8. Các chữ viết tắt trong đề tài
2.6.1. Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức phương pháp đã biết
Các định luật vật lí rất đơn giản, nhưng biểu hiện của chúng trong thực tế lại rất phức tạp. Các định luật vật lí thường phát biểu lên các mối quan hệ trong điều kiện lí tưởng, hiện tượng chỉ bị chi phối bởi một nguyên nhân, nhưng hiện tượng thực tế thường lại bị chi phối bởi nhiều nguyên nhân tác động đồng thời hoặc diễn biến nhanh theo nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn có một nguyên nhân nhưng ta chỉ quan sát thấy một giai đoạn cuối cùng.
Hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức – phương pháp đã biết có nghĩa là: Thoạt mới tiếp xúc với vấn đề cần giải quyết, không thấy ngay mối quan hệ của nó với những cái đã biết, không thể áp dụng ngay một quy tắc, một định luật hay một cách làm đã biết mà cần phải tìm tòi bằng phương pháp phân tích, tổng hợp, so sánh để tìm ra những dấu hiệu tương tự với cái đã biết. Kiểu hướng dẫn này thường gặp khi học sinh vận dụng kiến thức đã biết nhưng chưa có phương pháp, quy trinh hữu hiệu.
Có ba trường hợp phổ biến:
a. Hướng dẫn học sinh diễn đạt vấn đề cần giải quyết bằng ngôn ngữ vật lí.
+ Nhiều khi ngôn ngữ sử dụng trong đời sống hằng ngày không giống như các ngôn ngữ dùng trong các định luật, quy tắc vật lí. Nếu không chuyển được sang ngôn ngữ vật lí thì không thể áp dụng được những định luật, quy tắc đã biết.
+ Ví dụ: Giải thích vì sao ngồi trên xe đang chạy hãm phanh đột ngột, người lại ngã về phía trước. Mới nghe không có định luật VL nào nói đến “xe đang chạy”, “ngã” và “hãm phanh đột ngột”. Nếu phân tích kỹ ý nghĩa của các cụm từ này, HS sẽ nhận ra những dấu hiệu quen thuộc của quán tính: “xe đang chạy” có nghĩa là người đang chuyển động cùng xe, “hãm phanh đột ngột” có nghĩa là xe dừng lại đột ngột, “người ngã về phía trước’ có nghĩa là người dang tiếp tục chuyển động về phía trước so với xe. Hiểu theo ngôn ngữ VL như thế, HS sẽ giải thích được hiện tượng như sau: Xe có lực hãm làm nó giảm vận tốc đột ngột và dừng lại, còn người đang chuyển động không bị lực nào tác dụng nên tiếp tục chuyển động thẳng đều vì quán tính, bị văng về phía trước xe, do đó người ngã về phía trước.
b. Hướng dẫn học sinh phân tích một hiện tượng vật lí phức tạp bị chi phối bởi nhiều
nguyên nhân thành những hiện tượng đơn giản, chỉ bị chi phối bởi một nguyên nhân, một định luật đã biết.
Ví dụ: Một hòn bi được thả không có vận tốc đầu trên một máng nghiêng từ một độ Cao h. Xuống đến cuối máng nghiêng, bi tiếp tục đi lên một máng hình tròn nằm trong mặt phẳng thẳng đứng có bán kính R. Tìm độ cao h tối thiểu cần phải thả bi để nó có thể đi qua vị trí cao nhất của vòng tròn mà không chạm vào vòng. Coi ma sát không đáng kể.
mà HS chưa gặp bao giờ. Việc bi có thể đi qua vị trí cao nhất của vòng tròn phụ thuộc vào hai yếu tố: Có vận tốc v cần thiết ở đọ cao 2R và có lực hướng tâm đủ để giữ cho bi trên quỹ đạo tròn. Vậy hướng dẫn HS là giúp HS phát hiện ra yếu tố đó mà lúc đầu HS không nhận thấy được. GV có thể đặt ra những câu hỏi sau:
+ Muốn bi chuyển động trên quỹ đạo tròn với vạn tốc v thì phải có điều kiện gì? (Phải có lực hướng tâm tác dụng lên bi phù hợp với công thức Fht = mv2/R).
+ Ở điểm cao nhất của vòng tròn, có những lực nào tác dụng lên bi và lực hướng tâm tại điểm nào tính thế nào? (Có trọng lực P = mg và phản lực N của vòng tròn. Hai lực này đều hướng vào tâm vòng tròn nên Fht = mg + N).
+ Vận tốc v của bi do đâu mà có? ( Do bi được thả từ độ cao h xuống, sau đó tiếp tục đi lên).
+ Định luật nào chi phối sự biến đổi vận tốc của bị khi thay đổi đọ cao h? (ĐLBT cơ năng: Cơ năng của bi được thả bằng cơ năng của bi ở điểm cao nhất của vòng tròn). mgh = mg.2R + mv2/2 => 2g(h-2R) = v2.
+ Khi bi không chạm vào vòng tròn ở điểm cao nhất thì phản lực của vòng tròn tác dụng lên bi bằng bao nhiêu? Do đó, lực hướng tâm lúc này là bao nhiêu?
(N = 0, Fht = mg)
+ Cuối cùng, áp dụng điều kiện của chuyển động tròn đều, suy ra: Fht = mg = mv2/R => Rg = v2 = 2g(h-2R) => = 5R/2
c. Hướng dẫn HS phân chia quá trình diễn biến của học tập thành nhiều giai đoạn,
mỗi giai đoạn đó tuân theo một quy luật xác định đã biết
Ví dụ: Một con cá nhỏ được thả trong một ống thủy tinh dài đựng đầy nước. Dùng Đèn cồn đun nóng phần trên miệng ống cho đến khi nước ở phần này sôi lên, ta thấy cá vẫn bơi lội ở dưới.Giải thích tại sao?
Lúc đầu HS lại thấy rất kì lạ trước hiện tượng xảy ra vì cá lại có thể sống trong nước sôi. Nhưng nếu xét kỹ thì thấy điều đó phù hợp với quy luật, những tính chất của vật thể mà HS đã biết. GV có thể hướng dẫn HS phân tích diễn biến cảu hiện tượng này như sau:
+ Cá sống được vì nước ở phần dưới ống chưa bị nóng lên, trong khi nước ở miệng ống đã bị đun sôi. Vậy nước cso tính chất gì mà ở trên mặt thì nước sôi còn ở dưới nước vẫn lạnh ? (Nước dẫn nhiệt kém).
+ Nước có thể truyền nhiệt bằng cách nào? Ở đây có những hình thức truyền nhiệt nào? (Dẫn nhiệt và đối lưu). Ở đây không có đối lưu vì nước nóng nhẹ ở trên mặt nước không chìm xuống dưới, còn nước ở dưới lạnh, trọng lượng riêng lớn, không nổi lên được).
+ Thủy tinh có tính chất gì mà đun nóng ở trên miệng nhưng dưới đáy vẫn lạnh? (Dẫn nhiệt kém).
+ Nếu đung quá lâu thì cá có sống được không? Vì sao?
Tóm lại, qua những gợi ý trên, HS sẽ hình dung thấy diễn biến hiện tượng như sau: Đầu tiên đun nóng phần trên của ống thì cả ống và nước ở phần này đều nóng lên.
Nhiệt thu được ở đây ở truyền xuống dưới, nhưng thủy tinh và nước đều dẫn nhiệt kém, truyền nhiệt chậm, cho nên tuy phần trên đã sôi mà phần dưới vẫn còn lạnh. Bởi vậy cá
mới sống. Nếu đun lâu hoặc dùng ống kim loại dẫn nhiệt tốt thì dưới sẽ mau chóng bị nóng và cá sẽ chết.
Ba kiểu hướng dẫn tìm tòi quy về kiến thức, phương pháp đã biết nêu trên có tác dụng rất tốt để chuẩn bị cho HS tìm tòi, sáng tạo, vì trước khi sáng tạo ra cái mới thông người ta phải sử dụng tất cả những cái đã biết mà không thành công.