8. Cấu trúc khóa luận
1.3.2. Những mặt hạn chế
Bên cạnh những kết quả bước đầu đã đạt được, việc đổi mới phương pháp dạy học, kiểm tra đánh giá ở trường trung học vẫn còn nhiều hạn chế cần phải khắc phục. Cụ thể là:
- Hoạt động đổi mới phương pháp dạy học ở trường trung học phổ thông chưa mang lại hiệu quả cao. Truyền thụ tri thức một chiều vẫn là phương pháp dạy học chủ đạo của nhiều GV. Số GV thường xuyên chủ động, sáng tạo trong việc phối hợp các phương pháp dạy học cũng như sử dụng các phương pháp dạy học phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của HS còn chưa nhiều. Dạy học vẫn nặng về truyền thụ kiến thức lí thuyết. Việc rèn luyện kỹ năng sống, kỹ năng giải quyết các tình huống thực tiễn cho HS thông qua khả năng vận dụng tri thức tổng hợp chưa thực sự được quan tâm. Việc ứng dụng công nghệ thông tin - truyền thông, sử dụng các phương tiện dạy học chưa được thực hiện rộng rãi và hiệu quả trong các trường trung học phổ thông.
20
- Hoạt động kiểm tra đánh giá chưa bảo đảm yêu cầukhách quan, chính xác, công bằng; việc kiểm tra chủ yếu chú ý đến yêu cầu tái hiện kiến thức và đánh giá qua điểm số đã dẫn đến tình trạng GV và HS duy trì dạy học theo lối "đọc-chép" thuần túy, HS học tập thiên về ghi nhớ, ít quan tâm vận dụng kiến thức. Nhiều GV chưa vận dụng đúng quy trình biên soạn đề kiểm tra nên các bài kiểm tra còn nặng tính chủ quan của người dạy. Hoạt động kiểm tra đánh giá ngay trong quá trình tổ chức hoạt động dạy học trên lớp chưa được quan tâm thực hiện một cách khoa học và hiệu quả. Các hoạt động đánh giá định kỳ, đánh giá diện rộng quốc gia, đánh giá quốc tế được tổ chức chưa thật sự đồng bộ hiệu quả. Tình trạng HS quay cóp tài liệu, đặc biệt là chép bài của nhau trong khi thi, kiểm tra còn diễn ra. Cá biệt vẫn còn tình trạng GV gà bài cho HS trong thi, kiểm tra, kể cả trong các kì đánh giá diện rộng (đánh giá quốc gia, đánh giá quốc tế).
21
Chương 2
TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “LỰC MA SÁT” THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC HỌC SINH 2.1. Lí do lựa chọn và xây dựng chuyên đề
Lực ma sát là một loại lực khá gần gũi và có nhiều biểu hiện trong đời sống. Trong chương trình phổ thông, các kiến thức về lực ma sát được trình bày khá đầy đủ. Hiện nay, các sách giáo khoa trình bày nội dung về lực ma sát gồm hai loại: lực ma sát tĩnh và ma sát động (ma sát trượt và ma sát lăn), còn bài thực hành về lực ma sát lại được thực hiện ở cuối chương 2 - Vật lí 10. Với thời lượng như vậy HS sẽ khó có điều kiện chiếm lĩnh kiến thức và đặc biệt rất khó khăn khi GV tổ chức các hoạt động nhằm phát triển năng lực của HS. Chính vì vậy, cần xây dựng một chuyên đề nghiên cứu về lực ma sát để thảo luận về kiến thức và đặc biệt, các thí nghiệm nghiên cứu được HS thực hiện ở nhà với các thiết bị đơn giản, dễ kiếm sẽ góp phần trong việc phát triển các năng lực của HS.
2.2. Nội dung kiến thức cần đạt
* Lực ma sát nghỉ (hay còn gọi là lực ma sát tĩnh) là lực xuất hiện khi một vật rắn đang tiếp xúc với bề mặt của một vật rắn khác, chịu lực tác dụng và có xu hướng chuyển động đối với một vật rắn khác tiếp xúc với nó (nhưng chưa chuyển động).
Lực này có đặc điểm:
Điểm đặt: Tại các bề mặt tiếp xúc Phương: Tiếp tuyến với mặt tiếp xúc
Chiều: Ngược với chiều của hình chiếu ngoại lực theo phương tiếp tuyếnvới mặt tiếp xúc (ngược với chiều định trượt do ngoại lực).
22
Độ lớn: Tự điều chỉnh độ lớn để cân bằng với hình chiếu ngoại lực theo phương tiếp tuyến với mặt tiếp xúc.
Độ lớn của lực ma sát nghỉ cực đại Fmsn=µnN
Lực ma sát nghỉ có vai trò quan trọng trong đời sống: nó giữ cho các vật tiếp xúc không trượt khi liên kết tiếp xúc và đặc biệt nó là lực phát động cho các vật tự tạo động lực di chuyển trên các mặt đỡ (người, xe…).
* Lực ma sát trượt: Là lực xuất hiện khi các vật rắn chuyển động tương đối và trên bề mặt của một vật rắn khác tiếp xúc với nó.
Lực này có đặc điểm:
Điểm đặt: Tại các bề mặt tiếp xúc (ở vật và mặt đỡ) Phương: Tiếp tuyến với mặt tiếp xúc
Chiều: Ngược với chiều của vận tốc tương đối với mặt đỡ. Độ lớn: Fmst=µt N.
* Lực ma sát lăn: có đặc điểm tương tự như lực ma sát trượt nhưng với hệ số nhỏ hơn nhiều.
Các hệ số ma sát ở các công thức trên phụ thuộc vào tính chất bề mặt của vật tiếp xúc: Độ ráp, nhiệt độ….nhưng hầu như không phụ thuộc vào diện tích mặt tiếp xúc.
Lực ma sát trượt và ma sát lăn có vai trò quan trọng trong đời sống. Nó có lợi khi cần hãm chuyển động và có hại khi muốn duy trì chuyển động.
* Nội dung mở rộng, nâng cao: Lực cản (Fc) xuất hiện khi các vật rắn hoặc khối lỏng chuyển động trong một môi trường liên tục (lỏng hoặc khí). Lực này có đặc điểm:
Điểm đặt: Tại bề mặt vật (phân bố đều trên mặt tiếp xúc của vật với môi trường).
Phương: Tiếp tuyến với mặt tiếp xúc.
23
Độ lớn: với các vận tốc nhỏ Fc tỷ lệ với v, với vận tốc lớn Fc tỷ lệ với v2.
2.3. Mục tiêu dạy học- Kiến thức - Kiến thức
* Mô tả được điều kiện xuất hiện lực ma sát nghỉ, ma sát trượt, ma sát lăn.
* Nêu được những đặc điểm của lực ma sát nghỉ, lực ma sát trượt và lực ma sát lăn.
* Viết được công thức độ lớn của lực ma sát nghỉ cực đại, lực ma sát trượt.
* Nêu được nguyên nhân cơ bản của việc xuất hiện lực ma sát, lực cản. * Nêu được vai trò của lực ma sát, lực cản trong một số trường hợp thường gặp trong đời sống.
* Vận dụng được các kiến thức về lực ma sát để nêu được các phương án làm tăng giảm lực ma sát, giải thích các hiện tượng có liên quan hoặc biết cách thực hiện các hành động hiệu quả ở các tình huống có liên quan đến lực ma sát.
- Kĩ năng
* Giải được một số bài tập liên quan đến lực ma sát nghỉ, ma sát trượt. * Giải thích được một số hiện tượng trong đời sống có liên quan đến lực ma sát.
* Xây dựng được phương án thí nghiệm để nghiên cứu về lực ma sát: xác định được các vật dụng, dụng cụ đo của thiết bị và cách bố trí; đề xuất được kế hoạch làm thí nghiệm hợp lí.
* Chế tạo được các thiết bị thí nghiệm đơn giản để nghiên cứu về lực ma sát và lực cản.
* Tiến hành được các thí nghiệm, thu thập và xử lí được các số liệu thực nghiệm để rút ra được các kết luận.
24
* Báo cáo và thảo luận được về các kết quả thí nghiêm và kết luận.
- Thái độ
* Tự tin đưa ra các ý kiến cá nhân khi thực hiện các nhiệm vụ ở lớp, ở nhà. * Chủ động trao đổi, thảo luận với các HS khác và với GV.
* Hợp tác chặt chẽ với các bạn khi thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu, thí nghiệm ở nhà.
* Có thái độ khách quan, trung thực; có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác.
* Qua bài học, giáo dục học sinh về lòng yêu khoa học, tích cực tự giác chủ động trong học tập.
2.4. Định hướng các năng lực được hình thành
* Năng lực sử dụng kiến thức: Nêu được điều kiện xuất hiện và đặc điểm của lực ma sát cũng như sự phụ thuộc của hệ số ma sát vào các yếu tố bề mặt; sử dụng được kiến thức vào việc giải các bài toán có liên quan đến lực ma sát; giải được các bài tập cơ bản về chuyển động; chỉ ra và giải thích được một số hiện tượng trong tự nhiên liên quan đến vai trò của lực ma sát.
* Năng lực phương pháp: Đề xuất được các dự đoán có căn cứ về sự phụ thuộc của lực ma sát vào các yếu tố liên quan đến sự tương tác giữa các vật khi tiếp xúc; đề xuất được các dụng cụ thí nghiệm và cách bố trí hợp lí; đưa ra được kế hoạch làm thí nghiệm với các dụng cụ đã xây dựng; thực hiện được các thí nghiệm theo kế hoạch đã đề xuất để kiểm tra các giả thuyết đã nêu về lực ma sát.
* Năng lực trao đổi thông tin: Thực hiện các trao đổi, thảo luận với các bạn trong lớp và trong nhóm để thực hiện nhiệm vụ, biết phân công công việc hợp lí để đạt hiệu quả cao nhất khi thực hiện các nhiệm vụ: Chọn vật liệu, người làm thí nghiệm, người xử lí số liệu hoặc người báo cáo…
25
* Năng lực cá thể: Lập kế hoạch, có sự cố gắng thực hiện được kế hoạch, kết hợp được các kiến thức trong việc giải các bài toán về tương tác giữa các vật;sử dụng kiến thức đã học vào lí giải hoặc vận dụng ở các tình huống thực tiễn.
2.5. Thiết kế tiến trình dạy học chuyên đề “Lực ma sát” theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh phát triển năng lực cho học sinh
Hoạt động 1. Làm nảy sinh vấn đề tìm hiểu đặc điểm của lực ma sát (làm việc chung cả lớp). Hoạt động
này nhằm phát triển các năng lực: K1, P1, P2, X1, X2, C1.
1. Quan sát
GV mô tả một tình huống trong thực tế (xem ảnh):
Một xe ô tô bị chết máy do ngập
nước, cần phải đẩy xe vào chỗ khô bên đường để sửa, thông thường nếu một mình người lái cố gắng đẩy cũng rất khó làm xe chuyển động. Cần phải có một số người nhất định và phải đẩy đồng thời theo một hướng và duy trì lực đẩy này thì xe mới chuyển động. Nếu thôi tác dụng lực thì sau một thời gian xe sẽ dừng lại. Có thể mô tả khái quát về chuyển động của xe thành các giai đoạn như sau:
+ Có lực đẩy nhỏ thì xe chưa chuyển động
+ Có lực đẩy đủ lớn thì xe mới chuyển động và cần duy trì lực để xe tiếp tục chuyển động.
26
2. Giải thích
GV nêu yêu cầu các HS thảo luận theo nhóm để trả lời câu hỏi: Hãy cho biết tại sao sự chuyển động của ô tô lại có các giai đoạn trên? (Tổ chức cho HS thảo luận nhóm theo bàn).
HS làm việc theo nhóm, suy nghĩ và thảo luận sau đó cử đại diện trả lời: Việc có các giai đoạn khác nhau về chuyển động của xe như trên là do có lực ma sát của mặt đường tác dụng vào xe.
GV nhận xét câu trả lời. Yêu cầu HS nhắc lại các kiến thức cũ về lực ma sát đã học ở lớp 8 và cho biết lực ma sát có lợi hay có hại.
Sau đó GV nhắc lại nhằm hệ thống kiến thức cũ: Có 3 loại lực ma sát: Lực ma sát nghỉ, lực ma sát trượt và lực ma sát lăn. Trong đời sống, lực ma sát lúc thì có hại, lúc thì có lợi.
Hoạt động 2. Phát biểu vấn đề nghiên cứu. Hoạt động nhằm phát triển các năng lực: K1, P1, X1, X7, C1.
GV nêu yêu cầu: Ở bậc học THPT ta cần phải biết các đặc điểm về lực ma sát để từ đó giải được bài toán về sự tương tác làm biến đổi chuyển động (áp dụng được định luật II Niu-tơn). Khi nghiên cứu một loại lực bất kì thì ta cần quan tâm tới những đặc điểm gì (cụ thể trong bài là với lực ma sát), từ đó suy nghĩ và hãy phát biểu vấn đề nghiên cứu tiếp theo?
HS thảo luận và phát biểu vấn đề: Cần tìm hiểu các đặc điểm cụ thể của lực ma sát nghỉ, lực ma sát trượt và lực ma sát lăn, bao gồm: điểm đặt, phương, chiều và xác định xem độ lớn của lực ma sát phụ thuộc vào các yếu tố nào và phụ thuộc như thế nào vào các yếu tố đó.
GV xác nhận vấn đề (nếu thấy cần thiết thì điều chỉnh).
Hoạt động 3: Giải quyết vấn đề (bằng con đường khảo sát thực nghiệm). Hoạt động nhằm phát triển các năng lực: P2, P3, P5, P7, P8, P9, X1, X5, X7, X8, C1, C2.
27
1. Đưa ra giả thuyết
- GV yêu cầu học sinh thảo luận để đưa ra giả thuyết (dự đoán có căn cứ) về đặc điểm (về điểm đặt, phương, chiều và độ lớn) của lực ma sát ứng với mỗi giai đoạn:
* Với trường hợp ma sát nghỉ: Lực ma sát có điểm đặt tại bề mặt tiếp xúc, có phương tiếp tuyến với mặt tiếp xúc, có chiều ngược với chiều định trượt do ngoại lực còn độ lớn tự điều chỉnh để cân bằng với ngoại lực đến một giá trị giới hạn nào đó. Giới hạn này phụ thuộc vào khối lượng của vật (tổng quát là áp lực đè lên mặt tiếp xúc) và tính chất bề mặt tiếp xúc.
* Với lực ma sát trượt (lăn): Lực ma sát có điểm đặt tại bề mặt tiếp xúc, có phương tiếp tuyến với mặt tiếp xúc, có chiều ngược với chiều chuyển động còn độ lớn tỉ lệ với áp lực đè lên mặt đỡ và phụ thuộc vào tính chất bề mặt tiếp xúc.
2. Xây dựng phương án thí nghiệm:
- GV yêu cầu làm việc nhóm để xây dựng phương án thí nghiệm. Các nhóm thảo luận để đưa ra được:
Các dụng cụ thí
nghiệm cần thiết Cách thức bố trí
Cách thức tiến hành và thu thập số liệu (bảng số liệu)
- GV yêu cầu đại diện trình của một nhóm trình bày phương án, các nhóm khác góp ý bổ sung:
* Dụng cụ thí nghiệm: Chọn vật chuyển động, vật này có thể thay đổi khối lượng, diện tích tiếp xúc; chọn các mặt đỡ khác nhau cho vật chuyển động trên đó; lực kế, dây nối, các gia trọng.
28
Để đo được lực ma sát thì dùng lực kế kéo vật theo phương song song với mặt đỡ, trên mặt đỡ. Độ lớn của lực ma sát bằng với độ lớn của lực kế khi vật cân bằng (đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều).
Cố định diện tích tiếp xúc và tính chất bề mặt của vật và mặt đỡ để kiểm tra sự phụ thuộc độ lớn của lực ma sát nghỉ cực đại và độ lớn của lực ma sát trượt vào áp lực. Tiếp theo, cố định áp lực, kiểm tra sự phụ thuộc của độ lớn lực ma sát vào tính chất bề mặt (diện tích tiếp xúc, chất liệu tiếp xúc, nhiệt độ tiếp xúc, độ nhẵn …) ghi kết quả thí nghiệm vào các bảng và dựa vào đó rút ra nhận xét.
GV tổng kết về cách thức tiến hành thí nghiệm trước toàn lớp.
3. Giao nhiệm vụ và học sinh tiến hành thí nghiệm theo các phương án đã đề xuất (làm việc theo nhóm ở nhà)
- GV thông báo về việc thực hiện thí nghiệm như đã đề xuất phương án với hình thức nhóm và được thực hiện ở nhà với thời hạn một tuần. Yêu cầu:
* Chia nhóm theo số lượng gần bằng nhau, phù hợp với điều kiện không gian và thời gian.
* Giao nhiệm vụ:
Kiểm tra bằng thực nghiệm các dự đoán về lực ma sát nghỉ và lực ma sát động (trượt và lăn) nhờ các vật dụng trong đời sống.
Giao lực kế và hướng dẫn cho HS cách sử dụng lực kế cho các nhóm: Điều chỉnh về số không, lưu ý giới hạn đo. Các vật dụng khác nhau có thể gợi ý cho HS tự tìm kiếm ở nhà. Gợi ý: tìm các vật có các bề mặt tiếp xúc cùng loại (gỗ và gỗ, gỗ và đá lát nền, gỗ và thép, thủy tinh và thủy tinh…)
Yêu cầu HS cách ghi chép và đánh giá qua các bảng số liệu.
GV gợi ý tham khảo bài thực hành đo hệ số ma sát ở sách giáo khoa.
Hoạt động 4.Rút ra kết luận về các đặc điểm của lực ma sát (làm việc chung cả lớp). Hoạt động giúp phát triển các năng lực: X1,X3,X6, C4
29
GV yêu cầu một nhóm cử đại diện báo cáo kết quả thí nghiệm và các kết luận, các thành viên khác theo dõi và thảo luận.
Hoạt động 5.Vận dụng kiến thức về lực ma sát để chỉ ra được vai trò của lực ma sát; mở rộng kiến thức tìm hiểu về lực cản trong quá trình vật chuyển