1.2.1. Đặc điểm học sinh THPT Chuyên Thái Bình
Những thuận lợi:
- Trường THPT Chuyên Thái Bình là nơi tụ hội của các học sinh từ tất cả các huyện, thành phố trong tỉnh Thái Bình. Đó là những học sinh có tư duy tốt, có ý chí học tập, tu dưỡng đạo đức từ nhỏ. Vì vậy Trường THPT Chun Thái Bình chính là mơi trường thuận lợi để học sinh thi đua học tập, phát huy năng lực của mình.
- Hầu hết học sinh của trường đều xác định được mục đích, động cơ học tập đúng đắn. Hầu hết học sinh đều thấy tầm quan trọng của kiến thức
văn hoá cần cho bất cứ người lao động nào, cần cho bất cứ ngành nghề nào, muốn có một tương lai tốt đẹp nhất thiết phải có kiến thức.
- Năng lực học tập của học sinh tốt, rất nhiều học sinh ham học, có năng khiếu trong một số mơn học, nhiều học sinh có khả năng tự học.
- Nhà trường và gia đình tạo điều kiện hết mức cả về vật chất, tinh thần cho học sinh học tập.
- Học sinh đa phần rất mạnh dạn, tự tin, sẵn sàng trao đổi với bạn bè, thầy cô những vấn đề còn vướng mắc.
Những tồn tại:
- Vẫn còn khá nhiều học sinh chưa cẩn thận, hay bộp chộp, hiểu bài chưa sâu sắc, còn mơ hồ, dễ nhầm lẫn.
- Thêm một thực trạng nữa là tình trạng học thêm tràn lan, các em học thêm quá nhiều, khơng cịn thời gian để tự học. Do đó các em khơng thực sự hiểu bài một cách sâu sắc. Ngày càng có nhiều học sinh có xu hướng học tập thụ động, ngại suy nghĩ, có tâm lí đợi thầy cơ hướng dẫn, giảng giải.
- Sách, tài liệu tham khảo tuy nhiều, học sinh cũng rất chịu khó sưu tầm và làm thêm bài, nhưng đôi khi các em bị bối rối vì lượng bài tập q nhiều, tràn lan mà khơng nắm được phương pháp giải.
1.2.2. Thực trạng việc sử dụng PPTT trong dạy học bài tập vật lý ở trường THPT Chuyên Thái Bình. THPT Chuyên Thái Bình.
Để tìm hiểu về thực trạng việc sử dụng PPTT trong dạy học bài tập vật
lý ở trường THPT Chun Thái Bình, chúng tơi đã sử dung các phương pháp:
- Tiến hành điều tra qua giáo viên, như: trao đổi trực tiếp, xem giáo án và dùng phiếu điều tra (phụ lục 2). Chúng tôi đã tiến hành điều tra thông qua tất cả giáo viên của trường THPT Chuyên Thái Bình.
- Tiến hành điều tra qua học sinh, như: dự giờ, trao đổi trực tiếp, xem vở ghi chép và dùng phiếu điều tra (phụ lục 1). Chúng tôi đã tiến hành điều tra thơng qua học sinh các lớp: 12 Tốn 1, 12 Tốn 2, 12 Hóa, 12 Tin của
trường THPT Chuyên Thái Bình, đó là các lớp học mơn Vật lý theo chương trình nâng cao. Những học sinh các lớp này có nguyện vọng xét tuyển đại học theo các khối A và A1.
Kết quả điều tra:
Căn cứ vào thông tin thu nhận được qua trao đổi với giáo viên, học sinh và kết quả các phiếu điều tra, chúng tôi rút ra một số nhận xét sau:
- Về tình hình học tập mơn Vật lý của học sinh:
+ Chất lượng học tập môn Vật lý của học sinh khối A và A1 tương đối tốt, tuy nhiên chưa đồng đều: tỉ lệ khá, giỏi chiếm khoảng 80%, trung bình khoảng 15%, vẫn còn khoảng 5% là yếu.
+ Số học sinh học xong lý thuyết mới làm bài tập và khi làm hết các bài tập được giao còn tự làm thêm bài tập khác chiếm tỉ lệ khá cao, khoảng 70%; còn số học sinh vừa làm bài tập vừa xem lại lí thuyết và chỉ làm những bài tập mà giáo viên giao chiếm khoảng 30%.
+ Vấn đề học sinh quan tâm khi giải bài tập Vật lý: Có đến khoảng 90% số học sinh chỉ cần tìm ra đáp án. Chỉ khoảng 10% số học sinh được hỏi quan tâm đến cả phương pháp giải cho bài tập, chọn phương án tối ưu nhất cũng như tính thực tiễn của hiện tượng nêu trong bài tập.
+ Về những khó khăn khi giải bài tập vật lý: có khoảng 30% học sinh được hỏi thấy khó khăn khi vận dụng vào việc giải bài tập mặc dù nhớ lý thuyết. Cũng khoảng 30% học sinh gặp khó khăn khi giải bài tập do khơng xác định được phương hướng giải. Có khoảng 50% học sinh được hỏi thấy khó khăn khi giải các bài tập có những phép tốn phức tạp, ví dụ khi trong bài tốn phải giải các hệ nhiều phương trình, hay phải biện luận để tìm nghiệm,... + Về việc sử dụng PPTT khi giải bài tập lớp 12: Rất ít học sinh cho rằng đã sử dụng phương pháp này. Sau khi trả lời phiếu phỏng vấn, chúng tôi đã trao đổi thêm với học sinh về PPTT, lúc này các học sinh mới biết rằng đơi khi mình có sử dụng nhưng khơng biết đó là PPTT và những bài tập mà sử dụng PPTT đan xen với những bài tập khác, khơng có tính hệ thống.
+ Đa số các học sinh được hỏi cũng cho rằng các chương trong chương trình Vật lý 12 là độc lập với nhau, khơng có sự liên quan, tương tự gì cả.
- Về tình hình dạy mơn Vật lý của giáo viên:
+ Theo đánh giá của các giáo viên được hỏi: Số học sinh không biết giải bài tập chiếm khoảng 10 %; số học sinh chỉ giải được bài tập khi giáo viên đã chỉ rõ từng bước cần thực hiện chiếm khoảng 20%; số học sinh có khả năng tự lực giải bài tập chiếm khoảng 70%; số học sinh giải được bài tập bằng nhiều cách chiếm khoảng 10%.
+ Các giáo viên đều sử dụng đan xen các hình thức tổ chức trong các giờ dạy bài tập như: Một học sinh chữa bài, giáo viên nhận xét, cả lớp chép; giáo viên nêu bài tập cho học sinh tự giải; giáo viên tổ chức cho học sinh thảo luận, phân tích để tìm các phương án giải bài tập.
+ Về việc sử dụng PPTT trong dạy bài tập Vật lý: Phần lớn giáo viên được hỏi đều chọn câu trả lời là: Đơi khi có sử dụng, nhưng khơng để ý đó là phương pháp tương tự và không biên soạn các bài tập đó thành hệ thống (90%).
Từ những phân tích thực trạng trên, chúng tơi đưa ra một vài nhận xét khi dạy bài tập Vật lý:
Thông qua các giờ bài tập, giúp cho học sinh phát huy năng lực tư duy sáng tạo, tính tích cực, chủ động học tập. Học sinh cần phải nắm được lý thuyết trước sau đó biết vận dụng vào giải bài tập. Giáo viên cần rèn luyện cho học sinh khả năng phân tích đầu bài và định hướng được phương pháp giải.
Việc giải bài tập là để giúp học sinh ôn tập, củng cố và mở rộng kiến thức đã học, làm cho học sinh hiểu rõ bản chất vấn đề của bài tập, chứ khơng phải giải bài tập một cách máy móc, khơng cần hiểu bản chất hiện tượng mà chỉ cần ra kết quả.
đúng mức và chưa có hệ thống nên chưa phát huy được hết hiệu quả của nó, nhất là trong chương trình Vật lý 12.
Như vậy, việc sử dụng PPTT trong dạy học bài tập Vật lý là rất hữu ích và cần thiết. Điều đó đòi hỏi cần phải xây dựng một hệ thống bài tập mà mục tiêu là vận dụng PPTT để phát huy hết các vai trò của giờ dạy bài tập, giúp cho học sinh phát triển năng lực sáng tạo và hiểu biết sâu sắc trong q trình học mơn Vật lý.
TIỂU KẾT CHƯƠNG I
Trong chương 1, chúng tôi đã nghiên cứu và làm rõ thêm những cơ sở lí luận và thực tiễn về việc vận dụng PPTT để hướng dẫn hoạt động giải bài tập nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh ở trường THPT.
Chúng tôi đã sử dụng các phương pháp điều tra như trao đổi trực tiếp, sử dụng phiếu điều tra qua giáo viên và học sinh để đánh giá thực trạng việc sử dụng PPTT trong dạy vật lý ở trường THPT Chuyên Thái Bình. Trên cơ sở đó khẳng định mối quan hệ và sự cần thiết vận dụng PPTT trong dạy học với việc phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh.
Từ những nghiên cứu thực tiễn tại nơi công tác, chúng tôi thấy rằng việc vận dụng PPTT trong dạy và học cho học sinh trường chuyên có thể nâng cao hứng thú và chất lượng học tập, đồng thời có thể giúp phát triển tốt năng lực sáng tạo cho học sinh.
Với các nhận xét đó, chúng tơi đã vận dụng PPTT để hướng dẫn hoạt động giải bài tập cho học sinh ở các chương “Dao động cơ, Sóng cơ và Dịng điện xoay chiều” vật lý 12 trong chương 2.
CHƯƠNG 2
XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI
TẬP VỚI SỰ VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP TƯƠNG TỰ CHO CÁC CHƯƠNG "DAO ĐỘNG CƠ, SĨNG CƠ, DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU" VẬT LÍ 12
2.1. Nội dung kiến thức các chương “dao động cơ, sóng cơ, dịng điện
xoay chiều” vật lý 12.
2.1.1. Vị trí và tầm quan trọng của các chương “dao động cơ, sóng cơ, dịng
điện xoay chiều” vật lý 12 nâng cao.
Các chương “dao động cơ, sóng cơ và dịng điện xoay chiều” là 3 chương đầu tiên trong chương trình vật lí 12 nâng cao.
Phần cơ học lớp 10 đã nghiên cứu về chuyển động thẳng, chuyển động tròn đều của chất điểm, chương "dao động cơ" ở lớp 12 tiếp tục nghiên cứu về chuyển động của chất điểm nhưng theo quy luật dao động điều hòa. Học sinh phải vận dụng kiến thức của phần cơ học lớp 10 để nghiên cứu các tính chất của vật dao động điều hịa, điển hình như con lắc lị xo, con lắc đơn.
Chương "sóng cơ" nghiên cứu tiếp về những dao động cơ học được lan truyền đi trong môi trường, kiến thức liên quan rất nhiều đến chương dao động cơ.
Chương dòng điện xoay chiều mặc dù có bản chất khác với hai chương trên nhưng về quy luật có nhiều điểm tương đồng như: đó là các đại lượng cũng biến thiên điều hòa, cũng phải sử dụng phương pháp giản đồ véc tơ như ở dao động điều hòa.
Kiến thức của ba chương này chiếm gần một nửa trong đề thi vào đại học, cao đẳng những năm trước đây và kì thi THPT Quốc Gia hai năm nay. Đó cũng là nền tảng cho học sinh có thể tiếp tục học tập, nghiên cứu ở các bậc cao hơn như đại học, cao đẳng và các trường khối kĩ thuật.
2.1.2. Tóm tắt nội dung kiến thức các chương “dao động cơ, sóng cơ, dịng
điện xoay chiều”
2.1.2.1. Nội dung kiến thức chương "dao động cơ"
1. Dao động điều hòa:
+ Dao động cơ là chuyển động qua lại của vật quanh vị trí cân bằng. + Dao động tuần hoàn là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau, vật trở lại trạng thái ban đầu.
+ Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hay sin) theo thời gian.
+ Phương trình dao động điều hịa:
x = Acos(ωt+ϕ)+ hằng số (2.1)
* Mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều
Một chất điểm P dao động điều hòa trên trên trục Ox với biên độ A và tần số góc ωln ln có thể coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động trịn đều với tốc độ góc ω trên đường trịn tâm O, bán kính A, trục Ox trùng với một đường kính của quỹ đạo đó (hình 2.1).
Hình 2.1. Mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều.
- Các đại lượng đặc trưng của dao động điều hồ
Trong phương trình (2.1) thì:
A là biên độ dao động, đó là giá trị cực đại của li độ x; đơn vị m, cm. A
t ω 0 P M0 ϕ ω A M x
luôn luôn dương.
(ωt+ϕ) là pha của dao động tại thời điểm t; đơn vị rad. ϕ là pha ban đầu của dao động; đơn vị rad.
ω là tần số góc của dao động điều hịa; đơn vị rad/s.
Chu kì T của dao động điều hòa là khoảng thời gian để thực hiện một dao động toàn phần; đơn vị giây (s).
Tần số f của dao động điều hòa là số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây; đơn vị héc (Hz).
Mối liên hệ giữa các đại lượng ω, f và T:
; 2 T π ω= T f 1 = ; ω =2πf (2.2)
- Vận tốc của vật dao động điều hoà
Vận tốc là đạo hàm bậc nhất của li độ theo thời gian: v = x' = - ωAsin(ωt+ϕ) = ωAcos + + 2 π ϕ ωt (2.3) Vận tốc của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng sớm pha hơn
2
π so với với li độ. Vị trí biên (x = ±A) thì v = 0.
Vị trí cân bằng (x = 0), thì |v| = vmax = ωA.
- Gia tốc của vật dao động điều hoà
Gia tốc là đạo hàm bậc nhất của vận tốc (hoặc đạo hàm bậc 2 của li độ) theo thời gian:
a = v' = x'' = -ω2Acos(ωt+ϕ)= -ω2x (2.4)
Gia tốc của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng ngược pha với li độ (sớm pha
2
π so với vận tốc).
Véc tơ gia tốc của vật dao động điều hịa ln hướng về vị trí cân bằng, có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ.
Ở vị trí cân bằng (x = 0), gia tốc bằng 0.
- Lực tác dụng lên vật dao động điều hòa
Lực tổng hợp tác dụng lên vật dao động điều hịa có giá trị đại số: F = ma = - mω2x (2.5)
F
ur
ln hướng về vị trí cân bằng, gọi là lực kéo về.
- Đồ thị dao động điều hòa
Đồ thị dao động điều hòa (li độ, vận tốc, gia tốc) là đường hình sin, vì thế người ta cịn gọi dao động điều hịa là dao động hình sin.
2. Con lắc lò xo:
Con lắc lò xo gồm một lị xo có độ cứng k, khối lượng không đáng kể, một đầu gắn cố định, đầu kia gắn với vật nặng khối lượng m, vật m có thể chuyển động khơng ma sát. Khi đó vật sẽ dao động điều hịa với chu kì và tần số góc là: k m T =2π ; m k = ω (2.6)
- Năng lượng của con lắc lò xo:
Động năng: Wđ = sin ( ) 2 2 2 2 2 2 ϕ ω ω + = m A t mv (2.7) Thế năng: Wt = cos ( ) 2 2 2 2 2 ϕ ω + = kA t kx (2.8) Động năng, thế năng của vật dao động điều hòa biến thiên tuần hồn với tần số góc ω'=2ω, tần số f’ = 2f, chu kì T' = 2 T . Cơ năng: W = Wt + Wđ = 2 2 2 2 2 kA A m = ω = hằng số (2.9) 3. Con lắc đơn.
- Con lắc đơn gồm một vật nặng treo vào sợi dây không giãn, vật nặng kích thước khơng đáng kể so với chiều dài sợi dây, sợi dây khối lượng không đáng kể so với khối lượng của vật nặng.
Khi bỏ qua ma sát và khi li độ góc nhỏ, có thể coi dao động của con lắc đơn gần đúng là dao động điều hịa với tần số góc và chu kì:
l g = ω ; g l T =2π (2.10)
- Ứng dụng dao động của con lắc đơn: Xác định gia tốc rơi tự do nhờ
đo chu kì và chiều dài của con lắc đơn, theo công thức: g = 4 22
T l
π (2.11)
- Năng lượng của con lắc đơn:
Động năng : Wđ = 2 2 mv (2.12) Thế năng: Wt = mgl(1 - cosα) (2.13) Nếu góc nhỏ có gần đúng: Wt = 2 2 α mgl (2.14) Cơ năng: Cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn nếu bỏ qua ma sát.
W = Wt + Wđ = mgl(1 - cosα0) (2.15) Nếu góc nhỏ có gần đúng: W = 2 2 0 α mgl (2.16)
4. Dao động tắt dần, dao động cưỡng bức: - Dao động tắt dần
Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian gọi là dao động tắt dần. Nguyên nhân làm tắt dần dao động là do lực ma sát và lực cản của môi