Xây dựng tài liệu hướng dẫn học sinh tự học chương các định luật bảo toàn vật lí lớp 10

ĐẠI HỌC QUÔC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN THỊ HOA HƯỜNG XÂY DỰNG TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN HỌC SINH TỰ HỌC CHƯƠNG "CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN" VẬT LÍ LỚP 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ HÀ NỘI - 2014 ĐẠI HỌC QUÔC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN THỊ HOA HƯỜNG XÂY DỰNG TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN HỌC SINH TỰ HỌC CHƯƠNG "CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN" VẬT LÍ LỚP 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC ( BỘ MƠN VẬT LÍ) Mã số: 60.14.01.11 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐINH VĂN DŨNG HÀ NỘI - 2014 LỜI CẢM ƠN Luận văn tơi hồn thành Trường Đại học Giáo Dục - Đại học Quốc gia Hà Nội Để hoàn thành luận văn này, xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, Cán quản lý thầy cô giáo Trường Đại học Giáo Dục - Đại học Quốc gia Hà Nội tham gia giảng dạy tạo điều kiện để tơi hồn thành khóa học Đặc biệt tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đinh Văn Dũng tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn đồng chí Ban giám hiệu, thầy giáo em học sinh trường THPT Hai Bà Trưng - Thạch Thất- Hà Nội, tạo điều kiện tinh thần vật chất cho tơi q trình hoàn thành luận văn Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè người thân tận tình giúp đỡ, động viên tơi hồn thành khố học luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng song chắn luận văn nhiều thiếu sót, tơi mong nhận bảo đóng góp ý kiến bổ sung thầy cô giáo bạn đồng nghiệp để luận văn hồn thiện có ý nghĩa thực tế Xin trân trọng cảm ơn ! Hà Nội, ngày 18 tháng 11 năm 2014 Học viên Nguyễn Thị Hoa Hường i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh LG Lời giải NXB Nhà xuất SGK Sách giáo khoa TB Trung bình TL Trả lời THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm YC Yêu cầu i i MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn i Danh mục viết tắt ii Mục lục iii Danh mục bảng biểu vi Danh mục sơ đồ .vii MỞ ĐẦU Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Bản chất hoạt động dạy học 1.2 Quan điểm đổi phương pháp dạy học .7 1.2.1 Phương hướng chiến lược đổi phương pháp dạy học 1.2.2 Phương pháp dạy học tích cực 1.3 Tự học 1.3.1 Khái niệm tự học 1.3.2 Quan điểm tự học nhà trường phổ thơng 10 1.3.3 Các hình thức tự học 10 1.3.4 Vai trò tự học 14 1.3.5 Chu trình tự học học sinh 15 1.3.6 Các kĩ tự học cần rèn luyện học sinh 16 1.4 Tài liệu hướng dẫn tự học 17 1.5 Tổ chức hướng dẫn tự học 18 1.5.1 Hướng dẫn tự học giáo viên 18 1.5.2 Hoạt động tự học học sinh 18 1.5.3 Nguyên tắc tổ chức hướng dẫn học sinh tự học 19 1.6 Thực tiễn hoạt động tự học Vật lí học sinh việc hướng dẫn học sinh tự học giáo viên trường THPT 19 1.6.1 Mục đích việc điều tra 19 1.6.2 Phương pháp điều tra .19 1.6.3 Kết việc điều tra 20 Kết luận Chương 24 iii Chương 2: XÂY DỰNG TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN HỌC SINH TỰ HỌC 25 2.1 Đặc điểm chương "Các định luật bảo toàn" 25 2.2 Các kiến thức chương 25 2.2.1 Các khái niệm 25 2.2.2 Các đại lượng 26 2.2.3 Các định luật 27 2.2.4 Các định lí 27 2.3 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương " Các định luật bảo toàn" 28 2.4 Cấu trúc tài liệu hướng dẫn tự học cho nội dung chương "Các định luật bảo tồn" Vật Lí 10 29 2.5 Nội dung tài liệu hướng dẫn học sinh tự học chương"Các định luật bảo tồn" Vật lí 10 29 2.5.1 Tài liệu hướng dẫn học sinh tự học 23: ĐỘNG LƯỢNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG .29 2.5.2 Tài liệu hướng dẫn học sinh tự học 24: CÔNG VÀ CÔNG SUẤT 39 2.5.3 Tài liệu hướng dẫn học sinh tự học 25: ĐỘNG NĂNG 46 2.5.4 Tài liệu hướng dẫn học sinh tự học 26: THẾ NĂNG 53 2.5.5 Tài liệu hướng dẫn học sinh tự học 27: CƠ NĂNG 61 Kết luận Chương 69 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 70 3.1 Mục đích thực nghiệm 70 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm 70 3.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 70 3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 70 3.5 Tiến trình thực nghiệm sư phạm 71 3.6 Kết thực nghiệm sư phạm 71 3.6.1 Cơ sở để đánh giá kết thực nghiệm sư phạm .71 3.6.2 Đánh giá định tính kết thực nghiệm sư phạm .72 3.7 Kết thực nghiệm sư phạm 73 3.7.1 Thống kê kết kiểm tra 10 phút chương "Các định luật bảo toàn) 73 iv 3.7.2 So sánh kết kiểm tra 10 phút hai lớp thực nghiệm đối chứng 78 3.8 Kiểm tra, đánh giá chất lượng kiến thức học sinh sau học xong chương" Các định luật bảo toàn" 79 3.8.1 Mục đích kiểm tra 79 3.8.2 Ma trận đề kiểm tra 79 3.8.3 Đề kiểm tra 45 phút chương" Các định luật bảo toàn" 79 3.8.4 Xử lí kết kiểm tra 45 phút phương pháp thống kê toán học 86 Kết luận Chương 90 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 91 Kết luận 91 Khuyến nghị 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO .93 PHỤ LỤC 95 v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 2.1 Nội dung hướng dẫn tự học 30 Bảng 2.2 Nội dung hướng dẫn tự học 40 Bảng 2.3 Nội dung hướng dẫn tự học 47 Bảng 2.4 Nội dung hướng dẫn tự học Bài 26: Thế 54 Bảng 2.5 Nội dung hướng dẫn tự học Bài 27: Cơ 62 Bảng 3.1 Thống kê kết kiểm tra 10 phút 73 Bảng 3.2 Thống kê kết kiểm tra 10 phút 74 Bảng 3.3 Thống kê kết kiểm tra 10 phút 75 Bảng 3.4 Thống kê kết kiểm tra 10 phút 76 Bảng 3.5 Thống kê kết kiểm tra 10 phút 77 Bảng 3.6 Bảng tổng hợp kết kiểm tra 10 phút hai lớp thực nghiệm đối chứng 78 Bảng 3.7 Ma trận đề kiểm tra 45 phút chương" Các định luật bảo toàn" 79 Bảng 3.8 Đáp án kiểm tra 45 phút 85 Bảng 3.9 Thống kê điểm kiểm tra 45 phút .86 Bảng 3.10 Xử lí kết để tính tham số 87 Bảng 3.11 Tổng hợp tham số x , S2, S, V .87 Bảng 3.12 Tính tần suất i tần suất luỹ tích hội tụ lùi   i vi i 88 DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ Trang Sơ đồ 2.1 Cấu trúc nội dung chương "Các định luật bảo toàn" 28 Sơ đồ 3.1 Đồ thị đường phân bố tần suất .89 Sơ đồ 3.2 Đồ thị đường phân bố tần số luỹ tích ( hội tụ lùi ) .89 vii MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Với tốc độ phát triển khoa học công nghệ ngày cao, địi hỏi người ln tự trau dồi, bổ sung kiến thức để ngày hoàn thiện thân, nhu cầu tự học trở thành yếu tố tất yếu cá nhân Hiện toàn ngành giáo dục thực trình đổi nội dung phương pháp giảng dạy nhằm đáp ứng nhu cầu ngày cao xã hội Như vậy, việc giảng dạy Vật lí trường phổ thơng cần có đổi để thay đổi truyền thụ từ người giáo viên học sinh(HS) nhận kiến thức cách chiều Dạy học môn khoa học nhà trường không đơn giúp cho HS có số kiến thức cụ thể Điều quan trọng hết trình dạy học tri thức cụ thể rèn luyện cho HS tiềm lực để trường HS tiếp tục tự học tập, có khả nghiên cứu, tìm tịi, sáng tạo, giải vấn đề, đáp ứng đòi hỏi đa dạng hoạt động thực tiễn không ngừng phát triển Việc nắm vững kiến thức Vật Lí trường phổ thơng không hiểu chất, nội dung định luật, tượng thuyết mà cần khả vận dụng kiến thức vào thực tiễn Như vậy, người HS cần phải có kỹ năng, kỹ xảo việc thực hành, thí nghiệm, việc giải tập định tính định lượng nhằm giúp cho HS nắm vững kiến thức HS cần quan tâm, tìm hiểu sâu chất Vật Lí vấn đề việc vận dụng vào thực tiễn, biến đổi kiến thức từ sách thành kiến thức cá nhân Vì người Giáo viên(GV) có phương pháp nhằm phát huy tính tự lực tạo điều kiện để HS sáng tạo, từ hình thành cho HS lịng u thích, đam mê khoa học Chúng ta khơng thể dạy người khác điều Chúng ta giúp họ phát điều thân họ Một phương pháp làm điều đó, phương pháp giúp HS tự lực học tập ngang Do ta biểu diễn phương trình vectơ (1) hình vẽ 96 Theo đó: m2v2  m1  m2 v0 2  m12v12  2  m2 v2  3 Và tan  m m1m1 v v   2 Để tính vận tốc mảnh sau nổ ta áp  dụng công thức: v1'2  v1  2gh  v1  v1'2  2gh  902  2.10.80  80, 62m / s Từ (2) ta tính được: m1  m2  v0 2  m1 v12  v2   m   m1  m2 v0  v m1  150m/s tan   2, 015    640 Từ (3), ta có: => Như sau viên đạn bị vỡ, mảnh thứ bay theo phương xiên lên hợp với phương ngang góc 640  97 Phụ lục 2: Hướng dẫn trả lời phiếu học tập (Bài 24: Công Công suất) Bài 1: Chọn hệ tọa độ Oxy hình vẽ Vì: P1x  P2 nên vật B chuyển động xuống, vật  T  P2y A chuyển động lên Khi vật A dược quãng đường l = m vật B xuống  đoạn h = l = m P    T  N  P2x  O y  Fms P2 Công trọng lực P2 bằng: A2  P2.h  m2gl  40J   Gọi h1 , h2 độ cao A lúc đầu lúc sau, công trọng lực P1 là: A1  P1 h2  h1  h2   m1g h1  Vì vật A lên nên ta có: h2  h1  l sin Do đó: A1  m1gl sin  20J Vậy cơng trọng lực hệ : A  A1  A2  40  20  20J  a x  98 Phụ lục 3: Hướng dẫn trả lời phiếu học tập (Bài 25: Động năng) Bài 1: a) Xác định AP; Ams AB Ta có: Ap  mgh  2.10.1  20J Ams  mgs.cos Trong sin  h  0,5  cos  23 s Thay vào ta được: Ams   2.10  20J b) Tìm vB  ? Theo định lí động năng: mv2  v2A A F  Ams  B  vB  vA  2ms1 c) Xét đoạn đường BC: Theo đề ta có vC  Theo định lí động năng: Ams  mv2C  v2B mv2B 1  -'mgsBC = - m v2B 2  '  2gvB  0,1 sBC 99 Phụ lục 4: Hướng dẫn trả lời phiếu học tập (Bài 26: Thế năng) Bài 1: a, Áp dụng cơng thức tính đàn hồi: Wt = kx2/ => k b, Áp dụng công thức tính đàn hồi: Wt = kx2/ c, Áp dụng cơng thức định lí biến thiên năng: ∆Wt = Wt1 - Wt2 = AP Bài 2: Tính gia tốc vật =>a Tính quãng đường mà vật chuyển động sau lên đến độ cao cực đại => s= hmax 100 Phụ lục 5: Hướng dẫn trả lời phiếu học tập (Bài 27: Cơ ) Bài 1: Chọn gốc mặt đất a) Tìm hmax WA = mv2A  mghA Cơ vị trí ném A: Gọi B vị trí cao mà vật đạt :  Cơ vật B : vB  WB  WtB  mghmax Theo định luật bảo toàn : WB  WA  mghmax  v2A  mghA A  hmax v  h  1, 25 10  11, 25m A 2g b) Tính vận tốc vật thời điểm vật có động WđC = WtC => WC = WđC + WtC = 2WđC Theo định luật bảo toàn năng: WC  WB  1C mv2  mghmax  vC  ghmax  7, 2m / s c) Tìm toàn phần vật, biết khối lượng vật m = 200 g W  WB  mghmax  0, 2.10.11, 25  22, 5J Bài 2: - Vật chịu tác dụng lực:  + Trọng lực P  + Lực căng dâyT - Vật chuyển động trường lực thế, ta áp dụng định luật bảo tồn để giải tốn Ngồi ta giải định lí động a) Chọn gốc vị trí cân (vị trí thấp vật) Viết biểu thức định luật bảo toàn cho vị trí góc 450 vị trí cân WA  WB  WtA    WdB  mghA  mv2B Với : hA  l 1 cos450  l cos450    2gl 1  1 cos45   2.10.11   20 10  2, 42m / s     101 2  b) Khi cần tính đến lực căng dây T, ta phải áp dụng lại Định luật II Niu tơn cho vật vị trí cần tính - Chú ý vật chuyển động tròn với gia tốc hướng tâm, hợp lực trọng lực lực căng lực hướng tâm - Viết biểu thức định luật II Niu tơn cho vật vị trí cân B:    P  T  m aB - Chiếu phương trình lên trục hướng tâm BO: P  T  maht  m vB l 2  T  maht  m vB  0, 5.10  0, 2, 42  7,93N l 102 Phụ lục 6: Phiếu điều tra việc tự học học sinh Các em trả lời câu hỏi bảng sau cách đánh dấu X vào cột bên cạnh ý kiến mà em cho Mục đích học tốt để: Với học sinh, tự học việc: A Có kiến thức A Rất thích B Vui lịng cha mẹ B Thích C Bạn bè kính nể C Bình thường D D Tìm việc làm sau Bị bắt buộc E Ý E Ý kiến khác kiến khác Thời gian tự học Khi học sinh hỏi kiến ngày thức khó, giáo viên thường A Khoảng A Trả lời cặn kẽ HS hiểu B Khoảng 4giờ C B Trả lời giảng Khoảng C Thường hẹn tới tiết ôn tập D Khoảng trở lên D Không trả lời yêu cầu HS nhà đọc lại E Không học Biện pháp mà giáo viên yêu cầu học sinh phải tự học Tài liệu tự học yêu thích A Giao tập SGK kiểm tra có hiệu nhất: thường xuyên A SGK, SBT, SBT nâng B Giao tập SGK cao không kiểm tra B Vở ghi giảng C Đọc trước hôm sau học lớp C Mạng Internet D Trả lời câu hỏi SGK Việc học trước 10 Phương pháp tự học chủ yếu: đến lớp A Có A Đọc cũ B Thường xuyên B Xem thêm tài liệu tham khảo 103 C Thỉnh thoảng C Học thuộc vừa học D Không D Ý kiến khác E Khơng có ý kiến Kiến thức thu nhờ 11 Khi tự học thường là: tự học so với lớp: A Nhiều A Vừa đọc, vừa viết B Tương đương B Chỉ làm tập C Ít C Chỉ đọc sách D D Không rõ Ý kiến khác Tác dụng tự học đối 12 Bạn tự cho có với kết học tập: phương pháp tự học hiệu A Khoảng 50% A Có B Nhiều so với học B Chưa lớp C Không đáng kể C Phân vân 13 Khi đọc sách, em 16 Cách tự học mà giáo viên thường K gặp h khó ó khăn: A Khơng h nhớ hết nội i dung ể B u Khôn g đủ D Không biết thời nên ghi nhận gian đ C i ề u h g C Khơ ì Kh ng ơn n thể 14 Em có g g thực giáo có viên ý d C Không hướng kiế ẫ hiệu với dẫn cách n n thân tự học D k l h K ô : h n ô g A ? n g c A K h ó C ó ó ý k i t h B ự c K h h i ô ệ n n g B ế n 17 Khi gặp kiến thức khó khơng hiểu, em thường: A H ỏ i t h ầ y c ô B H ỏ i b n b è C Tự tìm h giả i qu yết 104