TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA SƯ PHẠM BỘ MÔN SƯ PHẠM VẬT LÝ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Sư phạm Vật lý ĐỊNH HƯỚNG HÀNH ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH KHI HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG 3. SÓNG CƠ, VẬT LÝ 12 NÂNG CAO Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn Nguyễn Dương Lâm MSSV: 1100298 Lớp: SP Vật Lý – Tin Học Khóa: 36 Cần Thơ 05/2014 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Là một GV tương lai thì việc dạy kiến thức cùng với phương pháp nhận thức khoa học cho HS thật sự là một quá trình nghiên cứu đầy tính hấp dẫn và có ý nghĩa sâu sắc. Với niềm đam mê nghề nghiệp, ý chí phấn đấu học tập cao và rèn luyện thật vất vả em đã hoàn thành tốt luận văn này. Thật sự em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến quý thầy cô đã tạo mọi điều kiện để SV tham gia các hoạt động nghiên cứu khoa học và truyền đạt vốn kiến thức vô cùng quý giá. Đặc biệt, em cũng xin gửi lời tri ân đến thầy hướng dẫn của em chính là ThS – GVC Trần Quốc Tuấn đã tận tình dạy dỗ, đã quan tâm và nhiệt tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu đề tài luận văn này. Nhân đây, tôi cũng gửi lời cảm ơn đến bạn bè đã đồng hành và giúp đỡ tôi hoàn thành một số nội dung trong đề tài. Do lần đầu thực hiện nghiên cứu một đề tài khoa học nên tất nhiên sẽ không tránh khỏi những sai sót dù đã rất cố gắng. Vì vậy, thực sự rất mong sự thông cảm và đóng góp ý kiến từ quý thầy cô và các bạn. Cuối lời, Em xin gửi lời chúc sức khỏe và thành công đến tất cả mọi người. Cần Thơ, tháng 05 năm 2014 Sinh viên thực hiện Nguyễn Dương Lâm i Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. Cần Thơ, ngày….…tháng…....năm 2014 Giảng viên hướng dẫn ThS – GVC Trần Quốc Tuấn ii Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 3 1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................................... 3 2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................................... 3 3. Giả thuyết khoa học ..................................................................................................... 3 4. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................................... 3 5. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................. 4 6. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................................. 4 7. Các giai đoạn thực hiện đề tài ...................................................................................... 4 8. Những chữ viết tắt trong luận văn ................................................................................ 4 Chương 1. ĐỔI MỚI PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG THPT ... 5 1.1. Những vấn đề chung về đổi mới phương pháp dạy học ............................................. 5 1.1.1. Mục tiêu dạy học mới đòi hỏi phải có phương pháp dạy học mới ........................... 5 1.1.2. Phương hướng chiến lược đổi mới phương pháp dạy học ....................................... 6 1.1.3. Những định hướng đổi mới PPDH Vật lý 12 theo chương trình THPT mới ............ 7 1.2. Đổi mới phương pháp dạy học Vật lý ở trường phổ thông ......................................... 7 1.2.1. Nội dung đổi mới phương pháp dạy học ở trường THPT ........................................ 7 1.2.2. Đổi mới việc sử dụng PTDH, TBDH và TNVL trong dạy học Vật lý ..................... 9 1.3. Đổi mới việc soạn giáo án ....................................................................................... 11 1.3.1. Các yêu cầu đối với việc soạn giáo án .................................................................. 11 1.3.2. Các bước soạn giáo án.......................................................................................... 11 1.3.3. Những nội dung của việc soạn giáo án ................................................................. 12 1.3.4. Quy trình soạn giáo án ......................................................................................... 13 1.3.5. Một số hoạt động học tập phổ biến trong một tiết học .......................................... 13 1.3.6. Cấu trúc của giáo án soạn theo các hoạt động ....................................................... 15 1.4. Đổi mới kiểm tra đánh giá ....................................................................................... 15 1.4.1. Ý nghĩa của kiểm tra đánh giá .............................................................................. 15 1.4.2. Quan điểm cơ bản về đánh giá ............................................................................. 16 1.4.3. Khắc phục những hạn chế trong kiểm tra đánh giá ............................................... 16 1.4.4. Mục tiêu đổi mới kiểm tra, đánh giá ..................................................................... 16 1.4.5. Yêu cầu kiểm tra, đánh giá kết quả giáo dục ........................................................ 16 1.4.6. Tiêu chí kiểm tra, đánh giá ................................................................................... 17 1.4.7. Thiết kế đề kiểm tra để đánh giá HS ..................................................................... 17 1.4.8. Các hình thức kiểm tra ......................................................................................... 18 1.4.9. Mức độ nhận thức khi ra đề kiểm tra và thi trắc nghiệm khách quan .................... 18 1.5. Định hướng hành động nhận thức của HS trong dạy học Vật lý .............................. 20 1.5.1. Các kiểu định hướng hành động nhận thức ........................................................... 20 1.5.2. Tiêu chuẩn câu hỏi định hướng hành động ........................................................... 22 Chương 2. BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ................................................... 23 2.1. Những cơ sở lý luận của bài tập trong dạy học Vật lý ............................................. 23 2.1.1. Khái niệm về BTVL ............................................................................................. 23 2.1.2. Ý nghĩa của BTVL ............................................................................................... 23 2.1.3. Mục đích của việc sử dụng BTVL ........................................................................ 23 2.1.4. Các trường hợp sử dụng BTVL ............................................................................ 25 2.1.5. Vị trí của BTVL ................................................................................................... 25 2.2. Phân loại BTVL ...................................................................................................... 26 2.2.1. Phân loại theo nội dung ........................................................................................ 26 2.2.2. Phân loại theo phương thức giải ........................................................................... 27 1 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm 2.2.3. Phân loại theo yêu cầu rèn luyện kỹ năng, phát triển tư duy của HS ..................... 29 2.2.4. Phân loại theo hình thức làm bài .......................................................................... 29 Chương 3. ĐỊNH HƯỚNG HÀNH ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HS KHI HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ .................................................................. 30 3.1. Những yêu cầu chung trong việc giải BTVL ........................................................... 30 3.2. Các hình thức cơ bản của việc giải BTVL ............................................................... 30 3.3. Hoạt động tư duy của HS trong quá trình giải BTVL .............................................. 31 3.3.1. Khái quát chung ................................................................................................... 31 3.3.2. Phương pháp tư duy trong giải bài tập định tính ................................................... 32 3.3.3. Phương pháp tư duy trong giải bài tập định lượng ................................................ 33 3.4. Tiến trình giải BTVL .............................................................................................. 36 3.5. Hướng dẫn HS giải BTVL ...................................................................................... 38 3.5.1. Kiểu hướng dẫn Angôrit (hướng dẫn theo mẫu). .................................................. 38 3.5.2. Kiểu hướng dẫn Ơrixtic (hướng dẫn gợi ý tìm kiếm). ........................................... 39 3.5.3. Định hướng khái quát chương trình hóa ............................................................... 40 Chương 4. HƯỚNG DẪN HS GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP CHƯƠNG 3. SÓNG CƠ, VẬT LÝ 12 NÂNG CAO........................................................................... 42 4.1. Đại cương về chương 3. Sóng cơ, Vật lý 12 nâng cao. ............................................ 42 4.2. Chủ đề 1: Sóng cơ. Phương trình sóng. ................................................................... 43 4.2.1. Lý thuyết chung ................................................................................................... 43 4.2.2. Dạng 1: Các đại lượng đặc trưng của sóng cơ....................................................... 46 4.2.3. Dạng 2: Độ lệch pha giữa hai điểm nằm trên cùng phương truyền sóng ............... 48 4.2.4. Dạng 3: Viết phương trình sóng ........................................................................... 51 4.3. Chủ đề 2: Phản xạ sóng. Sóng dừng ........................................................................ 53 4.3.1. Lý thuyết chung ................................................................................................... 53 4.3.2. Dạng 1: Viết phương trình sóng dừng .................................................................. 56 4.3.3. Dạng 2: Tìm các đại lượng đặc trưng của phương trình sóng dừng ....................... 58 4.3.4. Dạng 3: Tìm số nút, số bụng trên đoạn dây có chiều dài l..................................... 62 4.4. Chủ đề 3: Giao thoa sóng ........................................................................................ 64 4.4.1. Lý thuyết chung ................................................................................................... 64 4.4.2. Dạng 1: Tính chất của một điểm trong vùng giao thoa ......................................... 67 4.4.3. Dạng 2: Tìm số điểm dao động cực đại (hay cực tiểu) trong giao thoa ................. 69 4.5. Chủ đề 4: Sóng âm. Nguồn nhạc âm ....................................................................... 74 4.5.1. Lý thuyết chung ................................................................................................... 74 4.5.2. Dạng 1: Một số đặc trưng của sóng âm ................................................................ 79 4.5.3. Dạng 2: Tính cường độ âm, mức cường độ âm tại một điểm ................................ 80 4.6. Chủ đề 5: Hiệu ứng Doppler ................................................................................... 83 4.6.1. Lý thuyết chung ................................................................................................... 83 4.6.2. Dạng 1: Nguồn âm đứng yên – Máy thu chuyển động .......................................... 84 4.6.3. Dạng 2: Nguồn âm chuyển động – Máy thu đứng yên .......................................... 86 4.6.4. Dạng 3: Nguồn âm và máy thu cùng chuyển động................................................ 88 Chương 5. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .................................................................... 91 5.1. Mục đích thực nghiệm ............................................................................................ 91 5.2. Đối tượng thực nghiệm ........................................................................................... 91 5.3. Kế hoạch thực nghiệm ............................................................................................ 91 5.4. Nội dung thực nghiệm............................................................................................. 91 5.5. Kết quả thực nghiệm ............................................................................................... 98 KẾT LUẬN .................................................................................................................. 99 2 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Chúng ta đang sống trong thế kỷ XXI, thế kỷ của trí tuệ sáng tạo đòi hỏi ngành Giáo dục – Đào tạo có những đổi mới mạnh mẽ. Trong đó việc truyền thụ kiến thức Vật lý là cần thiết vì Vật lý ảnh hưởng trực tiếp đến sự tiến bộ của xã hội nhất là trong lĩnh vực khoa học và công nghệ. Xuất phát từ nhiệm vụ cơ bản trong dạy học Vật lý ở THPT, từ mục tiêu mới trong GD và yêu cầu cấp bách phải đổi mới phương pháp dạy học nhằm hướng tới việc định hướng hành động nhận thức của HS. Nghị quyết hội nghị BCH TW2, khóa VIII của Đảng Cộng Sản Việt Nam ghi rõ: "Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục và đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều và rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học. Từng bước ứng dụng các phương pháp tiên tiến, phương pháp hiện đại vào quá trình dạy, đảm bảo điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu của HS, nhất là sinh viên đại học, phát triển mạnh mẽ phong trào tự học, tự đào tạo." [2, tr 50] Để nâng cao chất lượng dạy học, phát huy được năng lực của HS trong dạy học Vật lý thì phải vận dụng phương pháp và biện pháp dạy học khác nhau. Trong đó bài tập Vật lý giữ vai trò hết sức to lớn trong việc rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, phát triển tư duy toàn diện, góp phần định hướng hành động nhận thức của HS Trên cơ sở đó, bài tập Vật lý giúp cho HS hình thành phương pháp nghiên cứu khoa học, điều này góp phần giáo dục kỹ năng tổng hợp và có thể tự định hướng được nghề nghiệp trong tương lai. Chương 3. Sóng cơ là một trong những chương quan trọng của chương trình Vật lý 12 nâng cao. Việc nắm vững kiến thức và vận dụng kiến thức để giải các bài tập của chương đối với HS thật không dễ dàng. Vì những lý do trên, tôi quyết định chọn đề tài nghiên cứu: "Định hướng hành động nhận thức của học sinh khi hướng dẫn giải bài tập chương 3. Sóng cơ, Vật lý 12 nâng cao". 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu vấn đề định hướng hành động nhận thức của HS khi hướng dẫn giải bài tập chương 3. Sóng cơ học. 3. Giả thuyết khoa học Vận dụng lý luận dạy học hiện đại có thể định hướng hành động nhận thức của HS khi hướng dẫn giải bài tập Vật lý THPT. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu cơ sở lý luận về định hướng hành động nhận thức của HS khi hướng dẫn giải bài tập Vật lý THPT. 3 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Nghiên cứu vấn đề định hướng hành động nhận thức của HS khi hướng dẫn giải bài tập Vật lý THPT. Nghiên cứu nội dung và phương pháp xây dựng chương 3. Sóng cơ, Vật lý 12 NC. Có thể đưa ra quy trình, tiến trình hướng dẫn HS giải một số bài tập Vật lý điển hình thuộc chương 3. Sóng cơ theo hướng định hướng hành động nhận thức của HS. 5. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý luận về phương pháp định hướng hành động nhận thức của HS khi hướng dẫn giải bài tập Vật lý THPT. Tổng kết kinh nghiệm từ thầy cô và bạn bè. Quan sát sư phạm. Thực nghiệm sư phạm. 6. Đối tượng nghiên cứu Các hoạt động dạy và học của thầy và trò nhằm định hướng hành động nhận thức của HS khi hướng dẫn giải bài tập Vật lý THPT. 7. Các giai đoạn thực hiện đề tài Giai đoạn 1: Gặp và trao đổi với GVHD về đề tài nghiên cứu. Giai đoạn 2: Viết đề cương chi tiết và nộp cho GVHD duyệt. Giai đoạn 3: Tổng hợp các tài liệu viết luận văn. Giai đoạn 4: Chỉnh sửa luận văn. Viết báo cáo luận văn. Giai đoạn 5: Báo cáo luận văn. 8. Những chữ viết tắt trong luận văn  Bài tập Vật lý: BTVL.  Hoạt động tư duy: HĐTD.  Công nghiệp hóa: CNH.  Học sinh: HS.  Công nghệ thông tin: CNTT.  Hướng dẫn: HD.  Dạy học giải quyết vấn đề: DHGQVĐ  Nâng cao: NC.  Dạy học Vật lý: DHVL.  Phương pháp dạy học: PPDH.  Đào tạo: ĐT.  Phương pháp thực nghiệm: PPTN.  Giải quyết vấn đề: GQVĐ.  Phương pháp tiên tiến: PPTT.  Giáo án: GA.  Phương tiện dạy học: PTDH.  Giáo dục: GD.  Sách giáo khoa: SGK.  Giáo viên: GV.  Sư phạm: SP.  Giảng viên hướng dẫn: GVHD.  Thiết bị dạy học: TBDH.  Hiện đại hóa: HĐH.  Thí nghiệm Vật lý: TNVL.  Hoạt động dạy học: HĐDH.  Trắc nghiệm khách quan: TNKQ.  Hoạt động nhận thức: HĐNT  Trung học phổ thông: THPT. 4 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Chương 1. ĐỔI MỚI PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG THPT 1.1. Những vấn đề chung về đổi mới phương pháp dạy học 1.1.1. Mục tiêu dạy học mới đòi hỏi phải có phương pháp dạy học mới Đất nước ta đang bước vào thời kỳ CNH – HĐH, hội nhập với cộng đồng thế giới trong nền kinh tế cạnh tranh quyết liệt. Tình hình đó đòi hỏi phải đổi mới mục tiêu GD. Nghị quyết hội nghị BCH TW khóa VIII chỉ rõ: "nhiệm vụ cơ bản của giáo dục là nhằm xây dựng con người có đạo đức trong sáng, có ý chí kiên cường… giữ gìn và phát huy các giá trị văn hóa dân tộc, có năng lực tiếp thu tinh hoa văn hóa nhân loại, phát huy tiềm năng của dân tộc và con người Việt Nam, có ý thức cộng đồng và phát huy tính tích cực của cá nhân, làm chủ tri thức khoa học và công nghệ hiện đại, có tư duy sáng tạo, có kỹ năng thực hành giỏi, có phong cách công nghiệp, có tính tổ chức kỷ luật, …" a/ Mục tiêu mới của giáo dục nước ta Đổi mới dạy học ở trường phổ thông theo hướng đảm bảo được sự phát triển năng lực của HS, bồi dưỡng tư duy khoa học, năng lực tự tìm tòi chiếm lĩnh tri thức, năng lực giải quyết vấn đề thích ứng được với thực tiễn cuộc sống, với sự phát triển của nền kinh tế tri thức. [3, tr 47] Chuyển định hướng giáo dục từ chủ yếu là dạy chữ sang nền giáo dục kết hợp hài hòa dạy chữ, dạy nghề, dạy người. Chuyển nền giáo dục từ chủ yếu nặng nề về ứng thí, sính bằng cấp sang giáo dục thực học, thực làm, coi trọng năng lực. Chuyển tình trạng giáo dục từ chủ yếu đào tạo theo khả năng của các cơ sở giáo dục sang đào tạo theo nhu cầu xã hội và nhu cầu của người học. b/ Đổi mới phương pháp dạy học để thực hiện mục tiêu mới Phương pháp truyền thống:  Đạt được những thành tựu quan trọng trong một thời gian dài.  Nặng về truyền thụ một chiều, thầy giảng giải, minh họa, trò lắng nghe, ghi nhớ và bắt chước làm theo.  Không thể đào tạo những con người có tính tích cực cá nhân, có tư duy sáng tạo, có kỹ năng thực hành giỏi. Nền GD nước ta đang chuyển từ trang bị kiến thức sang bồi dưỡng năng lực mà trước hết là năng lực sáng tạo. Luật GD, điều 28.2 đã ghi: "Phương pháp GDPT phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS; phù hợp với đặc điểm từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui và hứng thú học tập của HS". 5 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm 1.1.2. Phương hướng chiến lược đổi mới phương pháp dạy học a/ Khắc phục lối truyền thụ một chiều Đặc trưng của lối truyền thụ một chiều: "GV độc thoại, giảng giải minh họa, làm mẫu, kiểm tra, đánh giá; còn HS thì thụ động ngồi nghe, ngồi nhìn cố mà ghi nhớ và nhắc lại". [6, tr 50] Lấy GV làm trung tâm của quá trình dạy học, GV quyết định hết thảy từ xác định mục đích học tập, nội dung học, cách thức học, con đường đi đến kiến thức, kỹ năng, đánh giá kết quả học tập; HS hoàn toàn thụ động. Cần phải đổi mới phương pháp dạy học, phát huy tính tích cực, tự giác chủ động và sáng tạo trong học tập của HS:  Tổ chức cho HS tham gia tích cực vào các hoạt động học tập đa dạng theo hướng tìm tòi nghiên cứu.  Tham gia tích cực vào việc giải quyết vấn đề.  Đổi mới SGK và thiết bị thí nghiệm.  Áp dụng phương pháp chung của nhận thức khoa học và những phương pháp đặc thù của Vật lý.  Tăng cường sử dụng các phương tiện dạy học hiện đại. b/ Đảm bảo thời gian tự học, tự nghiên cứu của HS Rèn luyện khả năng tự học, hình thành thói quen tự học. Phát phiếu học tập về nhà cho HS. Tập cho HS phương pháp đọc sách và có ý thức tự đọc sách. Tập cho HS quen các phương pháp nhận thức khoa học. Tăng cường dạy học theo nhóm và dạy học hợp tác. c/ Rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học Tổ chức cho HS tích cực tham gia vào quá trình tái tạo kiến thức. Tổ chức, hướng dẫn học sinh tham gia giải quyết các vấn đề học tập và giải quyết các tình huống. Áp dụng rộng rãi phương pháp phát hiện giải quyết vấn đề. Bồi dưỡng HS các phương pháp đặc thù của Vật lý. d/ Áp dụng các PPTT, các PTDH hiện đại vào quá trình dạy học Quan tâm đến vấn đề phát triển năng lực sáng tạo của HS. Nắm được các lý thuyết về sự phát triển:  Lý thuyết thích nghi của J.Piaget.  Lý thuyết về vùng phát triển gần của Vưgốtxki.  Lý thuyết kích thích nhu cầu cá nhân (Skinner). 6 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Sử dụng các phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học cụ thể là các đoạn video liên quan đến nội dung kiến thức bài dạy, máy vi tính, dao động ký điện tử:  Mô phỏng, minh họa một cách trực quan các hiện tượng, quá trình Vật lý.  Sử dụng máy vi tính hỗ trợ việc xây dựng các mô hình toán học của các hiện tượng, quá trình Vật lý.  Sử dụng máy vi tính hỗ trợ trong các thí nghiệm Vật lý.  Sử dụng máy vi tính hỗ trợ phân tích các đoạn video ghi các hiện tượng, quá trình Vật lý thực. 1.1.3. Những định hướng đổi mới PPDH Vật lý 12 theo chương trình THPT mới a/ Giảm tối thiểu việc giảng giải, minh họa của GV theo tính chất một chiều, tăng cường cho HS tự lực tham gia vào giải quyết các vấn đề học tập GV không nên giảng giải tỉ mỉ, quá kỹ lưỡng, đầy đủ cả những chỗ HS có thể tự học, tự tìm hiểu được. Làm cho HS tự tin, hào hứng và thành công hơn. GV không nên làm thay những gì HS có thể tự làm. GV cần biết chờ đợi, kiên quyết yêu cầu HS tự học, chỉ nên giảng giải những chỗ HS không thể hiểu được. GV cần chia một vấn đề học tập lớn, phức tạp thành những vấn đề nhỏ, đơn giản giao cho HS giải quyết, HS cố gắng một chút là có thể giải quyết. Trong quá trình giải quyết vấn đề, GV cần cân nhắc việc gì HS làm được, việc gì cần trợ giúp, giảng giải để HS giải quyết vấn đề. Trong bài học, GV tìm đến tối đa những chỗ để HS tự lực hoạt động. b/ Rèn luyện cho HS phương pháp nhận thức Vật lý Một trong những nét đặc trưng của tư duy khoa học là phải biết phương pháp hành động rồi mới hành động chứ không hành động mò mẫm, ngẫu nhiên. [6, tr 53] Một số phương pháp thường được áp dụng vào quá trình dạy học là:  Phương pháp thực nghiệm.  Phương pháp giải quyết vấn đề.  Phương pháp mô hình.  Phương pháp tương tự. 1.2. Đổi mới phương pháp dạy học Vật lý ở trường phổ thông 1.2.1. Nội dung đổi mới phương pháp dạy học ở trường THPT a/ Dạy học thông qua việc tổ chức các hoạt động tập mang tính định hướng hành động nhận thức của HS GV cần tạo các tình huống để HS biết phát hiện ra vấn đề. 7 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Làm nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu, tạo nhu cầu nhận thức, tạo hứng thú cho HS. GV cần tạo điều kiện và hướng dẫn để HS tự nhận ra được vấn đề và thực hiện các giải pháp để giải quyết vấn đề đã phát hiện, đề xuất các giả thuyết, thiết kế và tiến hành các phương án thí nghiệm nhằm kiểm tra tính đúng đắn của các giả thuyết. HS phải vận dụng các kỹ năng, kiến thức đã thu được vào tình huống mới. GV có thể giao cho các nhóm HS những đề tài nghiên cứu nhỏ, đòi hỏi HS phải sưu tầm, thu thập thông tin từ nhiều nguồn khác nhau (sách báo, các phương tiện nghe nhìn, trên mạng internet, quan sát tự nhiên, thí nghiệm với những dụng cụ đơn giản dễ làm,…), xử lí thông tin theo nhiều cách (lập bảng giá trị đo, biểu đồ, xử lí kết quả thí nghiệm bằng số, bằng đồ thị, so sánh phân tích các dữ liệu,… để rút ra kết luận) và truyền đạt thông tin qua thảo luận, báo cáo viết,… Thông qua các hoạt động học tập tự lực, tích cực, HS không những chiếm lĩnh được kiến thức, rèn luyện được kỹ năng nhận thức khoa học mà còn có niềm vui của sự thành công trong học tập và phát triển được năng lực sáng tạo của mình. b/ Đa dạng hóa các hình thức tổ chức dạy học và kết hợp học tập cá nhân với học tập hợp tác Cần đa dạng hóa các hình thức tổ chức dạy học (trong giờ nội khóa, trong giờ tự chọn, học trong lớp, ngoài lớp, ngoài trường, ở nhà), kết hợp học cá nhân với học hợp tác với nhiều hình thức khác nhau (cặp, nhóm, lớp). Các hình thức học tập này không những tạo điều kiện thực hiện dạy học phân hóa nội tại mà còn rèn luyện cho HS kỹ năng làm việc tập thể trong việc thực hiện nhiệm vụ được giao (phân công công việc trong nhóm, trao đổi tranh luận bảo vệ ý kiến của mình, tham khảo thảo luận ý kiến của người khác để chỉnh sửa đào sâu và hoàn thiện suy nghĩ của mình). GV cần rèn luyện kỹ năng làm việc tập thể mà HS đã có trong những giờ học trên lớp và cả trong tự học ở nhà. Quá trình tổ chức cho HS làm việc theo nhóm gồm các giai đoạn sau:  Làm việc chung toàn lớp: chia nhóm, xác định và giao nhiệm vụ cho các nhóm, hướng dẫn cách làm việc theo nhóm.  Làm việc theo nhóm: thảo luận nhiệm vụ được giao, phân công nhiệm vụ cụ thể cho từng cá nhân trong nhóm, từng cá nhân làm việc độc lập sau đó từng nhóm trao đổi, cử đại diện trình bày kết quả hoàn thành nhiệm vụ chung của nhóm. Trong giai đoạn này, GV theo dõi, giúp đỡ HS khi có khó khăn và có thể sử dụng phiếu học tập cho mỗi HS.  Thảo luận, tổng kết trước toàn lớp: các nhóm báo cáo kết quả, GV chỉ đạo việc thảo luận chung ở toàn lớp và tổng kết, khái quát hóa các kết quả để đi tới kết luận chung. 8 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm c/ Dạy HS phương pháp tự học thông qua toàn bộ quá trình dạy học Mục tiêu dạy học là làm cho HS phải có được khả năng tự tổ chức và thực hiện quá trình học tập một cách có hiệu quả; làm cho HS chủ động, tích cực và tự lực hoạt động trong suốt quá trình học. Trong quá trình học tập, HS cần phát hiện vấn đề, đề xuất giải pháp GQVĐ đã phát hiện, thực hiện giải pháp đã đề xuất, xử lí các kết quả thực hiện giải pháp, khái quát hóa rút ra kết luận mới và vận dụng kiến thức. GV cần tính toán xem với thời gian trên và trình độ HS trong lớp để đề xuất việc gì có thể giao cho HS tự làm (trên lớp hay ở nhà), việc gì có sự trợ giúp của GV, việc gì GV phải cung cấp thêm thông tin để HS có thể hoàn thành. Trong mọi bài học, GV đều có thể tìm ra một vài công việc để HS tự lực hoạt động. GV có thể chia nhiệm vụ nhận thức thành nhiệm vụ nhỏ để vừa sức HS, đưa ra những nhận xét theo kiểu phản biện, nêu những câu hỏi định hướng quá trình làm việc của HS hoặc hướng dẫn học sinh xây dựng cơ sở định hướng khái quát các hoạt động khi làm việc với nguồn thông tin cụ thể (làm việc với văn bản, đồ thị, thí nghiệm Vật lý…), cơ sở định hướng khái quát của quá trình xây dựng các loại kiến thức Vật lý khác nhau (khái niệm về các sự vật, hiện tượng và quá trình Vật lý; khái niệm về đại lượng Vật lý; định luật, quy tắc và nguyên lý cơ bản; thuyết, ứng dụng kỹ thuật Vật lý), cơ sở định hướng của việc giải một loại bài tập nào đó… d/ Áp dụng rộng rãi kiểu dạy học nêu và GQVĐ Dạy học GQVĐ là kiểu dạy trong đó dạy cho HS năng lực giải quyết vấn đề theo cách của các nhà khoa học, không những tạo nhu cầu hứng thú học tập mà còn phát triển được hành động nhận thức, năng lực sáng tạo của HS. [6, tr 52 – 53] Dạy học GQVĐ là toàn bộ các hoạt động bao gồm: Tổ chức các tình huống có vấn đề, biểu đạt vấn đề, giải quyết vấn đề, kiểm tra cách giải quyết vấn đề và hệ thống hóa và củng cố kiến thức thu nhận được. Tác dụng của dạy học GQVĐ:  Phát huy hoạt động nhận thức tự chủ, tích cực.  Chiếm lĩnh kiến thức sâu sắc, vững chắc, vận dụng được.  Phát triển trí tuệ, năng lực sáng tạo của HS. 1.2.2. Đổi mới việc sử dụng PTDH, TBDH và TNVL trong dạy học Vật lý a/ Vai trò, vị trí của PTDH và TBDH PTDH, TBDH góp phần giúp HS hoạt động tích cực, chủ động và sáng tạo. PTDH, TBDH là nguồn tri thức, là một cách chứng minh bằng quy nạp. Tạo điều kiện đẩy mạnh hoạt động của HS trên cơ sở tự giác, tự khám phá kiểm tra thông qua hoạt động thực hành, làm thí nghiệm. Chú trọng thiết bị thực hành giúp HS tự tiến hành các bài thực hành thí nghiệm. 9 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Có hướng dẫn sử dụng và bảo quản. Hỗ trợ GV biết sử dụng PTDH, TBDH hiệu quả. b/ Yêu cầu sử dụng PTDH, TBDH PTDH, TBDH rất cần sử dụng khi sự vật, hiện tượng không thể mô tả được. Cơ sở vật chất, PTDH, TBDH của nhà trường phải hỗ trợ đắc lực cho việc tổ chức dạy học linh hoạt, dễ dàng thay đổi, phù hợp với dạy học cá thể, dạy học hợp tác. Tăng cường sử dụng PTDH, TBDH vì đây là nguồn thông tin quan trọng giúp HS có hứng thú tìm tòi, phát hiện kiến thức mới. Coi trọng quan sát, phân tích, nhận xét, hình thành khái niệm. Sử dụng PTDH, TBDH để hình thành khái niệm chưa được hiểu đúng. Tận dụng PTDH, TBDH đã có, chỉnh sửa, cải tiến phù hợp. Phát động phong trào GV, HS tự làm và sưu tập (tranh ảnh, các mẫu vật…). c/ Công nghệ thông tin góp phần đổi mới phương pháp dạy học Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật, quá trình dạy học đã sử dụng PTDH sau:  Phim chiếu để giảng bài với đền chiếu Overhead.  Phần mềm hỗ trợ giảng bài, minh họa trên lớp với Projector.  Phần mềm dạy học giúp HS học trên lớp và ở nhà.  Công nghệ kiểm tra, đánh giá trắc nghiệm trên máy vi tính.  Sử dụng internet, thiết bị đa phương tiện (multimedia), networking để dạy học. Dạy học với PTDH hiện đại trên sẽ có ưu thế sau:  GV chuẩn bị bài dạy một lần có thể sử dụng được nhiều lần.  Có thể thực hiện các thí nghiệm ảo thay thế giảng dạy thực hành tăng tính năng động cho người học, cho phép HS học theo khả năng.  Các PTDH hiện đại giúp GV trình bày bài giảng sinh động hơn, dễ dàng cập nhật và thích nghi với sự thay đổi của khoa học hiện đại.  Các PTDH sẽ hỗ trợ, chuẩn hóa các bài giảng mẫu, đặc biệt đối với những phần khó giảng, những khái niệm phức tạp.  HS không bị thụ động, có nhiều thời gian suy nghĩ, thảo luận. HS được dự và nghe bài giảng của GV giỏi. CNTT với vai trò PTDH, TBDH cần đảm bảo các yêu cầu:  Sử dụng CNTT như công cụ DH cần đạt trong toàn bộ hệ thống các PPDH nhằm phát huy sức mạnh tổng hợp của cả hệ thống đó. Ta cần phát huy chỗ mạnh, hạn chế chỗ yếu của từng PPDH.  Phát huy vai trò của GV trong quá trình sử dụng CNTT như PPDH, TBDH.  Sử dụng CNTT như PPDH, TBDH không chỉ nhằm thí điểm dạy học với CNTT mà còn góp phần dạy học về CNTT. 10 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Sử dụng CNTT không chỉ để thực hiện dạy học với trang thiết bị của CNTT mà còn góp phần thúc đẩy việc đổi mới PPDH ngay cả trong điều kiện không có máy. Một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng CNTT ở trường phổ thông:  Nâng cao nhận thức cho cán bộ quản lí, GV và HS về việc ứng dụng CNTT trong quản lí GD và dạy học.  Quan trọng đầu tư trang thiết bị về CNTT cho các trường THPT.  Bồi dưỡng GV các bộ môn về CNTT để họ có thể tổ chức tốt ứng dụng CNTT trong dạy học.  Tổ chức hội giảng với các tiết dạy học có ứng dụng CNTT trong trường THPT nhằm mục đích tuyên truyền và động viên các cá nhân, các đơn vị tổ chức tốt việc ứng dụng CNTT.  Xây dựng một số dịch vụ GD – ĐT ứng dụng trên mạng internet như ngân hàng đề thi, website học tập, …  Tuyển chọn, xây dựng và hướng dẫn sử dụng các phần mềm quản lí GD và đổi mới PPDH. Đưa các phần mềm dạy học tốt vào danh mục dạy học tối thiểu.  Nâng cao hiệu quả của việc kết nối internet.  Tổ chức trao đổi kinh nghiệm về ứng dụng CNTT giữa các trường THPT trong nước và quốc tế. 1.3. Đổi mới việc soạn giáo án 1.3.1. Các yêu cầu đối với việc soạn giáo án Việc chuyển trọng tâm từ thiết kế các hoạt động của GV sang thiết kế các hoạt động của học sinh là yêu cầu nổi bật đối với công việc soạn giáo án của người GV. Khi soạn giáo án, GV phải suy nghĩ trả lời các câu hỏi sau:  Trong bài học, học sinh sẽ lĩnh hội được những kiến thức, kỹ năng nào? Mức độ đến đâu?  Sự chiếm lĩnh những kiến thức, kỹ năng của học sinh sẽ diễn đạt theo con đường nào? Học sinh cần huy động những kiến thức, kỹ năng nào đã có? Cần những phương tiện dạy học nào?  Những hoạt động chủ yếu nào của học sinh trên con đường dẫn đến chiếm lĩnh những kiến thức, kỹ năng đó? Những hoạt động của học sinh diễn ra dưới hình thức làm việc cá nhân hay làm việc theo nhóm?  GV phải chỉ đạo như thế nào để đảm bảo cho học sinh chiếm lĩnh được những kiến thức, kỹ năng đó một cách chính xác, sâu sắc và đạt được hiệu quả GD?  Hành vi đầu ra mà học sinh cần thể hiện được sau khi học là gì? 1.3.2. Các bước soạn giáo án Xác định mục tiêu bài học căn cứ vào chuẩn kiến thức, kỹ năng và yêu cầu về thái độ trong chương trình. 11 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Nghiên cứu SGK và các tài liệu liên quan để hiểu chính xác, đầy đủ những nội dung của bài học. Xác định kiến thức, kỹ năng, thái độ cơ bản cần hình thành và phát triển ở HS. Xác định trình tự logic của bài học. Xác định khả năng đáp ứng các nhiệm vụ nhận thức của HS:  Xác định những kiến thức và kỹ năng mà HS đã có và cần có.  Dự kiến những khó khăn, những tình huống có thể nảy sinh và các phương án giải quyết.  Lựa chọn PPDH, PTDH và TBDH, hình thức tổ chức dạy học và cách thức đánh giá thích hợp nhằm giúp HS tích cực, chủ động, sáng tạo, phát triển năng lực tự học.  Xây dựng kế hoạch bài học: Xác định mục tiêu, thiết kế nội dung, nhiệm vụ, cách thức hoạt động, thời gian và yêu cầu cần đạt cho từng hoạt động dạy của GV và hoạt động học của HS. 1.3.3. Những nội dung của việc soạn giáo án Xác định rõ ràng, cụ thể mục tiêu bài học:  Chuyển từ việc viết mục tiêu giảng dạy sang viết mục tiêu học tập.  Mục tiêu bài học phải chỉ rõ mức độ HS đạt được sau bài học về kiến thức, kỹ năng, thái độ đủ để làm cơ sở đánh giá chất lượng và hiệu quả của bài học; phải đặc biệt chú ý nhiệm vụ phát triển năng lực nhận thức, phù hợp với nội dung bài học (phân tích, tổng hợp, so sánh, nêu giả thuyết…).  Mục tiêu bài học phải chỉ ra những hành vi mà HS phải thể hiện ra khi học một kiến thức cụ thể. Vì vậy, mục tiêu bài học được bắt đầu bằng các động từ hành động (nêu được, xác định được, quan sát, đo được…). Khi viết mục tiêu bài học, GV cần tham khảo chuẩn kiến thức, kỹ năng ở các chủ đề trong chương trình Vật lý THPT. Xác định những nội dung kiến thức bài học: Cần xác định những nội dung này thuộc loại kiến thức nào (khái niệm về sự vật, hiện tượng, quá trình Vật lý; khái niệm về đại lượng Vật lý; định luật, quy tắc, nguyên lý cơ bản; thuyết; ứng dụng kỹ thuật của Vật lý), bao gồm những kết luận nào? Xác định công việc chuẩn bị của GV và HS, các PTDH cần sử dụng. Thiết kế tiến trình xây dựng kiến thức trong bài học: GV cần xác định kiến thức cần xây dựng diễn đạt như thế nào? Là câu trả lời cho câu hỏi nào? Giải pháp nào giúp trả lời được câu hỏi này? Soạn thảo tiến trình dạy học cụ thể:  Việc soạn thảo tiến trình dạy học phải thể hiện rõ hoạt động học và hoạt động dạy là như thế nào? Diễn ra như thế nào? Trình tự diễn ra các hoạt động đó ra sao? 12 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Với mỗi hoạt động của HS, cần viết rõ mục đích hoạt động, cách thức hoạt động, hình thức thực hiện hoạt động (cá nhân hay nhóm), kết quả cần đạt được.  Với từng hoạt động của HS, cần viết hoạt động tương ứng của GV: lệnh hoạt động, câu hỏi, gợi ý để hướng dẫn hoạt động của HS, thông báo bổ sung của GV. Cần coi trọng việc chuẩn bị câu hỏi, nhất là câu hỏi then chốt. Trên cơ sở đó, khi lên lớp GV sẽ phải phát triển thêm tùy diễn biến của giờ học. Xác định nội dung tóm tắt trình bày bảng. Soạn nội dung bài tập về nhà. Một số hình thức trình bày giáo án:  Viết hệ thống các hoạt động theo thứ tự từ trên xuống dưới.  Viết hệ thống các hoạt động theo 2 cột: hoạt động của GV và hoạt động của HS.  Viết 3 cột: hoạt động của GV; hoạt động của HS; nội dung ghi bảng hoặc tiêu đề nội dung chính và thời gian thực hiện.  Viết 4 cột: hoạt động của GV; hoạt động của HS; nội dung ghi bảng; tiêu đề nội dung chính và thời gian thực hiện. 1.3.4. Quy trình soạn giáo án Lượng hóa các mục tiêu kiến thức và kỹ năng bài học. Chia bài học thành những đơn vị kiến thức. Mỗi đơn vị kiến thức có nội dung kiến thức gần gũi nhau. Mỗi tiết học chỉ nên có từ 3 đến 4 đơn vị kiến thức. Hoạch định các hoạt động học tập của HS, nêu mục tiêu từng hoạt động. Mỗi tiết học GV bố trí từ 4 đến 5 hoạt động. Tìm những hình thức học tập phù hợp với mỗi đơn vị kiến thức nói trên. Hoạch định các hoạt động hướng dẫn, hỗ trợ của GV tương ứng với mỗi hoạt động học tập của HS. Dự kiến thời gian cho mỗi hoạt động. Xác định các điều kiện cần chuẩn bị cho tiết học: thiết bị thí nghiệm, PTDH như tranh ảnh, máy chiếu, … 1.3.5. Một số hoạt động học tập phổ biến trong một tiết học Hoạt động 1: Kiểm tra kiến thức cũ Hoạt động của HS – Tái hiện kiến thức trả lời câu hỏi GV. – Nhận xét câu trả lời của bạn. Hoạt động của GV – Đặt vấn đề, nêu câu hỏi. – Gợi ý cách trả lời, nhận xét đánh giá. Hoạt động 2: Tiếp nhận nhiệm vụ học tập Hoạt động của HS – Quan sát, theo dõi GV đặt vấn đề. – Tiếp nhận nhiệm vụ học tập. Hoạt động của GV – Tạo tình huống học tập. – Giao nhiệm vụ học tập. 13 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Hoạt động 3: Thu thập thông tin Hoạt động của HS – Nghe GV giảng, nghe bạn phát biểu. Hoạt động của GV – Tổ chức hướng dẫn. – Đọc và tìm hiểu một số vấn đề trong – Yêu cầu HS hoạt động. SGK. – Giới thiệu nội dung tóm tắt, tài liệu cần – Tìm hiểu bảng số liệu. tìm hiểu. – Quan sát hiện tượng tự nhiên hoặc trong – Giảng sơ lược nếu cần thiết. thí nghiệm. – Làm thí nghiệm biểu diễn. – Làm thí nghiệm, lấy số liệu… – Giới thiệu, hướng dẫn cách làm thí nghiệm, lấy số liệu. Hoạt động 4: Xử lý thông tin Hoạt động của HS Hoạt động của GV – Thảo luận nhóm học làm việc cá nhân. – Tìm hiểu các thông tin liên quan. – Lập bảng, vẽ đồ thị… nhận xét về tính quy luật của hiện tượng. – Đánh giá nhận xét, kết luận của HS. – Đàm thoại gợi mở, chất vấn HS. – Hướng dẫn HS cách lập bảng, vẽ đồ thị và rút ra nhận xét, kết luận. – Trả lời các câu hỏi của GV. – Tổ chức cho HS trao đổi trong nhóm – Tranh luận với bạn bè trong nhóm hoặc hoặc trong lớp. trong lớp. – Tổ chức hợp thức hóa các kết luận. – Rút ra nhận xét hay kết luận. – Hợp thức về thời gian. Hoạt động 5: Truyền đạt thông tin Hoạt động của HS – Trả lời câu hỏi. – Giải thích các vấn đề. – Trình bày ý kiến, nhận xét, kết luận. – Báo cáo kết quả. Hoạt động của GV – Gợi ý hệ thống câu hỏi, trình bày vấn đề. – Gợi ý nhận xét, kết luận bằng lời hoặc bằng hình vẽ. – Hướng dẫn mẫu báo cáo. Hoạt động 6: Củng cố bài giảng Hoạt động của HS – Trả lời câu hỏi trắc nghiệm. – Vận dụng vào thực tiễn. – Ghi chép những kết luận cơ bản. – Giải bài tập. Hoạt động của GV – Nêu câu hỏi, tổ chức cho HS làm việc cá nhân hoặc làm việc theo nhóm. – Hướng dẫn trả lời. – Ra bài tập vận dụng. – Đánh giá nhận xét bài dạy. 14 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Hoạt động 7: Hướng dẫn học tập ở nhà Hoạt động của HS Hoạt động của GV – Ghi câu hỏi, bài tập về nhà. – Nêu câu hỏi, bài tập về nhà. – Ghi chú những chuẩn bị cho bài sau. – Dặn dò HS chuẩn bị cho bài sau. 1.3.6. Cấu trúc của giáo án soạn theo các hoạt động Tên bài......................................................................................... Tiết .................. (theo phân phối chương trình). A. Mục tiêu (chuẩn kiến thức, kỹ năng, thái độ). 1. Kiến thức. .................................................................................................... 2. Kỹ năng. .................................................................................................... 3. Thái độ. .................................................................................................... B. Chuẩn bị (thiết bị dạy học, phiếu học tập, các phương tiện dạy học…). 1. GV .................................................................................................... 2. HS .................................................................................................... 3. Gợi ý ứng dụng CNTT và các phương tiện dạy học hiện đại. .................................................................................................... C. Tổ chức các hoạt động học tập. Hoạt động 1 ( ...... phút): Kiểm tra bài cũ (nếu cần). Hoạt động 2 ( ...... phút): Đơn vị kiến thức, kỹ năng 1. Hoạt động 3 ( ...... phút): Đơn vị kiến thức, kỹ năng 2. Hoạt động 4 ( ...... phút): Đơn vị kiến thức, kỹ năng 3. Hoạt động n – 1 ( ..... phút): Vận dụng, củng cố. Hoạt động n ( ........... phút): Hướng dẫn về nhà. D. Rút kinh nghiệm (Ghi những nhận xét của GV sau khi dạy xong tiết). 1.4. Đổi mới kiểm tra đánh giá 1.4.1. Ý nghĩa của kiểm tra đánh giá Đánh giá trong GD là quá trình thu thập, lý giải kịp thời, có hệ thống thông tin về hiện trạng, khả năng hay nguyên nhân của chất lượng, hiệu quả GD căn cứ vào mục tiêu dạy học làm cơ sở cho những chủ trương, biện pháp và hoạt động GD tiếp theo. [2, tr 12] Đánh giá kết quả học tập có ý nghĩa quan trọng trong việc:  Xác định trình độ, năng lực học tập của HS vào những thời điểm nhất định theo những yêu cầu nhất định. 15 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Cung cấp thông tin tương đối chính xác về nội dung học tập và mức độ HS đã hoặc chưa đạt yêu cầu của mục tiêu đề ra, nguyên nhân ở đâu, từ đó đề xuất các biện pháp kịp thời điều chỉnh hoạt động dạy học.  Góp phần điều chỉnh phương pháp dạy và phương pháp học.  Đánh giá, đo lường kết quả thực hiện của chính bản thân HS so với những mục tiêu đã định trong chương trình bộ môn.  Đánh giá, đo lường kết quả thực hiện của bản thân HS so với mặt bằng chất lượng chung của HS cùng lớp trong học tập Vật lý, cung cấp thông tin ngược cho HS về quá trình học tập để tự điều chỉnh, kích thích hoạt động học, khuyến khích tự đánh giá. 1.4.2. Quan điểm cơ bản về đánh giá Đánh giá là công cụ quan trọng, chủ yếu xác định năng lực nhận thức của người học, điều chỉnh quá trình dạy và học; là động lực để đổi mới PPDH, góp phần cải thiện, nâng cao chất lượng đào tạo con người theo mục tiêu GD. [2, tr 12] Đánh giá là một quá trình, theo một quá trình: Đánh giá từng nội dung, từng bài học, từng hoạt động giáo dục, từng môn học và đánh giá toàn diện theo mục tiêu GD. 1.4.3. Khắc phục những hạn chế trong kiểm tra đánh giá Bài kiểm tra, thi chỉ đo được những kiến thức HS nhớ trong SGK, tài liệu, chưa quan tâm chú trọng đến kết quả học tập quan trọng khác. Bài kiểm tra, thi chưa thể hiện được tất cả các kiến thức mà HS đã được học. GV chưa phản hồi cụ thể, chính xác với HS vì sao các em chưa học tốt, bằng cách nào các em có thể nâng cao kết quả học tập của mình. GV chấm điểm không thống nhất, GV khác nhau chấm điểm khác nhau. HS phải làm quá nhiều bài kiểm tra và ít có cơ hội học tập và phát triển toàn diện. Điểm số là công cụ đánh giá mức thuộc bài, không đánh giá được tiềm năng, năng lực con người. Khắc phục những khó khăn của hình thức trắc nghiệm khách quan. Khó quan tâm được nhiều đến môi trường học tập của HS, khó đánh giá được hết năng lực học tập và kỹ năng mà chỉ đánh giá được các mảng kiến thức. 1.4.4. Mục tiêu đổi mới kiểm tra, đánh giá Đánh giá đúng thực chất trình độ, năng lực người học; kết quả kiểm tra, thi đủ độ tin cậy để xét lên lớp, tốt nghiệp, làm một căn cứ xét tuyển sinh. Tạo động lực đổi mới PPDH góp phần nâng cao chất lượng dạy học. Giảm áp lực thi cử, tạo thuận lợi và đảm bảo tốt hơn lợi ích của người học. 1.4.5. Yêu cầu kiểm tra, đánh giá kết quả giáo dục Căn cứ vào chuẩn kiến thức, kỹ năng của từng môn học ở từng lớp; yêu cầu cơ bản cần đạt về kiến thức, kỹ năng, thái độ của HS sau mỗi lớp, mỗi giai đoạn, mỗi cấp học. 16 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Phối hợp đánh giá thường xuyên và đánh giá định kỳ, giữa đánh giá của GV và tự đánh giá của HS, giữa đánh giá của nhà trường và đánh giá của cộng đồng. Đánh giá chính xác, khách quan, công bằng, kịp thời và không bỏ sót, giáo dục và động viên HS, giúp HS sửa chữa những thiếu sót kịp thời. Chú trọng kiểm tra đánh giá hoạt động, tình cảm của HS: nghĩ và làm. Năng lực vận dụng vào thực tiễn của HS qua ứng xử, giao tiếp. Đánh giá cả quá trình học tập của HS, tạo điều kiện cho HS cùng tham gia xác định tiêu chí đánh giá kết quả học tập. Nội dung đánh giá có thể hơi "cao" nhưng không được quá khó để kích thích sự tìm tòi, sáng tạo, hứng thú của HS. Hệ thống câu hỏi kiểm tra đánh giá cần thể hiện sự phân hóa cao, 70% câu hỏi bài tập đo được mức độ chuẩn kiến thức và 30% phản ánh mức độ nâng cao dành cho HS có năng lực trí tuệ và thực hành cao hơn. Chỉ đạo, kiểm tra việc thực hiện chương trình, kế hoạch giảng dạy, học tập của nhà trường; tăng cường đổi mới khâu kiểm tra, đánh giá thường xuyên, định kỳ. Kết hợp hợp lý giữa các hình thức kiểm tra đánh giá, thi vấn đáp, tự luận và trắc nghiệm nhằm hạn chế học tủ, học vẹt, học ghi nhớ máy móc; phát huy ưu điểm, hạn chế nhược điểm của mỗi hình thức. Đa dạng hóa công cụ đánh giá; sử dụng tối đa CNTT trong quy trình tổ chức kiểm tra đánh giá. 1.4.6. Tiêu chí kiểm tra, đánh giá Đảm bảo tính toàn diện: Đánh giá được toàn diện kiến thức, kỹ năng, năng lực, thái độ, hành vi của HS. Đảm bảo độ tin cậy: Tính chính xác, trung thực, khách quan, công bằng trong đánh giá, phản ánh được chất lượng thực của HS. Đảm bảo tính khả thi: Nội dung, hình thức, phương tiện tổ chức đánh giá phải phù hợp với điều kiện HS, cơ sở giáo dục và với mục tiêu từng môn học. Đảm bảo yêu cầu phân hóa: Phân loại được chính xác trình độ và năng lực của HS, phải phân hóa càng rộng càng tốt. Đảm bảo giá trị hiệu quả cao: Đánh giá được tất cả các lĩnh vực cần đánh giá HS, thực hiện được đầy đủ mục tiêu đề ra. 1.4.7. Thiết kế đề kiểm tra để đánh giá HS Xác định mục đích, yêu cầu của đề kiểm tra. Xác định mục tiêu dạy học. Thiết lập ma trận hai chiều:  Xác định số lượng câu hỏi, bài tập sẽ đưa ra trong đề kiểm tra. 17 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Xác định số lượng câu hỏi, bài tập của mỗi loại hình đưa vào đề kiểm tra: câu hỏi tự luận, câu hỏi trắc nghiệm khách quan.  Thiết lập ma trận với đầy đủ số liệu, thông tin đã định. Thiết kế câu hỏi, bài tập theo ma trận. Thiết kế đáp án, biểu điểm. 1.4.8. Các hình thức kiểm tra a/ Tự luận Tự luận là dạng kiểm tra, thi dùng những câu hỏi mở (câu hỏi tự luận) đòi hỏi HS phải tự xây dựng làm bài. [5, tr 29] b/ Trắc nghiệm Trắc nghiệm là dạng kiểm tra, thi mà trong đó mỗi câu hỏi có kèm theo những câu trả lời sẵn đòi hỏi HS phải chọn một câu để trả lời. [5, tr 35] Các hình thức trắc nghiệm:  Trắc nghiệm đúng – sai (trắc nghiệm hai lựa chọn): Dạng câu hỏi (hoặc một đề nghị), có thể là một câu khẳng định về một nội dung nào đó (câu dẫn) kèm theo hai phương án trả lời là đúng hoặc sai. HS phải chọn một trong hai phương án đó.  Trắc nghiệm điền khuyết: Yêu cầu HS phải điền một từ hay cụm từ vào những chỗ trống trong câu đã được cố ý bỏ đi. Có khi trắc nghiệm này cũng yêu cầu HS điền một mệnh đề hay nguyên một câu có thông tin đầy đủ, trọn vẹn.  Trắc nghiệm ghép đôi: Gồm 2 cột thông tin. Cột thứ nhất là những câu hỏi, mệnh đề (câu dẫn), cột thứ hai là những thông tin để chọn (các khái niệm, các từ, các cụm từ, …) để ghép vào câu dẫn nào đó ở cột kia sao cho đúng nghĩa (chuyên môn). Số câu ghép có thể bằng hoặc hơn số câu dẫn, tùy theo yêu cầu của câu hỏi mà có thể chọn một hoặc hơn một câu trả lời để ghép tương ứng với một câu dẫn.  Trắc nghiệm nhiều lựa chọn: Câu hỏi (hoặc câu dẫn) có nhiều câu trả lời sẵn và yêu cầu HS chọn một câu đúng, những câu đúng hoặc đúng nhất, chọn câu sai hoặc những câu sai… (tùy cách hỏi). 1.4.9. Mức độ nhận thức khi ra đề kiểm tra và thi trắc nghiệm khách quan Đề kiểm tra, thi trắc nghiệm khách quan phải đảm bảo được các yêu cầu chung:  Phải có độ khó hợp lí, phù hợp với thời gian làm bài của HS.  Phải đánh giá được khả năng lí giải, ứng dụng, phân biệt và phán đoán của HS.  Nội dung cần tập trung đánh giá phạm vi kiến thức rộng.  Tránh tập trung nhiều vào những mảng nhỏ kiến thức sẽ dẫn đến những mảnh rời rạc, chắp vá trong kiến thức HS. Việc ra đề kiểm tra, đề thi phải dựa trên cơ sở phát triển năng lực, trí tuệ HS. Về kiến thức (6 mức độ theo Bloom), về hình thành kỹ năng (theo Harrow), về thái độ (5 cấp độ theo Bloom): 18 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Các mức độ nắm kiến thức theo Bloom: Mức độ Định nghĩa Sự kiện Nhắc lại định luật, công 1. Nhận biết Nhắc lại sự kiện. 2. Thông hiểu Tìm được một trong các đại Trình bày hoặc hiểu được ý lượng liên quan trong một nghĩa của các sự kiện. công thức. 3. Vận dụng Thiết kế được các phương án Vận dụng các nguyên lý vào khi có đủ các thông số cần các trường hợp riêng biệt. thiết. 4. Phân tích Thiết kế được phương án khi Vận dụng các nguyên lý vào phải tìm các thông số cần các trường hợp phức hợp. thiết. 5. Tổng hợp Vận dụng các nguyên lý vào Tìm được lỗi trong các các trường hợp phức hợp để phương án. trình bày một giải pháp mới. 6. Đánh giá Vận dụng các nguyên lý vào các trường hợp để đưa ra các Thiết kế được phương án giải pháp mới và so sánh nó mới. với giải pháp đã biết. thức… Các mức độ hình thành kỹ năng theo Harrow: Mức độ Định nghĩa Sự thực hiện, ví dụ 1. Bắt chước Quan sát và sao chép rập Làm được so với mẫu còn khuôn. nhiều lệch lạc. 2. Làm được Quan sát thực hiện được như Làm được cơ bản như đúng hướng dẫn. mẫu, vẫn còn sai sót. 3. Làm chính xác Quan sát và thực hiện được Làm được chính xác như chính xác như hướng dẫn. mẫu. 4. Làm biến hóa Thực hiện được các kỹ năng Làm được chính xác như mẫu trong các hoàn cảnh và tình trong các hoàn cảnh khác huống khác nhau. nhau. 5. Làm thuần thục Đạt trình độ cao về tốc độ và Làm được chính xác như sự chính xác, ít cần sự can mẫu, kỹ năng bản năng. thiệp của ý thức. 19 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Cấp độ hình thành thái độ theo Bloom: Mức độ 1. Tiếp nhận Định nghĩa Sự thực hiện, ví dụ Có mong muốn tham gia vào Chú ý nghe giảng, tham gia hoạt động. các hoạt động lớp. 2. Có trả lời, đáp ứng Thể hiện tán thành hay không, Hình thành bài tập về nhà, chưa có lý lẽ. tuân theo nội quy nhà trường. 3. Có lý lẽ, lượng giá Trở thành có giá trị đối với Tin và bảo vệ cái đúng. bản thân. 4. Được tổ chức Xây dựng thành hệ thống có hệ thống 5. Hình thành đặc trưng Cân bằng giữa các giá trị, giải quyết được các xung đột về giá trị. giá trị. Hình thành đặc trưng bản sắc Phối hợp trong các nhóm hoạt riêng. động hình thành thói quen. 1.5. Định hướng hành động nhận thức của HS trong dạy học Vật lý Trong dạy học, GV có vai trò quan trọng trong việc tổ chức, kiểm tra, định hướng hành động nhận thức của HS theo một chiến lược dạy học hợp lý và có hiệu quả sao cho HS tự chủ xây dựng được kiến thức khoa học của mình và do đó năng lực nhận thức của họ từng bước được phát triển. Sự định hướng hành động nhận thức của HS trong một tình huống học tập vi mô đòi hỏi xác định được rõ:  Vấn đề cần được giải quyết.  Dạng hành động nhận thức thích hợp đòi hỏi ở HS.  Lời giải đáp mong muốn.  Kiểu định hướng hành động nhận thức dự tính. 1.5.1. Các kiểu định hướng hành động nhận thức Khi nghiên cứu sự định hướng hành động nhận thức của HS trong dạy học, có thể phân biệt các kiểu định hướng tương ứng với các mục tiêu rèn luyện khác nhau, đòi hỏi HS nắm tri thức ở các trình độ khác nhau. Có thể phân biệt ba trình độ khác nhau của sự nắm tri thức:  Nắm tri thức ở trình độ ghi nhận, tái tạo: Sự nắm tri thức ở trình độ ghi nhận, tái tạo thể hiện ra ở khả năng nhận ra được, phát ngôn lại được đúng với sự trình bày tri thức đã có, thực hiện được đúng quy tắc đã cho.  Nắm tri thức ở trình độ hiểu: Sự nắm tri thức ở trình độ hiểu thể hiện ra ở khả năng lý giải được tính xác đáng, tính hợp lý của tri thức, vận hành được tri thức trong những tình huống phù hợp… 20 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Nắm tri thức ở trình độ sáng tạo: Sự nắm tri thức ở trình độ sáng tạo thể hiện ra ở khả năng xây dựng, phê phán, phát triển tri thức. Trên cơ sở của trình độ nắm tri thức, người ta phân ra các kiểu định hướng thường được áp dụng trong quá trình dạy học cụ thể là định hướng tái tạo, hoặc là định hướng tìm tòi, hoặc là định hướng khái quát chương trình hóa. a/ Định hướng tái tạo Đó là kiểu định hướng trong đó GV hướng HS vào việc huy động, áp dụng những kiến thức và cách thức hoạt động HS đã nắm được hoặc đã được GV chỉ ra một cách tường minh để HS có thể thực hiện được nhiệm vụ mà họ đảm nhận. Nghĩa là HS chỉ cần tái tạo những hành động đã được GV chỉ rõ hoặc những hành động trong các tình huống đã quen thuộc đối với HS. [11, tr 42] Ưu điểm: Đảm bảo được hiệu quả rèn luyện kỹ năng cho HS và tạo cơ sở cần thiết cho HS có thể thích ứng được với định hướng tìm tòi trong dạy học. Nhược điểm: Không đáp ứng được yêu cầu rèn luyện tư duy sáng tạo của HS, không đủ để bảo đảm cho HS chiếm lĩnh được tri thức khoa học sâu sắc, vững chắc và vận dụng chúng một cách linh hoạt. b/ Định hướng tìm tòi Là kiểu định hướng trong đó GV không chỉ ra cho HS một cách tường minh các kiến thức và cách thức hoạt động HS cần áp dụng mà GV chỉ đưa ra cho HS những gợi ý sao cho HS có thể tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng những kiến thức và cách thức hoạt động thích hợp để giải quyết nhiệm vụ mà họ đảm nhận. [10, tr 166] Ưu điểm: Rèn luyện cho HS năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề đáp ứng mục tiêu đào tạo và bồi dưỡng nhân tài của sự nghiệp GD. Nhược điểm: Không thể áp dụng cho toàn bộ đối tượng HS và gợi ý của GV không phải lúc nào cũng định hướng được tư duy của HS. c/ Định hướng khái quát chương trình hóa Là kiểu định hướng trong đó GV cũng gợi ý cho HS tương tự như kiểu định hướng tìm tòi, nhưng giúp HS ý thức được đường lối khái quát của việc tìm tòi giải quyết vấn đề. Sự định hướng được chương trình hóa theo các bước dự định hợp lý. [11, tr 43] GV hướng dẫn HS từng bước giải quyết nhiệm vụ mà họ đảm nhận. HS chỉ chuyển sang giải quyết bước tiếp theo sau khi đã thực hiện bước trước đó. Ở mỗi bước giải quyết nếu HS không thể tự mình tìm tòi giải quyết được thì sự định hướng chuyển dần từ kiểu định hướng tìm tòi sang kiểu định hướng tái tạo sao cho HS có thể hoàn thành được công việc của bước đó rồi sau đó HS lại tiếp tục tự mình tìm tòi giải quyết bước tiếp theo theo định hướng tìm tòi của GV. Ưu điểm: Rèn luyện tư duy của HS trong quá trình giải bài tập và đảm bảo cho họ giải được bài tập, góp phần nâng cao hiệu quả của việc dạy bài tập nhằm phát huy vai trò 21 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm tích cực và tự lực của HS. Việc xây dựng sơ đồ định hướng khái quát chương trình hóa đối với mỗi loại bài tập sẽ giúp cho HS hình thành những kỹ năng, kỹ xảo, tìm tòi những mối liên hệ xác định, dần dần HS sẽ tự định hướng được hành động nhận thức của mình. Nhược điểm: Sự hướng dẫn của GV đòi hỏi phải theo sát tiến trình hoạt động giải bài tập của HS, không phải chỉ dựa vào lời hướng dẫn dự kiến trước mà phải kết hợp việc định hướng với việc kiểm soát hành động của HS để điều chỉnh sự định hướng sao cho thích ứng với trình độ của HS. Sơ đồ định hướng khái quát chương trình hóa: 1 + 2 - + 3 + + + 1’ 2’ - + + 1’’ 2’’ - + 1’’’ + 1 2’’’ 2 3 … Các bước định hướng Dấu (+): HS thực hiện được. Dấu (–): HS không tự thực hiện được. 1.5.2. Tiêu chuẩn câu hỏi định hướng hành động Phương tiện quan trọng để GV định hướng hành động nhận thức của HS là câu hỏi. Để cho câu hỏi thực hiện chức năng định hướng hành động nhận thức của HS, nó phải đáp ứng được những yêu cầu cơ bản, cũng chính là những tiêu chuẩn chung để đánh giá chất lượng câu hỏi. [10, tr 50]  Câu hỏi phải được diễn đạt chính xác về ngữ pháp và về nội dung khoa học. Chỉ khi đó khoa học mới có nội dung xác định.  Câu hỏi phải diễn đạt chính xác điều định hỏi. Chỉ khi đó mới có thể hy vọng câu hỏi thực hiện chức năng định hướng hành động của HS theo ý định của GV, và chỉ khi đó GV mới có thể căn cứ vào sự trả lời của HS để đánh giá HS.  Nội dung của câu hỏi phải đáp ứng đúng đòi hỏi của sự định hướng hành động của HS trong tình huống đang xét, cả về phương diện kiểu định hướng hành động học tập dự định cũng như về phương diện sát hợp với việc thực hiện nhiệm vụ nhận thức đặt ra. Chỉ khi đó câu hỏi mới có ý nghĩa là câu hỏi nhằm định hướng hành động nhận thức của HS trong dạy học.  Câu hỏi phải vừa sức HS mới có thể đưa đến sự đáp ứng của HS. 22 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Chương 2. BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 2.1. Những cơ sở lý luận của bài tập trong dạy học Vật lý 2.1.1. Khái niệm về BTVL BTVL được hiểu là một vấn đề được đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên các định luật và phương pháp Vật lý. Hiểu theo nghĩa rộng thì mỗi một vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa cũng chính là một bài tập đối với HS. Sự tư duy định hướng một cách tích cực luôn luôn là việc giải bài tập. [1, tr 2] 2.1.2. Ý nghĩa của BTVL BTVL có ý nghĩa quan trọng trong việc củng cố, mở rộng và hoàn thiện kiến thức. Nó rèn luyện cho HS khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Nó đòi hỏi ở HS hoạt động trí tuệ tích cực, tự lập và sáng tạo. [7, tr 133 – 134] 2.1.3. Mục đích của việc sử dụng BTVL Trong quá trình dạy học, BTVL có tầm quan trọng đặc biệt, chúng được sử dụng theo những mục đích khác nhau. a/ BTVL giúp HS lĩnh hội vững chắc kiến thức Vật lý Những vấn đề trừu tượng đối với HS, GV dùng bài tập để làm sáng tỏ vấn đề. Ví dụ: "Một vật A đặt trên mặt bàn nằm ngang. Có những lực nào tác dụng vào vật, vào bàn? Có những cặp lực trực đối nào cân bằng nhau? Có những cặp lực trực đối nào không cân bằng nhau?" Những vấn đề HS chưa hiểu đầy đủ, GV dùng bài tập để hoàn thiện kiến thức. Ví dụ: "An và Bình đi giày patanh, mỗi người cầm một đầu sợi dây. Hỏi hai bạn sẽ chuyển động như thế nào nếu hai người cùng kéo dây về phía mình?" Những vấn đề HS đã hiểu đầy đủ, GV dùng bài tập để mở rộng phạm vi ứng dụng của kiến thức. Ví dụ: "Hãy dự đoán xem trong không gian có bao nhiêu điểm mà tại đó lực hút của trái đất lên một vật cũng bằng lực hút của mặt trăng". Đối với bài tập định tính: HS phải vận dụng kiến thức đã học để giải thích các hiện tượng Vật lý xảy ra trong đời sống hoặc trong kỹ thuật. Ví dụ: "Theo định luật III Niu – tơn, khi ngựa tác dụng một lực vào xe thì xe cũng tác dụng một lực vào ngựa bằng với lực mà ngựa tác dụng vào xe. Vậy đáng lẽ xe phải đứng yên nhưng tại sao xe chuyển động theo ngựa? Giải thích?". Đối với bài tập định lượng: HS phải phân tích bản chất hiện tượng Vật lý để tìm ra các mối liên hệ có liên quan. Điều này giúp HS hiểu sâu hơn những quy luật, những khái niệm Vật lý. Ví dụ: "Một vật có khối lượng m = 450 g nằm yên trên một máng nghiêng một góc o 30 so với mặt nằm ngang. Tính độ lớn của lực ma sát giữa vật và máng nghiêng." 23 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Thông qua bài tập, SGK đã trình bày các kiến thức Vật lý mới hay hình thành phương pháp Vật lý cho HS dưới dạng các bài tập. Điều này đã mang lại hiệu quả về mặt nhận thức. Ví dụ: Để trình bày hiện tượng tăng giảm trọng lượng, SGK đã trình bày dưới dạng bài tập về vật trong thang máy, khái niệm nội lực và ngoại lực được trình bày dưới dạng bài toán chuyển động của hệ vật… b/ BTVL là phương tiện để ôn tập và củng cố kiến thức Sau một bài học, GV thường dùng bài tập để củng cố kiến thức. Mục đích: Giúp HS nhớ lại các khái niệm, các định luật có liên quan và đào sâu một số khía cạnh nào đó của kiến thức. Ví dụ: Sau khi học về sự rơi tự do có thể cho HS giải bài tập: "Một vật được thả từ trên máy bay ở độ cao 80 m. Cho rằng vật rơi tự do. Tính thời gian rơi." Cuối mỗi chương hay đề tài, GV thường dùng bài tập để ôn tập. Mục đích: Giúp HS hệ thống lại những quy tắc, công thức, những định luật Vật lý của một chương hay một phần chương trình. Ví dụ: Cuối chương động học chất điểm có thể cho HS làm bài tập sau: "Một ô tô và một xe máy xuất phát cùng một lúc từ hai địa điểm A và B cách nhau 20 km, chuyển động thẳng đều từ A đến B. Ô tô đi từ A có vận tốc là 80 km/h và xe máy đi từ B có vận tốc là 40 km/h. Chọn A làm gốc, thời điểm xuất phát của hai xe làm mốc thời gian, chiều từ A đến B là chiều dương. a/ Viết phương trình chuyển động của mỗi xe. b/ Tính thời điểm, vị trí hai xe đuổi kịp nhau. c/ Vẽ đồ thị tọa độ – thời gian của hai xe." c/ BTVL là phương tiện để phát triển tư duy và bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho HS Bài tập là tình huống có vấn đề để kích thích hoạt động tư duy. Khi giải bài tập, HS sử dụng các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hơn và khái quát hóa và các suy luận logic để giải quyết vấn đề. Việc giải bài tập hình thành ở HS năng lực tự nghiên cứu và bồi dưỡng phương pháp giải quyết các dạng bài tập. Ví dụ: Để hình thành phương pháp xác định điều kiện để một đại lượng đạt cực đại ta xét bài tập sau: "Một dây dẫn đồng chất, tiết diện đều được cắt thành 2 phần sao cho khi mắc song song thì điện trở tương đương là cực đại. Tìm điện trở mỗi phần biết điện trở toàn dây là R.". d/ BTVL là phương tiện để HS liên hệ kiến thức vào thực tiễn và kỹ thuật Đối với bài tập định tính: Tạo cơ hội cho HS vận dụng kiến thức đã học để giải thích các hiện tượng Vật lý trong đời sống và trong kỹ thuật, giúp HS liên hệ kiến thức được học với thực tiễn đời sống. 24 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Ví dụ: Sau khi học về định luật III Niu – tơn có thể cho HS giải bài tập: "Giải thích tại sao nếu chúng ta không nhún chân thì sẽ không nhảy lên được". Đối với các bài tập định lượng: HS có dịp tìm hiểu tính năng tác dụng của các thiết bị, nắm được các thông số kỹ thuật… Ví dụ: Sau khi học về định luật Ohm, cho HS giải quyết bài toán sau: "Cho nguồn điện có suất điện động E = 24 V, điện trở trong r = 6 dùng để thắp sáng các bóng đèn loại 6 V – 3 W. Có thể mắc tối đa mấy bóng đèn để các đèn đều sáng bình thường và phải mắc chúng như thế nào?". e/ BTVL là phương tiện để kiểm tra đánh giá năng lực tư duy của HS BTVL được coi là thước đo sự lĩnh hội kiến thức Vật lý của HS. Thông qua bài tập, GV sẽ đánh giá được mức độ thu nhận kiến thức cũng như năng lực tư duy của HS. Đối với những bài toán tổng hợp, GV đánh giá HS được cả bề rộng và cả chiều sâu của kiến thức. Thông qua việc giải bài tập, GV cũng có cơ hội để rèn luyện cho HS những đức tính tốt (tinh thần tự lập, tính cần cù cẩn thận và tinh thần vượt khó,…). Ví dụ: "Đưa một con lắc có chiều dài l ra khỏi vị trí cân bằng và lên đến đô cao h rồi thả cho chuyển động trong mặt phẳng thẳng đứng. Trên đường chuyển động sợi dây vướng vào một cái đinh A nằm ở phía dưới điểm treo. Hỏi quả cầu con lắc sẽ tiếp tục chuyển động như thế nào?" 2.1.4. Các trường hợp sử dụng BTVL Đề xuất vấn đề học tập hay tạo ra tình huống có vấn đề. Thông báo kiến thức mới mà trong giờ lí thuyết chưa có điều kiện cập nhật đầy đủ. Hình thành kỹ năng và thói quen thực hành, phát triển năng lực sáng tạo ở HS. Kiểm tra kiến thức HS. Củng cố, khái quát hóa và ôn tập kiến thức. Thực hiện các nguyên tắc giáo dục kỹ thuật tổng hợp, làm quen HS với các thành tựu KHKT và các phương hướng phát triển kinh tế, khoa học của đất nước. 2.1.5. Vị trí của BTVL Giải BTVL là một phần của đa số các bài học Vật lý, cũng như là nội dung quan trọng của hoạt động ở các nhóm ngoại khóa về Vật lý. Ở dạng bài học tổng hợp (gồm bốn giai đoạn: Kiểm tra kiến thức, trình bày bài mới, củng cố, ra bài tập về nhà), các bài tập được sử dụng hai lần:  Mở bài: Khi kiểm tra kiến thức.  Kết thúc: Để củng cố và đào sâu kiến thức đã học, để kiểm tra các bài tập về nhà, GV thường gọi HS lên bảng trình bày bài giải của mình. Để củng cố kiến thức và rèn luyện kỹ năng cho HS, GV thường tiến hành các BTVL sau khi học xong một đề tài hoặc một chương, một phần của chương trình. 25 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm 2.2. Phân loại BTVL 2.2.1. Phân loại theo nội dung a/ Bài tập có nội dung theo các đề tài của môn Vật lý Người ta phân biệt các bài tập về cơ, nhiệt, điện, quang… Sự phân chia như vậy mang tính chất quy ước vì kiến thức sử dụng trong một bài tập thường không chỉ lấy từ một chương mà có thể lấy từ những phần khác nhau của giáo trình. Việc phân chia thành những nhóm mang tính thống kê dùng để làm tư liệu tham khảo trong giảng dạy. b/ Bài tập có nội dung kỹ thuật (kỹ thuật tổng hợp) Đặc trưng: Các điều kiện của bài toán có liên quan đến kỹ thuật hiện đại, sản xuất công nông nghiệp, giao thông vận tải,… Tác dụng: Giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho HS nhằm phát triển hứng thú của HS với Vật lý, hướng nghiệp cho HS. Ví dụ: "Trong cây cối có chất phóng xạ 14 6 C . Độ phóng xạ của một mẫu gỗ tươi và một mẫu gỗ cổ đại đã chết cùng khối lượng lần lượt là 0,25 Bq và 0,215 Bq. Hãy xác định xem mẫu gỗ cổ đại đã chết cách đây bao lâu." c/ Bài tập có nội dung lịch sử Đặc trưng: Chứa đựng những kiến thức có đặc điểm lịch sử ; những dữ liệu về các thí nghiệm cổ điển, những phát minh sáng chế hoặc về những câu chuyện có tính lịch sử. Tác dụng: Để ngoại khóa về lịch sử Vật lý cho HS. Ví dụ: "Truyền thuyết kể rằng: Hoàng tử Hồ Nguyên Trừng, con trai Hồ Quý Ly là một nhà kỹ thuật rất giỏi. Một lần trong cung điện có một cái cột đá chạm khắc công phu cao và to nhưng lại bị nghiêng và có nguy cơ bị đổ. Việc này không thể dùng sức người để dựng cái cột cho thẳng lại. Vị hoàng tử tài ba ấy đã vận dụng hiểu biết sự co giãn vì nhiệt đã giải thành công bài toán dựng lại cột đá đó. Bạn hãy dự đoán xem làm thế nào để dựng lại cột đá đó?" d/ Bài tập có nội dung trừu tượng Đặc trưng: Trong điều kiện của bài toán, bản chất Vật lý được nêu bật lên và những chi tiết không bản chất đã được bỏ bớt. Tác dụng: Giúp HS dễ dàng nhận ra công thức, định luật hay kiến thức Vật lý có liên quan để HS tập dượt áp dụng các công thức vừa học. Ví dụ: "Người ta kéo một vật có khối lượng m lên một mặt phẳng nghiêng có chiều dài l và chiều cao h. Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là k. Hãy xác định lực kéo cần thiết để vật lên đều." e/ Bài tập có nội dung cụ thể Đặc trưng: Trong điều kiện của bài toán, HS phải nhận ra bản chất Vật lý và những chi tiết không bản chất được thể hiện đầy đủ. 26 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Tác dụng: Tập cho HS phân tích các hiện tượng thực tế cụ thể để làm rõ bản chất Vật lý từ đó vận dụng các kiến thức Vật lý cần thiết để giải. Ví dụ: "Khi chuyển các hòm gỗ nặng 80 kg từ mặt đất lên sàn ô tô vận tải cao 1,4 m, các công nhân bốc xếp đã dùng tấm ván bằng gỗ dài 2,8 m để bắc cầu từ mặt đất lên sàn xe và đẩy các hòm gỗ trượt trên tấm ván lên xe. Hãy xác định lực đẩy tối thiểu cần thiết để có thể đẩy được các hòm gỗ đó lên xe." h/ Bài tập vui Đặc trưng: Trong bài tập chứa đựng các sự kiện, hiện tượng kỳ lạ hoặc vui. Tác dụng: Làm cho tiết học trở nên sinh động, kích thích và nâng cao được sự hứng thú trong học tập của HS. Ví dụ: "Tại sao chim đậu trên đường dây điện cao thế lại không bị điện giật?" 2.2.2. Phân loại theo phương thức giải a/ Bài tập định tính Đặc điểm: Tính nhẩm hoặc không cần tính toán. Đa số yêu cầu HS giải thích hiện tượng Vật lý hoặc chứng minh một kết luận. Hướng giải quyết: HS cần phân tích quá trình Vật lý xảy ra trong kỹ thuật, trong tự nhiên để tìm các quy luật Vật lý có liên quan. Từ đó vận dụng lý thuyết để giải thích các hiện tượng Vật lý hoặc vận dụng các công thức để chứng minh một kết luận nào đó. Tác dụng: Rèn luyện tư duy logic của HS và tập cho HS biết phân tích bản chất Vật lý của hiện tượng. Ví dụ: "Có hai dây dẫn, một dây dẫn bằng đồng và một dây dẫn bằng nhôm có cùng chiều dài và cùng tiết diện. Nếu mắc hai dây đó nối tiếp vào mạch điện thì khi có dòng điện đi qua, nhiệt lượng tỏa ra ở dây nào lớn hơn?" b/ Bài tập định lượng Đặc điểm chung: Bắt buộc phải tính toán. Tùy theo mức độ tính toán mà ta chia bài toán ra hai loại: Bài tập tập dượt và bài tập tổng hợp. Đặc điểm riêng:  Bài tập tập dượt: HS chủ yếu vận dụng các công thức vừa học để tính ra kết quả, thường được áp dụng cuối mỗi tiết học.  Bài tập tổng hợp: HS phải thiết lập nhiều mối liên hệ và các phép biến đổi toán học để giải quyết, thường dùng để ôn tập. Hướng giải quyết: HS phải phân tích đề bài, xác định các dữ liệu đã cho và cái cần tìm. Từ đó xác định được các mối liên hệ với đại lượng cần tìm dựa vào các qui luật Vật lý. Trên cơ sở có các mối liên hệ, HS có thể tính toán các đại lượng trung gian để xác định đại lượng cần tìm và cuối cùng là biện luận để lấy kết quả phù hợp. 27 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Tác dụng:  Bài tập tập dượt: Giúp HS củng cố kiến thức cơ bản vừa học, hiểu rõ ý nghĩa của các định luật và các công thức biểu diễn chúng.  Ví dụ: "Xác định lực Lo – ren – xơ trong hình sau đây:" q c. – Thay c vào (2) => a. – Từ (5) => d. – Từ (6) => e. – Thay d, e vào (4) => b. – Thay a, b vào (1) => x. Đối với bài tập định tính, không cần phép tính toán nhưng phải phân tích các hiện tượng Vật lý để tìm ra các quy luật Vật lý có liên quan, trên cơ sở đó dựa vào sự suy luận logic để giải thích hiện tượng Vật lý hoặc chứng minh một kết luận nào đó. 3.3.2. Phương pháp tư duy trong giải bài tập định tính a/ Đối với bài tập giải thích hiện tượng Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết một hiện tượng và lý giải xem vì sao hiện tượng lại xảy ra như thế. Nói cách khác là biết hiện tượng và phải giải thích nguyên nhân của nó. Đối với HS, nguyên nhân đó là những đặc tính, những định luật Vật lý. Như vậy, trong các bài tập này, bắt buộc phải thiết lập được mối quan hệ giữa một hiện tượng cụ thể với một số đặc tính của sự vật hiện tượng hay với một số định luật Vật lý. Về mặt logic, ta phải thực hiện phép suy luận logic (luận ba đoạn), trong đó tiên đề thứ nhất là một đặc tính chung của sự vật hoặc định luật Vật lý có tính tổng quát, tiên đề thứ hai là những điều kiện cụ thể, kết luận là hiện tượng nêu ra. Thông thường những hiện tượng thực tế rất phức tạp mà các định luật Vật lý lại rất đơn giản, cho nên mới nhìn thì khó có thể phát hiện ra mối liên hệ giữa hiện tượng đã cho với những định luật Vật lý đã biết. Ngoài ra, ngôn ngữ dùng trong lời phát biểu các định nghĩa, định luật Vật lý nhiều khi lại không hoàn toàn phù hợp với ngôn ngữ thông thường dùng để mô tả hiện tượng. Vì vậy cần phải mô tả hiện tượng theo ngôn ngữ Vật lý và phân tích hiện tượng phức tạp ra các hiện tượng đơn giản chỉ tuân theo một định luật, một quy tắc nhất định. Quy trình định hướng việc tìm lời giải bài tập định tính giải thích hiện tượng: 32 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Tìm hiểu đầu bài, đặc biệt chú trọng diễn đạt hiện tượng mô tả trong đầu bài bằng ngôn ngữ Vật lý (dùng các khái niệm Vật lý thay cho khái niệm dùng trong đời sống hằng ngày).  Phân tích hiện tượng.  Xây dựng lập luận: – Tìm trong đầu bài những dấu hiệu có liên quan đến một tính chất Vật lý, một định luật Vật lý đã biết. – Phát biểu đầy đủ tính chất đó, định luật đó. – Xây dựng một luận ba đoạn để thiết lập mối quan hệ giữa định luật đó với hiện tượng đã cho, nghĩa là giải thích được nguyên nhân của hiện tượng. Trong trường hợp hiện tượng phức tạp thì phải xây dựng nhiều luận ba đoạn liên tiếp. b/ Đối với bài tập dự đoán hiện tượng Dự đoán hiện tượng thực chất là căn cứ vào những điều kiện cụ thể của đầu bài, xác định những định luật chi phối hiện tượng và dự đoán được hiện tượng gì xảy ra, xảy ra như thế nào. Từ đó tìm quy luật chung chi phối hiện tượng cùng loại và rút ra kết luận. Về mặt logic, ta phải thiết lập một luận ba đoạn, trong đó ta mới biết tiên đề thứ hai (phán đoán khẳng định riêng), cần phải tìm tiên đề thứ nhất (phán đoán khẳng định chung) và kết luận (phán đoán khẳng định riêng). 3.3.3. Phương pháp tư duy trong giải bài tập định lượng a/ Phương pháp phân tích Hoạt động tư duy trong phương pháp phân tích được định hướng như sau:  Trước hết, tìm mối liên hệ giữa đại lượng cần tìm với các đại lượng trung gian dựa vào các quy luật Vật lý.  Tìm mối liên hệ giữa đại lượng trung gian với đại lượng đã cho.  Xác định đại lượng trung gian rồi tiến tới xác định đại lượng cần tìm. Sơ đồ hoạt động tư duy theo phương pháp phân tích như sau: Định luật 1 x = f (y, z) Định luật 2 y = f (a, p) Định luật 4 z = f (c) Định luật 3 p = f (b) Kết quả x = f (a, b, c) 33 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Trong đó: x là đại lượng phải tìm; p, y, z là những đại lượng không cho trực tiếp trong đầu bài (đại lượng trung gian); a, b, c là những đại lượng đã cho.  Theo định luật 1 hay công thức 1, ta có mối liên hệ giữa đại lượng x với một số đại lượng nào đó y, z. Ta bảo x là một hàm số của y và z, ta có: x = f(y, z).  Ta phải tìm một định luật 2 hay công thức 2 nêu lên mối quan hệ giữa đại lượng y chưa biết với đại lượng a đã cho trong đầu bài, mối quan hệ đó là: y = f(a, p).  Vì đại lượng p chưa biết nên ta lại phải tìm định luật 3 hay công thức 3 cho biết mối quan hệ giữa p với đại lượng b đã cho.  Vì đại lượng z chưa biết nên ta lại phải tìm định luật 4 hay công thức 4 cho biết mối quan hệ giữa z với đại lượng c đã cho.  Cứ như thế tiếp tục, cuối cùng thay vào công thức 1 ta thu được một công thức chỉ chứa đại lượng phải tìm x và các đại lượng đã cho a, b, c; x = f (a, b, c). Ví dụ: "Người ta thả cái thùng có khối lượng 280kg cho chuyển động nhanh dần đều xuống một hầm mỏ. Trong 10 phút đầu, nó rơi được 35m. Chọn g = 10m/s2, hãy xác định sức căng sợi dây."  Theo phương pháp phân tích thì tiến hành như sau:    – Áp dụng định luật II Niu – tơn: P  T  ma (1) – Chiếu (1) lên phương chuyển động ta có: mg – T = ma => T = m (g - a) (2) 1 2 – Vật chuyển động nhanh dần đều với v0 = 0 ta có: S  at 2  a    – Từ (2) và (3) suy ra: T  m g  2S (3) t2 2S    2500N t2  b/ Phương pháp tổng hợp Hoạt động tư duy trong phương pháp tổng hợp được định hướng như sau:  Trước hết tìm mối liên hệ giữa các đại lượng đã cho với đại lượng trung gian để làm cơ sở xác định đại lượng cần tìm.  Xác định liên hệ giữa đại lượng cần tìm với đại lượng trung gian.  Kết hợp các mối liên hệ để xác định đại lượng cần tìm. Sơ đồ hoạt động tư duy theo phương pháp tổng hợp như sau: Định luật 1 p = f(b) Định luật 3 z = f(c) Định luật 2 y = f(a, p) Định luật 4 x = f(y, z) = f(a, b, c) 34 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Trong đó: x là đại lượng phải tìm; p, y, z là những đại lượng không cho trực tiếp trong đầu bài (đại lượng trung gian); a, b, c là những đại lượng đã cho.  Từ đại lượng b đã cho ở đầu bài ta tìm định luật 1 hay công thức 1 xác định mối liên hệ giữa đại lượng b đã cho ở đầu bài với đại lượng chưa biết có liên quan tới bài toán p; mối quan hệ đó là: p = f(b).  Từ p và a đã biết ta tìm định luật 2 hay công thức 2 để nêu lên mối quan hệ giữa đại lượng chưa biết có liên quan tới bài toán y với các đại lượng đã biết a, p; mối quan hệ đó là: y = f(a, p).  Từ đại lượng c đã biết ở đầu bài ta tìm định luật 3 hay công thức 3 ta xác định mối quan hệ giữa đại lượng chưa biết có liên quan tới bài toán z và đại lượng đã biết c; mối quan hệ đó là: z = f(c).  Cuối cùng từ các đại lượng y, z vừa tìm được ta tìm định luật 4 hay công thức 4 xác định mối quan hệ giữa các đại lượng đã biết y, z với đại lượng cần tìm x; mối quan hệ đó là: x = f(y, z). Ví dụ: "Người ta thả cái thùng có khối lượng 280kg cho chuyển động nhanh dần đều xuống một hầm mỏ. Trong 10 phút đầu, nó rơi được 35m. Chọn g = 10m/s2, hãy xác định sức căng sợi dây."  Bài toán trên giải theo phương pháp tổng hợp được tiến hành như sau: 1 2 – Vật chuyển động nhanh dần đều với v0 = 0 ta có: S  at 2  a     2S (1) t2 – Áp dụng định luật II Niu – tơn: P  T  ma (2) – Chiếu (2) lên phương chuyển động ta có: mg – T = ma => T = m (g - a) (3)   – Từ (1) và (3) suy ra: T  m g  2S    2500N t2  c/ Phối hợp phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp Trong thực tế giải bài tập, hai phương pháp trên không tách rời nhau mà thường xen kẽ và hỗ trợ lẫn nhau đặc biệt là trong việc giải quyết những bài toán tổng hợp cần nhiều mối liên hệ. Tuy nhiên có một số chú ý sau:  Nếu ban đầu lập luận, ta dùng phương pháp phân tích nhưng sau đó, ta dùng phương pháp tổng hợp để xác định đại lượng trung gian thì ta cũng xem đó là phương pháp phân tích.  Nếu ban đầu lập luận, ta dùng phương pháp tổng hợp nhưng sau đó, ta dùng phương pháp phân tích để tìm đại lượng trung gian thì ta cũng xem đó là phương pháp tổng hợp. 35 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm 3.4. Tiến trình giải BTVL Các BTVL có nội dung rất phong phú và đa dạng vì vậy phương pháp giải cũng đa dạng. Tuy nhiên từ sự phân tích tư duy trong quá trình giải BTVL người ta cũng đưa ra những nét khái quát chung định hướng cho quá trình giải BTVL nhằm mục đích:  Định hướng tư duy HS khi tiến hành giải bài tập một cách khoa học.  Giúp GV kiểm tra hoạt động giải bài tập của HS và hướng dẫn HS giải một cách có hiệu quả. Nhìn chung tiến trình giải BTVL trải qua bốn bước sau: a/ Bước 1: Tìm hiểu đề bài Phân tích đề bài, ghi tóm tắt dữ kiện bài toán và cái cần tìm, thống nhất đơn vị. Mô tả lại tình huống được nêu trong đề bài, vẽ hình minh họa để làm rõ nghĩa. Nếu đề bài yêu cầu thì phải dùng đồ thị hoặc làm thí nghiệm để thu được các dữ liệu cần thiết. b/ Bước 2: Xác lập các mối liên hệ Phân tích các giả thiết và yêu cầu của bài toán để tìm ra các quy luật Vật lý có liên quan hoặc phân tích bản chất hiện tượng Vật lý nêu trong bài toán để tìm ra các mối liên hệ liên quan đến đại lượng cần tìm, cần lựa chọn những mối liên hệ sao cho việc tìm ra kết quả là ngắn gọn nhất. Trong quá trình phân tích cần làm sáng tỏ một số điều sau:  Bài tập đang giải thuộc loại bài tập nào?  Nội dung bài tập đề cập đến những hiện tượng Vật lý nào? Mối quan hệ giữa các hiện tượng ra sao và diễn biến như thế nào?  Đối tượng được xét ở trạng thái nào? Ổn định hay biến đổi? Những điều kiện ổn định hay biến đổi là gì?  Có những đặc trưng định tính, định lượng nào đã biết và chưa biết? Mối quan hệ giữa các đặc trưng đó biểu hiện ở các định luật, quy tắc, định nghĩa và công thức nào? c/ Bước 3: Sự luận giải Từ các mối liên hệ đã được xác lập, ta tiến hành xác định phương pháp giải và vạch kế hoạch giải đồng thời chọn những cách biến đổi toán học sao cho sự luận giải tìm ra kết quả là ngắn nhất. Sự luận giải phải đảm bảo tính logic và khoa học, tức là những vấn đề đưa ra trước là cơ sở lập luận cho vấn đề sau và các vấn đề đưa ra phải có cơ sở khoa học. Chú ý: Hoạt động giải bài tập trong thực tế có khi không thấy tách biệt rõ bước thứ hai và bước thứ ba. Không phải bao giờ người ta cũng xác lập xong hệ phương trình rồi mới bắt đầu luận giải để rút ra kết quả. Có thể là sau khi xác lập được một mối liên hệ Vật lý cụ thể nào đó thì có thể luận giải với mối liên hệ đó rồi tiếp tục, sau đó mới xác lập các mối liên hệ khác. 36 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm d/ Bước 4: Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả Biện luận để lấy những kết quả phù hợp. Biện luận giúp mở rộng nhãn quan của HS cụ thể là giúp cho việc đánh giá kết quả bài giải được chính xác, qua đó có thể thấy rõ HS có ý thức hay ngẫu nhiên (may rủi) chọn dữ kiện nào (bỏ những dữ kiện thừa) để có lời giải đúng. Cần kiểm tra lời giải để đảm bảo tính đúng đắn của lời giải. Cụ thể có hai cách sau: Giải thật cẩn thận từ đầu (không dựa vào bài đã giải), tính toán lại từng khâu và giải theo phương pháp khác (phân tích hoặc tổng hợp). Kiểm tra lại tính toán, đơn vị sao cho phù hợp với yêu cầu bài toán. Kiểm tra lại kết quả bằng thực nghiệm (nếu có thể). Trả lời kết quả theo yêu cầu bài toán. e/ Ví dụ: "Trong một thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động với tần số f = 13 Hz. Tại một điểm M cách các nguồn A, B những khoảng d1 = 19 cm, d2 = 21 cm, sóng có biên độ cực đại. Giữa M và đường trung trực của AB không có cực đại nào khác. Tính vận tốc truyền sóng trên mặt nước." [8, tr 94]  Tìm hiểu đề bài: – Tóm tắt đề: f = 13 Hz d1 = 19 cm d2 = 21 cm v = ?  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS Gợi ý của GV – Gọi v là vận tốc truyền sóng trên mặt – Tìm công thức diễn tả mối liên hệ giữa nước, ta có: v = λ.f (1) vận tốc truyền sóng với bước sóng và tần số. – Tại M sóng có biên độ cực đại thì hiệu – Dựa trên điều kiện sóng giao thoa có các khoảng cách từ M đến 2 nguồn phải biên độ cực đại tại điểm đã cho để xác thỏa mãn điều kiện: định bước sóng. d = | d2 – d1 | = nλ (n là số nguyên) (2) – Tại các điểm ở trên đường trung trực của AB sóng có biên độ cực đại vì khi đó ta có d1 = d2 => d = | d2 – d1 | = nλ (n = 0). – Giữa M và đường trung trực của AB không có cực đại nào khác nghĩa là cực đại của giao thoa sóng tại M ứng với n = 1 (3).  Sơ đồ sự luận giải: (3) (2) λ 37 (1) v Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm – Thay (3) vào (2) => λ – Thay λ vào (1) => v  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: – Biện luận: λ = | 0,21 – 0,19 | = 0,02 m => v = λ.f = 0,26 m/s > 0 (nhận). v v  0,21  0,19   v  0,26 m/s f 13 => Lời giải đúng. – Trả lời kết quả: Vận tốc truyền sóng trên mặt nước là v = 0,26 m/s. – Kiểm tra lời giải: d 2  d1  3.5. Hướng dẫn HS giải BTVL Muốn hướng dẫn HS giải một bài tập cụ thể nào đó thì GV phải giải được bài tập đó. Nhưng như vậy vẫn chưa đủ, muốn cho việc hướng dẫn giải bài tập được định hướng một cách đúng đắn, GV phải phân tích được phương pháp cụ thể bằng cách vận dụng những hiểu biết về tư duy giải BTVL để xem xét việc giải bài tập cụ thể đó. Mặt khác, phải xuất phát từ mục đích sư phạm của việc giải bài tập đó để xác định kiểu hướng dẫn cho phù hợp. Ta có thể minh họa điều vừa trình bày bằng sơ đồ dưới đây: Tư duy giải BTVL Phân tích phương pháp giải BTVL cụ thể Phương pháp hướng dẫn giải BTVL cụ thể Mục đích sư phạm Xác định kiểu hướng dẫn 3.5.1. Kiểu hướng dẫn Angôrit (hướng dẫn theo mẫu). Khái niệm: Hướng dẫn Angôrit là sự hướng dẫn hành động theo mẫu sẵn có, là sự hướng dẫn chỉ rõ cho HS những hành động cụ thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt được kết quả mong muốn. [11, tr 78 – 79] Cách hướng dẫn: GV xây dựng Angôrit giải cho một dạng bài tập nào đó gồm trình tự các thao tác tiến hành và những lưu ý trong từng thao tác. GV chọn bài tập cùng dạng để cho HS giải và kiểm tra kết quả để uốn nắn những sai sót trong cách vận dụng. Kiểu hướng dẫn Angôrit thường được áp dụng khi cần dạy cho HS phương pháp giải một bài toán điển hình theo yêu cầu của chương trình. Yêu cầu:  Đối với GV: Phải phân tích một cách khoa học việc giải bài tập để xác định được một trình tự chính xác, chặt chẽ của các hành động cần thực hiện để giải được bài tập.  Đối với HS: Chấp hành các hành động đã được GV chỉ ra. Vận dụng đúng công thức và tính toán cẩn thận. 38 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Ưu điểm: Đảm bảo cho HS giải được bài tập một cách chắc chắn, định hướng được tư duy HS theo một con đường vạch sẵn, giúp HS có kỹ năng giải các bài toán cùng dạng. Nhược điểm: HS có thói quen hành động theo mẫu nên làm hạn chế năng lực tư duy của HS, ít có tác dụng rèn luyện cho HS khả năng tìm tòi, sáng tạo. Điều kiện áp dụng: Khi cần dạy cho HS phương pháp giải một loại bài tập điển hình nào đó nhằm rèn luyện cho HS kỹ năng giải một dạng bài tập xác định. Ví dụ: Để luyện tập cho HS kỹ năng giải loại bài tập cân bằng nhiệt (xác định nhiệt độ cuối cùng trong các vật có nhiệt độ khác nhau, tiếp xúc với nhau). Ta hướng dẫn HS thực hiện Angôrit giải như sau: a/ Xác định nhiệt lượng thu vào của các vật thu nhiệt: Q = Q1 + Q2 + Q3 +… Qn Với nhiệt lượng thu vào của vật thứ i là: Qi = Ci.mi.(θ - ti) b/ Xác định nhiệt lượng tỏa ra của các vật tỏa nhiệt: Q’ = Q’1 + Q’2 + Q’3 +… Q’n Với nhiệt lượng tỏa ra của vật thứ J: Q’j = Cj.mj.(tj – θ) c/ Viết phương trình cân bằng nhiệt: Khi hệ vật cân bằng nhiệt thì Q = Q’ Giải phương trình ta tính được nhiệt độ θ. 3.5.2. Kiểu hướng dẫn Ơrixtic (hướng dẫn gợi ý tìm kiếm). Khái niệm: Hướng dẫn gợi ý tìm kiếm là kiểu hướng dẫn mà GV chỉ gợi mở các vấn đề để HS tìm cách giải quyết, GV chỉ có thể hướng dẫn một phần nào đó. [1, tr 18] Cách hướng dẫn: GV có thể chọn bài tập mà có một bộ phận HS đã biết cách giải quyết, còn một bộ phận hoàn toàn mới lạ. GV phải dùng hệ thống câu hỏi gợi ý HS giải quyết từng vấn đề. Yêu cầu:  Đối với GV: Phải gợi mở cho HS bằng cách chuẩn bị hệ thống câu hỏi gợi mở thật tốt.  Đối với HS: Phải tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thực hiện để đạt được kết quả. Ưu điểm:  Tránh được tình trạng GV giải bài tập thay HS.  Phối hợp hoạt động giữa GV và HS một cách tích cực (thầy phải gợi mở, trò phải tìm cách giải quyết).  Tạo cho HS có thói quen tiếp nhận các vấn đề và tìm cách giải quyết vấn đề từ đó rèn luyện năng lực tư duy của HS. 39 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Nhược điểm:  HS phải tự tìm cách giải quyết bài tập nên đôi khi cũng không đảm bảo HS giải được bài tập một cách chắc chắn.  Hướng dẫn của GV không phải lúc nào cũng định hướng được tư duy của HS.  Kiểu hướng dẫn này không thể áp dụng cho toàn bộ đối tượng HS. Điều kiện áp dụng: Khi cần giúp đỡ HS vượt qua khó khăn để giải được bài tập đồng thời vẫn đảm bảo yêu cầu phát triển tư duy HS, tạo điều kiện để HS tự lực tìm cách giải quyết. Ví dụ: "Cho nguồn điện có suất điện động E và điện trở trong r, tìm điện trở mạch ngoài R bằng bao nhiêu để công suất mạch ngoài cực đại." Hoạt động của HS Gợi ý của GV – Công thức xác định công suất mạch – Xác định công thức chứa đại lượng cần ngoài: Pn = E.I – I2.r (1) tìm. – Từ (1) => I2.r – E.I + Pn = 0 – Để phương trình có nghiệm: ∆ ≥ 0 E2 – 4.Pn.r ≥ 0 – Đẳng thức (1) là phương trình bậc 2 của I => áp dụng phương pháp biện luận phương trình bậc 2. E2 E2   Pn  Pn max   4r 4r E ∆ = 0 => I  2r E E Mà I    R  r R  r 2r 3.5.3. Định hướng khái quát chương trình hóa Khái niệm: Định hướng khái quát chương trình hóa cũng là sự hướng dẫn cho HS tự tìm tòi cách giải quyết (không thông báo cho HS cái sẵn có). [13, tr 119 – 120] Cách hướng dẫn: GV có thể chọn bài tập mà có một bộ phận HS đã biết cách giải quyết, còn một bộ phận hoàn toàn mới lạ hoặc bài tập đều hoàn toàn mới lạ đối với HS. Yêu cầu:  Đối với GV: – Định hướng hoạt động tư duy của HS theo đường lối khái quát của việc giải quyết vấn đề. – Chuẩn bị thật tốt các câu hỏi gợi mở để gợi mở cho HS nếu HS không thể tự lực tìm tòi giải quyết vấn đề. – Hướng dẫn theo mẫu cho HS nếu HS vẫn không đủ khả năng tự lực tìm tòi giải quyết vấn đề. 40 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Đối với HS: Phải tự lực tìm tòi cách giải quyết vấn đề. Nếu không đủ khả năng giải quyết thì phải chấp hành các hành động đã được GV chỉ ra. Ưu điểm:  Rèn luyện tư duy của HS trong quá trình giải.  Đảm bảo cho HS giải được bài tập đã cho. Nhược điểm:  Phải theo sát tiến trình hoạt động giải bài tập của HS.  Sự hướng dẫn của GV không phải lúc nào cũng định hướng được tư duy của HS.  Phải kết hợp được việc định hướng với việc kiểm tra kết quả hoạt động của HS để điều chỉnh sự hướng dẫn thích ứng với trình độ của HS. Điều kiện áp dụng: Khi có điều kiện hướng dẫn tiến trình hoạt động giải bài tập của HS nhằm giúp cho HS tự giải được bài tập đã cho đồng thời dạy cho HS cách suy nghĩ trong quá trình giải bài tập. Ví dụ: "Thấu kính hội tụ có độ tụ D = 5dp, vật đặt trước thấu kính. Hãy xác định vị trí đặt vật để ảnh của vật lớn gấp 2 lần vật." d=? Hoạt động của HS Gợi ý của GV – Xác định đại lượng cần tìm. – Vật thật d > 0 – Có thể tạo ra ảnh thật hoặc ảnh ảo. – Xác định tính chất của vật và ảnh qua thấu kính hội tụ trong trường hợp này. f 1 1  (m)  20cm (1) D 5 1 1 1   (2) d d' f – Tìm các công thức diễn tả mối liên hệ giữa đại lượng cần tìm và đại lượng đã cho. d    2  d' 2 d (4) d'  2 (3) d' d d'  d  2  d' 2 d (5) 1 1 1    d  30 cm  (2) & (4):  d d' 20 d'  2 d – Ảnh của vật (có thể là ảnh thật hoặc là d' ảnh ảo) lớn gấp 2 lần vật nghĩa là: 2 d 1 1 1    d  10 cm  (2) & (5):  d d' 20 d'  2 d – Với d = 30cm > f = 20cm ta có ảnh thật bằng 2 lần vật. – Với d = 10cm < f = 20cm ta có ảnh ảo bằng 2 lần vật. 41 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Chương 4. HƯỚNG DẪN HS GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP CHƯƠNG 3. SÓNG CƠ, VẬT LÝ 12 NÂNG CAO. 4.1. Đại cương về chương 3. Sóng cơ, Vật lý 12 nâng cao. Chủ đề Mức độ cần đạt Kiến thức: – Nêu được sóng cơ, sóng dọc, sóng ngang là gì và cho ví dụ về các loại sóng này. – Phát biểu được định nghĩa về các đại lượng đặc trưng Sóng cơ Phương trình sóng của sóng cơ (tốc độ truyền sóng, tần số sóng, bước sóng, biên độ sóng, năng lượng sóng). Kỹ năng: – Viết được phương trình sóng. – Giải được các bài tập về các đại lượng đặc trưng của sóng cơ. Kiến thức: – Nêu được sóng dừng là gì, đặc điểm của sóng dừng và nguyên nhân tạo ra sóng dừng. Phản xạ sóng Sóng dừng – Viết được điều kiện có sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi trong hai trường hợp: Dây có hai đầu cố định và dây có một đầu cố định, một đầu tự do. Kỹ năng: – Giải được các bài tập về sóng dừng trên sợi dây. – Xác định được bước sóng và tốc độ truyền âm bằng phương pháp sóng dừng. Giao thoa sóng Kiến thức: – Nêu được hiện tượng giao thoa của hai sóng là gì. – Nêu được điều kiện có thể xảy ra hiện tượng giao thoa. – Thiết lập được công thức xác định vị trí các điểm có biên độ dao động cực đại và các điểm có biên độ dao động cực tiểu trong miền giao thoa của hai sóng. – Mô tả được hình dạng các vân giao thoa đối với sóng trên mặt nước. – Nêu được tác dụng của hộp cộng hưởng âm. Kỹ năng: – Giải được các bài tập về giao thoa giữa hai sóng. 42 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Kiến thức: – Nêu được sóng âm, âm thanh, siêu âm, hạ âm là gì. – Nêu được nhạc âm, âm cơ bản, họa âm là gì. Sóng âm Nguồn nhạc âm – Nêu được cường độ âm, mức cường độ âm là gì và nêu được đơn vị đo mức cường độ âm. – Nêu được mối liên hệ giữa các đặc trưng sinh lí của âm (độ cao, độ to và âm sắc) với các đặc trưng vật lý của âm. Kỹ năng: – Vận dụng được công thức tính mức cường độ âm. Kiến thức: – Nêu được hiệu ứng Đốp – ple là gì và viết được công Hiệu ứng Doppler thức về sự biến đổi tần số của sóng âm trong hiệu ứng Đốp – ple. Kỹ năng: – Vận dụng được công thức về sự biến đổi tần số của sóng âm trong hiệu ứng Đốp – ple. 4.2. Chủ đề 1: Sóng cơ. Phương trình sóng. 4.2.1. Lý thuyết chung a/ Các khái niệm Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường vật chất theo thời gian (không truyền trong chân không). Khi sóng cơ truyền đi chỉ có pha dao động của các phần tử vật chất lan truyền còn các phân tử vật chất thì dao động xung quanh vị trí cân bằng cố định. Sóng ngang – Các phần tử sóng dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. – Truyền được trong chất rắn và trên mặt chất lỏng. – Ví dụ: sóng trên mặt nước, sóng trên sợi dây đàn hồi, … Sóng dọc – Các phần tử sóng dao động theo phương truyền sóng. – Truyền được trong chất khí, lỏng, rắn. – Ví dụ: sóng âm trong không khí, sóng trên lò xo, … 43 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm b/ Các đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng: Đại lượng Chu kỳ sóng (T) Khái niệm Biểu thức – Chu kỳ dao động của các phần tử vật chất khi sóng truyền qua. Tần số dao động – Đại lượng nghịch đảo của chu kỳ sóng. của sóng (f) f 1 T – Quãng đường mà sóng truyền đi được trong một chu kỳ dao động. – Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó là cùng pha. Bước sóng (λ) Vận tốc truyền sóng (v) – Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền λ sóng mà dao động ngược pha: . 2 – Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền λ sóng mà dao động vuông pha: . 4 – Vận tốc truyền pha dao động hay quãng đường mà sóng truyền đi được trong một đơn vị thời gian. – Biên độ dao động của mỗi phần Biên độ sóng (A) tử vật chất tại điểm đó có sóng truyền qua. Năng lượng sóng (W) – Năng lượng dao động của các phần tử vật chất khi sóng truyền qua. λ v  v.T f v λ  λ.f T Asóng = Adđ Wsóng = Wdđ = 1 mω2A2 2 – Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng. 44 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm c/ Phương trình sóng: Phương trình sóng cho biết li độ của mỗi phần tử sóng theo thời gian và tọa độ của điểm đó. Xét sóng truyền trong một môi trường dọc theo phương của trục Ox: x2 Phương trình sóng tại O uO = Acosωt 2π = Acos t T uO = Acos(ωt + φ) 2π = Acos( t + φ) T x1 x    M2 O M1 Phương trình sóng tại điểm M1 (phía sau O)  x  uM1 = Acosω  t  1  v  t x  = Acos2π   1  T λ    x   uM1= Acos ω t  1     v    Phương trình sóng tại điểm M2 (phía trước O) x   uM2 = Acosω  t  2  v   t x  = Acos2π   2  T λ    x   uM2 = Acos ω t  2     v      t x   = Acos 2π  1      T λ    t x   = Acos 2π  2      T λ   Tại mỗi điểm có tọa độ xác định x = d trong môi trường thì sẽ có phương trình dao động uM tuần hoàn theo thời gian:  t d uM = Acos 2 π    T λ Tính tuần hoàn theo thời gian Ở những thời điểm cách nhau một số nguyên lần chu kỳ T thì điểm M có trạng thái dao động giống hệt nhau. Tính chất của sóng suy ra từ phương trình sóng uM tại một điểm M cách nguồn O một khoảng x Tính tuần hoàn theo không gian 45 Tại một thời điểm xác định t = t0 thì li độ các điểm của sóng là một hàm tuần hoàn theo không gian: x t uM = Acos2π  0   T λ Những điểm cách nhau một số nguyên lần bước sóng thì có cùng li độ. Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm d/ Độ lệch pha: Độ lệch pha giữa hai điểm M1, M2 cách nguồn một khoảng d1, d2: d1  d 2 d d  2π 1 2 v λ Nếu M1 và M2 nằm trên một phương truyền sóng cách nhau một khoảng d thì: 2 πd ∆φ  λ Vậy hai điểm M1 và M2 trên phương truyền sóng sẽ:  Dao động cùng pha khi: d = kλ => ∆φ = k2π (k  Z). λ  Dao động ngược pha khi: d  2k  1 => ∆φ = (2k+1)π (k  Z). 2 λ π  Dao động vuông pha khi: d  2k  1 => ∆φ = (2k+1) (k  Z). 4 2 e/ Lưu ý: Giữa n đỉnh (ngọn) sóng thì sẽ có (n – 1) bước sóng. Một sợi dây nối với nguồn xoay chiều tần số f, dây đặt trong khoảng giữa hai bản của một nam châm hình chữ U thì dây cũng dao động với tần số cũng là f. Một sợi dây thép căng thẳng đặt gần một đầu nam châm điện thẳng, nếu dòng điện qua nam châm có tần số f thì dây sẽ dao động với tần số 2f. ∆φ  ω 4.2.2. Dạng 1: Các đại lượng đặc trưng của sóng cơ a/ Phương pháp giải Vận dụng khái niệm các đại lượng đặc trưng của sóng cơ và các hệ thức biểu thị 2π v mối liên hệ giữa chúng ω  2 πf  , λ  v.T  để xác định các đại lượng cần tìm dựa T f vào các đại lượng đã cho. b/ Các ví dụ Bài 1: Một người quan sát một chiếc phao trên mặt biển thấy nó nhô lên cao 10 lần trong 18 s , khoảng cách giữa hai ngọn sóng kề nhau là 2 m. Tính tốc độ truyền sóng trên mặt biển.  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: Chiếc phao nhô lên cao 10 lần trong ∆t = 18s Khoảng cách giữa hai ngọn sóng kề nhau là 2m v=?  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS v λ (1) T Gợi ý của GV – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. 46 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm – Khoảng cách giữa hai ngọn sóng kề – Khoảng cách giữa hai ngọn sóng kề nhau là bước sóng λ, λ = 2m (2) nhau được gọi là gì? 9 dao động: 9T Theo đề bài: 9T = ∆t (3) – Chiếc phao nhô lên cao 10 lần liên tiếp vậy chiếc phao thực hiện được bao nhiêu dao động (chu kỳ)?  Sơ đồ sự luận giải: (2) λ (1) (3) v T – Từ (3) => T – Từ (2) => λ – Thay T và λ vào (1) => v  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: Δt 18    2 s 2m – Biện luận:  1 m/s > 0 (nhận) 9 9 v  2s  λ  2m  T – Kiểm tra lời giải: λ = v.T = 1.2 = 2 m phù hợp với đề bài => Lời giải đúng. – Trả lời kết quả: Tốc độ truyền sóng trên mặt biển là v = 4 m/s. Bài 2: Tại một điểm trên mặt chất lỏng có một nguồn dao động với f = 120 Hz, tạo ra sóng ổn định trên mặt chất lỏng. Xét năm gợn lồi liên tiếp trên một phương truyền sóng ở về một phía so với nguồn, gợn thứ nhất cách gợn thứ năm 0,5 m. Tính tốc độ truyền sóng.  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: Năm gợn lồi liên tiếp cách nhau 0,5 m f = 120 Hz v=?  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS Gợi ý của GV v  λ.f (1) – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. 4 λ = 0,5 m (2) – Năm gợn lồi liên tiếp cách nhau 0,5 m cho ta xác định được số bước sóng λ, từ đó suy ra được giá trị của λ. 47 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Sơ đồ sự luận giải: (2) λ (1) v – Từ (2) => λ – Thay λ vào (1) => v  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: f  120 Hz   – Biện luận:  v  λ . f  15 m/s 0,5 λ  0,125 m  4  v 15   0,125 m phù hợp với đề bài => Lời giải đúng. f 120 – Trả lời kết quả: Tốc độ truyền sóng là v = 15 m/s. – Kiểm tra lời giải: λ  4.2.3. Dạng 2: Độ lệch pha giữa hai điểm nằm trên cùng phương truyền sóng a/ Phương pháp giải d1  d 2 d1  d 2 2 πd  2π , Δ  v λ λ và điều kiện khi hai điểm dao động cùng pha/ ngược pha/ vuông pha để tìm các đại lượng chưa biết dựa vào các đại lượng đã biết. Vận dụng công thức tính độ lệch pha Δ   ω b/ Các ví dụ Bài 1: Tại hai điểm S1 và S2 trên mặt nước có hai nguồn dao động với phương trình: u1 = u2 = Acos2πt. M là điểm trên mặt nước cách S1, S2 lần lượt là d1 = 7,5 cm và d2 = 10 cm. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 20 cm/s. Tính độ lệch pha của hai dao động khi truyền đến M.  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: u1 = u2 = Acos2πt v = 20 cm/s = 0,2 m/s d1 = 7,5 cm = 0,075 m d2 = 10 cm = 0,1 m Δ = ?  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS d1  d 2 (1) λ λ = v.T (2) Δ  = 2π T 2π (3) ω u1 = u2 = Acosωt = Acos2πt (4) Gợi ý của GV – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. – Xác định công thức tính λ . – Xác định công thức tính T . – Dựa vào dữ kiện đề bài, hãy tìm ω . 48 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Sơ đồ sự luận giải: (4) ω (3) (2) T λ (1) ∆φ – Từ (4) => ω – Thay ω vào (3) => T – Thay T vào (2) => λ – Thay λ vào (1) => Δ  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: – Biện luận: T  2π 0,1  0,075 π  1 s => λ = 0,2.1 = 0,2 m => Δ  2.  2π 0,2 4 – Kiểm tra lời giải: HS tự kiểm tra lời giải. – Trả lời kết quả: Độ lệch pha là ∆φ = π/4 rad. Bài 2: Hai nguồn phát sóng A, B trên mặt chất lỏng dao động theo phương vuông góc với bề mặt chất lỏng cùng tần số 50 Hz và cùng pha ban đầu, xem biên độ sóng là không đổi. Trên đoạn thẳng AB thấy hai điểm cách nhau 9 cm dao động với biên độ cực đại. Biết vận tốc trên mặt chất lỏng có giá trị trong khoảng 1,5 m/s < v < 2,25 m/s. Tính vận tốc truyền sóng trên mặt chất lỏng đó.  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: 1,5 m/s < v < 2,25 m/s d = 9cm = 0,09 m  Xác lập các mối liên hệ: f' = 50 Hz v=? Hoạt động của HS v = λ.f (1) => 1,5 m/s < λ.f < 2,25 m/s (2) Gợi ý của GV – Thiết lập công thức chứa đại lượng cần tìm. – Tần số dao động của dây bằng 2 lần tần – Giữa tần số trong đề bài (tần số của số của nguồn phát sóng. nguồn phát sóng) với tần số cần tìm (tần f = 2f' (3) số dao động của dây) có mối liên hệ với nhau không? Nếu có thì chúng liên hệ với nhau như thế nào? Δ  2 πd d  k2π (4) => λ  k λ – Hai sóng dao động cùng pha với biên độ dao động cực đại, độ lệch pha được xác định theo công thức nào? Từ đó hãy xác định công thức tính λ. 49 Luận văn tốt nghiệp Đại học vf GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn – Từ mối liên hệ giữa công thức tính f, biểu thức xác định λ và khoảng biến thiên của f trong đề bài, ta biện luận để tìm giá d (5) k => 1,5 m/s < f SVTH: Nguyễn Dương Lâm d < 2,25 m/s k trị k phù hợp từ đó sẽ tìm được giá trị của đại lượng cần tìm.  Sơ đồ sự luận giải: (3) f (2) (4) k (1) (5) v λ – Từ (3) => f d k d – Thay f và λ  vào (1) => (5) k d – Thay f và λ  vào (2) => k k – Thay k vào (5) => v  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: – Từ (4) => λ  – Biện luận: 1,5 m/s < 9 < 2,25 m/s 4 < k < 6 => k = 5 k 9 => v = = 1,8 m/s > 0 (nhận). 5 – Kiểm tra lời giải: HS tự kiểm tra lời giải. – Trả lời kết quả: Vận tốc truyền sóng trên mặt chất lỏng là v = 1,8 m/s. Bài 3: Hai điểm A, B cách nhau 28 cm trên dây có sóng truyền qua luôn dao động vuông pha với nhau. Biết vận tốc truyền sóng là 4 m/s và tần số của sóng có giá trị 22 Hz < f < 26 Hz. Tính tần số của sóng trên mặt chất lỏng đó.  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: d = 28 cm = 0,28 m 22 Hz < f < 26 Hz v = 4 m/s f=?  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS f v v (1) => 22 Hz < < 26 Hz (2) λ λ Gợi ý của GV – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. 50 Luận văn tốt nghiệp Đại học Δ  2π GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn π d 4d  2k  1 (3) => λ  λ 2k  1 2 SVTH: Nguyễn Dương Lâm – Từ công thức tổng quát tính độ lệch pha và công thức xác định độ lệch pha khi hai sóng dao động vuông pha với nhau, hãy thiết lập biểu thức xác định λ. – Từ mối liên hệ giữa công thức tính f, biểu thức xác định λ và khoảng biến thiên của f trong đề bài, ta biện luận để tìm giá 2k  1 v (4) f 4d => 22 Hz < 2k  1 v 4d < 26 Hz trị k phù hợp từ đó sẽ tìm được giá trị của đại lượng cần tìm.  Sơ đồ sự luận giải: (3) (2) λ – Từ (3) => λ  k (1) (4) f 4d 2k  1 4d vào (1) => (4) 2k  1 4d – Thay λ  vào (2) => k 2k  1 – Thay k vào (4) => f  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: – Thay λ  – Biện luận: 22 Hz < 2k  1 4 4.0,28 < 26 Hz 2,58 Hz < k < 3,14 Hz => k = 3 => f = 25 Hz – Kiểm tra lời giải: HS tự kiểm tra lời giải. – Trả lời kết quả: Tần số của sóng trên mặt chất lỏng là f = 25 Hz. 4.2.4. Dạng 3: Viết phương trình sóng a/ Phương pháp giải Nếu đề bài yêu cầu xác định các đại lượng đặc trưng của sóng, ta đối chiếu phương trình sóng cho trước với phương trình sóng tổng quát. Nếu đề bài yêu cầu viết phương trình dao động của phần tử môi trường tại điểm M cách O (hay S) một khoảng d, ta chỉ cần xác định vị trí điểm M phía trước hay phía sau O và dựa vào phương trình sóng cho trước. 51 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm b/ Các ví dụ Bài 1: Cho sóng ngang có phương trình sóng là: u = 2cos(5πt – 0,2πx) cm. Trong đó x được tính bằng cm và t được tính bằng s. Tìm tốc độ truyền sóng của sóng trên.  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: u = 2cos(5πt – 0,2πx) cm v=?  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS v Gợi ý của GV – Xác định công thức chứa đại lượng cần λ (1) T tìm. – Đối chiếu phương trình sóng đã cho với 2 πx   2 π 2 πx   Acos t   2 cos 5 πt   (2) λ  10   T  phương trình sóng tổng quát để tìm λ và T.  Sơ đồ sự luận giải: λ (2) (1) v T – Từ (2) => λ và T – Thế λ và T vào (1) => v  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: λ  10 cm  λ  – Biện luận: 2  v = = 25 cm/s > 0 (nhận) T  5  T  0,4 s  T  – Kiểm tra lời giải: HS tự kiểm tra lại lời giải. – Trả lời kết quả: Tốc độ truyền sóng là v = 25 cm/s. Bài 2: Sóng truyền với tốc độ không đổi 10 m/s từ điểm M đến điểm O trên cùng phương truyền sóng với MO = 50 cm, xem biên độ sóng là không đổi. Biết phương trình sóng tại O là uO = 5cos(10πt) cm. Viết phương trình sóng tại M.  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: v = 10 m/s x = 50 cm = 0,5 m uO = 5cos(10πt) cm uM = ? – Vẽ hình minh họa: x = 0,5 m  M v  O 52 x Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS Gợi ý của GV – Muốn viết được phương trình sóng tại M uO = Acosωt = 5cos(10πt) cm (1)  u M  Acos ω t     cần dựa vào phương trình sóng tại O. 2 πx   λ   5 cos10 πt  – Sóng truyền từ M đến O tức là sóng đến M trước khi đến O. Vậy phương trình sóng tại M có dạng như thế nào? 2 πx   cm (2) λ  – Để viết được biểu thức uM cần tìm λ  v.T (3) những đại lượng nào? Xác định công thức chứa đại lượng đó.  Sơ đồ sự luận giải: (1) ω (4) (3) T λ (2) uM – Từ (1) => ω – Thế ω vào (4) => T – Thế T vào (3) => λ – Thế λ vào (2) => uM  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: v  10 m/s   – Biện luận: λ = 2 m 2π ω  10π  T   0,2 s  ω  2 π .0,5   => u M  5 cos10 πt    5 cos10 πt  0,5π  cm 2   – Kiểm tra lời giải: HS tự kiểm tra lại lời giải. – Trả lời kết quả: phương trình sóng tại M là uM = 5cos(10πt + 0,5π) cm. 4.3. Chủ đề 2: Phản xạ sóng. Sóng dừng 4.3.1. Lý thuyết chung a/ Phản xạ sóng Trên một dây đàn hồi, sóng truyền từ P đến Q gọi là sóng tới thì sóng truyền ngược lại gọi là sóng phản xạ. Sóng phản xạ có cùng tần số và bước sóng với sóng tới. Nếu đầu phản xạ cố định thì sóng phản xạ ngược pha với sóng tới. 53 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Nếu đầu phản xạ tự do thì sóng phản xạ cùng pha với sóng tới. Phương trình sóng phản xạ, tổng hợp sóng tới và sóng phản xạ tại một điểm:  Giả sử phương trình sóng tới đến điểm O có dạng uO = Acosωt thì ta có: – Phương trình sóng tới truyền từ điểm M đến O (MO = d) theo chiều dương của   trục Ox là uM = Acos  ωt  2 πd   λ  – Phương trình sóng phản xạ tại O có dạng: u'O = Acos(ωt – π) .   – Phương trình sóng phản xạ tại M có dạng: u'M = Acos  ωt  2 πd   π λ  – Phương trình sóng tổng hợp sóng tới và sóng phản xạ tại M là: u = uM + u'M a b a b Dùng biến đổi lượng giác dạng cosa  cosb  2cos cos :  2   2  π  2 πd π   u  2 A cos  cos ωt   2  2  λ b/ Sóng dừng Sóng dừng là sóng có các nút (những điểm luôn đứng yên) và các bụng (những điểm dao động với biên độ cực đại) cố định trong không gian. Các bụng là những chỗ cố định mà biên độ sóng được tăng cường, các nút là các điểm mà biên độ bị giảm bớt. Tính chất:  Hai điểm đối xứng với nhau qua nút sóng luôn dao động ngược pha.  Hai điểm đối xứng với nhau qua bụng sóng luôn dao động cùng pha. 54 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Các điểm trên dây đều dao động với biên độ không đổi => năng lượng không truyền đi.  Bề rộng một bụng sóng là 4A (A là biên độ sóng tới hoặc sóng phản xạ). T  Khoảng thời gian hai lần dây duỗi thẳng liên tiếp: ∆t = . 2 λ λ  Khoảng cách giữa hai nút hoặc hai bụng liền kề là , bất kỳ là k (k  N*). 2 2 λ λ  Khoảng cách giữa nút và bụng liền kề là , bất kỳ là (2k + 1) (k  N). 4 4 Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây dài l: Dây cố định hai đầu Dây cố định một đầu, một đầu tự do (hai đầu cố định là hai nút (đầu cố định là nút, đầu tự do là bụng) λ λ = 2k (k  N*) 2 4 Số bụng sóng = số bó sóng = k 1 λ λ l = (k+ ) = (2k + 1) (k  N) 2 2 4 Số bó sóng nguyên = k Số nút sóng = k + 1 Số bụng sóng = số nút sóng = k + 1 l=k Phương trình sóng dừng (phương trình sóng tổng hợp sóng tới và sóng phản xạ) trên sợi dây với đầu P cố định hoặc dao động nhỏ là nút sóng:  Nếu đầu Q cố định (nút sóng):  2 πd – Phương trình sóng dừng tại M: u  2 Acos   λ π  π  cos ω t   2  2  2 πd π   2 πd  – Biên độ dao động của phần tử tại M: A  2 A cos    2 A sin   2  λ  λ   Nếu đầu Q tự do (bụng sóng):  2 πd  – Phương trình sóng dừng tại M: u  2 A cos  cosω t   λ   2 πd  – Biên độ dao động của phần tử tại M: A  2 A cos   λ  Ứng dụng: Để đo vận tốc truyền sóng trên dây. 55 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm 4.3.2. Dạng 1: Viết phương trình sóng dừng a/ Phương pháp giải Sóng truyền từ P đến Q có phương trình dao động là uB, phương trình sóng dừng tại một điểm M cách Q một khoảng d có dạng u = uM + u'M trong đó:  uM được viết bằng cách xác định vị trí điểm M (phía trước hay phía sau Q) theo chiều truyền sóng.  u'M được viết bằng cách xác định u'B (dựa vào đầu phản xạ cố định hay tự do suy ra sóng phản xạ ngược hoặc cùng pha với sóng tới) và vị trí của điểm M theo chiều phản xạ sóng. b/ Các ví dụ Bài 1: Một dây A, B có đầu B cố định trên dây có sóng dừng truyền với bước sóng 40 cm. Sóng truyền đến B có phương trình dao động là uB = 2cos20πt cm. Viết phương trình sóng tổng hợp của sóng tới và sóng phản xạ tại điểm M trên dây cách đầu B 10 cm.  Tìm hiểu đề bài: – Tóm tắt đề: uB = 2cos20πt cm d = 10 cm λ = 40 cm u=? – Vẽ hình minh họa: d Sóng tới A  M Sóng phản xạ B  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS Gợi ý của GV u = uM + u'M (1) – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. d  u M  2 cos 20 πt  2 π  (2) λ  – Sóng truyền tới M trước khi tới B nên phương trình sóng tới tại M được xác định như thế nào? – Sóng phản xạ ngược pha với sóng tới. – Do đầu B cố định, sóng phản xạ tại B có pha như thế nào so với sóng tới? u 'B  2 cos20 πt  π  – Viết phương trình sóng phản xạ tại B. d  u 'M  2 cos 20 πt  π  2 π  (3) λ  – Viết phương trình sóng phản xạ tại M. 56 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Sơ đồ sự luận giải: (2) uM (1) (3) u u'M – Từ (2) => uM – Từ (3) => u'M – Thay uM và u'M vào (1) => u  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: π   u M  2 cos 20 πt   cm  2 π    ' – Biện luận:  u  u M  u M  4 cos 20 πt   cm . 2 π   u 'M  2 cos 20 πt   cm   2  – Kiểm tra lời giải: HS tự kiểm tra lại lời giải. – Trả lời kết quả: Phương trình sóng tổng hợp của sóng tới và sóng phản xạ tại điểm M trên dây cách đầu B 10 cm là u = 4cos(20πt + π/2) cm. Bài 2: Một dây AB treo vào một nhánh âm thoa trong đó đầu B để tự do. Cho âm thoa dao động thì có sóng truyền đến đầu B với phương trình sóng tới tại B là uB = Acosωt cm. Bước sóng truyền trên dây là λ. M là một điểm trên dây với BM = x. Viết phương trình sóng tổng hợp tại M của sóng tới và sóng phản xạ ở đầu.  Tìm hiểu đề bài: – Tóm tắt đề: uB = Acosωt cm – Vẽ hình minh họa: BM = x Bước sóng λ u=? A M x B   Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS u = uM + u'M (1) x  u M  Acos ωt  2 π  (2) λ  Gợi ý của GV – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. – Sóng truyền tới M trước khi tới B nên phương trình sóng tới tại M được xác định 57 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm như thế nào? – Sóng phản xạ tại B cùng pha với sóng – Đầu B tự do thì sóng phản xạ tại B có tới. pha như thế nào so với sóng tới? u'B = uB = Acosωt – Viết phương trình sóng phản xạ tại B. x  u 'M  Acos ωt  2 π  (3) λ  – Viết phương trình sóng phản xạ tại M do sóng phản xạ tại B truyền tới.  Sơ đồ sự luận giải: (2) uM (1) (3) u u'M – Từ (2) => uM – Từ (3) => u'M – Thay uM và u'M vào (1) => u  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: x   u M  Acos ωt  2 π  cm  λ    x   2π – Biện luận: u 'M  Acos ωt  2 π  cm  cosωt  cm  u  2 Acos λ λ     αβ α  β cosα  cosβ  2cos cos  2 2  – Kiểm tra lời giải: HS tự kiểm tra lại lời giải. – Trả lời kết quả: Phương trình sóng tổng hợp là u = 2Acos(2π/λ)cos(ωt) cm. 4.3.3. Dạng 2: Tìm các đại lượng đặc trưng của phương trình sóng dừng a/ Phương pháp giải Đối chiếu phương trình sóng dừng đã cho với phương trình sóng dừng tổng quát để suy ra chu kỳ T (tần số f) và bước sóng λ. Xác định biên độ dao động trong phương trình sóng dừng đã cho từ đó biện luận để tìm vị trí các điểm nút, các điểm bụng sóng dừng trên dây. 58 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm b/ Các ví dụ Bài 1: Một sóng dừng truyền dọc trên dây đặt dọc theo trục Ox có phương trình u = 2Asin(0,4πx)cos(500πt + π/3). Trong đó u và x tính bằng cm, t tính bằng s. Hãy tính tốc độ truyền sóng trên dây.  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: u = 2Asin(0,4πx)cos(500πt + π/3)  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS v=? Gợi ý của GV v = λ.f (1) – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. x  π  u  2 Asin  2 π  cos 2 πft   λ  3  – Viết phương trình sóng dừng dưới dạng tổng quát. 2Asin(0,4πx)cos(500πt + π/3) – So sánh phương trình trong đề bài với phương trình dạng tổng quát để tìm λ và f. x    2 Asin  2 π  cos 2 πft  λ   π  (2) 3  Sơ đồ sự luận giải: λ (2) (1) v f – Từ (2) => λ và f – Thay λ và f vào (1) => v  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: 2π   0,4 π  λ  5 cm  0,05 m  – Biện luận: λ v  0,05.250  12,5 m/s (nhận).  2 πf  500 π  f  250 Hz – Kiểm tra lời giải: f  v 12,5   250 Hz phù hợp với đề bài => Lời giải đúng. λ 0,05 – Trả lời kết quả: Tốc độ truyền sóng trên dây là v = 12,5 m/s. Bài 2: Biểu thức sóng tổng hợp của sóng tới và sóng phản xạ tại một điểm M cách π đầu cố định một khoảng x cho bởi: u  2 cos x  4 π  sin 20 πt . Trong đó u và x tính 2 bằng cm, t tính bằng s. Các điểm nút cách đầu cố định một khoảng bằng bao nhiêu? 59 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Tìm hiểu đề bài: π Tóm tắt đề: u  2 cos x  4 π  sin 20 πt 2 x=?  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS Gợi ý của GV π π A  2 cos x   (1) 2 4 – Xác định biên độ của phương trình sóng dừng trên. Amin = 0 (2) – Các điểm nút ứng với biên độ bằng bao nhiêu? π π cos x   = 0 2 4 – Thiết lập phương trình lượng giác và giải để tìm x.  Sơ đồ sự luận giải: Từ (1) và (2) => x. (1) x (2)  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: π π π π π – Biện luận: cos x   = 0 x    kπ  x  4 k k  N * 2 4 2 2 4   – Kiểm tra lời giải: π π 3π  + Nếu k = 1 => x = 4 => cos 4   = cos  = 0 (thỏa). 2 4  2  π π 5π  + Nếu k = 2 => x = 8 => cos 8   = cos  = 0 (thỏa). 2 4  2  π π 7π + Nếu k = 3 => x = 12 => cos 12   = cos  = 0 (thỏa). 2 4  2  π π + Ta thấy với mọi giá trị k  N* thì cos x   = cos k  0,5  π  mà cos 2 4 của một số bán nguyên lần của π luôn luôn bằng 0 => Lời giải đúng.   – Trả lời kết quả: Các điểm nút cách đầu cố định khoảng x = 4k k  N * . 60 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Bài 3: Biểu thức sóng tổng hợp của sóng tới và sóng phản xạ tại một điểm M cách π   đầu cố định một khoảng x cho bởi: u  5 cos 4 πx   cos10 πt  2   π  . Trong đó u và x 2 tính bằng cm, t tính bằng s. Xác định vị trí các điểm bụng sóng dừng trên dây.  Tìm hiểu đề bài: π  π  Tóm tắt đề: u  5 cos 4 πx   cos10 πt   2  2  x=?  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS Gợi ý của GV π  A  5 cos 4 πx   (1) 2  – Xác định biên độ của phương trình sóng dừng trên. Amax = 2A (2) – Các điểm bụng ứng với biên độ bằng bao nhiêu? π  cos 4 πx    1 2  – Thiết lập phương trình lượng giác và giải để tìm x.  Sơ đồ sự luận giải: Từ (1) và (2) => x. (1) x (2)  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: π π 1   – Biện luận: cos 4 πx    1 4 πx   kπ  x  0,25 k   k  N * 2 2 2     – Kiểm tra lời giải: + Nếu k = 1 => x = 0,125 => |cos[(4.0,125 + 0,5)π]| = |cos (π)| = |– 1| = 1 (thỏa). + Nếu k = 2 => x = 0,375 => |cos[(4.0,375 + 0,5)π]| = |cos (2π)| = 1 (thỏa). π  + Ta thấy với mọi giá trị k  N* thì cos 4 πx   = cos k π  mà trị tuyệt đối 2  cos của một số nguyên lần của π luôn luôn bằng 1 => Lời giải đúng. – Trả lời kết quả: Các điểm bụng cách đầu cố định một khoảng x = 0,25(k – 0,5 ) k  N . * 61 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm 4.3.4. Dạng 3: Tìm số nút, số bụng trên đoạn dây có chiều dài l a/ Phương pháp giải Vận dụng điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây dài l để tìm ra mối liên hệ giữa v chiều dài và bước sóng, các hệ thức λ  v.T  để tìm mối liên hệ giữa bước sóng với f các đại lượng đặc trưng khác. b/ Các ví dụ Bài 1: Hai đầu đoạn dây AB dài 1,2 m được giữ cố định, trên dây có sóng dừng xảy ra. Tần số dao động là 300 Hz và tốc độ truyền sóng trên dây là 240 m/s. Tính số nút và số bụng quan sát được trên dây.  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: l = 1,2 m  Xác lập các mối liên hệ: v = 240 m/s Hoạt động của HS lk f = 300 Hz Số nút? Số bụng? Gợi ý của GV – Hai đầu đoạn dây được giữ cố định, hãy xác định công thức chứa đại lượng cần λ (k  N*) (1) 2 tìm. – Đại lượng k: Số bụng sóng. – Đại lượng k + 1: Số nút sóng. λ – Đề yêu cầu tìm số nút và số bụng tức là yêu cầu tìm đại lượng nào? – Muốn tìm được số bụng sóng phải tìm bước sóng λ, tính λ bằng công thức nào? v (2) f  Sơ đồ sự luận giải: (2) λ (1) k – Từ (2) => λ – Thay λ vào (1) => k  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: v 240 2l 2.1,2 – Biện luận: λ    0,8 m => k    3  N* (nhận) f 300 λ 0,8 => k + 1 = 4  N* (nhận). λ v 240 – Kiểm tra lời giải: l  k  k  3.  1,2 m phù hợp với đề bài 2 2f 2.300 => Lời giải đúng. – Trả lời kết quả: Có 3 bụng và 4 nút quan sát được trên dây. 62 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Bài 2: Đoạn dây AB dài 50 cm, đầu A được treo vào một nhánh của âm thoa và đầu B để tự do. Khi âm thoa rung với tần số 350 Hz thì trên dây có sóng dừng xảy ra và ta quan sát thấy có 4 bụng sóng. Tính tốc độ truyền sóng trên dây.  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: Quan sát thấy có 4 bụng sóng f = 350 Hz l = 50 cm = 0,5 m  Xác lập các mối liên hệ: v=? Hoạt động của HS Gợi ý của GV v = λ. f (1) – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. – Đầu A là nút sóng. – Đầu A dao động với biên độ nhỏ vậy đầu A là nút hay bụng sóng? – Đầu B là bụng sóng. – Đầu B dao động tự do vậy đầu B là nút hay bụng sóng? λ l  2k  1 (k  N) (2) 4 – Xác định điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây một đầu được giữ cố định, một đầu tự do. k = 4. – Khi sóng dừng xảy ra, quan sát thấy có 4 bụng sóng cho ta biết điều gì?  Sơ đồ sự luận giải: (2) (1) λ v – Từ (2) => λ – Thay λ vào (1) => v  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: 4l 4.0,5 – Biện luận: λ    0,22 m => v  0,22.350  77 m/s > 0 (nhận). 2k  1 8  1 v 77  2.4  1  0,495  0,5 (phù hợp). 4f 4.350 => Lời giải đúng – Kiểm tra lời giải: l  2k  1 – Trả lời kết quả: Tốc độ truyền sóng trên dây là v = 77 m/s. 63 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm 4.4. Chủ đề 3: Giao thoa sóng 4.4.1. Lý thuyết chung a/ Định nghĩa Hai nguồn kết hợp là hai nguồn dao động cùng phương, cùng tần số và cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian. Sóng kết hợp là sóng mà do hai nguồn kết hợp tạo ra. Giao thoa sóng là sự tổng hợp hai hay nhiều sóng kết hợp trong không gian, trong đó có những chỗ cố định mà biên độ sóng tổng hợp được tăng cường hoặc bị giảm bớt. S1 S2 b/ Phương trình sóng tổng hợp tại M (tổng quát cho hai nguồn có độ lệch pha bất kỳ): M d2 d1 S1 S2 Phương trình sóng tại hai nguồn cùng phương S1, S2 cách nhau một khoảng l:    u 1  Acos ωt   và u 2  Acos ωt   1 2 Phương trình sóng tại M do hai sóng từ hai nguồn truyền tới: 64  Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn  u1M  Acos ωt  1   SVTH: Nguyễn Dương Lâm 2 πd1  2 πd 2    và u 2 M  Acos ωt     2 λ  λ   Phương trình giao thoa sóng tại M: uM = u1M + u2M d1  d 2 1   2   d  d Δ   u M  2Acos  π 2 1  cos ωt  π  λ 2   λ 2   Biên độ dao động tại M:  d  d Δ  A M  2A cos π 2 1   với Δ  1   2 λ 2   Trường hợp hai nguồn S1 và S2 dao động cùng pha: d 2  d1 = 2kπ λ  Phương trình sóng tổng hợp tại M: d  d 2 1   2   d  d1   u M  2Acos  π 2 cos ωt  π 1   λ   λ 2   d  d1   Biên độ sóng tổng hợp tại M: A M  2A cos π 2  λ   λ  Điểm dao động cực đại: d2 – d1 = kλ = 2k 2 => Số đường hoặc số điểm dao động cực đại (không tính hai nguồn): l l  k k  Z λ λ  Số giá trị k nguyên tính được bao giờ cũng là số lẻ. λ  Điểm dao động cực tiểu: d2 – d1 = (2k + 1) 2 => Số đường hoặc số điểm dao động cực tiểu (không tính hai nguồn): l 1 l 1   k  k  Z λ 2 λ 2  Số giá trị k nguyên tính được bao giờ cũng là số chẵn.  Độ lệch pha:  = 2π Trường hợp hai nguồn S1 và S2 dao động ngược pha:  Độ lệch pha:  = (2k + 1)π  Phương trình sóng tổng hợp tại M: π  d  d  2   d d u M  2Acos  π 2 1   cos ωt  π 1 2  1 λ λ 2  2    d 2  d1  Biên độ sóng tổng hợp tại M: A M  2A cos π  λ π   2 λ 2 => Số đường hoặc số điểm dao động cực đại (không tính hai nguồn): l 1 l 1   k  k  Z λ 2 λ 2 λ  Điểm dao động cực tiểu: d2 – d1 = kλ = 2k 2 => Số đường hoặc số điểm dao động cực tiểu (không tính hai nguồn):  Điểm dao động cực đại: d2 – d1 = (2k + 1) 65 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn l l  k λ λ SVTH: Nguyễn Dương Lâm k  Z Trường hợp hai nguồn S1 và S2 dao động vuông pha: π π  Độ lệch pha:  = hoặc  = (2k + 1) 2 2  Phương trình sóng tổng hợp tại M:  d 2  d1 u M  2Acos  π  λ π  d  d  2    cos ωt  π 1 2  1 λ 2  4   d 2  d1  Biên độ sóng tổng hợp tại M: A M  2A cos π  λ π   4  Số đường hoặc số điểm dao động cực đại (không tính hai nguồn): l 1 l 1  k  k  Z λ 4 λ 4  Số đường hoặc số điểm dao động cực tiểu (không tính hai nguồn):   l 1 l 1  k  λ 4 λ 4 k  Z Chú ý:  Trên đường nối hai nguồn, khoảng cách giữa các vân cực đại hoặc cực tiểu liên λ tiếp bằng nhau và bằng . 2  Những điểm nằm trên cùng một gợn cực đại có cùng biên độ nhưng không nhất thiết cùng pha.  Khi gặp bài toán giao thoa trước hết phải xem kỹ độ lệch pha của hai nguồn bằng bao nhiêu để áp dụng đúng các công thức phù hợp cho trường hợp đó.  Với bài toán tìm số đường dao động cực đại và không dao động giữa hai điểm M, N cách hai nguồn lần lượt là d1M, d2M, d1N, d2N: – Đặt ∆dM = d1M – d2M; ∆dN = d1N – d2N (giả sử ∆dM < ∆dN) – Nếu hai nguồn dao động cùng pha: + Cực đại: ∆dM < kλ < ∆dN + Cực tiểu: ∆dM < (k + 0,5)λ < ∆dN – Nếu hai nguồn dao động ngược pha: + Cực đại: ∆dM < (k + 0,5)λ < ∆dN + Cực tiểu: ∆dM < kλ < ∆dN c/ Ứng dụng của giao thoa sóng: Giao thoa là hiện tượng rất đặc trưng của sóng. Giao thoa xảy ra ở mọi quá trình sóng. Nhiều khi ta không quan sát được quá trình sóng nhưng nếu phát hiện ra hiện tượng giao thoa thì có thể kết luận quá trình đó là quá trình sóng. 66 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm 4.4.2. Dạng 1: Tính chất của một điểm trong vùng giao thoa a/ Phương pháp giải k đk1 d 2  d1  Xét  k  Z 1 λ k'  k  2 đk2  Nếu hai nguồn dao động cùng pha:  d1, d2 thỏa đk1: Amax  d1, d2 thỏa đk2: Amin Nếu hai nguồn dao động ngược pha:  d1, d2 thỏa đk2: Amax  d1, d2 thỏa đk1: Amin b/ Các ví dụ Bài 1: Hai sóng phát ra từ một nguồn truyền tới một điểm M theo hai đường khác nhau. Khi đến M, hai sóng có cùng biên độ, cùng phương dao động và có hiệu đường đi là 9 cm. Bước sóng của hai sóng là 6 cm. Kết quả giao thoa tại điểm M thế nào?  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: |d2 – d1| = 9 cm λ = 6 cm Kết quả giao thoa tại M?  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS – Cần phải xét thương số: d 2  d1 (1) λ Gợi ý của GV – Để xác định tính chất của điểm M trong vùng giao thoa thì ta phải làm thế nào? – Tại M có cực đại giao thoa. – Nếu thương số (1) là một số nguyên k, kết quả giao thoa tại điểm M như thế nào? – Tại M có cực tiểu giao thoa. – Nếu thương số (1) là một số bán nguyên k' = k + 0,5 thì kết quả giao thoa tại điểm M như thế nào?  Sơ đồ sự luận giải: Từ (1) => k' (1) k'  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: d 2  d1 = 1,5 = k' = k + 0,5 λ – Kiểm tra lời giải: HS tự kiểm tra lại lời giải. – Trả lời kết quả: Tại M có cực tiểu giao thoa. – Biện luận: 67 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Bài 2: Trong thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động với tần số 15 Hz và dao động cùng pha. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 0,3 m/s. Kết quả giao thoa tại điểm M cách A một đoạn 20 cm và cách B một đoạn 28 cm như thế nào?  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: d1 = AM = 20 cm d2 = BM = 28 cm f = 15 Hz v = 0,3 m/s Kết quả giao thoa tại M?  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS – Cần phải xét thương số: λ Gợi ý của GV d 2  d1 (1) λ v (2) f – Để xác định tính chất của điểm M trong vùng giao thoa thì ta phải làm thế nào? – Tìm λ dựa vào công thức nào? – Tại M có cực đại giao thoa hay M dao – Nếu thương số (1) là một số nguyên k thì kết quả giao thoa tại điểm M như thế động với biên độ cực đại. nào? – Tại M có cực tiểu giao thoa hay M dao – Nếu thương số (1) là một số bán nguyên động với biên độ cực tiểu. k' = k + 0,5 thì kết quả giao thoa tại điểm M như thế nào?  Sơ đồ sự luận giải: (2) λ (1) k – Từ (2) => λ – Thay λ vào (1) => k  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: – Biện luận: λ  d 2  d1 0,28  0,2 v 0,3   0,02 m =>   4= k f 15 λ 0,02 – Kiểm tra lời giải: HS tự kiểm tra lại lời giải. – Trả lời kết quả: M dao động với biên độ cực đại. 68 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm 4.4.3. Dạng 2: Tìm số điểm dao động cực đại (hay cực tiểu) trong giao thoa a/ Phương pháp giải Cách 1: Hai nguồn dao động Cùng pha Số đường, điểm dao động với l l  k λ λ biên độ cực đại Số đường, điểm dao động với biên độ cực tiểu Ngược pha   l 1 l 1  k  λ 2 λ 2 Vuông pha l 1 l 1  k  λ 2 λ 2 l l  k λ λ  l 1 l 1  k  λ 4 λ 4  l 1 l 1  k  λ 4 λ 4 Cách 2: l  m, p λ (m là phần nguyên dương, p là phần thập phân) Ta lấy Hai nguồn cùng pha Hai nguồn ngược pha Số đường, điểm dao động với biên độ cực đại 2m + 1 2m nếu p < 5 2(m + 1) nếu p ≥ 5 Số đường, điểm dao động với biên độ cực tiểu 2m nếu p < 5 2(m + 1) nếu p ≥ 5 2m + 1 b/ Các ví dụ Bài 1: Tại hai điểm O1, O2 trên mặt chất lỏng cách nhau 8 cm có hai nguồn kết hợp có cùng phương trình dao động là u1 = u2 = Acos2πt. Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 3 cm/s. Tính số điểm dao động cực đại trên đường nối hai nguồn O1O2 .  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: u1 = u2 = Acos2πt v = 3 cm/s l = 8 cm k=?  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS Gợi ý của GV – Hai nguồn kết hợp dao động cùng pha. – Hai nguồn kết hợp cùng phương trình dao động cho ta biết điều gì? l l   k  (1) λ λ – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. 69 Luận văn tốt nghiệp Đại học λ GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm – Bước sóng λ của dao động được tính theo công thức nào? v (2) f – Tần số f của dao động được tính theo ω = 2πf (3) công thức nào? u1 = u2 = Acos2πt (4) và u = Acosωt (5) – Dựa vào đâu để có thể tìm được ω?  Sơ đồ sự luận giải: (4) ω (3) (2) f λ (1) k (5) – Từ (4) và (5) => ω – Thay ω vào (3) => f – Thay f vào (2) => λ – Thay λ vào (1) => k  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: – Biện luận: ω = 2π = 2πf => f = 1 Hz; λ  v 3   3 cm f 1 l l 8 8  k     2,67  k   2,67  k  1;  2; 0 k  Z λ λ 3 3 – Kiểm tra lời giải: HS tự kiểm tra lại lời giải.  – Trả lời kết quả: Có 5 điểm dao động cực đại trên đường nối hai nguồn O1O2. Bài 2: Tại hai điểm O1, O2 trên mặt nước cách nhau 11 cm có hai nguồn kết hợp dao động cùng pha với tần số 5 Hz, tốc độ truyền sóng là 20 cm/s. Tính số điểm dao động cực tiểu trên đường nối hai nguồn O1O2 .  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: l = 11 cm f = 5 Hz v = 20 cm/s k=?  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS  l 1 l 1   k   (1) λ 2 λ 2 λ v (2) f Gợi ý của GV – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. – Xác định công thức tính bước sóng λ của dao động. 70 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Sơ đồ sự luận giải: (2) (1) λ k – Từ (2) => λ – Thay λ vào (1) => k  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: – Biện luận: λ  20  4 cm 5  11 1 11 1   k   4 2 4 2  k = – 3; – 2; – 1; 0; 1; 2 (6 giá trị)  kZ – Kiểm tra lời giải: HS tự kiểm tra lại lời giải. – Trả lời kết quả: Có 6 điểm dao động cực tiểu trên đường nối hai nguồn O1O2. Bài 3: Ở bề mặt một chất lỏng có hai nguồn phát sóng kết hợp S1 và S2 cách nhau 20cm. Hai nguồn này dao động theo phương thẳng đứng có phương trình lần lượt là u1 = 5cos40πt mm và u2 = 7cos(40πt + π) mm. Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 80 cm/s. Tìm số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn thẳng S1S2.  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: u1 = 5cos40πt mm u2 = 7cos(40πt + π) mm l = 20 cm v = 80 cm/s k=?  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS Gợi ý của GV – Hai nguồn phát sóng kết hợp S1 và S2 – Hai phương trình dao động u1 và u2 cho dao động ngược pha. ta biết điều gì?  l 1 l 1   k   (1) λ 2 λ 2 λ v (2) f ω = 2πf (3) – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. – Bước sóng λ của dao động được tính theo công thức nào? – Tần số f của dao động được tính theo công thức nào? – Đối chiếu u1 = 5cos40πt (4) với phương – Dựa vào đâu để có thể tìm được ω? trình dao động tổng quát u = 5cosωt (5) 71 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Sơ đồ sự luận giải: (4) ω (3) (2) f λ (1) k (5) – Từ (4) và (5) => ω – Thay ω vào (3) => f – Thay f vào (2) => λ – Thay λ vào (1) => k  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: – Biện luận: ω = 2πf = 40π => f = 20 Hz λ 80  4 cm 20  20 1 20 1   k   4 2 4 2  k = 0; ± 1; ± 2; ± 3; ± 4; – 5 (10 giá trị)  kZ – Kiểm tra lời giải: HS tự kiểm tra lại lời giải. – Trả lời kết quả: Có 10 điểm dao động với biên độ cực đại trên S1S2. Bài 4: Hai nguồn sóng kết hợp A, B cách nhau 12 cm dao động ngược pha với tần số 15 Hz. Tốc độ truyền sóng là 75 cm/s. Trên đoạn AB có bao nhiêu điểm đứng yên (không kể A và B).  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: l = 12 cm  Xác lập các mối liên hệ: f = 15 Hz Hoạt động của HS k=? Gợi ý của GV l l   k  (1) λ λ λ v = 75 cm/s – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. v (2) f – Xác định công thức tính bước sóng λ.  Sơ đồ sự luận giải: (2) λ (1) k – Từ (2) => λ – Thay λ vào (1) => k 72 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: – Biện luận: λ  75  5 cm 15  12 12  k  5 5  k = 0; ± 1; ± 2 (5 giá trị)  kZ – Kiểm tra lời giải: HS tự kiểm tra lại lời giải. – Trả lời kết quả: Vậy trên đoạn AB có 5 điểm đứng yên (không kể A và B). Bài 5: Trên mặt nước đang có các vân giao thoa người ta đếm được có tất cả 7 đường chứa các điểm dao động với biên độ cực đại, khoảng cách giữa hai đỉnh của hai đường nằm ngoài cùng là 3 cm. Biết hai nguồn cùng dao động với tần số 20 Hz. Tính tốc độ truyền sóng.  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: 7 đường chứa các điểm dao động với biên độ cực đại Khoảng cách giữa hai đỉnh của hai đường nằm ngoài cùng là 3 cm f = 20 Hz v=?  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS Gợi ý của GV v = λ.f (1) i – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. – Khoảng cách hai điểm dao động cực đại liên tiếp là bao nhiêu? λ (2) 2 6i 6i = 3cm = 0,03 m (3) – 7 đường chứa các điểm dao động với biên độ cực đại thì có bao nhiêu khoảng cách i?  Sơ đồ sự luận giải: (3) i (2) λ – Từ (3) => i – Thay i vào (2) => λ – Thay λ vào (1) => v 73 (1) v Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: – Biện luận: 6i = 0,03 m => i = 5.10-3 m => λ = 2.i = 2.5.10-3 = 0,01 m v = λ.f = 0,01.20 = 0,2 m/s > 0 (nhận) – Kiểm tra lời giải: HS tự kiểm tra lại lời giải. – Trả lời kết quả: Tốc độ truyền sóng là v = 0,2 m/s. 4.5. Chủ đề 4: Sóng âm. Nguồn nhạc âm 4.5.1. Lý thuyết chung a/ Sóng âm Sự truyền âm:  Sóng âm là những sóng cơ học truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn (không truyền trong chân không).  Trong chất khí và chất lỏng, sóng âm là sóng dọc. Trong chất rắn, sóng âm gồm cả sóng ngang và sóng dọc.  Những kết luận về sóng cơ đều có thể áp dụng cho sóng âm (phương trình sóng, các đại lượng đặc trưng của sóng, sóng dừng, giao thoa, nhiễu xạ, phản xạ, khúc xạ). Vận tốc truyền âm:  Trong mỗi môi trường đồng tính thì âm truyền đi với vận tốc không đổi.  Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ và nhiệt độ của môi trường truyền âm (vrắn > vlỏng > vkhí).  Khi sóng âm truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì vận tốc và bước sóng thay đổi nhưng tần số và chu kỳ của sóng không đổi. Phân loại âm: Nhạc âm – Những âm có tần số xác định. Tạp âm – Những âm không có tần số xác định. – Đồ thị dao động có dạng hình sin hoặc – Đồ thị dao động là những đường cong không tuần hoàn. cos. – Ví dụ: Âm thanh do các nhạc cụ phát ra, – Ví dụ: Âm thanh do tiếng gõ vào tấm kim loại phát ra. tiếng nói và tiếng hát của con người. (Đồ thị dao động của âm phát ra từ violon) (Đồ thị dao động của âm phát ra khi gõ vào tấm kim loại) 74 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Âm nghe được, siêu âm, hạ âm: Hạ âm (Infrasound) Âm nghe được (Audible frequencies) Siêu âm (Ultrasound) f < 16 Hz 16 Hz ≤ f ≤ 20000 HZ f > 20000 Hz – Tai người không nghe – Gây ra cảm giác âm ở tai – Tai người không nghe được. người. được. – Một số loài vật có thể cảm – Giọng nói, giọng hát của – Một số loài vật có thể nhận được hạ âm như voi, con người là âm nghe được. rắn, sứa biển, … phát ra sóng siêu âm như dơi, cá voi, … Đặc trưng vật lý (khách quan) của âm:  Tần số âm f: Tần số của sóng âm cũng là tần số dao động của nguồn âm.  Cường độ âm I: – Là năng lượng sóng âm truyền qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian. W P I  W/m 2      S.t S – Trong đó: W (J) là năng lượng truyền âm, P (W) là công suất phát âm của nguồn, S (m2) là diện tích mặt vuông góc với phương truyền âm (với sóng cầu thì S là diện tích mặt cầu S = 4πr2). 2 I S r  – Chú ý: Nếu năng lượng được bảo toàn => W = I1S1 = I2S2 => 1  2   2  I 2 S1  r1   Mức cường độ âm L: – Là đại lượng đo bằng loga thập phân của tỉ số giữa cường độ âm I tại điểm đang xét và cường độ âm chuẩn I0 (I0 = 10-12 W/m2 ứng với tần số f = 1000 Hz) – Là đại lượng dùng để so sánh độ to của âm nghe được có cường độ I với độ to của âm chuẩn có cường độ I0, được định nghĩa theo công thức: I I L B  lg L dB  10lg hoặc I0 I0 75 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm L I I 10 – Chú ý: Từ L  10lg => I  I 010 => ΔL  L 2  L1  10lg 2 I0 I1  Đồ thị dao động âm và phổ của âm – Khi dùng một micrô để ghi lại một âm, tín hiệu điện do micrô này tạo ra cho ta hình ảnh của đồ thị dao động âm đang xét. – Giả sử ta có một âm hình sin có tần số fo. Gọi x là li độ của tín hiệu điện do micrô tạo ra thì đồ thị dao động âm của âm này là đường biểu diễn của hàm x theo thời gian t còn phổ của âm này là đường biểu diễn của hàm x theo tần số f. – Ví dụ: + Hai hình dưới đây mô tả đồ thị dao động âm “a” và phổ của âm này do một người nói vào micro: + Hai hình dưới đây mô tả đồ thị dao động âm của một nốt nhạc và phổ của âm này do dây đàn violon phát ra: 76 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Âm cơ bản và họa âm: – Một nhạc cụ khi phát ra một âm có tần số f (âm cơ bản hay họa âm thứ nhất) thì đồng thời cũng phát ra các họa âm có tần số 2f, 3f, 4f, … (các họa âm thứ hai, thứ ba, thứ tư, …). – Các họa âm có biên độ khác nhau khiến đồ thị dao động âm của các nhạc cụ khi phát ra cùng một nốt nhạc cũng khác nhau. Sự khác nhau này phân biệt được bởi âm sắc của chúng. Đặc trưng sinh lí (chủ quan) của âm  Độ cao: – Độ cao là một đặc trưng sinh lí của âm mô tả cảm giác về sự trầm bổng khác nhau của âm. – Độ cao gắn liền với tần số âm, âm càng cao thì tần số càng lớn. – Âm cao (âm bổng) là âm có tần số âm lớn. – Âm thấp (âm trầm) là âm có tần số âm nhỏ.  Âm sắc: – Âm sắc là một đặc trưng sinh lí của âm, giúp ta phân biệt âm do các nguồn khác nhau phát ra. – Âm sắc khác nhau khi dạng đồ thị dao động của âm hoặc phổ của âm khác nhau (do sự tổng hợp âm cơ bản và các họa âm) => Âm sắc có liên quan mật thiết với đồ thị dao động âm hoặc phổ của âm.  Độ to: – Độ to là đặc trưng sinh lí của âm mô tả cảm giác về các âm to nhỏ khác nhau, gắn liền với mức cường độ âm L. Dưới đây là giản đồ mô tả khả năng nghe của một người và độ mất thính giác cho mỗi tai gọi là đồ thị nghe: 77 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm – Âm thanh nhỏ nhất (ứng với giá trị cường độ âm I bé nhất, thông thường khoảng 10-12 W/m2) mà tai người có khả năng nghe được gọi là ngưỡng nghe. – Âm thanh lớn nhất (ứng với giá trị cường độ âm I nào đó đủ lớn thông thường khoảng 10 W/m2) mà tai người nghe cảm thấy nhức nhối, đau đớn gọi là ngưỡng đau. – Âm thanh mà tai người nghe được nằm trong khoảng ngưỡng nghe và ngưỡng đau gọi là miền nghe được. b/ Nguồn nhạc âm Nguồn nhạc âm thường gặp là đàn dây và kèn hơi (như ống sáo). Khi phát ra âm, dây đàn và cột khí trong ống sáo đều tạo ra sóng dừng. Dây đàn hai đầu cố định:  Có sóng dừng trên dây đàn hai đầu cố định λ khi chiều dài l của dây thỏa mãn điều kiện: l = k = 2 λ 2k (k  N*) 4 – Với k = 1 ta có âm cơ bản ứng với tần số v f . 2l – Với k = 2, 3,… ta có các họa âm bậc 2, bậc 3,… ứng với các tần số f' = kf. Ống sáo:  Có sóng dừng trong một ống sáo một đầu kín, một đầu hở khi chiều dài l của dây thỏa 1 λ λ mãn điều kiện: l = (k + ) = (2k + 1) 2 2 4 (k  N) – Với k = 0 (2k + 1 = 1) ta có âm cơ v bản ứng với tần số f  . 4l – Với k = 1, 2,… (2k + 1 = 3, 5,…) ta có các họa âm bậc 3, bậc 5,… ứng với các tần số f' = (2k + 1)f. Hộp cộng hưởng:  Hộp cộng hưởng thường là một hộp rỗng có một đầu hở; khi cột khí trong hộp dao động với một tần số phù hợp với kích thước của hộp thì trong hộp xảy ra sóng dừng và cường độ âm được tăng lên rõ rệt, ta gọi là có cộng hưởng âm.  Mỗi hộp đàn có hình dạng và kích thước khác nhau có thể cộng hưởng với một số họa âm nhất định, tạo ra một âm tổng hợp có âm sắc riêng. 78 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm 4.5.2. Dạng 1: Một số đặc trưng của sóng âm a/ Phương pháp giải Vận dụng công thức tính vận tốc truyền âm v  s và các công thức biểu thị mối t liên hệ giữa các đặc trưng sóng cơ. b/ Ví dụ Bài 1: Để đo tốc độ âm trong gang, nhà vật lý Pháp Bi – ô đã dùng một ống bằng gang dài 950 m. Một người đập một nhát búa vào một đầu ống gang, một người ở đầu kia nghe thấy hai tiếng gõ trong đó một truyền qua gang và một truyền qua không khí trong ống gang và hai tiếng ấy cách nhau 2,5 s. Biết tốc độ âm trong không khí là 340 m/s, hãy tính tốc độ âm trong gang.  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: s = l = 950 m  Xác lập các mối liên hệ: ∆t = 2,5 s Hoạt động của HS v0 = 340 m/s vg = ? Gợi ý của GV t l v0 – Xác định công thức tính thời gian sóng t l vg – Xác định công thức tính thời gian sóng âm truyền qua gang. Δt  âm truyền qua không khí trong ống gang. – Dựa vào đề bài, hãy xác lập mối liên hệ giữa hai công thức trên để từ đó xác định được đại lượng cần tìm. l l  (1) v0 v g  Sơ đồ sự luận giải: Từ (1) => vg (1) vg  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: – Biện luận: v g  v0l 340.950 = 3230 m/s > 0 (nhận)  l  v 0 t 950  340.2,5 – Kiểm tra lời giải: Δt  l l 1 1    = 2,5 s phù hợp với đề bài v 0 v g 340 3230 => Lời giải đúng. – Trả lời kết quả: Tốc độ âm trong gang là vg = 3230 m/s. 79 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm 4.5.3. Dạng 2: Tính cường độ âm, mức cường độ âm tại một điểm a/ Phương pháp giải Vận dụng một số công thức sau: 2  I I I W P I1 S2  r2   ;     ; L B  lg hay L dB  10lg I0 S.t S I 2 S1  r1  I0 Có thể xác định được ngưỡng nghe của tai người khi biết vị trí (cách nguồn một khoảng rng) mà tại đó tai không còn nghe được âm do nguồn phát ra. b/ Các ví dụ Bài 1: Một sóng âm có dạng hình cầu được phát ra từ nguồn âm có công suất 3,14 W. Biết rằng năng lượng âm phát ra truyền đi theo mọi hướng và bảo toàn. Cường độ âm tại một điểm cách nguồn 1 m là bao nhiêu?  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: P = 3,14 W  Xác lập các mối liên hệ: l = 1m I=? Hoạt động của HS I Gợi ý của GV – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. W (1) S.t – Sóng âm có dạng hình cầu thì diện tích hình cầu được tính bằng công thức nào? S = 4πR2 (2) – Công suất nguồn âm: P  W (3) t – Nếu xét toàn bộ mặt cầu năng lượng âm truyền qua mặt cầu trong thời gian t cũng là năng lượng âm phát ra trong thời gian đó cho ta biết điều gì?  Sơ đồ sự luận giải: (2) S (1) I (3) – Từ (2) => S – Thay S và (3) vào (1) => I  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: P 3,14   0,25 (W/m2). 2 4 π .1 4 πR – Kiểm tra lời giải: P = 4π.IR2 = 4π.0,25.1 = π ≈ 3,14 phù hợp => Lời giải đúng. – Trả lời kết quả: Cường độ âm cách nguồn 1 m là I = 0,25 (W/m2). – Biện luận: I  80 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Bài 2: Nếu mức cường độ âm tăng thêm 30 dB thì cường độ âm tăng lên hay giảm bớt bao nhiêu lần?  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: ∆L = 30dB  Xác lập các mối liên hệ: I2 = ? I1 Hoạt động của HS Gợi ý của GV ∆L = L2 – L1 = 30dB (1) – Theo đề bài, mức cường độ âm tăng thêm 30 dB nghĩa là gì? L1  10lg L 2  10lg I1 – Xác định công thức tính mức cường độ âm L1 cho phù hợp với đơn vị của đề bài. (2) I0 I2 I0 – Xác định công thức tính mức cường độ (3) âm L2 cho phù hợp với đơn vị của đề bài.  Sơ đồ sự luận giải: Thay (2) và (3) vào (1) => I2/ I1 (2) (3) I2/ I1 (3)  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: – Biện luận: lg I I2 I  lg 1  3 => 2 = 103 => I2 = 103 I1 I0 I0 I1 – Kiểm tra lời giải: ∆L = 10lg 103 I1 I0 – 10lg I1 I0 = 10.lg(103) = 30dB => Lời giải đúng. – Trả lời kết quả: I2 = 103 I1 => Cường độ âm tăng lên 103 lần. Bài 3: Ba điểm O, A, B cùng nằm trên một nửa đường thẳng xuất phát từ O. Tại O đặt một nguồn điểm phát sóng âm đẳng hướng ra không gian, môi trường không hấp thụ âm. Mức cường độ âm tại A là 60 dB, tại B là 20 dB. Mức cường độ âm tại trung điểm M của đoạn AB là bao nhiêu?  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: LA = 60 dB LB = 20 dB LM = ? 81 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS ΔL  L A  L B  10lg => IA  10 IB Gợi ý của GV – Xác định công thức tính hiệu mức cường IA (1) IB độ âm tại A và B sau đó biến đổi để rút ra L A L B 10 hệ thức tính – Xác đinh hệ thức rB theo rA bằng cách W P P  IA    2 t . S S 4 πrA2  I A  rB     (2)  W P P  I B  rA  IB    t . S S 4 πrB2  r => B  10 rA LA LB 10 => rB  rA 10 biến đổi IA dựa vào các công thức tính IB cường độ âm tại một điểm. LA L B 10 L L  1  10 10  rA  rB rM  rM  (3) =>  2 rA 2 A B     – Viết phương trình của tọa độ M là trung điểm của AB, từ đó rút ra hệ thức tính I A  rM     (4) I M  rA  thức biểu diễn mối liên hệ giữa IA (5) IM => LM = LA – 10.lg rM . rA – Thưc hiện tương tự như trên để rút ra hệ 2 L A  L M  10lg IA . IB rM I và A . rA IM – Xác định công thức tính hiệu mức cường độ âm tại A và M, từ đó biến đổi để có thể tìm được công thức chứa đại lượng cần tìm. IA IM  Sơ đồ sự luận giải: (1) IA/IB (2) rB rM/rA (3) (4) IA/IM (5) 82 LM Luận văn tốt nghiệp Đại học – Từ (1) => – Thay GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm IA IB IA vào (2) => rB IB – Thay rB vào (3) => rM rA – Thay rM I vào (4) => A rA IM – Thay IA vào (5) => LM IM  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: 2 I r r  – Biện luận: A   B  => B  10 4  100 => rB = 100 rA I B  rA  rA 2 rM 101 I  r   101  => A   M      I M  rA   2  rA 2 => LM = LA – 10.lg 2 2 IA  101  = 60 – 10. lg   = 26 dB IM  2  – Kiểm tra lời giải: HS tự kiểm tra lại lời giải. – Trả lời kết quả: Mức cường độ âm tại trung điểm của đoạn AB là LM = 26dB. 4.6. Chủ đề 5: Hiệu ứng Doppler 4.6.1. Lý thuyết chung a/ Định nghĩa: Hiệu ứng Doppler là một hiệu ứng Vật lý đặt tên theo Christian Andreas Doppler, trong đó tần số và bước sóng của các sóng nói chung bị thay đổi khi nguồn sóng chuyển động tương đối với máy thu. b/ Khi nguồn âm đứng yên còn máy thu chuyển động v  vM f'  f v Trong đó v là tốc độ truyền âm đối với môi trường, vM là tốc độ của máy thu đối với môi trường, f là tần số âm phát ra, f' là tần số âm thu được. v  vM Nếu máy thu chuyển động lại gần nguồn âm: f'  f f'  f  v v  vM Nếu máy thu chuyển động ra xa nguồn âm: f'  f f'  f  v c/ Khi nguồn âm chuyển động còn máy thu đứng yên v f'  f v  vS 83 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Trong đó vS là tốc độ của nguồn âm đối với môi trường. v f f'  f  Nếu nguồn âm chuyển động lại gần máy thu: f'  v  vS Nếu nguồn âm chuyển động ra xa máy thu: f'  v f f'  f  v  vS d/ Ứng dụng: Súng bắn tốc độ: Sử dụng cơ chế radar và hiệu ứng Doppler, phát ra một bước sóng radio có tần số xác định f0 rồi thu nhận tần số sóng radio f1 phản xạ ngược trở lại từ phương tiện giao thông đang di chuyển với vận tốc u. Từ f0 và f1 tính được vận tốc của phương tiện giao thông đó. Cách định vị con mồi và định hướng bay của dơi: Khi con dơi bay, nó phát ra một sóng siêu âm (tai người không nghe được) đồng thời nhờ vào cấu tạo đôi tai đặc biệt của mình đê nghe được âm phản xạ từ đó có thể thay đổi hướng bay để tránh chướng ngại vật và định vị con mồi đang ở xa hay ở gần. Khả năng nhìn bằng âm thanh của cá voi: một bộ phận trên trán cá voi phát ra âm thanh về phía trước, các sóng âm truyền trong môi trường xung quanh dội vào những đối tượng gần đó và phản xạ lại. Sóng âm phản xạ trở lại sẽ được dây thần kinh thính giác cá voi ghi nhận và truyền lên não, nơi hình ảnh âm thanh được tạo ra. Công nghệ Sonar (công nghệ sử dụng tiếng vang với chìa khóa là khả năng truyền dẫn tuyệt vời của âm thanh trong nước):  Máy dò Sonar được mệnh danh là "con mắt của tàu ngầm".  Công nghệ sonar là một trong những động lực quan trọng đằng sau sự phát triển của ngành thủy sản. Hệ thống sonar cho phép chỉ cần ngồi trên tàu là có thể ước lượng từ xa vị trí, mức độ tập trung, tốc độ và hướng di chuyển của từng đàn cá, vừa đảm bảo an toàn cho ngư dân, vừa tăng sản lượng và giảm thời gian đánh bắt đáng kể. 4.6.2. Dạng 1: Nguồn âm đứng yên – Máy thu chuyển động a/ Phương pháp giải v  vM Vận dụng công thức f'  f. v  Dấu "+" khi máy thu tiến gần nguồn (f' > f, tần số tăng).  Dấu "–" khi máy thu ra xa nguồn (f' < f, tần số giảm). b/ Các ví dụ Bài 1: Một người cảnh sát giao thông đứng ở bên đường dùng còi phát ra một âm có tần số 1200 Hz, hướng về phía chiếc ô tô đang chuyển động về phía mình với tốc độ 72 km/h. Biết tốc độ âm trong không khí là 340 m/s. Hãy tính tần số mà người lái ô tô nghe được. 84 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: f = 1200 Hz v = 340 m/s SVTH: Nguyễn Dương Lâm vM = 72 km/h = 20 m/s f'=?  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS Gợi ý của GV – Theo đề bài: Nguồn âm (người cảnh sát) – Dựa vào dữ kiện đề bài hãy cho biết đâu đứng yên còn máy thu (ô tô) chuyển động. là nguồn âm, đâu là máy thu? Cái nào đứng yên, cái nào chuyển động? f'  – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. v  vM f (1) v – Máy thu lại gần nguồn âm: chọn dấu "+" – Dựa vào dữ kiện đề bài, hãy xác định v  vM máy thu lại gần hay ra xa nguồn âm từ đó => f'  f (2) v chọn dấu biểu thức trong công thức (1) cho phù hợp.  Sơ đồ sự luận giải: Từ (2) => f'. (2) f'  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: v  vM 340  20 – Biện luận: f'  f .1200  1270,6 Hz v 340 – Kiểm tra lời giải: f  v 340 f'  .1270,6  1200 Hz => Lời giải đúng. v  vM 340  20 – Trả lời kết quả: Tần số mà người lái ô tô nghe được là f' = 1270,6 Hz. Bài 2: Một du khách ngồi trên ô tô đang chuyển động nghe được âm do chuông của một nhà thờ phát ra có tần số là 520 Hz. Tần số âm của tiếng chuông thực ra là 500 Hz. Cho tốc độ truyền âm trong không khí là 340 m/s, hãy tìm tốc độ của ô tô.  Tìm hiểu đề bài: – Tóm tắt đề: f = 500 Hz f ' = 520Hz v = 340 m/s vM = ?  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS Gợi ý của GV – Theo đề bài: Nguồn âm (chuông) đứng – Dựa vào dữ kiện đề bài hãy cho biết đâu yên còn máy thu (hành khách) chuyển là nguồn âm, đâu là máy thu? Cái nào động. đứng yên, cái nào chuyển động? 85 Luận văn tốt nghiệp Đại học f'  GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn v  vM f (1) v SVTH: Nguyễn Dương Lâm – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. – Cần so sánh f và f' để có thể xác định => máy thu tiến lại gần nguồn âm do đó ta máy thu chuyển động như thế nào so với nguồn, từ đó sẽ chọn được dấu biểu thức chọn dấu "+" trong công thức (1). trong công thức (1). v  vM f'  f (2) v f' > f: tần số tăng  Sơ đồ sự luận giải: Từ (2) => vM . (2) vM  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả:  f'   520  – Biện luận: v M    1.v    1.340  13,6 m/s > 0 (nhận). f   500  vM 13,6   340 m/s phù hợp với đề bài  f'   520   1   1  f   500  => Lời giải đúng. – Trả lời kết quả: Tốc độ của ô tô là vM = 13,6 m/s. – Kiểm tra lời giải: v  4.6.3. Dạng 2: Nguồn âm chuyển động – Máy thu đứng yên a/ Phương pháp giải v f. Vận dụng công thức: f'  v  vS  Dấu "–" khi nguồn tiến gần máy thu (f' > f, tần số tăng).  Dấu "+" khi nguồn ra xa máy thu (f' < f, tần số giảm). b/Các ví dụ Bài 1: Một ô tô chuyển động với tốc độ 54 km/h về gần một người đang đứng trên lề đường thì bóp cò. Tần số sóng do còi phát ra là 900 Hz và tốc độ âm trong không khí là 330 m/s. Người đứng trên lề nghe được âm có tần số là bao nhiêu?  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: f = 900 Hz v = 340 m/s vS = 54 km/h = 15 m/s f'=?  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS Gợi ý của GV – Theo đề bài: Nguồn âm chuyển động (ô – Dựa vào dữ kiện đề bài hãy cho biết đâu tô) còn máy thu (người quan sát) đứng là nguồn âm, đâu là máy thu? Cái nào yên. đứng yên, cái nào chuyển động? 86 Luận văn tốt nghiệp Đại học f'  GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn v f (1) v  vS SVTH: Nguyễn Dương Lâm – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. – Nguồn âm lại gần máy thu: chọn dấu "–" – Dựa vào dữ kiện đề bài, hãy xác định v nguồn âm lại gần hay ra xa máy thu từ đó f (2) => f'  v  vS chọn dấu biểu thức trong công thức (1) cho phù hợp.  Sơ đồ sự luận giải: Từ (2) => f'. (2) f' v 340 .f  .900  941,5 Hz. v  vS 340  15 900    f – Kiểm tra lời giải: v S  v.1    340.1    15,6 m/s => Lời giải đúng.  f'   941,5  – Trả lời kết quả: Người đứng trên lề nghe được âm có tần số là f ' = 941,5 Hz. Bài 2: Một tàu hỏa hú một hồi còi dài, phát ra âm có tần số 1200 Hz, khi đi qua trước mặt một du khách đứng gần một giao lộ có thanh chắn, cạnh một vách đá. Người đó nghe được âm của còi tàu phản xạ lại từ vách đá có tần số là 1237,5 Hz. Cho tốc độ truyền âm trong không khí là 330 m/s. Âm mà người này nghe được trực tiếp từ còi (trước khi nghe âm phản xạ) có tần số bằng bao nhiêu?  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: f = 1200 Hz f' = 1237,5 Hz v = 330 m/s f" = ? vS = ?  Xác lập các mối liên hệ: – Biện luận: f'  Hoạt động của HS f' '  v f (1) v  vS – Tàu hỏa đóng vai trò là nguồn âm còn người quan sát đóng vai trò là máy thu. Nguồn âm đi ra xa người quan sát nên người này nghe được âm trực tiếp có tần số: v f' '  f (2) v  vS f'  v f (3) v  vS Gợi ý của GV – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. – Trước khi nghe âm phản xạ từ vách đá, người quan sát đã trực tiếp nghe được tiếng còi do tàu hỏa phát ra. Hãy xác định nguồn âm và máy thu tại thời điểm này, cái nào chuyển động và cái nào đứng yên? Từ đó xác định dấu biểu thức trong công thức (1) cho phù hợp. – Để tính được f" cần phải biết được vS, ta đi tìm vS dựa vào công thức nào? 87 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm – Tàu hỏa đóng vai trò là nguồn âm còn – Hãy xác định nguồn âm và máy thu tại vách đá đóng vai trò là máy thu. Tàu hỏa thời điểm người quan sát nghe được âm chuyển động lai gần vách đá, vách đá của còi tàu phản xạ lại từ vách đá , cái nào đứng yên ghi nhận âm có tần số là: v f'  f (4) v  vS chuyển động và cái nào đứng yên? Nguồn âm chuyển động như thế nào so với máy  f v S  v1   (5)  f'  – Theo đề bài thì f' cũng là tần số âm phản xạ từ vách đá được truyền nguyên vẹn đến thu? Từ đó xác định dấu biểu thức trong công thức (3) cho phù hợp. tai người quan sát.  Sơ đồ sự luận giải: (4) vS (2) f" – Từ (4) => vS – Thay vS vào (2) => f"  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: 1200    f – Biện luận: v S  v.1    340.1    10,3 m/s > 0 (nhận).  f'   1237,5  v 340 f' '  .f  .1200  1164,7 Hz. v  vS 340  10,3 – Kiểm tra lời giải: HS tự kiểm tra lại lời giải. – Trả lời kết quả: Âm trực tiếp nghe được từ còi có tần số f" = 1164,7 Hz. 4.6.4. Dạng 3: Nguồn âm và máy thu cùng chuyển động a/ Phương pháp giải v  vM f Vận dụng công thức: f'  v  vS Quy tắc: Khi nguồn âm và máy thu chuyển động lại gần nhau thì tần số âm thu được tăng, nếu chúng ra xa nhau thì tần số âm thu được giảm. b/ Các ví dụ Bài 1: Một xe cứu thương hú còi xin quyền ưu tiên, khi chuyển động trên đường cao tốc với tốc độ 33,5 m/s. Tiếng còi phát ra có tần số 400 Hz. Cho tốc độ truyền âm trong không khí là 340 m/s. Tính tần số âm mà một người lái ô tô trên đường đang chuyển động với tốc độ 24,6 m/s, ngược chiều với xe cứu thương khi hai xe tiến gần về phía nhau. 88 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: vM = 24,6 m/s v = 340 m/s vS = 33,5 m/s  Xác lập các mối liên hệ: f = 400 Hz Hoạt động của HS f'  SVTH: Nguyễn Dương Lâm f' = ? Gợi ý của GV v  vM f (1) v  vS – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. – Xe cứu thương đóng vai trò là nguồn âm – Xác định nguồn âm và máy thu trong đề còn người ngồi trên ô tô đóng vai trò là bài. máy thu. – Nguồn âm và máy thu chuyển động lại – Hai xe chuyển động ngược chiều, tiến về gần nhau. phía nhau cho ta biết điều gì? f'  v  vM f (2) v  vS – Xác định các dấu biểu thức trong công thức (1) cho phù hợp.  Sơ đồ sự luận giải: Từ (2) => f' (2) f'  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: v  vM 340  24,6 – Biện luận: f'  .f  .400  475,8 Hz v  vS 340  33,5 – Kiểm tra lời giải: f  v  vS 340  33,5 .f'  .475,8  400 Hz (phù hợp) v  vM 340  24,6 => Lời giải đúng. – Trả lời kết quả: Tần số âm thu được là f' = 475,8 Hz. Bài 2: Một xe cứu hỏa hú còi liên tục và phát ra âm có tần số 440 Hz. Cho tốc độ truyền âm trong không khí là 330 m/s. Tần số âm của tiếng còi mà một người đi xe đạp cùng chiều với xe cứu hỏa nghe được là 415 Hz. Tính tốc độ của xe cứu hỏa. Biết tốc độ của xe đạp bằng 1 tốc độ của xe cứu hỏa. 4  Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt đề: f = 440 Hz v = 330 m/s f' = 415 Hz vM = vS/4 89 vS = ? Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm  Xác lập các mối liên hệ: Hoạt động của HS f'  v  vM f (1) v  vS Gợi ý của GV – Xác định công thức chứa đại lượng cần tìm. – Xe cứu hỏa đóng vai trò như nguồn âm – Dựa vào dữ kiện đề bài hãy cho biết đâu và người đi xe đạp đóng vai trò như máy là nguồn âm, đâu là máy thu? thu. f' < f: nguồn âm đi xa dần người đi xe đạp. – Cần so sánh f và f' để có thể xác định => Sử dụng dấu "+" ở mẫu số trong công nguồn âm chuyển động như thế nào so với máy thu, từ đó xác định dấu biểu thức ở thức (1) mẫu số trong công thức (1). – Người đi xe đạp đang đi về phía nguồn – Dựa vào dữ kiện đề bài thì máy thu âm chuyển động như thế nào so với nguồn => Sử dụng dấu "+" ở tử số trong công âm? Từ đó xác định dấu biểu thức ở tử số thức (1). trong công thức (1) cho phù hợp. v  vM f'  f (2) v  vS  Sơ đồ sự luận giải: Từ (2) => vS (2) vS  Biện luận, kiểm tra lời giải và trả lời kết quả: f   440  v  1 340.  1 f'  415    – Biện luận: v S    27,9 m/s. f  440    1   1    4f'   4.415  f' 415 1 – Kiểm tra lời giải: v M  .v  v S   v  .340  27,9  340  7  v S f 440 4 => Lời giải đúng. – Trả lời kết quả: Tốc độ của xe cứu hỏa là vS = 27,9 m/s. 90 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Chương 5. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 5.1. Mục đích thực nghiệm Đánh giá giả thuyết khoa học của đề tài: Vận dụng các cơ sở lý luận về phương pháp giải BTVL để có thể đưa ra quy trình, tiến trình hướng dẫn HS giải một số BTVL điển hình thuộc chương 3. Sóng cơ, Vật lý 12 nâng cao theo hướng định hướng hành động nhận thức của HS. 5.2. Đối tượng thực nghiệm Chọn một nhóm HS lớp 12 trường THPT được phân công thực tập làm mẫu. 5.3. Kế hoạch thực nghiệm Dự kiến dạy 3 tiết giải bài tập trong chương 3. Sóng cơ, Vật lý 12 nâng cao và các bài tập đã chọn. 5.4. Nội dung thực nghiệm Thiết kế đề kiểm tra 1 tiết chương 3. Sóng cơ, Vật lý 12 nâng cao theo các bậc nhận thức của Bloom. Đề kiểm tra dưới hình thức trắc nghiệm gồm 40 câu hỏi: 18 câu hỏi lý thuyết, 22 câu bài tập. Để đảm bảo tính chính xác trong đánh giá, tiến hành chia thành nhiều đề bằng cách đổi vị trí các câu hỏi và câu trả lời của từng câu hỏi. Tiến hành kiểm tra theo trình tự của giáo án sau: GIÁO ÁN KIỂM TRA MỘT TIẾT CHƯƠNG “SÓNG CƠ” I. MỤC TIÊU – Củng cố, khắc sâu kiến thức chương 3. Sóng cơ. – Đánh giá sự tiếp nhận kiến thức của HS. – Rèn luyện tính trung thực, cần cù, chính xác, khoa học ở HS. – Phát huy khả năng làm việc độc lập ở HS. II. CHUẨN BỊ – GV: Đề bài kiểm tra. – HS: Ôn tập lại các kiến thức trong chương 3. Sóng cơ. III. TỔ CHỨC KIỂM TRA Hoạt động của GV – Kiểm tra sỉ số và nêu yêu cầu về kĩ luật đối với giờ kiểm tra. – Phát đề kiểm tra cho HS. Quản lí HS làm bài, đảm bảo trung thực ở HS. – Thu bài và nhận xét về kỉ luật giờ kiểm tra. Hoạt động của HS – HĐ 1 : Ổn định lớp. – HĐ 2 : Làm bài kiểm tra. – HĐ 3 : Nộp bài kiểm tra và ghi nhận kiến thức của bài kiểm tra. 91 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm IV. NỘI DUNG ĐỀ KIỂM TRA Tổng số tiết Lý thuyết Thực hành Bài tập 11 6 2 3 2 tiết Sóng cơ. Phương trình sóng 1 tiết Bài tập. 1 tiết Sự phản xạ của sóng. Sóng dừng. 1 tiết Giao thoa sóng. 1 tiết Bài tập. 1 tiết Sóng âm. Nguồn nhạc âm. 1 tiết Hiệu ứng Doppler. 1 tiết Bài tập. 2 tiết Thực hành: Xác định tốc độ truyền âm. A. MA TRẬN ĐỀ KIỂM TRA Mức độ Nhận biết Nội dung Sóng cơ. 3 Phương trình sóng. Thông hiểu Vận dụng 3 0.75 2 0.75 Phản xạ sóng. Sóng dừng. Giao thoa sóng. Hiệu ứng Đốp - Ple 1 0.25 1 0.25 0.5 0.25 1.0 1 0.5 4 0.25 1.0 2 0.75 11 1.75 13 2.75 92 1.25 4 3 7 1.0 5 1 0.5 0.25 4 2 0.75 2 1.0 0.25 3 1 4 1 2 1.25 0.25 0.5 0.25 5 1 2 1 2.25 0.5 0.5 0.25 Cộng 9 2 2 Bài tập. Tổng 0.5 0.75 Bài tập. Sóng âm. Nguồn nhạc âm. 1 3 Bài tập. Phân tích 5 0.5 9 3.25 1.25 40 2.25 10 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm B. NỘI DUNG ĐỀ KIỂM TRA ĐỀ KIỂM TRA TRẮC NGHIỆM Môn: Vật lý Chương: Sóng cơ Thời gian: 60 phút Câu 1: Sóng cơ học là: A. sự lan truyền dao động của vật chất theo thời gian. B. những dao động cơ học lan truyền trong một môi trường vật chất theo thời gian. C. sự lan tỏa vật chất trong không gian. D. sự lan truyền biên độ dao động của các phân tử vật chất theo thời gian. Câu 2: Một sóng ngang truyền trên sợi dây đàn hồi rất dài với tốc độ 0,2 m/s, chu kỳ sóng là 10 s. Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên dây dao động ngược pha nhau là: A. 1 m. B. 1,5 m. C. 2 m. D. 0,5 m. Câu 3: Một người quan sát một chiếc lá trên mặt hồ thấy nó nhấp nhô 4 lần trong 12 s, khoảng cách giữa ba đỉnh sóng lân cận là 6 m. Tốc độ truyền sóng trên mặt hồ là: A. 0,25 m/s. B. 0,5 m/s. C. 0,75 m/s. D. 1 m/s. Câu 4: Chọn câu đúng. Thực hiện thí nghiệm giao thoa trên mặt nước: A và B là hai nguồn kết hợp có phương trình sóng tại A, B là: uA = uB = acosωt thì pha ban đầu của sóng tổng hợp tại M (với MA = d1 và MB = d2) là: A.  C. π d1  d 2  . λ B.  π d1  d 2  f . ν D. π d1  d 2 f . ν π d 2  d1  . λ Câu 5: Bước sóng là: A. khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng và dao động cùng pha. B. khoảng cách giữa hai điểm dao động cùng pha trên phương truyền sóng. C. khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng và dao động ngược pha. D. Quãng đường sóng truyền được trong một đơn vị thời gian. t   x  . Với u và x có  20 20  Câu 6: Một sóng được biểu diễn bởi phương trình u  8sin2π đơn vị là cm, t có đơn vị là s thì kết luận nào sau đây là đúng? A. Biên độ là 4 cm. B. Tần số là 2 Hz. C. Bước sóng là 20 cm. D. Tốc độ truyền sóng là 93 10 cm/s. π Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Câu 7: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, hai nguồn A và B cách nhau 8,2 cm dao động với tần số 20 Hz., cùng pha. Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 40 cm/s. Số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn AB bằng: A. 7. B. 9. C. 11. D. 10. Câu 8: Hai nguồn sóng kết hợp A, B cách nhau 12 cm dao động ngược pha với tần số 15 Hz. Tốc độ truyền sóng là 75 cm/s. Trên đoạn AB có bao nhiêu điểm đứng yên mà không kể A và B? A. 5. B. 6. C. 7. D. 8. Câu 9: Điều nào sau đây là sai khi nói về sóng âm? A. Sóng âm là những sóng cơ truyền trong các môi trường rắn, lỏng, khí. B. Sóng âm có tần số nằm trong khoảng từ 16 Hz đến 20 000 Hz. C. Sóng âm truyền trong chân không với tốc độ nhanh hơn trong không khí. D. Tốc độ truyền âm phụ thuộc vào nhiệt độ. Câu 10: Trong lúc mưa giông, sau khi tia chớp lóe lên 15 s thì nghe thấy tiếng sét. Biết tốc độ truyền âm trong không khí là 340 m/s. Sấm sét xảy ra cách đó một khoảng: A. 510 m. B. 5,1 m. C. 5,1 km. D. 0, 51 km. Câu 11: Trên mặt nước yên tĩnh có một nguồn điểm O dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với tần số f. Khi đó trên mặt nước hình thành hệ sóng tròn đồng tâm O. Hai điểm A và B nằm cách nhau 6 cm trên đường thẳng đi qua O, luôn dao động ngược pha với nhau. Biết rằng, tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 60 cm/s và tần số của nguồn dao động có trị số trong khoảng từ 46,5 Hz đến 60,5 Hz. Tần số dao động của nguồn là: A. 60 Hz. B. 48 Hz. C. 58Hz. D. 55 Hz. Câu 12: Hai nguồn kết hợp A và B cách nhau 10 cm, có phương trình dao động là: uA = uB = 5cos20πt (cm). Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 1 m/s. Phương trình dao động tổng hợp tại điểm M trên mặt nước là trung điểm của AB là: A. uM = 10cos(20πt – π) (cm). B. uM = 5cos(20πt – π) (cm). C. uM = 10cos(20πt + π) (cm). D. uM = 5cos(20πt + π) (cm). Câu 13: Biết cường độ âm chuẩn là I0 = 10-12 W/m2 và mức cường độ âm của một tiếng ồn phát ra từ một động cơ là 100 dB. Cường độ âm của tiếng ồn theo đơn vị W/m2 là: A. 2.10-2 W/m2.. B. 1,2.10-4 W/m2. C. 10-2 W/m2. D. 10-4 W/m2. Câu 14: Nguồn kết hợp là hai nguồn dao động: A. cùng tần số. B. cùng pha. C. cùng tần số, cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian. D. cùng tần số, cùng pha và cùng biên độ dao động. 94 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Câu 15: Nếu cường độ âm tăng lên 1 000 lần thì độ to của âm thay đổi như thế nào? A. Tăng 10 dB. B. Tăng 3 dB. C. Tăng 30 dB. D. Giảm 30 dB. Câu 16: Điều này sau đây là đúng khi nói về năng lượng của sóng cơ? A. Trong quá trình truyền sóng, năng lượng của sóng luôn là đại lượng không đổi. B. Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng. C. Trong quá trình truyền sóng, năng lượng sóng giảm tỉ lệ với quãng đường truyền sóng. D. Trong quá trình truyền sóng, năng lượng sóng giảm tỉ lệ với bình phương quãng đường truyền sóng. Câu 17: Muốn có sóng dừng trên dây đàn hồi AB = l với hai đầu A và B cố định thì độ dài l là: λ λ B. l = (2k + 1) . C. l = k . D. l = (2k + 1) λ. 2 2 Câu 18: Tại điểm S trên mặt nước yên tĩnh có nguồn dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với tần số 20 Hz. Khi đó trên mặt nước hình thành hệ sóng tròn đồng tâm S. A. l = kλ. Hai điểm M, N nằm cách nhau 10 cm trên đường thẳng đi qua S, luôn dao động cùng pha với nhau. Biết rằng tốc độ truyền sóng có trị số trong khoảng từ 0,65 m/s đến 0,76 m/s. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là: A. 67 cm/s. B. 80 cm/s. C. 70 cm/s. D. 72 cm/s. Câu 19: Hai điểm ở cách một nguồn âm những khoảng 3 m và 3,25 m. Tần số âm là 680 Hz, tốc độ truyền âm trong không khí là 340 m/s. Độ lệch pha của sóng âm tại hai điểm trên bằng: π A. rad. B. 16π rad. C. π rad. D. 4π rad. 4 Câu 20: Trong trường hợp nào sau đây sóng có thể vừa là sóng dọc, vừa là sóng ngang? A. Sóng âm truyền trong không khí. B. Sóng truyền trong théo hoặc trên bề mặt thanh thép. C. Sóng truyền trên dây đàn hồi. D. Sóng truyền trong nước hoặc trên mặt nước. Câu 21: Một sợi dây AB căng thẳng dài 1 m với hai đầu cố định. Người ta tạo ra một sóng trên dây có tần số f = 100 Hz, tốc độ sóng v = 50 m/s. Ta quan sát thấy sóng dừng trên dây với: A. 5 nút, 4 bụng. B. 5 bụng, 4 nút. C. 3 nút, 2 bụng. D. 5 bụng, 6 nút. 95 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Câu 22: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về sóng dừng: A. Khi một sóng tới và sóng phản xạ của nó truyền theo cùng một phương, chúng giao thoa với nhau và tạo thành sóng dừng. B. Nút sóng là những điểm dao động với biên độ cực đại. C. Bụng sóng là những điểm đứng yên không dao động. D. Các bụng sóng cách nhau một số nguyên lần bước sóng. Câu 23: Xét sóng trên mặt nước có bước sóng 48 cm. Hai điểm trên mặt nước dao động π lệch pha nhau . Hai điểm này cách nhau một đoạn: 6 A. 4 m. B. 4 cm. C. 12 m. D. 12 cm. Câu 24: Một dây đàn hồi có độ dài L, ban đầu cố định. Sóng dừng trên dây có bước sóng dài nhất bằng: A. 2L. B. L . 2 C. L. D. L . 4 Câu 25: Để hai đàn ghita gần nhau. Khi gảy dây đàn này thì thùng đàn kia dao động theo. Đó là một minh họa về: A. hiện tượng phản xạ âm. B. hiện tượng giao thoa. C. hiện tượng truyền âm mà không cần có môi trường. D. hiện tượng cộng hưởng âm. Câu 26: Trên sợi dây OA, đầu A cố định và đầu O dao động điều hòa có phương trình uO = 5cos5πt (cm). Tốc độ truyền sóng trên dây là 24 cm/s. Giả sử trong quá trình truyền sóng, biên độ sóng không đổi. Phương trình sóng tại điểm M cách O đoạn 2,4 cm là: π π A. uM = 5cos (5πt + ) (cm). B. uM = 5cos (5πt – ) (cm). 2 4 π π C. uM = 5cos (5πt – ) (cm). D. uM = 5cos (5πt + ) (cm). 2 4 Câu 27: Hiệu ứng Đốp – Ple gây ra hiện tượng gì sau đây? A. Cường độ âm tăng lên khi nguồn âm tiến đến gần người nghe. B. Độ to của âm tăng lên khi nguồn âm tiến đến gần người nghe. C. Âm sắc và cường độ âm tăng lên khi nguồn âm tiến đến gần người nghe. D. Độ cao và độ to của âm tăng lên khi nguồn âm tiến đến gần người nghe. Câu 28: Một sóng cơ học lan truyền dọc theo trục Ox với phương trình sóng tại nguồn O T  2π  là u O  Acos  t  (cm). Vào thời điểm t = , một điểm M cách nguồn O một khoảng 4  T  1 bằng bước sóng có li độ 2 cm. Biên độ A bằng: 12 A. 2 cm. B. 4 3 cm. C. 2 3 cm. D. 4 cm. 96 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Câu 29: Trong thí nghiệm giao thoa trên mặt nước, hai nguồn kết hợp S1 và S2 dao động có tần số 10 Hz. Tại điểm M cách S1 một khoảng 30 cm và cách S2 một khoảng 25,5 cm, sóng có biên độ cực đại. Giữa M và đường trung trực của S1S2 có 2 cực đại. Tốc độ truyền sóng có giá trị là: A. 45 cm/s. B. 15 cm/s. C. 30 cm/s. D. 40 cm/s. Câu 30: Nguồn âm và máy thu chuyển động cùng chiều với cùng tốc độ thì kết luận nào dưới đây là đúng? A. Cường độ âm thay đổi. B. Độ to của âm thay đổi, độ cao của âm thay đổi. C. Âm sắc thay đổi, độ to không đổi. D. Độ cao và độ to của âm không đổi. Câu 31: Hai sóng dạng sin có cùng bước sóng và cùng biên độ truyền ngược chiều nhau trên một sợi dây với tốc độ 10 cm/s tạo ra sóng dừng. Biết khoảng thời gian giữa hai thời điểm gần nhất mà dây duỗi thẳng là 0,25 s. Bước sóng trên dây là: A. 1,25 cm. B. 2,5 cm. C. 3,75 cm. D. 5 cm. Câu 32: Kí hiệu các tính chất sau của âm như sau: (1) Độ cao; (2) Độ to; (3) Âm sắc. Tính chất nào kể trên của âm sẽ bị thay đổi khi nguồn âm tiến đến gần máy thu? A. Chỉ (1). B. Chỉ (2). C. (1) và (2). D Cả (1), (2) và (3). Câu 33: Hiện tượng nào dưới đây không liên quan đến hiện tượng giao thoa: A. Sự tạo thành các vùng dao động cực đại trong vùng hai sóng gặp nhau. B. Sự tạo thành các vùng dao động cực tiểu trong vùng hai sóng gặp nhau. C. Hiện tượng sóng dừng. D. Hiện tượng sóng ghi nhận được có tần số thay đổi do khoảng cách từ nguồn đến nơi thu thay đổi. Câu 34: Một dây đàn hồi dài 5 m, một đầu gắn vào điểm cố định, đầu kia nối vào một nguồn tạo ra sóng ngang có tần số f = 8 Hz và thấy có sóng dừng với 9 điểm nút (kể cả hai nút ở đầu dây). Tốc độ truyền sóng trên dây là: A. 10 m/s. B. 20 m/s. C. 15 m/s. D. 5 m/s. Câu 35: Vận tốc truyền sóng trong môi trường phụ thuộc vào yếu tố nào sau đây: A. Tần số của sóng. B. Năng lượng của sóng. C. Bước sóng. D. Bản chất của môi trường. Câu 36: Một tàu hỏa chuyển động với tốc độ 25 m/s hú còi phát ra âm có tần số 1000 Hz. Xác định tần số âm của tiếng còi do tàu phát ra mà một người đứng bên đường nghe được khi tàu đi về phía người này. Biết tốc độ truyền âm trong không khí là 345 m/s. A. 1 078 Hz. B. 1 082 Hz. C. 932 Hz. D. 942 Hz. 97 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Câu 37: Tại vị trí A, một học sinh áp tai vào đường ray xe lửa, trong lúc đó ở vị trí B cách A một khoảng 1 235m, một công nhân đường sắt cầm búa gõ mạnh trên đường ray. Người học sinh nghe thấy tiếng gõ truyền trong đường ray trước khi nghe thấy tiếng truyền trong không khí một khoảng thời gian là 3,5 s. Tốc độ truyền âm trong thép (đường ray) là 5 100 m/s. Hỏi tốc độ truyền âm trong không khí bằng bao nhiêu? A. 352,8 m/s. B. 340 m/s. C. 330 m/s. D. 33 m/s. Câu 38: Một du khách ngồi trên ô tô đang chuyển động, nghe được âm do chuông đồng hồ của một bưu điện phát ra có tần số là 520 Hz, tần số âm của tiếng chuông thực ra là 500 Hz. Cho tốc độ truyền âm trong không khí là 330 m/s. Tốc độ của ô tô là: A. 37,5 km/h. B. 57,5 km/h. C. 45,5 km/h. D. 47,5 km/h. Câu 39: Âm nghe được có tần số f nằm trong khoảng nào sau đây? A. 16 Hz ≤ f ≤ 20 kHz. B. f ≥ 20 000 Hz. C. 16 Hz ≤ f ≤ 30 000 Hz. D. 16 kHz ≤ f ≤ 20 000 Hz. Câu 40: Tại nguồn O phương trình dao động của sóng là uO = Acosωt. Phương trình nào sau đây đúng với phương trình dao động của điểm M cách O một khoảng OM = d:   2fd   v  B. u M  AM cos t    2fd   v  D. u M  AM cos t  A. u M  AM cos t  C. u M  AM cos t      2d   v  2fd   v  C. ĐÁP ÁN ĐỀ KIỂM TRA Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Đáp án B A C D A C B A C C Câu 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Đáp án D A C C C B C A C D Câu 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Đáp án A A B A D C D D B D Câu 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 Đáp án D C D A D A C D A A 5.5. Kết quả thực nghiệm Do hoàn cảnh khách quan nên việc thực hiện đề tài chỉ dựa trên lý thuyết, không thực nghiệm sư phạm được. Em xin hứa sẽ vận dụng đề tài vào trong quá trình giảng dạy sau khi em ra trường và cố gắng phát huy hơn nữa để đề tài ngày càng hoàn thiện. 98 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm KẾT LUẬN Một trong những nét đặc trưng của tư duy khoa học là phải biết phương pháp hành động rồi mới hành động, chứ không hành động mò mẫm ngẫu nhiên. Cho nên, việc định hướng hành động nhận thức là điều rất cần thiết cho HS đặc biệt là HS cấp THPT. BTVL là một bộ phận không thể thiếu trong dạy học Vật lý. Đa số HS khi giải bài tập thường không biết bắt đầu từ đâu và phải vận dụng kiến thức, công thức Vật lý nào để giải. Vì thế việc định hướng hành động nhận thức của HS khi hướng dẫn giải BTVL là một trong những nhiệm vụ quan trọng của GV. 1. Những thuận lợi khi nghiên cứu đề tài Được sự quan tâm sâu sắc và sự giúp đỡ tận tình của thầy Trần Quốc Tuấn. Thầy đã hướng dẫn em rất nhiệt tình và cởi mở. Được tham khảo luận văn của các anh chị khóa trước cũng như một số tài liệu có liên quan đến nội dung đề tài luận văn cần nghiên cứu. 2. Những kết quả đạt được Trong quá trình nghiên cứu, triển khai đề tài, em đã thu được những kết quả sau:  Hoàn thành mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu đã đề ra.  Nghiên cứu nội dung của chương 3. Sóng cơ, Vật lý 12 nâng cao.  Phân tích được vai trò của BTVL và mục đích sử dụng chúng trong DHVL.  Phân tích được tiến trình giải bài tập Vật lý, các hoạt động tư duy của HS và các kiểu định hướng hành động nhận thức cụ thể từ đó vận dụng vào một số bài tập trong chương 3. Sóng cơ, nhằm định hướng hành động nhận thức và phát triển tư duy cho HS.  Có sự chuẩn bị cho thực nghiệm sư phạm: Thiết kế đề kiểm tra 1 tiết chương 3. Sóng cơ, Vật lý 12 nâng cao theo các bậc nhận thức của Bloom. 3. Những hạn chế của đề tài Bên cạnh những kết quả đạt được, đề tài luận văn còn gặp phải một số hạn chế sau:  Đề tài luận văn chỉ thực hiện trên cơ sở lý thuyết, chưa được áp dụng vào thực tiễn giảng dạy ở trường THPT nên tính thuyết phục chưa cao.  Vì thời gian có hạn nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót. 4. Phương hướng nghiên cứu trong tương lai Luận văn về cơ bản đã làm sáng tỏ được mục tiêu đề ra. Tuy nhiên, để phát huy có hiệu quả trong việc định hướng hành động nhận thức của HS, song song với việc hướng dẫn HS giải bài tập chương 3. Sóng cơ, Vật lý 12 nâng cao, kết hợp với các phương pháp dạy học theo hướng đổi mới thì em sẽ mở rộng phạm vi nghiên cứu sang các phần khác trong chương trình Vật lý THPT sao cho có tính kế thừa và phát triển thêm những kết quả đạt được trong đề tài. Hy vọng đề tài này sẽ giúp em có thêm kinh nghiệm trong quá trình giảng dạy sau này. Kính mong sự góp ý của các thầy cô và các bạn để đề tài ngày càng hoàn thiện. 99 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Quốc Bảo – Phương pháp dạy BTVL. Đại Học Cần Thơ 2004. [2] Cục Nhà giáo và Cán bộ quản lí Giáo Dục – Hướng dẫn thực hiện chương trình SGK lớp 12 môn Vật lý. NXB Giáo Dục. [3] Đinh Quang Bảo, Vũ Đình Chuẩn,… – Tài liệu tập huấn thí điểm phát triển chương trình Giáo Dục nhà trường PT. Hà Nội, tháng 08 năm 2013. [4] Lê Phước Lộc, Trần Quốc Tuấn – Lý luận dạy học VL ở trường THPT. ĐHCT 2004. [5] Lê Phước Lộc (chủ biên),… – Đánh giá kết quả học tập của HS. ĐHCT 2009. [6] Nguyễn Trọng Sửu – Hướng dẫn thực hiện chương trình SGK 12 môn Vật lý. NXB Đại Học Sư Phạm 2008. [7] Nguyễn Văn Đồng (chủ biên),… – Phương pháp giảng dạy Vật lý ở trường PT. NXB Giáo Dục 1979. [8] Phạm Hữu Tòng – Bài tập về phương pháp dạy BTVL. NXB Giáo Dục 1994. [9] Phạm Hữu Tòng – Lý luận DHVL ở trường THPT. NXB Giáo Dục 2001. [10] Phạm Hữu Tòng – Dạy Học Vật Lý ở trường PT theo định hướng phát triển hoạt động học tích cực, tự chủ, sáng tạo và tư duy khoa học. NXB Đại Học Sư Phạm 2004. [11] Phạm Hữu Tòng – Hình thành KT, KN, phát triển trí tuệ và năng lực sáng tạo của HS trong DHVL. NXB Giáo Dục 1996. [12] SGK VL 12 NC. NXB Giáo dục 2009. [13] Trần Quốc Tuấn – Bài giảng lý luận dạy học VL ở THPT. ĐHCT 2007. [14] Trần Quốc Tuấn – Bài giảng phân tích chương trình VL THPT. ĐHCT 2007. [15] Trần Quốc Tuấn – Chuyên đề PPDH VL 12 NC. ĐHCT 2004. [16] Trần Quốc Tuấn – Đổi mới PPDH VL 12. Tài liệu bồi dưỡng GV cốt cán môn VL một số tỉnh ĐBSCL. [17] Vũ Văn Hùng (chủ biên),… – Các chuyên đề Vật lý THPT. NXB Giáo Dục. 100 [...]... khoa học của mình và do đó năng lực nhận thức của họ từng bước được phát triển Sự định hướng hành động nhận thức của HS trong một tình huống học tập vi mô đòi hỏi xác định được rõ:  Vấn đề cần được giải quyết  Dạng hành động nhận thức thích hợp đòi hỏi ở HS  Lời giải đáp mong muốn  Kiểu định hướng hành động nhận thức dự tính 1.5.1 Các kiểu định hướng hành động nhận thức Khi nghiên cứu sự định hướng. .. dựng sơ đồ định hướng khái quát chương trình hóa đối với mỗi loại bài tập sẽ giúp cho HS hình thành những kỹ năng, kỹ xảo, tìm tòi những mối liên hệ xác định, dần dần HS sẽ tự định hướng được hành động nhận thức của mình Nhược điểm: Sự hướng dẫn của GV đòi hỏi phải theo sát tiến trình hoạt động giải bài tập của HS, không phải chỉ dựa vào lời hướng dẫn dự kiến trước mà phải kết hợp việc định hướng với... những câu hỏi định hướng quá trình làm việc của HS hoặc hướng dẫn học sinh xây dựng cơ sở định hướng khái quát các hoạt động khi làm việc với nguồn thông tin cụ thể (làm việc với văn bản, đồ thị, thí nghiệm Vật lý ), cơ sở định hướng khái quát của quá trình xây dựng các loại kiến thức Vật lý khác nhau (khái niệm về các sự vật, hiện tượng và quá trình Vật lý; khái niệm về đại lượng Vật lý; định luật, quy... trị, giải quyết được các xung đột về giá trị giá trị Hình thành đặc trưng bản sắc Phối hợp trong các nhóm hoạt riêng động hình thành thói quen 1.5 Định hướng hành động nhận thức của HS trong dạy học Vật lý Trong dạy học, GV có vai trò quan trọng trong việc tổ chức, kiểm tra, định hướng hành động nhận thức của HS theo một chiến lược dạy học hợp lý và có hiệu quả sao cho HS tự chủ xây dựng được kiến thức. .. của HS a/ Bài tập luyện tập Là loại bài tập dùng để rèn luyện cho HS áp dụng được những kiến thức xác định để giải từng loại bài tập theo một mẫu xác định Điều kiện trong bài tập luyện tập mang tính chất nhắc bảo angôrit giải chúng b/ Bài tập sáng tạo Là loại bài tập dùng để phát triển tư duy sáng tạo của HS Điều kiện trong bài tập sáng tạo che giấu angôrit giải V.G.Radumoovxki phân biệt hai kiểu bài. .. hoạt động Tìm những hình thức học tập phù hợp với mỗi đơn vị kiến thức nói trên Hoạch định các hoạt động hướng dẫn, hỗ trợ của GV tương ứng với mỗi hoạt động học tập của HS Dự kiến thời gian cho mỗi hoạt động Xác định các điều kiện cần chuẩn bị cho tiết học: thiết bị thí nghiệm, PTDH như tranh ảnh, máy chiếu, … 1 .3.5 Một số hoạt động học tập phổ biến trong một tiết học Hoạt động 1: Kiểm tra kiến thức. .. là câu hỏi nhằm định hướng hành động nhận thức của HS trong dạy học  Câu hỏi phải vừa sức HS mới có thể đưa đến sự đáp ứng của HS 22 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Chương 2 BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 2.1 Những cơ sở lý luận của bài tập trong dạy học Vật lý 2.1.1 Khái niệm về BTVL BTVL được hiểu là một vấn đề được đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ... thức cũ Hoạt động của HS – Tái hiện kiến thức trả lời câu hỏi GV – Nhận xét câu trả lời của bạn Hoạt động của GV – Đặt vấn đề, nêu câu hỏi – Gợi ý cách trả lời, nhận xét đánh giá Hoạt động 2: Tiếp nhận nhiệm vụ học tập Hoạt động của HS – Quan sát, theo dõi GV đặt vấn đề – Tiếp nhận nhiệm vụ học tập Hoạt động của GV – Tạo tình huống học tập – Giao nhiệm vụ học tập 13 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS... trả lời (câu hỏi đóng) Bài tập loại này gồm:  Trắc nghiệm đúng – sai  Trắc nghiệm nhiều lựa chọn  Trắc nghiệm điền khuyết  Trắc nghiệm ghép đôi 29 Luận văn tốt nghiệp Đại học GVHD: ThS – GVC Trần Quốc Tuấn SVTH: Nguyễn Dương Lâm Chương 3 ĐỊNH HƯỚNG HÀNH ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HS KHI HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 3.1 Những yêu cầu chung trong việc giải BTVL Trong dạy học Vật lý, GV phải dự tính kế hoạch... chức năng định hướng hành động của HS theo ý định của GV, và chỉ khi đó GV mới có thể căn cứ vào sự trả lời của HS để đánh giá HS  Nội dung của câu hỏi phải đáp ứng đúng đòi hỏi của sự định hướng hành động của HS trong tình huống đang xét, cả về phương diện kiểu định hướng hành động học tập dự định cũng như về phương diện sát hợp với việc thực hiện nhiệm vụ nhận thức đặt ra Chỉ khi đó câu hỏi mới có ý ... hướng hành động nhận thức học sinh hướng dẫn giải tập chương Sóng cơ, Vật lý 12 nâng cao" Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu vấn đề định hướng hành động nhận thức HS hướng dẫn giải tập chương Sóng học. .. 39 3.5 .3 Định hướng khái quát chương trình hóa 40 Chương HƯỚNG DẪN HS GIẢI MỘT SỐ BÀI TẬP CHƯƠNG SÓNG CƠ, VẬT LÝ 12 NÂNG CAO 42 4.1 Đại cương chương Sóng cơ, Vật lý 12 nâng cao. .. khoa học Vận dụng lý luận dạy học đại định hướng hành động nhận thức HS hướng dẫn giải tập Vật lý THPT Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu sở lý luận định hướng hành động nhận thức HS hướng dẫn giải tập