Lựa chọn soạn thảo và sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học chương động lực học chất điểm vật lí lớp 10

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐỖ THỊ THỦY LỰA CHỌN, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” - VẬT LÍ 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2016 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐỖ THỊ THỦY LỰA CHỌN, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” - VẬT LÍ 10 Chuyên ngành: LL PP dạy học mơn Vật Lí Mã số: 60 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Đỗ Hương Trà THÁI NGUYÊN - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các kết quả, số liệu nghiên cứu nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khoa học khác Thái Ngun, tháng năm 2016 Tác giả luận văn Đỗ Thị Thủy i LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Đỗ Hương Trà trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình em suốt trình thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa sau đại học, khoa Vật lí trường đại học sư phạm Thái Nguyên - Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện tốt giúp đỡ em trình học tập nghiên cứu khoa Tôi xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu, thầy cô giáo trường THPT Điềm Thụy – Phú Bình – Thái Nguyên tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình thực nghiệm sư phạm Thái nguyên, tháng năm 2016 Tác giả Đỗ Thị Thủy ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ vi MỞ ĐẦU .1 Lý chọn đề tài .1 Mục đích nghiên cứu Giả thuyết khoa học Đối tượng phạm vi nghiên cứu .3 Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Phương pháp nghiên cứu Đóng góp luận văn Cấu trúc luận văn .4 Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC LỰA CHỌN, SOẠN THẢO BÀI TẬP VẬT LÍ NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 1.1 Năng lực 1.1.1 Khái niệm lực 1.1.2 Cấu trúc thành phần lực 1.1.3 Bài tập vật lí .13 1.1.4 BTVL với việc bồi dưỡng NLGQVĐ 15 1.2 Đánh giá lực giải vấn đề học sinh dạy học vật lí 18 1.2.1 Một số công cụ đánh giá theo hướng phát triển lực 18 1.2.2 Công cụ đánh giá lực giải vấn đề 21 1.3 Thực trạng sử dụng tập việc bồi dưỡng lực giải vấn đề học sinh 23 1.3.1 Mục đích điều tra 23 iii 1.3.2 Đối tượng điều tra 23 1.3.3 Kết điều tra 24 Kết luận chương 29 Chương LỰA CHỌN, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÍ CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM-VẬT LÍ 10 NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH .30 2.1 Đặc điểm nhiệm vụ chương Động lực học chất điểm 30 2.1.1 Đặc điểm chương 30 2.1.2 Nhiệm vụ chương 30 2.2 Vị trí, vai trị, cấu trúc chương Động lực học chất điểm 32 2.2.1.Vị trí, vai trị chương Động lực học chất điểm 32 2.2.2 Cấu trúc nội dung chương “Ðộng lực học chất điểm” 33 2.3 Mục tiêu dạy học chương “Động lực học chất điểm” vật lí 10 34 2.4 Lựa chọn, soạn thảo hệ thống tập dạy học phần “Các lực học” chương “Động lực học chất điểm” vật lí 10 39 2.5 Kế hoạch sử dụng tập nhằm bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh dạy học phần “Các lực học” chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10 56 2.6 Thiết kế phương án dạy học phần “Các lực học” có sử dụng tập soạn thảo nhằm bồi dưỡng lực giải vấn đề 57 2.7 Xây dựng công cụ đánh giá lực giải vấn đề dạy học phần “Các lực học” chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10 74 Kết luận chương 76 Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 77 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 77 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 77 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 77 3.2 Đối tượng nội dung thực nghiệm sư phạm 78 3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm .78 3.2.2 Nội dung thực nghiệm 78 iv 3.3 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 79 3.3.1 Chọn đối tượng TNSP (Chọn mẫu thực nghiệm) 79 3.3.2 Chọn TNSP 80 3.3.3 Giáo viên cộng tác 80 3.3.4 Quan sát học thực nghiệm 81 3.4 Thuận lợi khó khăn TNSP 81 3.4.1 Thuận lợi 81 3.5.2 Khó khăn 82 3.5 Kết thực nghiệm sư phạm 82 3.5.1 Đánh giá trình 82 3.5.2 Đánh giá định lượng 84 3.6 Đánh giá chung TNSP .89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết đầy đủ Chữ viết tắt BT Bài tập BTVL Bài tập vật lí ĐC Đối chứng GQVĐ Giải vấn đề GV Giáo viên HS Học sinh NL Năng lực PPDH Phương pháp dạy học SGK Sách giáo khoa 10 THPT Trung học phổ thông 11 TN Thực nghiệm 12 TNSP Thực nghiệm sư phạm 13 VL Vật lí iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Bốn thành tố lực giải vấn đề 11 Bảng 1.2: Tiêu chuẩn đánh giá Rucbric tốt 20 Bảng 2.1: Bảng cấu trúc nội dung kiến thức chương “Động lực học chất điểm” .33 Bảng 2.2: Mục tiêu kiến thức cấp độ nhận thức .35 Bảng 2.3: Kế hoạch sử dụng tập nhằm bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh dạy học phần “Các lực học” chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10 56 Bảng 3.1: Kết đánh giá GV phát triển NLGQVĐ HS qua bảng kiểm quan sát 82 Bảng 3.2: Kết tự đánh giá HS phát triển NLGQVĐ 83 Bảng 3.3: Kết kiểm tra 85 Bảng 3.4: Xếp loại kiểm tra 86 Bảng 3.5: Bảng phân phối tần suất kết kiểm tra 87 Bảng 3.6: Bảng lũy tích kết kiểm tra 87 Bảng 3.7: Bảng tham số thống kê 88 v DANH MỤC BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ BIỂU ĐỒ Biểu đồ 3.1: Biểu đồ xếp loại kiểm tra 86 Biểu đồ 3.2: Đồ thị đường phân phối tần suất kết kiểm tra 87 Biểu đồ 3.3: Đồ thị đường phân phối tần suất kết kiểm tra 88 SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1: Cấu trúc lực giải vấn đề 10 Sơ đồ 1.2: Phân loại BTVL 15 Sơ đồ 2.1: Grap nội dung chương Động lực học chất điểm lớp 10 THPT 34 vi PHIẾU HỌC TẬP Bài A4: Tại vật thể để phịng, ngồi sân bàn, ghế, tủ…mặc dù hút không di chuyển lại gần nhau? Bài A5: Hai tàu thủy có trọng tải 50000 đặt cách 100m, hút lực nhỏ (đến mức ta khơng nhận biết tồn thơng qua tượng chúng xích lại gần nhau) Thế đinh sắt đặt gần nam châm, chúng lại hút lực lớn (dính lại với nhau) khối lượng chúng nhỏ Điều có mâu thuẩn đến tỉ lệ lực hấp dẫn với tích khối lượng vật nêu định luật vạn vật hấp dẫn không? Tại sao? Bài A7: Lực hấp dẫn hai vật có thay đổi khơng ta đặt xen vào hai vật vật thứ ba? Bài A8: Ta biết Trái Đất hút táo lực (lực hấp dẫn), theo định luật III Niu-tơn táo hút Trái Đất lực Tại táo “rơi” phái Trái Đất cịn Trái Đất đứng yên? Bài A9: Lực hút Mặt Trời lên Mặt Trăng lớn lực hút Trái Đất lên Mặt Trăng khoảng hai lần Nhưng Mặt Trăng lại vệ tinh Trái Đất mà khơng phải hành tinh quay quanh Mặt Trời ? Bài A10: Một người mua hàng từ hàng có trọng lượng 30N thành phố Thái Nguyên, đem đến thành phố Vinh hàng có hàng có trọng lượng bao nhiêu? Bài A11: Mặt Trăng Trái Đất có khối lượng 7,4.1022 kg 6.1024 kg, cách 38400 km Tính lực hấp dẫn? Phiếu học tập Lực đàn hồi lò xo Định luật Húc PHIẾU HỌC TẬP Bài A3: Dùng hai tay kéo dãn nén lò xo Khi kéo nén lị xo hai tay Lị xo có tác dụng lực lên hai tay không? Khi hai tay tác dụng, lị xo lấy lại chiều dài ban đầu? Bài A4: Trong trường hợp sau, vẽ vector biểu diễn lực tay tác dụng vào lò xo lực đàn hồi lò xo tác dụng vào tay a, lò xo bị kéo dãn b, Lò xo bị nén Bài A5 a, Hình dạng bóng ấn tay vào bóng cao su thả tay ra? b, Hình dạng dây thun kéo dãn vừa phải sau bng tay? c, Đặt vật nặng lên cao su A Ban đầu thẳng, đặt nằm ngang Hình dạng A đặt vật B lên biểu diễn lực A tác dụng lên vật B? Nếu nhấc vật B A nào?  Lực đàn hồi xuất nào? Xu hướng gì? PHIẾU HỌC TẬP Bài A6: a, Hai lò xo giống nhau, hai cân A B có khối lượng mA > mB Nếu treo A vào lò xo 1, B vào lị xo Dự đốn độ dãn lò xo? Lực đàn hồi lò xo lớn hơn? Độ lớn lực đàn hồi có mối liên hệ với độ biến dạng lò xo? b, Đo chiều dài tự nhiên lò xo: l0= …… (mm) Lần lượt treo 1, nặng vào lò xo Đo độ dãn lò xo trường hợp ghi vào bảng sau (cho biết trọng lượng nặng … N) F=P(N) Độ dài l (mm) Độ dãn l (mm) Hãy dựa vào kết thí nghiệm để phát mối quan hệ F Và l Phát biểu mối quan hệ Bài A7: Cho nặng lị xo nhẹ có kích thước chất liệu khác Hãy đề xuất thí nghiệm đo độ cứng lị xo Độ cứng k có phải số lị xo khác hay khơng? PHIẾU HỌC TẬP Bài A8: Biểu diễn lực căng hình vẽ nêu đặc điểm lực căng dây trường hợp? Hình: 12a Hình: 12b Hình:12c Bài A9: Lị xo chiều dài tự nhiên 15cm, lò xo giữ cố định đầu, đầu chịu lực kéo 4,5N lị xo dài 18cm Tính độ cứng lị xo Bài A10:Một lị xo có độ cứng 50 N/m treo thẳng đứng Đầu cố định, đầu gắn với vật nặng khối lượng m lị xo dài 30 cm Chiều dài tự nhiên lò xo ℓ0 = 26 cm Tính lực đàn hồi lị xo tìm m Lấy g = 10 m/s2 Bài A11: Vận động viên Vũ Văn Huyện lập kỷ lục mơn nhảy sào nam với thành tích 4m70 giải vô địch điền kinh QG 2009 Đối với trường hợp sào vận động viên nhảy sào, sào chịu biến dạng loại gì? Lực đàn hồi trường hợp có đặc điểm nào? Bài A12: Một bóng rơi xuống đất lại nảy lên cao Quả bóng rơi tác dụng lực nào? Nảy lên tác dụng lực nào? Bài A13: Dùng sợi dây cao su nhỏ để treo vật, dây cao su dãn không đứt Khi cầm dây dật mạnh đột ngột dây bị đứt Hãy giải thích sao? Bài A14: Hãy dùng từ thích hợp khung để điền vào chỗ trống câu sau: - lực đàn hồi - lực cân - trọng lượng - biến dạng - vật có tính chất đàn hồi Quan sát cung tre treo tường, ta thấy dây cung làm cho cách cung bị cong a) Cánh cung bi…… cánh cung mơ ̣t……… bi ̣ biế n da ̣ng, nó sẽ ̣ tác dụng vào hai đầ u dây cung hai…… hai lực này cùng tác du ̣ng vào dây cung, chúng nó cùng phương, ngươ ̣c chiề u và là hai…… b) Một người đứng yên mô ̣t tấ m ván mỏng Tấ m ván bi ̣ cong Nó đã bị……đó là kế t quả tác du ̣ng của … của người Tấ m ván là……khi bi ̣cong, nó sẽ tác du ̣ng vào người mô ̣t … lực này và tro ̣ng lươ ̣ng của người là hai …… c) Một người ngồi mô ̣t chiế c xe đạp Dưới tác dụng của ……… của người, lò xo yên xe bị nén xuố ng Nó bi ̣…… lò xo ở yên xe là …… biế n da ̣ng, nó sẽ tác dụng vào người mô ̣t …… đẩy lên Lực này và tro ̣ng lươ ̣ng của hai người là hai …… Bài A15: Trong lực kế, lực kế đo trọng lượng vật có trọng lượng 4N Phiếu học tập Lực ma sát PHIẾU HỌC TẬP Bài A3: độ lớn vật ma sát trượt phụ thuộc vào yếu tố yếu tố sau đây? - Diện tích tiếp xúc khúc gỗ với mặt bàn - Tốc độ khúc gỗ - Áp lực lên mặt tiếp xúc - Bản chất điều kiện bề mặt ( độ nhám, độ sạch, độ khô, ) mặt tiếp xúc Em thử nêu phương án thí nghiệm kiểm chứng, thay đổi yếu tố cịn yếu tố khác giữ nguyên tiến hành thí nghiệm Bài A4: a, Móc lực kếu vào khúc gỗ kéo nhẹ, lực kế có số khác khúc gỗ đứng n Vì có lực kéo mà khối gỗ yên? b, Hích cho xe lăn chuyển động mặt bàn hai tư hình Trong trường hợp xe xa hơn? Điều chứng tỏ gì? c, Hãy điền thơng tin lực ma sát lăn lực ma sát nghỉ vào bảng sau: Lực ma sát lăn ( Điều kiện xuất Chiều Độ lớn (so sánh với độ lớn lực ma sát trượt) msl) Lực ma sát nghỉ ( msn) PHIẾU HỌC TẬP Bài A5: Một thùng gỗ có khối lượng 50 kg, chuyển động sàn nhờ lực kéo nằm ngang có độ lớn 80 N Lấy g = 10m/s2 a, Tìm hệ số ma sát trượt thùng gỗ sàn nhà b, Thùng gỗ lúc đầu đứng yên Nếu đẩy lực 80 N theo phương ngang có chuyển động khơng? Vì sao? Bài A6: Tại nhiều tơ bị sa lầy, bánh xe quay tít mà xe khơng nhích lên được? Để tránh sa lầy, thực tế người ta làm nào? Vì sao? Bài A7: Việc bơi dầu lên bề mặt làm việc chi tiết máy có tác dụng làm giảm ma sát Nhưng bổ củi, việc giữ cán rìu tay khơ lại khó tay ướt Hãy giải thích? Bài A8: Hãy giải thích : a) Tại bề mặt vợt bóng bàn, găng tay thủ môn, thảm rải bậc lên xuống thường dán lớp cao su có gai thơ ráp ? b) Tại phải đổ, đất, đá, cành lót ván vào vũng sình lầy để xe vượt qua mà bánh khơng bị quay tít chỗ ? c) Tại phải dùng lăn gỗ hay đoạn ống thép kê cỗ máy nặng nề để di chuyển dễ dàng ? Bài A9: Sự khác bản giữa trục bánh xe bò ngày xưa và tru ̣c bánh xe đa ̣p, xe máy, ôtô bây giờ là chỗ tru ̣c bánh xe bị khơng có ở bi Con người đã phải hàng chục kỷ mới tạo nên sự khác đó Ổ bi có tác du ̣ng gi?̀ Ta ̣i viê ̣c phát minh ổ bi lại có ý nghiã quan tro ̣ng đối với sự phát triể n khoa ho ̣c công nghê ̣ ? Bài A10: Trong trận chung kết Euro 2016, hậu vệ đội tuyển Pháp R.Varane muốn cản phá tiền đạo đối phương C.Ronaldo mở tốc độ xuống bóng nhanh nên dùng vai chèn vào C.Ronaldo lấy sức nâng người lên Giải thích xem cách làm có hiệu hay khơng? Bài A11: Vì muốn cho đầu tầu hỏa kéo nhiều toa đầu tầu phải có khối lượng lớn ? Bài A12: Hãy nêu tác hại lực ma sát biện pháp làm giảm lực ma sát trường hợp vẽ hình 6.3 Bài A13: a) Vì đế dép, lốp tơ, lốp xe đạp phải khía mặt cao su? b) Vì quần áo lại lâu bẩn không là? c) Vì cán cuốc khơ khó cầm cán cuốc ẩm ướt? Phụ lục 4: ĐỀ BÀI KIỂM TRA Bài 1: Vào ngày cuối đông năm 938, sông Bạch Đằng, vùng cửa biển hạ lưu, đoàn binh thuyền Hoằng Tháo huy vừa vượt biển tiến vào cửa ngõ Bạch Đằng Quân Nam Hán thấy qn Ngơ Quyền có thuyền nhẹ, qn tưởng ăn tươi, nuốt sống liền hùng hổ tiến vào Ngô Quyền lệnh cho quân bỏ chạy lên thượng lưu Đợi đến thủy triều xuống, ông hạ lệnh cho quân sĩ đổ đánh Thuyền chiến lớn Nam Hán bị mắc cạn bị cọc đâm thủng gần hết Lúc Ngô Quyền tung quân công dội Quân Nam Hán thua chạy, Lưu Hoằng Tháo bỏ mạng với nửa quân sĩ Tổ tiên ta lợi dụng thủy triều lên xuống để đánh giặc a Hiện tượng thủy triều gì? Tại có tượng thủy triều đại dương? b Hiện tượng thủy triều phụ thuộc vào yếu tố nào? c Theo em nơi thủy triều dâng cao ta lợi dụng tượng khai thác nguồn lượng để làm gì? Bài 2: Hình 2a Hình 2b a Loại cân đồng hồ hình 2a Hoạt động theo nguyên tắc nào? Nếu cân khối lượng vật có khối lượng 100kg cân có khơng? Tại sao? b Những dây cáp cầu hình 2b có tác dụng gì? Các phương tiện có trọng tải qua cầu có khơng sao? Bài 3: Có hai bạn An Hùng kéo co, có số bạn cho chắn bạn Hùng thắng bạn Hùng trơng khỏe bạn An theo bạn sao? Phụ lục 5: Phiếu kiểm qua sát Họ tên: Đơn vị công tác: Năm vào ngành: Thầy (cơ) vui lịng cho điểm phát triển NLGQVĐ HS lớp TN lớp ĐC mà thầy (cô) tham gia giảng dạy Kết đạt Năng lực giải vấn đề Lớp TN Điểm tối đa Phân tích tình có vấn đề học tập vật lí Biết phân tích tình có vấn đề thực tiễn có liên qua đến hóa học Phát nêu mâu thuẫn BTVL Phát nêu vấn đề cần giải BTVL có liên quan đến thực tiễn Biết thu thập làm rõ thông tin cần sử dụng để GQVĐ BTVL Biết đề xuất phân tích số phương pháp GQVĐ BTVL Lựa chọn phương pháp GQVĐ phù hợp Thực thành công giải pháp GQVĐ theo phuong pháp chọn Biết phân tích đánh giá phương pháp GQVĐ học tập chọn Biết điều chỉnh phương pháp GQVĐ thực để vận dụng tình Điểm Lớp ĐC Điểm tối đa 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Điểm Phiếu số 2: Kết tự đánh giá HS phát triển NLGQVĐ KẾT QUẢ TỰ ĐÁNH GIÁ CỦA HỌC SINH VỀ SỰ PHÁT TRIỂN NLGQVĐ Họ tên: Lớp: Trường: Em tự đánh giá phát triển lực GQVĐ thân học tập mơn vật lí trường (cho điểm mức tối đa 10 điểm) Năng lực giải vấn đề Phân tích tình có vấn đề học tập vật lí Biết phân tích tình có vấn đề thực tiễn có liên qua đến hóa học Phát nêu mâu thuẫn BTVL Phát nêu vấn đề cần giải BTVL có liên quan đến thực tiễn Biết thu thập làm rõ thông tin cần sử dụng để GQVĐ BTVL Kết đạt Điểm tối đa 10 10 10 10 10 Biết đề xuất phân tích số phương pháp GQVĐ BTVL Lựa chọn phương pháp GQVĐ phù hợp Thực thành công giải pháp GQVĐ theo phuong pháp chọn Biết phân tích đánh giá phương pháp GQVĐ học tập chọn Biết điều chỉnh phương pháp GQVĐ thực để vận dụng tình 10 10 10 10 Điểm Phụ lục 6: Một số hình ảnh thực nghiệm ...ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐỖ THỊ THỦY LỰA CHỌN, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” - VẬT LÍ 10 Chuyên ngành: LL PP dạy học mơn Vật. .. việc dạy học tập vật lí trường THPT, tơi xác định đề tài nghiên cứu: ? ?Lựa chọn, soạn thảo sử dụng hệ thống tập dạy học chương "Động lực học chất điểm" - Vật lí lớp 10? ?? Mục đích nghiên cứu Lựa chọn, ... triển lực giải vấn đề cho học sinh chương 29 Chương LỰA CHỌN, SOẠN THẢO VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÍ CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM-VẬT LÍ 10 NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC