Xây dựng và sử dụng bài tập chương động lực học chất điểm vật lí 10 nhằm phát triển năng lực vật lí của học sinh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC ĐOÀN THÀNH NINH XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP CHƢƠNG “ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM”, VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ HÀ NỘI - 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC ĐOÀN THÀNH NINH XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP CHƢƠNG “ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM”, VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MƠN VẬT LÍ) Mã số: 8.14.01.11 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Huy Sinh HÀ NỘI - 2018 LỜI CẢM ƠN T ọ ậ ự ủng hộ ậ ủ bạn bè, nhữ ời thân củ ầ ộ phụ trách V ọ ả ế ắ : Các thầ T ậ ệ P ạ ọ Đại học Giáo Dục - Đại học Qu c Gia Hà Nội toàn thể thầy ảng tập tạ ọ ề GS TS Nguyễ H ng dẫ ộ ệ ậ S ọ ậ ởng thành trình học ọ ề ực hiệ ậ ầ ệ ế ậ ề tài Ban giám hiệu, thầy giáo giảng dạy mơn Vật lí tạ THPT Hồng Quang – TP Hả ả ấ ộ ề ờng ộ ời gian thực nghiệ ạm ờng Cu i cùng, xin gửi lời su nh bạ ộ ạo mọ ọ ậ ậ ều kiện t t giúp Hà Nộ 11 2018 Tác giả Đ i T N DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Tên viết tắt Tên đầy đủ ĐC Đ i chứng GV Giáo viên HS Học sinh SGK Sách giáo khoa SBT Sách tập THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệ : ii ạm DANH MỤC CÁC BẢNG Bả Đ ểm kiểm tra l p thực nghiệm l Bảng 3.2 S HS ả 3.3 ả ả 34 ết xử ả Tổ i chứng 74 ểm theo mức: yếu - kém, trung bình- khá, gi i 87 ầ ầ ấ ầ ấ ỹ tích 767 ể tính tham s ph tham sơ (3) (4) (5) 77 78 iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Các lực tác dụng lên ghế 36 Hình 2.2 Nêm 36 Hình 2.3 Nêm chẻ củi 36 Hình 2.4 Quả cầu cân 37 Hình 2.5 Các lực tác dụng vào cầu 37 Hình 2.6 N 38 ẩy xe Hình 2.9 40 Hình 2.10 Đồ thị v – t 41 Hình 2.11 Đồ thị F - t 41 Hình 2.12 Đồ thị F - t 45 Hình 2.13 Kh i cầu 49 Hình 2.14 Đồ thị chiều dài – lực tác dụng vào lị xo 51 Hình 2.15 Bạ N 53 ẩy ghế Hình 2.16 Lực tác dụng lên em bé 53 Hình 2.17 55 Hình 2.18 57 Hình 2.19 60 Hình 2.20 61 Hình 2.21 62 Hình 2.22 64 Hình 2.23 64 Hình 2.24 Ơ ờng nghiêng 65 Hình 2.25 66 Hình 2.26 68 iv Hình 3.1 Biể so sánh phân b ểm kiểm tra học sinh hai l p TN ĐC H 75 Đồ thị phân b tần suấ ểm kiểm tra học sinh l p TN ĐC H 77 3 Đồ thị ũ TN v ĐC 78 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ii DANH MỤC CÁC BẢNG iii DANH MỤC CÁC HÌNH iv MỞ ĐẦU 1 Lí chọ ề tài Mục tiêu nghiên cứu Khách thể ng nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Gi i hạn củ ề tài P ứu Dự kiế ó ó Cấu trúc luậ C luậ CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH 11 C lý luận 1.1.1 Khái niệ ực 1.1.2 Một s biểu ực 1.1.3 Phân loạ ực 1.1.4 Phát triể ực vật lí học sinh: 11 1.1.5 Một s vấ ề lí luận tập Vật lí dạy học ờng THPT 13 12 C thực tiễn 22 121 Đ 1.2.2 Kết ều tra 22 ều tra: 23 vi Đề xuấ ắc phục: 29 Tiểu kế C 29 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH 31 2.1 Phân tích nộ d “Động lực học chấ ể ” Vật lí 10 THPT 31 2.1.1 Vị trí vai trị củ “Động lực học chấ ể ” Vật lí 10 THPT 31 2.1.2 Nộ d 32 2.1.3 Nộ d ản củ “Động lực học chấ ể ” 33 2.2 Xây dựng hệ th ng tậ ng dẫn giả học chấ ực vật lí học sinh 33 ể ” ằm phát triể 2.2.1 Nguyên tắc xây dựng hệ th ng tậ chấ “Động lực “Động lực học ể ” 33 2.2.2 Hệ th ng tậ Tiểu kế C c xây dựng 34 68 3.THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1 Mụ ệm vụ 69 thực nghiệ phạm 69 3.1.1 Mụ thực nghiệ 3.1.2 Nhiệm vụ thực nhiệ 313 Đ 3.2.2 Nhữ 323 P 33 P ạm (TNSP) 70 TNSP 70 3.2 Tiến hành thực nghiệ 3.2.1 Thờ ạm 69 ạm 70 ểm thực nghiệm: 70 ó ặp phải trình thực nghiệm: 71 ực nghiệ ạm 71 ết thực nghiệ vii ạm 71 331 T : 72 3.3.2 Nhận xét kết TNSP mặ ịnh tính 72 3.3.3 Phân tích kết mặ ng: 73 34 Đ Tiểu kế ị ề thực nghiệ ạm 79 81 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 82 Kết luận 82 Khuyến nghị: 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC viii Hoạ ộng Hoạ GV Nội dung ộng HS - Kết luậ ặ ểm lực ma sát ngh , ma sát - Ma sát ngh có + ể ặt bề mặt tiếp xúc + ếp tuyến v i mặt tiếp xúc + có chiề - GV yêu cầ ại diện nhóm - Thảo luậ : T ặ ểm chiề ộ lực ề cv i ị t ngoại báo cáo kết l n lực ma sát phụ + ộl ổi cân thí nghiệm thuộc vào yếu t v i ngoại lự ến giai Yêu cầu phụ thuộ nhóm khác thảo vào yếu t luận, bổ sung ó ó Gi i hạn phụ thuộc áp lực vật xu ng mặt tiếp xúc tính chất bề mặt tiếp xúc - V i lự : t ự ó ặc ểm: + ể ặt bề mặt tiếp xúc + ó ếp tuyến v i mặt tiếp xúc 104 + có chiề cv i chiều chuyể ộng + ộ l n t lệ v i áp lự lên mặ phụ thuộc vào tính chắt bề mặt tiếp xúc Hoạt động Vận dụng kiến thức lực ma sát để vai trò lực ma sát thực tiễn Hoạ Hoạ ộng GV ộng Nội dung HS - GV yêu cầu thảo luận nhóm theo nội dung - Thảo luận phiếu học tập trả lời - GV tổng kết học Củng cố: Trả lời câu h i nhiệm vụ 3- Phiếu học tập Giao nhiệm vụ nhà - L - C ậ ế /78 79 SG ẩ ị ế : “Lự ” P ế N ệ ụ 1: T ả ậ ấ ề ọ ậ ứ N ệ C ụ 2: dụ ụ ầ ệ C ứ ế C ứ ế ậ 105 ệ N ệ ụ 3: C 1: C ủ ự C 2: Đẩ ộ ẩ ỗ ể ừd dụ ộ ặ ẩ ( ó ề ó ạ) ặ ẳ ẳ Vẽ e ể dễ ự ỗ Câu 3: Bơi dầu m có tác dụng làm giả không bôi dầ N ời ta ờng sắt? (Câu trả lờ : Nế bánh ầ ầ c bơi dầu xảy quay chỗ ể ộ c.) Câu 4: Việc bôi dầu lên bề mặt làm việc chi tiết máy có tác dụng làm giả N ó ằ ại bổ củi, việc giữ cán rìu tay khơ lại t Tại ? (Khi gỗ bị d t, th gỗ nh bề mặt nở phồng lên, ma sát giữ ó é Câu 5: Tạ ó ổI hệ s ma sát tay cán rìu) e ạp di chuyể ờng h (Câu trả lờ : bắp thịt phải bằ ời chạy bộ, ều thực nhờ bắ c, trọng tâm củ nâng trọng tâm cơng bắp thịt củ ( ó chân nh Khi chuyể ứng trọ e ời nh , lự Độ ời thực Lự ng củ ộ ời? ồi ời) Vì cơng suất ời có hạn nên vận t c di chuyển kh chuyể dầu bôi d ộ di chuyể ó ả vận t e c ẳng ũ ó ận t c ộng l n) Câu Khi chế tạ d ời ta không dùng s i to mà dùng nhiều s i nh bện lại v i Vì cầ ậy? (Khi dây xoắn lại v i nhau, lực ma sát dọc theo dây l n, lự ặ ầ d ể kéo phải thắ 106 c lự ó i làm cho dây thẳng m ứ c Nếu s s i dây bện cáp nhiều, dây xoắn chặt, lực ma sát l n dây bền) Câu 7: Làm ể ịnh hệ s t µ gỗ gỗ bạn ch có dụng cụ là: Bảng gỗ, th i gỗ ? (Th i gỗ ặt bả gỗ bắ ầ ều xu lực họ ế d ó α i ta chạm nhẹ vào bả t : A Fmst  t N C Fmst  t N   B Fmst  t N Câu Một thùng có kh vận t ầ ù ó i ộng c µ = tan  ) ị Câu Cơng thức lự  óc mà tạ e  ng 50 kg chuyể d D Fmst  t N ộng nhanh dầ ều không i tác dụng lực 150 N Gia t c thùng bao nhiêu?Biết hệ s t thùng mặt sàn 0,2 Lấy g = 10 m/s2 A m/s2 B 1,01 m/s2 C 1,02m/s2 107 D 1,04 m/s2 PHỤ LỤC PHIẾU ĐIỀU TRA GIÁO VIÊN VỀ THỰC TRẠNG SỬ DỤNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG Tổng s ều tra giáo viên dạy mơn vật lí THPT Hồ Q 15 ờng ờng thành ph Hả I Thông tin cá nhân Họ tên: T ộ chuyên môn: N : S ảng dạy mơn Vật lí ờng THPT: II Nội dung cần tham khảo ý kiến V dấu X vào nội dung mà thầy (cô) cho phù h p câu h i Cảm ơn h p tác thầy (cô), chúc thầy (cô) mạnh khỏe thành công! Câu 1: Khi dạy giải tập, thầ ( ) ến vấ ề A Hệ th ng tậ ? ập B Việc phân loại tậ ải C Các tập củng c kiến thức, nặng tính tốn D Các tậ ó ến thực tiễn Ý kiến khác: Câu 2: Thầ ( ) ứ ộ lựa chọn tập theo tiêu chí sau : Mứ ộ lựa chọn tập Rất Ư Bình ờng 108 Khơng dù ến Bài tập sách giáo khoa Bài tập sách tập Bài tập chọn theo sở ờng riêng Tự soạn thảo hệ th ng tập Ý kiến khác: Câu 3: Trong trình dạy họ ản, thầ ( ) A G G C G “Động lực học chấ ể ” ờng sử dụng tập vật lí nào? ạn tìm hiểu kiến thức m i ạn ôn tập, củng c ạn kiể D Ý kiến khác Câu 4: Mứ ộ thầy (cô) sử dụng tập trình giảng “Động lực học chấ Mứ ể ” ế nào? ộ lựa chọn tập T ờng Th nh xuyên Ch yêu cầu học sinh làm tập SGK SBT Yêu cầu học sinh làm thêm tập sách tham khảo Ch trọng tậ ịnh ng Đ ập ịnh tính ịnh ng 109 thoảng C ật lí 10 Đ ệ th ng tập theo dạng, xếp từ dễ ó ến khó, ều có tính ứng dựng cao 110 PHIẾU ĐIỀU TRA HỌC SINH Tổng s họ ều tra 494 học sinh l 10 ờng THPT Hồng Quang - Thành ph Hả I Thông tin cá nhân Họ tên: T ờng: L p: II Nội dung cần tham khảo ý kiến H dấu X vào nội dung mà em cho phù h p câu h i Cảm ơn em chúc em học tốt thành công! C 1: E ế mứ ộ cần thiết việc giải tập vật lí? A Rất cần thiết B Cần thiết C ờng D Không cần thiết Câu 2: Mục tiêu giải tập vật lí em gì? A Củng c , ơn tập họ c nhiề ều m i Đ i phó v i thầy cô giáo C Đ ểm cao D Ý kiến khác Câu 3: Khi họ “Động lực học chấ ể ” e ệc giải tập vật lí? (Các em ặp khó dấu vào nhiều ) A Hiểu lí thuyế ết áp dụng B Khơng biế C ó D Biế Câu 4: Khi giải tập vậ ải dạng tập củ ểu diễn lực sử dụng phép chiếu ải tậ e ẫn sai sót ờng sử dụng tài liệu nào? 111 A Sách giáo khoa sách tập B Sách tài liệu tham khảo C Tài liệu thầy (cô) dạy l p biên soạn T ệu mạng E Ý kiến khác Câu 5: Thầ ( ) ó A T ờng xuyên soạn tập cho em làm khơng? ờng xun B Th nh thoảng C Ít D Không Câu 6: Khi giải tậ “Động lực học chấ ủ e Mứ ộ T Đọ ĩ ờng xun ọc qua loa lí thuyế Tìm hiể ế ứ ộ sử dụng ế nào? Cách làm Ch ể ” Th nh Khơng thoảng ó làm tập ó ập c lời giải sách giải làm lại Đến l p chép bạ Câu 7: Mứ chấ ể ” ộ hoàn thành tập em họ “Động lực học ế nào? Mứ ộ T Biểu ờng xuyên Không làm tập Làm tập giáo viên giao cách chép bạn chép sách giải Ch làm tập dễ Bài dễ tự làm, khó tham 112 Th nh Khơng thoảng khảo sách giả ó ự làm lại h i giáo viên Hoàn thành tập giáo viên giao cịn tìm thêm tập tự làm 113 PHỤ LỤC ĐỀ KIỂM TRA 45 PHÚT Câu (3 điểm): 1.Một vật có kh r mặt sàn nằm ngang lực F h p v =1 c kéo r F  = 60 ,  ộ l n F  N (Hình vẽ) Biết hệ s ma sát vật mặt phẳng ngang   3 Tính gia t c chuyể ộng vật Sau thời gian t0  s (kể từ bắ Tính tổ ứng yên Lấy g = 10m/s2 ầu vậ ầu chuyể r ộng) thơi tác dụng lực kéo F T ờng mà vậ ến dừng lại r ổi lực kéo F thấy vật chuyể ộng thẳ ề nhấ ó α Để lực F có giá trị nh ải bao nhiêu? Hình Câu (2,5 điểm): Một cầu kh 05 c buộ ầu s i dây dài 0,5m quay dây cho cầu chuyể ộ ều mặt phẳng nằm ngang s i dây làm thành góc 300 so v ẽ Lấy g = 9,8 m/s2 ứ X ẳng ịnh t ộ dài cầu Câu (2,5 điểm): Một ôtô kh km/h Cầ ng 2,5 chuyể ộng qua cầ tv it ế ểm cao cầu Lấy g = 9,8 m/s2 Câu ( điểm) Tìm lực F tác dụ Hình e ằm ngang =1 ằm mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng  = 300 ể cho chuyể thẳ ổi 54 t có dạng cung trịn, bán kính 100 m Tính áp lực ôtô tác dụng lên cầ vào vật có kh ộ ộng ều lên d c (Hình vẽ 2) Hệ s ma sát vật mặt phẳng nghiêng   0, Lấy g = 10m/s2 114 F m  115 ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM Bài a Vật chịu tác dụng lực: ur uur ur uuur P, N , F , Fms (Biểu diễn hình y uur N vẽ) - T e ịnh luậ II N r r uur r r F  P  N  Fms  ma (*) Chọn hệ trụ O ur F : 0,5 α r Fms ẽ, g c x r P thời gian lúc bắ ầu chuyể ộng Chiếu (*) lên trục Ox, Oy: Ox: F cos   Fms  ma  F cos    N  ma Oy: N  F sin   P   N  P  F sin  - Từ (1) (2) suy ra: a  (1) (2) F  cos   sin     g m Thay s : a  (3) m / s2 b Trong thời gian t0  s , vậ ờng : 0,5 1 S1  at02   3 m 2 Vận t c vật thờ v  at0  ểm t : 3  m / s - Sau thời gian t0 vật chuyể ộng chậm dầ ều v i gia t c: a2    g   Q ờng vậ 0,5 10 m / s2 ur c sau ngừng tác dụng lực F : 116  v S2    2a2  10 3 - Tổ 0,5  0,6 m c Từ (3) v i a  (vậ CĐ F 05 c: S  S1  S2  3,6 m ờng vậ ẳ ều)  mg cos   sin  - Ta có: Fmin ( cos   sin  ) max Theo Bấ ẳng thức Bunhiacopxki: 05  cos   sin    1    cos   sin    1    2 Dấu xảy tan     Bài Tổng h p lực trọng lực lự 2,5 lự 2    300 d ó ng tâm Fht  tan 300 ; P Fht  0,5.9,8.tan 300  2,83 N Quả cầu chuyể ộng theo quỹ ạo tròn v i bán kính 0,5 r  l.sin 30  0,5.sin 30  0, 25m 0 mv r Fr v2   1, 415 m v  1,19m / s Fht  Bài 25 54 km/h = 15 m/s Vẽ 0,5 ế lực phản lự ểm cao cầu h p lực trọng ó ự Fht  P  N N  P  Fht 117 ng tâm 0,5 N  mg  T e mv 2,5.103.152  2,5.103.9,8   18875  N  R 100 ịnh luật III NT áp lực ô tô tá dụng lên cầu 18875N Bài 05 + Vẽ 05 y o N x F m P α Fms r r Vật tác dụng lên m gồm có: Trọng lực P , phản lực N , lực r r ma sát Fms lực F Vậ ứng cân lên lực ma sát P ều lực tác dụng ẽ: T ó : r r r r r P  N  F  Fms  (1) chiếu (1)lên trục toạ ộ c 05 + Trục ox: P sin   Fcos  Fms  (2) + Trục oy: N  Pcos  Fsin = (3) 05 N  Pcos + Fsin F Đ mg (sin    cos ) mg (tan    ) = 8.8  cos   sin  .tan  : 8, N Tổ ể : 10 118 ểm 05 ... ể xây dựng sử dụng tậ l p 10 c trình bày cụ thể 30 ? ?Động lực học chấ ể ” Chƣơng XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP CHƢƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM”, VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH. .. 29 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH 31 2.1 Phân tích nộ d ? ?Động lực học chấ ể ” Vật lí 10 THPT ... tiễn việc xây dựng hệ th ng tập vật lí l p 10 nhằm phát triể C ể ” : ực vật lí học sinh 2: Xây dựng sử dụng tậ ật lí 10 nhằm phát triể C 3:Thực nghiệ “ Động lực học chất ực vật lí học sinh ạm Kết