(SKKN 2022) Xây dựng và xử dụng hệ thống bài tập định tính trong dạy học phần cơ học lớp 10 THPT

Theo xu hướng đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực hoáhoạt động học tập của học sinh và vai trò của bài tập định tính trong dạy học Vật lí, nhất là trong việc tích cực hoá hoạ

Trang 1

A MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài.

Qua tìm hiểu thực tế ở trường phổ thông, chúng tôi nhận thấy việc sửdụng bài tập chưa phát huy hết tác dụng to lớn của chúng trong dạy học GV sửdụng các bài tập trong dạy học thường là bài tập định lượng, trong giải bài tậpthường quan tâm đến việc tính toán, vận dụng công thức, ít quan tâm đến ýnghĩa Vật lí, mối liên hệ của kiến thức Vật lí với kỹ thuật và đời sống Thực tếcho thấy GV rất ít sử dụng bài tập định tính và chưa quan tâm nhiều đến việc sửdụng loại bài tập này để tăng hiệu quả dạy học

Nguyên nhân của thực trạng trên là việc đổi mới phương pháp chưa cótính đồng bộ, chưa có những định hướng và biện pháp cụ thể để nâng cao tínhthực tiễn trong dạy học Hình thức và nội dung trong kiểm tra đánh giá còn chưagắn kết với thực tiễn, chưa tạo được động lực để HS phát huy khả năng vậndụng kiến thức vào thực tiễn

Theo xu hướng đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực hoáhoạt động học tập của học sinh và vai trò của bài tập định tính trong dạy học Vật

lí, nhất là trong việc tích cực hoá hoạt động học tập của học sinh đồng thời trên

cơ sở thực trạng của việc dạy học Vật lí hiện nay, tôi chọn đề tài:

“Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập định tính trong dạy học phần

cơ học lớp 10 - THPT”.

2 Mục đích nghiên cứu.

Khai thác xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập định tính trong dạy họcphần cơ học lớp 10 - THPT

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Hoạt động dạy và học Vật lý ở trường THPT, trong đó tập trung vào phầnbài tập Vật lý

- Phần cơ học Vật lý lớp 10 - THPT

4 Nhiệm vụ nghiên cứu.

- Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về bài tập định tính và vai trò của

nó trong việc tăng cường hứng thú và phát huy tính tích cực trong hoạt độngnhận thức của học sinh

- Nghiên cứu nội dung phần “Cơ học” Vật lí 10 - THPT

- Xây dựng hệ thống bài tập định tính phần Cơ học, Vật lí 10 - THPT

Trang 2

B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

I CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

1 Khái niệm bài tập định tính

BTĐT về Vật lí là những bài tập mà khi giải HS không cần thực hiện cácphép tính phức tạp mà chỉ cần thực hiện những phép suy luận, lập luận lôgíc dựatrên các khái niệm, định luật, quy tắc, thuyết Vật lí để đưa ra lời giải

BTĐT về Vật lí là một trong những loại bài tập đã được sử dụng rất lâu trongdạy học với nhiều tên gọi khác nhau như “câu hỏi thực hành”, “bài tập miệng”,

“câu hỏi định tính”, “bài tập lôgic”, “câu hỏi kiểm tra”… Đặc điểm chủ yếu củatất cả các bài tập này là mặt định tính của hiện tượng Vật lí đang khảo sát Chính

vì vậy, thuật ngữ BTĐT được sử dụng một cách phổ biến, có thể xem là tên gọichung của các bài tập trên Tuy nhiên, thuật ngữ “BTĐT” chỉ có tính tương đối

vì nhiều BTĐT có hàm chứa quan hệ định lượng

- BTĐT sáng tạo là loại BTĐT trong đó để giải được HS phải vận dụng tốtvốn kiến thức của mình về các quy tắc, các định luật trên cơ sở các phép suyluận logic tự lực tìm ra những phương án tốt nhất để giải quyết yêu cầu của đềbài tập

3 Các hình thức thể hiện BTĐT

- BTĐT được thể hiện dưới dạng câu hỏi bằng lời

Ví dụ: Tại sao viên đạn bay ra khỏi nòng súng khi gặp tấm kính lại không

làm vỡ tan tấm kính mà chỉ làm thủng một lỗ tròn trên tấm kính?

Ở cách thể hiện này, các hiện tượng được đề cập đến trong BTĐT hoàn toàn

mô tả bằng lời Thông thường cách mô tả phải ngắn gọn, súc tích, dễ hiểu để HS

có thể hiểu một cách đầy đủ và chính xác những thông tin về hiện tượng mà các

em cần giải thích

Trang 3

- BTĐT được thể hiện dưới dạng hình ảnh hoặc đồ thị kèm theo các câu hỏikhai thác thông tin.

Ví dụ : Tên lửa là phương tiện giao thông duy nhất

trong du hành vũ trụ Hỏi dựa vào đâu mà tên lửa có thể

chuyển động được trong chân không? Hầu hết cả giáo

viên và học sinh chưa bao giờ được nhìn thấy trực tiếp tên

lửa Do đó có tranh ảnh hoặc đoạn phim, videoclip sẽ làm

tăng hứng thú học tập của học sinh rất nhiều

4 Vai trò của BTĐT

Thông thường, HS đã nắm được cái chung, cái khái quát của các khái niệm,định luật Khi giải BTĐT, HS phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừutượng để giải thích những hiện tượng Vật lí cụ thể Do đó, BTĐT giúp HS đàosâu, mở rộng kiến thức

Nhờ nội dung BTĐT phần lớn gần với đời sống xã hội nên các BTĐT làmtăng thêm ở HS hứng thú với môn học, tạo điều kiện phát triển óc quan sát củaHS

BTĐT là một trong những phương tiện rất hữu hiệu để rèn luyện kỹ năng, kỹxảo, vận dụng lí thuyết vào thực tiễn để giải thích các hiện tượng trong tự nhiên,đời sống, trong kỹ thuật…, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát,tạo điều kiện cho HS phân tích các hiện tượng Bởi vì có rất nhiều BTĐT có nộidung gắn với thực tiễn, trong đó yêu cầu HS phải vận dụng kiến thức các địnhluật…để giải thích các hiện tượng thực tiễn hoặc dự đoán các hiện tượng có thểxảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước

5 PP giải BTĐT

Do đặc điểm của BTĐT là chú trọng đến mặt bản chất của hiện tượng, nên

đa số bài tập định tính đa số được giải bằng phương pháp suy luận, vận dụng những định luật Vật lý tổng quát vào những trường hợp cụ thể Thông thường,

để liên hệ một hiện tượng đã cho với một số khái niệm, định luật Vật lí, ta phải biết tách một hiện tượng phức tạp thành nhiều hiện tượng đơn giản hơn, tức là dùng phương pháp phân tích, sau đó dùng phương pháp tổng hợp để kết hợp những hệ quả rút ra từ các định luật riêng biệt thành một kết quả chung Có thể nói khi giải BTĐT, phương pháp phân tích, phương pháp tổng hợp thường gắn chặt với nhau

Có thể vạch ra tiến trình giải chung cho đa số các BTĐT gồm bốn bướcsau:

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, nắm giả thuyết bài tập

Hình 1.1

Trang 4

- Trước tiên, phải đọc kĩ đề bài tập nhằm tìm hiểu các thuật ngữ chưabiết tên gọi các bộ phận của cấu trúc, xác định ý nghĩa Vật lí các thuậtngữ…

- Nhắc lại đầu đề bài tập (khi giải miệng), ghi đầy đủ hoặc tóm tắtgiả thuyết (khi giải viết) qua đó cần xác định rõ câu hỏi chính của bàitập (cái gì chưa biết? cần xác định cái gì? Mục đích cuối cùng của bàigiải là gì?)

- Trường hợp, nội dung BTĐT liên quan đến sơ đồ, đồ thị, hình vẽ,hình ảnh… cần quan sát kỹ dữ kiện đã cho

Bước 2: Phân tích nội dung bài tập

- Nghiên cứu các dữ kiện ban đầu (cái gì đã cho? cái gì đã biết?)

- Tìm hiểu ý nghĩa Vật lí của bài tập tức là làm rõ nội dung bài tập cónhững hiện tượng gì, những tính chất gì của vật thể, những trạng thái nàocủa hệ… và xác định mối liên hệ giữa chúng với các khái niệm nào, quytắc nào, định luật nào đã học trong Vật lí

- Khảo sát chi tiết đồ thị, bản vẽ, sơ đồ, hình vẽ… đã cho trong bài tậphoặc được vẽ ra trong quá trình giải bài tập

- Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đề bài,khảo sát xem mỗi giai đoạn diễn biến đó bị chi phối bởi những đặc tínhnào, định luật nào… hoặc toàn bộ diễn biến của hiện tượng liên quan cácđịnh luật, quy tắc nào

- Trong một số trường hợp, cần đưa vào những điều kiện bổ sung đểtìm được mối quan hệ giữa hiện tượng phức tạp và định luật Vật lí chiphối nó

Bước 3: Xây dựng lập luận và thực hiện kế hoạch giải

- Xây dựng chuỗi suy lý phân tích bắt đầu từ câu hỏi của bài tập và kếtthúc bằng các dữ kiện trong giả thuyết của bài tập hoặc bằng kết quả củathí nghiệm đã tiến hành, hoặc bằng các số liệu trong các bảng số, hoặcbằng sự phát triển các định luật và định nghĩa các đại lượng Vật lí

- Thực hiện kế hoạch giải bằng cách xây dựng chuỗi suy lý tổng hợpbắt đầu từ sự phát triển các định luật Vật lí tương ứng, các định nghĩa cácđại lượng Vật lí, sự mô tả các đặc tính, tính chất, trạng thái của vật thể vàkết thúc bằng việc trả lời câu hỏi của bài tập Trình bày lời giải bằng lờinói (hoặc bằng văn bản theo yêu cầu) một cách chi tiết, đầy đủ

Bước 4: Kiểm tra (Biện luận)

Trang 5

Kiểm tra kết quả thực chất là xem xét lại kết quả cuối cùng có phù hợpvới điều kiện nêu ra ở đầu bài tập hay không Ngoài ra, việc kiểm tra lạikết quả cũng cho biết quá trình xây dựng lập luận giải đã đúng chưa

Có thể kiểm tra bằng cách làm thí nghiệm Vật lí cần thiết, giải bài tậpnày bằng cách khác hoặc đối chiếu câu trả lời với các nguyên lý Vật lítổng quát (định luật bảo toàn năng lượng, khối lượng, điện tích, định luậtNiutơn, Lenxơ…)

II.THỰC TRẠNG VỀ VIỆC VẬN DỤNG KIẾN THỨC VẬT LÝ VÀO THỰC TẾ ĐỜI SỐNG CỦA HỌC SINH THPT HIỆN NAY

Chương trình và Sách giáo khoa đã được đổi mới theo mục tiêu phù hợp vớithực tiễn và đời sống Việt Nam, tăng cường tính thực tiễn, kỹ năng thực hành,năng lực tự học của HS Với một chương trình như vậy, lẽ ra việc vận dụng kiếnthức vào đời sống và việc giải thích những hiện tượng xảy ra hằng ngày xungquanh các em không phải là vấn đề khó khăn, tôi nhận thấy việc vận dụng kiếnthức vật lí vào thực tế của HS còn nhiều hạn chế Những biểu hiện phổ biến l

- Ít hiểu biết về cấu tạo và cách sử dụng các dụng cụ, phương tiện kỹ thuậtđơn giản

- Hạn chế về khả năng liên hệ giữa các sự vật hiện tượng trong thực tế vớicác kiến thức Vật lí tương ứng và ngược lại

- Hạn chế về khả năng tư duy lôgic trong quá trình giải thích và dự đoán cáchiện tượng

- Hạn chế về khả năng vận dụng kiến thức để giải quyết những vấn đề kỹthuật đơn giản, những vấn đề xảy ra trong thực tế đời sống

- Hạn chế về những thao tác thực hành, thí nghiệm

III XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH PHẦN CƠ HỌC LỚP 10- THPT

1 Bài tập về động học

Bài 1: Đi xe máy trong mưa ta thường có

cảm giác các giọt nước mưa rơi nghiêng (hắt

vào mặt ta) ngay cả khi trời lặng gió Lẽ ra

khi lặng gió, các giọt mưa sẽ rơi thẳng đứng

và không thể hắt vào mặt ta được Hãy giải

thích điều dường như vô lý đó?

Hướng dẫn :

Trang 6

a, Tóm tắt yêu cầu của bài tập

- Dữ kiện: Đi xe máy trong mưa ta thường có cảm giác các giọt nước mưarơi nghiêng (hắt vào mặt ta) ngay cả khi trời lặng gió

- Yêu cầu: Giải thích

b, Phân tích nội dung bài tập

Khi không có gió, những giọt mưa rơi theo

phương thẳng đứng so với đất, nhưng lại rơi

theo phương xiên đối với người lái xe máy

Phép cộng véc tơ cho ta thấy so với người, giọt mưa rơi theo phương xiên

Bài 2: Quan sát một diễn viên đóng phim, mọi người đã trầm trồ khen

ngợi sự dũng cảm của anh ta khi lao mình từ một chiếc ôtô sang một chiếc

xe máy đang chạy song song với ôtô Nhưng người đó không bị nguyhiểm Hãy giải thích?

- Dữ kiện: Một người lao từ một chiếc ôtô sang một xe máy đang chạy songsong với ôtô Nhưng người đó không nguy hiểm gì

Xét hệ quy chiếu đối với ô tô Vận tốc của xe máy so với ôtô lúc anh ta nhảybằng không Do đó anh ta không nguy hiểm gì cả

c, Xây dựng lập luận

Xét hệ quy chiếu đối với ô tô thì vận tốc của xe máy so với ô tô lúc anh ta nhảybằng không Do đó anh ta đã thực hiện một cú nhảy giống như một xe ôtô đangđứng yên xuống một xe máy cũng đứng yêu ở gần đó Vì vậy mà anh ta khôngnguy hiểm gì cả

Bài 3: Quan sát một vận động viên

nhảy dù Cái gì đã giúp anh ta có thể hạ

Trang 7

- Dữ kiện: Quan sát một vận động viên nhảy dù

- Yêu cầu: Giải thích tại sao anh ta lại có thể hạ xuống một cách chậm chạp và

dù chuyển động chậm dần cho đến khi tiếp đất

Bài 4: Để các tia nước từ các bánh xe

máy không thể bắn vào người đi xe, phía

trên bánh xe người ta gắn những cái chắn

bùn, khi đó phải gắn những cái chắn bùn

như thế nào?

- Dữ kiện: Để các tia nước từ các bánh xe đạp không thể bắn vào người đi

xe, phía trên bánh xe người ta gắn những cái chắn bùn

- Yêu cầu: Phải gắn cái chắn bùn như thế nào

Ta biết bánh xe chuyển động tròn, vận tốc của mỗi điểm trên bánh xe cóphương tiếp tuyến với bánh xe Do đó cái chắn bùn phải được gắn sao cho

nó chắn được đường tiếp tuyến đó

Vì chuyển động của bánh xe là chuyển động tròn, trong chuyển động trònthì vận tốc của mỗi điểm trên quỹ đạo có phương tiếp tuyến và chiều cùngchiều chuyển động Do đó các tia nước mưa sẽ có phương tiếp tuyến vớibánh xe Để các tia nước này không bắn vào người thì ta phải gắn cáichắn bùn sao cho mép dưới cắt đường tiếp tuyến đi qua điểm thấp nhấtcủa bàn đạp với bánh trước xe đạp

Bài 5: Quan sát một bánh xe đạp đang lăn trên đường ta thấy các nan hoa

(tăm) ở phía trên trục đang quay như đang hòa vào nhau, trong khi đó talại có thể phân biệt được từng nan hoa ở phần dưới của trục bánh xe

Trang 8

Hãy giải thích?

- Dữ kiện: Quan sát một bánh xe đạp đang lăn

trên đường ta thấy các nan hoa (tăm) ở phía

trên trục đang quay như đang hoà vào nhau,

trong khi đó ta lại có thể phân biệt được từng

nan hoa ở phần dưới của trục bánh xe

-Yêu cầu: Giải thích

Chuyển động của bánh xe đạp là tổng hợp của hai chuyển động: Chuyểnđộng tịnh tiến theo trục bánh xe và chuyển động tròn có tâm quay tức thời

là điểm tiếp xúc giữa bánh xe và đường

2 Bài tập về động lực học

Bài 6: Tại sao người đi bơi khi nhảy

xuống nước lại duổi tay ra phía trước và chập

hai tay lại với nhau?

- Dữ kiện: Người đi bơi khi nhảy xuống nước

thường duỗi tay ra phía trước và chập lại

Người đi bơi khi nhảy xuống nước chịu một sức cản lớn do ma sát giữangười và nước tạo ra Do đó khi bơi người đó phải tạo ra tư thế sao chosức cản đó là nhỏ nhất

Khi người đi bơi nhảy xuống nước duỗi tay ra phía trước và chập lại sẽtạo ra dạng xuyên dòng tốt hơn đối với cơ thể người Do đó sẽ làm giảmlực cản do ma sát giữa người và nước tạo ra

Trang 9

Bài 7: Hai em bé cùng kéo một lực kế, mỗi

em dùng một lực bằng 100N Hỏi lực kế chỉ

bao nhiêu?

- Dữ kiện: hai người cầm hai đầu 1 lực kế để

kéo, mỗi người kéo một lực 100N

- Yêu cầu: Tìm số chỉ của lực kế

Mỗi đầu lực kế chịu tác dụng một lực 100N Trên lực kế thì lực đàn hồitại mọi điểm là như nhau

Khi mỗi người tác dụng vào lực kế một lực 100N thì theo định luật 3Niutơn lực đàn hồi của lực kế tác dụng vào tay mỗi người cũng 100N Màmọi điểm trên lực kế lực đàn hồi là như nhau nên lực kế chỉ 100N

Bài 8: Tại sao ngọn lửa cây nến, cây đèn

dầu, v…vvv bao giờ cũng hướng đầu nhọn

lên phía trên?

- Dữ kiện: Ngọn lửa cây nến, cây đèn, v…

vvv bao giờ cũng hướng đầu nhọn lên phía

trên

Ta thấy ngon lửa cây nến, cây đèn, v…vvv bao giờ cũng hướng đầu nhọnlên phí trên, điều đó chứng tỏ phía trên của ngọn lửa bị ép lại bởi một lựcnào đó Lực đó chính là do luồng không khí ở phía dưới chạy dọc theo câynến tạo ra làm cho ngọn lửa phía trên nhọn lại

Khi cây nến hay cây đèn cháy thì ngọn lửa sẽ làm cho hơi nước khícacbonic, không khí nóng bốc lên phía trên Phía dưới có một luồng khílạnh chạy dọc theo cây nến thổi vào ngọn lửa từ phía dưới lên làm chongon lửa có dạng nhọn

Bài 9: Tại sao ôtô chở nặng đi trên đoạn đường đá gồ ghề lại êm hơn

ôtô không chở hàng?

Trang 10

- Dữ kiện: ôtô chở nặng đi trên đoạn đường

đá gồ ghề lại êm hơn ôtô không chở hàng

Khi ôtô đi trên đường gồ ghề, ôtô va chạm

với đá sẽ gây ra một gia tốc do sự va chạm này Do khối lượng của ôtôlớn nên gia tốc này sẽ nhỏ

Bài 10: Cánh quạt nằm ngang của máy bay

trực thăng có thể quay hoặc bằng động cơ đặt

trong thân máy bay hoặc bằng phản lực của khí

thát ra từ những bộ phận đặc biệt ở cuối cánh

quạt Tại sao máy bay trực thăng dùng động cơ

lại cần có thêm một cánh quạt đuôi nữa còn

máy bay trực thăng phản lực thì không cần

cánh quạt đuôi?

- Dữ kiện: Cánh quạt nằm ngang của máy bay trực thăng có thể quay hoặcbằng động cơ đặt trong thân máy bay hoặc bằng phản lực của khí thát ra

từ những bộ phận đặc biệt ở cuối cánh quạt Máy bay trực thăng dùngđộng cơ lại cần có thêm một cánh quạt đuôi nữa còn máy bay trực thăngphản lực thì không cần cánh quạt đuôi

Máy bay trực thăng dùng động cơ thì nó phải dùng động cơ đặt trong thânmáy bay để làm quay cánh quạt nằm ngang Khi cánh quạt nằm ngangquay thì sẽ kéo theo máy bay bị quay Do đó, cánh quạt ở đuôi sẽ bù trừchuyển động quay của máy bay Còn máy bay trực thăng phản lực cánhquạt ngang quay không gây ra chuyển động quay cho máy bay nên khôngcần cánh quạt đuôi

Trang 11

Cánh quạt của máy bay trực thăng động cơ quay được là do động cơ gắnchặt vào thân máy bay tác dụng lên nó một lực Theo định luật III Niutơnthì cánh quạt cũng tác dụng lên động cơ một lực như thế nhưng hướngngược lại Ngẫu lực này tạo ra một mômen có xu hướng làm quay máybay theo hướng ngược hướng quay của cánh quạt Do đó người ta lắpthêm cánh quạt đuôi là để bù trừ chuyển động quay này Còn máy baytrực thăng phản lực thì lực cánh quạt đặt vào khối khí thoát ra nên khôngtạo thành mômen quay, do đó không cần lắp thêm cánh quạt đuôi.

3 Bài tập về tĩnh học

Bài 11: Khi đi xe đạp hay xe máy cần

phanh gấp người lái chủ động phanh bánh sau

của xe mà ít dùng phanh trước Làm như vậy

có lợi gì?

- Dữ kiện: Khi đi xe đạp hoặc xe máy cần phanh gấp thì người ta thườngphanh bánh sau mà không phanh bánh trước

- Yêu cầu: Giải thích tại sao

Khi xe chuyển động có quán tính Nếu phanh bánh trước => bánh trướcngừng chuyển động, tạo ra mô men lực làm quay xe

Xe đang chuyển động có quán tính hướng về phía trước Khi phanh bánhtrước, bánh trước ngừng chuyển động và tạo ra môn men lực ngược chiềukim đồng hồ có thể làm lật xe rất nguy hiểm

Bài 12: Những người làm xiếc khi đi trên

dây thường cầm trong tay một cái gậy nặng

để làm gì?

- Dữ kiện: Những người làm xiếc khi đi trên

dây thường cầm trong tay một cái gậy nặng

Muốn cân bằng trên dây, trọng tâm của người và sào phải nằm trên mộtđường thẳng đứng đi qua điểm tiếp xúc giữa chân và dây Cái sào giúpcho diễn viên xiếc dễ điều chỉnh trọng tâm hơn

Định dạng
Số trang	22
Dung lượng	311 KB