Phân loại và đổi mới phương pháp giải bài tập chủ đề tính vận tốc trung bình trong chương trình vật lí THCS

1 MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong chương trình Vật lý THCS, phần kiến thức “chuyển động học”, có chủ đề “chuyện động khơng đều- vận tốc trung bình” có vị trí quan trọng định Nếu học sinh trang bị tốt phần kiến thức có tảng, sở để giải tập đại trà nâng cao có liên quan, biết vận dụng vào đời sống thực tiễn hàng ngày để học tốt chương trình Vật lý học lên Trung học phổ thông Bởi vậy, Sách giáo khoa Vật lý Trung học sở, tài liệu nâng cao viết nhiều chủ đề Trong đề thi học kỳ, thi học sinh giỏi cấp huyện, cấp tỉnh đa số có câu hỏi, tập phần kiến thức “chuyển động học”, có chủ đề “chuyển động khơng đều- vận tốc trung bình” Tuy nhiên, phận giáo viên giảng dạy chủ đề “chuyển động không đều- vận tốc trung bình” khơng trọng nhiều Một số tài liệu đại trà nâng cao viết chủ đề chưa nghiên cứu sâu, chí lặp đi, lặp lại, copy tài liệu viết trước Từ dẫn đến tình trạng phận học sinh chưa nắm vững kiến thức bản, việc hình thành kỹ giải tập tính vận tốc trung bình Nhận thức rõ tình hình nêu nên trình giảng dạy Vật lý dạy đội tuyển học sinh giỏi THCS, ý phần kiến thức “Chuyển động khơng đều- vận tốc trung bình” ln tìm tịi, đúc rút kinh nghiệm để đề phương pháp giải tập chủ đề đạt số kết định Từ vấn đề nêu trên, thân chọn đề tài: PHÂN LOẠI VÀ ĐỔI MỚI PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CHỦ ĐỀ “VẬN TỐC TRUNG BÌNH” TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ THCS 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Đề tài nhằm mục đích hệ thống kinh nghiệm mà thân áp dụng để nâng cao kết giảng dạy chủ đề “vận tốc trung bình” chương trình Vật lý THCS 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: Đề tài nghiên cứu, tổng kết vấn đề: - Phân loại định dạng tập chủ đề “vận tốc trung bình” tài liệu - Xác định rõ phương pháp giải dạng tập, đặc biệt cải tiến phương pháp tính vận tốc trung bình tập nâng cao đề quãng đường thời gian chia làm nhiều khoảng khác 2 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: - Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết, sở lý luận - Phương pháp điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin - Phương pháp thống kê, sử lý số liệu NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1.1 Cấu trúc chương trình chủ đề “chuyển động không đều- vận tốc trung bình”: Kiến thức chủ đề “chuyển động khơng đều” đưa vào chương trình sách giáo khoa Vật lý lớp 8- chương I: CƠ HỌC – 3: CHUYỂN ĐỘNG ĐỀU- CHUYỂN ĐỘNG KHÔNG ĐỀU 2.1.2 Các đơn vị kiến thức sau: - Khái niệm chuyển động khơng đều: chuyển động có vận tốc ln thay đổi - Vận tốc trung bình chuyển động khơng qng đường (tương ứng với thời gian chuyển động quãng đường đó) tính cơng thức: vtb= s t đó: s quãng đường t thời gian hết quãng đường s - Vận tốc trung bình đoạn đường khác thường có giá trị khác Vì phải nêu rõ vận tốc trung bình đoạn đường cụ thể (hoặc thời gian cụ thể) - “Vận tốc trung bình” hồn tồn khác với ‘trung bình cộng vận tốc”: s1 + s2 vtb= t + t là: vtb= v1 + v2 2.2 THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Trong trình giảng dạy đạo chun mơn chủ đề “vận tốc trung bình”, thân nhận thấy học sinh thường gặp phải số khó khăn sau: - Học sinh đại trà nhầm lẫn khái niệm cách tính tốn “vận tốc trung bình” “trung bình cộng vận tốc” - Kỹ giải tập “vận tốc trung bình” nhiều học sinh đại trà hạn chế Đặc biệt, đề cho quãng đường thời gian chia làm nhiều khoảng khác việc tính vận tốc trung bình chưa định hình “cơng thức”, phương pháp chung, kể học sinh giỏi 3 Thông qua vấn đáp khảo sát 34 học sinh lớp trường THCS Thành Tân 33 học sinh lớp trường THCS Thành Minh khả giải tập chủ đề “vận tốc trung bình”, thân có số liệu sau: NỘI DUNG KHẢO SÁT KẾT QUẢ GHI (được tính TL %) CHÚ Khả giải BT mức độ “nhận biết” 100% HS giỏi 86% HS TB 6% HS yếu Khả giải BT mức độ “vận dụng” 75% HS giỏi 9% HS TB 0% HS yếu Khả giải BT mức độ “nâng cao” 16% HS giỏi chia nhiều khoảng quãng đường thời gian từ 2% HS TB trở lên 0% HS yếu Xác định phương pháp chung có tính “cơng 0% HS giỏi thức” giải BT “nâng cao” 0% HS TB 0% HS yếu Từ kết khảo sát trên, phạm vi đề tài này, mong muốn thân cải thiện vấn đề 2; vấn đề nêu bảng khảo sát nói 2.3 CÁC SÁNG KIẾN, KINH NGHIỆM VÀ GIẢI PHÁP ĐÃ SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.3.1 Phân loại dạng tập theo mức độ: 2.3.1.1 Các tập mức độ “nhận biết”: tính vận tốc trung bình biết quãng đường thời gian chuyển động tương ứng với quãng đưỡng - Ví dụ 1: xe ô tô lên dốc AB dài 0,5 km thời gian 1,2 phút, xuống dốc BC dài 1,5 km thời gian 1,5 phút Tính vận tốc trung bình ô tô đoạn đường AC 2.3.1.2 Các tập mức độ “vận dụng”: Dạng 1: Tính vận tốc trung bình biết giá trị vận tốc trung bình đoạn đường thành phần (để phân biệt với tập dạng đây, tập dạng gọi BÀI TẬP CHIA QUÃNG ĐƯỜNG) - Ví dụ 2: vật chuyển động từ A đến B Trong 1/n quãng đường đầu chuyển động với vận tốc v1, quãng đường lại chuyển động với vận tốc v2 Tính vận tốc trung bình qng đường AB Dạng 2: Tính vận tốc trung bình biết giá trị vận tốc trung bình khoảng thời gian thành phần (bài tập dạng gọi BÀI TẬP CHIA THỜI GIAN) - Ví dụ 3: vật chuyển động từ A đến B Trong 1/n thời gian đầu chuyển động với vận tốc v1, thời gian lại chuyển động với vận tốc v2 Tính vận tốc trung bình quãng đường AB 2.3.1.3 Các tập mức độ “nâng cao”: Tính vận tốc trung bình vật biết từ (hoặc >3) giá trị vận tốc trung bình đoạn đường thời gian thành phần - Ví dụ 4: Một tơ chuyển động nửa đầu đoạn đường với vận tốc 60km/h Phần cịn lại, chuyển động với vận tốc 15 km/h nửa thời gian đầu 45 km/h nửa thời gian sau Tính vận tốc trung bình tơ đoạn đường - Ví dụ 5: Một người từ A đến B vận tốc v1, quãng đường đầu người với thời gian lại với vận tốc v2 Quãng đường cuối với vận tốc v3 tính vận tốc trung bình quãng đường 2.3.2 Phân loại tập tài liệu bổ trợ nâng cao: BT NHẬN BIẾT BT VẬN DỤNG BT Vật lý chuyên- nhà XBGD-1994tác giả: Lương Tất Đạt; Phạm Trương Hưng Tuyển chọn 180 BT Vật lý lớp 7- 9; 11; 12; NXB Đà Nẵng TG: Trương Thọ Lương; Phan Hoàn Văn 200 BTVL chọn lọc- NXB Hà NộiTG: Vũ Thanh Khiết; Lê Thị Oanh; Nguyễn Phúc Thuần 121 BTVL nâng cao lớp 7- NXB Đồng Nai- TG: Vũ Thanh Khiết; Nguyễn Đức Thâm; Nguyễn Đức Hiệp 500 BTVL THCS- NXB ĐHQG 1.6; TPHCM- TG: Phan Hoàn Văn 1.16; 1.17 TÊN TÀI LIỆU 2.3.3 Phương pháp giải dạng tập “vận dụng”: 2.3.3.1 Dạng 1: BÀI TẬP CHIA QUÃNG ĐƯỜNG Bài tập ví dụ 2: - Dùng cơng thức vtb= s t s - Chia thời gian: t= t1+t2 => vtb= t + t BT NÂNG CAO 10; 13; 14; 15 16; 17 5; 19 1.7; 1.9; 1.10; 1.11; 1.12; 1.13 - Biến đổi biểu thức, thay số tính tốn: s n.v1.v2 = = ( n − 1) s + n − ( n − 1) v1 + v2 s + n.v1 n.v2 n.v1 n.v2 Vtb= 2.3.3.2 Dạng 2: BÀI TẬP CHIA THỜI GIAN Bài tập ví dụ 3: - Dùng cơng thức vtb= s t - Chia quãng đường: s= s1+s2 => vtb= s1 + s2 t - Biến đổi biểu thức, thay số tính tốn: n −1 v1 t + v2 t vtb= n n = v1 + ( n − 1) v2 t n 2.3.4 Phương pháp giải dạng tập “nâng cao”: 2.3.4.1 Phương pháp giải thông thường: Đã giáo viên học sinh thường sử dụng lâu Bài tập ví dụ 4: Gọi s nửa quãng đường s Thời gian nửa quãng đường là: t1 = v Phần lại, ô tô hai giai đoạn với thời gian tương ứng t2 = t3 Do đó, qng đường tô giai đoạn là: s2 = v2 t2 ; s3 = v3 t3 = v3 t2 Mặt khác: s = s2 + s3 = ( v2 + v3 ) t2 s Hay: t2 = t3 = v + v Vậy, vận tốc trung bình quãng đường là: vtb = 2v (v + v 2s 2s = = 3) = 40km / h t t1 + 2t2 v2 + v3 + 2v1 Bài tập ví dụ 5: Gọi S1 quãng đường với vận tốc v1, thời gian t1 S2 quãng đường với vận tốc v2, thời gian t2 S3 quãng đường cuối với vận tốc v3 thời gian t3 S quãng đường AB Theo ta có: s = s s = v1 t ⇒ t = 3 v1 (1) Và t = s ; =s t v v 3 Do t2 = 2t3 nên s v =2 Từ (2) (3) suy t s v 3 s + s 3= (2) = s v 3 = s v 2s ; = v + v3 t ( ) 2 Vận tốc trung bình quãng đường là: vTB = s t +t +t = 1 + + v1 v2 + v3 v2 + v3 ( ) ( = ) = 2s 4s v + v3 ( ( (3) ) v1 v2 + v3 ) v1 + v2 + v3 • Đánh giá phương pháp giải thông thường: a, Ưu điểm: - Sau vận dụng mối tương quan đại lượng v, s, t để thành lập phương trình quãng đường, thời gian vận tốc, giáo viên học s t sinh cần áp dụng lần cơng thức vtb= Sau đó, giải phương trình cho đáp số - Đối với học sinh giỏi, áp dụng phương pháp số tập nâng cao có phần ngắn gọn tìm phương trình có mối tương quan đại lượng giải phương trình để tìm đáp số b, Nhược điểm: - Phương pháp tương đối khó học sinh có học lực khá, khó với học sinh trung bình, vơ khó (không thể làm được) với học sinh yếu - Không tạo thành phương pháp giải chung mang tính “cơng thức”, mà chủ yếu dựa vào nhạy bén việc tìm biểu thức giải phương trình đại số, lại phải tìm thành lập biểu thức khác Vì vậy, giải phương pháp áp dụng với học sinh giỏi dễ quên không luyện liên tục Từ nhược điểm nêu trên, thân nghiên cứu đúc rút kinh nghiệm phương pháp giải tập “nâng cao” chủ đề “vận tốc trung bình” đề quãng đường thời gian chia làm nhiều khoảng khác 2.3.4.2 Phương pháp giải cải tiến: - Bước 1: Luyện kỹ cho học sinh giải thành thạo dạng tập “vận dụng” nêu trên: “bài tập chia quãng đường” “bài tập chia thời gian” 7 - Bước 2: chuyển tập từ mức độ “nâng cao” thành nhiều bải tập nhỏ mức độ “vận dụng” Tiến trình giải tập: tính vận tốc trung bình đoạn đường cuối, sau tính vận tốc trung bình đoạn đường gần dần nơi xuất phát, tính vận tốc trung bình đoạn đường Cụ thể: cần tính vận tốc trung bình vật chuyện động quãng đường chia thành n khoảng; ta gọi vtb123 n Trước hết ta tính vận tốc trung bình đoạn đường cuối: vtb(n-1)n ; sau tính vận tốc trung bình đoạn đường cuối: vtb(n-2)(n-1).n => vtb3 n => vtb23 n => vtb123 n Với n lần tính vận tốc trung bình ta dễ dàng làm với phương pháp từ dạng mức độ “vận dụng” Đây cải tiến cốt yếu việc đổi phương pháp giải tập nâng cao *Giải tập minh họa: Bài tập ví dụ 4: Bài giải: Vận tốc trung bình tô đoạn đường cuối là: vtb 23 = s23 s2 + s3 = = t23 t23 v2 t23 t + v3 23 2 = 30km / h t23 Vận tốc trung bình tơ đoạn đường là: vtb = s s s 2v v = = s s = 23 = 40km / h t t1 + t23 + v1 + v23 2v1 2v23 Bài tập ví dụ 5: Bài giải: Vận tốc trung bình người đoạn đường cuối là: t v + t v s23 23 23 2v2 + v3 v23 = = = t23 t23 Vận tốc trung bình người từ A đến B là: vtb = 2v + v 6v1v2 + 3v1v3 s s s 3v1 3v ( 2v + v ) = = = 3 s 2s v23 + 2v1 = = = t t1 + t23 + 2v2 + v3 2v2 + v3 + 6v1 6v1 + 2v2 + v3 + 2v1 3v1 3v23 3v1 .v23 3 Bài tập ví dụ 6: Một người xe đạp đoạn đường AB Trong khoảng 1/4 thời gian đầu người với vận tốc v = 12km/h, 1/3 qng đường cịn lại người với vận tốc v2 = 16km/h, 1/2 thời gian lại với vận tốc v = 19km/h, đoạn cuối người với vận tốc v = 17km/h Tính vận tốc trung bình người đoạn đường AB 8 Bài giải: Vận tốc trung bình xe đoạn đường cuối là: vtb 34 t34 t v3 + 34 v4 v + v s34 s3 + s4 = = = = = 18km / h t34 t34 t34 Vận tốc trung bình xe đoạn đường cuối là: vtb 234 = s234 s s234 = 234 = = = 17, 28km / h t234 t2 + t34 s234 + 2s234 + 3v2 3v34 3v 3v34 Vận tốc trung bình xe đoạn đường AB là: vtbAB = s AB s1 + s234 = t AB t AB t AB v1 + t AB v234 = = 15,96km / h t AB 2.4 HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỐI VỚI HOẠT ĐỘNG GIÁO DỤC, VỚI BẢN THÂN, ĐỒNG NGHIỆP VÀ NHÀ TRƯỜNG + Qua việc cải tiến phương pháp nói cho thấy: - Kết giảng dạy học sinh đại trà: việc giải tập vật lý mức độ “vận dụng” mà đặc biệt mức độ “nâng cao” đơn giản nên đại đa số học sinh giỏi, kể học sinh có học lực trung bình có làm Thậm chí, có số học sinh yếu làm hướng dẫn chi tiết - Kết giảng dạy học sinh giỏi: tất học sinh giỏi thi học sinh giỏi văn hóa mơn vật lý cấp huyện, cấp tỉnh giải đề “tính vận tốc trung bình”, góp phần chung số điểm thi số giải học sinh giỏi Do đó, thân có nhiều học sinh giỏi cấp, 100% số lần ôn thi học sinh giỏi có giải Trong đó, kết cao đạt giải cấp tỉnh Có tính hiệu nêu lý sau: - Học sinh xây dựng phương pháp chung rèn luyện kỹ tập mức độ “vận dụng” Từ đó, lấy tập “vận dụng” để làm sở, để giải tập mức độ “nâng cao” - Các tập mức độ “nâng cao” “nhẹ hóa” quy dạng tập mức độ “vận dụng”, tạo thành phương pháp giải chung mang tính “cơng thức” - Phương pháp giải tập nâng cao học sinh nhớ lâu, bền hơn, kể không luyện liên tục Qua trình nghiên cứu đúc rút kinh nghiệm phương pháp giải tập chủ đề “chuyển động khơng đều- vận tốc trung bình” cho học sinh áp dụng biện pháp nêu trên, kết khảo sát cho thấy chuyển biến tích cực Cụ thể: NỘI DUNG KHẢO SÁT KẾT QUẢ GHI Khả giải BT mức độ “vận dụng” Khả giải BT mức độ “nâng cao” chia nhiều khoảng quãng đường thời gian từ trở lên Xác định phương pháp chung có tính “cơng thức” giải BT “nâng cao” (được tính TL %) 100% HS giỏi 81% HS TB 6% HS yếu 96% HS giỏi 21% HS TB 0,8% HS yếu 91% HS giỏi 2% HS TB 0% HS yếu CHÚ KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ: 3.1 KẾT LUẬN: Qua trình tìm hiểu, nghiên cứu thực nội dung đề tài, thân đạt kết sau: - Hệ thống lại nắm vững kiến thức liên quan đến chủ đề “chuyển động khơng đều- vận tốc trung bình”: cấu trúc chương trình, đơn vị kiến thức - Nghiên cứu, tìm giải pháp cần thiết để nâng cao hiệu giảng dạy chủ đề “chuyển động khơng đều- vận tốc trung bình” - Tổng kết kinh nghiệm áp dụng sau: + Phân loại dạng tập theo mức độ + Phân loại tập tài liệu bổ trợ nâng cao + Phương pháp giải dạng tập “vận dụng” + Phương pháp giải cải tiến dạng tập “nâng cao” Đây nội dung trọng tâm sáng kiến kinh nghiệm Tất giải pháp, kinh nghiệm nêu áp dụng thành công trường THCS Thành Tân trường THCS Thành Minh đem lại hiệu cao cho học sinh (như nêu phần 2.4 HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN) Qua trình áp dụng giải pháp đơn vị, nhận thấy khả ứng dụng đơn vị tốt, có tính khả thi cao, khơng gặp nhiều khó khăn q trình thực Cũng theo nhận định thân, giải pháp kinh nghiệm nói cịn có khả vận dụng đơn vị trường học khác tính khả thi hiệu đạt 3.2 KIẾN NGHỊ: 10 - Giáo viên học sinh cần trọng việc dạy học chủ đề “vận tốc trung bình- vận tốc trung bình” - Chương trình sách giáo khoa cần dành thời lượng nhiều cho việc luyện tập chủ đề “vận tốc trung bình- vận tốc trung bình” XÁC NHẬN Thành Minh, ngày 20 tháng năm 2021 CỦA BAN GIÁM HIỆU Phó hiệu trưởng Tơi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác NGƯỜI VIẾT NGUYỄN MẠNH THẮNG Trương Văn Kiệm MỤC LỤC NỘI DUNG 1.1 1.2 1.3 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu TRA NG 1 11 1.4 2.1 2.1 Phương pháp nghiên cứu NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Cấu trúc chương trình chủ đề “chuyển động khơng đều- vận tốc trung bình” Các đơn vị kiến thức 2 2 2.3 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Các sáng kiến kinh nghiệm giải pháp sử dụng để giải vấn đề Phân loại dạng tập theo mức độ 2.3 Phân loại tập tài liệu bổ trợ nâng cao 2.3 Phương pháp giải dạng tập “vận dụng” 2.3 Phương pháp giải dạng tập “nâng cao” 2.4 3.1 3.2 Hiệu sáng kiến KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Kết luận Kiến nghị 2.1 2 2.2 2.3 3 DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP PHÒNG GD&ĐT, CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Nguyễn Mạnh Thắng Chức vụ đơn vị công tác: Hiệu trưởng trường THCS Thành Minh 9 10 12 T T Tên đề tài SKKN Kinh nghiệm nâng cao chất lượng chủ nhiệm lớp Kinh nghiệm bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý Một số biện pháp giúp HS nắm vững kiến thức môn Vật lý, chương trình SGK THCS Phân loại, xây dựng sử dụng hệ thống tập Vật lý phần: Sự phản xạ ánh sáng- gương phẳng Một số cách đặt vấn đề cho học Vật lý 6 Một số phương án dạy học học tự chọn môn Vật lý chủ đề: áp suất chất lỏng- bình thơng Đổi phương pháp tổ chức xây dựng nội dung thi kiến thức văn hóa hiểu biết xã hội trường THCS Nâng cao kết học “Thực hành: Nghiệm lại lực đẩy Acsimet” thơng qua việc đổi phương án thí nghiệm sử dụng công nghệ thông tin Một số kinh nghiệm giáo dục kỹ sống cho học sinh trường THCS Thành Tân Cấp Kết đánh giá xếp loại đánh giá (Phòng, Sở, xếp loại Tỉnh ) Phòng A GD&ĐT Phòng A GD&ĐT Sở C GD&ĐT Năm học đánh giá xếp loại 1996-1997 1998-1999 2002-2003 Sở GD&ĐT C 2003-2004 Sở GD&ĐT Sở GD&ĐT C 2004-2005 B 2005-2006 Sở GD&ĐT B 2007-2008 Sở GD&ĐT B 2012-2013 Sở GD&ĐT C 2015-2016 13 ... việc dạy học chủ đề ? ?vận tốc trung bình- vận tốc trung bình? ?? - Chương trình sách giáo khoa cần dành thời lượng nhiều cho việc luyện tập chủ đề ? ?vận tốc trung bình- vận tốc trung bình? ?? XÁC NHẬN... phút Tính vận tốc trung bình tơ đoạn đường AC 2.3.1.2 Các tập mức độ ? ?vận dụng”: Dạng 1: Tính vận tốc trung bình biết giá trị vận tốc trung bình đoạn đường thành phần (để phân biệt với tập dạng... dễ dàng làm với phương pháp từ dạng mức độ ? ?vận dụng” Đây cải tiến cốt yếu việc đổi phương pháp giải tập nâng cao *Giải tập minh họa: Bài tập ví dụ 4: Bài giải: Vận tốc trung bình tơ đoạn đường