VIII. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
2.1.1.Đặc điểm các kiến thức về “Dao động” trong chương trình vật lý 12
Những kiến thức về dao động có thể có bản chất vật lý hoàn toàn khác nhau, nhưng chúng có những đặc điểm chung, và hơn nữa chúng tuân theo cùng một quy luật biến đổi. Một cách tiếp cận chung trong việc nghiên cứu dao động trong các hệ
vật lý khác nhau cho phép xem xét dao động cơ học, dao động điện, và các dao
động khác theo cùng một quan điểm.
Chuyển động qua lại của một con lắc quanh vị trí cân bằng và sự phóng điện của một tụđiện qua một cuộn cảm là hai quá trình có bản chất khác nhau. Tuân theo quy luật vật lý khác nhau, nhưng có một điểm chung là: Độ lệch pha của con lắc khỏi vị trí cân bằng ( li độ) và điện tích của một bản tụđiện biến đổi theo thời gian theo cùng quy luật dạng sin. Nếu ta quan tâm đến vấn đề đại lượng vật lý biến thiên theo thời gian như thế nào, thì có thể coi hai quá trình trên đây thì cùng một loại. Loại quá trình mà trong đó có đại lượng vật lý biến thiên theo quy luật dạng sin. Đó là dao động điều hòa.
Dựa vào các định luật cơ học( động lực học). Ta có thể thiết lập phương trình vi phân chi phối quá trình chuyển động của con lắc. Dựa vào các định luật điện từ
(điện động lực học), ta có thể thiết lập được phương trình vi phân chi phối quá trình biến đổi điện tích của một bản tụ điện khi phóng điện qua cuộn cảm. Hai phương trình vi phân có cùng một dạng, về mặt toán học có thể coi là một phương trình chung cho cả hai quá trình nói trên:
x''+ω2x=0 (1) Nghiệm của phương trình này :
x A= cos(ω ϕt+ ) (2)
phương pháp chung là giải phương trình vi phân ta có thể tìm ra quy luật biến đổi của nhiều quá trình biến đổi khác nhau.
Với cách tiếp cận như vậy, người ta có thể nghiên cứu cùng một lúc nhiều loại dao động không cần phải tách riêng dao động cơ và dao động điện, không những tiết kiệm được công sức mà còn thấy rõ được sự tương tự toán học và dùng nó làm phương tiện nghiên cứu. HS lớp 12 lần đầu tiên học về dao động, chưa thấu hiểu
được ngay những điều nói trên. Vì lẽ đó SGK vẫn trình bày dao động cơ trước, sau
đó trình bày dao động điện và cuối cùng nêu lên những điểm chung của hai loại dao
động. Tuy vậy khi trình bày riêng biệt dao động cơ và dao động điện đã có ý thức phân biệt rõ dao động theo cách kích thích và cả theo cách phụ thuộc vào thời gian. Ngoài ra việc lý giải đầy đủ các phương trình chung (1) và (2) và các đại lượng đặc trưng phổ biến như biên độ, pha, tần số góc, tần số… trong từng trường hợp cụ thể đối với từng loại dao động cơ và điện sẽ giúp HS dễ dàng nhận thức được sựđồng nhất về quy luật biến đổi theo thời gian của cả hai loại dao động.
2.1.2. Phân tích logic hình thành và phát triển các kiến thức về “Dao động”- Vật lí 12
Chương trình Vật lí theo chương trình cơ bản (Ban chuẩn) được triển khai thực hiện từ năm 2008 được phân bố như sau:
Loại bài học Nội dung Lý thuyết Bài tập Thực hành Kiểm tra Cộng Chương I: Dao động cơ 6 3 2 0 11 Chương II: Sóng cơ 6 2 0 1 9
Chương III: Dòng điện xoay chiều 8 4 2 1HK 15 Chương IV: Dao động và sóng
điện từ
động điều hòa cơ bản, thường gặp trong thực tiễn (dao động của con lắc lò xo, dao động của con lắc đơn). Các đại lượng đặc trưng cho dao động động (chu kỳ, tần số, li độ, biên
độ, pha dao động, li độ, vận tốc, gia tốc). Ngoài ra còn xét xem khi nào thì xảy ra dao
động điều hòa, dao động tắt dần, dao động duy trì, dao động cưỡng bức. Giúp học sinh hiểu và vận dụng tốt kiến thức và phương pháp nghiên cứu trong chương I sẽ tạo hứng thú và bước đầu phát triển năng lực tự lực học tập của học sinh.
Sang chương II, học sinh bắt đầu đi sâu vào tìm hiểu hiện tượng lan truyền của dao động đó chính là sóng và cụ thể đối với loại sóng dễ nhận biết nhất đó là sóng cơ. Các phần tử vật chất được nghiên cứu trong mối quan hệ với các phần tử
khác. Những kiến thức cần làm rõ như: sóng là gì? Quy luật của chuyển động sóng và những hiện tượng đặc trưng của sóng. Các đại lượng đặc trưng của sóng đó là: tốc độ truyền sóng, bước sóng, tần số sóng, biên độ và năng lượng sóng. Trong chương III, học sinh sẽ phải xét một loại dao động điện cưỡng bức. Đó chính là dòng điện xoay chiều được dùng rộng rãi. Dòng điện này đổi chiều hàng trăm lần trong một giây, làm từ trường do nó sinh ra cũng thay đổi theo. Trong chương này sẽ lần lượt xét khái niệm về dòng xoay chiều và các đại lượng đặc trưng, Các tác dụng và ứng dụng cơ bản của dòng điện này.
Ở chương IV – Trình bày các kiến thức về dao động và sóng điện từ, sự
tương tự của chúng với dao động và sóng cơ; dao động điện từ tự do, dao động tắt dần, dao động cưỡng bức; điện từ trường, sóng điện từ..
2.2. Xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức về “Dao động”
2.2.1. Định hướng chung của tiến trình xây dựng phương án dạy học một số bài cụ thể theo hướng nghiên cứu của đề tài. bài cụ thể theo hướng nghiên cứu của đề tài.
- Việc phối hợp các PP&PTDH sao cho phù hợp với mỗi bài học vật lý có tính chất quyết định cho sự thành công của giờ dạy, đảm bảo cho hoạt động của GV và HS có mục đích rõ ràng, tạo ra không khí thuận lợi cho học tập. Nhờ đó nâng cao chất lượng học tập.
dung kiến thức, kĩ năng, thái độ cần hình thành ở HS và những hiểu biết, quan niệm sẵn có của HS, chúng tôi tiến hành thiết kế tiến trình DH một số bài theo hướng nghiên cứu của đề tài theo trình tự sau:
A. Xác định rõ mục tiêu của bài học:
Chỉ rõ kết quảđạt được sau mỗi bài học là gì? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Có những kiến thức, kĩ năng, thái độ nào cần hình thành ở HS?
B. Chuẩn bị:
1. Xác định mục tiêu nghiên cứu
- Sẽ lựa chọn phối hợp các PP&PTDH vào dạy học bài này như thế nào? Vận dụng vào từng đơn vị kiến thức ra sao?
- Sẽ sử dụng những hiểu biết, quan niệm sẵn có của HS vào các hoạt động nhận thức trong giờ học như thế nào? Cần thay đổi, phát triển quan niệm nào ở HS và làm như thế nào?
2. Thiết kế phương án dạy học
Dựa vào những kiến thức kinh nghiệm vốn có của HS và nội dung kiến của bài, lường trước những khó khăn sai lầm mà HS thường mắc phải, GV xác định rõ những kiến thức cần thông báo, những kiến thức sẽ tổ chức cho HS tự xây dựng thông qua các hình thức khác nhau.
Phối hợp các PP&PTDH phù hợp với nội dung. Đây là quá trình rất phức tạp phụ
thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm, tài năng và trực giác nhạy bén của mỗi người GV. Ngoài việc căn cứ vào: Mục đích, nhiệm vụ DH; Đặc điểm của HS và GV; Điều kiện làm việc cụ thể của GV và HS; Tính chất, đặc điểm của PP&PTDH để tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS, GV thường xuyên phải tự nêu ra các câu hỏi để
lựa chọn PP&PT thích hợp.
- Có thể nghiên cứu đề tài này bằng PP làm việc độc lập của HS không? (Đây là PP có khả năng tăng cường TTC nhận thức của HS trong DH vật lý).
hình, ... không; hay phải kết hợp các PP&PTDH nào?
- Việc vận dụng CNTT, các phương tiện DH hiện đại vào đơn vị kiến thức nào của bài học, nhằm đảm bảo về thời gian và nội dung kiến thức, kĩ năng cần truyền đạt.
- Việc trả lời các câu hỏi trên phải căn cứ vào khả năng phát huy TTC của các PP&PTDH đối với một nội dung kiến thức cụ thể, vào quỹ thời gian, điều kiện vật chất ...
- Các T/N trong giờ học là những T/N biểu diễn của GV hay T/N do HS thực hiện ... Được tiến hành vào lúc nào? GV cần định hướng như thế nào cho HS quan sát hiện tượng đồng thời tư duy tích cực để nắm bản chất hiện tượng? GV phải tổ
chức cho HS hoạt động trên lớp như thế nào để HS có thể sáng tạo tự xây dựng kiến thức mới? T/N đó có khả năng tăng cường kết quả học tập của HS như thế nào?...
Việc trả lời đúng các câu hỏi này sẽ giúp GV xác định được PP&PTDH chính cho bài dạy. Vì trong một bài dạy không bao giờ chỉ dùng một PP&PTDH, mỗi PP&PTDH chỉ phù hợp với nội dung kiến thức nhất định mà trong mỗi bài học không chỉ có một nội dung kiến thức nên việc phối hợp các PP&PTDH là một việc làm rất quan trọng của mỗi người GV khi đứng trên bục giảng. Song vấn đề là bao giờ cũng có một PP chủ đạo trong mỗi phần của bài học, các PP khác chỉ là hỗ trợ cho PP chủ đạo này nếu không nhận thức được điều đó thì hoạt động của GV ở trên lớp sẽ bị rối loạn.
Như vậy việc phối hợp các PP&PTDH là nghệ thuật sư phạm của GV, phải phù hợp với nội dung kiến thức của bài học và phù hợp với năng lực nhận thức của HS.
3. Chuẩn bị thiết bị dạy học
Cần chuẩn bị những PTDH gì? Nơi thực nghiệm có đáp ứng được không? Có những dụng cụ T/N nào phải tự tạo. GV chuẩn bị gì? HS phải làm gì?...
C. Tiến trình dạy học
1. Tổ chức các hoạt động học tập trong giờ học vật lý
Tiến trình DH mỗi bài được hoàn thành thông qua việc tổ chức các hoạt động học tập. Kết quả của mỗi hoạt động này là thực hiện được một nhiệm vụ hoặc giải
kiến thức kỹ năng của bài).
2. Hướng dẫn HS giải quyết các nhiệm vụ học tập đặt ra
Đối với từng hoạt động dạy học, GV phối hợp PP&PTDH nào với nhau. Đặc biệt là việc phối hợp CNTT trong giảng dạy vật lý sao cho phù hợp với từng nội dung kiến thức và mục tiêu đề ra với các nội dung đó.
D. Đánh giá kết quả học tập
- Đánh giá mức độ chủ động, tích cực, trong hoạt động nhận thức thông qua quan sát biểu hiện của HS: Mức độ hoàn thành các nhiệm vụ học tập, số lần tham gia ý kiến và chất lượng của nó, thái độ của HS.
- Xây dựng ma trận đề kiểm tra đánh giá mức độ tích cực, sáng tạo bằng các câu hỏi, các bài tập (BT) với nội dung kiến thức có liên quan.
2.2.2. Thiết kế tiến trình dạy học bài: “Con lắc lò xo”. Tiến trình dạy học bài “ Con lắc lò xo” Tiến trình dạy học bài “ Con lắc lò xo” (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
I. Mục tiêu: 1. Về kiến thức:
oNắm được cấu tạo và hoạt động của con lắc lò xo
oNắm được quy trình khảo sát chứng minh được dao động của con lắc lò xo trong trường hợp không ma sát là dao động điều hòa.
oNắm được quy trình xác định công thức tính tần số góc chu kỳ, tần số của con lắc lò xo.
oBiết được công thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo.
oNêu được nhận xét định tính về sự biến thiên động năng và thế năng khi con lắc dao động.
oPhân biệt lực kéo về với lực đàn hồi của lò xo.
oÁp dụng được các công thức và định luật có trong bài để giải bài tập về con lắc lò xo.
oBiết quan sát thí nghiệm và phân tích được sự biến thiên vềđộ lớn cũng như
về hướng của lực tác dụng lên quả nặng từđó suy ra tính chất chuyển động của quả
nặng trên các đoạn đường khác nhau.
oVận dụng viết được phương trình dao động của con lắc lò xo.
oBước đầu hiểu, biết cách sử dụng phần mềm để chứng minh dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa.
oVận dụng định luật bảo toàn cơ năng tính toán được các đại lượng như x, v,A..
oBiết cách tính được lực kéo về trong các trường hợp lò xo bố trí khác nhau.
3. Về thái độ tình cảm
oChủđộng, tích cực, hợp tác trong quá trình xây dựng kiến thức mới.
oTỷ mỷ, thận trọng khách quan trong làm và quan sát thí nghiệm.
II. Chuẩn bị
1. Xác định mục tiêu nghiên cứu
o Tổ chức tiến trình dạy học một số nội dung cơ bản của bài xuất phát từ
những quan sát thực tế, biến đổi toán học kết hợp với sử dụng phần mềm phân tích băng hình Galileo để tìm ra quy luật chuyển động của con lắc lò xo và xác định
được các công thức tính tần số góc, chu kỳ, tần số.
o Bằng phân tích định tính về hướng chuyển động của vật, chiều của lực tác dụng và vận dụng định luật Hooke khảo sát một cách định tính về mặt năng lượng của hệ con lắc lò xo.
o Dự kiến xây dựng phương án dạy học
Bài 2: CON LẮC LÒ XO.
I. Con lắc lò xo 1. Cấu tạo: 2. Hoạt động:
II. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học. 1. Phương trình dao động.
2. Các đại lượng đặc trưng: 3. Lực kéo về.
III. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt năng lượng. 1. Động năng của con lắc lò xo. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2. Thế năng của con lắc lò xo.
3. Cơ năng của con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng.
¾ Về phương pháp
oQuá trình dạy học được tiến hành thông qua các hoạt động của thầy và trò, trong đó có sử dụng giáo án điện tử có các hình ảnh con lắc lò xo dao động, sử dụng phương pháp phân tích băng ghi hình nhờ máy vi tính và phần mềm.
oTổ chức cho học sinh thảo luận, đánh giá các ý kiến
2. Chuẩn bị thiết bị dạy học:
¾ Đối với giáo viên:
oMáy vi tính, máy chiếu, phần mềm phân tích băng hình Galileo
oGiáo án điện tử.
oĐề kiểm tra kết quả học tập.
¾ Đối với học sinh:
PP và PT DH Phát vấn Quan sát hình ảnh CLLX Nêu vấn đề Thực nghiệm, giải quyết vấn đề Quan sát hình ảnh lò xo? Vậy con lắc lò xo gồm những thành phần nào và hoạt động như thế nào?
- Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng rồi thả tay, vật sẽ dao
động xung quanh VTCB( Vị trí lò xo không bị biến dạng)
- Giải thích hoạt động của con lắc lò xo?
Kết luận:
- Con lắc lò xo là một hệ gồm một lò xo có một đầu cố định, độ cứng k, đầu còn lại gắn với một vật nhỏ khối lượng m.
- Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng rồi thả tay, vật sẽ dao động xung quanh VTCB.
III. Sơ đồ lôgíc tiến trình xây dựng kiến thức. I. Con lắc lò xo.
Khảo sát dao động của con lắc về mặt động lực học. Phương pháp khảo sát như thế nào?
Phân tích các lực tác dụng lên quả nặng. Viết phương trình
động lực học cho hệ kết hợp với Định luật II NiuTơn tìm ra mối quan hệ giữa x và t
Kết luận: -Con lắc lò xo dao động điều hòa. -Tần số góc:
- Chu kỳ: -Tần số:
Dao động của con lắc lò xo tuân theo quy luật như thế nào? Đàm thoại Mô hình CNTT Phân tích Chứng minh Phân tích, so sánh, khái quát. Đàm thoại Giải quyết vấn đề PP & PT Nêu vấn đề
3. Lực kéo về
Lực kéo về có đặc điểm gì ?( Phương , chiều, độ lớn của