CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC PHẦN ĐỘNG HỌC – VẬT LÍ 10 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC HỢP TÁC NHÓM CỦA HỌC SINH VỚI SỰ HỖ TRỢ PHẦN MỀM COACH
2.2. Thiết kế tiến trình DH phần Động học phát triển năng lực hợp tác nhóm
2.2.3. Thiết kế tiến trình DH một số bài của phần Động học hướng phát triển năng lực hợp tác nhóm của học sinh với sự hỗ trợ phần mềm Coach
BÀI 1. CHUYỂN ĐỘNG THẲNG (4 tiết)
I. Mục tiêu 1. Kiến thức
- Biết được tốc độ trung bình, quãng đường đi được, độ dịch chuyển, vận tốc.
- Biết được đồ thị độ dịch chuyển – thời gian, vận tốc v - t.
2. Năng lực a. NL chung
- NL tự học và nghiên cứu tài liệu.
- NL trình bày và trao đổi thông tin.
- NL nêu và giải quyết vấn đề.
- NL hoạt động nhóm.
b. NL đặc thù môn học
- Thực hiện được thí nghiệm khảo sát chuyển động biến đổi.
- Suy luận rút ra được công thức tính gia tốc.
- Vẽ được đồ thị vận tốc – thời gian trong chuyển động thẳng.
- Vận dụng được đồ thị vận tốc – thời gian để tính được độ dịch chuyển và gia tốc.
- Rút ra được các phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều.
- Vận dụng công thức để làm bài tập.
3. Phẩm chất
- Có thái độ hứng thú trong học tập.
- Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan.
- Có tác phong làm việc của nhà khoa học.
4. Định hướng phát triển các NLHT nhóm với sự hỗ trợ của Coach trong quá trình học tập
- TC1.M2. Thực hiện được nhiệm vụ tạo nhóm với sự hỗ trợ của GV;
- TC2.M3. Dự kiến được công việc phải làm cho từng thành viên trong nhóm.
- TC3.M2. Tham gia một phần nhiệm vụ được giao theo nhóm học tập;
- TC4. M3. Trình bày được một số ý kiến bản thân trong hoạt động nhóm;
- TC5.M4. Tôn trọng ý kiến thành viên khác và HT đưa ra ý kiến chung;
- TC6.M3. Phân chia thời gian hợp lí, hoàn thành nhiệm vụ được giao;
- TC7. M3. Chịu trách nhiệm về sản phẩm chung của nhóm;
- TC8. M2. Đánh giá được mức độ thực hiện nhiệm vụ khi tham gia hoạt động nhóm thông qua các đáp án tại các phiếu học tập.
II. Chuẩn bị
1. Chuẩn bị của giáo viên:
- Dụng cụ thí nghiệm chuyển động thẳng đều.
- Hướng dẫn sử dụng phần mềm Coach.
- Máy vi tính, máy chiếu, phòng thí nghiệm...
- Phân chia nhóm HS.
- Phiếu học tập
PHIẾU HỌC TẬP 1
KHẢO SÁT CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU
Tiến hành thí nghiệm khảo sát chuyển động thẳng đều, ghi hình (quay clip) lại thí nghiệm nhóm đã làm và dùng phần mềm Coach để phân tích chuyển động của viên bi trong thí nghiệm.
Trả lời các câu hỏi sau:
Câu 1: Nhận xét về đồ thị thu được của x theo t? Đồ thị này mô tả tính chất chuyển động nào?
Câu 2: Viết phương trình chuyển động của viên bi thu được từ đồ thị?
Câu 3: Nhận xét về đồ thị thu được của v theo t. Tốc độ của viên bi trong video thí nghiệm thu được bằng bao nhiêu?
Câu 4:
a. Từ đồ thị của x theo t, hãy điền kết quả thu được vào bảng số liệu sau Dt (s) = 0,1 (s) 0 ® 0,1 s 0,1s ® 0,2s 0,2s ® 0,3s d (m) = x2 – x1
b. Tính tốc độ trung bình cho cả quảng đường từ lúc bắt đầu khảo sát đến thời điểm t
= 0,3 s. So sánh với giá trị trung bình của tốc độ tương ứng trong mỗi khoảng thời gian 0,1 s ở bảng trên.
Câu 5: Vẽ đồ thị độ dịch chuyển (d - t) từ số liệu được lấy từ phần mềm Coach. Nhận xét gì về đồ thị (d - t) và mô tả tính chất chuyển động nào?
Câu 6: Xác định vận tốc từ độ dốc của đồ thị (d - t). Nêu lưu ý về dấu của độ dốc một đường thẳng.
PHIẾU HỌC TẬP 2
Câu 1: Xét quãng đường AB dài 1000m với A là vị trí của em và B là vị trí của bưu điện. Tiệm tạp hóa nằm tại vị trí C là trung tâm của AB. Nếu chọn nhà em làm gốc tọa độ và chiều dương hướng từ nhà em đến bưu điện. Hãy xác định độ dịch chuyển trong các trường hợp sau
a. Đi từ nhà đến bưu điện
b. Đi từ nhà đến bưu điện rồi quay lại tiệm tạp hóa Câu 2: Một vật chuyển động thẳng có đồ thị (d – t) được mô tả như Hình 4.11. Hãy xác định tốc độ tức thời của vật tại các vị trí A, B và C.
PHIẾU HỌC TẬP 3
Một chiếc xe đồ chơi điều khiển từ xa đang chuyển động trên một đoạn đường thẳng có độ dịch chuyển tại các thời điểm khác nhau được cho trong bảng dưới đây:
Thời điểm (s) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Độ dịch chuyển (m) 0 2 4 4 4 7 10 8 6 4 4 a. Hãy vẽ đồ thị độ dịch chuyển – thời gian của xe đồ chơi
b. Hãy xác định vận tốc và tốc độ tức thời tại các thời điểm 2s, 4s, 6s, 10s và 16s - Phiếu bổ trợ phần mềm Coach trong khảo sát chuyển động thẳng đều
PHIẾU BỔ TRỢ CHUYỂN ĐỘNG THẲNG ĐỀU Cách sử dụng phần mềm Coach để phân tích hình ảnh, clip 1. Mở Video thí nghiệm cần phần tích
- Ở cửa sổ " Dữ liệu Video": Nhấp chuột vào biểu tượng - mở - video- thêm video- chọn đường dẫn đến file video cần phân tích "chuyen dong thang deu" - OK.
- Sau khi chèn video, nhấp chuột vào biểu tượng hoặc nhấp chuột phải vào video, chọn 2. Thay đổi thước
+ Chọn Giống scale ở mọi hướng + X - độ dài thước: 0.1 m.
+ Chọn màu thước tùy ý (mặc định sẵn màu đỏ).
+ Kéo thả hai đầu của thước tương ứng với vị trí từ 10 cm - 20 cm trong video.
+ Kéo hệ trục tọa độ (màu vàng) với gốc tọa độ trùng với vạch 10 cm trên thước đo của máng nghiêng (Vị trí vật bắt đầu chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang).
3. Định cỡ thời gian
+ Timing: Chọn 30 khung/1s
+ Điểm không thiết lập cho thời gian: chọn t = 0 ở khung hình đầu tiên. Chọn khung + Chọn phương pháp: từ khung 7 đến khung 25, cỡ bước là 3. Điểm video - đánh dấu chất điểm cần khảo sát
+ Chọn số điểm cần đo trên một khung : 1
+ Chọn kí hiệu và màu để đánh dấu cho viên bi (tùy ý).
4. Xử lý video:
+ Trên thanh điều chỉnh khung hình, kéo dấu mũi tên màu xanh thứ nhất đến khung hình số 7 và mũi tên màu xanh thứ hai đến khung hình số 25 (là khung hình khi viên bi chuyển động trên mặt nằm ngang). Kéo con trỏ màu cam đến các khung tương ứng với số hiển thị ở bên phải thanh chạy.
+ Bấm nút play (Màu xanh lá cây) để bắt đầu khảo sát chuyển động của viên bi, mỗi khung hình tương ứng một nhấp chuột vào viên bi để đánh dấu vị trí của nó trên hệ trục tọa độ, dừng lại ở khung hình 25.
5. Vẽ đồ thị
+ Chọn chức năng vẽ đồ thị của x theo t, d theo t hiển thị trong khung cửa sổ mới.
(Chọn P1- X)
+ Kéo thả vào ô cửa sổ mới để hiển thị đồ thị.
+ Chọn chức năng khớp hàm để chuẩn hóa dạng đồ thị.
+ Chọn chức năng “Đạo hàm” hàm vừa khớp để nhận được giá trị vận tốc chuyển động vật đang khảo sát.
6. Xác định vận tốc từ độ dốc của đồ thị (d - t)
+ Từ đồ thị (d - t), click chuột phải, chọn phân tích/Xử lí
+ Chọn chức năng dốc, hiển thị đồ thị có đường thẳng màu xanh xác định độ dốc tại điểm chọn tương ứng.
+ Xác định tại 1 điểm: độ dốc tương đương là vận tốc tức thời tại điểm đó
+ Xác định đường thẳng đi qua hai điểm trên đồ thị: độ dốc tương đương là vận tốc trung bình (đối với đồ thị là đường cong)
2. Chuẩn bị của học sinh:
- SGK (CTST)
- Tranh ảnh, tư liệu sưu tầm liên quan đến bài học và dụng cụ học tập (nếu cần) theo yêu cầu của GV.
- Ôn lại những đại lượng vật lí đặc trưng cho chuyển động: độ dời, quãng đường, vận tốc, tốc độ.
- Tìm hiểu trước nội dung bài học như kiến thức đã học về chuyển động cơ học, khái niệm chuyển động thẳng đều, công thức tính độ dịch chuyển của chuyển động thẳng đều...v.v.
- Ôn lại cách thao tác và xử lý số liệu với phần mềm Coach.
- Thiết bị như máy ảnh, điện thoại để quay lại video clip thí nghiệm đã tiến hành.
3. Quan niệm sai lầm của HS và cách khắc phục
- Quan niệm về tốc độ trung bình và trung bình cộng các vận tốc.
+ Quan niệm sai lầm: Tốc độ trung bình bằng trung bình cộng các tốc độ
+ Quan niệm vật lí: Tốc độ trung bình : 𝑣*8 = 3* (s: tổng quãng đường vật chuyển động trong thời gian t).
- Cách khắc phục sai lầm: Trong Hoạt động 2.3, sau khi phân tích video với phần mềm Coach HS thực hiện nhiệm vụ theo yêu cầu của phiếu học tập. Cụ thể là HS làm việc với đồ thị và tính toán để nhận ra sự khác biệt giữa hai cách tính tốc độ trung bình và trung bình cộng các tốc độ.
4. Hoạt động Coach trong bài
- HS tiến hành thí nghiệm khảo sát chuyển động thẳng đều, quay phim và phân tích chuyển động bằng phần mềm Coach.
Hình 2.6. Hoạt động Coach phân tích chuyển động thẳng đều III. Tiến trình dạy học
Bảng tóm tắt tiến trình DH
Hoạt động Nội dung
(Nội dung của hoạt động)
Phương pháp, kĩ thuật DH
chủ đạo
Phương án đánh
giá Hoạt động 1.
Khởi động
- HS xác nhận vấn đề cần tìm hiểu HS thực hiện theo nhóm (chia lớp
Đánh giá báo cáo
thành 4 nhóm); kĩ thuật động não.
của từng nhóm HS.
Hoạt động 2.
Hình thành kiến thức mới/giải quyết vấn đề/thực thi nhiệm vụ
HS làm việc nhóm để xây dựng các nội dung chính của bài:
- Đề xuất phương án TNg về chuyển động thẳng đều.
- Thực hiện thí nghiệm khảo sát đồ thị (v – t); (x - t) trong chuyển động thẳng và tìm hiểu khái niệm tốc độ trung bình, tốc độ tức thời, độ dịch chuyển, vận tốc trung bình, vận tốc tức thời.
- Vận dụng đồ thị (x – t) để xác định độ dịch chuyển, thiết lập phương trình chuyển động thẳng đều.
- Đồ thị (d - t) xác định
Phương pháp đàm thoại, DH hợp tác kết hợp với kĩ thuật chia nhóm, khăn trải bàn
- Các phiếu đánh giá.
- Sản phẩm phân tích video của phần mềm Coach.
- Trình bày của nhóm.
Hoạt động 3.
Luyện tập
HS hệ thống hóa kiến thức và vận dụng giải bài tập về độ dịch chuyển, tốc độ tức thời.
Thực hiện theo nhóm theo hình thức thi đua.
Đánh giá kết quả.
Hoạt động 4.
Vận dụng
HS vận dụng kiến thức bài học vào các tình huống thực tế.
Làm việc theo nhóm
Đánh giá qua bài báo cáo, thuyết trình.
Hoạt động 1: Nhắc lại kiến thức đã học. Đề xuất vấn đề
a. Mục tiêu: Tạo tâm thế hứng thú cho HS trước khi vào bài học mới.
b. Nội dung:
- GV đặt câu hỏi vui, cho HS quan sát hình ảnh, yêu cầu HS suy nghĩ, đưa ra ý kiến của cá nhân.
- Định hướng phát triển NLHT nhóm:
- TC1.M2. Thực hiện được nhiệm vụ tạo nhóm với sự hỗ trợ của GV;
- TC2.M3. Dự kiến được công việc phải làm cho từng thành viên trong nhóm.
- TC4.M3. Trình bày được một số ý kiến bản thân trong hoạt động nhóm;
- TC5.M4. Tôn trọng ý kiến thành viên khác và HT đưa ra ý kiến chung;
c. Sản phẩm học tập:
- Câu trả lời của HS.
- Một số khái niệm cơ bản trong chuyển động
+ Vị trí: Để xác định vị trí của vật, ta cần phải có hệ tọa độ gắn với vật mốc.
+ Thời gian biểu diễn thành một trục gọi là trục thời gian.
+ Chọn một điểm nhất định làm gốc thời gian thì mọi điểm khác trên trục thời gian được gọi là thời điểm.
+ Quỹ đạo là đường nối những vị trí liên tiếp của vật theo thời gian trong quá trình chuyển động.
d. Tổ chức thực hiện:
Bước thực hiện Nội dung các bước
Bước 1 Giao nhiệm vụ
- GV đặt câu hỏi vui: Chúng ta có một quả bóng, chúng ta cần phải ném như thế nào để một quả bóng đi ra xa mình sau đó quả bóng tự chuyển động về mình?
- Yêu cầu các nhóm liệt kê một số khái niệm cơ bản trong chuyển động đã học.
Bước 2 Thực hiện nhiệm vụ
- Các nhóm thoải mái chia sẻ, đưa ra suy nghĩ và câu trả lời.
- Các nhóm liệt kê một số khái niệm cơ bản trong chuyển động đã học trước khi bắt đầu bài mới.
- Thực hiện thảo luận nhóm cho câu Thảo luận 1 trang 24 (SGK – CTST).
Bước 3 Báo cáo kết quả
- Đại diện 4 nhóm trình bày câu trả lời
- Các nhóm còn lại khác nhận xét, đánh giá, bổ sung Bước 4
GV nhận xét, đánh giá, kết luận vấn đề
- GV nhận xét, đánh giá. Sau đó, GV tổng kết lại kiến thức - HS ghi nhận kiến thức.
2. Hoạt động 2: Hình thành kiến thức
Hoạt động 2.1: Tìm hiểu đại lượng tốc độ trung bình và tốc độ tức thời a. Mục tiêu:
- Lập luận để rút ra được định nghĩa và công thức tính tốc độ trung bình, định nghĩa được tốc độ theo một phương.
b. Nội dung:
- GV giảng giải, phân tích, yêu cầu HS đọc SGK, thảo luận, trả lời câu hỏi.
- Định hướng phát triển NLHT nhóm:
+ TC1.M2. Thực hiện được nhiệm vụ tạo nhóm với sự hỗ trợ của GV;
+ TC2.M3. Dự kiến được công việc phải làm cho từng thành viên trong nhóm.
+TC3.M2. Tham gia một phần nhiệm vụ được giao theo nhóm học tập;
+ TC4. M3. Trình bày được một số ý kiến bản thân trong hoạt động nhóm;
c. Sản phẩm:
- Hoàn thành phần Thảo luận 2 và 3 trang 25 (SGK - CTST).
- Hoàn thành nội dung phần Luyện tập trang 25 (SGK - CTST).
- Khái niệm tốc độ trung bình và tốc độ tức thời + Tốc độ trung bình
Tốc độ trung bình của vật được tính bằng thương số giữa quãng đường đi được với khoảng thời gian đi hết quãng đường đó.
Công thức: 𝑣!: =∆*;
Trong đó: 𝑉*8 là tốc độ trung bình; S là quãng đường vật đi được; ∆t là thời gian.
Trong hệ SI, đơn vị của tốc độ là m/s (mét trên giây) + Tốc độ tức thời
- Tốc độ trung bình không diễn tả đúng tính nhanh chậm của chuyển động.
- Tốc độ trung bình tính trong khoảng thời gian rất nhỏ là tốc độ tức thời (kí hiệu v) diễn tả sự nhanh, chậm của chuyển động tại thời điểm đó.
- Khi một vật chuyển động với tốc độ tức thời không đổi, ta nói chuyển động của vật là chuyển động thẳng đều. Ngược lại, ta nói chuyển động của vật là không đều.
d. Tổ chức thực hiện:
Bước thực hiện Nội dung các bước
Bước 1 Giao nhiệm vụ
- GV định hướng các nhóm đưa ra nội dung tốc độ, tốc độ trung bình và tốc độ tức thời dựa vào SGK.
- Các nhóm tiếp nhận nhiệm vụ.
Bước 2 Thực hiện nhiệm vụ
- HS thảo luận theo nhóm, nghiên cứu SGK và lắng nghe các câu hỏi, gợi ý của GV để hoàn thành nhiệm vụ học tập và trả lời câu Thảo luận 2, Thảo luận 3.
- GV quan sát quá trình HS thực hiện, hỗ trợ khi HS cần.
Bước 3 Báo cáo kết quả
- Đại diện nhóm HS trả lời các câu hỏi nhiệm vụ. Các nhóm còn lại lắng nghe, nhận xét và đóng góp ý kiến.
- GV tiếp tục sử dụng phương pháp đàm thoại để dẫn dắt HS trả lời phần Luyện tập.
Bước 4 GV nhận xét, đánh giá, kết luận vấn đề
- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuẩn kiến thức.
- HS tiếp nhận kiến thức.
Hoạt động 2.2: Tìm hiểu đại lượng vận tốc a. Mục tiêu:
- Biết được độ dịch chuyển và công thức tính độ dịch chuyển - Biết được vận tốc và công thức tính vận tốc
b. Nội dung:
- GV chiếu hình ảnh, HS quan sát xét các tình huống, đưa đến kết luận về độ dịch chuyển và vận tốc, đưa ra lưu ý.
- Định hướng phát triển NLHT nhóm:
+ TC4. M3. Trình bày được một số ý kiến bản thân trong hoạt động nhóm;
+ TC5.M4. Tôn trọng ý kiến thành viên khác và HT đưa ra ý kiến chung;
+ TC6.M3. Phân chia thời gian tương đối hợp lí, hoàn thành nhiệm vụ được giao.
c. Sản phẩm học tập:
- HS hoàn thành các nhiệm vụ thảo luận, đưa ra kết luận về độ dịch chuyển và vận tốc.
- Độ dịch chuyển: được xác định bằng độ biến thiên tọa độ của vật.
d = 𝑥=− 𝑥> = ∆𝑥
Lưu ý: Độ dịch chuyển là đại lượng vector, có gốc tại vị trí ban đầu, hướng từ vị trí đầu đến vị trí cuối, độ lớn bằng khoảng cách giữa vị trí đầu và cuối; Độ dịch chuyển là đại lượng có thể nhận giá trị dương, âm hoặc bằng không, còn quãng đường đi được là đại lượng không âm.
- Vận tốc:
+ Vận tốc trung bình là đại lượng vectơ được xác định bằng thương số giữa độ dịch chuyển của vật và thời gian để vật thực hiện độ dịch chuyển đó.
𝑣!:
******⃗ = 𝑑⃗
∆𝑡 =∆𝑥⃗
∆𝑡
Lưu ý: Tốc độ trung bình chỉ bằng độ lớn của vận tốc trung bình khi vật chuyển động thẳng không đổi chiều.
+ Trong một thời gian rất nhỏ, vận tốc trung bình sẽ trở thành vận tốc tức thời.
Độ lớn vận tốc tức thời chính là tốc độ tức thời.
Lưu ý: vận tốc tức thời cũng là đại lượng vector, có gốc tại vị trí vật chuyển động, hướng theo hướng của chuyển động và có độ dài tỉ lệ với độ lớn của vận tốc tức thời theo tỉ lệ xích xác định.
d. Tổ chức thực hiện:
Bước thực hiện Nội dung các bước
Bước 1 Giao nhiệm vụ
- GV định hướng các nhóm hoạt động phần Thảo luận 4, 5 và 6 trang 25, 26 (SGK - CTST).
- Các nhóm tiếp nhận nhiệm vụ.
Bước 2 Thực hiện nhiệm vụ
- HS thảo luận theo nhóm, nghiên cứu SGK và lắng nghe các câu hỏi, gợi ý của GV để hoàn thành nhiệm vụ học tập và trả lời câu Thảo luận 4, Thảo luận 5, Thảo luận 6.
- GV quan sát quá trình HS thực hiện, hỗ trợ khi HS cần.
Bước 3 Báo cáo kết quả
- Đại diện nhóm trả lời các câu hỏi nhiệm vụ. Các nhóm còn lại lắng nghe, nhận xét và đóng góp ý kiến.
- GV tiếp tục sử dụng phương pháp đàm thoại để dẫn dắt các nhóm thực hiện phần Luyện tập.
Bước 4 GV nhận xét, đánh giá, kết luận vấn đề
- GV đánh giá, nhận xét, kết luận, chuẩn kiến thức.
- HS tiếp nhận kiến thức.
Hoạt động 2.3: Đồ thị dịch chuyển - thời gian a. Mục tiêu:
- Vẽ được đồ thị dịch chuyển – thời gian dựa vào số liệu cho trước - Xác định được vận tốc từ độ dốc của đồ thị (d – t)
b. Nội dung:
- GV giảng và phân tích ví dụ, cho HS cùng thảo luận, trả lời câu hỏi.
- Định hướng phát triển NLHT:
+ TC.M3. Phân chia thời gian tương đối hợp lí, hoàn thành nhiệm vụ được giao;
+ TC7. M3. Chịu trách nhiệm về sản phẩm chung của nhóm;
+ TC8. M2. Đánh giá được mức độ thực hiện nhiệm vụ khi tham gia hoạt động nhóm thông qua các đáp án tại các phiếu học tập.
c. Sản phẩm học tập:
- HS vẽ được đồ thị dịch chuyển – thời gian và biết cách xác định vận tốc từ độ dốc của đồ thị (d – t) từ công cụ phân tích video của phần mềm Coach.
- Hoạt động phân tích video của phần mềm Coach; Đáp án phiếu học tập 1.
- Đồ thị độ dịch chuyển - thời gian:
+ Đồ thị (d – t) mô tả chuyển động của viên bi trên mặt phẳng nằm ngang là đường thẳng đi qua gốc toạ độ. Độ dịch chuyển của viên bi trong khoảng thời gian bằng nhau đều không đổi là chuyển động thẳng đều. Đồng thời, xuất đồ thị vận tốc - thời gian cho thấy là đường thẳng song song với trục thời gian, chứng tỏ vận tốc không đổi trong quá trình chuyển động.