- Làm được thí nghiệm, đọc chính xác các số liệu thí nghiệm, thực hiện tính toán và rút ra được kết luận về mối quan hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng lò xo.. SƠ ĐỒ TIẾN TRÌNH XÂY DỰN
Trang 1Họ và tên: Vi Biên Cương
Lớp: Cao học Lý luận và phương pháp dạy học Vật lí K7
Trường: Đại học Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà nội
THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI:
“LỰC ĐÀN HỒI” THEO PHƯƠNG PHÁP GÓC
I MỤC TIÊU DẠY HỌC:
1.1 Kiến thức:
+ Mục tiêu trong khi học:
- Đề xuất phương án thí nghiệm để tìm độ cứng k của lò xo
- Làm được thí nghiệm, đọc chính xác các số liệu thí nghiệm, thực hiện tính toán và rút ra được kết luận về mối quan hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng lò xo
+Mục tiêu sau khi học:
- Phát biểu chính xác các khái niệm: Biến dạng đàn hồi, lực đàn hồi
- Hiểu rõ các đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo và dây căng, biểu diễn được các lực đó trên hình vẽ
- Viết được biểu thức định luật Húc, nêu ý nghĩa các đại lượng trong định luật
1.2 Kĩ năng:
- Tiến hành thí nghiệm để xây dựng định luật
- Quan sát thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm
- Vận dụng định luật Húc giải một số bài tập liên quan
1.3 Tình cảm, thái độ:
- Thận trọng khi xem xét giới hạn đo của dụng cụ trước khi sử dụng
- Hình thành phương pháp làm việc hợp tác theo nhóm
- Rèn luyện tính tích cực, tự lực, thái độ trung thực khi làm việc
II KIẾN THỨC CẦN XÂY DỰNG VÀ CÁC CÂU HỎI ĐỀ XUẤT VẤN ĐỀ
* Kiến thức cần xây dựng: Định luật Húc
* Câu hỏi đề xuất vấn đề: Với một lò xo xác định thì lực đàn hồi và độ biến dạng có
mối liên hệ như thế nào?
Trang 2Kết luận: Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng
của lò xo
III CHUẨN BỊ:
3.1.Giáo viên: Giá đỡ, lò xo, bộ gia trọng, bút đánh dấu, thước.
3.2 Học sinh ôn lại: - Ôn tập các kiến thức lực đàn hồi ở THCS
IV SƠ ĐỒ TIẾN TRÌNH XÂY DỰNG ĐƠN VỊ KIẾN THỨC
Sơ đồ tiến trình xây dựng đơn vị kiến thức: Mối liên hệ giữa lực đàn hồi và độ biến
dạng của lò xo:
Với một lò xo xác định thì lực đàn hồi và độ biến dạng có mối liên
hệ như thế nào?
+Phương án 1: Làm thí nghiệm: Với một lò xo xác định, thay đổi thể tích quả gia trọng, xác định độ biến dạng lò xo tương ứng.
- Khi khối lượng của quả gia trọng thay đổi thì độ biến dạng của lò xo thay đổi.
Kết quả thí nghiệm:
Lần TNF = P (N)Độ dài l (mm)Độ dãn Δl (mm)10,0245020,12854030,23247940,33661 2150,440516060,5446201 +Nhận xét:
Trang 3V NHIỆM VỤ, PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC CHO CÁC GÓC.
5.1 Các góc học tập
2.Góc quan sát (6 phút)
- Quan sát giáo viên làm thí nghiệm với
bộ thí nghiệm như hình vẽ, với lò xo xác
định
Nhiệm vụ:
- HS quan sát, ghi kết quả
- Tìm công thức toán học biểu diễn mối
liên hệ giữa F đh và ∆l?
Dụng cụ : Lò xo, bộ gia trọng, bút đánh
dấu, giá đỡ và thước đo
1 Góc trải nghiệm (6p)
- Với các dụng cụ: Giá đỡ nằm ngay, lò
xo, lực kế, bút đánh dấu, thước
Nhiệm vụ:
- Thiết kế mô hình thí nghiệm khảo sát mối liên hệ giữa F đh và ∆l của 1 lò xo xác định
- Làm thí nghiệm: khảo sát sự phụ thuộc của F đh và ∆l Thay đổi F đh và đo ∆l
tương ứng?
3.Góc phân tích (6p)
Nhiệm vụ:
Cho bảng số liệu sau:
4 Góc áp dụng(6p) Nhiệm vụ:
- Học sinh đọc bảng trợ giúp (Chỉ áp dụng
Lò xo xác định
l
F đh
∆ = const
Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo
Trang 4TN
F (N) Độ
dài l (mm)
Độ dãn Δl (mm)
l
F đh
∆
3 0,2 244 39
6 0,5 303 98
- Dựa vào bảng số liệu biểu diễn mối quan
hệ giữa F đh và ∆l trên hệ trục tọa độ? Từ
đó rút ra dạng toán học của mối quan hệ
đó?
* Tài liệu cho góc phân tích: Giấy kẻ ô,
dạng đồ thị của một số hàm: y=a.x, y=a/x,
…
với góc xuất phát)
- Vận dụng giải thích hoạt động của cái lực kế, cân lò xo
*Tài liệu: Tranh ảnh (mô hình) lực kế, cân
lò xo
- Bảng trợ giúp: * Lực đàn hồi xuất hiện
ở cả hai đầu lò xo và tác dụng vào các vật làm nó biến dạng Khi bị dãn, lực đàn hồi của lò xo hướng vào trong lò xo, còn khi
bị nén, lực đàn hồi của lò xo hướng ra ngoài
* Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực dàn hồi của lò xo tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo
Trong đó : k: độ cứng (hay hệ
số đàn hồi) của lò xo
: độ biến dạng (độ giãn hoặc
độ nén) của lò xo
5.2 Mục tiêu của từng góc học tập.
a Góc trải nghiệm.
- Thiết kế được phương án thí nghiệm để tìm mối liên hệ giữa F đh và ∆l dưới sự hướng dẫn của Giáo viên (nếu cần)
- Tìm được mối liên hệ định tính giữa F đh và ∆l: Lò xo xác định
l
F đh
∆ = const
b Góc quan sát.
- Nêu được mục đích thí nghiệm và tác dụng của từng dụng cụ thí nghiệm.
- Quan sát thí nghiệm, đọc và ghi số liệu F đh và ∆l
- Suy ra định luật Húc
c Góc phân tích
- HS biểu diễn mối quan hệ giữa F đh và ∆l trên hệ trục tọa độ
- Nhận dạng đồ thị giống dạng toán học: y=a.x ( a = const)
Trang 5d Góc áp dụng:
- Giải thích hoạt động của cái cân lực kế, cân lò xo, cho biết ý nghĩa của giới hạn đo nhỏ nhất, lớn nhất
- Rèn luyện tư duy logic cho HS
VI PHIẾU HỌC TẬP CHO CÁC GÓC
6.1 Phiếu 1 (góc trải nghiệm)
Câu 1: Các sơ đồ mô hình thí nghiệm có tính khả thi để khảo sát mối liên hệ F đh và ∆l
? Lý giải các mô hình?
………
……… Câu 2: Mục đích thí nghiệm, cách tiến hành? Những lưu ý khi làm thí nghiệm?
………
……… Câu 3: Bảng số liệu kết quả thí nghiêm?
………
………
6.2 Phiếu số 2 (góc quan sát)
Câu 1: Nêu tác dụng của từng dụng cụ? Ghi kết quả thí nghiệm vào bảng, tính
l
F đh
∆ ứng
với mỗi lần đo?
Lần
TN
F = P (N) Độ dài l (mm) Độ dãn Δl
F đh
∆
1
2
3
4
5
6
Câu 2: Định luật được viết như thế nào?
………
……… Câu 3: Nhận xét về sai số trong thí nghiệm? Nêu phương án cải tiến TN để có kết quả chính xác hơn?
Trang 66.3 Phiếu số 3(Góc phân tích)
Câu 1: Dựa vào bảng số liệu F đh và ∆l thay đổi như thế nào? Tính và so sánh
1
1
l
F đh
∆ ,
2
2
l
F đh
∆ , 3
3
l
F đh
∆ với cùng 1 lò xo?
………
……… Câu 2: Mỗi điểm trên đồ thị có ý nghĩa gì? Viết dạng toán học về mối liên hệ F đh và
l
∆ ?
………
………
6.4 Phiếu số 4( góc áp dụng)
Câu 1: Nêu cấu tạo chính của lực kế, cân lò xo? Cách sử dụng?
………
……… Câu 2: Cho biết ý nghĩa của giới hạn đo nhỏ nhất, lớn nhất của lực kế, cân lò xo?
………
………
VII TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CỤ THỂ:
7.1.Đặt vấn đề: Với một lò xo xác định thì lực đàn hồi và độ biến dạng có mối liên hệ
như thế nào?
GV: Tổ chức lớp hoạt động nhóm để tìm ra phương án giải quyết vấn đề
Các nhóm thảo luận trước lớp và thống nhất phương án khả thi
+Phương án: Làm thí nghiệm
GV: Để giải quyết vấn đề của bài theo phương án trên chúng ta sẽ phải thực hiện 4 nhiệm vụ học tập theo 4 góc :
1 Làm thí nghiệm
2 Quan sát thí nghiệm
3 Phân tích
4 ứng dụng
Trang 77.2 Hướng dẫn HS chọn góc: HS tự chọn các góc học tập cho mình (Như vậy lớp sẽ
có 4 nhóm cùng thực hiện 1 nhiệm vụ của bài học sau khi hoàn thành 4 góc)
Góc trải nghiệm: Để khảo sát mối liên hệ F đh và ∆l chúng ta cần các dụng cụ nào? Bố trí thí nghiệm như thế nào?
Góc quan sát: Quan sát GV làm thí nghiệm, thu thập, sử lý số liệu để rút ra mối liên
hệ F đh và ∆l
Góc phân tích: Liệu có thể tìm biểu thức mối quan hệ F đh và ∆l khi biết bảng số liệu
về sự thay đổi độ biến dạng lò xo khi lực tác dụng thay đổi, ứng với 1 lò xo xác định?
Góc áp dụng: Giải thích hoạt động của cái cân lực kế, cân lò xo, cho biết ý nghĩa của
giới hạn đo nhỏ nhất, lớn nhất
7.3 Nội dung.
a Góc trải nghiệm
GV tổ chức HS làm việc theo
nhóm nhỏ:(khoảng 3-4 HS) mỗi
nhóm có 1 nhóm trưởng, 1 thư ký
GV hướng dẫn HS thực hiện
nhiệm vụ của góc bằng các câu
hỏi:
- Muốn thay đổi lực đàn hồi của
lò xo phải làm gì? Muốn đo độ
biến dạng của lò xo ta cần dụng cụ
nào?
- Hãy nêu mục đích thí nghiệm và
cách tiến hành thí nghiệm?
- Trong khi làm thí nghiệm cần
chú ý điều gì?
- Từ bảng số liệu thu được, muốn
biết mối quan hệ giữa F đh và ∆l ta
dùng kiến thức toán học nào?
GV: Hướng dẫn HS chuyển góc:
Giải thích các kết quả thí nghiệm
bằng lý thuyết nào?
HS đọc kỹ nhiệm vụ của góc
Các thành viên trong nhóm thảo luận nhóm dưới
sự hướng dẫn của GV để hoàn thành nhiệm vụ của góc
Làm thí nghiệm: Với lò xo xác định, thay đổi F đh
đo ∆l tương ứng
Các nhóm nhỏ thống nhất ý kiến để:
- Hoàn thành phiếu học tập
HS chuyển sang góc áp dụng.
Trang 8b Góc áp dụng:
GV: Hướng dẫn học sinh quan sát mô hình
lực kế, cân lò xo Gợi ý học sinh giải thích ý
nghĩa của giới hạn đo nhỏ nhất, lớn nhất của
lực kế, cân lò xo
GV: Hướng dẫn HS chuyển góc phân tích:
Mối liên hệ giữa P,V được biểu diễn bằng
biểu thức toán học nào?
HS đọc kỹ nhiệm vụ của góc
HS nêu cấu tạo chính của lực kế, cân lò
xo Nêu nguyên tắc hoạt động?
- Nêu ý nghĩa của giới hạn đo nhỏ nhất, lớn nhất của lực kế, cân lò xo
HS hoàn thành phiếu học tập
HS chuyển sang góc Phân tích
c Góc phân tích:
GV: Hướng dẫn HS hoàn thành nhiệm
vụ của góc phân tích:
- Chọn hệ trục tọa độ F và ∆l, biểu điễn
từng cặp trên đồ thị?
- Viết dạng toán học của đồ thị trên?
- Tính và so sánh
1
1
l
F đh
∆ , 2
2
l
F đh
∆ , 3
3
l
F đh
∆
GV Hướng dẫn HS di chuyển góc:
Kết luận trên có đúng với thực nghiệm
không?Có thể kiểm nghiệm như thế nào?
HS đọc kỹ nhiệm vụ của góc
HS làm việc cá nhân rồi thảo luận trong nhóm để thống nhất kết luận cuối cùng
Từ đồ thị HS rút ra được kết luận: với 1 lò
xo xác định thì
- F đh tăng thì ∆l tăng
- F đh giảm thì ∆l giảm
- Dạng toán học của đồ thị: y=a.x -Với 1 lò xo xác định thì:
l
F đh
∆ = const
HS hoàn thành phiếu học tập và chuyển sang góc quan sát
Trang 9d Góc quan sát:
GV yêu cầu HS nêu mục đích thí
nghiệm, tác dụng của từng dụng cụ thí
nghiệm?
GV làm thí nghiệm
Hướng dẫn HS thảo luận nhóm và đưa
ra kết luận
Từ bảng phân tích kết quả số liệu thí
nghiệm, tại sao tích PV trong các lần đo
lại chỉ sấp xỉ bằng nhau? Nêu phương
án khắc phục?
GV: nhận xét câu trả lời Về cơ sở khoa
học đúng đắn của định luật thì phải dựa
trên nhiều thí nghiệm khác tinh vi hơn
HS đọc kỹ nhiệm vụ của góc
Các HS quan sát chiều dài l của lò xo khi thêm quả gia trọng
1 HS đọc và ghi kết quả lên bảng
- HS làm việc cá nhân : xử lý bảng số liệu
- Thảo luận trong nhóm thống nhất ý kiến rồi hoàn thành phiếu học tập
- Kết quả thí nghiệm:
Lần TN
F =
P (N)
Độ dài l (mm)
Độ dãn Δl (mm)
l
F đh
∆
3 0,2 324 79
4 0,3 366 121 5 0,4 405 160 5 0,5 446 201 +Nhận xét:
6
6
l
F đh
∆ ≈ l22
F đh
∆ ≈ 33 44 l55
F l
F l
F đh đh đh
∆
≈
∆
≈
∆
Nếu bỏ qua sai số thì:
6
6
l
F đh
∆ = l22
F đh
∆ = 33 44 l55
F l
F l
F đh đh đh
∆
=
∆
=
Dự đoán câu trả lời: Sai số có thể do:
+ đọc kết quả trên các dụng cụ Khắc phục:
+ Dùng thước đo chiều cao có thanh chia chính xác
+Thí nghiệm tiến hành thật chậm, khoảng cách giữa các lần thí nghiệm xa nhau, đo
Trang 10đã được công bố và thừa nhận trong hơn
2 thế kỷ qua, sai số trên có thể chấp
nhận được
GV: - Nhận xét, gọi tên định luật
- Yêu cầu HS phát biểu thành lời
định luật vừa thu được
nhiều lần rồi lấy trung bình cho mỗi lần đo…
Một HS phát biểu, các HS khác bổ sung:
“Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi của lò
xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo
l k
F đh = ∆ ”
VIII THẢO LUẬN (3P):
Vấn đề “Với một lò xo xác định thì lực đàn hồi và độ biến dạng có mối liên hệ như thế nào?”
GV: - Yêu cầu các nhóm báo cáo kết quả của nhóm mình sau khi hoàn thành cả 4 góc học tập
-Hướng dẫn cả lớp thảo luận kết quả vừa báo cáo
- GV thu lại phiếu học tập của các nhóm, nhận xét kết quả học tập của từng nhóm, tổng kết lại kiến thức vừa học
HS: - Các nhóm cử đại diện báo cáo kết quả học tập
- Thảo luận trước lớp, lắng nghe nhận xét của GV
- Hợp thức hóa lại các kiến thức
CÂU HỎI KIỂM TRA:
Một lò xo có chiều dài tự nhiên là l0 = 27 cm, được treo thẳng đứng Khi treo vào lò
xo một vật có trọng lượng P1 = 5 N thì lò xo dài l1 = 44 cm Khi treo một vật khác có trọng lượng P2 chưa biết, lò xò dài 35 cm Hỏi độ cứng của lò xo và trọng lượng chưa biết
THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC THEO TRẠM
Bài “Lực đàn hồi”
Trang 111 Khái niệm về lực đàn hồi Phát biểu đươc khái niệm lực đàn hồi
động của lực kế
Trạm 1: Khái niệm về lực đàn hồi (5 phút)
Yêu cầu: làm cá nhân
1 Nghiên cứu sách giáo khoa phát biển khái niệm về lực đàn hồi
2 Kể tên các một số vật, dụng cụ có thể xuất hiện lực đàn hồi rồi điền vào bảng sau.
Trạm 2: Lực đàn hồi của lò xo (6 phút)
Yêu cầu: Làm theo nhóm hoặc theo cặp
Lựa chọn một trong hai nhiệm vụ sau:
2A Thí nghiệm với lò xo thẳng đứng
Dụng cụ: Lò xo, bộ gia trọng, bút đánh dấu, giá đỡ và thước đo
Nhiệm vụ:
- Thiết kế mô hình thí nghiệm khảo sát mối liên hệ giữa F đh và ∆l của 1 lò xo xác định
- Làm thí nghiệm: khảo sát sự phụ thuộc của F đh và ∆l Thay đổi F đh và đo ∆l tương ứng?
Trang 122B Thí nghiệm với lò xo nằm ngang
- Với các dụng cụ: Giá đỡ nằm ngay, lò xo, lực kế, bút đánh dấu, thước
Nhiệm vụ:
- Thiết kế mô hình thí nghiệm khảo sát mối liên hệ giữa F đh và ∆l của 1 lò xo xác định
- Làm thí nghiệm: khảo sát sự phụ thuộc của F đh và ∆l Thay đổi F đh và đo ∆l tương ứng?
Trạm 3: Lực căng của dây (5 phút)
Yêu cầu: làm cá nhân
1 Nghiên cứu sách giáo khoa phát biển phương, chiều, độ lớn, điểm đặt của lực căng dây
2 Trường hợp dây vắt qua ròng rọc thì lực căng dây có phương như thế nào?
Trạm 4: Lực kế (5 phút)
Yêu cầu: Làm theo nhóm hoặc theo cặp
Dụng cụ