Phân loại và sử dụng bài tập chủ đề “năng lượng, công, công suất” trong dạy học vật lí 10 thpt nhằm phát triển năng lực tính toán

PHÂN LOẠI VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP CHỦ ĐỀ “NĂNG LƯỢNG, CÔNG, CÔNG SUẤT” TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 10 THPT NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍNH TOÁN CỦA HỌC SINH 2.1... Thiết kế một số tiến trình tổ chức d

NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍNH TOÁN

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

Đà Nẵng, tháng 5/2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA VẬT LÝ

TRẦN THỊ MỸ DUYÊN

PHÂN LOẠI VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP CHỦ ĐỀ “NĂNG LƯỢNG, CÔNG, CÔNG SUẤT” TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 10 THPT

NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍNH TOÁN

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Sư phạm Vật lý

Khoá học: 2019 – 2023

Người hướng dẫn: TS Lê Thanh Huy

Đà Nẵng, tháng 5/2023

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Lê Thanh Huy đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo tận tình cho tôi trong suốt quá trình thực hiện khoá luận tốt nghiệp này Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo trong Khoa Vật lí Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện khoá luận

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Thầy Cô giáo và các em học sinh tại trường THPT Hoà Vang đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình thực nghiệm sư phạm

Xin biết ơn ba mẹ, gia đình đã luôn động viên, bên cạnh giúp đỡ tôi

Xin chân thành cảm ơn!

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Cấu trúc của năng lực tính toán trong dạy học vật lý

4

Bảng 1.2

Tiêu chí đánh giá năng lực tính toán trong quá trình

Bảng 1.3 Tình hình sử dụng BTVL trong dạy học 12

Bảng 1.4

Mức độ sử dụng BTVL nhằm phát triển năng lực tính toán cho HS trong chương “Năng lượng, công, công suất”_Vật lí 10

13

Bảng 1.5

Mức độ thể hiện thái độ của HS trong việc sử dụng bài tập vật lí có nội dung phát triển năng lực tính toán

13

Bảng 2.1 Sơ đồ cấu trúc chương “Năng lượng, công, công

Bảng 2.2 Phân phối chương trình chương “Năng lượng, công

, công suất”- vật lí 10 và các nội dung cần dạy 15

Bảng 2.3 Yêu cầu cần đạt chương “Năng lượng, công, công

Bảng 3.2 Điểm đánh giá hành vi năng lực tính toán vào bài

Bảng 3.3 Kết quả khảo sát nội dung thực nghiệm đối với 8

Bảng 3.4 Danh sách HS tiến hành thực nghiệm tại tường

Bảng 3.5

Điểm đánh giá hành vi năng lực tính toán của HS1 qua các bài tập chương “Năng lượng, công, công suất”

78

Bảng 3.6

Điểm đánh giá hành vi năng lực tính toán của HS1 qua các bài tập chương “Năng lượng, công, công suất”

79

Bảng 3.7 Điểm đánh giá NLTT của 6 HS nhóm thực nghiệm

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 1

4 Đối tượng nghiên cứu 2

5 Phương pháp nghiên cứu 2

6 Cấu trúc khoá luận 2

CHƯƠNG 1:

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ PHÂN LOẠI VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP VẬT LÍ CHỦ ĐỀ “NĂNG LƯỢNG, CÔNG, CÔNG SUẤT” TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍNH TOÁN 1.1 Năng lực tính toán trong học sinh 3

1.1.1 Khái niệm năng lực 3

1.1.2 Khái niệm năng lực tính toán 3

1.1.3 Cấu trúc năng lực tính toán trong dạy học vật lý 4

1.1.4 Tiêu chí đánh giá năng lực tính toán trong quá trình gải bài tập vật lý 5

1.2 Bài tập và vai trò của bài tập trong dạy học vật lí 7

1.2.1 Khái niệm bài tập vật lí 7

1.2.2 Vai trò của bài tập vật lí 8

1.3 Quy trình tổ chức dạy học theo hướng sử dụng bài tập vật lí để phát triển năng lực tính toán của học sinh 9

1.4 Thực trạng việc sử dụng bài tập trong dạy và học vật lí 10 ở trường THPT 11

1.4.1 Mục đích điều tra 11

1.4.2 Đối tượng điều tra 11

1.4.3 Nội dung và phương pháp điều tra 12

1.4.4 Kết quả điều tra 12

1.5 Tiểu kết chương 1 14

CHƯƠNG 2:

PHÂN LOẠI VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP CHỦ ĐỀ “NĂNG LƯỢNG, CÔNG, CÔNG SUẤT” TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 10 THPT NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÍNH TOÁN CỦA HỌC SINH 2.1 Phân tích mục tiêu và nội dung của phần “ Năng lượng, công, công suất” vật lí 10 16

2.1.1 Sơ đồ cấu trúc phần “Năng lượng, công, công suất” 16

2.1.2 Chuẩn kiến thức kĩ năng phần “Năng lượng, công, công suất” 17

2.1.3 Nội dung kiến thức cơ bản “Năng lượng, công, công suất” vật lí 10 theo chuẩn kiến thức kĩ năng 18

2.2 Phân loại và phương pháp giải bài tập chủ đề “Năng lượng, công, công suất” vật lí

10 23

2.2.1 Phân loại bài tập vật lí 23

2.2.2 Phương pháp chung giải bài tập vật lí 24

2.2.3 Phân loại và phương pháp giải bài tập phần “Năng lượng, công, công suất” 25

2.3 Thiết kế một số tiến trình tổ chức dạy học sử dụng bài tập vật lí phần “Năng lượng, công, công suất” nhằm phát triển năng lực tính toán của học sinh 41

2.3.1 Soạn thảo kế hoạch bài dạy bài 24 41

2.3.2 Soạn thảo kế hoạch bài dạy bài 25 52

2.3.3 Soạn thảo kế hoạch bài dạy bài 26 61

2.4 Tiểu kết chương 2 73

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 75

3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 75

3.3 Đối tượng và thời gian thực nghiệm sư phạm 75

3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 75

3.5 Nội dung thực nghiệm sư phạm 76

a Xây dựng kế hoạch thực nghiệm 76

b Chuẩn bị cho thực nghiệm 76

c Chọn mẫu thực nghiệm 77

d Tiến hành dạy học và quan sát 77

e Công cụ và cách thức đánh giá 77

3.6 Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 78

3.6.1 Phân tích và đánh giá định tính 78

3.6.2 Phân tích và đánh giá định lượng 79

3.7 Tiểu kết chương 3 82

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

Vật lí là một môn khoa học tự nhiên vì vậy để học tốt môn vật lí không đơn thuần nắm vững lý thuyết mà còn phải biết thực hành vận dụng vào cuộc sống và có thể tính toán, đo đạc các đại lượng phổ biến cũng như giải quyết được các bài toán mà thực tế đặt ra Muốn có được kết quả học tập tốt thì cần rất nhiều phương tiện hỗ trợ Trong đó bài tập vật lí là một trong những phương tiện quan trọng đặc biệt đối với HS THPT, giúp

HS cũng cố, đào sâu, mở rộng kiến thức; là phương tiện có tầm quan trọng trong việc rèn luyện tư duy và bồi dưỡng phương pháp nhận thức khoa học của HS Là phương tiện rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức, liên hệ lý thuyết với thực tế, học tập và đời sống

Là phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng của HS một cách chính xác Ngoài ra bài tập vật lí còn giúp rèn luyện cho HS tinh thần tự lập, tính kiên trì, tinh thần vượt khó, phát triển tư duy sáng tạo của HS Vì vậy khi HS học tốt môn vật lí thì có thể đối chiếu, so sánh những khái niệm, định luật, mô hình vật lí-những sản phẩm sáng tạo của trí tuệ con người với thực tiễn khách quan để nhận biết bản chất của chúng Biết chúng được sử dụng để miêu tả, biểu đạt được tính gì, quan hệ nào của hiện thực khách quan cũng như giới hạn phản ánh đến đâu [4]

Dạy học vật lí là quá trình tổ chức giảng dạy giúp học sinh thực hiên nhận thức vật lí, hình thành kiến thức và sử dụng vào trong thực tiễn đời sống Quá trình dạy học các môn học nói chung và vật lí nói riêng ở các trường học còn mâu thuẫn Trong học sinh, đa số các em còn thiên về học thuộc lòng với mẫu có sẵn do đó khả năng phân tích

và tổng hợp còn yếu Và để giải quyết vấn đề này phải đổi mới phương pháp dạy học

Chính vì vậy tôi đã chọn đề tài “Phân loại và sử dụng bài tập chủ đề Năng

lượng, Công, Công suất trong dạy học Vật lí lớp 10 THPT nhằm phát triển năng lực tính toán” với mong muốn hỗ trợ việc dạy và học vật lí ở trường THPT

2 Mục tiêu nghiên cứu

Phân loại bài tập và đề xuất được quy trình sử dụng bài tập, áp dụng được vào việc dạy sử dụng các bài tập chủ đề “Năng lượng, Công, Công suất” Vật lý 10 THPT để phát triển năng lực tính toán của học sinh

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn về việc phân loại và sử dụng bài tập trong dạy học vật lí ở trường THPT

- Điều tra thực trạng dạy học có sử dụng bài tập tại trường THPT

- Phân tích chương trình và nội dung chủ đề Năng lượng, Công, Công suất vật lí 10

- Phân loại và sử dụng bài tập chủ đề Năng lượng, Công, Công suất vật lí 10 trong dạy học

- Thực nghiệm sư phạm

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu:

- Hoạt động dạy học với bài tập bài tập chủ đề “Năng lượng, Công, Công suất” vật lí

10 nhằm phát triển năng lực tính toán của học sinh

4.2 Phạm vi nghiên cứu:

- Phần bài tập chủ đề “Năng lượng, Công, Công suất” vật lí 10

- Học sinh lớp 10 trường THPT Hoà Vang, Đà Nẵng trong khoảng thời gian 2 tháng (từ tháng 2/2023 đến tháng 4/2023)

5 Phương pháp nghiên cứu

a Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng và Nhà nước, văn bản của Bộ GDĐT về vấn

đề đổi mới phương pháp dạy học

- Nghiên cứu cơ sở lý luận để phân loại bài tập vật lí

b Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:

- Khảo sát, điều tra thực trạng việc tổ chức dạy học bài tập vật lí ở trường THPT, dùng phiếu khảo sát, phỏng vấn trực tiếp đội ngũ giáo viên và học sinh

c Phương pháp thực nghiệm sư phạm:

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm (TNSP) tại trường THPT để đánh giá hiệu quả

và tính khả thi của đề tài

d Phương pháp thống kê toán học

- Xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm bằng công cụ toán học thống kê

6 Cấu trúc của khoá luận

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục, luận văn gồm có 3 chương Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn việc phân loại và sử dụng bài tập trong dạy học vật lí 10 nhằm phát triển năng lực tính toán của học sinh

Chương 2: Phân loại và sử dụng bài tập chủ đề “Năng lượng, Công, Công suất” trong dạy học vật lí 10 nhằm phát triển năng lực tính toán của học sinh

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

1.1.1 Khái niệm năng lực

Trong từ điển tiếng Việt: “Năng lực là phẩm chất tâm lí và sinh lí tạo cho con người khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao” Năng lực là những thuộc tính tâm sinh lí con người, liên quan đến hiệu quả công việc

Bởi vậy, dạy học theo định hướng phát triển năng lực là mục tiêu quan trọng

mà chương trình giáo dục phổ thông mới hướng đến Chương trình Giáo dục phổ thông

2018 đã xác định: “ Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp kiến thúc, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí… thực hiên thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể [3]

1.1.2 Khái niệm năng lực tính toán

Năng lực tính toán (NLTT) là một trong các năng lực đặc thù mà giáo viên có thể phát triển cho HS thông qua dạy học Năng lực tính toán không chỉ dừng lại ở việc

HS học thuộc lòng ghi nhớ trong SGK mà các em còn phải biết sử dụng những kiến thức học được để giải bài tập cụ thể Nói cách khác, năng lực phải gắn liền với thực tiễn

Năng lực tính toán của HS được thể hiện qua các hoạt động sau đây:

+ Nhận thức kiến thức toán học

+ Tư duy toán học

+ Vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học vào giải quyết bài vấn đề

Không như Toán học, các phép tính có tính tương đương, Vật lý là một môn khoa học gắn liền với thực tiễn, các tính toán trong Vật lý có mối quan hệ nhân quả và chịu sự chi phối bởi các thuyết, định lý, định luật chi phối sự vận động của thế giới tự nhiên

Như vậy, trong dạy học Vật lý, NLTT của HS là khả năng HS huy động, tổng hợp các kiến thức toán học, khái niệm, thái độ để hiểu được các kiến thức vật lý cơ bản; đưa ra các công thức toán học cho các quy luật vật lý; sử dụng toán học để suy luận từ kiến thức đã biết ra hệ quả hoặc kiến thức mới; vận dụng các thao tác phân tích, suy luận, lập luận, khái quát hoá, trao đổi thông tin hiệu quả thông qua việc đặt ra, hình

thành và giải quyết vấn đề vật lý trong các tình huống, hoàn cảnh khác nhau Qua đó, tìm được mối liên hện, giải thích được các hiện tượng trong tự nhiên và các ứng dụng của vật lý trong cuộc sống [13]

1.1.3 Cấu trúc năng lực tính toán trong dạy học vật lí

Năng lực của một cá thể được hiểu là sự kết hợp cả ba nội dung: kiến thức, kỹ

năng và thái độ Tuy nhiên khi xét độc lập cấu trúc NLTT trong dạy học vật lý nhằm xác định cụ thể các nội dung cần rèn luyện cho người học Chúng tôi xác định rằng năng lực được cấu thành từ tập hợp các kỹ năng khác nhau được mô tả tóm gọn trong bảng 1 dưới đây [13]

Bảng 1.1 Cấu trúc của năng lực tính toán trong dạy học vật lý

Kỹ năng tư duy và

- Giải quyết các vấn đề vật lý trong mô hình được thiết lập

- Thể hiện và đánh giá lời giải trong ngữ cảnh thực tế và cải tiến mô hình nếu cách giải quyết không phù hợp

Kỹ năng giải quyết

vấn đề

- Nhận biết, phát hiện được vấn đề vật lý cần giải quyết

- Đề xuất, lựa chọn được cách thức, giải pháp giải quyết vấn đề

- Sử dụng được các khái niệm, định luật, các công thức vật lý

và các KN tính toán tương thích (bao gồm các công cụ và thuật toán) để giải quyết vấn đề đặt ra

- Đánh giá giải pháp đề ra và khái quát hoá cho vấn đề tương

- Trình bày, diễn đạt (nói hoặc viết) được các nội dung, ý tưởng, giải pháp giải BTVL trong sự tương tác với người khác

- Sử dụng hiệu quả ngôn ngữ vật lý (chữ số, chữ cái, kí hiệu,

biểu đồ, đồ thị, ) kết hợp với ngôn ngữ thông thường hoặc động tác hình thể khi trình bày, giải thích và đánh giá các ý tưởng vật lý trong sự tương tác (thảo luận, tranh luận) với người khác

là phương tiện sử dụng công nghệ thông tin)

- Sử dụng thành thạo và linh hoạt các công cụ, phương tiện tính toán, đặc biệt là phương tiện khoa học công nghệ để tìm tòi, khám phá và giải quyết vấn đề vật lý (phù hợp với đặc điểm nhận thức lứa tuổi)

- Chỉ ra được các ưu điểm, hạn chế của những công cụ, phương tiện hỗ trợ để có cách sử dụng hợp lí

1.1.4 Tiêu chí đánh giá năng lực tính toán trong quá trình giải bài tập vật lý

Trong quá trình dạy học, giáo viên không thể cùng lúc tổ chức rèn luyện cho học sinh tất cả các kỹ năng thành phần của năng lực tính toán Trong mỗi giai đoạn và một thời điểm nhất định, tùy thuộc vào nội dung kiến thức và đối tượng học sinh mà giáo viên lựa chọn sẽ tổ chức rèn luyện kỹ năng nào trong các kỹ năng thành tố của NLTT cho học sinh Kết quả rèn luyện lâu dài, lần lượt từng kỹ năng sẽ giúp hình thành và phát triển NLTT của học sinh

Căn cứ vào biểu hiện cụ thể của NLTT, phân chia các mức độ và thang đo của Dave trong đánh giá năng lực, chia thành bốn cấp độ biểu hiện của các kỹ năng: mức 1 Kinh nghiệm, mức 2 Học việc, mức 3 Có năng lực và mức 4 Tích hợp Tiêu chí đánh giá NLTT của HS trong quá trình giải bài tập vật lý được mô tả ở bảng sau:

Bảng 1.2 Tiêu chí đánh giá NLT trong quá trình giải bài tập vật lý của HS

- Chưa đủ, còn sai sót

- Đúng nhưng chưa

đủ

- Đúng, đủ nhưng còn chậm

- Đúng, đủ, nhanh chóng

2 Mô hình

hoá số liệu

Diễn đạt nội dung theo ngôn ngữ vật lý hay biểu diễn dưới dạng kí

- Không diễn đạt nội dung số liệu

- Diễn đạt được nội dung dưới dạng kí hiệu vật lý

- Diễn đạt được nội dung dưới dạng kí hiệu vật lý

- Viết được nội dung vấn đề dưới dạng kí hiệu diễn đạt vấn đề

hiệu vật lý - Công thức,

định luật đưa ra chưa phù hợp

- Đưa ra đúng được công thức, định luật nhưng còn sai sót một phần nhỏ

bằng ngôn ngữ vật lý

- Đưa ra được mối liên hệ của các dữ kiện

và xác định đúng các định luật vật lý cho vấn đề

để giải bài toán

- Không đưa

ra được phương án giải

- Đề xuất được

phương án giải dưới sự hướng dẫn của GV

- Tự đề xuất được

phương án giải và có giải thích phương án

đề xuất nhưng chưa đầy đủ

- Tự đề xuất được đúng

phương án

và giải thích rõ được

phương án

đã đề xuất hoặc đề xuất được phương án mới sáng tạo

4 Giải quyết

Thực hiện

kế hoạch theo giải pháp đã đề xuất

- Thực hiện giải pháp dưới sự giúp

đỡ của GV

- Tự thực hiện giải pháp theo đúng kế hoạch đã đề

ra, chưa giải quyết được khó khăn trong quá trình thực hiện

- Tự thực hiện giải pháp theo

kế hoạch và khắc phục được một số khó khăn trong quá trình thực hiện giải

- Chưa đầy

đủ nên

- Tự thực hiện giải pháp và thu được kết quả tốt

không lựa chọn được giải pháp tối

ưu cho vấn

đề

5 Biện luận

Biện luận kết quả thu được

- Không biện luận được

- So sánh kết quả dựa trên các định luật vật

lý

- Nhận xét được kết quả dựa trên các quy luật vật lý

- Giải thích được kết quả thu được, dựa trên các quy luật vật

lý và phù hợp với thực tế

1.2 Bài tập và vai trò của bài tập trong dạy học vật lí

1.2.1 Khái niệm bài tập vật lí

Trong từ điển tiếng Việt, các thuật ngữ “bài tập” và “bài toán” được giải nghĩa khác nhau: Bài tập là bài ra cho HS làm để tập vận dụng những kiến thức đã học, còn bài toán là những vấn đề cần giải quyết bằng các phương pháp khoa học Cũng như thế,

có một số ý kiến cho rằng cần phân biệt hai thuật ngữ “bài tập vật lí” và “bài toán vật lí” Bởi lẽ, bài tập vật lí là tập vận dụng đơn giản kiến thức lí thuyết đã học vào những trường hợp cụ thể, bài toán vật lí được sử dụng để hình thành kiến thức mới chưa có cách giải quyết suy ra được từ các kiến thức cũ, hoặc trong khi giải quyết một vấn đề mới đưa ra chưa có câu trả lời Bên cạnh đó, trong một số giáo trình lí luận dạy học vật

lí, các tác giả lại chỉ dùng hoặc thuật ngữ “bài tập vật lí” hoặc thuật ngữ “bài toán vật lí” với cùng một cách hiểu: Giải bài tập vật lí hay giải bài toán vật lí là tập vận dụng các khái niệm, quy tắc, định luật, thuyết vật lí, đã học vào các vấn đề trong đời sống

và lao động sản xuất [3]…

Lí luận dạy học hiện đại đã chỉ ra rằng trong quá trình lĩnh hội kiến thức không phải HS thụ động tiếp thu cách giải quyết vấn đề một cách máy móc mà chính họ cũng tập cách giải quyết vấn đề để chiếm lĩnh kiến thức mới Lúc đó, HS không chỉ đơn thuần tập vận dụng kiến thức cũ mà còn tập tìm kiếm kiến thức mới Nhiều GV đã sử dụng bài tập với mục đích chủ yếu để rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức cũ mà xem nhẹ kỹ năng tìm kiếm kiến thức mới, vì họ cho rằng bài tập chỉ đơn thuần hay nặng về vận dụng kiến thức đã biết

Trong giáo trình lí luận dạy học vật lí và SGK vật lí, chúng ta hiểu những bài tập

là những bài luyện tập được lựa chọn một cách phù hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng vật lí, hình thành các khái niệm vật lí, phát triển năng lực tư duy vật lí của HS và rèn luyện kỹ năng vận dụng các kiến thức của HS vào thực tiễn

Từ những điều đã đề cập ở trên, cả hai ý nghĩa khác nhau là vận dụng kiến thức

cũ và tìm kiếm kiến thức mới đều có mặt trong khái niệm về bài tập vật lí Bởi lẽ đó, chúng ta không nên phân biệt bài tập vật lí và bài toán vật lí mà gọi chung là bài tập vật

lí

1.2.2 Vai trò của bài tập vật lí

Nét đặc trưng tiêu biểu của phương pháp dạy học theo CT GDPT 2018 nâng cao vai trò của người học, kích thích tính độc lập sáng tạo, trau dồi khả năng tự học của mỗi người Theo phương pháp này, HS là chủ thể của nhận thức, không thụ động tiếp thu kiến thức bằng cách nghe thầy giảng mà học tích cực bằng hành động của chính mình; GV không phải là người duy nhất để dạy, cung cấp kiến thức mà chỉ đóng vai trò

tổ chức, định hướng quá trình học tập nhằm phát huy vai trò chủ động trong học tập của HS Bởi vậy, cần phải giúp HS nắm được phương pháp chiếm lĩnh kiến thức, phương pháp hoạt động học tập và bồi dưỡng cho họ từ việc xây dựng kiến thức đến việc vận dụng kiến thức vào thực tiễn

Các bài tập vật lý có tác dụng rất lớn trong việc hình thành, rèn luyện kỹ năng, kĩ xảo vận dụng và tìm tòi kiến thức cho HS Bởi lẽ đó, “Trong quá trình dạy học vật lí các bài tập vật lí có tầm quan trọng đặc biệt Chúng được sử dụng theo những mục đích khác nhau” [3]

1.2.2.1 Ôn tập, đào sâu và mở rộng kiến thức

Bài tập vật lý là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động và có hiệu quả Khi giải bài tập vật lý, HS phải nhớ lại các kiến thức đã học, có khi phải sử dụng tổng hợp các kiến thức thuộc nhiều chương, nhiều phần của chương trình; HS phải vận dụng những kiến thức khái quát và trừu tượng đã học vào những trường hợp cụ thể rất

đa dạng, nhờ đó mà họ 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 Quá trình nhận thức các khái niệm, định luật vật lí không kết thúc ở việc xây dựng nội hàm của các khái niệm, định luật vật lí mà còn tiếp tục ở giai đoạn vận dụng vào thực tế

1.2.2.2 Hình thành kiến thức mới

Nhiều khi các bài tập vật lý được sử dụng khéo léo có thể dẫn dắt HS đi đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện tượng mới do bài tập phát hiện ra

1.2.2.3 Hình thành và rèn luyện kỹ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vào thực tiễn

Bài tập vật lí là một trong những phương tiện rất quí báu giúp HS rèn luyện kỹ năng, kĩ xảo vận dụng lí 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 xây dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu HS phải vận dụng kiến thức lí thuyết để giải thích các hiện tượng hoặc dự đoán hiện tượng có thể xảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước

1.2.2.4 Một trong những hình thức làm việc tự lực cao

Trong khi giải bài tập vật lý, HS phải tự mình phân tích các điều kiện của bài tập đặt ra, xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận rút ra được nên

tư duy của họ được phát triển, năng lực làm việc tự lực của họ được nâng cao

1.2.2.5 Phát triển tư duy vật lý

Tư duy vật lí là khả năng quan sát hiện tượng vật lí, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những hiện tượng thành phần, thiết lập các mối liên hệ giữa các mặt định tính và định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lí, đoán trước các hệ quả từ lí thuyết và vận dụng được kiến thức Hầu hết các hiện tượng nêu lên trong bài tập vật lý là phức tạp, trừ một số bài tập đơn giản chỉ đề cập đến một hiện tượng vật lí Muốn giải được chúng cần phải phân tích hiện tượng phức tạp ấy thành các hiện tượng thành phần, nghĩa là cần phải phân tích một bài tập vật lý phức tạp thành các bài tập đơn giản Trong quá trình đó HS phải vận dụng các thao tác tư duy để giải bài tập, nhờ

đó mà tư duy được phát triển và năng lực làm việc tự lực được nâng cao

1.2.2.6 Kiếm tra độ nắm vững kiến thức

Tùy theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta có thể phân loại được các mức độ nắm vững kiến thức của HS, làm cho việc đánh giá chất lượng kiến thức của HS được chính xác Bởi vậy, bài tập vật lý là phương tiện rất hữu hiệu để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của HS

1.3 Quy trình tổ chức dạy học theo hướng sử dụng bài tập vật lí để phát triển năng lực tính toán của học sinh

Thiết kế tiến trình DH là công việc quan trọng và cũng là bắt buộc của GV trước khi tổ chức hoạt động học tập cho HS ở trên lớp Việc này bao gồm việc nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa và tài liệu tham khảo để xác định các mục tiêu DH, lựa chọn kiến thức cơ bản kiến thức trọng tâm, dự kiến các cách thức tạo nhu cầu tiếp thu

kiến thức cho HS, xác định các hình thức tổ chức DH, các PP và phương tiện DH thích hợp, xác định hình thức củng cố, vận dụng kiến thức đã học vào việc tiếp nhận kiến thức mới hoặc vận dụng kiến thức vào cuộc sống Khi thiết kế tổ chức DH giáo viên cần thực hiện một số nhiệm vụ cụ thể theo một qui trình thích hợp, bao gồm các bước

cơ bản [4]:

1 Xác định mục tiêu của bài học

Mục tiêu bài học là sự cụ thể hoá và lượng hoá các mục tiêu cụ thể của môn học

về cả ba lĩnh vực kiến thức, kĩ năng, tình cảm và thái độ mà HS cần phải có được sau mỗi bài học Trong quá trình thiết kế tiến trình DH, để sử dụng hệ thống BTVL một cách có hiệu quả, GV cần vạch ra mục tiêu bài học rõ ràng, cụ thể, phù hợp với khả năng và điều kiện DH của lớp, của trường Từ mục tiêu bài học, GV lựa chọn những BTVL phù hợp nhằm thực hiện có hiệu quả tiến trình bài dạy Từ đó, GV có thể dễ dàng tổ chức hoạt động DH cũng như kiểm tra, đánh giá quá trình lĩnh hội tri thức của

HS một cách tốt hơn

2 Xác định nội dung kiến thức cơ bản, trọng tâm của mỗi bài

Kiến thức cơ bản là những kiến thức vạch ra được bản chất của sự vật, hiện tượng Trong VL phổ thông, đó là những khái niệm, các định luật VL, các thuyết VL, ứng dụng của VL trong đời sống và sản xuất… Để xây dựng một hệ thống BTVL phong phú và ưu việt, GV cần phải xác định đúng kiến thức trọng tâm của mỗi bài, mỗi phần Từ kiến thức trọng tâm, GV lựa chọn những tài liệu cần thiết phục vụ cho việc truyền đạt kiến thức được tốt hơn, giúp HS tiếp thu bài một cách nhẹ nhàng

GV phải có cái nhìn khái quát toàn bộ chương trình và mối liên hệ “móc xích” giữa chúng Từ đó những kiến thức trọng tâm mới được xác định cụ thể, rõ nét nhất Điều này sẽ tránh được tình trạng làm loãng kiến thức, ảnh hưởng đến chất lượng DH Ngoài ra tránh tham lam, ôm đồm kiến thức hoặc quá tóm lược SGK, không đảm bảo truyền thụ đầy đủ cho HS các nội dung kiến thức cần thiết

Lưu ý, khi lựa chọn kiến thức trọng tâm cần phải hết sức quan tâm đến trình độ của HS, biết HS đã ghi nhớ, phân biệt… vững vấn đề gì, cần bổ sung, cải tạo hoặc phát triển những kiến thức nào Việc cấu trúc lại nội dung bài học phải tuân thủ nguyên tắc không làm biến đổi kiến thức VL mà các tác giả sách GV đã xây dựng

Tuy nhiên, khi sử dụng BTVL cần chú trọng đến việc tăng cường sử dụng đa dạng các PPDH phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của HS nhằm nâng cao chất

lượng DH Ở mỗi PPDH cụ thể, GV cần lựa chọn BTVL phù hợp nhằm phát huy vai trò của nó trong giảng dạy

4 Dự kiến tổ chức các hoạt động dạy học

Ở mỗi bài, tiến trình DH bao gồm nhiều hoạt động học tập Trong mỗi hoạt động cần đề ra các mục tiêu cụ thể, chi tiết Đặc biệt, hoạt động học tập phải có tác dụng phát huy đến mức cao nhất tính chủ động sáng tạo và thu hút được sự tham gia của tất

cả HS trong lớp

Tùy vào từng bài học cụ thể để GV lựa chọn BTVL sao cho phù hợp

5 Lựa chọn BT liên quan trong hệ thống BTVL

Dựa vào mục tiêu, nội dung, phương pháp của mỗi bài mà GV lựa chọn BTVL trong hệ thống BTVL sao cho phù hợp, có hiệu quả tốt Cụ thể, GV xem xét sao cho BTST mình thu thập sử dụng đặt vào khâu nào trong tiến trình DH là phù hợp nhất, có hiệu quả tốt nhất, tránh trường hợp lạm dụng đưa BTVL tràn lan vào bài giảng, vừa làm mất nhiều thời gian vừa làm loãng trọng tâm bài dạy và có thể không tạo hứng thú học tập cho HS

6 Xác định hình thức củng cố và tập vận dụng các kiến thức mà học sinh vừa tiếp nhận, giao nhiệm vụ về nhà

Xác định hợp lí hình thức củng cố và tập vận dụng kiến thức mà HS vừa tiếp nhận là bước cuối cùng của quá trình thiết kế bài DH Căn cứ vào đó, GV kiểm tra xem mục tiêu của bài học đã đạt được ở mức độ nào Củng cố còn đánh giá mức độ nắm vững kiến thức, kĩ năng của HS trong giờ học GV nên tăng cường sử dụng BTVL trong giai đoạn này để học sinh khắc sâu thêm kiến thức, đồng thời phát huy tính sáng tạo, linh động của HS

7 Thiết kế kế hoạch bài dạy và xây dựng bài giảng sử dụng BTVL đã chọn

Sau khi đã lựa chọn được một số BTVL mà mình tâm đắc, GV phải suy nghĩ thiết

kế giáo án theo ý đồ DH của mình sao cho hợp lý để phát huy hiệu quả tốt nhất của BTST

1.4 Thực trạng việc sử dụng bài tập vật lí trong dạy và học vật lí 10 ở trường THPT

1.4.1 Mục đích điều tra

Đánh giá việc sử dụng bài tập vật lý cho HS ở THPT hiện nay; việc bồi dưỡng năng lực tính toán thông qua chương “ Năng lượng, công, công suất” vật lý 10; nhận thức của GV và HS về vai trò của việc sử dụng bài tập vật lý và phát triển năng lực tính toán của HS THPT

1.4.2 Đối tượng điều tra

Điều tra, kháo sát thực tế tình hình giảng dạy bài tập vật lý tại trường THPT Hoà Vang để tìm hiểu, đánh giá mức độ và cách khai thác bài tập trong quá trình dạy học của GV

Điều tra một số GV vật lý và 2 lớp 10/1, 10/2 tại trường THPT Hoà Vang

1.4.3 Nội dung và phương pháp điều tra

1.4.3.1 Nội dung điều tra

* Đối với học sinh

- HS có được giao bài tập vật lý và yêu cầu tham gia trong các hoạt động dạy học

bài tập vật lý không?

- Gặp phải bài tập vật lí HS có khó khăn gì không, nguyên nhân của khó khăn,

hướng giải quyết

* Đối với giáo viên

- GV có sử dụng bài tập vật lý trong quá trình giảng dạy hay không?

- GV có chú trọng vào phát triển năng lực tính toán của HS không?

- GV nhận định được HS gặp khó khăn trong công đoạn nào, nguyên nhân của

khó khăn, hướng giải quyết như thế nào? GV làm gì để giúp HS khi gặp khó khăn?

- Các dạng bài tập GV thường hay sử dụng trong chương “ Năng lượng, công,

công suất” vật lý 10

1.4.3.2 Phương pháp điều tra

* Đối với GV: trao đổi trực tiếp, dự giờ tiết dạy, dùng phiếu khảo sát GV về tình hình dạy học có sử dụng bài tập vật lý

sử dụng

Rất thường xuyên

Thường xuyên

Thỉnh thoảng

Không sử dụng

khoá

Bảng 1.4 Mức độ sử dụng BTVL nhằm phát triển năng lực tính toán cho HS

trong chương “Năng lượng, công, công suất”_Vật lí 10

Mức độ sử dụng Trường hợp

sử dụng

Rất thường xuyên

Thường xuyên

Thỉnh thoảng

Không sử dụng

- Đa số các GV đều có sử dung BTVL trong dạy học

- Các BTVL thường được khai thác chủ yếu dùng trong việc đặt vấn đề, củng cố

Điều tra 93 HS của hai lớp 10/1 và 10/2 tại trường THPT Hoà Vang

Bảng 1.5 Mức độ thể hiện thái độ của HS trong việc sử dụng BTVL có nội dung

phát triển NLTT

Thái độ khi GV yêu cầu tìm hiểu

các hiện tượng thực tiễn liên quan

đến bài học

HS tự mình tìm hiểu các ứng dụng

của vật lí vào cuộc sống 90 96,77 3 3,23 0 0

Giải quyết các câu hỏi, các tình

huống, các vấn đề có liên quan

- Qua kết quả điều tra cho thấy hầu hết HS đều rất hứng thú với các vấn đề vật lí

liên quan đến thực tế nhưng do chưa được GV hỗ trợ và khích lệ nhiều

- Tuy nhiên trong các giờ học, nhiều HS vẫn còn thụ động lười suy nghĩ, chỉ đợi

các bạn hoặc GV giải thích

- Những HS khá – giỏi thì cố gắng làm được nhiều BT để quen dạng BT và tính

toán nhanh nhưng khi gặp BT nâng cao thì còn hơi lúng túng

- Từ kết quả khảo sát ở trên đặt ra một vấn đề đó là làm thế nào để dạy học phát triển năng lực tính toán cho HS Đây là vấn đề tôi quan tâm nghiên cứu và đề xuất

trong chương “Năng lượng, công, công suất” – vật lí 10

1.5 Tiểu kết chương 1

Trong chương 1 tôi đã trình bày:

- Nội dung nghiên cứu cơ sở lí luận của dạy học theo định hướng phát triển năng lực tính toán của HS

- Nghiên cứu và trình bày sơ lược lí luận về BTVL: Khái niệm, phân loại, đặc điểm,…

- Đề xuất quy trình sử dụng bài tập để phát triển năng lực tính toán của HS

- Nghiên cứu thực trạng dạy học BTVL nhằm phát triển năng lực tính toán cho

HS thông qua chương “Năng lượng, công, công suất”

- Từ những cơ sở lí luận trên, tôi tiến hành xây dựng, thiết kế kế hoạch bài dạy chương “Năng lượng, công, công suất” _ Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực tính toán cho HS được trình bày trong chương 2

CHƯƠNG 2 PHÂN LOẠI VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP CHỦ ĐỀ “NĂNG LƯỢNG, CÔNG,

CÔNG SUẤT” TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 10 THPT NHẰM PHÁT TRIỂN

NĂNG LỰC TÍNH TOÁN CỦA HỌC SINH 2.1 Phân tích mục tiêu và nội dung của phần “ Năng lượng, Công, Công suất” vật

lí 10

2.1.1 Sơ đồ cấu trúc chương “Năng lượng, công, công suất”

Bảng 2.1 Sơ đồ cấu trúc chương “Năng lượng, công, công suất”

Chương “Năng lượng, công, công suất” là chương IV trong tổng 7 chương của

chương trình vật lý 10, được phân phối giảng dạy trong 13 tiết vừa lí thuyết vừa bài tập

cụ thể như sau:

Bảng 2.2 Phân phối chương trình chương “Năng lượng, công , công suất”- vật lí

10 và các nội dung cần dạy

hiện

Thời lượng

23 Năng lượng

Công cơ học I Năng lượng

Chỉ cần nêu được các dạng năng lượng 2 tiết

Công suất

Công thức tính công suất

Liên hệ giữa công suất với lực và

vận tốc

Động năng, thế năng

Liên hệ giữa động năng và công của

lựcLiên hệ giữa thế năng và công của

lực thế

Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng

Công thích tính cơ năngĐịnh luật bảo toàn cơ năngHiệu suất Công thức tính hiệu suất

khác nhau, sự chuyển hoá giữa các dạng năng lượng

II Công cơ học

Chỉ cần nêu được định nghĩa, viết được công thức tính công

suất với lực và vận tốc

Chỉ cần nêu được công thức liên hệ

25 Động năng, thế

năng

I Động năng

Chỉ cần nêu được công thức tính động năng

Nêu được công thức liên hệ giữa động năng và công

2 tiết

II Thế năng

Chỉ cần nêu được công thức tính thế năng

Nêu được công thức liên hệ giữa động năng và công

26

Cơ năng và

định luật bào

toàn cơ năng

I Sự chuyển hoá giữa động năng và thế năng Tự học có hướng dẫn

27 Hiệu suất

I Năng lượng có ích và năng lượng hao phí Tự học có hướng dẫn

2 tiết

II Hiệu suất Chỉ cần nêu được

công thức tính

2.1.2 Yêu cầu cần đạt phần “Năng lượng, công, công suất”

Để hệ thống được bài tập đánh giá năng lực tính toán và xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức trong “Năng lượng, công, công suất” thì trước hết phải tìm hiểu mục tiêu dạy học của chương

Bảng 2.3 Yêu cầu cần đạt chương “Năng lượng, công, công suất” – vật lí 10

CHỦ ĐỀ YÊU CẦU CẦN ĐẠT GHI CHÚ

- Phát biểu được khái niệm và công thức tính thế năng Nêu được mối liện hệ giữa thế năng

- Trình bày được ví dụ chứng tỏ có thể chuyển năng lượng từ vật này sang vật khác bằng thực hiện công

- Phân tích được sự chuyển hoá động năng và thế năng của vật trong một số trường hợp

- Vận dụng định luật bảo toàn động lượng để giải được bài tập

- Vận dụng được hiệu suất trong một số trường hợp thự tế

- Thế năng của một vật trong trọng trường được gọi là thế năng trọng trường

- Động năng và thế năng có thể chuyển hoá qua lại lẫn nhau

- Luôn tồn tại năng lượng hao phí trong quá trình chuyển hoá năng lượng

2.1.3 Nội dung kiến thức cơ bản chương “Năng lượng, công, công suất” vật lí 10 theo YCCĐ

* NĂNG LƯỢNG CÔNG CƠ HỌC

STT YCCĐ trong chương

[Thông hiểu]

- Định nghĩa công trong trường hợp tổng quát: Khi lực F không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hớp với hướng của lực một góc 𝛼 thì gọi là thực hiện công

- Công thực hiện bởi lực đó được tính theo công thức:

từ vật này sang vật khác bằng thực hiện công

a) Nếu 𝛼 < 90° thì A > 0 : công phát động b) Nếu 𝛼 = 90° thì A = 0 : không sinh công c) Nếu 𝛼 > 90° thì A < 0 : công cản

công suất cho khả năng thực hiện công

nhanh hay chậm được gọi là công suất

- Công suất được tính theo công thức:

𝑃 =𝐴𝑡

hệ SI là W

2

Kiến thức: Nêu được

mối liên hệ giữa công suất với lực và tốc độ

[Vận dụng]

- Từ công thức tính công, tính tốc

độ trung bình đưa ra được mối liên hệ giữa công suất của lực và tốc độ

𝒫 =𝐴

𝑡 =

𝐹 𝑠𝑡

[Vận dụng]

- Biết cách tính công suất và các đại lượng có trong công thức tính công suất

[Thông hiểu]

- Khái niệm: Năng lượng mà một vật có được do chuyển động được gọi là động năng

- Động năng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v được xác định theo công thức:

𝑊đ =1

2𝑚 𝑣

2

Ôn tập kiến thức về độg năng đã học ở THCS

Đơn vị của thế năng trong hệ

SI là J

2

Kiến thức: Nêu được

mối liện hệ giữa động năng và công của lực

[Vận dụng]

- Động năng của một vật biến thiên khi các lực tác dụng lên vật sinh công, ta có:

3 Kỹ năng: Vận dụng [Vận dụng]

- Khi một vật khối lượng m đặt ở

độ cao h so với mặt đất (trong Trái Đất) thì thế năng trọng trường của vật được xác định bằng công thức:

𝑊𝑡 = 𝑚𝑔ℎ

Đơn vị của thế năng trong hệ

SI là J

5

Kiến thức: Nêu được

mối liện hệ giữa thế

năng và công của lực

[Vận dụng]

- Thế năng của vật ở độ h có độ lớn bằng công của lực dùng để nâng đều vật lên ở độ cao này

𝐴 = 𝐹 𝑠 = 𝑃 ℎ = 𝑚𝑔ℎ = 𝑊𝑡

Khi vật dịch chuyển từ vị trí (1) đến vị trí (2) bất kì, ta luôn có :

𝐴12

= 𝑊𝑡1− 𝑊𝑡2

Công 𝐴12 của trọng lực bằng hiệu thế năng của vật tại vị trí 𝑊𝑡1 đầu và tại vị trí cuối

𝑊𝑡2, tức là bằng độ giảm thế năng của vật

* CƠ NĂNG VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG

STT YCCĐ trong chương

[Thông hiểu]

- Định nghĩa: Cơ năng của một vật là tổng động năng và thế năng của nó

- Khi vật chuyển động trong trường trọng lực thì cơ năng có dạng:

[Thông hiểu]

- Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật được bảo toàn:

[Vận dụng]

Động năng và thế năng có thể chuyển hoá qua lại lẫn nhau

+ Nếu thế năng chuyển hóa thành động năng thì lực sẽ sinh công phát động

+ Nếu động năng chuyển hóa thành thế năng thì lực sinh công cản

Từ định luật bảo toàn cơ năng, có được công thức tính vận tốc của vật tại

vị trí cân băng:

𝑣0

= √2𝑔𝑙(1 − 𝑐𝑜𝑠𝛼)

* HIỆU SUẤT

STT YCCĐ trong chương

[Thông hiểu]

- Để đánh giá tỉ lệ giữa năng lượng có ích và năng lượng toàn phần, người ta dùng khái niệm hiệu suất

𝐻𝑖ệ𝑢 𝑠𝑢ấ𝑡

= 𝑁ă𝑛𝑔 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑐ó í𝑐ℎ𝑁ă𝑛𝑔 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑡𝑜à𝑛 𝑝ℎầ𝑛

bị phổ biến trong đời sống và kĩ thuật

2.2 Phân loại và phương pháp giải bài tập phần “Năng lượng, công, công suất” vật

lí 10

2.2.1 Phân loại bài tập vật lí

Có thể dựa vào các loại dấu hiệu khác nhau để phân loại bài tập vật lí, ví dụ dựa vào phương thức cho điều kiện và phương thức giải, dựa vào mức độ khó, Cụ thể, cách phân loại bài tập vật lí như sau [6]:

2.2.1.1 Dựa vào phương thức cho điều kiện và phương thức giải

Có thể phân thành các loại như sau:

+ Vẽ đồ thị

- Bài tập thí nghiệm: Bài tập cần làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lý thuyết hoặc tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập Có thể có dạng định tính hoặc định lượng

- Bài tập trắc nghiệm khách quan:

+ Câu hỏi đúng – sai + Ghép đôi

+ Câu hỏi nhiều lựa chọn (Thường là 4 phương án lựa chọn) + Điền khuyết (Trả lời ngắn)

2.2.2 Phương pháp chung giải bài tập vật lí

Để giải các bài tập vật lí chúng ta sử dụng phương pháp chung gồm các bước như sau:

- Bước 1: Tìm hiểu bài tập

+ Đọc đề + Tóm tắt + Vẽ hình + Làm thí nghiệm

…

- Bước 2: Phân tích bản chất vật lí

Tìm hiểu mối liên hệ giữa các đại lượng: đã biết, chưa biết, cần tìm… thể hiện qua các hiện tượng, định luật vật lí nào?

Nếu có nhiều mối quan hệ tìm mối quan hệ làm cho bài toán đơn giản nhất

- Bước 3: Giải bài tập

Sử dụng toán học, kết hợp với các biểu thức của định luật vật lí, lập luận để tìm ra

ẩn số của bài toán dựa vào các dữ kiện đã cho

Có thể sử dụng phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp để xây dựng lập luận

- Bước 4: Biện luận kết quả

Sau khi giải bài tập có thể có những đáp án không phù hợp với khoa học vật lí, vì vậy chúng ta phải sử dụng kiến thức vật lí để kiểm tra đáp án

Bài tập vật lí có vai trò to lớn trong dạy và học vật lí Tuy nhiên, để có hiệu quả cao nhất, đối với GV khi lựa chọn bài tập cần tuân thủ một số nguyên tắc sau:

- Đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp để giúp HS nắm được các dạng bài tập điển hình

- Mỗi bài tập phải nằm trong hệ thống bài tập đã chọn nhằm góp phần vào việc

mở rộng, củng cố kiến thức hoặc là góp phần rèn luyện kỹ năng giải bài tập cho HS

- Hệ thống bài tập gồm nhiều dạng: bài tập định tính, bài tập định lượng, bài tập

đồ thị, bài tập thí nghiệm, bài tập trắc nghiệm khách quan,

Một số lưu ý khi giải bài tập vật lí:

- Chú ý phần định tính của bài toán

- Đổi đơn vị của các đại lượng cho phù hợp

- Trong quá trình giải toán, chỉ nên biến đổi các công thức bằng chữ, đến công thức cuối cùng hãy thay số vào để tính kết quả (Ngoại trừ những trường hợp thay số từ đầu thì việc giải bài toán sẽ đơn giản hơn.)

- Cần tìm nhiều cách để giải một bài tập, sau đó rút ra cách giải ngắn gọn, đầy đủ

+ Bước 2: Phân tích hiện tượng

+ Bước 3: Xây dựng lập luận

- Tìm trong đề bài những dấu hiệu có liên quan đến một tính chất vật lí, một định luật vật lí đã biết

- Phát biểu đầy đủ tính chất, định luật đó

- Xây dựng một lập luận ba đoạn để thiết lập mối quan hệ giữa định luật đó với hiện tượng đã cho, nghĩa là giải thích được nguyên nhân của hiện tượng Trong trường hợp hiện tượng phức tạp thì phải xây dựng nhiều lập luận ba đoạn liên tiếp

+ Bước 4: Biện luận

- Phân tích xem hiện tượng được giải thích như thế đã phù hợp với các yêu cầu và các dữ kiện của đề bài cũng như đã phù hợp với thực tế hay chưa

- Kiểm tra lại toàn bộ quá trình giải bài tập và nêu kết quả cuối cùng

- Đối với dạng bài tập dự đoán hiện tượng thì căn cứ vào những điều kiện cụ thể của đầu bài, xác định những định luật chi phối hiện tượng gì, dự đoán được hiện tượng

gì xảy ra và xảy ra như thế nào

b Một số bài tập định tính

* Năng lượng Công cơ học

Bài 1: Khi đun nước bằng ấm điện thì có những quá trình truyền và chuyển hóa

năng lượng nào xảy ra?

Hướng dẫn giải:

Đây là dạng bài tập giải thích hiện tượng, đề cập đến sự chuyển hoá năng lượng

từ dạng năng sang dạng khác

Khi đun nước bằng ấm điện thì năng lượng điện từ dòng điện truyền sang ấm điện

và có sự chuyển hóa năng lượng từ điện năng thành nhiệt năng để làm nóng nước Ngoài ra chuyển hóa một phần thành động năng làm các phân tử nước chuyển động, năng lượng âm thanh khi nước sôi phát ra

Bài 2: Có sự truyền và chuyển hoá năng lượng nào trong quá trình bắn pháo hoá? Hướng dẫn giải:

Đây là dạng bài tập giải thích hiện tượng, đề cập đến sự truyền và chuyển hoá giữa các dạng năng lượng, từ đó hiểu rõ hơn sự chuyển hoá giữa các dạng năng lượng lẫn nhau

Khi bắn pháo hoa, năng lượng hóa học ở bên trong quả pháo truyền năng lượng ra bên ngoài và có sự chuyển hóa năng lượng từ hóa năng thành quang năng, nhiệt năng

và năng lượng âm thanh

Bài 3: Khi cho một miếng đồng tiếp xúc với ngọn lửa thì ngọn lửa truyền năng

lượng cho miếng đồng làm cho nó nóng lên Quá trình truyền năng lượng này có phải thực hiện công hay không? Vì sao

truyền năng lượng thông qua sự truyền nhiệt

Bài 2: Hãy giải thích tại sao khi đi xe máy trên những đoạn đường dốc hoặc có

ma sát lớn ta thường đi ở số nhỏ

Hướng dẫn giải:

Đây là dạng bài tập vận dụng lí thuyết vào thực tế Để giải được bài này cần hiểu

rõ được cấu tạo của hộp số xe máy

Công suất của động cơ xe không đổi, thay đổi số to hay nhỏ ở xe để thay đổi tốc

độ của xe, gián tiếp thay đổi lực phát động của xe

Vì khi chuyển số nhỏ thì xích gắn vào líp sẽ chuyển sang líp có bánh răng thấp hơn, tức là số lượng lớn răng ở vùng bán xích lớn nhất Với cách sang líp này, xe leo dốc nhẹ nhàng hơn mà không tốn nhiều công suất

* Động năng Thế năng

Bài 1: Tại sao sóng thần lại có sức tàn phá mạnh hơn rất nhiều so với sóng thông

thường?

Hướng dẫn giải:

Đây là dạng bài tập giải thích hiện tượng thực tế đề cập đến năng lượng có được

do chuyển động với vận tốc lớn Vì vậy, cần nắm rõ khái niệm của động năng và tính chất của sóng

Sóng thần có sức tàn phá mạnh hơn rất nhiều so với sóng thường vì sóng thần chủ yếu gây ra bởi động đất ngầm dưới đáy biển hoặc sự hoạt động của núi lửa, năng lượng của những con sóng thần thường rất lớn và lan truyền trong lòng đại dương Do

đó, nó có thể di chuyển được những quãng đường rất xa, với vận tốc rất lớn

Bài 2: Thả một quả bóng từ độ cao h xuống sàn nhà Động năng của quả bóng

được chuyển hóa thành những dạng năng lượng nào ngay khi quả bóng chạm vào sàn nhà?

Hướng dẫn giải:

Đây là dạng bài tập vận dụng lí thuyết vào thực tế Để giải được cần nắm được sự chuyển hoá giữa động năng sang thế năng

Thả một quả bóng từ độ cao h xuống sàn nhà Ngay khi quả bóng chạm vào sàn nhà, chủ yếu động năng của quả bóng chuyển hóa thành thế năng làm quả bóng nảy lên, có một phần nhỏ động năng của quả bóng được chuyển hóa thành nhiệt năng (làm nóng quả bóng và mặt sàn) và năng lượng âm thanh (phát ra tiếng bụp ngay khi bóng chạm đất)

Bài 3: Giải thích hoạt động của máy đóng cọc dựa trên sự chuyển hoá động năng

và thế năng

Hướng dẫn giải:

Máy đóng cọc hoạt động như sau: Búa máy được nâng lên đến một độ cao nhất định rồi thả cho rơi xuống cọc cần đóng.Khi búa máy được đưa lên cao, búa máy có thế năng trọng trường Trong quá trình rơi, độ cao của búa so với mặt đất giảm dần, tốc độ chuyển động của búa tăng dần.Do đó, năng lượng của búa chuyển từ thế năng trọng trường sang động năng Khi chạm vào đầu cọc thì búa sinh công để đẩy cọc cắm sâu xuống đất

* Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng

Bài 1: Phân tích sự chuyển hoá động năng và thế năng của xích đu khi đang đu Hướng dẫn giải:

Người chơi cần phải tác dụng 1 lực để xích đu có thể chuyển động được, khi đó xích đu có động năng Khi xích đu lên cao dần, động năng chuyển hóa dần thành thế năng và ở một độ cao xác định, xích đu có thế năng lớn nhất Khi xích đu đi xuống, thế năng chuyển hóa dần thành động năng

Bài 2: Giải thích vì sao vận động viên nhày sào có thể nhảy lên được tới hơn 6m,

trong khi đó vận động viên nhả cao chỉ nhảy được hơn 2m

so với vận động viên nhảy xa

* Hiệu suất

Bài 1: Nếu chơi thể thao trong thời tiết lạnh thì nhiệt năng mà cơ thể tỏa ra có

được xem là năng lượng có ích không? Vì sao?

Hướng dẫn giải:

Nếu chơi thể thao trong thời tiết lạnh thì nhiệt năng mà cơ thể tỏa ra có được xem

là năng lượng có ích và nó giúp làm ấm cơ thể, tuy nhiên nếu quá nhiều nhiệt năng sinh

ra có thể làm cơ thể bị mệt mỏi rất nhanh

2.2.3.2 Bài tập định lượng

a Phương pháp giải

Muốn giải được một bài tập định lượng trước hết cần phải biết đề bài đề cập đến hiện tượng gì và toàn bộ quá trình diễn ra hiện tượng ấy Như thế, phần đầu của một bài toán định lượng gần như là một bài tập định tính Vì vậy, trong quá trình giải quyết một bài tập định lượng, bước tìm hiểu đề bài và bước phân tích hiện tượng được thực hiện giống như ở bài tập định tính

Trong bước xây dựng lập luận thì áp dụng các công thức và các cách biến đổi toán học chặt chẽ, rõ ràng Ở bước này có thể sử dụng phương pháp phân tích hay phương pháp tổng hợp, hay cũng có thể phối hợp sử dụng cả hai phương pháp trên Trong bước biện luận, kiểm tra lại lời giải, các biểu thức và kết quả tính toán, đơn vị để được kết quả cuối cùng

Khi giải bài tập định lượng cần lưu ý một số điểm:

- Những bài tập có thể biểu diễn tình huống vật lí bằng hình vẽ thì nên vẽ hình để biễu diễn

- Chuyển tất cả các đơn vị đo về cùng một hệ thống đo lường

- Khi tính toán bằng số thì cần chú ý đến độ chính xác của các đại lượng và ý

nghĩa của nó

b Một số bài tập định lượng

* Năng lượng Công cơ học

Bài 1: Một vật được kéo chuyển động thẳng đều trên mặt phẳng ngang nhờ lực F

= 20N Xác định công của lực khi làm vật dịch chuyển được 2m

Bài 2: Một vật chịu tác dụng của một lực F không đổi có độ lớn 5N, phương

ngang của lực hợp với phương chuyển động một góc 60° Biết rằng quãng đường đi được là 6 m Tính công của lực F

Bài 3: Một người sử dụng một tấm ván dài 6 m làm mặt phẳng nghiêng rồi đẩy

kiện hàng trượt theo tấm ván lên sàn xe cách mặt đất 300 cm bằng một lực có phương nằm ngang và có độ lớn 40 N Tính công mà người công nhân này thực hiện trong quá trình?

Bài 1: Cần một công suất bằng bao nhiêu để nâng đều một hòn đá có trọng lượng

50N lên độ cao 10m trong thời gian 2s?

Cho biết: F = 50 N

t = 2s

Hướng dẫn giải:

Lực để nâng vật lên lớn hơn hoặc bằng với trọng lượng của vật

Công của lực nâng

A = P h = 50.10 = 500 (J) Công suất lúc này là

P =A

t =

500

2 = 250 (W)

Bài 2: Một vật chuyển động đều trên mặt ngang trong một phút với vận tốc

36km/h dưới tác dụng của lực kéo 20N hợp với phương ngang góc 60° Xác định công suất của lực kéo trên

Quãng đường vật đi được: 𝑠 = 𝑣 𝑡 = 10.60 = 600 (𝑚)

Công của lực kéo

A = F s cosα = 20.600 cos 60 = 6000 (J) Công suất của lực kéo

P = A

t =

6000

60 = 100 (W)

Bài 3: Một ngươid kéo một thùng nước 15kg từ giếng sâu 8m lên trong 10s Hãy

tính công suất của người kéo Biết thùng nước chuyển động đều và lấy 𝑔 = 10 𝑚/𝑠2

Đây là bài toán liên hệ giữa công suất với lực và tốc độ

Vì vật chuyển động thẳng đều nên tốc độ của vật là

𝑣 = 𝑠

𝑡 =

8

10= 0.8 (𝑚/𝑠) Lực kéo vật lên bằng trọng lượng của vật

𝐹 = 𝑃 = 𝑚 𝑔 = 15.10 = 150 (𝑁) Công suất của người kéo bằng

𝑃 = 𝐹 𝑣 = 150.0,8 = 120 (𝑊)

* Động năng Thế năng

Bài 1: Một vật có khối lượng m = 1kg rơi tự do không vận tốc đầu Lấy 𝒈 =

10 𝑚/𝑠2 Tính động năng của vật sau 2s

Bài 2: Một chiếc xe khối lượng 220 kg đang chạy với tốc độ 14 m/s Công cần

thực hiện để tăng tốc xe lên tốc độ 19 m/s là bao nhiêu?

Bài 3: Một cần cẩu nâng một contenơ khối lượng 3000kg từ mặt đất lên độ cao

2m (tính theo sự di chuyển của trọng tâm contenơ) Lấy 𝑔 = 9,8 𝑚/𝑠2, chọn mốc thế năng ở mặt đất Thế năng trọng trường của contenơ khi nó ở độ cao 2m là bao nhiêu?

Cho biết: m = 3000 kg

h = 2 m ⇒ 𝑊𝑡 = ?

𝑔 = 9,8 𝑚/𝑠2

Hướng dẫn giải:

Chọn móc thế năng tại mặt đất

Thế năng trọng trường của contennơ khi ở độ cao 2m

𝑊𝑡 = 𝑚𝑔ℎ = 3000.9,8.2 = 58800 (𝐽)

Bài 4: Một cần cẩu nâng một vật khối lượng 400 kg lên đến vị trí có độ cao 25 m

so với mặt đất Lấy 𝑔 = 10 𝑚/𝑠2 Xác định công của trọng lực khi cần cẩu di chuyển vật này xuống phía dưới tới vị trí có độ cao 10 m

* Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng

Bài 1: Từ điểm M (có độ cao so với mặt đất bằng 0,8 m) ném lên một vật với vận

tốc đầu 2 m/s Biết khối lượng của vật bằng 0,5 kg, lấy 𝑔 = 10 𝑚/𝑠2 Cơ năng của vật bằng bao nhiêu ?

𝑊𝑡 = 𝑚𝑔ℎ = 0,5.10.0,8 = 4 (𝐽)

Cơ năng của vật tại M

𝑊 = 𝑊đ+ 𝑊𝑡 = 1 + 4 = 5 (𝐽)

Bài 2: Một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 6 m/s Lấy 𝑔 =

10 𝑚/𝑠2 Tính độ cao cực đại của nó

Khi vật lên độ cao cực đại thì v = 0

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho hai vị trí bắt đầu ném và độ cao cực đại

Bài 3: Một vật nhỏ được treo vào đầu dưới của một sợi dây mảnh, không dãn có

chiều dài 2 m Giữ cố định đầu trên của sợi dây, ban đầu kéo vật đến vị trí A cho dây treo hợp với phương thẳng đứng góc 60° rồi thả nhẹ hướng về vị trí cân bằng O Bỏ qua sức cản môi trường, lấy g = 10 m/s2 Độ lớn vận tốc của vật khi đi qua vị trí cân bằng là?