7. Cấu trúc của khóa luận:
2.3 Thiết kế hoạt động trải nghiệm
2.3.1 Hoạt động 1:
Nhận thấy được tầm quan trọng của nội dung “Hàm số bậc hai, đồ thị hàm số bậc hai”, nhận thấy được những ứng dụng thực tiễn của đồ thị hàm số bậc hai trong thực tiễn (xây dụng cầu, hình dáng các dòng phun nước, kính thiên văn, ...), nhận thấy nội dung này có liên quan đến thực tế và môn học khác là Vât lý, tôi lựa chọn nội dung “Tìm hiểu ứng dụng của parabol trong thực tế” để giúp HS vận dụng được kiến thức liên môn vào giải quyết các bài toán thực tế, khắc sâu hơn kiến thức về parabol và hàm số bậc hai.
Bước 1: Đặt tên cho hoạt động
Dựa trên những ý tưởng xây dựng hoạt động đã xác định ở trên là giúp HS tìm hiểu về những ứng dụng trong thực tế của parabol nên tôi đặt tên cho hoạt động là “Tìm hiểu ứng dụng của parabol trong thực tế”
Bước 2: Xác định mục tiêu cho hoạt động
Mục tiêu chính của hoạt động là tìm hiểu về các ứng dụng của parabol trong thực tế, khi đó HS sẽ được rèn luyện năng lực mô hình hóa toán học trong quá trình liên hệ hình dạng của parabol trong thực tế và giải quyết các bài toán thực tế liên quan đến hình dạng parabol.
Hiểu được các dạng hàm số bậc hai, các dạng đồ thị của hàm số bậc 2.
Hiểu được ứng dụng của gương cầu lỗi, gương cầu lõm trong cuộc sống và trong y học.
Biết được tác dụng của chảo ăng-ten.
Biết được cách thức vận hành, hoạt động của nhà máy nhiệt điện dùng năng lượng mặt trời.
Nhận biết được các đồ vật, công trình có hình dạng parabol trong thực tế.
Vận dụng được kiến thức về parabol để giải quyết một số giải quyết bài toán thực tế.
37
Bước 3: Xác định nội dung, hình thức của hoạt động.
+ Nội dung: Tìm hiểu về các ứng dụng trong thực tế của parabol
Tìm hiểu về các cây cầu nổi tiếng trên thế giới và trong nước có hình dạng là một parabol. Giải thích tại sao những cây cầu lớn thường được xây dựng có hình dạng là một parabol có bề lõm quay xuống?
Tìm hiểu về hình dáng của dòng phun nước ở các đài phun nước. Giải thích tại sao dòng nước khi phun ra lại có hình dáng như vậy?
Tìm hiểu về gương cầu lồi, gương cầu lõm và ứng dụng. Tìm hiểu về các nguyên lý hoạt động của các nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng mặt trời Parabolic. Nêu ra các ví dụ về các nhà máy nhiệt điện.
Tìm hiểu về ăng-ten chảo thu phát sóng vệ tinh? Liệt kê các loại ăng-ten trên thị trường, loại nào phổ biến. Tại sao truyền hình K+ lại dùng ăng-ten chảo để thu phát sóng?
+ Hình thức: Hoạt động nhóm Bước 4: Chuẩn bị hoạt động
+ Dự kiến những kiến thức liên quan: Hàm số bậc hai, tổng hiệu hai vecto, chuyển động ném xiên.
+ Triển khai hoạt động nhóm cho HS tại nhà + Dự kiến kết quả kỳ vọng
Bước 5: Lập kế hoạch
Dựa vào kiến thức HS đã được học, sau khi tiến hành giao nhiệm vụ cho HS tại nhà, tiết học của HS gồm:
+ Thuyết trình diễn ra trên lớp + Các nhóm nhận xét
38
Bước 6: Thiết kế hoạt động chi tiết
Tên hoạt động: Tìm hiểu ứng dụng của Parabol trong thực tế
Đối tượng: Học sinh lớp 10 Thời lượng: 2 tiết
1. Mục tiêu
+ Định hướng phát triển năng lực:
Rèn luyện năng lực mô hình hóa toán học trong quá trình liên hệ hình dạng của parabol trong thực tế và giải quyết các bài toán thực tế liên quan đến hình dạng parabol.
Rèn luyện năng lực giao tiếp toán học trong quá trình chuẩn bị, làm việc nhóm và thực hiện các nhiệm vụ.
+ Kiến thức:
Hiểu được các dạng hàm số bậc hai, các dạng đồ thị của hàm số bậc 2. Hiểu được các công thức trục đối xứng, tọa độ đỉnh của parabol.
Hiểu được ứng dụng của gương cầu lỗi, gương cầu lõm trong cuộc sống và trong y học.
Biết được tác dụng của chảo ăng-ten.
Biết được cách thức vận hành, hoạt động của nhà máy nhiệt điện dùng năng lượng mặt trời.
+ Kỹ năng:
Lập được bảng biến thiên và vẽ được đồ thị hàm số bậc hai. Xác định được parabol khi biết các yếu tố cho trước.
Nhận biết được các đồ vật, công trình có hình dạng parabol trong thực tế. Vận dụng được kiến thức về parabol để giải quyết một số bài toán thực tế. Giới thiệu về các nhà máy nhiệt điện dùng lăng lượng mặt trời.
Biết cách tìm kiếm, thu thập và xử lý thông tin từ nhiều nguồn khác nhau. Làm việc nhóm.
Viết báo cáo và thuyết trình sản phẩm.
39
+ Thái độ:
HS tích cực, chủ động chiếm lĩnh kiến thức dưới sự hướng dẫn của GV. Có tinh thần cởi mở, hợp tác, chia sẻ.
Năng động, sáng tạo.
Làm việc nghiêm túc, tự giác.
Có ý thức bảo vệ môi trường, hứng thú trong quá trình thực hiện và có niềm đam mê với môn Toán.
Liên hệ, tìm hiểu được nhiều ứng dụng thực tế liên quan đến parabol.
2. Nội dung và hình thức hoạt động.
+ Nội dung: Tìm hiểu về các ứng dụng thực tế của Parabol. + Hình thức: Hoạt động nhóm.
3. Chuẩn bị
a) Phương tiện hoạt động:
- Thiết bị: Máy chiếu, máy tính, giáo án, bảng phụ, tranh ảnh sưu tầm. - Địa điểm tổ chức hoạt động: Trong lớp học
b) Kiến thức:
Để giải quyết được vấn đề đặt ra và phục vụ cho quá trình tham gia hoạt động, HS cần chuẩn bị những kiến thức tổng hợp sau:
Môn học Bài liên quan Yêu cầu cần đạt
Toán học
Hàm số bậc hai
- Biết đọc đồ thị hàm số bậc hai. - Vẽ được đồ thị hàm số bậc hai.
- Từ đó gắn được parabol vào các mô hình thực tế và giải quyết một số bài toán liên quan.
Tổng hiệu hai vecto
Biết phân tích tổng hiệu hai vecto.
- Từ đó kết hợp với kiến thức vật lý để phân tích các lực tác động vào vật.
Vật lý 10 Lực hướng tâm Áp dụng vào bài toán liên quan đến xáy cầu, xác định áp lực lên cầu.
40 Bài toán về chuyển động
ném ngang
Xác định hình dạng, quỹ đạo chuyển động của vật.
Chuyển động ném xiên Xác định hình dạng, quỹ đạo chuyển động của vật.
4. Tiến hành hoạt động.
Hoạt động sẽ được tiến hành sau khi học sinh học xong bài hàm số bậc hai. Giáo viên chia lớp thành 4 nhóm.
+ Nhiệm vụ chung: Phân công nhóm trưởng, từ đó nhóm trưởng sẽ có trách nhiệm phân công công việc cho các bạn trong nhóm, đặc biệt là ghi lại tiến trình hoạt động của nhóm mình.
+ Giáo viên giao nhiệm vụ cho các nhóm chuẩn bị ở nhà, hướng dẫn học sinh thực hiện, hướng dẫn học sinh lập kế hoạch, hướng dẫn cách thức nghiên cứu và cách trình bày sản phẩm.
+ Nhiệm vụ cụ thể:
Nhóm thực hiện Nhiệm vụ
Cả lớp Tìm hiểu về nhà vật lý học Ác-si-mét và một số công trình nghiên cứu của ông
Nhóm 1
1. Tìm hiểu về các cây cầu nổi tiếng trên thế giới và trong nước có hình dạng là một parabol.
2. Giải thích tại sao những cây cầu lớn thường được xây dựng có hình dạng là một parabol có bề lõm quay xuống?
Nhóm 2
1. Tìm hiểu về hình dáng của dòng phun nước ở các đài phun nước. 2. Giải thích tại sao dòng nước khi phun ra lại có hình dáng như vậy?
Nhóm 3
1. Tìm hiểu về gương cầu lồi, gương cầu lõm và ứng dụng.
2. Tìm hiểu về các nguyên lý hoạt động của các nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng mặt trời Parabolic. Nêu ra các ví dụ về các nhà máy nhiệt điện.
41 Nhóm 4
1. Tìm hiểu về ăng-ten chảo thu phát sóng vệ tinh? Liệt kê các loại ăng-ten trên thị trường, loại nào phổ biến.
2. Tại sao truyền hình K+ lại dùng ăng-ten chảo để thu phát sóng? Bây giờ người dân chủ yếu sử dụng hình thức nào?
+ Trong 1 tiết, các hoạt động được tổ chức như sau:
Thời gian Hoạt động của GV Hoạt động của HS Sản phẩm Ghi chú
5 phút
Ổn định tổ chức Thử máy chiếu, chuẩn bị báo cáo kết quả hoạt động của nhóm. 20 - 25 phút Quan sát, lắng nghe HS. Tư vấn (nếu cần thiết). Mỗi nhóm cử đại diện lên báo cáo (10 phút), thảo luận, giải đáp thắc mắc của cả lớp. Powerpoint, thuyết trình, sản phẩm (tranh ảnh, mô hình). 15 - 20 phút Nêu ý kiến. Nhận xét về sản phẩm của các nhóm. Cho điểm HS lắng nghe, ghi chép, rút kinh nghiệm 5. Kết quả kỳ vọng
GV: Em hãy nêu những hiểu biết của mình về nhà vật lý Ác-si-mét và kể tên một số công trình nghiên cứu của ông?
Các nhóm HS lần lượt trình bày những tìm hiểu của nhóm mình.
Đáp án kỳ vọng: Acsimet (284 - 212 trước Công nguyên) là nhà giáo, nhà bác học
vĩ đại của Hy Lạp cổ đại, ông sinh tại thành phố Syracuse, một thành bang của Hy Lạp cổ đại. Cha của Acsimet là một nhà thiên văn và toán học nổi tiếng Phidias, đã đích thân giáo dục và hướng dẫn ông đi sâu vào hai bộ môn này. Năm 7 tuổi ông học khoa học tự
42
nhiên, triết học, văn học. Mười một tuổi ông đi du học Ai Cập, là học sinh của nhà toán học nổi tiếng Ơ-clit; rồi Tây Ban Nha và định cư vĩnh viễn tại thành phố Cyracuse, xứ Sicle. Được hoàng gia tài trợ về tài chính ông cống hiến hoàn toàn cho nghiên cứu khoa học.
Acsimet có nhiều đóng góp to lớn trong lĩnh vực Vật lý, Toán học và Thiên văn học.
Về Vật lý, ông là người đã sáng chế ra chiếc máy bơm dùng để tưới tiêu nước cho đồng ruộng Ai Cập, là người đầu tiên sử dụng hệ thống các đòn bẩy và ròng rọc để nâng các vật lên cao, là người đã tìm ra định luật về sức đẩy của nước.
Về Thiên văn học, ông đã nghiên cứu sự chuyển động của Mặt Trăng và các vì sao
Về Toán học, Acsimer đã giải bài toán và tính độ dài của đường cong, đường xoắn ốc, đặc biệt ông đã tính ra số Pi bằng cách đo hình có nhiều góc nội tiếp và ngoại tiếp.
Acsimet suốt cuộc đời say sưa học tập, nghiên cứu. Tương truyền rằng ông đã tìm ra định luật về sức đẩy của nước khi đang tắm. Ông đã sung sướng nhảy ra khỏi bồn tắm, chạy thẳng về phòng làm việc mà quên cả mác quần áo, miệng kêu lớn Orecal Oneca (Tìm thấy rồi. Tìm thấy rồi). Trong cuộc chiến tranh của Hy Lạp chống quân xâm lược Rôma, Acsimet đã sáng chế ra nhiều loại vũ khí mới như máy bắn đá, những cái móc thuyền, đặc biệt trong đó có một thứ vũ khí quang học để đốt thuyền giặc. Thành Xicacudo đã được bảo vệ đến 3 năm mới bị thất thủ khi bọn xâm lược hạ được thành chúng thấy ông văn đang say sưa ngồi nghiên cứu những hình vẽ trên đất ông đã thiết lên: "Không được xóa các hình vẽ của ta”, trước khi bị ngọn giáo của kẻ thù đâm vào ngực. Acimet đã anh dũng hy sinh như một chiến sĩ kiên cường.
43
Nhà bác học Ác-si-mét: “Hãy cho tôi một điểm tựa, tôi sẽ nhấc bổng cả trái đất lên”
Chế tạo vũ khí quang học để đốt cháy thuyền giặc
GV: Dựa vào quan sát và các kiến thức đã được học và tìm hiểu, hãy cho biết nhà Toán học, nhà Vật lý học Ác-si-mét đã dùng dụng cụ gì để tạo ra vũ khí đốt cháy thuyền giặc
Đáp án kỳ vọng: Nhà bác học Ác-si-mét đã tạo gương cầu lõm bằng nhiều gương phẳng xếp để đốt chiến thuyền giặc vì gương cầu lõm có thể biến đổi chùm tia tới song song (chùm tia sáng mặt trời) thành chùm tia phản xạ hội tụ tại một điểm trước gương. Ông đã dùng đặc điểm này để phản chiếu ánh sáng mặt trời chiều đến gương (chùm sáng
44
song song), được gương biến đổi thành chùm tia phản xạ hội tụ ở trước gương (thuyền chiến của giác) => các chùm tia đó mang nhiệt lượng sẽ làm nóng lên và bốc cháy.
Nhóm 1:
+ Đưa ra được những hình ảnh về những cây cầu có hình dạng parabol
+ Giải thích được tại sao những cây cầu lớn thường được xây dựng có hình dạng là một parabol có bề lõm quay xuống
Theo định luật II NewTon, ta có: P N m a . ht
Chọn chiều dương hướng vào tâm cầu, ta có:
2 . ht ht P N m a v N P a mg R Nhóm 2:
+ Đưa ra những hình ảnh về hình dáng của dòng phun nước ở các đài phun nước + Giải thích tại sao dòng nước khi phun ra có hình dạng parabol
Đáp án kỳ vọng: Nước phun ra từ đài phun nước có hình dáng là đường parabol có bề lõm quay xuống vì vòi nước phun ra nó cũng tương tự chuyển động của vật bị ném xiên đã học trong vật lý. Ban đầu các phân tử nước được phun lên cũng có vận tốc ban đầu và có phương nhất định. Từng phân tử nước do cùng chịu tác động của lực ném (phun) và trong lực nên có quỹ đạo chuyển động là một parabol như chúng ta đã quan sát.
45
GV nhấn mạnh: Vòi tắm hoa sen, bình tưới cây... được thiết kế phun ra theo dạng parabol nhằm để chùm tia này vừa đủ bao phủ lên đối tượng cần tưới. Nếu quá rộng thì sẽ lãng phí nước, nếu hẹp thì không đủ bao phủ đối tượng.
Nhóm 3:
+ Đưa ra các ứng dụng của gương cầu lồi, gương cầu lõm:
+ Trình bày về nguyên lý của các nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng mặt trời parabolic
Đáp án kỳ vọng: Nhà máy điện có hình dạng máng parabol được thiết kế bởi rất nhiều tấm gương hình máng. Với thiết kế này sẽ tập trung toàn bộ ánh sáng vào trọng tâm. Có các bộ thu ánh sáng được sắp xếp thẳng đứng theo hàng cạnh nhau với chiều dài hàng trăm mét. Bên cạnh đó cũng có những hàng được sắp xếp song song để tạo thành vùng thu ánh sáng mặt trời. Các gương cong định nhật bắt lấy ánh sáng rồi tập chung ánh sáng vào một ống thu. Một môi trường truyền nhiệt chảy qua và được làm nóng lên bởi các bức xạ mặt trời. Ở trong môi trường này sẽ dần dần truyền nhiệt của nó sang nước, tạo ra hơi nước. Hơi nước có nhiệm vụ làm quay tuabin của máy phát điện.
Nhóm 4:
+ Đưa ra các loại ăng-ten trên thị trường
+ Lợi ích của ăng-ten chảo:
Nhờ ứng dụng tính chất parabol nên có khả năng tập trung tín hiệu tại điểm thu cao, nhờ đó không bị thất thoát, cho tín hiệu nhận được rõ nét, không bị nhiễu, nhòe.
+ Thiết bị đang được sử dụng nhiều nhất là truyền hình internet (truyền hình trả tiền) vì độ đa dạng của các dịch vụ trên đó.
46
6. Dự kiến các tình huống có thể xảy ra và biện pháp khắc phục.
- HS có thể sẽ gặp khó khăn trong quá trình vận dụng kiến thức vật lý để giải thích các hiện tượng
- Khắc phục: Nêu ra những kiến thức mà HS cần lưu ý và vận dụng trong tiết 1 khi giới thiệu hoạt động. Cung cấp những đường link, video giúp HS có thể dễ dàng giải thích các hiện tượng đó hơn.
2.3.2 Hoạt động 2:
Giải tam giác là một nội dung trong tâm của chương trình toán 10 (chương trình hiện hành và chương trình giáo dục phổ thông 2018). Hơn nữa, ứng dụng của giải tam giác xuất hiện trong đo đạc thực tế rất nhiều. Rất nhiều bài toán thực tế được lấy làm bài tập. Để giúp HS hiểu và ứng dụng được cách đo đạc và các công vào thực tế tôi chọn chủ đề ứng dụng của giải tam giác vào thực tế.
Bước 1: Đặt tên hoạt động
Dựa vào ý tưởng áp dụng những công thức toán học vào giải một số bài toán thực tế, tôi đặt tên hoạt động là “ứng dụng giải tam giác”.