Chương 1 : Giới thiệu một số tiếp cận cơ bản trong lý luận dạy học
1.5. Dạy học bài tập vật lý theo quan điểm tiếp cận HT và ĐK
1.5.2.2. Mối quan hệ của BTVL chương "Cân bằng và chuyển động
của vật rắn" với chương trình vật lý lớp 10 THPT.
Chƣơng trình VL lớp 10 THPT bao gồm 2 phần: Cơ học và nhiệt học, là hai mảng lớn trong vật lý THPT. Trong đó phần một - cơ học đƣợc xem là phần kiến thức trọng tâm hơn cả.
Phần này đƣợc chia làm bốn chƣơng với những tiêu chí rõ rệt.
Chƣơng 1: Động học chất điểm. Chƣơng này cho phép định nghĩa cũng nhƣ nghiên cứu đặc điểm, tính chất của các dạng chuyển động cơ học của chất điểm mà chƣa cần xem xét nguyên nhân gây ra các dạng chuyển động đó. Từ "chất điểm" cùng có ý nghĩa là khơng quan tâm đến hình dạng, kích thƣớc của vật chuyển động. Chỉ cần vật chuyển động trên một quãng
đƣờng dài hơn rất nhiều lần so với kích thƣớc của nó thì nó đƣợc coi là chất điểm. Nhƣ vậy, có thể nói nội dung của chƣơng đầu này đang hƣớng đến những khía cạnh đơn giản và lý tƣởng nhất của chuyển động cơ học, chỉ xét biểu hiện của chuyển động mà không xét nguyên nhân, chỉ xét một điểm đặc trƣng cho vật mà không xét quan hệ giữa các phần của vật và toànt hể vật.
Chƣơng 2. Động lực học chất điểm. Chƣơng này là lời giải đáp cho chƣơng đầu tiên. Vì nó chỉ ra ngun nhân gây nên các dạng chuyển động khác nhau liên quan đến một khái niệm quan trọng - đó là lực. Các loại lực : lực hấp dẫn, lực đàn hồi, lực ma sát. Thế nào là lực hƣớng tâm. Tuy nhiên đối tƣợng nghiên cứu của chƣơng này vẫn là chất điểm.
Có thể nói, chƣơng 1 và chƣơng 2 đã khắc họa các trạng thái chuyển động của chất điểm và phân tích nguyên nhân tạo nên chúng. Chất điểm đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều gọi là chất điểm cân bằng (a =0), đó là khi khơng chịu lực tác dụng hoặc các lực tác dụng có hợp lực bằng 0. Chất điểm chuyển động có gia tốc (nhanh dần đều hoặc chậm dần đều) thì gia tốc tỉ lệ thuận với hợp lực tác dụng theo định luật II Niutơn :
m F a . Phải thừa nhận rằng trong thực tế mọi vật đều có hình dạng và thể tích nhất định. Việc coi chúng là chất điểm để dễ dàng khảo sát chỉ là một biện pháp gần đúng làm đơn giản hóa điều kiện nghiên cứu mà thơi. Chính vì vậy, đến chƣơng 3 "Cân bằng và chuyển động của vật rắn" chúng ta thấy các vật đƣợc khảo sát đã xuất hiện các dạng hình khối khác nhau với một điểm đặc biệt là trọng tâm của vật.
Trọng tâm của vật rắn là điểm đặt của trọng lực tác dụng lên vật. Khi một vật đƣợc coi là chất điểm thì chất điểm này nằm chính ở trọng tâm của
vật và mang toàn bộ khối lƣợng của vật. Trọng tâm của vật rắn có vai trị quan trọng trong các dạng chuyển động của vật. Ở chƣơng này cũng có thể chia ra hai phần giống nhƣ chƣơng 1 và chƣơng 2: đó là trạng thái cân bằng của vật rắn và trạng thái chuyển động của vật rắn.
Nếu nhƣ với chất điểm, cả đứng yên và chuyển động thẳng đều đƣợc gọi chung là trạng thái cân bằng thì với vật rắn, đó là trạng thái đứng n hồn tồn. Điều đó cho thấy chƣơng 3 đã khu biệt hóa kiến thức cũng nhƣ phạm vi nghiên cứu so với chƣơng 1 và 2. Việc khu biệt hóa này khơng phải là thu hẹp mà đích thực là sự đi sâu và chun mơn hóa. Với vật rắn có hình khối nhƣ vậy, bản thân các trạng thái và cơ chế vận hành của nó đƣơng nhiên phức tạp hơn rất nhiều so với chất điểm. Ví dụ chỉ riêng trạng thái cân bằng của vật rắn đã bao gồm các dạng: cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực, cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song, cân bằng của một vật có trục quay cố định, cân bằng của vật có mặt chân đế. Do đó chƣơng 3 đã thể hiện mối quan hệ chặt chẽ với hai chƣơng trƣớc ở chỗ vừa kế thừa, vận dụng cơ sở kiến thức có sẵn, vừa cụ thể hóa, đa dạng hóa cũng nhƣ chuyên sâu hố kiến thức đó. HS đƣợc học từ những điều kiện lý tƣởng cho đến chƣơng này là những trƣờng hợp hết sức gần gũi và sát với thực tiễn.
Thật vậy, nếu nhƣ ở hai chƣơng đầu bất kì vật nào cũng đƣợc coi là chất điểm, tức là HS đƣợc hƣớng dẫn bỏ qua mọi cảm nhận về hình dáng, kích thƣớc của vật thì ở chƣơng ba, khi thì xét một vật mỏng phẳng, lúc lại làm bài tập về một quả cầu... Bài thì tìm điều kiện cân bằng của một cái đĩa tròn, phần lại nghiên cứu sự cân bằng của một chiếc cuốc chim, hay một chiếc nhẫn... Rõ ràng vẫn là những kiến thức cơ bản của ba định luật Niutơn và các loại lực cơ học, nhƣng chúng đang đƣợc vận dụng và biến đổi để lý giải cũng nhƣ phát hiện những biểu hiện phong phú nhất của vật
thể. HS thấy đƣợc môn Vật lý thật là gần gũi và sinh động mà họ có thể thấy ở bất cứ nơi đâu, bất cứ hiện tƣợng gì diễn ra ở xung quanh. Nhất là bài tập về vật rắn đã giúp HS hoàn thiện đƣợc kiến thức cũng nhƣ hiểu biết của mình về chuyển động của vật thể. Cùng với các chƣơng còn lại của phần cơ học, bài tập chƣơng "Cân bằng và chuyển động của vật rắn" đã làm nên một bức tranh tổng thể về chuyển động cơ học nói chung. Rộng hơn nữa, cùng với phần nhiệt học góp phần xây dựng cho HS một nền tảng kiến thức cơ bản và vững chắc tạo điều kiện cho HS có thể học tốt ở các lớp phía trên.