3.2.2.1. Soạn thảo một số giáo án có sử dụng bài toán nghịch lý và ngụy biện.
Giáo án số 1
Ôn tập phần động học (60 phút)
Đặt vấn đề:
Các hiện tợng trong tự nhiên có muôn hình muôn vẻ. Một trong những loại hiện tợng phổ biến là chuyển động của các vật, nghĩa là có sự thay đổi vị trí của vật này so với vật khác theo thời gian. Phần động học chúng ta đã nghiên cứu đợc các dạng chuyển động cơ học đó là :
+ Chuyển động thẳng đều.
+ Chuyển động thẳng biến đổi đều + Chuyển động tròn đều
Chúng ta sẽ ôn lại từng dạng chuyển động đó.
I - Mục đích yêu cầu .
- Phát hiện quan niệm sai lầm của học sinh về một số khái niệm phần động học nh: Vận tốc,gia tốc, lực hớng tâm ... Thông qua một số bài toán nghịch lý và ngụy biện, nhằm khắc phục quan niệm sai lầm đó, đồng thời củng cố, khắc sâu, hệ thống hoá kiến thức đã học phần Động học.
Để hiểu rõ thêm khái niệm vận tốc, gia tốc trong mỗi dạng chuyển động chúng ta làm một số bài tập.
Bài tập 1:
Một đoàn tàu chuyển động thẳng đều với vận tốc V1. Một ngời nhân viên đi từ đầu tàu đến cuối tàu với vận tốc V2 đối với tàu.
Loan cho rằng: Vận tốc của ngời nhân viên so với đất sẽ tăng lên vì ngời đó vừa chuyển động vừa ở trên tàu đang chuyển động.
Giang nói : Vận tốc của ngời nhân viên là V2 = const Mạnh cho rằng: Vận tốc của ngời nhân viên là V1 - V2. Theo em, ai làm đúng ?
G.V: Cho học sinh bộc lộ quan niệm riêng và bảo vệ ý kiến của cá nhân các em.
G.V: Dẫn dắt học sinh tìm lời nhận xét đúng
G.V: Chọn hệ quy chiếu gắn với tàu, khi đó vận tốc của ngời nhân viên là bao nhiêu ?
H.S: Là V2
⇒ Bạn Giang đúng.
G.V: Chon hệ quy chiếu gắn với mặt đất, khi đó vận tốc của ngời nhân viên đợc tính nh thế nào ?
H.S: Vận tốc của ngời so với đất : V31
Vận tốc của tàu so với đất V21 = V1
Vận tốc của ngời so với tàu V32 = V2
⇒ V31=V32+V21
Do V32 và V21 ngợc chiều nhau ⇒ V31 = V1 - V2
⇒ Mạnh đúng.
GV: Vì sao hai kết quả lại khác nhau
H.S: Vì vận tốc của ngời nhân viên đợc xác định trong hai hệ quy chiếu khác nhau (tính tơng đối của vận tốc)
Vì Loan cha hiểu tính tơng đối của vận tốc.
G.V: Nh vậy, vận tốc đợc xác định trong 1 hệ quy chiếu xác định. Để so sánh các giá trị vận tốc với nhau chúng ta phải xét các vận tốc đó trong cùng một hệ quy chiếu.
Bài tập 2:
Trong một chiếc ô tô đang chạy, cứ sau mỗi phút ta lại ghi số chỉ của đồng hồ đo vận tốc. Có thể căn cứ vào các số ghi đợc để tính vận tốc trung bình của ô tô không ?
Giải :
Kiên cho rằng: Có thể tính vận tốc trung bình của ô tô
V = n V ... V V1+ 2 + + n
Giang nói, không thể tính đợc, bởi ta không biết tính chất chuyển động của ô tô trong mỗi giây nên không xác định đợc độ dài quãng đờng ô tô đi trong t (s).
mà V = t S
⇒ V : không tính đợc
Theo em bạn nào đúng ? Vì sao ?
G.V: Sau khi để cho học sinh bộc lộ quan niệm riêng của mình và cho các em thảo luận để bảo vệ ý kiến cá nhân.
Giáo viên là ngời gợi ý cho các em tìm câu trả lời đúng. G.V1: Viết biểu thức tính vận tốc trung bình ?
H.S1: V = t S G.V2: Xác định S, t ? H.S2: Không xác định đợc S G.V3: Ai đúng ? H.S3: Giang đúng. G.V: Kiên sai, vì sao ?
H.S: Vì V = n V ... V V1+ 2 + + n là trung bình các vận tốc chứ không phải vận tốc trung bình.
G.V: Hãy chú ý phân biệt hai khái niệm này.
Bài tập 3 :
Một vật chuyển động nh sau:
- Trờng hợp 1: Vật đợc ném xuống dới không vận tốc ban đầu - Trờng hợp 2: Vật đợc ném xuống dới có vận tốc ban đầu - Trờng hợp 3: Vật đợc ném lên trên có vận tốc ban đầu.
* Bạn A cho rằng: Vật trong trờng hợp 2 và 3 thu đợc gia tốc nh nhau vì ngoài trọng lực P tác dụng lên vật còn có lực tác dụng ngời truyền cho vật.
* Bạn B cho rằng trờng hợp 2 vẫn thu đợc gia tốc lớn nhất vì trọng lực cùng chiều với chuyển động.
* Bạn C nói: Cả 3 trờng hợp vật thu đợc gia tốc nh nhau vì chỉ có trọng lực P tác dụng lên vật.
Theo em ai đúng ? Vì sao ? (Bỏ qua sức cản của không khí).
G.V: Cho học sinh đa ra quan niệm riêng của mình, sau đó cho các em thảo luận và hớng dẫn học sinh tìm câu trả lời đúng.
G.V: Sau khi vật ra khỏi tay vật chịu tác dụng của những lực nào ? H.S: Trọng lực P .
G.V: Khi vật đợc ném ra khỏi tay liệu có còn lực từ tay tác dụng lên vật hay không ?
H.S: Không. G.V: Ai đúng ?
H.S : Bạn C trả lời đúng.
G.V: Vật chuyển động rơi tự do chỉ chịu tác dụng của trọng lực P mà thôi.
Lực hớng tâm giữ cho chất điểm khối lợng m chuyển động trên đờng tròn bán kính R, vật có vận tốc dài là V, vận tốc góc là ω.
a) Lực hớng tâm tỷ lệ nghịch với R vì Fht = R mV2 b) Lực hớng tâm tỷ lệ thuận với R vì Fht = mω2R Theo em trờng hợp nào đúng, vì sao ?
Giải: G.V: Gọi học sinh trả lời câu hỏi trên xem theo các em trờng hợp nào đúng, cho các em thảo luận, đấu tranh bảo vệ ý kiến của cá nhân.
G.V: hớng dẫn các em tìm câu trả lời đúng. Nếu R tăng thì V tăng hay giảm ?
H.S: V = ω . R do ω là không đổi mà R tăng ⇒ V tăng G.V: V tăng ⇒
RV2 V2
tăng theo khi đó Fht tăng hay giảm? H.S: Fht tăng
Vậy, Fht tỷ lệ thuận với R . G.V: Trờng hợp nào đúng ? H.S: Trờng hợp b đúng.
GIáo án số 2
Đ44 - 45: Năng lợng - Động năng - Thế năng ( 45 phút ) I- Mục đích yêu cầu:
- Giúp học sinh nắm đợc các khái niệm động năng và thế năng.
- Học sinh biết sử dụng định lý động năng để giải thích một số hiện t- ợng có liên quan đến động năng.
II- Nội dung :
* Củng cố trình độ xuất phát:
Phát biểu định luật bảo toàn công ? Cho biết thực tế công bảo toàn khi nào ?
* Đặt vấn đề:
Ngời ta đã sử dụng một lợng nớc trên cao để làm chạy máy phát điện, vậy nớc trên cao có năng lợng. Nh ta đã biết, một vật đang chuyển động thì có khả năng thực hiện công. Tức là nó có năng lợng. Vậy hai dạng năng lợng của nớc ở trên cao, của vật đang chuyển động gọi là gì ? Đợc xác định nh thế nào ? Để biết rõ điều đó, chúng ta chuyển sang bài học 44 - 45 Năng lợng - Động năng - thế năng.
* Nội dung bài mới : 1. Năng lợng:
a) Định nghĩa năng lợng.
G.V: Quả tạ của búa máy ở trên cao rơi xuống đóng cọc ngập vào đất, xăng cháy trong xi lanh sinh ra áp lực đẩy pít tông.
Ta nói: Búa máy khi ở trên cao, xăng khi đốt có năng lợng. Hãy cho biết em hiểu gì về năng lợng ?
H.S 1: Năng lợng là cái cần thiết để cho con ngời và máy hoạt động. H.S 2: Năng lợng là đại lợng đặc trng cho khả năng thực hiện công của một vật hay một hệ vật.
G.V: Học sinh 2 nói đúng. Năng lợng có những dạng nào ?
H.S: Điện năng, cơ năng, quang năng, nhiệt năng,... G.V: Ta chỉ đi sâu nghiên cứu phần Cơ năng.
b) Giá trị của năng lợng:
G.V: Giá trị của năng lợng của một vật hay hệ vật ở một trạng thái nào đó bằng công cực đại mà vật thu đợc hay hệ vật có thể thực hiện đợc trong những quá trình biến đổi nhất định. Giá trị của năng lợng chỉ xác định trong một quá trình biến đổi nhất định. Đối với các quá trình khác nhau thì công thực hiện có thể khác nhau.
G.V: Hãy lấy ví dụ công sinh ra trong các quá trình biến đổi khác nhau thì khác nhau ?
H.S: Một viên đạn đang bay đến đập vào một vật đứng yên, viên đạn sinh ra một công A. Nếu trong quá trình đạn bay, đạn nổ ta phải xét khả năng sinh công của viên đạn trong cả hai quá trình : cơ học và nhiệt học. Công A’ sinh ra lúc này có giá trị khác công A.
c) Đơn vị của năng lợng:
G.V: Trong hệ SI năng lợng có đơn vị là J. Ngoài ra ngời ta còn sử dụng đơn vị là bội của J là KJ ( 1KJ = 1.000J).
G.V: Năng lợng là một đại lợng vô hớng. 2. Động năng:
G.V: Nhắc lại định nghĩa động năng các em đã đợc học ? H.S: Động năng là năng lợng mà vật có đợc do chuyển động. G.V: Ta sẽ xây dựng biểu thức của động năng
Xét một xe lăn khối lợng m chuyển động với vận tốc V kéo khúc gỗ chuyển động theo. Vì có ma sát giữa khúc gỗ và mặt bàn nên hệ thống chuyển động chậm dần đều và dừng lại sau khi khúc gỗ đi đợc quãng đờng S.
Gọi T là sức căng của sợi dây, xe lăn đã thực hiện một công là bao nhiêu ?
H.S: A = T.S (1)
G.V: Do đâu mà khúc gỗ có thể di chuyển đợc quãng đờng S ? H.S: Do xe có động năng ban đầu Wđ
G.V: ⇒ A = Wđ
Gia tốc của xe là bao nhiêu
H.S : a =
m T
G.V: Gọi V là vận tốc của xe lúc bắt đầu chịu lực tác dụng Ta có : S = T 2 mV a 2 V2 2 = (2) Từ (1) và (2) ta suy ra điều gì ? H.S: A = T . 2 mV T 2 mV2 2 = = Wđ G.V: Vậy Wđ = 2
mV2 . Hãy phát biểu định lý động năng ?
H.S: Động năng của một vật bằng một nửa tích của khối lợng m với bình phơng vận tốc V của vật.
Wđ = 2 mV2
G.V: Động năng là một đại lợng vô hớng, luôn dơng Đơn vị của động năng là gì ?
H.S: Đơn vị của động năng là đơn vị của công và năng lợng Trong hệ SI động năng có đơn vị là J.
G.V: Giá trị của năng lợng phụ thuộc vào những đại lợng nào? H.S: m , v
G.V: Vận tốc có tính tơng đối, động năng có tính chất tơng đối không ?
H.S : ....
G.V: Ta làm bài tập sau:
“Trên chuyến xe buýt về nhà 2 bạn A và B nói chuyện với nhau: A nói: Khi tớ không chuyển động, đố cậu, tớ có động năng không ? B trả lời: Dĩ nhiên là không.
A: Vậy tớ đang ngồi trên xe buýt, tớ có động năng không ? Vì sao? B: Không có, vì cậu không đi lại trên xe.
A: Không phải đâu ! tớ vẫn có động năng đấy chứ. Vì tớ có thể ngồi trên xe buýt để về nhà.
B : ...
Theo em, ai đúng, vì sao ?
H.S1: B đúng. Vì không chuyển động sẽ không có động năng. H.S2: A đúng vì A lý giải rất có lý.
H.S3: Cả 2 đều đúng.
G.V: Chúng ta cùng phân tích.
G.V1: Nếu xét trong hệ quy chiếu xe buýt A không chuyển động A có động năng không ?
H.S1: A không có động năng, B đúng.
G.V2: Nếu xét trong hệ quy chiếu gắn với trái đất thì A có chuyển động không ?
H.S2: A chuyển động cùng với xe buýt.
G.V3: Khi đó động năng của A so với đờng có giá trị nh thế nào? H.S3: Động năng của A khi này khác 0.
⇒ A đúng.
G.V: Nh vậy, xét trong hệ quy chiếu xe buýt thì A đúng. xét trong hệ quy chiếu trái đất thì B đúng.
⇒ Động năng có tính tơng đối là vậy, động năng của một vật đối với các hệ quy chiếu khác nhau thì khác nhau.
3. Định lý động năng.
G.V: Trong thí nghiệm trên lực căng T (ngoại lực) đã làm cho xe lăn giảm động năng từ
2
mV2 về O. Độ giảm động năng này chính bằng công của ngoại lực tác dụng lên vật.
G.V: Nếu ngoại lực làm vận tốc của vật tăng từ 0 đến V thì độ tăng động năng là là bao nhiêu ?
H.S: Wđ = 2
mV2 - 0 = 2
mV2 đúng bằng A = T.S.
G.V: Tổng quát hơn: Nếu ngoại lực làm vật m tăng vận tốc từ V1 đến V2 > V1 thì động năng tăng là bao nhiêu ?
H.S: Wđ2 - Wđ1 = 2 mV 2 mV22 12 −
G.V: Phần tăng động năng này chính bằng công A = T.S12. S12: quãng đờng mà vật dịch chuyển đợc.
⇒ Wđ2 - Wđ1 = A (*)
G.V: Nếu T là lực cản thì động năng tăng hay giảm ?
H.S: T là lực cản ⇒ A < 0 ⇒ Wđ2 - Wđ1 < 0 ⇒ động năng giảm. Ng- ợc lại, A > 0 ⇒ động năng tăng.
G.V: Từ biểu thức (*) hãy phát biểu định lý về động năng?
H.S: Độ biến thiên động năng của một vật bằng công của ngoại lực tác dụng lên vật ấy. Nếu công dơng thì động năng tăng, công âm thì động năng giảm.
G.V: Lấy ví dụ ứng dụng định lý động năng? H.S: ...
3.2.2.2. Tiến hành thực nghiệm:
Tôi tiến hành dạy hai giáo án đã soạn ở trên tại lớn 10 A -lớp chọn là lớp thực nghiệm. Giáo án thứ nhất đợc thực hiện trong một buổi học riêng với thời gian là 60 phút tại lớp 10A đối với lớp 10B tôi dạy bài “Ôn tập phần Động học” với thời gian 60 phút theo tiến trình dạy học bình thờng, không sử dụng các bài toán nghịch lý và ngụy biện. Sau đó tôi kiểm tra quan niệm của học sinh về phần Động học ở cả hai lớp 10A và 10B.
Bài toán nguỵ biến 2.1.1 trong chơng II; thời gian 5 phút:
Đề bài: Một ô tô chuyển động đều từ A đến B với vận tốc 20km/h, chuyển động đều từ B về A với vận tốc 30km/h. Xác định vận tốc trung bình của ô tô trong cả quá trình?
Giải :
Bạn A làm nh sau:
Gọi độ dài quãng đờng AB là S, vận tốc trung bình cần tìm là :
2430 30 S 20 S S S V = + + = (km/h) Bạn B lý luận:
Do vận tốc của ô tô lúc đi là 20km/h, lúc về là 30km/h nên vận tốc của ô tô trong cả quá trình là :
230 30 20
V= + = 25 (km/h) Theo em bạn nào đúng? Vì sao ?
ý kiến khác :...
Giáo án thứ 2 tôi đã tiến hành dạy ở lớp 10A trong thời gian 45 phút. Còn lớp 10B tôi dạy bài này theo tiến trình dạy học bình thờng cũng trong thời gian 45 phút. Sau đó cho cả hai lớp 10A và 10B làm bài kiểm tra, thời gian 5 phút, đề bài (2.1.13- chơng II).
Một hòn đá có khối lợng m, cách mạng cùng với tàu hoả có vận tốc V1. Hòn đá sẽ có một động năng là bao nhiêu đối với trái đất nếu nó đợc ném theo hớng chuyển động của đoàn tàu với vốc tốc V2 đối với tàu:
Bạn A: Động năng Wđ = 2 mV 2 mV12 + 22 Bạn B: Động năng Wđ = 2 ) V V ( m 1+ 2 2
Theo em bạn nào đúng ? Vì sao ?
ý kiến khác ...