“Cân bằng và chuyển động của vật rắn”
STT Tên bài học
Mục tiêu cần đạt
Kiến thức Kỹ năng Năng lực tìm
hiểu tự nhiên 1 Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và của ba lực không song song
-Nêu được điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của hai lực.
-Nêu được khái niệm trọng tâm của vật rắn. -Phát biểu được quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy.
-Phát biểu được điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song.
-Vận dụng được điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực để xác định được trọng tâm của các vật rắn phẳng mỏng. - Giải thích được điều kiện cân bằng của vật chịu tác dụng của hai lực trong thực tế.
- Vận dụng được quy tắc hợp lực đồng quy để tìm hợp lực.
- Biểu diễn được các lực tác dụng lên vật rắn, vận dụng được điều kiện cân bằng của vật rắn để giải bài tập về cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quy. -Đặt câu hỏi, đề xuất dự đoán trả lời câu hỏi: Khi nào vật rắn chịu tác dụng của 2 lực nằm cân bằng? -Đề xuất phương án và tiến hành phương án thí nghiệm xác định trọng tâm của vật rắn hình dạng bất kì.
2 Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực - Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của momen lực. - Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (quy tắc momen lực) -Vận dụng được khái niệm momen lực và quy tắc momen lực để giải thích một số hiện tượng vật lí thường gặp trong đời sống và kĩ thuật cũng như để giải thích các bài tập vận dụng đơn giản. -Thiết kế, lắp ráp và tiến hành được các thí nghiệm để khảo sát sự cân bằng của một vật rắn có trục quay cố định. -Đặt được câu hỏi, đề xuất được dự đoán câu trả lời: Khi nào vật rắn có trục quay cố định chịu tác dụng của nhiều lực cân bằng? -Áp dụng được điều kiện cân bằng của vật rắn để giải thích các hiện tượng trong thực tế có liên hệ với bài học. 3 Quy tắc hợp lực song song cùng chiều
-Phát biểu được quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều. -Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực song song.
-Vận dụng được các quy tắc và điều kiện cân bằng để giải bài tập. -Vận dụng được phương pháp thực nghiệm ở mức độ đơn giản. -Vận dụng kiến thức đã học tham gia dự án: Thiết kế ban công. 4 Các dạng cân bằng. Cân
-Phân biệt được ba dạng cân bằng.
-Nhận biết được dạng cân bằng là bền hay không bền.
-Mô tả, trả lời được câu hỏi về điều kiện cân băng của một vật
bằng của một vật có mặt chân đế.
-Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế.
-Xác định được mặt chân đế của một vật đặt trên một mặt phẳng đỡ. -Vận dụng được điều kiện cân bằng của một vật có chân đế. -Biết cách làm tăng mức vững vàng của cân bằng. rắn có mặt chân đế trong tình huống thực tế. -Áp dụng kiến thức để giải quyết dược dự án học tập: Xe chở vật liệu. 5 Chuyển động tịnh tiến của vật rắn. Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định. -Phát biểu được định nghĩa chuyển động tịnh tiến và nêu được ví dụ minh họa về chuyển động tịnh tiến thẳng và chuyển động tịnh tiến cong.
-Viết được công thức định luật II Newton cho chuyển động tịnh tiến. -Nêu được tác dụng của momen lực đối với một vật quay quanh một trục cố định. -Nêu được khái niệm momen quán tính và những yếu tố ảnh hưởng đến momen quán tính của vật.
-Áp dụng định luật II Newton cho chuyển động tịnh tiến thẳng, giải được các bài tập. -Vận dụng được khái niệm momen quán tính để giải thích sự thay đổi chuyển động quay của các vật.
-Củng cố kĩ năng đo thời gian và kĩ năng rút ra kết luận. -Mô tả và vận dụng kiến thức giải thích được tình huống thực tiễn. -Sưu tầm hình ảnh các vật rắn vừa chuyển động tịnh tiến vừa chuyển động quay trong cuộc sống.
6 Ngẫu lực
-Phát biểu được định nghĩa ngẫu lực.
-Nêu được ý nghĩa tác dụng của ngẫu lực đối với một vật rắn.
-Viết được công thức tính momen ngẫu lực.
-Vận dụng được khá niệm ngẫu lực để giải thích một số hiện tượng vật lí thường gặp trong đời sống và kĩ thuật. -Vận dụng được công thức tính momen của ngẫu lực để làm bài tập. -Nêu được một số ví dụ về ứng dụng của ngẫu lực trong thực tế và kĩ thuật.
-Trả lời câu hỏi về các hiện tượng: Dùng tay vặn vòi nước, tay ta đã tác dụng vào vòi nước những lực có đặc điểm gì? Khi chế tạo bánh xe tại sao phải làm cho trục quay đi qua trọng tâm vật đó?
2.1.4. Những thuận lợi và khó khăn khăn khi dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”
- Thuận lợi:
+ Chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” Vật lí 10 có khối lượng không nhiều và hầu hết kiến thức này HS thường gặp trong thực tế, tuy nhiên chưa biết giải thích một cách tường minh. Nội dung của chương gồm hai phần chính: cân bằng của vật rắn và chuyển động của vật rắn.
+ Các dụng cụ thí nghiệm của chương đa dạng, dễ làm và gần gũi với đời sống. Việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm tạo tình huống có vấn đề và giải quyết vấn đề không những giúp HS tiếp cận tri thức mà còn từng bước tập dượt, bồi dưỡng cho HS cách nhận biết vấn đề, cách đặt vấn đề và giải quyết vấn đề thực tiễn.
-Khó khăn:
+ Hầu hết các kiến thức đều dùng thực nghiệm để kiểm tra, nên gặp khó khăn trong việc phân bố thời gian.
+ HS hiểu chưa sâu về các dạng cân bằng, các dạng chuyển động nên khó vận dụng để giải thích các hiện tượng có liên quan trong tự nhiên.
+ SGK hiện hành đã trình bày mỗi vấn đề tương ứng với một bài học, dù nội dung học tập có tính khó, dễ, phức tạp khác nhau nhưng mỗi bài học đều được dành cho thời lượng tương ứng với một tiết học (45 phút) nên không thể dạy học theo đúng quy trình khoa học cho tất cả các bài. Mặt khác, nội dung SGK được biên soạn chủ yếu là trình bày kiến thức, các định nghĩa cân bằng, chuyển động, momen được trình bày đan xen nhau, HS nhiều lúc phải thừa nhận định nghĩa. SGK được viết theo định hướng tiếp cận nội dung và tuân theo logic nhận thức khoa học nhưng chưa thật triệt để và không thể hiện rõ. Nội dung SGK hầu như không có các hướng dẫn các hoạt động học, không ý thức rõ sự khác nhau về mục đích, ý nghĩa các hoạt động (luyện tập với vận dụng), cách thức thực hiện hai hình thức học cá nhân và học tương tác, HS rất ít khi được trao đổi với bạn hoặc nêu ý kiến với GV, chỉ ngồi im để lắng nghe lời giảng, trả lời câu hỏi do GV nêu ra; SGK ít hỗ trợ dạy học phân hóa, không yêu cầu GV điều chỉnh nội dung SGK (GV có thể điều chỉnh ghép nội dung phần II bài 17: “Quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy” và bài 19 “Quy tắc hợp lực song song” thành một bài dạy)
2.1.5. Hướng khắc phục khi dạy và học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” của vật rắn”
Khi tiến hành dạy và học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” Vật lí 10 THPT, GV và HS cần thực hiện các biện pháp sau:
- Đối với giáo viên:
+ Tạo sự hứng thú cho HS bằng các tình huống học tập, các câu hỏi thực tế trong cuộc sống từ đó dẫn dắt HS vào bài học.
+ Chia lớp thành các nhóm nhỏ từ 4-6 HS tạo thói quen học tập hợp tác, trao đổi thông tin và làm nhiệm vụ.
+ Trong các hoạt động nhóm khi HS thảo luận cần cho HS thực hiện các thí nghiệm HS nhằm giúp HS khắc sâu kiến thức để dễ dàng cho việc ứng dụng thực tế.
+ Trên cơ sở đồ dùng dạy học mà nhà trường trang bị, GV cần tổ chức cho HS tham gia thực hiện thí nghiệm thêm từ những vật dụng dễ kiếm trong thực tế cuộc sống.
+ GV cần có giao nhiệm vụ cho nhóm học tập sưu tầm, chế tạo các mô hình, thiết bị có ứng dụng trong vật lí từ đó tạo cho HS khả năng hợp tác, giúp đỡ lẫn nhau trong học tập, giúp HS hiểu được bản chất vấn đề, chiếm lĩnh kiến thức, có thể tái hiện và vận dụng trong thực tế một cách dễ dàng.
+ Đổi mới quy chế cho điểm, kiểm tra, đánh giá cả quá trình học của HS chứ không chỉ đánh giá kết qảu của HS, đồng thời cần phát huy vai trò tự đánh giá và đánh giá lẫn nhau của HS.
+ Đổi mới đánh giá giờ dạy của GV, tập trung vào đánh giá việc tổ chức, điều khiển các hoạt động học tập tích cực của HS.
+ Sử dụng nhưng không lạm dụng phương tiện, thiết bị dạy học hiện đại. - Đối với học sinh:
+ Hoạt động theo nhóm được phân công, thực hiện nhiệm vụ đúng thời gian quy định.
+ Tăng cường sử dụng thí nghiệm học sinh trong các hoạt động nhóm từ đó rút ra kết luận, kiểm chứng lại lý thuyết.
+ Tích cực liên hệ thực tế tự nhiên vào nội dung học tập và vận dụng linh hoạt các kiến thức đã học vào thực tế.
2.2. Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” Vật lí 10 THPT động của vật rắn” Vật lí 10 THPT
Bài 17: Cân bằng vật rắn dưới tác dụng của hai lực và của ba lực không song song (tiết 1)
I. Mục tiêu 1.Kiến thức
- Phân biệt được khái niệm vật rắn và chất điểm.
- Nêu được điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của hai lực. - Nêu được khái niệm trọng tâm của vật rắn.
- Vận dụng được điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực để xác định được trọng tâm của các vật rắn phẳng mỏng.
- Giải thích được điều kiện cân bằng của vật chịu tác dụng của hai lực trong thực tế.
3.Thái độ
- Tích cực, hứng thú, thích tìm tòi và tiến hành các thí nghiệm vật lí.
- Khách quan, trung thực, tác phong cẩn thận, chính xác trong khi xử lí kết quả thí nghiệm.
- Có tinh thần hợp tác, trao đổi với bạn, với giáo viên trong học tập.
4.Năng lực
- Năng lực giải quyết vấn đề thông qua các nhiệm vụ, vấn đề GV đưa ra. - Năng lực hợp tác nhóm: làm thí nghiệm, trao đổi, thảo luận.
- Năng lực tìm hiểu tự nhiên: đặt câu hỏi về hiện tượng tự nhiên liên quan, vận dụng kiến thức để giải thích các tình huống thực tế.
II. Chuẩn bị 1. Giáo viên
- Các thí nghiệm hình 17.1, 17.2, 17.3, 17.4 SGK. - Các tấm mỏng. phẳng bằng bìa, nhựa cứng.
2. Học sinh
- Ôn lại quy tắc hình bình hành, điều kiện cân bằng của chất điểm.
III. Tiến trình dạy học 1. Hoạt động khởi động
- Mục tiêu: Khởi động, giới thiệu bài mới. - Phương pháp: Quan sát, đặt vấn đề. - Thời gian: 7 phút.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Ghi bảng
- Cho HS quan sát hình ảnh trò chơi kéo co.
- Theo định luật III Newton thì lực do hai đội tác dụng lẫn - Quan sát, trả lời ý kiến dự đoán Bài 17: Cân bằng vật rắn dưới tác dụng của
nhau sẽ luôn cân bằng nhau, nên đội bạn có cố gắng kéo còn đội của ta đứng yên giữ căng dây thì vẫn không thua cuộc, nhưng thực tế thì có đội thắng đội thua. Vậy có phải định luật III Newton không đúng?
- Vậy điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực là gì? hai lực và của ba lực không song song (tiết 1) - GV ghi nhận các ý kiến dự đoán của HS, giới thiệu bài mới: Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và ba lực không song song
- Lắng nghe, ghi chép.
2.Hoạt động hình thành kiến thức mới
- Mục tiêu: Phân biệt được khái niệm vật rắn và chất điểm. Nêu được điều
kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của hai lực. - Phương pháp: Thảo luận nhóm.
- Thời gian: 7 phút
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Ghi bảng
- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm trả lời PHT số 1, GV đi kiểm tra hoạt động của các nhóm trợ giúp hoạt động của
các nhóm nếu có khó khăn. -Thảo luận nhóm hoàn thành PHT số 1. - HS nêu lại khái niệm giá của lực và nêu
điều kiện cân bằng của chất điểm khi chịu tác dụng của hai lực.
- HS tìm hiểu khái niệm về vật rắn và cho ví dụ
- HS đưa ra dự đoán về điều kiện cân bằng của vật rắn khi chịu tác dụng của hai lực. Cơ sở của dự đoán này là dựa trên kinh nghiệm tìm hiểu tự nhiên thực tiễn và sự tương tự với cân bằng của chất điểm.
3. Hoạt động luyện tập
- Mục tiêu: Tiến hành thí nghiệm khảo sát kiểm chứng điều kiện hai lực cân bằng. Vận dụng được điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực để xác định được trọng tâm của các vật rắn phẳng mỏng.
- Phương pháp: Thực hành, thí nghiệm.
- Thời gian: 10 phút
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Ghi bảng
-Chia lớp thành 4 nhóm, giao cho mỗi nhóm 2 lực kế, một số đoạn dây mảnh, một tấm bìa mỏng nhẹ. Xây dựng được phương án thí nghiệm kiểm chứng điều kiện hai lực cân bằng.
- GV nêu rõ yêu cầu với mỗi nhóm: Tìm mối quan hệ về giá, chiều và độ lớn của hai lực tác dụng lên vật rắn làm cho vật cân bằng.
- Tiến hành thí nghiệm theo nhóm được phân công. I. Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực Muốn cho một vật chịu tác dụng của hai lực ở trạng thái cân bằng thì hai lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều. -Gọi đại diện nhóm trả lời câu hỏi:
+ Nhận xét gì về các đặc điểm của hai lực 𝐹⃗⃗⃗ 1 và 𝐹⃗⃗⃗⃗ 2.
- Trả lời câu hỏi theo yêu cầu.
+ Kiểm nghiệm lại điều kiện cân bằng đã rút ra ở trên.
- GV nhận xét, chốt kiến thức. - Gọi 1 số HS giải thích lại hiện
tượng đầu bài và trả lời một số câu trắc nghiệm.
- Theo dõi, lắng nghe, trả lời câu hỏi theo yêu cầu.
4. Hoạt động vận dụng
- Mục tiêu: Vận dụng được điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực để xác định được trọng tâm của các vật rắn phẳng mỏng.
- Phương pháp: Thực hành, thí nghiệm.
- Thời gian: 10 phút
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Ghi bảng
-GV giao cho các nhóm HS các vật rắn phẳng, mỏng có hình dạng khác nhau, dây treo. Yêu cầu HS xây dựng phương án để xác định trọng tâm của vật rắn đó và hoàn thành PHT số 2. -Tiến hành thực nghiệm