Chƣơng 1 : Cơ sở lí luận và thực tiễn
2.2. Mục tiêu dạy học chủ đề cân bằng vật rắn– Vật lí 10
2.2.1. Mục tiêu kiến thức
- Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của hai hoặc ba lực không song song.
- Phát biểu được quy tắc xác định hợp lực của hai lực song song cùng chiều.
- Nêu được trong tâm của một vật là gì.
- Phát biểu được định nghĩa, viết được cơng thức tính momen lực và nêu được đơn vị đo momen lực.
- Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật rắn có trục quay cố định.
- Nêu được điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế. Nhận biết được các dạng cân bằng bền, cân bằng không bền, cân bằng phiếm định của vật rắn có mặt chân đế.
2.2.2. Mục tiêu kĩ năng
- N ng lực giải quyết vấn đề.
- Vận dụng được điều kiện cân bằng và quy tắc tổng hợp lực để giải các bài tập đối với trường hợp vật chịu tác dụng của ba lực đồng quy.
- Vận dụng được quy tắc xác định hợp lực để giải các bài tập đối với vật chịu tác dụng của hai lực song song cùng chiều.
- Vận dụng quy tắc momen lực để giải được các bài toán về điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định khi chịu tác dụng của hai lực.
- Xác định được trọng tâm của các vật phẳng đồng chất bằng thí nghiệm
2.2.3. Mục tiêu phát triển tư duy
- Nêu ra được các vấn đề dưới dạng câu hỏi, đưa ra được các dự đoán, đề xuất được các giả thuyết.
- Có khả n ng phân tích, tổng hợp và xử lí thơng tin thu được để rút ra kết luận.
- Biết quan sát hiện tượng và vận dụng kiến thức để giải thích hiện tượng trong các thí nghiệm định tính.
- Biết thu thập, xử lí số liệu và rút ra kết luận cần thiết trong các thí nghiệm định lượng.
- Biết chế tạo dụng cụ, thiết kế phương án và tiến hành thí nghiệm với các phương án đã đề xuất trên các dụng cụ đã chế tạo được.
2.2.4. Mục tiêu thái độ
- Có hứng thú, say mê trong học tập và yêu thích bộ mơn vật lí nói chung, các kiến thức về chủ đề cân bằng vật rắn nói riêng.
- Có tinh thần đồn kết, giúp đỡ nhau trong q trình học tập, có tinh thần hợp tác khi làm việc giữa các cá nhân và ý thức trách nhiệm của mỗi HS khi nghiên cứu bài học.
- Tích cực vận dụng, liên hệ những kiến thức đã học với thực ti n cuộc sống.
- Có thái độ làm việc khách quan, trung thực, tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác.
- Nhiệt tình, trách nhiệm trong cơng việc được giao và có tinh thần cố gắng, hợp tác khi làm việc tập thể.
2.3. Sơ đồ cấu tr c nội dung chủ đề cân bằng của vật rắn – Vật lí 10
Cấu trúc nội dung kiến thức cơ bản của chương:
- Điều kiện cân bằng tổng quát đối với chất điểm được hình thành từ các kiến thức về trạng thái cân bằng, gia tốc, định luật hai Niutơn,
- Trọng tâm của vật rắn và tính chất đặc biệt của trọng tâm
Hai kiến thức cơ bản trên làm nền tảng cho các kiến thức tiếp sau: - Điều kiện cân bằng của một vật khi khơng có chuyển động quay. - Quy tắc hợp lực đồng quy
- Đặc điểm của hệ lực cân bằng - Quy tắc hợp lực song song
- Tác dụng của lực đối với một vật có trục quay cố định - Cân bằng của một vật có trục quay cố định
- Các dạng cân bằng và mức vững vàng của cân bằng
Trong đó ba đơn vị kiến thức có liên quan tới nhau: Điều kiện cân bằng của một vật khi khơng có chuyển động quay, quy tắc hợp lực đồng quy, đặc điểm của hệ lực cân bằng được bố trí trong một bài, chúng được hình thành trên cơ sở kiến thức về trọng tâm của vật rắn và kiến thức về điều kiện cân bằng tổng quát đối với chất điểm.
Kiến thức về quy tắc hợp lực song song được hình thành từ thực nghiệm tuy nhiên vẫn có thể bằng con đường lý thuyết suy ra được từ quy tắc
hợp lực đồng quy.
Kiến thức về tác dụng của lực đối với một vật có trục quay cố định được bố trí cùng trong một bài với kiến thức về cân bằng của một vật có trục quay cố định được xây dựng bằng thực nghiệm và kết hợp với kiến thức về quy tắc hợp lực song song làm nền tảng xây dựng kiến thức cân bằng của một vật có trục quay cố định.
Kiến thức về các dạng cân bằng, mức vững vàng của cân bằng được hình thành từ thực nghiệm trên cơ sở kiến thức về trọng tâm, cân bằng của một vật có trục quay cố định.
Theo chương trình hiện hành của Bộ giáo dục và đào tạo, chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” bao gồm 6 bài, (từ bài 17 đến bài 22 dạy trong 10 tiết (từ tiết 27 đến tiết 35 , trong đó 8 tiết lí thuyết, 1 tiết bài tập là tiết 35 (sau bài 22. Ngẫu lực . Thứ tự các bài trong chương được liệt kê cụ thể trong bảng cho dưới đây:
Bảng1.1. PPCT chương “ Cân bằng và chuyển động của vật rắn”
STT Bài Tiết
(theo PPCT) Tên bài
1 17 27,28 Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và của ba lực không song song
2 18 29 Cân bằng của một vật có trục quay cố định Momen lực
3 19 30 Quy tắc hợp lực song song cùng chiều 4 20 31 Các dạng cân bằng. Cân bằng của một vật có mặt
chân đế
5 21 32,33 Chuyển động tịnh tiến của vật rắn. Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục có định
- Biểu di n trình tự xây dựng và các mối liên hệ giữa các thành tố nội dung trong sơ đồ cấu trúc nội dung chương bằng các kí hiệu sau:
Cái toàn thể Cái bộ phận
Cái chung Cái riêng
Vấn đề 1 Vấn đề 2
Vấn đề 1 Vấn đề 2
Sơ đồ 2.1 Cấu trúc nội dung chương “ Cân bằng và chuyển động của vật rắn” – Vật lí 10 Cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực Cân bằng của vật rắn có trục quay cố định Cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song Trọng tâm rơi trên mặt chân đế Cách xác định trọng tâm của một vật Các dạng cân Cân bằng bền Cân bằng phiếm định Cân bằng không bền Quay Tịnh tiến
Quay đều Quay biến đổi đều
Mô men ngẫu lực Chuyển động Vật rắn
2.4. Điều tra thực tiễn
2.4.1. Mục đích điều tra
Tìm hiểu thực ti n dạy học kiến thức về “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” ở trường phổ thông nhằm thu được các thông tin về:
- GV có thuận lợi và khó kh n gì trong quá trình dạy học các kiến thức về cân bằng và chuyển động của vật rắn. HS gặp khó kh n, mắc phải sai lầm gì khi hình thành kiến thức cũng như rèn luyện các kĩ n ng.
- Việc đổi mới PPDH và những PPDH mà GV đã sử dụng, cách tổ chức dạy học, việc soạn giảng của GV.
- Hoạt động tích cực của HS trong giờ học, thời gian HS hoạt động và các hình thức hoạt động. Việc phát huy vốn hiểu biết của HS.
- Việc khai thác và sử dụng thí nghiệm trong q trình dạy học.
Từ phân tích nguyên nhân của những hạn chế cũng như biện pháp khắc phục, tơi thiết kế tiến trình dạy học theo chủ đề nội dung kiến thức chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” nhằm bồi dưỡng n ng lực giải quyết vấn đề của học sinh.
2.4.2. Phương pháp điều tra
- Điều tra GV: trao đổi trực tiếp với GV, dùng phiếu điều tra (Phụ lục 1 , tham khảo giáo án của các GV.
- Điều tra HS: trao đổi trực tiếp với HS, dùng phiếu điều tra (Phụ lục 2 , cho HS làm bài kiểm tra (Phụ lục 3 .
2.4.3. Đối tượng điều tra
- 18 GV Vật lí của các Trường THPT trên địa bàn huyện Thái Thụy, tỉnh Thái Bình: THPT Thái Ninh, Trường THPT Tây Thụy Anh, Trường THPT Thái Phúc và Trường THPT Đông Thụy Anh.
- 200 HS trường THPT Thái Ninh, huyện Thái Thụy, Tỉnh Thái bình.
Trong tháng 8 n m 2015 chúng tôi tiến hành điều tra các trường trên địa bàn huyện Thái Thụy, tỉnh Thái Bình gồm: trường THPT Thái Ninh, trường THPT Tây Thụy Anh, trường THPT Thái Phúc và Trường THPT Đông Thụy Anh.
- Số phiếu điều tra GV: số phiếu phát tra: 18, số phiếu thu về: 18. - Số phiếu điều tra HS: Số phiếu phát ra: 200, số phiếu thu về 200. Qua tìm hiểu thực tế dạy và học kiến thức “ Cân bằng và chuyển động của vật rắn” ở các trường: trường THPT Thái Ninh, trường THPT Tây Thụy Anh, trường THPT Thái Phúc và Trường THPT Đông Thụy Anh chúng tôi rút ra một số kết luận sau đây:
2.4.4.1. Về cơ sở vật chất, trang thiết bị dạy học
- 100% trường học đều được trang bị các phương tiện đồ dùng dạy học ở cả ba khối lớp theo danh mục các thiết bị đồ dùng dạy học tối thiểu được cung cấp cho các trường THPT trên cả nước.
- Các trường đều có các trang thiết bị dạy học hiện đại, có phịng thực hành.
- Việc khai thác và sử dụng các trang thiết bị dạy học chưa thực sự triệt để và hiệu quả để phát huy nhận thức tích cực của HS trong học tập.
2.4.4.2. Về phía giáo viên
- Qua quá trình nghiên cứu giáo án GV cho thấy những câu hỏi mà GV đưa ra chủ yếu mang tính chất tái hiện kiến thức; chưa kích thích được tính chủ động học tập của HS, chưa khai thác được những hiện tượng Vật lí gần gũi với đời sống để tạo hứng thú cho HS. Một số giáo viên chưa thực sự coi trọng các kiến thức ứng dụng liên quan đến thực tế.
- 48% xác định mục tiêu dạy học chỉ dùng ở kiến thức và kĩ n ng tối thiểu cần đạt.
- Khi dạy các kiến thức trong chương, hầu hết GV đều thuyết trình: Mơ tả hiện tượng, đưa ra khái niệm và nhấn mạnh các nội dung quan trọng.
Vai trò tổ chức, định hướng của GV chưa rõ rệt, chưa tạo điều kiện để HS tìm tịi, xây dựng kiến thức.
- Khơng có GV nào u cầu HS tìm kiếm, thiết kế, chế tạo dụng cụ và sử dụng chúng để thực hiện những thí nghiệm đơn giản.
- GV tổ chức hoạt động cịn mang tính hình thức, giao nhiệm vụ và định hướng hoạt động cho các nhóm chưa rõ ràng, chưa động viên khích lệ HS, chưa tạo điều kiện cho HS chủ động tham gia hoạt động.
- 100% GV thực hiện kiểm tra, đánh giá kết quả học của HS theo quy định. Có 40% GV sử dụng thêm đánh giá kết quả của HS thông qua kiểm tra vở ghi bài, vở bài tập của HS. Đặc biệt chỉ có 5% GV cho HS tham gia tự đánh giá và đánh gia HS khác.
2.4.5. Một số đề xuất nhằm khắc phục thực trạng trên
Để có thể khắc phục những hạn chế, khó khăn nêu trên theo chúng tơi
cần có những điều kiện cơ bản sau:
- Về PPDH của GV: Khi dạy học các kiến thức về “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” GV cần quan tâm đúng mức đến việc rèn luyện các kĩ n ng vận dụng kiến thức và kĩ n ng thực nghiệm cho học sinh.
- Phịng thí nghiệm cần có cán bộ có chun mơn phụ trách, thiết bị dạy học đủ về số lượng và đảm bảo về chất lượng. Sĩ số lớp không quá đông. - T ng cường vận dụng các PPDH tích cực vào từng giờ dạy sao cho GV phải là người tiên phong trong việc đổi mới cách dạy và định hướng, điều chỉnh cách học của HS theo hướng tích cực. Chủ động tạo mơi trường học tập thỏa mái, thay đổi sự tương tác giữa GV với HS, giữa HS với nhau.
- GV tích cực liên hệ kiến thức với thực tế để lôi cuốn HS vào giờ học và kích thích HS hoạt động. và kích thích HS hoạt động.
- Nhà trường, tổ bộ môn và GV cần đầu tư, khai thác và sử dụng có hiệu quả hơn các thiết bị thí nghiệm Vật lí đã có và bổ sung các dụng cụ thí nghiệm cần thiết.
- GV và HS cần tự tìm kiếm và chế tạo thêm các thí nghiệm trong giờ học.
- Đổi mới quy chế cho điểm, kiểm tra, đánh giá cả quá trình học của HS chứ không chỉ đánh giá kết quả 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.
Ở trên đã phân tích những khó kh n, hạn chế cũng như nguyên nhân và đề xuất một số biện pháp khắc phục. Kiến thức về cân bằng và chuyển động của vật rắn rất quan trọng song nếu chỉ dạy theo cách dạy truyền thống thụ động thì HS sẽ tiếp thu kiến thức hời hợt, khơng sâu sắc và nhanh quên. Vậy làm thế nào để HS tiếp thu kiến thức theo hướng chủ động tích cực và phát huy được n ng lực giải quyết vấn đề của HS? Với những đặc điểm của dạy học theo chủ đề, chúng ta có thể trả lời được câu hỏi đặt ra. Trong chương cân bằng và chuyển động của vật rắn, kiến thức gắn liền với thực ti n, nếu tổ chức dạy học theo chủ đề kiến thức này, chúng tơi hi vọng có thể kích thích được sự hứng thú, say mê nghiên cứu khoa học ở HS, tạo điều kiện cho HS phát huy được n ng lực giải quyết vấn đề.
2.5. Thiết kế dạy học theo chủ đề cân bằng của vật rắn – Vật lí 10
Sơ đồ 2.2. Ý tưởng xây dựng chủ đề
2.5.2. Kiến thức cần xây dựng
Xuất phát từ việc tìm tịi khám phá để trả lời câu hỏi “Khi nào vật chịu tác dụng của nhiều lực nằm cân bằng?” đi đến tìm điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và ba lực khơng song song; của một vật có trục quay cố định, cân bằng của một vật có mặt chân đế.
Trong quá trình tìm điều kiện cân bằng của một vật, xuất hiện đại lượng vật lí mới đặc trưng cho tác dụng làm quay vật của lực gọi là Mômen lực và đồng thời xây dựng lên quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy và hai lực song song. Cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực Cân bằng của vật rắn có trục quay cố định Cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song Trọng tâm rơi trên mặt chân đế Cách xác định trọng tâm của một vật Các dạng cân bằng Cân bằng bền Cân bằng phiếm định Cân bằng không bền Điều kiện để một vật rắn cân bằng là gì?
Chủ đề cân bằng của vật rắn
Làm thế nào để cuộc sống của chúng ta trở nên an toàn hơn?
Các kiến thức trọng tâm của chủ đề:
- Tổng hợp hai lực là thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt như các lực ấy. Lực thay thế này gọi là hợp lực.
+ Quy tắc hình bình hành: Nếu hai lực đồng quy làm thành hai cạnh của một hình bình hành, thì đường chéo kẻ từ điểm đồng quy biểu di n hợp lực của chúng.
+ Muốn cho một chất điểm đứng cân bằng thì hợp lực của các lực tác dụng lên nó phải bằng khơng:
⃗⃗⃗⃗⃗ = ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗ ⃗
- Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực: Muốn cho