(SKKN HAY NHẤT) ứng dụng phần mềm geogebra để hỗ trợ học sinh trực quan hóa bài toán sóng trên mặt nước do một nguồn gây ra và bài toán giao thoa sóng cơ trong chương sóng cơ vật lý 12

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓATRƯỜNG THPT NGA SƠN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ỨNG DỤNG PHẦN MỀM GEOGEBRA ĐỂ HỖ TRỢ HỌC SINH TRỰC QUAN HÓA BÀI TOÁN SÓNG TRÊN MẶT NƯỚC DO MỘT NGUỒN GÂY RA VÀ B

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT NGA SƠN

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM GEOGEBRA ĐỂ HỖ TRỢ HỌC SINH TRỰC QUAN HÓA BÀI TOÁN SÓNG TRÊN MẶT NƯỚC DO MỘT NGUỒN GÂY RA VÀ BÀI TOÁN GIAO THOA SÓNG CƠ TRONG CHƯƠNG

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

1 MỞ ĐẦU 4

1.1 Lý do chọn đề tài 4

1.2 Mục đích nghiên cứu 4

1.3 Đối tượng nghiên cứu 4

1.4 Phương pháp nghiên cứu 4

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 5

2.1 Cơ sở lý luận 5

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi nghiên cứu áp dụng SKKN 6

2.2.1 Thực trạng……….6

2.2.2 Nguyên nhân của thực trạng……….7

2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề 7

3 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 18

3.1 Kết luận 18

3.2 Kiến nghị 18

3.2.1 Đối với giáo viên……….…18

3.2.2 Đối với học sinh……… 18

3.2.3 Đối với các cấp quản lí………19

2

-1 MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài.

Bài tập sóng trên mặt nước do một nguồn gây ra và giao thoa sóng trongchương sóng cơ vật lý 12 là một trong các bài toán đòi hỏi học sinh phải hội tụ rấtnhiều kiến thức, kỹ năng vừa cần hiểu rõ bản chất vật lý, vừa cần có hình ảnh trựcquan để phát triển tư duy làm các bài tập nâng cao

Trong rất nhiều các khó khăn thì sự phức tạp thể hiện rất rõ ở các bài tập xácđịnh số phần tử dao động cực đại và cùng pha với nguồn trong phần giao thoa sóngchương sóng cơ vật lý 12 Với các phương pháp khảo sát định tính truyền thống,hoặc định lượng tương đối của toán học thì việc giải bài tập mang tính chất hàn lâm,khô cứng, dẫn tới hiệu quả dạy học không cao

Để nâng cao kết quả dạy và học trong việc giải các bài toán về sóng cơ thìviệc ứng dụng công nghệ thông tin vào giảng dạy là cần thiết Hiện nay có nhiềuphần mềm được sử dụng mô tả trực quan trong giảng dạy vật lý như Geometer'sSketchPad, Cabri 3D, Toolkit Math, Geogebra Tuy nhiên, việc sử dụng như thếnào, vận dụng ra sao còn gặp nhiều khó khăn ở các giáo viên vì các phần mềm đaphần dùng riêng cho Toán học, còn việc áp dụng vào trong vật lý thì đòi hòi nhiều kĩnăng khác Qua thời gian nghiên cứu và tham khảo tôi nhận thấy rằng phần mềmGeogebra là phần mềm rất hay để giải quyết các vấn đề trên Vừa là phần mềm miễnphí, dựng mô hình tĩnh và động, vừa có khả năng xử lý đại số rất nhanh

Vì các lý do khách quan và chủ quan trên, tôi đã viết đề tài: “ Ứng dụng

phần mềm Geogebra để hỗ trợ học sinh trực quan hóa bài toán sóng trên mặt nước do một nguồn gây ra và bài toán giao thoa sóng trong chương sóng cơ vật

lý 12”

1.2 Mục đích nghiên cứu

Thông qua đề tài này, nhằm giúp giáo viên thấy được việc trực quan hóa hìnhảnh quỹ tích các phần tử dao động cùng pha, ngược pha với nguồn cũng như hìnhảnh quỹ tích các phần tử dao động cực đại, cực tiểu sẽ đem lại hiệu quả cao trongviệc hỗ trợ học sinh giải bài tập sóng do một nguồn gây ra và giao thoa sóng cơtrong chương sóng cơ vật lý 12

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Đề tài của tôi sẽ nghiên cứu về cách sử dụng phần mềm Geogebra để vẽ quỹtích các phần tử cùng pha, các điểm mà phần tử tại đó dao động cực đại trongchương sóng cơ vật lý 12

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình nghiên cứu tôi đã sử dụng một số phương pháp cơ bản sau:

- Nhóm phương pháp thống kê toán học

- Nhóm các phương pháp lý thuyết: Phương pháp tra cứu, thu thập tài liệu, phân tích, tổng hợp so sánh.

pháp nghiên cứu sản phẩm học tập của học sinh

2.1 Cơ sở lý luận 2.1.1 Qũy tích các phẩn tử trên mặt nước dao động cùng pha, ngược pha với nguồn khi trên mặt nước chỉ có một nguồn sóng.

Từ công thức tính độ lệch pha giữa phần tử M cách nguồn một khoảng bằng

nhận hai nguồn là hai tiêu điểm, đỉnh của các hypebol liên tiếp cách nhau bằng

tích là các đường hypebol nhận hai nguồn làm tiêu điểm đồng thời nằm xen kẽ cáchypebol cực đại, các đỉnh của các hypebol liên tiếp cách nhau

2.1.3 Qũy tích các phần tử dao động thời cùng pha với nguồn S 1 hoặc nguồn S 2

trong bài toán giao thoa sóng cơ.

Gỉa sử phương trình truyền sóng tại hai nguồn có dạng

phương trình sóng tại M nằm cách 2 nguồn các khoảng lầnlượt d1, d2 là:

4

-M cùng pha với nguồn khi quỹ tích

các phần tử dao động cùng pha với nguồn là các đường Elíp bậc chẵn hoặc bậc lẻnhận hai nguồn là hai tiêu điểm

các phần tử dao động ngược pha với nguồn là các đường Elíp bậc chẵn hoặc bậc lẻnhận hai nguồn là hai tiêu điểm

2.1.4 Vị trí các phần tử dao động với biên độ cực đại và cùng pha hoặc ngược pha với nguồn

pha hoặc ngược pha với nguồn ta được kết quả

M dao động cực đại và cùng pha với nguồn khi

Việc ứng dụng các phần mềm để mô phỏng hình ảnh động, hỗ trợ giải bài tập

về quỹ tích các phần tử cùng pha, cực đại đồng thời cùng pha là một sự cần thiết.Một số giáo viên khi trình bày phương pháp giải bài tập chỉ đơn thuần là phương

pháp đại số dẫn đến việc xử lý kết quả đôi khi còn sai, thiếu dụng cụ kiểm chứng,học sinh cảm thấy không hấp dẫn thú vị, khó hình dung được các hình ảnh trực quan

để có thể sáng tạo nhiều hơn

2.2.2 Kết quả thực trạng

Kết quả của thực trạng trên được phản ánh ở hai khía cạnh sau:

- Chất lượng giảng dạy bài tập quỹ tích các phần tử cùng pha, ngược pha,

cực đại đồng thời cùng pha chưa đạt hiệu quả cao; chưa thể hiện được sự đa dạngphong phú vốn có của nó

chưa kích thích sự tư duy của học sinh

2.2.3 Nguyên nhân của thực trạng

thuần nên dần dần không phát huy được khả năng của học sinh từ đó ảnh hưởng đến kết quả học tập của học sinh

các phương pháp dạy học truyền thống nên chưa tạo ra hứng thú, sự hấp dẫn đối với học sinh

2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề

2.3.1 Giải quyết khó khăn khi mô phỏng hình dạng quỹ tích các phần tử dao động với biên độ cực đại, cực tiểu Qũy tích các phần tử dao động cùng pha hoặc ngược pha với nguồn.

Biểu diễn vị trí 2 nguồn S1 và S2

Sử dụng chức năng Hyperbola để dựng quỹ tích với hai tiêu điểm S1 và S2

ta dựng các hyperbol có đỉnh cách nhau 1

Tương tự ta mô hình được quỹ tích các phần tử dao động với biên độ cực tiểu là các đường hypebol xen kẽ.

o Sử dụng công cụ Ellipse để mô phỏng quỹ tích

o Hai tiêu điểm của Ellipse tương ứng với hai vị trí nguồn

2.3.2 Giải quyết khó khăn khi mô phỏng hình dạng quỹ tích các phần tử dao động cùng pha, ngược pha với nguồn, trong trường hợp sóng do 1 nguồn gây ra.

pha với nguồn

8

-UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com

- Tương tự đối với việc mô phỏng quỹ tích các phần tử ngược pha với nguồn, ta sửdụng công cụ Circle: Center & Radius với các bán kính lấy giá trị 0.5, 1.5, 2.5,…

Sau khi đã hoàn thành bước 3 thì phần mềm sẽ hiển thị hình ảnh quỹ tích, nếuchỉ để cho học sinh nhìn thấy thì các thầy cô thông qua máy chiếu cho các em xemquan sát trực tiếp, còn nếu các thầy cô cần lấy hình ảnh này vào file word để hoànthành bài giảng hoặc xây dựng giáo án thì ta làm như sau:

File  Export Garphics View as GIF hoặc Clipborad

Ở

đây có rất nhiều dạng xuất ảnh, xuất ra file pdf, xuất ra file up trực tiếp trên các

trang web v.v

Hướng dẫn:

có phần tử nào

một phần tử dao động cùng pha

- Phương pháp sử dụng phần mềm để trực quan hóa bài toán

cùng pha với nguồn

đường thẳng vuông góc với ON tại O

đường thẳng và đường tròn đường kính 5

o Dựa vào hình ảnh ta thấy MN cắt đường tròn 4 tại 1 điểm  có 1 phần

tử dao động cùng pha với nguồn trong khoảng giữa MN

Ví dụ 2: Ứng dụng phần mềm hỗ trợ giải quyết bài toán xác định độ dài của MN

để trong đoạn MN có k phần tử dao động cùng pha với nguồn.

Trên mặt nước có một nguồn sóng M, và N là hai vị trí mà phần tử môi trường tại đó dao động cùng pha với nguồn MO = 4 , NO = 5 , biết OM vuông góc với

ON Xác định độ dài MN để

Hướng dẫn

-10-UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com

a Trong đoạn MN có 2 phần tử dao động cùng pha với nguồn khi MN tiếp tuyến với đường tròn có bán kính 3 Sử dụng công cụ đo khoảng cách giữa hai điểm ta xác định được độ dài MN

= 6.64

đường tròn có bán kính 2 Sử dụng công cụ đo khoảng cách giữa hai điểm ta xác định được độ dài MN

= 8.04

đường tròn có bán kính Sử dụng công cụ đo khoảng cách giữa hai điểm ta xác định được độ dài MN

= 8.77

Ví dụ 3: Ứng dụng phần mềm hỗ trợ giải quyết bài toán xác định khoảng cách lớn nhất giữa MN và S 1 S 2 để trên đoạn MN có k phần tử dao động với biên độ cực đại.

Trên mặt nước có hai nguồn đồng bộ S 1 S 2 cách nhau 8cm Sóng trên mặt nước có bước sóng bằng 2cm M và N là hai điểm đối xứng qua đường trung trực của S 1 S 2 Biết MN = 4cm Xác định khoảng cách lớn nhất giữa MN và S 1 S 2 để trên đoạn MN có 3 phần tử dao động với biên độ cực đại.

Hướng dẫn:

để dựng hai điểm MN đối xứng với J, JN = JM = 2cm

-12-o Di chuyển điểm J, đoạn thẳng MN sẽ di chuyển theo, và các điểm cắt với cácđường cực đại sẽ xuất hiện Ta thấy trên MN có 3 phần tử dao động cực đại và khoảng cách IJ lớn nhấtkhi M và N thuộc đường cực đại bậc 1

o Sử dụng công cụ đo khoảng cách ta xác định được độ dài IJ = 6,67cm

Ví dụ 4: Ứng dụng phần mềm hỗ trợ trực quan hóa bài toán xác định số phần tử dao động cực đại trên đường bao quanh S 1 S 2 (đường tròn, đường elip).

Trên mặt nước có hai nguồn đồng bộ S 1 S 2 cách nhau 4 Xác định số phần

tử dao động cực đại nằm trên

Hướng dẫn:

Tương tự cách dựng quỹ tích ở các ví dụ trước, ta kết hợp sử dụng các công

cụ Circle: Center & Radius; Hyperbola; Ellipse; Intersect để biểu diễn các phần

tử cực đại, qua đó xác định được số phần tử cực đại nằm trên các đường bao quanh.

UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com

Ví dụ 5: Ứng dụng phần mềm hỗ trợ giải quyết bài toán xác định số phần tử dao động cực đại và cùng pha trên đường tròn hoặc trong đường tròn nhận S 1 S 2 làm đường kính.

Trên mặt nước có hai nguồn đồng bộ S 1 S 2 cách nhau 4 Xác định số phần

tử dao động cực đại và dao động cùng pha với nguồn:

Hướng dẫn:

- Phương pháp đại số:

a Trên đường tròn đường kính S 1 S 2

Xét trên cung phần tư thứ nhất của đường tròn ta có

Từ (1) và (2) ta thấy không tồn tại k’ nguyên

Kết luận không có phần tử nào trên đường tròn dao động cực đại và cùng pha với nguồn.

b Trong đường tròn đường kính S 1 S 2

M trong đường trònXét trên cung phần tư thứ nhất của đường tròn ta có

Mặt khác d1+d2>S1S2 k + k’ > 4  chỉ tồn tại 1 cặp giá trị k = 3, k’ =2

Do tính chất đối xứng suy ra trên toàn bộ đường tròn có 4 phần tử dao động cực đại

và cùng pha với nguồn

-15 Phương pháp sử dụng phần mềm:

động cùng pha với nguồn, và các phần dao động với biên độ cực đại Từ hình ảnh thu được, ta xác định

được ngay trên đường tròn không có phần tử nào còn trong đường tròn có các giao điểm của đường cực

đại bậc 1 và elip lẻ bậc 1 số phần tử thỏa mãn là 4.

4 Hiệu quả của SKKN

Để đánh giá hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm tôi đã tiến hành thực nghiệm

sư phạm ở hai lớp có chất lượng ngang nhau là lớp 12A sĩ số 40 và lớp 12C sĩ số 42của trường THPT Nga Sơn, trong đó lớp thực nghiệm là lớp 12C và lớp đối chứng

là lớp 12A

Lớp đối chứng 12A tiến hành dạy chuyên đề bài tập bình thường về sóng domột nguồn gây ra, giao thoa sóng cơ và lớp thực nghiệm 12C tiến hành dạy cùng vớicác cách khắc phục như trình bày ở trên thì khi khảo sát kết quả khi làm bài tập đồthị của hai lớp như sau

nguồn gây ra và giao thoa sóng cơ, phản xạ trắc nghiệm nhanh

Kết quả cụ thể của bài khảo sát như sau:

Phản xạ nhanh bài toán sóng

Phản xạ nhanh bài toán trên mặt nước do một nguồn

giao thoa sóng Lớp

3 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ

3.1 Kết luận

Về phia học sinh: Thông qua các hệ quả của phần mềm các em sẽ hình dung

được rõ ràng các dạng quỹ tích, các hình ảnh trực quan cũng như chắc chắn hơn vớicác kết quả đã tìm được thông qua việc biến đổi toán học Qua đó tự tin hơn khi giảiquyết bài toán sóng cơ

Về phía giáo viên: Phần mềm sẽ giúp giáo viên tự tin triển khai tất cả các ý

tưởng của mình Sáng tạo hơn các dạng bài tập mà không sợ sai xót Việc minhchứng các kết quả của từng bài toán làm tiền đề cho việc giảng dạy đạt hiệu quả caohơn

Như vậy, một lần nữa cho phép chúng ta khẳng định rằng: việc sử dụng phầnmềm Geogebra để áp dụng rộng rãi chắc chắn sẽ mang lại rất nhiều tác dụng, gópphần nâng cao chất lượng, hiệu quả giảng dạy bài tập sóng do một nguồn gây ra vàbài tập giao thoa sóng trong chương sóng cơ vật lý 12

3.2 Kiến nghị 3.2.1 Đối với giáo viên

Giáo viên cần thường xuyên học hỏi nâng cao trình độ, trao đổi với đồngnghiệp cùng đơn vị và các đồng nghiệp trong ngành để phát triển bản thân nhiềuhơn

Trong quá trình dạy học giáo viên cần phải thường xuyên sử dụng phươngpháp dạy học tích cực, trong đó khai thác các ứng dụng của phần mềm là điều cầnthiết trong thời đại bùng nổ của công nghệ thông tin

Cần rèn luyện cho học sinh ý thức tự học, tự nghiên cứu, nâng cao khả năngsáng tạo thông qua việc sử dụng phần mềm trong dạy học

3.2.2 Đối với học sinh

Khắc phục phương pháp học bị động, thiếu sáng tạo Không có cái nhìn đachiều về một số bài toán sóng cơ

-17-UAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com

3.2.3 Đối với các cấp quản lí

Cơ sở vật chất phục vụ cho việc giảng dạy và học cần được đầu tư và nângcấp, mở rộng Phòng học phải có đủ các thiết bị máy chiếu, máy tính để cho giáoviên có thể khai thác các ứng dụng của công nghệ thông tin vào dạy học

Xác nhận của thủ trưởng đơn vị Thanh Hoá ngày 19, tháng 05 năm 2021 Tôi

xin cam đoan đây là SKKN của mình viết,không sao chép nội dung của người khác

Cao Thị Bình

-18-Tài liệu tham khảo