bằng và chuyển động của vật rắn trƣớc khi dạy học chƣơng “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”.
Để nghiên cứu tiến trình dạy học theo lý thuyết kiến tạo chƣơng “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”, chúng tôi đã soạn thảo 14 câu trắc nghiệm bao gồm câu đúng sai và câu 4 lựa chọn và tiến hành điều tra trên 177 học sinh thuộc 5 lớp 10 của trƣờng THPT Hòa Phú thuộc huyện Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên Quang. Sau khi điều tra, chúng tôi đã thống kê tỉ lệ học sinh đã có các quan niệm tƣơng ứng theo bảng sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Thứ
tự Đơn vị kiến thức
Quan niệm của học sinh Tỉ lệ học sinh có quan niêm tƣơng ứng Ghi chú 1 Hai lực cân bằng là hai lực cùng tác dụng lên một vật. 30,4% Sai trực đối. 23,6% Sai có tổng độ lớn bằng 0. 10,7% Sai cùng tác dụng lên một vật cùng giá, cùng độ lớn và ngƣợc chiều. 35,3% Đúng 2 Khi vật rắn được treo bằng dây và ở trạng thái cân bằng thì
dây treo trùng với đƣờng thẳng đứng đi qua trọng tâm của vật
65% Đúng
lực căng của dây treo lớn hơn trọng lƣợng của vật 2,7% Sai không có lực nào tácdụng lên vật 25% Sai các lực tác dụng lên vật luôn cùng chiều 7,3% sai 3 Trạng thái cân bằng của vật rắn là
là trạng thái đứng yên. 40% Sai là trạng thái chuyển
động thẳng đều.
20% Sai
là trạng thái quay đều. 10% Sai là 3 trạng thái nêu ở
trên.
30% Đúng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ dụng của hai lực cân bằng khi cùng chiều, cùng độ lớn hai lực cùng phƣơng, ngƣợc chiều, cùng độ lớn 22,8% Sai hai lực cùng giá, cùng chiều, cùng độ lớn. 14,6% Sai hai lực cùng giá, ngƣợc chiều, cùng độ lớn 51,8% Đúng 5 Vị trí trọng tâm của vật rắn là? tâm hình học của vật rắn 13% Sai điểm đặt của trọng lực tác dụng lên vật 54% Sai điểm chính giữa vật 29% Đúng
điểm bất kỳ trên vật 4% Sai
6 Trọng tâm của vật nào thì phải luôn nằm trên vật đó.
Đúng 13,2%
Sai 86,8%
7 Tác dụng của một
lực lên vật rắn là không đổi khi
lực đó trƣợt trên giá của nó
15,7 Đúng
giá của lực quay một góc 90 0
15,8 Sai
lực đó dịch chuyển sao cho phƣơng của lực không đổi
24,3 Sai
độ lớn của lực không thay đổi nhƣng phƣơng của lực thay đổi.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 8 Một vật được bố trí như hình vẽ : m= 10g ,α= 300 . Vật nằm yên. Xác định lực căng dây T? 0,1N 24% Sai 0,05N 35% Đúng 0,05 3N 22% Sai 0,1 3N 19% Sai 9 Vật càng nặng càng đứng vững Đúng 74,5% Sai 25,5% 10 Vật càng cao càng dễ ngã. Đúng 76,4% Sai 23,6% 11 Các võ sĩ khi thi đấu thƣờng đứng ở tƣ thế hơi khụy đầu gối xuống một chút và hai chân dạng rộng hơn mức bình thƣờng để ra đòn cho mạnh. 2,6% Sai ra đòn cho chính xác. 1,6% Sai ra đòn cho mạnh và chính xác. 17,6% Sai
cho đối phƣơng khó quật ngã.
78,2% Đúng
12 Trọng tâm của một vật rắn trùng với tâm đối xứng của vật nếu:
vật là một khối cầu. 22,3% Sai
vật là một khối hộp. 6,5% Sai vật có dạng đối xứng. 15% Sai vật đồng chất có dạng đối xứng. 56,2% Đúng 13 Để tăng mức vững vàng của bình hoa để bàn thì phải:
tăng độ cao của bình hoa và tăng độ rộng của đế bình.
13% Sai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
hạ thấp độ cao của bình hoa và tăng độ rộng của đế bình.
80% Đúng
tăng độ cao của bình hoa và giảm độ rộng của đế bình. 2% Sai hạ thấp độ cao của bình hoa và giảm độ rộng của đế bình. 5% Sai 14 Quan sát một người làm xiếc đi trên một sợi dây giăng ngang giữa hai trụ cây, ta có thể nói trạng thái của người này không cân bằng.
Đúng 26,2%
Sai 73,8%
Qua việc thống kê phiếu PĐT chúng tôi đã xác định đƣợc 10 quan niệm sai phổ biến ở HS . Những quan niệm sai này phần lớn xuất phát từ thực tế hoặc hình thành do logic nhận thức của HS, do đó tồn tại trong ý thức của HS dẫn đến những sai lầm của HS khi trả lời các câu hỏi khoa học trong quá trình làm việc với GV. Vì vậy, căn cứ quan niệm chƣa đúng, sử dụng thí nghiệm giúp HS nhận ra sai lầm và xây dựng kiến thức mới là cách làm khi chúng tôi thiết kế tiến trình dạy học kiến tạo các kiến thức này. Dƣới đây là tiến trình dạy học mà chúng tôi vận dụng “Sơ đồ tiến trình kiến tạo kiến thức Vật lý THPT theo LTKT”(sơ đồ 1.3) để thiết kế.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
2.3.2. Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chƣơng “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” theo lý thuyết kiến tạo. chuyển động của vật rắn” theo lý thuyết kiến tạo.
Bài 20: CÁC DẠNG CÂN BẰNG
CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ A. Mục tiêu
1. Kiến thức
- Phân biệt đƣợc ba dạng cân bằng.
- Phát biểu đƣợc điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế. - Phát biểu đƣợc định nghĩa mặt chân đế.
2. Kỹ năng
- Xác định đƣợc mặt chân đế của một vật trên mặt phẳng đỡ.
- Vận dụng đƣợc điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế trong thực tế. - Biết cách làm tăng mức vững vàng của cân bằng.
- Biết tiến hành thí nghiệm, quan sát và biết đƣợc nguyên nhân gây ra các dạng cân bằng khác nhau.
- Biết tiến hành thí nghiệm để xác định điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế.
3. Thái độ
- Tích cực, hứng thú, thích tìm tòi và tiến hành các thí nghiệm Vật lý - Khách quan, trung thực trong khi xử lý kết quả thí nghiệm.
- Có tinh thần hợp tác, trao đổi trong học tập.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
1. Sơ đồ tiến trình dạy học kiến tạo.
Sơ đồ 2.2 Sơ đồ tiến trình DHKT kiến thức về “các dạng cân bằng”.
Tình huống:
- Tại sao không lật đổ dƣợc con lật đật?
- Ngƣời làm xiếc đi trên một sợi dây giăng ngang giữa hai trụ là không cân bằng đúng hay sai? - Chỉ ra sự khác nhau giữa trạng thái cân bằng của con lật đật và cầu bập bênh?
- Ở hình 20.2, 20.3, 20.4. ba vị trí cân bằng này có hoàn toàn giống nhau không?
- Tổ chức cho học sinh đề xuất phƣơng án thí nghiệm kiểm tra tính đúng đắn của dự đoán và tiến hành thí nghiệm hình 20.2, 20.3, 20.4. - Tổ chức cho học sinh so sánh đối chiếu kết quả thí nghiệm với dự đoán trƣớc đó
Tổng hợp các kết quả thí nghiệm kiểm tra, các suy luận lý thuyết, hợp thức hóa kiến thức cho học sinh. Cho học sinh đánh giá lại các quan điểm ban đầu của mình.
Vận dụng kiến thức:
- trở lại câu hỏi tại sao không lật đổ đƣợc con lật đật?
- Ngƣời làm xiếc đi trên một sợi dây giăng ngang giữa hai trụ là không cân bằng đúng hay sai?
- Hãy trả lời bài 4 trang 110 SGK
GV HS
HS dự đoán( bộc lộ QĐ ban đầu) - Tại con lật đật nặng
- Vì đáy nó tròn - Không cân bằng - Là cân bằng
- Con lật đật đƣa ra khỏi VTCB thì nó lại trở về VTCB - Cầu bập bênh đƣa ra khỏi VTCB thì nó ở VTCB mới - Giống nhau
- Khác nhau
- Đề xuất phƣơng án thí nghiệm kiểm tra - Tiến hành thí nghiệm
- Kết quả:
+ TH1: đƣa vật ra khỏi VTCB ban đầu vật không về VTCB
ban đầu
TH2: đƣa vật ra khỏi VTCB ban đầu vật lại trở về VTCB
ban đầu
TH3: vật đứng yên ở mọi vị trí
So sánh kết quả thu đƣợc với QN ban đầu
- Tự đánh giá lại các QN ban đầu - Kết luận:
+ Cân bằng không bền + Cân bằng bền. + Cân bằng phiếm định.
+ Vị trí trọng tâm của vật gây nên các dạng cân bằng khác nhau: CB không bền trọng tâm ở vị trí cao nhất so với vị trí lân cận, CB bền trọng tâm ở vị trí thấp nhất so với vị trí lân cận, CB phiếm định trọng tâm không thay đổi hoặc ở một độ cao không đổi.
Vận dụng kiến thức giải thích:
- Vì trạng thái cân bằng của con lật đật là cân bằng bền. - Nghệ sĩ xiếc đi trên dây là cân bằng phiếm định - Học sinh trả lời
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
2. Tiến trình dạy học.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Bước 1. Làm bộc lộ quan niệm ban đầu của học sinh.
-GV: Yêu cầu học sinh lấy thí dụ về cân bằng của vật rắn có điểm tựa hoặc trục quay cố định
- Tại sao không lật đổ đƣợc con lật đật?
- Yêu cầu học sinh chỉ ra sự khác nhau giữa trạng thái cân bằng của con lật đật và cầu bập bênh?
- Nghệ sĩ xiếc đi trên sợi dây giăng ngang giữa hai trụ là không cân bằng đúng hay sai? Nếu đúng vì sao không ngã, nêu sai thì trạng thái ngƣời đó là gì?
- Chia lớp thành 4 nhóm phát phiếu học tập số 1 cho học sinh đặt câu hỏi: Hiện tƣợng diễn ra sau khi chạm nhẹ vào thƣớc ở các vị trí khác nhau có giống nhau không?
GV: Các dự đoán là quan niệm ban đầu của các em. GV lắng nghe tất cả các ý kiến của học sinh. Trong quá trình trả lời không đánh giá “ đúng”, “ sai ” mà tôn trọng ý kiến học sinh. GV: vậy có nhiều dự đoán khác nhau muốn biết ý kiến nào đúng ta nhờ thí
- Con lật đật - Cầu bập bênh
- Vì nó nặng - Vì đáy nó tròn
- Con lật đật đƣa ra khỏi VTCB thì nó lại trở về VTCB
- Cầu bập bênh đƣa ra khỏi VTCB thì nó ở vị trí cân bằng mới
- Đúng - Sai
- Có giống nhau - Khác nhau
- HS lắng nghe và bổ xung ý kiến của mình
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
nghiệm kiểm tra.
Bước 2. Kiểm nghiệm và thách thức quan niệm ban đầu của học sinh.
- Yêu cầu học sinh đề xuất thí nghiệm ở 3 VTCB nhƣ hình dƣới đây và nêu nhận xét về kết quả thí nghiệm
- GV hƣớng dẫn các nhóm thảo luận kết quả tìm đƣợc yêu cầu giải thích đƣợc nguyên nhân về các trạng thái cân bằng trên.
- HS đề xuất và tiến hành thí nghiệm nhƣ hình 20.2, 20.3, 20.4 và nhận thấy sự khác nhau ở 3 trạng thái TH1: đƣa vật ra khỏi VTCB ban đầu vật không về VTCB ban đầu
TH2: đƣa vật ra khỏi VTCB ban đầu vật lại trở về VTCB ban đầu
TH3: vật đứng yên ở mọi vị trí
TH1: Trọng lực có giá không đi qua trục quay gây nên mômen quay làm vật không trở về VTCB ban đầu. TH2: Trọng lực gây nên mômen quay làm vật trở về VTCB ban đầu.
TH3: Trọng lực có giá đặt tại trục
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
GV giúp HS nhận ra sai lầm trong quan niệm ban đầu của mình và điều chỉnh các quan niệm đó.
quay nên không gây mômen quay vật cân bằng ở mọi vị trí mới.
HS lắng nghe, trao đổi, so sánh quan niệm ban đầu của mình với kết quả thu đƣợc, tự điều chỉnh quan niệm riêng, tiếp thu kiến thức mới.
Bước 3. Hợp thức hóa kiến thức
GV: Có mấy dạng cân bằng đó là những dạng nào?
GV: Nguyên nhân nào gây nên các dạng cân bằng khác nhau?
GV cho HS so sánh, đối chiếu kiến thức xây dựng đƣợc với các quan niệm ban đầu để nhận ra sai lầm của
HS: Có 3 dạng cân bằng
- Cân bằng không bền: Một vật lệch ra khỏi VTCB không bền thì không thể tự nó trở về đƣợc vị trí đó.
- Cân bằng bền: Một vật lệch ra khỏi VTCB bền thì thể tự nó trở về đƣợc vị trí đó.
- Cân bằng phiếm định: Một vật lệch ra khỏi VTCB phiếm định thì sẽ cân bằng ở vị trí mới.
HS: Vị trí trọng tâm của vật gây nên các dạng cân bằng khác nhau: CB không bền trọng tâm ở vị trí cao nhất so với vị trí lân cận, CB bền trọng tâm ở vị trí thấp nhất so với vị trí lân cận, CB phiếm định trọng tâm không thay đổi hoặc ở một độ cao không đổi.
HS tự xem xét lại quan niệm ban đầu của mình và tiếp thu kiến thức mới.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
mình.
Bước 4: Củng cố vận dụng kiến thức.
GV yêu cầu học sinh hoàn thành câu hỏi:
1. Tại sao không lật đổ đƣợc con lật đật?
GV dùng sơ đồ để HS tự đánh giá quan niệm ban đầu, khắc sâu kiến thức mới.
2. Trạng thái ngƣời làm xiếc đi trên một sợi dây giăng ngang giữa hai trụ là trạng thái cân bằng gi?
GV dùng sơ đồ để HS tự đánh giá quan niệm ban đầu, khắc sâu kiến thức mới.
GV: nếu các em dùng quan niệm sai lầm mà giải thích các hiện tƣợng trên thì không giải thích đƣợc. Nhƣ vậy quan niệm chính xác phải là quan niệm nào?
Câu 1. Trạng thái cân bằng của con lật đật là trạng thái cân bằng bền vì khi lệch khỏi VTCB nó lại trở về vị trí cũ.
HS quan sát sơ đồ, ghi nhớ kiến thức
Câu 2. Trạng thái của nghễ sĩ xiếc trên dây là trạng thái cân bằng không bền, vì khi lệch khỏi vị trí cân bằng đó ngƣời sẽ ngã xuống.
HS quan sát sơ đồ, ghi nhớ kiến thức
HS sử dụng kiến thức mới giải thích đƣợc các hiện tƣợng khoa học từ đó khắc sâu kiến thức mới.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
C. Thiết kế tiến trình DHKT kiến thức về “ cân bằng của một vật có mặt chân đế ”
1. Sơ đồ tiến trình DHKT.
Sơ đồ 2.3. Sơ đồ tiến trình DHKT kiến thức về “cân bằng của một vật có mặt chân đế ”
Tình huống:
- Với vật không có trục quay cố định thì ĐKCB của nó có giống ĐKCB của vật có trục quay không?
- Mặt chân đế của vật là gì?
- Vật có mặt chân đế cân bằng nhƣ thế nào?
- Đặt 3 khối hộp ở 3 vị trí cân bằng theo các hình 20.6 1,2,3 sgk đặt câu hỏi các vị trí có cân bằng nhƣ nhau không? Ở vị trí nào dễ bị lật hơn?
- Tổ chức cho học sinh đề xuất phƣơng án thí nghiệm kiểm tra tính đúng đắn của dự đoán và tiến hành thí nghiệm hình 20.6. 1, 2, 3,4.
- Tổ chức cho học sinh so sánh đối chiếu kết quả thí nghiệm với dự đoán trƣớc đó
Tổng hợp các kết quả thí nghiệm kiểm tra, các suy luận lý thuyết, hợp thức hóa kiến thức cho học sinh. Cho học sinh đánh giá lại các quan điểm ban đầu của mình.
Vận dụng kiến thức:
Phát phiếu học tập 3 yêu cầu học sinh trả lời
- Vì sao ôto chất trên nóc nhiều hàng nặng dễ bị lật đổ ở chỗ đƣờng nghiêng? Vì sao tháp Pisa (Ý) nghiêng nhƣng không bị đổ xuống?
- Vật càng nặng đứng càng vững đúng hay sai? Tại sao? - Yêu cầu HS trả lời bài tập 5, 6 trang 110 SGK
GV HS
HS dự đoán( bộc lộ QĐ ban đầu) - Giống
- Không
- Là phần tiếp xúc của vật với đất - Vật nặng cân bằng hơn