Phương pháp giải bài tập thí nghiệm vật lí

1.3. Bài tập vật lí trong dạy học vật lí ở THPT

1.3.5. Phương pháp giải bài tập thí nghiệm vật lí

1.3.5.1. Các bước chung khi giải bài tập vật lí

* Trong dạy học về bài tập vật lí, tiến trình hướng dẫn HS giải một bài tập vật lí nói chung, đều phải trải qua bốn bước sau:

Bước 1: Đọc đề bài. Tìm hiểu đề bài.

Việc đọc kĩ đề bài giúp hiểu rõ vấn đề của bài tập và sơ bộ nhận dạng được bài tập. Giai đoạn này bao gồm:

- Xác định ý nghĩa của các thuật ngữ, phân biệt đâu là ẩn số phải tìm, đâu là dữ kiện đã cho.

- Dùng các kí hiệu vật lí để ghi tóm tắt đầu bài. - Đổi đơn vị về đơn vị hợp pháp.

- Vẽ hình mơ tả hiện tượng vật lí trong bài tập.

Bước 2: Phân tích hiện tượng của bài toán để xác lập các mối liên hệ cơ bản.

Đây là bước quyết định trong việc giải bài tập vật lí. HS cần tìm hiểu hiện tượng cho trong đề bài, xem hiện tượng đó thuộc loại nào, hình dung diễn biến của hiện tượng đó để nhận biết những dữ kiện đầu bài liên quan đến những khái niệm nào, hiện tượng nào, qui tắc nào, định luật nào trong vật lí. Liên hệ hiện tượng đó với những hiện tượng đã được học trong lí thuyết. Giai đoạn này bao gồm:

- Đối chiếu các dữ kiện đã cho và cái phải tìm, xét bản chất vật lí của hiện tượng để nhận ra các định luật, cơng thức lí thuyết có liên quan.

- Xác lập các mối liên hệ cụ thể của cái đã biết và cái phải tìm( mối liên hệ cơ bản).

Bước 3: Luận giải, tính tốn các kết quả bằng số.

Trừ các trường hợp đặc biệt, mỗi bài tập phải bắt đầu giải ở dạng tổng quát( tức là với các kí hiệu chữ), hơn nữa, đại lượng cần tìm phải được biểu thị qua các đại lượng đã cho. Sau khi đã tìm được kết quả cuối cùng bằng chữ, HS tiếp tục luận giải để rút ra mối liên hệ tường minh, trực tiếp giữa cái đã cho và cái phải tìm bằng cách thay các đại lượng bằng trị số của chúng để tính ra kết quả bằng số. Trước khi thay số học sinh cần nhớ đổi trị số các đại lượng tính trong cùng một hệ đơn vị( thường là hệ đơn vị SI ).

Bước 4: Nhận xét kết quả

Đây là khâu cuối cùng để hồn thiện việc giải một bài tập, nó giúp người học có thể phát hiện những sai sót mắc phải khi giải. Sau khi đã tìm được kết quả, giáo viên cần rèn cho HS thói quen rút ra một số nhận xét về:

- Giá trị thực tế của kết quả - Phương pháp giải

- Khả năng mở rộng bài tập

* Tuy nhiên có những trường hợp khơng nhất thiết phải theo đúng trình tự trên, chẳng hạn với các bài tập đơn giản hay các bài tập định tính có thể gộp bước 2 và 3 làm một hay tính ngay ra kết quả.

1.3.5.2. Phương pháp giải các bài tập thí nghiệm vật lí

Nét đặc trưng của loại bài tập này là khi giải phải làm thí nghiệm trong phịng thí nghiệm hoặc làm thí nghiệm chứng minh. Học sinh tự lực tiến hành thí nghiệm, thực hiện những quan sát để kiểm tra lời giải lí thuyết hoặc để thu được những số liệu cần thiết cho việc giải thích hoặc tiên đốn mà bài tập yêu cầu. Vì vậy đối với bài tập loại này cần tiến hành các bước cơ bản sau:

- Xác định phương án thí nghiệm - Xác định những dụng cụ cần sử dụng - Cách bố trí thí nghiệm

- Cách tiến hành thí nghiệm

- Cách xử lí kết quả và rút ra kết luận.

Tuy nhiên với từng loại bài tập cụ thể thì các bước tiến hành có sự khác nhau một chút, cụ thể:

* Loại thứ nhất: Bài tập mơ tả chi tiết thí nghiệm, làm thí nghiệm, quan sát hiện tượng rồi giải thích.

Để giải quyết được loại bài tập này cần: - Quan sát kĩ hiện tượng.

- Nắm vững được nguyên lí vật lí của thí nghiệm

- Đối chiếu những hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm với kiến thức liên quan. - Tìm mối liên hệ của hiện tượng với các ngun lí, các định luật vật lí có liên quan để giải thích hiện tượng.

Ví dụ: Dùng một chiếc kim khâu hay lưỡi dao cạo đặt trên một mảnh giấy thấm nhỏ rồi thả trên mặt nước sạch đựng trong khay. Sau một thời gian ngắn thì mảnh giấy thấm chìm trong nước cịn chiếc kim khâu và lưỡi dao cạo thì nổi trên mặt nước. Hãy làm thí nghiệm để kiểm chứng hiện tượng trên.

* Loại thứ hai: Bài tập mơ tả chi tiết thí nghiệm, dự đốn hiện tượng xảy ra, rồi làm thí nghiệm kiểm tra.

Để giải quyết được loại bài tập này cần:

- Nắm vững từng dụng cụ, giải thích tác dụng của từng dụng cụ thí nghiệm. - Nắm vững phương án thí nghiệm, nắm được nguyên lí vật lí của thí nghiệm - Dự đốn được các hiện tượng vật lí có thể xảy ra.

- Các thao tác tiến hành thi nghiệm để kiểm tra.

Ví dụ: Dùng một khung dây thép mảnh hình chữ nhật, trên khung có một cạnh có thể di chuyển tự do được. Dùng tay giữ cạnh linh động của khung dây và nhúng khung dây vào dung dịch xà phòng để được một màng xà phòng bám trên khung, rồi lấy ra nhẹ nhàng( để mặt phẳng khung dây nằm ngang). Thả tay, cạnh linh động của khung dây sẽ di chuyển hay vẫn đứng n? Giải thích vì sao?. Hãy làm thí nghiệm để kiểm tra.

* Loại thứ ba: Bài tập cho trước các dụng cụ, yêu cầu học sinh thiết kế phương án thí nghiệm.

Để giải quyết được loại bài tập này cần: - Xác định phương án thí nghiệm bằng cách

+ Đối chiếu những dữ kiện và dụng cụ đã cho trong đầu bài, lựa chọn những kiến thức liên quan sẽ sử dụng.

+ Vạch rõ sự phụ thuộc cần khảo sát.

+ Làm rõ những điều kiện mà trong đó sự phụ thuộc cần nghiên cứu có thể xảy ra. Xác định các phương án thí nghiệm và lựa chọn một trong những phương án đó.

- Nắm vững những dụng cụ thí nghiệm cần sử dụng, giải thích được tác dụng của từng dụng cụ.

- Thực hiện quy tắc lắp ráp các dụng cụ theo phương án thiết kế đã chọn và trình tự làm việc với chúng.

- Thực hiện quy tắc kĩ thuật an tồn.

- Xử lí kết quả

- Kết luận về tính hiện thực của sự liên hệ phụ thuộc cần nghiên cứu. Ví dụ: Cho các dụng cụ sau:

- Một cốc đựng nước

- Ba loại giấy lọc khác nhau - Một cái kéo.

Hãy trình bày và giải thích một phương án thí nghiệm để xác định loại giấy lọc nào có lỗ ở trên nó là nhỏ nhất.

* Loại thứ tư: Bài tập nêu yêu cầu học sinh phải tự xác định dụng cụ, bố trí, tiến hành thí nghiệm.

Để giải quyết được loại bài tập này cần: - Xác định phương án thí nghiệm bằng cách:

+ Đối chiếu những dữ kiện đã cho trong đầu bài, lựa chọn những kiến thức liên quan sẽ sử dụng.

+ Vạch rõ sự phụ thuộc cần khảo sát.

+ Làm rõ những điều kiện mà trong đó sự phụ thuộc cần nghiên cứu có thể xảy ra. Xác định các phương án thí nghiệm và lựa chọn một trong những phương án đó.

+ Lựa chọn những dụng cụ, bố trí thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm cần thiết

- Nắm vững những dụng cụ sẽ sử dụng, giải thích được tác dụng của từng dụng cụ.

- Thực hiện quy tắc lắp ráp các dụng cụ theo phương án thiết kế đã chọn và trình tự làm việc với chúng.

- Tiến hành thí nghiệm, ghi kết quả quan sát và ghi lại sự phụ thuộc cần kiểm tra khảo sát.

- Xử lí kết quả.

- Kết luận về tính hiện thực của sự liên hệ phụ thuộc cần nghiên cứu.