8. Cấu trúc của luận văn
2.1.2. Cấu trúc chơng ‘Động lực học chất điểm’
theo phân phối chơng trình thì chơng ‘Động lực học chất điểm’ chiếm 11 tiết. Nh vậy chiếm 11/70 =16% toàn bộ chơng trình vật lý 10, là 1 chơng chiếm tỉ lệ
nội dung lớn so với các chơng khác. Trong chơng ‘Động lực học chất điểm’ có 8 bài từ bài 9 đến bài 16. Nội dung và thời gian cho từng bài đợc phân nh sau:
Bài Tên bài Số tiết
9 Tổng hợp và phân tích lực. Điều kiện cân bằng của một chất điểm
1
10 Ba định luật Niu tơn 2
11 Lực hấp dẫn. Định luật vạn vật hấp dẫn 1
12 Lực đàn hồi của lò xo 1
13 Lực ma sát 1
14 Lực hớng tâm 1
15 Bài toán về chuyển động ném ngang 1
16 Thực hành: Đo hệ số ma sát 2
Bài tập 1
2.1.3. Vị trí, nhiệm vụ và nội dung của chơng ‘ Động lực học chất điểm’
Chơng ‘ Động lực học chất điểm’ thuộc chơng 2 vật lý 10, nó nhằm góp phần làm sáng tỏ những vấn đề mà ở chơng 1 ‘ Động học chất điểm’ cha đợc làm sáng tỏ, đó là nguyên nhân của các chuyển động. Đồng thời những kiến thức thuộc ch- ơng 2 là cơ sở để học sinh tiếp tục nghiên cứu chơng 3 ‘ Cân bằng và chuyển động của vật rắn’ và chơng 4 ‘ Các định luật bảo toàn’
Nhiệm vụ của chơng 2 ‘ Động lực học chất điểm’ cần đạt đợc chuẩn kiến thức và kỹ năng sau:
Bài Nội dung Mức độ cần đạt
Kiến thức Kỹ năng
9 Lực. Quy tắc tổng hợp và phân tích lực. Điều kiện cân bằng của một chất điểm - Phát biểu đợc định nghĩa lực và nêu đợc lực là đại lợng véc tơ - Nêu đợc quy tắc tổng hợp và phân tích lực - Vận dụng đợc quy tắc tổng hợp và phân tích lực để giải các bài tập về cân bằng của một chất điểm
- Phát biểu đợc điều kiện cân bằng của một chất điểm
10 Ba định luật Niu tơn - Nêu đợc ví dụ về quán tính của vật là gì và kể đợc một số ví dụ về quán tính
- Phát biểu đợc định luật 1 Niu tơn
- Biểu diễn biểu diễn đợc các véc tơ lực và phản lực trong một số ví dụ cụ thể - Vận dụng đợc Mức độ cần đạt Kiến thức Kỹ năng
- Nêu đợc mối quan hệ giữa lực, khối lợng và gia tốc đợc thể hiện trong định luật 2 Niu tơn nh thế nào và viết đợc hệ thức của định luật này - Nêu đợc khối lợng là số đo mức quán tính - Phát biểu đợc định luật 3 Niu tơn và viết đợc hệ thức của định luật này
- Nêu đợc đặc điểm của lực và phản lực
các định luật 1, 2, 3 Niu tơn để giải các bài toán đối với một vật hợc hệ 2 vật chuyển động
- Vận dụng đợc mối quan hệ giữa khối lợng và mức quán tính của vật để giải thích một số hiện tợng thờng gặp trong đời sống và trong kỹ thuật
tác dụng 11 12 13 Các loại lực cơ học: Lực hấp dẫn, trọng lực, lực đàn hồi, lực ma sát - Phát biểu đợc định luật vạn vật hấp dẫn và viết đợc biểu thức của định luật này
- Vận dụng đợc đinh luật Húc để giải đợc các bài tập đơn giản về sự biến dạng của lò xo
Bài Nội dung Mức độ cần đạt
Kiến thức Kỹ năng - Nêu đợc ví dụ về lực đàn hồi và những những đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo - Viết đợc công thức xác định lực ma sát trợt(điểm đặt, hớng) - Phát biểu đợc định luật Húc và viết hệ thức của định luật này đối với độ biến dạng của lò xo
- Nêu đợc gia tốc rơi tự do là do tác dụng của trọng lực và viết đợc hệ thức P m gr= .r - Vận dụng đợc công thức của lực hấp dẫn để giải bài tập đơn giản - vận dụng đợc các công thức của lực ma sát trợt và ma sát lăn để giải các bài tập đơn giản - Xác định đợc hệ số ma sát trợt bằng thí nghiệm
- Giải đợc bài toán về chuyển động ném ngang
14 Lực hớng tâm trong chuyển động tròn đều
- Nêu đợc lực hớng tâm trong chuyển động tròn đều là tổng hợp các lực tác dụng lên vật 2 2 ht mv F m r r ω = = - Xác định đợc lực hớng tâm và giải đợc bài toán về chuyển động tròn đều khi vật chịu tác dụng của 1 hoặc 2 lực
2.1.4 Những kiến thức cơ bản của chơng ‘Động lực học chất điểm’ thuộc vật lý 10
* Cân băng cua môt chât điêm
- Điêu kiên cân băng: Muôn cho môt chât điêm đng cân băng thi hơp lc cua cac lc tac dung lên no phai băng không
0 .... 2 1+ + + = = F F Fn Fr r r r - Quy tắc hình bình hành * Ba định luật Niu tơn - Định luật 1 Niu tơn
Nếu một vật không chịu một lực nào tác dụng hoặc các lực tác dụng vào vật có hợp lực bằng không, thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều.
- Định luật 2 Niu tơn
Gia tốc của một vật cùng hớng với lực tác dụng vào vật. Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lợng của vật
a F m
=
r
r hay F mar= r
Trong mọi trờng hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì vật B cũng tác dụng trở lại vật A một lực. Hai lực đó có cùng giá, cùng độ lớn, nhng ngợc chiều FrAB = −FrBA
* lực và khối lợng
- Lực là đại lợng véc tơ đặc trng cho tác dụng của vật này lên vật khác mà kết quả là gây ra gia tốc cho vật hay làm cho vật bị biến dạng
- Khối lợng là đại lợng vô hớng đặc trng cho mức quán tính của vật * Các lực cơ học
-Lực hấp dẫn. Định luật vạn vật hấp dẫn
+Lực hấp dẫn giữa hai chất điểm bất kỳ tỉ lệ thuận với tích hai khối lợng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phơng khoảng cách giữa chúng
1 2 2 hd m m F G r = Hệ số tỉ lệ G=6,67.10-11Nm2/kg2 đợc gọi là hằng số hấp dẫn
+ Trọng lực là lực hút của trái đất tác dụng vào vật, gây ra cho chúng gia tốc rơi tự do
-Lực đàn hồi. Định luật Húc
Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi của lò xo có độ lớn tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo
Fđh=k.∆l
Hệ số tỉ lệ k gọi là độ cứng của lò xo - Lực ma sát Có ba loại lực ma sát:
+Lực ma sát trợt luôn ngợc chiều với vận tốc của vật trợt trên bề mặt Fmst =àtN
+Lực ma sát lăn cản trở chuyển động lăn của một vật trên một bề mặt. Lực ma sát lăn nhỏ hơn lực ma sát trợt rất nhiều.
+Lực ma sát nghỉ có một giá trị cực đại. Giá trị cực đại này lớn hơn lực ma sát tr- ợt
- Lực(hay hợp lực của các lực) tác dụng vào một vật chuyển động tròn đều và gay ra gia tốc hớng tâm gọi là lực hớng tâm 2 2
ht
mv
F m r
r ω
= =
Sơ đồ nội dung kiến thức của chơng ‘ Động lực học chất điểm’
Lực Khụ́i lượng Gia tụ́c Quan hợ̀ giữa lực và phản lực(Định luọ̃t 3 Niu tơn) Tụ̉ng hợp và phõn tích lực Các lực cơ học
Môi quan hê giưa lưc, gia tôc va khôi lương(Đinh luât 1, 2 Niu tơn): hay
Lực hṍp dõ̃n Lực đàn hụ̀i Lực ma sát Gia tụ́c hướng tõm Lực hướng tõm
2.1.5. Thực trạng việc sử dụng bài tập chơng ”Động lực học chất điểm”của giáo viên trong giảng dạy vật lý
Qua thực tế giảng dạy, qua thăm dò tìm hiểu và dự giờ của giáo viên bản thân tôi rút ra đợc một số nhận xét sau:
- Quan niệm về vai trò, vị trí của tiết dạy bài tập vật lý của một số giáo viên cha hợp lý, nếu không muốn nói là giáo viên xem nhẹ vị trí của bài tập vật lý trong dạy học vật lý.
- Giáo viên cha quán triệt hết mục tiêu của việc dạy bài tập, cha đợc xác định rõ: tiết bài tập thực hiện ôn luyện đợc kiến thức gì? Củng cố và phát triển đợc kỹ năng gì? Kiểm tra đợc kiến thức cơ bản gì đối với học sinh? Vì vậy trong giảng dạy nhiều giáo viên phổ thông đang sử dụng phơng pháp giảng dạy truyền thống (thầy chủ động, trò chủ đạo) không sử dụng phơng pháp dạy học hiện đại(trò chủ động, thầy chủ đạo)
- Hầu hết các giáo viên đều áp đặt học sinh suy nghĩ và giải bài tập theo cách của mình mà không hớng dẫn họ độc lập suy nghĩ tìm kiếm lời giải. Khi giải bài tập còn để ý nhiều đến các biến đổi, tính toán cụ thể, coi nhẹ việc phân tích đờng lối giải, định hớng t duy học sinh.
- Trong từng tiết dạy bài tập giáo viên làm nhiệm vụ truyền thụ kiến thức ở từng bài tập mà cha làm nhiệm vụ trang bị cho học sinh phơng pháp giải bài tập theo dạng đặc trng, cha xây dựng đợc hệ thống bài tập cho từng đề tài, từng chơng, từng phần của chơng trình
- Giáo viên chữa bài tập theo những tài liệu sẵn có, ngại tìm kiếm thêm bài tập để xây dựng hệ thống bài tập phong phú, đa dạng đáp ứng yêu cầu giáo dục, giáo dỡng, giáo dục kỹ thuật tổng hợp.
2.2 Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo
2.2.1 Cơ sở phân loại
2.2.1.1 Các yêu cầu khi lựa chọn bài tập
Việc lựa chọn phân loại hệ thống bài tập theo một chủ đề nào đó là một việc khó. Cần phải có những tìm tòi về phơng pháp nhằm xác định những mối liên hệ quan trọng nhất, điển hình nhất và những biểu hiện của chúng trong các bài tập, từ đó xác định loại bài tập cơ bản, số lợng của chúng và trình tự giải. Kết quả rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo giải bài tập một cách tự giác phụ thuộc rất nhiều vào việc có hay không một hệ thống bài tập đảm bảo yêu cầu. Trong khi lựa chọn và sắp xếp các bài tập làm sao để mỗi bài tập đều phát hiện ra những cái mới.
BTVL nói chung và BTST nói riêng đều có tác dụng về cả ba mặt giáo dục, giáo dỡng và giáo dục kỷ thuật tổng hợp. Tác dụng ấy càng tích cực nếu trong quá trình dạy học có sự lựa chọn các hệ thống bài tập cẩn thận, các bài tập chặt chẽ về nội dung, thích hợp về phơng pháp và bám sát mục đích, nhiệm vụ dạy học ở trờng phổ thông.
Hệ thống các bài tập đợc lựa chọn cho bất cứ đề tài nào, dù lớn hay nhỏ cần thoả mãn một số yêu cầu sau:
- Yêu cầu thứ nhất: Các bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp về mối quan hệ giữa những đại lợng và khái niệm đặc trng cho quá trình hoặc hiện tợng, sao cho từng bớc học sinh nắm đợc kiến thức một cách vững chắc, kỹ năng, kỹ xảo linh hoạt, phát huy tính sáng tạo khi vận dụng các kiến thức đó.
- Yêu cầu thứ hai: Mỗi bài tập đợc chọn phải là một mắt xích trong hệ thống kiến thức vật lí, đóng góp đợc phần nào vào việc hoàn chỉnh các kiến thức của học sinh, giúp họ hiểu đợc mối liên hệ giữa các đại lợng, cụ thể hoá các khái niệm và vạch ra những nét mới nào đó cha đợc làm sáng tỏ.
- Yêu cầu thứ ba: Hệ thống bài tập phải đảm bảo đợc tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh trong học tập.
- Yêu cầu thứ t: Hệ thống bài tập phải giúp cho học sinh đợc phơng pháp giải từng loại, dạng cụ thể.
- Yêu cầu thứ năm: Nội dung bài tập phải phù hợp với các đối tợng học sinh, thời gian học tập của học sinh ở lớp và ở nhà.
Nh vậy hệ thống BTST của đề tài này sẽ đợc xây dựng vừa thoả mãn các yêu cầu trên, vừa nhằm đáp ứng đợc mục tiêu bồi dỡng, phát triển năng lực t duy sáng tạo của học sinh thông qua việc sử dụng hợp lý hệ thống bài tập trong dạy học.
2.2.1.2 Dấu hiệu các loại bài tập sáng tạo
Nếu dựa vào dạng BTST về vật lý mà Razumôpxki đa ra: Bài toán nghiên cứu và bài toán sáng chế tơng ứng trả lời câu hỏi “vì sao”, “làm nh thế nào” thì thực tế trong các bài tập luyện tập cũng có những câu hỏi tơng tự. Vì thế để dễ xây dựng BTST, tôi khai thác BTST theo các dấu hiệu sau:
2.2.1.2.1. Bài tập có nhiều cách giải:
Khi giải các BTVL học sinh phải dựa vào các đại lợng đã cho trong bài tập. Mỗi đại lợng vật lý có nhiều mối liên hệ với các đại lợng khác, khi thực hiện
giải các bài tập loại này làm cho học sinh biết nhìn nhận vấn đề ở nhiều góc độ khác nhau. Điều này giúp cho các em có thể phát triển đợc tính mềm dẻo và linh hoạt khi đứng trớc một bài tập hay một vấn đề thực tiễn và có thể chọn đợc phơng án giải quyết vấn đề nhanh nhất.
2.2.1.2.2. Bài tập có hình thức tơng tự nhng có nội dung biến đổi:
Loại bài tập này thờng có nhiều câu hỏi, ở câu hỏi thứ nhất thờng là một bài tập luyện tập, các câu hỏi tiếp theo có hình thức tơng tự, nếu vẫn áp dụng ph- ơng pháp tơng tự nh trên sẽ dẫn đến bế tắc vì nội dung câu hỏi đã có sự biến đổi về chất.
Loại bài tập này đối với mỗi câu hỏi là một tình huống có vấn đề đối với học sinh. Loại bài tập này giúp học sinh phân biệt đợc sự biến đổi về chất trong những hiện tợng vật lý có hình thức tơng tự nhau hoặc khi đề bài thay đổi về độ lớn các dự kiện làm biến bản chất hiện tợng vật lý xảy ra trong bài toán.
2.2.1.2.3. Bài tập thí nghiệm:
Bài tập về thí nghiệm vật lý gồm bài tập thí nghiệm định tính và bài tập thí nghiệm định lợng. Bài tập thí nghiệm định tính yêu cầu thiết kế thí nghiệm theo một mục đích cho trớc, thiết kế một dụng cụ ứng dụng vật lý hoặc yêu cầu làm thí nghiệm theo chỉ dẫn quan sát và giải thích hiện tợng xảy ra. Bài tập thí nghiệm định lợng gồm bài tập đo đạc các đại lợng vật lý, minh hoạ lại quy luật vật lý bằng thực nghiệm.
2.2.1.2.4. Bài tập cho thiếu hoặc thừa dữ kiện
Trong bài tập loại này có tác dụng phát huy những ý tởng độc đáo của học sinh trong việc nhìn nhận các vấn đề trong bài tập. Để giải quyết đợc vấn đề của bài tập loại này học sinh cần phải có sự phát hiện ra những điều cha hợp lý và có đợc sự lý giải cần thiết. Bài tập này còn gặp trong trờng hợp học sinh cần có ý t-
ởng để đề xuất hoặc thiết kế vận dụng kiến thức để đạt đợc yêu cầu nào đó của cuộc sống hay kỹ thuật.
2.2.1.2.5. Bài tập nghịch lí, ngụy biện
Đây là bài tập trong đề bài chứa đựng một sự nguỵ biện nên dẫn đến nghịch lý: kết luận rút ra mâu thuẫn với thực tiễn hay mâu thuẫn với nghuyên tắc, định luật vật lý đã biết. Các dấu hiệu ở mục 2.2.1.2.4 và mục 2.2.1.2.5 có tác dụng bồi dỡng t duy phê phán, phản biện cho học sinh; giúp cho t duy có tính độc đáo, nhạy cảm.
2.2.1.2.6. Bài tập hộp đen
Theo M.Bun-xơ-man bài toán hộp đen gắn liền với việc nghiên cứu đối t- ợng mà cấu trúc bên trong là đối tợng nhận thức mới (cha biết), nhng có thể đa ra mô hình cấu trúc của đối tợng nếu cho các dữ kiện “đầu vào”, “đầu ra”. Giải bài toán hộp đen là quá trình sử dụng kiến thức tổng hợp, phân tích mối quan hệ giữa