2.1.1 Vị trí và vai trò của phần cơ học (Vật lí 10)
* Vị trí: Phần cơ học là phần đầu tiên trong chương trình Vật lí lớp 10, cũng là phần mở đầu trong chương trình Vật lí THPT.
* Vai trò: Phần cơ học trong chương trình Vật lí 10 là một phần kiến thức hết sức cơ bản, có vai trò tạo dựng nền tảng cho tƣ duy Vật lí của học sinh. Việc nghiên cứu các khái niệm, đại lượng, định luật Vật lí, các phương pháp phát hiện và giải quyết vấn đề khi gặp một hiện tƣợng Vật lí nào đó sẽ dần dần hình thành trong tư duy của học sinh như một phương pháp luận trong quá trình học tập Vật lí.
Ví dụ:
- Các khái niệm nhƣ chuyển động, vận tốc, lực, công, năng lƣợng … là những khái niệm không chỉ sử dụng trong Cơ học mà là những khái niệm phổ biến trong mọi phần của Vật lí (Điện từ trường, lượng tử ánh sáng, Vật lí hạt nhân, …).
- Các định luật nhƣ ba Định luật của Niutơn, Định luật bảo toàn động lƣợng, Định luật bảo toàn năng lƣợng cũng là những định luật chung cho mọi vấn đề của Vật lí cổ điển và chúng cũng đƣợc vận dụng vào Vật lí học hiện đại.
- Phương pháp động lực học, phương pháp dùng định luật bảo toàn là những phương pháp hết sức cơ bản trong việc giải quyết các vấn đề trong Vật lí học.
Chính vì vậy, giảng dạy phần Cơ học trong chương trình Vật lí lớp 10 đã trở thành một nhiệm vụ khá nặng nề đối với giáo viên Vật lí. Công việc này giống nhƣ việc xây nền móng cho một ngôi nhà cao tầng, nền móng có tốt thì ngôi nhà mới bền vững.
2.1.2 Cấu trúc nội dung phần cơ học - Vật lí 10
Chương trình Vật lí theo chương trình cơ bản (Ban chuẩn) được triển khai thực hiện từ năm 2006 đƣợc phân bố nhƣ sau:
Loại bài học Nội dung
Lý thuyết
Bài tập
Thực hành
Kiểm tra
Cộng
Chương I: Động học chất điểm 9 2 3 1 15
Chương II: Động lực học chất điểm
8 2 2 0 12
Chương III: Cân bằng và chuyển động của vật rắn
7 2 0 1HK 10
Chương IV: Các định luật bảo toàn
8 2 0 0 10
Trong nội dung kiến thức chương I, học sinh sẽ được khảo sát về các dạng chuyển động cơ bản, thường gặp trong thực tiễn (chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, chuyển động tròn đều) và các đại lƣợng đặc trưng cho chuyển động (vận tốc, gia tốc, đường đi). Phương pháp nghiên cứu và giải quyết vấn đề chủ yếu là phương pháp toạ độ và phương pháp véctơ. Đây là những kiến thức và phương pháp mang tính phổ thông và cơ bản. Giúp học sinh hiểu và vận dụng tốt kiến thức và phương pháp nghiên cứu trong chương I sẽ tạo hứng thú và bước đầu phát triển năng lực tự lực học tập của học sinh. Tuy nhiên cần lưu ý về đối tượng chuyển động cần khảo sát phải thoả mãn điều kiện đƣợc coi nhƣ những chất điểm.
Sang chương II, học sinh bắt đầu đi sâu vào tìm hiểu nguyên nhân dẫn đến các vật có được trạng thái chuyển động như đã xét ở chương I. Các vật đƣợc nghiên cứu trong mối quan hệ với các vật khác. Những khái niệm cần làm rõ bản chất đó là các lực cơ học, khối lƣợng, quán tính. Đặc biệt cần làm cho học sinh hiểu và vận dụng thành thạo ba định luật của Niutơn. Phương pháp nghiên cứu và giải quyết vấn đề cơ bản của chương này là phương pháp động lực học. Khi vận dụng phương pháp này, học sinh đã phải thuần thục phương pháp toạ độ và phương pháp véctơ.
Trong chương III, học sinh sẽ phải khảo sát trạng thái chân bằng và chuyển động của các vật rắn không còn đơn giản nhƣ xét với chất điểm. Vẫn trên cơ sở phương pháp động lực học ở chương II, nhưng khi biểu diễn lực tác dụng lên vật rắn, học sinh cần chú ý tới điểm đặt và giá của lực. Mặt khác trong chương này, học sinh phải làm quen với khái niệm mômen lực và chuyển động quay của vật quanh một trục dưới tác dụng của mômen lực.
Ngoài ra, khi xét đến vật rắn chuyển động tịnh tiến, giáo viên cần giúp học sinh thấy rõ sự tương tự như khảo sát chuyển động của chất điểm.
Ở chương VI – Các định luật bảo toàn - học sinh cần nắm được các khái niệm: động lƣợng, công, công suất, năng lƣợng, động năng, thế năng, cơ năng; các định luật bào toàn động lƣợng, định luật bảo toàn cơ năng, định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng. Trong chương này, định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lƣợng vƣợt qua phạm vi của một định luật Vật lí thông thường mà nó đóng vai trò phương pháp luận. Thông qua việc khảo sát chuyển động của các vật dưới tác dụng của các lực bảo toàn, vật dưới tác dụng của các lực không phải lực bảo toàn, bài toán va chạm đàn hồi, va chạm mềm, giáo viên cần làm rõ vai trò của định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng, từ đó hình thành cho học sinh phương pháp tư duy theo quan điểm này.