Đang tải... (xem toàn văn)
Bài tập Vật lí luôn giữ một yếu tố quan trọng trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông, tạo điều kiện giúp thực hiện thành công nhiệm vụ dạy học Vật lí. Bài tập Vật lí cũng là phương tiện để cũng cố kiến thức cũ và xây dựng kiến lí thuyết mới, khi làm bài tập học sinh được rèn luyện đức tính cần cù chịu khó, phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh. Bài tập Vật lí cũng là phương tiện để vận dụng kiến thức vào thực tiễn; để kiểm tra đánh giá năng lực học tập và vận dụng cũng như tư duy sáng tạo của học sinh. Thực tế cho thấy việc dạy bài tập ở một số trường phổ thông hiện nay chưa phát huy được khả năng tư duy sáng tạo của học sinh mà thường đưa học sinh theo hướng áp dụng việc giải các bài tập tương tự hay các dạng bài tập có angôrit sẵn. Để phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh, kích thích hứng thú trong học tập cho học sinh đòi hỏi người giáo viên phải biết tổ chức dạy học trên cơ sở vùng phát triển gần. Chính vì vậy việc dạy bài tập Vật lí dựa trên lí thuyết phát triển gần sẽ giúp học sinh phát huy tốt khả năng tư duy sáng tạo. Trên cơ sở những lí do trên đề tài “Phát triển bài tập Vật lí phần Sóng cơ – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh” sẽ đề cập đến việc thỏa sức sáng tạo của giáo viên và học sinh
Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Bài tập Vật lí ln giữ yếu tố quan trọng dạy học Vật lí trường phổ thơng, tạo điều kiện giúp thực thành công nhiệm vụ dạy học Vật lí Bài tập Vật lí phương tiện để cố kiến thức cũ xây dựng kiến lí thuyết mới, làm tập học sinh rèn luyện đức tính cần cù chịu khó, phát triển tư sáng tạo cho học sinh Bài tập Vật lí phương tiện để vận dụng kiến thức vào thực tiễn; để kiểm tra đánh giá lực học tập vận dụng tư sáng tạo học sinh Thực tế cho thấy việc dạy tập số trường phổ thông chưa phát huy khả tư sáng tạo học sinh mà thường đưa học sinh theo hướng áp dụng việc giải tập tương tự hay dạng tập có an-gơ-rit sẵn Để phát triển tư sáng tạo cho học sinh, kích thích hứng thú học tập cho học sinh đòi hỏi người giáo viên phải biết tổ chức dạy học sở vùng phát triển gần Chính việc dạy tập Vật lí dựa lí thuyết phát triển gần giúp học sinh phát huy tốt khả tư sáng tạo Trên sở lí đề tài “Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh” đề cập đến việc thỏa sức sáng tạo giáo viên học sinh Mục đích đề tài Vật dụng lí thuyết phát triển Bài tập để xây dựng hệ thống tập nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh việc giải tập Vật lí Đối tƣợng nghiên cứu - Học sinh THPT - Phát triển tập từ tập Vật lí lớp 12 – phần Sóng Giả thuyết khoa học Vận dụng lí thuyết phát triển Bài tập vào dạy học phần Sóng Vật lí 12 phát huy khả tích cực; phát huy lực chủ động sáng tạo học sinh từ học sinh áp dụng tự tập cho để giải Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu thực trạng dạy học tập Vật lí trường phổ thơng - Nghiên cứu khả tư dung sáng tạo học sinh việc giải tập Vật lí - Xây dựng hệ thống tập theo lí thuyết phát triển tập để làm tư liệu dạy học Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lí thuyết - Nghiên cứu thực tế việc dạy học (quan sát, vấn, điều tra) - Thực nghiệm sư phạm - Thống kê tốn học Dự kiến đóng góp đề tài Đề tài phát triển tập Vật lí chương Sóng – Vật lí 12 theo lí thuyết phát triển tập cách hệ thống giúp phát huy tốt khả tư sáng tạo học sinh Trong đề tài tập hệ thống phát triển từ thấp lên cao nguồn tài liệu quý để đồng nghiệp có thêm nguồn tư liệu áp dụng trình đổi phương pháp dạy học em học sinh có thêm tài liệu tham khảo để tự học cách dễ dàng Cấu trúc đề tài Mở đầu Chương Cơ sở lí thuyết thực tiễn đề tài Chương Xây dựng hệ thống tập Vật lí 12 – chương Sóng theo lí thuyết phát triển tập Chương Thực nghiệm sư phạm Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh CHƢƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Lí thuyết phát triển tập 1.1.1 Bài tập Vật lí Bài tập Vật lí có nhiều cách để phân loại Tuy nhiên theo mức độ phát triển tư học sinh chia tập Vật lí thành loại tập gồm: tập tập tổng hợp 1.1.1.1 Bài tập Bài tập (BTCB) tập mà giải sử dụng đơn vị kiến thức (KTCB) khái niệm định luật Vật lí * Sơ đồ cấu trúc: Dữ kiện a,b,c kiến thức Giả thiết Ẩn số x Kết luận Sơ đồ hóa cấu trúc tập cần thiết để người giải nhìn cách tổng thể hướng phát triển tư tập Từ sơ đồ dùng cấu trúc rẽ nhánh tạo nhiều tập có độ khó tương đương phức tạp 1.1.1.2 Bài tập tổng hợp Bài tập tổng hợp (BTTH) tập mà giải cần phải sử dụng từ đơn vị kiến thức trở lên Như tập tổng hợp tổ hợp tập Thực chất việc giải tập tổng hợp việc nhận tập tập tổng hợp Phát triển tập Vật lí biến đổi tập thành tập tổng hợp theo phương án khác 1.1.2 Phát triển Bài tập Vật lí Việc phát triển tập Vật lí trải qua hoạt động chính: - Chọn tập bản; phân tích cấu trúc tập bản; Mơ hình hóa tập Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh - Phát triển tập từ tập theo phương án khác nhau: Việc chọn tập hành động có tính định cho việc củng cố kiến thức, kỷ Hành động bao gồm việc: + Xác định mục tiêu: cần củng cố kiến thức nào? Nội dung kiến thức đó? Phương trình liên hệ đại lượng, công thức biểu diễn… + Chọn đặt đề tập + Xác định kiện, ẩn số + Sơ hình hóa đề hướng giải Từ tập ta phát triển thành tập tổng hợp theo mn hình mn vẻ Về mặt lý luận khái quát thành phương án phát triển tập sau: Phương án 1: Hoán vị giả thuyết kết luận tập Phương án 2: Phát triển giả thiết tập Phương án 3: Phát triển kết luận tập Phương án 4: Đồng thời triển giả thiết kết luận (kết hợp phương án phương án 3) Phương án 5: Đồng thời triển giả thiết, kết luận hoán vị giải thiết, kết luận (kết hợp phương án 1, phương án phương án 3) * Phương án 1: Hoán vị giả thiết kết luận tập để tập khác có độ khó tương đương Sơ đồ mơ hình hóa hành động phát triển Bài tập theo phương án 1: BTCB cũ: Giả thiết a,b,c f(a,b,c,x) Kết luận x? Giả thiết f(a,b,c,x) Kết luận BTCB mới: Cho a, b, x Tìm c Cho a, c, x Tìm b Cho b, c, x a, b, x Tìm a * Phương án 2: Phát triển giả thiết tập Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh Dữ kiện tốn khơng liên hệ trực tiếp với ẩn số phương trình biểu diễn kiến thức mà lien hệ gián tiếp thong qua chưa biết trung a, b, … nhờ phương trình biểu diễn kiến thức khác Phát triển giả thiết toán thay đổi giả thiết tốn số tốn khác buộc phải tìm đại lượng trung gian chưa biết liên hệ kiện với ẩn số (cái phải tìm) Sơ đồ mơ hình hóa phát triển giả thiết theo phương án 2: Dữ kiện a1, a2 KTCB a Cái chưa biết a fa(a1,a2,a) Dữ kiện a1, a2 KTCB a KTCB F(a,b,x ) Cái chưa biết a fa(a1,a2,a) Cái phải tìm x Mức độ phức tạp phụ thuộc vào số toán trung gian (hay số chưa biết) Tùy thuộc vào đối tượng học sinh mà tăng giảm số toán trung gian * Phương án 3: Phát triển kết luận tập Cái cần tìm (ẩn số) khơng liên hệ trực tiếp với kiện kiến thức mà thông qua ẩn số trung gian Phát triển kết luận thay kết luận tập số tập trung gian để tìm ẩn số trung gian X, Y, … liên kết liệu a, b, c, …và ẩn số x1, y1, … Sơ đồ mơ hình hóa phát triển kết luận theo phương án 3: fx(a,b,x) Dữ kiện a,b,c KTCBX fy(a,b,y) Ẩn số trung gian X KTCBy Ẩn số trung gian Y f1(X,x1) ẩn số x1 KTCB f1(Y,y1) KTCB ẩn số x2 Mức độ phức tạp phụ thuộc vào số toán trung gian (số ẩn số toán trung gian) *Phương án 4: Đồng thời phát triển giả thiết kết luận tập Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh Các gạch nối kiến thức bản, chiều mũi tên hướng phát triển tốn 1.1.3 Quy trình xây dựng hệ thống tập Vật lí Việc phát triển tập Vật lí dạy học bài, chương hay phần cần phải tuân thủ - Giáo viên cần xác định hệ thống tập bài, chương hay phần định +Xác định nội dung kiến thức hay chương +Các phương trình biểu diễn +Lựa chọn tập +Mơ hình hóa tập việc làm quan trọng hướng dẫn học sinh giải tập Đây khâu quan trọng cho học sinh thấy mối quan hệ đại lượng thứ tự thực bước giải - Hướng dẫn học sinh giải tập để tập dượt, hiểu rõ ghi nhớ kiến thức - Giáo viên khái quát hóa phương giải tập phân tích tập tập Các kiện a, b, c… liên hệ với x phương trình kiến thức y f (a, b, c, x) Việc nắm phương trình giải hàng loạt tập tương tự khác - Giáo viên phát triển toán theo phương án để tập có độ khó tương đương - Giáo viên yêu cầu học sinh phát triển tập theo phương án (làm theo mẫu) ngơn ngữ nói (học sinh tự đặt đề giải) Điều có tác dụng tốt việc học Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh sinh nắm vững kiến thức bồi dưỡng lực diễn đạt ngơn ngữ nói cho học sinh - Giáo viên phát triển tập theo phương án phương án Giáo viên phân tích: tập không cho a mà cho kiện a 1, a2, (a1, a2, a liên hệ với kiến thức mà học sinh học) em có giải khơng? Từ em đặt lại đề tập cho, em học sinh tham gia xây dựng tập - Giáo viên nêu hướng phát triển tập theo phương án phương án Ở giai đoạn này, tính tự lực học sinh nâng lên chất: Học sinh vừa người đặt vấn đề, vừa người giải vấn đề 1.2 Sự cần thiết phát triển tập Việc dạy học theo lí thuyết phát triển tập giúp học sinh phát triển tư dung sáng tạo cách logic khoa học mà không tạo gián đoạn tư dung học sinh, từ học sinh có hứng thú việc tiếp cận tri thức Vật lí Bài tập Vật lí nói chung tập Vật lí 12 – phần Sóng nói riêng phức tạp nên đơi rào cản lớn dẫn đến học sinh đam mê với Vật lí Riêng phần Sóng lớp 12 tập phong phú trừu tượng, không xây dựng hệ thống logic tập cho học sinh phát triển tư để tiếp nhận học sinh khó vận dụng lí thuyết để giải Giáo viên xây dựng tập theo lí thuyết phát triển tập tạo nguồn tập phong phú cho hoạt động dạy học Quá trình dạy học tập Vật lí theo lí thuyết phát triển tập kích thích hứng thú tính sáng tạo học sinh việc học tập Chắc chắn điều việc sử dụng tập theo lí thuyết phát triển tập để dạy học tiết học sôi động không phần hấp dẫn tập ln mẻ, khơng trùng lặp 1.3 Phát triển tập vật lý dạy học tập Vật lí Việc phát triển tập phụ thuộc vào yếu tố sau: - Mục tiêu giáo dưỡng: cần cố, khắc sâu kiến thức - Nội dung vật lí kiến thức - Trình độ lực tư học sinh mục tiêu phát triển tương ứng - Thời gian tiết học Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh 1.4 Thực trạng chủ yếu dạy tập Qua trình nghiên cứu thực trạng trường số đơn vị khác kết cho thấy việc áp dụng đổi phương pháp dạy học nhiều hạn chế, việc đổi tiết dạy tập Các tiết dạy chủ yếu giáo viên chữa tập có sách giáo khoa, sách tập số sách tham khảo khác mà chưa trọng đến việc phát triển khả tư học sinh tập Kết dạy học thường gây nhàm chán không gây hứng thú để phát triển tư sáng tạo cho học sinh Học sinh khơng có khả tự phát triển tư tập cho gặp tập lạ dẫn đến việc giải tập học sinh thường gặp khó khăn Tất nhiên có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng mà liệt kê như: - Học sinh chưa tích cực tìm hiểu tập, tìm hiểu tượng để có tư phù hợp - Giáo viên chưa định hướng cho học sinh để phát triển tư linh hoạt, sáng tạo - Kiến thức toán học liên hệ em hạn chế Trên sở phân tích tơi hi vọng với đề tài nguồn tài liệu quý giá cho giáo viên việc dạy học Vật lí phổ thơng để góp phần phát huy tốt khả tư sáng tạo cho học sinh Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh CHƢƠNG PHÁT TRIỂN BÀI TẬP PHẦN SÓNG CƠ – LỚP 12 THEO LÍ THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP 2.1 Phát triển tập phần Sóng – lớp 12 theo lí thuyết phát triển tập 2.1.1 Bài tốn Tại điểm A mặt nước người ta tạo nguồn sóng dao động với tần số 50Hz Tốc độ truyền sóng mặt nước 1m/s Xác định bước sóng? Mơ hình hóa giải tốn bản: Cho tần số f = 50Hz Kiến thức =v/f Tìm bước sóng Kết luận Giả thiết Hướng dẫn giải Ta có: v thay số ta 0,02(ms 1 ) 2(cm.s 1 ) f 50 2.1.2 Phát triển tập theo phƣơng án 2.1.2.1 Phát triển toán theo phƣơng án Hoán vị giả thiết kết luận toán để khác có độ khó tương đương Ví dụ 1: Tại điểm A mặt nước người ta tạo nguồn sóng dao động với bước sóng 5cm Tốc độ truyền sóng mặt nước 1m/s Xác định tần số sóng? Mơ hình hóa giải ví dụ 1: Cho bước sóng Kiến thức =v/f = 5cm Tìm tần số f Giả thiết Kết luận Hướng dẫn giải Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh Tần số sóng: f v 20(Hz) 0,05 Ví dụ 2: Tại điểm A mặt nước người ta tạo nguồn sóng dao động với bước sóng 5cm Biết tần số sóng 20Hz Xác định tốc độ truyền sóng? Mơ hình hóa giải ví dụ 2: Cho bước sóng tần số: = 5cm f = 20Hz Kiến thức =v/f Tìm tốc độ v Kết luận Giả thiết Hướng dẫn giải Tốc độ truyền sóng: v f 0,05.20 1(m / s) 2.1.2.2 Phát triển toán theo phƣơng án Phát triển giả thiết tập Ví dụ 3: Tại điểm A mặt nước người ta tạo nguồn sóng dao động với phương trình u a cos 100t (cm) Tốc độ truyền sóng mặt nước 1m/s Xác định bước sóng? Mơ hình hóa giải ví dụ 3: Kiến thức =v/f Xác định bước sóng Kiến thức f=/2 Giả tiết Tìm tần số f Kết luận Cho phương trình u a cos 100t (cm) Hướng dẫn giải -Phương trình sóng điểm cách nguồn đoạn x có dạng: u a sin t -Đối chiếu với phương trình ta thấy: 100(rad / s) f 2x 50(Hz) 2 10 Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh sóng truyền đến điểm M Kiến thức truyền sóng Cho phương trình B u a cos 100t (cm) Tạo giao thoa với nhau, xuất cực đại, cực tiểu giao thoa; tìm quỹ tích… Gặp Cho phương trình A u a cos 100t (cm) sóng truyền đến điểm M Cực đại (biên độ 2a) d d1 k Giả thiết Số giá trị k thõa mãn Tìm kết tốn d1 d AB d d1 k AB AB k Kết luận Hướng dẫn giải a Điều xẩy sóng gặp nhau: -Hai nguồn tạo hai sóng lan truyền mặt k=0 k=-1 nước gặp Xét điểm M thuộc mặt k=1 k=2 k=-2 nước ta ln có: AM d1 ; BM d +Sóng M nguồn A truyền đến: S1 S2 2.d1 u1M a cos100t (cm) +Sóng M nguồn B truyền đến: 2.d u M a cos100t (cm) 2 d d1 cos 100t 2 d1 d -Hai sóng gặp nhau: u M u1M u M 2a cos - Khi tạo tượng giao thoa với với biên độ: 2 A 2a cos d d1 +Điểm có biên độ cực đại A max 2a khi: 12 Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh 2 cos d d1 d d1 k (với k Z ) Quỹ tích điểm có biên độ cực đại tạo thành đường Hypebol Số giá trị đường Hypebol số giá trị k thỏa mãn +Điểm có biên độ cực tiểu (triệt tiêu) 1 2 cos d d1 d d1 k (với k Z ) Quỹ tích điểm 2 có biên độ cực tiểu tạo thành đường Hypebol Số giá trị đường Hypebol số giá trị k thỏa mãn b Số điểm có biên độ 2a khoảng AB Xét điểm N có biên độ 2a thuộc đoạn AB ta M ln có: d1 d1 d AB AB k d2 2 d d1 k A N d2 B Do điểm N nằm A B nên: d AB AB AB k Thay số từ tốn ta có: v 0,02(m) 2(cm) f 50 AB AB 15 15 k k 7,5 k 7,5 2 Từ kết ta thấy có 15 giá trị k thỏa mãn Chứng tỏ có 15 điểm có biên độ dao động 2a khoảng A B Ví dụ 6: Hai nguồn kết hợp A B mặt nước cách 15 cm, dao động pha, tần số 50Hz, tốc độ truyền sóng mặt nước 1m/s Coi biên độ sóng khơng thay đổi trình truyền Gọi I trung điểm AB Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại đường tròn tâm I, có bán kính: a R 10cm b R 2,5cm Mơ hình hóa ví dụ 6: 13 Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh Hai sóng gặp Sóng A Sóng B Giả thiết Quỹ tích đường cực đại; cực tiểu đường Hypebol Kiến thức bản: Kiến thức bản: Khoảng cách Tĩnh chất giao ngắn giữa đường tròn hai cực đại liên đường khác tiếp /2 Tìm số điểm giao đường Hypebol với đường tròn Kết luận Hướng dẫn giải -Các đường Hypebol cực đại thõa mãn: d d1 k vị trí xác định điểm cực đại đoạn AB: d AB k ta suy khoảng cách hai điểm có biên độ cực đại 2 đoạn AB là: a Bán kính R = 11cm - Cực đại S1S2: S1S SS 11 11 k k 5,5 k 5,5 2 có 11 cực đại - Số cực tiểu S1S2: S1S2 SS k 6 k có 10 cực tiểu k=0 k=-1 SS Vì R nên đường Hypebol cắt k=-2 k=1 k=2 đường tròn hai điểm - Số điểm cực đại vòng tròn: 11 x = 22 - Số điểm cực tiểu vòng tròn: 10 x = 20 b Bán kính R = 2,5cm Tính từ tâm I bán kính đường tròn R n n nằm đường 14 Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh cực tiểu số 3: cực đại 10; cực tiểu 10 2.1.2.4 Phát triển toán theo phƣơng án Đồng thời phát triển giả thiết kết luận tốn Ví dụ 7: Hai nguồn kết hợp A B đặt cách khoảng 15cm mặt nước Phương trình sóng A u A a cos 100t (cm) phương trình sóng B u B a cos(100t / 2)(cm) Trong khoảng A B có tượng giao thoa Biết tốc độ truyền sóng mặt nước 1m/s a Viết phương trình sóng điểm M cách A khoảng AM = d1 cách B khoảng BM = d2 Áp dụng d1=13cm; d2=5cm b Trong miền giao thoa có đường Hypebol cực đại, đường Hypebol cực tiểu? c Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại đoạn AM MB? Mơ hình hóa ví dụ Số đường Hypebol cực đại, cực tiểu Phương trình giao thoa hai sóng Điểm có biên độ cực đại, cực tiểu Kết luận Phương trình sóng Giả thiết Cho tốc độ, tần số Số điểm cực đại, cực tiểu đoạn AM; MB cao =v/f Bước sóng Kết luận Hướng dẫn giải a Phương trình sóng điểm M: 2d1 (cm) Sóng M nguồn A truyền đến: u1M a cos100t 2d (cm) Sóng M nguồn B truyền đến: u M a cos100t Phương trình sóng M: 15 Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh u M 2a cos d d1 cos 100t d1 d 4 4 Áp dụng: u M 2a cos 13 5 cos 100t 13 5 4 4 2 35 u M a cos100t cm b Số đường Hypebol cực đại, cực tiểu Cực đại: cos d d1 1 d d1 k 4 4 d1 d AB AB 1 k d2 4 d d1 k AB AB k 7,75 k 7,25 có 15 đường Hypebol cực đại Cực tiểu: tương tự tìm AB 1 AB 1 k 8,25 k 6,75 có 15 đường Hypebol cực tiểu c Số điểm có biên độ cực đại AM MB M Trên đoạn AM: Xét điểm N thuộc AM cho N 1 4 N có biên độ cực đại thì: d d1 k với k Z AB -Nếu N trùng với A ta đặt: k1 7,5 -Nếu N trùng với M ta đặt: k Như vậy: k A d1 d2 B MB MA 13 4 7,5 4,25 k 7,25 có 12 giá trị k tức có 12 đường Hypebol cắt đoạn AM có 12 điểm cực đại đoạn AM Suy số đường Hypebol cắt MB đường số điểm cực đại đoạn MB điểm Ví dụ 8: Hai nguồn kết hợp A B đặt cách khoảng 15cm mặt nước Phương trình sóng A u A a cos 100t (cm) phương trình sóng B u B a cos(100t )(cm) Trong khoảng A B có tượng giao thoa Biết tốc 16 Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh độ truyền sóng mặt nước 1m/s Gọi C,D hai điểm thuộc mặt nước cho ABCD hình vng Xác định số điểm có biên độ cực đại, cực tiểu đoạn CD? Mơ hình hóa ví dụ Số đường Hypebol cực đại, cực tiểu Phương trình giao thoa hai sóng Điểm có biên độ cực đại, cực tiểu Số điểm cực đại, cực tiểu đoạn CD Phương trình sóng Giả thiết Cho tốc độ, tần số =v/f Bước sóng Kết luận Hướng dẫn giải 1 2 Điểm cực đại thõa mãn: d d1 k D C Số điểm cực đại đoạn CD: Đặt: k1 BD AD 15 15 3,1 BC AC 15 15 Đặt: k 3,1 A I B Suy được: 3,6 k 2,6 có đường Hypebol cực đại qua CD nên CD có điểm dao động với biên độ cực đại 2.2 Bài tập tham khảo Bài Một sóng học lan truyền mơi trường vật chất với phương trình dao 3 động sóng u cos t x cm Trong x tính mét (m), t tính 12 6 giây (s) Tìm tốc độ truyền sóng? ĐS: 4m/s 17 Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh Bài Một dây đàn hồi dài có đầu A dao động theo phương vng góc với sợi dây Tốc độ truyền sóng dây 4m/s Xét điểm M dây cách A đoạn 48cm, người ta thấy M luôn dao động ngược pha so với A, biết tần số f có giá trị khoảng từ 8Hz đến 13Hz Tìm giá trị tần số sóng ? ĐS: 12,5Hz Bài Một sóng hình sin có biên độ A khơng đổi, truyền theo chiều dương trục Ox từ nguồn O với chu kì T, bước sóng Gọi M N hai điểm nằm Ox phía so với O cho OM – ON = 4/3 Các phân tử vật chất môi trường dao động Tại thời điểm t, phần tử mơi trường M có li độ A/2 tăng Khi phần tử mơi trường N có li độ ? ĐS: A/2 Bài Trên mặt chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp dao động pha theo phương thẳng đứng hai điểm cố định A B cách 7,8 cm Biết bước sóng 1,2cm Số điểm có biên độ cực đại nằm đoạn AB ĐS: 13 Bài Trong thí nghiệm giao thoa sóng mặt nước hai nguồn S1 S2 dao động pha, điểm M cách nguồn S1 S2 khoảng 30cm 25,5cm có biên độ dao động cực đại Trong khoảng M đường trung trực S1S2 có cực đại khác Biết tần số dao động sóng 20Hz Tìm tốc độ truyền sóng? ĐS: 30cm/s Bài Tại hai điểm mặt nước, có hai nguồn phát sóng A B: u a sin 40t (cm) , tốc độ truyền sóng 50cm/s, A B cách 11cm Gọi M điểm mặt nước có MA = 10cm MB = 5cm Tìm số điểm dao động cực đại đoạn AM ? ĐS: Bài Hai nguồn A B mặt nước dao động pha với nhau, cách 15cm Thực giao thoa với bước sóng 2cm Gọi M,N,P thuộc mặt nước cho AMNPB hình ngũ giác Tìm số điểm dao động với biên độ cực đại đoạn AM; MN? ĐS: Bài Tại hai điểm A B mặt nước cách 8cm có hai nguồn kết hợp dao động với phương trình u1 u a cos 40t (cm) , tốc độ truyền sóng mặt nước 18 Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh 30cm/s Xét đoạn thẳng CD 4cm mặt nước có chung đường trung trực với AB Tìm khoảng cách lớn từ AB đến CD cho đoạn CD có điểm dao động với biên độ cực đại? ĐS: 3,27cm Bài Tại hai điểm S1, S2 cách 14cm mặt chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp dao động pha, tần số 25 Hz biên độ Biết tốc độ truyền sóng 37,5 cm/s Xác định số điểm dao động với biên độ biên độ hai nguồn đoạn MN Biết S1MNS2 hình vng ĐS: 16 Bài 10 Trên mặt chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp A, B cách 10cm, dao động với tần số 80Hz pha ban đầu khơng Tốc độ truyền sóng mặt chất lỏng 40cm/s Điểm gần nằm đường trung trực AB dao động pha với nguồn cách trung điểm O AB đoạn bao nhiêu? ĐS 2,29cm Bài 11 Tại điểm O1, O2 cách 24cm mặt chất lỏng có nguồn phát sóng dao động với phương trình u1 10 cos100t (mm) ; u 10 cos(100t )(mm) Tốc độ truyền sóng mặt chất lỏng 1m/s Coi biên độ sóng khơng đổi q trình truyền sóng Gọi M điểm nằm đường trung trực O1O2 dao động pha với nguồn O2 Tìm khoảng cách nhỏ O1M? ĐS: 13,75cm 19 Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh CHƢƠNG THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 3.1.1 Mục đích Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra hiệu biện pháp xây dựng nhằm phát triển tư duy, sáng tạo dạy học tập Vật lí cho học sinh trường trung học phổ thơng Từ kiểm tra, đánh giá giả thuyết khoa học đề tài 3.1.2 Nhiệm vụ + Điều tra để lựa chọn lớp thực nghiệm, lớp đối chứng chuẩn bị điều kiện cần thiết để phục vụ cho cơng tác thực nghiệm sư phạm + Xử lí phân tích kết đánh giá tiêu chí; từ nhận xét rút kết luận tính hiệu phương án dạy học xây dựng 3.2 Đối tƣợng phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 3.2.1 Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm Chúng lựa chọn đối tượng thực nghiệm sư phạm học sinh lớp 12A trường dạy khóa 2012-2013 2013-2014 + Lớp 12A khóa 2012-2013 với 40 em học sinh làm lớp đối chứng (ĐC) + Lớp 12A khóa 2013-2014 với 38 em học sinh làm lớp thực nghiệm (TN) Về mặt trình độ hai nhóm có trình độ tương đương Cũng trường có học sinh nên việc áp dụng đề tài không thực năm học mà phải thực năm Hơn đề tài áp dụng cho đối tượng học sinh có lực học tập để phát huy hết khả tư sáng tạo học sinh 3.2.2 Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm + Điều tra khảo sát đặc điểm, tình hình dạy học vật lí hai lớp khóa chọn làm thực nghiệm tìm hiểu thơng tin lớp thực nghiệm, lớp đối chứng thông qua: kết đánh giá kiểm tra em khóa này; sử dụng phiếu vấn học sinh khả hiểu hứng thú em học phần sóng + Trên sở kết thu đựợc rút kết luận đề tài cần nghiên cứu 3.3 Căn để đánh giá kết thực nghiệm sƣ phạm 3.3.1 Về mặt định tính 20 Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh Chúng tơi dựa quan sát biểu tích cực HS học vật lí; cụ thể là: - Học sinh tích cực, tự giác tham gia thực nhiệm vụ học tập đặc biệt có hứng thú học tập Vật lí - Học sinh phân tích tượng vật lí nội dung tập đề cập đến - Học sinh nêu đựợc kiến thức áp dụng giải tập - Học sinh phân tích đến cách giải tốn - Học sinh trình bày đựợc lời giải tập - Học sinh nêu nhận xét kết toán - Học sinh nêu tốn tương tự, tự tập cho 3.3.2 Về mặt định lượng Chúng đánh giá dựa kết kiểm tra Cách xếp loại sau: + Giỏi: điểm 9, 10; + Khá: điểm 7, 8; + Trung bình: điểm 5, 6; + Yếu: điểm 3, 4; + Kém: điểm 0, 1, 2; Từ kết kiểm tra học sinh, sử dụng phương pháp thống kê để xử lí phân tích kết thực nghiệm Dựa kết thu mặt định tính định lượng cho phép đánh giá chất lượng, hiệu việc dạy học; qua kiểm tra giả thuyết khoa học nêu 3.4 Phân tích đánh giá kết thực nghiệm sƣ phạm 3.4.1 Biểu mức độ tích cực mặt định tính Dựa quan sát, ghi ghép giáo viên sau tiết học, đánh giá mức độ tích cực em học (khơng ngoại trừ trường hợp em đưa ý kiến chưa xác) chúng tơi thu kết trình bày bảng Bảng Biểu mức độ tích cực học sinh học tập Biểu Trung bình số học sinh tham gia tốn Khóa 2012-2013 (Tổng số 40 em - ĐC) Khóa 2013-2014 (Tổng số 38 em - TN) 10 25 Học sinh nghiêm túc tập trung tích cực hoạt động học tập (Biểu dơ tay, đóng góp ý kiến 21 Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh xây dựng bài) Học sinh phân tích tượng vật lí xẩy tập, hiểu nội 11 12 12 19 dung tập Học sinh nêu phương án giải toán Học sinh trình bày lời giải tốn (Sau phân tích cách giải) Học sinh nhận xét kết toán Học sinh nêu cách giải tổng quát toán Học sinh tự tập cho Từ quan sát, ghi chép q trình thực nghiệm sư phạm chúng tơi nhận thấy hai khóa mà chúng tơi thiết kế tiến trình dạy học, lớp đối chứng – giáo viên dạy theo phương án thông thường từ trước đến mà tơi áp dụng, lớp thực nghiệm dạy theo phương án cho thấy hiệu rõ rệt, đặc biệt khơng khí học tập đẩy lên mạnh 3.4.2 Biểu mức độ tích cực mặt định lƣợng Để đánh giá mức độ hiệu tiến hành khảo sát kết lớp (lớp ĐC – khóa 2012-2013; lớp TN – khóa 2013-2014) trước sau thực đề tài phiếu điều tra kiểm tra Về mức độ đề kiểm tra nhau, số lượng câu hỏi 50 câu trắc nghiệm khách quan với mức độ đề gần tương đương với đề tuyển sinh đại học, cao đẳng năm để làm đánh giá tính hiệu thực đề tài Kết cụ thể theo kiểm tra lớp đối chứng thực nghiệm thống kê cụ thể theo bảng 22 Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh Bảng Kết khảo sát trƣớc sau thực đề tài Điểm kiểm tra học sinh Nhóm 10 ĐC 0 4 12 0 TN 0 1 15 -Giá trị trung bình lớp đối chứng (40 HS): X 4,95 -Giá trị trung bình lớp thực nghiệm (38 HS): Y 5,63 3.5 Hiệu phƣơng pháp Qua việc tổ chức, theo dõi phân tích diễn biến học thực nghiệm, trao đổi với học sinh trình thực nghiệm, thu thập, phân tích xử lí số liệu qua kiểm tra, chúng tơi có nhận định sau đây: - Mức độ tích cực, tự lực hoạt động học tập học sinh nhóm thực nghiệm ln cao nhóm đối chứng; tiết học sau, tập trung ý tính tích cực học sinh nhóm thực nghiệm tăng - Giá trị điểm trung bình lớp thực nghiệm ln lớn điểm trung bình lớp đối chứng Đồng thời giá trị điểm trung bình tăng dần lần kiểm tra - Đối với lớp thực nghiệm, số học sinh đạt mức điểm giỏi nhiều so với số học sinh đạt mức điểm lớp đối chứng - Học sinh nhóm thực nghiệm chủ động việc học tập, biểu nhà em sư tầm thêm nhiều tập để em tự làm - Việc tập cho học sinh tiến hành phong phú hơn, số lượng tập mà giáo viên khơng hạn chế phát triển tốn để có độ khó tương đương việc đánh giá học sinh khách quan 23 Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua trình thực đề tài nghiên cứu, đối chiếu với mục đích nghiên cứu nhiệm vụ cần giải đề tài, đạt số kết sau đây: - Sử dụng phương phát phát triển tập dạy học tập Vật lí cho thấy khả ưu việt Các tập kết nối theo chuỗi làm tăng hứng thú học sinh Giáo viên dạy học sinh áp dụng phương pháp mà hệ thống hóa sơ đồ theo lối tư kích thích học sinh hứng thú trình làm tập Tuy nhiên đối tượng chọ sinh áp dụng theo phương án đòi hỏi học sinh có tư tốt để nhận tập tập tổng hợp cách dễ dàng - Thiết kế tiến trình dạy học tập hai tiết cụ thể chương trình lớp 12 (chương “Sóng cơ”), đưa phương pháp dạy tập để nhằm phát triển tư sáng tạo cho học sinh hướng dẫn học sinh tự học tập vật lí theo mục đích đề tài - Q trình thực nghiệm sư phạm chứng tỏ tính khả thi tiến trình xây dựng kiến thức thiết kế Việc dạy học tập vật lí thực gây hứng thú cho học sinh, làm em hào hứng, chủ động q trình học tập Từ nâng cao lực giải vấn đề, phát triển tư duy, lực sáng tạo - Việc áp dụng đề tài xây dựng chuỗi tập phần Sóng – Lớp 12 đề tài mà áp dụng cho phần khác Vấn đề đề tài chọn tập việc phát triển tốn -Bằng cách làm tương tự từ tốn đơn giản mà tạo nhiều tốn khác có độ khó tương đương với Cách làm phù hợp với việc đề thi cho học sinh với nhiều mã đề mà không giống đảm bảo độ khó tương đương - Trong giới hạn đề tài điều kiện mặt thời gian chúng tơi thực phát triển tốn chương “Sóng cơ” (vật lí 12 ) nên việc đánh giá hiệu thực nghiệm chưa mang đầy đủ tính khách quan tổng quát Tuy nhiên, kết thực nghiệm kết luận rút từ đề tài đóng góp phần việc nâng cao hiệu dạy học vật lí trường phổ thông Với 24 Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh kết đề tài đạt mục tiêu đề khẳng định phần giả thuyết khoa học ban đầu Kiến nghị, đề xuất - Mỗi giáo viên cần có l nh nghề nghiệp vững vàng, tự vượt qua thói quen ăn sâu, bám rễ, có k tự học tự nghiên cứu, k sử dụng công nghệ thông tin, hợp tác dạy học tự bồi dưỡng k giải vấn đề - Tăng cường sử dụng tập tiến trình dạy học vật lí “Dạy học Vật lí chuỗi q trình giải tập Vật lí” Sau thời gian nghiên cứu thực đề tài, với mục đích nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo, rèn luyện k giải tập cho học sinh việc học Vật lí Tuy nhiên, với kinh nghiệm ban đầu thu thập được, đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận góp ý từ đồng nghiệp bạn đọc Tác giả 25 Phát triển tập Vật lí phần Sóng – Lớp 12 nhằm bồi dưỡng tư sáng tạo cho học sinh TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Thị Phú (ĐH Vinh 2012) Phương pháp luận nghiên cứu khoa học Vật lí Phương pháp dạy học Vật lí – Giáo trình dành cho học viên cao học Nguyễn Văn Khải – Lí luận dạy học Vật lí trường phổ thơng – Nhà xuất Giáo dục Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2003) Phương pháp dạy học Vật lí trường phổ thơng NXB ĐHSP Hà Nội Phạm Thị Phú, Nguyễn Đình Thước – Phát triển tập Vật lí nhằm củng cố kiến thức bồi dưỡng tư linh hoạt nhạy bén sáng tạo cho học sinh – Tạp chí nghiên cứu Giáo dục, Số 183 Nguyễn Đình Thước (ĐH Vinh 2012) – Những vấn đề đại dạy học Vật lí – Giáo trình dành cho học viên cao học Bùi Quang Hân (2003) – Giải tốn Vật lí 12 - Tập Nhà xuất giáo dục Nguyễn Anh Vinh (2011) – Cẩm nang ôn luyện thi đại học mơ Vật lí – Nhà xuất ĐHSP Nguyễn Phú Đồng (2013) – Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí 12 – Tập Nhà xuất tổng hợp TP Hồ Chí Minh Các đề thi tuyển sinh Đại học, Cao đẳng từ năm 2007 đến năm 2014 Bộ Giáo dục Đào tạo 26