Chính vì vậy đề tài “lựa chọn hệ thống bài tập cho định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn cơ năng vật lí lớp 10 ” sẽ giúp học sinh có một hệ thống bài tập, có phương pháp gi
Trang 1PHẦN MỞ ĐẦU
I Lí do chọn đề tài
Vật lí là một môn học quan trọng trong hệ thống môn học ở trường phổ thông Nó cung cấp những kiến thức cơ bản về các hiện tượng vật
lí, các khái niệm, các định luật, các thuyết và góp phần hình thành thế giới quan khoa học cho học sinh Bài tập vật lí phổ thông có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong việc củng cố mở rộng, đào sâu hoàn thiện kiến thức thuyết và rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn góp phần giáo dục tổng hợp Tuy nhiên trong thực tế việc dạy học vật lí và bài tập vật lí ở trường phổ thông hiện nay vẫn theo phương pháp truyền thống chưa có phương pháp cụ thể đặc trưng cho từng loại bài tập Từ đó học sinh tiếp cận kiến thức một cách thụ động dẫn đến giờ học trở nên nhàm chán Nhà vật lí học albert einstein
đã từng nói „chức năng cao nhất của người thầy không phải là truyền đạt kiến thức mà là khuyến khích học sinh yêu kiến thức và mưu cầu kiến thức” Để làm được như vậy chúng ta cần phải nghiên cứu, áp dụng và liên tục cải tiến phương pháp giảng dạy
“Định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn cơ năng” là một trong những chương quan trọng của vật lí 10 Việc nắm vững kiến thức, vận dụng kiến thức để giải các bài tập trắc nghiệm, bài tập tự luận của chương này thật không phải dễ dàng Chính vì vậy đề tài “lựa chọn hệ thống bài tập cho định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn cơ năng vật lí lớp 10 ” sẽ giúp học sinh có một hệ thống bài tập, có phương pháp giải của từng dạng cụ thể, hướng dẫn giải chi tiết của từng bài từ đó giúp học sinh hiểu rõ hơn về chương các định luật bảo toàn Đồng thời thông qua việc giải bài tập, học sinh được rèn luyện kĩ năng giải bài tập, phát triển tư duy sáng tạo và năng lực tự làm việc của bản thân
Trang 2II Mục đích nghiên cứu
Ngiên cứu cơ sở lí luận của hoạt động giải bài tập vật lí ở trường phổ thông
Xây dựng hệ thống bài tập,phân loại bài tập, đưa ra phương pháp giải cho các dạng bài tập của định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn cơ năng Từ đó giúp học sinh nắm vững về kiến thức của hai định luật bảo toàn này, trên cơ sở đó học sinh có thể tự lực vận dụng kiến thức để giải các bài tập cùng dạng theo phương pháp đã đưa ra
III Khách thể và đối tượng nghiên cứu
Khách thể nghiên cứu là học sinh lớp 10 trung học phổ thông trong quá trình học tập định luật bảo toàn động lượng và định l;uật bảo toàn cơ năng
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống bài tập và phương pháp giải định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn cơ năng lớp 10 trung học phổ thông
IV Nhiệm vụ nghiên cứu
1 Nghiên cứu lí luận dạy học về bài tập vật lí để vận dụng vào hoạt động dạy học
2 Nghiên cứu nội dung định luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn cơ năng chương trình sgk vật lí 10 nhằm xác định nội dung kiến thức cơ bản mà học sinh cần nắm vững và các kĩ năng giải bài tập cơ bản học sinh cần rèn luyện
3 Soạn thảo hệ thống bài tập của hai định luật trên đưa ra phương pháp giải cho từng dạng, đề xuất hệ thống bài tậphai định luật này
V Phương pháp nghiên cứu
1 Nghiên cứu lí luận về dạy học vật lí
2 Nghiên cứu chương trình vật lí trung học phổ thông bao gồm sgk vật lí 10, sách bài tập, một số sách tham khảo vật lí 10 về phần định luật bảo toàn động năng và định luật bảo toàn cơ năng
Trang 33 Lựa chọn các dạng bài tập trong sgk, sách bài tập, sách tham khảo phù hợp với nội dung kiến thức của hai định luật
VI Hạn chế của khóa luận
1 Do hạn chế về thời gian, kiến thức và phương pháp giảng dạy thực tế nên hệ thống bài tập được lựa chọn còn mang tính chủ quan và chưa thật sự phong phú
2 Do chưa có nhiều kinh nghiệm về phương pháp giảng dạy nên tiến trình hướng dẫn học sinh giải có thể vẫn chưa hay
3 Vật lí học là khoa học thực nghiệm, tuy nhiên trong đề tài vẫn chưa thể đưa ra các bài tập thực nghiệm, củng như chưa thực hiện được phần thực nghiệm sư phạm
Trang 4PHẦN LÍ LUẬN CHUNG
I Những cơ sở lí luận của hoạt động giải bài tập vật lí phổ thông
1.Mục đích, ý nghĩa của việc giải bài tập
Quá trình giải một bài tập vật lí là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài toán, xem xét hiện tượng vật lí đề cập, dựa vào kiến thức vật lí để tìm ra những cái chưa biết trên cơ sở những cái đã biết Thông qua hoạt động giải bài tập, học sinh không những củng cố lí thuyết và tìm
ra lời giải một cách chính xác, mà còn hướng cho học sinh cách suy nghĩ, lập luận để hiểu rõ bản chất của vấn đề, và có cái nhìn đúng đắn khoa học Vì thế, mục đích cơ bản đặt ra khi giải bài tập vật lí là làm cho học sinh hiểu sâu sắc hơn những quy luật vật lí, biết phân tích và ứng dụng chúng vào những vấn đề thực tiễn, vào tính toán kĩ thuật và cuối cùng là phát triển được năng lực tư duy, năng lực tự giải quyết vấn đề
Muốn giải được bài tập vật lí, học sinh cần phải biết vận dụng các thao tác tư duy, so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa để xác định được bản chất vật lý Vận dụng kiến thức vật lí để giải quyết các nhiệm vụ học tập và những vấn đề thực tế của đời sống chính là thước
đo mức độ hiểu biết của học sinh Vì vậy, việc giải bài tập vật lí là phương tiện kiểm tra kiến thức, kĩ năng của học sinh
2 Tác dụng của bài tập vật lí trong dạy hoc vật lí:
2.1 Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu , mở rộng kiến thức: 2.2 Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt kiến thức mới 2.3 Giải bài tập vật lí rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát
2.4 Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh
Trang 52.5 Giải bài tập vật lí góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh
2.6.Việc giải bài tập vật lí đòi hỏi phải phân tích bài toán để tìm bản chất vật lí với mức độ được nâng lên giúp học sinh phát triển tư duy
2.7 Giải bài tập vật lí để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh
II Phân loại bài tập vật lí
1 Phân loại theo phương thức giải
1.1 Bài tập định tính
1.2 Bài tập định lượng
1.3 Bài tập thí nghiệm
1.4 Bài tập đồ thị
2 Phân loại theo nội dung
2.1 Bài tập có nội dung trừu tượng:
2.2 Bài tập có nội dung cụ thể:
2.3 Bài tập có nội dung thực tế:
2.4 Bài tập vui:
3 Phân loại theo yêu cầu rèn luyện kĩ năng, phát triển tư duy học sinh trong quá trình dạy học
3.1 Bài tập luyện tập
3.2 Bài tập sáng tạo
3.3 Bài tập nghiên cứu
3.4 Bài tập thiết kế
4 Phân loại theo cách thể hiện bài tập
4.1 Bài tập bài khóa
4.2 Bài tập lựa chọn câu trả lời đúng nhất trong các câu trả lời cho sẵn
5 Phân loại theo hình thức làm bài
5.1 Bài tập tự luận
Trang 65.2 Bài tập trắc nghiệm khách quan
III Phương pháp giải bài tập
Bài tập vật lí rất đa dạng, cho nên phương pháp giải củng rất phong phú Vì vậy không thể chỉ ra được một phương pháp cụ thể mà
có thể áp dụng để giải được tất cả các bài tập Có thể vạch ra một dàn bài chung gồm các bước chính như sau:
Bước 1: Tìm hiểu đầu bài, tóm tắt các dữ kiện
Bước 2: Phân tích hiện tượng
Bước 3: Xây dựng lập luận
Bước 4: Lựa chọn giải pháp cho phù hợp
Bước 5: Kiểm tra, xác nhận kết quả và biện luận
IV Xây dựng lập luận trong giải bài tập
Xây dựng lập luận trong giải bài tập là một bước quan trọng của quá trình giải bài tập vật lí Trong bước này, ta phải vận dụng những định luật vật lí, những quy tắc, những công thức để thiết lập mối quan
hệ giữa đại lượng cần tìm, hiện tượng cần giải thích hay dự đoán với những dự kiện cụ thể đã cho trong đầu bài
V Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí
1 Hướng dẫn theo mẫu (angorit)
2 Hướng dẫn tìm tòi
3.Định hướng khái quát chương trình hóa
VI Lựa chọn và sử dụng bài tập vật lí trong dạy học vật lí
1 Lựa chọn bài tập
2 Sử dụng hệ thống bài tập
Trang 7PHẦN VẬN DỤNG
I Chủ đề 1: Định luật bảo toàn động lượng
1 Mục tiêu
2 Hệ thống kiến thức
3 Phân loại, phương pháp giải và bài tập mẫu
Dạng 1.Áp dụng định luật bảo toàn cho hệ kín
Phương pháp giải
Để giải các bài tập dạng này, thông thường ta làm theo các bước như sau:
- Xác định hệ vật cần khảo sát và lập luận để thấy rằng trường hợp khảo sát hệ vật là hệ kín
- Viết định luật dưới dạng vectơ
- Chiếu phương trình vectơ lên phương chuyển động của vật
- Tiến hành giải toán để suy ra các đại lượng cần tìm
Dạng 2.Chuyển động bằng phản lực
Phương pháp giải
- Để giải các bài toán về chuyển động bằng phản lực, chỉ cần áp
dụng định luật bảo toàn động lượng Cần chú ý rằng, ban đầu hai phần của hệ có cùng vận tốc, sau đó chúng có vận tốc khác nhau (về hướng
và độ lớn)
- Chuyển động của tên lửa
Trường hợp 1:
Lượng nhiên liệu cháy và phụt ra tức thời hoặc các phần của tên lửa tách rời khỏi nhau
2 2 1 1
0 m v m v
v
Trang 8
2:
:
M
M u
v
u m F
u M
m a
0
ln
*
*
*
Dạng 3.Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hiện
tượng nổ, va chạm
Phương pháp giải
2 2 1
1v m v
m
v
m
)
:
Trong hiện tượng nổ, va chạm, v
và p
có phương khác nhau chọn hệ trục tọa độ Oxy
Sau khi viết phương trình vectơ của định luật và chiếu lên hệ trục tọa độ đã chọn sẽ tiến hành giải toán để suy ra các đại lượng cần tìm Trong bước này nhiều khi có thể biểu diễn phương trình vectơ trên hình vẽ để tìm được lời giải
4:T Phương pháp giải
Bài toán tính xung lượng của vật chính là đi tìm độ biến thiên động lượng và xung của lực tác dụng lên vật Để giải các bài toán dạng này cần xác định và vẽ chính xác vectơ động lượng của vật lúc trước và lúc sau
v
u
1
v
2
v
(m 2 )
(m 1 )
(m)
Trang 9Chú ý rằng, ta chỉ tìm được lực trung bình vì trong khoảng thời gian trất nhỏ lực F
vẫn có thể thay đổi
4 Hệ thống bài tập tự giải
4.1Bài tập trắc nghiệm khách quan
4.2 Bài tập tự luận
II chủ đề 2: định luật bảo toàn cơ năng
1 Mục tiêu
2 Kiến thức cơ bản
3 Phân loại bài tập, phương pháp giải và bài tập mẫu
Dạng 1.C
Phương pháp giải
- Đối với các bài toán tính công của lực, trước hết cần xác định chính xác những lực đã sinh công Sau đó áp dụng công thức tính
công A = Fs.cos , rồi căn cứ vào dữ kiện đầu bài để tính các đại
lượng F, s và góc hợp bởi lực F
và đường đi
- Để tính công suất, chỉ cần áp dụng công thức P A
t Hoặc P Fv
Dạng 2: Đị
Phương pháp giải
Khi giải các bài tập áp dụng định lý động năng thông thường ta tiến hành theo các bước sau :
- Xác định các ngoại lực tác dụng lên vật
- Xác định vận tốc ở đầu và cuối doạn đường dịch chuyển của vật
- Viết biểu thức động năng cho vật ở thời điểm đầu và thời điểm cuối
- ụng định lí động năng để tìm các đại lượng theo yêu cầu của bài
Dạ
Phương pháp giải
Khi áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cần :
Trang 10- Xác định được biểu thức cụ thể của động năng và thế năng tại hai vị trí của vật Thông thường ta chọn hai vị trí có động năng hoặc thế năng bằng không hoặc tại vị trí mà việc tính toán cơ năng là đơn giản
- Chọn mốc thế năng sao cho việc tính thế năng của vật là dễ nhất
- Định luật bảo toàn cơ năng chỉ được áp dụ ới trọng lực
hoặc lực đàn hồi ( lực thế)
4:B Phương pháp giải
Bài toán về va chạm giữa hai vật thường được xét trong các trường hợp sau :
- Va chạm mềm : Trong trường hợp va chạm giữa hai vật là mềm thì hoàn toàn có thể áp dụng định luật bảo toàn động lượng, nhưng
cần chú ý rằng sau va chạm hai vật có cùng vận tốc Định luật bảo toàn cơ năng không đúng với trường hợp này
- Va chạm đàn hồi : Trường hợp các vật va chạm đàn hồi thì định
luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn cơ năng vẫn nghiệm
đúng Do đó có thể áp dụng cả hai định luật này
4 Hệ thống bài tập tự giải
4.1 Bài tập trắc nghiệm khách quan
4.2 Bài tập tự luận
Trang 11KẾT LUẬN
Đối chiếu với mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu và kết quả nghiên cứu trong quá trình thực hiện đề tài “ lựa chọn hệ thống bài tập chođịnh luật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn cơ năngvật lí 10” em đã đạt được những kết quả sau đây:
- Đưa ra được cơ sở lí luận của hoạt động giải bài tập vật lí ở trường phổ thông: cách phân loại, phương pháp giải, lập luận, hướng dẫn giải, lựa chọn và sử dụng bài tập vật lí
- Em đã hệ thống được hệ thống hai chủ đề thành các dạng bài tập
cụ thể cho từng dạng những kiến thức mà học sinh cần nắm trong hai định luật bảo toàn
- Với mỗi chủ đề em đã phân thành các dạng bài tập , với mỗi dạng bài tập em dã cụ thể hóa bằng việc đưa ra lí thuyết , phương pháp để giải và đưa ra ví dụ cụ thể cho dạng bài đó giúp các e dễ nắm bắt và vận dụng để giải các bài tập cùng dạng
- Đề xuất hệ thống bài tập tự giải cho học sinh ở từng chủ đề, mỗi chủ đề em đưa ra hệ thống hai dạng bài tập là bài tập trắc nghiệm khách quan và bài tập tự luận