SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM vận DỤNG NGUYÊN tắc SÁNG tạo TRIZ xây DỰNG bài tập SÁNG tạo vật lý 10 SKKN vật lý lớp 10

VẬN DỤNG NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRIZ XÂY DỰNG BÀI TẬP SÁNG TẠO CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” VẬT LÝ 10 I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Thế kỉ XXI, thế kỉ của trí tuệ và sáng tạo, đất nước ta đang trong thời kì phát triển nhanh, mạnh quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Trước tình hình đó đòi hỏi ngành Giáo dục Đào tạo phải không ngừng đổi mới đặc biệt là đổi mới về phương pháp dạy học để góp phần vào việc bồi dưỡng trí tuệ khoa học, năng lực sáng tạo cho thế hệ trẻ để từ đó có thể tạo ra những tri thức mới, phương pháp mới, cách giải quyết vấn đề mới. Dạy học vật lý ở trường phổ thông có bốn nhiệm vụ cụ thể: Một là: cung cấp cho học sinh một hệ thống các kiến thức vật lý cơ bản, khoa học, hiện đại và các kĩ năng kĩ xảo tương ứng. Hai là: phát triển tư duy, bồi dưỡng năng lực sáng tạo và khả năng tự học và hoạt động độc lập ở học sinh. Ba là: góp phần giáo dục đạo đức cho học sinh. Bốn là: giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh. Trong đó, nhiệm vụ phát triển tư duy là nhiệm vụ có tầm quan trọng đặc biệt và cũng là mục đích cuối cùng của quá trình dạy học. Bồi dưỡng TDST cho học sinh là một nội dung quan trọng của nhiệm vụ phát triển tư duy. BTST vật lý là một phương tiện hữu hiệu để bồi dưỡng TDST. Làm thế nào để có BTST và sử dụng BTST như thế nào? Là câu hỏi dành cho GVVL muốn thực hiện được nhiệm bồi dưỡng TDSTcho học sinh trong quá trình dạy học của mình. TRIZ là công cụ hỗ trợ cho sự sáng tạo, nhằm tăng cường tính hệ thống của quá trình sáng tạo, rút ngắn thời gian, tiết kiệm công sức. Làm cho quá trình sáng tạo trở thành một khoa học, có những tiêu chí, nguyên tắc nhất định chứ không phải một quá trình mày mò, may rủi. Một số nguyên tắc sáng tạo TRIZ có thể vận dụng để xây dựng BTST nhằm bồi dưỡng TDST cho học sinh. Nhìn chung, các bài toán cơ học đều có thể giải được bằng phương pháp động lực học và phương pháp dùng các định luật bảo toàn. Vì vậy, tôi chọn đề tài: “Vận dụng nguyên tắc sáng tạo TRIZ xây dựng và sử dụng BTST dạy học chương “Các định luật bảo toàn” Vật lý 10”. II. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN II.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN II.1.1. Tìm hiểu TRIZ • TRIZ là một công cụ hỗ trợ cho sự sáng tạo, nhằm: Tăng cường tính hệ thống của quá trình sáng tạo, rút ngắn thời gian, tiết kiệm công sức Làm cho quá trình sáng tạo trở thành một khoa học, có những tiêu chí, nguyên tắc nhất định chứ không phải một quá trình mày mò, may rủi. Rèn luyện cho con người, đặc biệt cho học sinh khả năng sáng tạo, khả năng thích ứng, khả năng và kĩ năng giải quyết vấn đề. • Nội dung cơ bản của TRIZ gồm: 9 quy luật phát triển hệ thống. 40 nguyên tắc sáng tạo (NTST) cơ bản. 11 biến đổi mẫu dùng để giải bài toán sáng chế. Trong số 40 NTST trên, tôi đã lựa chọn được 11 nguyên tắc sáng tạo của TRIZ vận dụng vào để xây dựng BTST gồm: nguyên tắc phân nhỏ, nguyên tắc thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng, nguyên tắc kết hợp, nguyên tắc đảo ngược, nguyên tắc linh động, nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”, nguyên tắc biến hại thành lợi, nguyên tắc quan hệ phản hồi, nguyên tắc tự phục vụ, nguyên tắc sao chép (copy), Sử dụng dao động cơ học. II.1.2. Tìm hiểu bài tập sáng tạo Bài tập sáng tạo vật lý là bài tập mà giả thiết không có đầy đủ thông tin liên quan đến hiện tượng, quá trình vật lý; có những đại lượng vật lý ẩn giấu; điều kiện của bài toán không chứa đựng sự chỉ dẫn trực tiếp về angôrit giải hay kiến thức vật lý cần sử dụng. Bài tập sáng tạo là một phương tiện hữu hiệu để bồi dưỡng tư duy sáng tạo. Theo Ra zu mốp xki, BTST gồm hai loại tương ứng với hai sản phẩm sáng tạo là phát minh và sáng chế, đó là: Bài tập nghiên cứu: Đòi hỏi phải trả lời được câu hỏi “vì sao?” (Tương ứng với phát minh trong nghiên cứu khoa học) Bài tập thiết kế: Đòi hỏi phải trả lời được câu hỏi “làm thế nào?” (Tương ứng với sáng chế trong nghiên cứu khoa học) Tuy nhiên, cách phân loại này mang tính khái quát, bao hàm trong đó cả bài tập luyện tập và BTST. Để giúp giáo viên sử dụng BTST thuận lợi trong dạy học vật lí, tác giả Phạm Thị Phú và Nguyễn Đình Thước đã nêu ra các dấu hiện bề ngoài của BTST dựa trên những phẩm chất của TDST gồm: • Dấu hiệu 1: Bài tập có nhiều cách giải: Giúp cho học sinh hiểu được rằng khi xem xét một vấn đề cần phải nhìn nhận từ nhiều góc độ, nhiều quan điểm khác nhau để từ đó thể vạch ra nhiều con đường nhằm đạt đến mục đích và tìm ra con đường hiệu quả nhất. • Dấu hiệu 2: Bài tập có hình thức tương tự nhưng có nội dung biến đổi: Những bài tập này thường có nhiều hơn một câu hỏi mà thông thường câu đầu tiên là bài tập luyện tập, các câu hỏi tiếp theo có hình thức tương tự nhưng nếu vẫn áp dụng phương pháp cũ thì sẽ gặp sự bế tắc vì nội dung câu hỏi đã có sự thay đổi về chất. • Dấu hiệu 3: Bài tập về thí nghiệm vật lí gồm các BTTN định tính và BTTN định lượng. BTTN định tính sẽ yêu cầu thiết kế thí nghiệm theo một mục đích cho trước, thiết kế một dụng cụ ứng dụng vật lí hoặc yêu cầu làm thí nghiệm theo chỉ dẫn quan sát và giải thích hiện tượng vật lí. BTTN định lượng gồm các bài tập đo đạc đại lượng Vật lí, minh họa lại quy luật vật lí bằng thực nghiệm, thiết kế chế tạo thiết bị thí nghiệm đơn giản. • Dấu hiệu 4: Bài tập thừa (thiếu) dữ kiện đòi hỏi học sinh phải tự lập kế hoạch để tìm dữ liệu bằng việc quan sát, thống kê, tra cứu sau đó mới thực hiện giải. • Dấu hiệu 5: Bài tập nghịch lý, ngụy biện: Là những bài toán mà trong đề bài chứa đựng sự ngụy biện nên đã dẫn đến một nghịch lý, kết luận rút ra mâu thuẫn với những nguyên tắc, định luật vật lí đã biết. • Dấu hiệu 6: Bài toán hộp đen: Là bài toán gắn liền với việc nghiên cứu cấu trúc bên trong (là đối tượng nhận thức mới) nhưng có thể đưa ra mô hình cấu trúc của đối tượng nếu biết các dữ kiện “đầu vào” và “đầu ra”. Việc giải bài toán hộp đen là quá trình sử dụng kiến thức tổng hợp và phân tích mối quan hệ giữa dữ kiện “đầu vào” và “đầu ra” để tìm thấy cấu trúc bên trong của hộp đen. Ngoài các BTST có các dấu hiệu trên đây, còn có nhiều dạng BTST được xây dựng dựa trên sự phân tích phương hướng cơ bản của khoa học và công nghệ như: Bài tập giải thích một hiện tượng kĩ thuật nào đó hoặc tiếp thu một hiệu ứng kĩ thuật

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI

Đơn vị: Trường THPT Tam Phước

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

VẬN DỤNG NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRIZ XÂY DỰNG BÀI TẬP SÁNG TẠO CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” TRUNG

Có đính kèm: Các sản phẩm không thể hiện trong bản in SKKN

 Mô hình  Đĩa CD (DVD)  Phim ảnh  Hiện vật khác

(các phim, ảnh, sản phẩm phần mềm)

Năm học: 2021 - 2022

1

LLKHSKKN SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC

BM02-––––––––––––––––––

I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN

1 Họ và tên: CHU THỊ THANH TÂM

2 Ngày tháng năm sinh: 02/02/1977

3 Nam, nữ: Nữ

4 Địa chỉ: Ấp Long Đức 1 - Tam Phước - Biên Hòa - Tỉnh Đồng Nai

5 Điện thoại: 0613.511420(CQ)/ 0613.528659(NR); ĐTDĐ:0982.528659

7 Chức vụ: Giáo viên

8 Nhiệm vụ được giao: giảng dạy vật lí khối 10, 12; bồi dưỡng học sinh

giỏi lớp 10, chủ nhiệm lớp 10

9 Đơn vị công tác: Trường THPT Tam Phước

II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO

- Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất: Thạc sỹ

- Năm nhận bằng: 2013

- Chuyên ngành đào tạo: LL&PPDH bộ môn Vật lí

III KINH NGHIỆM KHOA HỌC

- Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Giảng dạy Vật lí THPT

Số năm có kinh nghiệm: 16 năm

- Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây: 0

2

VẬN DỤNG NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRIZ XÂY DỰNG BÀI TẬP SÁNG TẠO CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” VẬT LÝ 10 I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Thế kỉ XXI, thế kỉ của trí tuệ và sáng tạo, đất nước ta đang trong thời kì pháttriển nhanh, mạnh quá trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước Trước tìnhhình đó đòi hỏi ngành Giáo dục - Đào tạo phải không ngừng đổi mới đặc biệt làđổi mới về phương pháp dạy học để góp phần vào việc bồi dưỡng trí tuệ khoahọc, năng lực sáng tạo cho thế hệ trẻ để từ đó có thể tạo ra những tri thức mới,phương pháp mới, cách giải quyết vấn đề mới

Dạy học vật lý ở trường phổ thông có bốn nhiệm vụ cụ thể: Một là: cung cấp

cho học sinh một hệ thống các kiến thức vật lý cơ bản, khoa học, hiện đại và

các kĩ năng kĩ xảo tương ứng Hai là: phát triển tư duy, bồi dưỡng năng lực sáng tạo và khả năng tự học và hoạt động độc lập ở học sinh Ba là: góp phần giáo dục đạo đức cho học sinh Bốn là: giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh.

Trong đó, nhiệm vụ phát triển tư duy là nhiệm vụ có tầm quan trọng đặc biệt vàcũng là mục đích cuối cùng của quá trình dạy học Bồi dưỡng TDST cho họcsinh là một nội dung quan trọng của nhiệm vụ phát triển tư duy

BTST vật lý là một phương tiện hữu hiệu để bồi dưỡng TDST Làm thế nào

để có BTST và sử dụng BTST như thế nào? Là câu hỏi dành cho GVVL muốnthực hiện được nhiệm bồi dưỡng TDSTcho học sinh trong quá trình dạy học củamình TRIZ là công cụ hỗ trợ cho sự sáng tạo, nhằm tăng cường tính hệ thốngcủa quá trình sáng tạo, rút ngắn thời gian, tiết kiệm công sức Làm cho quá trìnhsáng tạo trở thành một khoa học, có những tiêu chí, nguyên tắc nhất định chứkhông phải một quá trình mày mò, may rủi Một số nguyên tắc sáng tạo TRIZ

có thể vận dụng để xây dựng BTST nhằm bồi dưỡng TDST cho học sinh

Nhìn chung, các bài toán cơ học đều có thể giải được bằng phương phápđộng lực học và phương pháp dùng các định luật bảo toàn Vì vậy, tôi chọn đềtài:

“Vận dụng nguyên tắc sáng tạo TRIZ xây dựng và sử dụng BTST dạy học chương “Các định luật bảo toàn” - Vật lý 10”

3

II CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

II.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN

II.1.1 Tìm hiểu TRIZ

 TRIZ là một công cụ hỗ trợ cho sự sáng tạo, nhằm:

- Tăng cường tính hệ thống của quá trình sáng tạo, rút ngắn thời gian, tiếtkiệm công sức

- Làm cho quá trình sáng tạo trở thành một khoa học, có những tiêu chí,nguyên tắc nhất định chứ không phải một quá trình mày mò, may rủi -Rèn luyện cho con người, đặc biệt cho học sinh khả năng sáng tạo, khảnăng thích ứng, khả năng và kĩ năng giải quyết vấn đề

 Nội dung cơ bản của TRIZ gồm:

- 9 quy luật phát triển hệ thống

- 40 nguyên tắc sáng tạo (NTST) cơ bản

- 11 biến đổi mẫu dùng để giải bài toán sáng chế

Trong số 40 NTST trên, tôi đã lựa chọn được 11 nguyên tắc sáng tạo củaTRIZ vận dụng vào để xây dựng BTST gồm: nguyên tắc phân nhỏ, nguyên tắcthay đổi các thông số hoá lý của đối tượng, nguyên tắc kết hợp, nguyên tắc đảongược, nguyên tắc linh động, nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”, nguyên tắcbiến hại thành lợi, nguyên tắc quan hệ phản hồi, nguyên tắc tự phục vụ, nguyêntắc sao chép (copy), Sử dụng dao động cơ học

II.1.2 Tìm hiểu bài tập sáng tạo

Bài tập sáng tạo vật lý là bài tập mà giả thiết không có đầy đủ thông tinliên quan đến hiện tượng, quá trình vật lý; có những đại lượng vật lý ẩn giấu;điều kiện của bài toán không chứa đựng sự chỉ dẫn trực tiếp về angôrit giải haykiến thức vật lý cần sử dụng Bài tập sáng tạo là một phương tiện hữu hiệu đểbồi dưỡng tư duy sáng tạo

Theo Ra - zu - mốp - xki, BTST gồm hai loại tương ứng với hai sản phẩmsáng tạo là phát minh và sáng chế, đó là:

- Bài tập nghiên cứu: Đòi hỏi phải trả lời được câu hỏi “vì sao?” (Tương ứng

với phát minh trong nghiên cứu khoa học)

- Bài tập thiết kế: Đòi hỏi phải trả lời được câu hỏi “làm thế nào?” (Tương

ứng với sáng chế trong nghiên cứu khoa học)

4

Tuy nhiên, cách phân loại này mang tính khái quát, bao hàm trong đó cảbài tập luyện tập và BTST Để giúp giáo viên sử dụng BTST thuận lợi trongdạy học vật lí, tác giả Phạm Thị Phú và Nguyễn Đình Thước đã nêu ra các dấuhiện bề ngoài của BTST dựa trên những phẩm chất của TDST gồm:

• Dấu hiệu 1: Bài tập có nhiều cách giải: Giúp cho học sinh hiểu được rằng khi

xem xét một vấn đề cần phải nhìn nhận từ nhiều góc độ, nhiều quan điểmkhác nhau để từ đó thể vạch ra nhiều con đường nhằm đạt đến mục đích vàtìm ra con đường hiệu quả nhất

• Dấu hiệu 2: Bài tập có hình thức tương tự nhưng có nội dung biến đổi:

Những bài tập này thường có nhiều hơn một câu hỏi mà thông thường câu đầutiên là bài tập luyện tập, các câu hỏi tiếp theo có hình thức tương tự nhưngnếu vẫn áp dụng phương pháp cũ thì sẽ gặp sự bế tắc vì nội dung câu hỏi đã

có sự thay đổi về chất

• Dấu hiệu 3: Bài tập về thí nghiệm vật lí gồm các BTTN định tính và BTTN

định lượng BTTN định tính sẽ yêu cầu thiết kế thí nghiệm theo một mục đíchcho trước, thiết kế một dụng cụ ứng dụng vật lí hoặc yêu cầu làm thí nghiệmtheo chỉ dẫn quan sát và giải thích hiện tượng vật lí BTTN định lượng gồmcác bài tập đo đạc đại lượng Vật lí, minh họa lại quy luật vật lí bằng thựcnghiệm, thiết kế chế tạo thiết bị thí nghiệm đơn giản

• Dấu hiệu 4: Bài tập thừa (thiếu) dữ kiện đòi hỏi học sinh phải tự lập kế

hoạch để tìm dữ liệu bằng việc quan sát, thống kê, tra cứu sau đó mới thựchiện giải

• Dấu hiệu 5: Bài tập nghịch lý, ngụy biện: Là những bài toán mà trong đề bài

chứa đựng sự ngụy biện nên đã dẫn đến một nghịch lý, kết luận rút ra mâuthuẫn với những nguyên tắc, định luật vật lí đã biết

• Dấu hiệu 6: Bài toán hộp đen: Là bài toán gắn liền với việc nghiên cứu cấu

trúc bên trong (là đối tượng nhận thức mới) nhưng có thể đưa ra mô hình cấutrúc của đối tượng nếu biết các dữ kiện “đầu vào” và “đầu ra” Việc giải bàitoán hộp đen là quá trình sử dụng kiến thức tổng hợp và phân tích mối quan

hệ giữa dữ kiện “đầu vào” và “đầu ra” để tìm thấy cấu trúc bên trong của hộpđen Ngoài các BTST có các dấu hiệu trên đây, còn có nhiều dạng BTSTđược xây dựng dựa trên sự phân tích phương hướng cơ bản của khoa học vàcông nghệ như:

- Bài tập giải thích một hiện tượng kĩ thuật nào đó hoặc tiếp thu một hiệu ứng

kĩ thuật

- Bài tập giải thích hoặc sử dụng một hiện tượng nào đó của tự nhiên

- Bài tập giải thích hoạt động của một dụng cụ thí nghiệm

- Bài toán xây dựng một mô hình hiện tượng

5

II.2 CƠ SỞ THỰC TIỄN

II.2.1 Thực trạng xuất bản

II.2.1.1 Sách giáo khoa và sách bài tập vật lí 10

Qua tìm hiểu và thống kê bài tập và BTST chương “Các định luật bảo

toàn”, chúng tôi thu được kết quả cụ thể như sau:

* Sách cải cách giáo dục: Các BTST dưới dạng BTTN rất ít, khoảng 4/57 bàichiếm 7% nhưng mới chỉ là các dạng bài tập có nhiều cách giải (4 bài)

* Sách vật lí 10 nâng cao (từ năm 2006 trở lại đây): các BTST đã được chú ýhơn nhưng số lượng còn hạn chế, khoảng 5/116 bài chiếm khoảng 4,3% trong

đó có 2 bài tập có nhiều cách giải và 3 bài tập thực hành thí nghiệm Sốlượng BTST còn ít hơn nhiều ở sách vật lí 10 cơ bản

II.2.1.2 Sách tham khảo

Rất ít sách viết riêng BTST đặc biệt là chuyên đề về các ĐLBT Có thể đơn

cử một số sách có số lượng BTST tương đối nhiều như:

+ Những bài tập định tính về vật lí cấp ba - M.E Tultrinxi, NXB giáo dụcnăm 1978

+ Bài tập thí nghiệm vật lí THCS - Nguyễn Thượng Chung - NXB giáodục 2002

+ Những bài toán nghịch lí và ngụy biện vui về vật lí - ME.TUNCHINXKI - NXB VHTT 2001

+ Hỏi đáp về những hiện tượng vật lí tập 1, 2, 3, 4 - Nguyễn Đức Minh,Ngô Quốc Quýnh - NXB KHKT 1976

+ Những bài tập sáng tạo về vật lí (THPT) - Nguyễn Đình Thước - NXBĐHQG Hà Nội

* Trong tuyển tập các đề thi Olympic vật lí lớp 10, 11, 12 số lượng BTST

có xuất hiện nhưng rất hạn chế, chiếm khoảng 10% II.2.1.3 Đề kiểm tra và

đề thi

* Trong các đề kiểm tra, đề thi học kì, đề thi tốt nghiệp thì hầu như mới chỉ

có các bài tập luyện tập nhằm kiểm tra mức độ học thuộc và áp dụng công thức

để tính toán các bài tập đơn giản

* Trong đề thi tuyển sinh đại học những năm gần đây, số lượng các câu hỏitrắc nghiệm đòi hỏi tính sáng tạo được nâng lên đáng kể (chiếm khoảng 15%)đây là một điều rất đáng mừng

6

II.2.2 Thực tế dạy học

- 100% giáo viên khẳng định vai trò và tác dụng của bài tập trong dạy họcvật lí là luyện tập cho học sinh vận dụng các công thức, định luật nhằm kiểm trađánh giá mức độ nắm bắt và vận dụng kiến thức của học sinh Bên cạnh đó, bàitập vật lí còn cung cấp một số đơn vị kiến thức cơ bản

- 76,2% giáo viên coi “độ khó của bài tập” và “mức sáng tạo của bài tập”

là như nhau Bài tập càng khó, càng vận dụng nhiều kiến thức toán học vào đểtính toán và biện luận thì tính sáng tạo càng cao, họ chưa hiểu về BTST

- 71,43% giáo viên vật lí sử dụng các bài tập khó trong các sách tham khảo

để bồi dưỡng học sinh giỏi cấp trường, cấp tỉnh, ôn thi tốt nghiệp, luyện thi đạihọc

- 47,65% giáo viên chưa biết cách xây dụng BTST, chưa từng sử dụngBTST, không biết mình đã từng sử dụng BTST hay chưa

- 33,3% giáo viên cho rằng rất khó để triển khai BTST trong các tiết họctrên lớp vì thời gian quá ít

- 38% giáo viên thường xuyên yêu cầu học sinh làm thí nghiệm theo SGKhoặc theo yêu cầu của giáo viên

- Đa số giáo viên chưa biết và chưa vận dụng các NTST của TRIZ

Vì vậy, việc sử dụng các NTST của TRIZ để xây dựng hệ thống BTST trongdạy học Vật lí là rất quan trọng và cấp thiết

7

III TỔ CHỨC THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP

III.1 Quy trình xây dựng và giải BTST về vật lý

Nhóm tác giả Phạm Thị Phú, Nguyễn Đình Thước và Nguyễn Thị XuânBằng đã mô hình hoá quy trình xây dựng BTST như sau

Trên cơ sở lí luận và thực tiễn, tôi xây dựng một số bài BTST chương

“Các định luật bảo toàn” - Vật lí 10 Thứ tự trình bày trong mỗi bài như sau:

a Đề bài tập xuất phát (BTXP)

* Lờigiải b Các

Trả lời các câu hỏi

định hướng tư duy

Xây dựng các BTST

Định hướng giải BTST Đánh giá tính sáng tạo của BTST

NTST của TRIZ: Câu hỏi định hướng tư duy

Tính mới và tính lợi ích

 Các câu hỏi định hướng tư duy - các NTST vận dụng để giải BTST  Lời giải tóm tắt BTST

III.2 Vận dụng các nguyên tắc sáng tạo để xây dụng bài tập sáng tạo: III.2.1 BT có nhiều cách giải và có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi

 BTXP 1

a Đề BTXP 1: Một vật khối lượng m = 5kg, trượt

không vận tốc ban đầu, không ma sát dọc theo một mặt

phẳng nghiêng, góc nghiêng 600 từ độ cao 1,8m rơi vào

một xe cát có khối lượng M = 45kg đang đứng yên

(Hình 1) Tìm vận tốc của xe sau đó Bỏ qua ma sát

giữa xe và mặt đường Biết mặt cát rất gần chân mặt

- Sao chép: Giữ nguyên nội dung và yêu cầu của BTXP

- Thay đổi thông số lí hóa: Thay đổi hệ số ma sát giữa vật và mặt nghiêng

 BTST 1: Giải bài toán trên trong trường hợp ma sát giữa vật m và mặt

phẳng nghiêng là 0,1 theo những cách khác nhau

 Các câu hỏi định hướng tư duy - các NTST vận dụng để giải BTST:

- Câu hỏi 1: Bài tập này tương tự với bài tập nào? Sự khác biệt giữa bài

tập này với bài tập tương tự là gì? (Nguyên tắc sao chép, thay đổi

thông số) - Câu hỏi 2: Bài tương tự đó có thể áp dụng vào việc giải

9

bài tập này không? Cần phải thay đổi điều gì để giải quyết sự khácbiệt giữa hai bài tập? (Nguyên tắc sao chép, linh động)

- Câu hỏi 3: Ngoài việc áp dụng ĐLBT năng lượng ra, còn có những

cách nào để tìm được vận tốc của vật ở chân mặt phẳng nghiêng?(Nguyên tắc linh động)

 Các NTST sử dụng để xây dụng BTST 2

- Sao chép (Copy): Dạng bài toán vật chuyển động trên mặt phẳngnghiêng

- Thay đổi sơ đồ cơ học: Thay vì vật chuyển động từ trên xuống, ta cung

cấp vận tốc đầu để vật đi từ chân mặt phẳng nghiêng lên - Đảo ngược:

Thay vì tìm vận tốc ở chân mặt phẳng nghiêng, tìm độ cao

mà vật lên được

 BTST 2: Từ vị trí A, người ta truyền cho vật vận tốc v1 =

4m/s (Hình 2a) Vật lên đến B có độ cao h thì trượt xuống và

khi trở lại A nó có vận tốc v2 = 3m/s

Biết α = 450 Tính độ cao h, hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng

nghiêng bằng các cách khác nhau

 Các câu hỏi định hướng tư duy - các NTST vận dụng để giải BTST:

- Câu hỏi 1: Có thể dùng những phương pháp nào để giải bài tập này?

(Nguyên tắc linh động)

- Câu hỏi 2: Có thể áp dụng những định luật nào để giải bài tập này?

- Câu hỏi 3: Chia bài toán này thành những giai đoạn nào? (Nguyên tắc phân

nhỏ)

- Câu hỏi 4: Có áp dụng được bài tập tương tự để giải bài tập này không?

 BTXP 2

a Đề BTXP 2: Một xe ô tô có khối lượng m = 4T đang chạy với vận tốc

36km/h thì lái xe thấy có chướng ngại vật ở cách 10m và hãm phanh Xe cóđụng chướng ngại vật không, nếu đường ướt, lực hãm bằng 8000N

* Lời giải: Khi hãm phanh, lực ma sát thực hiện công làm giảm động năngcủa xe Áp dụng định lí động năng, ta có:

1 mv2    W đ W đ' W đ A Fms  s  9,09m

2 F ms

Nhận xét thấy, quãng đường mà xe còn đi được phụ thuộc mạnh vào lựchãm (tỉ lệ nghịch)

10

Vì xe đi thêm được quãng đường s = 9,09m < 10m nên nó không đụng vào

chướng ngại vật b Các BTST

 Các NTST sử dụng để xây dụng BTST 3

- Sao chép (Copy): Giữ nguyên nội dung và yêu cầu của BTXP

- Thay đổi thông số lí hóa: Thay đổi hệ số ma sát giữa xe và mặt đường

 Đề BTST 3: Một xe ô tô có khối lượng m = 4T đang chạy với vận tốc

36km/h thì lái xe thấy có chướng ngại vật ở cách 10m và hãm phanh Hiệntượng gì sẽ xảy ra nếu đường ướt, lực hãm bằng 8000N Giải bài toán bằng 2phương pháp

 Các câu hỏi định hướng tư duy - các NTST vận dụng để giải BTST

- Câu hỏi 1: Bài tập này tương tự với bài nào? Có thể vận dụng bài tập tương tự

vào giải bài tập này không? (Nguyên tắc sao chép)

- Câu hỏi 2: Có thể giải bài tập này bằng những cách nào? (Nguyên tắc linh

động)

- Câu hỏi 3: Để dự đoán được hiện tượng, ta phải xác định được đại lượng Vật lí

nào? (Nguyên tắc giải thiếu hoặc thừa) - Câu hỏi 4: Từ bài toán,

rút ra kinh nghiệm gì cho thực tế?

Nêm có khối lượng m 2 ban đầu đang đứng yên trên một mặt ngang nhẵn

Sau va chạm tuyệt đối đàn hồi, vật m 1 nảy lên theo phương thẳng đứng

với vận tốc v 1 còn nêm chuyển động theo hướng cũ của vật m1 với vận tốc

v 2 Tính độ cao cực đại (tính từ vị trí va chạm) mà vật m 1 lên được

* Lời giải: Áp dụng ĐLBT động lượng theo phương ngang:

Giải hệ phương trình (1) và (2) ta có vận tốc của m1 ngay sau va chạm

là: v12  m m m2( m2

12  1)

v2 (Bài toán chỉ được giải khi m m2  1)

Áp dụng ĐLBT cơ năng cho chuyển động của m1 sau va chạm:

- Sao chép: Sử dụng sơ đồ cơ học của BTXP

- Thay đổi thông số lí hóa và sơ đồ cơ học: Thay đổi hệ số ma sát giữa

nêm và mặt đường bằng cách biến ma sát trượt thành ma sát lăn

- Đảo ngược: Cho quả rơi từ độ cao h xuống va chạm vào nêm, tính vận

tốc nêm thay cho tính độ cao của quả cầu

 BTST 4: Một quả cầu có khối lượng m 1 rơi từ độ cao h xuống đập vào mặt

nghiêng của một cái nêm khối lượng m 2 đứng yên trên sàn nhẵn (Hình 3b).Sau va chạm tuyệt đối đàn hồi, quả cầu bật ra theo phương ngang Tính vậntốc của nêm

 Các câu hỏi định hướng tư duy - các NTST vận dụng để giải BTST

- Câu hỏi 1: Bài tập này tương tự với bài tập nào? Sự khác biệt giữa bài tập

này với bài tập tương tự là gì? (Nguyên tắc sao chép, thay đổi thông số líhóa, thay đổi sơ đồ cơ học)

- Câu hỏi 2: Bài tương tự đó có thể áp dụng vào việc giải bài tập này

không? (Nguyên tắc sao chép), cần bổ sung thêm dữ kiện gì để quả cầubật ra theo phương ngang sau va chạm? Giải thích? (Nguyên tắc giải thiếu

hoặc thừa) - Câu hỏi 3: Có cần điều kiện gì đối với khối lượng vật và

nêm không?

(Nguyên tắc giải thiếu hoặc thừa)

III.2.3 Bài tập thí nghiệm

12

 BTXP 4

a Đề bài: Tàu kéo có khối lượng m 1 = 600 tấn đạt vận tốc 1,5m/s thì bắt

đầu làm căng dây cáp và kéo xà lan có khối lượng m 2 = 400 tấn chuyểnđộng theo Tính vận tốc chung của tàu kéo và xà lan (Bỏ qua khối lượngcủa dây cáp, dây không dãn)

* Lời giải: Xét hệ vật gồm tàu kéo, dây cáp và xà lan Trong thời giantương tác rất ngắn, tàu kéo và xà lan có vận tốc khác nhau gắn lại với nhaubởi dây cáp (Va chạm mềm) có nội lực (lực kéo) rất lớn so với ngoại lực(Lực cản của nước), trọng lực đã cân bằng với phản lực của mặt nước vìvậy hệ tàu kéo, dây cáp và xà lan là một hệ kín

Áp dụng ĐLBT động lượng, ta có: m m v mv1  2 '  1

r ur

mv1

Vận tốc của hệ sau khi dây căng (ngay sau tương tác) là: v ' 

m m1  2

r urNhận thấy v và v ' cùng hướng với nhau và độ lớn vận tốc chung của tàu kéo mv1 600.1,5 0,9m s/ và xà lan là: v '    m m1  2

1000

Vậy, khi dây căng thì xà lan chuyển động cùng hướng, cùng tốc độ với

tàu b Các BTST

Sơ đồ cơ học giữa tàu kéo và phà

- Đảo ngược: Thay vì tính vận tốc của hệ khi biết khối lượng các vật trong

hệ, đi xác định khối lượng của phà

 Đề BTST 5: Tại bến phà Bãi Cháy, một tàu kéo đang

kéo một chiếc phà Người lái tàu có thể ước lượng được

tổng khối lượng của phà và hàng hóa Người đó đã làm

thế nào?

 Các câu hỏi định hướng tư duy - các NTST vận dụng để giải BTST - Câu hỏi

1: Bài tập này tương tự với bài tập nào? (Nguyên tắc sao chép) - Câu hỏi 2: Bài tương tự đó có thể áp dụng vào việc giải bài tập này không?

(Nguyên tắc sao chép)

- Câu hỏi 3: Người lái tàu có thể sử dụng dụng cụ đo nào trên tàu để xác

định được khối lượng của xà lan?

13

 BTXP 5

a Đề bài: Trên hồ có một con thuyền, mũi thuyền thẳng góc hướng vào bờ.

Ban đầu thuyền đứng yên, khoảng cách từ mũi thuyền tới bờ là d = 0,75m.

Một người đi từ mũi đến đuôi thuyền Hỏi mũi thuyền có cập bờ được

không? Biết chiều dài của thuyền là l = 2m, khối lượng của thuyền là M = 140kg, người có khối lượng m = 60kg Bỏ qua ma sát giữa thuyền và nước

* Lời giải: - Chọn hệ quy chiếu gắn với bờ, hệ thuyền và

- Sao chép: Bài toán chuyển động bằng phản lực của thuyền trên hồ

- Đảo ngược: Tính khối lượng của thuyền dựa trên việc ước lượng độ dờicủa thuyền và chiều dài của thuyền

 BTST 6: Bằng một sợi dây đủ dài, có thể cân được một chiếc thuyền Phải

làm như thế nào để thực hiện được điều đó?

 Các câu hỏi định hướng tư duy - các NTST vận dụng để giải BTST

Câu hỏi 1: Bài tập này tương tự với bài tập nào? (Nguyên tắc sao chép) Câu hỏi 2: Bài tương tự đó có thể áp dụng vào việc giải bài tập này

-không? (Nguyên tắc sao chép)

14

- Câu hỏi 3: Để cân một vật thông thường người ta làm cách nào? Ngoài

cách đo trực tiếp ra người ta còn đo bằng cách nào khác nếu không có mộtchiếc cân? (Nguyên tắc linh động)

- Câu hỏi 4: Sử dụng sợi dây như thế nào để đo được khối lượng của

thuyền? (Nguyên tắc tự phục vụ, linh động)

 BTXP 6

a Đề bài: Một khẩu đại bác khối lượng M dễ dàng lăn bánh trên một

đường ngang Nếu súng bắn ra theo phương ngang một viên đạn có khốilượng r m với vận tốc v thì khẩu đại bác sẽ chuyển động như thế nào?

* Lời giải: Coi hệ đạn + khẩu đại bác là một hệ kín, áp dụng ĐLBT độnglượng:

M

Dấu trừ cho thấy: Khẩu đại bác sẽ bị chuyển động ngược chiều với viên

đạn (giật lùi) Chuyển động đó gọi là chuyển động bằng phản lực b Các

BTST

 Các NTST sử dụng để xây dựng BTST 7, 8

- Sao chép: Bài toán chuyển động bằng phản lực

- Đảo ngược: Sử dụng chuyển động bằng phản lực không mong muốn của

khẩu súng để đưa tên lửa, tàu ngầm chuyển động về một phía (chuyểnđộng mong muốn)

 BTST 7: Chuyển động bằng phản lực là chuyển động của một vật sau khi

nó phóng về một hướng một phần của chính nó Hãy tìm hiểu về cấu tạocủa tên lửa và nghiên cứu chế tạo một mô hình tên lửa bằng những vậtliệu đơn giản

 Các câu hỏi định hướng tư duy - các NTST vận dụng để giải BTST

- Câu hỏi 1: Quan sát quá trình phóng tên lửa, tên lửa được phóng lên

không trung dựa trên nguyên tắc nào? (Nguyên tắc sao chép)

- Câu hỏi 2: Trong trường hợp đơn giản, ta có thể thay thế nhiên liệu đốt

trong khoang tên lửa để phụt khói bằng cách nào? (Nguyên tắc linh động,

tự phục vụ) - Câu hỏi 3: Tại sao lại dùng nước, bơm hơi để thay thế cho

việc phụt khói?

(Nguyên tắc sử dụng kết cấu khí và lỏng, nguyên tắc tách khỏi đối tượng)

- Câu hỏi 4: Các bộ phận chính của tên lửa nước gồm những gì?

15

- Câu hỏi 5: Có thể sử dụng những vật liệu sẵn có, vật liệu phế thải nào để

chế tạo? (Nguyên tắc lấy rẻ thay cho đắt)

 BTST 8: Nghiên cứu chế tạo mô hình tầu ngầm, một người đưa ra

phương án như sau: Dùng một quả bóng bay (loại bóng dài), nạp đầynước vào bóng rồi dùng một nút chai nhựa (có đục một vài lỗ nhỏ đườngkính cỡ 1mm) nút chặt Khi thả vào trong nước, quả bóng không chìmcũng không nổi trên mặt nước Nước trong quả bóng sẽ phun ra theo các

lỗ nhỏ ở nắp chai, đẩy quả bóng tiến về phía trước như một chiếc tầungầm Em hãy thực hiện theo hướng dẫn và giải thích cách làm trên

 Các câu hỏi định hướng tư duy - các NTST vận dụng để giải BTST

- Câu hỏi 1: Tại sao quả bóng bay chứa đầy nước khi thả vào nước nó

không nổi cũng không chìm?

- Câu hỏi 2: Vì sao phải đục các lỗ nhỏ trên nắp chai?

- Câu hỏi 3: Tại sao quả bóng lại chuyển động được về phía trước?

(nguyên tắc quan hệ phản hồi)

 Từ BTXP 1 sử dụng các NTST để xây dựng BTST 9

- Sao chép: Chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng có ma sát

 BTST 9: Hãy đề xuất phương án thí nghiệm để xác định nhiệt lượng tỏa ra

khi khối gỗ trượt không vận tốc đầu trên mặt phẳng nghiêng

 Các câu hỏi định hướng tư duy - các NTST vận dụng để giải BTST

- Câu hỏi 1: Nguyên nhân nào dẫn đến sự tỏa nhiệt khi khối gỗ trượt

trên mặt phẳng nghiêng? (Nguyên tắc quan hệ phản hồi)

- Câu hỏi 2: Nhiệt lượng tỏa ra được tính thông qua đại lượng vật lí nào? - Câu hỏi 3: Thực tế đã có thiết bị đo trực tiếp năng lượng chưa?

Muốn đo được năng lượng trao đổi thì dùng phương pháp nào?(Nguyên tắc linh động, giải thiếu hoặc thừa)

- Câu hỏi 4: Đề xuất những dụng cụ cần thiết để đo nhiệt lượng tỏa ra

trong chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng?

(Nguyên tắc giải thiếu hoặc thừa)

 BTXP 7

a Đề bài: Một hộp cát khối lượng M treo vào đầu một sợi

dây không dãn (hình 4a) Một viên đạn khối lượng m bắn theo

phương ngang, đạn cắm vào hộp cát, hộp cát và đạn vạch ra

một cung tròn và trọng tâm của hộp lên cao một khoảng h so

với ở vị trí cân bằng Tính vận tốc của viên đạn (Bài toán con lắc thử đạn)

16

* Lời giải: Vì va chạm giữa đạn và hộp cát là va chạm mềm nên ngay sau va

- Sao chép: Bài toán con lắc thử đạn

 Đề BTST 10: Bằng một khúc gỗ xốp treo ở đầu hai sợi dây không dãn (Hình 4a), hãy đề ra phương án để xác định vận tốc của một viên đạn?

 Các câu hỏi định hướng tư duy - các NTST vận dụng để giải BTST

- Câu hỏi 1: Bài tập này tương tự với bài tập nào? (Nguyên tắc sao

chép) - Câu hỏi 2: Có thể vận dụng bài tập đó để giải bài tập này

không?

- Câu hỏi 3: Bài tập này khác với bài tập tương tự ở điểm nào? Giải quyết sự

khác biệt đó như thế nào?

- Câu hỏi 4: Để đo vận tốc của viên đạn cần những dụng cụ gì? (Nguyên tắc

giải thiếu hoặc thừa, linh động)

 BTST 11: Cho hai viên bi thép, một viên đã biết khối lượng, một giá treo,

một mẩu băng keo hai mặt, thước đo góc và thước đo chiều dài, hai sợidây dài như nhau Hãy xác định khối lượng của viên bi còn lại

 Các câu hỏi định hướng tư duy - các NTST vận dụng để giải BTST

- Câu hỏi 1: Để tìm khối lượng của một viên bi khi đã biết khối lượng của viên bi khác, ta có thể dùng những phương pháp nào? - Câu hỏi 2: Với

những thiết bị và dụng cụ đã cho, ta nên cho hai viên bi tương tác với

nhau như thế nào? - Câu hỏi 3: Đến đây, em đã nhận ra bài tập này tương

tự với bài tập nào? Có điểm gì khác biệt không? Giải quyết sự khác biệt

đó như thế nào? (cần cải tiến gì trong cách tiến hành thí nghiệm không?)

17

- Câu hỏi 4: Từ thí nghiệm có thể đo trực tiếp được đại

lượng nào? Suy ra đại lượng nào? (Nguyên tắc quan

với m 2 (đang cần xác định) và bị dính vào nhau (do băng keo hai mặt) nên

va chạm đó là va chạm mềm Sau va chạm, hai bi cùng chuyển động đến vị

trí cao nhất mà tại đó hai dây treo hợp với phương thẳng đứng góc α 2

Áp dụng ĐLBT động lượng cho va chạm của hai bi:

mv1 1 m m v1  2 2 (bỏ qua khối lượng của băng keo)

 BTST 12: Cho một viên bi sắt đặc, đường kính khoảng 2cm đến 3cm, một

viên bi sáp đặc (có khối lượng riêng đã biết), kích thước bằng viên bi sắt;một thước đo; giá treo; 2 sợi dây Hãy nêu phương án thí nghiệm để xácđịnh tỉ lệ tiêu hao cơ năng trong va chạm không đàn hồi của hai bi

 Các câu hỏi định hướng tư duy - các NTST vận dụng để giải BTST(tương tự như BTST 11)

18

- Câu hỏi 5: Có thể xác định tỉ lệ tiêu hao năng lượng trong va chạm một

cách trực tiếp không? Để xác định được tỉ lệ năng lượng đã tiêu hao cần sosánh những đại lượng nào với nhau? (Nguyên tắc linh động)

 Từ BTXP 2, sử dụng các NTST để xây dựng BTST 13

- Sao chép: Bài toán xe gặp chướng ngại vật (BTXP 2)

- Đảo ngược: Xác định hệ số ma sát giữa lốp xe và mặt đường thay vì bài toán cho

 BTST 13: Giả sử bạn đang lái một chiếc môtô trên đoạn đường ngang, nếu

chỉ dùng các dụng cụ đo gắn với xe có thể xác định gần đúng hệ số ma sátgiữa lốp xe và mặt đường không?

 Các câu hỏi định hướng tư duy - các NTST vận dụng để giải BTST

- Câu hỏi 1: Khi giảm ga (cắt côn) xe môtô sẽ chuyển động như thế nào?

Nguyên nhân?

- Câu hỏi 2: Bài tập này tương tự với bài nào? Có điểm gì khác biệt? Giải

quyết điều đó như thế nào? (Nguyên tắc linh động)

- Trên xe có dụng cụ đo nào? Có thể xác định được đại lượng vật lí nào nhờdụng cụ đo ấy? (Nguyên tắc tự phục vụ)

III.2.4 Bài tập giải thích một hiện tượng kĩ thuật nào đó hoặc tiếp thu một hiệu ứng kĩ thuật nào đó

 Từ BTXP 2  Các NTST sử dụng để xây dụng BTST 14

- Sao chép: Bài toán xe gặp chướng ngại vật

- Đảo ngược: Tìm vận tốc của xe khi biết hệ số ma sát và chiều dài quãngđường vật đi thêm được

 BTST 14: Một người đi xe môtô gây ra một tai nạn, tại hiện trường cảnh

sát giao thông tiến hành đo vết trượt của bánh xe trên đường sau đó kiểmtra tình trạng của lốp xe môtô Hãy giải thích việc làm của cảnh sát giao

thông

 Các câu hỏi định hướng tư duy - các NTST vận dụng để giải BTST

- Câu hỏi 1: Bài tập này tương tự với bài nào? Người cảnh sát giao thông đo

vết trượt trên đường nhằm mục đích gì?

- Câu hỏi 2: Tại sao lại phải kiểm tra tình trạng lốp xe? (Nguyên tắc kết hợp,

nguyên tắc quan hệ phản hồi)

19

 Từ BTXP 6

Các NTST sử dụng để xây dụng BTST 15 - Sao chép: Bài

toán chuyển động bằng phản lực

BTST 15: Một phi hành gia sau khi chuẩn bị đầy đủ

phương tiện kĩ thuật đã ra khỏi con tàu và làm việc trong

không gian tuy nhiên ông ta lại quên một việc hết sức quan

trọng là không buộc sợi dây giữa mình và con tàu Tại sao

nói việc buộc dây là hết sức quan trọng? Bằng cách nào

người đó có thể trở về tàu và thực hiện công việc đó?

 Các câu hỏi định hướng tư duy - các NTST vận dụng để giải BTST

- Câu hỏi 1: Nhà du hành vũ trụ khi ra khỏi con tàu bắt buộc phải mang theo

vật dụng gì?

- Câu hỏi 2: Tại sao nhà du hành vũ trụ phải buộc sợi dây nối mình với con

tàu?

- Câu hỏi 3: Khi quên không buộc dây nối mình với con tàu, nhà du hành vũ

trụ có thể đi bộ trở về con tàu không? Để trở về được con tàu thì nhà duhành vũ trụ cần làm cách nào? (Nguyên tắc linh động)

- Câu hỏi 4: Chuyển động của nhà du hành vũ trụ khi trở về con tàu bằng

phương án vừa nêu giống như bài tập nào đã gặp? Nhà du hành vũ trụ đãvận dụng kiến thức Vật lí nào? (Nguyên tắc sao chép)

- Câu hỏi 5: Trong trường hợp nhà du hành vũ trụ ra khỏi con tàu mà không

mang bất cứ trang thiết bị gì thì bằng cách nào để ông ta quay trở lại tàu?(Nguyên tắc dự phòng)

 BTXP 8

a Đề bài: Thác nước cao 2m, mỗi giây đổ xuống 30 lít nước Lợi dụng

thác nước, có thể xây dựng trạm thủy điện công suất bao nhiêu? Biết hiệusuất của trạm thủy điện là 75%

* Lời giải: Chọn gốc thế năng tại vị trí đặt tuabin của máy phát điện Thếnăng của 30 lít nước ở độ cao 2m là: Wt mgh 30.10.2  6.102J  0,6KJ

Công mà lực trọng trường thực hiện đúng bằng độ giảm thế năng của khối

6.10 2 2

nước, công suất tương ứng là: P   6.10 W KW=0,6 (Công

suất toàn 1phần)

Hiệu suất là 75% nên công suất có ích là:

20