10. Cấu trúc luận văn
2.5. Soạn thảo tiến trình da ̣y ho ̣c mô ̣t số bài tập thí nghiê ̣m
Bài tập 3: Xác định trọng tâm của các vật trong các trường hợp: . Trường hợp 1: tấm phim X- Quang hình chữ nhật.
. Trường hợp 2: Vật mỏng, phẳng có hình chữ T
Tổ chức dạy học:
a) Mục tiêu của bài tập:
+ Kiến thức:
- HS phát biểu được đặc điểm của trong tâm vật rắn
- HS biết cách xác định trọng tâm của tấm phim X- quang và tấm bìa hình chữ T - HS nêu được ứng dụng của trọng tâm của vật rắn
+ Kỹ năng:
- Xác định được trọng tâm của của tấm phim X- quang và tấm bìa hình chữ T - Biết làm thế nào để có thể giữ được trọng tâm trong các hoạt động của mình. - Bố trí và tiến hành được thí nghiệm theo mô tả của bài tập.
- Biết mô tả hiện tượng. Vận dụng được quy tắc hợp lực song song cùng chiều vào giải thích cách xác định trọng tâm của tấm bìa có hình chữ T
+ Thái độ:
- Có thái độ làm việc khách quan, trung thực, tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác.
- Nhiệt tình, trách nhiệm trong công việc được giao và có tinh thần cố gắng, hợp tác khi làm việc nhóm.
- Có hứng thú, say mê trong việc thiết kế các phương án thí nghiệm và lựa chọn chính xác các dụng cụ thực hành.
+ Phát triển tư duy:
* TDST:
- Biết phát hiện vấn đề cần giải quyết - Biết đề xuất được các giải pháp - Biết đề xuất được phương án - Biết cách cải tiến phương án
- Thực hiện thành công phương án đã đưa ra - Biết vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn * TDPP:
- Biết đưa ra câu hỏi để đi đến lời giải của bài toán - Biết cách xác định được lời giải và đánh giá lời giải - Biết nhìn nhận lại quá trình thực hiện để tự đánh giá - Biết tự đánh giá ưu và nhược điểm của mỗi phương án - Biết tự đánh giá, hoàn chỉnh giải pháp
b) Chuẩn bị
- Giáo viên: chuẩn bị giá treo, dây treo, một số vật rắn phẳng, mỏng có dạng hình học và có dạng bất kì; phiếu học tập
- Học sinh:
+ Xem lại định nghĩa trọng tâm vật rắn, các khái niệm về giá và phương của lực + Các đồ vật để làm thí nghiệm đơn giản.
- Phiếu học tập: Bài tập 3 (Cho nhóm):
1) Trọng tâm của vật là gì? Hãy nêu các cách xác định trọng tâm? 2) Xác định trọng tâm của các vật trong các trường hợp:
- Trường hợp1 : Tấm phim X - Quang hình chữ nhật - Trường hợp2: Vật mỏng, phẳng có hình chữ T
c) Dự kiến sử dụng: Tiết ôn tập, tự chọn. Thời gian 45 phút
d) Dự kiến khó khăn: Không thiết kế thêm phương án
Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Hoạt động 1: Ôn tập kiến thức liên quan
- Cá nhân trả lời câu hỏi vào giấy của mình.
- Dự kiến trả lời:
+ Điểm giữa dây không dịch chuyển vì xuất hiện cặp lực cân bằng.
+ Vì xây tường sẽ được thẳng theo phương sợi dây.
Hoạt động 2: Giao nhiệm vụ cho học sinh
- Cá nhân suy nghĩ, thảo luận nhóm, thống nhất ý kiến và trả lời câu hỏi ra giấy
Dự kiến câu trả lời:
* Trọng tâm của vật là điểm đặt của trọng lực. * Cách xác định trọng tâm:
- Đối với những vật phẳng, mỏng, có dạng bất kì: dùng phương pháp thực nghiệm - Đối với những vật đồng tính có dạng hình học đối xứng thì phương pháp toán học cho thấy trọng tâm nằm ở tâm đối xứng của vật .
Ôn tập: yêu cầu cá nhân trả lời câu hỏi sau vào giấy:
Khi chơi kéo co nếu hai bên ngang sức nhau cùng kéo mạnh như nhau thì điểm giữa dây có dịch chuyển về phía đội nào không?Vì sao?
Tại sao khi xây tường, người ta lại dùng dây mảnh treo 1 vật nặng lên?
Đưa ra: Bài tập 3
- Yêu cầu hoạt động nhóm để: Trả lời câu hỏi:
1) Trọng tâm của vật là gì? Hãy nêu các cách xác định trọng tâm?
2) Xác định trọng tâm của các vật trong các trường hợp:
- Trường hợp1 : Tấm phim X-Quang hình chữ nhật.
- Trường hợp2: Vật mỏng, phẳng có hình chữ T
Gợi ý của GV: Cách xác định vị trí trọng tâm của tấm phim X-quang liên quan tới phương pháp vật lí nào? Để xác định vị trí trọng tâm của tấm phim X-quang ta cần lựa chọn những dụng cụ thí nghiệm nào? Và cho biết phương án thí nghiệm với các dụng cụ đã lựa chọn đó?
Hoạt động 3: Trình bày phương án
TH1: xác định vị trí trọng tâm của tấm phim X-Quang hình chữ nhật.
Dự kiến trả lời:
- Cách xác định trọng tâm tấm phim liên quan tới phương pháp thực nghiệm.
- Lựa chọn dụng cụ: dây nhẹ;thước; bút; kẹp giấy; giá đỡ.
- Có thể có nhóm không lựa chọn dụng cụ nào. - Cá nhân suy nghĩ đưa ra phương án của mình.Thảo luận nhóm, thống nhất phương án. - Các nhóm cử đại diện trình bày phương án thí nghiệm, cách bố trí và tiến hành thí nghiệm của nhóm mình. Các nhóm khác tham gia phản hồi và bổ sung ý kiến. - Trình bày phương án:
TH2: Xác định trọng tâm của tấm bìa có dạng hình chữ T
Dự kiến trả lời:
- Lựa chọn dụng cụ: dây nhẹ;thước; bút; kẹp giấy; giá đỡ
- Có thể có nhóm không lựa chọn dụng cụ - Cá nhân suy nghĩ đưa ra phương án của mình.Thảo luận, thống nhất phương án. - Các nhóm cử đại diện trình bày phương án thí nghiệm của nhóm mình. Các nhóm khác tham gia phản hồi và bổ sung ý kiến.
- GV: Yêu cầu làm việc cá nhân để đưa ra: phương án thí nghiệm.Thảo luận nhóm, thống nhất phương án.
- GV: Ghi phương án lên bảng nhưng chưa thống nhất phương án hợp lý.
- Phương án 1: Treo tấm phim X-quang - Phương án 2: Chỉ dùng thước và bút để xác định
- Phương án 3: Đặt tấm phim X- quang lên đầu ngón tay trỏ.
Gợi ý của GV: Để xác định vị trí trọng tâm của tấm bìa hình chữ T ta cần lựa chọn những dụng cụ thí nghiệm nào? Và cho biết phương án thí nghiệm với các dụng cụ đã lựa chọn đó?
- Dự kiến trình bày phương án:
Hoạt động 4: Tổng kết phương án
- Lắng nghe, ghi chép
Hoạt động 5: Tiến hành thí nghiệm * Dự kiến: tiến hành tìm kiếm các dụng cụ thí nghiệm, bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu thập, xử lý kết quả và chuẩn bị bài báo cáo:
Trường hợp 1:
* Phương án 1: Dùng thêm dụng cụ: sợi dây; bút; thước; kẹp giấy
+ Dùng kẹp giấy kẹp tấm phim ở một góc tấm phim.
+ Buộc một đầu sợi dây vào kẹp sắt đầu còn lại cố định vào tường sao cho tấm phim cân bằng
- GV: Yêu cầu làm việc cá nhân để đưa ra: phương án thí nghiệm.Thảo luận nhóm, thống nhất phương án. - GV: ghi phương án lên bảng nhưng chưa thống nhất phương án hợp lý. - Phương án 1: Treo tấm bìa hình chữ T - Phương án 2: Đặt tấm bìa hình chữ T lên ngón tay trỏ
- Phương án 3: Dùng thước; bút và áp dụng quy tắc hợp lực song song cùng chiều - GV tổng kết các phương án thí nghiệm của mỗi nhóm HS.
- GV không phân tích đánh giá các phương án thí nghiệm đó về tính khả thi, tính chính xác, tính khoa học, những khó khăn hay thuận lợi khi thực hiện các phương án đó. GV đưa ra tính tích cực hoạt động của mỗi nhóm và của một số cá nhân tích cực.
- GV yêu cầu các nhóm HS tự tìm các dụng cụ thí nghiệm dựa trên các thiết kế của mình (có thể bổ xung, chỉnh sửa), tiến hành thí nghiệm xác định trọng tâm của tấm phim X-quang và tấm bìa hình chữ T trong hai trường hợp trên.
+ Dùng thước đặt trùng với phương sợi dây sau đó lấy bút kẻ theo phương sợi dây
+ Tháo tấm phim ra khỏi kẹp sắt; và dùng kẹp sắt kẹp tấm phim ở một một điểm bất kì trên cạnh tấm phim.
+ Dùng thước đặt trùng với phương sợi dây sau đó lấy bút kẻ theo phương sợi dây.
+ Giao của hai đường vẽ được ta được trọng tâm của tấm phim X-quang.
* Phương án 2: Đặt tấm phim trên mặt phẳng nằm ngang; dùng thước kẻ hai đường chéo ta được trọng tâm của tấm phim
* Phương án 3: Đặt tấm phim trên đầu ngón tay trỏ và giữ cho tấm phim cân bằng; sau đó lấy bút đánh dấu điểm trọng tâm
Trường hợp 2:
* Phương án 1: Dùng thêm dụng cụ : sợi dây; bút; thước; kẹp giấy
+ Dùng kẹp sắt kẹp tấm bìa hình chữ T ở một góc bên trái
+ Buộc một đầu sợi dây vào kẹp sắt đầu còn lại cố định vào tường sao cho tấm bìa cân bằng
+ Dùng thước đặt trùng với phương sợi dây sau đó lấy bút kẻ theo phương sợi dây
+ Tháo tấm bìa ra khỏi kẹp sắt; và dùng kẹp sắt kẹp tấm bìa ở một góc bên phải
+ Dùng thước đặt trùng với phương sợi dây sau đó lấy bút kẻ theo phương sợi dây.
+ Giao của hai đường vẽ được ta được trọng tâm của tấm bìa.
- GV theo dõi, giám sát quá trình làm việc của HS.
- GV chỉ đôn đốc quá trình làm việc của HS mà không chỉ ra sai lầm hay gợi ý phương án giải quyết các vấn đề HS gặp phải khi làm thí nghiệm.
*Phương án 2: Đặt tấm bìa chữ T trên ngón tay trỏ và giữ cho tấm bìa cân bằng; sau đó lấy bút đánh dấu trọng tâm tấm bìa. *Phương án 3:
+Dùng thước, bút chia tấm bìa chữ T ra thành hai phần ABCD và EFGH, mỗi phần có dạng hình chữ nhật (S1) và (S2)
+ Dùng thước đặt lên đường chéo AC của hình chữ nhật (S1) và lấy bút kẻ đường chéo đó
+ Dùng thước đặt lên đường chéo BD của hình chữ nhật (S1) và lấy bút kẻ đường chéo đó
+ Giao của hai đường chéo là trọng tâm O1 của hình chữ nhật (S1)
+ Dùng thước đặt lên đường chéo EG của hình chữ nhật (S2) và lấy bút kẻ đường chéo đó
+ Dùng thước đặt lên đường chéo FH của hình chữ nhật (S2) và lấy bút kẻ đường chéo đó
+ Giao của hai đường chéo là trọng tâm O2 của hình chữ nhật (S2)
+ Dùng thước đo các cạnh của hình chữ T: AB = 30cm; BC = 10cm; EH = 50cm; HG = 10cm
Thường xuyên nhắc nhở HS thời hạn phải trình bày báo cáo (nên gợi ý các nhóm HS đưa ra lịch làm việc, phân công lao động rõ ràng của các thành viên trong nhóm). O1 A D G H B E F C O2
+ Xoay ngang tấm bìa hình chữ T: Gọi trọng tâm của bản là O, là điểm đặt của hợp các trọng lực P1
, P2
của hai phần hình chữ nhật.
Theo quy tắc hợp lực song song cùng chiều: 1 2 1 2 2 1 m m P P OO OO
Bản đồng chất, khối lượng tỉ lệ với diện tích: 3 5 10 . 30 10 . 50 1 2 1 2 S S m m Ngoài ra: cm OO OO 30 2 60 2 1
Từ các phương trình trên, ta suy ra: OO1= 18,75cm; OO2 = 11,25cm
Vậy trọng tâm O của bản nằm trên trục đối xứng của bản, cách đáy:
11,25 + 25 = 36,25cm
Hoạt động 6: Trình bày, báo cáo kết quả.
- HS lắng nghe, tham gia báo cáo kết quả thí nghiệm của nhóm mình và nhóm bạn
-Dự kiến thảo luận:
Trường hợp 1:
-Phương án 1:
+ Ưu điểm: cho kết quả chính xác phù hợp với thực nghiệm.
+ Nhược điểm: sử dụng nhiều dụng cụ tiến hành thí nghiệm
Câu hỏi: Vậy phương án 1 có được dùng
- Tổ chức cho HS báo cáo kết quả thí nghiệm, thảo luận.
O 1 P O2 2 P O1
rộng rãi không?
Trả lời: Phương án1 dùng để xác định trọng tâm đối với những vật phẳng, mỏng, có dạng bất kì
- Phương án 2:
+ Ưu điểm: nhanh; gọn
+Nhược điểm: áp dụng trong phạm vi hẹp
Câu hỏi: Phương án2 có được sử dụng đối với trường hợp vật phẳng, mỏng có dạng bất kì không? Vì sao?
Trả lời: Không thể. Vì chỉ dùng được đối với những vật mỏng và phẳng có dạng hình học. - Phương án3:
+ Ưu điểm: nên dùng để kiểm nghiệm lại phương án 1
+Nhược điểm: cho kết quả không được chính xác cho lắm.
Câu hỏi: Yếu tố nào cho biết điều này?
Trả lời: Vì diện tích tiếp xúc giữa đầu bút chì và vật lớn; mà trọng tâm vật có thể coi là một điểm trên vật
Trường hợp 2:
- Phương án 1:
+Ưu điểm: kết quả mang tính tương đối chính xác
+Nhược điểm: sử dụng với nhiều dụng cụ thí nghiệm
Câu hỏi: Giải thích vì sao phương án 1 cho kết quả có tính tương đối
Trả lời: Vì tấm bìa hình chữ T bị khuyết; nên trong quá trình kẻ theo phương sợi dây vẫn bị lệch do yếu tố chủ quan
- GV cùng với 02 em HS của 2 nhóm làm ban giám khảo, còn GV sẽ làm người điều hành buổi báo cáo của các nhóm.
- Các nhóm có thể trình bày bài báo cáo bằng tranh, ảnh, hình vẽ, vật thật, môn hình, thuyết trình (bằng Power Point)…. Mỗi nhóm được trình bày và thảo luận trong thời gian không quá 15 phút.
- Phương án 2:
+ Ưu điểm: nhanh; gọn
+ Nhược điểm: độ chính xác không cao. - Phương án 3:
+ Ưu điểm: cho kết quả chính xác cao và có thể kiểm nghiệm được quy tắc hợp lực song song, hạn chế được sự sai số trong quá trình làm thí nghiệm
Câu hỏi: Yếu tố nào cho biết điều này?
Trả lời: Có sự kết hợp giữa phương pháp hình học và sử dụng quy tắc hợp lực song song cùng chiều để tính toán; đồng thời hạn chế được sự sai số
Dựa trên bài báo cáo và sản phẩm/ kết quả của các nhóm ban giám khảo sẽ chấm điểm trên thang điểm 10 cho các nhóm.
Bài tập 4:
Nhà bạn Hoài An đang chuẩn bị xây bức tường bao quanh nhà. Bạn Hoài An và bố bạn ấy đang xếp gạch vào sân cho gọn. Bố bạn Hoài An liền nảy ra câu đố: Đố Hoài An, viên gạch mà con đang cầm nặng bao nhiêu kilogam? Điều kiện là không cần dùng cân. Hãy giúp bạn Hoài An thiết kế phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm để tìm câu trả lời trong các trường hợp:
- Trường hợp 1: Cho lực kế có giới hạn 20N
- Trường hợp 2: Cho lực kế có giới hạn 5N, tìm thêm các dụng cụ thích hợp khác
Kết luận chương 2
Trong chương này chúng tôi quan tâm đến các vấn đề sau:
- Mục tiêu dạy học của phần “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” vật lí lớp10. - Thực trạng dạy học bài tập vật lí phần “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” lớp 10 ở trường THPT.
- Chúng tôi cũng đã tiến hành soạn thảo được 10 bài tập thí nghiệm. Mỗi bài tập đều trình bày: mục tiêu bài tập, dự kiến sử dụng, các phương án dự kiến, lời giải tóm tắt, dự kiến những khó khăn của học sinh, định hướng tư duy và hướng phát triển của bài tập. Đồng thời chúng tôi cũng đã soạn thảo được tiến trình dạy học của 2 bài tập thí nghiệm. Các tiến trình này đều được soạn thảo nhằm phát triển TDST và TDPP cho học sinh, và nó cũng được dùng làm kế hoạch bài dạy trong chương trình thực nghiệm.
Chương 3
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM