Chương 2. XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “DAO ĐỘNG CƠ” VẬT LÍ 12 THEO HƯỚNG RÈN LUYỆN KĨ NĂNG SỬ DỤNG KÊNH HÌNH, KÊNH CHỮ TRONG SGK, NHẰM GÓP PHẦN PHÁT HUY TÍNH TỰ LỰC VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG KIẾN THỨC CHO HS THPT
2.6. Xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Dao động cơ” Vật lí
Tiến trình rèn luyện kĩ năng sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK cho HS trong dạy học một số kiến thức chương “Dao động cơ” Vật lí 12 phải tuân theo các bước của tiến trình tổng quát và đặc điểm đặc thù của chương “Dao động cơ”.
Trong chương “Dao động cơ” Vật lí 12 chúng tôi xây dựng ba tiến trình rèn luyện kỹ năng được thiết kế có sử dụng quy trình rèn luyện cho HS kĩ năng sử dụng SGK. Tức là mỗi nội dung được chọn trong bài để rèn luyện kĩ năng sử dụng SGK cho HS sẽ tuân thủ theo các bước đã xây dựng trong quy trình. Các bài giảng được thiết kế theo hướng nghiên cứu của đề tài bao gồm:
ü Bài 1: Dao động điều hoà ü Bài 2: Con lắc lò xo ü Bài 3: Con lắc đơn
Tuy nhiên do khuôn khổ luận văn không cho phép nên chúng tôi chỉ trình bày một tiến trình rèn luyện kĩ năng sử dụng SGK cho HS đối với bài giảng “Dao động điều hoà”, các kiến thức còn lại được trình bày ở phần phụ lục 2.
Thiết kế tiến trình rèn luyện kĩ năng sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK cho HS bài “Dao động điều hoà” theo quy trình đã xây dựng ở phần trên của luận văn.
Bài 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ
v Bước 1: Xác định nội dung kiến thức rèn luyện kĩ năng sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK cho HS
HS xác định được nội dung kiến thức cần sử dụng tại lớp:
- Định nghĩa của dao động điều hòa: Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hay sin) của thời gian.
- Phương trình dao động điều hòa: x = Acos(wt+j) và ý nghĩa của các đại lượng trong phương trình.
- Viết được các công thức
+ Tần số góc, chu kì và tần số: w= T
p
2 = 2pf + Vận tốc tốc: v = x’ = -Awsin(wt+j) + Gia tốc = v’ = -w2Acos(wt+j) = -w2x
+ Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng không
HS sử dụng SGK ở nhà: Vẽ được đồ thị của vận tốc, gia tốc theo thời gian với pha ban đầu bằng không, mối quan hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa và trả lời câu hỏi C1.
Để đạt được mục đích nêu trên thì:
- Về phía GV:
+ Cần xác định nội dung kiến thức cho HS rèn luyện kĩ năng sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK tại lớp là: Dao động điều hòa (định nghĩa, phương trình, các đại lượng trong phương trình, vận tốc, gia tốc của vật dao động điều hòa, đồ thị li độ theo thời gian).
+ Cần xác định kiến thức cho HS sử dụng ở nhà là: Vẽ đồ thị của vận tốc và gia tốc theo thời gian với pha ban đầu bằng không, mối quan hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa và trả lời câu hỏi C1.
- Về phía HS: HS hoạt động cá nhân, hoạt động nhóm. Các nhóm thảo luận và tự xác định nội dung kiến thức cần rèn luyện kĩ năng sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK về dao động điều hòa và các đại lượng liên quan đến dao động điều hòa. GV cho các nhóm trình bày, các nhóm cùng GV thống nhất nội dung kiến thức cần sử dụng.
Như vậy ở bước này HS sẽ rèn luyện được kĩ năng thu thập, xử lí thông tin tổng quát từ kênh hình, kênh chữ trong SGK.
v Bước 2: Xác định mục tiêu cần sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK cho HS
Để xác định được mục tiêu rèn luyện kĩ năng sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK cho HS thì GV, HS cần xác định được mục tiêu về kĩ năng, mục tiêu về kiến thức. Để đạt được mục đích nêu trên thì:
- Về phía GV:Cần xác định rõ các mục tiêu sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK về: Kiến thức và kĩ năng như sau:
Hình thức
Tại lớp
+ Kiến thức: HS sử dụng hình vẽ và sử dụng mục II.1,2,3 trang 4,5 SGK Vật lí 12 để thiết lập phương trình và định nghĩa dao động điều hòa.
+ Kĩ năng: HS sẽ rèn luyện được kĩ năng thu thập thông tin, xử lí thông tin từ KH,KC trong SGK ở mức độ 1.
M
M0
P1
x P O
wt j
+
P2 x
+ Kiến thức: HS dựa vào hình vẽ và sử dụng mục II.3 trang 5 SGK Vật lí 12 để phân biệt được li độ và biên độ dao động; dựa vào mục III trang 6,7 SGK Vật lí 12 để tìm hiểu chu kì, tần số, tần số góc của dao động điều hòa
+Kĩ năng: HS sẽ rèn luyện được kĩ năng thu thập thông tin, xử lí thông tin từ KH,KC trong SGK cho ở mức độ 1.
+ Kiến thức: HS dựa vào hình vẽ và sử dụng mục IV trang 7 SGK Vật lí 12 để thấy đặc điểm của vận tốc và gia tốc trong DĐĐH; HS dựa vào hình vẽ, sử dụng công thức 1.1 trang 5, sử dụng mục V trang 7 SGK Vật lí 12 để thấy đồ thị của li độ theo thời gian là một đường hình sin.
+ Kĩ năng: HS sẽ rèn luyện được kĩ năng thu thập thông tin, xử lí thông tin từ KH,KC trong SGK ở mức độ 2
P x
P2 P1
O x<0
Chiều lệch
P2 P P1
O
x>0 X
Chiều lệch
Về nhà
+ Kiến thức: HS sử dụng hình vẽ để trả lời câu hỏi C1 trang 5 SGK Vật lí 12 (C1 gọi Q là hình chiếu cuả điểm M lên trục y. Chứng minh rằng điểm Q dao động điều hòa.
+ Kĩ năng: HS sẽ rèn luyện được kĩ năng thu thập thông tin, xử lí thông tin từ kênh hình, kênh chữ trong SGK cho ở mức độ 3.
- Về phía HS: HS làm việc cá nhân, thảo luận nhóm, cả lớp thảo luận xác định được:
+ Sử dụng hình 1.1 kết hợp với mục II.1,2,3 trang 4,5 và mục III trang 6,7 SGK Vật lí 12 để tìm hiểu định nghĩa, phương trình, chu kì, tần số, tần số góc của dao động điều hòa.
+ Sử dụng mục IV, mục V kết hợp với hình 1.5, 1.6 trang 7 SGK Vật lí 12 để tìm hiểu vận tốc, gia tốc của vật dao động điều hòa và đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của li độ vào thời gian của dao động điều hòa.
+ Sử dụng hình 1.2 trang 5; hình 1.4, đọc mục II.4 và công thức 1.3, 1.4 trang 7 SGK Vật lí 12 để trả lời câu hỏi C1, để tìm hiểu mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa, dựa vào hình 1.6, công thức 1.3, 1.4 trang 7 SGK Vật lí 12 để vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của vận tốc, gia tốc theo thời gian (với j=0).
Ở bước này sẽ rèn luyện được kĩ năng thu thập, xử lí thông tin từ kênh hình, kênh chữ trong SGK cho HS.
Q1
Q
M
M0
O wt j
+
x
v Bước 3: Lập kế hoạch và tổ chức rèn luyện kĩ năng sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK cho HS
Mục đích của bước này là GV lập kế hoạch, tổ chức cho HS rèn luyện các kĩ năng sử dụng SGK theo các bước tiến hành sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK. HS tiến hành theo những hướng dẫn, định hướng của GV để rèn luyện các kĩ năng sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK. Để đạt được mục đích nêu trên thì:
- Về phía GV: Lập kế hoạch tổ chức cho HS rèn luyện kĩ năng sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK là việc làm của GV trước khi lên lớp, việc tổ chức cho HS rèn luyện kĩ năng sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK được tiến hành ngay ở lớp học. GV cần thực hiện các hoạt động sau:
* Hoạt động 1: Xác định thời lượng, thời điểm, hình thức rèn luyện kĩ năng sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK cho HS
HS sử dụng hình 1.1 trang 4 và đọc mục II.1,2,3 SGK Vật lí 12 tại lớp để tìm hiểu phương trình và định nghĩa dao động điều hòa, thời gian dự kiến cho hoạt động này là 20 phút (tiết 1); đọc mục IV và hình 1.5 trang 7 SGK Vật lí 12 thời gian dự kiến cho hoạt động này là 20 phút (tiết 2) cá nhân mỗi HS tự lực rèn luyện kĩ năng sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK sau đó trao đổi theo bàn và thảo luận cả lớp; HS đọc mục III trang 6 SGK Vật lí 12 tại lớp, thời gian dự kiến cho hoạt động này là 10 phút (tiết 1), HS làm việc độc lập; đọc mục V và hình 1.6 trang 7 SGK Vật lí 12, thời gian dự kiến cho hoạt động này là 10 phút (tiết 2), HS làm việc theo nhóm (04 HS một nhóm); HS sử dụng hình 1.2 trang 5 để trả lời câu hỏi C1, hình 1.4, đọc mục II.4 trang 6 công thức 1.3,1.4 trang 7 SGK Vật lí 12 ở nhà.
* Hoạt động 2: Thiết kế các yêu cầu rèn luyện kĩ năng sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK.
Tại lớp:
Yêu cầu HS sử dụng hình 1.1 trang 4, hình 1.3 và đọc mục II.1,2,3 trang 4,5 SGK Vật lí 12 để định nghĩa dao động điều hòa, phương trình của dao động điều hòa, giải thích các đại lượng trong phương trình.
Yêu cầu HS đọc mục III trang 6 SGK Vật lí 12 để viết được công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì, tần số.
Yêu cầu HS sử dụng hình 1.5, đọc mục IV trang 7 SGK Vật lí 12 để viết được công thức tính vận tốc, gia tốc của vật dao động điều hòa và đặc điểm của vận tốc và gia tốc của vật trong dao động điều hòa.
Yêu cầu HS đọc mục V và hình 1.6 trang 7 SGK Vật lí 12 để biểu diễn sự phụ thuộc của li độ vào thời gian với pha ban đầu bằng không.
Về nhà:
Yêu cầu HS sử dụng hình 1.2 trang 5 SGK Vật lí 12 để trả lời câu hỏi C1. Yêu cầu HS sử dụng hình 1.4 và đọc mục II.4 trang 6 SGK Vật lí 12 để thấy được mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa.
Yêu cầu HS sử dụng công thức 1.3, 1.4 trang 7 SGK Vật lí 12 để vẽ đồ thị vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa theo thời gian.
* Hoạt động 3: Thiết kế, sử dụng các phương tiện hỗ trợ HS rèn luyện kĩ năng sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK
- Về phía GV: Sử dụng máy chiếu, thiết kế các phiếu học tập:
PHIẾU HỌC TẬP 1
Trường:...lớp...nhóm...
Họ và tên nhóm trưởng:...
Sử dụng hình 1.1 và đọc mục II trang 4 SGK Vật lí 12 hay (hv sau) để điền các thông tin còn thiếu vào những chỗ trống dưới đây
* Dao động điều hòa...
A. của thời gian.
* Từ phương trình: x = Acos(wt+j)
+ x là...nó là...khỏi VTCB + A là...nó là...của vật,...
...là một số dương.
+ (wt+j) là...thời điểm t, j là...của...có....có...và...
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2
Trường:...lớp...nhóm...
Họ và tên nhóm trưởng:...
Đọc mục III trang 6 SGK Vật lí 12 để điền các thông tin còn thiếu vào những chỗ trống dưới đây
+Chu kì T của...toàn phần.
+ Tần số f của...giây và f = ....
1 = ....
w
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3
Trường:...lớp...nhóm...
Họ và tên nhóm trưởng:...
Sử dụng hình 1.5 và đọc mục IV trang 7 SGK Vật lí 12 (hay hình vẽ sau) để điền các thông tin còn thiếu vào những chỗ trống dưới đây
+ Vận tốc của...
li độ...
v = x’=...khi vật ở vị trí biên...khi vật ở VTCB...
+ Gia tốc của...hay là……...a = x’’=...= v’=...ở VTCB...gia tốc luôn...và có độ lớn...
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 4
Trường:...lớp...nhóm...
Họ và tên nhóm trưởng:...
Sử dụng biểu thức 1.1 trang 5 SGK Vật lí 12 với pha ban đầu bằng không để:
+ Điền vào chỗ trống trong bảng biến thiên sau:
T T/2 T 3T/2 2T 5T/2 3T 7T/2
X -A ... ... ... ... ... ...
+ Vẽ đồ thi li độ theo thời gian của vật dao động điều hòa:...
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 5
Trường:...lớp...nhóm...
Họ và tên nhóm trưởng:...
* Sử dụng hình 1.2 trang 5 SGK Vật lí 12 (hay hình vẽ sau) trả lời câu hỏi C1: Tọa độ y = OQcủa điểm Q có phương trình
y = ...
* Sử dụng hình 1.4 và đọc mục II.4 trang 6 SGK Vật lí 12 để điền các thông tin còn thiếu vào chỗ trống dưới đây:
Điểm P...trên một đoạn...lên đường kính là đoạn thẳng đó.
* Sử dụng công thức 1.3, 1.4 trang 7 SGK Vật lí 12 để vẽ đồ thị vận tốc, gia tốc của vật dao động điều hòa:...
- Về phía HS:
Việc tổ chức cho HS rèn luyện kĩ năng sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK được tiến hành ngay trên lớp học với các hoạt động 4,5,6,7. Tuy nhiên trong quá trình thực hiện GV cần sử dụng một cách linh hoạt mỗi hoạt động đó phù hợp với không khí học tập, trạng thái tâm lí, kiến thức của bài...
* Hoạt động 4: Giao nhiệm vụ và hướng dẫn, định hướng cho HS theo các bước tiến hành rèn luyện kĩ năng sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK.
a. Phương trình của dao động điều hòa
GV giao nhiệm vụ: Tìm hiểu về dao động điều hòa
- Yêu cầu HS quan sát hình 1.1 trang 4 hình 1.3 trang 5, đọc mục II.1,2,3 trang 4,5 SGK Vật lí 12 để viết được phương trình của dao động điều hòa, định nghĩa dao động điều hòa và giải thích được các đại lượng trong phương trình theo phiếu học tập 1.
- GV hướng dẫn HS theo các bước tiến hành sử dụng kênh hình để thu thập và xử lí thông tin từ kênh hình.
+ Bước 1: Quan sát toàn diện hình vẽ.
+ Bước 2: Nhận định hình này nói về nội dung gì.
+ Bước 3: Phân tích, nhận định nội dung kiến thức ẩn trong hình là gì và liên quan thế nào với vấn đề đang cần giải quyết.
+ Bước 4: Lựa chọn nội dung cần thiết phục vụ yêu cầu học tập, nghiên cứu.
+ Bước 5: Sử dụng giải quyết nhiệm vụ nhận thức.
GV giao nhiệm vụ tiếp theo: Đọc mục II trang 4,5 SGK Vật lí 12 các em hãy nêu định nghĩa của dao động điều hòa?
- Yêu cầu HS Dựa đọc mục II trang 4,5 SGK Vật lí 12 thu thập và xử lí thông tin để trả lời câu hỏi GV đặt ra.
- GV hướng dẫn HS các bước tiến hành để thu thập thông tin từ kênh chữ + Bước 1: Xác định mục tiêu qua đề mục hoặc nhiệm vụ được GV giao + Bước 2: Đọc lướt đề mục, nội dung, gạch chân từ khóa, số liệu, công thức + Bước 3: Đọc kỹ các thông tin cần thiết
+ Bước 4: Viết ra các ý chính và tóm tắt các thông tin cần thiết - Hướng dẫn HS xử lí thông tin theo các bước
+ Bước 1: Xác định mục tiêu và nội dung thông tin cần xử lí + Bước 2: Phân tích mối liên hệ của thông tin
+ Bước 3: Viết ra mối liên hệ của thông tin vừa phân tích + Bước 4: Khái quát hóa các thông tin vừa xử lí
GV đặt câu hỏi: Hãy thiết lập phương trình dao động điều hòa? Định nghĩa dao động điều hòa? Từ phương trình của dao động điều hòa các em hãy giải thích các đại lượng trong phương trình?
- Yêu cầu HS sử dụng hình 1.1 trang 4, hình 1.3 và đọc mục II.1,2,3 trang4, 5 SGK Vật lí 12 thu thập và xử lí thông tin theo các bước đã tiến hành sử dụng kênh hình, kênh chữ đã hướng dẫn ở trên để trả lời câu hỏi GV đặt ra.
*Hoạt động 5: Yêu cầu HS sử dụng hình 1.1 trang 4, hình 1.3 và đọc mục II.1,2,3 trang 4,5 SGK Vật lí 12 để định nghĩa dao động điều hòa, phương trình của dao động điều hòa, giải thích các đại lượng trong phương trình, theo phiếu học tập số 1 và theo nhóm (mỗi nhóm một bàn).
Yêu cầu HS đọc mục III trang 6 SGK Vật lí 12 để viết được công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì, tần số, theo phiếu học tập 2, theo bàn.
Yêu cầu HS sử dụng hình 1.5, đọc mục IV trang 7 SGK Vật lí 12 để viết được công thức tính vận tốc, gia tốc của vật dao động điều hòa và đặc điểm của vận tốc và gia tốc của vật trong dao động điều hòa, theo phiếu học tập 3, theo bàn
Yêu cầu HS đọc mục V và hình 1.6 trang 7 SGK Vật lí 12 để biểu diễn sự phụ thuộc của li độ vào thời gian với pha ban đầu bằng không, theo phiếu học tập 4, theo nhóm (04 HS một nhóm)
*Hoạt động 6: Yêu cầu HS thảo luận nội dung rèn luyện kĩ năng sử dụng kênh hình, kênh chữ trong SGK
- HS tiếp nhận nhiệm vụ học tập và thực hiện trên cơ sở hướng dẫn của GV + Bước 1: Từ hình vẽ 1.1 trang 4 SGK Vật lí 12
+ Bước 2: Một điểm M chuyển động tròn đều trên đường tròn tâm O theo chiều dương (ngược chiều quay của kim đồng hồ) với vận tốc góc w. Điểm P là hình chiếu của điểm M lên trục Ox trùng với một đường kính của đường tròn. Ta thấy điểm P dao động trên trục Ox quanh gốc tọa độ O. Xét xem dao động của điểm P có những đặc điểm gì?
+ Bước 3: Ở thời điểm ban đầu (t =0), điểm M ở vị trí M0, được xác định bằng góc j. Ở thời điểm t nó chuyển động đến vị trí M được xác định bởi góc (wt+j). Khi đó tọa độ x = OPcủa điểm P có phương trình x = Acos(wt+j)
+ Bước 4: Vậy dao động của điểm P là dao động điều hòa
Đọc mục II.2,3 và sử dụng hình 1.3 trang 5 SGK Vật lí 12 để thu thập thông tin - HS làm theo hướng dẫn của GV để thu thập thông tin.
+ Bước 1: Thiết lập phương trình của dao động điều hòa
+ Bước 2: Đọc mục II.2 và quan sát hình 1.3 trang 5 SGK Vật lí 12 để rút ra định nghĩa của dao động điều hòa
Đọc mục II.2 định nghĩa, gạch chân những từ in nghiêng và phương trình x
= Acos(wt+j)
+ Bước 3: Phương trình x = Acos(wt+j) là phương trình của dao động điều hòa
+ Bước 4: Phương trình x = Acos(wt+j), trong đó x là li độ dao động, A là biên độ dao động, w là tần số góc, j là pha ban đầu của dao động,(wt+j) là pha của dao động ở thời điểm t bất kì.
- HS làm theo hướng dẫn của GV để xử lí thông tin
+ Bước 1: Nội dung cần xử lí : Phương trình của dao động điều hòa + Bước 2: Phân tích mối liên hệ giữa x, A, w, j, (wt+j)
+ Bước 3: Viết phương trình x = Acos(wt+j)
+ Bước 4: Phương trình x = Acos(wt+j) là phương trình của dao động điều hòa. Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm cosin của thời gian.
b. Tìm hiểu chu kì, tần số, tần số góc của dao động điều hòa
- HS sử dụng mục III trang 6,7 SGK Vật lí 12 thu thập thông tin, xử lí thông tin để trả lời câu hỏi GV đặt ra theo phiếu học tập số 2.
+ Bước 1: Chu kì (T-s) của dao động điều hòa là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần
+ Bước 2: Tần số (f -Hz) của dao động điều hòa là số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây.
+ Bước 3: Mối liên hệ giữa tần số góc, tần số, chu kì w = T
p
2 = 2pf c. Tìm hiểu vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa
- HS sử dụng mục IV.1,2 trang 7 SGK Vật lí 12 thu thập thông tin, xử lí thông tin để trả lời câu hỏi GV đặt ra theo phiếu học tập 3.
+ Bước 1: Vận tốc là đạo hàm bậc nhất của li độ theo thời gian v = x’ = - Awsin(wt+j)
+ Bước 2: Đặc điểm của vận tốc: Ở vị trí biên thì vận tốc bằng không, ở VTCB thì vận tốc có độ lớn cực đại vmax = wA.