TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA VẬT LÝ BÙI THỊ DIÈU LựA CHỌN VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 10 THPT GIẢI HỆ THÓNG BÀI TẬP • • CHƯƠNG “ĐỘNG Lực HỌC CHẤT ĐIỂM” • • • Chuyên ngành: Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí K H Ó A L U Ậ N TỐ T N G H IỆ P Đ Ạ I H Ọ C Người hướng dẫn khoa học Th.s NGUYỄN ANH DŨNG HÀ NỘI, 2015 • LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong tổ Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí - Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2, đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới Thạc sĩ Nguyễn Anh Dũng đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài. Xin cảm ơn Ban giám hiệu, tập thể giáo viên Vật lí ở trường THPT Lý Nhân Tông - Bắc Ninh đã tạo điều kiện giúp em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm động viên và tạo mọi điều kiện giúp em trong suốt quá trình nghiên cún và hoàn thành khóa luận này. Hà Nội, tháng 5 năm 2015 Sinh viên Bùi Thị Diều LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên círu của riêng tôi, nó không trùng với bất kỳ tài liệu nghiên cứu nào. Neu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, tháng 5 năm 2014 Sinh viên Bùi Thị Diều B Ả N G C H Ữ C Á I V IẾ T TẮ T Viết tắt Viết đầy đủ BTVL Bài tập vật lí GV Giáo viên HS Học sinh THPT Trung học phô thông TNSP Thực nghiệm sư phạm MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................................................................................................1 1. Lí do chọn đề tài..................................................................................................1 2. Mục đích nghiên c ú n .........................................................................................2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cún.....................................................................3 4. Giả thuyết khoa h ọ c ...........................................................................................3 5. Nhiệm vụ nghiên cứu.........................................................................................3 6. Phương pháp nghiên cứu................................................................................... 3 7. Đóng góp của đề t à i .......................................................................................... 4 8. Cấu trúc khóa lu ận ............................................................................................ 4 CHƯƠNG 1. C ơ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỤC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỐ THÔNG.............................................. 5 1.1. Quan niệm về bài tập vật l í ............................................................................5 1.2. Tác dụng của bài tập vật lí ............................................................................5 1.3. Phân loại bài tập vật lí.................................................................................... 8 1.4. Các bước chung giải bài tập vật lí................................................................. 9 1.5. Nguyên tắc lựa chọn hệ thống bài tập vật lí................................................10 1.6. Các kiểu hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí ..........................................10 1.6.1. Hướng dẫn theo mẫu (Algorit)............................................................. 10 1.6.2. Hướng dẫn tìm tòi (ơrixtic) ................................................................. 11 1.6.3. Định hướng khái quát chương trình hóa..............................................11 1.7. Yêu cầu của câu hỏi định hướng tư duyhọc sinh trong quá trình tìm kiếm lời giải bài tập vật lí.............................................................................................. 12 1.8. Mối quan hệ giữa nắm vững kiến thức và giải bài tập vật l í .....................12 1.8.1. Khái niệm về kiến thức vật lí................................................................12 1.8.2. Khái niệm kĩ năng, kĩ xảo vật lí............................................................13 1.8.3. Các mức độ nắm vững kiến th ứ c........................................................13 1.8.4. Mối quan hệ giữa nắm vững kiến thức và giải bài tập vật l í ............14 1.9. Phát triến năng lực giải quyết vấn đề trong hoạt động giải bài tập của học sinh.......................................................................................................................14 1.9.1. Khái niệm vấn đề, tình huống có vấn đề............................................ 14 1.9.2. Khái niệm về năng lự c ........................................................................ 15 1.9.3. Quan hệ giữa giải bài tập vật lí với phát triển năng lực giải quyết vấn đ ề ..........................................................................................................................16 1.10. Thực trạng dạy học giải bài tập vật lí chương “Động lực học chất điểm” theo hướng giải quyết vấn đề ở trường phổ thông........................................... 16 KÉT LUẬN CHƯƠNG 1.................................................................................19 CHƯƠNG 2. XÂY DỤNG VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 10 THPT GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “ĐỘNG L ự c HỌC CHÁT ĐIẺM” ............................................................................................................... 20 2.1. Mục tiêu dạy học chương “Động lực học chất điểm” .............................. 20 2.1.1. Vị trí của chưong “Động lực học chất điểm” ....................................20 2.1.2. Nhiệm vụ của chương “Động lực học chất điểm” ............................ 20 2.1.3. Mục tiêu dạy học chương “Động lực học chất điểm”....................... 20 2.1.4. Sơ đồ cấu trúc chương “Động lực học chất điểm” ........................... 22 2.2. Phân loại hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” ................24 2.2.1. Loại 1. Xác định các lực cơ học và các đạilượng có liên q uan...... 24 2.2.2. Loại 2. Khảo sát chuyển động thắng.................................................24 2.2.3. Loại 3. Khảo sát chuyển động tròn đ ề u ............................................24 2.2.4. Loại 4. Khảo sát chuyển động của vật bị ném ................................. 25 2.3. Hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” ............................... 25 2.4. Hướng dẫn học sinh lóp 10 THPT giải hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm”................................................................................................... 30 2.5. Sử dụng hệ thống bài tập chưong “Động lực học chất điểm” trong dạy học Vật lí lớp 10 THPT....................................................................................... 50 2.5.1. Tiết 16. Tổng hợp và phân tích lực. Điều kiện cân bằng của chất điểm............................................................................................................................. 50 2.5.2. Tiết 17 + 18. Ba định luật Niu - tơn.....................................................50 2.5.3. Tiết 19. Lực hấp dẫn. Định luật vạn vật hấp dẫn................................50 2.5.4. Tiết 20. Lực đàn hồi của lò xo. Định luật H ú c ................................... 50 2.5.5. Tiết 21. Bài t ậ p ...................................................................................... 51 2.5.6. Tiết 22. Lực ma sát.................................................................................51 2.5.7. Tiết 23. Lực hướng tâm......................................................................... 51 2.5.8. Tiết 24. Bài tập....................................................................................... 51 2.5.9. Tiết 25. Bài toán về chuyển động ném ngang..................................... 51 KÉT LUẬN CHƯƠNG 2 .................................................................................. 52 CHƯƠNG 3. DỤ KIÉN THỤC NGHIỆM SƯ PH ẠM ............................... 53 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ..................................... 53 3.2. Đối tượng và cơ sở thực nghiệm..................................................................53 3.3. Tiến hành thực nghiệm................................................................................. 53 3.3.1. Chuẩn bị thực nghiệm sư phạm ........................................................... 54 3.3.2. Tiến hành thực nghiệm sư phạm.......................................................... 55 3.4. Phân tích và xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm ....................................... 55 3.4.1. Phân tích định tín h ................................................................................ 55 3.4.2. Phân tích định lượng............................................................................. 56 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .................................................................................. 57 KẾT LUẬN CHUNG.........................................................................................58 TÀI LIỆU THAM KHĂO............................................................................. 60 M Ở ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài. Cả thế giới đang bước vào thế kỷ XXI - Thế kỷ của trí tuệ, của nền kinh tế tri thức, sự phát triển kinh tế - xã hội đòi hỏi con người phải có trình độ hiểu biết, có năng lực hành động ngày càng cao. Điều này có ảnh hưởng rất lớn tới sự nghiệp giáo dục nói chung và nhà trường phổ thông nói riêng. Nó đòi hỏi nhà trường phổ thông góp phần đào tạo cho xã hội những con người làm chủ, thông minh, sáng tạo, có năng lực độc lập giải quyết những vấn đề của cuộc sống, cũng như năng lực tự học để nâng cao trình độ khoa học và nhận thức nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Trong quá trình dạy học Vật lí, để đào tạo và bồi dưỡng cho học sinh năng lực sáng tạo, tư duy và phát triển. Cách giải quyết các vấn đề với nhiều phương pháp khác nhau, trong đó giải BTVL là một bộ phận không thể thiếu được. Giải BTVL thế hiện khả năng vận dụng những kiến thức đã có vào thực tiễn, biến đổi phối hợp chúng để tìm được nhiều giải pháp và giải quyết các vấn đề đó, từ đó chọn được những giải pháp hữu hiệu nhất. Thông qua việc giải bài tập học sinh biết vận dụng nhũng kiến thức lí thuyết vật lí hình thành nhũng phương án thí nghiệm cụ thể để tạo ra các hiện tượng tương úng, biết xây dựng chuỗi lập luận chặt chẽ, từ những dữ kiện ban đầu đến kết luận cuối cùng. Từ đó học sinh sẽ hiểu sâu hơn về nhũng mối quan hệ có tính quy luật một số hiện tượng nhất định trong tự nhiên. Mặt khác, số lượng BTVL trong sách giáo khoa, sách bài tập và các sách tham khảo là rất nhiều. Điều này gây khó khăn cho các GV trong việc lựa chọn, phân loại, sắp xếp bài tập theo một hệ thống phù họp với mục tiêu dạy học và thời gian hướng dẫn cho học sinh làm bài tập ở trên lóp cũng như ở nhà. 1 Bởi vậy rất cần có một sự phân loại, sắp xếp bài tập theo một hệ thống tối un nhằm hướng dẫn học sinh giải quyết một lượng bài tập không nhiều các dạng bài tập cơ bản nhung vẫn đảm bảo tính tụ’ lực của học sinh, giải quyết được bài tập đồng thời rút ra được những phương pháp giải cho từng loại bài tập. Bản thân là sinh viên sư phạm, chuyên nghành sư phạm Vật lí nên không chỉ dùng lại ở việc học tập và nghiên cún chương trình phổ thông mà cần đi sâu vào nghiên cứu các hiện tượng cơ học của chuyển động, đồng thời khám phá ra nội dung quan trọng của phần “Động lực học chất điểm ”, mở rộng sự hiểu biết và tiếp cận vấn đề mới. Hiểu rõ được tầm quan trọng cũng như sự cần thiết của phần “ Động lực học chất điểm ” đối với người học nên chúng tôi chọn việc đi sâu nghiên cứu lí thuyết và phương pháp giải bài tập chương “ Động lực học chất điếm Đã có một số luận án, luận văn nghiên cún về đề tài “ Động ỉực học chất điểm ” như:[11], [12],...nhưng hầu hết chỉ dừng lại ở khâu ôn tập, kiểm tra đánh giá hay bồi dưỡng năng lực sáng tạo, phát huy tính tích cực và năng lực tự chủ,... gần như chưa có công trình nào nghiên cún sâu sắc, cụ thể việc xây dựng, phân loại, đề ra phương pháp giải và hướng dẫn giải một hệ thống bài tập chương này nhằm rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức, giải quyết vấn đề học tập. Chính vì thế, việc nghiên cún đề tài: “Lựa chọn và hướng dẫn học sinh lớp 10 THPT giải hệ thống bài tập chương Động lực học chất điếm ” là rất cần thiết. 2. Mục đích nghiên cứu. Trên cơ sở nghiên CÚOI lí luận về BTVL tìm hiểu thực trạng dạy học giải bài tập chương “Động ỉực học chất điểm ” , xác định mức độ nắm vững kiến thức cơ bản chưong này mà lựa chọn hệ thống bài tập và đề ra cách hướng dẫn giải nó trong dạy học chương “Động lực học chất điểm ” nhằm nâng cao năng lực giải quyết vấn đề cho HS. 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 3.1. Đối tượngĩ Hoạt động dạy học giải BTVL ở trường THPT. 3.2. Phạm vi: Hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm ” Vật lí 10 THPT. 4. Giả thuyết khoa học. Khi dạy học chương “Động lực học chất điểm ” ( Vật lí 10 THPT) nếu GV lựa chọn và xây dựng được hệ thống bài tập thích hợp và hướng dẫn HS tự lực, tích cực hoạt động tư duy khi giải nó thì sẽ giúp HS nắm vững kiến thức đồng thời phát triển năng lực giải quyết vấn đề. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu. 5.1. Nghiên cún một số cơ sở lí luận về BTVL. 5.2. Nghiên cún về năng lực giải quyết vấn đề. 5.3. Xác định mục tiêu dạy học chương “Động lực học chất điểm ” Vật lí 10 THPT. 5.4. Điều tra thực trạng dạy học giải bài tập chưong “Động lực học chất điểm ” của GV và HS lớp 10 THPT. 5.5. Phân loại, đề ra phương pháp giải từng loại bài tập chương “Động lực học chất điểm ” Vật lí 10 THPT. 5.6. Lựa chọn và hướng dẫn HS giải hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm ” Vật lí 10 THPT. 5.7. Dự kiến thực nghiệm sư phạm đánh giá tính khả thi, hiệu quả của hệ thống bài tập đã lựa chọn. 6. Phưcmg pháp nghiên cứu. - Nghiên cún các tài liệu lí luận về BTVL trong dạy học ở trường phổ thông. - Nghiên cứu kiến trúc, nội dung chương trình Vật lí THPT nói chung và chương “Động lực học chất điểm ” Vật lí 10 THPT nói riêng. 3 - Điều tra quan sát thực tế về hoạt động dạy học giải BTVL chương “Động lực học chất điểm ” ở trường THPT nhằm thu thập thông tin làm rõ cơ sở thực tiễn của đề tài. - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của đề tài. 7. Đóng góp của đề tài. 7.1. Đóng góp về mặt lí luận: Hệ thống hóa cơ sở lí luận về việc dạy học BTVL, khẳng định vai trò của BTVL trong việc giúp HS nắm vững kiến thức cơ bản, phát triển năng lực giải quyết vấn đề. 7.2. Đóng góp về mặt thực tiễn: - Phân loại, đề ra phương pháp giải từng loại bài tập, lựa chọn hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm ” và đề ra cách hướng dẫn HS giải nó nhằm giúp các em nắm vững kiến thức cơ bản và góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề. - Bổ sung vào nguồn tài liệu tham khảo cho GV và HS trong dạy học chương “Động lực học chất điểm ” Vật lí 10 THPT. 8. Cấu trúc khóa ỉuận. Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và mục lục, cấu trúc khóa luận gồm 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc dạy học BTVL ở trường phổ thông. Chương 2: Xây dụng và hướng dẫn HS lóp 10 THPT giải hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điếm Chương 3: Dự kiến thực nghiệm sư phạm. 4 C H Ư Ơ N G 1. C ơ SỞ LÍ L U Ậ N V À T H ự C T IỄ N C Ủ A V IỆ C D Ạ Y H Ọ C B À I T Ậ P V Ậ T LÍ Ở T R Ư Ờ N G PH Ỏ T H Ô N G 1.1. Quan niệm về BTVL Định nghĩa đầy đủ, rõ ràng về BTVL được nêu lên trong cuốn sách dung cho GV “Phương pháp giải bài tập vật lí ở trường phổ thông” của X.E.Camenetxki và V.P.Ôrêkhôv: “Trong thực tiễn dạy học, người ta thường gọi BTVL là một vấn đề không lớn mà trong trường hợp tổng quát được giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm trên cơ sở các định luật và phương pháp vật lí... Thông thường, trong sách giáo khoa và tài liệu lí luận dạy học bộn môn người ta hiểu những bài tập là những bài luyện tập được lựa chọn một cách phù hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cún các hiện tượng vật lí, hình thành các khái niệm, phát triển tuy duy vật lí của học sinh và rèn luyện kĩ năng vận dụng các kiến thức của họ vào thực tiễn” [ 2,tr5]. Đồng thời, nếu hiểu theo nghĩa rộng thì sự tư duy định hướng tích cực luôn luôn là giải bài tập, về thực chất thì mỗi một vấn đề mới xuất hiện trong quá trình nghiên cứu tài liệu giáo khoa trong việc dạy học vật lí chính là một bài tập đối với HS. Định nghĩa BTVL nêu trên được các nhà lí luận dạy học và giáo viên bộ môn tán thành, chấp nhận. Như vậy BTVL có hai chức năng chủ yếu khác nhau là vận dụng kiến thức đã học và tìm ra kiến thức mới. Do đó, BTVL với tư cách là một phương pháp dạy học giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lí ở trường phổ thông. 1.2. Tác dụng của BTVL. Trong việc dạy học vật lí ở trường phổ thông, BTVL có những tác dụng chủ yếu sau: 5 Hình thành và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Thông qua việc giải BTVL, người học có thể nắm vững một cách sâu sắc, chính xác và toàn diện hơn về các quy luật vật lí, biết cách phân tích, giải thích các hiện tượng vật lí xảy ra và ứng dụng chúng vào các vấn đề thực tiễn làm cho kiến thức trở thành vốn riêng của người học. Đồng thời, kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn là thước đo mức độ sâu sắc và vững vàng của những kiến thức HS thu nhận được. Hình thành kiến thức mới. Tiết học nghiên cún kiến thức mới là tiết học trong đó HS thu được cái mà họ chưa biết từ trước tới nay hoặc chưa biết một cách rõ ràng, chính xác. Hay là tiết học mà HS thu được kiến thức mới hoặc không thu được kiến thức mới nhưng có một cách hiểu mới về kiến thức đã học hay thấy rõ phạm vi áp dụng của kiến thức đó. Yêu cầu các BTVL dùng để hình thành kiến thức mới: + Bài tập có chứa vấn đề học tập cần giải quyết phải vừa sức HS + Mỗi bài tập phải chứa đụng một yếu tố mới mà để giải quyết nó HS cần thực hiện những lập luận phức tạp hoặc phải tìm câu trả lời ở thiên nhiên + Mỗi bài tập phải chú ý tới các mặt sau: tình huống đưa ra bài tập, nội dung bài tập (đề bài), cách giải, kết luận để rút ra kiến thức mới. Ôn tập những kiến thức đã học, củng cố kiến thức cơ bản của bài giảng. Yêu cầu của GV trong một tiết luyện tập giải BTVL bao gồm: + Nêu ra các loại bài tập cơ bản ôn tập chủ yếu về tùng kiến thức cơ bản. + Yêu cầu HS giải một vài bài tập cơ bản minh họa cho từng loại. + Ra bài tập về nhà, gợi ý cách giải quyết nhũng khó khăn và yêu cầu HS rút ra phương pháp giải từng loại, từng kiểu bài tập đã cho và mới gặp lần đầu. 6 Phát trỉến tư duy vật lí của HS. Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra HS phải phân tích đề bài, xem đề bài đã cho cái gì, yêu cầu gì, HS phải tái hiện kiến thức, vận dụng các thao tác tư duy như so sánh, phân tích, tổng hợp, trừu tượng hóa, khái quát hóa... để xác lập mối quan hệ giữa các đại lượng, lập luận, tính toán, có khi phải tiến hành thí nghiệm, đo đạc, kiểm tra kết luận. Vì vậy, BTVL sẽ là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, bồi dưỡng hứng thú học tập cho HS, đặc biệt là khi khám phá ra bản chất của các hiện tượng vật lí được trình bày dưới dạng các tình huống vấn đề. Kiếm tra đảnh giả kiến thức, kĩ năng, k ĩ xảo đặc biệt là giúp phát hiện trình đô phát triển trí tuệ làm bộc lộ những khó khăn chủ yếu, những sai lầm phổ biến của HS trong học tập, đồng thời giúp họ vượt qua những khó khăn và khắc phục những sai lầm ấy. Giáo dục tư tưởng, đạo đức, k ĩ thuật tống họp và hướng nghiệp học sinh. Nhờ BTVL ta có thể giới thiệu cho HS về sự xuất hiện của những tư tưởng và quan điểm tiên tiến, hiện đại, phát minh và thành tựu của nền khoa học. BTVL còn là phương tiện hiệu quả để giáo dục tình yêu lao động, đức tính kiên trì, ý chí và tính cách của HS. Giải BTVL không phải là một công việc nhẹ nhàng, nó đòi hỏi ở HS sự tích cực vận dụng tổng hợp những kiến thức, kinh nghiệm đã có để tìm lời giải nêu ra trong bài tập. Khi giải được một bài tập nó sẽ đem đến cho HS niềm phấn khởi và sẵn sang đón nhận những bài tập mới ở mức độ cao hơn. Tuy nhiên, BTVL chỉ phát huy tác dụng to lớn của nó trong nhũng điều kiện sư phạm nhất định. Ket quả rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo giải bài tập phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn và sắp xếp hệ thống bài tập một cách phù họp với mục đích dạy học, với yêu cầu rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo cho người học. 7 1.3. Phân loại BTVL. BTVL ở trường phổ thông rất đa dạng và phong phú nên có thể chia thành nhiều loại khác nhau tùy theo nội dung; mục đích dạy học; mức độ dễ khó; đặc điểm và phương pháp nghiên cún vấn đề; theo phương thức giải hay phương thức cho điều kiện; theo hình thức lập luận logic; theo mức độ phức tạp của hoạt động tư duy. Tuy nhiên có hai cách phân loại BTVL chủ yếu nhất được thể hiện qua sơ đồ sau: Hình 1.1. Phân loại bài tập vật lí. 1.4. Các bước chung giải BTVL. Giải BTVL là một quá trình phức tạp. Việc HS không giải được hoặc giải sai bài tập không đủ cơ sở để kết luận họ không hiểu biết gì về vật lí, mà do nhiều nguyên nhân. Trong đó nguyên nhân chủ yếu là: không hiểu điều kiện bài tập; hiểu điều kiện nhưng không biết vận dụng những kiến thức vật lí nào để giải nó; hiếu điều kiện bài tập, biết vận dụng kiến thức nào để giải nhưng không biết cách giải; hiểu điều kiện bài tập, biết vận dụng kiến thức nào, biết giải như thế nào nhưng không thể giải nó vì không nắm vững được phép toán, biến đổi toán học. Cho nên, để rèn luyện kĩ năng giải BTVL và cũng là nhằm nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức vật lí của HS, một trong các biện pháp quan trọng là dạy cho các em phương pháp giải BTVL nói chung và giải từng loại bài tập nói riêng. Phương pháp giải BTVL nói chung phụ thuộc vào nhiều điều kiện như: nội dung bài tập, vào trình độ HS, vào mục đích dạy học... Tuy nhiên, trong dạy học về BTVL, tiến hành hướng dẫn HS giải một BTVL nói chung bao gồm bốn bước sau: Bước 1: Nghiên cứu đề bài: - Đọc kĩ đề bài để hiểu rõ vấn đề của bài tập và sơ bộ nhận dạng được bài tập. - Tìm hiểu những thuật ngữ mới quan trọng có trong đề bài. - Mã hóa đề bài bằng những kí hiệu quen thuộc. - Đổi đơn vị của các đại lượng trong cùng một hệ thống thống nhất (thường là hệ SI). - Vẽ hình hoặc sơ đồ. Bước 2: Phẫn tích hiện tượng, quá trình vật lí và lập kế hoạch giải: - Mô tả hiện tượng, quá trình vật lí xảy ra trong tình huống nêu trong đề bài. - Vạch ra các quy tắc, định luật chi phối hiện tượng, quá trình ấy. 9 - Dự kiến những lập luận, biến đổi toán học cần thực hiện nhằm xác lập mối quan hệ giữa cái đã cho và cái phải tìm. Bước 3: Trình bày lời giải: - Viết phương trình của các định luật và giải phương trình tìm được để tìm ẩn dưới dạng tổng quát, biểu diễn các đại lượng cần tìm qua các đại lượng đã cho đế tìm ẩn số, thực hiện các phép tính với độ chính xác cho phép. Bước 4: Kiêm tra và biện luận kết quả: Kiểm tra xem kết quả tìm được đã chính xác và phù hợp hay chưa. Có các cách kiểm tra phổ biến như: kiểm tra thứ nguyên, làm lại tù’ đầu hay thử lại kết quả. Đây là khâu cuối cùng để hoàn thiện việc giải một bài tập, nó giúp người đọc có thể phát hiện những sai sót mắc phải khi giải và có thói quen rút ra giá trị thực tế của kết quả, phạm vi, ứng dụng của bài tập... 1.5. Nguyên tắc lựa chọn hệ thống BTVL. Bao gồm cả bài tập cơ bản lẫn bài tập phức hợp đồng thời các bài tập phải được sắp xếp từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp. Số lượng bài tập trong hệ thống phải phù họp với thời gian quy định của chương trình và thời gian học ở nhà của HS. Hệ thống bài tập phải góp phần khắc phục những khó khăn chủ yếu, nhũng sai lầm phổ biến của HS trong giải bài tập, mỗi bài tập phải đóng góp một phần nào đó vào việc nắm vững kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức đã chiếm lĩnh được, phát triển năng lực của HS trong việc giải quyết các vấn đề về học tập và thực tiễn, mỗi bài tập sau phải đem lại cho HS một điều mới lạ nhất định và một khó khăn vừa sức. Đồng thời, việc giải bài tập trước là cơ sở cho việc giải bài tập sau. 1.6. Các kiểu hướng dẫn HS giải BTVL. 1.6.1. Hướng dẫn theo mẫu (Algorit) Algorit được hiểu là một bản chỉ dẫn bao gồm các thao tác (hay hành động sơ cấp) được HS hiểu một cách đơn giá và nắm vũng được một cách rõ 10 ràng, chính xác và chặt chẽ trong đó chỉ rõ cần thực hiện những thao tác nào và theo trình tự nào để đi đến kết quả. Hướng dẫn Algorit là sự hướng dẫn chỉ rõ cho HS nhũng thao tác cần thực hiện và trình tự thực hiện các thao tác ấy để đạt kết quả mong muốn. Hướng dẫn theo mẫu được áp dụng khi cần dạy cho HS phương pháp giải tùng loại bài tập cơ bản, điển hình và luyện tập cho họ kĩ năng giải bài tập dựa trên cơ sở HS đã nắm được các bước giải. ưu điểm: Hướng dẫn Algorit đảm bảo cho HS giải được bài tập một cách chắc chắn và rèn kĩ năng giải bài tập. Nhược điểm: Tuy nhiên hướng dẫn Algorit lại ít có tác dụng rèn cho HS khả năng tìm tòi, sáng tạo. 1.6.2. Hưởng dẫn tìm tòi (ơrixtic) Hướng dẫn tìm tòi là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho HS suy nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thực hiện để thu được kết quả. Hướng dẫn tìm tòi được áp dụng khi cần giúp đỡ HS vượt qua khó khăn để giải được bài tập đồng thời vẫn đảm bảo được yêu cầu phát triển tư duy và rèn cho HS tính tự lực, tìm tòi để giải được bài tập. Ưu điểm: Tránh tình trạng GV giải thay bài tập cho HS. Nhược điểm: Không phải bao giờ cũng đảm bảo cho HS giải được bài tập một cách chắc chắn, sự hướng dẫn của GV sao cho không được đưa HS vào chỗ thừa hành động mà có tác dụng định hướng tư duy của các em vào phạm vi có thể tìm tòi phát hiện cách giải quyết. 1.6.3. Định hưởng khái quát chương trình hóa. Định hướng khái quát chương trình hóa cũng là kiểu hướng dẫn HS tìm tòi cách giải quyết, nhung GV định hướng giải quyết vấn đề (tức là theo phương pháp chung giải BTVL) ngay sự đinh hướng ban đầu đã đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết của HS, nếu học không đáp ứng được thì sự giúp đỡ tiếp 11 theo của GV là cụ thể hóa bốn bước bằng cách gợi ý thêm cho họ để thu hẹp hơn phạm vi tìm tòi giải quyết cho vừa sức HS. Neu HS vẫn không tìm tòi giải quyết được thì sự hướng dẫn của GV chuyển dần thành hướng dẫn theo mẫu để đảm bảo cho HS hoàn thành yêu cầu một bước. Sau đó yêu cầu HS tiếp tục tự lực tìm tòi cách giải quyết ở bước tiếp theo, nếu cần thì GV lại hướng dẫn thêm. Cứ như vậy cho đến khi nào giải quyết được bài tập đặt ra. Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi có điều kiện hướng dẫn toàn bộ tiến trình hoạt động giải bài tập của HS nhằm giúp HS tự giải quyết được bài tập đã cho, đồng thời rèn cho các em cách suy nghĩ trong quá trình giải bài tập và tự rút ra một phương pháp giải một loại bài tập nào đó. ưu điểm: Rèn luyện tư duy của HS trong quá trình giải bài tập đảm bảo cho họ giải quyết được bài tập vừa cho. Nhược điểm: Đòi hỏi sự hướng dẫn phải theo sát quá trình giải bài tập của HS nghĩa là không thể chỉ dựa vào những lời hướng dẫn đã soạn sẵn mà kết hợp với trình độ của HS để điều chỉnh sự giúp đỡ cho thích hợp. 1.7. Yêu cầu của câu hỏi định hướng tư duy HS trong qúa trình tìm kiếm lòi giải BTVL. Câu hỏi phải được diễn đạt chính xác về ngữ pháp, về nội dung khoa học và về điều muốn hỏi. Câu hỏi phải vừa sức HS. Câu hỏi phải định hướng đúng đắn tư duy của HS trong tình huống cụ thể đang xét, nghĩa là nội dung của câu hỏi phải định hướng đúng suy nghĩ của HS theo đường lối của việc giải quyết vấn đề đang xét và áp dụng được những đòi hỏi tùng bước của quá trình giải quyết vấn đề. 1.8. Mối quan hệ giữa nắm vững kiến thức và giải BTVL. 1.8.1. Khái niệm về kiến thức vật IL Kiến thức của HS là kết quả của quá trình nhận thức là tiền đề của hoạt động và sáng tạo trong quá trình tìm hiểu và cải tạo thế giới của họ. Kiến thức 12 bao gồm một tập họp nhiều mặt về số lượng và chất lượng của các biểu hiện và khái niệm lĩnh hội được, nó được ghi nhớ và tái tạo khi có đòi hỏi tương ứng. Kiến thức vật lí là kết quả phản ánh trong đầu óc con người về các tính chất, mối quan hệ quy luật của sự vật hiện tượng vật lí và về cách nhận thức, vận dụng kết quả phản ánh đó của con người [3, trl 9]. Kiến thức cơ bản về vật lí có thể chia làm năm nhóm: l).Khái niệm; 2).Định luật, nguyên lí; 3).Thuyết; 4).Phương pháp nghiên cún; 5).ứ ng dụng trong sản xuất, đời sống. 1.8.2. Khái niệm kĩ năng, kĩ xảo vật IL Kĩ năng chính là kiến thức trong hành động. Kĩ xảo là hành động mà những phần hợp thành của nó do luyện tập mà trở thành tự động hóa. Kĩ xảo là mức độ cao của sự nắm vũng kĩ năng [6, trl 7]. Theo quá trình luyện tập mà một số kĩ năng có thể trở thành kĩ xảo. Những kĩ năng vật lí được chia làm bốn nhóm: + Quan sát, đo lường, sử dụng dụng cụ và máy đo phổ biến, thực hiện nhũng thí nghiệm đơn giản; + Giải BTVL; + Vận dụng các kiến thức vật lí để giải thích các hiện tượng vật lí trong đời sống và sản xuất; + Sử dụng các thao tác tư duy logic và các phương pháp nhận thức vật lí. Những kĩ xảo vật lí được chia làm hai nhóm: + Thực nghiệm; + Áp dụng các phương pháp toán học và các phương tiện phụ trợ. 1.8.3, Các mức độ nắm vũng kiến thức. Một trong nhũng nhiệm vụ chủ yếu nhất của dạy học là đảm bảo cho HS nắm vững kiến thức cơ bản. Nắm vững kiến thức không những là hiểu đúng nội hàm, ngoại diên của nó, xác định được vị trí, tác dụng của kiến thức ấy 13 trong hệ thống kiến thức cơ bản đã tiếp thu từ trước, mà còn biết quá trình hình thành nó và vận dụng được nó vào thực tiễn. Sự nắm vững kiến thức có thể phân biệt ở ba mức độ: nhận biết, thông hiểu, vận dụng. Dựa trên các mức độ đã nêu trên thì khi HS tự lực, tích cực, chủ động, lịnh hoạt, vận dụng thành thạo để giải quyết các nhiệm vụ học tập, thể hiện kiến thức được nắm vũng hoàn toàn. 1.8.4. Mối quan hệ giữa nắm vững kiến thức và giải BTVL. Kiến thức vật lí mà HS chiếm lĩnh và nắm vững được thể hiện thông qua các kĩ năng, kĩ xảo vật lí. Mặt khác, như ta đã biết một trong những tác dụng của việc giải BTVL là rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo. Bởi vậy, muốn nâng cao hiệu quả của việc chuẩn bị cho HS nắm vững kiến thức trong dạy học cần phải sử dụng BTVL, cần cho HS giải nhiều bài tập, nhiều dạng bài và được sắp xếp khoa học. Tùy theo trình độ của từng HS mà việc hình thành cùng một kĩ năng ở họ có thể nhanh chậm khác nhau. Vì vậy, việc sử dụng bài tập phải chú ý đến đặc điểm này, từ đó giao cho HS các bài tập bổ sung, đào sâu, mở rộng hay chi tiết hóa kiến thức cần nắm vững. 1.9. Phát triến năng lực giải quyết vấn đề trong hoạt động giải bài tập của học sinh. 1,9,1. Khái niệm vấn để, tình huống có vấn đề, Khái niệm vấn đề dùng đế chỉ một khó khăn, một nhiệm vụ nhận thức mà HS không thể giải quyết được chỉ bằng kinh nghiệm sẵn có, theo một khuôn mẫu có sẵn, nghĩa là không thể dùng tư duy tái hiện đơn thuần các kiến thức, kĩ năng, cách thức hành động đã có mà phải tìm tòi sáng tạo mới giải quyết được và khi giải quyết được thì HS thu được kiến thức, kĩ năng, cách thức hành động mới. Tình huống có vấn đề là tình huống trong đó xuất hiện vấn đề cần giải quyết mà HS tham gia thì gặp một khó khăn, họ ý thức được vấn đề, mong muốn giải quyết vấn đề đó và cảm thấy với khả năng của mình thì hi vọng có 14 thể giải quyết được, nên bắt tay vào giải quyết vấn đề đó. Nghĩa là tình huống này kích thích hoạt động nhận thức tích cực của HS đề xuất vấn đề và giải quyết vấn đề đã đề xuất. Có nhiều cách tạo tình huống có vấn đề như: từ kinh nghiệm sống, quan sát tự nhiên, thí nghiệm, giải BTVL... 1.9.2 Khái niệm về năng lực, Theo Ph.N.Gônôbôlin: "Trong khoa học tâm lí, người ta coi năng lực là nhũng thuộc tính tâm lí riêng lẻ của cá nhân, nhò’ những thuộc tính ấy mà con người hoàn thành tốt đẹp một hoạt động nào đó mà mặc dù bỏ ra ít sức lao động vẫn đạt kết quả cao" [3,tr.61]. Còn P.A.Ruđich đưa ra định nghĩa: "Năng lực - đó là tính chất tâm lí của con người chi phối trong quá trình tiếp thu kiến thức, kĩ năng và kĩ xảo cũng như hiệu quả thực hiện một hành động nhất định" [9,tr.382]. Khi xem xét bản chất của năng lực, cần chú ý tới ba dấu hiệu chủ yếu của nó: + Sự khác biệt các thuộc tính tâm lí cá nhân, làm cho người này khác người kia. + Sự khác biệt có liên quan đến hiệu quả của việc thực hiện một hoạt động nào đó. + Được hình thành và phát triến trong quá trình hoạt động của cá nhân. Các nhà tâm lí học thường chia năng lực thành ba mức độ phát triển: năng lực, tài năng, thiên tài. Trong đó, năng lực vừa là danh từ chung nhất, vừa chỉ mức độ nhất định biếu thị sự hoàn thành có kết quả một hoạt động nào đó và chúng tôi chỉ quan tâm đến mức độ này trong hoạt động giải BTVL của HS. Mức độ phát triển của năng lực phụ thuộc vào mức độ nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo. Muốn phát triển năng lực phải nắm vững và vận dụng một cách sáng tạo những kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo đã tích lũy được về một 15 lĩnh vực nhất định. Mặt khác, năng lực giúp cho việc nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo được dễ dàng và nhanh chóng hơn. 1.93. Quan hệ giữa giải BTVL với phát triển năng lực giải quyết vấn đề, Giải bài tập là một hình thức tự lực giải quyết một vấn đề nào đó nêu ra trong đề bài. Ở trình độ thấp là nhận biết những điều kiện có thể áp dụng một giải pháp đã biết vào một tình huống tương tự với các tình huống quen thuộc. Ở trình độ cao hơn, phải thể hiện một loạt nhũng phân tích và biến đổi có thể áp dụng được giải pháp cơ bản đã biết. Cuối cùng ở trình độ sáng tạo, phải tìm ra giải pháp mới mà trước đây chưa biết. Với đa số HS phổ thông hiện nay, cần cố gắng đạt đến trình độ thứ hai. Năng lực giải quyết vấn đề của HS được hình thành và phát triển trong giải BTVL. Sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề khi giải BTVL được biểu hiện như sau: + Xác định chính xác vấn đề cần giải quyết, những cái đã cho và những cái phải tìm. + Nhanh chóng phát hiện ra cái quen thuộc đã biết, cái mới phải tìm trong khi giải BTVL. + Phác thảo, dự kiến con đường chung có thể có từ đầu đến cuối trước khi tính toán, xây dựng lập luận cụ thể. + Hoàn thành công việc theo từng giải pháp đã dự kiến trong một thời gian ngắn, lựa chọn trong số đó giải pháp tối ưu nhất. + Nhanh chóng qua một số ít bài, tự rút ra sơ đồ định hướng giải các bài tập cùng loại. 1.10. Thực trạng dạy học giải BTVL chưo’ng "Động lực học chất điểm" theo hướng giải quyết vấn đề ở trường phổ thông. Thực trạng dạy học BTVL chương "Động lực học chất điểm" - Vật lí 10 theo hướng giải quyết vấn đề ở trường phổ thông được rút ra từ việc điều tra cơ bản. 16 * Mục đích điều tra: Tìm hiểu tình hình dạy học và sử dụng bài tập của GV trong dạy học chương "Động lực học chất điểm" - Vật lí 10. Tìm hiếu chất lượng nắm vững kiến thức và những khó khăn chủ yếu, những sai lầm phổ biến của HS trong học tập chương này. * Tiến hành điều tra: Đối tượng: + GV và HS ở trường THPT Lý Nhân Tông (Yên Phong - Bắc Ninh). + Thời gian từ tháng 10 đến tháng 12 của học kì I năm học 2014-2015. Cách thức: để đạt được mục đích đặt ra chúng tôi đã sử dụng các cách sau + Dự giờ các tiết học và các giờ bài tập. + Trao đổi, trò chuyện trực tiếp với các GV (dạy khối 10) và các em HS (thuộc các lớp khác nhau trong cùng một khối) về tình hình dạy và học BTVL chương "Động lực học chất điếm + Xem xét vở ghi lí thuyết và vở bài tập của HS. * Kết quả: Tình hình dạy học và sử dụng bài tập của GV: + Các GV đều áp đặt HS suy nghĩ và giải bài tập theo cách của mình chứ không hướng dẫn họ độc lập suy nghĩ tìm kiếm lời giải. + Trong tiết học nghiên CÚ01 tài liệu mới các GV đều sử dụng phương pháp diễn giải kết họp với hình vẽ và thí nghiệm minh họa. + Việc sử dụng bài tập để hình thành kiến thức mới cho HS gần như không được quan tâm mà BTVL chỉ được sử dụng ở khâu vận dụng, củng cố và trong các tiết học luyện tập giải bài tập rèn kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn. Các bài tập này chủ yếu là các bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập. Tình hình học tập của HS: 17 + Nhiều HS lười hoạt động, suy nghĩ trong giờ học, các em thường chỉ ngồi nghe giảng và trông chờ các thầy cô đọc để chép, không có hứng thú tìm tòi và rất ít khi đặt câu hỏi với GV về vấn đề đang và đã học. + Nhiều HS chưa nắm vững kiến thức đã học trên lớp, không làm bài tập về nhà mà chỉ chép bài chữa của GV hoặc bài giải của bạn trên bảng một cách máy móc, thụ động. + Nhiều HS không nhớ các công thức, khái niệm, định luật vật lí. Các em còn gặp nhiều khó khăn khi tiếp thu các hiện tượng, khái niệm, định luật vật lí mới. + Hầu như HS không có thói quen tổng họp, phân tích, suy luận, vận dụng, so sánh,... các kiến thức trong từng tiết học. Do đó, kiến thức các em thu được còn hời hợt, không chắc chắn và rất nhanh quên. Nhũng khó khăn chủ yếu của HS: + Chưa biết cách phân tích đầy đủ các lực tác dụng. + Đa số HS không hiểu rõ bản chất của các hiện tượng vật lí. + HS không biết phân loại và tự rút ra phương pháp giải cho từng loại bài tập. + Kĩ năng tính toán còn yếu. Nhũng sai lầm phổ biến của HS: + Lực là nguyên nhân gây ra chuyển động và nó duy trì chuyển động của vật. + Lực ma sát chỉ tác dụng lên vật chuyển động. + Phản lực và áp lực luôn bằng trọng lực. + Lực hướng tâm là một loại lực mới. K ÉT L U Ậ N C H Ư Ơ N G 1 Trong chương này, chúng tôi đã nghiên cứu những cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn cần thiết cho việc hoàn thành đề tài: - Cơ sở lí luận về BTVL, của việc soạn thảo hệ thống bài tập nhằm giúp HS nắm vũng kiến thức cơ bản, góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề. - Thực trạng dạy học BTVL chưong "Động lực học chất điểm" - Vật lí 10 của GV và HS trường THPT, đặc biệt là những khó khăn chủ yếu và những sai lầm phổ biến của HS trong các bài nghiên CÚ11 tài liệu mới mà chúng tôi quan tâm. Dựa vào những cơ sở lí luận, thực tiễn và việc xác định mục tiêu dạy học chương "Động lực học chất điểm ", chúng tôi sẽ xây dựng hệ thống bài tập cho việc dạy học chương này và đề ra cách hướng dẫn HS giải nó nhằm giúp HS nắm vững kiến thức cơ bản, góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề mà nội dung cụ thể sẽ được chúng tôi trình bày trong chương sau. 19 C H Ư Ơ N G 2. X Â Y D ự N G V À H Ư Ớ N G D Ẫ N H Ọ C SIN H L Ớ P 10 T H PT G IẢ I H Ệ T H Ố N G B À I T Ậ P C H Ư Ơ N G "Đ Ộ N G L ự c HỌC CHẤT ĐIẺM". 2.1. Mục tiêu dạy chươngo "Động học chất điểm". • • */ học • • o lực • • 2.7.7. Vị trí của chương "Động lực học chất điếm Là chương thứ II trong chương trình Vật lí 10 THPT - Ban cơ bản. Đây là một chương cơ bản nhất của phần Cơ học. 2.1.2. Nhiệm vụ• của chương học chất điểm • o "Động • o lực • • Nhiệm vụ chủ yếu của chương là cung cấp cho HS một hệ thống các khái niệm cơ bản của động lực học chất điểm, các định luật cơ bản của nó (các định luật Niu-tơn về chuyển động) và cả ứng dụng quan trọng nhất của chúng trong thực tiễn. Đồng thời, một trong nhũng nhiệm vụ đặc biệt của động lực học chất điểm là phát triển tiếp tục các biểu tượng của HS về chuyển động của chất điểm, về không gian và thời gian. Chương "Động lực học chất điểm " đề cập đến các nội dung được sắp xếp như sau: 1. Tổng hợp và phân tích lực. Điều kiện cân bằng của chất điểm. 2. Ba định luật Niu-tơn. 3. Ba lực cơ học: lực hấp dẫn, lực đàn hồi, lực ma sát. 4. Lực hướng tâm. 5. Chuyển động ném ngang. 2.1.3. Mục tiêu dạy học chương "Động lực học chất điểm ♦♦♦ Lực: - Phát biểu được định nghĩa của lực và nêu được lực là đại lượng véctơ. - Phát biểu được quy tắc tổng họp và phân tích lực tác dụng lên một chất điểm. 20 - Phát biểu được điều kiện cân bằng của chất điểm. ♦♦♦ Ba định luật Niu-tơn: a) Định luật INiu-tơn: - Phát biểu được nội dung và ý nghĩa của định luật I Niu-tơn. - Nêu được định nghĩa quán tính của vật và kể được một số vídụ về quán tính. - Vận dụng được định luật I Niu-tơn để giải thích một số hiện tượng vật lí. b) Định luật II Niu-tơn: - Phát biểu được nội dung và viết hệ thức của định luật II Niu-tơn. - Nêu được mối quan hệ giữa lực, khối lượng và gia tốc được thể hiện trong định luật này như thế nào. - Nêu được khối lượng là số đo mức quán tính. - Vận dụng được mối quan hệ giữa khối lượng và mức quán tínhcủa vật để giải thích một số hiện tượng thường gặp trong đời sống và kĩ thuật. - Vận dụng định luật II Niu-tơn để giải các bài tập đon giản. c) Định luật IIINiu-tơn: - Phát biểu được nội dung và viết được hệ thức của định luật III Niu- - Nêu được các đặc điểm của lực và phản lực và biểu diễn chúng. - Vận dụng được các định luật I, II, III Niu-tơn để giải các bài toán tơn. đối với vật chuyến động trên mặt phang nằm ngang, nằm nghiêng. ♦♦♦ Lực hấp dẫn: - Phát biểu được định luật vạn vật hấp dẫn và viết được hệ thức của định luật này. - Vận dụng được công thức của lực hấp dẫn để giải các bài tập đơn giản. ♦♦* Lực đàn hồi: 21 - Nêu được ví dụ về lực đàn hồi và nhũng đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo (điểm đặt, hướng). - Phát biểu được định luật Húc và viết hệ thức của định luật này đối với độ biến dạng của lò xo. - Vận dụng được định luật Húc để giải bài tập. ♦♦* Lực ma sát: - Nêu được đặc điểm của ma sát trượt, ma sát nghỉ và ma sát lăn và viết được công thức tính của chúng. - Vận dụng các công thức về lực ma sát để giải bài tập. - Vận dụng kiến thức để giải thích một số hiện tượng có liên quan đến ma sát. ♦♦* Lực hưởng tâm: - Nêu được lực hướng tâm trong chuyển động tròn đều là tổng hợp các lực tác dụng lên vật và viết được hệ thức của lực hướng tâm. - Xác định được hướng tâm và giải được bài toán vềchuyển động tròn đều khi vật chịu tác dụng của một hoặc hai lực. - Giải thích được các hiện tượng và ứng dụng liên quan đến lực quán tính li tâm. ♦♦* Chuyển động ném ngang - Biết cách dùng phương pháp tọa độ để thiết lập phương trình quỹ đạo chuyển động của vật bị ném ngang. - Vân dụng công thức để các giải bài tập về chuyển động của vật bị ném. 2.1.4. Sơ đồ cấu trúc chương "Động lực học chất điểm Hình 2.1 (Trang bên) 22 Hình 2.1. Sơ đồ cấu trúc chương "'Động lực học chất điểm". 23 2.2. Phân loại và phương pháp giải từng loại bài tập chương “Động lực học chất điểm”. Căn cứ vào cơ sở lí luận và thực tiễn, cấu trúc, mục tiêu, thời lượng dạy học và nội dung kiến thức chương “Động lực học chất điểm ”, chúng tôi phân bài tập chương này thành 4 loại cơ bản và đề ra phương pháp giải tùng loại như sau. 2.2.1. Loại 1: Xác định các lực cơ học và các đại lượng có liên quan • • • • • • ỡ 1 Phương pháp giải: Bước 1: Chọn hệ quy chiếu sao cho việc giải bài tập là đơn giản nhất. Bước 2: Xác định các lực tác dụng lên tùng vật trong hệ và biểu diễn chúng trên cùng một hình vẽ. Bước 3: Viết phương trình định luật II Niu-tơn cho từng vật trong hệ. Bước 4: Chiếu các phương trình đã viết lên các phương chuyển động. Bước 5: Giải các phương trình vô hướng vừa tìm được. 2.2.2. Loại 2: Khảo sát chuyến động thắng Phương pháp giải: Bước 1: Chọn hệ quy chiếu sao cho việc giải bài tập là đơn giản nhất. Bước 2: Xác định các lực tác dụng lên từng vật trong hệ và biểu diễn chúng trên cùng một hình vẽ. Bước 3: Viết phương trình định luật II Niu-tơn cho từng vật trong hệ. Bước 4: Chiếu các phương trình đã viết lên các trục tọa độ đã chọn. Bước 5: Xét sự tương quan giữa số phương trình đã viết với số ẩn, nếu thiếu thì viết thêm cho đủ, dựa vào các biểu thức định nghĩa của các lực cơ học, định luật III Niu-tơn, các công thức động học đối với chuyến động thắng sao cho số phương trình bằng số ẩn. Bước 6: Giải hệ phương trình đã có được để tìm ẩn. 2.2.5. Loại 3: Khảo sát chuyển động tròn đều Phương pháp giải: 24 Bước 1: Xác định các lực tác dụng lên vật và biểu diễn chúng trên cùng một hình vẽ. Bước 2: Viết phương trình định luật II Niu-tơn cho chuyển động của vật dưới dạng: Fhl = m aht Bước 3: Chiếu phương trình trên lên phương hướng tâm. Bước 4: Xem số phương trình độc lập đã viết được bằng số ẩn chưa. Neu chưa đủ cần dựa vào dữ kiện đề bài, biểu thức định nghĩa của các lực cơ học, các công thức của chuyển động tròn đều... để viết cho đủ. Bước 5: Giải hệ phương trình và các công thức viết được để tìm ẩn số. 2.2.4. Loại 4: Khảo sát chuyển động của vật bị ném. Phương pháp giải: Bước 1: Chọn hệ tọa độ sao cho việc giải bài tập là đơn giản nhất (thường chọn hệ tọa độ Đe-các). Bước 2: Chỉ ra vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực nên theo định luật II Niu-tơn ta có: a = g . Khi vật chuyển động thì hình chiếu của vật trên hai trục tọa độ cũng chuyển động theo, suy ra tính chất của hai chuyến động thành phần của vật. Bước 3: Viết phương trình chuyển động của hai chuyển động thành phần trên trục Ox, Oy. Bước 4: Dựa vào điều kiện đề bài để tìm ẩn số. 2.3. Hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10. Bài 1. Một chiếc xe khối lượng m = lOOkg đang chạy với vận tốc 30,6km/h thì hãm phanh. Biết lực hãm là 250N. Tìm quãng đường xe còn chạy thêm được trước khi dừng hẳn. Bài 2. Khi tiến hành đo quãng đường một vật chuyển động thẳng đi được trong những khoảng thời gian 2s liên tiếp, người ta thấy quãng đường sau dài hơn quãng đường trước 120cm. Cho biết khối lượng của vật m = 200g. Tìm lực tác dụng lên vật. 25 Bài 3. Một vật có trọng lượng 30N treo vào chính giữa một sợi dây. Khi vật nằm cân bằng thì hai nhánh của sợi dây tạo với nhau một góc 60°. Xác định lực căng ở hai nhánh của dây. Bài 4. Tìm gia tốc rơi tự do ở nơi có độ cao bằng một phần tư bán khinh Trái Đất so với mặt đất. Cho biết gia tốc rơi tụ’ do ở bề mặt Trái Đất là go = 9,8m/s2. Bài 5. Một lò xo có các vòng giống hệt nhau, có chiều dài tự’nhiên là lo = 24cm, độ cúng là k = lOON/m. Người ta cắt lò xo này thành hai lò xo có chiều dài tự nhiên /] = 8cm, /2= 16cm. Tính độ cứng k], k2 của mỗi lò xo tạo thành. Bài 6. Cần tác dụng lên vật m trên u mặt phang nghiêng góc a một lực F nằm ngang nhỏ nhất và lớn nhất là bao nhiêu để vật nằm yên? Cho hệ số ma sát giữa vật và mặt phang nghiêng là k. ÍT h 2 2 Bài 7. Một xe tải kéo một xe con, chuyển động thẳng nhanh dần đều không vận tốc đầu, trong 20s đi được 200m. Bỏ qua ma sát. Khối lượng của xe tải và xe con lần lượt là 5 tấn và 1 tấn. Độ cứng của dây cáp nối 2 xe là 2.106N/m. Tính độ dãn của dây cáp và lực kéo xe tải chuyển động. Bài 8. Một cái hòm khối lượng m = 30kg đặt trên sàn nhà. Người ta kéo hòm ư bằng một lực F hướng chếch lên trên và / / / / / / / / / hợp với phương nằm ngang một góc a = 30° như hình vẽ 2.3. Hòm chuyển động đều trên sàn nhà. Cho biết hệ số ma sát trượt giữa hòm và sàn nhà là Ht = 0,2. u Tính độ lớn của lực F . 26 Hình 2.3 Bài 9. Một vật đang chuyển động với vận vận tốc 5m/s thì đi lên một cái máng nghiêng dài 3m, có góc nghiêng a = 20°. Cho biết hệ số ma sát giữa vật và máng nghiêng là 0,1. Lấy g = 9,8m/s2. a) Tính gia tốc của vật khi trượt trên máng nghiêng. b) Vật có đi lên hết chiều dài của máng nghiêng không? Bài 10. Cho cơ hệ như hình vẽ 2.4, “7 7 7 7 7 7 khối lượng của hai vật là niị = 200g, m2 = 7a +F2ú ĩ\a Từ điều kiện Fms < k N suy ra: (tan a + k) T7!...= - ---------------- - m g 1 —k tan a Bài 7. Kiểu hưởng dẫn: Algorit Chọn chiều dương chuyển động. Xác định các lực tác dụng vào hai xe. Viết phương trình định luật II Niu-tơn cho từng xe. Chiếu phương trình đã viết lên chiều dương đã chọn. ư Tính độ lớn của lực F S ơ lược giải: Chọn chiều dương là chiều chuyển động của hai xe. 34 N Quãng đường chuyển động của các xe là: 1 2_ „ ^5 . 2 s = — a t => a = —— = 1m / .V 2 í Xét chuyển động của xe con: UUI u u 1 ULI Lực tác dụng lên xe: lực đàn hồi của dây cáp F2{P2 + N 2 = 0) Theo định luật II Niu-tơn: F2+ P2 + N 2 =m 2a (1) Chiếu (1) lên hướng chuyển động: F2 = m2a = 100(W Độ dãn của dây cáp: x —- ị —— 6 = 0,5.icr3m = 0,5mm Xét chuyển động của xe tải: u IT1| Lực tác dụng lên xe: lực kéo F và lực đàn hồi của dây cáp u u UL ULt i i 1 F Ẩ P ,+ N .= 0 ). Theo định luật II Niu-tơn: F + F1+ fỊ + A f1= m 10 (2) Chiếu (2) lên chiều dương đã chọn: F —Fj = m xa Mà theo định luật III Niu-tơn, ta có: p \ —F2 = 100(W Suy ra: F = F] + ĩĩiịữ = 600CW Bài 8. ♦♦♦ Kỉếu hướng dẫn: Algorit Chọn hệ trục tọa độ. Xác định các lực tác dụng lên vật. Viết phương trình định luật II Niu-tơn cho chuyển động của vật. Chiếu phương trình viết được lên các trục tọa độ. - Tính F 35 ♦> S ơ lược giải: Chọn hệ tọa độ xOy như hình vẽ. u. Lft u u UULt Hòm chịu tác dụng của các lực gồm: F ,P ,N , Fmst Do hòm chuyển động đều nên theo định luật II Niu-tơn, ta có: u. u u u UULt 1 7—7—7—7—z “ 7— 7— p* 7— 7— 7-- 7" X cos a + jut sin a Bài 9. ♦> Kiếu hưởng dẫn: Algorit Chọn hệ trục tọa độ. Xác định các lực tác dụng lên vật và biểu diễn chúng trên cùng một hình vẽ. Viết phương trình định luật II Niu-tơn cho vật. Chiếu phương trình trên lên các trục tọa độ. Tính gia tốc của vật. Tính quãng đường tối đa mà vật đi được. ♦> S ơ lược giải: Chọn hệ trục tọa độ xOy như hình vẽ. Các lực tác dụng vào vật gồm: P ,N , Fms ư IU UUUI 1 Theo định luật II Niu-tơn: p + N + Fms = m a Chiếu lên các trục tọa độ: Ox: Fnis+ P sin a = ma (1) 36 Oy: N = P c o s a (2) Mặt khác, Fms = ju N (3) Từ(l),(2),(3) suy ra: a = -g (sin ỡ ' + //cosỡO = -4 ,3 m / s 2 Quãng đường lớn nhất vật đi lên được trên máng nghiêng: s = - ^ - = -----— = 2 ,9 m 2a 2 ( - 4 , 3) Vậy quãng đường lớn nhất vật đi được nhỏ hơn chiều dài của máng nghiêng nên vật không thể đi hết chiều dài của máng nghiêng. Bài 10. ❖ Kiểu hướng dẫtt: ơrixtic ❖ Câu hỏi định hướng tư duy HS: Gia tốc chuyển động của các vật có mối liên hệ với nhau như thế nào? Vì sao? Nhận xét gì về độ lớn giữa T] và T2 ? Tính a, T, s bằng cách nào? ❖ Sơ lược giải: Chọn chiều dương là chuyển động. N Viết phương trình định luật II Niu-tơn cho chuyển động của vật: V ậ tm ,: Pì +Tì + N + Fms= m lal (1) uu LIU uư uu Vật m2 : P2 +T2 —m 2a2 — ỳ T / / 7 / / / / / / / /\ ými 4 M —^ T2 (2) Chiếu (1), (2) lên chiều chuyển động, ta được: 37 /////////////////// a P2 —T = m2a2 m] + ra Do dây không dãn, khối lượng không đáng kể nên : _ _ ___V rr~ì rfH rrn ã I = 3.2 —tl Vtl 1| = T2 = T Suy ra : T = P2 - m 2a = m2( g - a ) = l,41iV Khi vật 2 chạm đất, vật 1 có vận tốc: V = * j2 a h = 2 ,26m / 5 Gia tốc vật 1 sau khi vật 2 chạm đất là: ữ - — ----- -- -l,9 6 m / 5 ra , , _ - v 2 _ -2, 262 Vât 1 còn chuyên đông thêm môt đoan là: s - —— - — : — 2a 2(-l,96) Bài 11. ♦♦♦ Kiếu hướng dẫn: Algorit Chọn chiều chuyển động. Xác định các lực tác dụng vào vật và biểu diển chúng trên cùng một hình vẽ. Viết phương trình định luật II Niu-tơn cho các vật và chiếu lên chiều dương đã chọn. Tính a h a2, T|, T2 ? ❖ Sơ lược giải: Giả sử vật 2 đi xuống, vật 1 đi lên. Chọn chiều dương là chiều chuyển động của các vật. Lt u Lực tác dụng lên ni! : Pị, Tị LIU uu Lực tác dụng lên m2 : P2>T2 ir ir Lti Lực tác dụng lên ròng rọc động : TVTVT2 Theo định luật II Niu-tơn : ư u . L I /Ị +T] =772,^ 38 (1) LU I uu uu P2 +T2 = m 2a2 (2) ir uu r 2 7 ;+ r2' = 0 (3) (vì ròng rọc nhẹ) Chiếu (1), (2) lên chiều chuyển động, ta +4 được: -P ị+ T ị = m la l (4) f 2 m, P2 - T 2 = m 2a2 (5) T2 Từ (3), ta suy ra: 27] = T2 (6) P1 m2 Mặt khác, từ hướng của các trục tọa độ và đặc điểm Sị = 2 s 2 , ta suy ra: ax = 2 № + (7) Thay (6), (7) vào (4), (5) ta được : -ra, g +7Ị = ra, 25m / 5" Vậy chuyển động của các vật ngược với chiều dương đã chọn, tức IĨ1| xuống còn m2 đi lên. Lực căng của dây : (4) => Tị = rriị (dị + g ) = 2 2 ,5 N (6) => Г2 = 27j = 45 TV Bài 12. ♦♦♦ Kiếu hướng dẫn: ơrixtic ❖ Câu hỏi định hướng tư duy HS: - Chọn hệ trục tọa độ như thế nào để việc giải bài tập là đơn giản nhất? 39 đi - Dùng kiến thức nào để giải bài tập này? ❖ S ơ lược giải: a) Trước khi m3 chạm đất có thể coi hệ (m2+m3) là một vật duy nhất có khối lượng m’ = (m2+m3) = 0,8kg. II ư 111 ư Pị + N + Tị = rriị dị un un un p +T2 = m a2 —ỳ T m Chiếu lên chiều dương ta được: T -rriịg sin a = m xa x —ỳ P’ m g —T - m a x [(ra2 + m3) - ra, sin a~ị g m Ằ+ + ra3 = \m ỉ s 1 Suy ra: T = (m2 + ra3) ( g - a ]) = 7 ,2N T3 = m 3(g - dị) = l,8 N t - 1— - 2s a, b) Khi m3 chạm đất, hệ chỉ còn ni! và m2. ịm 2 —ra, sin a \ g Tương tự, có: ra, + m2 =0 Vậy hệ chuyển động đều với vận tốc V = 2m/s 5 Suy ra: T ' = m 2g = 6 N c) Khi m2 chạm đất, hệ chỉ còn mi trnợt lên mặt phang nghiêng không ma sát với: Gia tốc a\ = - g sin a = -5/?z / .y2 40 Vận tốc đầu Vo = 2m/s i = - ^ ° = 0 ,8 s ữ. Thời gian Bài 13. ♦> Kiếu hướng dẫn: ơrixtic ❖ Câu hỏi định hưởng tư duy HS: - Chuyển động của xe trong trường họp a) thuộc dạng chuyển động nào ? - Chuyển động của xe trong trường hớp b), c) là loại chuyển động nào ? - Tính áp lực của xe đè lên cầu bằng cách nào ? ♦♦♦ S ơ lược giải: a) Cầu nằm ngang: - Chọn chiều dương hướng lên như hình vẽ - Các lực tác dụng vào xe : Q ,p - Áp u u. dụng IX định luật u II Niu-tơn: 1 o Q + p = ma Chiếu lên chiều dương đã chọn : Q — P = 0 ^ > Q = p + m g = 49000/V Theo định luật III Niu-tơn : N = Q = 4900(W b) Cầu vồng lên với bán kính cong R = 50m - Chọn chiều dương hướng tâm và ta chỉ xét trên trục hướng tâm. - Khi xe ở đỉnh cầu, theo định luật II Niu-tơn ta có: 41 / p —Q = m^— R V => Q = m = 39000Af ~k Lực nén của xế lên câú : N = Q = 39000 N Tương tự phần b), ta có: y V V ^ Q — Q —p = m — => Q = m = 59000N R V R^+8 J Áp lực mà ô tô đè lên cầu : o t N = Q = 59000N Bài 14. ♦♦♦ Kiếu hướng dẫn: ơrixtic ♦> Câu hỏi định hướng tư duy HS: - Điều kiện để gờ bánh không nén lên thành ray là gì ? - Tính vận tốc bằng cách nào ? ♦> S ơ lược giải: Gờ bánh không nén lên thành ray khi có: Fht = N sin a = mg sin or.cos a Với tan a « sin a => cos a «1 . V Do đó : g sin a = — R V = ^ g R sin a = 20 m Với sin a /s = 12km / h 14 Bài 15. Kiếu hướng dẫn: Định hướng khái quát chương trình hóa 42 Câu hỏi định hướng tư duy HS: Chọn hệ quy chiếu như thế nào để việc giải bài tập là đơn giản nhất ? Mô tả hiện tượng vật lí xảy ra trong bài. Vận dụng kiến thức nào để tính lực căng T ? S ơ lược giải: Chọn hệ trục tọa độ xOy như hình vẽ 1 2 x = v0t - y = j - g t X 2 'ị Thời gian chuyển động : , Ị 2 ( H- l ) V =JĨS * l T 1 H o' /1 / ^ p Suy ra: v0 = — = 4>Ỉ5m/s X \\ \ y Sắp đút: T + p = ma í => r = m Võ g i = 9N Bài 16. Kiểu hướng dẫn: Định hướng khái quát chương trình hóa Câu hỏi định hưởng tư duy HS: Chuyển động của vật thuộc loại chuyển động nào ? Lực đàn hồi của lò xo được tính như thế nào ? Dùng kiến thức nào để tính số vòng quay của vật ? Sơ lược giải: Vật chuyển động tròn đều trên đường tròn bán kính: R = l sin a F = —— = = 2 jĨN cos a cos a A/ = — « 0,056m = 5,6 cm k 43 Vậy chiều dài của lò xo là: / = /0 + À/ = 41,6 cm Fht = p = mco2R 0,93 vòng/giây «55,8 vòng/phút p Bài 17. ♦> Ẫí'ếw hướng dẫn: Algorit - Chọn hệ trục tọa độ sao cho việc giải bài tập là đơn giản nhất. - Xác định các lực tác dụng lên xe trong hai trường hợp mặt đường nằm nghiêng và mặt đường nằm ngang, biểu diễn chúng trên cùng một hình vẽ. - Viết phương trình định luật II Niu-tơn cho chuyển động của xe trong hai trường họp, chiếu lên phương hướng tâm. - T ìm v i,v 2 ? ❖ Sơ lược giải: Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ. Với vận tốc tối đa ta có thể coi Fm ~ kN - Trên đường ngang: Lực ma sát đóng — N (tâm) vai trò là lực hướng tâm. V,2 Fms = k N = km g = ra — p ư 1*1 UUUI uu uu Trên đường nghiêng góc a : p + N + Fms —m aht Chiếu lên các trục tọa độ : 44 y v; N + kN cos a = m -L 1 R N cos a - kN sin a —mg N [sin« + kcosa] = m^Ị1 J R X gR( sin a + k cos à) cos a - k sin a Vậy: V. V, sin a + k cos a Ấ:(cosỡí-Ấ:sinớr) p Bài 18. ♦> Kiếu hướng dẫn: Định hướng khái quát chương trình hóa ♦♦♦ Câu hỏi định hướng tư duy H S: - Mô tả hiện tượng vật lí xảy ra trong bài. - Chuyển động của vật thuộc loại chuyển động nào ? Viết phương trình chuyển động cho vật. - Tính Vo, Hmax, V bằng cách nào ? ♦> S ơ lược giải: Chọn chiều dương hướng lên như hình vẽ. Phương trình chuyển động của v ậ t: 45 (v=0) / 1 \ UI (Vì a = g => a = -g ) r - __ c) Vận tôc của vật ở độ cao y~ max ĨTiuX 2 là : + Áp dụng công thức độc lập thời gian : v2 - v l = - 2 g y => V = ±^vl~2gy —> o (t=0) a =g Bài 19. ♦♦♦ K iế u h ư ớ n g d ẫ n : ơrixtic ❖ CỔM hỏi định hướng tư duy HS: - Mô tả hiện tượng vật lí xảy ra trong bài. - Khi hai vật gặp nhau thì phương trình tọa độ của chúng có mối liên hệ với nhau như thế nào ? - Tính t, X |, x2 ? ♦> Sơ lược giải: Phương trình chuyển động của các v ậ t: X, = - ^ - g ( r + 0 ,2 )2 + v 0(r + 0,2) 1 2 x2 = - ị g t + v Hai vật gặp nhau k h i: Xị = x 2 =>t = ì, 9s x } = x2 = 19,95 m Bài 20. ❖ Kiểu hướng dẫn: Algorit 46 Chọn hệ quy chiếu sao cho việc giải bài tập là đơn giản nhất. Xác định tính chất của từng chuyển động thành phần và viết phương trình chuyên động. , Y fx Y f + Áp dụng định luật II Niu-tơn : ax = — — \a = — — để tìm ãr, av. uu + Chiếu các vectơ vận tốc đầu v0 lên các trục tọa độ để tìm v0x, Voy. - Xác định chuyển động của vật từ các chuyển động thành phần. ♦> Sơ lược giải: Chọn mặt phẳng tọa độ xOy là mặt phẳng thẳng đứng chứa v0 như hình vẽ. Gốc o là hình chiếu của điểm ném trên mặt đất; gốc thời gian là lúc bắt đầu ném vật: Xo = 0 ; yo = 0 ; V()x = v0cosa ; v0y = v0sina ; ax = 0; ay = -g. a) Phương trình chuyển động của v ậ t: %/3 X = v0 cosor = 3 0 — -.t = \5\Ị?).t (1) y = h + v0 sin a.t - —gt => y = 20+15 í - 5 í 2(2) - Phương trình quỹ đạo Từ (1), suy ra: t, = ^k —x 45 Thay t vào (2): y — X 135 2+ X 3 + 20 => Vậy quỹ đạo chuyến động của vật là một parabol. b) Khi vật chạm đ ấ t: y = 0 47 Hay —5t2 +15t + 20 —0 —t 2 + 3t + 4 —0 Suy ra \ t = -ls (loại) hoặc t = 4s c) Tầm bay xa của v ậ t: Thay t = 4s vào (1) : L = Xmax = 60^3 w 104m Khi vật tới điểm cao nhất: Vy = 0 Hay VJ = v0 s in a —g t ' = 15 - lO r' => t ' = 1,55 Thay vào (2): H = ymax = 31,25m Bài 21. ♦♦♦ Kiếu hướng dẫn: Algorit - Chọn hệ quy chiếu sao cho việc giải bài tập là đon giảnnhất. - Xác định tính chất của chuyển động và viết phương trình chuyển động của vật. - Dựa vào dữ kiện bài toán tìm /. ❖ Sơ lược giải: Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ. Gốc thời gian là lúc bắt đầu cắt bom. Theo bài, bom là vật ném ngang từ độ cao h. a) Trường hợp 1: máy bay và tàu chuyển động cùng chiều Phương trình chuyển động : X, = Vịt Máy bay: 1 | = _ i gf 2 +/ỉ (1) ( 2) Khi bom trúng tàu : Xị = x2 ; yi = Y2 48 ——gt 2 +h = 0 => / => < 2 y 2h 8 1 (!) / = ( v j — v 7 ) í Suy ra : ^ “ ( V1 v2) g \ \ \ h \ \ \ b) Trường hợp 2: máy bay và ( 2) tàu chuyển động ngược chiều m 0 Hoàn toàn tương tự ta tìm được : \ v2 \ ---------------\ X I / = (v, + v2 ) Bài 22. ❖ Kiểu hưởng dẫn: Định hướng khái quát chương trình hóa ❖ Câu hỏi định hướng tư duy HS: - Chọn hệ quy chiếu như thế nào để việc giải bài tập là đơn giản nhất? - Neu bỏ qua sức cản của không khí thì viên pháo chịu tác dụng của những lực nào ? - Xác định tính chất từng chuyển động thành phần trên các trục tọa độ và viết phương trình chuyển động của nó, để tìm phương trình quỹ đạo và thời gian bay của viên pháo ? ❖ Tính tầm bay xa, vận tốc chạm đất của viên pháo ? Sơ lược giải: Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ. Gốc thời gian là lúc viên pháo được ném đi. Phương trình chuyển động hình chiếu của vật trên các trục : X = (v0 c o s a ) í = lOí 49 Khi viên pháo chạm đất thì y = 0. Tức là : 5 0 + \0 s Ỉ3 t-5 t2 = 0 —s t 5,3s hoỉic t — 1,951 (loai) Tầm xa của viên pháo là : L = Xmax = 53m X với phương ngang, có : tan a ' = — = —^ =>a' = -75° vy 10 Độ lớn của vectơ vận tốc của viên pháo là : 2.5. V= ựvA 2+ v J= 3 7 m /s Sử dụng hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” trong dạy học Vật lí lóp 10 THPT. 2.5.7. Tiết 16. Tống hợp và phân tích lực. Điều kiện cân bằng của chất điểm. Sau khi phát biểu được quy tắc về tổng hợp và phân tích lực, điều kiện cân bằng của chất điểm, GV yêu cầu HS giải bài tập 3. 2.5.2. Tiết 17 + 18. Ba định luật Niu-tơn. Sau khi phát biểu được nội dung của định luật I, II, III Niu-tơn và viết được hệ thức của định luật II, III Niu-tơn, GV yêu cầu HS vận dụng làm bài tập 1,2. 2.5.3. Tiết 19. Lực hấp dẫn. Định luật vạn vật hấp dẫn. Sau khi phát biểu được định luật vạn vật hấp dẫn, GV yêu cầu HS vận dụng làm bài tập 4. 2.5.4. Tiết 20. Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc. 50 Sau khi biết được đặc điểm của lực đàn hồi và viết được biểu thức của định luật Húc, GV hướng dẫn HS giải bài tập 5. 2.5.5. Tiết 21, Bài tập. Sau khi kiểm tra sự chuẩn bị về lý thuyết, GV hướng dẫn HS giải bài tập 7. 2.5.6. Tiết 22. Lực ma sát. Sau khi nêu được nhũng đặc điểm của lực ma sát và viết được công thức tính lực ma sát, GV hướng dẫn HS giải bài tập 6, 8; ra bài tập về nhà 9, 10. 2.5.7. Tiết 23. Lực hướng tâm. Sau khi phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của lực hướng tâm, GV hướng dẫn HS giải bài tập 13; ra bài tập về nhà 14, 15. 2.5.8. Tiết 24. Bài tập. Sau khi kiếm tra sự chuẩn bị về lý thuyết, GV hướng dẫn HS giải bài tập 11, 15; ra bài tập về nhà 12, 16, 17. 2.5.9. Tiết 25. Bài toán về chuyển động ném ngang. Sau khi hình thành khái niệm chuyển động ném ngang và biết được đặc điểm của chuyển động ném ngang, GV hướng dẫn HS giải bài tập 18; ra bài tập về nhà 19, 20, 21, 22. 51 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 Trên đây, chúng tôi đã nghiên círu về các vấn đề: - Nghiên cứu vị trí, nhiệm vụ, mục tiêu dạy học và nội dung kiến thức chương “Động lực học chất điểm Từ đó, lập sơ đồ cấu trúc logic chương “Động lực học chất điểm ” Vật lí 10 THPT ban cơ bản. - Phân loại và xây dựng hệ thống bài tập gồm 22 bài tập. Trong đó: 8 bài loại 1, 4 bài loại 2, 5 bài loại 3, 5 bài loại 4. - Đồng thời, chúng tôi đề ra cách hướng dẫn HS giải hệ thống bài tập đó và đề xuất sử dụng chúng trong dạy học chương “Động lực học chất điểm ” nhằm giúp các em nắm vũng kiến thức cơ bản, góp phần nâng cao năng lực giải quyết vấn đề. 52 CHƯƠNG III. D ự KIẾN TH ựC NGHIỆM s ư PHẠM Do hạn chế về thơi gian, chúng tôi chỉ đề xuất cách thức tiến hành thực nghiệm sư phạm như sau: 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của TNSP. Hướng dẫn HS lóp 10 THPT giải hệ thống bài tập đã soạn thảo, từ đó đánh giá tính khả thi, hiệu quả của hệ thống bài tập chương "Động lực học chất điểm ” và hướng dẫn HS giải bài tập nhằm nắm vũng kiến thức cơ bản, nâng cao năng lực giải quyết vấn đề cho HS. Đe đạt được mục đích trên, TNSP có nhiệm vụ cơ bản sau đây cần giải quyết: - Tiến hành hướng dẫn HS giải hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm ” - Vật lí 10 THPT đã soạn thảo. - Kiểm tra đánh giá hiệu quả của hệ thống bài tập này trong dạy học hướng dẫn HS suy nghĩ trong quá trình tìm kiếm lời giải cho mỗi loại bài tập nhằm nắm vững kiến thức cơ bản, nâng cao năng lực giải quyết vấn đề cho HS. - Xử lí, phân tích kết quả TNSP, từ đó rút ra kết luận về: + Mức độ nắm vững kiến thức, kĩ năng cơ bản giải bài tập, năng lực giải quyết vấn đề của HS. + Khả năng sử dụng hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm ” của GV trong việc hướng dẫn giải và trong việc khắc phục những khó khăn, sai lầm của HS trong học tập chương này. + Sự phù hợp về số lượng và nội dung bài tập trong hệ thống với yêu cầu nâng cao năng lực giải quyết vấn đề cho HS. 3.2. Đối tượng và CO’ sở thực nghiệm. HS lớp 10 THPT. 53 3.3. Tiến hành thực nghiệm. 3.3.1. Chuẩn bị TNSP. 3.3.1.1. Chọn GV thực nghiệm. Các GV dạy thực nghiệm là những GV có trình độ chuyên môn nghiệp vụ vững vàng, có trách nhiệm cao và dạy ít nhất hai lóp 10 ban cơ bản. Trước khi nghiên cún chương “Động ỉực học chất điểm ”, cần phải trao đổi với GV tham gia dạy thực nghiệm về nhiệm vụ, mục đích và nội dung thực nghiệm. Các vấn đề trao đổi, thảo luận về: các dạng bài tập, số lượng bài tập, chất lượng bài tập, lường trước những khó khăn vướng mắc mà HS sẽ gặp phải... Đe ra các phương án hướng dẫn HS khắc phục nó. 3.3.1.2. Chọn lớp thực nghiêm. Chúng tôi tiến hành TNSP với đối tượng HS lóp 10 THPT với hai lớp thực nghiệm và hai lóp đối chúng. Để đảm bảo tính khách quan, chúng tôi đã lựa chọn lớp thực nghiệm và lớp đối chúng có số lượng, trình độ, năng lực học tập các môn khoa học tự nhiên trong đó có môn Vật lí là gần như tương đương nhau. Mặt khác lóp thực nghiệm và lớp đối chứng cùng một GV dạy. 3.3.1.3. Phương pháp TNSP. - Ở lóp thực nghiệm: GV cộng tác dạy theo phương án dạy học đã soạn thảo trong các giáo án mà người thực hiện đề tài đưa ra và đảm bảo đầy đủ các phương tiện dạy học cần thiết. - Ớ lớp đối chứng: GV cộng tác dạy theo cách mà họ vẫn thường sử dụng (thuyết trình kết hợp một phần với đàm thoại,...). - Dự giờ, quan sát hoạt động dạy và học của GV và HS trên lớp, trao đổi với GV cộng tác, phân tích và xử lí số liệu thu được trong quá trình TNSP một cách khách quan, khoa học. 54 - Tổ chức cho lóp thực nghiệm và lóp đối chứng cùng làm một bài kiểm tra với cùng một nội dung do người thực hiện đề tài chuẩn bị trong cùng một thời gian làm bài để đánh giá kết quả học tập. - Trao đổi với HS sau mỗi tiết học nhằm rút ra những kết luận về đề tài nghiên cứu. 3.3.1.4. Thời gian TNSP. Trong tháng 10 và 11 của học kì I. 3.3.2. Tiến hành TNSP. - Việc giảng dạy các bài thực nghiệm được bố trí theo đúng thời khóa biểu và đúng phân phối chương trình để đảm bảo tính khách quan. - Chọn lớp thực nghiệm và đối chứng có đặc điểm và chất lượng học tập tương đương nhau. - GV cộng tác cùng dạy cả hai lớp thực nghiệm và đối chứng. Lóp thực nghiệm GV sử dụng hệ thống bài tập và hướng dẫn HS giải bài tập theo cách chúng tôi đề xuất, còn đối với lóp đối chúng GV dạy theo cách mà họ thường sử dụng. - Kiểm tra hai lớp thực nghiệm và đối chứng cùng nội dung và thời gian. - Người thực hiện đề tài dự giờ cả hai lớp thực nghiệm và đối chứng. Sau mỗi giờ dạy và sau khi kết thúc đợt thực nghiệm sư phạm, tổ chức trao đổi và rút kinh nghiệm cùng với các GV cộng tác. 3.4. Phân tích và xử lí kết quả TNSP. 3.4.1. Phân tích định tính. Dựa vào các tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của HS trong giải BTVL và mức độ nắm vững kiến thức của HS dẫn tới nhận xét về mức độ nắm vững kiến thức và năng lực giải quyết vấn đề của HS lớp thực nghiệm và lóp đối chứng như sau: + Hăng hái tham gia xây dựng bài và tham gia có hiệu quả từng hoạt động học tập của HS có tổ chức của GV. 55 + Nhanh chóng phát hiện ra vấn đề cần giải quyết, phán đoán được phương pháp giải bài tập. + HS biết phác thảo, dự kiến con đường chung có thể có từ đầu đến cuối trước khi tính toán, xây dựng lập luận cụ thể để đưa ra được những giả thuyết và diễn đạt nó, kiểm tra hệ quả của giả thuyết và rút ra kết luận. + Hoàn thành công việc theo tùng giải pháp đã dự kiến trong một thời gian ngắn, lựa chọn trong số đó giải pháp tối un nhất. + Nhanh chóng qua một số ít bài, tự rút ra sơ đồ định hướng giải các bài tập cùng loại. 3.4.2. Phân tích định lượng. Việc phân tích định lượng kết quả TNSP làm rõ hơn nhứng nhận định rút ra từ phần phân tích định tính ở trên, dựa vào kết quả của hai bài kiểm tra 15 phút và 45 phút. Nội dung của các bài kiểm tra là nhũng bài tập vận dụng hoặc vận dụng sáng tạo các kiến thức, kĩ năng mà HS đã chiếm lĩnh được trong các giờ học trên lớp. Qua phân tích trên sẽ khẳng định được tính khả thi của đề tài và hiệu quả của hệ thống bài tập đã soạn thảo đối với việc nâng cao năng lực giải quyết vấn đề và nắm vững kiến thức cho HS. 56 KÉT LUẬN CHƯƠNG 3 Trong chương này,chúng tôi đã trình bày cách thức tiến hành TNSP gồm có các nội dung sau: + Mục đích, nhiệm vụ của TNSP. + Đối tượng và cơ sở TNSP. + Tiến hành TNSP. + Phân tích và xử lí kết quả TNSP. Tuy chưa có điều kiện tiến hành TNSP nhưng chúng tôi tin tưởng rằng kết quả thực nghiệm sẽ khẳng định giả thuyết khoa học của đề tài là trong dạy học chương “Động lực học chất điểm ” - Vật lí 10 THPT, nếu GV xây dựng được hệ thống BTVL theo hướng nâng cao năng lực giải quyết vấn đề và đề ra cách tổ chức hướng dẫn HS giải nó thì sẽ phát triển được năng lực giải quyết vấn đề. Đồng thời, góp phần nâng cao chất lượng học tập bộ môn Vật lí của HS. 57 K ÉT L U Ậ N C H U N G Đối chiếu với mục đích cần nghiên cứu, đề tài về cơ bản đã hoàn thành các nhiệm vụ đặt ra : 1. Nghiên círu một số cơ sở lí luận về BTVL, mối quan hệ giữa nó và nắm vững kiến thức cơ bản, phát triển năng lực giải quyết vấn đề, về việc lựa chọn và hướng dẫn HS giải BTVL cho một đề tài, một chương, một phần của chương trình sách giáo khoa Vật lí THPT nhằm giúp HS nắm vữngkiến thức cơ bản và góp phần nâng cao năng lực giải quyết vấn đề. 2. Nghiên cứu nội dung và đề ra mục tiêu dạy học chương “Động lực học chất điểm ” - Vật lí 10 THPT Ban cơ bản. 3. Điều tra thực trạng dạy học giải bài tập chương “Động ỉực học chất điểm ” của bốn GV vật lí và HS ở bốn lóp 10A(), 10Aị, 10A2, 10A3 tại trường THPT Lý Nhân Tông. 4. Phân loại, đề ra phương pháp giải từng loại bài tập, chúng tôi lựa chọn được một hệ thống bài tập gồm 22 bài tương ứng với 4 loại bài tập. Đồng thời, chúng tôi đề ra cách sử dụng hệ thống bài tập đó trong dạy học chương “Động lực học chất điểm ” nhằm giúp HS nắm vững kiến thức cơ bản và góp phần nâng cao năng lực giải quyết vấn đề. 5. Dự kiến cách thức tiến hành TNSP nhằm kiểm tra tínhđúng đắn và hiệu quả của đề tài. Mặc dù chưa tiến hành TNSP nhung chúng tôi tin tưởng rằng: với hệ thống bài tập đã lựa chọn và cách hướng dẫn HS giải hệ thống bài tập đó sẽ nâng cao chất lượng học tập và phát triển được năng lực giải quyết vấn đề của HS. Quá trình hoàn thành khóa luận dẫn chúng tôi đến một số kiến nghị sau: - Đe nâng cao mức độ nắm vũng kiến thức cơ bản và góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS, GV cần chú ý đến việc lựa chọn và phân 58 loại hệ thống bài tập, đưa ra cách hướng dẫn HS giải từng loại bài tập chưong “ Động lực học chất điểm - Vật lí 10 THPT nói riêng và các chương khác của chương trình Vật lí phổ thông nói chung. - Cần soạn thảo những tài liệu hướng dẫn GV sử dụng bài tập trong mỗi tiết học và quan tâm nhiều hơn đến việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho HS bằng giải BTVL. 59 [...]... "Động lực học chất điểm Hình 2.1 (Trang bên) 22 Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc chương " 'Động lực học chất điểm" 23 2.2 Phân loại và phương pháp giải từng loại bài tập chương Động lực học chất điểm Căn cứ vào cơ sở lí luận và thực tiễn, cấu trúc, mục tiêu, thời lượng dạy học và nội dung kiến thức chương Động lực học chất điểm ”, chúng tôi phân bài tập chương này thành 4 loại cơ bản và đề ra phương pháp giải. .. pháp giải từng loại bài tập, lựa chọn hệ thống bài tập chương Động lực học chất điểm ” và đề ra cách hướng dẫn HS giải nó nhằm giúp các em nắm vững kiến thức cơ bản và góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề - Bổ sung vào nguồn tài liệu tham khảo cho GV và HS trong dạy học chương Động lực học chất điểm ” Vật lí 10 THPT 8 Cấu trúc khóa ỉuận Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và mục... triển năng lực giải quyết vấn đề - Thực trạng dạy học BTVL chưong "Động lực học chất điểm" - Vật lí 10 của GV và HS trường THPT, đặc biệt là những khó khăn chủ yếu và những sai lầm phổ biến của HS trong các bài nghiên CÚ11 tài liệu mới mà chúng tôi quan tâm Dựa vào những cơ sở lí luận, thực tiễn và việc xác định mục tiêu dạy học chương "Động lực học chất điểm ", chúng tôi sẽ xây dựng hệ thống bài tập cho... chươngo "Động học chất điểm" • • */ học • • o lực • • 2.7.7 Vị trí của chương "Động lực học chất điếm Là chương thứ II trong chương trình Vật lí 10 THPT - Ban cơ bản Đây là một chương cơ bản nhất của phần Cơ học 2.1.2 Nhiệm vụ• của chương học chất điểm • o "Động • o lực • • Nhiệm vụ chủ yếu của chương là cung cấp cho HS một hệ thống các khái niệm cơ bản của động lực học chất điểm, các định luật cơ bản của... dựng lập luận cụ thể + Hoàn thành công việc theo từng giải pháp đã dự kiến trong một thời gian ngắn, lựa chọn trong số đó giải pháp tối ưu nhất + Nhanh chóng qua một số ít bài, tự rút ra sơ đồ định hướng giải các bài tập cùng loại 1 .10 Thực trạng dạy học giải BTVL chưo’ng "Động lực học chất điểm" theo hướng giải quyết vấn đề ở trường phổ thông Thực trạng dạy học BTVL chương "Động lực học chất điểm" -... Ba định luật Niu-tơn 3 Ba lực cơ học: lực hấp dẫn, lực đàn hồi, lực ma sát 4 Lực hướng tâm 5 Chuyển động ném ngang 2.1.3 Mục tiêu dạy học chương "Động lực học chất điểm ♦♦♦ Lực: - Phát biểu được định nghĩa của lực và nêu được lực là đại lượng véctơ - Phát biểu được quy tắc tổng họp và phân tích lực tác dụng lên một chất điểm 20 - Phát biểu được điều kiện cân bằng của chất điểm ♦♦♦ Ba định luật Niu-tơn:... theo, nếu cần thì GV lại hướng dẫn thêm Cứ như vậy cho đến khi nào giải quyết được bài tập đặt ra Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi có điều kiện hướng dẫn toàn bộ tiến trình hoạt động giải bài tập của HS nhằm giúp HS tự giải quyết được bài tập đã cho, đồng thời rèn cho các em cách suy nghĩ trong quá trình giải bài tập và tự rút ra một phương pháp giải một loại bài tập nào đó ưu điểm: Rèn luyện tư duy... bản, điển hình và luyện tập cho họ kĩ năng giải bài tập dựa trên cơ sở HS đã nắm được các bước giải ưu điểm: Hướng dẫn Algorit đảm bảo cho HS giải được bài tập một cách chắc chắn và rèn kĩ năng giải bài tập Nhược điểm: Tuy nhiên hướng dẫn Algorit lại ít có tác dụng rèn cho HS khả năng tìm tòi, sáng tạo 1.6.2 Hưởng dẫn tìm tòi (ơrixtic) Hướng dẫn tìm tòi là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho HS suy... phương pháp giải BTVL nói chung và giải từng loại bài tập nói riêng Phương pháp giải BTVL nói chung phụ thuộc vào nhiều điều kiện như: nội dung bài tập, vào trình độ HS, vào mục đích dạy học Tuy nhiên, trong dạy học về BTVL, tiến hành hướng dẫn HS giải một BTVL nói chung bao gồm bốn bước sau: Bước 1: Nghiên cứu đề bài: - Đọc kĩ đề bài để hiểu rõ vấn đề của bài tập và sơ bộ nhận dạng được bài tập - Tìm... 10 THPT 8 Cấu trúc khóa ỉuận Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và mục lục, cấu trúc khóa luận gồm 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc dạy học BTVL ở trường phổ thông Chương 2: Xây dụng và hướng dẫn HS lóp 10 THPT giải hệ thống bài tập chương Động lực học chất điếm Chương 3: Dự kiến thực nghiệm sư phạm 4 C H Ư Ơ N G 1 C ơ SỞ LÍ L U Ậ N V À T H ự C T IỄ N C Ủ A V IỆ ... trường THPT 3.2 Phạm vi: Hệ thống tập chương Động lực học chất điểm ” Vật lí 10 THPT Giả thuyết khoa học Khi dạy học chương Động lực học chất điểm ” ( Vật lí 10 THPT) GV lựa chọn xây dựng hệ thống. .. loại, đề phương pháp giải loại tập chương Động lực học chất điểm ” Vật lí 10 THPT 5.6 Lựa chọn hướng dẫn HS giải hệ thống tập chương Động lực học chất điểm ” Vật lí 10 THPT 5.7 Dự kiến thực... LUẬN CHƯƠNG .19 CHƯƠNG XÂY DỤNG VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 10 THPT GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “ĐỘNG L ự c HỌC CHÁT ĐIẺM” 20 2.1 Mục tiêu dạy học chương Động lực học chất