Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương sóng ánh sáng vật lý 12 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi và phát huy năng khiếu vật lý của học sinh trung học phổ thông chuyên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC ĐỖ THỊ LẦN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG SÓNG ÁNH SÁNG – VẬT LÝ 12 NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VÀ PHÁT HUY NĂNG KHIẾU VẬT LÝ CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ HÀ NỘI – 2012 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC ĐỖ THỊ LẦN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG SÓNG ÁNH SÁNG – VẬT LÝ 12 NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VÀ PHÁT HUY NĂNG KHIẾU VẬT LÝ CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MÔN VẬT LÝ) Mã số: 601410 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Quang Báu TS Tôn Quang Cường HÀ NỘI – 2012 ii LỜI CẢM ƠN Trong q trình học tập hồn thành luận văn, nhận ủng hộ, giúp đỡ quý báu từ thầy cô giáo, cán phụ trách, đồng nghiệp, bạn bè người thân Với lịng biết ơn sâu sắc, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Các thầy cô giáo Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, Trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc Gia Hà Nội, tồn thể thầy giáo tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ trình hồn thành luận văn GS TS Nguyễn Quang Báu TS Tôn Quang Cường ân cần hướng dẫn, chỉnh sửa, giúp đỡ tài liệu tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình thực đề tài Ban giám hiệu, đồng nghiệp giảng dạy trường THPT Mỹ Tho, THPT Tống Văn Trân, THPT Phạm Văn Nghị Nam Định, tạo điều kiện thuận lợi giúp tơi q trình thực nghiệm sư phạm Cuối xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè động viên tinh thần, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ trình thực hồn thành luận văn Hà Nội, tháng 11 năm 2012 Tác giả Đỗ Thị Lần i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên đầy đủ BSCNN Bội số chung nhỏ ĐC Đối chứng GD & ĐT Giáo dục đào tạo HSG Học sinh giỏi THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm STT ii DANH MỤC CÁC BẢNG STT Bảng Tên bảng Bảng 2.1 Bảng mục tiêu kiến thức chương Sóng ánh sáng Bảng 3.1 Bảng thông tin nhóm học sinh tham gia q trình TN sư phạm Bảng 3.2 Bảng thống kê điểm số (Xi) kiểm tra Bảng 3.3 Bảng phân phối tần suất Bảng 3.4 Bảng tổng hợp phân loại học sinh theo kết điểm điều tra Bảng 3.5 Bảng tổng hợp tham số iii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỔ STT Biểu đồ Biểu đồ 3.1 Tên biểu đồ Biểu đồ phân phối điểm hai nhóm thực nghiệm đối chứng Biểu đồ 3.2 Biểu đồ đường tích lũy Biểu đồ 3.3 Biểu đồ phân loại kết kiểm tra học sinh DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ STT Sơ đồ Tên sơ đồ Sơ đồ 1.1 Sơ đồ kiểu hướng dẫn học sinh giải tập Vật lý Sơ đồ 2.1 Sơ đồ cấu trúc chương Sóng ánh sáng iv MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn i Danh mục viết tắt ii Danh mục bảng iii Danh mục biểu đồ, sơ đồ iv Mục lục v MỞ ĐẦU Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ PHỔ THÔNG NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI 1.1 Vấn đề bồi dưỡng học sinh giỏi phát huy khiếu Vật lý 1.1.1 Tầm quan trọng công tác phát hiện, đào tạo bồi dưỡng học sinh giỏi phát triển khiếu Vật lý 1.1.2 Học sinh giỏi Vật lý khiếu Vật lý 1.1.3 Những lực, phẩm chất cần có học sinh giỏi [2, tr - 15] 1.1.4 Một số biện pháp phát hiện, bồi dưỡng học sinh giỏi phát huy khiếu Vật lý 1.2 Bài tập Vật lý dạy học trường trung học phổ thông 13 1.2.1 Khái niệm tập Vật lý 13 1.2.2 Vai trò, tác dụng tập Vật lý 13 1.2.3 Phân loại tập Vật lý 15 1.2.4 Phương pháp giải tập Vật lý 18 1.2.5 Hướng dẫn học sinh giải tập Vật lý 19 1.2.6 Lựa chọn sử dụng tập dạy học Vật lý 20 1.3 Cơ sở thực tiễn bồi dưỡng học sinh giỏi phát huy khiếu Vật lý trường trung học phổ thông 23 1.3.1 Nội dung kiến thức Vật lý kỳ học sinh giỏi cấp tỉnh 23 1.3.2 Một số nguyên nhân ảnh hưởng đến chất lượng học sinh giỏi 23 1.4 Tình hình thực tế cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định 24 1.4.1 Đối tượng phương pháp điều tra 24 v 1.4.2 Kết điều tra 25 Chương 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG SÓNG ÁNH SÁNG – VẬT LÝ 12 NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VÀ PHÁT HUY NĂNG KHIẾU VẬT LÝ CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN 29 2.1 Nội dung kiến thức chương Sóng ánh sáng 29 2.1.1 Cấu trúc nội dung chương Sóng ánh sáng 29 2.1.2 Phân tích nội dung chương Sóng ánh sáng 30 2.2 Mục tiêu chương Sóng ánh sáng 36 2.3 Những kỹ học sinh cần đạt 39 2.4 Sử dụng hệ thống tập chương Sóng ánh sáng 39 2.5 Xây dựng hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập chương Sóng ánh sáng Vật lý – 12 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi phát huy khiếu Vật lý học sinh trung học phổ thông chuyên 39 2.5.1 Hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập 39 2.5.2 Hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập tổng hợp nâng cao 50 2.5.3 Hệ thống tập tự giải 73 2.5.4 Hệ thống tập tự giải nâng cao 74 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 78 3.1 Mục đích, nhiệm vụ, đối tượng phương pháp TN sư phạm 78 3.1.1 Mục đích TN sư phạm 78 3.1.2 Nhiệm vụ TN sư phạm 78 3.1.3 Đối tượng TN sư phạm 79 3.2 Tiến hành TN 79 3.2.1 Thời điểm TN 79 3.2.2 Phương pháp TN 79 3.3 Kết xử lý kết 80 3.3.1 Xây dựng tiêu chí đánh giá 80 vi 3.3.2 Phân tích kết mặt định tính 80 3.3.3 Phân tích kết mặt định lượng 81 3.4 Đánh giá chung thực nghiệm sư phạm 84 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 86 Kết luận 86 Khuyến nghị 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHỤ LỤC 88 vii MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đào tạo nhân tài mục tiêu quan trọng ngành giáo dục, mà trường chuyên mũi nhọn tiên phong trình đào tạo nhân tài cho đất nước Trải qua 45 năm xây dựng phát triển, hệ thống trường chun THPT đóng vai trị quan trọng việc phát hiện, bồi dưỡng học sinh khiếu để đào tạo nhà khoa học, nhà quản lý, doanh nhân giỏi [12, tr.2] Trong trình giảng dạy trường phổ thông nhiệm vụ phát triển tư cho học sinh nhiệm vụ quan trọng, đòi hỏi tiến hành đồng mơn, Vật lý môn khoa học TN đề cập đến nhiều vấn đề khoa học, góp phần rèn luyện tư cho học sinh góc độ đặc biệt qua phần giải tập Vật lý Bài tập Vật lý khơng có tác dụng rèn luyện kỹ vận dụng, đào sâu mở rộng kiến thức học cách sinh động, phong phú mà cịn thơng qua để ơn tập, rèn luyện số kỹ cần thiết Vật lý, rèn luyện tính tích cực, tự lực, trí thơng minh sáng tạo cho học sinh, giúp học sinh hứng thú học tập Cũng thông qua tập Vật lý giáo viên kiểm tra, đánh giá việc nắm vững kiến thức kỹ Vật lý học sinh Trong lớp chuyên Vật lý THPT nước ta nay, học sinh luyện nhiều tập khó dẫn đến quen, cịn nặng tính tốn đơi chưa phát huy óc quan sát, khả phát vấn đề Việc thực mục tiêu phát hiện, bồi dưỡng phát triển học sinh khiếu chưa đầy đủ Vì lí nên tơi định chọn đề tài nghiên cứu "Xây dựng hệ thống tập hướng dẫn hoạt động giải tập chương Sóng ánh sáng – Vật lý 12 nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi phát huy khiếu Vật lý học sinh trung học phổ thông chuyên" hướng thích hợp, hữu ích cho giáo viên việc giảng dạy lớp chuyên Vật lý THPT Lịch sử nghiên cứu Có nhiều cơng trình nghiên cứu khác đề cập đến hệ thống tập chương Sóng ánh sáng, cơng trình với mục đích chủ yếu trình bày dạng c Trong tượng giao thoa, khoảng cách từ O đến điểm khác trường giao thoa nhỏ so với khoảng cách từ nguồn kết hợp đến Do đó, tia sáng truyền qua mỏng xem gần phương vng góc Với bề e v dày e bản, thời gian để tia truyền qua Dt = , v vận tốc truyền ánh sáng qua Quãng đường chân không tương ứng với bề dày e bản: c e' = cDt = e = n.e v Nếu mỏng che khuất nguồn S1 quang trình từ S1 đến M l1 = d1 - e + ne = d1 + (n - 1)e Vì mỏng khơng che khuất nguồn S2 nên l2 = d2 x' Hiệu quang trình Dl = l2 - l1 = d2 - d1 - (n - 1)e = a - (n - 1)e D x' Vị trí vân sáng Dl = k Þ a - (n - 1)e = k D Do x = k ' D (n - 1)eD + a a Khi khơng có mỏng, vị trí vân sáng x = k D a Vậy hệ vân giao thoa dời phía đặt mỏng khoảng xác định x0 = x' - x = (n - 1)eD a Suy n = + ax 1.10 -3.1,5.10-2 =1+ = 1,5 eD 10.10-6.3 Bài 29 Giả sử mép hai nửa thấu kính A, B I giao điểm hai tia mép AP2, BP1 O trung điểm O1O2 nằm AB S trung điểm S1S2 Kết hợp với hình 2.22 ta có Xét tam giác IAB tam giác IS1S2 thì: AB IO0 AB IO0 IO , suy = = = '0 S1S IS AB - S1S IO0 - IS0 d d’ khoảng cách từ hai bán thấu kính đến hai ảnh S1, S2 có giá trị: 91 d' = df 60.20 = = 30cm d - f 60 - 20 Do S1S = a = O1O2 60 + 30 d + d' d + d' = e = = 3mm d d 60 Và AB = + 0,2 = 3,2 cm Vậy IO0' = 32 30 = 33,103cm 32 - b Gọi S’ mép thứ hai khe nguồn Tâm hệ vân cho dải sáng mép S, điểm O O’ tâm hệ vân cho dải sáng mép S’ Điều kiện để quan sát vân OO’ < i hay OO ' < (D - d ' ) a Gọi S’1, S’2 ảnh S cho hai nửa thấu kính, với dải sáng mép S O đường thẳng SS0 Vậy với dải sáng mép S, vân trung tâm phải đường thẳng nối S’ với trung điểm S’0 S1S2 Xét tam giác O0OO’ tam giác O0SS’ ta có SO0 SS ' d d = = Þ SS ' = OO ' ' OO OO D D Vậy độ rộng h = SS’ khe sáng S phải thỏa mãn điều kiện: h