* Yêu cầu về nội dung:
Bảng 2.1: Chuẩn kiến thức và nội dung chương “Các định luật bảo tồn”
Kiến thức Kĩ năng
- Viết được cơng thức tính động lượng và nêu được đơn vị đo động lượng.
- Phát biểu và viết được hệ thức của định luật bảo tồn động lượng đối với hệ hai vật.
- Nêu được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực.
- Phát biểu được định nghĩa và viết được cơng thức tính cơng.
- Phát biểu được định nghĩa và viết được cơng thức tính động năng. Nêu được đơn vị đo động năng.
- Phát biểu và viết được hệ thức của định lí động năng
- Phát biểu được định nghĩa thế năng của một vật trong trọng trường và viết được cơng thức tính thế năng này. Nêu được đơn vị đo thế năng. - Viết được cơng thức tính thế năng đàn hồi. - Phát biểu được định nghĩa và viết được cơng thức tính cơ năng.
- Phát biểu được định luật bảo tồn cơ năng và viết được hệ thức của định luật này.
- Phát biểu và viết được hệ thức của ba định luật Kê-ple.
- Vận dụng được định luật bảo tồn động lượng, bảo tồn năng lượng để giải được các bài tập đối với hai vật va chạm mềm, va chạm đàn hồi.
- Vận dụng được các cơng thức
𝐴 =𝐹.𝑠.𝑐𝑜𝑠𝛼 và P = 𝐴𝑡
- Vận dụng được định luật bảo tồn cơ năng để giải được bài tốn chuyển động của một vật, của hệ cĩ hai vật.
* Yêu cầu thái độ:
- Cĩ hứng thú học tập vật lý, yêu thích tìm tịi khoa học; trân trọng đối với những đĩng gĩp của Vật lý cho sự tiến bộ của xã hội và đối với cơng lao của các nhà khoa học.
- Cĩ thái độ khách quan, trung thực, cĩ tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác và cĩ tinh thần hợp tác trong cơng việc học tập mơn Vật lý, cũng như trong việc áp dụng các hiểu biết đã đạt được.
- Cĩ ý thức vận dụng những hiểu biết Vật lý vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập cũng như bảo vệ và giữ gìn mơi trường sống tự nhiên.
2.1.3. Yêu cầu kĩ năng cần đạt được sau khi học theo mơ hình Peer Instruction
Ngồi những kĩ năng cơ bản trên, HS khi học tập theo mơ hình này cần phải đạt thêm một số kĩ năng sau:
- Cĩ khả năng suy nghĩ và hành động độc lập.
- Cĩ khả năng trình bày ý kiến của mình, thuyết phục người nghe.
- Cĩ khả năng hợp tác theo nhĩm học tập, biết lắng nghe tích cực, đưa thơng tin phản hồi tích cực, ra quyết định…
2.2. Xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức thuộc chương “Các định luật bảo tồn” – Vật lý 10 THPT nâng cao theo mơ hình Peer Instruction bảo tồn” – Vật lý 10 THPT nâng cao theo mơ hình Peer Instruction
Trong điều kiện thực tế, tơi đã xây dựng được 5 tiến trình dạy học cho các bài 31, 33, 34, 35, 37 trong chương “Các định luật bảo tồn” vật lý 10 nâng cao theo mơ hình Peer Instruction.
2.2.1. Bài : Định luật bảo tồn động lượng 2.2.1.1. Kiến thức, kĩ năng 2.2.1.1. Kiến thức, kĩ năng
KT, KN Nội dung của KT, KN
- Phát biểu được định nghĩa và nhận biết được hệ kín.
•Hệ kín (hệ cơ lập) là hệ chỉ cĩ những lực của các vật trong hệ tác dụng lẫn nhau (gọi là nội lực) mà khơng cĩ các lực tác dụng của các vật từ bên ngồi hệ (gọi là ngoại lực) hoặc nếu cĩ thì các lực này phải triệt tiêu lẫn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
nhau.
• Trong các hiện tượng như nổ, va chạm, các nội lực xuất hiện thường rất lớn so với ngoại lực thơng thường, nên hệ vật cĩ thể coi gần đúng là kín trong thời gian ngắn xảy ra hiện tượng.
- Nêu được sự bảo tồn một số đại lượng vật lý trong hệ kín.
• Khảo sát hệ kín, người ta thấy cĩ một số đại lượng vật lý đặc trưng cho trạng thái của hệ được bảo tồn, nghĩa là chúng cĩ giá trị khơng đổi theo thời gian. ĐLBT cho biết đại lượng vật lý nào của hệ kín được bảo tồn. •Các ĐLBT cĩ vai trị rất quan trọng trong
nghiên cứu vật lý vì chúng cĩ lĩnh vực áp dụng rất rộng rãi.
- Viết được cơng thức tính động lượng và nêu được đơn vị đo động lượng.
- Biết cách xác định động lượng của một hệ vật.
•Động lượng 𝑝⃗ của vật chuyển động là đại lượng vectơ được đo bằng tích của khối lượng m và vectơ vận tốc 𝑣⃗ của vật.
𝑝⃗ =𝑚𝑣⃗
•Trong hệ SI, đơn vị của động lượng là kilơgam mét trên giây (kg.m/s).
• Động lượng của một hệ vật là tổng vectơ của các động lượng của các vật trong hệ. - Phát biểu và viết được hệ thức
của ĐLBT động lượng đối với hệ hai vật.
• ĐLBT động lượng: Vectơ tổng động lượng của một hệ kín được bảo tồn.
𝑝⃗ =𝑝′���⃗
𝑝⃗là động lượng ban đầu, 𝑝′���⃗ là động lượng lúc sau.
𝑝1
���⃗+𝑝����⃗2 =𝑝′�����⃗1+𝑝′�����⃗2
trong đĩ, 𝑝���⃗1,𝑝����⃗2 tương ứng là động lượng của hai vật lúc trước tương tác, 𝑝���⃗1′,𝑝����⃗′2
tương ứng là động lượng của hai vật lúc sau tương tác.
- Viết được cơng thức tính xung lượng của lực và nêu được đơn vị đo của xung lượng của lực.
• Đại lượng 𝐹���⃗ ∆𝑡. là xung lượng của lực 𝐹⃗
trong khoảng thời gian ∆𝑡 (giả thiết lực 𝐹⃗
khơng đổi trong khoảng thời gian ∆𝑡 ). • Đơn vị xung lượng của lực là niutơn giây
(N.s) - Viết được cơng thức dạng khác
của định luật II Newton.
∆𝑝⃗ =𝐹⃗.∆𝑡
- Vận dụng ĐLBT động lượng và dạng khác của định luật II Newton vào trường hợp đơn giản.
•Áp dụng ĐLBT động lượng để xác định một vectơ động lượng khi đã biết hai vectơ động lượng cịn lại.
•Vận dụng dạng khác của định luật II Newton để giải thích một số hiện tượng thực tế.
2.2.1.2. Câu hỏi được sử dụng trong bài (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.2.1.2.1. Câu hỏi và yêu cầu định hướng học sinh đọc bài trước ở nhà
- Thế nào là hệ kín? Tìm ví dụ.
- Cơng thức tính động lượng của một vật? - Tìm hiểu cách thành lập cơng thức 31.1. - Nội dung định luật bảo tồn động lượng? - Cơng thức dạng khác của định luật II Newton?
2.2.1.2.2. Câu hỏi kiểm tra việc đọc bài trước ở nhà của học sinh C1: Hệ vật nào sau đây khơng thể được xem là hệ kín?
B. Hệ mà ngồi nội lực cịn cĩ các ngoại lực tác dụng vào hệ nhưng nhưng các ngoại lực này triệt tiêu nhau.
C. Hệ vật gồm các vật tương tác với nhau.
D. Hệ vật trong các hiện tượng nổ hay va chạm (xét trong thời gian ngắn xảy ra hiện tượng).
* Đáp án: C.
C2: Điều nào sau đây là khơng đúng khi nĩi về động lượng? A. Động lượng là đại lượng vectơ.
B. Động lượng của một vật chuyển động đo bằng tích khối lượng và vận tốc của vật.
C. Đơn vị của động lượng trong hệ SI là kg.m/s. D. Động lượng của một vật luơn bảo tồn. * Đáp án: D
2.2.1.2.2. Câu hỏi sử dụng trong bài giảng Câu 1: Hệ nào sau đây là hệ kín:
A. Quả bĩng đang rơi. Hệ: quả bĩng.
B. Một chiếc xe đang chuyển động thẳng đều. Hệ: chiếc xe. C. Một chiếc xe đang chuyển động trịn đều. Hệ: chiếc xe. D. Một chiếc xe đang thắng gấp trên đường. Hệ: chiếc xe. * Đáp án: B
* Mục đích của câu hỏi 1: HS nhận biết được hệ kín trong thực tế.
Câu 2: Một hệ vật gồm hai trái bĩng: bĩng 1 cĩ khối lượng m1=1kg, chuyển động với vận tốc v1=3m/s; bĩng 2 cĩ m2=2kg, v2=2m/s. Hai trái bĩng chuyển động theo hai phương vuơng gĩc với nhau. Độ lớn động lượng của hệ hai trái bĩng này là: A. 5 kg.m/s B. 7 kg.m/s C. 15 kg.m/s D. 11 kg.m/s . * Đáp án: A.
* Mục đích câu hỏi 2: HS nắm được cách xác định vectơ tổng động lượng của một hệ hai vật: sử dụng phép cộng hai vectơ động lượng của hai vật trong hệ để tìm vectơ động lượng của hệ.
Câu 3: Một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v thì va chạm vào một vật khối lượng 2m đang đứng yên. Sau va chạm hai vật dính vào nhau. Vận tốc chung của hai vật ngay sau va chạm là:
A. v B. 0 C. v/3 D. v/2 * Đáp án: C.
* Mục đích câu hỏi 3: HS vận dụng định luật bảo tồn động lượng trong trường hợp đơn giản.
Câu 4: Một viên đạn đang bay theo phương ngang thì bị nổ thành hai mảnh. Mảnh 1 bay thẳng đứng xuống dưới (như hình vẽ). Mũi tên nào thể hiện đúng hướng bay cĩ thể cĩ của mảnh đạn thứ 2?
* Đáp án: B
* Mục đích câu hỏi 4: HS vận dụng định luật bảo tồn động lượng, dựa vào phép cộng vectơ để dự đốn hướng của một vectơ khi đã biết hai vectơ cịn lại.
Câu 5: Xét hai vật khối lượng m và 2m nằm yên trên đệm khơng khí. Nếu ta đẩy vật 1 trong 3s rồi đẩy vật 2 trong cùng khoảng thời gian đĩ với lực cùng độ lớn thì động lượng của vật nhẹ hơn so với động lượng của vật nặng hơn như thế nào?
A. Gấp 2 lần B. Bằng nhau C. Bằng một nửa D. Bằng 1/4 * Đáp án: B
*Mục đích câu hỏi 5:
- HS vận dụng dạng khác của định luật II Newton: Độ biến thiên động lượng của một vật trong một khoảng thời gian bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đĩ.
- Sự suy luận của HS mà ta mong đợi: Mặc dù hai vật cĩ khối lượng khác nhau nhưng tổng các lực tác dụng lên chúng và khoảng thời gian lực tác dụng là như
nhau nên độ biến thiên động lượng là như nhau. Do động lượng ban đầu của hai vật bằng nhau (đều bằng 0) nên động lượng của hai vật lúc sau là bằng nhau.
Câu 6:Người thủ mơn khi bắt bĩng muốn khơng đau tay và khỏi ngã thì phải co tay và lùi người một chút theo hướng đi của quả bĩng. Người đĩ làm thế để: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
A. giảm động lượng của quả bĩng.
B. giảm độ biến thiên động lượng của quả bĩng.
C. tăng xung lượng của lực do quả bĩng tác dụng lên tay. D. giảm độ lớn của lực do quả bĩng tác dụng lên tay. * Đáp án: D
* Mục đích câu hỏi 6:
- HS vận dụng dạng khác của định luật II Newton vào giải thích một hiện tượng cụ thể.
- Suy luận của HS mà ta mong đợi: Khi tay của thủ mơn bắt bĩng nghĩa là tay tác dụng một lực vào bĩng làm động lượng của bĩng từ một giá trị giảm về khơng (làm động lượng bĩng biến thiên ∆𝑝⃗). Khi đĩ, nếu thời gian tác dụng lực dài (∆𝑡 lớn) thì lực tay cần tác dụng vào bĩng (𝐹⃗) nhỏ. Như vậy thì lực bĩng tác dụng vào tay sẽ nhỏ (theo định luật III Newton) nên tay sẽ ít đau.
2.2.1.3. Tổ chức hoạt động dạy học theo mơ hình Peer Instruction A. Chuẩn bị:
* GV:
- Giao nhiệm vụ học tập cho HS.
- Soạn và chuẩn bị phần trình chiếu Power Point các câu hỏi kiểm tra phần đọc bài của HS và các câu hỏi sử dụng trong bài giảng.
- Chuẩn bị thiết bị Active Vote, cập nhật danh sách HS của lớp dạy vào phần mềm.
* HS: Đọc trước bài ở nhà, trả lời các câu hỏi và thực hiện các nhiệm vụ GV giao.
B. Tổ chức hoạt động dạy học
Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Trình chiếu các câu hỏi C1, C2 và kích hoạt
thiết bị Active Vote (thiết bị trả lời trắc nghiệm). - Nhận xét việc chuẩn bị bài của HS thơng qua kết quả tổng kết trên thiết bị.
- Cá nhân lần lượt trả lời các câu hỏi và báo câu trả lời qua thiết bị trả lời trắc nghiệm. * Hoạt động 2: Tìm hiểu hệ kín, các định luật bảo tồn
Hoạt động của GV Hoạt động của HS - Định nghĩa hệ kín và nêu các trường hợp hệ vật
được xem là hệ kín.
- Cho ví dụ về hệ kín: Hệ hai hịn bi chuyển động khơng cĩ ma sát trên mặt phẳng nằm ngang. Trong các hiện tượng như nổ, va chạm thì hệ vật cĩ thể coi gần đúng là hệ kín trong thời gian ngắn xảy ra hiện tượng.
- GV nêu sự bảo tồn một số đại lượng vật lý trong hệ kín và vai trị quan trọng của các định luật bảo tồn.
- Trình chiếu Câu 1.
- Thu nhận tổng hợp câu trả lời của HS, nếu trên 70% trả lời đúng thì chuyển sang phần tiếp theo, nếu từ 30% đến 70% trả lời đúng thì cho HS thảo luận và trả lời lại. Nếu dưới 30% trả lời đúng thì giảng lại kiến thức đĩ rồi cho HS trả lời lại.
- Theo dõi bài giảng.
- Cùng GV phân tích ví dụ, nêu lên vì sao các hệ vật đĩ được xem là hệ kín.
- Theo dõi bài giảng. - Đặt các câu hỏi thắc mắc.
- Cá nhân trả lời Câu 1 và báo kết quả bằng TBTN.
- Nếu GV yêu cầu thì thảo luận với các bạn xung quanh và trả lời lại.
* Hoạt động 3: Xây dựng khái niệm động lượng
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Thuyết trình về “Động lượng”
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Xét một hệ kín đơn giản gồm hai hịn bi: 1 (khối lượng m1) và 2 (khối lượng m2) trên mặt bàn nhẵn nằm ngang. Hịn bi 2 đứng yên, cịn hịn bi 1 chuyển động với vận tốc v đến va chạm thẳng vào hịn bi 2. Nếu m1=m2 (hai hịn bi ve cùng kích thước) thì ta thấy : hịn bi 1 dừng lại và hịn bi 2 bật đi với vận tốc v. Nhưng nếu m1>m2 (hịn bi 1 bằng thép, cịn 2 là bi ve) thì sau va chạm cả hai đều chuyển động, vận tốc của hịn bi ve cịn lớn hơn vận tốc ban đầu v của hịn bi thép. Như vậy chắc chắn khơng chỉ vận tốc mà cả khối lượng của các hịn bi cũng cĩ vai trị trong việc truyền chuyển động. Vì lẽ đĩ trong hiện tượng va chạm và nhiều hiện tượng khác, ta phải xét đại lượng vật lý mới đặc trưng cho chuyển động của một vật, đĩ là động lượng.
- Định nghĩa động lượng và viết cơng thức.
- Chú ý động lượng là đại lượng vectơ cùng hướng với vectơ vận tốc.
- Nêu đơn vị của động lượng.
- Nêu: Động lượng của một hệ vật là tổng các vectơ động lượng của các vật trong hệ.
- Trình chiếu câu hỏi 2. (Lặp lại qui trình như Câu 1)
- Theo dõi bài giảng và ghi nhận kiến thức.
- Cá nhân trả lời Câu 2 và báo kết quả bằng TBTN. * Hoạt động 4: Tìm hiểu định luật bảo tồn động lượng
- Thành lập cơng thức (31.1) SGK.
- Kết hợp cơng thức trên với định nghĩa động lượng để được đẳng thức:
𝑝1
���⃗+𝑝����⃗2 =𝑝′�����⃗1+𝑝′�����⃗2
- Mở rộng cho trường hợp tổng quát để được đẳng thức áp dụng cho hệ kín gồm n vật.
- Phát biểu định luật bảo tồn động lượng.
Phân tích cụ thể hơn: Xét hệ kín gồm hai vật nĩi trên (khi thành lập cơng thức 31.1). Trước khi xảy ra tương tác, vật m1 cĩ động lượng 𝑝���⃗1, vật m2 cĩ động lượng 𝑝����⃗2
và động lượng của hệ là 𝑝⃗ =𝑝���⃗1+𝑝����⃗2. Sau khi xảy ra tương tác giữa hai vật (khi này yêu cầu là hệ kín của hệ vật vẫn đảm bảo), động lượng của mỗi vật trong hệ thay đổi. Lúc này, động lượng của vật m1 là 𝑝′�����⃗1, của vật m2
là 𝑝′�����⃗2 và động lượng của hệ là 𝑝′���⃗=𝑝′�����⃗1+𝑝′�����⃗2. Thì theo