Hướng dẫn tổ chức hoạt động học tập vật lý để phát triển năng lực tự học và sáng tạo của học sinh trong phần chương trình “Định luật bảo toàn”

Định hướng hành động học tập vật lí cho học sinh

Đó là kiểu định hướng mà giáo viên chỉ đề ra mục đích cần đạt đến và vạch ra phương pháp chung nhất, những gợi ý tổng quát để học sinh tự lực hành động đạt đến mục đích cuối cùng (giáo viên chỉ đưa ra cho học sinh những gợi ý sao cho học sinh có thể tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng những kiến thức và cách thức hoạt động thích hợp để giải quyết nhiệm vụ đảm nhận chứ không cho học sinh một cách tường minh các kiến thức và cách thức hoạt động mà đòi hỏi học sinh tự xác định hành động thích hợp trong tình huống không phải là đã quen thuộc với họ). Ứng với mỗi tình huống sẽ có các hành động học tập tự lực thông thường hay tự lực sáng tạo thích hợp như : phát hiện vấn đề, dự đoán giải pháp giải quyết vấn đề, tìm kiếm phương án kiểm chứng kiến thức vừa xây dựng, hành động giải toán, phát biểu: định nghĩa, ý nghĩa vật lí của đại lượng vật lí hay định luật vật lí .., thảo luận nhóm, tiến hành thí nghiệm, từ giả thuyết suy ra một hệ quả, giải thích một hiện tượng thực tế, quan sát, nhận biết dấu hiệu đặc trưng của sự vật hiện tượng, mô hình hóa những sự kiện thực tế quan sát được dưới dạng những khái niệm, đo một đại lượng vật lí, đánh giá kết quả hành động, vận dụng kiến thức để giải bài tập.

Quy trình tổ chức hoạt động học tập vật lí nhằm phát triển năng lực tự học và năng lực sáng tạo của học sinh

Về hình thức tổ chức dạy học thì giáo viên sẽ phát trước cho học sinh các phiếu hệ thống các tình huống vật lí và các câu hỏi theo các yêu cầu từ cao đến thấp, từ tổng quát đến cụ thể, từ tìm tòi đến tái tạo của mỗi bài để học sinh tự tìm hiểu kiến thức mới ở nhà trước khi đến lớp. Giáo viên phải xác định những kiến thức, kĩ năng mà học sinh đã có và cần có, dự kiến những khó khăn và những tình huống có thể nảy sinh và các phương án giải quyết .Cần phải làm công việc này là vì tính khả thi của giáo án phụ thuộc vào trình độ và năng lực học tập của học sinh.

Quan niệm hiện nay về định luật bảo toàn năng lượng và các đại lượng có liên quan

Nếu một hệ là cô lập thì năng lượng tổng cộng của hệ là không đổi, dù bên trong hệ có diễn ra rất nhiều quá trình với nhiều biến đổi năng lượng của các phần tử của hệ đó.Và ta luôn luôn có thể mở rộng một hệ để nó trở thành một hệ cô lập.Vì vậy, nếu xét một cách tổng quát thì năng lượng cùa cả vũ trụ là một hằng số, và trong vũ trụ chỉ có các quá trình biến đổi năng lượng chứ không có quá trình sinh hoặc hủy năng lượng. Thế năng hấp dẫn giữa trái đất và vật trên bề mặt trái đất gọi là thế năng trọng trường và được xác định bằng biểu thức Wt mgz(nếu ta chọn mặt đất làm gốc thế năng).Thế năng đàn hồi là số đo mức độ vận động do tương tác đàn hồi gây ra.Thế năng đàn hồi của một lò xo bị biến dạng kéo hay nén một đoạn l được xác định bởi biểu thức 1  2.

Soạn thảo trên tiến trình dạy học từng bài cụ thể 1. Cách soạn thảo chung

• Soạn thảo tiến trình dạy học từng bài cụ thể

Lực thế là lực mà công của nó không phụ thuộc vào dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí đầu và vị trí cuối. Nếu một vật chuyển động trong trường lực thế thì sẽ có sự chuyển hóa qua lại giữa động năng và thế năng nhưng cơ năng của hệ là một đại lượng được bảo toàn.

Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức công cơ học như mục 1 của phụ lục 1

Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức công cơ học như mục 1 của.

Chuẩn bị bài học

GV giới thiệu các hiện tượng vật lí thường gặp trong đời sống hằng ngày như một người muốn chuyển dời một khúc gỗ thì người này dùng dây kéo khúc gỗ theo phương làm với đường nằm ngang một góc  bằng lực F. HS đã có kiến thức cũ đã học ở lớp 8 bằng con được trực giác có thể HS sẽ tìm ra được câu trả lời.

Bài toán

Tình huống này dẫn HS đến hành động suy đoán giải pháp tìm câu trả lời. Nếu HS không hành động được thì GV cần định hướng tiếp bằng cách cung cấp bài toán.

Vận dụng

• Soạn thảo tiến trình dạy học
• Xác định mục tiêu bài học 1. Trong giờ học

* GV nhận xét kết quả giải toán của HS.Việc giải một bài toán bằng hai cách cho cùng một kết quả cho phép chúng ta khẳng định rằng dự đoán ở trên của chúng ta là đúng.Vậy chúng ta có thể định nghĩa công của lực F. - HS vận dụng được định lí động năng để suy ra mối quan hệ giữa vận tốc v ở cuối quãng đường s của vật trượt không vận tốc đầu trên mặt phẳng nghiêng với quãng đường s và thời gian t để vật đi hết quãng đường đó.

Kĩ năng

- HS phát biểu đúng định nghĩa và viết đúng biểu thức tính động năng (của một chất điểm hay một vật rắn chuyển động tịnh tiến), chỉ rừ ý nghĩa và đơn vị của từng đại lượng trong biểu thức. - HS phát biểu đúng nội dung và viết đúng biểu thức định lí động năng, giải thớch rừ ý nghĩa của từng đại lượng trong cụng thức và đơn vị của chỳng.

Thái độ: Có tầm nhìn đầy đủ hơn về đại lượng động năng

- Tính đúng động năng của các vật trong trường hợp chọn hệ quy chiếu khác nhau.

Tiến hành thí nghiệm: lắp ráp thí nghiệm như hình 2.1

- Cần phải nhả nhanh nút nhấn của hộp công tắc kép và chọn khoảng cách MN đủ lớn để nút nhấn có thể nhả ra trước khi vật trụ trượt tới chạm vào tia hồng ngoại của cổng quang điện. - Ta nên chọn cố định một mặt đáy của vật trụ để thực hiện phép đo và trước mỗi lần cho vật trượt thì ta dùng giấy mềm lau sạch mặt đáy đã chọn của vật trụ và của mặt phẳng nghiêng để lực ma sát tác dụng lên vật trong những lần đo là như nhau.

Các tình huống xây dựng kiến thức động năng a. Tình huống cơ bản

Xác định hệ số ma sát trượt" nhưng chúng ta có thể vận dụng chúng đẻ kiểm chứng định lí động năng dựa trên việc tính vận tốc tức thời của một vật chắn sáng có bề rộng d đi qua cổng quang điện và chắn sáng trong thời gian t. GV nhận xét : người ta gọi công lớn nhất mà vật đang chuyển động với vận tốc v có thể thực hiện được là động năng và kí hiệu là Wđ.

Các tình huống xây dựng kiến thức định lí động năng a.Tình huống cơ bản

- Để kiểm chứng định lí động năng chúng ta có các dụng cụ chính là một khối trụ làm vật trượt, một giá đỡ có gắn: thước đo đến milimet, một nam châm điện, một cổng quang điện , một hộp công tắc kép và một đồng hồ đo thời gian hiện số. HS vận dụng kết luận vừa tìm được về mối quan hệ giữa độ biến thiên động năng của vật với công ngoại lực tác dụng lên vật: Wđ 2 Wđ  1  A để suy ra hệ quả kiểm tra được bằng thí nghiệm, các đại lượng cần đo, nêu cách tiến hành thí nghiệm và thực hành thí nghiệm.

Phương pháp thực nghiệm 1. Cách tiến hành

+ Có bao nhiêu HS tham gia thực hiện những hành động học tập ứng với những tình huống và định hướng trong tiến trình.Trong số đó, có bao nhiêu HS tự lực hành động đúng theo yêu cầu thiết kế, có bao nhiêu HS hành động được với sự trợ giúp thêm từ GV, bạn bè, …. Với hai vấn đề xem xét có bao nhiêu HS tham gia thực hiện những hành động học tập ứng với những tình huống và định hướng trong tiến trình.Và trong số đó, có bao nhiêu HS tự lực hành động đúng theo yêu cầu thiết kế, có bao nhiêu HS hành động được với sự trợ giúp thêm từ GV, bạn bè, ….

Kết quả thực nghiệm

• Thực nghiệm dạy kiến thức công ở bài “công và công suất”
• Thực nghiệm dạy bài “động năng”
• Thực nghiệm dạy bằng “thế năng”
• Thực nghiệm dạy bài “cơ năng”

Ở tình huống kiểm chứng thì với định hướng tổng quát “nếu vận dụng kết quả trên thì ta có thể suy ra được điều gì khi vận chuyển động trên mặt phẳng nghiêng và kiểm tra điều đó bằng thực nghiệm như thế nào” thì HS có vẽ ai cũng đâm chiêu suy nghĩ, nhưng có được ba HS nêu được ý kiến là phải vận dụng công thức Wđ 2 Wđ 1  A cho vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng và dùng thí nghiệm để kiểm tra nhưng chưa nói được phải làm thí nghiệm như thế nào. Nhưng khi được gợi ý về các dụng cụ cần cho thí nghiệm và hỏi “cần phải bố trí nam châm điện ở vị trí nào để nó có thể giữ và thả vật lúc bắt đầu cho dao động?” thì HS thiết kế được thí nghiệm, có học sinh đề nghị dùng nam châm vĩnh cửu để giữ vật khi vật đi lên rồi đi xuống, nói được cách đo các đại lượng nhưng ở chỗ đo thời gian t thì các em dùng cách.