Vật lí 10
Trong bài toán về chuyển động ném ngang, kiến thức mà GV cần dạy cho HS đó chính là phương trình chuyển động của chuyển động ném ngang theo hai trục toạ độ:
Trục Ox: chuyển động của vật là chuyển động thẳng đều: xv t0 Trục Oy: chuyển động của vật là chuyển động rơi tự do: 1 2
y gt 2
Để đi đến kiến thức này thì cần sử dụng vấn đề (câu hỏi) như sau: toạ độ của vật ném ngang phụ thuộc vào thời gian theo quy luật nào?
Để làm xuất hiện câu hỏi này ở HS thì tình huống làm xuất hiện vấn đề có thể là: Trong lúc đang chơi đùa với một số chai nhựa đựng nước thì Nam vô tình phát hiện tia nước từ lỗ hở ở thân chai được phun ra không chạm đất ở vị trí sát mép chân bàn mà nó chạm đất ở một vị trí cách xa chân bàn. Hãy tìm quy luật chuyển động của mỗi phần tử nước.
Nhằm chuyển giao nhiệm vụ cho HS, GV yêu cầu HS xác định quy luật chuyển động của từng phần tử nước. Trước đó GV có thể sử dụng các tệp phim về chuyển động của vật bị ném ngang để HS có thể quan sát rõ hơn quá trình chuyển động của vật. Qua việc quan sát đó HS nhận thấy đây là một dạng chuyển động thường gặp trong cuộc sống hằng ngày. HS có thể thấy sơ bộ rằng hình như chuyển động của các vật đều tuân theo một quy luật nào đó và bắt tay vào việc tìm hiểu quy luật đó.
Để trả lời cho vấn đề (câu hỏi) thì việc giải quyết vấn đề diễn ra như sau:
Trước hết để có thể xác định được quy luật chuyển động của từng phần tử nước thì chúng ta phải xác định toạ độ của từng phần tử nước phụ thuộc
GV: Sau khi các phần tử nước rời khỏi lỗ hở, nếu bỏ qua lực cản của không khí có những lực nào tác dụng lên chúng?
HS: Chỉ có trọng lực tác dụng lên các phần tử nước.
GV: Quỹ đạo của tia nước khi rời bàn có dạng như thế nào? HS: Quỹ đạo của tia nước có dạng một đường cong.
GV: Để khảo sát chuyển động của một vật bất kì trong không gian thì trước hết chúng ta phải gắn vật với một hệ quy chiếu được chọn thích hợp. Vậy chúng ta sẽ chọn hệ quy chiếu như thế nào là thích hợp nhất?
HS: Chọn hệ trục tọa độ xOy với gốc O tại vị trí ban đầu của vật, mốc thời gian là lúc vật bắt đầu chuyển động.
GV: Yêu cầu HS lên bảng vẽ hệ trục toạ độ.
GV: Đúng vậy, thay vì phải nghiên cứu một chuyển động cong phức tạp, ta tiến hành nghiên cứu các chuyển động thành phần của hình chiếu của vật trên các trục toạ độ. Sau đó, tổng hợp các lời giải riêng rẽ theo các trục toạ độ, ta sẽ thu được lời giải đầy đủ cho chuyển động thực. Đó chính là các bước của phương pháp toạ độ dùng để khảo sát chuyển động của vật.
GV: Muốn biết theo các trục toạ độ vật chuyển động như thế nào thì ta cần phải làm gì?
HS: Viết phương trình định luật II Niu-tơn sau đó chiếu phương trình này lên hệ trục toạ độ đã chọn.
GV: Từ định luật II Niu-tơn hãy xác định gia tốc của vật theo mỗi trục toạ độ?
HS: Ta có phương trình định luật II Niu-tơn Pmgma chiếu lên 2 trục toạ độ ta có ax 0 và ay g
GV: Từ các giá trị của ax và ay, em có nhận xét gì về tính chất chuyển động của hình chiếu của vật theo các trục toạ độ?
HS: Theo phương Ox vật chuyển động thẳng đều, theo phương Oy vật chuyển động rơi tự do với gia tốc bằng g.
GV: Hãy lập phương trình chuyển động của từng phần tử nước (quy luật toạ độ phụ thuộc vào thời gian)?
HS: xv t0 và y = 1 2 gt 2
GV: Nếu như ở trên ta làm động tác phân tích chuyển động, nghĩa là thay thế chuyển động cong của các phần tử nước thành chuyển động thẳng của hình chiếu của chúng lên các trục tọa độ thì khi vật chuyển động hình chiếu của nó trên các trục toạ độ cũng di chuyển theo. Tiếp theo chúng ta sẽ xác định chuyển động thực của các phần tử nước dựa vào các phương trình chuyển động thành phần.
Từ các phương trình chuyển động theo phương ngang và phương thẳng đứng các em hãy xác định phương trình quỹ đạo của chuyển động thực?
HS: 2 2 0 g y x 2v (26)
GV: Từ phương trình (26) hãy nhận xét về quỹ đạo chuyển động của từng phần tử nước?
HS: Quỹ đạo chuyển động của từng phần tử nước là một nửa đường Parabol.
GV: Kết quả này phù hợp với quan sát của các em lúc đầu, chuyển động cong của từng phần tử nước là một Parabol. Sau đó GV khái quát: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chúng ta thấy rằng chuyển động của vật ném ngang có thể được phân tích thành các chuyển động thành phần theo 2 phương độc lập để nghiên cứu một cách riêng rẽ. Sau khi tổng hợp các lời giải riêng biệt ta sẽ tìm được lời giải đầy đủ cho chuyển động thực. Kết quả cuối cùng ta sẽ tìm được phương
GV đặt vấn đề tiếp: nhưng kết quả này liệu có phù hợp với thực tiễn? và làm thế nào để có thể kiểm nghiệm được kết quả này. Từ đó GV đưa ra BT 1, yêu cầu HS hoàn thành BT này.
Bài 1: Trong lúc đang chơi đùa với một số chai nhựa đựng nước thì Nam vô tình phát hiện tia nước từ lỗ hở ở thân chai được phun ra không chạm đất ở vị trí sát mép chân bàn mà nó chạm đất ở một vị trí cách xa chân bàn. Hãy thiết kế phương án thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm kiểm nghiệm quy luật chuyển động của tia nước?
GV chia lớp thành 4 nhóm, yêu cầu HS thảo luận để thiết kế các phương án thí nghiệm kiểm nghiệm quy luật chuyển động của tia nước
Sau khi tổ chức cho HS thảo luận nhóm và báo cáo kết quả, GV phân tích khả năng có thể thực hiện được của từng phương án thiết kế, thống nhất phương án thiết kế tối ưu nhất của cả lớp. Sau đó yêu cầu HS nêu các bước tiến hành thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm.
HS: Tiến hành thảo luận, báo cáo kết quả, tiến hành thí nghiệm theo sự hướng dẫn của GV.
Sau đó GV khẳng định lại kết quả thí nghiệm: Quỹ đạo của tia nước là một nửa đường Parabol. Như vậy kết quả mà chúng ta kiểm nghiệm bằng thí nghiệm phù hợp với lí thuyết.
Khi nghiên cứu chuyển động của vật ném ngang ta cần xác định phương trình chuyển động, phương trình quỹ đạo, thời gian rơi, tầm ném xa.Vấn đề là làm thế nào để xác định được hai yếu tố còn lại?
GV đưa ra bài tập 2 để định hướng cho HS xác định thời gian chuyển động của vật bị ném ngang:
Bài 2: Thời gian rơi của viên bi được ném theo phương ngang bằng thời gian rơi của viên bi rơi tự do ở cùng độ cao. Hãy thiết kế phương án thí
Sau khi HS giải được BT này dưới sự định hướng của GV thì HS tự rút ra được kết luận: thời gian rơi của viên bi được ném theo phương ngang bằng thời gian rơi của viên bi rơi tự do ở cùng độ cao và HS sẽ tìm được công thức:
2h t
g
.
GV: Khi viên bi M dừng lại nghĩa là viên bi chạm đất thì hình chiếu Mx, My cũng dừng lại. Do đó thời gian chuyển động của viên bi bằng thời gian chuyển động thành phần.Trong bài toán này thời gian chuyển động của viên bi bằng thời gian rơi tự do.
GV có thể dùng một đoạn video để kiểm chứng lại quỹ đạo chuyển động của vật, chứng minh thời gian rơi của hai viên bi là như nhau.
GV: Tại điểm tiếp đất thì hình chiếu Mx đi được quãng đường xa nhất. Gọi L là tầm ném xa của vật khi đó L = Xmax
Hãy xác định tầm ném xa của vật dựa vào các phương trình chuyển động thành phần đã tìm được
HS: L = Xmax = v0 t =
g h v0 2
GV: Theo các em, vận tốc ném ngang có vai trò gì đối với chuyển động của vật?
HS: Đối với chuyển động ném ngang vận tốc ban đầu theo phương ngang không quyết định thời gian rơi của vật mà chỉ ảnh hưởng tới tầm ném xa của vật
GV đưa ra bài tập 5 để cho HS kiểm nghiệm sự phụ thuộc của tầm ném xa vào vận tốc ban đầu v0 của vật. Bài tập này rèn cho HS kĩ năng thiết kế các phương án thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm để kiểm nghiệm kiến thức đã được học.
Bài 5: Hãy thiết kế phương án thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm kiểm nghiệm sự phụ thuộc của tầm bay xa của vật trong chuyển động ném ngang vào vận tốc ban đầu v0 của vật.
GV: Chia lớp thành 4 nhóm, yêu cầu HS thảo luận tìm ra phương án thiết kế tối ưu mà có thể thực hiện được. GV định hướng, gợi ý, thống nhất kết quả thảo luận của HS. Sau đó hướng dẫn HS tiến hành thí nghiệm kiểm nghiệm.
Trong phần kết luận, vận dụng kiến thức và định hướng hoạt động tiếp theo cho HS ở cuối tiết học, GV củng cố lại nội dung trọng tâm của bài học. Sau đó đưa ra BT 7, yêu cầu HS hoàn thành BT 7:
Bài 7: Sử dụng kiến thức về chuyển động ném ngang đã được học hãy giải thích:
a) Tại sao phần đập tràn của nhà máy thuỷ điện ở phía hạ lưu được xây theo dạng cong cong như hình vòi nước?
b) Tại sao con khỉ bắt được quả chuối trong trường hợp một người đứng trên bục cao trong vườn thú ném quả chuối theo phương ngang về phía con khỉ. Giả thiết rằng khi người bắt đầu ném quả chuối thì con khỉ buông tay rơi xuống. Biết quả chuối được cung cấp vận tốc ban đầu sao cho phương của
0 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
v đi qua vị trí ban đầu của con khỉ.
Sau đó yêu cầu HS nêu một số ví dụ về chuyển động ném ngang thường gặp trong đời sống.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Trong chương này, chúng tôi đã vận dụng cơ sở lí thuyết của chương 1 để xây dựng các BTVL có nội dung thực tiễn và soạn thảo tiến trình dạy học bài 15: “Bài toán về chuyển động ném ngang” - Vật lí 10 cụ thể như sau:
Tìm hiểu mục tiêu kiến thức, kĩ năng về chuyển động ném ngang và nội dung kiến thức khi dạy học về chuyển động ném - Vật lí 10, để từ đó xác định các BT cần thiết phải xây dựng trong quá trình dạy kiến thức này.
Nêu được các yêu cầu của việc xây dựng BTVL có nội dung thực tiễn. Lựa chọn, xây dựng được hệ thống bài tập về chuyển động ném và nêu được cách sử dụng chúng trong mỗi quá trình của tiến trình dạy học.
Nêu ra được các câu hỏi định hướng tư duy của HS trong quá trình giải BT và nêu được lời giải của BT đó.
Soạn thảo được tiến trình dạy học bài 15: “Bài toán về chuyển động ném ngang” - Vật lí 10 theo tiến trình dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề trong đó có sử dụng các bài tập đã xây dựng.
Chúng tôi sử dụng những BT về chuyển động ném ngang để dạy học phần kiến thức về chuyển động ném ngang. Các BT về chuyển động ném xiên sẽ được sử dụng khi dạy bài 18: “Chuyển động của vật bị ném” - Vật lí 10 nâng cao.
CHƯƠNG 3: DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
Do hạn chế về thời gian, chúng tôi chỉ đề xuất cách thức dự kiến tiến hành thực nghiệm sư phạm bao gồm các nội dung sau:
3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
Sử dụng các BTVL có nội dung thực tiễn về chuyển động ném mà chúng tôi đã xây dựng được để dạy học kiến thức về chuyển động ném - Vật lí 10.
Hướng dẫn HS lớp 10 xây dựng kiến thức về chuyển động ném ngang theo tiến trình dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS góp phần nâng cao chất lượng dạy học.
3.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm
Việc tổ chức thực nghiệm sư phạm bao gồm:
Sử dụng các BTVL có nội dung thực tiễn về chuyển động ném.
Xây dựng các kiến thức về chuyển động ném ngang trong bài 15: “Bài toán về chuyển động ném ngang” - Vật lí 10.
3.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm
Trong khoá luận này, chúng tôi chỉ đề cập đến quá trình dạy và học về chuyển động ném của HS lớp 10 THPT.
3.4. Phương pháp thực nghiệm
Chuẩn bị thực nghiệm
a. Chọn giáo viên thực nghiệm
Trước khi dạy phần kiến thức liên quan đến chuyển động ném, chúng tôi sẽ trao đổi trực tiếp với các giáo viên trong tổ vật lí của một số trường THPT và chọn giáo viên cùng tham gia giảng dạy thực nghiệm. Giáo viên tham gia dạy thực nghiệm là giáo viên có trình độ chuyên môn nghiệp vụ
chuẩn. Chúng tôi sẽ trao đổi với nhau về nhiệm vụ, mục đích và nội dung thực nghiệm.
b. Chọn lớp thực nghiệm
Chúng tôi sẽ chọn ra bốn lớp (mỗi lớp có khoảng 40-50 học sinh), hai lớp đối chứng và hai lớp thực nghiệm với trình độ nhận thức của học sinh gần như tương đương nhau không chỉ đối với môn vật lí mà còn cả các môn tự nhiên khác.
Quá trình tiến hành thực nghiệm sư phạm
Lớp thử nghiệm và đối chứng được giảng dạy trong cùng thời gian học kì I, cùng nghiên cứu nội dung kiến thức về chuyển động ném.
Quá trình thực nghiệm sư phạm được tiến hành hai vòng. Mỗi vòng tiến hành ở hai lớp, một lớp đối chứng và một lớp thưc nghiệm. Ở lớp đối chứng giáo viên sử dụng những BT, giáo án mà họ thường sử dụng. Ở lớp thực nghiệm sẽ sử dụng hệ thống kiến thức mà chúng tôi đã soạn thảo. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tiến hành dự giờ, theo dõi, ghi chép, nhận xét cách tổ chức hoạt động học tập của HS trong từng tiết học trên lớp, mỗi tiết chúng tôi trao đổi với giáo viên hướng dẫn để bổ sung, điều chỉnh tiến trình dạy học như đã dự kiến và rút kinh nghiệm kịp thời cho những tiết sau.
Chúng tôi còn trực tiếp trao đổi với HS sau mỗi tiết học nhằm kiểm nghiệm những nhận xét của mình về tiết học.
Chúng tôi chú trọng đến cách tổ chức các hoạt động nhận thức tự lực, sáng tạo, cách trao đổi, thảo luận, để khẳng định kiến thức của mình và vận dụng kiến thức vào thực tiễn.
PHẦN III. KẾT LUẬN
Sau một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu và bắt tay vào thực hiện đề tài thì đề tài “Xây dựng bài tập vật lí có nội dung thực tiễn để sử dụng trong dạy
học “Chuyển động ném” - Vật lí 10” đã được hoàn thành và chúng tôi đã thu
được những kết quả như sau:
Tìm hiểu cơ sở lí luận về dạy học BTVL theo hướng phát huy tính tích cực, phát triển năng lực sáng tạo của HS, lí luận về dạy học giải quyết vấn đề trong đó đặc biệt quan tâm đến các biểu hiện của sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS khi giải BT. Đồng thời cũng tìm hiểu cơ sở lí luận về việc xây dựng BTVL, việc soạn thảo hệ thống BT và việc sử dụng các BT trong các tiết học vật lí.
Tìm hiểu mục tiêu kiến thức, kĩ năng về chuyển động ném ngang và nội dung kiến thức khi dạy học về chuyển động ném - Vật lí 10, để từ đó xác định các BT cần thiết phải xây dựng trong quá trình dạy kiến thức này.
Lựa chọn, xây dựng được hệ thống bài tập về chuyển động ném và nêu ra được cách sử dụng chúng trong mỗi giai đoạn của tiến trình dạy học.
Soạn thảo được tiến trình dạy học bài 15: “Bài toán về chuyển động ném ngang” - Vật lí 10 trong đó có sử dụng các bài tập đã xây dựng.