều dương Ox

là chiều chuyển động của ô

tô thứ nhất Ta có:

v12x = v1/d - ( - v2/d ) = 30 – (- 40) = 70 km/h

Khoảng cách hai ô tô khi đó là:

L12 = /v12x/ t = 70x2 = 140 km

c) Khi hai ô tô đi theo phương vuông góc Ta có:

v  v v = 2 2

30  40 =50 km/h Khoảng cách hai ô tô khi đó là:

L12 = v12 t = 50x2 = 100 km

e) Giáo viên có thể gợi ý cho học sinh các lớp chuyên Toán, Lý

Ví dụ 2:( bài 4 – trang 32 –SGK Vật lý 10 nâng cao) Hai viên bi sắt được thả rơi từ cùng một độ cao cách nhau một khoảng thời gian 0,5 s Tính khoảng cách giữa hai viên bi sau khi:

a) Bi thứ nhất rơi được 1s

b) Bi thứ hai rơi được 1 s

Bài giải Chọn chiều dương Oy



hướng thẳng đứng từ trên xuống

Như vậy: v01y = v02y = 0

a1y = a2y = g a) Chọn gốc thời gian lúc bi thứ nhất rơi Như vậy: t01 = 0; t02 = 0,5

Phương trình chuyển động của hai bi:

2 1

1 2

y  gt và 2

1

2

y  g tt

Khoảng cách hai bi khi t = 1:

l = / y1 – y2/ = 1 2

/ 10.1

10(1 0, 5) /

b) Chọn gốc thời gian lúc bi thứ hai rơi Như vậy: t01 = -0,5; t02 = 0

Phương trình chuyển động của hai bi:

2

1

2

y  g tt và 2

2

1 2

y  gt

Khoảng cách hai bi khi t = 1:

l = / y1 – y2/ = 1 2

/ 10.(1 ( 0, 5))

10.1 /

Dạng 3:Bài tập thí nghiệm

Ví dụ1 : Giả sử có một bạn đang đang đứng nhìn những giọt nước rơi xuống từ mái hiên Trong tay bạn này chỉ có một đồng hồ, em hãy giúp bạn xác định chiều cao của mái hiên

Bài giải

Phương án 1: Dùng đồng hồ xác định thời gian rơi t của 1giọt nước mưa từ lúc rời mái hiên cho đến khi chạm đất Suy ra độ cao h của mái hiên:

2

1

2

h gt

Phương án 2: Dùng đồng hồ xác định thời gian rơi t của n giọt nước mưa từ lúc rời mái hiên cho đến khi chạm đất Suy ra độ cao h của mái hiên:

Ví dụ 2: Bạn đổ thật đầy nước vào một chiếc ly Lấy một vài cái đinh nhỏ Bạn thử đoán xem liệu chúng ta có thể cho bao nhiêu chiếc đinh vào ly/

Dạng 5: Bài tập nghịch lý, ngụy biện

Ví dụ: (Vật lý và Tuổi trẻ- số 75- tháng 11 – 2009)

Asin( lực sĩ trong thần thoại Hy lạp) cố gắng đuổi kịp con rùa Khoảng cách ban đầu là L

= 10 km Asin vượt qua quãng đường này trong thời gian t 1 , nhưng con rùa cũng kịp bò một khoảng bằng x 1 Khi Asin vượt qua đoạn x 1 trên thì con rùa lại bò được khoảng x 2 và

cứ tiếp tục như vậy Trọng tài cuộc đua là Zenon ( một nhà toán học) chỉ kịp đo được quãng đường x 3 = 8 cm, và thời gian t 8 = 1,28.10 -7 s Hỏi sau bao lâu tính từ khi xuất phát Asin đuổi kịp con rùa Xem Asin và rùa chuyển động trên cùng một đường thẳng và vận tốc của cà hai là không đổi

2

1

( ) 2

t

h g

n



Bài giải Bài toán thoạt nghe chừng rất dễ, vì vận tốc người chạy bộ khoảng chừng vài km/h còn rùa thì rất chậm! Như vậy chừng vài giờ đồng hồ Asin sẽ đuổi kịp rùa

Gọi vận tốc của Asin và rùa lần lượt là v và u, ta có:

t1 L x1 u t.1 u L

2 1

t x u t L

Tương tự ta có:

Theo bài: x3 = 0,08 m và t8 = 1,28.10-7s nên thay vào công thức tn và xn ta tìm được : u = 0,002 m/s ; v = 0,1 m/s (!)

Thời gian để Asin đuổi kịp rùa là:

t = L/ (v – u) = 10000/ ( 0,1 – 0,002) = 50.105/49 s ≈ 28 giờ 20 phút 41giây (!)

II.4.Một số bài tập tham khảo:

Bài 1: Một người cao hay người thấp nhảy cao hơn? ( Độ chênh lệch khối tâm trước và sau khi nhảy của ai lớn hơn?)

Bài 2: Bạn hãy ước lượng độ cao lớn nhất của một tòa nhà mà ta có thể xây là bao nhiêu? Bài 3: Làm thế nào có thể xác định được khối lượng riêng của một chất lỏng nếu trong tay bạn chỉ có một bình chia độ làm bằng thủy tinh có vạch chia?

Bài 4: Tại sao trên các đường dây điện cao thế , người ta phải gắn vào dây một số quả tạ nặng?

Bài 5: Hành khách A đứng trên toa tàu, nhìn qua cửa sổ thấy hành khách B ở toa tàu bên cạnh Cả hai tàu đang đỗ trên hai đường ray song song Đột nhiên A thấy B chuyển động

về phía sau Hãy đề xuất tất cả các phương án có thể xảy ra đối với quá trình chuyển động của A và B