CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DUNG BÀI TAP THUỘC MẠCH NOI
2. Giúp học sinh hinh thành, phát trién nang lực Vật li, với các biêu hiện sau
a) Có được những kiến thức, kĩ năng phổ thông cốt lõi về: mô hình hệ Vật lí;
năng lượng và sóng; lực vả trường;
b) Vận dụng được một số kĩ năng tiến trình khoa học dé khám phá, giải quyết vấn đề dưới góc độ Vật lí;
c) Vận dụng được một số kiến thức, kĩ năng trong thực tiễn, ứng xử với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững xã hội và bảo vệ môi trường;
d) Nhận biết được năng lực, sở trường của bản than, định hướng được nghé nghiệp và có kế hoạch học tập, rèn luyện đáp ứng yêu cầu của định hướng nghe nghiệp. [3]
2.2. Đặc điểm và cấu trúc mạch nội dung Động lực học
2.2.1. Vị trí mạch nội dung Động lực học trong chương trình 2018
Trong chương trình Vật lí 2018, mạch nội dung Động lực học được sắp xếp ở khối lớp 10 và được triển khai day học trong HK] của năm học sau khi HS học xong mạch nội dung Động học. Mạch nội dung được Bộ Giáo dục bố trí ngay từ khối đầu tiên của cấp THPT, điều này cho thấy chủ đẻ này hết sức quan trọng và đóng vai trò làm nền tang dé HS có thé học những chủ dé kế tiếp như Công. nang lượng, công suất; Động lượng; Chuyên động tròn (Vật lí 10) hay các mạch nội dung như Dao động co; Trường hap dan (Vat lí 11).
2.2.2. Thời lượng mach nội dung Động lực hoc trong chương trình 2018
Trong chương trình SGK Vật lí 10, HS được tiếp cận 6 chủ đề với tổng thời lượng 70 tiết (đã bao gồm 8 tiết cho việc kiểm tra, đánh giá định kì). Trong đó mach nội dung Déng lực học là chủ dé thứ 2 và chiếm 18 tiết, chiếm tỉ lệ 25.7% nếu chỉ tính khói lớp 10. Nếu tính cho toàn bộ chương trình cho cả ba cấp học (đã tính số tiết của chuyên dé học tập) thì mạch nội dung Động lực học chiếm tỉ lệ 5,7%.
37
2.2.3. Về phương pháp và hình thức tổ chức dạy học mạch nội dung Động lực học Cốt lõi mạch nội dụng “Động luc học” liên quan đến các hiện tượng về lực và chuyên động diễn ra xung quanh chúng ta được giải thích dưới góc nhìn động lực
học. Có thể nói, mỗi đơn vị kiến thức của chủ đề này có mỗi quan hệ chặt chẽ với nhau và hỗ trợ nhau giúp HS có thê vận dụng để giải thích các hiện tượng diễn ra trong thể giới tự nhiên.
Với lí do trên, khi dạy học mạch nội dung Động lực học, GV không đơn thuần chi sử dụng các phương pháp cũng như kĩ thuật day học truyền thông trong việc tô chức các hoạt động cho HS tìm hiểu kiến thức. GV có thé tìm tòi, khám phá và khai
thác một số phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực cũng như phương tiện và học liệu số phù hợp dé giúp HS khám phá kiến thức, hình thành thé giới quan khoa học một cách logic. Điều này có thé giúp các em nâng cao khả nang tư duy, sáng tạo góp phan phát triển phẩm chất và năng lực mà mục tiêu chương trình đã dé ra.
Bên cạnh các nội dung kiến thức liên quan đến thực tiễn, mạch nội dung Động lực học còn có nhiều thí nghiệm. Vì vậy, việc khai thác tối đa các dụng cụ sẵn có cũng như tự tạo những thiết bị mới trong quá trình day học là vô cùng cần thiết. HS sẽ chủ động và thích thú hơn khi học lý thuyết đi đôi với thực hành, được tự do sáng tạo vả thực hiện các hoạt động liên quan đến tinh huỗng thực tế. Trong hoạt động dạy học bai tập cần chú trọng sử dụng các bài tập hướng đến hình thành và phát trién day đủ ba thành phan của năng lực vật lí, có như vậy mới có thê phát trién năng lực vật lí
của HS một cách trọn vẹn.
2.2.4. Cầu trúc mạch nội dung Động lực học trong chương trình 2018
Mạch nội dung động lực học trong chương trình Vật lí 201§ được chia thành các
đơn vị kiến thức lớn bao gom: ba định luật Newton về chuyên động; một số lực trong
thực tiễn; cân bằng lực, moment lực; khối lượng riêng, áp suất chất lỏng. Mỗi đơn vị kiến thức lớn lại được chia thành những đơn vị kiến thức nhỏ vả sắp xếp logic trong từng bài học cụ the.
Sơ đồ 2.1. Cau trúc mach nội dung “Động lực hoc” — Chương trình Giáo duc
phổ thông môn Vật lí 2018
Kết luận: Viết thiết lập sơ đồ cau trúc các kiến thức trong mạch nội dung “Dong lực hoc” giúp nhóm nghiên cứu coa cái nhìn tông quát về kiến thức can day, từ đó định hướng những nội dung kiến thức có thẻ xây dựng được các bài tập khả thi vả
phù hợp với điều kiện cơ sở vật chat của nha trường cũng như những dung cu, vật
liệu sẵn có, dé tìm kiếm xung quanh môi trường sống của HS.
2.3. Mục tiêu và kiến thức trong mạch nội dung Động lực học
Bang 2.1. Nội dung kiến thức đáp ứng VCCĐ mạch nội dung Động lực hoc
Nội dung YCCD Kiến thức cần day
Ba định luật
Newton ve chuyênx a
dong
Thực hiện thí nghiệm, hoặc sử dung số liệu
cho trước dé rút ra được a ~ F, a ~ lim, từ đó rút ra được biểu thức a = F/m hoặc F = ma
(định luật 2 Newton).
Từ kết quả đã có (lây từ thí nghiệm hay sử
dụng số liệu cho trước), hoặc lập luận dựa vào a = Fim, nêu được khối lượng là đại
lượng đặc trưng cho mức quán tính của vật.
Phát biểu định luật | Newton và minh hoa
được bằng ví dụ cụ thé
Định luật II Newton
Khái niệm khối lượng
Định luật | Newton
Vận dụng được môi liên hệ đơn vị dẫn xuất
với 7 đơn vị cơ bản của hệ SI.
Nêu được: trọng lực tác dụng lên vật là lực
hap dan giữa Trai Đất va vat; trong tam của vật là diémdat của trong lực tác dụng vào vật;
lượng của vật với gia toc rơi tự do.
Mô tả được bằng ví dụ thực tế về lực bằng nhau, không bằng nhau.
Mô tả được một cách định tính chuyên động rơi trong trường trọng lực đều khi có sức cản
của không khí.
39
Mỗi liên hệ đơn vị dẫn xuất với 7 đơn vị cơ
bản của hệ SI.
— Khái niệm trọng lực
— Khái lượng
— Khái tâm
niệm trọng
niệm trọng
— Khái niệm hai lực
cân băng.
— Khái niệm hai lực
không cân bằng.
— Khai niệm trọng
trường đều.
Chuyển động rơi
trong không khí
Một số
lực trong
thực tiễn
Cân bằng
lực,
moment
lực
Thực hiện được dự án hay đề tài nghiên cứu
ứng dụng sự tăng hay giảm sức cản không khí theo hình dạng của vật
Phát biểu được định luật 3 Newton, minh hoa được bằng ví dy cụ thé; vận dụng được định luật 3 Newton trong một số trường hợp đơn
giản.
Mô tả được bằng ví dụ thực tiễn va biểu dién được bằng hình vẽ: Trọng lực: Lực ma sát;
Lực cảnkhi một vật chuyên động trong nước (hoặc trong không khí); Lực nâng (đây lên
trên) của nước; Lực căng dây.
Giải thích được lực nâng tác dụng lên một vật
ở trong trong nước (hoặc trong không khi).
Dùng hình vẽ, tong hợp được các lực trên
một mặt phẳng.
Dinh luật 3 Newton
— Khái niệm lực ma sát
— Khái niệm lực can
= Khái niệm lực nang của nước
— Khái niệm lực căng day
— Khai niém cac luc
dong quy
— Khai niém cac luc
đông phẳng
—=Các quy tắc tông
hợp lực Dùng hình vẻ, phân tích được một lực thành
Thao luận dé thiết ke phương an hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án,
tông hợp được hai lực đồng quy bằng dụng
cụ thực hành
Quy tắc phan tích một
lực thành các lực thành
phan vuông góc
Nêu được khái niệm moment lực, moment
ngẫu lực; Nêu được tác dụng của ngẫu lực
lên một vật chỉ làm quay vật.
Phát biêu vả vận dụng được quy tac moment
cho một số trường hợp đơn giản trong thực tế.
— Khái
quay, trục quay, cánh
niệm tâm
tay đòn của vật
— Khái niệm moment lực. moment ngau lực.z
= Quy tắc moment lực
Thảo luận đẻ rút ra được điều kiện dé vật cân
bằng: lực tổng hợp tác dụng lên vật bằng — Điều kiện cân bằng
không và tông moment lực tác dụng lên vật | của vật rắn.
(đôi với một điểm bat kì) bằng không.
Thảo luận dé thiết kê phương án hoặc lựa
cụ thực hành.
Nêu được khôi lw riêng của một chat là ;
Khoi eens | Khái niệm khối lượng
khôi lượng của một đơn vị thê tích của chât| |. S1. sẽ
lượng đó tiếng của một chat
riêng, á :
htc H Thanh lập và vận dụng được phương trình Ap
suat ¢ : x|; .
H = pgAh trong một sô trường hợp đơn giản; đề | Ap suat chat long
ong xuất thiết kế được mô hình minh hoa.
2.4. Ma trận các bài tập thuộc mạch nội dung “Động lực học” (Vật lí 10 — Chương trình GDPT môn Vật lí 2018)
Đề tài khóa luận đã xây dựng 30 bài tập được phân loại theo theo các phương điện khác nhau nhằm minh họa cho lí thuyết về phân loại bài tập đã được trình bày ở chương, đông thời làm rõ sự đa dang của các bài tập đã được xây dựng trong đề tài khóa luận.
2.4.1. Phân loại bài tập theo chỉ số hành vi của các thành phần năng lực vật lí Bang 2.2. Phân loại BT theo chỉ số hành vi của các thành phan năng lực
Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ Vận dụng kiến thức, kĩ
Vật lí năng đã học
<to Le +
i]2: _ = ằ
41
BE | a %
2.4.2. Phân loại theo loại bài tập
Bảng 2.3. Phân loại BT theo các loại BT Vật lí
Loại bài tập Các bài tập
Bài 1, Bài 2. Bài 6, Bài 7, Bài 8, Bài 9, Bài 10, Bài 11, Bài 12, Bài 13, Bai 14, Bài 16, Bài 20, Bài 28, Bài tập định lượng Bài 11, Bài 12.
Bai tap định tính
2.5. các bài tập thuộc mạch nội dung “Động lực học” (Vật lí 10 — Chương trình GDPT môn Vật lí 2018)
Trong đề tài này, chúng tôi xây dựng 30 bài tập bao gồm các loại: BT định tính và BT định lượng có nội dung thực tiễn, BT thực hành, BT thí nghiệm thuộc mạch
42
nội dung “Động lực học” ở các mức độ gồm mức | (dé), mức 2 (vừa) và mức 3 (khó).
Tuy nhiên, có những bài tập do đặc điểm nội dung của nó nên chỉ có thẻ phân chia
thành 2 mức độ.
Chúng tôi trình bày 6 bài tập trong tong số 30 bài tập xây dựng gồm: Bài 7; Bài 12; Bài 13; Bài 17; Bai 18 và Bài 22. Các BT còn lại được trình bày chi tiết, cụ thể ở
Phụ lục 4.
Bài 7: Tàu ngâm
trong quân sự ở các quốc gia. Quan sát các hình bên va cho biết tàu ngâm được thiết kê có hình dạng như thê nào? Giải thích tại sao các tàu ngâm lại được thiệt kê với
Mức 1: (Dé) Tàu ngầm là một loại tàu đặc biệt hoạt động đưới nước, được sử dụng
hình dang như vậy?
Tk I a
trong quân sự ở các quốc gia. Trên thực tế, tàu ngầm thường được thiết kế có hình đạng một con cá heo (tham khảo các hình bên). Dựa vào kiến thức về lực cản của môi trường tác dụng lên một vat, hãy giải thích tại sao các tau ngầm lại được thiết kế có
43
Mã hóa YCCD: [V1]; [V2]
Mức 3 (Khó): Nâng ta là một trong những cách giúp
cơ thê săn chắc và khỏe khoắn. Hình bên cho thay cau trúc bên trong của một cánh tay con người đang cằm một quả tạ có khối lượng 5 kg. Hãy giải thích sự cân bằng xảy ra khi một người đang giữ một vật nặng đứng yên. Hãy xác định lực cơ F do bắp tay cung cap, cho dit
liéu sau:
— Trọng lượng căng tay = 15 N
— khoang cach bap tay tới khuyu tay = 4.0 cm
— Khoảng cách từ trong tâm căng tay đến khuyu tay = 16cm
— Khoảng cách từ vật trên tay tới Khuyu tay = 35 cm
Từ bài toán trên, hãy nêu những yếu tố anh hưởng đến lực do cơ tác dụng khi nâng ta
và những biện pháp an toàn trong quá trình luyện tập.
Mức 2: (Vừa) Nâng tạ là một trong những cách giúp cơ thẻ săn chắc và khỏe khoăn. Khi một người đang nâng tạ và giữ quả tạ ở vị trí cần bằng đứng yên (tham kháo hình bên). Hãy vận dụng các kiến Vật li dé giải thích sự cân bằng này. Hãy nêu-những yếu tô anh hướng đến lực do cơ tác dụng khi nâng tạ và những biện
pháp an toàn trong quá trình luyện tập.
Mức 1: (Dễ) Nâng tạ là một trong những cách giúp cơ thẻ săn
chắc và khỏe khoắn. Hình bên cho thay cau trúc bên trong của _. \
một cánh tay con người dang cam một quả tạ. Bắp tay là một -: |
cơ gắn liền với một trong xương căng tay. Cơ này cung cap một O \\| “Cai
lực hướng lên. Hãy giải thích sự cân bằng moment khi một a
người nâng vật nặng như hình bên. Hãy nêu những yếu tố ảnh hướng đến lực do cơ
tác dụng khi nâng tạ và những biện pháp an toàn trong quá trình luyện tập.
44
Bài 13: Xe nâng hàng
| Mã hóa YCCD: [V1]
Mức 3: (Khó) Các kiện hàng nặng có thê được nâng lên và vận chuyên đến nơi khác
Hinh 1 Hinh 2
Trong hình 2, A là trọng tam của xe nâng, B là trọng tam của kiện hang, càng nâng
(1) đỡ kiện hàng có thé địch chuyên doc theo giá nâng (2). xi lanh nghiêng (3) dùng dé điều chỉnh độ nghiêng của giá nâng.
Đề vận chuyên hàng đến nơi khác, hàng sẽ được đặt lên càng nâng và đưa lên cao theo giá nâng. Khi ấy xe nâng sẽ có nguy cơ xảy ra hiện tượng gi? Dé giảm nguy cơ
xảy ra hiện tượng đó, người lái xe đã khắc phục bằng cách nào? Giải thích.
Mức 2: (Vừa) Các kiện hàng nặng có thê được nang lên va van chuyén đến nơi khác
bằng xe nâng (Hình 1).
(1) đỡ kiện hàng có thé dich chuyên đọc theo giá nâng (2), xi lanh nghiêng (3) dùng dé điều chỉnh độ nghiêng của giá nâng.
Dé di chuyên hang đến nơi khác. hàng sẽ được đặt lên càng nâng va đưa lên cao theo giá nâng. Sau đó người lái xe điều chỉnh giá nâng hơi nghiêng vẻ phía sau (hình 3) dé nhằm mục dich gì? Giải thích cách lam đó.
45
Mức 1: (Dé) Các kiện hàng nặng có thé được nâng lên vả vận chuyền đến nơi khác bằng xe nâng (Hình 1).
Hình 1 Hình 2 Hình 3
Trong hình 2, A là trọng tâm của xe nâng, B là trọng tâm của kiện hàng, cảng nâng
(1) đỡ kiện hàng có thẻ địch chuyển đọc theo giá nâng (2), xi lanh nghiêng (3) dùng dé điều chỉnh độ nghiêng của giá nâng.
Đề di chuyên hàng đến nơi khác, hàng sẽ được đặt lên càng nâng và đưa lên cao theo giá nâng. Sau đó, người lái xe điều chính giá nâng được điều chính hơi nghiêng về
phía sau dé điều chỉnh trọng tâm của kiện hàng, giảm nguy cơ lật xe. Hãy vận dụng
kiến thức về quy tắc moment dé giải thích cách làm trên.
Mã hóa YCCD: [P1]; [P2]; [P3]; [P4]: [PS]: [P6]
Mức 3: (Khó) Hãy thiết kế và thực hiện phương án thí nghiệm kiểm chứng quy tắc tông hợp lực của các lực đồng quy.
Mức 2: (Vira)
Cho các dụng cụ thí nghiệm sau:
— Dây ba nhánh, ở mỗi đầu có nút thắt dé treo các lực kể;
— 3 lực kế giống nhau, mỗi lực kế có giới hạn đo 5 N và độ chia nhỏ nhất 0,1 N;
— Thước đo độ.
Hãy thiết ké và thực hiện phương án thí nghiệm kiểm chứng quy tắc tông hợp lực của các lực đồng quy.
Mức 1: (Dé)
Cho các dụng cu sau:
— Dây ba nhánh. ở mỗi đầu có nút thắt dé treo các lực kế;
— 3 lực kế giống nhau, mỗi lực kế có giới hạn đo 5 N và độ chia nhỏ nhất 0,1 N.
— Thước đo độ
Và tiền trình thí nghiệm gồm các bước sau:
Bước 1: Bồ trí thí nghiệm:
46
+ Hiệu chỉnh lực kẻ (điều chỉnh lực kế sao cho khi chưa đo lực thì kim chỉ thị nằm đúng vạch số 0)
+ Cố định một lực kế lên bảng, sau đó móc 2 lực kế còn lại lên bảng, liên kết với nhau bang sợi day ba nhánh.
Bước 2: Đưa các lực kế đến các vị trí sao cho sợi đây căng, còn số chỉ của các lực kế nằm trong khoảng từ | N đến 3 N (đề hạn chế sai số của phép đo). Tinh chỉnh vị trí các lực kế sao thanh móc dây ba nhánh không được chạm vào lực kế.
Bước 3: Dùng thước đo góc đặt nhẹ lên vị trí dây treo sao cho vị trí 09 của thước
trùng với vị trí giao nhau của day ba nhánh. Xác định góc a hợp bởi hai dây nỗi với hai lực kế bat kì, đọc số chỉ F; và F¿ của hai lực kế ứng với hai đây đã xác định góc.
Đọc số chỉ của lực kế còn lại rồi ghi vào bảng số liệu của phiéu bao cao.
Lưu ý: Thực hiện thí nghiệm tối thiêu 3 lần với các giá trị của lực kế và góc œ khác
nhau.
Dựa vào các dụng cụ đã cho và các bước tiền hành thí nghiệm, hãy thực hiện thí nghiệm kiêm chứng quy tắc tông hợp lực của các lực đông quy.
Mức 3: (Khó) Hãy thiết kế và thực hiện phương án thí nghiệm đề xác định khối lượng riêng của dau ăn.
Mức 2: (Vừa)
Cho các dụng cụ sau:
— Ong nhựa dẻo dai 1,2 m
— Nước
— Dau an
— Giá thi nghiệm (thing đứng)
— Day rút nhựa
— HS tự chuan bị thêm thước thăng 20 - 30 em (ĐCNN 0,1 em).
Dựa vào các dụng cụ đã cho, hãy thiết kế và thực hiện án thí nghiệm đề xác định khối lượng riêng của dầu ăn.
Mức 1: (Dễ)
Cho các dụng cụ sau:
— Ong nhựa dẻo dai 1,2 m
— Nước
47