SKKN: phương pháp hướng dẫn giải bài tập vật lí PHƯƠNG PHÁP HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ A. PHẦN ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay đất nước trên đường đang trên đà phát triển, mà đặc biệt chú trọng đến công tác giáo dục và đào tạo đã được Đảng và nhà nước xem là quốc sách hàng đầu, là động lực và là điều kiện cơ bản cho sự phát triển kinh tế - xã hội. Cho nên trong quá trình dạy học thì không thể không nói đến môn học khá quan trọng trong việc góp phần thúc đẩy kinh tế - xã hội phát triển vượt bậc đó là môn vật lý.Vật lý là một môn học khoa học tự nhiên rất trừu tựơng, nó có nhiều ứng dụng trong thực tế cuộc sống, nhưng môn học này rất gần gũi với thực tế cuộc sống của chúng ta hơn, đối với học sinh ở bậc THCS mà muốn lĩnh hội được kiến thức vững vàng là một vấn đề khó mà việc vận dụng lại càng khó hơn chẳng hạn như việc giải bài tập thì phải có phương pháp một cách hợp lý cho từng loại bài tập thường gặp, khi giải bài tập vật lý thì học sinh không gặp ít khó khăn vướng mắc và gây ra sự nhàm chán khi học vật lý. Nguyên nhân là do học sinh thường không nắm vững lý thuyết và kỹ năng vận dụng kiến thức vật lý như thế nào vào bài tập cho phù hợp. Vì vậy thường giải các bài tập vật lý một cách mò mẫm, không có định hướng rõ ràng, áp dụng công thức máy móc và nhiều khi không giải được thì đòi hỏi phải có một phương pháp giải như thế nào cho phù hợp đối với từng loại bài tập, ứng với từng lượng kiến thức để giảm bớt sự khó khăn mà học sinh thường mắc phải và ngày càng yêu thích môn vật lý hơn. Xuất phát từ những vai trò và vị trí hết sức quan trọng đã nêu trên cho nên tôi mạnh dạng chọn đề tài này để tìm hiểu và nghiên cứu. B. NỘI DUNG I. Cơ sở lý luận để có phương pháp giải bài tập vật lý - Bài tập vật lý giúp học sinh khắc sâu kiến thức hơn ở phần lý thuyết và điều đặc biệt là từ bài tập vật lý đó sẽ giúp học sinh có phương pháp giải bài tập. Trang 1 SKKN: phương pháp hướng dẫn giải bài tập vật lí - Biết vận dụng kiến thức vật lý để giải quyết các nhiệm vụ học tập và những vấn đề trong cuộc sống. - Bài tập vật lý giúp học sinh hiểu sâu hơn những quy luật vật lý, những sự vật hiện tượng vật lý, tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt, tự giải những tình huống cụ thể khác nhau dần dần tích luỹ thành vốn kiến thức của riêng mình. - Biết vận dụng các kiến thức ở phần lý thuyết và các thao tác tư duy, so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hoá ……, để xác định bản chất vật lý, trên cơ sở đó chọn ra các công thức thích hợp cho từng loại bài cụ thể. vì thế bài tập vật lý còn là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, sáng tạo, tính tự lực trong suy luận thì đòi hỏi phải có phương pháp cụ thể. - Muốn có được phương pháp giải bài tập vật lý thì điều đầu tiên là học sinh bắt buột phải nhớ và nhắc lại kiến thức cũ và vận dụng, đào sâu kiến thức. Cho nên trong việc giải bài tập vật lý nếu học sinh tự giác, say mê tìm tòi thì nó còn tác dụng rèn luyện cho các đức tính tốt như: tinh thần tự lập, vượt khó, tính cẩn thận, tính kiên trì và đặc biệt là còn tạo ra niềm vui trí tuệ trong học tập. - Bài tập vật lý là hình thức củng cố, ôn tập, mở rộng hoặc đi sâu vào các trường hợp riêng lẻ của từng định luật, đôi khi cũng làm cho học sinh một sự nhàm chán vì nhắc lại kiến thức cũ nhiều lần. II. THỰC TRẠNG 1. Nguyên nhân chính: - Do tư duy của học sinh còn hạn chế nên khả năng tiếp thu bài còn chậm, lúng túng từ đó không nắm chắc được các kiến thức, kĩ năng cơ bản của một số bài tập định tính, định lượng. - Đa số các em chưa có định hướng chung về phương pháp học lý thuyết, chưa biến đổi được một số công thức, hay phương pháp giải một bài toán vật lý. Trang 2 SKKN: phương pháp hướng dẫn giải bài tập vật lí - Kĩ năng quan sát trên hình vẽ và cách phân tích đề bài còn hạn chế nên không thể giải được bài tập vật lý. - Do dụng cụ thực hành còn thiếu nên các tiết dạy chất lượng chưa cao, dẫn đến học sinh tiếp thu kiến thức còn hời hợt. - Do các em chưa thực sự tập trung cao vào việc vạch ra kế hoạch tự học ở nhà là học bài và làm bài tập thường xuyên. 2. Một số nhược điểm của HS trong quá trình giải bài tập vật lý: - Chưa có thói quen định hướng cách giải một cách khoa học trước những bài tập dạng tổng hợp. - Đọc đề hấp tấp, qua loa, khả năng phân tích đề, tổng hợp đề còn yếu, lượng thông tin cần thiết để giẩi toán còn hạn chế. - Chưa có kĩ năng quan sát hình vẽ cho nên chưa phân biệt được đó là đoạn mạch nối tiếp hay song song hoặc vừa nối tiếp vừa song song,… - Một số học sinh không biết biến đổi công thức để làm bài tập. III. NHỮNG GIẢI PHÁP: Từ những cơ sở lý luận trên thì ta cũng vận dụng vào trong thực tế phương pháp giải bài tập vật lý một cách cụ thể. Có nhiều cách phân loại bài tập vật lý nhưng chưa có sự phân định rạch ròi, rõ ràng. Người ta thường phân loại theo nội dung vật lý là bài tập cơ, quang, điện,…nhưng có rất nhiều bài tập nội dung lại có cả cơ, nhiệt, điện,… thì thường gọi là bài tập tổng hợp, bài tập có nội dung lịch sử, nội dung thực tế, có bài lại giống như câu hỏi không có số liệu cụ thể…Tuy nhiên, ta vẫn có thể căn cứ vào dấu hiệu chủ yếu của từng loại, ý nghĩa và vai trò từng loại để xếp thành các loại bài tập sau: 1. Bài tập định tính, định lượng: a. Bài tập định tính: Bài tập định tính là loại bài khi giải không cần tính toán cụ thể hay chỉ cần tính nhẩm đơn giản. Muốn giải bài tập này học sinh cần vận dụng kiến thức nhằm phát hiện bản chất vật lý được nêu bật lên, vận dụng kiến thức kĩ Trang 3 SKKN: phương pháp hướng dẫn giải bài tập vật lí năng đã biết đi tới kết luận cuối cùng, còn những chi tiết không bản chất được lược bớt. Ví dụ: - Hãy giải thích tại sao khi nâng vật nặng lên cao hoặc xuống thấp (trường hợp dắt xe lên các bậc cao, đưa các kiện hang nặng lên xe tải) ta thường dùng mặt phẳng nghiêng. - Giải thích câu thành ngữ “Dao sắc không bằng chắc kê” - Tại sao ở đầu nối các thanh ray phải có khoảng cách nhỏ? Tôn lợp nhà phải có hình lượn sóng? Bài tập định tính thường dung để minh hoạ những ứng dụng thực tế hay gặp trong sinh hoạt hàng ngày nên phải ngắn gọn. Rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức vật lý để giải thích các hiện tượng gần gũi với đời sống, thiên nhiên. Thực chất loại bài tập này là những câu hỏi. b. Bài tập định lượng: Bài tập định lượng là loại bài có số liệu cụ thể, muốn giải được phải thực hiện một loạt các phép tính. Loại bài tập này giúp học sinh hiểu đầy đủ và sâu sắc hơn ý nghĩa vật lý, rèn luyện kĩ năng tính toán, vẽ hình, tiến tới giải các bài tập tổng hợp có nhiều nội dung phức tạp hơn. 2. Bài tập có nội dung thực tế: Là loại bài tập có liên quan trực tiếp đến đời sống thực tế, kĩ thuật, sản xuất, các hiện tượng thiên nhiên và đặc biệt là thực tế lao động sinh hoạt hàng ngày( mà học sinh thường gặp). Những bài tập naỳ có tác dụng rất lớn về mặt giáo dục kĩ thuật tổng hợp. Loại bài tập này tuy đơn giản nhưng lại rất quen thuộc gần gũi với các học sinh trong từng gia dình, ở từng địa phương và gây được hứng thú cho các em khi giải bài tập. 3. Bài tập thí nghiệm: Là những loại bài khi phải tiến hành những thí nghiệm hoặc quan sát kiểm chứng cho lời giải lí thuyết hoặc tìm ra số liệu cụ thể. Loại bài này có nhiều tác dụng về giáo dục, giáo dưỡng và giáo dục kĩ thuật tổng hợp. Một ưu Trang 4 SKKN: phương pháp hướng dẫn giải bài tập vật lí điểm nữa của loại bài này là học sinh phải biết đầy đủ quá trình vật lý của bài tập, chứ không phải chỉ áp dụng công thức một cách máy móc. Bài tập thí nghiệm có tác dụng nâng cao chất lượng học tập, gây hứng thú, gắn học với hành, lí thuyết với thực tiễn, kích thích tính tích cực, tự lập, rèn luyện trí thông minh, sáng tạo. Để học sinh dễ dàng thực hiện được các loại bài thí nghiệm thì thường các bài toán thí nghiệm vật lý phải xây dựng bằng những vật liệu dễ kiếm, rẻ tiền, dễ làm. Mức độ chính xác về định lượng cũng vừa phải. Phải hướng dẫn kĩ năng thực hành cho học sinh, phải được coi trọng về độ an toàn, tính khoa học. 4. Bài tập vui: Giờ bài tập dễ trở thành khookhan, mệt mỏi, gây nhiều ức chế cho hoạ sinh khi phải sử dụng nhiều những số liệu và các phép toán. Nếu đã có vật lý vui, thiên văn vui, cơ học vui,... thì tại sao lại không có bài tập vui? Như Khổng Tử cũng đã từng khuyên học trò của mình: Hãy tìm một niềm vui trong học tập. “Hiểu mà học không bằng thích mà học, thích mà học không bằng vui mà học” tất nhiên niềm vui ở các bài tập vật lý mang tính trí tuệ cao. Ví dụ: Tháp Ép-phen là một kỳ quan của nước Pháp, một công trình đồ sộ được xây dựng bằng thép năm 1889 tại Pa-ri. Mỗi năm hang vạn du khách đến tham quan, có lẽ ai cũng muốn biết tháp cao bao nhiêu? Tháp cao khoảng 310m, song rất ít người quan tâm đến chiều cao của tháp co thay đổi không? Các phép đo chính xác cho biết độ nở dài ∆l tỉ lệ với sự tăng nhiệt độ ∆l = α l0t với α = 12.10−6 k −1 . Ơ Pa-ri có lúc nhiệt xuống thấp tới -10 0C. Vào mùa hè trời nóng nhiệt độ đột xuất có khi tới 40 0C. Với sự tăng nhiệt độ khoảng 400C thì tháp Ép-phen dài thêm 14cm Thế là đỉnh tháp vào mùa hè nóng nực đã cao hơn so với mùa đông giá lạnh khoảng 14cm, con số này thật vô nghĩa so với sự vĩ đạicủa kiến trúc tháp Trang 5 SKKN: phương pháp hướng dẫn giải bài tập vật lí Ép-phen nhưng lại rất lí thú với những ai quan tâm đến sự nở vì nhiệt của chất rắn. 5. Bài tập có tính nghịch lí và nguỵ biện. Bài tập lịch sử. Các hiện tượng xảy ra trong thiên nhiên, các hiện tượng thường gặp trong đời sống kĩ thuật đều tuân theo quy luật khoa học và giải thích được theo tri thức vật lý đã biết, Tuy nhiên có rất nhiều hiện tượng, sự kiện để giải thích chi tiết, cặn kẽ lại không đơn giản. Thoạt nhìn có thể giải thích sai, lý luận không chặt chẽ, tưởng đúng mà hoá sai, có mâu thuẫn, phải lý luận và hiểu sâu hơn mới giải thích đúng. Các bài toán nghịch lí nguỵ biện về vật lý, bài tập có nội dung lịch sử là những bài toán đặc biệt mà phương pháp giải chung nhất là phân tích và tìm ra nguyên nhân của sự hiểu sai và vận dụng sai các khái niệm, định luật và lý thuyết vật lý. 6. Bài tập trắc nghiệm: Câu hỏi trắc nghiệm có nhiều phương án lựa chọn để trả lời, do đó có thể đo được những khả năng khác nhau về giá trị nội dung và độ tin cậy cao vì số câu hỏi nhiều hơn trong cùng thời gian làm bài của học sinh. Phương pháp học tập và làm bài trắc nghiệm mang tính khách quan, nâng mức biết, mức hiểu, mức áp dụng, mức phân tích, mức tổng hợp, mức thẩm định lên cao hơn. Phải rèn luyện cho học sinh có thói quen đọc nhanh. Câu hỏi bài tập tuy ngắn nhưng số lượng câu hỏi lại nhiều, thường hỏi rải khắp chương trình nên phải học hết, học kĩ, không thể học tủ, đoán mò đề thi. Khi làm bài phải chọn phương án trả lời hợp lí nhất, nhanh nhất và đúng nhất. Bài tập trắc nghiệm cũng có nhiều dạng. 7. Bài tập tổng hợp: Là loại bài tập có sử dụng tới kiến thức của nhiều chương, ở nhiều lớp hoặc vừa có kiến thức về điện, lại có kiến thức về cơ,…Loại bài tập này có tính chất hệ thống hoá kiến thứcđã học, được dung nhiều cho các bài tổng kết chương, ôn tập, đặc biệt được sử dụng nhiều ở lớp 9 là lớp cuối cấp, đã có đầy Trang 6 SKKN: phương pháp hướng dẫn giải bài tập vật lí đủ kiến thức của các lớp 6;7;8 những bài này giúp học sinh nhớ lại kiến thức ở lớp dưới, nay đã quên, mà thầy, cô giáo nhắc lại hoặc muốn khắc sâu kiến thức của phần lý thuyết thông qua các bài tập. Như chúng ta đã biết bài tập vật lý có nhiều dạng, mỗi một dạng điều có một đặc thù riêng, cách giải riêng và bài tập vật lí được chia sẵn như sau: Bài tập định tính, bài tập định lượng, bài tập trắc nghiệm, bài tập tổng hợp, ……Mỗi loại bài tập điều có phương pháp riêng mà học sinh bậc THCS hầu như không giải được sẽ có nhiều nguyên nhân. - Học sinh chưa biết được phương pháp bài tập vật lý cho từng bài tập. - Chưa xác định được mục tiêu của việc giải bài tập là tìm ra từ câu hỏi điều kiện của bài toán, xem xét hiện tượng vật lý nêu trong đề bài tập để từ đó nắm vững bản chất vật lý, xác định được mối quan hệ giữa cái đã cho và cái phải tìm. Từ nguyên nhân trên muốn có phương pháp giải bài tập vật lý thì việc tìm hiểu từ dữ kiện của bài toán, phân tích các sự vật hiện tượng vật lý để đi đến bản chất vật lý là việc không đơn giản như ta nghỉ, qua đó giúp học sinh định hướng cách giải, lựa chọn công thức có liên quan và trình bày lại cách giải theo một tuần tự nhất định ta cần thực hiện các bước sau: Bước 1: Viết tóm tắt các dữ kiện của đề bài nêu ra. Phải đọc kĩ đề bài, tìm hiểu ý nghĩa của những thuật ngữ và tóm tắt ngắn ngọn chính xác, tóm tắt đề bài bằng cách xem các đại lượng nào đã cho? Đại lượng nào cần tìm bằng kí hiệu? Dùng hình vẽ để mô tả lại tình huống minh hoạ nếu cần. Bước 2: Phân tích nội dung để làm sáng tỏ bản chất vật lý, xác lập mối liên hệ của các dữ kiện có liên quan tới công thức nào của các dữ kiện xuất phát và rút ra cái cần tìm, xác định phương hướng và vạch ra kế hoạch giải. Bước 3: Chọn công thức thích hợp , kế hoạch giải: thành lập các phương trình nếu cần, với chú ý có bao nhiêu ẩn số thì có bấy nhiêu phương trình. Trang 7 SKKN: phương pháp hướng dẫn giải bài tập vật lí Bước 4: Lựa chọn cách giải cho phù hợp Bước 5: Kiểm tra, xác nhận kết quả và biện luận Ta đã biết bài tập định lượng là loại bài có số liệu cụ thể, hình vẽ đi kèm (nếu cần), muốn giải được phải thực hiện một loạt các phép tính, loại bài tập này giúp học sinh nhắc lại kiến thức cũ một cách có hệ thống, hiểu đầy đủ và sâu sắc hơn ý nghĩa vật lý, rèn luyện lập luận, tính toán, vẽ hình, tiến tới bài tập tổng hợp có nhiều nội dung phức tạp hơn. Dưới đây là ví dụ minh hoạ dạng bài tập này và thể hiện được các bước giải bài tập vật lý như sau: Cho mạch điện: R1 R2 K R3 Biết R1= 20( Ω ) A A ) a. , R3 = 40( Ω B Xác định điện trở R2.Biết rằng khi k mở, ampe kế chỉ 0,3(A),UAB =18 (v) b. Nếu điện trở tương đương của cả mạch khi k đóng. c. Nếu thay hiệu điện thế UAB bằng U’AB =24 (v) Hãy tính cường độ dòng điện trong mạch chính và từng mạch rẽ? Sau đây là phương pháp giải bài tập vật lý loại này theo tuần tự sau: * Viết tóm tắt các dữ kiện của đề bài: Đọc kĩ đề bài, xem đại lượng nào đã cho? Đại lượng nào cần tìm? Viết tóm tắt các đại lượng đó bằng kí hiệu: R1 = 20 ( Ω ) R3 = 40 ( Ω ) UAB = 18 (V) U’AB = 24 (V) Trang 8 SKKN: phương pháp hướng dẫn giải bài tập vật lí I = 0,3 (A) ………………………………………… a. Khi K mở  R2 =? ( Ω ) b. Khi K đóng  R =? ( Ω ) c.I =? (A), I12 =? (A), I =? (A) * Phân tích nội dung của đề bài : Cho học sinh quan sát sơ đồ mạch điện em có nhận xét gì về cách mắc của R1, R2 ,R3?  (R1 nt R2) // R3 Đối với đoạn mạch mắc nối thì công thức nào liên quan đến R2? R2 được tính bằng công thức nào?  R12 = R1 +R2  R2 = R12- R1 Vậy cần tìm R12?  R12 = Do (R1 nt R2) // R3 thì I = U 18 = = 60Ω I 0,3 (định luật ôm) U 24 = = 1( A) R 24 Cường độ dòng điện trong mạch rẽ là mạch nào?  mạch qua R3 , mạch qua R1 , R2  mạch chính * Chọn công thức thích hợp để giải: R12 = R1 + R2 Công thức có liên quan đến dữ kiện đề bài là công thức của định luật ôm I= U R * Trình bày cách giải: a. Khi K mở , mạch chỉ có R1 và R2 mắc nối tiếp nên điện trở tương đương: R12 =R 1+R2 Áp dụng định luật ôm , ta có : I = U 18 U  R12 = I = 0,3 = 60(Ω) R Suy ra R2 = 60 - 20 = 40 ( Ω ) b. Điện trở tương đương của toàn mạch gồm R 12 mắc song song với R3 1 1 1 nên R tương đương tính bằng công thức : R = R + R 12 3 Trang 9 SKKN: phương pháp hướng dẫn giải bài tập vật lí Ta có: 1 1 1 4 6 10 240 = + = + = ⇒R= = 24(Ω) R 60 40 240 240 240 10 c. Ta có: I = U 24 U 24 U 24 = = 0, 4( A) ; I 3 = = = 0, 6( A) = = 1( A) ; I12 = R12 60 R3 40 R 24 * Kiểm tra, xác nhận kết quả và biện luận: Sau đó giáo viên kiểm tra lại cách giải trên và sửa sai, bổ sung (nếu cần), tập cho học sinh tự nhận xét kết quả như : I = I12 + I3 = 0,4+ 0,6 =1 (A) Tóm lại từ phân tích các bước giải bài tập vật lý nêu trên và ví dụ minh hoạ, ta có thể tóm tắt các bước giải bài tập vật lý theo sơ đồ sau: Bài tập vật lý Dữ kiện cho gì? (tóm tắt) vẽ hỏi gì? Hiện tượng – nội dung Bản chất vật lý Kế hoạch giải Chọn công thức cách giải Kiểm tra – đánh giá – biện luận C. PHẦN KẾT LUẬN Trang 10 SKKN: phương pháp hướng dẫn giải bài tập vật lí Từ nội dung về phương pháp giải bài tập vật lý và ví dụ minh hoạ ở trên thì giúp cho học sinh giảm bớt sự khó khăn khi vận dụng phương pháp đó vào việc giải bài tập theo một trình tự nhất định chứ không còn mò mẫm, không có định hướng rõ ràng đôi khi vẫn đến không giải được. Qua đó muốn có được phương pháp giải bài tập vật lý tốt hơn, các dạng khác thì đòi hỏi cả một quá trình rèn luyện như: nắm vững kiến thức ở phần lý thuyết, làm nhiều loại bài tập hơn thì tự mình rút ra được phương pháp cần vận dụng Vĩnh Mỹ A, ngày 10/01/2015 Người viết Hoàng Caåm Tieân Trang 11 [...].. .SKKN: phương pháp hướng dẫn giải bài tập vật lí Từ nội dung về phương pháp giải bài tập vật lý và ví dụ minh hoạ ở trên thì giúp cho học sinh giảm bớt sự khó khăn khi vận dụng phương pháp đó vào việc giải bài tập theo một trình tự nhất định chứ không còn mò mẫm, không có định hướng rõ ràng đôi khi vẫn đến không giải được Qua đó muốn có được phương pháp giải bài tập vật lý tốt hơn, các... vẫn đến không giải được Qua đó muốn có được phương pháp giải bài tập vật lý tốt hơn, các dạng khác thì đòi hỏi cả một quá trình rèn luyện như: nắm vững kiến thức ở phần lý thuyết, làm nhiều loại bài tập hơn thì tự mình rút ra được phương pháp cần vận dụng Vĩnh Mỹ A, ngày 10/01/2015 Người viết Hoàng Caåm Tieân Trang 11 .. .SKKN: phương pháp hướng dẫn giải tập vật lí - Biết vận dụng kiến thức vật lý để giải nhiệm vụ học tập vấn đề sống - Bài tập vật lý giúp học sinh hiểu sâu quy luật vật lý, vật tượng vật lý,... Trang 10 SKKN: phương pháp hướng dẫn giải tập vật lí Từ nội dung phương pháp giải tập vật lý ví dụ minh hoạ giúp cho học sinh giảm bớt khó khăn vận dụng phương pháp vào việc giải tập theo trình... đạicủa kiến trúc tháp Trang SKKN: phương pháp hướng dẫn giải tập vật lí Ép-phen lại lí thú với quan tâm đến nở nhiệt chất rắn Bài tập có tính nghịch lí nguỵ biện Bài tập lịch sử Các tượng xảy thiên