(Sáng kiến kinh nghiệm) sáng tạo bài toán đồ thị trong chương trình vật lí 12, bằng phần mềm geogebra

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, đất nước thời kỳ xây dựng, đổi đẩy mạnh cơng nghiệp hóa - đại hóa Bên cạnh đó, cách mạng 4.0 tạo hội lớn nhiều thách thức lĩnh vực đời sống xã hội Giai đoạn đòi hỏi lực sáng tạo người Việt Nam cao giai đoạn khác Để đáp ứng nhu cầu xã hội, ngành Giáo dục có thay đổi mặt, đặc biệt PPDH ứng dụng cơng nghệ thông tin vào dạy học vấn đề hàng đầu ngành giáo dục quan tâm lộ trình đổi Là giáo viên giảng dạy mơn Vật lí, tơi nhận thấy cơng nghệ thơng tin thực tác động mạnh mẽ, góp phần lớn trình đổi giảng dạy thân đồng nghiệp Công nghệ giúp cho tương tác thầy trò nhiều hơn, nhanh sâu sát Công nghệ giúp cho học gần gũi hơn, sinh động hiệu Bên cạnh đó, Cơng nghệ cịn hỗ trợ đắc lực trở thành công cụ hữu hiệu cho giáo viên công tác chuyên môn Những năm gần ngành giáo dục tích cực đổi mặt, đổi thi cử vấn đề toàn xã hội quan tâm Nội dung đề thi THPT Quốc Gia có tính phân hóa ngày mạnh theo bốn mức độ: nhận biết, thông hiểu, vận dụng thấp vận dụng cao Để giúp học sinh chinh phục câu hỏi mức độ vận dụng cao địi hỏi giáo viên khơng có tầm nhìn kiến thức bao qt, phương pháp dạy học tốt mà cịn phải có hệ thống tập sáng tạo, mẻ cho học sinh luyện tập Đối với môn Vật lý, đề thi THPT Quốc gia năm gần tập vận dụng cao thường liên quan đến đồ thị biểu diễn mối liên hệ đại lượng vật lí Đây loại tập địi hỏi học sinh phải có hiểu biết tổng hợp khả “đọc đồ thị” Để giúp học sinh chinh phục dạng tập này, q trình giảng dạy tơi tìm tịi để xây dựng hệ thống tập cho học sinh Tuy nhiên, việc vẽ đồ thị tính toán đại lượng vật lý qua đồ thị cách xác khó khăn Từ tơi tìm hiểu phần mềm vẽ đồ thị thơng dụng nhận thấy phần mềm vẽ đồ thị Geogebra phần mềm có khả vẽ đồ thị hàm số xác, cịn giúp người sử dụng tính tốn tọa độ cực trị, giao điểm, tiệm cận… Giao diện dễ sử dụng, có hỗ trợ tiếng Việt nên tiện dụng cho giáo viên Quá trình dùng phần mềm Geogebra để xây dựng tập đồ thị vật lí, tơi nhận thấy dùng phần mềm để tạo thư viện đồ thị vật lí bản, từ giáo viên dùng để sáng tạo tập nhân tập cho học sinh cách dễ dàng Từ kinh nghiệm thân, xin phép giới thiệu cách tạo thư viện đồ thị vật lý chương trình vật lí 12 - THPT phần mềm Geogebra cách dùng để sáng tạo tập đồ thị thông qua đề tài “Sáng tạo tốn đồ thị chương trình vật lí 12, phần mềm Geogebra” PHẦN II: NỘI DUNG I Cơ sở lý thuyết Phần mềm Geogebra 1.1 Giới thiệu phần mềm Geogebra Geogebra dùng để vẽ hình học đơn giản điểm, đoạn thẳng, đường thẳng Đặc điểm quan trọng phần mềm Geogebra khả tạo gắn kết đối tượng hình học Đặc điểm giúp cho phần mềm vẽ hình xác có khả tương tác chuyển động giữ mối quan hệ đối tượng Hơn Geogebra nhập thao tác với phương trình tọa độ, tạo điểm, đường thẳng, véc-tơ, đường cơ-níc, đồ thị tất loại hàm số Geogebra cho phép người dùng đưa vào số câu lệnh Root Sequence giúp giải phương trình phức tạp cách đơn giản dễ dàng Với tất đặc điểm trên, Geogebra phần mềm tốn học u thích giới nhận nhiều giải thưởng quý giá Nó mang lại cải tiến vượt bậc hỗ trợ đắc lực trình giảng dạy học tập giáo viên học sinh toàn giới 1.2 Ưu điểm phần mềm Geogebra - Phần mềm tốn học hồn tồn miễn phí hỗ trợ hiệu công việc học tập, giảng dạy đánh giá - Giao diện dễ dàng sử dụng khả tương tác đầy đủ với nhiều tính mạnh mẽ - Truy cập nhiều nguồn tài nguyên www.geogebra.org - Có sẵn nhiều ngơn ngữ, bao gồm cả: tiếng Việt - Thích ứng tốt với chương trình dạy học dự án - Được sử dụng hàng triệu người khắp giới 1.3 Nhược điểm phần mềm Geogebra - Nhược điểm lớn Geogebra là: Khá phức tạp cho người bắt đầu Hướng dẫn tải cài đặt phần mềm Geogebra Để tải phần mềm người dùng cần vào google gõ: “Geogebra 2019”, xuất trang hình Tiếp theo chọn: “GeoGebra - tải miễn phí phiên 2019”, hình hiển thị sau Lúc cần chọn: “Tải ngay”, tải phần mềm Geogebra máy tính Để cài đặt phần mềm cần kích đúp chuột vào biểu tượng xuất cửa sổ: Chọn: “Next” Chọn: “I Agree” Chọn: “Install” Chọn: “Finish” Như vậy, cài đặt xong phần mềm Geogebra máy tính Hướng dẫn sử dụng phần mềm Geogebra để vẽ đồ thị hàm số Bước 1: Mở phần mềm Bước 2: Nhập hàm số vào khung nhập lệnh Ví dụ: Vẽ đồ thị hàm số y = 3cos(2πx + π/3) Nếu muốn đồ thị hiển thị vùng giá trị vào nhập lệnh gõ vùng giá trị Chẳng hạn đồ thị muốn hiển thị vùng: [0; 2,5], nhập: neu(0≤x≤2.5), 3cos(2πx + π/3)) Kết thúc nhấn enter cho kết quả: Muốn chỉnh sửa hiển thị trục tọa độ, lưới, hình ảnh đồ thị… việc vào thẻ tương ứng tùy chọn Muốn vẽ thêm đồ thị hệ trục tiếp tục nhập hàm số vào nhập lệnh tiếp theo.Ví dụ: vẽ thêm đồ thị hàm số y = 2cos(2πx - π/6) đoạn [0;3] nhập: neu(0≤x≤3, 2cos(2πx - π/6)) Nhấn enter cho kết quả: Bước 3: Lưu đồ thị vẽ Vào mục “Hồ sơ” chọn”Lưu lại” dùng tổ hợp phím: Ctrl S Đánh tên đồ thị cần lưu lưu vào thư mục để sử dụng Bước 4: Xuất hình ảnh đồ thị trang Word Vào “Hồ sơ” chọn “chỉnh sửa” sau chọn “sao chép vùng làm việc vào nhớ” cuối vào trang Word dán hình ảnh vào vị trí lựa chọn Hình ảnh dễ dàng chỉnh sửa kích thước chèn thêm thông số cần Các dạng đồ thị chương trình vật lí 12 4.1 Đồ thị hình Sin Các đại lượng vật lí phụ thuộc thời thời gian theo hàm số cosin: - Li độ, vận tốc, gia tốc, lực kéo vật dao động điều hịa - Li độ sóng hình sin - Điện tích tụ, dịng điện qua cuộn cảm, điện áp hai tụ mạch dao động điện từ lý tưởng LC - Điện áp tức thời, cường độ dòng điện tức thời mạch RLC nối tiếp Đồ thị biểu diện phụ thuộc đại lượng vật lí kể theo thời gian có chung dạng hình vẽ (H.4.1) Động năng, vật dao động điều hòa lượng điện trường, lượng từ trường mạch dao động điện từ lý tưởng biến thiên tuần hoàn theo thời gian, dạng đồ thị hình vẽ (H.4.2) Lực đàn hồi tác dụng lên vật nặng lắc lị xo treo thẳng đứng biển thiên tuần hồn theo thời gian, dạng đồ thị hình vẽ (H.4.3) (H.4.1) (H.4.2) (H.4.3) 4.2 Đồ thị đàn hồi lắc lò xo treo thẳng đứng 4.3 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc a,v, Fkv, Wđ, Wt, Wđh theo x 4.4 Đồ thị lực đàn hồi phụ thuộc li độ x chiều dài l lị xo ȁ đℎȁ ȁ đℎȁ 4.5 Đồ thị cơng suất mạch RLC 4.6 Đồ thị điện áp phần tử mạch RLC nối tiếp UR 4.7 Đồ thị liên quan đến hệ số công suất cosφ II Những thực trạng dạy học tốn đồ thị vật lí Bài tốn đồ thị tốn địi hỏi học sinh vận dụng kiến thức tổng hợp, có khả phân tích, đọc đồ thị giải vấn đề Để giúp học sinh giải tốt toán đồ thị, giáo viên cần có hệ thống tập đa dạng Tuy nhiên tài liệu toán đồ thị vật lí khơng nhiều, việc nhân sáng tạo toán đồ thị đa số giáo viên gặp khó khăn, đặc biệt việc vẽ đồ thị thiết kế toán đồ thị Qua tìm hiểu tơi nhận thấy đa số giáo viên cho thời gian để xây dựng tốn đồ thị, ngồi kiến thức lý thuyết việc vẽ đồ thị phù hợp, xác, xác định cực trị, giao điểm… thời gian khó thực nên ngại xây dựng hệ thống loại tập Về phía học sinh, đa số ngại giải tốn đồ thị em làm loại tốn này, khơng rèn luyện nhiều nên kỹ xử lý toán yếu Nguyên nhân bắt nguồn từ chỗ thiếu hệ thống tập rèn luyện Thực tế, học sinh làm toán đồ thị đề thi thử số trường đề thi THPT Quốc gia thi Để có kết luận xác thực trạng nói tiến hành khảo sát học sinh lớp 12 giáo viên trường THPT Huỳnh Thúc Kháng, THPT Hà Huy Tập, THPT Đô Lương PHIẾU KHẢO SÁT HỌC SINH Trường: …………………………………….…… Học sinh:…………………………… Lớp:……… Mức độ tiếp cận tốn đồ Ít Vừa Nhiều thị vật lí Tâm gặp tốn đồ Khơng thích Bình thường Thích thị vật lí đề thi Tự đánh giá khả giải Yếu Trung bình Khá, tốt tập đồ thị vật lí PHIẾU KHẢO SÁT GIÁO VIÊN VẬT LÍ Trường: …………………………………….…… Họ tên:…………………………… Tổ: Tự nhiên Nguồn tập phục vụ cho Vừa giảng dạy phần tập đồ thị Tâm xây dựng hệ thống Khơng thích Bình thường tập đồ thị cho học sinh Mức độ dùng phần mềm vẽ đồ Chưa Có dùng thị để xây dựng tập đồ thị chưa hiệu vât lí Nhiều Thích Thường xuyên Kết khảo sát học sinh: TT Năm học Trường THPT Nội dung khảo sát Mức độ tiếp cận tốn đồ thị vật lí 2018-2019 Huỳnh Thúc Kháng Vừa Nhiều 70% 25% 5% Tâm gặp tốn đồ thị vật lí đề thi Khơng thích Bình thường Thích 85% 12,5% 2,5% Tự đánh giá khả giải tập đồ thị vật lí Yếu Trung bình Khá, tốt 75% 20% 5% Mức độ tiếp cận tốn đồ thị vật lí 2018-2019 Hà Huy Tập Vừa Nhiều 82,5% 15% 2,5% Tâm gặp toán đồ thị vật lí đề thi Khơng thích Bình thường Thích 90% 8,5% 1,5% Tự đánh giá khả giải tập đồ thị vật lí Yếu Trung bình Khá, tốt 82,5% 15% 2,5% Mức độ tiếp cận toán đồ thị vật lí 2018-2019 Đơ lương Vừa Nhiều 70,5% 25% 4,5% Tâm gặp toán đồ thị vật lí đề thi Khơng thích Bình thường Thích 80% 17% 3% Tự đánh giá khả giải tập đồ thị vật lí Yếu Trung bình Khá, tốt 77% 20% 3% 10 ... cách sáng tạo để xây dựng tập đồ thị cách dễ dàng xác III Sử dụng phần mềm Geogebra để sáng tạo toán đồ thị Để sử dụng hiệu nhanh chóng vẽ đồ thị tốn tơi xây dựng thư viện đồ thị chương trình vật. .. cận toán đồ thị vật lí 2018-2019 Huỳnh Thúc Kháng Vừa Nhiều 70% 25% 5% Tâm gặp toán đồ thị vật lí đề thi Khơng thích Bình thường Thích 85% 12,5 % 2,5% Tự đánh giá khả giải tập đồ thị vật lí Yếu... tốt toán đồ thị, giáo viên cần có hệ thống tập đa dạng Tuy nhiên tài liệu tốn đồ thị vật lí khơng nhiều, việc nhân sáng tạo toán đồ thị đa số giáo viên gặp khó khăn, đặc biệt việc vẽ đồ thị thiết