Tổ chức dạy học một số kiến thức chương động lực học chất điểm vật lý 10 theo lý thuyết kiến tạo với sự hỗ trợ của bản đồ tư duy

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐẶNG THỊ UYÊN TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÍ 10 THEO LÝ THUYẾT KIẾN TẠO VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA BẢN ĐỒ TƯ DUY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐẶNG THỊ UYÊN TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÍ 10 THEO LÝ THUYẾT KIẾN TẠO VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA BẢN ĐỒ TƯ DUY Chuyên ngành: Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí Mã số: 60.14.01.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN THỊ HỒNG VIỆT THÁI NGUYÊN - 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Luận văn: “Tổ chức dạy học số kiến thức chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 theo lý thuyết kiến tạo với hỗ trợ đồ tư duy” thực từ tháng năm 2014 đến tháng năm 2015 Tôi xin cam đoan: Luận văn sử dụng thông tin từ nhiều nguồn khác nhau, thơng tin chọn lọc, phân tích, tổng hợp, xử lý đưa vào luận văn quy định Số liệu kết nghiên cứu luận văn hồn tồn trung thực chưa cơng bố, sử dụng cơng trình nghiên cứu Thái Nguyên, tháng năm 2015 Tác giả Đặng Thị Uyên Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN i http://www.l rc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng đào tạo Sau đại học, Ban chủ nhiệm, quý thầy, cô giáo khoa Vật lí trường Đại học Sư phạm - Đại họcThái Nguyên quý thầy, cô giáo trực tiếp giảng dạy, giúp đỡ suốt q trình học tập Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu quý thầy, giáo tổ Vật lí trường THPT Hồng Đức,trường THPT Thanh Miện III tạo điều kiện thời gianthực nghiệm hồn thành luận văn Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Hồng Việt, người tận tình hướng dẫn tơi suốt thời gian nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn tập thể lớp Cao học Vật lí khóa 21 giúp đỡ đóng góp nhiều ý kiến q trình học tập thực luận văn Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn tới bạn bè, đồng nghiệp gia đình giúp đỡ, động viên tơi hoàn thành luận văn Thái Nguyên, tháng năm 2015 Tác giả Đặng Thị Uyên Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ii http://www.lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH, SƠ ĐỒ vi MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Khách thể đối tượng nghiên cứu Giả thuyết khoa học Phạn vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Những đóng góp luận văn Cấu trúc luận văn Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC TỔ CHỨC DẠY HỌC THEO LÝ THUYẾT KIẾN TẠO VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA BẢN ĐỒ TƯ DUY 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.2 Lý thuyết kiến tạo dạy học 1.2.1 Cơ sở lý thuyết kiến tạo dạy học 1.2.2 Quan niệm kiến tạo dạy học 1.2.3 Một số luận điểm LTKT dạy học 1.2.4 Các loại kiến tạo dạy học 1.2.5 Cách tiếp cận lý thuyết kiến tạo dạy học 10 1.2.6 Vai trò giáo viên học sinh dạy học kiến tạo 11 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN i http://ww w.lrc.tnu edu.vn 1.3 Vận dụng LTKT dạy học Vật lí trường phổ thông 11 1.3.1 Đặc thù mơn Vật lí trường phổ thơng 11 1.3.2 Điều kiện cần thiết để tổ chức dạy học Vật lí theo LTKT 12 1.3.3 Một số mơ hình tiến trình dạy học theo LTKT 14 1.4 Bản đồ tư 16 1.4.1 Khái niệm đồ tư 16 1.4.2 Cách vẽ đồ tư 16 1.4.3 Ứng dụng đồ tư dạy học 19 1.5 Tính tích cực học sinh học tập 20 1.5.1 Khái niệm tính tích cực nhận thức 20 1.5.2 Những biểu tính tích cực nhận thức 20 1.5.3 Các biện pháp phát huy tính tích cực nhận thức 21 1.5.4 Xây dựng tiêu chí đánh giá tính tích cực học sinh 22 1.6 Tính bền vững kiến thức 23 1.6.1 Khái niệm kiến thức Vật lí 23 1.6.2 Tính bền vững kiến thức 23 1.6.3 Nguyên tắc bền vững kiến thức 23 1.6.4 Xây dựng tiêu chí đánh giá tính bền vững kiến thức 24 1.7 Cơ sở thực tiễn việc tổ chức dạy học Vật lí theo LTKT với hỗ trợ BĐTD 24 1.7.1 Thực trạng việc dạy học Vật lí theo LTKT với hỗ trợ BĐTD số trường phổ thông địa bàn tỉnh Hải Dương 24 1.7.2 Nguyên nhân thực trạng 25 Kết luận chương 26 Chương ĐỀ XUẤT TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÍ 10 THEO LÝ THUYẾT KIẾN TẠO VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA BẢN ĐỒ TƯ DUY 27 2.1 Đề xuất tiến trình dạy học tổng quát kiến thức Vật lí THPT theo LTKT với hỗ trợ BĐTD 27 2.2 Nghiên cứu nội dung, chương trình sách giáo khoa chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 xây dựng cấu trúc logic nội dung chương 31 2.2.1 Chuẩn kiến thức, kỹ 31 2.2.2 Sơ đồ cấu trúc logic nội dung chương 33 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 2.3 Nghiên cứu thí nghiệm cần thiết dạy học số kiến thức chương “Động lực học chất điểm”Vật lí 10 34 2.3.1 Thí nghiệm sẵn có trường thực nghiệm 34 2.3.2 Thí nghiệm chúng tơi cải tiến, chế tạo 35 2.4 Đề xuất tiến trình dạy học số kiến thức chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 theo LTKTvới hỗ trợ BĐTD 37 Kết luận chương 57 Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 58 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 58 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 58 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 58 3.2 Đối tượng nội dung thực nghiệm sư phạm 58 3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 58 3.2.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm 58 3.3 Tiến trình thực nghiệm sư phạm 59 3.3.1 Chọn mẫu thực nghiệm sư phạm 59 3.3.2 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 59 3.3.3 Phân tích, đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 60 Kết luận chương 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 PHỤ LỤC Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Viết tắt Viết đầy đủ BĐTD Bản đồ tư ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh LTKT Lý thuyết kiến tạo SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm TTC Tính tích cực nghỉ, ma sát lăn) Lực Lực ma sát trượt 12,9 Sai Bằng 4,7 sai Một ô tô chuyển Lực kéo động 70,4 Đúng động mặt đường Trọng lực 15,3 Sai 3,5 Sai 10,8 Sai Do quỹ đạo chuyển động 20,8 Sai Do có lực tác dụng lên vật 17,5 Đúng 57,6 Sai 4,1 Sai có giá trị nhỏ 11 nằm ngang Đâu nguyên nhân gây gia tốc chuyển động ô tô: Áp lực mặt đường tác dụng lên ô tô Cả nguyên nhân Trong chuyển động tròn 12 13 đều, nguyên nhân gây gia tốc hướng Do có thay đổi vận tốc tâm cho vật: Cả nguyên nhân Nguyên nhân khiến Do có lực hút Mặt Trời 72,4 Đúng Trái Đất giữ Do tư nhiên 4,2 Sai quỹ đạo chuyển Do quỹ đạo chuyển động 10,2 Sai động quanh Mặt Trời Do có lực hút lực đẩy 13,2 Sai Do động vệ tinh 35,6 Sai Do có lực hút Trái Đất 39.8 Đúng 19,3 Sai 5,3 Sai Tại vệ tinh nhân tạo 14 lại chuyển động Do tác dụng Trái Đất quanh Trái Đất Mặt Trăng lên vệ tinh Do quỹ đạo PHỤ LỤC PHIẾU HỌC TẬP SỐ THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT HƯỚNG CỦA LỰC MA SÁT TRƯỢT Tiến hành làm thí nghiệm: Sử dụng mặt trượt A Đo thời gian vật trượt quãng đường s = 0,5m ghi kết vào bảng số liệu.(g = 9,8 m/s ) Khối lượng vật mẫu: m =…………(kg) Lần đo t (s) Độ lớn lực kéo: F = … (N) a t ) 2s (m / s TB t= Bài toán: Dựa vào kiện thí nghiệm Hãy sử dụng phương pháp động lực học để xác định hướng, độ lớn lực ma sát trượt? Kết luận:  - Hướng Fmst (so với hướng chuyển động)………………………… - Độ lớn: Fmst =………… (N) PHIẾU HỌC TẬP SỐ THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐỘ LỚN LỰC MA SÁT TRƯỢT VÀO DIỆN TÍCH MẶT TIẾP XÚC VÀ TỐC ĐỘ CỦA VẬT Tiến hành làm thí nghiệm: a Thí nghiệm khảo sát phụ thuộc độ lớn lực ma sát trượt vào diện tích mặt tiếp xúc Sử dụng mặt trượt A B có độ nhẵn giống diện tích bề mặt khác Đo thời gian vật trượt quãng đường s = 0,5m ghi kết vào bảng số liệu.(g = 10 m/s ) Khối lượng vật mẫu: m =…………(kg) Độ lớn lực kéo: F1 = … (N) Mặt trượt A tA (s) Lần đo TB tA = Mặt trượt B tB (s) tB = Kết luận: b Thí nghiệm khảo sát phụ thuộc độ lớn lực ma sát trượt vào tốc độ vật - Xác định độ lớn lực ma sát trượt thí nghiệm a (với bề mặt trượt A) Fmst1 F1 ma1 (N) Trong đó: a1 2s t12 2s 2 (m / s ) tA - Sử dụng mặt trượt A Đo thời gian vật trượt quãng đường s = 0,5m với độ lớn lực kéo gấp đơi thí nghiệm a ghi kết vào bảng số liệu.(g = 10 m/s ) Khối lượng vật mẫu: m =…………(kg) Độ lớn lực kéo: F2 = … (N) F2 ma 2s (m / F mst (N) Lần đo t2 (s) a2 s2 ) t2 TB t2 = Kết luận: PHIẾU HỌC TẬP SỐ THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐỘ LỚN LỰC MA SÁT TRƯỢT VÀO ÁP LỰC TÁC DỤNG LÊN VẬT Tiến hành làm thí nghiệm: a Sử dụng mặt trượt A Đo thời gian vật m1, m2 trượt quãng đường s = 0,5m ghi kết vào bảng số liệu.(g = 10 m/s ) Độ lớn lực kéo: F = … (N) m1 = … (kg) m2 =………….(kg) Lần đo t1 (s) TB t1 a1 2s t1 s (m / ) Fmst1 F m1a1 (N) t2 (s) a2 2s t2 (m / s ) Fmst (N) t2 Kết luận: F m 2a b Tiến hành thí nghiệm với vật nặng có khối lượng m3 = m1 để máng nghiêng góc 300 Làm đo thời gian vật trượt quãng đường s = 0,5m ghi kết vào bảng số liệu.(g = 10 m/s ) So sánh kết thu với thí nghiệm mục a (trường hợp vật có khối lượng m1) đưa nhận xét Khối lượng vật nặng m3 = m1 =……… (kg) Độ lớn lực kéo: F = … (N) Lần đo TB t3 (s) a3 t3 2s F s2 (m ) / mst F P sin (N )m3a t3 = Kết luận: PHIẾU HỌC TẬP SỐ THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT SỰ PHỤ THUỘC CỦA ĐỘ LỚN LỰC MA SÁT TRƯỢT VÀO TÌNH TRẠNG GIỮA HAI MẶT TIẾP XÚC Tiến hành làm thí nghiệm: Sử dụng mặt trượt A C (trong mặt trượt C có độ nhám cao mặt A) có diện tích bề mặt Đo thời gian vật trượt quãng đường s = 0,5m ghi kết vào bảng số liệu.(g = 10 m/s ) Khối lượng vật mẫu: m =…………(kg) Lần đo TB Độ lớn lực kéo: F = … (N) Mặt trượt A Mặt trượt C t1 (s) t2 (s) t1 = t2 = Mặt trượt A (làm ướt) t3 (s) t3 = Kết luận: PHIẾU HỌC TẬP SỐ THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT LỰC HƯỚNG TÂM Quan sát thí nghiệm ảo chuyển động vệ tinh nhân tạo quanh Trái Đất, Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời, Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất trả lời câu hỏi: I Thí nghiệm vệ tinh nhân tạo chuyển động quanh Trái Đất Lực giữ cho vệ tinh nhân tạo chuyển động quanh Trái Đất? Nêu đặc điểm hướng lực này? Quỹ đạo chuyển động vệ tinh có dạng nào? Nếu lực tác dụng quỹ đạo chuyển động vệ tinh thay đổi nào? II Thí nghiệm Mặt Trăng chuyển động tròn quanh Trái Đất Trái Đất chuyển động tròn quanh Mặt Trời Lực giữ cho Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời, Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất? Nêu đặc điểm hướng lực này? Quỹ đạo chuyển động Trái Đất quanh Mặt Trời, Mặt Trăng quanh Trái Đất có dạng nào? Nếu khơng có lực tác dụng quỹ đạo chuyển động Trái Đất quanh Mặt Trời, Mặt Trăng quanh Trái Đất thay đổi nào? Kết luận: Vậy em có nhận xét lực trên: PHIẾU HỌC TẬP SỐ THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT LỰC HƯỚNG TÂM Tiến hành thí nghiệm khảo sát chuyển động vật đĩa quay Quan sát tượng trả lời câu hỏi: Nêu dạng quỹ đạo chuyển động vật đĩa Hãy kể tên lực tác dụng lên vật tròn trình chuyển động biểu diễn chúng hình vẽ Lực giữ cho vật không bị trượt khỏi đĩa chuyển động với quỹ đạo trên? Vậy em có kết luận lực trên: Nếu ta đảo mặt đĩa mặt khác nhẵn tượng xảy Hãy giải thích? Buộc vật nặng vào sợi dây không dãn quay cho vật chuyển động tròn Lực giữ cho vật chuyển động tròn nêu nhận xét lực này? PHIẾU HỌC TẬP SỐ THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT LỰC HƯỚNG TÂM Quan sát video, hình ảnh trả lời câu hỏi: Từ kinh nghiệm thực tế em thấy đoạn đường khúc cua có đặc điểm khác so với đoạn đường thẳng? Tại người ta lại phải làm vậy? Hãy phân tích lực tác dụng vào ơtơ khúc cua biểu diễn chúng hình vẽ Em có nhận xét tác dụng lực này? PHỤ LỤC ĐỀ KIỂM TRA KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH SAU KHI HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” I PHẦN TRẮC NGHIỆM (4,0 điểm) Câu Phát biểu sau sai nói lực ma sát trượt: A Xuất có vật trượt vật khác B Tỉ lệ với áp lực C Cùng hướng với hướng chuyển động vật D Không phụ thuộc vào diện tích mặt trượt Câu Biểu thức khơng phải biểu thức tính độ lớn lực hướng tâm: A Fht ma ht mv r B Fht C Fht mr D Fht mv r2 Câu Biểu thức tính độ lớn lực ma sát trượt: A Fmst t N B Fmst ma Câu Hệ số ma sát trượt C Fmst t a D Fmst m t đại lượng đặc trưng cho phụ thuộc lực ma sát t trượt vào: A Tốc độ vật B Khối lượng vật C Vật liệu bề mặt tiếp xúc D Diện tích bề mặt tiếp xúc Câu Cách sau không làm giảm tác dụng lực ma sát trượt: A Bôi trơn mặt trượt B Làm nhẵn mặt trượt C Thay ma sát lăn D Làm nhám mặt trượt Câu Đặc điểm sau lực hướng tâm A Luôn hướng vào tâm quỹ đạo chuyển động B Gây gia tốc hướng tâm chuyển động tròn C Cùng hướng với gia tốc hướng tâm D Cùng hướng với vận tốc Câu Cho vật trượt mặt phẳng nằm ngang Khi tăng khối lượng vật lên lần độ lớn lực ma sát trượt: A Tăng lần B Giảm lần C Tăng lần D Giảm lần Câu Lực đóng vai trò lực hướng tâm giữ cho hành tinh chuyển động tròn quanh Mặt Trời A Trọng lực B Lực hấp dẫn C Lực ma sát D Lực đàn hồi II PHẦN TỰ LUẬN (6,0 điểm) Câu (4,0 điểm): Cho vật có khối lượng 2kg đặt đỉnh máng nghiêng có chiều dài 2m với góc nghiêng 300 khơng vận tốc ban đầu Sau trượt xuống chân mặt phẳng nghiêng vận tốc vật đạt m/s Cho g=10m/s Xác định hệ số ma sát trượt vật mặt phẳng nghiêng Câu (2,0 điểm): Một vệ tinh nhân tạo bay quanh Trái Đất độ cao h bán kính Trái Đất Cho R = 6400 km lấy g = 10 m/s Hãy tính tốc độ góc vệ tinh ĐÁP ÁN ĐỀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG I PHẦN TRẮC NGHIỆM (4,0 điểm) Mỗi câu trả lời 0,5 điểm Câu Đ/A C D A C D D A B II PHẦN TỰ LUẬN (6,0 điểm) Câu Tính gia tốc vật: v Xác định biểu diễn  lên vật P, Câu Câu Thang điểm Nội dung v 2as v 02 v2 a 4(m / s ) 2s vẽ hình  lực  tác dụng N, Fmst y O x Áp dụng định luật II Newton  đưa  biểu thức: N F ma P *) mst  ( phương trình (*) lên trục: Chọn trục xOy chiếu P sin Ox: Oy: N Fmst ma maø :Pcos Fmst N Pcos mgcos N t Đưa biểu thức tính: cos a g gsin t Thay số tính kết quả: Fhd đóng vai trò Fht : 0,12 t mM G (1) 4R 8R M m2R G Trên bề mặt Trái Đất: P mM R mg G G Từ (1) ( (2) ta có: Thay số: gR M ( 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 2) 0,5đ 8R g 8.6400000 10 0,5 đ rad / s) 4, 42.10 0,5đ PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM ... cứu tổ chức dạy học chương Động lực học chất điểm theo LTKT với hỗ trợ BĐTD Với lí trên, chọn đề tài: Tổ chức dạy học số kiến thức chương Động lực học chất điểm Vật lí 10 theo lý thuyết kiến. .. Chương Cơ sở lý luận thực tiễn việc tổ chức dạy học theo lý thuyết kiến tạo với hỗ trợ đồ tư Chương Đề xuất tiến trình dạy học số kiến thức chương Động lực học chất điểm Vật lí 10 theo lý thuyết. ..ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐẶNG THỊ UYÊN TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÍ 10 THEO LÝ THUYẾT KIẾN TẠO VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA BẢN ĐỒ TƯ DUY Chuyên