(SKKN HAY NHẤT) khắc phục một số sai lầm của học sinh thông qua bài tập nghịch lí và ngụy biện chương động học chất điểm và động lực học chất điểm

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆMĐỀ TÀI: "KHẮC PHỤC MỘT SỐ SAI LẦM CỦA HỌC SINH THÔNG QUA BÀI TẬP NGHỊCH LÍ VÀ NGỤY BIỆN CHƯƠNG ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM "... Lý do chọn đề tài Dạ

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

ĐỀ TÀI:

"KHẮC PHỤC MỘT SỐ SAI LẦM CỦA HỌC SINH THÔNG QUA

BÀI TẬP NGHỊCH LÍ VÀ NGỤY BIỆN CHƯƠNG ĐỘNG HỌC

CHẤT ĐIỂM VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM "

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Dạy học là một quá trình chịu tác động biện chứng của tất cả các yếu tố khách quan và

chủ quan: Điều kiện tự nhiên, xã hội, cơ sở vật chất, thiết bị, sự phân tán tư tưởng, thiếu

tập trung của học sinh đối với quá trình dạy học

Trong quá trình dạy học Vật lý ở trường Phổ thông tôi nhận thấy một trong những yếu tố

đáng quan tâm là quan niệm riêng của học sinh: sự hiểu biết những khái niệm, hiện

tượng, quá trình vật lý mà học sinh đã có sẵn trước khi nghiên cứu chúng trong giờ học

Nó mang tính cá biệt khá cao Nếu những quan niệm này hình thành tự phát và mang yếu

tố chủ quan của cá nhân thường thiếu khách quan không phản ánh đúng bản chất vật lý

trở thành quan niệm sai lệch

Quan niệm thường bắt nguồn từ kinh nghiệm sống cũng có thể bắt nguồn từ sự phong

phú ngôn ngữ trong đời sống Thực tế, quan niệm riêng của học sinh đối với các sự vật

hiện tượng trong đời sống là đa dạng, phong phú và ăn sâu vào tiềm thức của mỗi người

Vì vậy những quan niệm đó thường bền vững và bảo thủ Rất nhiều quan niệm sai lệch về

bản chất không phù hợp với bản chất của khoa học Do đó thường gây ra nhiều khó khăn

trong quá trình dạy học vật lý Quan niệm sai lệch như những vật cản trên con đường

nhận thức sự vật hiện tượng vật lý

Do đó, mặc dù giáo viên giới thiệu một vấn đề rất kỹ song học sinh vẫn mắc sai lầm khi

vận dụng những hiểu biết của mình vào giải bài tập cụ thể

Khắc phục một số sai lầm của các em trong khi giải bài tập, để học sinh hiểu đúng vấn

đề, để việc dạy – học mang lại hiệu quả cao hơn là vấn đề rất quan trọng

Xuất phát từ các lý do trên, tôi chọn nghiên cứu đề tài: “Khắc phục một số sai lầm của

học sinh thông qua bài tập nghịch lí và ngụy biện chương “Động học chất điểm” và

“Động lực học chất điểm””.

2 Mục đích nghiên cứu

Khắc phục một số sai lầm của học sinh thông qua bài tập nghịch lí và ngụy biện chương

“Động học chất điểm” và "Động lực học chất điểm" Vật lý 10 nâng cao nhằm góp phần

nâng cao chất lượng dạy học Vật lý

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng: Vận dụng ở quá trình dạy học Vật lí ở trường THPT Đông Sơn 1.

Phạm vi nghiên cứu: Chương“Động học chất điểm” và "Động lực học chất điểm" Vật lý

10 nâng cao

4 Giả thuyết khoa học

Có thể thực hiện lồng ghép đặt vấn đề, ôn tập, củng cố, khắc sâu kiến thức hay kiểm tra

kiến thức học sinh một cách thuận tiện trong một số tiết học ở chương “Động học chất

điểm” và "Động lực học chất điểm" Vật lý 10 nâng cao của trường THPT đảm bảo các

yêu cầu về tính khoa học, sư phạm, khả thi; từ đó góp phần nâng cao chất lượng dạy học

vật lý

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý luận

- Phương pháp điều tra và quan sát

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Phương pháp phân tích, đánh giá

6 Cấu trúc của đề tài

Học sinh phải chủ động, tích cực, sáng tạo để vận dụng kiến thức giải quyết những vấn

đề học tập của mình Trong quá trình làm bài tập, HS được tương tác với nhau và với

GV, được tự do đưa ra ý kiến cá nhân và được bảo vệ ý kiến của mình, được các bạn và

GV đưa ra các bằng chứng khoa học để chứng minh cho vấn đề còn thắc mắc Từ đó kiến

thức mà người học nắm được sẽ được thử thách, vận dụng Vì vậy người học sẽ nắm

vững kiến thức và đam mê khoa học hơn

1.3 Bài tập nghịch lí và ngụy biện

Đây là những bài tập chứa đựng nhiều yếu tố trái ngược hoặc không phù hợp với các khái

niệm, định luật vật lý Nếu chỉ nhìn nhận một cách hình thức thì có thể nhầm tưởng

chúng phù hợp với các khái niệm, định luật vật lý và lô gic thông thường Song xem xét

cặn kẽ có luận chứng khoa học thì mới nhận ra sự nghịch lý và nguỵ biện trong bài tập

Do đó giải bài toán này học sinh sẽ nắm vững được nội dung và phạm vi ứng dụng của

định luật

Với bài toán loại này học sinh thường phạm phải những sai lầm có tính chất tinh vi, đôi

khi khó nhận thấy được, có thể là do không chú ý tới tất cả các dữ kiện của bài toán hay

áp dụng một cách không đúng các công thức hay định luật

Việc phân tích nó thường trở thành cuộc thảo luận hứng thú, kích thích thôi thúc các em

tìm lời giải đáp Qua sự hướng dẫn của giáo viên, các em nhận thức được tính đúng đắn

của vấn đề, các em sẽ tự bỏ đi quan niệm sai lệch trước đây

1.4 Vai trò của giáo viên và học sinh trong việc khắc phục một số sai lầm cho học sinh

thông qua bài tập nghịch lí và ngụy biện

1.4.1 Vai trò của giáo viên

- Tạo không khí dạy học

- Tạo điều kiện để HS bộc lộ quan niệm riêng

- Tổ chức cho HS tranh luận về những quan niệm của mình

- Là trọng tài điều khiển HS tranh luận ý kiến

- Tạo điều kiện và giúp HS nhận ra các quan niệm sai của mình và khắc phục chúng

- Tổ chức cho HS vận dụng kiến thức khoa học đã thu nhận được

1.4.2 Vai trò của học sinh

- HS chủ động bộc lộ những quan điểm của mình trong một số bài tập

- HS chủ động, tích cực thảo luận, trao đổi thông tin với bạn học với GV để giải quyết

một số bài tập từ đó tự điều chỉnh các kiến thức của bản thân

2 Thực trạng quá trình giải một số bài tập chương“Động học chất điểm” và "Động

lực học chất điểm" vật lí lớp 10 nâng cao

2.1 Đối với giáo viên

Đa số giáo viên đều giới thiệu và hướng dẫn HS các bài tập đúng mà rất ít quan tâmđến bài tập nghịch lí và ngụy biện để học sinh có điều kiện bộc lộ quan niệm riêng

2.2 Đối với học sinh

- Một số HS chưa nắm chắc kiến thức lí thuyết mà thầy cô giáo đã giới thiệu ở phần lí

thuyết

- Trước khi làm một bài tập, một số HS đã có những quan niệm về kiến thức đó tuy nhiên

những quan niệm này thường chưa đầy đủ hoặc sai lầm

- Rất nhiều HS ngại hoạt động, hỏi, tranh luận

Từ một số lý do trên mà quan niệm sẵn có của HS (đa số là quan niệm sai và chưađầy đủ) chưa được bộc lộ Trong khi HS thường giải bài tập dựa trên những quan niệm

đó, do đó một số bài tập mà học sinh làm còn sai lầm, hạn chế

2.3 Điều tra quan niệm của học sinh trước khi học chương “Động học chất điểm” và

“Động lực học chất điểm”

Chúng tôi tiến hành khảo sát học sinh các lớp 10A5, 10A6 trường THPT Đông Sơn

1 năm học 2012-2013, kết quả thu được có một số quan niệm sai của HS gây khó khăn

cho việc giải các bài tập Ví dụ: bài tập về tính vận tốc trung bình có 65% nhầm với tính

giá trị trung bình của các vận tốc, chuyển động ném vật theo phương thẳng đứng 45%

quan niệm chưa đầy đủ về các yếu tố trong quá trình vật chuyển động…những quan niệm

này phần lớn xuất phát từ thực tế, do quá trình học tâp kiến thức mà HS thu nhận được

chưa đầy đủ hoặc do logic nhận thức của HS những quan niệm này thường chưa đầy đủ

hoặc sai lầm

Tuy nhiên nếu tôn trọng những quan niệm sẵn có của HS và có thái độ đúng đắnvới quan niệm sai thì nó lại chính là điểm tựa cho việc lĩnh hội kiến thức khoa học Vì vậy

vấn đề đặt ra là GV khi tổ chức quá trình dạy học cần giúp HS thay đổi quan niệm sai,

thúc đẩy nỗ lực tư duy để giải quyết những vấn đề học tập

3 Chuẩn bị một số bài tập nghịch lí và ngụy biện

3.1.Các đơn vị kiến thức có bài tập nghịch lí và ngụy biện

Qua thực tế dạy học và điều tra học sinh trước khi học chương “Động học chất điểm” và

“Động lực học chất điểm” tôi xác định được một số đơn vị kiến thức chứa đựng bài toán

nghịch lí và ngụy biện

1.Vận tốc trung bình, nhiều học sinh quan niệm là giá trị trung bình của các vận tốc

2 Chuyển động biến đổi đều, nhiều học sinh quan niệm chưa đầy đủ về các yếu tố trong

chuyển động này và cách sử dụng công cụ toán học

3 Chuyển động của vật ném lên thẳng đứng, nhiều HS quan niệm chưa đầy đủ về quá

trình đi lên và đi xuống của vật

4 Định luật I Niu tơn, nhiều học sinh quan niệm chưa đúng về hệ quy chiếu quán tính và

hệ quy chiếu phi quán tính

5 Định luật II Niu tơn, nhiều học sinh quan niệm sai về giải thích độ lớn gia tốc rơi tự

Một ô tô chuyển động thẳng đều từ A đến B với vận tộc 20 km/h, sau đó từ B về A với

vận tốc 30 km/h Xác định vận tốc trung bình của chuyển động cả đi và về

- GV: Giải bài toán này như thế nào?

Học sinh A: Theo quy tắc tìm giá trị trung bình chung ta được:

Học sinh B: Theo công thức xác định vận tốc trung bình

Ta có:

Cách giải của bạn nào đúng?

Nếu không đồng ý với A hoặc B hãy đưa ra ý kiến của em ……

Giáo viên có thể hướng dẫn các em:

- GV: Vận tốc trung bình xác định như thế nào?

- HS: vận tốc trung bình

- GV : Nếu chuyển động gồm nhiều chuyển động đều với các vận tốc khác nhau vận tốc

trung bình xác định như thế nào?

- HS :

- GV :

Nếu những khoảng thời gian trong đó vật chuyển động với vận tốc bằng nhau(

) thì

từ B về A bằng nhau, giả thiết bài toán này không cho Vậy học sinh B có cách giải đúng

Ví dụ 2:

Một chiếc xe đang chuyển động với vận tốc 10 m/s thì người lái xe bắt đầu hãm phanh

cho xe chuyển động chậm dần đều đến khi dừng lại sau khi đi được đoạn đường 8m trong

thời gian 2 s Xác định gia tốc của xe ?

- GV: Giải bài toán này như thế nào?

Học sinh A : Theo công thức

Học sinh B : Theo công thức

Học sinh C : Theo công thức

- GV : Cách giải của bạn nào đúng?

Nếu không đồng ý với A hoặc B hãy đưa ra ý kiến của em

Giáo viên có thể hướng dẫn các em:

- HS :

- GV: Bài toán đã nêu không có ý nghĩa, điều kiện bài toán không phù hợp với chuyển

động chậm dần đều:

Thay số

Kết luận : Không có gia tốc nào thỏa mãn điều kiện bài toán Trước mỗi bài toán phải xét

các dữ kiện và điều kiện bài toán cho và yêu cầu của bài tập

Ví dụ 3:

Một chuyển động nhanh dần đều : Nếu ta có và

Nếu ta có , thay bằng giá trị ta có

Tuy nhiên học sinh đều biết công thức vật lí và công thức đại số

Sai lầm xuất hiện ở điểm nào ?

- GV: Các em hãy xét xem sai lầm từ đâu ?

Kết luận : Từ việc thay bằng giá trị Điều này chỉ thực hiện được khi thỏa mãn

điều kiện

Ví dụ 4:

Một quả cầu được ném lên cao theo phương thẳng đứng trong chân không Cần ném vật

với vận tốc ban đầu là bao nhiêu để nó đạt độ cao 29,4m sau 6s và sau 3 s Cho g = 10

m/s2

- GV: Xác định v0 ?

- Một học sinh đã giải như sau :

Áp dụng công thức : Với t = 6 s

Với t = 3 s

- GV: Để đưa một vật lên cùng một độ cao, tại sao khi vận tốc lớn lại cần một thời gian

lâu hơn ? Giải quyết mâu thuẫn trên như thế nào ?

Chúng ta giải bài toán ngược lại : Tính thời gian cần thiết để hòn đá lên được độcao 29,4 m khi cung cấp cho nó vận tốc ban đầu 34,3 m/s và 24,5 m/s

Yêu cầu HS thảo luận, lên bảng trình bày bài làm

- HS : Áp dụng công thức :

Khi ta được: t1 = 1s, t2 = 6s hay quả cầu ở độ cao 29,4 m lúc t1 = 1skhi vật đi lên và lúc t2 = 6s khi vật đi xuống

Khi ta được: t1 = 2s, t2 = 3s hay quả cầu ở độ cao 29,4 m lúc t1 = 2s khi vật

đi lên và lúc t2 = 3s khi vật đi xuống

Kết luận : Vậy khi vật đi lên đến độ cao 29,4m vận tốc ban đầu nhỏ hơn sẽ mất thời gian

lớn hơn, còn ở thời điểm sau 6s hay 3s là khi vật rơi xuống

Ví dụ 5:

Một HS khẳng định, định luật III Niu tơn là không đúng vì nếu như lực tác dụng bằng

phản lực thì không thể xảy ra bất kì một chuyển động nào Vì lực đặt vào vật bằng bao

nhiêu thì cũng gây ra một lực cản cân bằng với nó Sai lầm của học sinh này là ở đâu?

Sai lầm của HS là : Theo định luật III Niu tơn lực tác dụng và phản lực tác dụng là cặp

lực trực đối : cùng giá, ngược chiều, cùng độ lớn và đặt vào hai vật khác nhau, chúng

không thể cân bằng lẫn nhau được

Ví dụ 6:

Cho sợi dây một đầu buộc cố định, sợi dây mềm chưa bị kéo căng, nếu tác dụng lực F

vào đầu dây còn lại Xác định lực tác dụng lên toàn bộ sợi dây ?

- GV : Yêu cầu HS trả lời

- Học sinh A : Lực tác dụng lên toàn bộ sợi dây là F

- Học sinh B : Lực căng tại mỗi điểm của sợi dây là F, mà sợi dây gồm vô số điểm nên

lực đặt vào toàn bộ sợi dây là vô cùng lớn

- GV: Câu trả lời nào đúng ?

- HS : Câu trả lời của HS A

- GV: Hãy giải thích sai lầm trong suy luận của học sinh B ?

Ở đây HS B chưa chú ý đến định luật III Niu tơn Theo định luật III Niu tơn, tại

mỗi cặp điểm liền nhau của sợi dây có xuất hiện cặp lực và phản lực Do đó hai điểm lân

cận sẽ tác dụng lên mỗi điểm của sợi dây những lực bằng nhau về độ lớn, cùng giá,

ngược chiều Như vậy, tất cả các lực đặt vào các điểm của sợi dây cân bằng nhau Tại hai

đầu của sợi dây có tác dụng lực F và phản lực của vật mà sợi dây được buộc chặt vào, lực

này có độ lớn bằng F và ngược hướng với F

Ví dụ 7:

Theo định luật II Niu tơn, gia tốc tỉ lệ với lực Trọng lực càng lớn gia tốc rơi tự dophải càng lớn Tuy nhiên gia tốc rơi tự do đối với tất cả các vật tại cùng một vị trí là như

nhau Giải quyết điều mâu thuẫn này như thế nào ?

- GV : Yêu cầu HS thảo luận, trả lời

- HS : Trọng lực tỉ lệ thuận với khối lượng Do đó khối lượng tăng lên bao nhiêu lần thì

trọng lực tăng lên bấy nhiêu lần, vì vậy tỉ số giữa chúng (chính là gia tốc rơi tự do) vẫn là

đại lượng không đổi

Ví dụ 8:

Bôi dầu lên các bề mặt làm giảm ma sát Nhưng tại sao giữ cán rìu bằng tay người

ta lại làm tay ướt đi ?

- GV: Hãy giải thích hiện tượng ?

- HS: Gỗ bị dính ướt với nước nên những thớ gỗ trên mặt cán rìu nở ra, phồng lên làm

tăng ma sát giữa cán rìu và tay Vì vậy nước không đóng vai trò của dầu bôi trơn

3.3 Thiết kế tiến trình dạy học

Tiết 9 : BÀI TẬP VỀ CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU

I MỤC TIÊU HỌC SINH CẦN ĐẠT

1 Kiến thức:

- Nắm được các công thức trong chuyển động thẳng biến đổi đều

- Nắm được phương pháp giải bài tập về động học chất điểm

2 Kỹ năng:

- Rèn luyện óc phân tích, tổng hợp và tư duy logic

- Biết cách vận dụng giải được một số bài tập trong chương trình

3 Tình cảm, thái độ:

- Rèn thái độ nghiêm túc, tích cực, tự lực và sáng tạo trong quá trình giải bài tập

- Có niềm tin vào tri thức khoa học

- Có tinh thần hợp tác, trao đổi trong học tập

II CHUẨN BỊ CHO GIỜ DẠY HỌC

1 Chuẩn bị của GV:

- Thiết bị dạy học:

+ Một số bài tập(gồm BT SGK, BT nghịch lí và ngụy biện)

+ Biên soạn câu hỏi kiểm tra các công thức của chuyển động thẳng biến đổi đều dưới

dạng trắc nghiệm

+ Biên soạn sơ đồ các bước cơ bản để giải một bài tập

2 Chuẩn bị của HS:

- Chuẩn bị về kiến thức, bài tập:

+ Tìm hiểu cách chọn hệ quy chiếu

+ Xem lại kiến thức toán học giải phương trình bậc hai.

II.TIẾN TRÌNH GIỜ HỌC

Hoạt động 1: (5 phút)Kiểm tra bài cũ.

-Viết phương trình của chuyển động

thẳng biến đổi đều? Công thức tính vận

tốc?

-Dạng đồ thị của phương trình tọa độ

theo thời gian? vận tốc theo thời gian?

-Nhận xét câu trả lời của bạn

-Đặt câu hỏi cho HS

-Yêu cầu 1 HS lên bảng vẽ dạng đồthị

-Nhận xét các câu trả lời Làm rõcách chọn trục tọa độ, gốc thời gian

Hoạt động 2: (10 phút) Tìm hiểu bài tập 1 SGK.

-Đọc đề bài trong SGK

-Làm việc cá nhân:

Tóm tắt các thông tin từ bài toán

Tìm hiểu các kiến thức, các kĩ năng liên

quan đến bài toán yêu cầu

-Thảo luận nêu các bước giải bài toán

-Chọn hệ quy chiếu

-Lập phương trình chuyển động, công

thức tính vận tốc theo hệ quy chiếu đã

chọn

-Lập bảng biến thiên (chú ý các vị trí

cắt trục tung và trục hoành); vẽ đồ thị

tọa độ, đồ thị vận tốc (H 7.1)

-Hoạt động nhóm: căn cứ vào đồ thị,

mô tả chuyển động của vật: Từ đó ném

đến khi vật đến độ cao nhất và rơi

xuống

-Cho 1 HS đọc bài toán SGK

-Gợi ý, đặt câu hỏi cho HS làm việc

cá nhân thảo luận theo nhóm

-Nhận xét đáp án, đưa ra các bướcgiải bài toán

-Hướng dẫn HS, cùng HS chọn hệquy chiếu, lập phương trình và vẽ đồthị

-Đặt các câu hỏi cho HS tính toán vàlập bảng biến thiên

Yêu cầu HS trình bày kết quả dạng