TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
2.2. Một số tình huống dạy học hình học gắn với thực tiễn ở trường trung học phổ thông
2.2.1. Dạy học vận dụng quy tắc hình bình hành để giải thích hiện tượng tát nước gầu dây
2.2.1.2. Cách thức thực hiện
• Sự chuẩn bị của giáo viên và học sinh:
- Giáo viên: ngoài máy tính, máy chiếu, thước kẻ, giáo viên cần chuẩn bị giáo án, hệ thống câu hỏi.
- Học sinh: tìm hiểu cách biểu diễn, phân tích lực tác dụng lên một vật.
• Hoạt động 1: Đặt vấn đề
Học sinh lắng nghe, quan sát hình ảnh.
Giáo viên giới thiệu bài thơ:
Anh ở bên kia, em phía này
Đồng lòng chung sức thả hồn bay Tay nâng gàu tát lòng vui sướng Miệng hát nghêu ngao dạ đắm say Nước ruộng chưa đầy chân phải vững Mương tràn lúa ngập mới dừng tay Được mùa lúa chín mừng thu hoạch Thắm đẫm tình quê tại xứ này
Bạn có biết khung cảnh trong bài thơ là cảnh gì không?
Câu hỏi này chắc chắn là câu hỏi không dễ với các bạn ở thành phố, tuy nhiên nó lại khá đơn giản với các bạn ở vùng nông thôn.
Bài thơ đang miêu tả lại cảnh tát nước trên các cánh đồng ở vùng quê Việt Nam.
Hình 1: Cảnh tát nước
Hình ảnh hai người tát nước có thể rất lạ đối với các bạn ở thành phố, nhưng đối với các bạn ở vùng nông thôn thì hình ảnh đó gắn liền với tuổi thơ của các bạn.
Gầu dây là công cụ chính cho công việc tát nước này
Hình 2: Gầu dây
Vật liệu tạo lên nó chỉ là những thứ quen thuộc của làng quê Việt Nam như bó nứa, cây tre, cộng thêm con dao sắc để vót nan.
Hình 3: Chế tạo gầu dây
Người nông dân tát nước vào ruộng trong mùa cấy, họ tát nước bằng cách buộc dây vào một cái gầu và hai người đứng kéo hai bên.
Hình 4: Bốn người cùng lúc tát nước bằng hai gầu
Câu hỏi: Tại sao khi hai người kéo gầu về hai phía khác nhau mà gầu vẫn di chuyển về phía trước chứ không bị văng sang hai bên?
• Hoạt động 2: Tiếp cận giải quyết vấn đề
Giáo viên gợi mở, vấn đáp hướng dẫn học sinh nhằm vận dụng quy tắc hình bình hành vào phân tích lực tác dụng nên chiếc gầu, từ đó trả lời câu hỏi đã đặt ra.
Học sinh thảo luận và trả lời các câu hỏi:
Câu hỏi 1: Một vật chuyển động khi nào?Khi chỉ có một lực tác dụng thì vật sẽ di chuyển theo hướng nào?
Kết luận: Một vật chuyển động theo một hướng là do có lực tác dụng theo hướng đó.
Câu hỏi 2: Chiếc gầu đi theo hướng về phía trước, phương nằm giữa hai người kéo. Theo phân tích ở hoạt động 1 thì phải có một lực nào đó tác dụng vào vật theo hướng thẳng, phương nằm giữa hai người kéo. Lực đó ở đâu mà ra, có liên quan gì đến hai lực kéo của hai người?
Hình 5
Kết luận: Theo quy tắc hình bình hành lực làm cho chiếc gầu chuyển động theo hướng thẳng và phương như hình 5 chính là tổng của hai lực kéo.
Hình 6
- Chiếc gầu tát nước là vật dụng không thể thiếu ở các làng quê, ngày nay, dù có máy bơm nước chạy bằng máy nổ nhưng những chiếc gầu vẫn không hề bị lãng quên, ta vẫn thường xuyên nhìn thấy nó trên các cánh đồng vào những ngày mùa.
• Hoạt động 3: Mở rộng
Bài toán: Thiên nga, tôm hùm, cá măng kéo xe hàng.
Đã có khi nào bạn nghĩ đến việc thiên nga, tôm hùm và cá măng hợp lực để kéo xe hàng chưa? Nếu chưa bạn hãy đọc câu chuyện ngụ ngôn dưới đây của nhà văn Ivan Andreyevich Krylov (Nga), do Hồ Quốc Vỹ dịch.
Thiên nga, Cá măng và Tôm hùm
Làm việc gì cũng cần nhất trí Có thuận hoà mới dễ thành công Còn như lục đục, dù đông
Mỗi người một phách, chớ hòng việc trôi Vào một buổi đẹp trời ba bạn
Thiên nga, Tôm hùm với Cá măng Cùng nhau kéo một xe hàng
Cả ba gắng sức - xe càng đứng im Vì sao vậy? Hãy tìm nguyên cớ
Hoá ra Tôm chỉ cố giật lùi Thiên nga kéo bổng lên trời Cá măng thì cố sức bơi xa bờ Đến nay xe vẫn nằm trơ
Nếu ai có hỏi, xin nhờ ngụ ngôn Cho hay dù việc cỏn con
Mà không nhất trí thì còn hỏng to
Ý nghĩa của câu chuyện là “Việc dù nhỏ, có đông người làm, nhưng mỗi người làm theo một kiểu, không nhất trí với nhau thì không thể thành công”.
Trong câu chuyện, thiên nga, tôm hùm và cá măng, mỗi con vật kéo theo một hướng khác nhau, và điều này dẫn tới kết quả là việc làm của họ hoàn toàn không có hiệu quả.
Vấn đề đặt ra là nếu ta nghiên cứu câu chuyện ngụ ngôn này theo quan điểm khoa học thì có đúng là việc làm của thiên nga, tôm hùm và cá măng là vô nghĩa?
Gợi ý: Đây có thể coi là một bài toán cơ học về tổng hợp một số lực tác dụng đồng quy. Theo chuyện ngụ ngôn, phương của các lực là:
… Tôm chỉ cố giật lùi Thiên nga kéo bổng lên trời Cá măng thì cố sức bơi xa bờ
Bạn hãy vẽ hình mô tả các lực này và tìm lực tổng hợp để trả lời cho câu hỏi ở trên.
Hình 7: Thiên nga, tôm hùm và cá măng kéo xe
Một điều bạn cần chú ý thêm, đó là đừng quên lực thứ tư – Trọng lực của xe hàng.
Trả lời:
Hình 8: Hợp lực của thiên nga, tôm hùm và cá măng Hãy quan xát hình 8:
- Thiên nga lao thẳng lên trời không những không làm cản trở công tác của tôm hùm và cá măng mà lại còn giúp đỡ chúng: Lực kéo của thiên nga lên phía trên ngược với hướng của trọng lực, do vậy đã làm nhẹ đi xe hàng.
- Giờ chỉ còn lại hai lực là lực của cá măng và tôm hùm. Dĩ nhiên nước không ở phía trước của xe hàng (vì không ai có dự định kéo xe hàng xuống nước), do vậy nó phải ở một bên nào đó của xe hàng. Do đó lực kéo của cá măng và tôm hùm tạo với nhau một góc. Nếu như các lực đã không cùng phương thì hợp lực của chúng không thể nào bằng không được.
Theo quy tắc cộng véc tơ thì hợp lực của tôm hùm và cá măng được bểu diễn ở véc tơ OD
uuur
. Rừ ràng hợp lực này cú thể lớn hơn từng lực thành phần của cá măng và tôm hùm.
Tóm lại:
- Lực kéo của thiên nga làm xe hàng nhẹ đi.
- Hợp lực của cá măng và tôm hùm có thể lớn hơn mỗi lực thành phần.
Từ đây có thể thấy việc hợp tác của ba con vật không phải là không có hiệu quả.
Tuy nhiên, những lập luận trên không hề làm giảm tính tư tưởng và những kết luận có ý nghĩa giáo dục của câu chuyện ngụ ngôn nói trên.
2.2.2. Tình huống vận dụng quy tắc hình bình hành để giải thích sự