Cách 1 Khung lưới trên mặt phẳng tọa độ Cách 2 Đơn vị trên hai trục tọa độ
Cách 3 Điểm đã biết tọa độ chính xác Cách 4 Hệ số góc của đồ thị
Cách 5 Điểm kết thúc của đồ thị Cách 6 Điểm cực trị của đồ thị Cách 7 Điểm thực nghiệm
Cách 8 Điểm cắt nhau, điểm cùng hoành độ khác tung độ, điểm khác hoành độ cùng tung độ của hai hoặc nhiều hơn hai đồ thị
1.3. Thực trạng hoạt động hướng dẫn giải, giải và hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị ở trường THPT đồ thị ở trường THPT
Để tìm hiểu thực trạng hoạt động hướng dẫn giải, giải và hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị ở trường THPT hiện nay, tiến hành phát phiếu khảo sát 15 giáo viên giảng dạy vật lý và 56 học sinh thuộc các lớp khác nhau học tại trường THPT Chuyên Lê Hồng Phong, quận 5, TPHCM.
Nội dung và kết quả phiếu khảo sát của giáo viên và học sinh được trình bày ở phần phụ lục.
1.3.1. Thực trạng
* Việc hướng dẫn giải, giải và hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị của giáo viên
Trong tiết bài tập, đa số giáo viên dành nhiều thời gian để hướng dẫn học sinh giải các bài tập vật lý dạng định tính và định lượng (65,22% giáo viên), trong khi đó chỉ có 15,22% giáo viên hướng dẫn học sinh giải các bài tập vật lý dạng thí nghiệm và 19,56% giáo viên hướng dẫn học sinh giải các bài tập vật lý dạng đồ thị. Khi giáo viên được hỏi là trong các đề kiểm tra trong lớp (đề kiểm tra 15 phút hoặc 1 tiết), thầy (cô) thường xuyên cho các bài tập vật lý dạng nào, thì kết quả là 40,54% giáo viên cho các bài tập vật lý dạng định lượng, 32,43% giáo viên cho các bài tập vật lý dạng định tính, 8,11% giáo viên cho các bài tập vật lý dạng thí nghiệm và 18,92% giáo viên cho các bài tập vật lý dạng đồ thị. Quan sát kĩ hơn, tôi nhận ra, những giáo viên có hoạt động hướng dẫn và cho đề kiểm tra trong lớp bài tập vật lý dạng đồ thị chủ yếu là những giáo viên dạy những lớp chuyên. Điều này cho thấy, việc hướng dẫn học sinh giải các bài tập vật lý dạng đồ thị vẫn có nhưng ít được chú trọng so với các dạng bài tập vật lý dạng khác, trong các đề kiểm tra trong lớp giáo viên cũng ít cho các bài tập vật lý dạng đồ thị, trừ một số lớp chuyên cần giải bài tập nhiều thì một số ít giáo viên có quan tâm đến bài tập dạng này.
Phần lớn giáo viên hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý dạng đồ thị khi kiến thức vật lý có đại lượng vật lý biến đổi theo thời gian và kiến thức vật lý có liên quan trực tiếp đến thực nghiệm (81,48% giáo viên). Kết hợp với việc tìm hiểu các bài tập vật lý dạng đồ thị trong các đề thi quan trọng như THPTQG, học sinh giỏi,… có thể
kết luận rằng đa số giáo viên vẫn có quan niệm sai lầm về phạm vi kiến thức vật lý cho các bài tập vật lý dạng đồ thị, bất kì kiến thức vật lý nào cũng có thể liên quan đến bài tập vật lý dạng đồ thị nếu kiến thức vật lý đó có biểu thức vật lý thể hiện mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lý.
Khi được hỏi về quy trình giải bài tập vật lý dạng đồ thị thì có 66,67% giáo viên có quy trình giải và từ đó hướng dẫn cho học sinh, có 33,33% giáo viên chưa có quy trình giải nhưng cũng có thể giải được các bài tập vật lý dạng đồ thị và từ đó hướng dẫn cho học sinh khi, 80% giáo viên cũng cho rằng để giải được bài tập vật lý dạng đồ thị thì cần tuân theo các bước tổng quát là “đọc đề, tóm tắt các dữ kiện, đổi đơn vị trên hai trục tọa độ, viết được biểu thức vật lý mô tả đúng hình dạng đồ thị, tìm các điểm đặc biệt trên đồ thị, lập các phương trình từ các điểm đặc biệt, giải các phương trình để cho ra kết quả và biện luận kết quả”. Khi được hỏi về các lỗi sai mà học sinh thường mắc phải khi giải bài tập vật lý dạng đồ thị thì có 15,79% giáo viên cho rằng “quên chú ý đến đơn vị trên hai trục tọa độ”, 34,21% giáo viên cho rằng “không viết được biểu thức vật lý ứng với dạng đồ thị”, 13,16% giáo viên cho rằng “không biết đồ thị mô tả hiện tượng vật lý như thế nào” và 36,84% giáo viên cho rằng “không biết cách lấy dữ kiện từ đồ thị”. Điều này cho thấy, mặc dù đa số giáo viên ít chú trọng các bài tập vật lý dạng đồ thị so với các bài tập vật lý dạng khác nhưng về quy trình giải thì đa số giáo viên đã có, và có thể hướng dẫn được cho học sinh của mình khi cần thiết.
Có 95,24% giáo viên cho rằng việc giải bài tập vật lý dạng đồ thị là quan trọng vì môn vật lý là môn khoa học thực nghiệm và đồ thị giúp mô tả hiện tượng vật lý rõ ràng, trực quan, có 66,67% giáo viên cho rằng học sinh cảm thấy hứng thú trong việc giải bài tập vật lý dạng đồ thị và đa số giáo viên cũng khẳng định rằng bài tập vật lý dạng đồ thị đang càng ngày xuất hiện nhiều hơn trong các đề thi học kì, học sinh giỏi và THPTQG. Điều này cho thấy giáo viên nhận thức rõ tầm quan trọng của bài tập vật lý dạng đồ thị trong quá trình dạy và học.
Khi được hỏi về các bài tập vật lý dạng đồ thị mà thầy (cô) đang có thì có 46,67% giáo viên trả lời các bài tập rất đa dạng và phong phú, trải đều từ lớp 10 đến
lớp 12, còn 53,33% còn lại thì chỉ có nhiều bài tập vật lý dạng đồ thị ở một số chủ đề quan trọng như dao động điều hòa, dòng điện xoay chiều,… thậm chí là không có nhiều, chỉ rãi rác ở một số chủ đề kiến thức vật lý.
* Việc giải và hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị của học sinh
Khi được hỏi trong tiết bài tập, thầy (cô) dành thời gian để hướng dẫn em giải bài tập vật lý dạng nào, thì có 52,97% học sinh trả lời là bài tập vật lý dạng định lượng, 32,53% học sinh trả lời là bài tập vật lý dạng định tính, 12,05% học sinh trả lời là bài tập vật lý dạng thí nghiệm và chỉ có 2,45% học sinh trả lời là bài tập vật lý dạng đồ thị, có 2,17% học sinh thường xuyên, 17,39% học sinh thỉnh thoảng tìm thêm các bài tập vật lý dạng đồ thị để tự rèn luyện thêm tại nhà và có đến 80,44% học sinh hiếm khi hoặc chưa bao giờ tìm thêm các bài tập vật lý dạng đồ thị để tự rèn luyện thêm tại nhà. Điều này càng khẳng định giáo viên ít chú trọng các bài tập vật lý dạng đồ thị nên học sinh không có động lực để tự tìm kiếm thêm bài tập vật lý dạng đồ thị. Khi được hỏi về hoạt động hướng dẫn giải bài tập vật lý dạng đồ thị của thầy (cô) thì có đến 81,64% học sinh trả lời thầy (cô) cho học sinh tự giải và sau một thời gian thầy (cô) tiến hành sửa lên bảng, chỉ có 18,36% học sinh trả lời thầy (cô) thông báo phương pháp giải cụ thể, nhấn mạnh một số đặc điểm khác biệt giữa bài tập vật lý dạng đồ thị và dạng khác, điều này dẫn đến chỉ có 7,14% học sinh là đã có phương pháp giải bài tập vật lý dạng đồ thị, còn 92,86% học sinh là vẫn còn gặp khó khăn trong quá trình giải bài tập vật lý dạng đồ thị, học sinh giải bài tập vật lý dạng đồ thị theo kiểu “mò mẫm”. Trong khi đó có đến 66,67% giáo viên đã có quy trình giải bài tập vật lý dạng đồ thị và hầu hết giáo viên đều có thể giải được các bài tập vật lý dạng đồ thị. Điều này cho thấy quy trình giải của giáo viên có thể chưa chuẩn hoặc giáo viên chưa làm nổi bật được các điểm khác biệt giữa bài tập vật lý dạng đồ thị và dạng khác để giúp học sinh cảm thấy dễ dàng hơn trong quá trình giải bài tập vật lý dạng đồ thị.
Đa số học sinh đều cảm thấy hứng thú khi giải các bài tập vật lý dạng đồ thị với những lí do khác nhau như giúp giảm nhàm chán khi giải các bài tập vật lý tính toán thông thường, bài tập vật lý dạng đồ thị ngày càng xuất hiện nhiều hơn trong các đề
thi quan trọng như THPTQG, học kì hoặc học sinh giỏi, bài tập vật lý dạng đồ thị mô tả hiện tượng một cách trực quan. Điều này cho thấy học sinh nhận thức rõ tầm quan trọng của các bài tập vật lý dạng đồ thị.
Khi được hỏi các em có mong muốn cung cấp một hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị đầy đủ thì có đến 80,36% học sinh muốn, 10,71% học sinh rất muốn và 8,93% học sinh cho rằng không cần thiết. Có 51,47% học sinh mong muốn rằng thầy (cô) của các em dành nhiều thời gian hơn để hướng dẫn các em giải bài tập vật lý dạng đồ thị nhằm đáp ứng được các đề thi quan trọng, đặc biệt là đề thi THPTQG.
1.3.2. Một số thuận lợi và khó khăn
Kết quả khảo sát cho thấy một số thuận lợi và khó khăn trong hoạt động giải, hướng dẫn giải và hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị.
* Thuận lợi
Hầu hết giáo viên và học sinh nhận thức rõ tầm quan trọng của các bài tập vật lý dạng đồ thị với những lí do khác nhau trong quá trình dạy và học bộ môn vật lý, điều này còn được khẳng định hơn khi trong các đề thi quan trọng ngày càng xuất hiện nhiều.
Hầu hết học sinh đều mong muốn được cung cấp một hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị đầy đủ, trải dài từ lớp 10 đến lớp 12 để các em có thể luyện tập.
Hầu hết học sinh hứng thú khi giải các bài tập vật lý dạng đồ thị với những lí do khác nhau và có nhiều học sinh mong muốn thầy (cô) dành nhiều thời gian hơn để hướng dẫn các em giải bài tập vật lý dạng đồ thị.
* Khó khăn
Hầu hết giáo viên ít chú trọng các bài tập vật lý dạng đồ thị so với dạng khác, điều này được thể hiện khi việc hướng dẫn học sinh giải các bài tập vật lý dạng đồ thị chưa được đầu tư nhiều, trong các đề kiểm tra trong lớp ít có bài tập vật lý dạng đồ thị.
Hầu hết giáo viên đều có quy trình giải bài tập vật lý dạng đồ thị riêng và có thể giải được các bài tập vật lý dạng đồ thị nhưng quy trình vẫn chưa được thống nhất,
chưa chuẩn, còn mang tính tự phát, dẫn đến không hình thành được quy trình giải bài tập vật lý dạng đồ thị rõ ràng cho học sinh.
Còn nhiều giáo viên vẫn chưa có nhiều bài tập vật lý dạng đồ thị, bài tập vật lý dạng đồ thị mà giáo viên đang có chủ yếu tập trung ở một số chủ đề vật lý như dao động điều hòa, điện xoay chiều,… .
1.3.3. Phương hướng khắc phục
Để khắc phục được một số khó khăn trên, việc nghiên cứu quy trình giải và quy trình hướng dẫn giải bài tập vật lý dạng đồ thị có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao khả năng giải bài tập vật lý dạng đồ thị cho giáo viên và học sinh. Bên cạnh đó việc biên soạn được hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị, trải dài từ lớp 10 đến lớp 12 được phân loại theo từng chủ đề có ý nghĩa quan trọng trong việc giúp giáo viên và học sinh có nguồn bài tập vật lý dạng đồ thị để giảng dạy và rèn luyện.
CHƯƠNG 2: BIÊN SOẠN HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÝ DẠNG ĐỒ THỊ VÀ QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP VẬT
LÝ DẠNG ĐỒ THỊ 2.1. Biên soạn hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị
2.1.1. Tiêu chí biên soạn hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị
Việc biên soạn hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị tuân theo một số tiêu chí sau:
* Đảm bảo tuân theo các cơ sở, dấu hiệu nhận biết bài tập vật lý dạng đồ thị dạng ngược
Vì tính cấp thiết của đề tài, khóa luận chỉ biên soạn hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị dạng ngược.
Hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị được biên soạn dựa trên các cơ sở, dấu hiệu nhận biết bài tập vật lý dạng đồ thị dạng ngược, đó là: có đồ thị đi kèm trong đề bài, đồ thị đi kèm thỏa ba đặc điểm của đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lý, phần dẫn đề bài có thông báo rõ đồ thị đi kèm là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lý nào, phần dẫn đề bài có thể được cho thêm giả thuyết và có yêu cầu vẽ, dựng đồ thị, tính toán thông thường thông qua các dữ kiện, thông số được lấy từ đồ thị.
* Đảm bảo phân loại theo chủ đề bài tập vật lý dạng đồ thị
Hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị được biên soạn theo một số chủ đề theo trình tự các phần kiến thức có trong sách giáo khoa từ lớp 10 đến lớp 12. Chẳng hạn chủ đề bài tập vật lý dạng đồ thị năng lượng trong chuyển động rơi tự do của vật, bài tập vật lý dạng đồ thị chương “khúc xạ ánh sáng”, bài tập vật lý dạng đồ thị chương “dao động điều hòa”.
* Đảm bảo sắp xếp theo một trình tự trong các chủ đề bài tập vật lý dạng đồ thị
Các bài tập vật lý dạng đồ thị trong từng chủ đề bài tập vật lý dạng đồ thị được sắp xếp theo trình tự như bảng sau:
Bảng 2.1. Trình tự sắp xếp hệ thống bài tập trong chủ đề bài tập vật lý dạng đồ thị
1 Bài tập vật lý dạng đồ thị định tính
2 Bài tập vật lý dạng đồ thị có thể hiện dữ kiện, thông số: điểm đã biết tọa độ chính xác
3 Bài tập vật lý dạng đồ thị có thể hiện dữ kiện, thông số: hệ số góc của
đồ thị
4 Bài tập vật lý dạng đồ thị có thể hiện dữ kiện, thông số: điểm kết thúc của đồ thị
5 Bài tập vật lý dạng đồ thị có thể hiện dữ kiện, thông số: điểm cực trị của đồ thị
6 Bài tập vật lý dạng đồ thị có thể hiện dữ kiện, thông số: điểm thực nghiệm
7
Bài tập vật lý dạng đồ thị có thể hiện dữ kiện, thông số: điểm cắt nhau, điểm cùng hoành độ khác tung độ, điểm khác hoành độ cùng tung độ của hai hoặc nhiều hơn hai đồ thị.
Đảm bảo tính vừa sức
Hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị được biên soạn có các kiến thức toán lý, cách đọc, lấy dữ kiện, thông số từ đồ thị phù hợp với trình độ phổ thông của học sinh.
Đảm bảo học sinh được củng cố và ôn tập để khắc sâu kiến thức
Hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị giúp học sinh xác lập được các mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý. Mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý được học sinh xác lập thông qua các quá trình, giai đoạn diễn biến của hiện tượng vật lý cụ thể được thể hiện trên đồ thị, giúp học sinh hiểu rõ được bản chất của hiện tượng vật lý và từ đó có thể củng cố và ôn tập để khắc sâu kiến thức đã được học trong tiết lý thuyết.
2.1.2. Hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị
Chủ đề: Bài tập vật lý dạng đồ thị trong chuyển động thẳng đều, biến đổi đều của vật
* Định tính
Câu 1: Đồ thị bên biểu diễn mối quan hệ giữa tọa độ và thời
gian của một vật chuyển động thẳng. Phương trình chuyển động của vật có thể là
A. x = -2t2 + 3t + 2 (m,s). B. x = -3t2 – 3t + 3 (m,s).
C. x = t2 + 3t + 5 (m,s). D. x = 2t2 – 3t + 4 (m,s).
Câu 2: Đồ thị bên biểu diễn mối quan hệ giữa tọa độ và thời
gian của một vật chuyển động thẳng. Phương trình chuyển động