SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁTRƯỜNG THPT HÀM RỒNG ---SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ---***---RÈN LUYỆN KHẢ NĂNG TƯ DUY LÔGIC CHO HỌC SINH LỚP 10 TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG THÔNG QUA CÁC BƯ
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG
-SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
-*** -RÈN LUYỆN KHẢ NĂNG TƯ DUY LÔGIC CHO HỌC SINH LỚP 10 TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG THÔNG QUA CÁC BƯỚC GIẢI BÀI TẬP BẰNG
PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG LỰC HỌC
Người thực hiện: Nguyễn Quyết Tiến Chức vụ: Giáo viên
SKKN thuộc lĩnh vực môn: Vật Lí
THANH HÓA, NĂM 2020
Trang 2
MỤC LỤC 2
1.2 Mục đích của đề tài 3 1.3 Đối tượng nghiên cứu 3 1.4 Phương pháp nghiên cứu 4
2.2 Thực trạng của việc làm bài tập tự luận ở trường THPT Hàm Rồng 4 2.3 Các giải pháp thực hiện 5
Danh mục các đề tài đã được hội đồng khoa học đánh giá 17
Trang 3
1.Mở đầu
1.1 Lí do chọn đề tài
Thực tế cho thấy việc dạy và học của thầy và trò phải được kết hợp một cách đồng bộ Sự “đồng bộ” ở đây chỉ xin được nói tới một khía cạnh nhỏ, đó là cách thức dạy và học Người thầy phải có những phương pháp, cách thức hợp lý, đơn giản và hệ thống để giải quyết những vấn đề cơ bản của chương trình từ đó người học dưới sự định hướng của thầy sẽ vận dụng các phương pháp đó để giải quyết các bài toán một cách cụ thể, chương trình thi trắc nghiệm hiện nay đã làm cho học sinh quên đi vai trò của việc giải một bài tập tự luận Trên cơ sở và tinh thần như vậy, đứng trước bài toán, thì việc tổng kết các bước giải bài tập vật lí là việc cần thiết, góp phần phục vụ cho việc dạy và học của giáo viên và học sinh đối với phần vật lý phổ thông được tốt hơn, hệ thống hơn Trong các môn khoa học, Vật lý được coi là môn khoa học của thực tế giúp chúng ta nhiều trong việc rèn luyện các phương pháp suy nghĩ, phương pháp suy luận, phương pháp học tập, phương pháp giải quyết các vấn đề ,giúp chúng ta rèn luyện trí thông minh
và sáng tạo
Nhận thức rõ vai trò to lớn và tầm quan trọng hàng đầu của tư duy lôgic đối với hiệu quả học tập môn vật lý của học sinh THPT nói chung và học sinh lớp 10 Trường THPT Hàm Rồng nói riêng Nên trong quá trình dạy học môn vật
lý đặc biệt là các bước giải bài tập bằng phương pháp động lực Tôi luôn chú ý đến khả năng tư duy của các em qua từng bước giải, quá trình phân tích hiện tượng Tôi đã phát hiện ra rằng khi thực hiện các bước của phương pháp này đòi hỏi các em phải có khả năng tư duy lôgic chặt chẽ và đó cũng là môi trường
thuận lợi để rèn luyện tốt kĩ năng này cho các em Vì vậy tôi chọn đề tài “Rèn
luyện khả năng tư duy lôgic cho học sinh lớp 10 Trường THPT Hàm Rồng Thông qua các bước giải bài tập bằng phương pháp động lực học ”
1.2 Mục đích đề tài nêu và giải quyết một số vấn đề sau
Tôi chọn đề tài này nhằm góp thêm một hướng đi, một cách làm, nêu lên một vài kinh nghiệm nhỏ đã có hiệu quả đối với nhiệm vụ rèn luyện học sinh nói riêng thông qua các bước giải bài tập tự luận bằng phương pháp động lực học ở trường THPT Hàm Rồng Đồng thời cách làm này khi học sinh có được khả năng tư duy lôgic tốt thì càng góp phần kích thích sự hứng thú và làm tăng lòng say mê môn vật lý ở các em
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.3.1 Đối tượng nghiên cứu :
Bài tập chương 2: Động lực học chất điểm vật lý 10
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu:
Trang 4Học sinh lớp: 10A6, 10A7 Trường THPT Hàm Rồng
1.4 Phương pháp nghiên cứu
Đề tài được hoàn thành bằng phương pháp nghiên cứu lý luận ,phương pháp tổng kết kinh nghiệm, phương pháp thực nghiệm sư phạm trên đối tượng học sinh THPT Hàm Rồng trong khi học chương động lực học chất điểm
2 Nội dung
2.1 Cơ sở lý luận
Thật vậy trong cuộc sống hằng ngày, mỗi chúng ta ai cũng có sự so sánh ,phán đoán Suy luận trên cơ sở các ý niệm, khái niệm về hiện tượng, sự vật xung quanh Đó chính là tư duy lôgic Tư duy lôgic là suy nghĩ, nhận xét ,đánh giá một cách chính xác ,lập luận có căn cứ về một vấn đề Như vậy tính lôgic là bắt buộc đối với mọi khoa học cũng như đối với cuộc sống hằng ngày Vật lý là môn khoa học gắn liền với cuộc sống mà lý thuyết được phát triển dựa trên cơ sở tuân thủ nghiêm ngặt các quy luật của tư duy
Vì vậy một trong những nhiệm vụ quan trọng bậc nhất của việc giảng dạy
vật lý ở trường phổ thông đó là “Dạy suy nghĩ” phải có suy nghĩ phù hợp và
lôgic thì mọi hoạt động mới mang lại hiệu quả như mong muốn vì vậy rèn luyện khả năng tư duy lôgic cho học sinh trong quá trình dạy vật lý là vấn đề rất đáng được nghiên cứu và đầu tư
2.2 Thực trạng của việc làm bài tập tự luận của học sinh trường THPT Hàm Rồng
Trong mỗi giờ lên lớp ngay từ khi tiếp nhận giảng dạy đầu năm học tôi thường xuyên quan tâm đến các câu trả lời, cách diễn đạt, trình bày của các em học sinh trong mỗi vấn đề, mỗi câu hỏi mà tôi nêu ra Kết quả cho thấy đa phần học sinh thể hiện sự non yếu, thiếu chặt chẽ Các em thiếu hẳn khả năng phân chia vấn đề để xem xét một cách đầy đủ các khả năng có thể xảy ra Đặc biệt là khả năng trình bày tự luận các bài toán đòi hỏi suy luận cho thấy học sinh vấp phải nhiều sai lầm mà nguyên nhân chủ yếu là do khả năng tư duy lôgic còn non yếu
Giải bài tập tự luận là một vấn đề cơ bản và đòi hỏi học sinh phải có sự tư duy, vận dụng tri thức cũng như cách thức làm bài tập và tính toán một cách chính xác, hợp lý vì vậy luôn gây cho học sinh tâm lý e dè hay thậm chí là
“ngại” giải quyết bài toán Do đó trong bài viết này với mục đích nêu lên các bước giải bài vật lí bằng phương pháp động lực học một cách có hiệu quả và khẳng định đúng kết quả và tiến trình giải bài toán của mình, tôi mong muốn sẽ giúp các em có cái nhìn “thân ái”, hệ thống hơn về chương trình vật lý THPT
Từ đó nâng cao nhận thức của học sinh đối với toàn bộ chương trình vật lý Học
Trang 5sinh sẽ đánh giá phân loại được các bài toán cũng như vận dụng linh hoạt phương pháp vào từng bài toán thể
2.3 Giải pháp và tổ chức thực hiện
Tác dụng của việc giải bài tập vật lý chỉ được phát huy tốt khả năng tư duy lôgic khi tuân thủ đúng phương pháp giải Vì vậy cần phải rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách khoa học mới đảm bảo đi đến một kết quả một cách chắc chắn Cần phải giúp học sinh tránh cách giải một cách mò mẫm, may rủi Muốn thế, giáo viên phải hướng dẫn cho học sinh vận dụng phương pháp giải bài tập ngay từ những tiết bài tập đầu tiên cũng như trong suốt quá trình học vật lí Trên thực tế, đa số học sinh thường vận dụng công thức một cách máy móc và giải một cách mò mẫm: áp dụng công thức này không được thì
áp dụng công thức khác mà không hiểu được bài toán liên quan đến hiện tượng ,định luật hay hệ quả nào và không hiểu bản chất vật lí của các hiện tượng liên quan Để rèn luyện tư duy lôgic cho việc giải bài tập một cách có hiệu quả, khi giải bài tập vật lí cần hướng dẩn cho học sinh theo các bước sau:
2.3 1 Đọc kĩ đầu bài, tìm hiểu ý nghĩa của những thuật ngữ mới, nắm vững
đâu là dử kiện ,đâu là ẩn số phải tìm Để từ đó tóm tắt đầu bài bằng những kí hiệu và hình vẽ.
Đọc kĩ đầu bài là thể hiện khả năng nhìn nhận vấn đề nhằm giúp học sinh hiểu được đề ra và tìm được phương hướng để giải quyết vấn đề Song không phải mọi học sinh đều nhận thức rõ vấn đề này và tạo cho mình thói quen đọc đi đọc lại đề ra nhiều lần trước khi bắt tay vào giải Thực tế cho thấy nhiều học sinh chỉ đọc lướt qua đề ra sau đó giải ngay, do đó thường dẫn đến sai lầm ,thiếu sót do hiểu sai đề ra, hoặc không giải được bài toán do bỏ sót dữ kện Những sai sót này hoàn toàn có thể tránh được nếu ta biết đọc kĩ đề ra
2.3 2 Phân tích hiện tượng vật lí của đề bài nhằm làm sáng tỏ bản chất các
hiện tượng, quá trình trình vật lí được đề cập trong bài tập.
Khả năng tư duy có tính chất quyết định đến chất lượng giải bài tập vật lí Kết quả của bước phân tích cần làm sáng tỏ một số điểm sau đây:
- Bài tập đang giải thuộc loại nào:bài tập định tính, định lượng, bài tập đồ thị hay trắc nghiệm.
- Nội dung bài tập đề cập đến hiện tượng vật lí nào?Mối liên hệ giữa các hiện tượng ra sao và diễn biến theo quy luật nào?
- Đối tượng đang xét ở trạng thái nào: biến đổi hay ổn định ?những điều kiện
ổn định hay biến đổi là gì?
- Có những đặc trưng định tính định lượng nào đã biết hay chưa biết? Mối liên
hệ giữa các đặc trưng đó liên quan đến những định luật quy tắc, định nghĩa nào?
Trang 6Kết quả của bước này là chỉ đưa ra được những công thức,các định luật cần huy động để giải bài tập
2.3 3 Xác định phương pháp, vạch kế hoạch và tiến hành giải cụ thể.
*Phương pháp phân tích :
Theo phương pháp phân tích thì việc giải bài tập vật lí thì được phân chia
ra nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn là một bài tập nhỏ Để tìm ẩn số ta phải lần lượt đi giải các bài tập nhỏ đó Theo phương pháp này việc giải bài tập phải bắt đầu từ ẩn số
Ta có thể minh hoạ những điều vừa trình bày bằng việc giải bài tập sau:
Ví dụ: Một vật có khối lượng m=10kg bắt đầu được kéo nhanh dần đều thẳng
đứng lên trên bằng một sợi dây,sau 10s vật đi được một đoạn h=25m hãy tính sức căng của sợi dây?
Cho g=10m/s 2
Theo phương pháp phân tích bài tập này có thể giải như sau:
Ta biết rằng khi vật chuyển động nhanh đần đều thẳng đứng lên trên nó chịu tác dụng của hai lực: sức căng Tcủa sợi dây và trọng lực P Hợp lực của hai lực này sẽ truyền cho vật một gia tốc a
Từ đó ta có: F T P
Chiếu phương trình này lên phương chuyển động ta được:
F = T – P
Từ đó suy ra: T = F + P (1) (lời giải bài tập nhỏ đầu tiên)
* Việc giải bài tập nhỏ tiếp theo là tìm trọng lực P và F
Ta biết P = mg
Mặt khác theo định luật II Newton, ta có: F=ma; trong đó a được tính theo công thức: a 2h2
t
, vì V0=0
Thay các kết quả vừa tính được vào (1) ta sẽ có ẩn số tìm được
*Phương pháp tổng hợp
Theo phương pháp tổng hợp thì việc giải một bài tập vật lý không bắt đâu
từ ẩn số mà bắt đầu từ dữ kiện của bài toán để tính toán hoặc lập luận để tiến dần đến ẩn số cần tìm
*Theo phương pháp tổng hợp, thì bài toán trên được giải như sau:
Theo bài ra ta biết vật chuyển động nhanh dần đều theo phương thẳng đứng lên trên Nghĩa là vật có vận tốc đầu V0 = 0 và có gia tốc a ≠ 0 Do đó gia tốc này có thể tính theo biểu thức:
Trang 7 0 2
, 0 2
1
t
h a
v
at
Mặt khác theo định luật 2 Newton ta có: 22
t
h m ma
F (**) Trong đó F là hợp lực của 2 lực : Sức căng Tcủa sợi dây và trọng lực P của vật Nghĩa là: F T P
Chiếu phương trình này lên phương chuyển động ta có: F = T- P T = F + P Với P = mg và F như ở (**) nên ta có: 2 2
Như vậy giá trị của 2 phương pháp đều như nhau, vì vậy trong từng trường hợp cụ thể tuỳ vào từng bài toán mà giáo viên lựa chọn phương pháp này hoặc phương pháp khác để giải từng bài tập cụ thể
2.3.4 Kiểm tra và biện luận.
Để đảm bảo tính đúng đắn của lời giải sau khi giải cần kiểm tra kết qủa và biện luận (đối với những bài tập cần biện luận) để loại bỏ những kết quả không phù hợp hoặc khẳng định kết qủa theo điều kiện ban đầu đặt ra Bước này rất cần thiết, qua đó có thể rèn luyện cho học sinh đức tính cẩn thận cũng như ý thức, thói quen thường xuyên kiểm tra kết quả của công việc Đó là một trong những phẩm chất cần thiết của người lao động mới
Tuỳ vào bài toán mà ta có thể biện luận hay không cần biện luận nhưng không thể bỏ qua khâu kiểm tra Để kiểm tra chúng ta có thể tiến hành theo các cách sau:
- Xem lại một cách cẩn thận các tiến trình giải để phát hiện những sai sót
có thể có.
- Giải lại bài toán bằng phương pháp khác và so sánh kết quả của hai lần giải.
- Khác với công thức toán học, một công thức vật lý phải bằng nhau cả 2
vế về trị số lẫn đơn vị Vì vậy để kiểm tra kết quả đúng hay sai ta cần kiểm tra thứ nguyên của biểu thức kết quả.
Việc kiểm tra và biện luận khi giải bài tập giúp học sinh mở rộng sự hiểu biết của mình Qua biện luận những kết quả không phù hợp với điều kiện ban đầu của bài toán, không phù hợp với thực tế được loại bỏ Nhờ biện luận và kiểm tra học sinh phát hiện được những sai sót trong tiến trình giải bài tập.
Trên đây, là bốn bước để giải bài tập vật lý, tuy nhiên mỗi loại bài tập có những đặc điểm riêng nên khi vận dụng phải tuỳ vào từng bài tập cụ thể để vận dụng cho linh hoạt thể hiện khả năng tư duy lôgic
*MỘT SỐ VÍ DỤ CỤ THỂ
Trang 8Ví dụ 1: Một vật có khối lượng m = 4kg đang đứng yên trên mặt phẳng ngang
được kéo chuyển động bởi một lực F có độ lớn không đổi là 6N Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng ngang là = 0,1, lấy g = 10 m/s2 Hãy tính quãng đường mà vật đi được trong 5s trong hai trường hợp:
a/ Lực F có phương ngang
b/ Lực F hợp với phương ngang lên phía trên một góc là với sin = 0,6
Bước 1: Đọc đề và tóm tắt
m = 4 kg; F = 6 N; = 0,1; g = 10 m/s2; t = 5s
Tìm s = ?
a Lực F có phương ngang
b Lực F hợp với phương ngang lên phía trên một góc là với sin = 0,6
Bước 2: Phân tích và vẽ hình
Hệ quy chiếu: Tọa độ Oxy:
Ox: phương ngang, chiều cùng chiều
chuyển động của vật
Oy: phương thẳng đứng, chiều từ dưới
lên
Mốc thời gian t = 0 lúc vật bắt đầu
chuyển động
Các lực tác dụng vào vật:
+ Trọng lực: P
+ Phản áp lực từ mặt phẳng ngang: N
+ Lực tác dụng: F
+ Lực ma sát trượt: Fms
Bước 3: Giải
Lực F có phương ngang: ta có hình vẽ
Áp dụng định luật II Niu-Tơn:
N F Fms
P ma
Chiếu lên Oy: N – P = 0 N = P = mg
Fms = N = mg
Chiếu lên Ox: F – Fms = ma
F - mg = ma
4 a = 6 – 0,1.4.10 a = 0,5 (m/s2)
Vật chuyển động thẳng nhanh dần đều
Trang 9Áp dụng công thức:
s = v0.t + 0,5.a.t2 s = 6,25(m)
b Lực F hợp với phương ngang
lên phía trên một góc là với
sin = 0,6
Ta có hình vẽ:
Áp dụng định luật II Niu-Tơn:
N F Fms
P ma
Chiếu lên Oy: N – P + F sin = 0
N = P - F sin
Fms = N = (mg + F sin)
Chiếu lên Ox: F cos – Fms = ma F cos - (mg - F sin) = ma
4 a = 6.0,8 – 0,1.(4.10 - 6.0,6) a = 0,29 (m/s2)
Vật chuyển động thẳng nhanh dần đều
Áp dụng công thức: s = v0.t + 0,5.a.t2
s = 0,5.0,29.25 = 3,625(m)
Bước 4: Biện luận và kiểm tra
Lực F là lực phát động a > 0 Vật chuyển động thẳng nhanh dần đều
Áp dụng công thức: s = v0.t + 0,5.a.t2
Ví dụ 2: Một vật khối lượng m = 10 kg được đặt
trên mặt phẳng nghiêng góc 30o so với mặt
phẳng ngang Hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt
phẳng nghiêng là 0,8 Xem lực ma sát nghỉ
cực đại bằng lực ma sát trượt Lấy g = 10m/s2
Tìm lực kéo theo phương mặt phẳng nghiêng để
vật đi xuống đều theo mặt phẳng nghiêng
Bước 1: tóm tắt
M = 10 kg; 0,8; 0,8; g = 10m/s2
FK = ?
Bước 2 Phân tích:
Vật chuyển động đi xuống đều nên a = 0 ,
Chọn hệ quy chiếu xoy ,
Các lực tác dụng lên vật như hình
Vật chuyển động đều nên:
0
mst
F P F N (1)
Bước 3 Phân tích
Chiếu (1)’ lên các trục Ox, Oy ta được:
Trang 10sin mst 0
F P F với F mst N
cos 0
Từ đó ta được:
sin ( os30 sin 30) 19, 2
mst
TH vật đi xuống đều: os sin tan 15, 23
c
Bước 4 Kiểm tra và biện luận
Vật chuyển động đi xuống đều nên a = 0, lực F là lực phát động
Ví dụ 3: Một vật coi là chất điểm được đặt trên một mặt bàn xoay nằm ngang,
có thể quay được quanh một trục thẳng đứng Vật cách trục quay một khoảng
R = 20cm Hệ số ma sát nghỉ giữa vật và mặt bàn là = 0,4 Lấy g = 10m/s2 Hỏi bàn phải quay với tốc độ góc là bao nhiêu thì vật bị văng ra ngoài
Bước 1:Đọc đề bài và tóm tắt
R = 20 cm; = 0,4; g = 10 m/s2
Tìm =? Vật bị văng ngoài
Bước 2: Phân tích và vẽ hình
Khi vật văng có giai đoạn vật chuyển động
trên bàn, đối với mặt đất vật chuyển động có quỹ
đạo là đường xoáy chôn ốc Gia tốc của chuyển
động này học sinh chưa được học nên việc giải bài
toán không thực hiện được + Chọn hệ quy chiếu
gắn với mặt đất (hệ quy chiếu quán tính) thì vật
chuyển động tròn.
+ Chọn hệ quy chiếu gắn với bàn (hệ quy chiếu phi
quán tính) thì vật đứng yên.
Chọn hệ quy chiếu quán tính.
Chọn hệ quy chiếu gắn với mặt đất
Khi vật chưa bị văng Vật chuyển động tròn:
Các lực tác dụng vào vật:
Trọng lực:P;Phản áp lực;N Lực ma sát nghỉ: Fms
Học sinh xác định được đang xét trường hợp vật đứng yên trên bàn, như vậy Fms là lực ma sát nghỉ, giải pháp để giải quyết vấn đề dã được nêu ở trường hợp bài toán một vật chuyển động thẳng: là chuyển về bài toán tìm lực ma sát
và phản áp lực Ngoài ra học sinh xác định phương và chiều của gia tốc hướng tâm, từ đó chọn phương, chiều để chiếu cho hợp lý.
Bước 3: Giải