9. Cấu trúc luận văn
2.1. Mục tiêu dạy học chương “Động học chất điểm”
- Hiểu được các khái niệm cơ bản: Tính tương đối của chuyển động, chất điểm, quỹ đạo, hệ quy chiếu, mốc thời gian, vận tốc, cách xác định vị trí của chất điểm bằng toạ độ, phân biệt khoảng thời gian và thời điểm.
- Hiểu rõ, muốn xét chuyển động của chất điểm, cần thiết phải chọn một hệ quy chiếu để xác định vị trí của chất điểm và thời điểm tương ứng.
- Nắm vững cách xác định toạ độ và thời điểm tương ứng của một chất điểm trên hệ toạ độ.
- Hiểu rõ các khái niệm: Vectơ độ dời, vectơ vận tốc trung bình, vectơ vận tốc tức thời. Nắm vững tính chất vectơ của các đại lượng này.
- Hiểu: Thay cho việc các vectơ nêu trên, ta khảo sát các giá trị đại số của chúng mà khơng làm mất đi đặc trưng vectơ của chúng.
- Phân biệt được độ dời với quãng đường đi, vận tốc với tốc độ.
- Biết cách thiết lập phương trình chuyển động thẳng đều: x = x0 + vt. Hiểu rằng phương trình chuyển động mơ tả đầy đủ đặc tính của chuyển động.
- Biết cách vẽ đồ thị toạ độ theo thời gian, vận tốc theo thời gian và từ đồ thị cĩ thể xác định được các đặc trưng động học của chuyển động.
- Biết cách khảo sát thực nghiệm chuyển động thẳng. Hiểu được, muốn đo vận tốc thì phải xác định toạ độ của chất điểm ở các thời điểm khác nhau, và biết cách sử dụng đo thời gian để xác định thời điểm vật đi qua một toạ độ đã biết. Biết cách lập bảng, sử dụng cơng thức để tìm đại lượng cần đo, xử lý kết quả, vẽ đồ thị.
- Hiểu được gia tốc là đại lượng đặc trưng cho sự biến đổi nhanh hay chậm của vận tốc.
- Hiểu được định nghĩa về chuyển động thẳng biến đổi đều, rút ra cơng thức tính vận tốc theo thời gian.
- Hiểu được mối quan hệ giữa dấu của gia tốc và dấu của vận tốc trong chuyển động nhanh dần đều và chuyển động chậm dần đều.
- Biết cách vẽ đồ thị biểu diễn vận tốc theo thời gian của một chuyển động thẳng biển đổi đều.
- Biết cách giải các bài tốn đơn giản cĩ liên quan đến gia tốc về chuyển động thẳng biến đổi đều.
- Biết thiết lập phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều:
2 0 0 1 x x v t at 2 = + +
- Nắm vững cơng thức liên hệ giữa độ dời, vận tốc và gia tốc của chuyển động thẳng biến đổi đều.
- Biết áp dụng cơng thức toạ độ, vận tốc để giải các bài tốn chuyển động thẳng biến đổi đều của một chất điểm, hai chất điểm chuyển động cùng chiều hoặc ngược chiều.
- Hiểu được thế nào là rơi tự do và khi rơi tự do thì mọi vật đều rơi như nhau. - Biết cách khảo sát chuyển động rơi tự do bằng thực nghiệm.
- Hiểu rõ gia tốc rơi tự do phụ thuộc vào vị trí địa lý và độ cao, và khi một vật chuyển động ở gần mặt đất và chỉ chịu tác dụng của trọng lực, thì nĩ luơn luơn cĩ một gia tốc bằng gia tốc rơi tự do.
- Biết trong chuyển động trịn cũng như trong chuyển động cong, vectơ vận tốc cĩ phương tiếp tuyến với quỹ đạo chuyển động và cĩ hướng theo chiều chuyển động.
- Nắm vững định nghĩa chuyển động trịn đều, biết cách tính tốc độ dài:
s v const t ∆ = = ∆ .
- Biết được mối quan hệ giữa tốc độ dài và tốc độ gĩc: v r.= ω.
- Hiểu rõ, tốc độ dài đặc trưng cho độ nhanh chậm của chuyển động của chất điểm trên quỹ đạo trịn.
- Hiểu: trong chuyển động trịn đều thì vectơ gia tốc là hướng tâm và cĩ độ lớn phụ thuộc vào tốc độ dài và bán kính quỹ đạo, biết chứng minh:
2 2 ht ht v a ; a r r = = ω .
- Hiểu được, chuyển động cĩ tính tương đối, các đại lượng động học như quỹ đạo, vận tốc cĩ tính tương đối.
- Hiểu được các khái niệm vận tốc tuyệt đối, vận tốc tương đối, vận tốc kéo theo và cơng thức cộng vận tốc. Áp dụng để giải các bài tốn đơn giản.
- Hiểu và áp dụng thành thạo quy tắc cộng vectơ và phân tích vectơ thành hai thành phần khơng vuơng gĩc.
2.1.2 Kỹ năng
Theo nội dung của chương, ta cĩ điều kiện để rèn luyện cho học sinh một số kỹ năng chính sau đây:
- Kỹ năng giải thích hiện tượng vật lý. - Kỹ năng giải bài tập vật lý.
- Kỹ năng thực hành vật lý.
- Kỹ năng vẽ đồ thị và xử lý đồ thị. - Kỹ năng tự học của học sinh.
- Kỹ năng tự kiểm tra và đánh giá kết quả học tập của học sinh.
2.1.3 Thái độ
- Tác phong làm việc khoa học, cĩ ý thức tự học.
- Sự hứng thú học tập mơn Vật lí, lịng yêu thích khoa học, tự tin phát biểu ý kiến xây dựng bài.
- Nhiệt tình, sơi nổi trong quá trình học tập.
- Tập trung, nghiêm túc và đưa ra ý kiến cá nhân, nhận xét, kết luận. - Hứng thú, yêu thích mơn học .
2.2 Phân tích cấu trúc, nội dung dạy học chương2.2.1 Cấu trúc chương “Động học chất điểm” 2.2.1 Cấu trúc chương “Động học chất điểm”
Cấu trúc lơgic phần “Động học chất điểm” lớp 10 ban cơ bản theo sơ đồ sau: CÁC CHUYỂN ĐỘNG CƠ HỌC CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU
CHUYỂN ĐỘNG TRỊN ĐỀU CHUYỂN ĐỘNG RƠI TỰ DO HỆ QUY CHIẾU CHẤT ĐIỂM
2.2.2 Nội dung của chương
Nội dung cơ bản của phần động học chất điểm là khảo sát và nghiên cứu các dạng chuyển động cơ học, như chuyển động thẳng và chuyển động trịn được rút ra từ những quan sát thực nghiệm và tư duy khái quát, mà chưa xét đến nguyên nhân làm biến đổi chuyển động, đây chính là cơ sở cho việc nghiên cứu cơ học. Để tiếp thu và nắm rõ các dạng chuyển động cơ học, HS phải cĩ được khái niệm về hệ quy chiếu và khái niệm chất điểm, từ đĩ xây dựng các khái niệm các đại lượng đặc trưng cho chuyển động như: đường đi, độ dời, tốc độ, vận tốc, gia tốc đối với các loại chuyển động: chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, chuyển động rơi tự do, chuyển động trịn đều.
Hiểu rõ các điều kiện và đặc điểm của chuyển động cơ học. Xây dựng khái niệm hệ quy chiếu, phương trình mơ tả, biểu diễn chuyển động của vật, đồ thị mơ tả mối liên hệ giữa các đại lượng như toạ độ với thời gian, vận tốc với thời gian, gia tốc và vận tốc, gia tốc và thời gian. Tính tương đối của chuyển động, cơng thức cộng vận tốc. Ngồi ra, cịn đưa thêm vào bài học tính sai số trong thí nghiệm thực hành và bài thực hành đo gia tốc rơi tự do.
Vận dụng các kiến thức về chuyển động để giải thích một số hiện tượng Vật lý thường gặp, giải quyết những bài tốn Vật lý đơn giản.
2.3 Biên soạn tiến trình dạy học một số bài học cụ thể
2.3.1 THIẾT KẾ GIÁO ÁN BÀI CHUYỂN ĐỘNG CƠ (CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10 BAN CƠ BẢN) TRÌNH VẬT LÝ 10 BAN CƠ BẢN)
A.CÁC QUAN NIỆM SAI LỆCH VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC
Khi học bài này, học sinh thường cĩ các quan niệm sai lệch như sau:
Quan niệm 1: Chất điểm thì phải cĩ kích thước rất nhỏ a. Cách phát hiện
Giáo viên hỏi học sinh: một vật như thế nào được gọi là chất điểm? Học sinh thường quan niệm rằng, chất điểm là vật cĩ kích thước rất nhỏ.
Giáo viên hỏi tiếp: nhỏ bằng bao nhiêu thì mới gọi là chất điểm?
b. Biện pháp khắc phục
Giáo viên đưa ra một số hệ vật như: Trái đất chuyển động trong hệ mặt trời thì Trái đất cĩ được coi là chất điểm khơng? Nếu cĩ thì kích thước Trái đất cĩ phải là nhỏ khơng? Sau đĩ giáo viên phải nĩi cho học sinh nắm vấn đề, khơng phải là kích thước rất nhỏ mà là nhỏ cĩ thể bỏ qua so với quãng đường mà nĩ chuyển động. Tiếp tục, giáo viên cho một số ví dụ về chất điểm để học sinh nắm được khái niệm.
Quan niệm 2: Về chuyển động và đứng yên
* Quan niệm sai lầm: Chỉ cĩ xe ơ tơ đang chạy trên đường là chuyển động cịn xe ơtơ đậu trong bến xe là đứng yên.
* Quan niệm vật lí: Chuyển động của một vật là sự thay đổi vị trí của vật đĩ
so với vật khác được chọn làm mốc.
* Nguyên nhân: Do kinh nghiệm sống thực tế, thuật ngữ chuyển động trong
thực tế khác với định nghĩa trong vật lí.
* Cách khắc phục: Dùng mơ phỏng trực quan bằng cách dùng hai chiếc ơ tơ
điểm khác biệt giữa cách hiểu “chuyển động thơng thường” với định nghĩa chuyển động trong cơ học.
Cần chú ý sử dụng các câu hỏi như: – Vật chuyển động so với vật mốc nào?
– Vị trí của nĩ so với vật mốc đĩ cĩ thay đổi khơng?
– Cần xốy sâu vào suy nghĩ thơng thường: Ơtơ chuyển động thì bánh xe phải quay.
– Dẫn dắt học sinh đến cách hiểu cao hơn: Chuyển động và đứng yên cĩ tính tương đối.
Quan niệm 3: về thời điểm và thời gian a. Cách phát hiện
GV cĩ thể gợi ý bằng các câu hỏi: Từ TP HCM, một xe ơ tơ khởi hành lúc 8 giờ đi Vũng Tàu mất 3,5 giờ. Vậy đâu là thời điểm, đâu là thời gian?
Quan niệm sai lầm: thời điểm cũng chính là thời gian. b. Biện pháp khắc phục
Thời điểm: chỉ giờ tại 1 điểm nào đĩ (8 giờ)
Thời gian: cho biết một cơng việc hồn thành trong bao lâu (3,5 giờ). (Nếu gốc thời gian trùng với thời điểm ban đầu thì thời gian trùng với thời điểm lúc sau).
B. GIÁO ÁN BÀI: CHUYỂN ĐỘNG CƠ I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức
- Trình bày khái niệm: chuyển động, quỹ đạo của chuyển động. - Hiểu được các khái niệm: chất điểm, vật làm mốc, thời gian. - Phân biệt được hệ tọa độ và hệ quy chiếu.
- Phân biệt được thời điểm và thời gian.
2. Kỹ năng
- Trình bày được cách xác định vị trí của chất điểm trên đường cong và trên một mặt phẳng.
- Giải được bài tốn đổi mốc thời gian.
3. Thái độ
- Tác phong làm việc khoa học, cĩ ý thức tự học.
- Sự hứng thú học tập mơn Vật lí, lịng yêu thích khoa học, tự tin phát biểu ý kiến xây dựng bài.
II. PHƯƠNG PHÁP
Phối hợp các phương pháp dạy học.
III. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên
- Biết được ở lớp 8, học sinh đã được học những gì.
- Chuẩn bị một số ví dụ thực tế về xác định vị trí của một vật, một điểm để học sinh thảo luận.
2. Học sinh
- Ơn lại kiến thức về chuyển động đã học ở lớp 8.
IV. HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC
Bài 6. CHUYỂN ĐỘNG CƠ
Hoạt động 1(15 phút): Ổn định lớp, giới thiệu chương trình. Ơn tập kiến thức về chuyển động cơ
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
-Đặt câu hỏi giúp học sinh ơn lại kiến thức về chuyển động cơ học.
• Làm bộc lộ QN sai lệch của HS
- Gợi ý cách nhận biết một vật chuyển động bằng cách nêu ví dụ: Trong bến cĩ hai xe A và B. Xe A chuyển động rời khỏi bến , xe B vẫn đậu trong bến. Vậy xe nào chuyển động?
* Quan niệm vật lí: Chuyển động của một
vật là sự thay đổi vị trí của vật đĩ so với
- Nhắc lại kiến thức cũ về chuyển động cơ học, vật làm mốc.
Đa số HS đưa ra quan niệm: chỉ cĩ xe A chuyển động .
vật khác được chọn làm mốc.
– Vật chuyển động so với vật mốc nào? – Vị trí của nĩ so với vật mốc đĩ cĩ thay đổi khơng?
Sau khi học sinh được GV gợi ý thì HS dễ dàng nhận ra rằng xe A chuyển động so với xe B, xe B cũng chuyển động so với xe A.
Hoạt động 2(10 phút): Ghi nhận các khái niệm: chất điểm, quỹ đạo
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Giáo viên hỏi: một vật như thế nào được gọi là chất điểm?
- Giáo viên hỏi: vật nhỏ bằng bao nhiêu thì mới gọi là chất điểm?
- Trái đất chuyển động trong hệ mặt trời thì Trái đất cĩ được coi là chất điểm khơng ?
Nếu cĩ thì kích thước Trái đất cĩ phải là nhỏ khơng?
=>Sau đĩ giáo viên phải nĩi cho học sinh nắm vấn đề, khơng phải là kích thước rất nhỏ mà là nhỏ cĩ thể bỏ qua so với quãng đường mà nĩ chuyển động.
- giáo viên yêu cầu HS cho một số ví dụ khác về chất điểm .
Học sinh thường quan niệm rằng: chất điểm là vật cĩ kích thước rất nhỏ.
HS quan niệm:
+Trái Đất khơng phải là chất điểm vì kích thước của nĩ rất lớn.
+Trái Đất là chất điểm vì kích thước của nĩ rất bé so với chiều dài đường đi.
-HS ghi nhớ
-HS tìm các ví dụ trong thực tế. -HS: ghi nhận các khái niệm -HS tìm ví dụ
- Nêu khái niệm quỹ đạo.
-Yêu cầu HS lấy ví dụ về các chuyển động cĩ dạng quỹ đạo khác nhau trong thực tế.
Hoạt động 3 (15 phút): Tìm hiểu cách khảo sát một chuyển động Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- GV: Yêu cầu chỉ ra vật mốc trong hình
1.1 ( trang 9 SGK)
- GV nêu và phân tích cách xác định vị trí của vật trên quỹ đạo và trong khơng gian bằng vật mốc và hệ tọa độ.
- Yêu cầu HS trả lời câu C2, C3
-Thời điểm là gì? Thời gian là gì?
GV cĩ thể gợi ý bằng các câu hỏi: Một xe ơ
tơ khởi hành lúc 8 giờ đi Vũng Tàu mất 3,5 giờ. Vậy đâu là thời điểm, đâu là thời gian?
- GV : thời điểm chỉ giờ tại 1 điểm nào đĩ. Thời gian: cho biết một cơng việc hồn thành trong bao lâu. (Nếu gốc thời gian trùng với thời điểm ban đầu thì thời gian trùng với thời điểm lúc sau)
- HS: Quan sát hình 1.1 và chỉ
ra vật mốc
- HS: Ghi nhận cách xác định
vị trí của vật.
- Các nhĩm thảo luận, trả lời các câu hỏi C2,C3
-HS: thời điểm và thời gian giống nhau là 8 giờ và 3,5 giờ
- HS rút ra thời điểm là 8 giờ, thời gian là 3,5 giờ.
Hoạt động 4 (5 phút): Giao nhiệm vụ về nhà
- GV nêu câu hỏi và bài tập về nhà.
- GV yêu cầu chuẩn bị bài sau. - Ghi nhận.
IV. Rút kinh nghiệm
...
2.3.2 THIẾT KẾ GIÁO ÁN BÀI CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU (CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10 ban cơ bản ) ĐỀU (CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10 ban cơ bản )
A.CÁC QUAN NIỆM SAI LỆCH VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC
Trước và trong khi học bài này, học sinh thường cĩ các quan niệm sai lệch như sau:
Khi học bài “Chuyển động thẳng biến đổi đều”, để đơn giản chúng ta chọn chiều dương là chiều chuyển động, lúc đĩ nếu a > 0 thì chuyển động là nhanh dần đều cịn a < 0 thì chuyển động là chậm dần đều. Nếu GV khơng lưu ý và nhấn mạnh rằng kết luận trên chỉ đúng khi chọn chiều dương là chiều chuyển động thì HS sẽ quan niệm kết luận đĩ đúng cho cả khi chúng ta chọn chiều dương ngược với chiều chuyển động.
Quan niệm 1: Trong chuyển động thẳng nhanh dần đều, gia tốc luơn dương, cịn trong chuyển động thẳng chậm dần đều, gia tốc luơn âm.
- Cách phát hiện:
- GV nêu câu hỏi: Gia tốc cĩ thể dương, cĩ thể âm. Vậy trong trường hợp nào thì gia tốc dương, trong trường hợp nào thì gia tốc âm?
- Đa số HS quan niệm: trong chuyển động thẳng nhanh dần đều thì gia tốc
dương cịn trong chuyển động thẳng chậm dần đều thì gia tốc âm.
Biện pháp khắc phục:
- GV đưa ra ví dụ: Hai điểm A và B cách nhau 130 m. Xe thứ nhất chuyển