4.1. Biến didactic, biến tình huống và giá trị của chúng
Ở đây chúng tôi chỉ phân tích các biến trong bài toán 1 vì đây là bài toán có nhiều biến gây ra sự thay đổi về mặt chiến lược khi học sinh giải quyết. Các câu hỏi và bài toán còn lại chúng tôi không phân tích biến vì sự thay đổi chiền lược nếu có không nhằm mục đích chúng tôi nghiên cứu.
4.1.1. Biến tình huống
Biến V1: Cách làm việc.Làm việc cá nhân hay làm việc theo nhóm
Chúng tôi chọn cách làm việc theo nhóm nhằm tăng cường sự trao đổi giữa các thành viên, tạo ra sự thi đua giữa các nhóm, làm phong phú các chiến lược và hạn chế chiến lược sai.
Biến V2: Số cách giải được yêu cầu. Một cách giải hay nhiều cách giải.
Với yêu cầu giải bằng nhiều cách khác nhau ở bài toán 1, chúng tôi sẽ có cơ hội khảo sát sự xuất hiện của các chiến lược đã được dự kiến, đặc biệt là chiến lược tối ưu.
Biến V3: Sự quen thuộc của bài toán. Bài toán quen hay không quen.
Chúng tôi chọn bài toán có thể là quen thuộc đối với học sinh học theo chương trình nâng cao là bài tập số 3 trang 159 SGK Vật lý 10 nâng cao. Tuy nhiên đối với học sinh học theo chương trình chuẩn thì dạng bài tập này không quen vì kể cả SGK và SBT Vật lý 10 đều không có dạng góc 𝛼 tù (xem phần thống kê ở chương một)
4.1.2. Biến didactic
Biến V4 : Góc α (là góc hợp bởi hướng của lực và hướng chuyển dời của điểm đặt)
- Góc αđặc biệt (α nhận một trong các giá trị : 00, 300, 450,600, 900, 1200, 1350,1500, 1800)
- Góc α không cho tường minh (nhưng lại cho các giả thiết khác để có thể dễ dàng tính được thông qua tỉ số cạnh đối, cạnh kề, cạnh huyền trong tam giác vuông, ví dụ như chiều dài mặt phẳng nghiêng, độ cao cần đưa vật lên...)
Biến V4 là một biến didactic vì việc thay đổi giá trị cho biến này có thể tăng thêm khó khăn hoặc tạo ra nhiều thuận lợi cho các chiến lược. Điều này được giải thích như sau :
- Với giá trị “Góc𝜶đặc biệt”, chiến lược chiếm ưu thế là “Chiến lược phân tích lực” hoặc “Chiến lược TVH”
- Giá trị “Góc 𝜶không cho tường minh” sẽ gây ra bất lợi cho các chiến lược “Chiến lược phân tích lực” và “Chiến lược TVH”, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho “Chiến lược bảo toàn cơ năng” xuất hiện
Biến V5 :Cách hỏi.
- Hỏi tính công của lực 𝐹⃗ và công của trọng lực thực hiện. - Hỏi tính công của các lực tác động lên vật thực hiện.
- Hỏi hãy xác định các lực tác động lên vật và công do từng lực thực hiện(giống SGK)
Với cách hỏi “tính công của lực F�⃗ và công của trọng lực thực hiện” tạo điều kiện cho chiến lược tối ưu xuất hiện, đó là “chiến lược TVH”. Vì khi đó học sinh chỉ tập trung vào tính công của lực F�⃗ và trọng lực bằng công thức mà các em biết và không phải phân vân suy nghĩ gì thêm về các lực khác có xuất hiện hay không.
Với cách hỏi “tính công của các lực tác động lên vật thực hiện” hay “hãy xác định các lực tác động lên vật và công do từng lực thực hiện”tạo điều kiện cho “chiến lược phân tích lực” xuất hiện.
4.2. Các chiến lược
Câu hỏi 1:
+ CLGV: Chiến lược “góc vuông”
Khi góc giữa lực 𝐹⃗ và chuyển dời𝑠⃗ là 900 thì góc α=900 suy ra cosα=0 suy ra A=0 (SGK Vật lý 10 trang 129)
+ CLĐD: Chiến lược “độ dời”
Khi 𝐹⃗ vuông góc 𝑠⃗thì theo phương của 𝐹⃗không có độ dời của điểm đặt của lực (SGK Vật lý 10 nâng cao trang 155)
Bài toán 1:
+ CLPTL : Chiến lược “Phân tích lực”
- chọn trục tọa độ dọc theo đường dốc chính của mặt phẳng nghiêng, chiều (+) hướng lên trên.
Vật chịu tác dụng của 2 lực 𝐹⃗ và 𝑃�⃗. Công của lực 𝐹⃗ : A1=F.s=50.2=100(J) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Công của trọng lực 𝑃�⃗: A2=-Px.s=-P.sin300.s=-5.10.1
2.2=-50(J)
+ CLTVH: Chiến lược “Tích Vô Hướng”
Công của lực 𝐹⃗: A1=𝐹⃗.𝑠⃗=F.s.cos00=50.2.1=100(J) Công của trọng lực 𝑃�⃗: A2=𝑃�⃗.𝑠⃗=P.s.cos1200=5.10.2.(-1
2)=-50(J)
+ CLTVH: Chiến lược “Bảo toàn cơ năng”
Chọn gốc thế năng tại mặt đất (chân dốc). Chiều cao của dốc: h=l.sin300
Công của trọng lực: AP=WA-WB=0-mgh=-5.10.1=-50(J) Bài toán 2 𝐴𝐵 �����⃗.𝐴𝐶�����⃗ =𝐴𝐵.𝐴𝐶.𝑐𝑜𝑠𝛼 = 5.9.𝑐𝑜𝑠120P 0 =−45 2 (J) Câu hỏi 2
Công của lực 𝐹⃗ không đổi tác động lên vật: A=𝐹⃗.𝑠⃗=F.s.cosα Trong đó α là góc giữa lực 𝐹⃗ và chuyển dời 𝑠⃗của điểm đặt.
4.3. Phân tích kịch bảnPha 1 Pha 1
- Học sinh đã được học khái niệm công và khái niệm TVH từ trước thời điểm thực nghiệm khoảng từ 2 đến 3 tháng. Mục đích của pha này là giúp học sinh gợi nhớ lại công thức tính công A=F.s.cosα và có cái nhìn tổng quát lại về bài toán tính công của một lực.
- Nếu học sinh chỉ trả lời lực không sinh công vì lực 𝐹⃗vuông góc chuyển dời 𝑠⃗ hay F vuông góc s thì GV hỏi thêm: vậy góc vuông đó đóng vai trò gì?
- Câu trả lời mong đợi là cosα=cos900=0 nên A= F.s.cosα=0.
Pha 2
- Mục đích của hoạt động này là kiểm tra lại có đúng là HS không quan tâm đến công thức A=Fs.cosα với α là góc hợp bởi 𝐹⃗ và 𝑠⃗, và các em cũng không liên hệ được công A=𝐹⃗.𝑠⃗ là kết quả của TVH.
Pha 3
-Mục đích của hoạt động này là giúp học sinh nhớ lại công thức tính tích vô hướng được học trong môn Toán.
Pha 4
-Thông qua hoạt động 1 và 2, học sinh đã khái quát lại muốn tính công thực hiện bởi một lực không đổi F�⃗ cần phải xác định 3 yếu tố: độ lớn của F�⃗, độ dịch chuyển s và góc α là góc giữa lực F�⃗ và chuyển dời s⃗ của điểm đặt.
- Thông qua hoạt động 3, học sinh đã nhớ lại công thức tính tích vô hướng được học trong môn Toán, từ đó các em đễ dàng nhận ra mối liên hệ giữa TVH và công thức
tính công và đưa ra lời giải mong đợi cho câu hỏi 2. Đó chính là mục đích của tiết học.
- Gv thể chế hóa công thức tính công có sử dụng khái niệm TVH.
- Gv cho Hs làm lại bài toán 2 bằng cách sử dụng TVH, trong đó việc xác định góc giữa P��⃗ và s⃗ là góc 1200 dễ dàng và dễ hiểu.
Sau các thực nghiệm trên HS, chúng tôi đã có một phỏng vấn nhỏ đối với các GV dạy Vật Lý lớp 10. Các câu hỏi được chuẩn bị sẵn như sau:
1. Kỹ thuật phân tích lực được sử dụng trong bài toán Vật lý nào ở chương trình Vật lý lớp 10?
2. Thầy (Cô) dạy cho HS bài toán tính công theo cách phân tích lực để đưa lực tác động về cùng phương với phương chuyển dời hay áp dụng trực tiếp công thức A=Fs.cosα?
3. Chúng tôi đưa cho Thầy (Cô) bài toán 1 và lời giải CLTVH và đặt câu hỏi: chúng tôi nhận thấy cách giải này ngắn gọn, dễ hiểu nhưng tại sao SGK không trình bày cách giải này? Thầy (Cô) có nhận xét gì không? 4. Theo Thầy (Cô), Thầy (Cô) có dạy cho HS cách định nghĩa A=𝐹⃗.𝑠⃗ rồi
mới dẫn tới A=Fs.cosα hay không? Tại sao?
Chúng tôi dự kiến hỏi thêm: có phải vì SGK không ghi hay vì theo GV định nghĩa như vậy là không cần thiết, chỉ cần áp dụng công thức A=Fs.cosα mà không cần biết đến khái niệm TVH?
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});