1.6. Nghiờn cứu thực trạng về dạy học và bồi dưỡng học sinh giỏi về
1.6.1. Mục đớch nghiờn cứu
- Tỡm hiểu thực trạng ụn thi HSG chương “Dao động cơ” ở cỏc trường THPT miền nỳi
- Tỡm hiểu cỏc phương phỏp ụn thi HSG chương “Dao động cơ” ở cỏc trường THPT miền nỳi
- Tỡm hiểu mong muốn, nguyện vọng của GV và HS trong quỏ trỡnh ụn thi HSG ở cỏc trường THPT
1.6.2. Đối tƣợng và phƣơng phỏp nghiờn cứu
- Đối tượng: Điều tra khảo sỏt thực tế đội tuyển HSG tại trường THPT chuyờn ,THPT cấp ba, THPT nội trỳ, THPT Cao Bỡnh thành phố Cao Bằng.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
+ Tỡnh hỡnh ụn thi HSG chương “Dao động cơ”
+ Tỡm hiểu những khú khăn và sai lầm mà học sinh thường mắc phải khi giải bài tập chương "Dao động cơ" từ đú đề xuất phương ỏn khắc phục.
- Phương phỏp điều tra:
+ Điều tra giỏo viờn: Sử dụng phiếu điều tra (số lượng giỏo viờn được điều tra là cỏc giỏo viờn ụn thi HSG) trao đổi trực tiếp, dự giờ giảng, xem giỏo ỏn + Điều tra học sinh: Sử dụng phiếu điều tra (số lượng học sinh được điều tra là cỏc học sinh trong đội tuyển ụn thi HSG) quan sỏt hoạt động của học sinh trong giờ học, kiểm tra khảo sỏt, phõn tớch kết quả.
1.6.3. Kết quả nghiờn cứu
- Sau một thời gian được trao đổi trực tiếp, dự giờ giảng, xem giỏo ỏn của cỏc giỏo viờn ụn HSG cú kinh nghiệm tụi thấy thực trạng ụn thi HSG chương "Dao động cơ" vật lớ 12 ở cỏc trường THPT miền nỳi như sau:
+ Thời gian bồi dưỡng kiến thức cơ bản chương "Dao động cơ" vật lớ 12 trong cỏc tiết học chớnh khoỏ cũn hạn hẹp, mà kiến thức của chương lại rộng, nờn khụng cú thời gian để mở rộng cỏc bài toỏn hay tiếp cận với cỏc bài toỏn khú.
+ Cỏc bài tập trong chương "Dao động cơ" cú nhiều dạng. nhiều kiến thức mới, đũi hỏi vận dụng nhiều kiến thức toỏn học nờn việc đưa ra một hệ thống bài tập đảm bảo yờu cầu mục tiờu đặt ra là rất khú.
+ Mỗi GV ụn luyện thi HSG thường chọn riờng cho mỡnh một phương phỏp giải nờn rất khú trong cụng tỏc đỏnh giỏ chất lượng học tập của HS trong đội tuyển ở cỏc trường khỏc nhau.
+ Sỏch thao khảo của GV rất ớt, khụng cú tài liệu nào là chuẩn để tập chung ụn trọng tõm cho HS. Khụng cú điều kiện tiếp xỳc với cỏc giỏo sư đầu ngành để học hỏi kinh nghiệm.
+ Đa số GV ụn đội tuyển đó biết quan tõm đến việc rốn luyện cho HS năng lực sỏng tạo, năng lực tự giải quyết vấn đề.
+ Cỏc HS trong đổi tuyển đều được lựa chọn kỹ qua cỏc bước tuyển chọn đội tuyển theo qui định của nhà trường.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Phương phỏp ụn thi HSG chương "Dao động cơ" vật lớ 12 ở cỏc trường THPT miền nỳi.
+ Đa số và GV đó đổi mới mạng mẽ về phương phỏp giảng dạy để HS tự bộc lộ và phỏt triển năng lực sỏng tạo của mỡnh.
- Mong muốn, nguyện vọng của GV và HS trong quỏ trỡnh ụn thi HSG ở cỏc trường THPT
+ GV ụn thi HSG ở cỏc trường THPT cú nguyện vọng được quan tõm nhiều hơn đến thiết bị để học sinh thực hành, để HS tự kiểm nghiệm tớnh chất vật lớ đó học, những ứng dụng của hiện tượng vào trong tự nhiờn.
+ Hầu hết GV hiểu nhu cầu và nguyện vọng của HS như những đặc điểm tõm sinh lớ, tư duy để bồi dưỡng cho HS năng lực tư duy độc lập, sỏng tạo, khả năng tự lực giải quyết vấn đề và hướng đến những vấn đề cao hơn.
+ Các Tr-ờng THPT coi công tác bồi d-ỡng học sinh giỏi là công tác mũi nhọn và trọng tâm. Nó có tác dụng thiết thực và mạnh mẽ nâng cao trình độ chun mơn nghiệp vụ của đội ngũ các thầy cô giáo, nâng cao chất l-ợng giáo dục khẳng định th-ơng hiệu của nhà tr-ờng, tạo ra khí thế hăng say v-ơn lên học tập giành những đỉnh cao trong học sinh.
Kết luận chƣơng 1
Trong chương này chỳng tụi đó trỡnh bày những cơ sở lớ luận của việc xõy dựng một chuyờn đề hỗ trợ bồi dưỡng HSG.
Từ cơ sở lớ luận và thực tiễn chỳng tụi hướng tới việc nõng cao chất lượng kiến thức thụng qua việc sử dụng chuyờn đề về "Dao động cơ", phương ỏn dạy học kết hợp với sử dụng cỏc phương tiện dạy học hợp lớ nhằm hỗ trợ bồi dưỡng cho HSG ở cỏc trường THPT miền nỳi.
Chỳng tụi đó trỡnh bày khỏi niệm chuyờn đề, cấu trỳc chuyờn đề và đề xuất cỏc phương phỏp sử dụng chuyờn đề, thực trạng về cụng tỏc bồi dưỡng HSG phần dao động cơ ở một số trường THPT và những cụng trỡnh đó được nghiờn cứu liờn quan đến đề tài.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Chƣơng 2
XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG CHUYấN ĐỀ VỀ “DAO ĐỘNG CƠ” (VẬT LÍ 12) HỖ TRỢ BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI MễN VẬT
LÍ Ở THPT MIỀN NÚI
2.1. Xõy dựng chuyờn đề về “Dao động cơ” (vật lớ 12) hỗ trợ bồi dƣỡng học sinh giỏi mụn Vật lớ ở THPT miền nỳi. học sinh giỏi mụn Vật lớ ở THPT miền nỳi.
2.1.1. Vị trớ –Cấu trỳc – Vai trũ cỏc kiến thức chƣơng “Dao động cơ” ( vật lớ 12) trong chƣơng trỡnh Vật lớ THPT
Vị trớ cỏc kiến thức “Dao động cơ” vật lớ 12 trong chương trỡnh Vật lớ THPT, mụn vật lớ cú vai trũ quan trọng trong việc thực hiện cỏc mục tiờu của giỏo dục phổ thụng. Việc giảng dạy mụn vật lớ núi chung và chương dao động cơ núi riờng cú nhiệm vụ cung cấp cho học sinh một hệ thống kiến thức vật lớ, cơ bản ở trỡnh độ phổ thụng, bước đầu hỡnh thành cho học sinh những kỹ năng, những thúi quen làm việc khoa học, gúp phần tạo ra cho học sinh cỏc năng lực nhận thức, năng lực hành động và cỏc phẩm chất về nhõn cỏch mà mục tiờu giỏo dục đó đề ra, chuẩn bị cho học sinh tiếp tục tham gia lao động sản xuất, cú thể thớch ứng với sự phỏt triển khoa học – kĩ thuật.
Chương dao động cơ - vật lớ 12 trỡnh bày cỏc loại dao động và một số ứng dụng, giải thớch hiện tượng thực tế. Qua những kiến thức trong chương và thụng qua việc giải bài tập của chương, giỳp việc rốn luyện cho HS tư duy logic và tư duy biện chứng, hỡnh thành ở HS niền tin về bản chất khoa học của cỏc hiện tượng tự hiờn cũng như khả năng nhận thức con người, khả năng ứng dụng kiến thức vật lớ trong kĩ thuật, đời sống.
Cấu trỳc: Theo phõn phối chương trỡnh số tiết dành cho phần này lại khụng nhiều: với 8 tiết lý thuyết, 3 tiết bài tập, 2 tiết
Kiến thức trong chương cú nhiều kiến thức mới, song cú mối liờn hệ mật thiết với cỏc kiến thức đó học trước đú. Trước khi học chương này HS đó biết một số khỏi niệm như con lắc lũ xo, con lắc đơn, vận tốc, gia tốc, chu kỳ của chuyển động trũn. Ngoài ra trong phần động lực học chất điểm, tĩnh học, cỏc
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
định luật bảo tồn học sinh đó được học sẽ được ứng dụng để xõy dựng kiến thức trong chương dao động cơ
2.1.2. Nghiờn cứu nội dung chƣơng trỡnh, sỏch giỏo khoa chƣơng dao động cơ và xõy dựng cấu trỳc logic nội dung chƣơng dao động cơ.
Cỏc mục tiờu dạy học và bồi dưỡng học sinh giỏi về “Dao động cơ” vật lớ 12
Về kiến thức:
Dao động điều hũa
Thụng qua quan sỏt cú khỏi niệm về chuyển động dao động, biết cỏch thiết lập phương trỡnh động lực học của con lắc lũ xo, biết rằng biểu thức của dao động là nghiệm của phương trỡnh động lực học, biết cỏc đại lượng đặc trưng của dao động điều hũa.
Khảo sỏt dao động điều hoà
Biết tớnh toỏn và vẽ đồ thị biến đổi theo thời gian của li độ, vận tốc và gia tốc trong dao động điều hũa (DĐĐH)
Hiểu rừ khỏi niệm chu kỡ và tần số của DĐĐH. Biết biểu diễn DĐĐH bằng vectơ quay.
Biết viết điều kiện sau đõy tựy theo cỏch kớch thớch dao động, và từ điều kiện ban đầu suy ra biờn độ A và pha ban đầu
Củng cố kiến thức về DĐĐH, cú kĩ năng giải bài tập về động học dao động. Con lắc lũ xo, con lắc đơn, con lắc vật lớ, con lắc xoắn
Biết cỏch thiết lập phương trỡnh động lực học của con lắc
Nắm vững những cụng thức về con lắc và vận dụng trong cỏc bài toỏn đơn giản.
Hướng dẫn học sinh ỏp dụng mối liờn hệ giữa chuyển động trũn đều và dao động điều hũa để giải nhanh cỏc bài toỏn liờn quan đến tỡm thời gian, thời điểm đại lượng dao động đạt giỏ trị xỏc định, pha dao động hoặc cỏc đại lượng cú liờn quan đến thời gian dao động
Củng cố kiến thức về DĐĐH đó học trong bài trước và gặp lại trong bài này.
Năng lƣợng trong dao động điều hoà
Biết cỏch tớnh toỏn và tỡm ra biểu thức của động năng, thế năng và cơ năng của con lắc.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Cú kĩ năng giải bài tập cú liờn quan, vớ dụ tớnh động năng, thế năng, cơ năng của con lắc đơn.
Củng cố kiến thức về bảo toàn cơ năng của một vật chuyển động dưới tỏc dụng của lực thế (học ở lớp 10).
Dao động tắt dần và dao động duy trỡ
Hiểu được nguyờn nhõn làm tắt dần dao động cơ học là do ma sỏt nhớt tạo nờn lực cản đối với vật dao động. Ma sỏt nhỏ dẫn đến dao động tắt dần chậm. Ma sỏt lớn dẫn đến tắt dần nhanh và dẫn đến khụng dao động.
Biết được nguyờn tắc làm cho dao động cú ma sỏt được duy trỡ.
Dao động cƣỡng bức, cộng hƣởng.
Biết được dao động cưỡng bức khi ổn định cú tần số bằng tần số ngoại lực, cú biờn độ phụ thuộc tần số ngoại lực. Biờn độ cực đại khi tần số ngoại lực bằng tần số dao động riờng của hệ. Hiện tượng biờn độ dao động cưỡng bức cực đại gọi là cộng hưởng. Cộng hưởng thể hiện rừ khi ma sỏt nhỏ.
Biết được rằng hiện tượng cộng hưởng cú nhiều ứng dụng trong thực tế và kể ra được một vài ứng dụng.
Tổng hợp dao động
Biết rằng cú thể thay thế việc cộng hai hàm dạng sin x1 và x2 cựng tần số
gúc bằng việc cộng hai vectơ quay tương ứng X1
và X2 ở thời điểm t = 0. Nếu x1 X1 , x2 X2 thỡ x1 + x2 X1 + X2
Cú kĩ năng dựng cỏch vẽ Frenen để tổng hợp hai hay nhiều dao động cựng tần số gúc.
Hiểu được tầm quan trọng của độ lệch pha khi tổng hợp hai dao động.
Kĩ năng:
- Biết quan sỏt cỏc hiện tượng, cỏc quỏ trỡnh vật lý trong thớ nghiệm, trong đời sống hằng ngày.
- Biết sử dụng cỏc dụng cụ đo và biết lắp rỏp, tiến hành cỏc thớ nghiệm vật lý.
- Biết phõn tớch, so sỏnh, tổng hợp và xử lý thụng tin thu được để rỳt ra cỏc kết luận, dự đoỏn mối quan hệ giữa cỏc đại lượng vật lý….
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Vận dụng một cỏch linh hoạt, sỏng tạo cỏc định luật và cỏc kiến thức chương Dũng điện xoay chiều, Mạch dao động điện từ và súng cơ học
Về thỏi độ:
- Hỡnh thành lũng ham mờ, yờu thớch mụn Vật lý, yờu thớch tỡm tũi khoa học. - Rốn luyện ý thức tự giỏc, chủ động trong học tập thụng qua hoạt động nhúm, cựng hợp tỏc với bạn bố và GV trong học tập. Đồng thời tự học để tự lực chiếm lĩnh kiến thức.
- Rốn luyện tỏc phong làm việc tỉ mỉ, cẩn thận trung thực.
- Cú ý thức phấn đấu, tự tin vào bản thõn, mong muốn khẳng định mỡnh trước tập thể.
- Cú ý thức sẵn sàng ỏp dụng những hiểu biết vật lý của mỡnh vào thực tế để cải thiện điều kiện sống và mụi trường.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
SƠ ĐỒ LOGIC CẤU TRÚC NỘI DUNG CHƢƠNG DAO ĐỘNG CƠ
DAO ĐỘNG CƠ DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG DUY TRè DAO ĐỘNG TUẦN HOÀN DAO ĐỘNG CƢỠNG BỨC DAO ĐỘNG ĐIỀU HềA CỘNG HƢỞNG CON LẮC Lề XO CON LẮC ĐƠN TỔNG HỢP DAO ĐỘNG PHƢƠNG TRèNH ĐỘNG LƢC HỌC PHƢƠNG TRèNH ĐỘNG HỌC CÁC ĐẠI LƢỢNG ĐẶC TRƢNG CHO DĐĐH
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.2. Cấu trỳc và nội dung chuyờn đề “Dao động cơ” vật lớ 12 hỗ trợ bồi dƣỡng học sinh giỏi mụn Vật lớ ở THPT miền nỳi. dƣỡng học sinh giỏi mụn Vật lớ ở THPT miền nỳi.
2.2.1. Cấu trỳc chuyờn đề
2.2.2. Nội dung chuyờn đề
2.2.2.1. Hệ thống lý thuyết
Hệ thống lý thuyết cơ bản.
+ Dao động điều hũa.
Phương trỡnh dao động (li độ): x Acos(t). Hoặc: xAsin( t )
Hoặc x A1cos( t 1)A2cos( t 2)......... Vận tốc – gia tốc của dao động điều hũa:
Cấu trỳc chuyờn đề Cơ bản Nõng cao BT luyện kiến thức BT nõng cao BT luyện kĩ năng BT Sỏng tạo BT Phức tạp BT Thực tế BT trắc nghiệm BT tự luận Bài tập Lý thuyết
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn vx'Asin(t) a x,(t)2Acos(t) 2x 2 2 2 v A x Nhận xột: Về mối liờn hệ x, v, a
- x vuụng pha với v (x chậm (trễ) pha
2
so với v)
- x ngược pha với a.
- v vuụng pha với a (v chậm(trễ) pha
2
so với a).
Hợp lực tỏc dụng vào vật dao động điều hũa: F kx; k là hằng số. Giỏ trị cực đại hay biờn độ của cỏc đại lượng:
xmax A0 tại biờn. vmax A0 tại vị trớ cõn bằng. amax 2A0tại vị trớ biờn. Fmax kA0 tại biờn.
Giỏ trị cực tiểu của cỏc đại lượng:
x = 0 tại vị trớ cõn bằng; v =0 tại vị trớ biờn.
a = 0 tại vị trớ cõn bằng; F = 0 tại vị trớ cõn bằng.
Sự đổi chiều và đổi dấu của cỏc đại lượng:
F đổi chiều khi đi qua vị trớ cõn bằng; v đổi chiều ở biờn.
a đổi chiều khi đi qua vị trớ cõn bằng; x đổi dấu khi đi qua vị trớ cõn bằng.
x, v, a, F đều biến đổi cựng chu kỳ, cựng tần số hay cựng tần số gúc.
- Con lắc lũ xo.
* Chuyển động của con lắc lũ xo là: - thẳng biến đổi, đổi chiều; - chuyển động tuần hoàn;
- chuyển động dao động điều hũa.
* Cỏc đại đặc trưng: m k . ; k m T 2 ; m k f 2 1 . x
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
* Động năng và thế năng của con lắc lũ xo biến đổi tuần hoàn với tần số gúc 2, 2f, với chu kỳ 2 T . 1 2 2 d W mv ; 1 2 2 t W kx * Cơ năng: 2 2 2 max max 1 1 1 2 2 2 d t d t W W W mv kx W W kA const Cơ năng của con lắc lũ xo tỉ lệ với bỡnh phương biờn độ dao động.
Nếu khụng cú ma sỏt (biờn độ A khụng giảm), cơ năng được bảo toàn.
Con lắc đơn
* Cỏc đại lượng đặc trưng:
g l T 2 ; l g ; l g f 2 1
T chỉ phụ thuộc vào l và g mà khụng phụ thuộc vào m và A.
+ Ở nơi g khụng đổi và con lắc đơn cú l khụng đổi sẽ dao động tự do. + Chiều dài l cú thể thay đổi do cắt ngắn, nối dài thờm.
Chiều dài l cú thể thay đổi do nhiệt độ: l l0(1t). Gia tốc trọng trường g thay đổi theo vĩ độ địa lớ.