Nghiên cứu dạy học bài tập chương động lực học vật rắn theo lý thuyết phát triển vật lí luận văn thạc sỹ vật lý

Mục đích nghiên cứu ây dựng và s dụng hệ thống bài tập chương “Động lực học vật rắn” vật l 12 nâng cao theo lý thuyết phát triển BTVL nhằm phát huy các chức năng lý luận dạy học của b

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai

công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Nghệ An, tháng 10 năm 2012

Tác giả luận văn

Hoàng Hữu Tùng

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với cô giáo hướng dẫn PGS.TS Phạm Thị Phú, người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa đào tạo Sau đại học, tổ bộ môn Phương pháp giảng dạy Vật lý Trường Đại học Vinh, các thầy giáo, cô giáo khoa Vật lí Trường Đại học Vinh đã tạo mọi điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học

tập và nghiên cứu

Xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Trường THPT Cẩm Xuyên - Huyện Cẩm Xuyên - Tỉnh Hà Tĩnh đã tạo mọi điều kiện và giúp đỡ tôi trong thời

gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Cuối cùng, tôi cảm ơn gia đình, những người thân yêu đã động viên, giúp

đỡ tôi hoàn thành luận văn

Tôi mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các nhà

khoa học và các bạn đồng nghiệp

Nghệ An, tháng 10 năm 2012

Tác giả

Hoàng Hữu Tùng

Viết tắt Cụm từ BTCB Bài tập cơ bản BTTH Bài tập tổng hợp BTVL Bài tập vật l

CH Câu hỏi

ĐC Đối chứng

GV Giáo viên

HS Học sinh KTCB Kiến thức cơ bản

THPT Trung học phổ thông

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đ ch nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

6 Phương pháp nghiên cứu 2

7 Đóng góp của đề tài 3

8 Cấu trúc luận văn 3

Chương 1 L THU T PH T TRI N B I T P V T L VỚI VIỆC PH T HU C C CHỨC NĂNG L LU N DẠ HỌC CỦA B I T P 4

1.1 Chức năng lý luận dạy học của bài tập vật l 4

1.1.1 Tác dụng của bài tập trong dạy học vật l 4

1.1.2 Phân loại bài tập vật l 7

1.2 Lý thuyết phát triển bài tập vật l 12

1.2.1 Các khái niệm cơ bản của lý thuyết phát triển bài tập vật l 12

1.2.2 Các phương án phát triển bài tập vật l 13

1.2.3 Sự cần thiết vận dụng lý thuyết phát triển trong dạy học bài tập vật l 16

1.2.4 Quy trình dạy học bài tập theo lý thuyết phát triển bài tập vật l 17

1.2.5 Phát triển bài tập vật l trong dạy học bài tập vật l 18

1.3 Các cách hướng d n học sinh giải bài tập vật l 18

1.3.1 Hướng d n giải theo m u 18

1.3.2 Hướng d n tìm tòi 20

1.3.3 Định hướng khái quát chương trình hóa 20

1.4 S dụng bài tập trong dạy học vật l theo lý thuyết phát triển bài tập 21

1.4.1 ây dựng bài tập mới từ bài tập cơ bản theo mục tiêu dạy học 21

1.4.2 Hướng d n học sinh tự lực ây dựng bài tập mới 23

1.4.3 Bài học bài tập theo lý thuyết phát triển bài tập vật l 23

Kết luận chương I 25

Chương 2 D NG V S D NG HỆ TH NG B I T P CHƯƠNG “ĐỘNG L C HỌC V T RẮN” THEO L THU T PH T TRI N B I T P V T L 27

2.1 Vị tr và đặc điểm chương “Động lực học vật rắn” 27

2.2 Mục tiêu dạy học chương “Động lực học vật rắn” 27

2.3 Nội dung kiến thức cơ bản trong chương “Động lực học vật rắn” 28

2.3.1 Grap hóa nội dung chương “Động lực học vật rắn” theo sách vật l lớp 12 nâng cao 28

2.3.2 Tóm tắt kiến thức lý thuyết cơ bản chương “Động lực học vật rắn” theo sách vật l lớp 12 nâng cao 29

2.4.Thực trạng dạy học BTVL chương “Động lực học vật rắn” ở các trường THPT hiện nay 39

2.5 ây dựng bài tập cơ bản 42

2.6 Các hướng phát triển BTCB chương “Động lực học vật rắn” 44

2.6.1 Các hướng phát triển BTCB 1 44

2.6.2 Các hướng phát triển BTCB 2 53

2.6.3 Các hướng phát triển BTCB 3 62

Kết luận chương 2 71

Chương 3 TH C NGHIỆM SƯ PHẠM 73

3.1 Mục đ ch và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 73

3.2 Đối tương thực nghiệm sư phạm 73

3.3 Phương pháp thực nghiệm 73

3.4 Nội dung thực nghiệm sư phạm 73

3.5 lý kết quả thực nghiệm sư phạm 74

3.5.1 lý số liệu thực nghiệm và các kết quả thu được 74

3.5.2 Đồ thi các đường lũy t ch 77

3.5.3 Kiểm tra độ tin cậy của các kết quả thực nghiệm 78

Kết luận chương 3 81

K T LU N V KI N NGHỊ 82

T I LIỆU THAM KHẢO 84

DANH M C CÔNG TRÌNH T C GIẢ ĐÃ CÔNG B 87

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Bài tập vật l là một phương tiện và phương pháp dạy học t ch cực và đặc thù của môn vật l ở trường phổ thông Bài tập vật l vừa là công cụ để củng cố, khắc sâu, mở rộng kiến thức lý thuyết cho học sinh (chức năng giáo dưỡng); vừa

là phương tiện có hiệu quả để rèn luyện tư duy (chức năng phát triển tư duy); vừa là công cụ để phát triển nhân cách và giáo dục kỹ thuật tổng hợp (chức năng

giáo dục và giáo dục kỹ thuật tổng hợp)

Làm thế nào để dạy học BTVL phát huy được đồng thời cả bốn chức năng nêu trên, nhằm nâng cao chất lượng dạy học vật l là câu hỏi mà nhiều giáo viên

trăn trở

Mặt khác, tài liệu về bài tập rất nhiều trên thị trường, học sinh và phụ huynh hoang mang lo lắng, làm thế nào để giải được tất cả các bài tập trong tài liệu nhằm đạt kết quả cao trong thi tốt nghiệp và tuyển sinh đại học

trong thời gian hạn hẹp của chương trình môn học

Lý thuyết phát triển BTVL ra đời nhằm giúp giáo viên khắc phục những khó khăn trên trong dạy học BTVL Tinh thần cơ bản của lý thuyết phát triển BTVL là từ một BTCB phát triển theo các phương án khác nhau, sao cho phủ

k n toàn bộ kiến thức của chương hoặc phần thuộc mục tiêu dạy học đặt ra Không chỉ giáo viên mà ngay cả học sinh củng có thể tự lực ây dựng bài tập để chủ động giải bài tập nhằm khắc sâu mở rộng kiến thức cho ch nh mình Chương “Động lực học vật rắn” là một chương mới trong chương trình vật l THPT, vừa khó dạy vừa khó học, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu dạy học bài tập chương động lực học vật rắn theo l thuyết phát triển bài tập vật l ”

2 Mục đích nghiên cứu

ây dựng và s dụng hệ thống bài tập chương “Động lực học vật rắn” vật

l 12 nâng cao theo lý thuyết phát triển BTVL nhằm phát huy các chức năng lý luận dạy học của bài tập, từ đó góp phần nâng cao chất lượng dạy học

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

Quá trình dạy học vật l ở ở trường THPT; dạy học BTVL s dụng lý

thuyết phát triển bài tập ở trường THPT

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Dạy học bài tập chương “Động lực học vật rắn” vật l 12

4 Giả thuyết khoa học

Nếu s dụng lý thuyết phát triển BTVL để ây dựng và s dụng hệ thống bài tập dạy học chương “Động lực học vật rắn” thì sẽ góp phần t ch cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh, nâng cao chất lượng dạy học

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu lý luận dạy học BTVL ở trường THPT

5.2 Nghiên cứu lý thuyết phát triển BTVL

5.3 Tìm hiểu thực trạng dạy học BTVL ở một số trường THPT huyện

Cẩm uyên, Tỉnh Hà Tĩnh

5.4 Tìm hiểu mục tiêu dạy học chương “Động lực học vật rắn” vật l lớp

12 nâng cao, nội dung dạy học chương - cơ sở vật l cho việc ây dựng hệ thống BTVL theo lý thuyết phát triển bài tập chương “Động lực học vật rắn” 5.5 ây dựng hệ thống BTVL theo lý thuyết phát triển bài tập chương

“Động lực học vật rắn” vật l lớp 12 nâng cao

5.6 Đề uất các phương án dạy học s dụng hệ thống BTVL theo lý

thuyết phát triển bài tập đã ây dựng

5.7 Thực nghiệm sư phạm các phương án dạy học đã thiết kế

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết nghiên cứu các tài liệu lý luận dạy học và các tài liệu liên quan đến lý thuyết bài tập phát triển; nghiên cứu chương

trình sách giáo khoa và sách bài tập; các tài liệu tham khảo

6.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Điều tra, thực trạng dạy học vật l ở một số trường THPT

Thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng giả thiết khoa học của đề tài

6.3 Phương pháp thống kê toán học

Dùng phương pháp thống kê toán học để lý kết quả điều tra khảo sát và

Công bố 01 bài báo phản ánh một số kết quả nghiên cứu của đề tài:

Hoàng Hữu Tùng: Nghiên cứu dạy học bài tập chương “Động lực học

vật rắn” theo lý thuyết phát triển bài tập vật l đăng trên “ Tạp chí thiết bị giáo

dục” số 83 tháng 7 /2012 từ trang 22 đến trang 24 (Phụ lục 5)

8 Cấu trúc luận văn

Mở đầu (3 trang) Chương 1 - Lý thuyết phát triển bài tập vật l với việc phát huy các chức năng l luận dạy học của bài tập và s dụng (22 trang)

Chương 2 - ây dựng hệ thống bài tập chương “Động lực học vật rắn” vật l 12 nâng cao, theo lý thuyết phát triển bài tập vật l (45 trang)

Chương 3 - Thực nghiệm sư phạm (8 trang)

Kết luận (3 trang) Tài liệu tham khảo (3 trang) Phụ lục (35 trang)

Chương 1

LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP VẬT LÍ VỚI VIỆC PHÁT HUY

CÁC CHỨC NĂNG LÝ LUẬN DẠY HỌC CỦA BÀI TẬP

Bài tập vật l được hiểu là một vấn đề được đặt ra đòi hỏi phải giải quyết

nhờ những suy lí logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định

giải BTVL, biến quá trình học thành quá trình tự học

1.1 Chức năng lý luận dạy học của bài tập vật lí

1.1.1 Tác dụng của ài tập trong dạy học vật l

Bài tập vật l có tầm quan trọng đặc biệt trong quá trình giảng dạy, BTVL

có những tác dụng như sau [21]

1.1.1.1 ài tập giúp cho việc ôn tập đào sâu, m rộng kiến thức

Trong giai đoạn ây dựng kiến thức, học sinh nắm được cái chung, cái khái quát của các khái niệm, định luật và cũng là cái trừu tượng Trong các bài tập học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tượng đó vào những trường hợp cụ thể rất đa dạng Nhờ thế mà học sinh nắm được những biểu hiện

cụ thể của chúng trong thực tế, phát hiện ngày càng nhiều những hiện tượng thuộc ngoại diên của các khái niệm hoặc chịu sự chi phối của các định luật hay thuộc phạm vi ứng dụng của chúng Ch nh vì vậy, bài tập được dùng để luyện

tập giúp cho học sinh phân t ch để nhận biết được những biểu hiện phức tạp của

các khái niệm, định luật vật l đó

Bài tập vật l là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động Khi giải bài tập, học sinh phải nhớ lại các kiến thức đã học, có khi phải s dụng kiến

thức tổng hợp thuộc nhiều chương, nhiều phần của chương trình

V dụ: định luật thứ hai của Niutơn có dạng F m a nhưng qua bài tập, học sinh sẽ thấy được rằng định luật này có thể áp dụng để ác định chuyển động của tất cả các vật ta gặp hằng ngày từ các vật cực nhỏ như hạt bụi đến các vật cực lớn như các hành tinh, những vật chịu tác dụng của một lực hay đồng

thời của nhiều lực

1.1.1.2 ài tập có th là đi m kh i đầu đ dẫn dắt đến kiến thức mới

Ở những lớp trên của bậc THPT, với trình độ toán học đã khá phát triển, nhiều khi các bài tập được s dụng kh o l o có thể d n học sinh đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới hoặc ây dựng một khái niệm mới để

giải th ch hiện tượng mới do bài tập phát hiện ra

V dụ: vận dụng định luật thứ hai của Niutơn để giải bài toán hai vật tương tác, có thể thấy một đại lượng luôn không đổi là t ch m v

của hai vật tương tác:

1 1 2 2 1 1 2 2

m v m v m vm v

Kết quả của việc giải bài tập đó d n đến việc cần thiết phải ây dựng khái

niệm động lượng và định luật bảo toàn động lượng

1.1.1.3 Giải TV r n luyện k năng, k xảo vận d ng lý thuyết vào th c

ti n, r n luyện thói quen vận d ng kiến thức khái quát

Bài tập vật l là một trong những phương tiện rèn luyện kỹ năng, kỹ ảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát đã thu nhận được để giải quyết các vấn đề của thực tiễn Có thể ây dựng được rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu học sinh phải vận

dụng kiến thức lý thuyết để giải th ch các hiện tượng thực tiễn hoặc dự đoán các hiện tượng có thể ảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước

1.1.1.4 Giải bài tập là một trong những hình hình thức làm việc t l c

cao của học sinh

Trong quá trình làm bài tập, do phải tự mình phân t ch các điều kiện của đầu bài, tự ây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận mà học sinh rút ra được nên tư duy học sinh được phát triển, năng lực làm việc tự

lực của các em được nâng cao, t nh kiên trì được phát triển

Cần chú ý rằng việc rèn luyện cho học sinh giải các BTVL không phải là mục đ ch của dạy học Mục đ ch cơ bản đặt ra khi giải BTVL là làm sao cho học sinh hiểu sâu sắc hơn những quy luật vật l , biết phân t ch và ứng dụng chúng vào những vấn đề thực tiễn, vào t nh toán kỹ thuật và cuối cùng phát triển được

năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề

1.1.1.5 Giải TV góp phần làm phát tri n tư duy sáng tạo của học sinh

Có nhiều BTVL không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những kiến thức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho học tư duy sáng tạo Đặc biệt là những bài tập giải th ch hiện tượng, bài tập th nghiệm, bài tập thiết kế dụng cụ góp

phần làm phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh

1.1.1.6 Giải TV đ ki m tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh

Bài tập vật l cũng là một phương tiện có hiệu quả để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh Tùy theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta có thể phân loại được các mức độ nắm vững kiến thức của học sinh, khiến cho việc

đánh giá chất lượng kiến thức của học sinh được ch nh ác

V dụ: các đề thi kiểm tra thì công cụ, phương tiện để đo lường đánh giá kiến thức kỹ năng đạt được của học sinh đều là các BTVL thuộc các dạng khác

nhau: Trắc nghiệm khách quan, trắc nghiệm tự luận đều là BTVL

Như vậy, BTVL đã phát huy được các chức năng lý luận dạy học sau:

- Chức năng giáo dưỡng

- Chức năng giáo dục

- Chức năng phát triển tư duy

- Chức năng giáo dục kỹ thuật tổng hợp

- Chức năng kiểm tra đánh giá

Vậy BTVL được s dụng trong tất cả các giai đoạn của quá trình dạy học:

- BTVL là phương tiện nghiên cứu tài liệu mới

- BTVL là phương tiện rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức, liên hệ lý thuyết với thực tế, học tập với đời sống

- BTVL là phương tiện rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên

cứu khoa học cho học sinh

- BTVL là phương tiện ôn tập, củng cố kiến thức đã học một cách sinh

học Sự phân chia này chỉ có t nh chất tương đối [28]

1.1.2.1 Phân loại bài tập vật lí theo nội dung

Nếu dựa vào nội dung, có thể chia BTVL thành các bài tập có các nội

dung sau:

a Bài tập theo các đề tài của tài liệu vật l

V dụ: bài tập cơ học, bài tập nhiệt học, bài tập điện học, bài tập quang

học vv…

b Bài tập có nội dung trừu tượng và nội dung cụ thể

N t đặc trưng của những bài tập trừu tượng là trong điều kiện của bài tập, bản chất vật l được nêu bật lên, những chi tiết không bản chất đã được bỏ bớt

c Bài tập có nội dung kỹ thuật tổng hợp Các bài tập mà nội dung chứa đựng những tài liệu về kỹ thuật tổng hợp,

về sản uất công nông nghiệp, về giao thông liên lạc vv

d Bài tập có nội dung lịch s

Đó là những bài tập chứa đựng những kiến thức có đặc điểm lịch s , những dữ liệu về các th nghiệm vật l cổ điển, về những phát minh, sáng

chế hoặc về những câu chuyện có t nh chất lịch s

e Bài tập có nội dung là bài tập vui

Là những bài tập s dụng các sự kiện hiện tượng kỳ lạ hoặc vui Việc giải các bài tập này sẽ làm cho tiết học sinh động, nâng cao được hứng thú của học sinh

1.1.2.2 Phân loại bài tập vật lí theo phương tiện giải

Có các dạng bài tập [21]

a Bài tập định t nh Bài tập định t nh là những bài tập với những ph p t nh đơn giản, học sinh

có thể t nh nhẩm được Để giải được những bài tập định t nh, học sinh phải thực hiện những ph p suy luận logic, do đó phải hiểu rõ bản chất (nội hàm) của các khái niệm, định luật vật l và nhận biết về những biểu hiện của chúng trong các trường hợp cụ thể Đa số các bài tập định t nh yêu cầu học sinh giải th ch hoặc

dự đoán một hiện tượng ảy ra trong những điều kiện ác định

Bài tập định t nh có rất nhiều ưu điểm về phương pháp học, làm tăng thêm ở học sinh hứng thú với môn học, tạo điều kiện phát triển óc quan sát của học sinh

Giải các bài tập định t nh để rèn luyện cho học sinh hiểu rõ được bản chất của các hiện tượng vật l và những quy luật của chúng, dạy cho học sinh biết áp dụng kiến thức vào thực tiễn; rèn luyện cho học sinh chú ý đến việc phân t ch

nội dung vật l của các bài tập t nh toán

Do tác dụng về nhiều mặt như trên nên bài tập định t nh được ưu tiên hàng đầu sau khi học ong lý thuyết và trong khi luyện tập, ôn tập về vật l Bài tập định t nh có thể là bài tập đơn giản, trong đó chỉ áp dụng một định

luật, một quy tắc, một ph p suy luận logic

b Bài tập t nh toán Bài tập t nh toán là những bài tập mà khi giải chúng, ta phải thực hiện một loạt ph p t nh và kết quả là thu được một đáp số định lượng, tìm giá trị một số

đại lượng vật l Bài tập t nh toán được chia ra làm hai loại: bài tập tập dượt và bài tập tổng hợp

- ài tập tính toán tập dượt

Bài tập t nh toán tập dượt là những bài tập cơ bản, đơn giản, trong đó chỉ đề cập đến một hiện tượng, một định luật vật l và s dụng một vài ph p t nh đơn giản Những bài tập này có tác dụng củng cố kiến thức cơ bản vừa học, giúp cho học sinh hiểu rõ ý nghĩa định luật và các công thức biểu diễn chúng, s dụng các đơn vị vật l và rèn luyện kỹ năng cần thiết để giải những bài tập khó hơn

- ài tập tính toán tổng hợp

Bài tập t nh toán tổng hợp là bài tập mà khi giải thì phải vận dụng nhiều khái niệm, định luật, dùng nhiều công thức, có thể là những kiến thức đã học trong nhiều bài trước Loại bài tập này giúp học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy rõ những mối liên hệ khác nhau giữa các phần của chương trình vật l , tập cho học sinh biết phân t ch, so sánh, tổng hợp những hiện tượng thực tế phức

tạp ra thành những phần đơn giản tuân theo một định luật ác định

c Bài tập th nghiệm Bài tập th nghiệm là bài tập cần phải làm th nghiệm để kiểm chứng lời giải lý thuyết, hoặc tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập Các th nghiệm thường là th nghiệm đơn giản, có thể làm ở nhà, với những dụng cụ đơn giản dễ tìm hoặc tự làm được Để giải các bài tập th nghiệm, nhiều lúc cũng cần đến những th nghiệm khá phức tạp Bài tập th nghiệm có thể là định t nh hoặc

ch nh của bài tập th nghiệm

d Bài tập đồ thị Bài tập đồ thị là bài tập dựa vào các số liệu được ghi trên độ thị, thông qua đó dùng làm dữ kiện để giải, học sinh phải mô tả được quá trình

diễn biến của hiện tượng nêu trong bài tập bằng đồ thị

Đồ thị là một hình thức để biểu đạt mối quan hệ giữa hai đại lượng vật l , tương đương với cách biểu đạt bằng lời hay công thức Nhiều khi nhờ vẽ được

ch nh ác đồ thị biểu diễn các số liệu thực nghiệm mà ta có thể tìm được định luật vật l mới Bởi vậy, các bài tập luyện tập s dụng đồ thị có vị tr ngày càng quan

trọng trong dạy học vật l Bài tập vật l rất đa dạng, m i loại đều có những ưu thế riêng trong việc bồi dưỡng tư duy học sinh Việc s dụng lý thuyết phát triển BTVL để biến đổi bài tập từ loại này sang loại khác là điều kiện tốt để khai thác ưu thế của các loại

bài tập trong bồi dưỡng tư duy học sinh

1.1.2.3 Phân loại theo yêu cầu luyện tập k năng, phát tri n tư duy học

sinh trong quá trình dạy học

Phân loại bài tập sáng tạo Trong dạy học môn vật l , bài tập là phương tiện giáo dưỡng có hiệu quả đặc biệt Bài tập được s dụng trong tất cả các giai đoạn của quá trình dạy học nhất là giai đoạn cũng cố, vận dụng, khắc sâu mở rộng kiến thức Chỉ có thông qua hoạt động tự lực giải các bài tập vật l thì kiến thức mới trở nên sâu sắc hoàn thiện và biến thành vốn liếng của người học; thông qua giải bài tập việc nắm vững kiến thức mới đạt đến mức độ phân t ch, tổng hợp, đánh giá (theo thang 6 bậc nhận thức của Bloom) Bài tập vật l rất đa dạng và phong phú có nhiều cách gọi tên, phân loại khác nhau dựa theo việc chọn tiêu ch khác nhau Nếu căn cứ

t nh chất của quá trình tư duy khi giải bài tập là t nh chất tái hiện (tái hiện cách thức thực hiện) hay t nh chất sáng tạo có thể chia thành hai loại: bài tập luyện

tập và bài tập sáng tạo[26]

a Bài tập luyện tập: Dùng để rèn luyện kỹ năng áp dụng những kiến thức

ác định giải các bài tập theo một khuôn m u đã có T nh chất tái hiện của tư duy thể hiện ở ch học sinh so sánh bài tập cần giải với các dạng bài tập đã biết

và huy động cách thức giải đã biết trong đề bài đã hàm chứa angôrit giải

b Bài tập sáng tạo: Khái niệm bài tập sáng tạo về vật l được V.G.Razumôp ki (Nga) nêu ra từ những năm 60 của thế kỷ Đó là bài tập

mà giả thiết không có thông tin đầy đủ liên quan đến hiện tượng quá trình vật l ,

có những đại lượng vật l được ẩn dấu; điều kiện bài toán không chứa đựng chỉ

d n trực tiếp về angôrit giải hay kiến thức vật l cần s dụng Loại bài tập này dùng cho việc bồi dưỡng các phẩm chất của tư duy sáng tạo: t nh linh hoạt, mềm dẻo, độc đáo, nhạy cảm T nh chất sáng tạo thể hiện ở ch không có angôrit cho việc giải bài tập, đề bài che dấu dữ kiện khiến người giải liên hệ tới một angôrit

đã có Với bài tập sáng tạo người giải phải vận dụng kiến thức linh hoạt trong

những tình huống mới (chƣa biết), phát hiện điều mới (về kiến thức, kỹ năng

hoạt động hoặc thái độ ứng mới)

1.1.2.4 Phân loại theo mức độ phức tạp (hay theo số lượng kiến thức cơ

cơ bản trong BTTH hay nhận ra nhiều BTCB phối hợp với nhau trong BTTH, loại

bài tập này phù hợp với học sinh có học lực trung bình trở lên

Trong luận văn này, chúng tôi chọn bài tập tổng hợp và phát triển bài toán

theo lý thuyết phát triển bài tập vật l

1.2 Lý thuyết phát triển bài tập vật lí

1.2.1 Các khái niệm cơ ản của lý thuyết phát triển ài tập vật l

Phát triển bài tập là biến đổi một BTCB thành các BTTH theo các phương

án khác nhau

1.2.2 Các phương án phát triển ài tập vật l

Việc phát triển BTVL cần phải thực hiện theo trình tự các hoạt động: chọn BTCB, phân t ch cấu trúc của BTCB, mô hình hoá BTCB, phát triển

BTCB theo các phương án khác nhau

Việc chọn BTCB là hành động có t nh quyết định cho việc củng cố kiến

thức, kỹ năng nào

Hoạt động này bao gồm:

- ác định mục tiêu cần củng cố kiến thức cơ bản nào, nội dung của kiến thức đó, phương trình liên hệ các đại lượng, công thức biểu diễn,

- Chọn hoặc đặt đề bài tập

- ác định dữ kiện, ẩn số

- Mô hình hoá đề bài và hướng giải

Từ BTCB, có thể phát triển thành những BTTH muôn hình, muôn vẻ Về mặt lý luận, có thể khái quát thành 5 hướng phát triển bài tập như sau:

1.2.1.1 Phương án 1: Hoán vị giả thiết và kết luận của BTCB để được

1.2.1.2 Phương án 2: Phát tri n giả thiết TC

- Dữ kiện bài toán không liên hệ trực tiếp với ẩn số bằng phương trình biểu diễn kiến thức cơ bản mà liên hệ gián tiếp thông qua cái chưa biết trung gian a, b, nhờ phương trình biểu diễn kiến thức cơ bản khác Phát triển giả thiết BTCB là thay giả thiết của bài tập đó bằng một số BTCB khác buộc tìm các đại lượng trung gian là cái chưa biết liên hệ dữ kiện với ẩn số

- Mức độ phức tạp phụ thuộc vào số bài toán trung gian (số cái chưa biết)

Tùy thuộc vào đối tượng học sinh mà tăng hoặc giảm số bài toán trung gian

1.2.1.3 Phương án 3: Phát tri n kết luận TC

- Cái cần tìm (ẩn số) không liên hệ trực tiếp với dữ kiện bằng một kiến thức cơ bản mà thông qua các ẩn số trung gian Phát triển kết luận là thay kết

luận của BTCB bằng một số BTCB trung gian để tìm ẩn số trung gian X, Y,

- Mức độ phức tạp phụ thuộc số bài toán trung gian (số ẩn số trong bài toán

1.2.1.5 Phương án: Đồng thời phát triển giả thiết, kết luận và hoán vị giả

thiết kết luận (kết hợp cả 4 hướng trên)

1.2.3 Sự cần thiết vận dụng lý thuyết phát triển trong dạy học ài tập

vật l

Để nâng cao hiệu quả của việc giải BTVL, đặc biệt là nâng cao chất lượng dạy học nói chung và dạy học môn vật l nói riêng Qua nhiều năm giảng dạy tôi thấy nếu giải BTVL theo phương pháp dạy học truyền thống có một số hạn chế

như sau:

Về tài liệu: Tài liệu trên thị trường rất đa dạng và phong phú, các đầu sách

đều viết giống nhau, chỉ khác nhau về các bài tập đặc trưng (bài tập mới có

phương pháp hay hơn) để lôi k o bạn đọc

b1, b2

Chưa biết b

bx1,

bx2

Chưa biết b

cx1,

cx2

Hình 1.6 Sơ đồ cấu trúc phương án 5

Về nhận thức của học sinh: Bài tập sách giáo khoa, sách BTVL và các tài

liệu tham khảo khác hầu như viết theo chủ đề, dạng bài tập, chỉ khác nhau về ngôn ngữ, số liệu và cách trình bày Điều đó làm cho học sinh giải bài tập này đến bài tập khác, từ dạng này đến dạng khác theo một quy trình, một m u thức nhất định, làm cho học sinh mất nhiều thời gian, không phát huy được năng lực

tư duy sáng tạo trong quá trình học tập, học sinh chỉ nhớ các dạng, các m u bài

tập và thay số vào t nh toán, đối phó với thi c Việc lý thuyết phát triển bài tập ra đời, nhằm giúp cho học sinh có khả năng tự điều chỉnh nhận thức, góp phần tăng cường t nh mềm dẻo trong tư duy

và năng lực tự học, d n dắt được các em tham gia vào việc tự ra bài tập và tự giải quyết vấn đề Đó ch nh là nhân tố quyết định sự phát triển bản thân người

học

1.2.4 Quy trình dạy học ài tập theo lý thuyết phát triển ài tập vật l

Bước 1 Giáo viên ác định hệ thống BTCB của chương [4]

- ác định nội dung kiến thức cơ bản của chương

- Các phương trình biểu diễn

- Lựa chọn số BTCB có thể có trong chương

- Mô hình hoá bài tập để phát triển bài tập theo các phương án khác nhau Bước 2 Học sinh giải BTCB (tập dượt để hiểu rõ và ghi nhớ kiến thức cơ bản) Bước 3 Giáo viên khái quát hoá phương pháp giải BTCB và phân t ch bài tập Các dữ kiện a,b,c liên hệ với bằng những phương trình, kiến thức cơ bản là f(a,b,c) = f Nắm được phương trình này sẽ giải quyết được hàng loạt bài

vững kiến thức cơ bản và bồi dưỡng năng lực diễn đạt bằng ngôn ngữ nói cho

học sinh

Bước 6 Giáo viên phát triển BTCB theo hướng phát triển giả thiết hoặc phát triển kết luận, giáo viên có thể phân t ch: nếu trong BTCB không cho a mà

cho a1 , a 2 , a 3 (a liên hệ với a1 , a 2 , a 3 bằng kiến thức cơ bản mà học sinh đã học)

thì các em có giải được không Từ đó em hãy đặt lại vấn đề bài tập đã cho, các

em học sinh khá có thể tham gia ây dựng bài mới

Bước 7 Giáo viên hướng d n phát triển bài tập theo cách phát triển đồng thời giả thiết, kết luận hoặc phát triển kết luận và hoán vị chúng Ở giai đoạn này

t nh tự lực của học sinh đã được nâng lên về chất: học sinh vừa là người đặt vấn

đề, vừa là người giải quyết vấn đề

1.2.5 Phát triển ài tập vật l trong dạy học ài tập vật l

Việc phát triển BTVL từ BTCB thành hệ thống BTTH bao quát toàn bộ nội dung học chương, phần có mức độ phức tạp, số lượng bài tập t hay nhiều

phải căn cứ vào các yếu tố sau:

- Đối tượng học sinh, trình độ, năng lực tư duy

- Nội dung kiến thức chương, phần

- Mục tiêu dạy học BTVL

- Thời gian dạy học (tiết học bài tập ch nh khóa, buổi học bồi dưỡng, ) Thực chất dạy học BTVL là hướng d n học sinh giải BTVL chứ không

phải là “chữa bài tập” như quan niệm

1.3 Các cách hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí

1.3.1 Hướng dẫn giải theo mẫu

Các hướng d n [28]

Hướng dẫn Algôrit

Sự hướng d n hành động theo m u thường được gọi là hướng d n Algôrit Ở đây hướng d n Algôrit được dùng với ý nghĩa là một quy tắc hành động hay một

chương trình hành động được ác định một cách rõ ràng, ch nh ác và chặt chẽ, chỉ cần thực hiện theo trình tự mà quy tắc đã chỉ ra thì chắc chắn sẽ đến kết quả Hướng d n Algôrit là hướng d n chỉ rõ cho học sinh hành động cụ thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt kết quả mong muốn Những hành động này được coi là hành động sơ cấp phải được học sinh hiểu

một cách đơn giản và học sinh đã nắm vững

Kiểu hướng d n Algôrit không đòi hỏi học sinh tự mình tìm tòi, ác định các hành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra, mà chỉ đòi hỏi học sinh chấp hành các hành động mà giáo viên chỉ ra, cứ theo đó học sinh sẽ giải được các bài tập đã cho Kiểu hướng d n này đòi hỏi giáo viên phải phân t ch một cách khoa học việc giải bài tập để ác định một trình tự ch nh ác, chặt chẽ của các hành động cần thực hiện để giải các bài tập Cần đảm bảo cho các hành động

đó là hành động sơ cấp đối với học sinh, nghĩa là kiểu hướng d n này đòi hỏi

phải ây dựng được Algôrit giải bài tập

Kiểu hướng d n Algôrit thường được áp dụng khi cần dạy cho học sinh phương pháp giải một bài tập điển hình nào đó, nhằm luyện tập cho học sinh kỹ năng giải một loại bài tập ác định Người ta ây dựng các Algôrit giải cho từng loại bài toán cơ bản, điển hình và luyện tập cho học sinh kỹ năng giải các loại

bài tập đó dựa trên việc làm cho học sinh được các Algôrit giải

Kiểu hướng d n Algôrit có ưu điểm là bảo đảm cho học sinh giải bài tập

đã cho một cách chắc chắn, nó giúp cho việc rèn luyện kỹ năng giải bài tập của học sinh có hiệu quả Tuy nhiên, nếu chỉ hướng d n học sinh luôn luôn áp dụng kiểu Algôrit để giải bài tập thì học sinh chỉ quen chấp hành những hành động đã được chỉ d n theo m u đã có sẵn, do vậy t có tác dụng rèn luyện cho học sinh

khả năng tìm tòi, sáng tạo và sự phát triển tư duy bị hạn chế

1.3.2 Hướng dẫn tìm tòi

Hướng dẫn Ơrixtic

Hướng d n tìm tòi là kiểu hướng d n mang t nh chất gợi ý cho học sinh suy nghĩ, tìm tòi, phát hiện cách giải quyết vấn đề Ở đây không phải là giáo viên chỉ

d n cho học sinh chấp hành các hành động theo hướng đã có để đi đến kết quả,

mà giáo viên gợi mở để học sinh tự tìm cách giải quyết, tự ác định các hành

động cần thực hiện để đạt kết quả

Kiểu hướng d n tìm tòi được áp dụng khi cần giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn để giải quyết được bài tập, đồng thời v n đảm bảo được yêu cầu phát triển tư duy cho học sinh, tạo điều kiện để học sinh tự lực tìm tòi cách giải

quyết

Ưu điểm của kiểu hướng d n này là tránh được t nh trạng giáo viên làm thay cho học sinh trong việc giải bài tập Nhưng vì kiểu hướng d n này đòi hỏi học sinh phải tự lực tìm cách giải quyết chứ không chỉ chấp hành theo m u nhất định đã được chỉ ra, nên không phải bao giờ cũng bảo đảm cho học sinh giải được bài tập một cách chắc chắn Khó khăn của kiểu hướng d n này ch nh là ở

ch hướng d n của giáo viên phải làm sao không đưa học sinh đến ch thừa Sự hướng d n như vậy nhằm giúp học sinh trong việc định hướng suy nghĩ vào

phạm vi cần tìm tòi, chứ không thể ghi nhận tái tạo cái có sẵn

1.3.3 Định hướng khái quát chương trình hóa

Định hướng khái quát chương trình hoá cũng là sự hướng d n cho học sinh tự tìm tòi cách giải quyết vấn đề N t đặc trưng của kiểu hướng d n này là giáo viên hướng d n hoạt động tư duy của học sinh theo đường lối khái quát của việc giải quyết vấn đề Sự định hướng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết vấn đề của học sinh Nếu học sinh không đáp ứng được thì giúp đỡ tiếp theo của giáo viên là sự định hướng khái quát ban đầu, cụ thể hoá thêm một bước bằng cách gợi ý thêm cho học sinh để thu hẹp phạm vi tìm tòi, giải quyết

cho vừa sức với học sinh Nếu học sinh v n không đủ khả năng tự lực tìm tòi giải quyết thì sự hướng d n của giáo viên trở thành hướng d n theo m u để đảm bảo cho học sinh hoàn thành được yêu cầu một bước, sau đó yêu cầu học sinh tự lực tìm tòi giải quyết bước tiếp theo Nếu cần giáo viên giúp đỡ thêm cho đến

khi giải quyết ong vấn đề đặt ra

Kiểu hướng d n này được áp dụng khi có điều kiện hướng d n tiến trình hoạt động giải bài tập của học sinh, nhằm giúp học sinh tự giải được bài tập đã cho, đồng thời dạy cho học sinh cách suy nghĩ trong quá trình giải bài tập Kiểu hướng d n này có ưu điểm kết hợp được việc thực hiện các yêu cầu:

- Rèn luyện tư duy của học sinh trong quá trình giải tập

- Đảm bảo để học sinh giải được bài tập đã cho

Để làm tốt thì yêu cầu giáo viên phải theo sát tiến trình hoạt động giải tập

và có sự điều chỉnh th ch hợp với từng đối tượng học sinh

1.4 dụng bài tập trong dạy học vật lí theo lý thuyết phát triển bài tập

1.4.1 X y dựng ài tập mới t ài tập cơ ản theo mục tiêu dạy học

Như vậy, từ một BTCB ban đầu, tùy theo cách phát triển theo phương án nào mà có được bài tập mới (BTTH) có độ khó, độ phức tạp khác nhau Căn cứ mục tiêu dạy học của bài tập để ây dựng bài tập mới theo cấu trúc quy trình sau:

- ác định mục tiêu dạy học của bài tập

- ác định độ khó của bài tập

- Lựa chọn phương án phát triển BTCB

- ây dựng bài tập mới:

Nội dung bài tập mới cần hướng đến các chức năng lý luận dạy học của

bài tập:

+ Chức năng giáo dưỡng: các bài tập mới từ đơn giản đến phức tạp phải dần từng bước phủ hết nội dung kiến thức cơ theo mục tiêu kiến thức của

chương/phần đã ác định

+ Chức năng phát triển: các bài tập mới phải tăng dần độ khó từ bài tập luyện tập đến bài tập sáng tạo Trong bài tập sáng tạo mức độ sáng tạo cũng tăng dần, t nh không tường minh của kiến thức trong đề bài phải càng tăng theo thứ

tự bài tập

+ Chức năng giáo dục: bài tập mới phải hướng đến t nh thực tiễn, t nh ứng dụng của kiến thức, t nh lịch s của kiến thức để qua đó bồi dưỡng óc quan sát, thói quen liên hệ kiến thức với thực tiễn, với lịch s , giáo dục học sinh niềm

đam mê môn học và giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho học sinh

- S dụng bài tập mới theo mục tiêu đã định:

Tiêu ch /dấu hiệu của hệ thống bài tập được ây dựng theo lý thuyết phát triển BTVL hướng đến các chức năng lý luận dạy học của BTVL

Độ khó của bài tập tăng dần theo số thứ tự của bài tập

Độ khó của bài tập đánh giá qua mức độ không tường minh kiến thức cơ bản của dữ kiện, kiến thức cơ bản càng bị che dấu (bởi ngôn ngữ đời thường) bài

tập càng khó

Dấu hiệu 4:

Nội dung bài tập phải hướng từ bài tập thuần túy giáo khoa (bài tập lý thuyết đến bài tập có nội dung thực tế, nội dung kỹ thuật, nội dung lịch s )

1.4.2 Hướng dẫn học sinh tự lực y dựng ài tập mới

Căn cứ vào quy trình xây d ng TV theo lý thuyết phát tri n TV Trong quá trình giải bài tập, giáo viên hướng dẫn học sinh t l c xây d ng bài

tập mới theo yêu cầu sau:

- ác định nội dung KTCB của bài tập

- ác định các kiến thức cần biết để giải bài tập

- Khái quát hoá phương pháp giải bài tập và phân t ch bài tập Các dữ kiện

a,b,c liên hệ với bằng những phương trình KTCB là f(a,b,c,x) = f Mô hình

hóa các mối liên hệ giữa cái đã cho, cái phải tìm và cái chưa biết

- Lựa chọn phương án phát triển BTCB

- ây dựng bài tập mới theo phương án phát triển BTCB đã lựa chọn như sau: + Hoán vị giả thiết, kết luận để bài tập có độ khó tương đương

+ Phát triển giả thiết hoặc phát triển kết luận

+ Phát triển đồng thời giả thiết, kết luận

+ Đồng thời phát triển giả thiết, kết luận và hoán vị chúng

1.4.3 ài học ài tập theo lý thuyết phát triển ài tập vật l

1.4.3.1 c tiêu

a Kiến thức:

- Học sinh nắm vững kiến thức cơ bản sách giáo khoa

- Làm quen với lý thuyết phát triển bài tập vật l

b K năng:

- Rèn luyện kỹ năng giải bài tập theo lý thuyết phát triển bài tập vật l

- Rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh

- Rèn luyện cho học sinh về tinh thần tự lập, t nh cẩn thận, t nh kiên trì và

tinh thần vƣợt khó

1.4.3.2 Cấu trúc bài học bài tập theo lý thuyết phát tri n TV

- Giáo viên yêu cầu học sinh giải BTCB, phân t ch và mô hình hóa BTCB

- Theo tác giả Phạm Thị Phú

B 1 GV phát triển BTCB theo PA 1 HS giải bài tập mới

B 2 HS tự lực ây dựng bài tập mới theo PA 1 và giải

B 3 GV phát triển BTCB theo PA 2 HS giải bài tập mới

B 4 HS tự lực ây dựng bài tập mới theo PA 2 và giải

B 5 GV nêu bài tập đã đƣợc phát triển theo PA 3, yêu cầu HS phân t ch bài tập và nêu mô hình hóa bài tập, nhận ra các BTCB và giải bài tập

B 6 GV yêu cầu HS về nhà tự phát triển bài tập theo PA 4

B 7 GV yêu cầu HS giải bài tập đã đƣợc phát triển theo PA 5

B 8 GV yêu cầu HS tự lực ây dựng bài tập mới theo PA 5 và giải

B 1 đến B 5 áp dụng cho HS đại trà trong tiết học luyện tập giải bài tập

(tiết học ch nh khóa)

B 3 đến B7 áp dụng trong tiết học tự chọn nâng cao (ban cơ bản) và tự

chọn bám sát (ban khoa học tự nhiên)

B 3 đến B 8 áp dụng cho bồi dƣỡng học sinh giỏi vật l

Kết luận chương I

Bài tập là một phương tiện dạy học truyền thống phát huy có hiệu quả chức năng giáo dưỡng, giáo dục, phát triển tư duy và giáo dục kỹ thuật tổng hợp, dạy học BTVL giữ vị tr đặc biệt quan trọng Trong chương này chúng tôi hệ thống hóa những cơ sở lý luận về BTVL và giới thiệu lý thuyết phát triển bài tập được dùng trong dạy học BTVL đang được nghiên cứu, triển khai gần đây nhằm khai thác hiệu quả hơn các chức năng lý luận dạy học của BTVL, đặc biệt là nâng cao t nh chủ động học tập của học sinh trong hoạt động giải BTVL, biến

học thành tự học

Bài tập trong dạy học vật l rất đa dạng, phong phú, phát huy chức năng ở tất cả các nhiệm vụ của dạy học vật l và được s dụng trong tất cả các yếu tố của quá trình dạy học Vì vậy, trong thực tiễn dạy học đôi khi dạy học bài tập bị

tuyệt đối hóa đến cực đoan

Tài liệu tham khảo BTVL rất nhiều trên thị trường, học sinh rất khó lựa chọn trước một số lượng lớn sách bài tập, làm thế nào giải được tất cả các dạng bài tập để đạt kết quả tốt trong quá trình học tập và thi c Giải BTVL trở thành

gánh nặng đối với học sinh

Đối với giáo viên dạy BTVL đảm bảo phát huy chức năng lý luận dạy học của bài tập là rất khó, giáo viên phải tự ác định mục tiêu, lựa chọn bài tập, phương pháp dạy học bài tập Lý thuyết phát triển BTVL ra đời nhằm giải quyết

những khó khăn nêu trên

Phát triển BTVL vừa thực hiện tốt chức năng giáo dưỡng (ôn tập, củng

cố, hệ thống hoá kiến thức) vừa góp phần tăng cường hoạt động tự chủ chiếm lĩnh kiến thức kỹ năng của học sinh, vừa phát triển năng lực diễn đạt ngôn ngữ của học sinh Ở đây mọi học sinh đều tham gia giải bài tập để chiếm lĩnh kiến thức, kỹ năng, không còn thụ động tìm các bài tập để giải mà tự ra các bài tập và

hướng giải quyết bài toán

Vậy thông qua việc phát triển BTVL không những kiến thức của học sinh được rèn luyện và nâng cao mà t nh t ch cực chủ động đề uất các vấn đề giải quyết cũng được nâng lên biến quá trình học thành quá trình tự học, hạn chế việc học sinh đến các lớp học thêm, lò luyện thi, góp phần hạn chế tiêu cực trong giáo dục Trong chương 2 của luận văn, chúng tôi sẽ vận dụng lý thuyết phát triển bài tập để ây dựng và s dụng hệ thống bài tập khi dạy học chương “Động lực

học vật rắn” vật lí lớp 12 nâng cao

một trục cố định vv

Ở chương trình vật l lớp 10, học sinh được học về động học chất điểm, động lực học chất điểm, bỏ qua khối lượng của vật Ở phần tĩnh học chỉ t vật rắn đứng yên Trong chương “Động lực học vật rắn” học sinh được biết chuyển động quay của vật rắn tạo ra momen quán t nh và ứng dụng vào thực tiễn Chương “Động lực học vật rắn” là trang bị các khái niệm nền tảng làm cơ sở nghiên cứu cơ học Sự sắp ếp này có t nh kế thừa, phù hợp với logic nội dung của chương trình vật l phổ thông Do đó, chương “Động lực học vật rắn” có vị tr quan trọng trong chương trình vật l lớp 12 nói riêng và phần cơ học nói chung Phân bố thời lượng dạy học chương này có 9 tiết, trong đó có 6 tiết ây dựng kiến thức mới, 2 tiết bài tập và 1 bài kiểm tra một tiết

2.2 Mục tiêu dạy học chương “Động lực học vật rắn”

Học sinh hiểu các khái niệm vật rắn và chuyển động tịnh tiến của một vật rắn Các khái niệm: toạ độ góc , tốc độ góc , gia tốc góc  , momen quán

t nh I, momen lực M , momen động lượng L

ây dựng được các phương trình của chuyển động quay biến đổi đều của vật rắn; phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định

Nắm vững các công thức: công thức liên hệ giữa tốc độ góc và tốc độ dài, gia tốc góc và gia tốc, momen quán t nh, động năng vật rắn quay quanh một

trục cố định

Vận dụng kiến thức để giải th ch một số hiện tượng trong thực tế, biết các

ứng dụng trong đời sống và kỹ thuật

Vận dụng được các công thức để giải bài tập về chuyển động quay của vật rắn quanh trục cố định, về bài tập t nh đến khối lượng ròng rọc, ma sát ròng rọc (bài toán thực tiễn) mà trong vật l 10 học sinh còn chưa thể giải quyết được Bồi dưỡng lòng yêu khoa học kỹ thuật, yêu lao động, học sinh có hứng thú học tập vật l , th ch tìm tòi khoa học, có thái độ khách quan trung thực Bồi dưỡng tư duy linh hoạt sáng tạo thông qua giải bài tập bằng một số phương pháp khác nhau, giải được bài tập có nội dung thực tế (dưới dạng bài tập

có vấn đề)

Giáo dục tinh thần đoàn kết, thái độ hợp tác trong hoạt động nhóm

2.3 Nội dung kiến thức cơ bản trong chương “Động lực học vật rắn”

2.3.1 Grap hóa nội dung chương “Động lực học vật rắn” theo sách vật

Động lực học vật rắn

Định luật bảo toàn momen động lượng

Momen lực M

Momen quán t nh I

Momen động lượng L Động năng

quay WdChuyển

động quay biến đổi đều

Phương trình động lực học

Ứng dụng nội dung kiến thức vào thực tiễn

2.3.2 Tóm tắt kiến thức lý thuyết cơ ản chương “Động lực học vật

rắn” theo sách vật l lớp 12 n ng cao

I Chuyển động của vật rắn quay quanh một trục cố định

1 Đặc điểm của vật rắn quay quanh một trục cố định

t một vật rắn bất kỳ quay quanh một trục cố định, chuyển động này có

hai đặc điểm sau đây:

- ỗi đi m trên vật vạch một đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với tr c quay, có bán kính bằng khoảng cách từ đi m đó đến tr c quay

- ọi đi m của vật đều quay được cùng một góc trong cùng một khoảng

thời gian

2 Tọa độ góc

- Vị tr của một vật rắn quay quanh một trục cố định được ác định bằng

tọa độ góc  của vật rắn

- Vị tr này được ác định giữa mặt phẳng động gắn với vật và mặt phẳng

cố định chọn làm mốc (hai mặt phẳng này đều chứa trục quay)

- Tọa độ góc k hiệu là , đơn vị là  rad

- Lưu ý: Để đơn giản, ta chỉ xét vật quay theo một chiều và chọn chiều

dương là chiều quay của vật, khi đó   0

3 Tốc độ góc

Tốc độ góc tức thời (gọi tắt là tốc độ góc) là đại lượng đặc trưng cho mức

độ nhanh, chậm của chuy n động quay của vật rắn quanh một tr c thời đi m t

và được xác định bằng đạo hàm của tọa độ góc theo thời gian

- Tốc độ góc góc là giá trị đại số:  0 khi vật quay theo chiều dương;

rồi mới áp dụng được các công thức trên

5 Các phương trình động học của chuyển động quay của vật rắn quanh

một trục cố định

t hai dạng chuyển động quay: chuyển động quay đều và chuyển động

a Vật rắn quay biến đổi đều

- Gia tốc góc của vật rắn không đổi theo thời gian

2  



5 Vận tốc và gia tốc của các điểm trên vật quay

- Mối liên hệ giữa tốc độ góc  và tốc độ dài v của một điểm chuyển

động trên quỹ đạo tròn có bán k nh r, có hệ thức:

r

- Nếu vật rắn quay đều thì m i điểm của vật chuyển động tròn đều Khi

đó v c tơ vận tốc v

của m i điểm chỉ thay đổi về hướng mà không thay đổi về

độ lớn, do đó m i điểm của vật có gia tốc hướng tâm với độ lớn được ác định

có độ lớn:

2 2

- Nếu vật rắn quay không đều thì m i điểm của vật cũng chuyển động

tròn không đều Khi đó v c tơ vận tốc v

của m i điểm thay đổi cả về hướng l n

độ lớn Trong trường hợp này, v c tơ gia tốc a

của m i điểm có hai thành phần:

- Thành phần an v đặc trưng cho sự thay đổi về hướng của v

) (r

v dt

t

n a a

ưu ý: Vật rắn quay đều thì at  0 a an

II Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục

cố định

1 Momen lực

a Momen lực đối với trục quay

- t chất điểm có khối lượng m chịu tác dụng của lựcF

Khi đó lực tác dụng F

gây ra momen lực M làm cho vật rắn quay ung quanh trục cố định