Xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực chuyên biệt trong bồi dưỡng học sinh giỏi môn vật lý ở trường THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HOÀNG LỆ KHA -ššššš - SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CHUYÊN BIỆT TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ Ở TRƯỜNG THPT Người thực hiện: Nguyễn Tố Hữu Chức vụ: Tổ phó chun mơn SKKN thuộc mơn: Vật lý THANH HĨA, NĂM 2016 MỤC LỤC Mục A I II III IV B I II 2.1 2.2 2.3 2.4 III C Nội dung Mở đầu Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Nội dung SKKN Thực trạng vấn đề trước áp dụng SKKN Cơ sở lý luận SKKN Sự cần thiết đề tài Phương pháp dạy học theo định hướng phát triển lực Bản chất phương pháp dạy học theo định hướng phát triển lực Vận dụng phương pháp dạy học theo định hướng phát triển lực dạy mơn Vật lí Phương pháp xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt Đặc điểm hệ thống tập Xây dựng hệ thống tập Chuyên đề 1: Động lực học Vật rắn Chuyên đề 2: Dao động Kết luận, Kiến nghị Kết luận Kiến nghị Phần phụ lục I: Xây dựng minh họa 01 đề thi chọn HSG cấp tỉnh có đủ lực chuyên biệt cần thiết đặc thù môn Vật lý Phần phụ lục II: Các chuyên đề bổ sung làm đề tài giảng dạy, bồi dưỡng HSG; làm đề thi HSG đầy đủ dạng lực Chuyên đề 3: Sóng Chuyên đề 4: Dao động sóng điện từ Chun đề 5: Dịng điện xoay chiều Chuyên đề 6: Sóng ánh sáng Chuyên đề 7: Lượng tử ánh sáng Tài liệu tham khảo Trang 1 1 2 2 3 3 6 11 20 20 20 21(PL) 26(PL) 26(PL) 33(PL) 39(PL) 46(PL) 53(PL) SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý trường THPT” XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CHUYÊN BIỆT TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ Ở TRƯỜNG THPT A MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Giáo dục phổ thông nước ta thực bước chuyển từ chương trình giáo dục tiếp cận nội dung sang tiếp cận lực người học, nghĩa từ chỗ quan tâm đến việc học sinh học đến chỗ quan tâm học sinh vận dụng qua việc học Để đảm bảo điều đó, định phải thực thành công việc chuyển từ phương pháp dạy học theo lối "truyền thụ chiều" sang dạy cách học, cách vận dụng kiến thức, rèn luyện kỹ năng, hình thành lực phẩm chất; đồng thời phải chuyển cách đánh giá kết giáo dục từ nặng kiểm tra trí nhớ sang kiểm tra, đánh giá lực vận dụng kiến thức giải vấn đề, coi trọng kiểm tra đánh giá kết học tập với kiểm tra đánh giá trình học tập để tác động kịp thời nhằm nâng cao chất lượng hoạt động dạy học giáo dục Trước bối cảnh để chuẩn bị trình đổi chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông, cần thiết phải đổi đồng phương pháp dạy học kiểm tra đánh giá kết giáo dục Trong q trình giảng dạy mơn Vật lý, mục tiêu người dạy giúp việc học tập kiến thức lý thuyết, hiểu vận dụng lý thuyết chung vật lý vào lĩnh vực cụ thể, lĩnh vực việc giải tập vật lý Bài tập vật lý có vai trị đặc biệt quan trọng trình nhận thức phát triển lực tư học sinh, giúp cho học sinh ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, ứng dụng vật lý vào thực tiễn, phát triển tư sáng tạo lực cá nhân khác Bài tập Vật lý công cụ hữu hiệu việc đánh giá lực Vật lý người học, đặc biệt kỳ thi học sinh giỏi Lý đời đề tài: “Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý trường THPT” từ mục đích xây dựng hệ thống tập nhằm phát triển lực thành phần, lực chuyên biệt môn Vật lý cho học sinh ôn luyện, bồi dưỡng tham gia kỳ thi học sinh giỏi nói riêng q trình học tập nói chung II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu phương pháp dạy học, kiểm tra, đánh giá theo định hướng phát triển lực - Nghiên cứu lực chuyên biệt đặc thù môn Vật lý cần phát triển học sinh nói chung đối tượng học sinh giỏi nói riêng - Xây dựng hệ thống tập biên soạn theo tinh thần phát triển lực chuyên biệt cho đối tượng học sinh giỏi để làm tài liệu giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi làm đề thi chọn học sinh giỏi kỳ thi cấp trường, cấp tỉnh III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - Học sinh giỏi lớp 12 cấp trường, cấp tỉnh - Đề thi chọn học sinh giỏi cấp trường, cấp tỉnh - Sách giáo khoa, sách tập, tài liệu tham khảo môn Vật lý lớp 12 IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý trường THPT” - Phương pháp Lý thuyết: + Nghiên cứu sở lý luận, hệ thống lý thuyết phương pháp dạy học kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển lực người học theo yêu cầu Bộ GD&ĐT giai đoạn + Nghiên cứu chương trình kỳ thi học sinh giỏi, chương trình sách giáo khoa, sách tập, tài liệu tham khảo, sở thực tiễn phương pháp - Phương pháp điều tra: Khảo sát đề thi học sinh giỏi trường, tỉnh để tìm hiểu mức độ phù hợp với yêu cầu dạy học kiểm tra đánh giá theo hướng phát triển lực học sinh giai đoạn - Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến đồng nghiệp, chuyên viên chuyên gia giàu kinh nghiệm B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM I THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SKKN Môn vật lý trường phổ thông mơn học khó, khơng có giảng phương pháp hợp lý phù hợp với hệ học trò dễ làm cho học sinh thụ động việc tiếp thu, cảm nhận Đã có tượng số phận học sinh khơng muốn học vật lí, ngày lạnh nhạt với giá trị thực tiễn vật lí Nhiều giáo viên chưa quan tâm mức đối tượng giáo dục: Chưa đặt cho nhiệm vụ trách nhiệm nghiên cứu, tượng dùng đồng loạt cách dạy, giảng cho nhiều lớp, nhiều hệ học trị khơng Do phương pháp có tiến mà người giáo viên trở thành người cảm nhận, truyền thụ tri thức chiều Giáo viên nên người hướng dẫn học sinh chủ động trình lĩnh hội tri thức vật lí Hiện chưa có hệ thống tập biên soạn để sử dụng phổ biến nhằm phát triển lực chuyên biệt cho người học mơn nói chung mơn Vật lý nói riêng Hệ thực trạng Chương trình dạy học định hướng nội dung dẫn đến xu hướng việc kiểm tra đánh giá chủ yếu dựa việc kiểm tra khả tái tri thức mà không định hướng vào khả vận dụng tri thức tình thực tiễn Do phương pháp dạy học mang tính thụ động ý đến khả ứng dụng nên sản phẩm giáo dục người mang tính thụ động, hạn chế khả sáng tạo động Do chương trình giáo dục không đáp ứng yêu cầu ngày cao xã hội thị trường lao động người lao động lực hành động, khả sáng tạo tính động II CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA SKKN Sự cần thiết đề tài: Trước yêu cầu cần phải đổi chương trình dạy học định hướng nội dung sang chương trình dạy học định hướng phát triển lực người học, tập Vật lý cần phải biên soạn theo tinh thần để phục vụ cho công tác giảng dạy người giáo viên nhiệm vụ học tập người học sinh Trong thời gian qua, Bộ GD&ĐT Sở GD&ĐT tổ chức tập huấn cho giáo viên phổ thông nước hai chuyên đề đổi kiểm tra đánh giá dạy học theo định hướng phát triển lực Đề tài đời vừa để thực việc kết hợp hai chuyên đề, vừa để thực thi yêu cầu đổi nghiệp giáo dục nước nhà giai đoạn Phương pháp dạy học theo định hướng phát triển lực Nguyễn Tố Hữu – THPT Hồng Lệ Kha – Thanh Hóa SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý trường THPT” 2.1 Bản chất phương pháp dạy học theo định hướng phát triển lực: - Về mục tiêu dạy học + Mục tiêu kiến thức: vận dụng kiến thức tình huống, nhiệm vụ gắn với thực tế + Mục tiêu kỹ năng: Phát triển kỹ thực hoạt động đa dạng thông qua hoạt động nhà trường - Về phương pháp dạy học: + Tổ chức hoạt động dạy học thông qua trải nghiệm, giải nhiệm vụ thực tiễn - Về nội dung dạy học: + Cần xây dựng hoạt động, chủ đề, nhiệm vụ đa dạng gắn với thực tiễn - Về kiểm tra, đánh giá: + Đánh giá khả vận dụng kiến thức kỹ thực nhiệm vụ học sinh dựa vào chuẩn lực - Trong chuẩn lực có nhóm lực chung - Từ lực chung cụ thể hóa thành lực chuyên biệt - Từ lực chuyên biệt cụ thể hóa thành lực thành phần - Các lực thành phần cụ thể hóa thành thành tố liên quan đến kiến thức kỹ năng… để định hướng trình dạy học, kiểm tra, đánh giá giáo viên 2.2 Vận dụng phương pháp dạy học theo định hướng phát triển lực dạy học môn Vật lí: Để áp dụng phương pháp dạy học theo định hướng phát triển lực, trước hết giáo viên chủ động xác định lực chung chuyên biệt môn Vật lý Cách xây dựng lực chuyên biệt cách cụ thể hóa lực chung Nhóm lực làm chủ phát triển thân: lực tự học, lực giải vấn đề, lực sáng tạo, lực quản lý Nhóm lực quan hệ xã hội: lực giao tiếp, lực hợp tác Nhóm lực cơng cụ: lực sử dụng công nghệ thông tin, lực sử dụng ngơn ngữ, lực tính tốn Cách xây dựng lực chuyên biệt dựa đặc thù môn học - Chia nhỏ lực: lực giải quyết, lực hợp tác vấn đề, lực thực nghiệm, lực quan sát, lực tự học, lực sáng tạo… thành lực thành phần - Chỉ thao tác liên quan đến lực thành phần nhận biết đưa báo rõ ràng mức độ chất lượng thao tác 2.3 Phương pháp xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt: Hệ thống tập xây dựng theo nhóm lực sau: Nhóm lực chuyên biệt liên quan đến sử dụng kiến thức Vật lý (ký hiệu: K; từ K1 đến K4) - K1: Trình bày kiến thức tượng, đại lượng, định luật, nguyên lí vật lí bản, phép đo, số vật lí - K2: Trình bày mối quan hệ kiến thức vật lí - K3: Sử dụng kiến thức vật lí để thực nhiệm vụ học tập + K4: Vận dụng (giải thích, dự đốn, tính tốn, đề giải pháp, đánh giá giải pháp ) kiến thức vật lí vào tình thực tiễn Nhóm lực chuyên biệt phương pháp (tập trung vào lực thực nghiệm lực mơ hình hóa (ký hiệu: P; từ P1 đến P9) Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý trường THPT” - P1: Đặt câu hỏi kiện vật lí - P2: Mô tả tượng tự nhiên ngơn ngữ vật lí quy luật vật lí tượng - P3: Thu thập, đánh giá, lựa chọn xử lí thơng tin từ nguồn khác để giải vấn đề học tập vật lí - P4: Vận dụng tương tự mơ hình để xây dựng kiến thức vật lí - P5: Lựa chọn sử dụng cơng cụ tốn học phù hợp học tập vật lý - P6: Chỉ điều kiện lí tưởng tượng vật lí - P7: Đề xuất giả thuyết; suy hệ kiểm tra - P8: Xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lí kết thí nghiệm rút nhận xét - P9: Biện luận tính đắn kết thí nghiệm tính đắn kết luận khái quát hóa từ kết thí nghiệm Nhóm lực chuyên biệt trao đổi thông tin (ký hiệu: X; từ X1 đến X8) - X1: Trao đổi kiến thức ứng dụng vật lí ngơn ngữ vật lí cách diễn tả đặc thù vật lí - X2: Phân biệt mô tả tượng tự nhiên ngôn ngữ đời sống ngôn ngữ vật lí (chuyên ngành) - X3: Lựa chọn, đánh giá nguồn thông tin khác - X4: Mô tả cấu tạo nguyên tắc hoạt động thiết bị kĩ thuật, công nghệ - X5: Ghi lại kết từ hoạt động học tập vật lí (nghe giảng, tìm kiếm thơng tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… ) - X6: Trình bày kết từ hoạt động học tập vật lí (nghe giảng, tìm kiếm thơng tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… ) cách phù hợp - X7: Thảo luận kết công việc vấn đề liên quan góc nhìn vật lí - X8: Tham gia hoạt động nhóm học tập vật lí Nhóm lực chun biệt liên quan đến cá thể (ký hiệu: C; từ C1 đến C6) - C1: Xác định trình độ có kiến thức, kĩ năng, thái độ cá nhân học tập vật lí - C2: Lập kế hoạch thực kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập vật lí nhằm nâng cao tŕnh độ thân - C3: Chỉ vai trò (cơ hội) hạn chế quan điểm vật lí đối trường hợp cụ thể môn Vật lí ngồi mơn Vật lí - C4: So sánh đánh giá - khía cạnh vật lí- giải pháp kĩ thuật khác mặt kinh tế, xã hội môi trường - C5: Sử dụng kiến thức vật lí để đánh giá cảnh báo mức độ an tồn thí nghiệm, vấn đề sống công nghệ đại - C6: Nhận ảnh hưởng vật lí lên mối quan hệ xã hội lịch sử (Ghi chú: Các thành phần lực C3, C5 C6 thể tổ chức đánh giá HS) Ngoài ra, hệ thống tập phân loại theo bậc cấp độ lực sau: * Nhóm Năng lực sử dụng kiến thức + KI Tái kiến thức: Tái kiến thức đối tượng vật lí + KII Vận dụng kiến thức: Xác định sử dụng kiến thức vật lí tình đơn giản; Sử dụng phép tương tự + KIII Liên kết chuyển tải kiến thức: Vận dụng kiến thức tình có phần mẻ; Lựa chọn đặc tính phù hợp * Năng lực phương pháp Nguyễn Tố Hữu – THPT Hồng Lệ Kha – Thanh Hóa SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý trường THPT” + PI Mô tả lại phương pháp chuyên biệt: Áp dụng, mô tả phương pháp vật lí, đặc biệt phương pháp thực nghiệm + PII Sử dụng phương pháp chuyên biệt: Sử dụng chiến lược giải tập - Lập kế hoạch tiến hành thí nghiệm đơn giản; Mở rộng kiến thức theo hướng dẫn + PIII Lựa chọn vận dụng phương pháp chuyên biệt để giải vấn đề: - Lựa chọn áp dụng cách có mục đích liên kết phương pháp chun mơn, bao gồm thí nghiệm đơn giản tốn học hóa; Tự chiếm lĩnh kiến thức * Năng lực trao đổi thông tin + XI Làm theo mẫu diễn tả cho trước: Diễn tả đối tượng đơn giản nói viết theo mẫu cho trước theo hướng dẫn; Đặt câu hỏi đối tượng + XII Sử dụng hình thức diễn tả phù hợp: Diễn tả đối tượng ngơn ngữ vật lí có cấu trúc; Biện giải đối tượng; Lí giải nhận định + XIII Tự lựa chọn cách diễn tả sử dụng: Lựa chọn, vận dụng phản hồi hình thức diễn tả cách có tính tốn hợp lí; Thảo luận mức độ giới hạn phù hợp chủ đề * Năng lực cá thể + CI : Áp dụng đánh giá có sẵn; Nhận thấy tác động kiến thức vật lí; Phát biểu bối cảnh công nghệ đơn giản nhãn quan vật lí + CII: Bình luận đánh giá có; Đưa định theo khía cạnh đặc trưng vật lí; Phân biệt phận vật lí phận khác việc đánh giá + CIII: Tự đưa đánh giá thân; Đánh giá ý nghĩa kiến thức vật lí; Sử dụng kiến thức vật lí tảng q trình đánh giá đối tượng; Sắp xếp tượng vào bối cảnh vật lí 2.4 Đặc điểm hệ thống tập Do hệ thống tập xây dựng bồi dưỡng cho đối tượng học sinh giỏi sử dụng kỳ thi học sinh giỏi nên hệ thống tập mang số đặc điểm sau: + Mỗi tập biên soạn theo tiêu chí đánh giá nhóm lực chuyên biệt môn Vật lý + Hệ thống tập không minh họa hết tất lực thành phần mơn Vật lý (vì có lực thường sử dụng phù hợp trình xây dựng kiến thức từ học lớp) + Các tập mang đặc trưng đánh giá lực đặc thù môn Vật lý + Các lực chuyên biệt sử dụng đề tài lực có quan hệ trực tiếp đến việc giải tập Vật lý nhằm đánh giá kiến thức, kỹ năng, thái độ người học + Vì đối tượng đề tài học sinh giỏi nên cấp độ lực thường áp dụng cấp độ II III III XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHUYÊN ĐỀ 1: ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN DẠNG NĂNG LỰC K2 (năng lực kiến thức): Đưa mối liên hệ kiến thức vật lý (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: K2-I; K2-II; K2-III) * Đặc trưng lực K2: Năng lực thành phần đánh giá qua tập cần diễn đạt mối liên hệ kiến thức hay phần kiến thức học sinh Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý trường THPT” Bài tập số 1-K2.III (CƠ VẬT RẮN): Một AB đồng chất tiết diện đều, khối lượng m chiều dài l, đặt mặt phẳng ngang dễ dàng quay quanh trục quay cố định qua trọng tâm G vuông góc mặt phẳng nằm ngang Ban đầu nằm yên Một bi khối lượng m chuyển động với vận tốc v0 (theo phương nằm ngang có hướng vng góc với AB) đập vào đầu A Va chạm hoàn toàn đàn hồi Biết hệ số ma sát mặt phẳng nằm ngang µ Tìm góc quay cực đại sau va chạm Hướng dẫn giải: Sau vừa va chạm vật có vận tốc v, có vận tốc góc ω + Bảo tồn mơmen động lượng: l l 1 = m v + ml 2ω ⇒ v0 = v + lω 12 mv0 (1) 1 1 ml 2ω + mv ⇒ v02 = l 2ω + v + Bảo toàn lượng mv0 = 2 12 12 Từ (1) (2) ⇒ ω = 3v0 (3) l Áp dụng định lý động năng: − IG ω = A ms 1 l  3v v02 ml2 ữ = àmg φ Vậy: φ = 12 µgl  l  (2) Bài tập đánh giá được: lực trình bày mối quan hệ kiến thức, phần kiến thức học sinh DẠNG NĂNG LỰC K3 (năng lực kiến thức): Sử dụng kiến thức vật lý để thực nhiệm vụ học tập (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: K3-I; K3-II; K3III) * Đặc trưng lực K3: Các nhiệm vụ học tập giao q trình học tập bao gồm: Suy luận từ giả thuyết để rút hệ quả; Suy luận từ kiến thức cũ để đưa kiến thức mới; Sử dụng kiến thức cũ làm đề xuất giả thuyết; Tính tốn cơng thức làm sở lí thuyết cho phép đo Tổng quát hơn, sử dụng kiến thức vật lý để giải tập Bài tập số 2-K3.III (CƠ VẬT RẮN): Một cầu bán kính R, khối lượng m đặt mặt phẳng khơng nhẵn nghiêng góc α so với mặt phẳng ngang Quả cầu giữ cân nhờ sợi dây AC song song với mặt phẳng nghiêng hình vẽ Biết cầu cịn nằm cân với góc α lớn α0 Hãy tính: a Hệ số ma sát cầu với mặt phẳng nghiêng b Lực căng T dây AC Hướng dẫn giải: a Tìm hệ số ma sát: Điều kiện cân cầu: ur uu r ur ur r P + N + T + F ms = 0(1) M P / A = M Fms / A (2) Chiếu (1) lên Ox, Oy: Psinα +T + Fms = (3’) Pcosα + N = (3) Từ (2) ta có: PRsinα = Fms.2R ⇒ Fms = P/2 sinα (4) Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng học sinh giỏi mơn Vật lý trường THPT” Vì cầu không trượt: Fms ≤ kN ⇒ k ≥ k≥ P sin α tgα = P cos α Fms N (5) Thay (3), (4) vào (5): b Lực căng dây ứng với α = α0 Từ (3’) T = Psinα - Fms = Psinα - kN; T = Psinα0 - kPcosα0 Bài tập đánh giá được: lực sử dụng kiến thức vật lý để giải tập học sinh DẠNG NĂNG LỰC K4 (năng lực kiến thức): Vận dụng (giải thích, dự đốn, tính tốn, đề giải pháp, đánh giá giải pháp,…) kiến thức vật lí vào tình thực tiễn (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: K4-I; K4-II; K4-III) * Đặc trưng lực K4: Tình thực tiễn tình liên quan đến: nhiệm vụ, nhu cầu thân,…; Các hoạt động thực tiễn gia đình: làm bếp, đồ gia dụng,… Các vấn đề cấp thiết: ô nhiễm môi trường, lượng tái tạo, bảo vệ nguồn nước,… Các vấn đề chung kinh tế, xã hội, đời sống Bài tập số 3-K4.III (CƠ VẬT RẮN): Một sợi dây vắt qua ròng rọc, hai đầu sợi dây có hai người đu vào Biết khối lượng người lớn gấp lần khối lượng ròng rọc Người A bắt đầu leo theo dây với vận tốc tương dây u Tính vận tốc người B so với mặt đất? coi khối lượng ròng rọc phấn bố vành r Hướng dẫn giải: Gọi v B vận tốc dây đất, (và vận tốc người B đất ) Theo công thức cộng vận tốc ta có vận tốc người A r B r r r u vA = u + vB đất là: (1) A Chiếu (1) xuống phương chuyển động A ta : vA = u − vB (2) Ban đầu hệ đứng yên nên mơmen động lượng hệ trục rịng rọc r L =0 không: (3) Khi người A bắt đầu leo lên dây mơmen động lượng hệ gồm mômen động lượng người A, người B mơmen quay rịng rọc: ' L = R.m.vA − R.m.vB − I.ω với ω = vB R Ta áp dụng định luật bảo tồn mơmen động lượng cho hệ : L = L, m vB R = R 4u Vậy vận tốc người B đất : vB = ⇔ R.m.vA − R.m.vB − I.ω = ⇔ R.m.(U − VB ) − R.m.vB − Ta tìm được: vB = 4u Bài tập đánh giá được: lực vận dụng (giải thích, dự đốn, tính tốn, đề giải pháp, đánh giá giải pháp) kiến thức vật lí vào tình thực tiễn DẠNG NĂNG LỰC P4 (năng lực phương pháp): Vận dụng tương tự mơ hình để giải toán vật lý (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: P4I; P4-II; P4-III) * Đặc trưng lực P4: Năng lực thành phần gắn với phương pháp nhận thức phổ biến nhận thức vật lí phương pháp tương tự phương pháp mơ hình Để đánh giá lực thành phần này, xây dựng nhiệm vụ như: vận Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý trường THPT” dụng tương tự để đề xuất giả thuyết; vận dụng tương tự để giải tập; vận dụng mơ hình để giải thích tượng vật lí; vận dụng mơ hình mơ tả phương trình vật lí - tốn làm sở xuất phát suy luận lí thuyết để rút kết luận (mang tính chất dự đốn), sau chúng thí nghiệm kiểm chứng trở thành kiến thức vật lí Bài tập số 4-P4.III (CƠ VẬT RẮN): Tính chu kì dao động thẳng đứng tâm C hình trụ đồng khối lượng m, bán kính R, có momen qn tính trục mR Sợi dây không dãn, không khối lượng, khơng trượt lên rịng rọc Lị xo có hệ số đàn hồi k Hướng dẫn giải: + Tại vị trí cân bằng: T01= T02 = mg , T02 = k ∆l = mg => mg - k ∆l = + Phương trình động lực học li độ x (của C) lò xo dãn ( ∆l +2x): (T1- T2)R = I γ = I => T1 = k x" R mx"+T2 T 02 C R Mà T2 = Fđ = k( ∆l +2x) + Định luật II Newton: - (T2+T1) + mg = mx” rút x”+ T 01 O T01 x 8k 8k x = với ω = 3m 3m g T02 ω C Chu kì dao động khối tâm C: T = 2π ω = 2π 3m 8k mg Bài tập đánh giá được: lực vận dụng tương tự để giải tập DẠNG NĂNG LỰC P5 (năng lực phương pháp): Lựa chọn sử dụng công cụ toán học phù hợp học tập vật lý (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: P5-I; P5-II; P5-III) * Đặc trưng lực P5: Đây lực thành phần lực mơ hình hóa tốn học góp phần phát triển lực tính tốn nhóm lực chung Năng lực thành phần hình thành phát triển xuyến suốt chương trình vật lí, bao gồm: Các phương trình, biểu thức tốn học dùng để mơ tả mối quan hệ đại lượng vật lí Các cách diễn tả đồ thị, véc tơ … để biểu diễn q trình vật lí Các mơ hình tia, véc tơ, mặt phẳng, đường thẳng sử dụng việc diễn tả tượng vật Các tập định lượng, tập đồ thị tập góp phần phát triển trực tiếp lực Bài tập số 5-P5.III (CƠ VẬT RẮN): Một đồng chất AB = 2L, momen quán mL2 trục vng góc với qua trọng tâm C Thanh 2L trượt không ma sát bên nửa vịng trịn tâm O bán kính R = Chứng minh tính I = dao động điều hịa? Tìm chu kỳ dao động thanh? Hướng dẫn giải: + Ta có: cos OAˆ C = AC AB = = R 2R ⇒ OC = Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa R Phụ lục SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng chuyên đề Dòng điện xoay chiều cho học sinh giỏi môn Vật lý trường THPT” Chỉ có giá trị k thỏa mãn điều kiện nên bậc vân sáng ánh sáng vàng N k v = Bài tập đánh giá được: lực sử dụng kiến thức vật lý để giải tập học sinh DẠNG NĂNG LỰC K4 (năng lực kiến thức): Vận dụng (giải thích, dự đốn, tính tốn, đề giải pháp, đánh giá giải pháp,…) kiến thức vật lí vào tình thực tiễn (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: K4-I; K4-II; K4-III) * Đặc trưng lực K4: Tình thực tiễn tình liên quan đến: nhiệm vụ, nhu cầu thân,…; Các hoạt động thực tiễn gia đình: làm bếp, đồ gia dụng,… Các vấn đề cấp thiết: ô nhiễm môi trường, lượng tái tạo, bảo vệ nguồn nước,… Các vấn đề chung kinh tế, xã hội, đời sống Bài tập số 3-K4.III (SĨNG ÁNH SÁNG): Thí nghiệm giao thoa ng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ, khoảng cách hai khe a = mm Ban đầu, M cách vân trung tâm 5,25 mm người ta quan sát vân sáng bậc Giữ cố định chứa hai khe, di chuyển từ từ quan sát xa dọc theo đường thẳng vng góc với mặt phẳng chứa hai khe đoạn 0,75 m thấy M chuyển thành vân tối lần thứ hai Tính bước sóng λ Hướng dẫn giải: Trong thí nghiệm Iâng vị trí vân sáng vân tối: M• M• M • xs = ki; xt = (k-0,5)i với k = 1, 2, Điểm M cách vân trung tâm: x = 5,25 mm = 5i = S5 λD (1) a Khi dịch xa, giả sử lần thứ M vân tối bậc k lần thứ hai vân tối bậc (k-1) DD Tk Tk-1 0,75 m λ ( D + 0,75) (2) a λD λ ( D + 0,75) = (k – 1,5) a a Khi đó: x = (k – - 0,5) i’ = (k – 1,5) Từ (1) (2) ta có 1,05.10 −6 = (m) λ λ 6,5 − k 6,5 − k (m) = 1,4 (µm) k − 1,5 k − 1,5 5D = (k-1,5)D + 0,75(k – 1,5) ↔ (6,5 – k)D = 0,75(k-1,5); D = 1,05.10 −6 1,05.10 −6 (6,5 – k) = 0,75(k-1,5) → λ = 0,75 λ Ánh sáng đơn sắc dùng ánh sáng nhìn thấy nên 0,38µm ≤ λ ≤ 0,76 µm 0,38 ≤ 1,4 6,5 − k k − 1,5 ≤ 0,76 → 0,2714 ≤ 6,5 − k k − 1,5 ≤ 0,5428 với 1,5 < k < 6,5 Tức ≤ k ≤ (3) Mặt khác: < 6,5 − k < → 6,5 – k < k – 1,5 → k > k − 1,5 (4) Từ (3) (4) có giá trị k: k = → λ = 0,156 µm loại < 0,38µm; k = → λ = 0,6 µm (Hoặc từ 0,2714 ≤ 6,5 − k k − 1,5 ≤ 0,5428 ta suy ≤ k ≤ → k = → λ = 0,6 µm) Bài tập đánh giá được: lực vận dụng (giải thích, dự đốn, tính tốn, đề giải pháp, đánh giá giải pháp) kiến thức vật lí vào tình thực tiễn Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa 46(PL) Phụ lục SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng chuyên đề Dòng điện xoay chiều cho học sinh giỏi môn Vật lý trường THPT” DẠNG NĂNG LỰC P4 (năng lực phương pháp): Vận dụng tương tự mơ hình để giải toán vật lý (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: P4I; P4-II; P4-III) * Đặc trưng lực P4: Năng lực thành phần gắn với phương pháp nhận thức phổ biến nhận thức vật lí phương pháp tương tự phương pháp mơ hình Để đánh giá lực thành phần này, xây dựng nhiệm vụ như: vận dụng tương tự để đề xuất giả thuyết; vận dụng tương tự để giải tập; vận dụng mơ hình để giải thích tượng vật lí; vận dụng mơ hình mơ tả phương trình vật lí - tốn làm sở xuất phát suy luận lí thuyết để rút kết luận (mang tính chất dự đốn), sau chúng thí nghiệm kiểm chứng trở thành kiến thức vật lí Bài tập số 4-P4.III (SĨNG ÁNH SÁNG): Trong thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng, khe hẹp S phát đồng thời ba xạ đơn sắc khác thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy có bước sóng λ1= 420 nm; λ2= 540 nm λ3 chưa biết Có a = 1,8 mm D = 4m Biết vị trí vân tối gần tâm xuất vị trí vân tối bậc 14 λ3 Tính khoảng cách gần từ vân sáng trung tâm đến vân sáng chung λ2 λ3 Hướng dẫn giải: Ta có i1 = λD λ1 D λ D ; i2 = i3 = a a a Xét vùng dương màn.Vị trí vân tối gần tâm màn: xt = (k1+ 0,5)i1 = (k2+ 0,5)i2 = 13,5i3 → (k1+ 0,5)λ1 = (k2 + 0,5)λ2 = 13,5λ3 Vị trí vân sáng chung λ2 λ3 x23 = k’2i2 = k’3i3 → k’2λ2 = k’3λ3 (k1+ 0,5)λ1 = (k2+ 0,5)λ2 → 7k1 + 3,5 = 9k2 + 4,5 → 7k1 = 9k2 + (*) Phương trình (*) có nghiệm nguyên dương: k1 = 9n + k2 = 7n + với n = 0; 1; 2; (k1+ 0,5)λ1 = 13,5λ3 → 380 ≤ λ3 = 380 ≤ (k1 + 0,5)λ1 ≤ 760 13,5 (9n + 4,5).420 ≤ 760 → 12,21 ≤ 9n + 4,5 ≤ 12,43 → ≤ n ≤ 13,5 Nếu n = → k1 = 13; k2 = 10 Khi λ3 = λ1 Loại trường hợp Nếu n = → k1 = 22; k2 = 17 Khi λ3 = 22,5 λ1 = 700 nm 13,5 λ3 = 700 nm Vị trí vân sáng chung λ2 λ3: x23 = k’2i2 = k’3i3 → k’2λ2 = k’3λ3 → 540k’2 = 700k’3 → 27k’2 = 35k’3 → k’2 = 35k; k’3 = 27k với k = 0; 1; 2; → x23 = 35k λ2 D = 42k (mm) Khoảng cách gần từ vân sáng trung tâm đến vân a sáng chung λ2 λ3: x23min = 42 mm Bài tập đánh giá được: lực vận dụng tương tự để giải tập DẠNG NĂNG LỰC P5 (năng lực phương pháp): Lựa chọn sử dụng cơng cụ tốn học phù hợp học tập vật lý (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: P5-I; P5-II; P5-III) * Đặc trưng lực P5: Đây lực thành phần lực mơ hình hóa tốn học góp phần phát triển lực tính tốn nhóm lực chung Năng lực thành phần hình thành phát triển xuyến suốt chương trình vật lí, bao gồm: Các phương trình, biểu thức tốn học dùng để mơ tả mối quan hệ đại lượng vật lí Các cách diễn tả đồ thị, véc tơ … để biểu diễn Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa 47(PL) Phụ lục SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng chuyên đề Dòng điện xoay chiều cho học sinh giỏi mơn Vật lý trường THPT” trình vật lí Các mơ hình tia, véc tơ, mặt phẳng, đường thẳng sử dụng việc diễn tả tượng vật Các tập định lượng, tập đồ thị tập góp phần phát triển trực tiếp lực Bài tập số 5-P5.III (SĨNG ÁNH SÁNG): Trong thí nghiệm giao thoa ánh sáng khe Y-âng, hai khe cách a = 0,5mm, khoảng cách từ mặt phẳng hai khe đến D = 2m Nguồn S phát đồng thời ba ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 = 0,4μm, λ = 0,5μm, λ = 0,6μm chiếu vào hai khe S1S2 Trên màn, ta thu trường giao thoa có bề rộng 20cm a Hỏi quan sát có tổng cộng vân sáng màu với vân sáng trường giao thoa? b Trong khoảng hai vân sáng gần màu với màu vân trung tâm cịn có vân sáng nữa? Hướng dẫn giải: a Vị trí trùng vân sáng xác định: x = x2 = x3 hay: k1λ1 = k2 λ2 = k3λ3 ⇔ 4k1 = 5k2 = 6k3 ⇒ BCNN(4,5,6) = 60 nên: k1 = 15; k2 = 12 k3 = 10 Vị trí trùng hệ vân cách vân trung tâm (xét nửa trường giao thoa): x1 = k1 λ1 D  10  = 2, 4cm ⇒   = Vì nửa a  2,  trường giao thoa có vị trí trùng hệ vân, nghĩa có vân sáng màu với vân sáng Như có tổng cộng số vân sáng màu với vân sáng là: 4+4+1 = b Xét khoảng vân sáng trung tâm vân sáng trùng hệ vân, nghĩa khoảng x = 2,4cm; Tổng số vân sáng ba xạ khoảng là: (15-1)+(12-1)+(10-1) = 34 k 15 10 Xét tỉ số: k = 12 = = ⇒ có vị trí trùng xạ xạ 2 k2 12 = = ⇒ có vị trí trùng xạ xạ k3 10 k3 10 = = = = = ⇒ vị trí trùng xạ k1 15 12 Số vân sáng cần xác định: Ns = 34-1-2-4 = 27(vân) Bài tập đánh giá được: lực tính tốn, thành tố lực đánh giá, lực sử dụng ngôn ngữ vật lí, lực nhận biết sử dụng cơng cụ tốn học phù hợp DẠNG NĂNG LỰC P8 (năng lực phương pháp): Xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lí kết thí nghiệm rút nhận xét (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: P8-I; P8-II; P8-III) * Đặc trưng lực P8: Thành phần lực đánh giá thông qua yêu cầu HS thực nhiệm vụ: cần tiến hành thí nghiệm để khảo sát đưa giả thuyết khoa học hay kiểm chứng giả thuyết đề xuất; Xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lí kết thí nghiệm rút nhận xét Đây lực thành phần thuộc lực thực nghiệm Bài tập số 6-P8.III (SĨNG ÁNH SÁNG): Trong q trình nghiên cứu chế tạo kính chống đọng nước cho ngành cơng nghiệp ơtơ người ta phủ lên bề mặt kính lớp mỏng màng vật liệu TiO2 chiết suất n chiều dày cỡ µm Để xác định chiều dày lớp màng vật liệu TiO2 phủ thuỷ tinh mẫu người ta sử dụng thiết bị dụng cụ sau: Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa 48(PL) Phụ lục SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng chuyên đề Dòng điện xoay chiều cho học sinh giỏi môn Vật lý trường THPT” - Giao thoa kế Young (giao thoa kế có khoảng cách hai khe sáng a, khoảng cách từ khe đến D cho phép xác định vị trí vân giao thoa khoảng vân xác); - Hai thuỷ tinh mỏng giống hệt nhau, có phủ thêm bề mặt màng TiO2 suốt Hãy trình bày: Cơ sở lý thuyết xác định bước sóng ánh sáng dùng thí nghiệm chiều dày lớp màng vật liệu TiO2 Cách tiến hành thí nghiệm, sai số mắc phải Hướng dẫn giải: Cơ sở lý thuyết: Khoảng vân chưa đặt kính sau hai nguồn kết hợp S1, S2 i = λD ⇒λ = (1) a D M A S1 Biết giá trị khoảng vân ta xác định bước sóng dùng thí nghiệm O Trong trường hợp đặt hai kính giống a hệt sau khe sáng S1 S2 hiệu quang B S2 D trình hai chùm tia đến giống trường hợp chưa đặt kính Hệ vân giao thoa khơng bị dịch chuyển Khi đặt kính chưa phủ màng sau khe sáng, cịn kính có phủ màng sau khe cịn lại, hiệu quang trình tia sáng từ S S2 đến bị thay đổi so với chưa đặt kính khoảng (n-1)d Lúc hệ vân giao thoa dịch chuyển khoảng x= (n − 1)dD ax ⇒d = (2) a (n − 1) D Bằng việc đo khoảng dịch chuyển xác định chiều dày lớp màng phủ thêm kính Cách tiến hành thí nghiệm, sai số mắc phải: - Xác định thông số khoảng cách hai khe sáng a khoảng cách khe đến D - Bật nguồn sáng hệ giao thoa, xác định vị trí vân trung tâm khoảng vân i - Tính tốn bước sóng dùng thí nghiệm theo (1) - Đặt trước hai khe sáng hai kính (tấm có phủ màng chưa phủ màng) - Xác định vị trí vân trung tâm, so sánh với trường hợp chưa đặt thuỷ tinh để xác định khoảng dịch vân x - Lặp lại thí nghiệm vài lần để tìm giá trị trung bình khoảng dịch hệ vân - Xác định chiều dày lớp màng theo công thức (2) * Sai số phép đo: - Sai số cách đặt kính sau khe sáng - Sai số dụng cụ, cách xác định khoảng vân khoảng dịch chuyển Bài tập đánh giá được: lực thực nghiệm (dự đoán, thiết kế, tiến hành thí nghiệm), sử dụng ngơn ngữ Vật lý để giải thích tượng, lực thu thập, xử lí thơng tin, trình bày thơng tin theo dạng khác DẠNG NĂNG LỰC X1 (năng lực trao đổi thông tin): Trao đổi kiến thức ứng dụng vật lí ngơn ngữ vật lí cách diễn tả đặc thù vật lí (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: X1-I; X1-II; X1-III) Nguyễn Tố Hữu – THPT Hồng Lệ Kha – Thanh Hóa 49(PL) Phụ lục SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng chuyên đề Dịng điện xoay chiều cho học sinh giỏi mơn Vật lý trường THPT” * Đặc trưng lực X1: Nhìn chung lực thành phần rèn luyện phát triển thường xuyên thông qua tập, trao đổi GV HS, HS với HS Các tập tự luận giúp HS hình thành lực thành phần Bài tập số 7-X1.III (SÓNG ÁNH SÁNG): Thí nghiệm giao thoa Iâng với ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,4 µm, khoảng cách hai khe a = 0,8 mm Gọi H chân đường cao hạ từ S1 tới quan sát H vân tối Giữ cố định chứa hai khe, di chuyển từ từ quan sát xa dọc theo đường thẳng vuông góc với mặt phẳng chứa hai khe có hai lần H cực đại giao thoa Tính khoảng cách hai vị trí để H cực giao thoa lần đầu H cực tiểu giao thoa lần cuối dịch chuyển Hướng dẫn giải: Tọa độ điểm H xH = 0,4 mm Lúc đầu, H vân tối: xH = ( m + 0,5 ) λD a Khi D tăng m giảm nghĩa vân bậc cao chạy ngồi Vì có hai lần λD a λD ' axH ⇒ D' = Khi cực đại lần đầu xH = a 2λ ax λD ' ⇒ D '' = H Khi cực đại lần cuối xH = 0,5 a 0,5λ ax ax ⇒ ∆D = D ''− D' = H − H = 1, ( m ) ⇒ 0,5λ 2λ vân cực đại chạy qua nên m = hay xH = ( + 0,5 ) Bài tập đánh giá được: lực đánh giá, lực trao đổi kiến thức ứng dụng vật lí ngơn ngữ vật lí, lực diễn tả đặc thù vật lí DẠNG NĂNG LỰC C1 (năng lực cá thể): Xác định trình độ có kiến thức, kĩ năng, thái độ cá nhân học tập vật lí (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: X1-I; X1-II; X1-III) * Đặc trưng lực C1: Thành phần lực thường đánh giá thơng qua kì kiểm tra mang tính chất hệ thống kiến thức kĩ thái độ Đối với cá nhân HS, qua trình tổ chức dạy học, GV có hình dung khái quát trình độ kiến thức, kĩ thái độ HS, HS chưa tự đánh giá trình độ Bài tập số 8-C1.III (SĨNG ÁNH SÁNG): Trong thí nghiệm giao thoa Iâng, thực đồng thời với hai xạ đơn sắc thu hai hệ vân giao thoa với khoảng vân 1,35 (mm) 2,25 (mm) Tại hai điểm gần M N vân tối hai xạ trùng Tính MN Hướng dẫn giải: Vị trí hai vân tối hai xạ trùng (k1+0,5)i1 = (k2+0,5)i2 → (k1+0,5) 1,35 = (k2+0,5) 2,25 Với k1; k2 nguyên 1,35k1 = 2,25k2 + 0,45 → 3k1 = 5k2 + → k1 = k2 + 2k + 2k + n −1 = n Khi k1 = k2 + n 2k2 = 3n -1 → k2 = n + n −1 = t → n = 2t +1 → k2 = n + t = 3t + Để k1 nguyên → Để k2 nguyên Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa 50(PL) Phụ lục SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng chuyên đề Dịng điện xoay chiều cho học sinh giỏi mơn Vật lý trường THPT” Suy k1 = 5t + ; k2 = 3t + Hai điểm M, N gần ứng với hai giá trị liên tiếp t: Khi t = 0: x1 = 2,5i1 = 3,375 mm Khi t = 1: x’1 = 7,5i1 = 10,125 mm MNmin = 10,125 – 3,375 = 6,75 mm Bài tập đánh giá được: trình độ có kiến thức, kĩ năng, thái độ học tập vật lí học sinh CHUYÊN ĐỀ 7: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG DẠNG NĂNG LỰC K2 (năng lực kiến thức): Đưa mối liên hệ kiến thức vật lý (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: K2-I; K2-II; K2-III) * Đặc trưng lực K2: Năng lực thành phần đánh giá qua tập cần diễn đạt mối liên hệ kiến thức hay phần kiến thức học sinh Bài tập số 1-K2.II (LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG): Chiếu xạ có bước sóng λ = 0,533µm lên kim loại có cơng A=3.10 -19J Dùng chắn tách chùm hẹp electron quang điện cho chúng bay vào từ trường theo hướng vng góc với đường cảm ứng từ Biết bán kính cực đại quỹ đạo electron R=22,75mm Tìm độ lớn cảm ứng từ B từ trường Cho vận tốc ánh sáng chân không c=3.108m/s, số Plăng h=6,625.1034 J.s, độ lớn điện tích khối lượng electron e=1,6.10 -19kg, me=9,1.10-31kg Bỏ qua tương tác electron Hướng dẫn giải: Theo công thức Anhxtanh tượng quang điện: hc  hc  2 = A + me v0max ⇒ v0max =  −A÷ λ me  λ   6, 625.10−34.3.108 −19  − 3.10 = 4.105 m / s  ÷ −31  −6 ÷ 9,1.10  0,533.10  r r Khi electron chuyển động từ trường có B hướng vng góc với v r chịu tác dụng lực Lorenxơ F2 đóng vai trị lực hướng tâm quỹ đạo Thay số: vo max = tròn: F2 = Bev = me v m v ⇒r= e r eB Như electron có vận tốc vo max có bán kính quỹ đạo cực đại: r = R Cảm ứng từ: B = m e v0max 9,1.10−31.4.105 = = 10−4 T −19 −3 eR 1, 6.10 22, 75.10 Bài tập đánh giá được: lực trình bày mối quan hệ kiến thức, phần kiến thức học sinh DẠNG NĂNG LỰC K3 (năng lực kiến thức): Sử dụng kiến thức vật lý để thực nhiệm vụ học tập (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: K3-I; K3-II; K3III) * Đặc trưng lực K3: Các nhiệm vụ học tập giao q trình học tập bao gồm: Suy luận từ giả thuyết để rút hệ quả; Suy luận từ kiến thức cũ để đưa kiến thức mới; Sử dụng kiến thức cũ làm đề xuất giả thuyết; Tính Nguyễn Tố Hữu – THPT Hồng Lệ Kha – Thanh Hóa 51(PL) Phụ lục SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng chuyên đề Dịng điện xoay chiều cho học sinh giỏi mơn Vật lý trường THPT” tốn cơng thức làm sở lí thuyết cho phép đo Tổng qt hơn, sử dụng kiến thức vật lý để giải tập Bài tập số 2-K3.III (LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG): Chiếu xạ có bước sóng λ = 0.6µm vào catot tế bào quang điện có cơng A= 1.8eV Dùng chắn tách chùm hẹp electron quang điện cho chúng bay vào điện trường từ A đến B cho UAB= -10V Tính vận tốc nhỏ lớn electron tới B hc 6.625.10−34.3.108 = 0, 69.10−6 m = 0, 69µ m ; Hướng dẫn giải: λ0 = = −19 A 1,8.1, 6.10 -Khi vận tốc ban đầu cực đại e theo chiều tăng tốc với U AB ta có vận tốc lớn electron tới B v: Gọi v (hay vmax) vận tốc cực đại e đến B Áp 1 mv − mv02 = / eU AB / => mv = mv02 + / eU AB / dụng định lí động năng: 2 2 => mv = +ε − A + / eU AB / 1 2hc 1 / eU AB / mv = hc ( − ) + / eU AB / => vmax = ( − )+ λ λ0 m λ λ0 m 2.6.625.10−34.3.108 1 2.1, 6.10 −19 ( − ) + 10 = 19, 00.105 m / s −31 −6 −31 9.1.10 10 0, 0, 69 9.1.10 - Khi vận tốc ban đầu e ta có vận tốc nhỏ electron tới B Thay số: vmax = vmin: 2 2.1,6.10−19 mvmin = eU AB => vmin = eU AB => vmin = 10 = 18, 75228.105 m / s −31 m 9.1.10 Bài tập đánh giá được: lực sử dụng kiến thức vật lý để giải tập học sinh DẠNG NĂNG LỰC K4 (năng lực kiến thức): Vận dụng (giải thích, dự đốn, tính tốn, đề giải pháp, đánh giá giải pháp,…) kiến thức vật lí vào tình thực tiễn (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: K4-I; K4-II; K4-III) * Đặc trưng lực K4: Tình thực tiễn tình liên quan đến: nhiệm vụ, nhu cầu thân,…; Các hoạt động thực tiễn gia đình: làm bếp, đồ gia dụng,… Các vấn đề cấp thiết: ô nhiễm môi trường, lượng tái tạo, bảo vệ nguồn nước,… Các vấn đề chung kinh tế, xã hội, đời sống Bài tập số 3-K4.II (LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG): Một tế bào quang điện có catốt Xêsi, giới hạn quang điện kim loại λ 0=650nm Catốt chiếu sáng với công suất P=1mW Khi hiệu điện hãm tế bào quang điện U=0,07V Biết hiệu suất lượng tử Tính cường độ dịng quang điện bão hịa qua tế bào quang điện Hướng dẫn giải: + Gọi ∆N số phơtơn quang điện khỏi bề mặt catốt thời gian ∆t Do phôtôn cho elêctrơn nên số elêctrơn giải phóng khỏi bề mặt catốt thời gian ∆N + Cường độ dòng điện bão hòa là: I bh = (Với công suất chiếu sáng: P = + Theo hệ thức Anhxtanh: ∆q ∆N P =e =e ; ∆t ∆t hf ∆N hf ) ∆t Nguyễn Tố Hữu – THPT Hồng Lệ Kha – Thanh Hóa 52(PL) Phụ lục SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng chuyên đề Dòng điện xoay chiều cho học sinh giỏi môn Vật lý trường THPT” eU h = mv02max hc = hf − λ0 ⇒ hf = eU h + ePλ0 hc ≈ 5,1.10 − ( A) ⇒ I bh = hc + eU λ λ0 h Bài tập đánh giá được: lực vận dụng (giải thích, dự đốn, tính tốn, đề giải pháp, đánh giá giải pháp) kiến thức vật lí vào tình thực tiễn DẠNG NĂNG LỰC P4 (năng lực phương pháp): Vận dụng tương tự mơ hình để giải tốn vật lý (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: P4I; P4-II; P4-III) * Đặc trưng lực P4: Năng lực thành phần gắn với phương pháp nhận thức phổ biến nhận thức vật lí phương pháp tương tự phương pháp mơ hình Để đánh giá lực thành phần này, xây dựng nhiệm vụ như: vận dụng tương tự để đề xuất giả thuyết; vận dụng tương tự để giải tập; vận dụng mơ hình để giải thích tượng vật lí; vận dụng mơ hình mơ tả phương trình vật lí - tốn làm sở xuất phát suy luận lí thuyết để rút kết luận (mang tính chất dự đốn), sau chúng thí nghiệm kiểm chứng trở thành kiến thức vật lí Bài tập số 4-P4.III (LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG): Chiếu xạ có tần số f1 vào cầu kim loại đặt lập xãy tượng quang điện với điện cực đại cầu V1 động ban đầu cực đại e quang điện nửa cơng kim loại Chiếu tiếp xạ có tần số f = f1 + f vào cầu điện cực đại cầu 5V1 Hỏi chiếu riêng xạ có tần số f vào cầu (đang trung hịa điện) điện cực đại cầu bao nhiêu? Hướng dẫn giải: * Chiếu f1 thì: hf1 = A + mv0 max = A + A = 1,5 A 2 A * Chiếu f2=f1+f thì: hf = hf1 + hf = A + e V2 = A + e 5V1 = A + 5.0,5 A = 3,5 A Điện cực đại: hf1 = A + e V1 hay eV1 = * Chiếu f thì: hf = A + e Vmax Vậy: hf = A + e Vmax ↔ 3,5 A − hf1 = A + e Vmax ↔ 3,5 A − 1,5 A = A + e Vmax ↔ e Vmax = A = e V1 = 2V1 Bài tập đánh giá được: lực vận dụng tương tự để giải tập DẠNG NĂNG LỰC P5 (năng lực phương pháp): Lựa chọn sử dụng cơng cụ tốn học phù hợp học tập vật lý (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: P5-I; P5-II; P5-III) * Đặc trưng lực P5: Đây lực thành phần lực mơ hình hóa tốn học góp phần phát triển lực tính tốn nhóm lực chung Năng lực thành phần hình thành phát triển xuyến suốt chương trình vật lí, bao gồm: Các phương trình, biểu thức tốn học dùng để mơ tả mối quan hệ đại lượng vật lí Các cách diễn tả đồ thị, véc tơ … để biểu diễn q trình vật lí Các mơ hình tia, véc tơ, mặt phẳng, đường thẳng sử dụng việc diễn tả tượng vật Các tập định lượng, tập đồ thị tập góp phần phát triển trực tiếp lực Bài tập số 5-P5.III (LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG): Người ta chiếu chùm tia laze hẹp có cơng suất 2mW bước sóng λ = 0,7µm vào chất bán dẫn Si tượng Nguyễn Tố Hữu – THPT Hồng Lệ Kha – Thanh Hóa 53(PL) Phụ lục SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng chuyên đề Dịng điện xoay chiều cho học sinh giỏi mơn Vật lý trường THPT” quang điện xảy Biết hạt phơtơn bay vào có hạt phôtôn bị electron hấp thụ sau hấp thụ phơtơn electron giải phóng khỏi liên kết Tính số hạt tải điện sinh chiếu tia laze 4s P P.λ = ε h.c P P.λ Vậy số hạt phôtôn chiếu laze 4giây là: N = N = = ε h.c Hướng dẫn giải: Số hạt phôtôn chiếu laze giây là: N = Vì hạt phơtơn bay vào có hạt phơtơn bị electron hấp thụ nên có hạt phôtôn bay nên hiệu suất H = 4/5 Số hạt tải điện sinh chiếu tia laze 4s là: P.λ 16.P.λ 16.2.10 −3.0,7.10 −6 N = = = h.c 5h.c 5.6,625 −34.3.10 Vậy số hạt N’ ≈ 0,2254 1017 = 2,254 1016 N’ = Bài tập đánh giá được: lực tính tốn, thành tố lực đánh giá, lực sử dụng ngơn ngữ vật lí, lực nhận biết sử dụng cơng cụ tốn học phù hợp DẠNG NĂNG LỰC P8 (năng lực phương pháp): Xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lí kết thí nghiệm rút nhận xét (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: P8-I; P8-II; P8-III) * Đặc trưng lực P8: Thành phần lực đánh giá thơng qua yêu cầu HS thực nhiệm vụ: cần tiến hành thí nghiệm để khảo sát đưa giả thuyết khoa học hay kiểm chứng giả thuyết đề xuất; Xác định mục đích, đề xuất phương án, lắp ráp, tiến hành xử lí kết thí nghiệm rút nhận xét Đây lực thành phần thuộc lực thực nghiệm Bài tập số 6-P8.III (LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG): Người ta chiếu đồng thời hai loại ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ1 = 0,656µm λ = 0,486µm vào catốt tế bào quang điện có cơng A = 3,61x10−19 J a Giải thích độ lớn vận tốc ban đầu electron quang điện bứt khỏi catốt không nhau? b Hiệu điện anốt catốt tế bào quang điện 1,2V (anốt nối với cực dương nguồn điện) Tính vận tốc cực đại electron quang điện đập vào anốt c Cho công suất xạ ánh sáng có bước sóng λ1và λ nói tương ứng P1 = 0,2W P2 = 0,1W Tính số photon đập vào catốt giây biết rằng: −31 h = 6,625x10−34 Js ; C = 3x108m/ s ; me = 9,1x10 kg ; e = 1,6x10−19C Hướng dẫn giải :a) Giải thích vận tốc electron quang điện khác nhau: Giới hạn quang điện λ o : λ o = hc = 0,55µm A Do đó, xạ λ1 > λ nên khơng xảyra tượng quang điện, λ < λ o : xảy tượng quang điện Các electron nằm sát mặt kim loại hấp thụ photon bắn với động cực đại: hf = A + mv2 omax Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa 54(PL) Phụ lục SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng chuyên đề Dòng điện xoay chiều cho học sinh giỏi môn Vật lý trường THPT” Đối với electron nằm lớp sâu kim loại trước đến bề mặt kim loại, chúng va chạm với ion kim loại phần lượng vận tốc ban đầu chúng nhỏ vomax nói b) Tính vận tốc cực đại electron quang điện đập vào anốt Động cực đại electron bứt rakhỏi catốt: hc hc = A + Womax ⇒ Womax = − A = 0,4795x10−19 J λ2 λ2 Động cực đại electron đập vào anốt: Wñ = Womax + eU = 0,4795x10−19 + 1,2x1,6x10−19 = 2,4x10−19 J Vận tốc cực đại electron đập vào catốt: v= 2Wñ = m 2x2,4x10−19 −31 9,1x10 ≈ 0,73x106 m/ s P hc Pλ ε = ⇒ n = ε λ hc Số phôton đập vào catốt giây xạ λ1 λ chiều vào catốt: Pλ Pλ N = 1 + 2 = 6,6x1017 + 2,45x1017 = 9,05x1017 hc hc c) Tính số phôton đập vào catốt giây: n = Bài tập đánh giá được: lực thực nghiệm (dự đốn, thiết kế, tiến hành thí nghiệm), sử dụng ngơn ngữ Vật lý để giải thích tượng, lực thu thập, xử lí thơng tin, trình bày thơng tin theo dạng khác DẠNG NĂNG LỰC X1 (năng lực trao đổi thông tin): Trao đổi kiến thức ứng dụng vật lí ngơn ngữ vật lí cách diễn tả đặc thù vật lí (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: X1-I; X1-II; X1-III) * Đặc trưng lực X1: Nhìn chung lực thành phần rèn luyện phát triển thường xuyên thông qua tập, trao đổi GV HS, HS với HS Các tập tự luận giúp HS hình thành lực thành phần Bài tập số 7-X1.II (LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG): Hiệu điện hãm tế bào quang điện 1,5 V Đặt vào hai đầu anot (A) catot (K) tế bào quang điện điện áp xoay chiều: uAK = cos ( 100πt + π ) (V) Tính khoảng thời gian dịng điện chạy tế bào phút Hướng dẫn giải: Dòng điện chạy qua tế bào uAK ≥ -1,5 V π 2T ) (V) ≥ -1,5 (V) khoảng thời gian 3 2T 0,04 Trong chu kỳ T = 0,02 s thời gian chạy qua tế bào = (s) 3 120 0,04 Trong phút, thời gian chạy qua là: t = = 80 s 0,02 Trong chu kì 3cos( 100πt + Bài tập đánh giá được: lực đánh giá, lực trao đổi kiến thức ứng dụng vật lí ngơn ngữ vật lí, lực diễn tả đặc thù vật lí DẠNG NĂNG LỰC C1 (năng lực cá thể): Xác định trình độ có kiến thức, kĩ năng, thái độ cá nhân học tập vật lí (Nhận diện Mã tập theo cấp độ lực: X1-I; X1-II; X1-III) Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa 55(PL) Phụ lục SKKN:“Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng chuyên đề Dòng điện xoay chiều cho học sinh giỏi môn Vật lý trường THPT” * Đặc trưng lực C1: Thành phần lực thường đánh giá thơng qua kì kiểm tra mang tính chất hệ thống kiến thức kĩ thái độ Đối với cá nhân HS, qua trình tổ chức dạy học, GV có hình dung khái qt trình độ kiến thức, kĩ thái độ HS, HS chưa tự đánh giá trình độ Bài tập số 8-C1.II (LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG): Các mức lượng trạng 13,6 thái dừng nguyên tử hiđrô xác định biểu thức En = − (eV) (n = 1, 2, n 3,…) Nếu ngun tử hiđrơ hấp thụ phơtơn có lượng 2,55 eV bước sóng nhỏ xạ mà ngun tử hiđrơ phát bao nhiêu? 13,6 13,6 Hướng dẫn giải: ε=2,55 (eV) = Em − En ; ε = − + = 2,55 m n Giải biện luận: m>n , n số nguyên, tìm m=4, n=2 Vậy hấp thụ photon có lượng ε = 2,55 (eV) nguyên tử trạng thái kích thích n=2 lên mức kích thích m=4 Bước sóng ngắn λ’ mà ngun tử hiđrơ phát nguyên tử mức kích thích m=4 mức kích n’=1 (electron trạng thái bản) ε'= hc hc = E4 − E1 ⇒ λ ' = =9,7426….10−8m λ' E4 − E1 Bài tập đánh giá được: trình độ có kiến thức, kĩ năng, thái độ học tập vật lí học sinh -ššššš - Nguyễn Tố Hữu – THPT Hồng Lệ Kha – Thanh Hóa 56(PL) TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa Vật lí 12 Nâng cao - NXB Giáo dục Sách giáo viên Vật lí 12 Nâng cao - NXB Giáo dục Sách Bài tập Vật lí 12 Nâng cao - NXB Giáo dục Tài liệu tập huấn hướng dẫn dạy học kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển lực học sinh cấp THPT Tài liệu bồi dưỡng CBQL GV biên soạn đề kiểm tra, xây dựng thư viện câu hỏi tập môn vật lý cấp THPT Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý THPT Tác giả PGS-TS Vũ Thanh Khiết Bài toán sở vật lý Tác giả Lương Duyên Bình -Nguyễn Quang Hậu Giải tốn Vật lí 12 Tác giả: Bùi Quang Hân NXB Giáo dục Tuyển tập tập vật lý nâng cao Tác giả PGS-TS Vũ Thanh - Nguyễn Thế Khơi 10 Tạp chí vật lý tuổi trẻ 11 Tuyển tập toán & nâng cao Vật lí trung học phổ thơngTác giả: Vũ Thanh Khiết NXB ĐHQG Hà nội 12 Các toán vật lý chọn lọc Tác giả PGS-TS Vũ Thanh Khiết -ššššš - ... SKKN:? ?Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý trường THPT? ?? XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CHUYÊN BIỆT TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT... hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng học sinh giỏi mơn Vật lý trường THPT? ?? từ mục đích xây dựng hệ thống tập nhằm phát triển lực thành phần, lực chuyên biệt môn Vật lý cho học sinh. .. pháp dạy học theo định hướng phát triển lực Nguyễn Tố Hữu – THPT Hồng Lệ Kha – Thanh Hóa SKKN:? ?Xây dựng hệ thống tập phát triển lực chuyên biệt bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý trường THPT? ?? 2.1