Phương pháp tìm tòi khám phá trong giải bài tập vật lý

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRẦN THANH NGA PHƯƠNG PHÁP TÌM TỊI- KHÁM PHÁ TRONG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ Hà Nội – 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC PHƯƠNG PHÁP TÌM TỊI- KHÁM PHÁ TRONG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Đức Vinh Sinh viên thực khóa luận: Trần Thanh Nga Hà Nội – 2020 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian dài nghiên cứu, cố gắng học tập làm việc cách nghiêm túc, em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Trước trình bày nội dung khóa luận, em xin bày tỏ lịng biết ơn đến người giúp đỡ, bên cạnh em suốt thời gian qua Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS.Nguyễn Đức Vinh, người thầy trực tiếp hướng dẫn em, quan tâm, giúp đỡ, tận tình bảo em suốt trình thực đề tài khóa luận tốt nghiệp Người thầy khơng giúp đỡ mặt chuyên môn mà trình làm việc, em học hỏi tinh thần làm việc khoa học đầy trách nhiệm từ thầy, từ tích lũy kiến thức kinh nghiệm quý báu Và em xin gửi lời cảm ơn trân thành tới thầy cô môn Vật lý Địa Cầu – Trường Đại học Khoa học tự nhiên, thầy cô Khoa Vật Lý Trường Đại học Giáo Dục – Đại học Quốc gia Hà Nội trang bị kiến thức có đóng góp q báu để em hồn thành khóa luận Cuối cho phép em bày tỏ lịng biết ơn vơ hạn tới gia đình bạn bè, người quan tâm, động viên chỗ dựa tinh thần vững em thời khắc khó khăn Dù cố gắng song điều kiện thời gian trình độ nên khóa luận em khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận nhận xét lời góp ý từ phía thầy bạn đọc để khóa luận em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Sinh viên Trần Thanh Nga MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cấu trúc khóa luận CHƯƠNG LÝ LUẬN CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY BÀI TẬP VẬT LÝ 1.1 Những sở lý luận hoạt động giải tập vật lý phổ thơng [1,2] .9 1.1.1 Mục đích, ý nghĩa việc giải tập: 1.1.2 Tác dụng tập vật lý dạy học vật lý: 1.2 Phân loại tập vật lý [1,2,5,6]: 11 1.2.1 Phân loại theo phương thức giải 11 1.2.2 Phân loại theo nội dung 13 1.2.3 Phân loại theo yêu cầu rèn luyện kĩ năng, phát triển tư học sinh trình dạy học 13 1.2.4 Phân loại theo cách thể tập 14 1.2.5 Phân loại theo hình thức làm 14 1.3 Phương pháp giải tập .15 1.3.1 Tìm hiểu đầu bài, tóm tắt kiện 15 1.3.2 Phân tích tượng .16 1.3.3 Xây dựng lập luận 16 1.3.4 Lựa chọn cách giải cho phù hợp 17 1.3.5 Kiểm tra, xác nhận kết biện luận .17 1.4 Xây dựng lập luận giải tập 17 1.4.1 Xây dựng lập luận giải tập định tính .18 1.4.2 Xây dựng lập luận giải tập định lượng 19 1.5 Hướng dẫn học sinh giải tập vật lý 20 1.5.1 Hướng dẫn theo mẫu (Angorit) .21 1.5.2 Hướng dẫn tìm tịi 22 1.5.3 Định hướng khái quát chương trình hóa: 22 1.6 Lựa chọn sử dụng tập dạy học vật lý 24 1.6.1 Lựa chọn tập 24 CHƯƠNG MỘT SỐ NÉT VỀ PHƯƠNG PHÁP ƠRICXTIC .27 TRONG BÀI TẬP VẬT LÝ 27 2.1 Khái niệm Ơricxtic đào tạo Ơricxtic [4] 27 2.2 Đặc điểm phương pháp Ơricxtic 33 CHƯƠNG MỘT SỐ VÍ DỤ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ THEO ĐỊNH HƯỚNG KHÁM PHÁ ( ƠRICXTIC) .38 3.1 Tính thời vấn đề 38 3.2 Một số ví dụ [3] 41 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đất nước ta bước vào thời kì cơng nghiệp hố, đại hố sơi động nhiều thách thức Cùng với đổi kinh tế đòi hỏi ngành GD-ĐT có đổi bản, mạnh mẽ vươn tới ngang tầm phát triển khu vực giới Sự nghiệp GD-ĐT phải có phần định vào việc bồi dưỡng trí tuệ khoa học,năng lực sáng tạo cho hệ trẻ Trên sở kiến thức, kĩ thái độ đắn, Vật lý môn khoa học thực nghiệm gần gũi với đời sống người, giúp người lao động sáng tạo Vật lí địn bẩy thúc đẩy nhanh phát triển kinh tế quốc dân, đồng thời góp phần quan trọng việc phát triển ngành khoa học khác ngành khoa học kĩ thuật Như có tầm quan trọng việc phát triển văn minh nhân loại Trong trình học tập mơn Vật lý, mục tiêu người học môn việc học tập kiến thức lý thuyết, hiểu vận dụng lý thuyết chung Vật lý vào lĩnh vực cụ thể Việc học vật lý (nhất giải tập vật lý) cách khuôn mẫu khơng thể kích thích tư tính sáng tạo học sinh Môn vật lý phần lớn học sinh phổ thông thường coi khó khơ khan, mơn học khiến nhiều học sinh sợ hãi Câu hỏi đặt để kích thích tìm tịi, khám phá học sinh việc học vật lý nói chung việc giải tập vật lý nói riêng Phương pháp khám phá (Ơricxtic) làm điều Bài tập Vật lý có vai trị đặc biệt quan trọng học tập vật lý Nó thúc đẩy q trình nhận thức phát triển lực tư người học, giúp cho người học ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, ứng dụng Vật lý vào thực tiễn, phát triển tư Bài tập Vật lý phong phú đa dạng, mà kỹ người học Vật lý phải giải tập Vật lý Để làm điều địi hỏi người học phải nắm vững lý thuyết, biết vận dụng lý thuyết vào loại tập phải biết tìm tịi sáng tạo Lý thuyết công thức trở ngại cho phát triển học sinh không phát triển họ tư sáng tạo Với mục đích giúp em học sinh định hướng tốt giải tập vật lý để học sinh khả áp dụng lý thuyết chung vào việc giải dạng tập cụ thể mà cịn có tư duy, sáng tạo, khả tự tìm tịi khám phá để tự rút kiến thức, cách làm tập tùy vào dạng thu kết tốt tơi chọn đề tài: “Phương pháp tìm tòi- khám phá giải tập vật lý” Cấu trúc khóa luận Ngồi phần mở đầu, kết luận khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn trình bày theo chương: Chương 1: Lý luận chung phương pháp giảng dạy tập vật lý Chương 2: Một số nét phương pháp Ơricxtic giải tập vật lý Chương 3:Một số ví dụ giải tập vật lý theo định hướng khám phá (Ơricxtic) CHƯƠNG LÝ LUẬN CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY BÀI TẬP VẬT LÝ Chúng ta sống sống thời đại bùng nổ tri thức khoa học công nghệ Xã hội phồn vinh kỉ 21 phải xã hội dựa vào tri thức, vào tư sáng tạo, vào tài sáng chế người Trong xã hội biến đổi nhanh chóng nay, người lao động phải biết ln tìm tịi kiến thức trau dồi lực cho phù hợp với phát triển khoa học kĩ thuật Lúc người lao động phải có khả tự định hướng tự học để thích ứng với địi hỏi xã hội Chính vậy, mục đích giáo dục nước ta giới không dừng lại việc truyền thụ cho học sinh kiến thức, kĩ lồi người tích lũy trước đây, mà đặc biệt quan tâm đến việc bồi dưỡng cho họ lực sáng tạo tri thức mới, phương pháp mới, cách giải vấn đề cho phù hợp Rèn luyện lực tự suy nghĩ truyền thụ kiến thức cho học sinh vấn đề quan trọng dạy học nói chung dạy học mơn Vật lý nói riêng Để việc dạy học đạt kết cao người giáo viên phải biết phát huy tính tích cực học sinh, chọn lựa phương thức tổ chức hoạt động, cách tác động phù hợp giúp học sinh vừa học tập, vừa phát triển nhận thức Việc giải tập Vật lý khơng nhằm mục đích giải tốn, mà cịn có ý nghĩa to lớn việc rèn luyện cho học sinh khả vận dụng kiến thức, kĩ tính tốn, suy luận logic để giải vấn đề thực tế sống Trong trình dạy học tập vật lý, vai trò tự học học sinh cần thiết Để giúp học sinh khả tự học, người giáo viên phải biết lựa chọn tập cho phù hợp, xếp chúng cách có hệ thống từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp hướng dẫn cho học sinh cách giải để tìm chất vật lý toán vật lý 1.1 Những sở lý luận hoạt động giải tập vật lý phổ thơng [1,2] 1.1.1 Mục đích, ý nghĩa việc giải tập: - Quá trình giải tập vật lý trình tìm hiểu điều kiện toán, xem xét tượng vật lý đề cập, dựa vào kiến thức vật lý để tìm chưa biết sở biết Thông qua hoạt động giải tập, học sinh khơng củng cố lý thuyết tìm lời giải cách xác, mà cịn hướng cho học sinh cách suy nghĩ, lập luận để hiểu rõ chất vấn đề, có nhìn đắn khoa học Vì thế, mục đích đặt giải tập vật lý làm cho học sinh hiểu sâu sắc quy luật vật lý, biết phân tích ứng dụng chúng vào vấn đề thực tiễn, vào tính tốn kĩ thuật cuối phát triển lực tư duy, lực tư giải vấn đề - Muốn giải tập vật lý, học sinh phải biết vận dụng thao tác tư duy, so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa…để xác định chất vật lý Vận dụng kiến thức vật lý để giải nhiệm vụ học tập vấn đề thực tế đời sống thước đo mức độ hiểu biết học sinh Vì vậy, việc giải tập vật lý phương tiện kiểm tra kiến thức, kĩ học sinh 1.1.2 Tác dụng tập vật lý dạy học vật lý: 1.1.2.1 Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, học sinh nắm chung, khái quát khái niệm, định luật trừu tượng Trong tập, học sinh phải vận dụng kiến thức khái quát, trừu tượng vào trường hợp cụ thể đa dạng, nhờ mà học sinh nắm biểu cụ thể chúng thực tế Ngoài ứng dụng quan trọng kĩ thuật, tập vật lý giúp học sinh thấy ứng dụng mn hình, mn vẻ thực tiễn kiến thức học Các khái niệm, định luật vật lý đơn giản, cịn biểu chúng tự nhiên phức tạp, vật, tượng bị chi phối nhiều định luật, nhiều nguyên nhân đồng thời hay liên tiếp chồng chéo lên Bài tập giúp luyện tập cho học sinh phân tích để nhận biết trường hợp phức tạp Bài tập vật lý phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động Khi giải tập, học sinh phải nhớ lại kiến thức học, có phải sử dụng tổng hợp kiến thức thuộc nhiều chương, nhiều phần chương trình 1.1.2.2 Bài tập điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức Các tập sử dụng khéo léo dẫn học sinh đến suy nghĩ tượng xây dựng khái niệm để giải thích tượng tập phát 1.1.2.3 Giải tập vật lý rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát Bài tập vật lý phương tiện quý báu để rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát thu nhận để giải vấn đề thực tiễn Có thể xây dựng nhiều tập có nội dung thực tiễn, học sinh phải biết vận dụng lý thuyết để giải thích dự đốn tượng xảy thực tiễn điều kiện cho trước 1.1.2.4 Giải tập hình thức làm việc tự lực cao học sinh Trong làm tập, phải tự phân tích điều kiện đầu bài, tự xây dựng lập luận, kiểm tra phê phán kết luận mà học sinh rút nên tư học sinh phát triển, lực làm việc tự lực họ nâng cao, tính kiên trì phát triển 1.1.2.5 Giải tập vật lý góp phần làm phát triển tư sáng tạo học sinh động bên ngoài, điều phải hiểu thực tế khơng thể có tính chất tương tác phức tạp vật thể môi trường) - Chuyển động nhanh dần (chỉ điều kiện khơng đổi tác động bên ngồi, tự nhiên khơng có khơng đổi) - Q trình cách nhiệt (thực khơng có, khơng thể loại trừ trao đổi nhiệt vật thể với vật thể khác) - Đàn hồi không đàn hồi tuyệt đối ( thực tế khơng có, ln cịn dấu vết biến dạng ln có dù nhỏ phục hồi phần hình dạng sau loại bỏ tải trọng bên ngồi) Cịn số lượng lớn mơ hình lý tưởng khác sử dụng để giải toán vật lý, thường người giải tốn phải độc lập xây dựng mơ hình cho tình đặt định đối tượng nên coi lý tưởng Nếu q trình phân tích điều kiện, có nhiều tình phát triển khác cho trình xem xét là, tùy thuộc vào mức độ lý tưởng hóa cụ thể hóa chúng, bạn nên chọn mơ hình đơn giản để giải toán tùy chọn khác Ví dụ, 2.1 (Sụp đổ cột băng) khơng có dấu hiệu cho thấy liệu sức cản khơng khí, làm chậm sụp đổ vật thể, có nên tính đến hay không, tốt nên chấp nhận cho lực cản khơng đáng kể Có nghĩa thời gian rơi tính bậc hai đại lượng (2H/g) Lý tưởng hóa, loại bỏ thuộc tính khơng quan trọng đối tượng nghiên cứu bỏ qua số đại lượng đặc trưng cho tính chất này, khn khổ tập chuyện thường xuyên Chúng ta xem xét ví dụ tập nhiệt động lực học, để giải cịn cần thiết đơn giản hóa mơ tả tốn học q trình nghiên cứu cho khơng vượt ngồi trình độ toán học học sinh Bài tập 2.4 "Nhiệt dung" Tìm nhiệt dung cơng mà hai mol khí acgon thực giãn nhẹ theo định luật p2.V= const, biết nhiệt độ khí tăng lên T Nghiên cứu đề bài: - Cần tìm nhiệt dung Nhắc lại định nghĩa nhiệt dung: đại lượng vật lý, số tỷ lệ lượng nhiệt Q truyền cho vật gây thay đổi nhiệt độ T: C=Q/T Để có cơng thức tính lượng nhiệt, cần nhớ lại định luật bảo toàn lượng cho tượng nhiệt học, tức định luật nhiệt động lực học: Q = U + A Trong điều kiện cho khí acgon, Đây loại khí trơ, đó, coi lý tưởng thay đổi lượng bên tính theo cơng thức: U = (3/2).v.R T Để có cơng thức tính cơng, người ta sử dụng điều cho giãn nở khí mức khơng đáng kể Nghĩa là, tính cơng , coi thay đổi áp suất khơng đáng kể dùng cơng thức: A= p V Để thiết lập mối quan hệ nhiệt độ, áp suất thể tích khí, lại nhớ khí lý tưởng, phương trình sử dụng: p.V=v.R.T Ga giãn nở, phương trình cho trạng thái viết: (p+ p).(V+V)= v.R.(T+T) hay: p.V+p V+p.V+p V=v.R.T+v.R T Lấy phương trình trừ phương trình trạng thái ban đầu ta có: p V + p V + p V = v.R T (1) Chúng ta sử dụng thêm đặc tính khác trình nghiên cứu, phụ thuộc tốn học cho điều kiện đề p2.V= const, có: (p+ p)2.(V+V) = p2.V Tháo bỏ ngoặc ta có: p2 V+2.p p.V + 2.p p V +p2.V + p2.V=0 (2) Như nhắc điều kiện toán giãn nở nhỏ, ta thu xếp để cơng thức cho tính tốn đơn giản hơn, ta loại bớt thành phần gọi không đáng kể, nghĩa là: p V  , 2.p p V  0, p2V  0, p2V  Khi ấy, biểu thức (1) là: p.V + p.V = v.R T (3) Biểu thức (2) lại : p2 V + 2.p p.V =0, chia hai vế cho p ta có: p V + p.V =0 (4) Kết hợp (3) (4) ta có : p V = 2.v.R T , nghĩa cơng thực q trình giãn nở là: A= p V = 2.v.R T Quay trở lại với định luật nhiệt động lực học, ta có: C T=(3/2).v.R T + 2.v.R T = (7/2) v.R T Do đó, ta tính nhiệt dung argon theo cơng thức: C = (7/2) v.R Bằng cách tương tự trên, nhiều tốn liên quan q trình vật lý giải theo cách - BỔ SUNG DỮ KIỆN Không phải luôn số điều kiện cho trình hình thành tập chưa liệu cần thiết để giải tốn Khơng thế, đơi thơng tin cần thiết lại cung cấp dạng ẩn thường người giải phải tự chọn liệu bổ sung để tốn giải Khi chọn liệu bổ sung, ta dựa vào thông tin có sẵn đầu, sử dụng liệu bảng, sổ tra cứu sử dụng thông thường, tất nhiên, lựa chọn phải hợp lý, sáng suốt Một ví dụ điều kiện ra, thơng tin bổ sung đưa dạng ẩn Bài tập 2.1 Cột băng rơi Sự thông thái cho thấy tốc độ ban đầu cột băng phải bỏ qua tác động lực cản, chiều cao cú rơi thực tế tương đối nhỏ vào thời điểm tốc độ cột băng trở nên lớn chạm đất, sức cản bé Giá trị gia tốc trọng trường trái đất nhiều người nhớ cần, dễ dàng tìm thấy sách tham khảo vật lý Ngoài ra, thông thái, hợp lý lấy giá trị g = 9,8 m / s2, giá trị chiều cao mái nhà toán lại bội số giấ trị g Trong hầu hết trường hợp khác, theo nguyên tắc đơn giản, nên chọn g = 10 m / s2 Ta xem xét thêm ví dụ khác mà tốn khơng thể giải không đưa liệu bổ sung, thông tin cần thiết khơng có đề dạng ẩn Bài tập 2.5 "Cậu bé chó" Khoảng cách cậu bé chó 10 m Con chó chạy với tốc độ m / s Sau chó chạy đến cậu bé? Có thầy giáo dạy học sinh lớp 7-8 này, không cần chuẩn bị sơ bộ, nhiều học sinh nhanh nhẩu đưa câu trả lời: Sau giây! Thày giáo bật cười: "Sai! Con chó cậu bế chạy ngược chiều nhau!" Sau lời bàn tán, học sinh bắt đầu chọn điều kiện bổ sung: chó chạy ngược chiều, chó chạy vịng trịn quanh cậu bé, cậu bé tự chạy khỏi chó chạy phía …Rõ ràng là, khơng bổ sung thêm liệu, có vơ số câu trả lời cho câu hỏi đặt Ở đây, ta cần lưu ý định học sinh vội vàng đưa đưa phù hợp tương ứng với khuyến nghị nguyên tắc đơn giản nhất: không đủ liệu khơng có khả làm rõ điều kiện toán cần giải quyết, phải xem xét kịch đơn giản đừng quên trường hợp khác Đây kết luận quan trọng thủ pháp nghiên cứu kỹ liệu đề Bài tập 2.6 “Chàng trai đãng trí đồn tàu” Chàng trai sau đưa người thân lên tàu, cuối tàu với tốc độ 0,5 m / s, 1,5 phút sau dời đi, tàu bắt đầu khởi hành từ ga với gia tốc 0,2 m / s2 Lúc này, chàng trai trẻ phát khơng để lại vé Anh ta chạy theo tàu với tốc độ không đổi m / s, cố gắng đuổi theo Anh ta chuyển vé cho người thân tàu? Dữ liệu toán: Đã cho: и = 0,5 m/s, t1 = 1,5 phút=90s,a2=0,2m/s2, v1=5m/s,v02 =0 m/s Hỏi: Có trao vé khơng? Chúng ta chuyển mã liệu đề Tại thời điểm chuyển vé, nam niên người thân phải sát nhau, tức số thời điểm họ phải có tọa độ Vì vậy, cần tìm thời điểm tB , tọa độ chàng trai người thân x1(tB) = x2(tB) Việc thay đổi cách viết lại điều kiện đầu bài: Dữ liệu toán: Đã cho: и = 0,5 m/s, t1 = 1,5 phút=90s,a2=0,2m/s2, v1=5m/s,v02 =0 m/s, x1(tB) = x2(tB) Hỏi: tB ? Chúng ta phát triển mơ hình làm cho nhiệm vụ giải được: Chúng ta giả định hành lang lên tàu đủ dài để chàng trai trẻ đuổi kịp toa tầu mong muốn (đấy liệu bổ sung) người thân sẵn sàng nhận vé từ tay (lý tưởng hóa tính chất tượng) Chúng ta viết phương trình chuyển động chàng trai người thân Đồng thời phải kèm theo giả thiết rằng, để phương trình mơ tả chuyển động hai nghĩa thời gian thơng số chuyển động khơng thay đổi Thời gian bắt đầu ta chọn thời điểm đồn tàu xuất phát Chúng ta bắt đầu tính tọa độ anh niên người thân vào thời điểm Ta chuyển mã văn sang hình vẽ: Coi cửa toa tàu có người thân anh niên nằm gốc tọa độ thời điểm tàu xuất phát Quãng đường s1 Anh chàng chuyển động nên s1=u.t1 chuyển động ngược hướng đoàn tàu nên khoảng cách pkair –s1 Bây ta có hệ phương trình cho hai chuyển động xẩy ra: hay Thời điểm đuổi kịp (gặp nhau) t= tb , ta có: Nghĩa là: Hay: Giải phương trình bậc hai ta có hai nghiệm: , , Như tốn giải, kết luận có hậu vé anh chàng đãng trí trao cho người thân Tuy nhiên, trường hợp thực tế, thứ xảy khác (có tính đến nguyên tắc khoan dung): - người thân không nhớ vé khơng nghe thấy tiếng gọi chàng trai trẻ, cánh cửa xe bị đóng lại rồi; - Hành lang lên tàu kết ngắn so với khoảng cách chàng trai trẻ cần chạy đến toa xe với người thân - người thân chạy ngược lại (vẫn tàu) qua toa khác phía chàng tai trẻ; - chàng trai trẻ vấp ngã xuống; - tàu bật hệ thống phanh hãm tàu v.v Nguyên tắc áp dụng nhân nhượng, khoan dung - Tiếp cận tổng thể, nguyên tắc đơn giản Bài tập 3.1 “Cậu bé, ông nội, cún con” Cậu bé chơi gần nhà nhận thấy ông nội đến gần, với tốc độ 0,5 m / s Cậu bé chạy tới gặp ông với tốc độ m / s Con chó con, ngủ gần cậu bé, chạy đến với ông cậu bé Đến ông nội, chó lăng xăng, tốc độ khơng chậm lại, chạy lại cậu bé, lại đến ông nội, v.v Con chó chạy quãng đường bao xa cháu trai ông nội gặp nhau, chó có tốc độ m / s khoảng cách ban đầu cậu bé ông nội 150 m Với tập này, học sinh giải theo cách, tính tốn theo giai đoạn chó gặp ơng nội, quay lại cậu bé Lần thứ nhất, lần thứ … Cách dẫn đến khối lượng tính tốn q lớn gánh nặng cho học sinh Chúng ta xem xét tình tổng thể trả lời câu hỏi: đặc điểm chuyển động chó gì? Trả lời: chó chạy với tốc độ khơng đổi! Kết luận: để tìm qng đường chó chạy chạy lại, bạn cần tìm thời gian chạy Câu hỏi: chó chạy nào? Trả lời: chó chạy đến cháu trai gặp ơng nội! Phải tìm khoảng thời gian qua cháu trai gặp ơng nội Để làm điều này, lại tìm tốc độ tiếp cận cháu trai với ông nội (tốc độ di chuyển tương đối người so với người kia): u= v1 + v2 = 1,5m/s Khi thời gian ; t = s/u = 150/1.5 = 100 s Thành ra, chó chạy quãng đường S = v3.t = 100= 500 met Rõ ràng, giải pháp từ quan điểm tổng thể dễ dàng cách đáng kể Trong số trường hợp, việc dựa vào nguyên tắc phương pháp luận cho phép ta giải toán mà khơng cần dùng đến tính tốn chi tiết, thể ví dụ Bài tập 3.2 "Hội nghị" Tại hội thảo tổng kết phong trào nghiên cứu khoa học “Khoa học Thực tiễn” , hai sinh viên thuyết trình lúc, báo cáo họ có cơng thức đơn giản để tính tốn lực hấp dẫn phổ qt vật thể đơn giản thông thường mặt hình học nằm cách khoảng ngắn Diễn giả xem xét tương tác khối lập phương Theo tính tốn anh ta, lực tính theo công thức sau: Ở đây: L1, L2 cạnh khối hộp; R khoảng cách tâm hai khối hộp Sinh viên thứ đưa công thức tương tự cho trường hợp hai khối kim tự tháp đáy tam giác: Ở đây: L1, L2 cạnh tam giác; R khoảng cách tâm hai khối Làm để nhanh chóng phát cơng thức có sai lầm, mà khơng dùng đến biến đổi toán học để kiểm tra ? Ta biết, có nguyên tắc gọi tương ứng, công thức tuyên bố mơ tả xác thực tế vật lý so với cơng thức cũ phải bao gồm công thức cũ trường hợp giới hạn Với vần đề hai nhà khoa học trẻ, vật họ bị kéo xa nhau, nghĩa là: Khi khối lập phương hay kim tự tháp coi điểm vật chất biểu thức biết là: Công thức nhà khoa học trẻ thứ hai trở thành vậy, cơng thức người thứ khơng Hội nghị bác bỏ cơng thức đầu, cơng thức thứ hai tiếp tục xem xét chi tiết - SỬ DỤNG TƯƠNG TỰ Bao chả thế, có nhiều kinh nghiệm việc giải tập khác nhau, người giải có khả giải toán Dựa giống đối tượng quy trình xem xét toán trải, người giải thiết lập kết nối đại lượng vật lý cần tìm kiếm tốn Sự giống có thể bên ngồi thể cơng thức tốn học mơ tả đối tượng nghiên cứu tương tự Phương pháp giải cách gọi phương pháp tương tự Sau thiết lập tương tự, người giải bắt đầu hành động theo mơ hình tương tự, ví dụ mơ hình, nghĩa hoạt động túy định hướng thuật toán Bài tập 3.3 Xe trượt tuyết giảm tốc Một xe trượt có khối lượng m chiều dài L lướt với tốc độ v0 băng trơn Đột nhiên, băng kết thúc, xe trượt tuyết đường nhựa, sau chúng dừng lại, gối xuống đường nhựa 3/4 chiều dài Hệ số ma sát xe trượt tuyết đường nhựa  Tìm thời gian hãm xe trượt tuyết Bài toán thuộc động lực học Sự phức tạp giải pháp nằm thực tế tốc độ xe trượt tuyết giảm tác dụng lực ma sát, giá trị tăng lên với gia tăng phần trượt đường nhựa Hãy thử xem xét đặc tính chuyển động Lực ma sát trượt tích hệ số ma sát lực phản ứng tác dụng lên xe trượt Có thể tính đại lượng lực ma sát vào thời điểm phần xe trượt có chiều dài x nằm đường nhựa: Xét đến hướng chuyển động ma sát cần phải viết: Ta thấy lực phanh tỷ lệ thuận với quãng đường dọc theo đường nhựa chống lại dịch chuyển Cũng cần nhớ lại mối quan hệ toán học theo định luật Hooke liên hệ lực đàn hồi biến dạng: Nghĩa lực mat sát hãm mang đặc tính “gần đàn hồi” có hệ số k: Thành ra, chuyển động xe trượt đường nhựa đến điểm dừng tương tự chuyển động cân treo lò xo dịch chuyển từ vị trí cân (nơi di chuyển với tốc độ tối đa) đến vị trí xa (vận tốc khơng) Chu kỳ dao động cân lị xo có độ cứng k, biết: Theo tình tương tự, suy luận thời gian t đến dừng trượt phải phần tư chu kỳ dao động điều hòa T Thay k vào ta có: hay Như vậy, xe trượt tuyết di chuyển đến điểm dừng khoảng thời gian Qua việc giải tập ta thấy, khám phá phát tương tự, mà toán khơng có dao động - SỬ DỤNG ĐỐI XỨNG Bài tập 3.4 " Thanh trượt biến trở" Điện trở lớn đạt cách di chuyển trượt biến trở, trở R, mạch hiển thị hình bên? Chúng ta phân tích thay đổi điện trở biến trở di chuyển trượt Nếu bạn di chuyển trượt biến trở đến vị trí cao nó, điện trở khơng Với vị trí thấp khơng Khi di chuyển trượt từ vị trí giữa, sức điện trở bắt đầu tăng lên Mạch tương đương trượt có dạng hình Dựa nguyên tắc đối xứng, kết luận điện trở tối đa trượt đặt Dễ dàng để có điều trở tối đa mà trượt cho đươc RMAX = 0.25 R - SỬ DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN Các định luật bảo toàn tiên đề giải toán Phải cố gắng vận dụng chúng Bài tập 3.5 "Ném viên đá" Một hịn đá có khối lượng m = kg ném từ nhà kho có độ cao H= 6m, với tốc độ v0 = m/s, góc  = 45 ° so với phương ngang Vận tốc viên đá chạm đất ? Bỏ qua lực cản khơng khí Gia tốc rơi tự cho g = 10 m / s2 Nếu giải tốn cơng thức động học sau trải qua biến đổi cồng kềnh, nhận v 12 m / s Nếu dựa định luật bảo tồn, thấy lượng tổng hệ thống đá- mặt đất bảo tồn Do đó, ta viết: Như vậy, ta có được: Cần lưu ý cách giải viết phương trình định luật bảo tồn lượng nghiệm Nhưng dấu âm khơng có ý nghĩa gì, khơng chọn KẾT LUẬN Vật lý môn khoa học thực nghiệm, tượng xảy tự nhiên vô phong phú đa dạng Bởi nói đến Vật lý nói đến tượng tự nhiên tập Vật lý khơng nằm ngồi quy luật Giải tập Vật lý nói chung giải tập Vật Lý phương pháp định hướng khám phá ( Oricxtic) nói riêng có tác dụng lớn ba mặt: giáo dục, giáo dưỡng giáo dục kỹ thuật tổng hợp Việc giải hệ thống tập Vật lý phương pháp định hướng khám phá giúp học sinh phát triển tư duy, óc sáng tạo từ phát triển trí tuệ, thể chất khả tiềm ẩn học sinh Giải tập Vật lý phương pháp Ơricxtic tạo hội nhiều cho học sinh khắc sâu lý thuyết, kiểm chứng lý thuyết ứng dụng lý thuyết vào sống cách linh hoạt Giải tập Vật lý phương pháp định hướng khám phá giúp học sinh hiểu sâu quy luật, tượng từ biết phân tích, ứng dụng vào đời sống Nó phương tiện hiệu để phát triển tư duy, giới quan khoa học (trực quan sinh động- tư trừu tượng), tính độc lập suy nghĩ tính kiên trì tìm hiểu khoa học Giải tập Vật lý phương pháp định hướng khám phá cịn hình thức ơn tập, củng cố, hệ thống hố tồn kiến thức cho học sinh Cần phải nhấn mạnh rằng, thân định hướng khám phá định hướng phát triển tính chủ động, sáng tạo học sinh Trong tương lai, sinh viên tiếp tục học hỏi, tìm hiểu thêm chủ đề khoa luận để mang đến cho học sinh nhiều điều mẻ TÀI LIỆU THAM KHẢO A Tài liệu nước: Nguyễn Văn Khải Lý luận dạy học vật lý trường phổ thông Nhà xuất giáo dục, 2002 Nguyễn Đức Thâm Phương pháp dạy học vật lý trường phổ thông Nhà xuất Đại học sư phạm, 2002 B Tài liệu nước ngoài: Ilyasov I.I Hệ thống thủ pháp Ơrixtic việc giải tập Nhà xuất Đại học mở nước Nga, 1992 Coraseva E.V Hình thành kỹ giải tập vật lý theo định hướng Ơrixtic cho học sinh Đại học Sư phạm Quốc gia Erenburg, 2006 Kamenetski, X.E Lý thuyết phương pháp giảng dạy vật lý trường phổ thông Nhà xuất Akademia, 2000 Usova A.V Hình thành kỹ học học sinh học môn vật lý Nhà xuất Proxvesenie, 1988 ... giải tập vật lý Mục đích sư phạm Phân tích phương pháp giải tập vật lý cụ thể Phương pháp hướng dẫn giải tập vật lý cụ thể Xác dịnh kiểu hướng dẫn ✴ Các kiểu hướng dẫn học sinh giải tập vật lý. .. 1: Lý luận chung phương pháp giảng dạy tập vật lý Chương 2: Một số nét phương pháp Ơricxtic giải tập vật lý Chương 3:Một số ví dụ giải tập vật lý theo định hướng khám phá (Ơricxtic) CHƯƠNG LÝ... thích tìm tịi, khám phá học sinh việc học vật lý nói chung việc giải tập vật lý nói riêng Phương pháp khám phá (Ơricxtic) làm điều Bài tập Vật lý có vai trị đặc biệt quan trọng học tập vật lý Nó