Giúp học sinh khắc phục sai lầm khi giải bài tập phần Dao động và sóng cơ học nhằm nâng cao chất lượng dạy học vật lý
MỤC LỤC
Sai lầm khi xác định cực trị của một số đại lợng vật lý
Nguyên nhân của những sai lầm khi xác định cực trị là do các em hiểu không đầy đủ ý nghĩa của các đại lợng vật lý, đặc biệt là các đại lợng vectơ và còn nhầm lẫn với cực trị trong toán học. Một lò xo có khối lợng không đáng kể, chiều dài tự nhiên l0 = 125 cm, đợc treo thẳng đứng, đầu trên đợc giữ cố định, đầu dới có gắn quả cầu nhỏ khối lợng m.
Sai lầm khi xác định quãng đờng vật dao động điều hoà đi đợc trong khoảng thời gian ∆t
Sai lầm của lời giải trên là không nắm vững ý nghĩa về tỷ số giữa độ lớn lớn nhất và nhỏ nhất của lực đàn hồi của lò xo nên đã xét thừa trờng hợp b. Theo bài ra lò xo đợc treo lên và treo quả cầu phía dới nên trong quá trình quả cầu dao động, lò xo luôn bị giãn và bài toán chỉ xẩy ra trờng hợp (a).
Sai lầm khi xác định các thời điểm vật dao động điều hoà đi qua một vị trí xác định và thời gian vật dao động điều hoà đi từ vị trí nọ đến vị trí kia
Sai lầm khi xác định các thời điểm vật dao động điều hoà đi qua một vị. Sai lầm ở lời giải 1 là khi giải phơng trình α = αmsin (ωt + ϕ) để tính thời gian t đã không chú ý đến mối quan hệ giữa li độ, chiều chuyển động và dấu của vận tốc nên lấy nghiệm sai dẫn đến kết quả sai. Chọn mốc thời gian (t = 0) khi con lắc qua vị trí cân bằng theo chiều dơng, ta có phơng trình dao động của con lắc là: x = Asinωt.
Thời điểm vật đến vị trí có li độ x1 = 4cm lần thứ nhất theo chiều dơng là t1.
Sai lầm khi xác định vận tốc của vật dao động điều hoà
±ω A2 −x2 ; hay do không nắm vững tính chất chuyển động nên đã sử dụng công thức tính vận tốc trung bình νtb =. Sai lầm ở lời giải trên là do các em không nắm vững điều kiện: Công thức tính vận tốc trung bình vtb =. Sai lầm khi tính thế năng dao động điều hoà và tính thế năng của.
Sai lầm khi tính thế năng dao động điều hoà và tính thế năng của con lắc đơn chịu tác dụng của lực lạ
Khi đột ngột đổi chiều điện trờng vật sẽ dao động và động năng cực đại của quả cầu bằng thế năng cực đại của nó trong quá trình dao động. Sai lầm thứ 2 ở lời giải trên là các em sử dụng sai công thức tính thế năng hiệu dụng Et = mgh (vì các em quan niệm vật chỉ có thế năng trọng trờng do trọng lùc P→ g©y ra). Khi đột ngột đổi chiều điện trờng nhng vẫn giữ nguyên phơng và cờng độ của nó thì vật sẽ dao động quanh vị trí cân bằng mới O' đối xứng với vị trí cân bằng cũ O qua phơng thẳng đứng.
Chọn mốc thế năng tại VTCB mới O', [(Mọi điểm trên mặt phẳng đi qua O' và vuông góc phơng của trọng lực biểu kiến P→' ( phơng O'I ) đều có thế năng bằng không)] thì động năng cực đại Edmax bằng thế năng cực đại Etmax tại VTCB cũ O (hình 12).
Sai lầm khi giải bài tập dao động tắt dần
Trong quá trình dao động vật có động năng cực đại Eđmax khi đi qua VTCB mới O'. Cả hai lời giải trên đều sai lầm ở chỗ coi dao động tắt dần chậm và coi trong mỗi chu kỳ vật đều dao động điều hoà. Điều đó làm cho lời giải phức tạp và thiếu chính xác, lại không thể áp dụng cho trờng hợp tắt dần tổng quát.
Sai lầm khi giải bài tập sóng cơ học
Chọn mốc thời gian là lúc kích thích cho A dao động tại vị trí cân bằng theo chiều âm (chiều dơng hớng lên). b) Vẽ đờng sin thời gian của điểm A và điểm B trên cùng một hệ trục toạ độ. Biết rằng sợi dây cao su dài hơn 3 mét. a) Phơng trình dao động của điểm A có dạng. Sai lầm ở lời giải trên là không tính đến thời gian sóng phải truyền từ A đến B nên vẽ đờng sin thời gian của điểm B sai, đồng thời không tính quãng đờng sóng truyền đi đợc trong thời gian t = 3,5s nên vẽ hình dạng của sợi dây ở thời. Trong chơng này chúng tôi đã tập trung nghiên cứu các sai lầm phổ biến nhất của học sinh THPT khi giải bài tập phần dao động và sóng cơ học, nêu lên đ- ợc một hệ thống các thí dụ về lời giải sai, đồng thời phân tích nguyên nhân sai lầm của từng lời giải, giúp các đồng nghiệp tham khảo để xử lý các tình huống học sinh giải sai.
Sai lầm của học sinh THPT khi giải bài tập vật lý là một hiện tợng phổ biến, làm ảnh hởng đến chất lợng dạy học vật lý trong trờng THPT, do đó việc khắc phục những sai lầm của học sinh khi giải bài tập vật lý là một trong những nhiệm vụ quan trọng của giáo viên.
Phân tích các nguyên nhân dẫn tới sai lầm của học sinh khi giải bài tập dao động và sóng cơ học
- Không nắm vững đặc điểm của dao động điều hoà là một chuyển động có vận tốc và gia tốc đều biến thiên điều hoà nên đã suy luận trong một chu kỳ vật dao động đi đợc đoạn đờng bằng 4A, ( A là biên độ dao động) thì trong1/4 chu kỳ vật sẽ đi đợc đoạn đờng bằng A mà không chú ý đến thời điểm bắt đầu tính khoảng thời gian ;. - Hiểu không đầy đủ khái niệm thế năng dao động điều hoà nên viết sai biểu thức tính thế năng của con lắc lò xo thẳng đứng hay con lắc lò xo trên mặt phẳng nghiêng dẫn đến tính sai các đại lợng mà bài toán yêu cầu [ xem 1.6. - Hiểu không đầy đủ hiện tợng sóng và giao thoa sóng nên học sinh thờng mắc sai lầm khi viết phơng trình sóng, đặc biệt là việc xác định sai pha dao động của 1 điểm trong môi trờng sóng truyền qua khi biết pha dao động của 1 điểm khác mà không chú ý đến chiều truyền sóng và vẽ sai đờng sin thời gian, đờng sin không gian của sóng mà không chú ý đến thời gian và quảng đờng mà sóng đã.
Thí dụ nh để viết phơng trình dao động của vật các em xác định sai dấu của toạ độ ban đầu x0 và vận tốc ban đầu v0 do không chú ý đến chiều của trục toạ độ và cách kích thích cho vật dao động đã đợc chọn trong bài, kết quả là xác định sai pha ban đầu nên lập phơng trình dao động sai.
Các biện pháp dạy học nhằm phát hiện và sửa chữa sai lầm của học sinh khi giải bài tập phần dao động và sóng cơ học
Các biện pháp dạy học nhằm phát hiện và sửa chữa sai lầm cho học sinh khi giải bài tập dao động và sóng cơ học
Ngoài các hoạt động dạy học vật lý đã đợc An Văn Chiêu, Nguyễn Trọng Di, Nguyễn Văn Đồng và Lu Văn Tạo trình bày ở [6] chúng tôi muốn nhấn mạnh thêm rằng giáo viên cần dự đoán trớc khả năng không hiểu hết các thuộc tính của khái niệm để có phơng pháp dạy học phù hợp nhằm tránh sai lầm mà học sinh có thể gặp phải và nếu học sinh vẫn gặp phải sai lầm thì giáo viên hớng dẫn để học sinh tự lực phân tích, tìm ra nguyên nhân của sai lầm và cách khắc phục giúp các em nắm chắc hơn kiến thức. Nh vậy ở khái niệm thế năng dao động điều hoà sau khi cho học sinh nhắc lại khái niệm thế năng và công thức tính thế năng hấp dẫn Et = mgh; Công thức tính thế năng đàn hồi: Et = 12 k∆l2, giáo viên hớng dẫn học sinh tự tìm ra công thức tính thế năng điều hoà (thế năng của hệ dao động điều hoà) là Et = 12 kx2 và nhấn mạnh cho học sinh biết trong công thức Et = 21 kx2 có chứa thế năng hấp dẫn tức là có 1 phần do trọng lực gây ra (vì lực hồi phục F = - kx là hợp lực của lực đàn hồi và trọng lực). Trong khi tổ chức hoạt động học cho học sinh chúng tôi lựa chọn mô hình xây dựng, nên họ đợc chủ động chiếm lĩnh tri thức một cách vững chắc và năng lực t duy đợc nâng cao, đồng thời học sinh dễ bộc lộ những sai lầm trong nhận thức và trong khi giải bài tập, nhờ đó giáo viên có nhiều cơ hội hơn để phát hiện và sửa chữa sai lầm cho các em để chất l- ợng dạy học đợc nâng cao hơn.
Thực nghiệm s phạm tiến hành nhằm mục đích, kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài: “Nếu giáo viên nắm bắt đợc các sai lầm phổ biến của học sinh, đồng thời biết cách phân tích để tìm ra các nguyên nhân cơ bản dẫn đến các sai lầm đó và sử dụng các biện pháp dạy học thích hợp để sửa chữa sai lầm cho họ thì sẽ góp phần nâng cao chất lợng dạy học Vật lý ở trờng THPT”.
Tổ chức thực nghiệm
- Kiểm tra tính hiệu quả của bốn biện pháp dạy học đối với việc khắc phục sai lầm nhằm góp phần rèn luyện cho học sinh kỷ năng thực hành, kỷ năng vận dụng và kỷ năng tự kiểm tra đánh giá, sửa chữa sai lầm khi giải bài tập. - Ngoài thời khoá biểu 3 tiết mỗi tuần, nhà trờng còn cho phép chúng tôi bố trí một số tiết vào các buổi chiều trong tuần để dạy giải bài tập (lớp đối chứng cũng đợc tổ chức học một số tiết vào buổi chiều nh lớp thực nghiệm). - ở các lớp đối chứng việc giảng dạy đợc tiến hành bình thờng đó là: cung cấp các kiến thức về dao động và sóng cơ học nh trong sách giáo khoa, trong quá trình dạy không cần lu ý đến các sai lầm các em có thể gặp trong quá trình giải bài tập, khi gọi một học sinh chữa xong bài tập, nếu có sai sót thì giáo viên tự điều chỉnh cho đúng, không đi sâu phân tích các nguyên nhân của sai lầm mà học sinh đã gặp.
Điểm trung bình của các lớp thực nghiệm cao hơn các lớp đối chứng, điều này chứng tỏ việc thực hiện các biện pháp dạy học nhằm phát hiện và sửa chữa sai lầm cho học sinh khi giải bài tập ở các lớp thực nghiệm đã đem lại hiệu quả.
