Sử dụng phần mềm toán học mathematica vào việc giảng dạy bài tập chuyển động cong của chất điểm SGK vật lý lớp 10 THPT

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SƢ PHẠM - - NGÔ THỊ SAN SỬ DỤNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA VÀO VIỆC GIẢNG DẠY BÀI TẬP “CHUYỂN ĐỘNG CONG CỦA CHẤT ĐIỂM” – SGK VẬT LÝ LỚP 10 THPT Chuyên ngành: Lý luận phƣơng pháp dạy học (Bộ môn Vật lý) Mã số : 60 14 10 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ HÀ NỘI - 2009 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu Giả thuyết khoa học Phƣơng pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài Cấu trúc luận văn Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN HIỆN ĐẠI VỀ GIẢNG DẠY BÀI TẬP VẬT LÝ PHỔ THÔNG BẰNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA 1.1 Những vấn đề lý luận dạy học đại 1.2 Vai trò công nghệ thông tin dạy học 17 1.3 Giới thiệu phần mềm toán học Mathematica 19 1.4 Các đơn vị đo chuyển đổi đơn vị, số vật lí 28 1.5 Các tính tốn giải tích 29 1.6 Đồ hoạ Mathematica 32 1.7 Những vấn đề lí luận dạy học đại tập vật lý 38 1.8 Phƣơng pháp giải tập vật lý 41 1.9 Hƣớng dẫn học sinh giải tập vật lý 50 Kết luận chƣơng 57 Chƣơng 2: THỰC TRẠNG DẠY HỌC GIẢI BÀI TẬP VẬT 59 LÝ PHẦN "CHUYỂN ĐỘNG CONG CỦA CHẤT ĐIỂM" – SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÝ LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG HIỆN NAY VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CÓ SỰ DỤNG PHẦN MỀM TỐN HỌC METHEMATICA 2.1 Phân tích nội dung kiến thức “Chuyển động cong chất 59 điểm Lớp 10 Trung học phổ thông 2.2 Thực trạng dạy học giải tập vật lý kiến thức “Chuyển động 61 cong chất diểm”-Lớp 10 Trung học phổ thông (Tại trƣờng Trung học phổ thông Hồng Bàng-Hải Phòng) 2.3 Nguyên tắc xây dựng hệ thống tập 62 2.4 Xây dựng hệ thống tập kiến thức “Chuyển động cong chất 62 điểm” Kết luận chƣơng 63 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 65 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 65 3.2 Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm 65 3.3 Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ pham 65 3.4 Tiến trình thực nghiệm 65 3.5 Đánh giá hƣớng dẫn giáo viên 79 3.6 Đánh giá vềtính tích cực tự lực học sinh 79 3.7 Đánh giá tác dụng củng cố lý thuyết qua giải tập 79 3.8 Đánh giá tính khả thi tiến trình dạy họcđã soạn thảo 80 Kết luận chƣơng 80 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 81 Kết luận 81 khuyến nghị 82 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Chúng ta sống kỷ XXI, kỷ trí tuệ sáng tạo, bùng nổ thông tin, kinh tế tri thức Tình hình phát triẻn kinh tế, xã hội đất nƣớc, đòi hỏi ngành giáo dục đào tạo phải có đổi bản, mạnh mẽ, vƣơn tới ngang tầm với phát triển chung khu vực giới Sự nghiệp giáo dục đào tạo phải góp phần định vào việc bồi dƣỡng trí tuệ khoa học, lực sáng tạo cho hệ trẻ Do việc vận dụng thành tựu công nghệ thông tin với phân mềm vào giảng dạy nhắm đổi phƣơng pháp dạy học trƣờng phổ thông tất yêu để nâng cao chất lƣợng dạy học, theo hƣớng đảm bảo đƣợc phát triển lực sáng tạo học sinh, bồi dƣỡng tƣ khoa học, lực tự tìm tịi chiếm lĩnh tri thức, lực giải vấn đề thích ứng với sống, thực tốt nghị lần thứ tƣ, ban chấp hành trung ƣơng Đảng Cộng Sản Việt Nam khoá VII khẳng đinh “Đổi phƣơng pháp dạy học tất cấp, bậc học, áp dụng phƣơng pháp giáo dục bồi dƣỡng cho học sinh lực tƣ duy, sáng tạo, lực giải vấn đề” Với tính ƣu việt phần mềm tốn học Mathematica nhƣ khả tính tốn, khả đồ họa, nhƣ tính dễ sử dụng việc xây dựng mơ hình vật lý Do dùng phần mềm tốn Mathematica thiết kế giảng cách trực giác mà không yêu cầu phải hiểu biết nhiều tin học.Xuất phát từ vấn đề trên, chọn đề tài: Sử dụng phần mềm toán học Mathematica vào việc giảng dạy tập “chuyển động cong chất điểm” – SGK Vật lý lớp 10 THPT Mục tiêu nghiên cứu Vận dụng lý luận dạy học hiên đại vê giảng dạy tập vật lý, soạn thảo hệ thống tập tổ chức hoạt động dạy học với hệ thống tập có sử dụng phần mềm tốn học Mathematica thuộc phần “chuyển động cong chất điểm” – SGK Vật lý lớp 10 THPT, góp phần đổi phƣơng pháp giảng dạy, nâng cao chất lƣợng dạy học Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt đƣợc mục đích đề chúng tơi xác định đề tài có nhiệm vụ nghiên cứu: - Nghiên cứu quan điểm đại dạy học, nghiên cứu sở lý luận giải tập vật lý, nghiên cứu phần mềm toán học mathematica - Nghiên cứu nội dung phân phối chƣơng trình kiến thức “Chuyển động cong chất điểm” tài liệu liên quan nhằm xác định đƣợc mức độ nội dung kiến thức kỹ học sinh cần nắm vững - Tìm hiểu thực tế dạy học kiến thức “Chuyển động cong chất điểm” nhằm phát khó khăn giáo viên học sinh, sai lầm phổ biến học sinh Từ đề xuất biện pháp khắc phục - Soạn thảo hệ thống tập có sử dụng phần mềm toán học Mathematica để giải sử dụng hệ thống tập vào việc tổ chức hoạt động dạy hoc giải tập chuyển động cong chất điểm” - Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm theo tiến trình dạy học soạn thảo để đánh giá hiệu việc đƣa phần mềm toán học Mathematica vào giảng dạy Đối tƣợng nghiên cứu Hoạt động dạy học giáo viên học sinh lớp 10 THPT với hỗ trợ phần mềm toán học Mathematica Giả thuyết khoa học Nếu học sinh có kiến thức tin học kiến thức vật lý “chuyển động cong chất điểm “SGK Vật lý lớp 10 THPT, giáo viên hƣớng dẫn hoạt động giải tập vật lý cho học sinh cách khai thác sử dụng phần mềm toán học Mathematica cách hợp lý góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1 Nghiên cứu lý luận - Nghiên cứu tài liệu tâm lý học, lý luận dạy học nói chung tài liệu lý luận dạy học vật lý nói riêng có liên quan đến đề tài, lý luận dạy giải BTVL dùng làm sơ định hƣớng cho trình nghiên cứu - Nghiên cứu chƣơng trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên, tài liệu tham khảo theo chƣơng trình SGK vật lý lớp 10, xác định mức độ nội dung kiến thức mà học sinh cần nắm vững - Nghiên cứu tài liệu phần mềm toán học Mathematica 6.2 Nghiên cứu thực tiễn - Tìm hiểu việc sử dụng máy tính phục vụ giảng dạy mơn học trƣờng THPT - Tìm hiểu việc dạy học tin học trƣờng THPT - Điều tra thực tế dạy học kiến thức “Chuyển động cong chất điểm” trƣờng THPT Đóng góp đề tài - Đề tài góp phần hoàn thiện lý luận phƣơng pháp dạy học Vật Lý - Giúp giáo viên biện pháp để sử dụng phần mềm toán học Mathematica vào dạy học giải tập Vật Lý phần “Chuyển động cong chất điểm” thành công Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn đƣợc trình bày ba chƣơng: Chƣơng 1: Cơ sở lý luận đại giảng dạy tập vật Lý phổ thông phần mềm toán học Mathematica Chƣơng 2: Thực trạng dạy học giải tập Vật Lý phần “Chuyển động cong chất điểm”- SGK Vật Lý lớp 10 THPT xây dựng hệ thống tập có sử dụng phần mềm toán học Mathematica Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN HIỆN ĐẠI VỀ GIẢNG DẠY BÀI TẬP VẬT LÝ PHỔ THÔNG BẰNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA 1.1 Những vấn đề lý luận dạy học đại Lý luận dạy học phận quan trọng Giáo dục học, nghiên cứu trình dạy học nhà trƣờng Nhiệm vụ lí luận dạy học tìm chất quy luật trình dạy học, nghiên cứu xây dựng nội dung, phƣơng pháp hình thức dạy học nhằm tổ chức trình dạy học đạt hiệu cao Lý luận dạy học cung cấp lý thuyết trình, dạy học đại giúp giáo viên làm tốt nhiệm vụ giảng dạy 1.1.1 Bản chất trình dạy học Dạy học phận trình sƣ phạm tổng thể, đƣờng để thực mục đích giáo dục Q trình dạy học đƣợc tổ chức nhà trƣờng phƣơng pháp sƣ phạm đặc biệt, nhằm trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức khoa học hình thành hệ thống kỹ vận dụng kiến thức vào thực tiễn 1.1.1.1 Dạy học hoạt động phối hợp hai chủ thể Phân tích khái niệm dạy học, xét mặt hình thức ta dễ dàng nhân thấy dạy học hoạt động phối hợp hai chủ thể giáo viên học sinh Dạy học đƣợc thực đồng thời với nội dung hƣớng tới mục đích Phải khẳng định rằng, hai hoạt động bị tách rời phá vỡ khái niệm trình dạy học Học tập khơng có giáo viên trở thành tự học Giảng dạy khơng có học sinh trở thành độc thoại + Giáo viên chủ thể hoạt động giảng dạy, ngƣời đƣợc đào tạo chu đáo nghiệp vụ sƣ phạm, ngƣời nắm vững kiến thức khoa học chuyên ngành, Giáo viên giữ vai trị chủ đạo tồn tiến trình dạy học + Học sinh chủ thể hoạt động học tập Chủ thể có ý thức, chủ động, tích cực sáng tạo nhận thức rèn luyện nhân cách Chính học sinh mà ngƣời ta tiến hành trình dạy học cách khơi dậy tiềm trí tuệ học sinh, nghĩa trình học tập đƣợc tiến hành học sinh Học sinh vừa mục tiêu vừa động lực q trình dạy học Đó chất quan điểm "Dạy học lấy học sinh làm trung tâm" quan điểm dạy học đại, sở lý luận để tiến hành hoạt động dạy học có hiệu 1.1.1.2 Dạy học hoạt động trí tuệ, hoạt động nhận thức Dạy học hoạt động trí tuệ thầy trị, trình vận động phát triển liên tục trí tuệ nhân cách học sinh Học tập bao gồm việc học tập Học trình nhận thức, nhằm tiếp thu kinh nghiệm lịch sử, xã hội Tập luyện rèn để có kỹ hoạt động có thái độ tốt mối quan hệ với sống lao động Bản chất trình dạy học trình nhận thức độc đáo ngƣời học sinh Trong học tập học sinh nhận thức giới thông qua tài liệu học tập, đƣợc chọn lọc từ thành văn minh nhân loại xếp theo chƣơng trình Việc học tập học sinh có hƣớng dẫn, có kiểm tra, uốn nắn từ phía giáo viên, việc nhận thức học sinh trở lên độc đáo, đƣờng giáo dục ngắn có hiệu Dạy học giúp học sinh tiến thành đạt, tránh khỏi mò mẫm, vấp váp sống Từ phân tích ta khẳng định: Q trình dạy học trình hoạt động hai chủ thể, tổ chức, hướng dẫn điều khiển giáo viên, học sinh nhận thức lại văn minh nhân loại rèn luyện hình kỹ hoạt động, tạo lập thái độ sống tốt đẹp 1.1.1.3 Dạy học với tư cách hệ thống Quá trình dạy học chỉnh thể thống nhất, hai nhân tố trung tâm giáo viên học sinh nhiều nhân tố khác tham gia Các nhân tố bao gồm: mục đích nhiệm vụ dạy học, nội dung hình thức tổ chức dạy học, phƣơng pháp phƣơng tiện dạy học, với mơi trƣờng văn hố trị - xã hội, môi trƣờng kinh tế - khoa học - kỹ thuật đất nƣớc trào lƣu phát triển chung thời đại Sự vận động phát triển trình dạy học kết trình tác động biện chứng nhân tố kể Kết dạy học kết phát triển tổng hợp toàn hệ thống Muốn nâng cao chất lƣợng trình dạy học phải nâng cao chất lƣợng thành tố đồng thời nâng cao chất lƣợng tổng hợp toàn hệ thống 1.1.2 Các nhiệm vụ trình dạy học Quá trình dạy học phận trình sƣ phạm, thân mang tính mục đích cao Từ mục đích q trình sƣ phạm tổng thể, ta thấy q trình dạy học có nhiệm vụ sau đây: 1.1.2.1 Nhiệm vụ cung cấp kiến thức cho học sinh Q trình dạy học có nhiệm vụ đặc trƣng, cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức khoa học toàn diện tự nhiên, xã hội, tƣ duy, kỹ thuật nghệ thuật với hệ thống kỹ thực hành phƣơng pháp tƣ sáng tạo Nhƣ vậy, dạy học làm cho ngƣời học nắm vững hệ thống kiến thức giới sống loài ngƣời, vừa hiểu sâu, hiểu rộng, vừa biết vận dụng chúng vào hoạt động thực tiễn để hình thành kỹ hoạt động trí tuệ thực hành, tạo nên văn hóa sống, sở học vấn ngƣời 1.1.2.2 Nhiệm vụ phát triển trí tuệ cho học sinh Q trình dạy học có nhiệm vụ làm phát triển trí tuệ cho học sinh Trên sở cung cấp kiến thức khoa học, rèn luyện kỹ thực hành, với mức độ khó khăn khác nhau, "đi trƣớc", "đón đầu" để hƣớng dẫn phát triển trí tuệ cho ngƣời học Trong học tập, học sinh ln phải có cố gắng, nỗ lực, phải vƣơn lên để nắm vững kiến thức, rèn luyện phƣơng pháp tƣ sáng tạo Quá trình dạy học đại mặt trọng đến bồi dƣỡng kiến thức, mặt khác lại trọng đến việc bồi dƣỡng phƣơng pháp tƣ sáng tạo cho học sinh, giúp học sinh định hƣớng trƣớc luồng thông tin phong phú, linh hoạt, nhạy bén sử dụng kiến thức để giải tình thực tiễn phƣơng thức sáng tạo Trí thơng minh ngƣời chất bao gồm hệ thống kiến thức thâu lƣợm, tích luỹ đƣợc học tập sống lao động, với khả đặc biệt linh hoạt, sắc xảo thao tác tƣ duy, vừa tƣ chất, vừa tập luyện mà hình thành Cả hai yếu tố có đƣợc nhờ trình dạy học, nơi nhà trƣờng dạy khoa học, dạy tƣ duy, dạy hoạt động thực tiễn Tóm lại, phát triển trí tuệ chức vốn có, mục đích tự thân q trình dạy học Ngƣợc lại, trình dạy học khả tác động đến học sinh làm phát triển tối đa tiềm trí tuệ họ 1.1.2.3 Nhiệm vụ giáo dục phẩm chất nhân cách cho học sinh Dạy học phận q trình sƣ phạm, hoạt động có mục đích, có kế hoạch Mục đích cuối hình thành phẩm chất nhân cách cho học sinh Tóm lại, trình dạy học phải thực ba nhiệm vụ Ba nhiệm vụ trình dạy học gắn bó chặt chẽ, tác động biện chứng với phát triển Mỗi nhiệm vụ tiền đề nhiệm vụ khác, nhiệm vụ kết nhiệm vụ sản phẩm cuối dạy học nhân cách ngƣời học sinh 1.1.3 Động lực logic trình dạy học 1.1.3.1 Động lực trình dạy học Dạy học trình vận động phát triển, số để đo vận động phát triển trình dạy học phát triển trí tuệ phẩm chất nhân cách học sinh Sự vận động q trình dạy học có nguồn gốc từ việc giải mâu thuẫn q trình dạy học phát triển diễn theo logic đặc biệt - Mâu thuẫn mục đích dạy học đƣợc đề cao phƣơng tiện dạy học để đạt tới mục đích thƣờng cịn hạn chế - Mâu thuẫn nội dung dạy học đại phƣơng pháp dạy học cịn nghiêng truyền thống Nhìn vào bảng kết kiẻm tra học sinh hai lớp thực nghiệm, thấy: Đƣợc hứơng dân giải tập phần mềm tốn học chất lƣợng tiếp thu học sinh tốt hơn, chất lƣợng giảng dạy đƣợc nâng cao 3.5 Đánh giá hƣớng dẫn giáo viên Qua tiết học đánh giá cách giảng dạy giáo viên dự kiến phù hợp với học sinh việc đến nhóm giúp học sinh giải khó khăn mắc phải nhóm hợp lý nhóm sai khơng giống nhau.Trong q trình hƣớng dẫn học sinh giáo viên rút kinh nghiệm cho giảng dạy cho học sinh khác 3.6 Đánh giá vềtính tích cực tự lực học sinh Trong tiết học thứ em thích thú nghe quan sát hình thấy các đồ thị mô tƣợng chuyển động vật ném ngang, ném xiên Đến bắt đầu làm phép tính số học phần mềm tốn học em say sƣa học tự tìm nhiều ví dụ để tính thử Phần tập vẽ đồ thị hàm số đơn giản em nhƣ thấy chân trời đầy ngạc nhiên thú vị Đến tiết học thứ hai, dùng phần mềm để làm tập chuyển động cong theo hƣớng dẫn cô giáo, phần chuyển sang ngơn ngữ lập trình phần mềm tốn học em có lúng túng, xong em tích cực trao đổi với bạn nhóm để lập trình dúng, có két dúng em tự tin Khi làm đƣợc tập thứ hai, vẽ đƣợc quỹ đạo chuyển động máy bay tên lửa thấy tên lửa bắn trúng máy bay em vui sƣớng,hiểu rõ chất vật lý tƣơng Tất kết học sinh tự làm máy tính, khơngthể quay cóp, nhƣ khơng thể làm qua loa đƣợc giúp học sinh phải tự lực,tích cực học tập 3.7 Đánh giá tác dụng củng cố lý thuyết qua giải tập Sau học xong học sinh hiểu sâu sắc tƣợng chuyển động cong chất điểm.,lập đƣợc phƣơng trình chuyển động , phƣơng trình qũy 82 đạo, nhìn thấy quỹ đạo chuyển động vật khắc sâu ý thức học sinh loại chuyển động cong chất điểm 3.8 Đánh giá tính khả thi tiến trình dạy họcđã soạn thảo Khi thực tiến trình dạy học theo kế hoạch, dự kiến khó khăn học sinh q trình học tập, lập trình, gõ lệnh máy nhƣ thực tế Tuy nhiên việc chuẩn bị học sinh quan trọng, học sinh học thuộc công thức lý thuyết để lập đƣợc phƣơng trình chuyển động chuyển sang ngơn ngữ lập trình tốt Nhƣ : Tính khả thi tiến trình dạy học soạn thảo cao Kết luận chƣơng Trong chƣơng tiến hành soạn thảo tổ chức hoạt động dạy học kiến thức "Chuyển động cong chất điểm" theo hƣớng đổi phƣơng pháp dạy học, áp dụng lý luận dạy học đại sử dụng phần mềm toán học Mathematica vào giải tập , đồng thời tiến hành thực nghiệm sƣ phạm hai lớp đối chứng Chúng tơi nhận thấy trình độ học sinh có kiến thức tin học kiến thức vật lý phần kiến thức "Chuyển động cong chất điểm", giáo viên hƣớng dẫn hoạt động giải tập cho học sinh cách khai thác sử dụng phần mềm tốn học Mathematica cách hợp lý.thì học sinh chủ động tiếp thu kiến thức, vận dụng đƣợc lý thuyết học vào xây dựng kiến thức dễ dàng hơn, có niềm tin vào khoa học có niềm vui học chƣơng này.do chất lƣợng dạy học đƣợc nâng cao 83 KÊT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận Căn vào mục đích đề tài, giải đƣợc số vấn đề sau: + Nghiên cứu trình bày đƣợc sở lý luận đại dạy học nhƣ giảng dạy tập Vật Lý trƣờng THPT vai trị cơng nghệ thơng tin với việc thực đổi phƣơng pháp dạy học, làm sáng tỏ vai trị chức phàn mềm tốn học Mathematica dạy học đại + Nghiên cứu tài liệu sách giáo khoa, tài liệu tham khảo, làm rõ chất vật lý chuyển động cong chất điểm thuộc chƣơng “Động lực học chất điểm” - SGK Vật Lý lớp 10 THPT + Nghiên cứu tính phần mềm tốn học Mathematica, chúng tơi thấy phần mềm tốn đại dễ sử dụng đạt hiệu giáo dục cao, kết luận: Với khả kiến thức tin học kiến thức vật lý giáo viên học sinh nay, vấn đề áp dụng phần mềm tốn Mathematica dạy học vật lý thực đƣợc + Chúng xây dựng đƣợc hệ thống tập, soạn thảo tiến trình dạy giải tập phần kiến thức “Chuyển động cong chât điểm” theo hƣớng đổi phƣơng pháp giảng dạy có sử dụng phần mềm tốn học Mathematica + Kết thực nghiệm sƣ phạm chứng minh đƣợc giả thuyết khoa học đề tài nêu ra; Nếu học sinh có kiến thức tin học kiến thức vật Lý, Giáo viên hƣớng dẫn hoạt động giải tập vật lý cho học sinh cách khai thác sử dụng phần mềm toán học Mathematica cách hợp lý góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học Với kết nhƣ đề tài góp phần hồn thiện lý luận phƣơng pháp dạy học vật lý, giúp giáo viên biện pháp sử dụng phần mềm toán học 84 Mathematica vào dạy học giải tập Vật Lý phần kiến thức “Chuyển động cong chât điểm” thành công Nhƣ đề tài đạt đƣợc mục đích đề khẳng định đƣợc giả thuyêt khoa học ban đầu Khuyến nghị Để sử dụng thành tựu công nghệ thông tin vào đổi phƣơng pháp giảng dạy vật lý trƣờng phổ thông, chúng tơi có khuyến nghị sau: Với Bộ Giáo Dục Đào tạo Có đƣờng lối đạo sát nội dung chƣơng trình, chế độ sách phù hợp, kịp thời, cung cấp thiết bị thí nghiệm, đồ dùng dạy học, máy tinh điện tử phần mềm dạy học thiết thực, đảm bảo chất lƣợng tốt, hiệu sử dụng cao nhằm thực đổi phƣơng pháp dạy học trƣờng THPT Với trƣờng học: Tham mƣu với cấp quyền địa phƣơng tăng cƣờng sở vật chất phục vụ hoạt động nhà trƣờng.Tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên đƣợc học tập nâng cao trình độ chuyên môn, đƣợc tiếp cận với phƣơng pháp, phƣơng tiện dạy học đại thực đầy đủ chế độ sách nâng cao đời sống giáo viên Với Thầy giáo, Cô giáo cần tự học tập nâng cao trình độ chun mơn, mạnh dạn áp dụng phƣơng pháp dạy học đại, sử dụng thiết bị, thí nghiệm phù hợp với học, đổi phƣơng pháp giảng dạy để nâng cao chât lƣợng dạy học 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO GS-TS Tơn Tích Ái Phương pháp số NXBĐHQGHà Nội, 2001 GS-TS Tơn Tích Ái Phần mềm tốn cho kỹ sư NXBĐHQG Hà Nội, 2005 A.V Muraviep Dạy cho học sinh tự nắm kiến thức vật lý NXBGD1978 Nguyễn Hải Châu Những vấn đề chung đổi mowisgiaos dục trung học phổ thông, Nhà xuất giáo dục ,2007 TS Vũ Cao Đàm, Bài giảng chuyên đề Phương pháp nghiên cứu khoa học Hà Nội 2007 Trần Trọng Hƣng, 289 toán học, nhà xuất trẻ.,1997 Nguyễn Quang Học, Bài tập vật lý phổ thông nâng cao theo chuyên đề, nhà xuất ĐHQG Hà Nội, 2000 PGS.TS Đặng Xuân Hải Bài giảng chuyên đề Tiếp cận hệ thống tiếp cận điều khiển dạy hoc, 2008 Nguyễn Viết Kính, Bạch Thành Cơng, Phan Văn Thích Vật lý hoc đại cương (Tập 1) học nhiệt học, nhà xuất ĐHQG Hầ Nội, 2003 10 Nguyễn Thế Khôi, Phạm Quý Tƣ, Lê Tất Đạt, Lê chân Hùng, Nguyễn Ngọc Hƣng, Phạm Đình Thiết, Bùi Trọng tuấn, Lê trọng Tƣờng vật lý 10 nâng cao 11 Ngô Diệu Nga Bài giảng cao học chuyên đề dạy giải tập vật Lý, Khoa Sƣ Phạm 2008 12 Lê Đức Ngọc, Bài giảng chuyên đề cao học: Phát triển chương trình, Khoa Sư phạm ĐHQG Hà Nọi , 2008 13 PGS.TS Lê Đức Ngọc, Bài giảng chuyên đề đo lƣờng đánh gia, 2008 14 Nguyễn Xuân Quế Sử dụng máy tính phân tích băng hình nghiên cứu tượng vật lý dạy học vật lý phổ thơng, Tạp chí nghiên cứu giáo dục số 11, 1999 15 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng, Tổ chức hoạy động nhận thức cho học sinh dạy học vật lý trường phổ thông NXBĐHQGHà Nội.1999 86 16 GS Phạm Hữu Tòng, Bài giảng chuyên đề; Cao học PPGD Vật Lý Hà Nội 1998 17 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng, Phạm Xuân Quế: Phương pháp dạy học vật lý trường phổ thông, NXBĐHSP,2002 18 Phạm Hữu Tòng, dạy học vật lý trƣờng phổ thông theo định hƣớng phát triển dạy học vật lý tích cực, tự lực, tự chủ, sáng tạo tƣ khoa học, Hà Nội 2001 19 Bùi Gia Thịnh, Lƣơng Dun Bình, Nguyễn Xn Chi, Tơ Giang, Trần Chí Minh, Vũ Quang Bài tập Vật lý 10, SGK thí điểm, NXBGD2004 20 PGS-TS Đỗ Hƣơng Trà, Bài giảng chuyên đề phương pháp dạy học Vật lý Hà Nội 2008 21 TS Đinh Thị Kim Thoa Bài giảng Chuyên đề tâm lý học dạy học Hà Nội 2008 22.TS Nguyễn Xuân Thành Bài giảng phương pháp công nghệ dạy học đại 23 Phạm Viết Vƣợng, Giáo dục học, Nhà xuất ĐHQG Hà nội, 2000 87 PHỤ LỤC Đề Một ngƣời vách đá nhô biển ném đá theo phƣơng ngang xuống biển v0=18m/s Vách đá cao h=50,0 m so với mặt nƣớc biển Lấy g=9,8 m/s2 a Sau đá chạm nƣớc? b Xác định độ lớn hƣớng vận tốc đá lúc chạm vào nƣớc c Xác định quỹ đạo đá Giải vẽ đồ thị động theo Mathematica Clear["Global`*"] sl={v018.0,h50.0,g9.8}; x[t_]=v0 t; y[t_]=-g t^2/2; Animate[Show[ParametricPlot[{x[t]/.sl,y[t]/.sl},{t,0,a},PlotRange{{0 ,60},{0,60}},PlotStyleThick],Graphics[{PointSize[0.04],Hue[0.5],Point[{x[ a]/.sl,y[a]/.sl}]}]],{a,0.,3.3,0.05}] sol=Solve[(y[t]==-50)/.sl,t]; t1=sol[[2,1,2]]; Print["Thoi gian da cham mat bien: ",t1," giay"] v[t_]=Sqrt[v0^2+y'[t]^2]; vt=v[t1]/.sl Print["Do lon van toc cham mat bien: ",vt," m/s"] goc=ArcTan[(v0/.sl)/y'[t1]/.sl] 180/Pi Print["Van toc tao voi phuong thang dung mot goc: ",-goc," do"] Giải thông thƣờng cho học sinh Lấy gốc tọa độ mỏm đá, trục y hƣớng lên x  v0 y t2 y  g 88 Thời gian đá chạm mặt nƣớc: y  h,t1  2h  3,20  s  g Độ lớn của vận tốc chạm đất: vb  v02   gt1   36,1  m / s  ,   ArcTan v0  29 o ,9  30 o gt1 Phƣơng trình quy đạo Từ hai phƣơng trình chuyển động, suy ra: y  g x Quỹ đạo pa bol 2v02 Đề Một máy bay bay ngang với tốc độ v0=150m/s độ cao h=490m thả gói hàng Lấy g=9,8m/s a Bao lâu gói hàng rơi xuống đất? b Tầm bay xa (tính theo phƣơng nằm ngang) gói hàng bao nhiêu? c Gói hàng bay theo quỹ đạo nào? Giải vẽ đồ thị động theo Mathematica: (*Bai 15.6*) Clear["Global`*"] sl={v0->150.,h->490.,g->9.8}; x[t_]=v0 t; y[t_]=-g t^2/2; sol=Solve[y[t]==-h,t] t1=sol[[2,1,2]] Print["Thoi gian de goi hang roi xuong dat: ",t1/.sl," giay"] Print["Tam bay xa cua goi hang: ",x[t1]/.sl," met"] Animate[Show[ParametricPlot[{x[t]/.sl,y[t]/.sl},{t,0,a},PlotRange>{{0,1600},{0,-700}},PlotStyle- 89 >Thick],Graphics[{PointSize[0.04],Hue[0.9],Point[{x[a]/.sl,y[a]/.sl}]}],Grap hics[{PointSize[0.03],Hue[0.6],Point[{x[a]/.sl,0}]}]],{a,0.,10,0.05}] Giải thông thƣờng cho học sinh: a Chọn gốc tọa độ thời điểm thả hàng: x  v0 t t2 y  g b Thời gian để gói hàng rơi xuống đất: y  h, t  2h  10  s  g b Quảng đƣờng bay xa: x  v0t  1500  m  c Phƣơng trình quỹ đạo, khử t ta có: y gx quỹ đạo parabol 2v02 Đề Một viên đạn đƣợc bắn theo phƣơng ngang từ súng đặt độ cao h=45,0m so với mặt đất Tốc độ đạn lúc vừa khỏi nịng 250m/s a Đạn khơng khí bao lâu? b Điểm đạn rơi xuống đất cách điểm bắn theo phƣơng ngang bao xa? c Khi rơi xuống đất thành phần thẳng đứng vận tốc viên đạn có độ lớn bao nhiêu? Giải vẽ đồ thị động theo Mathematica: (*Bai 15.7*) Clear["Global`*"] sl={v0->250.,h->45.,g->9.8}; x[t_]=v0 t; y[t_]=-g t^2/2; sol=Solve[y[t]==-h,t] 90 t1=sol[[2,1,2]] Print["Thoi gian de goi hang roi xuong dat: ",t1/.sl," giay"] Print["Ðiem dan roi cach diem ban theo phuong ngang: ",x[t1]/.sl," met"] Print[" Thanh phan thang dung cua dan cham dât: ",Abs[y'[t1]/.sl]," m/s"] Animate[Show[ParametricPlot[{x[t]/.sl,y[t]/.sl},{t,0,a},PlotRange>{{0,900},{0,-50}},PlotStyle->Thick ,AspectRatio>1.],Graphics[{PointSize[0.04],Hue[0.9],Point[{x[a]/.sl,y[a]/.sl}]}]],{a,0.,t1/ sl,0.05}] Đề 4Một vật đƣợc phóng lên với vận tốc ban đầu v0=60m/s chếch 30o so với phƣơng nằm ngang Sau 4,0s, vật rơi vào sƣờn đồi Lấy g=9,8m/s2 Hỏi: a Vận tốc vật điểm cao b Khoảng cách từ điểm phóng đến điểm chạm vào sƣờn đồi (*Bai 15.8*) Clear["Global`*"] sl={v0->60.,alfa->30.Degree,t1->4,g->9.8}; x[t_]=v0 Cos[alfa] t; y[t_]=v0 Sin[alfa] t-g t^2/2; vx[t_]=v0 Cos[alfa] vy[t_]=v0 Sin[alfa]-g t sol=Solve[vy[t]==0,t] t2=t/.sol/.sl Print["Van toc cua vat tai diem cao nhat: ",Sqrt[(vx[t2]/.sl)^2+(vy[t2]/.sl)^2]," m/s"] Print["Khoang cach ngang tu diem phong den diem suon doi: 91 ",x[t1]/.sl," m"] Print["Khoang cach den suon doi: ",Sqrt[(x[t1]/.sl)^2+(y[t1]/.sl)^2]," m"] Đề (15.9) Một ngƣời lính cứu hỏa đứng cách tòa nhà cháy 50m, cầm vòi phun nƣớc chếch 30,0o, so với phƣơng ngang Vận tốc dòng nƣớc lúc rời khỏi vòi 40,0 m/s Hỏi dòng nƣớc phun tới độ cao tòa nhà ? Lấy g=9,8m/s2 (*Bai 15.9*) Clear["Global`*"] sl={v0->40.,alfa->30.Degree,l->50,g->9.8}; x[t_]=v0 Cos[alfa] t; y[t_]=v0 Sin[alfa] t-g t^2/2; sol=Solve[x[t]==l/.sl,t] t1=sol[[1,1,2]] Print["Do cao voi nuoc dat toi: ",y[t1]/.sl," m"] Animate[Show[ParametricPlot[{x[t]/.sl,y[t]/.sl},{t,0,a},PlotRange>{{0,52},{0,25}},PlotStyle->Thick,GridLines>{{50},None}],Graphics[{PointSize[0.04],Hue[0.5],Point[{x[a]/.sl,y[a]/.sl}]} ]],{a,0.,t1,0.05}] Đề Một ngƣời dùng súng ngắm thẳng vào bia mà bắn Đúng vào lúc viên đạn rời khỏi nịng súng bia rơi tự từ trạng thái đứng yên (hình vẽ) Hãy giải thích đạn trúng bia (*15.10*) Clear["Global`*"] (*Giai thich*) t1=l/(v0 Cos[alfa]) h1=v0 Sin[alfa] t1-g t1^2/2 h2=l Tan[alfa]-g t1^2/2 92 h1==h2 (*Ve thi dong*) sl={l->500.,v0->200.,alfa->47.Degree,g->9.8} x1[t_]=v0 Cos[alfa] t y1[t_]=v0 Sin[alfa]t-g t^2/2 x2[t_]=l/Cos[alfa] y2[t_]=l Tan[alfa]-g t^2/2 Animate[Show[ParametricPlot[{x1[t]/.sl,y1[t]/.sl},{t,0,a},PlotRange>{{0,600},{0,700}},PlotStyle->Thick,GridLines->{{500},{l Tan[alfa]/.sl}}],Graphics[{PointSize[0.04],Hue[0.9],Point[{x1[a]/.sl,y1[a]/.sl}]} ],Graphics[{PointSize[0.04],Hue[0.6],Point[{500.,y2[a]/.sl}]}]],{a,0.,5,0.05}] Cho kết h1=h2 Đề Một cầu thủ bóng rổ cao 2,00m, đứng cách xa rổ 10,0m, ném bóng vào rổ với góc ném 45,0 o so với phƣơng ngang Miệng rổ độ cao 3,05m Hỏi ngƣời phải ném bóng với tốc độ ban đầu băng để bóng rơi trúng vào rổ ? (*Bai 15.11*) Clear["Global`*"] sl={hn->2.0,hro->3.05,l->10.0,alfa->45Degree,g->9.8}; x[t_]=v0 Cos[alfa] t y[t_]=hn+v0 Sin[alfa]t-g t^2/2 sol=Solve[{x[t]==l/.sl,y[t]==hro/.sl},{t,v0}] v0=sol[[2,1,2]] t1=sol[[2,2,2]] Print["Van toc ban dau cua bong: ",v0," m/s"] Animate[Show[ParametricPlot[{x[t]/.sl,y[t]/.sl},{t,0,a},PlotRange>{{0,11},{0,5}},PlotStyle->Thick,GridLines- 93 >{{10.},None}],Graphics[{PointSize[0.04],Hue[0.5],Point[{x[a]/.sl,y[a]/.sl}] }]],{a,0.,t1,0.05}] Đề Một học sinh ném bóng với tầm xa cực đại L Hỏi em ném bóng theo phƣơng thẳng đứng cao ? Giả sử bắp em truyền cho bóng tốc độ hai trƣờng hợp Mathematica (* Bai 15.12*) Clear["Global`*"] x=v0 Cos[45 Degree] t y=v0 Sin[45 Degree]t- g t^2/2 sol1=Solve[{x==L,y==0},{v0,t}] v0=sol1[[2,1,2]] vy=v0- g t sol2=Solve[vy==0,t] t2=sol2[[1,1,2]] h=v0 t2-g t2^2/2 Print["Do cao cuc dai hoc sinh nem thang dung: ",h," met"] Kết cho L/2 Đề Một ngƣời đứng hành lang toa tàu chạy với vận tốc không đổi đánh rơi cam xuống đƣờng Hãy mô tả quỹ đạo cam đƣợc nhìn thấy bởi: a ngƣời tàu b ngƣời đứng mặt đất cạnh đƣờng tàu (*Bai 15.13*) (* Dôi voi nguoi dung tren tau qua cam roi tu do*) (* Ðôi voi nguoi dung duoi dat*) Clear["Global`*"] 94 eq1=x==v0 t eq2=y==g t^2/2 Eliminate[{eq1,eq2},t] Nhƣ phƣơng trinh quỹ đạo cam theo ngƣời đứng dƣới mặt đất là: y g x 2v02 quỹ đạo parabol Đề 10 (15.14) Một vật đƣợc ném lên thẳng đứng sau 2,0 s lại rơi đến vị trí ban đầu Lấy g=9,8m/s2 Tìm a Tốc độ ban đầu v0 vật b Độ cao h mà vật đạt tới (*Bai 15.14*) Clear["Global`*"] sl={t2->2.0,g->9.8} v0=g t2/2 h=v0 (t2/2)-g(t2/2)^2/2 Print[" Toc ban dau cua vat: ",v0/.sl," m/s"] Print["Do cao h vat dat duoc: ",h/.sl, " met"] (*Bai 15.5*) Clear["Global`*"] sl={v018.0,h50.0,g9.8}; x[t_]=v0 t; y[t_]=-g t^2/2; Animate[Show[ParametricPlot[{x[t]/.sl,y[t]/.sl},{t,0,a},PlotRange{{0 ,60},{0,-60}}, Graphics[{PointSize[0.04],Hue[0.5], PlotStyleThick], Point[{x[a]/.sl,y[a]/.sl}]}]],{a,0.,3.3,0.05}] sol=Solve[(y[t]==-h)/.sl,t]; 95 t1=sol[[2,1,2]]; Print["Thoi gian da cham mat bien: ",t1," giay"] v[t_]=Sqrt[v0^2+y'[t]^2] vt=v[t1]/.sl Print["Do lon van toc cham mat bien: ",vt," m/s"] goc=ArcTan[(v0/.sl)/y'[t1]/.sl] 180/Pi Print["Van toc tao voi phuong thang dung mot goc: ",-goc," do"] 96 ... dụng phần mềm toán học Mathematica vào việc giảng dạy tập ? ?chuyển động cong chất điểm? ?? – SGK Vật lý lớp 10 THPT Mục tiêu nghiên cứu Vận dụng lý luận dạy học hiên đại vê giảng dạy tập vật lý, soạn... Chƣơng 1: Cơ sở lý luận đại giảng dạy tập vật Lý phổ thông phần mềm toán học Mathematica Chƣơng 2: Thực trạng dạy học giải tập Vật Lý phần ? ?Chuyển động cong chất điểm? ??- SGK Vật Lý lớp 10 THPT xây dựng... thống tập tổ chức hoạt động dạy học với hệ thống tập có sử dụng phần mềm tốn học Mathematica thuộc phần ? ?chuyển động cong chất điểm? ?? – SGK Vật lý lớp 10 THPT, góp phần đổi phƣơng pháp giảng dạy,