10. Cấu trúc của luận văn
2.2.2. Phương pháp điều tra
Để thực hiện mục đích trên, chúng tôi đã tiến hành :
- Điều tra giáo viên : phát phiếu điều tra , trao đổi trực tiếp với giáo viên , xem giáo án cụ thể và dự giờ dạy thực của giáo viên dạy lớp 12.
+/ Phát phiếu điều tra và trao đổi với giáo viên của 3 trường THPT : THPT chuyên Trần Phú , THPT Hồng Bàng, TH PT M arie - Curie , Hải phòng.
+/ Dự 2 giờ dạy giải BTVL chương “Dao động cơ” - lớp 12 THPT của 2 giáo viên ở trường THPT chuyên Trần Phú, Hải Phòng.
- Điều tra học sinh : trao đổi trực tiếp với các học sinh khối 12 của trường THPT chuyên Trần Phú.
2.2.3. Kết quả điều tr a.
2.2.3. ỉ. Tinh hình dạy cùa giáo v iê n .
Bài soạn của giáo viên để giảng dạy giải BTVL ở phần kiến thức của chương này đa số giáo viên đều có sự phân loại các dạng bài tập , từ dễ đến khó. Qua việc xem giáo án giảng dạy của các giáo viên, chúng tôi nhận thấy hầu hết các giáo viên chỉ giải tóm tắt bài tập m à không có phần hướng dẫn hoạt động giải BTVL cho học sinh.Những bài tập cơ bản trong sách giáo khoa đa số các giáo viên không có phần giải tóm tắt mà chi ghi kết quả cuối cùng.
Trong bài soạn của các giáo viên, phần bài tập định tính thường rất sơ sài, chủ yếu vẫn là các bài tập định lượng, mặc dù phần bài tập định tỉnh đóng vai trò rất quan trọng, nó giúp học sinh khắc sâu kiến thức cơ bản, hiểu rõ về hiện tượng vật lý và các ứng dụng của hiện tượng vật lý đó trong thực tế. Khi được hỏi vì sao lại ít đưa các bài tập định tính vào bài soạn thì đa số các giáo viên trả lời: soạn bài tập định tính mất thời gian, giáo viên ngại soạn; bài tập định lượng của chương này rất phong phú và đa dạng mà phân phổi chương trình chỉ có 3 tiết bài tập, giáo viên phải tập trung vào soạn và chữa các dạng bài tập định lượng, sợ trong các kì thi học sinh gặp phải những dạng bài tập chưa được giảo viên hướng dẫn.
Các giáo viên khi trao đổi đều cho rằng bài tập thuộc chương “Dao động cơ” là phần bài tập khó dạy. Với lí do:
- Liên quan nhiều tới phần kiến thức lớp 10 (động học chất điểm , động lực học chất điểm và định luật bảo toàn cơ năng), học sinh học từ lóp 10 nên
quên rất nhiều kiến thức cơ bản nên cảm thấy phần kiến thức mới trừu tượng ,
khó hiểu.
- Sử dụng nhiều kiến thức toán học như: lượng giác; đạo hàm, vì vậy những học sinh trung bình , yếu thì việc hiểu được bản chất vật lý đã khó , sau
đó lại giải được các bài tập thực sự là vẩn đề khó khăn.
2.23.2. Tinh hình học của học sinh.
- Đa sổ học sinh được hỏi đều quên kiến thức cũ hoặc trả lời rất lơ mơ kể cả kiến thức vật lý và kiến thức toán (phần lượng giác).
- Không biết ứng dụng lý thuyết đã học vào các ứng dụng thực tế vì vậy
việc giải các BTVL lấy dữ kiện từ thực tế đa sổ học sinh không hiểu được bản chất hiện tượng nên thường giải sai.
- Học sinh học thụ động, lười suy nghĩ, thường đợi giáo viên đưa ra phương pháp giải cho một dạng bài tập nào đó rồi mới vận dụng giải các bài tập tương tự như vậy.
- Đa số học sinh được hỏi đều cho rằng đây là m ột chương khó, rất
nhiều dạng bài tập khác nhau
2.2.33. Khỏ khăn và sai lầm của học sinh gặp p h ả i khi g iải BTVL chương “D ao động c ơ " - lớp 12 TH PT
Thông qua kết quả tìm hiểu tình hình dạy học cụ thể ở trường phổ thông
và kinh nghiệm dạy học của nhiều giáo viên, chúng tôi thấy học sinh thường mắc phải các khó khăn và sai lầm khi giải các BTVL chương “Dao động cơ” như sau:
- Coi việc giải BTVL như giải toán, học sinh thường bỏ qua việc tìm hiểu bản chất vật lý của các bài tập. Hầu hết học sinh không có thói quen đặt câu hỏi “Vì sao?” cho một bài toán vật lý để tìm ứng dụng thực tiễn .
- Xác định sai pha ban đầu của dao động điều hòa do không chú ý đến
chiều chuyển động nên thường chọn nghiệm sai.
- Học sinh thường nhầm lẫn độ dời với đường đi s = |x2 - x,|chỉ đúng
- Khi tính thời gian vật chuyển động từ X] đến x2, có thể dựa vào các
phương trình động học của dao động điều hòa hoặc đưa về mối quan hệ giữa chuyển động tròn đều với dao động điều hòa để tính. Học sinh thường sai lầm là giải phương trình lượng giác tìm thời gian nên bỏ sót nghiệm.
- Khi xác định cực trị của Fđh, V , a , lực căng T học sinh thường căn cứ vào biểu thức của chúng để biện luận đơn thuần về toán học mà không chú ý các kết quả có dấu (-). Với các đại lượng vectơ, dấu (-) chi thể hiện chiều của chúng , chứ không thể hiện về mặt độ lớn.
- Tính sai giá trị các đại lượng do :
+/ Nhầm lẫn đơn v ị , nhầm lẫn các giá trị lượng giác của các góc. +/ Kỹ năng giải toán , biến đổi công thức sai. Qua điều tra chúng tôi nhận thấy nếu cho học sinh làm bài kiểm tra trắc nghiệm các bài tập của
chương thì rất nhiều em chọn đáp án sai, nhưng nếu cho các em làm những bài
tập đó dưới dạng tự luận thì rất nhiều em chỉ sai ở phần giải toán hoặc thay số,
biến đổi công thức sai.
2.2.3.4. Nguyên nhân dẫn tới những khỏ k h ă n , sai lầm của học sinh
Sau khi tìm hiểu và phân tích nội dung chương trinh, chúng tôi nhận thấy rằng học sinh hay mắc phải các sai lầm ừên là do các nguyên nhân sau :
- Các kiến thức trình bày trong sách giáo khoa như : khái niệm, đặc điểm , tính chất chưa rõ ràng. Phần ứng dụng thực tế trong sách giáo khoa còn rất í t , vì vậy học sinh cảm thấy rất trừu tượng, khó tiếp thu kiến thức lý thuyết cơ bản,
- Giáo viên dạy học chưa tận dụng được kiến thức cũ để xây dựng các kiến thức mới để giúp học sinh nắm vững kiến thức cơ bản.
- Giáo viên dạy học chưa thực sự xuất phát từ sai lầm của học sinh, chưa hướng dẫn, tổ chức được hoạt động giải BTVL cho học sinh, để từng bước giúp các em vượt qua các khó khăn khi giải một BTVL.
Tuy nhiên, qua trao đổi với các giáo viên chúng tôi thấy rằng có nhiều
quá trình dạy giải BTVL như: kỹ năng tính toán và đổi đơn vị vật lý nhưng vì theo phân phối chương trình thì số lượng tiết bài tập của chương này là 3 tiết mà các dạng bài tập thuộc chương này rất nhiều loại, phong phú và đa dạng, giáo viên không đủ thời gian để rèn kỹ năng giải toán cho học sinh cũng như khắc phục được những sai lầm của học sinh.
2.23.5. Đ ề xuất giải p háp khắc phục khó khăn khi giảng dạy giải BTVL chương “Dao động c ơ ” - lớp 12 THPT
Đối chiếu kết quả điều tra với mục tiêu về kiến thức, kỹ năng cần đạt được ở học sinh dẫn chúng tôi đến suy nghĩ : Làm thế nào để giúp học sinh vượt qua những khó khăn trong khi học và không mắc phải những sai lầm trên. Trên cơ sở đã biết một số nguyên nhân dẫn tới những sai lầm của học sinh, chúng tôi tìm cách khắc phục ở cả 3 mặt.
a/ v ề nội dung kiến thức: Hạn chế tối đa việc thông báo kiến thức, chúng tôi đã đưa phần mềm toán học M athem atica vào để kết hợp dạy giải BTVL cho học sinh. Phần mềm này giảm bớt gánh nặng phải biến đổi , tính toán nên học sinh có điều kiện đi sâu vào bản chất của bài toán. Phần mềm này ngoài việc giúp các em giải toán còn có thể mô phỏng được một số quá trình vật lý .
b/ Học sinh: Chúng tôi thường xuyên nhắc học sinh ôn tập, bổ sung và củng cố các kiến thức cũ trước khi học kiến thức mới.
c/ Giáo viên: Soạn thảo m ột hệ thống bài tập có sử dụng phần mềm toán học Mathematica. Sau đó chúng tôi tổ chức hoạt động dạy học cụ thể dựa trên hệ thống bài tập đó, trong đó có những câu hỏi định hướng để giúp học sinh từng bước giải quyết được những yêu cầu của bài toán.
2.3. Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập vật lý
Khi xây dựng hệ thống BTVL cho m ột khối kiến thức vật lý nào đó phải đảm bảo những nguyên tắc sau
+/ Bám sát mục tiêu dạy học.
+/ Đảm bảo tính phân hóa khi sử dụng bài tập trong dạy học, phải đi từ các bài tập dễ, cơ bản từ đó phát triển các bài tập ờ mức độ khỏ tăng dần.
+/ Lựa chọn bài tập phải đa dạng, đủ các loại bài tập trong đề tài vật lý đã chọn.
+/ Mỗi bài tập trong hệ thống bài tập là một mắt xích ; có thể sử dụng kiến thức ôn tập của bài trước và mở ra hướng phát triển bài tập tiếp theo.
2.4. Xây dựng hệ thống bài tập chương “Dao động cơ ” - lớp 12 THPT giải bằng phần mềm toán học Mathematỉca. giải bằng phần mềm toán học Mathematỉca.
2.4.1. Hệ thống bài tập chương “Dao động cơ - lớp 12 THPT
2.4.1.1. Cơ sở phân loại
Dựa vào nội dung kiến thức mà học sinh cần đạt được sau khi học xong chương “Dao động cơ” - lớp 12 THPT, chúng tôi chia bài tập ra làm 3 loại sau, trong mỗi loại chúng tôi có thể lại chia thành những dạng nhỏ để giúp học sinh dễ nắm bắt kiến thức hơn.
a / Bài tập về dao động điều hòa.
+/ Xác định các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa. +/ Lập phương trình dao động điều hòa.
+/ Cơ năng của vật dao động điều hòa.
M ột số hệ cơ học đơn giản thực hiện dao động điều hòa : CON LẮC LÒ X O ; CON LẮC Đ Ơ N .
b / Bài tập về dao động tắt dần, dao động cưỡng bức.
c / Bài tập về tổng hợp dao động điều hòa cùng phương, cùng tần sổ. 2.4.1.2. Hệ thống bài tập
B à i ỉ : Một vật thực hiện dao động điều hòa được mô tả bởi phương trình : X
= A.cosíứt (cm). Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của li độ, vận tốc, gia tốc theo thời gian.
B ài 2 : M ột con lắc lò xo gồm vật nặng m và lò xo có độ cứng k , dao động
điều hòa theo phương trình X = A.cos(cữt) . Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc
của động năng, thế năng theo thời gian.
Thay số : m = 100g , k = 100 N/m ; A = 10cm
B à i 3 : Một vật dao động điều hòa theo phương trình X = 5.cosl07Tt (c m ). Hãy
xác định :
a/ Biên độ, chu kỳ, tần số của dao động.
b/ Li độ , vận tốc, gia tốc của vật tại thời điểm t = 0,075s.
c/ Xác định thời điểm đầu tiên vật qua vị trí có li độ X = - 2,5cm.
B à i 4 : M ột con lắc lò xo nằm ngang có khối lượng m = 400g và độ cứng k =
40 N/m . Người ta kéo vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn 5cm theo chiều dương và thả tự do.BỎ qua ma sát.
a/ Tính chu kỳ dao động của vật.
b/ Viết phương trình dao động của v ậ t.
c/ Tìm thời gian từ lúc thả vật đến thời điểm vật đi qua vị trí có li độ -A/2 lần thứ nhất.
d/ Xác định độ lớn của gia tốc, vận tốc và lực kéo về tại thời điểm t = 3T/4. e/ Tính động năng và cơ năng của vật tại thời điểm t = 2s.
B à i 5 : 1/ Một con lắc lò xo có độ cứng k và một vật nhỏ có khối lượng m được treo thẳng đứng vào một giá cố định. Kéo vật dọc theo trục của lò xo xuống dưới vị trí cân bằng o một đoạn Xo rồi truyền cho vật vận tốc ban đầu v0. Chọn trục tọa độ có phương thẳng đứng, gốc tại o , chiều dương hướng xuống dưới ; gốc thời gian là lúc vật bắt đầu dao động. Bỏ qua ma sát.
a/ Tính chu kỳ dao động của con lắc .
b/ Viết phương trình dao động của vật.Vẽ đồ thị x(t) ?
2/ C ho con lắc trên dao động trong một chất lỏng. Biết hệ số ma sát trong chất lỏng là b = 0,5 ; lực ma sát có độ lớn tỉ lệ với vận tốc.
a/ Tính chu kỳ dao động của con lắc .
3/ Để duy trì dao động của v ậ t , người ta tác dụng một ngoại lực biến đổi điều hòa F = Fo.cos(co)t) .Vẽ đồ thị x(t) ?
Thay số : m = 100g ; k = 10 N/m ; b = 0.5 ; xO = 0.1 m ; vO = 0 ; F0 = 5N ; C0i — 10 rad/s
Bài 6 : 1/ M ột con lắc đom dài 1, vật nặng m treo tại m ột điểm cố định. Kéo con lắc ra khỏi phương thẳng đứng một góc ao rồi truyền cho vật vận tốc ban đầu v0 theo phương vuông góc với dây về phía vị trí cân bằng. Bỏ qua ma s á t . a/ Tính chu kỳ dao động của con lắc.
b/ Viết phương trình dao động của con lắc. Vẽ đồ thị li độ, vận tốc, gia tốc theo thời gian.
d Tính vận tốc của vật tại vị trí con lắc lệch khỏi phương thẳng đứng góc 0,06 rad. d/ Vẽ đồ thị động năng, thế năng, cơ năng theo thời gian.Dựa vào đồ thị tính w ? e/ Mô phỏng dao động của con lắc đom bằng M athematica.
2/ Con lắc trên dao động trong không khí. Biết hộ số ma sát trong không khí là b ; lực ma sát tỉ lệ với vận tốc chuyển động.
a) Viết phương trình dao động của con lắc. Vẽ đồ thị x(t) ? b) Mô phỏng dao đông bằng Mathematica.
3/ Để duy trì dao động của con lắc, người ta tác dụng vào con lắc một ngoại lực biến thiên Fn = F0.cos(a>it) .Vẽ đồ thị x(t) ?
Thay số : 1 = 0,45m ; m=0,05kg, Oo= 0,1 rad ; V(J= 0,21 m/s ; Fo = 2N ; C£>1 = 5 rad/s
B à i 7 . Cho 2 dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số X| = 5.cos(57it + 7ĩ/6) (cm) ; X2 = 8,66.cos(57ĩt + 7ĩ/3) (cm) .
a/ V iết phương trình dao động tổng hợp.
b/ V ẽ đồ thị li độ của các dao động thành phần và dao động tổng hợp.
B à i 8 : Cho 2 dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số Xi = 4.cos(107ĩt + 7ĩ/3)(cm) ; x2 = 3.cos(10tcí + tc) (cm) .
a/ V iết phương trình dao động tổng hợp.
Bài 9 : Một vật thực hiện đồng thời 3 dao động điều hòa cùng phương, cùng tần sổ góc X i = 43,3.cos(27ut) (cm) ; x2 = 15.cos(27Tt + 7ĩ/2) (cm) và x3 = 40.cos(2rct - 7t/2) (cm)
aJ Viết phương trình dao động tổng hợp.
b/ Vẽ đồ thị li độ của các dao động thành phần và dao động tổng hợp. 2.4.2. Sử d ụng hệ thống bài tập
Nội dung tiết học
Ra bài tập và giải ngay tại lóp Ra về nhà các bài tập Giải ở lớp các bài tập đã ra về nhà Hình thành kiến thức mới Củng cố
Dao động điều hòa 1 3
Con lăc lò xo - Con lăc đom 5.1 4;6.1
Dao động tăt dân. Dao động cưỡng bức
5.2; 5.3 6.2; 6.3
Năng lượng trong dao động điều hòa
2
Bài tập về dao động điều hòa , dao động tắt dần, dao động cưỡng bức.
4 ; 6.1; 6.2; 6.3
Tổng hợp dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số
7 8 ; 9 9
2.4.3. Hướng dẫn học sinh giải BTV L chương “Dao động cơ ” cỏ sử dụng p h ầ n mềm toán học Maíhematỉca.
2.4.3.1. Các tiêu chí lựa chọn, biên soạn các bài tập có sử dụng phần mềm