SKKN: Phân tích nội dung giảng dạy định luật bảo toàn động lượng (Phan Văn Thanh) Mở đầu I:lý chọn đề tài Định luật bảo toàn động lượng định luật học sinh học lớp 10 Là định luật tổng quát tự nhiên, định luật bảo toàn động lượng khơng cho tương tác học mà cịn cho loại tương tác khác Trong học cổ điển định luật bảo toàn Động lượng tương đương với định luật Niu tơn trường hợp mở rộng định luật bảo tồn Động lượng nghiệm định luật Niu tơn bị vi phạm Vì việc nắm vững định luật bảo tồn Động lượng cơng cụ tốt giải thích tượng tự nhiên giải tập trường hợp rõ lực tác dụng lên vật Việc học sinh nắm vững định luật bảo toàn Động lượng cần thiết, quan trọng bổ xung kiến thức cũ, vận dụng kiến thức học sinh mặt khác sở để học sinh học tốt phần Trong chương trình vật lý lớp THPT hai ban đường hình thành định luật bảo tồn Động lượng học sinh khác Trong trương trình ban nội dung định luật bảo toàn Động lượng phức tạp mẻ học sinh liên quan tới kiến thức mã học sinh khơng học tiết trước Vì để thực tốt kiến thức truyền thụ cho học sinh để học sinh sinh học tốt tác giả muốn đưa số quan điểm thống kiến thức 23 sách vật lý lớp 10 ban 31,32 sách vật lý lớp 10 nâng cao với tiêu đề “Phân tích nội dung giảng dạy định luật bảo tồn Động lượng” Ii: mục đích đề tài - Tìm nguyên nhân khó khăn cho việc tiếp thu kiến thức học sinh định luật bảo toàn Động lượng - Xác định nội dung, kiến thức trọng tâm mà học sinh cần nắm truyền đạt cho học sinh - Hệ thống hoá lại kiến thức bố cục hai ban nâng cao dạy định luật bảo tồn Động lượng - Tích luỹ kinh nghiệm kiến thức cho thân công tác giảng dạy - Là tài liệu tham khảo cho giáo viên trường Iii: đối tượng , phạm vi đề tài Đối tượng: - Học sinh lớp 10 Phạm vi: Bài 23 “Động lượng, định luật bảo toàn Động lượng – sách giáo khoa vật lý lớp 10 ban bản” Bài 31, 32 sách giáo khoa vật lý lớp 10 ban nâng cao IV nhiệm vụ dề tài 1: Xác định rõ nội dung, kiến thức trọng tâm cần thiết truyền đạt cho học sinh 2: Bố cục nội dung hai tiết dạy cho hai ban thống nội dung hai tiết cho phù hợp thống chung 3: Nghiên cứu phương pháp dạy học nêu vấn đề V: Phương pháp nghiên cứu Thông qua việc nghiên cứu tài liệu trao đổi với giáo viên môn thực qua số tiết dạy Nội dung Phần i: sở lý luận chung I: sở chung   Trong vật lý tồn hai khái niệm vận tốc động lượng V m V ( khác số m) Véc tơ vận tốc đặc trưng cho chuyển động mặt động học riêng cho biết vật chuyển động hay nói cách khác vận tốc mơ tả chuyển động mà không liên quan tới nguyên nhân làm biến đổi chuyển động Véc tơ động lượng đặc trưng cho chuyển động mặt động lực học liên quan tới lực làm thay đổi chuyển động vật xét tới chuyển động vật sang vật khác phải dùng động lượng để đặc trưng Đại lượng bảo tồn hệ kín (hệ lập): Qua nhiều kỷ nghiên cứu nhà bác học phát hệ kín có loạt đại lượng vật lý bảo toàn động lượng hệ đại lượng bảo tồn.” Bảo tồn có nghĩa giá trị , phương , chiều với đại lượng vật lý có hướng ln ln khơng bị thay đổi theo thời gian hệ có biến đổi khác Định luật bảo tồn Động lượng quan trọng chúng áp dụng cho hệ kín vi mơ nguyên tử, hạt nhân đến vĩ mô vật thể xung quanh ta, thiên thể, thiên hà Đúng cho tượng không tượng vật lý mà cho tất tượng giới vô sinh hữu sinh II: sở lý luận 1: Những thuận lợi tiến hành giảng dạy thầy việc học trò định luật bảo toàn động lượng Định luật bảo toàn động lượng định luật mà học sinh lần tiếp cận lớp 10 lên có nhiều kiến thức phần mang tính tị mị khám phá học sinh Các đường hình thành khái niệm động lượng, định luật bảo toàn động lượng hai sách dựa định luật Niu tơn mà trước học sinh học kỹ Việc vân dụng định luật vào thực tiễn sâu sắc, giải thích tượng gần gũi với đời sống hàng ngày học sinh Những khó khăn tiến hành giảng dạy thầy việc học trò định luật bảo toàn động lượng Định luật bảo toàn động lượng định luật mà học sinh lần tiếp cận lớp 10 có nhiều kiến thức mà học sinh cần phải nắm hệ kín,động lượng, định luật bảo toàn động lượng Trong việc tiếp thu khái niệm lại có khái niệm để định nghĩa khái niệm Ví dụ khái niệm hệ kín liên quan tới hệ vật, nội lực, ngoại lực mà học sinh ban trước chưa học có THCS mơ hồ Việc áp dụng định luật bảo toàn động lượng vào việc giải tập, giải thích tượng gặp khó khăn kiến thức khơng đồng mơn học ví dụ giải tốn đạn nổ, tìm véc tơ tổng động lượng hai véc tơ động lượng biết chúng hợp góc cần áp dụng hàm sin hay cosin học sinh lười học lý thuyết nhà lên khó phân biệt hệ vật hệ kín Mặc dù học sinh học khái niệm véc tơ vật lý phần học trước khái niệm khó học sinh áp dụng vào tượng vật lý cụ thể lên việc tiếp thu khái niệm véc tơ động lượng, tổng hợp véc tơ động lượng gặp nhiều khó khăn Con đường hình thành khái niệm ban khơng rõ ràng cịn mang tính cục đơn lẻ không tổng quát III: sở lý thuyết Học sinh cần nắm vững khái niệm, định luật thời gian học lớp tiết học với lượng kiến thức sau : 1: Hệ kín - Hệ kín hay cịn gọi hệ cô lập hệ nào? Khái niệm: Hệ kín (hệ lập) hệ vật mà vật hệ tương tác với nhau( xuất nội lực) mà không tương tác với vật khác ngồi hệ (Khơng có ngoại lực) - Trong thực tế hệ vật coi hệ kín? Với định nghĩa thực tế ta gặp để hệ vật coi hệ kín hệ vật cần thoả mãn điều kiện sau A: Có ngoại lực tác dụng lên hệ ngoại lực bị triệt tiêu lực khác B: Nội lực lớn nhiều so với ngoại lực xẩy thời gian ngắn coi hệ vật gần hệ kín 2: Động lượng - Khái niệm động lượng, biểu thức, đơn vị, xác định phương, chiều, giá trị động lượng chất điểm Mở rộng cho hệ có n vật + Khái niệm Động lượng Động lượng P vật đại lượng vật lý véc tơ đo tích khối lượng m vận tốc V vật + Biểu thức:   P = mV + Đơn vị: Đơn vị động lượng kg m s-1 Động lượng đại lượng đặc trưng cho chuyển động mặt động lực học Đối với chất điểm hay vật véc tơ động lượng có đặc trưng sau - Điểm đặt nằm tâm vật hay chất điểm - Phương, chiều véc tơ Động lượng phương chiều véc tơ vân tốc - Độ lớn P = mV Mở rộng cho hệ có n vật véc tơ động lượng hệ vật xác định      P Hệ = P + P + P +………+ P n 3: Định luật bảo toàn Động lượng Nội dung định luật bảo toàn Động lượng, phạm vi áp dụng +Xây dựng định luật Xét hệ chất điểm gồm n vật tương tác với hệ chịu tác dụng nội lực ngoại lực  - Gọi F IK nội lực chất điểm hệ tác dụng lên chất điểm thứ k n  F IK =   F IjK j 1  - Gọi F eK tổng tất ngoại lực tác dụng lên chất điểm thứ k hệ n  F eK =   F ejK j 1 Theo định luật II Niu tơn ta có   F IK + F eK = d  ( P) dt Tổng tất nội lực, ngoại lực tác dụng lên hệ n  n   F eK +  F iK = k 1 k 1    d  ( P + P + P +………+ P n) dt (I) Theo định luật III Niutơn hệ nội lực xuất cặp chúng tự triệt tiêu đó: n   F iK = k 1 n Nếu hệ vật hệ kín hay hệ lập thì:   F eK = phương trình (I) thoả mãn k 1     P + P + P +………+ P n = Const điều có ý nghĩa vật lý Trong hệ cô lập tổng động lượng hệ bảo tồn Nội dung định luật: Trong hệ lập hay hệ kín tổng động lượng hệ bảo tồn ( bảo tồn có nghĩa phương, chiều, độ lớn động lượng hệ không đổi theo thời gian.) Trong trường hợp hệ khơng phải hệ kín hay hệ lập hình chiếu ngoại lực lên phương khơng hình chiếu tổng động lượng hệ lên phương bảo toàn n       F iKX = P 1x + P 2x + P 3x +………+ P nx = Const k 1 4: Định lý động lượng nội dung Độ biến thiên động lượng hệ vật khoảng thời gian xung lượng tổng tất lực tác dụng lên hệ khoảng thời gian IV sở thực tiễn Vận dụng định luật bảo toàn Động lượng để giải thích tượng: 1,Chuyển động phản lực Nguyên tắc: Chuyển động vật tự tạo chuyển động cách phóng phía phần 2, ứng dụng sống: Trong tự nhiên nguyên tắc hoạt động vật dựa nguyên tắc chuyển động phản lực nhiều ví dụ chuyển động loại côn trùng chuồn chuồn, chim,.v v.hay tượng Súng giật bắn Ta vận dụng nội dung định luật vào giải thích tượng sau: Ví dụ súng bắn đạn bay phía trước cịn súng giật lùi lại phía sau Vì theo định luật bảo toàn động lượng ta coi hệ súng đạn hệ kín trước bắn hệ súng- đạn có tổng động lượng không sau bắn giả sử súng có khối lượng M chuyển động   với vận tốc V cịn viên đạn có khối lượng m chuyển động với vân tốc V theo định luật bảo toàn động lượng sau bắn tổng động lượng hệ phải không    M V +m V 1=0  V = - m  V M Dấu ( - ) có nghĩa sau bắn súng chuyển động ngược chiều với đạn 3, ứng dụng khoa học kỹ thuật Vận dụng định luật bảo toàn động lượng người chinh phục vũ trụ cách tạo động tên lửa, máy bay v v 4,Vận dụng định luật bảo toàn để giải tập học đơn giản : a dạng tập hệ hai vật va chạm +Hệ hai vật va chạm hệ quy chiếu không quán tính dạng áp dụng Phân tích nội dung giảng dạy 2.1 Khái niệm hệ kín hay hệ lập Giáo viên thuyết trình đưa ví dụ hệ hai vật va chạm sau yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi sau mà giáo viên khai thác từ ví dụ Câu hỏi + Hệ vật có coi hệ nhiều vật không? + Chỉ lực tác dụng lên vật 1, vật ? + Trong lực lực nội lực, lực ngoại lực ? Chú ý sách học sinh không học khái niệm hệ vật, nội lực, ngoại lực giáo viên phải cho học sinh biết khái niệm Ví dụ hệ hai vật va chạm: - VD1 Hai hành tinh va chạm - VD2 Hai viên bi va chạm mặt bàn + Nếu bỏ qua ngoại lực hệ vật tương tác có đặc điểm gì? + Sau học sinh trả lời giáo viên nhận xét cho học sinh biết khái niệm hệ kín Khái niệm: Hệ kín (hệ lập) hệ vật mà vật hệ tương tác với nhau( xuất nội lực) mà không tương tác với vật khác ngồi hệ (Khơng có ngoại lực) Giáo viên mở rộng cho học sinh áp dụng thực tế Từ VD2 ta có bỏ trọng lực khơng ? có nhận xét tổng lực phản lực mặt bàn ? tổng hai lực có triệt tiêu khơng? Học sinh tự đưa điều kiện hệ coi hệ kín khi: A: Có ngoại lực tác dụng lên hệ ngoại lực bị triệt tiêu lực khác Giáo viên lấy ví dụ vụ va chạm lớn, nổ ví dụ đạn nổ yêu cầu học sinh so sánh nội lực ngoại lực từ đưa điều kiện B: Nội lực lớn nhiều so với ngoại lực xẩy thời gian ngắn coi hệ vật gần hệ kín 2.2 khái niệm động lượng Từ ví dụ hệ hai vật va chạm bỏ qua ma sát để hệ coi hệ kìn giáo viên tiếp tục khai thác để hình thành khái niệm động lượng Xuất phát từ định luật II, III Niutơn đưa Giáo viên nêu vấn đề sách giáo khoa nâng cao yêu cầu học sinh xây dựng phương trình chuyển động vật 1, vật Tiếp theo có kết yêu cầu học sinh thành lập phương trình    m1 V + m2 V = m1 V ’  + m2 V ’ (31 1) Từ phưong trình giáo viên hình thành khái niệm động lượng cho học sinh + Khái niệm Động lượng Động lượng P vật đại lượng vật lý véc tơ đo tích khối lượng m vận tốc V vật + Biểu thức:   P = mV + Đơn vị: Đơn vị động lượng kg m s-1 Động lượng đại lượng đặc trưng cho chuyển động mặt động lực học Đối với chất điểm hay vật véc tơ động lượng có đặc trưng sau - Điểm đặt nằm tâm vật hay chất điểm - Phương, chiều véc tơ Động lượng phương chiều véc tơ vân tốc - Độ lớn P = mV Mở rộng Trong ví dụ,biểu thức hệ gồm hai vật động lượng hệ trước va chạm là:    P Hệ = P + P Trong hệ có n vật véc tơ động lượng hệ vật xác định      P Hệ = P + P + P +………+ P n 2.3 Định luật bảo toàn động lượng Cũng xuầt phát từ ví dụ giáo viên đưa câu hỏi sau Xác định tổng động lượng hệ vật trước va chạm? Xác định tổng động lượng hệ vật sau va chạm? Có nhận xét từ phương trình (31 1) ? Giáo viên nhận xét câu trả lời học sinh mở rộng cho hệ nhiều vật tương tác với hệ hệ kín.dưa nội dung định luật Nội dung định luật: Trong hệ lập hay hệ kín tổng động lượng hệ bảo tồn ( bảo tồn có nghĩa phương, chiều, độ lớn động lượng hệ không đổi theo thời gian.) Mở rộng Trong trường hợp hệ khơng phải hệ kín hay hệ lập hình chiếu ngoại lực lên phương khơng hình chiếu tổng động lượng hệ lên phương bảo tồn Chú ý +Định luật bảo tồn động lượng khơng phải xây dựng từ thí nghiệm hay phép biến đổi tốn học mà phải trải qua nhiều cơng trình nghiên cứu thực nghiệm lên giáo viên phải ý nhấn mạnh cho học sinh điểm + Giáo viên cần nhấn mạnh cho học sinh hiểu động lượng vật hệ kín khơng bảo tồn mà tổng động lượng tất vật hệ kín bảo tồn + Giáo viên thuyết trình cho học sinh lấy ví dụ định luật bảo tồn tầm quan trọng định luật bảo toàn 2.4 Định lý biên thiên động lượng Trong khái niệm giáo viên bất đầu xuất phát từ việc phân tích định tính khái niệm cách đưa loạt ví dụ biến đổi trạng thái chuyển động vật độ lớn lực tác dụng lên vật phương chiều lực ngồi yếu tố cịn yếu tố thời gian lực tác dụng cho học sinh nhận xét để đến vấn đề vừa nói Tiếp theo giáo viên cho học sinh nhận biết khái niệm Xung lượng lực Từ khái niệm giáo viên phân tích định lượng cách xây dựng từ định luật II Niutơn Giáo viên cho học sinh tự biến đổi từ công thức gia tốc biểu thức định luật II Niutơn để đến công thức    m1 V - m1 V = F  t (23.1) Từ biểu thức giáo viên làm rõ vấn đề phân tích câu hỏi gợi mở cho học sinh hiểu:     Vế trái biểu thức có dạng: m1 V - m1 V = P - P Đây độ biến thiên động lượng vật  Vế phải biểu thức F  t vừa học song Xung lượng tổng tất lực tác dụng lên vật Vế trái biểu thức = Vế phải biểu thức Độ biến thiên động lượng vật = Xung lượng tổng tất lực tác dụng lên vật Từ giáo viên cho học sinh phát biểu từ biểu thức (23.1) Chú ý cần bổ xung thêm cho học sinh vấn đề thời gian xẩy độ biến thiên động lượng Chú ý biểu thức 23.1 xây dựng từ định luật II Niutơn có khác biểu thức định luật II Niutơn giáo viên cần biết thêm Từ phương trình            P2 - P1 = F t ma = F Hay: m(  V ) = F  t  P - P = F  t Phương trình tốn học giống ý nghĩa vật lý lại khác ta thấy học cổ điển Niutơn để m dấu véc tơ có nghĩa khối lượng khơng thay đổi theo học cổ điển Trong khuôn khổ thuyết tương đối thì khối lượng m vật thay đổi theo vân tốc M= m   V  C ( m0 khối lượng nghỉ)     Trong trường hợp mở rộng phương trình định luật II Niutơn khơng cịn nghiệm định lý biên thiên động lượng hay gọi ( dạng khác định luật II Niutơn ) nghiệm vì:      V    P =   m V  =   m0     1V  C       = F  t (giả thiết F không đổi )        Nếu F = P = m0 V 1V C = không đổi Phần ba: kết điều tra khảo sát thực tiễn I Mục đích + khảo sát vấn đề dạy học lấy học sinh làm trung tâm + Xem xét việc học sinh nắm vững nội dung định luật bảo tồn tới đâu + Tìm hiểu ngun nhân việc học sinh tiếp thu kiến thức định luật bảo tồn động lượng cịn thiếu sót phần + Trên sở khảo sat cần bổ sung kiến thức cho học sinh II đối tượng khảo sát Tác giả tiến hành khảo sát lớp 10 ban ban nâng cao,gồm lớp 10B1,10B3, 10B5,10B6,10C2,10A4,10A6 Đặc điểm đối tượng khảo sát: Nhìn chung học sinh lớp phần lớn học sinh trung bình,số lượng học sinh chiếm tỉ lệ thấp.riêng lớp 10B1và lớp 10A4 số học sinh chiếm tỉ lệ cao so với lớp cịn lại III kết + Trong q trình giảng dạy tác giả đưa câu hỏi gợi mở, phân tích tổng hợp thẳng vào vấn đề trọng tâm cuối tiết có câu hỏi trác nghiệm tập định lượng trác nghiệm thấy kết 90% học sinh hiểu lý thuyết sau tiết dạy 60% học sinh biết vận dụng làm tập đơn giản IV Giải pháp Phân tích tượng Qua việc khảo sát thấy lý thuyết học sinh hiểu vấn đề cịn tồn sau: - Kiến thức tốn học học sinh hạn chế, đặc biệt kiến thức véc tơ, hàm số, biến đổi biểu thức toán học , tính số - Học sinh đưa nội dung lý thuyết vận dụng vào tượng lúng túng chưa phân biệt rõ tượng vật lý trình xảy - Phân tích giai đoạn hệ vật hệ kín, tượng vật lý cịn lúng túng - Sự biến đổi đại lượng vật lý yếu Giải pháp - Trong tiết học giáo viên cần củng cố kiến thức véc tơ - Trong tiết tập giáo viên cần rèn luyện cho học sinh cách biến đổi đơn vị vật lý - Cần củng cố kiến thức toán học tiết tập Kết luận Trong điều kiện tác giả tiến hành làm đề tài phạm vi hẹp,nội dung trương trình cải cách cịn với thầy trò Phạm vi khảo sát đề tài cịn Nội dung cịn thiếu sót lên mong đóng góp thầy người để đề tài đầy đủ tác giả xin trân thành ảm ơn Phù Cừ, ngày 10 tháng 05 năm 2007 Người viết Phan Văn Thành Mục lục Mở đầu I:lý chọn đề tài Ii: mục đích đề tài Iii: đối tượng , phạm vi đề tài Đối tượng Phạm vi: IV nhiệm vụ dề tài V: Phương pháp nghiên cứu Nội dung Phần i: sở lý luận chung I: sở chung II: sở lý luận 1: Những thuận lợi tiến hành giảng dạy thầy việc học trị định luật bảo tồn động lượng Những khó khăn tiến hành giảng dạy thầy việc học trò định luật bảo toàn động lượng III: sở lý thuyết 1: Hệ kín 2: Động lượng 3: Định luật bảo tồn Động lượng 4: Định lý động lượng IV sở thực tiễn Vận dụng định luật bảo toàn Động lượng để giải thích tượng: 1,Chuyển động phản lực 2,ứng dụng sống: 3,ứng dụng khoa học kỹ thuật 4,Vận dụng định luật bảo toàn để giải tập học đơn giản : PHần Hai: Phân tích nội dung giảng dạy định luật bảo toàn động lượng I quan điểm chung II Phân tích nội dung giảng dạy Chia lại bố cục dạy Phân tích nội dung giảng dạy 2.1 Khái niệm hệ kín hay hệ lập 2.2 Khái niệm động lượng 2.3 Định luật bảo toàn động lượng 2.4 Định lý biên thiên động lượng Phần ba: kết điều tra khảo sát thực tiễn I Mục đích II đối tượng khảo sát III kết IV Giải pháp 1.Phân tích tượng 2.Giải pháp Kết luận Tên đơn vị: cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam Độc lập – Tự – Hạnh phúc Số: “V/v cấp lại phiếu khám chữa bệnh” , ngày tháng 05 năm 2007 Kính gửi: - Bảo hiểm xã hội tỉnh Hưng Yên Để thực tốt chế độ khám chữa bệnh cho đối tượng tham gia Bảo hiểm y tế bắt buộc theo quy định Căn công văn số 1745/BHXH – BT ngày 02/06/2003 BHXH Việt Nam việc cấp quản lý sử dụng phiếu khám chữa bệnh Sau tiếp nhận phiếu khám chữa bệnh thời gian có thay đổi nơi công tác theo định số 24/QĐGD ngày 19/01/2007 Phòng Giáo Dục Phù Cừ việc luân chuyển giáo viên Nay xin trân trọng đề nghị BHXH tỉnh Hưng Yên cấp lại phiếu khám chữa bệnh cho bà:(có tên danh sách kèm theo) Rất mong quan tâm Bảo hiểm xã hội tỉnh Hưng Yên./ Nơi nhận: - Như nơi kính gửi - Nưu thủ trưởng đơn vị quản lý đối tượng (ký tên , đóng dấu) Đơn vị quản lý: Địa chỉ: Danh sách đề nghị cấp lại phiếu khám chữa bệnh Họ tên: Phan Thị Hồng Ngày tháng năm sinh: 07/05/1975 Giới tính: Nữ Địa nơi quan làm việc: Trường tiểu học Quang Hưng – Phù Cừ Số phiếu khám chữa bệnh lần đầu: 33 00 304 1521 Mức lương: Lý cấp lại: Thay đổi đơn vị công tác Thời gian sử dụng khám chữa bệnh lần sau: Từ tháng năm: .Đến tháng năm Nơi đăng ký khám chữa bệnh lần đầu:Trung Tâm Y Tế huyên Phù Cừ Nơi đăng ký khám chữa bệnh lần sau:Trung Tâm Y Tế huyên Phù Cừ , ngày tháng 05 năm 2007 thủ trưởng đơn vị quản lý đối tượng (ký tên , đóng dấu) ... học trò định luật bảo toàn động lượng III: sở lý thuyết 1: Hệ kín 2: Động lượng 3: Định luật bảo toàn Động lượng 4: Định lý động lượng IV sở thực tiễn Vận dụng định luật bảo tồn Động lượng để... chung II Phân tích nội dung giảng dạy 1 Chia lại bố cục dạy Phân tích nội dung giảng dạy 2.1 Khái niệm hệ kín hay hệ lập 2.2 Khái niệm động lượng 2.3 Định luật bảo toàn động lượng 2.4 Định lý... hành giảng dạy thầy việc học trò định luật bảo toàn động lượng Định luật bảo toàn động lượng định luật mà học sinh lần tiếp cận lớp 10 có nhiều kiến thức mà học sinh cần phải nắm hệ kín ,động lượng,