Sử dụng phương pháp graph hướng dẫn học sinh giải bài tập phần giao thoa sóng cơ, vật lý lớp 12 nâng cao

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC HÀ THỊ MINH PHƯỢNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GRAPH HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP PHẦN GIAO THOA SĨNG CƠ, VẬT LÍ LỚP 12 NÂNG CAO LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MÔN VẬT LÝ) Mã số: 60 14 10 Người hướng dẫn khoa học: TS PHẠM KIM CHUNG HÀ NỘI – 2012 LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Giáo dục, thầy cô giáo tham gia giảng dạy lớp Cao học Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí K6, trường Đại học giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội Xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo, giáo, anh chị Phịng đào tạo trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để luận văn hoàn thành Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu thầy cô giáo tập thể học sinh trường trung học phổ thông Thái Phiên thành phố Hải Phịng giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phạm Kim Chung - người tận tình hướng dẫn em suốt trình xây dựng đề cương hồn thành luận văn Có kết ngày hôm phải kể đến người thân gia đình ln ln sát cánh, động viên giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng 11 năm 2012 Tác giả Hà Thị Minh Phượng i DANH MỤC VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN BTVL Bài tập vật lí SGK Sách giáo khoa SL Số lượng THPT Trung học phổ thông TLGK Tài liệu giáo khoa TNSP Thực nghiệm sư phạm ii DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 3.1 Kết kiểm tra chương “Dao động cơ”…… …………… 60 Bảng 3.2 Bảng tần suất điểm - Lớp đối chứng ……………………… 66 Bảng 3.3 Bảng tần suất điểm - Lớp thực nghiệm …… ……………… 66 Bảng 3.4 Các tham số thống kê ……………………………………… 68 Bảng 3.5: Bảng kiểm định kết kiểm tra T – test…………………… 68 iii DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Trang Sơ đồ 1.1 Giải tập theo phương pháp phân tích ……………… … 11 12 Sơ đồ 1.2 Giải tập theo phương pháp tổng hợp ……………… … 13 Sơ đồ 1.3 Hai cách thể khác graph ……………… 14 Sơ đồ 1.4 Đỉnh C graph con.………………………………… Sơ đồ 1.5 Graph vô hướng.………………………………………… 14 15 Sơ đồ 1.6.Graph vơ hướng có đỉnh lập.…………………………… Sơ đồ 1.7 Graph có hướng.………………………………………… 15 Sơ đồ 1.8 Graph có hướng có đỉnh lập.…………………………… 16 19 Sơ đồ 1.9 Mơ hình hóa giải tập vật lí Graph vơ h ớng 20 Sơ đồ 1.10 Mơ hình hóa giải tập vật lí Graph có h ng 32 Sơ đồ 2.1 Sử dụng Graph vơ hướng để phân tích tốn ……… … 33 Sơ đồ 2.2 Sử dụng Graph có hướng xác định bước giải toán…… 42 Sơ đồ 2.3 Graph vơ hướng tốn 1.……………………………… 42 Sơ đồ 2.4 Graph có hướng tốn ……………………………… Sơ đồ 2.5 Graph vơ hướng tốn 2.……………………………… 44 Sơ đồ 2.6 Graph có hướng tốn 2.………………….…………… 44 46 Sơ đồ 2.7 Graph vơ hướng tốn 3.………… …………………… 47 Sơ đồ 2.8 Graph có hướng tốn 3.… …………………………… 49 Sơ đồ 2.9 Graph vơ hướng tốn 6.……………………… ……… 50 Sơ đồ 2.10 Graph có hướng tốn 6.……………………………… 51 Sơ đồ 2.11 Graph vơ hướng tốn 7.……………………………… Sơ đồ 2.12 Graph có hướng tốn 7.……………………………… 52 Hình 3.1 Đồ thị tần suất điểm số lớp thực nghiệm lớp đối chứng… 67 iv MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn…………………………………………………………… i Danh mục viết tắt……………………………………………………… ii Danh mục bảng biểu…………………………………………………… iii Danh mục sơ đồ, hình vẽ……………………………………………… iv Mục lục…………………………………………………………… v MỞ ĐẦU…………………………………………………………… Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU……………………………………………………… 1.1 Bài tập vật lí vai trị dạy học vật lí ……………………… 1.1.1 Bài tập vật lí ……… 1.1.2 Phân loại tập vật lí ……… 1.2 Phương pháp giải tập vật lí …………………………………… 1.2.1 Các bước giải tập vật lí……………………………………… 1.2.2 Xây dựng lập luận giải tập tính tốn ………………… 10 1.3 Phương pháp Graph dạy học vật lí ………………………… 13 1.3.1 Graph…………………………………………………………… 13 1.3.2 Phân loại Graph………………………………………………… 14 1.3.3 Các bước lập graph giải tập vật lí………………………… 16 1.3.4 Giải tập vật lí Graph…………………………………… 17 1.4 Một số nguyên tắc sử dụng graph DH vật lí trường THPT 20 1.5 Thực trạng việc sử dụng phương pháp Graph dạy học vật lí 21 1.5.1 Mục đích điều tra tìm hiểu……………………………………… 21 1.5.2 Nội dung tìm hiểu……………………………………………… 21 1.5.3 Phương pháp điều tra tìm hiểu………………………………… 22 1.5.4 Kết điều tra tìm hiểu……………………………………… 22 1.5.5 Nhận xét chung………………………………………………… 26 1.6 Kết luận chương 1………………………………………………… 27 v Chương 2: SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GRAPH HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP PHẦN GIAO THOA SĨNG CƠ VẬT LÍ LỚP 12 NÂNG CAO ……………………………………………… 2.1 Yêu cầu kiến thức, kỹ ………………………………… 2.1.1 Yêu cầu kiến thức …………………………………………… 2.1.2 Yêu cầu kỹ …………………………………………… 2.2 Hướng dẫn học sinh giải tập vật lí Graph……………… 2.3 Xây dựng hệ thống tập Graph hướng dẫn học sinh giải tập phần giao thoa sóng cơ…………………………………………… 2.3.1 Kiến thức, kĩ cần thiết để giải tập chương Sóng cơ… 2.3.2 Các dạng tập phương pháp giải dạng tập phần giao thoa sóng cơ, vật lí 12 nâng cao……………………………………… 2.4 Xây dựng tiến trình dạy học giải tập vật lí Graph……… 2.5 Kết luận chương 2………………………………………………… Chương 3: THỰC NGHIỆP SƯ PHẠM…………………………… 3.1 Mục đích, nhiệm vụ, đối tượng thực nghiệm sư phạm…………… 3.1.1 Mục đích thực nghiệm…………………………… 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm……………………………… 3.1.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm……………………………… 3.2 Cách thức tiến hành thực nghiệm sư phạm ……………………… 3.3 Phân tích đánh giá kết thực nghiệm sư phạm …………… 3.3.1 Phân tích định tính diễn biến học q trình TNSP 3.3.2 Phân tích kiểm tra…………………………………………… 3.3.3 Hiệu phương pháp Graph việc hướng dẫn học sinh giải tập vật lí………………………………………………… 3.4 Kết luận chương 3………………………………………………… KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ…………………………………… TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………… PHỤ LỤC……………………………………………………………… vi 29 29 29 30 31 33 33 41 54 57 59 59 59 59 59 60 61 61 65 69 70 72 74 76 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Trong dạy học vật lí trường phổ thơng, tập vật lí (BTVL) ln giữ vị trí đặc biệt quan trọng việc thực nhiệm vụ dạy học vật lí BTVL phương tiện để ơn tập, củng cố kiến thức lí thuyết học cách sinh động có hiệu quả, phương tiện tốt để rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh BTVL phương tiện rèn luyện cho học sinh khả vận dụng kiến thức vào thực tiễn, đời sống Thơng qua hoạt động giải BTVL rèn luyện cho học sinh đức tính tốt tinh thần tự lập, tính cẩn thận, tính kiên trì, tinh thần vượt khó Ngồi BTVL cịn phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ học sinh, sử dụng phương tiện nghiên cứu tài liệu giai đoạn hình thành kiến thức cho học sinh, giúp cho học sinh lĩnh hội kiến thức cách sâu sắc vững Nghiên cứu thực tế việc giảng dạy BTVL trường trung học phổ thông (THPT) cho thấy cách làm việc thầy trò xung quanh vấn đề hướng dẫn học sinh giải tập cịn rập khn theo dạng vận dụng cơng thức tốn học để giải tập Việc vận dụng kiến thức vật lí phương pháp nhận thức vật lí để giải tập cịn hạn chế Việc giải BTVL khơng đơn áp dụng cơng thức tốn khái niệm, định luật để giải yêu cầu tập đưa ra, đặc biệt ngày nay, việc áp dụng thi trắc nghiệm, nhiều giáo viên học sinh coi trọng vận dụng toán học để giải BTVL mà quan tâm đến phát triển tư vật lí Phương pháp Graph phương pháp khoa học sử dụng graph để mô tả vật hoạt động, cho phép hình dung cách trực quan mối liên hệ yếu tố cấu trúc vật, cấu trúc lơgíc qui trình triển khai hoạt động (con đường từ lúc bắt đầu đến lúc kết thúc hoạt động) giúp người qui hoạch tối ưu, điều khiển tối ưu hoạt động Phương pháp Graph giúp xây dựng lơgíc tiến trình giải tập với tốc độ nhanh, hiệu Hiện nay, có số cơng trình nghiên cứu sử dụng Graph dạy lí thuyết, ơn tập, nhiên việc nghiên cứu sử dụng Graph hướng dẫn học sinh giải tập vật lí cịn hạn chế Trong chương trình vật lí lớp 12 nâng cao, chương “Sóng cơ” có vai trị quan trọng việc tạo tảng kiến thức tượng vật lí có chất sóng sóng điện từ, sóng ánh sáng mà học sinh học phần sau, việc dạy học phần có hiệu quả, giúp cho học sinh học phần sau dễ dàng hiệu Từ lí tơi chọn đề tài “Sử dụng phương pháp Graph hướng dẫn học sinh giải tập phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao” Mục tiêu nghiên cứu Sử dụng phương pháp Graph hướng dẫn học sinh giải tập phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao nhằm nâng cao kĩ giải tập cho học sinh Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu chương trình vật lí phổ thơng hành, dạng BTVL phần giao thoa sóng Hệ thống hoá dạng tập phương pháp giải tập phần - Vận dụng phương pháp Graph để xây dựng dạng graph giúp học sinh giải tập hiệu - Xây dựng tiến trình dạy học hướng dẫn học sinh giải tập theo phương pháp Graph - Thực nghiệm sư phạm Phạm vi nghiên cứu Sử dụng phương pháp Graph hướng dẫn học sinh giải tập phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao Giả thuyết nghiên cứu Sử dụng phương pháp Graph hướng dẫn học sinh giải tập phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao giúp học sinh tích cực, chủ động việc hệ thống hóa kiến thức nâng cao hiệu trình giải tập Phương pháp nghiên cứu 6.1 Nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu sở lí luận để làm sáng tỏ vai trò phương pháp Graph dạy học vật lí - Nghiên cứu chương trình vật lí phổ thơng hành, nội dung sách giáo khoa nâng cao, giáo trình, tài liệu hướng dẫn phần giao thoa sóng tài liệu tham khảo có liên quan để xác định mức độ nội dung kiến thức yêu cầu học sinh cần nắm vững 6.2 Nghiên cứu thực tiễn - Điều tra thực tiễn việc sử dụng phương pháp Graph trình dạy giáo viên để hướng dẫn học sinh giải tập, phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao trường THPT 6.3 Thực nghiệm sư phạm - Tiến hành giảng dạy song song nhóm đối chứng nhóm thực nghiệm trường THPT theo phương án xây dựng - Trên sở phân tích định tính định lượng kết thu trình thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi tính hiệu biện pháp đề tài đưa ĐÁP ÁN BÀI KIỂM TRA TNSP Thời gian làm 45 phút phần giao thoa sóng 15 câu trắc nghiệm tập 01 tập tự luận I PHẦN TRẮC NGHIỆM: 7,5 điểm (0,5điểm / 1câu) CÂU ĐÁP ÁN CÂU ĐÁP ÁN CÂU ĐÁP ÁN B B 11 C B A 12 D C D 13 B C A 14 C D 10 D 15 A II PHẦN TỰ LUẬN: 2,5 điểm SƠ LƯỢC LỜI GIẢI ĐIỂM Ta có công thức: uM = 2a.cos Dd cos( t - (d + d )) 1,0 v = 80 cm/s , f = 40 Hz Þ l = v/f =2 cm 0,5 Suy uM = 2.2 cos cos(80πt - 0,5 2 16) Þ uM = 4cos(80πt - 14π) cm = 4cos(80πt) cm 80 0,5 ... dẫn học sinh giải tập phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao Giả thuyết nghiên cứu Sử dụng phương pháp Graph hướng dẫn học sinh giải tập phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao. .. phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao? ?? Mục tiêu nghiên cứu Sử dụng phương pháp Graph hướng dẫn học sinh giải tập phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao nhằm nâng cao kĩ giải tập. .. viên tổ dạy giải tập phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao - Trao đổi trực tiếp với học sinh lớp 12 trường - Nghiên cứu tập học sinh phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao - Dự