1. Mục tiêu bài học a. Về kiến thức:
- Nắm vững định nghĩa cơ năng. Viết được công thức tính cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường.
- Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động trong trường.
- Viết được công thức tính cơ năng của một vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi của lò xo.
- Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi của lò xo.
b. Về kỹ năng:
- Thiết lập định luật bảo toàn cơ năng trong các trường hợp cụ thể: Lực tác dụng là trọng lực, lực đàn hồi.
- Vận dụng định luật bảo toàn cơ năng giải một số bài toán đơn giản.
c. Thái độ nhận thức:
- Có nhận thức đúng đắn về định luật bảo toàn Cơ năng và hiểu được nó có nhiều ứng dụng trong thực tế.
- Có hứng thú học tập môn vật lý, yêu thích khoa học.
- GV: chuẩn bị các TNA về bảo toàn năng lượng của con lắc đơn và con lắc lò xo, một con lắc đơn, các phiếu học tập in sẵn cho HS, projector, màn chiếu.
- HS: Ôn lại các kiến thức về các bài cơ năng (lớp 8); động năng và thế năng (lớp 10).
3. Tiến trình hoạt động dạy học:
Hoạt động 1: Kiểm tra kiến thức đã học (5 phút) 1. Kiểm tra bài cũ:
- Phát biểu định nghĩa động năng? - Viết biểu thức tính động năng, thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi.
2. Đặt vấn đề vào bài mới:
- Giới thiệu con lắc đơn (thật). Sau đó chiếu TNA về bảo toàn năng lượng của con lắc đơn cho HS quan sát.
- Yêu cầu HS nhận xét, trong quá trình chuyển động của con lắc đơn, thế
năng, động năng của con lắc biến đổi hay cố định một giá trị?
- HS nhận xét: động năng và thế năng của con lắc đều biến đổi khi con lắc dao động.
- GV kết luận: động năng và thế năng của con lắc đều biến đổi khi con lắc dao động, nhưng tổng của động năng và thế năng thì như thế nào? Bài học này sẽ khảo sát vấn đề này.
Hoạt động 1: Tìm hiểu cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Hỏi: Ở lớp 8 em đã biết cơ năng là gì ? - Trả lời:
+ Khi vật có khả năng sinh công ta nói vật có cơ năng.
- Hỏi: Khi vật chịu tác dụng của trọng lực và khi vật chịu tác dụng của lực đàn hồi thì cơ năng của vật có được tính bằng công thức như nhau không?
- Vậy chúng ta xét lần lượt hai trường hợp.
- Hỏi: Định nghĩa và viết biểu thức tính cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường ?
- Xác nhận ý kiến đúng.
năng và động năng của nó.
- Trả lời: không. Vì công thức tính thế năng khác nhau.
- Trả lời:
- Ghi bài.
I/. Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường 1. Định nghĩa:
- Tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng của vật. 1 2
2
d t
W W= +W = mv +mgz
Hoạt động 2: Thiết lập định luật bảo toàn cơ năng cho trường hợp trọng lực và lực đàn hồi (15 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Phát phiếu học tập số 1 với nội dung: Một vật khối lượng m chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N
- GV: Yêu cầu HS quan sát TNA.
- Chiếu TNA bảo toàn năng lượng của vật rơi dưới tác dụng của trọng lực.
- Yêu cầu HS quan sát đồ thị, số liệu và nhận xét thế năng và động năng của vật
- HS quan sát
- Thảo luận rồi trả lời: động năng và thế năng của vật thay đổi, cụ thể: động
rơi biến đổi như thế nào khi rơi từ trên cao xuống.
- ĐVĐ: Cơ năng của vật khi chuyển động trong trọng trường sẽ ntn?
- GV: Dẫn dắt HS tìm ra định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp trọng lực
năng tăng, thế năng giảm.
- Xét vật m rơi tự do qua A: z1, v1 và B z2, v2. Tìm mối quan hệ giữa Wđ (M), Wt (M)
với Wđ (N), Wt (N)?
Gợi ý: Wđ ,Wt tại M và N biến đổi như thế nào? Do đâu? Liên quan đến công của lực nào?
- Hỏi: Tổng động năng và thế năng là cơ năng của vật như thế nào?.
- GV: Cho HS phát biểu định luật bảo toàn cơ năng.
- Xác nhận nội dung đúng và khái quát
- HS thảo luận . Xét quá trình vật chuyển động từ M đến N - Áp dụng định lý động năng: Wđ (N) - Wđ (M) = A12 2 1 2 2 2 1 2 1 mv mv − = A12 (1) Áp dụng công thức: A12 = Wt1 - Wt2 = mgz1−mgz2 (2) Từ (1) và (2): Wđ1+ Wt1 = Wđ 2 + Wt2 = + 1 2 1 2 1 mgz mv 2 2 2 2 1 mgz mv +
- Trả lời: Tổng động năng và thế năng bảo toàn.
- Đọc nội dụng định luật SGK.
- Ghi bài
2. Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường
Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.
W = Wt + Wđ = hằng số. Hay 1 2
2mv +mgz= hằng số
- Phát phiếu học tập số 2, nội dung gồm: Một vật có khối lượng 5kg rơi từ độ cao 10m xuống mặt đất. Sức cản không đáng kể. Lấy g = 10m/s2
1. Tính cơ năng của vật ở các vị trí: + cách mặt đất 10m.
+ cách mặt đất 6m.
+ vật chạm đất.
2. Nhận xét sự biến đổi của Wđ và Wt
của vật?
3. Nếu sức cản môi trường đáng kể thì kết quả trên còn đúng không? kết quả trên còn đúng không?
- Sau khi HS tính xong ý (1), GV hướng dẫn HS rút ra nhận xét về sự thay đổi Wđ
và Wt bằng TNA cho HS xem, yêu cầu HS quan sát đồ thị của TNA và nêu kết luận về biến thiên động năng và thế năng.
- Làm việc cá nhân trên phiếu học tập. - Thảo luận kết quả trước lớp để có kết quả đúng. + Wđ = 0 Wt = mgzA = 500J WA = Wđ + Wt = 500J + Wđ = 2 1 1 200 2mvB =mgz = J Wt = mgz2 = 300 J WB = 500J + Wđ = 1 2 500 2mvD=mgz= J Wt = 0 WD = 500J
- Sửa kết quả câu (1) trên phiếu học tập.
- Tham gia thảo luận về các nhận xét về sự thay đổi Wđ và Wt.
- Kết quả TNA: ∆Wđ = -∆Wt và HS ghi bài.
Một vật chuyển động trong trọng trường thì: + Nếu Wt giảm thì Wđ tăng và ngược lại. + Ở vị trí Wt cực đại thì Wđ = 0 và ngược lại.
Hoạt động 3: Tìm hiểu cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Hỏi: Tương tự ta có thể định nghĩa cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi như thế nào?
- GV: Chiếu TNA thứ hai về sự bảo toàn năng về con lắc lò xo
- Yêu cầu HS tìm mối quan hệ giữa động năng và thế năng trong quá trình chuyển động của vật?
- Ở đây vật chịu tác dụng của lực đàn hồi là một lực thế. Cũng tương tự như trọng lực, cơ năng được bảo toàn.
- Yêu cầu HS về nhà chứng minh, viết biểu thức tính cơ năng trong trường hợp này.
- Yêu cầu xác định động năng, thế năng tại các vị trí biên phải, biên trái và ở vị trí cân bằng?
- Xác nhận câu trả lời đúng của HS ⇒ yêu cầu hai HS lần lượt đọc định nghĩa này trong SGK và các HS khác đánh
- Trả lời:
- Khi động năng tăng thì thế năng giảm và ngược lại.
- Cơ năng trong trường hợp lực đàn hồi W = Wđ + Wt = 2 2 2 1 2 1 kx mv + = hằng số - Khi ở biên có: v= 0, xmax
=> Wđ= 0, Wt max
Qua vị trí cân bằng: vmax, x= 0 Wđ max, Wt = 0.
- Đánh dấu định nghĩa ở trang 144 SGK
dấu.
- Hỏi: Hãy viết công thức tính cơ năng trong trường hợp này.
- Xác nhận câu trả lời đúng của HS và ghi
- Trả lời:
1 2 1 ( )2
2 2
W = mv + k ∆l = hằng số
II/ Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi
Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì trong quá trình chuyển động của vật, cơ năng được tính bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật là một đại lượng bảo toàn
1 2 1 ( )2
2 2
W = mv + k ∆l = hằng số
Hoạt động 4: Giải các bài tập vận dụng (10 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C1.
- Hướng dẫn thảo luận từng câu hỏi trong câu C1.
- Hỏi: Trong quá trình vật chuyển động thì A và B có đối xứng nhau qua CO không? Vì sao?
- Xác nhận ý kiến đúng của HS.
- Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C2.
- Xác nhận kết quả đúng.
- Trả lời:
- Thảo luận ⇒kết quả đúng
a/ WA = WB ⇒Wt(A) = Wt(B) ⇒A và
B ở cùng độ cao ⇒A và B đối xứng nhau qua CO.
b/ Tại O có Wđ cực đại Tại A: B có Wđ cực tiểu. c/ Vật đi từ A → O và B → O thì Wt chuyển hóa thành Wđ. Vật đi từ O → A và O → B thì Wđ chuyển hóa thành Wt. - Một HS lên bảng. Các HS khác tự giải vào giấy nháp
- Thảo luận kết quả WA = mgh = 50m ( J)
- Khái quát thành điều HS cần chú ý. WB = 1 2 1 36 18 ( ) 2mvB =2 = m J B A W W
⇒ < ⇒cơ năng giảm.
- Ghi chú ý.
Chú ý: Nếu vật chịu thêm lực cản, lực ma sát… thì cơ năng của vật biến đổi. Công của lực cản, lực ma sát… sẽ bằng độ biến thiến cơ năng
Hoạt động 5: Củng cố, dặn dò (5 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Yêu cầu HS trả lời bài 5,7 trong SGK. - Giao nhiệm vụ về nhà
+ Làm BT 6;7;8.
+ Ôn tập toàn chương “Các định luật bảo toàn”
- Trả lời: 5-C; 7-D
Kết luận chương 2
Trên cơ sở nghiên cứu cấu trúc nội dung chương trình chương "Các định luật bảo toàn" Vật lý 10 cơ bản, đánh giá thực trạng tình hình dạy học chương này kết hợp với những lý luận về PPDH hiện đại, chúng tôi thấy rằng có thể sử dụng MVT trong dạy học GQVĐ nhằm tổ chức dạy học theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS, góp phần nâng cao chất lượng DHVL ở trường phổ thông. Để xây dựng bài giảng theo phương pháp dạy học GQVĐ chúng tôi đã tiến hành những việc làm cụ thể sau:
Phân tích cấu trúc logic nội dung, tìm hiểu QTDH chương “Các định luật bảo toàn” của GV, HS. Đưa ra phương án, cách thức tổ chức dạy học theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS. Việc làm này có ý nghĩa tạo cơ sở cho việc xây dựng bài giảng thực sự có chất lượng.
Ngoài ra để thiết kế một bài giảng theo PPDH GQVĐ với sự hỗ trợ của MVT có chất lượng thì phải chuẩn bị cơ sở dữ liệu như TNA, hình ảnh, video clip... liên quan để phục vụ cho việc soạn giảng cũng như giảng dạy. Trong chương
này chúng tôi cũng đưa ra một số cơ sở dữ liệu như TNA, hình ảnh, video clip... để phục vụ cho việc soạn giảng cũng như giảng dạy chương “Các định luật bảo toàn”.
Xây dựng được 3 bài giảng (5 tiết) theo phương pháp dạy học GQVĐ với sự hỗ trợ của MVT đầy đủ các bước như tiến trình dạy học thông thường. Song điều khác biệt ở đây là các tiến trình dạy học này có sự hỗ trợ của MVT thì hình thức tổ chức lớp học ít nhiều phải thay đổi (có sự hỗ trợ của các PTDH hiện đại như MVT, máy chiếu khuếch đại hay hệ thống phòng học bộ môn). MVT có khả năng hỗ trợ nhiều khâu trong QTDH, đặc biệt là khả năng hỗ trợ GV và HS trong các giai đoạn của dạy học giải quyết vấn đề nhằm nâng cao năng lực tư duy cho học sinh.
MVT đã phát huy được thế mạnh hỗ trợ DHVL nói chung, dạy học giải quyết vấn đề nói riêng và có tác dụng nâng cao chất lượng DHVL ở trường phổ thông. Bên cạnh đó việc sử dụng CNTT hỗ trợ cho QTDH tạo ra môi trường học tập lí tưởng, là cách tốt nhất để GV và HS có thói quen, phong cách làm việc trong thời đại thông tin hiện nay, đó cũng là phương pháp tiếp cận giáo dục theo phương pháp hiện đại và là yêu cầu của giáo dục hiện nay nhằm đáp ứng yêu cầu đổi mới cũng như đào tạo những con người của tương lai nhằm đáp ứng nhu cầu CNH- HĐH đất nước của nước ta hiện nay.
CHƯƠNG 3
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 3.1.1. Mục đích
Mục đích thực nghiệm sư phạm (TNSP) là để kiểm tra tính khả thi, tính hiệu quả của những phương án dạy học đã đề xuất. Dạy học giải quyết vấn đề với sự hỗ trợ của MVT có thực hiện được trong trường THPT hiện nay được hay không, có phát triển tư duy của học sinh hay không?
TNSP có đối chứng ở trường phổ thông được tiến hành để kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài, cụ thể là phát triển tư duy cho học sinh khi dạy học một số kiến thức phần “Các định luật bảo toàn” vật lý 10 cơ bản trên cơ sở vận dụng phương pháp dạy học GQVĐ với sự hỗ trợ của MVT.
3.1.2. Nhiệm vụ
Để đạt được mục đích như trên, TNSP phải thực hiện các nhiệm vụ sau:
- Bước đầu đánh giá tính hiệu quả của tiến trình dạy học thể hiện qua việc thực hiện các giáo án, tăng cường các hoạt động học tập thông qua sự hỗ trợ của các thiết bị thực hành thí nghiệm, máy vi tính, mạng Internet. Nhằm gây hứng thú học tập, tích cực hoạt động nhận thức để nâng cao hiệu quả học tập.
- Đánh giá tính khả thi của việc thực hiện dạy học giải quyết vấn đề với sự hỗ trợ của MVT, qua đó có thể điều chỉnh, bổ sung và hoàn thiện chúng.
- Sử dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề với sự hỗ trợ của MVT trong việc giảng dạy một số đơn vị kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” ở các giai đoạn trong quá trình dạy học.
3.2. Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm3.2.1. Đối tượng thực nghiệm 3.2.1. Đối tượng thực nghiệm
Việc chọn đối tượng ảnh hưởng đến kết quả thực nghiệm vì vậy phải chọn sao cho hai nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm tương đương nhau nhằm thỏa mãn yêu cầu của TNSP. Sau khi nghiên cứu tôi tiến hành thực nghiệm ở các đối tượng cụ thể như sau:
Đối tượng TNSP được chia làm hai nhóm:
- Nhóm thực nghiệm (lớp 10B4 năm học 2011- 2012) được tổ chức theo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề với sự hỗ trợ của MVT với các thiết bị hỗ trợ như phòng máy có nối mạng Internet, phòng máy chiếu và các thiết bị hiện đại khác.
- Nhóm đối chứng (lớp 10B2 năm học 2011- 2012) học bình thường theo phương pháp truyền thống.
Trường THPT TX Sa Đéc về cơ sở vật chất được trang bị khá đầy đủ như: các thiết bị dạy học, phòng máy vi tính, nối mạng Internet….