8. Cấu trúc khóa luận
2.5. Thiết kế tiến trình dạy học chuyên đề “Lực ma sát” theo định hướng phát triển
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 động trong môi trường (làm việc chung cả lớp và làm việc ở nhà). Hoạt động giúp phát triển các năng lực: K4, P3, P7, P8, X4, C2, C3, C4, C5, C6.
- GV yêu cầu các HS thảo luận trong nhóm để chỉ ra vai trò của lực ma sát trong đời sống. Khái quát về sự có lợi và có hại của lực ma sát. Với mỗi trường hợp yêu cầu các nhóm cho các ví dụ.
- GV bổ sung, điều chỉnh và xác nhận các kiến thức về vai trò của lực ma sát
- GV yêu cầu để thực hiện các nhiệm vụ ở nhà: Dựa trên việc biết cách thức đưa ra đặc điểm về lực ma sát như trên, hãy tìm hiểu về sự cản trở chuyển động khi vật rắn chuyển động trong các chất lưu- lực cản môi trường,
- Hướng dẫn HS dự đoán về lực cản và đề ra các phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán.
- GV yêu cầu các nhóm HS tự thực hiện các thí nghiệm ở nhà và sẽ nộp báo cáo kết quả.