CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ VÀ PHÁT TRIỂN TƯ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH
3.4. Một số giáo án thuộc phần cơ học đƣợc thiết kế để phát triển tƣ duy vật lý cho học sinh thông qua việc sử dụng phương pháp mô hình với sự hỗ trợ của máy tính
3.4.1. Bài Định luật III Newton
Kiến thức: Chỉ ra được tác dụng cơ học bao giờ cũng diễn ra theo hai chiều và lực tương tác giữa hai vật bao giờ cũng là hai lực trực đối.
Trình bày được đặc điểm của cặp lực trực đối.
Phân biệt được cặp lực trực đối và cặp lực cân bằng.
Kỹ năng: Biết vận dụng định luật III Newton để giải thích một số hiện tượng tự nhiên.
Xác định được cặp lực và phản lực xuất hiện khi hai vật tương tác nhau trong một số trường hợp đơn giản
Thái độ: Tích cực, tự lực chiếm lĩnh các kiến thức, kỹ năng.
Chuẩn bị của giáo viên: + Các đoạn phim về sự va chạm của các vật.
+ Các thí nghiệm hình 16.2; 16.3 SGK
Sơ đồ tiến trình xây dựng bài:
Nghiên cứu đối tượng gốc: tương tác giữa
các vật trong tự nhiên Cho HS quan sát thí nghiệm hình 16.2
Yêu cầu HS nêu các đặc điểm của tương tác giữa các vật trong tự nhiên
Xây dựng mô hình lực và phản lực
Làm việc với mô hình suy ra các đặc
điểm của lực và phản lực: cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn
Xác nhận mô hình
Cho HS xem các đoạn phim về tương tác giữa các vật trong tự nhiên
GV gợi ý mô hình lực và phản lực xuất hiện khi các vật tương tác nhau
Gợi ý HS làm thí nghiệm tưởng tượng cho một vật chuyển động không ma sát đến va chạm vào một vật đứng yên (không ma sát)
Dùng phần mềm mô phỏng thí nghiệm trên để xem kết quả
Rút ra kết luận lý thuyết về mối quan hệ giữa phương, chiều, độ lớn của lực và phản lực
Làm thí nghiệm như hình 16.3 SGK
Xác nhận mô hình
Áp dụng mô hình
Giải thích hiện tượng bóng bị bật ra khi ném vào tường
Giải thích hiện tượng kéo dây: hai người kéo ở hai đầu thì dây không đứt, còn kéo ở một đầu thì dây đứt
Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh
Hoạt động 1 (8ph): Nghiên cứu đối tượng gốc (sự tương tác giữa các vật)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
+ Yêu cầu HS quan sát các đoạn phim và mô tả hiện tượng xảy ra đối với các vật trong đó
+ Trình chiếu các đoạn phim và yêu cầu HS mô tả hiện tượng xảy ra
+ Mô tả thí nghiệm hình 16.2 SGK và yêu cầu HS dự đoán kết quả thí nghiệm.
+ Làm thí nghiệm và yêu cầu HS nhận xét kết quả thí nghiệm
+ Yêu cầu HS giải thích nguyên nhân chuyển động của thanh sắt
+ Yêu cầu HS giải thích chuyển động của thanh nam châm
+ Thông báo trong bài học hôm nay chúng ta sẽ tìm cách giải thích hiện tượng này.
+ Tiếp nhận yêu cầu của GV
+ Quan sát diễn biến trong các đoạn phim và mô tả sự chuyển động của các vật.
+ Dự đoán kết quả: nam châm và sắt đều bị hút về phía nhau
+ Quan sát thí nghiệm và nhận xét khi thả nam châm và thanh sắt đồng thời thì nam châm và sắt chuyển động lại gần nhau.
+ Giải thích thanh sắt chuyển động về phía nam châm là do nam châm tác dụng lên sắt kéo sắt về phía nam châm.
+ Không thể giải thích được + Tiếp nhận vấn đề nghiên cứu.
Hoạt động 2 (7ph): Xây dựng mô hình lực và phản lực
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
+ Thông báo để giải thích hiện tượng trên, chúng ta cần xây dựng một mô hình phù hợp
+ Hỏi: nguyên nhân làm thay đổi chuyển động của vật?
+ Tiếp nhận vấn đề
+ Trả lời: Nguyên nhân là do có lực tác dụng.
+Gợi ý: để giải thích hiện tượng các vật chuyển động ta có thể xây dựng mô hình có lực tác dụng vào vật.
+ Gợi ý thêm: Ta có thể nói rằng khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì đồng thời vật B cũng tác dụng lại vật A một lực.
+ Yêu cầu HS phát biểu mô hình hoàn chỉnh
+ Ghi nhận mô hình của HS, Thông báo tên của cặp lực trong mô hình trên gọi là lực và phản lực và chúng ta sẽ làm việc với cặp lực này để tìm mối quan hệ giữa chúng
+ Đến đây, nếu HS có thể xây dựng mô hình có lực tác dụng vào vật khi vật tương tác với vật khác.
+ Tiếp nhận mô hình
+ Mô hình: Tương tác giữa các vật có tính hai chiều. Khi A tác dụng lên B thì B cũng tác dụng lên A
+ Tiếp nhận nhiệm vụ
Hoạt động 3 (15ph): làm việc trên mô hình suy ra mối quan hệ giữa lực và phản lực
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
+ Giới thiệu thí nghiệm tưởng tượng cho vật M1 chuyển động thẳng đều đến va chạm với vật M2 đang đứng yên không ma sát trên mặt sàn nằm ngang. Tưởng tượng chuyển động của hai vật sau va chạm và rút ra mối liên hệ giữa lực và phản lực.
+ Hỏi: vì sao các em có nhận định rằng:
vật có khối lượng lớn thì lực tương tác của chúng lớn?
+ Tiếp nhận yêu cầu của GV. Nhận xét về phương chiều của lực và phản lực là cùng phương, ngược chiều. Còn về độ lớn có thể HS chưa hình dung ra được hoặc có nhận định là vật nào có khối lượng lớn hơn thì tác dụng lực có độ lớn lớn hơn.
+ Trả lời: vì khi va chạm, vật có khối lượng nhỏ bật ra với vận tốc lớn hơn còn vật có khối lượng lớn bật ra với vận tốc
+ Ghi nhận kết quả của HS và đề xuất phương án thí nghiệm 16.3 b để kiểm tra.
+ Yêu cầu HS làm thí nghiệm như hình 16.3b, quan sát và đọc kết quả.
+ Hỏi: kết quả thí nghiệm không phù hợp với kết quả mà các em đã rút ra từ thí nghiệm tưởng tượng. Điều này có chứng tỏ rằng mô hình lực và phản lực mà chúng ta xây dựng là không phù hợp hay không?
+ Yêu cầu HS làm lại thí nghiệm tưởng tượng một lần nữa và rút ra mối quan hệ về độ lớn giữa lực và phản lực.
+ Hỏi: vậy tại sao vật có khối lượng lớn lại bật ra với vận tốc nhỏ hơn?
+ Tổng kết lại các đặc điểm của lực và phản lực mà HS đã tìm ra được và thông báo bước tiếp theo sẽ vận dụng mô hình vào thực tế để xác nhận mô hình.
nhỏ hơn. Chứng tỏ lực mà vật có khối lượng lớn tác dụng lên vật có khối lượng nhỏ lớn hơn trường hợp ngược lại
+ Kết quả hai lực tương tác có độ lớn bằng nhau.
+ Trả lời: không, vì lực và phản lực có xuất hiện trong thí nghiệm, phương chiều của chúng cũng phù hợp với dự đoán.
Chỉ có độ lớn của chúng là không phù hợp với dự đoán. Chúng ta cần phải dự đoán lại độ lớn của lực và phản lực.
+ Trả lời: lực và phản lực có độ lớn bằng nhau.
+ Giải thích: vì lực tác dụng vào hai vật có độ lớn bằng nhau nhưng khối lượng hai vật khác nhau nên gia tốc mà hai vật thu được trong tương tác là khác nhau.
Vật có khối lượng lớn thu được gia tốc nhỏ hơn nên vận tốc bị biến đổi ít hơn vật còn lại.
+ Tiếp nhận và sẵn sàng cho bước tiếp theo.
Hoạt động 4 (7ph): Xác nhận mô hình
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
+ Yêu cầu HS thiết kế các phương án thí nghiệm có thể tiến hành được để khảo sát các đặc điểm của lực và phản lực.
+ Phân tích tính khả thi của các ý tưởng của HS. Nếu các ý tưởng khả thi thì tiến hành thí nghiệm để xác nhận mô hình + Giới thiệu thí nghiệm như hình 16.3a SGV Và yêu cầu HS thực hiện thí nghiệm và quan sát kết quả
+Tổ chức cho HS là thí nghiệm và quan sát số chỉ của lực kế
+ Yêu cầu HS xác nhận mô hình +Thông báo mô hình được xác nhận.
+ Thông báo: trong tương tác, cặp lực và phản lực luôn có cùng bản chất
+ Suy nghĩ và trình bày các ý tưởng mà mình có
*Nếu HS có một số ý tưởng.
*Nếu HS không có ý tưởng, hoặc các ý tưởng không khả thi
+ Tiếp nhận phương án thí nghiệm và chuẩn bị tiến hành thí nghiệm
+ Tiến hành thí nghiệm theo nhóm và lấy kết quả.
+ Ghi nhận kết quả thí nghiệm
+ Dựa vào kết quả thí nghiệm nhận xét rằng mô hình phù hợp với thực tế.
Hoạt động 5 (8ph): Áp dụng mô hình
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
+ Nêu hiện tượng xảy ra trong bài tập 1, và yểu cầu HS trả lời câu hỏi: hiện tượng này có vi phạm định luật III Newton không?
+ Gợi ý: đối với thí nghiệm tưởng tượng mà ta thực hiện, tai sao các vật tương tác nhau lại thu được gia tốc khác nhau?
+ Gợi ý: vậy lực tương tác không phải là
+ Tiếp nhận vấn đề và suy nghĩ
+ Trả lời: vì khối lượng của các vật ấy khác nhau.
+ Còn có khối lượng của bóng và
yếu tố duy nhất quyết định hiện tượng xảy ra sau tương tác. Trong bài tập 1, ngoài yếu tố tương tác, còn có những nguyên nhân nào ảnh hưởng đến hiện tượng diễn ra?
+ Hỏi: vậy hiện tượng trên có vi phạm định luật III Newton không? Vì sao?
+ Yêu cầu HS đọc và tóm tắt đề bài tập 2 + Yêu cầu HS phân tích sự giống và khác nhau giữa bài toán 2 và bài toán 1 vừa giải xong.
+ Yêu cầu HS vận dụng phương pháp giải ở bài 1 và định luật III Newton để giải bài 2.
+ Nhận xét bài làm của HS, tổng kết bài.
tường, lực mà tường liên kết với mặt đất.
+ Trả lời: Không vi phạm, vì khi tương tác xảy ra, lực mà bóng tác dụng vào tường không đủ lớn để thắng lực liên kết giữa tường với đất, nên ta không thấy tường chuyển động.
+ Đọc và tóm tắt đề
+ Trả lời: Giống đều là bài toán về sự tương tác giữa các vật.
Khác: bài 1 lực tương tác gây ra chuyển động, bài 2 lực tương tác làm cho dây nối bị đứt.
+ Phân tích đề và giải bài tập 2 theo nhóm
+ Sửa chữa các lỗi sai của mình nếu có
Hoạt động 6 (2ph): củng cố
GV: yêu cầu HS nhắc lại các kiến thức trọng tâm của bài.
HS: Nhắc lại nội dung định luật III Newton, đặc điểm của lực và phản lực.
Giao nhiệm vụ về nhà: Trả lời các câu hỏi 1 đến 5 trang 74 và bài tập 1 trang 75.
Rút kinh nghiệm: Giáo viên đánh giá tiết học, động viên, khen ngợi HS.