Các tiêu chí đánh giá việc rèn luyện PP giải BT vật lí cho HS phải dựa trên các tiêu chí của việc rèn luyện PP giải BT vật lí cho HS. Cụ thể:
- Đánh giá xem HS có nắm vững kiến thức hay không.
- Đánh giá xem HS có nắm vững hiện tượng vật lí trong các BT hay không.
- Đánh giá xem HS có nắm vững PP chung giải một BT vật lí và PP giải các bài theo các chủ đề khác nhau hay không.
- Đánh giá xem HS có các kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức lí thuyết vào thực tiễn hoạt động giải BT cụ thể cũng như có biết liên hệ, vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn hay không.
- Đánh giá khả năng vận dụng kiến thức toán học trong vật lí.
- Đánh giá xem trong quá trình giải BT, HS có thể giải một bài tập bằng nhiều PP khác nhau hay chỉ biết một PP duy nhất; có tìm được các cách giải độc đáo hay không.
2.5.3.3. Biên soạn đề kiểm tra lớp 10 bồi dƣỡng học sinh giỏi
1. Xác định mục tiêu đề kiểm tra, nội dung kiểm tra
- Mục tiêu kiểm tra:
+ Về kiến thức: Kiểm tra mức độ học sinh nắm vững các công thức, các định luật cơ học.
+ Về kĩ năng: Kiểm tra khả năng vận dụng kiến thức, PP giải BT đối với các BT cụ thể của từng chủ đề và bài tập tổng hợp các chủ đề cũng như khả năng vận dụng thuần thục, linh hoạt, sáng tạo PP giải BT vào giải các bài toán có liên quan, các bài toán phức tạp cần có kĩ năng tính toán và PP tư duy tốt.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
+Về thái độ: Kiểm tra thái độ ham thích học và làm bài trung thực.
- Nội dung đề kiểm khảo sát cần bám sát các tiêu chí đánh giá. Mỗi đề kiểm tra có 4 bài thuộc 4 chủ đề: Động học chất điểm, động lực học chất điểm, tĩnh học vật rắn và các định luật bảo toàn (đề và đáp án được nêu trong phần phụ lục).
2. Số lượng đề kiểm tra khảo sát: Ít nhất 2 đề.
3. Hình thức kiểm tra: Kiểm tra tự luận , thời gian 90 phút cho mỗi bài. 4. Thiết lập ma trận đề (Môn Vật lí lớp 10, thời gian kiểm tra: 90 phút)
Bảng 2.4. Ma trận đề kiểm tra khảo sát (Phương án đề kiểm tra: Tự luận)
Tên Chủ đề Nhận biết Thông hiểu Vận dụng Số câu Cấp độ 1 Cấp độ 2 Động học chất điểm BT nào thuộc dạng động học chất điểm. Nắm được các công thức về từng dạng CĐ. Vận dụng vào việc giải các BT. Viết được các phương trình sử dụng các công thức.
Biết suy luận cần sử dụng PP nào để giải. Phối hợp công thức, các PP để lập được hệ các phương trình cần thiết. Giải đúng hệ phương trình và biện luận. (Câu 1) 1 Động lực học chất điểm BT nào thuộc dạng động lực học chất điểm. Nắm được các công thức các lực cơ học, các định luật Niu-tơn. Vận dụng vào việc giải các BT. Viết được các phương trình sử dụng các công thức.
Biết suy luận cần sử dụng PP nào để giải. Phối hợp công thức phần động học chất điểm và các công thức, định luật phần động lực học chất điểm và phối hợp các PP suy luận để lập được hệ các phương trình cần thiết. Giải đúng hệ phương trình và biện luận. (Câu 2) 1 Tĩnh học vật rắn BT nào thuộc dạng tĩnh học vật rắn. Nắm được các công thức tính mômen lực, nội dung các quy tắc, đặc điểm hệ lực cân bằng, điều kiện cân bằng tổng quát của vật rắn. Vận dụng vào việc giải các BT. Viết được các phương trình sử dụng các công thức.
Biết suy luận cần sử dụng PP nào để giải. Biết phối hợp công thức phần động lực học cà tĩnh học và phối hợp các PP suy luận để lập được hệ các phương trình cần thiết. Giải đúng hệ phương trình và biện luận. (Câu 3) 1 Các định luật bảo toàn BT nào thuộc dạng các định luật bảo toàn. Nắm được các công thức và các định luật phần các định luật bảo toàn. Vận dụng vào việc giải các BT. Viết được các phương trình sử dụng các công thức.
Biết suy luận cần sử dụng PP nào để giải. Biết phối hợp công thức phần động học chất điểm, động lực học và các định luật bảo toàn và phối hợp các PP suy luận để lập được hệ các phương trình cần thiết. Giải đúng hệ phương trình và biện luận. (Câu 4)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.5.4. Hệ thống kiến thức lí thuyết và phƣơng pháp giải bài tập phần cơ học dùng trong bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí (dùng làm tài liệu tự học cho HS) [12]; [13]; [14]; [19]; [20]; [23]; [34]; [35]; [36]; [37]; [38]; [39]
Để giải được bài tập, HS phải nắm vững kiến thức lí thuyết bao gồm kiến thức toán học và kiến thức vật lí và PP chung giải BT vật lí cũng như PP giải từng dạng bài. Cơ sở khoa học của việc xây dựng hệ thống kiến thức lí thuyết và PP giải BT phần cơ học dùng trong bồi dưỡng HS giỏi vật lí:
Dựa vào nội dung SGK vật lí lớp 10 đang dùng trong các trường phổ thông (chương trình chuẩn) và các tài liệu tham khảo về BT cơ học.
Đây là tài liệu bổ ích giúp cho việc tham khảo của GV và HS được dễ dàng, không phải mất thời gian đọc nhiều tài liệu.
Giúp cho việc dạy và học của GV, HS được tốt hơn, có hiệu quả hơn.
Trên cơ sở mục tiêu bồi dưỡng HSG môn vật lí cho HS trong các trường phổ thông không chuyên, chúng tôi xây dựng hệ thống kiến thức lí thuyết và PP giải BT phần cơ học dùng làm tài liệu tự học cho học sinh.
2.5.4.1. Kiến thức toán học trong dạy học vật lí (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dưới đây là một số kiến thức toán học thường dùng để giải bài tập cơ học: - Các tính chất của tỉ lệ thức.
- Bất đẳng thức Côsi.
- Bất đẳng thức Bu-nhia-cốp-xki-Côsi. - Bất đẳng thức Béc-nu-li.
- Giải phương trình, hệ phương trình bậc nhất, bậc hai. - Cấp số cộng.
- Cấp số nhân.
- Hệ thức giữa các hàm số lượng giác của một góc, của các góc phụ nhau, bù nhau. - Quy tắc tam giác, quy tắc hình bình hành khi cộng trừ các véctơ.
- Định lí hàm số sin. - Định lí hàm số côsin.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Xác định tọa độ điểm cực đại, cực tiểu dựa vào đồ thị hàm số bậc hai. - Tính chất các hình đặc biệt.
- Khi góc có số đo nhỏ ( 100) thì sin tan ( đo bằng đơn vị rad); … Những kiến thức toán học cần thiết được ghi đầy đủ trong cuốn “ Sổ tay Toán-Lí-Hóa ” –Nhà xuất bản (NXB) giáo dục.
2.5.4.2. Kiến thức lí thuyết vật lí
Vì đối tượng áp dụng là cho HSG ở các trường THPT không chuyên nên đề tài nghiên cứu chỉ bám sát chương trình SGK phổ thông (chương trình chuẩn). Do vậy việc rèn luyện PP giải BT cơ học vật lí lớp 10 tập trung vào các phần:
- Động học chất điểm - Động lực học chất điểm - Tĩnh học vật rắn
- Các định luật bảo toàn
Trong đề tài, các bài toán được nghiên cứu là các bài toán phẳng, không nghiên cứu đến bài toán không gian; động lực học vật rắn và cơ học chất lưu.
Chủ đề 1: ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM A. Các kiến thức lí thuyết cơ bản
1. Chất điểm
2. Quỹ đạo
3. Thời điểm
4. Thời gian chuyển động
5. Hệ tọa độ
6. Hệ quy chiếu
7. Đường đi và độ dời 8. Vận tốc và tốc độ 9. Gia tốc
10. Các thuật ngữ
11. Phương pháp tọa độ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn * Chuyển động thẳng đều 1. Vận tốc: 2. Đường đi 3. Phương trình chuyển động 4. Cộng vận tốc 5. Công thức cộng gia tốc
* Chuyển động thẳng biến đổi đều
1. Gia tốc 2. Vận tốc 3. Đường đi
4. Liên hệ vận tốc, gia tốc, đường đi 5. Phương trình chuyển động * Chuyển động rơi tự do * Chuyển động tròn đều 1. Đường đi 2. Tốc độ góc 3. Gia tốc 4. Liên hệ tốc độ góc chu kì và tần số 5. Liên hệ tốc độ dài và tốc độ góc
* Chuyển động tròn biến đổi đều (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1. Gia tốc tiếp tuyến .
2. Gia tốc pháp tuyến 3. Gia tốc toàn phần 4. Gia tốc góc
5. Độ lớn vận tốc dài
6. Đường đi
7. Liên hệ các đại lượng dài
8. Tốc độ góc
9. Góc quay
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
* Chuyển động của một vật bị ném (Bỏ qua sức cản của không khí)
- Góc ném là (so với phương ngang). Nếu 0 thì vật được ném ngang; Nếu 0
90
thì vật được ném thẳng đứng ; Nếu 0
0 90 thì vật được ném xiên.
- Phân tích chuyển động của vật thành hai thành phần: Theo phương ngang Ox (chuyển động thẳng đều) và theo phương thẳng đứng Oy (chuyển động thẳng biến đổi đều với gia tốc g
.
1. Các phương trình viết cho chuyển động thành phần theo phương ngang: 2. Các phương trình viết cho chuyển động thành phần theo phương thẳng đứng. 3. Vận tốc của vật tại một thời điểm:
C. Phƣơng pháp chung giải bài tập về động học:
+ Bước 1: Chọn hệ quy chiếu; vẽ hình và biểu diễn các véc tơ vận tốc và gia tốc của mỗi vật và tóm tắt đầu bài bằng các kí hiệu.
+ Bước 2: Ghi tên các công thức có liên quan đến các dữ kiện và ẩn số; phân tích các thuật ngữ trong đề bài để hiểu diễn biến của chuyển động; Tìm kiến thức toán học có liên quan đến BT.
+ Bước 3: Lập các phương trình dựa trên bước 2. Số phương trình ít nhất phải bằng số ẩn trong các phương trình. Giải hệ các phương trình.
+ Bước 4: Biện luận kết quả tìm được.
D. Những chú ý khi giải bài tập về động học chất điểm
- Cần phân biệt các khái niệm: đường đi và độ dời; tốc độ và vận tốc; thời gian và thời điểm.
- Luôn chọn hệ quy chiếu trước khi lập phương trình chuyển động. Việc chọn hệ quy chiếu khi giải các bài toán động học là tuỳ ý nhưng phải chọn sao cho phù hợp để việc giải bài toán được đơn giản. Cụ thể, việc chọn hệ quy chiếu gồm: chọn hệ tọa độ (gốc tọa độ, trục tọa độ, chiều dương) và gốc thời gian. Sau đó dựa vào hệ quy chiếu đã chọn xác định giá trị và dấu của các đại lượng x t0, 0 và v.
- Khi thay giá trị của các đại lượng vật lí vào các phương trình cần xem xét đơn vị của chúng đã phù hợp chưa, cần đổi ra đơn vị nào cho đơn giản.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Trước khi sử dụng công thức cộng vận tốc cần gọi tên ba vật theo số (vật 1, vật 2, vật 3). Ví dụ: gọi thuyền, nước, bờ là các vật tương ứng 1,2,3. Sau đó xác định các vận tốc tuyệt đối v13
, vận tốc tương đối v12
và vận tốc kéo theov23
dựa vào đề bài. - Các bài toán thường cho các chuyển động không đổi chiều nên x S v t (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Trong chuyển động thẳng NDĐ không vận tốc đầu, quãng đường đi được trong những khoảng thời gian bằng nhau liên tiếp thì tỉ lệ với các số lẻ liên tiếp.
1: 2: 3: 4: ... 1: 3 : 5 : 7...
l l l l Và hiệu các quãng đường vật đi được trong những khoảng thời gian bằng nhau liên tiếp là một hằng số:
1 1 2 ... 3 2 2 1 .
n n n n
l l l l l l l l aT2 const, với T là thời gian đi mỗi quãng đường ln.
- Xác định thời điểm và vị trí lúc 2 chất điểm gặp nhau hoặc khoảng cách giữa hai vật thì ta cần lập phương trình chuyển động của hai vật. Tại vị trí gặp nhau, hai vật có cùng tọa độ. Giải hệ 1 2 1 2 x x y y ta tìm được ẩn.
- Xác định khoảng cách hai vật tại một thời điểm: 2 2
1 2 1 2
d x x y y . Để tìm khoảng cách ngắn nhất hay dài nhất giữa hai vật ta cần dựa vào các tính chất và công thức toán học như: Bất đẳng thức Côsi, tính chất của hàm số bậc hai, định lí hàm số sin, định lí hàm số cosin...
- Với bài toán về chuyển động của vật bị ném (bỏ qua sức cản không khí, vật chỉ chịu trọng lựcP
):
+ Để lập phương trình quỹ đạo của vật, ta khử t trong phương trình của x rồi thế vào phương trình của y và dùng hệ thức lượng giác 2
2 1 1 tan cos , ta được phương trình quỹ đạo có dạng 2 yax bxc.
+ Để phương trình quỹ đạo có nghiệm thì 0. Tại điểm cao nhất C của quỹ đạo ta có: vy 0; 4 y a ; 2 b x a
. Ta dùng kiến thức toán này trong trường hợp cần tính tầm ném xa cực đại, vận tốc tối thiểu ứng với tầm ném xa xác định…
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
có chứa ẩn số phải tìm.
+ Nếu chọn hệ tọa độ mà không trục nào nằm ngang hoặc thẳng đứng thì cả hai chuyển động thành phần trên hai trục tọa độ đều là chuyển động thẳng biến đổi đều. Trong trường hợp này, để xác định các vận tốc đầu và gia tốc của các chuyển động thành phần ta cần chiếu v0
và g
lên các trục.
Chủ đề 2: ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM A. Các kiến thức lí thuyết cơ bản
1. Lực 2. Lực quán tính 3. Sự cân bằng lực 4. Trạng thái cân bằng 5. Tổng hợp lực 6. Phân tích lực 7. Hệ vật 8. Nội lực và ngoại lực 9. Phương pháp động lực học
B. Các định luật về chuyển động, các lực cơ học và công thức tƣơng ứng
1.Định luật I Niu-tơn
2. Định luật II Niu tơn 3. Định luật III Niu-tơn
4. Lực hấp dẫn 5. Lực đàn hồi 6. Lực ma sát
C. Phƣơng pháp chung giải bài tập về động lực học:
+ Bước 1: Chọn vật khảo sát; vẽ hình và biểu diễn các lực tác dụng lên vật; chọn hệ quy chiếu và tóm tắt đầu bài.
+ Bước 2: Viết biểu thức định luật II Niu-Tơn dưới dạng véctơ Fhl ma . Sau đó chiếu phương trình véc tơ này lên các trục tọa độ để được các phương trình đại số. Căn cứ dữ kiện và các công thức vật lí, lập thêm các phương trình khác. Số các (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
phương trình bằng số ẩn trong các phương trình. + Bước 3: Giải hệ các phương trình.
+ Bước 4: Biện luận kết quả tìm được.
D. Những chú ý khi giải bài tập về động lực học
- Một bước không thể thiếu khi giải BT về động lực học và tĩnh học là phải phân tích các lực tác dụng lên vật và biểu diễn các lực đó trên hình vẽ. Các véc tơ lực cần được vẽ đúng hướng và đúng tỉ lệ độ dài.
- Để vẽ đủ các lực tác dụng lên vật ta cần căn cứ vào định luật III Niutơn. Phải xét xem vật tiếp xúc, tương tác với những vật nào thì chỉ những vật đó mới có lực tác dụng lên vật đang xét. Chú ý là lực không xuất hiện một mình (trừ lực quán tính) mà luôn xuất hiện thành từng cặp lực và phản lực.
- Ta chọn hệ quy chiếu sao cho bài toán là đơn giản nhất. Nếu chọn hệ quy chiếu phi quán tính thì có thêm lực quán tính.
- Để tìm áp lực N trong biểu thức của các lực ma sát, ta cần chiếu phương trình định