Xây dựng và sử dụng bài tập trong dạy học phần “cân bằng của vật rắn” – vật lí 10 nhằm phát triển năng lực vật lí của học sinh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - - NGUYỄN THỊ THU HẰNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC PHẦN “CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN” – VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÍ LUẬN VÀ PPDH BỘ MƠN VẬT LÍ ĐÀ NẴNG – NĂM 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - - NGUYỄN THỊ THU HẰNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC PHẦN “CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN” – VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH Ngành: Lí luận PPDH Bộ mơn Vật lí Mã số: 8.14.01.11 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN VĂN BIÊN ĐÀ NẴNG – NĂM 2020 iii DANH MỤC VIẾT TẮT Số thứ tự Chữ viết tắt BT BTVL CSHV GV HS NL NLVL SGK THPT Chữ viết đầy đủ Bài tập Bài tập vật lí Chỉ số hành vi Giáo viên Học sinh Năng lực Năng lực vật lí Sách giáo khoa Trung học phổ thông 10 TNSP Thực nghiệm sư phạm iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC VIẾT TẮT iii MỤC LỤC .iv DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ x MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Tổng quan vấn đề nghiên cứu .2 Mục tiêu nghiên cứu Giả thuyết khoa học .3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .3 Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .4 Đóng góp đề tài .4 Cấu trúc luận văn CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH 1.1 Cơ sở lí luận xây dựng sử dụng tập dạy học vật lí nhằm phát triển lực học sinh 1.1.1 Khái niệm lực .6 1.1.2 Phân loại lực .7 1.1.3 Dạy học phát triển lực học sinh .7 1.1.4 Năng lực vật lí .8 1.1.5 Tiêu chí đánh giá lực vật lí học sinh với việc sử dụng tập vật lí .11 1.1.6 Bài tập vật lí phát triển lực 19 1.2 Cơ sở thực tiễn 22 v 1.2.1 Mục đích điều tra 22 1.2.2 Đối tượng điều tra .22 1.2.3 Phương pháp điều tra 22 1.2.4 Nội dung điều tra 22 1.2.5 Kết điều tra 23 1.2.6 Đề xuất biện pháp khắc phục 25 KẾT LUẬN CHƯƠNG 26 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP PHẦN “CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN” - VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH .27 2.1 Căn để xây dựng tập nhằm phát triển lực vật lí HS .27 2.1.1 Chuẩn kiến thức kĩ theo chương trình hành .27 2.1.2 Yêu cầu cần đạt chương trình giáo dục phổ thơng mơn Vật lí .27 2.1.3 Cấu trúc lực vật lí 27 2.1.4 Thực tiễn dạy học .27 2.2 Đặc điểm nội dung kiến thức phần “Cân vật rắn” 27 2.2.1 Giới thiệu chung 27 2.2.2 Sơ đồ cấu trúc nội dung theo chương trình hành 28 2.2.3 Yêu cầu cần đạt theo chương trình 29 2.2.4 Nội dung kiến thức 30 2.3 Xây dựng hệ thống tập phần “Cân vật rắn” nhằm phát triển lực vật lí học sinh theo mức độ số hành vi lực vật lí 34 2.3.1 Phân mức độ lực cho tập .34 2.3.2 Nguyên tắc xây dựng 35 2.3.3 Quy trình xây dựng .37 2.3.4 Hệ thống tập 39 2.4 Sử dụng hệ thống tập dạy học nhằm phát triển lực vật lí HS 64 2.4.1 Nguyên tắc sử dụng 64 2.4.2 Định hướng sử dụng 65 2.4.3 Quy trình sử dụng tập theo hướng phát triển lực 66 vi 2.4.4 Thiết kế tiến trình dạy học sử dụng tập nhằm phát triển lực vật lí phần “Cân vật rắn” – Vật lí 10 .67 KẾT LUẬN CHƯƠNG 97 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 98 3.1 Mục đích nhiệm vụ TNSP 98 3.1.1 Mục đích TNSP 98 3.1.2 Nhiệm vụ TNSP 98 3.2 Đối tượng thời gian TNSP 98 3.3 Tiến hành TNSP .98 3.3.1 Công tác chuẩn bị .98 3.3.2 Kế hoạch TNSP 98 3.3.3 Nội dung TNSP 99 3.3.4 Phương thức tiến hành TNSP .99 3.4 Kết đánh giá TNSP 100 3.4.1 Đánh giá định tính 100 3.4.2 Đánh giá định lượng 108 KẾT LUẬN CHƯƠNG 116 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO .118 CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ 120 PHỤ LỤC PL1 Phụ lục Bài tập phát triển lực vật lí phần “Cân vật rắn” PL1 Phụ lục Mục tiêu chuẩn kiến thức kĩ theo chương trình hành PL20 PL20 Phụ lục Mục tiêu chuẩn kiến thức kĩ theo chương trình hành Chuẩn KT, KN STT quy định Mức độ thể cụ thể chuẩn KT, KN chương trình CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA HAI LỰC VÀ CỦA BA LỰC KHÔNG SONG SONG Phát biểu điều [Thông hiểu] kiện cân • Điều kiện cân vật chịu tác dụng hai vật rắn chịu tác lực : dụng hai ba Muốn cho vật chịu tác dụng hai lực trạng lực khơng song song thái cân hai lực phải giá, độ lớn Vận dụng điều ngược chiều kiện cân quy F1  F2 tắc tổng hợp lực để • Điều kiện cân vật chịu tác dụng ba giải tập đối lực không song song : với trường hợp vật Ba lực phải có giá đồng phẳng đồng quy chịu tác dụng ba Hợp lực hai lực phải cân với lực thứ ba lực đồng quy F1  F  F3 • Quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy : Muốn tổng hợp hai lực có giá đồng quy tác dụng lên vật rắn, trước hết ta trượt hai vectơ lực giá chúng đến điểm đồng quy, áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực [Vận dụng] Biết cách lực áp dụng điều kiện cân bằng, quy tắc tổng hợp lực để giải tập trường hợp vật chịu tác dụng ba lực đồng quy Nêu trọng tâm [Thông hiểu] vật • Trọng tâm điểm đặt trọng lực tác dụng lên vật PL21 Chuẩn KT, KN quy định STT Mức độ thể cụ thể chuẩn KT, KN chương trình Xác định trọng • Để xác định trọng tâm vật phẳng, đồng chất tâm vật phương pháp thực nghiệm, ta treo vật sợi phẳng, đồng chất dây hai vị trí khác Giao điểm thí nghiệm phương sợi dây kẻ vật hai lần treo trọng tâm vật Đối với vật rắn phẳng đồng tính có dạng hình học đối xứng trọng tâm nằm tâm đối xứng vật CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH MOMEN LỰC Phát biểu định [Thơng hiểu] nghĩa, viết • Momen lực trục quay đại lượng đặc cơng thức tính trưng cho tác dụng làm quay lực đo momen lực tích lực với cánh tay địn nêu đơn vị đo • Cơng thức tính momen lực: momen lực M = F.d đó, d cánh tay đòn, khoảng cách từ trục quay đến giá lực F ( F nằm mặt phẳng vng góc với trục quay) • Trong hệ SI, đơn vị momen lực niutơn mét (N.m) Phát biểu điều [Thông hiểu] kiện cân Quy tắc momen lực : vật rắn có trục Muốn cho vật có trục quay cố định trạng thái quay cố định cân bằng, tổng momen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ phải tổng momen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ PL22 Chuẩn KT, KN STT quy định Mức độ thể cụ thể chuẩn KT, KN chương trình M = M’ đó, M tổng momen lực có xu hướng làm cho vật quay theo chiều kim đồng hồ, M’ tổng momen lực có xu hướng làm cho vật quay ngược chiều kim đồng hồ [Vận dụng] Biết cách lực, tính momen lực Vận dụng quy tắc tác dụng lên vật áp dụng quy tắc momen lực để giải momen lực để giải tập toán điều kiện cân vật rắn có trục quay cố định chịu tác dụng hai lực QUY TẮC HỢP LỰC SONG SONG CÙNG CHIỀU Phát biểu quy [Thông hiểu] tắc xác định hợp lực Quy tắc xác định hợp lực hai lực song song hai lực song song chiều : chiều Hợp lực hai lực F1 F2 song song, chiều, tác dụng vào vật rắn lực F song song, chiều với hai lực có độ lớn tổng độ lớn hai lực : F = F1 + F2 Giá F nằm mặt phẳng chứa F1 , F2 chia khoảng cách hai lực thành đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn hai lực : PL23 Chuẩn KT, KN quy định STT Mức độ thể cụ thể chuẩn KT, KN chương trình F1 d  F2 d1 Vận dụng quy đó, d1 d2 khoảng cách từ giá hợp lực tới tắc xác định hợp lực giá lực F1 giá lực F2 song song để giải [Vận dụng] tập vật Biết cách lực áp dụng quy tắc quy tắc xác chịu tác dụng hai định hợp lực song song để giải tập vật lực chịu tác dụng hai lực CÁC DẠNG CÂN BẰNG CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ Nhận biết [Nhận biết] dạng cân bền, Cân vật có điểm tựa trục cân không bền, quay cố định: cân phiếm định • Cân khơng bền : Một vật bị lệch khỏi vị trí cân vật rắn khơng bền vật khơng thể tự trở vị trí được, trọng lực làm cho vật lệch xa vị trí cân • Cân bền : Một vật bị lệch khỏi vị trí cân bền tác dụng trọng lực, vật lại trở vị trí • Cân phiếm định : Nếu trọng tâm vật trùng với trục quay vật trạng thái cân phiếm định Trọng lực không tác dụng làm quay vật đứng yên vị trí [Vận dụng] • Biết cách nhận biết lấy ví dụ dạng cân vật có điểm tựa trục quay cố định trường trọng lực PL24 Chuẩn KT, KN quy định STT Mức độ thể cụ thể chuẩn KT, KN chương trình Nêu điều kiện [Nhận biết] cân vật Điều kiện cân vật có mặt chân đế giá có mặt chân đế trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế (hay trọng tâm “rơi” mặt chân đế) CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN CỦA VẬT RẮN CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA VẬT RẮN QUANH MỘT TRỤC CỐ ĐỊNH Nêu đặc điểm [Thông hiểu] để nhận biết chuyển Chuyển động tịnh tiến vật rắn chuyển động động tịnh tiến đường thẳng nối hai điểm vật vật rắn song song với Trong chuyển động tịnh tiến, tất điểm vật chuyển động nhau, có gia tốc Nêu được, vật [Thông hiểu] rắn chịu tác dụng Momen lực tác dụng vào vật quay quanh trục momen lực cố định làm thay đổi tốc độ góc vật Chuyển động khác khơng, quay bị biến đổi, tức quay nhanh dần quay chuyển động quay chậm dần quanh trục cố định bị biến đổi (quay nhanh dần chậm dần) Nêu ví dụ biến đổi chuyển động quay vật rắn phụ thuộc vào phân bố khối lượng PL25 Chuẩn KT, KN quy định STT Mức độ thể cụ thể chuẩn KT, KN chương trình vật trục quay NGẪU LỰC Phát biểu định [Thơng hiểu] nghĩa ngẫu lực • Hệ hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn nêu tác dụng tác dụng vào vật gọi ngẫu lực ngẫu lực • Ngẫu lực tác dụng vào vật làm cho vật quay Viết công thức không tịnh tiến Nếu có ngẫu lực tác dụng vật tính momen ngẫu khơng có trục quay cố định, vật quay quanh trục lực qua trọng tâm Momen ngẫu lực M = Fd đó, F độ lớn lực : F = F1 = F2 , d cánh tay đòn ngẫu lực (khoảng cách hai giá hai lực) • Đơn vị momen ngẫu lực niutơn mét (N.m) ... THỰC TIỄN VỀ XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH 1.1 Cơ sở lí luận xây dựng sử dụng tập dạy học vật lí nhằm phát triển lực học sinh 1.1.1... SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH 1.1 Cơ sở lí luận xây dựng sử dụng tập dạy học vật lí nhằm phát. .. 26 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP PHẦN “CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN” - VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH .27 2.1 Căn để xây dựng tập nhằm phát triển lực vật lí HS