10. Cấu trúc của luận văn
1.3.6.Mathematica là ngôn ngữ lập trình
Ta có thể viết chương trình bằng ngôn ngữ Mathematica tương tự như viết chương trình bằng ngôn ngữ c. Mathematica là loại cấu trúc lập trình cao cấp, cho phép viết một chương trình lớn phức tạp bằng cách nhanh nhất so với
các ngôn ngữ đã có trước nó. Mỗi một lệnh của Mathematica có thể được xem như một chương trình con (thủ tục) trong các ngôn ngữ truyền thống. Mathematica tự phiên dịch lấy, ta có thể chạy chương trình khi nó mới đưa toàn bộ các lệnh từ bàn phím lên màn hình.
V í du :
f [ n ] = Table [ Pr ime [/],{/,«}]
Lệnh này định nghĩa hàm f gồm n nguyên tố đầu tiên và vì vậy có thể dùng lệnh này để đưa ra 10 nguyên tố đầu tiên bằng cách dùng hàm vừa định nghĩa với tham số thực được đưa vào, tức là nếu gán n=10 cho hàm vừa định nghĩa kết quả ta có:
{ 2 , 3 , 5 , 7 , 1 3 , 1 7 , 1 9 , 2 3 , 2 9 }
1.4. Những vấn đề lý luận về giải bài tập vật lý
1.4.1. K h á i n iệ m bài tập vật lý
+ / B T V L được hiểu là một vấn đề đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy luận lôgic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật, các thuyết vật lí.
+ / B T V L v ớ i tư cách là một p h ư ơ n g p h á p d ạ y học giữ vai trò q u a n
trọng nhất trong v iệc hoàn thành nhiệm vụ dạy h ọc vật lý ở trường phổ thông. + / Theo nghĩa rộng B T V L được hiểu là m ỗi vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa cũng chính là m ột bài toán đối với học sinh. Sự tư duy tích cực luôn là v iệc giải bài tập.
1.4.2. Vai trò của bài tập vật lý
V ới hai ý nghĩa vận dụng kiến thức cũ và hình thành kiến thức m ới, B T V L giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình dạy và học V ật lí.
ỉ. 4 .2 .1 . B à i tậ p v ậ t lý g iú p h ọc sinh m ở rộ n g , đ à o sâ u k iến thức
Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, học sinh đã nắm được cái chung, cái khái quát của các khái niệm , định luật và cũng là cái trừu tượng. Trong bài
t ậ p h ọ c s i n h p h ả i v ậ n d ụ n g n h ữ n g k i ế n t h ứ c k h á i q u á t , t r ừ u t ư ợ n g đ ó v à o t ừ n g t r ư ờ n g h ợ p c ụ t h ể r ấ t đ a d ạ n g , n h ờ t h ế m à h ọ c s i n h n ắ m đ ư ợ c n h ữ n g b i ể u h i ệ n c ụ t h ể c ủ a c h ú n g t r o n g t h ự c t ế , p h á t h i ệ n n g à y c à n g n h i ề u n h ữ n g h i ệ n t ư ợ n g t h u ộ c n g o ạ i d i ê n c ủ a c á c k h á i n i ệ m h o ặ c c h ị u s ự c h i p h ố i c ủ a đ ị n h l u ậ t h a y p h ạ m v i ứ n g d ụ n g c ủ a c h ú n g . B T V L k h ô n g c h ỉ g i ú p h ọ c s i n h đ à o s â u , m ở r ộ n g k i ế n t h ứ c m ớ i m à c ò n g i ú p h ọ c s i n h ô n t ậ p l ạ i k i ế n t h ứ c c ũ .
V D : K h i là m b à i tậ p v ề d a o đ ộ n g đ iều hòa, h ọ c sin h đ ư ợ c ô n tậ p lạ i c á c
định luật N ewton, định luật bảo toàn c ơ nàng, đ ịn h lu ậ t Huc, các công thức
liên qu an đ ến ch u yển đ ộ n g trò n đ ều , c ô n g th ứ c tín h đ ộ n g năng, th ế n ă n g h ấp
dẫn, th ế n ăng đà n hồi.
1.4.2.2. B à i tậ p là đ iể m k h ở i đ ầ u ch o ta x ả y d ự n g kiến th ứ c m ớ i
N h ữ n g b à i t ậ p n à y n h ằ m p h á t t r i ể n t ư d u y c ủ a h ọ c s i n h , t ă n g t h ê m t í n h h a m h ọ c h ỏ i v ì t h ư ờ n g n h ữ n g b à i t ậ p n à y h ọ c s i n h k h ô n g c h i s ử d ụ n g k i ế n t h ứ c c ũ đ ể g i ả i q u y ế t b à i t o á n m à c ò n d ẫ n đ ế n v i ệ c x â y d ự n g k i ế n t h ứ c m ớ i .
V D : T rư ớ c khi h ọ c v ề d a o đ ộ n g tắ t d ầ n , g iả o v iê n c ó th ể đ ư a r a câu h ỏ i : Tại s a o ở k h u n g sa u x e m ả y n g ư ờ i ta p h ả i c h ế tạ o b ộ p h ậ n g iả m x ó c ?
1.4.2.3. BTVL cỏ tác d ụ n g rèn luyện k ì năng, k ỹ xảo vận d ụ n g lí thuyết vào thực tiễn, rèn luyện th ỏ i quen vận d ụ n g kiến thức khải quát.
B T V L l à p h ư ơ n g t i ệ n k ĩ n ă n g , k ĩ x ả o v ậ n d ụ n g l í t h u y ế t v à o t h ự c t i ễ n , r è n l u y ệ n c h o h ọ c s i n h k ĩ n ă n g v ậ n d ụ n g c á c l í t h u y ế t đ ể g i ả i t h í c h h i ệ n t ư ợ n g h o ặ c d ự đ o á n h i ệ n t ư ợ n g c ó t h ể x ả y r a t r o n g t h ự c t ế v ớ i m ộ t đ i ề u k i ệ n c h o t r ư ớ c .
VD: Vận dụng kiến thức về sự cộ n g hư ở ng cơ, học sinh có th ể g iả i thích đ ư ợ c hiện tượng: Tại sao ch i cần tác d ụ n g m ộ t lự c không lớn vào chiếc võng mà chiếc võng có thể dao đ ộng rấ t mạnh.
1.4.2.4. B à i tậ p p h á t triển khả n ă n g tự lự c của h ọ c sinh
T r o n g q u á t r ì n h g i ả i b à i t ậ p h ọ c s i n h p h ả i t ự p h â n t í c h đ ề b à i , k i ể m t r a l ạ i k ế t q u ả n ê n t ư d u y c ủ a h ọ c s i n h p h á t t r i ể n v à k h ả n ă n g t ự l ự c c a o , r è n l u y ệ n t í n h k i ê n t r ì , k h ả n ă n g n h a n h n h ạ y v ớ i k h ả n ă n g l i ê n h ệ v ớ i c á c h i ệ n t ư ợ n g x ả y r a t r o n g t h ự c t ế .
1.4.2.5. G iải bài tập vật Ịýgópphần làm phải triển tư duy sảng tạo của học sừứi
C ó n h i ề u B T V L k h ô n g c h ì d ừ n g l ạ i t r o n g p h ạ m v i v ậ n d ụ n g k i ế n t h ứ c đ ã h ọ c m à c ò n g i ú p b ồ i d ư ỡ n g c h o h ọ c s i n h t ư d u y s á n g t ạ o . Đ ặ c b i ệ t l à n h ữ n g b à i t ậ p g i ả i t h í c h h i ệ n t ư ợ n g , b à i t ậ p t h í n g h i ệ m , b à i t ậ p t h i ế t k ế d ụ n g c ụ r ấ t c ó í c h về m ặ t n à y .
1.4.2.6. B à i tập đ ể kiểm tra, phân loại học sinh (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
BTVL cũng là phương tiện có hiệu quả để kiểm tra mức độ nắm vững
k i ế n t h ứ c c ủ a h ọ c s i n h , t ù y t h e o c á c h đ ặ t c â u h ỏ i k i ể m t r a t a c ó t h ể p h â n l o ạ i
được các mức độ nắm vững kiến thức của học sinh khiến cho việc đánh giá
c h ấ t l ư ợ n g k i ế n t h ứ c c ủ a h ọ c s i n h đ ư ợ c c h í n h x á c .
1.4.3. Sử dụng bài tập vật lý trong dạy học vật lỷ
1.4.3.1. N hững y ê u cầu chung trong dạy học về bài tập vật lý
a. Cần d ự tính k ể hoạch về việc sử dụng BTVL trong dạy học, với từng đề tài, từ ng tiết học. +/ X á c đ ị n h m ụ c đ í c h s ử d ụ n g b à i t ậ p . C á c m ụ c đ í c h c ó t h ể l à : - D ù n g b à i t ậ p l à m x u ấ t h i ệ n v ấ n đ ề t r o n g c á c t i ế t n g h i ê n c ứ u t à i l i ệ u m ớ i . - D ù n g b ài t ậ p h ì n h th à n h k i ế n t h ứ c m ới. - D ù n g b à i t ậ p đ ể c ủ n g c ố , b ổ s u n g , h o à n t h i ệ n n h ữ n g k i ế n t h ứ c lí t h u y ế t đ ã h ọ c . - L ự a c h ọ n b à i t ậ p đ i ể n h ì n h n h ằ m h ư ớ n g d ẫ n h ọ c s i n h v ậ n d ụ n g k i ế n t h ứ c đ ã h ọ c đ ể g i ả i , t ừ đ ó h ì n h t h à n h p h ư ơ n g p h á p g i ả i c h u n g c h o m ỗ i l o ạ i b à i t ậ p đ ó .
+/ Sắp xếp các bài tập đã chọn thành m ột hệ thống, định rõ kế hoạch và mục đích sử dụng trong tiến trình dạy học
+/ Kế hoạch sử dụng B T V L trong dạy học
- D ù n g b à i tậ p đ ể k iể m tra , đ á n h g i á c h ấ t lư ợ n g k iế n th ứ c c ủ a h ọ c s in h .
STT bài ở SGK
Nội dung tiết học
Ra bài tập và giải ngay tại lớp Ra về nhà các bài tập Giải ở lớp các bài tập đã ra về nhà Hình thành kiến thức mói Củng cố
b. D ạy cho học sinh biết vận d ụ n g kiến thức đ ể g iả i quyết vẩn đề đặt ra, rèn cho học sinh k ỹ n ă n g g iả i n h ữ n g bài toán c ơ bản.
c. C o i tr ọ n g v iệ c p h á t triể n tư duy.
1.4.3.2. P hân loại bài tập vậ t lý
Có nhiều cách phân loại BTVL theo nội dung ; theo yêu cầu phát triển tư duy ; theo phương thức cho điều kiện của bài toán hay theo phương thức giải. M ỗi đặc điểm khác nhau cho ta m ột cách phân loại bài tập.
a / P h ả n lo ạ i th e o n ộ i d u n g
• Phân loại theo đề tài vật lí: cơ, nhiệt, điện, q u a n g
• Phân loại theo bài tập có nội dung cụ thể hoặc trừu tượng. • Phân loại theo bài tập c ó nội dung lịch sử • Phân loại bài tập k ĩ thuật tổng hợp
• Bài tập l u y ệ n tập: là các bài tập mà việ c g i ả i c h ú n g k h ô n g đòi hỏi tư duy sáng tạo của học sinh, chỉ yêu cầu học sinh nẵm vững cách giải đối với một loại bài tập nhất định đã được chỉ dẫn. Bài tập loại này được dùng để rèn luyện học sinh sử dụng những công thức giải từng loại bài tập mẫu xác định.
• Bài tập sáng tạo: là các bài tập dùng để phát triể n tư duy học sinh, việc giải bài tập loại này đòi hỏi tư duy sáng tạo của học sinh. Loại bài tập này đường lối giải thường không rõ ràng, thường che dấu các angôrit giải và không có một angôrit chung mà luôn là mới mẻ đối với người giải. H ọc sinh phài tự bổ sung lấy kiến thức khuyết thiếu, tự thực hiện thao tác tư duy phức tạp để tiến hành kiểm tra suy nghĩ của mình và đánh giá.
c / P h ản lo ạ i b à i tậ p th eo p h ư ơ n g thức cho đ iểu kiện cù a b à i toán h a y theo p h ư ơ n g thức g iả i.
• Bài tập định tính: khi giải chỉ cần dùng lời nói để lập luận giải thích sau đó đi đến kết luận hoặc câu trả lời.
• Bài tập định lượng: khi giải học sinh bắt buộc phải sử dụng công thức , phương trình để biểu diễn các mối quan hệ.
Bài tập định lượng có hai loại:
+ / Bài tập tính toán đơn giản. + / Bài tập tính toán phức tạp. • Bài tập thí nghiệm.
• Bài tập đồ thị
+ / Loại bài tập khai thác đồ thị rút ra những dữ liệu. + / Loại bài tập dùng dữ liệu bài tập để xây dựng bài tập. + / Loại bài tập dùng đồ thị để giải.
s ơ ĐỒ PHÂN LOẠI BÀI TẬP VẬT LÝ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.4.3.3. Lự a ch ọn b à i tậ p v ậ t lý a. C ă n c ứ đ ể lự a chọn BTVL
+ Mục đích sử dụng.
+ Trình độ xuất phát của học sinh. + Thời gian cho phép sử dụng.
b. S ố lư ợ n g và n ộ i d u n g b à i tậ p đư ợc lự a chọn cần đ á p ứng c á c y ê u cầu sa u :
+ Phù hợp với mức độ nội dung các kiến thức cơ bản và các kỹ năng giải bài tập.
+ Hệ thống bài tập bao gồm nhiều thể loại.
+ Chú ý thích đáng về sổ lượng và nội dung các bài tập nhằm giúp học sinh vượt qua những khó khăn chủ yếu, khắc phục nhừng sai lầm phổ biến.
+Các bài tập phải đảm bảo tính vừ a sức đối với học sinh đại trà, đồng thời cỏ chú ý tới sự phân hoá học sinh
1.5. Phương pháp giải bài tập vật lý
1.5.1. T h ự c c h ấ t của h o ạ t đ ộ n g g iả i b à i tập vật lý
Mục tiêu cần đạt tới khi giải một bài toán vật lý là tìm được câu trả lời đúng đắn, giải đáp được vấn đề đặt ra m ột cách có căn cứ khoa học chặt chẽ.
Quá trình giải một bài toán vật lý thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài toán, xem xét hiện tượng vật lý được đề cập và dựa trên kiến thức vật lý, toán để n gh ĩ tới những m ối liên hệ có thể có của các cái đã cho và các cái phải tìm, sao cho có thể thấy được cái phải tìm có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã cho . Từ đó đi tới chỉ rõ được m ối liên hệ tường minh trực tiếp của cái phải tìm chỉ vớ i những cái đã biết, tức là tìm được lời giải đáp.
Các côn g thức, phương trình mà ta xác lập được dựa theo các kiến thức vật lý và điều kiện cụ thể của bài toán là sự biểu diễn những m ối liên hệ định lượng giữa các đại lượng vật lý. Trong các phương ừình đó, tuỳ theo điều kiện của đề bài cụ thể mà cỏ thể đại lượng này là đại lượng đã cho, đại lượng kia là đại lượng chưa biết và có thể có đại lượng khác nữa chưa biết. N ó không phải là cái đề bài hỏi, nhưng cũng không phải là đại lượng đã cho.
Ví dụ phương trình w = -m.ũ)2.A2 biểu diễn mối liên hệ giữa các đại lượng: cơ năng W; biên độ A; tần số góc co và khối lượng m. Phương trình này có thể được sử dụng khi giải m ột bài toán nào đó mà theo điều kiện của nó thì m là đại lượng đã cho, w là đại lượng phải tìm, còn A; co là đại lượng chưa biết. Phương trình này cho ta thấy đại lượng phải tìm w có m ối liên hệ với đại lượng đã cho m, nhưng đó chưa phải là m ối liên hệ của cái phải tìm (W ) chỉ với cái đã cho (m ), mà cả với cáí chưa biết (A và Củ) nữa . M uốn đi tới được lời giải đáp cuối cùng (xác định được W), ta phải tiếp tục dựa trên điều kiện của bài toán và kiến thức vật lý để dẫn ra được những mối liên hệ khác
nữa , trong đó có mối liên hệ của cái chưa biết (A, co) với những cái đã cho . Dựa trên tập hợp những mối liên hệ này (hệ thống các phương trình) ta mới có thể luận g i ả i , tính toán để có lời giải đáp cuối cùng (xác định được mổi liên hệ tường minh , trực tiếp của cái phải tìm (W ) chỉ với những cái đã cho).
Đối với những bài toán tính toán định lượng thì những công việc vừa nói chính là việc thiết lập các phương trình và giải hệ phương trình để tìm nghiệm của ẩn số.
Ta có thể mô hình hoá các mối quan hệ của cái đã cho, cái phải tìm và cái chưa biết như hình 1. Trong đó (x) là cái phải tìm; A , B ... là những cái đã cho; a, b... là cái chưa biết.
© © 0 ... 0 © •••••
Hình 1
Giả sử khi giải một bài toán nào đó, phân tích điều kiện trong đề bài và dựa trên cơ sở kiến thức vật ỉý , ta dẫn ra được sáu mối liên hệ được mô hình hoá như ở hình 2 .
© © (u © ® dD O © ® o é ® Cp 0 ... ® ® ( D © ® o --- Hình 2
Hình 2 m ô hình quá trình làm sáng tỏ các yếu tổ chưa biết trong các mối liên hệ đã xác lập để đi đến xác định được cái phải tìm.
Từ m ối liên hệ (3 ) rút ra c Thế c vào (2 ) rút ra a
Từ (5 ) rút ra d . Từ (6 ) rút ra e Thế d và e vào (4) rút ra b Thế a và b vào (1) rút ra X
Sự phân tích trên đây về hoạt động giải bài toán vật lý cho thấy hai phần việc cơ bản quan trọng là:
• V iệc xác ỉập được những mối liên hệ cơ bản cụ thể dựa trên sự vận dụng đến kiến thức vật lý vào điều kiện cụ thể của bài toán đã cho.
• Sự tiếp tục luận giải, tính toán đi từ những mối liên hệ đã xác lập được đến kết luận cuối cùng của việc giải đáp vấn đề được đặt ra trong bài toán.
Sự thực hiện hai phần việc này có thể theo trình tự như trong ví dụ trên, nhưng cũng có thể xen kẽ , hoà lẫn với nhau. Dù trong trường hợp nào thì về mặt vật lý, điều mấu chốt quan trọng của việc giải bài toán vẫn là phải xác lập được những mối liên hệ cụ thể cần thiết của cái phải tìm và cái đã cho dựa trên sự vận dụng kiến thức vật lý vào điều kiện cụ thể của bài toán.
Sự nắm vữ n g lời giải bài toán vật lý phải thể hiện ở khả năng trả lời được câu hỏi:
+ V iệc giải bài toán này cần xác lập được những mối liên hệ cơ bản nào? + Sự xác lập các m ối liên hệ cơ bản cụ thể này dựa trên sự vận dụng kiến thức vật lý g ì, vào điều kiện cụ thể gì của bài toán? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sự nắm vữ ng như vậy của người giáo viên vật lý sẽ giúp cho sự định hướng phương pháp dạy giải bài toán m ột cách đúng đắn và có hiệu quả.
Đ ối với những bài toán đom giản thì khi vận dụng kiến thức vật lý vào điều kiện cụ thể của bài toán ta có thể thấy ngay được mối liên hệ trực tiếp của cái phải tìm với cái đã cho. Chẳng hạn có thể dẫn ra ngay một công thức vật lý
mà trong đó có chứa đại lượng phải tìm cùng với các đại lượng khác đều là các đại lượng đã cho hoặc đã biết. N hưng đối với các bài toán phức tạp hơn thì thường không thể dẫn ra ngay được m ối liên hệ trực tiếp của cái phải tìm và cái đã cho mà phải dựa trên một số các mối liên hệ cơ bản trong đó có chứa yếu tố phải tìm hoặc yếu tổ đã cho cùng với các yếu tố khác chưa cho biết, rồi tiếp tục luận giải để đi tới X. Lập được m ối liên hệ trực tiếp của cái phải tìm chỉ với các cái đã cho.
Trong sự vận hành các mối liên hệ cơ bản để đi đến xác định được cái phải tìm ta thấy cỏ vai trò quan trọng của các kiến thức, kỹ năng toán học cùng