7. Dự kiến cấu trúc luận văn
2.2.2. Nguyên nhân thực trạng
- Số lượng BTST trong SGK và sách bài tập còn ít.
- Kiểm tra, thi cử thường chú trọng vào thi trắc nghiệm, BTLT không có BTST nên GV và HS xem nhẹ BTST.
- Tài liệu tham khảo cho GV còn rất ít BTST. …
Đứng trước thực trang, tình hình như thế mỗi GV nên trang bị cho mình một hệ thống BTST phù hợp với từng đối tượng HS và sử dụng chúng sao cho đạt hiệu quả cao nhất nhằm tích cực hóa hoạt nhận thức, phát triển tư duy sáng tạo cho HS.
2.3.Xây dựng hệ thống bài tập sáng tạo 2.3.1. Cơ sở xây dựng BTST
Quá trình xây dựng hệ thống BTST tôi sử dụng các phương pháp sau: - Dựa vào những suy luận sai lầm của HS và những biểu hiện đa dạng của các hiện tượng, quá trình vật lý để biên soạn bài tập nghịch lý và ngụy biện.
- Dựa vào nội dung cơ bản của SGK, các bài tập định tính, định lượng thay đổi một số dữ liệu, điều kiện của các bài toán để soạn ra bài tập thí nghiệm.
- Dựa vào những sai lầm HS thường mắc phải khi lựa chọn nghiệm mà không thỏa mãn điều kiện bài toán trong việc giải bài tập để soạn thảo bài tập dạng bẫy.
- Lựa chọn những bài tập có chứa đựng những yếu tố khác lạ, không thường gặp, nhằm chống suy nghĩ rập khuôn máy móc của HS để soạn bài tập không theo khuôn mẫu.
2.3.2. Các yêu cầu khi lựa chọn hệ thống bài tập
Các BTST có tác dụng rất lớn trong việc góp phần tích cực hóa hoạt động nhận thức, đồng thời hình thành và phát triển năng lực sáng tạo cho HS. Vì vậy việc lựa chọn, phân loại hệ thống theo một chủ đề nào đó là một việc khó. Kết quả rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo giải bài tập một cách tự giác phụ thuộc rất lớn vào việc xây dựng hệ thống bài tập có đảm bảo các yêu cầu hay không. Trong khi lựa chọn và sắp xếp các bài tập làm sao để mỗi bài tập đều phát hiện ra những cái mới.
BTST sẽ càng phát huy hơn nữa nếu trong quá trình dạy học có sự lựa chọn cẩn thận, công phu hệ thống các bài tập chặt chẽ, phù hợp về nội dung, từng đối tượng, bám sát mục đích, nhiệm vụ dạy học ở trường phổ thông.
Hệ thống bài tập vật lý nói chung và BTST nói riêng được lựa chọn phải thỏa mãn các yêu cầu:
- Các bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp về phạm vi và các mối quan hệ giữa kiến thức, kỹ năng cần vận dụng làm cho HS từng bước hiểu được kiến thức một cách vững chắc và có kỹ năng, kỹ xảo vận dụng linh hoạt, sáng tạo các kiến thức đó.
- Mỗi bài tập phải là một mắc xích trong hệ thống kiến thức vật lý, đóng góp một phần nào đó vào việc củng cố và hoàn thiện, mở rộng kiến thức cho HS, giúp đỡ HS hiểu được mối liên hệ giữa các đại lượng, làm sáng tỏ các vấn đề.
- Hệ thống bài tập lựa chọn có nội dung phù hợp với đối tượng HS về trình độ nhận thức lẫn thời gian học tập ở lớp và ở nhà.
- Hệ thống các bài tập được lựa chọn phải nhằm mục đích giúp cho HS rèn luyện được cách thức giải từng bài tập cụ thể.
- Hệ thống bài tập phải đảm bảo TTC, chủ động sáng tạo của HS trong học tập.
2.3.3. Trong quá trình xây dựng hệ thống BTST chúng ta có thể sử dụng một số dấu hiệu phân loại sau [17,tr46−50] dụng một số dấu hiệu phân loại sau [17,tr46−50]
“Có nhiều cách phân loại BTST. V.G Ra-zu-môp-xki dựa theo sự tương tự giữa quá trình sáng tạo khoa học với tính chất của quá trình tư duy trong giải các BTST, chia BTST thành hai loại:
- Bài tập nghiên cứu đòi hỏi trả lời câu hỏi “tại sao?” tương tự với “phát minh” trong sáng tạo khoa học.
- Bài tập thiết kế đòi hỏi trả lời câu hỏi “làm thế nào” tương tự như “sáng chế” trong sáng tạo khoa học kỹ thuật.
Sự phân loại này có tính khái quát cao nên khó vận dụng trong thực tiễn. Các câu hỏi “tại sao” và “như thế nào” cũng thường xuất hiện ở những BTLT. Để dễ vận dụng trong thực tiễn dạy học chúng ta có thể kết hợp cách phân loại này với cách phân loại theo các phẩm chất của tư duy sáng tạo. Từ đó ta có các dấu hiệu nhận biệt BTST như sau:
- Bài tập có nhiều cách giải: Dạng bài tập này rèn luyện HS thói
quen không rập khuôn, máy móc, kỹ năng khi xem xét một vấn đề cần nhìn nhiều góc độ, nhiều quan điểm khác nhau, từ đó có nhiều con đường đạt đến mục đích và chọn con đường nào hiệu quả nhất.
- Bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi: Đây là
những bài tập có nhiều hơn một câu hỏi, ở câu hỏi thứ nhất là một BTLT, các câu hỏi tiếp theo có hình thức tương tự, nếu vẫn áp dụng phương pháp giải như trên sẽ dẫn đến bế tắt vì nội dung câu hỏi đã có thay đổi về chất.
- Bài tập thí nghiệm về vật lý gồm các bài tập thí nghiệm định tính
và bài tập thí nghiệm định lượng.
Bài tập thí nghiệm định tính là bài tập yêu cầu học sinh phải thiết kế phương án thí nghiệm theo một mục đích cho trước, thiết kế một dụng cụ
tượng xảy ra, loại bài tập này không có các thao tác đo đạc, tính toán về mặt định lượng.
Bài tập thí nghiệm định lượng là loại bài tập mà HS cần phải đo đạc đại lượng vật lý, minh họa lại quy luật vật lý bằng thực nghiệm. Giải bài tập dạng này cần phải giải thích xem kết quả đo có phù hợp với thực tế hay không, các sai số có nguyên nhân nào không, có lý giải được hợp lý không, làm thế nào giảm bớt được sai số đó.
- Bài tập cho thiếu hoặc thừa dữ kiện: Đây là loại bài tập đòi hỏi
HS phải nhanh trí, nhạy cảm phát hiện ra được vấn đề lạ trong bài toán (thừa, thiếu, sai dữ kiện). Tính sáng tạo ở đây là HS phải nhận ra sự khác thường của bài toán, chỉ ra đươc mâu thuẫn giữa các dữ kiện và có thể đề xuất cách điều chỉnh dữ kiện để bài toán thông thường. Việc phân tích kết quả nhận được, đối chiếu kết quả với các dữ kiện bài toán đã cho trong trường hợp bài toán cho thừa dữ kiện quan trọng hơn chính quá trình giải.
- Bài tập nghịch lý, ngụy biện: Đây là những bài toán mà trong đề
bài chứa đựng một sự ngụy biện nên đã dẫn đến nghịch lý: kết luận rút ra mâu thuẫn với thực tiễn hoặc mâu thuẫn với nguyên tắc, định luật vật lý đã biết.
- Bài toán “hộp đen”: Là loại bài toán mà khi giải là quá trình sử
dụng kiến thức tổng hợp, phân tích mối quan hệ giữa dữ kiện đầu vào, đầu ra để tìm thấy cấu trúc bên trong của hộp đen. Tính chất quá trình tư duy của HS khi giải bài toán hộp đen tương tự với quá trình tư duy của người kỹ sư nghiên cứu cấu trúc chiếc đồng hồ mà không có cách gì tháo được chiếc đồng hồ ra, người kỹ sư phải đưa ra mô hình về cấu trúc của đồng hồ, vận hành mô hình đó, điều chỉ mô hình cho đến khi hoạt động quan sát được của mô hình giống như chiếc đồng hồ thật.
Ngoài ra BTST còn được xây dựng dựa trên tài liệu thu được từ sự phân tích phương hướng cơ bản của khoa học – công nghệ (cơ khí hóa, điện khí
hóa, tự động hóa, điện tử hóa, ….). Đó là những BTST có nội dung có thể dựa vào 4 dấu hiệu như sau:
- Giải thích một hiện tượng kỹ thuật nào đó hoặc tiếp thu một hiệu ứng kỹ thuật nào đó.
- Giải thích hoặc sử dụng một hiện tượng nào đó của tự nhiên. - Giải thích hoạt động của một dụng cụ vật lý hoặc thiết kế một dụng mới.
- Xây dựng mô hình hiện tượng.”
2.3.4. Xây dựng hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10 (Cơ bản): Vật lý 10 (Cơ bản):
2.3.4.1. Bài tập có nhiều cách giải
Như chúng ta đã nói trên đây bài tập có nhiều cách giải là dạng bài tập rèn luyện cho HS thói quen suy nghĩ không rập khuôn, máy móc. Thường xuyên cho HS làm việc với dạng bài tạp này làm cho HS nhận thức rằng: khi xem xét một vấn đề cần nhìn từ nhiều góc độ, nhiều quan điểm khác nhau, từ đó có nhiều con đường đạt đến mục đích và chọn ra con đường nào hiệu quả nhất. Sau đây là một số bài tập dạng này:
Bài 1: Tác dụng một lực F = 15N theo phương thẳng đứng, hướng xuống dưới tại trung điểm O của sợi dây AB. Xác định lực căng dây T khi dây ở vị trí cân bằng như hình bên, biết góc AOB = 2α = 120o. [ ]15
A B O
* Định hướng tư duy:
- Phân tích lực F thành hai lực theo hai phương OA và OB. - Hai lực vừa phân tích như thế nào với nhau ?
- Xét tam giác TOF và áp dụng công thức toán học trong tam giác để
tìm lực căng T A B O T T F * Hướng dẫn giải:
- Lực F có thể phân tích thành hai thành phần theo phương AO và BO. - Do tam giác AOB cân nên dễ thấy hai thành phần của F trên hai phương đó có độ lớn bằng nhau.
- Từ tam giác TOF ta có: OF2 =OT2 +TF2 −2OT.TF.cosOTF∧
( o) o T T T T F2 = 2 + 2 −2 2cos60 =2 21−cos60 ⇒ Hay T ( F o) 15N 60 cos 1 2 = − =
Cách 2: Dùng điều kiện cân bằng – lực căng dây – vẽ vật cô lập
* Định hướng tư duy:
- Biểu diễn các lực tác dụng lên dây tại O - Điều kiện cân bằng
- Chọn hệ trục tọa độ Oxy và chiếu phương trình điều kiện cân bằng lên các trục tọa độ từ đó tìm các đại lượng cần tìm.
- Dưới tác dụng của lực F tại điểm O, dây AO bị căng nên tác dụng lực căng dây T1lên O, dây OB lực T2.
- Theo điều kiện cân bằng: F+T1+T2 =0 (1) - Chọn hệ trục tọc Oxy như hình vẽ. y A B T1 α α T2 β β x
Chiếu (1) lên Ox và Oy:
0 cos cos 2 1 + = −T β T β ⇒T1=T2 0 cos cos 2 1 + = + −F T α T α N F T T F 15 cos 2 cos 2 ⇒ = = = ⇒ α α
Bài 2: Một người giữ một vật M có trọng lượng 300N đứng yên trên một dốc nghiêng 30ođối với phương ngang. Khi lực đẩy Fcủa người có phương ngang và có độ lớn 200N thì vật sắp chuyển động. Lực ma sát giữ vật và mặt phẳng nghiêng có chiều như thế nào? [ ]9
M F 30o
* Định hướng tư duy
- Phân tích các lực tác dụng lên vật - Điều kiện cân bằng
- Chọn hệ trục tọa độ, chiếu phương trình điều kiện cân bằng lên các trục tọa độ - Tìm những đại lượng cần tìm, nhật xét y N Fcosα x α F Pcosα Fmsmax α Pcosα α P * Hướng dẫn giải
- Vật chịu tác dụng của những lực: P,F,N,Fmsmax
- Điều kiện cân bằng: P+F +N +Fmsmax =0
- Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ. Chiếu lên các trục tọa độ:
0 0 cos sin + + + max = −P α F α Fms α α cos sin max P F Fms = +− = 300sin30o −200cos30o= - 23,2N Vì Fmsmax<0 nên Fmsmaxhướng xuống.
Cách 2: Dùng phương pháp tổng hợp lực. * Định hướng tư duy
- Giả sử không có lực ma sát thì lực tổng hợp tác dụng lên vật lúc này như thế nào?
- Chọn hệ trục tọa độ, chiếu lực tổng hợp tác dụng lên M trên hệ trục tọa.
- Nhận xét kết quả tìm được, nếu lực tổng hợp dương thì có khuynh hướng trượt lên nhưng vật đứng yên có nghĩa là lực ma sát nghỉ hướng xuống. Nếu lực tổng hợp hướng xuống thì lực ma sát nghỉ hướng lên.
* Hướng dẫn giải
- Giả sử không có lực ma sát, lực tổng hợp tác dụng lên M:
N F
P+ +
- Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ. Chiếu lên trục Ox:
0 cos
sin + +
−P α F α = −300sin30o +200cos30o =23,2N
- Ta thấy lực tổng hợp trên trục Ox có chiều dương nên vật có khuynh hướng trượt trên lên. Nhưng thật ra vật đứng yên nên lực ma sát nghỉ hướng xuống và độ lớn cực đại: Fmsmax =23,2N
Bài 3: Một vật có khối lượng P = 20N, được treo vào vòng nhẫn O (coi như một chất điểm). Vòng nhẫn được giữ yên bằng hai dây OA và OB. Biết dây OA nằm ngang và hợp với dây OB một góc 120o. Tìm lực căng của hai dây OA và OB. [ ]3
B
Cách giải 1: Dùng phương pháp tổng hợp lực
* Định hướng tư duy
- Biểu diễn các lực tác dụng lên vòng nhẫn O
- Theo điều kiện cân bằng của chất điểm, ta suy ra được đẳng thức nào ?
- Gọi T1 là lực căng của dây OA, T2là lực căng của dây OB, T là hợp lực của T1 và F, vậy T có hướng như thế nào?
So sánh độ lớn T và T2
- Biết được hướng của T, ta có thể xác định được T và T1 không?
* Hướng dẫn giải
- Các lực tác dụng lên vòng nhẫn: Lực kéo F của vật ( F = P )
Lực căng T1 của dây OA Lực căng T2 của dây OB
B 2 T 120o O T1 A F T
- Vòng nhẫn cân bằng: 0 0 2 2 1+ = → + = +T T T T F T → có phương OB N O Mˆ → = 60o và T2 =T N N O M F T o 11,6 60 tan 20 ˆ tan 1 = = = → N N O M F T T o 23,1 60 sin 20 ˆ sin 2 = = = = Cách 2: Dùng phân tích lực kết hợp với tổng hợp lực
* Định hướng tư duy
- Biểu diễn các lực tác dụng lên vòng nhẫn O - Vòng nhẫn cân bằng: F+T1+T2 =0
- Lực T1phân tích thành 2 lực T1x và T1ylàm tương tự đối với T2 và F - Độ lớn của T1x và T1y được xác định theo T1 như thế nào?
- Từ đẳng thức F+T1+T2 =0, ta có thể suy ra được kết luận gì về các biểu thức T1x+T2x+Fx =0 và T1y+T2y +Fy?
- Từ kết luận đó ta có thể suy ra được T1vàT2 theo F không?
B 2 T 120o O T1 A
* Hướng dẫn giải
- Các lực tác dụng lên vòng nhẫn: Lực kéo F của vật ( F = P )
Lực căng T1 của dây OA Lực căng T2 của dây OB
- Vòng nhẫn cân bằng: F+T1+T2 =0 - Chọn trục Ox và Oy như hình vẽ, ta có: T1 =T1x +T1y 0 60 sin 0 60 cos . 2 2 1 2 2 2 =T +T →T −T = vàT −F = T o o y x N F T o o 23,1 60 sin 20 60 sin 2 = = = → y x F F F = + và T1 =T2cos60o =23,1.0,5=11,6N
Bài 4: Cho một tấm ván dài và một miếng gỗ. Hãy tìm định các cách xác định hệ số ma sát trượt giữ tấm ván và miếng gỗ. Bố trí thí nghiệm trong từng trường hợp và cách tính toán kế quả?
* Định hướng tư duy