- Hệ quả :Mặt thoáng của chất lỏng dường như bị căng ra do các phân tử bị kéo vào trong lòng chất lỏng.Như vậy nếu có lưỡi lam, cây
a Khái niệm về một thuộc tính bản chất củ sự vật, hiện tượng vật lí.
-Xây dựng các khái niệm , đại lượng lí thuyết đặc trưng cho các thuộc tính của mô hình.
-Xây dựng các phương trình diễn tả sự liên hệ giữa các thuộc tính trong mô hình (phương trình lí thuyết).
Có nhiều cách phân loại các kiến thức vật lí phổ thông tuỳ theo mục đích của việc phân loại. Theo cách hiểu như trên , kiến thức vật lí phổ thông được chia thành 2 loại chủ yếu:
+Các khái niệm, đại lượng vật lí (đặc trưng cho thuộc tính của sự vật , hiện tượng, hoặc cho mô hình).
+ Các mối quan hệ (mô tả sự liên hệ giữa các khái niệm, đại lượng vật lí ,các phương trình lí thuyết )
1.Các khái niệm, đại lượng vật lí , đại lượng lí thuyết:
Các khái niệm phản ánh các thuộc tính của sự vật .Nhưng sự phản ánh đó đúng đến đâu , đầy đủ đến mức nào còn tuỳ thuộc vào trình độ nhận thức thế giới khách quan của con người .Bởi vậy, các khái niệm vật lí không phải là bất biến, vĩnh viễn mà trái lại nội dung của nó có thể thay đổi, trở thành phong phú hơn , chính xác hơn do trình độ nhận thức của con người ngày một tiến lên.
VD:Khái niệm vận tốc đầu tiên được đưa ra để mô tả tính chất nhanh hay chậm của chuyển động thẳng đều và được đo bằng thương số s/t.Tiếp theo khái niệm vận tốc được bổ sung thêm để biểu thị cả hướng của chuyển động, trở thành vectơ vận tốc.Khi khảo sát chuyển động biến đổi nhanh dần , chậm dần , chuyển động cong thì vận tốc thay đổi về độ lớn hoặc hướng tuỳ theo vị trí của vật trên quĩ đạo, như vậy khái niệm vận tốc cần được bổ sung thêm để có phản ánh được tính chất mới này, trở thành vectơ vận tốc tức thời
ds v dt = r r .
a Khái niệm về một thuộc tính bản chất của sự vật , hiện tượngvật lí. vật lí.
+Khái niệm chỉ có đặc điểm định tính như: khái niệm chân không, tia sáng , hệ qui chiếu, chất điểm, quán tính,…(gọi là khái niệm)
+Khái niệm có cả đặc điểm định tính và định lượng( gọi là đại lượng
vật lí) thể hiện mối liên hệ định lượng giữa nó với các đại lương vật lí khác
năng, momen lực,.…và từ công thức định nghĩa này cho phép định nghĩa thứ nguyên, đơn vị , và cách xác định chúng bằng thực nghiệm.
VD: Khái niệm Momen lực (đại lượng Vật lí): -công thức : M = F.d
-Thứ nguyên:[M]= L2MT-2 -Đơn vị :N.m
-Cách xác định: đo F, d suy ra M …
Các khái niệm , đại lượng vật lí thuộc loại này được hình thành theo kiểu tư duy qui nạp khoa học.
b.Khái niệm về một thuộc tính cuả mô hình
Trong vật lí một số trường hợp khi nghiên cứu bản chất của sự vật, hiện tượng , đòi hỏi phải quan tâm đến cấu trúc vi mô của chúng ,đó là những thực thể mà ta không thể nhận biết trực tiếp bằng các giác quan, khi đó người ta phải đi xây dựng mô hình đại diện ,thay thế cho đối tượng thật , hiện tượng thật.
Xây dựng mô hình là :
-Xây dựng các khái niệm , đại lượng lí thuyết đặc trưng cho các thuộc tính của mô hình.
-Xây dựng các phương trình diễn tả sự liên hệ giữa các thuộc tính trong mô hình(phương trình lí thuyết).
Khi nghiên cứu mô hình , những thông tin thu được từ việc nghiên cứu mô hình giúp ta hiểu được đối tượng thật , hiện tượng thật mà mô hình đại diện.
Các khái niệm , đại lượng lí thuyết thuộc loại này được hình thành theo kiểu tư duy diễn dịch khoa học.
VD:Xây dựng khái niệm điện tích , điện trường … cho mô hình tương tác của các điện tích điểm.
Xây dựng khái niệm đường sức , đường cảm ứng từ …. cho mô hình biểu diễn trường tỉnh điện, từ trường.
Xây dựng khái niệm Phôton, lượng tử năng lượng…. cho mô hình lượng tử ánh sáng.
Các khái niệm , đại lượng lí thuyết cũng có đặc điểm:
+Khái niệm chỉ có đặc điểm định tính như :lổ trống,lượng tử,phần tử dòng điện (gọi là khái niệm).
+Khái niệm có cả đặc điểm định tính và định lượng (gọi là đại lượng
lí thuyết) như từ thông, năng lượng của phôton ,vectơ cường độ điện
trường…….Các đại lượng này cũng thể hiện mối liên hệ với các đại lượng khác bằng một công thức ,từ công thức này cho phép định nghĩa thứ nguyên , nhưng khác với đại lượng vật lí thực nghiệm , đơn vị của đại lượng lí thuyết và phép đo thường không được suy ra từ biểu thức định nghĩa (vì
các khái niệm, đại lượng lí thuyết hình thành từ suy luận diễn dịch và lôgic toán từ mô hình, không có thật) .
VD:Khái niệm cường độ dòng điện (đại lượng lí thuyết): -công thức định nghĩa I =Q/t
-Thứ nguyên được định nghĩa từ ct trên: [I]=L3/2M1/2T-2.
-Nhưng đơn vị Ampe lại định nghĩa từ công thức F=2.10-7 I1.I2/r : Ampe là cường độ của dòng điện không đổi khi chạy trong 2 dây dẫn thẳng , tiết diện nhỏ , song song, rất dài và cách nhau 1m trong chân không thì trên mỗi mét dài của mỗi dây dẫn có 1 lực từ tác dụng bằng 2.10-7N và phép đo cường độ dòng điện cũng không được suy ra từ công thức định nghĩa trên.
…
2.Phương trình lí thuyết :
Diễn tả sự liên hệ giữa các khái niệm , đại lượng lí thuyết , nó là kết quả của quá trình tư duy lí thuyết trên mô hình được cụ thể hoá nhờ công cụ toán học . VD: 2 0max 1 2 hf A mV ε ε = = +
4 ptrình của Maxwell về sóng điện từ E=mc2 ….
3.Quan hệ nhân quả:
Các quan hệ nhân quả trong vật lí thường được phát biểu dưới dạng quen thuộc:” nếu……… trong điều kiện ….. thì………” ,có 3 yếu tố cấu thành nên quan hệ nhân quả là : nguyên nhân, điều kiện và hiện tượng xảy ra trong điều kiện đó.
VD: Nếu tổng đại số các Momen lực tác dụng lên vật rắn có trục quay cố định bằng không thì vật ở trạng thái cân bằng (qui tắc momen lực).
Nếu tổng lực tác dụng lên vật bằng không thì vật ở trạng thái cân bằng(định luật I Newton)
Nếu trên đường truyền, tia sáng gặp một bề mặt nhẵn thì tia sáng bị hắt lại môi trường cũ với tia phản xạ…………, góc phản xạ………… ( định luật phản xạ AS)
Nếu as truyền từ A đến B theo đường truyền AB thì ngược lại cũng có thể truyền từ B đến A theo đường truyền BA(nguyên lí thuận nghịch chiều truyền as).
Các quan hệ nhân quả được xây dựng bằng con đường thực nghiệm mà trọng tâm là phương pháp thực nghiệm.
4.Phân loại các quan hệ vật lí:
Trong vật lí có những kiến thức có tên gọi khác nhau: qui tắc, định luật, nguyên lí…nhưng trong nhiều trường hợp chúng có chung một bản chất
là mô tả một quan hệ nhân quả , vì thế chúng được xây dựng với cùng một phương thức tư duy là qui nạp khoa học khác với phương thức tư duy được sử dụng để xây dựng các phương trình lí thuyết là diễn dịch khoa học.
Các kiến thức có cùng bản chất nhưng lại có tên gọi khác nhau là do tính tổng quát của kiến thức và phạm vi áp dụng các kiến thức khác nhau .Có thể xếp các kiến thức theo mức độ tổng quát tăng dần theo thứ tự sau:
-Quan hệ nhân quả của một lớp hiện tượng vật lí -Qui tắc vật lí
-Định luật vật lí -Nguyên lí vật lí -Tiên đề vật lí -Thuyết vật lí.
VD:Các định luật động lực học cho chuyển động quay bao trùm qui tắc momen lực cho vật có trục quay cố định.
Nguyên lí thuận nghịch chiều truyền AS bao trùm các định luật phản xạ và khúc xạ AS
Thuyết lượng tử AS bao trùm 3 định luật quang điện…
Trong dạy học Vật lí cho HS cần cho hS biết vì sao các kiến thức vật lí có tên gọi khác nhau dù chúng có cùng bản chất là quan hệ nhân quả và phương thức tư duy để hình thành các loại kiến thức này.
CHƯƠNG 5
ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ BÀI HỌC Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
1.Dạy bài điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định. 2. Dạy bài dòng điện trong chất khí.
3. Dạy bài định luật HOOKE.
4. Dạy bài định luật cảm ứng điện từ. 5.Dạy bài định luật khúc xạ ánh sáng.