Luận văn thạc sĩ xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập về dao Động Điều hòa vật lý 12 trung học phổ thông

Bài tập vật lý là một phương tiện dễ ôn tập, cúng cổ kiến thức lí thuyết đã học, phương tiện rất tốt để rẻn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh, BTVI, c

ĐẠI HỌC QUOC GIA HA NOL

TRUONG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYEN THE MANH

XAY DUNG VA HUONG DAN GIAI HE THONG BAI TAP VE DAO DONG DIEU HOA, VAT LY 12

TRUNG HOC PHO THONG

LUAN VAN THAC SI SU PHAM VAT LY

IA NOI - 2013

DAI HOC QUOC GIA HA NOI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYEN TIL MANII

XAY DUNG VA IIUONG DAN GIAI IIE THONG BAI

TAP VE DAO DONG DIEU HOA, VAT LY 12

TRUNG HOC PHO THONG

LUAN VAN THAC SI SU PHAM VAT LY

Chuyén nginh: LY LUAN VA PIIUONG PIAP DAY HỌC

(BO MON VAT LY)

Mã số: 60 14 10

Cán hộ hướng dẫn: TL Pham Kim Chung

HÀ NỘI - 2013

LOI CAM ON

Em xin bay tô lỏng biết ơn các thầy cô đã tham giảng dạy cao học tại

trường Đại học Giáo dục- Đại học Quốc gia Hà nội đã giúp đỡ và tạo điều

kiện cho em trong thời gian học tập vả thực hiện dễ tài luận văn này

Nhân dịp nảy tôi cũng xin chân thành cảm ơn trường THPT Nguyễn

Trung Ngạn, Ân Thị, llưng Yến tạo điều kiện cho tôi thực hiện để tài

Em xin chân thành cảm on TS Pham Kim Chung đã tận tình hướng dẫn

em thực hiện dễ lải này

Ha Nội, 2013

Tác giả

Nguyễn Thế Mạnh

NITGNG CII! VIET TAT TRONG LUAN VAN

Vị trí cần bằng,

1 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIẾN CÚA ĐỀ TÀI NGHIÊN CUU.S

1.1 Vai trò của bài tập trong đạy học vật lý

1.2 Phương pháp giải bài tập vật lự

1.2.1 Cấu bước giải bài tập

1.2.2 Xây dụng lập luận trong giải bải tập

1.3 Hưởng dẫn học sinh giải bài tập vật lý

1.3.1 Hưởng dẫn thco mẫu (Angorit)

1.3.2 Hướng dẫn tìm tòi

1.3.3 Định hương khái quát chương trình hóa

1.3.4 Tựa chọn và sử dụng bài tập trong dạy học vật lý

1.4 Thực trạng sử dụng hệ thống bài tập vật lý ở trường THPT

1.4.1 Phương pháp diễu tra

142 Kết quả diều tra

1.5 Kết luận chương 1 - - 20

Chương 2: XÂY DỰNG HỆ THÓNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HỌC

SINH GIẢI BÀI TẬP PHẢN DAO DONG DIEU HOA TRONG CHUONG

TRINIIVAT LY 12, TRUNG IIQC PIIO TIONG

2.1 Các kiến thức cơ bản về đao động điều hỏa 21

2.1.2 Dao động diễu hòa của con lắc đơn 22

2.1.3 Dao động tắt dẫn và đao động cưỡng bức 23

2.2 Chuẩn kiến thức và hệ mục tiêu về dao động điều hòa 25

2 2.1 Chuẩn kiến thức, kĩ năng phần dao động điều hòa 25

2.3 Xây dựng hệ thống bài tập - - 30

2.3.2 Lựa chọn các bài toán để xây dựng hệ thống bải tập 30

2.4.1 Hướng dẫn học sinh giải bài tập về chu kì của đao động điều hòa 41 2.42 Hướng dẫn học sinh giải bài tập về năng lượng trong dao động điều hoà 47

243 Hướng đẫn học sinh giải bài tập vỀ thời gian, quãng dường, li độ

2.4.4 Iướng dẫn học sinh giải bài tập về phương trình dao động điều hoà 64

245 Hướng dẫn học sinh giải bải tập về tổng hợp hai dao dộng điều hòa củng

phương cùng tần số, đao động điều hòa cưỡng bức,tắt dần, cộng hưởng 7l

Chương 3: I'HỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 78

3.2 Đối tượng và phương thức thực nghiệm sư phạm - 78

3.2.1 Dễi tượng thực nghiệm sư pham 78

iv

3.2.2 Phuong thie thue nghiém su phạm

3.3 Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm

3.3.1 Phân tích định tính điển biển các giờ học trong quá trình TRSP

3.3.2 Phân lịch dịnh lượng

3.4 Hiệu quả của phương pháp

Phụ lục 1 - Giáo án thực nghiệm sư pham

Phụ lục 2 Đề kiểm tra thực nghiệm sư phạm

DANII MYC CAC BANG

Bang 3.1 So sánh kết quả khảo sát trước và sau thực nghiệm 81

Bang 3.2 Các ân suất điểm sé thu ng] Ất diểm sẮ

DANII MUC CAC INI ANIL DO TIT

Hinh 3.1.Dé thi tin suất điểm số thực nghiệm sư phạm 83

MỞ ĐẦU

1 Lí đo chọn đề tài

rong day học môn vật lý, có thế phát huy tỉnh tích cực, chủ đồng và bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh bằng việc sử dụng hệ thống bai tập

vật lý Bải tập vật lý có lác dụng giúp cho học sinh hình thánh, rèn luyên kĩ

năng, kĩ xảo vận dụng kiên thức vào thực tiễn, giúp cho việc đảo sâu, mở rộng,

kiến thức Không chỉ có vậy thông qua việc rèn luyện tư duy của các bài tập

vật lý sẽ giúp cho học sinh có được những ki nang kĩ xão cần thiết trong cuộc

sống, mia trong số các kĩ năng đó có những phẩm chất vô củng quý giá là tích

cực, chủ động sáng tạo

Bài tập vật lý là một phương tiện dễ ôn tập, cúng cổ kiến thức lí thuyết

đã học, phương tiện rất tốt để rẻn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp

nghiên cứu khoa học cho học sinh, BTVI, cũng là một phương tiện rẻn luyện

cho học sinh khá năng vận dung kiến thức vào thực tiễn, đời sống, phương

tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng của học sinh, có thể được sử

dựng như là một phương tiện nghiên cứu tải liệu mới trong giai doạn hình

thành kiến thức mới cho học sinh, giúp cho học sinh lĩnh hội được kiến thức

mới một cách sâu sắc và vững chắc Trong dạy học vật lý việo hướng dẫn học

sinh giải bài tập vật lý sao cho thuần thục va nhanh nhay thì phải tốn nhiều thời gian và công sức đôi hỏi phải vận đụng lý thuyết đã học và kèm theo các

biến đổi toán học Tiết bải tập vật lý giữ một vai trẻ quan trọng giúp học sinh

củng cổ, đảo sâu và nắm vững kiến thức, nỏ là một hình thức tổng hợp kiến

thức của một bải, một chương, là thước đo mức độ sâu sắc VÀ vững vàng kiến thức mà học sinh thu nhận dược

Trong các kiến thức vật lý ở lớp 12 trung học phổ thông thi kiến thức

vé dao động diều hòa là một trưng những máng kiến thức cực kỉ quan trọng gop phan lim nén cái hay, dẹp và thể hiện sự liên kết chặt chẽ giữa các

phương pháp vật lý với kiến thức toán học

Trong chương trình vật lý 12 phần dao động điều hòa chiếm thời lượng khá lớn bằng phép tính toàn thông thường theo sé cu trong dé thi vao Đại

học và Cao đẳng thi có thé thấy phần dao động cơ điều hòa chiếm khoảng

20% nội dung chương trình lớp vật lý 12 Ngoài ra các bài tập và kiến thức về

sóng, điện xoay chiều hay dao động điều hòa của mach dao động lại sử dựng

các kiến thức về đao động điều hòa, sự liên quan đó không những chỉ là về sự

biểu diễn của chứng dều là hàm điều hỏa theo thời gian mả qua do con thay

được sự tương quan giữa các đại lượng dao động điền hỏa, từ đó có những

suy luận và tính toán liên quan chặt chế với nhau

Qua đó ta thấy rằng học sinh cần phải nắm vững kiến thức về dao động, điều hòa, phân biệt được các đại lượng, nhận đạng vả thực hiện tính toán suy

luận về các bài toán dao động điều hòa một cách thành thạo và bài bản

Bài tập và hệ thống bai tập trong day học đã được nhiều nhả khoa học,

nhà giáo dục học trong va ngoài nước quan tâm, phát triển và tìm tòi Tuy

nhiên da phần các công trình trước đây về vấn dÈ này con mang tính lý thuyết

và khái quát hóa cao Do vậy để góp phân đưa hệ thông bài tập vào trong qua

trình đạy vả học ở trường THPT, xây dựng và hướng dẫn giái chỉ tiết hệ thống

bài tập đó Ứng dụng hệ thống bài tập dé day và học có hiệu quả phần kiến thức nói trên và là phần kiến thức rất quan trọng của chương trỉnh vật lý 12, vi

thể tôi chọn để lãi nghiên cứu là: * Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bai

tip về đao động điều hòa , vật lý 12 trung học phố thông”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu những đặc trưng của việc dạy học bài tập vật lý từ đó xây

đựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập về đao động điều hòa, vật lý 12 trung

học phố thông nhằm nâng cao hiệu quả dạy và học vật lý, phát huy tinh lich

cực, chủ động và sáng tạo ở học sinh 'THP

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu chương trình vật lý phố thông hiện hành, chuẩn kĩ năng

kiến thức, các dang bài tập và phương pháp giải bài tập phần dao đông điều hỏa

- Xây dựng hệ thống bải tập và hướng dẫn học sinh giải bài tập về daa

động diều hòa dựa trên hệ mục tiểu và chuẩn kĩ năng kiến thức dã để ra

- Thực nghiệm sư phạm

4 Đối tượng nghiên cửu

Hoạt động đạy học của giáo viên và học sinh trong quả trinh dạy học phần bài tập về đao động điêu hỏa, vật lý 12 trung học phổ thông theo hệ mục

tiêu dạy học và chuẩn kiến thức kĩ năng

5 Giả thuyết khoa học

Nếu căn cứ theo lý luận đạy học vật lý biện đại về dạy bài tập vật lý, chuẩn kiến thức kĩ năng và hệ mục tiêu day học có thể xây dựng và hưởng dẫn giải hệ thống bài tập về dao động điêu hỏa, vật lý 12 trung học phế thông

từ đó giúp họo sinh nắm vững kiến thức, nâng cao năng lực giải bài tận về dao đông điều hòa từ đó tao niễm say mê trong việc học tập môn vật lý ở trường

TUPT

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Nghiên cứu lí luận

~ Nghiên cứu cơ sở lí luan dé lam sáng tö vai trỏ hệ thông bải tập vật lý

và bài tập về dao động điều hòa, chương trình vật lý 12 trung học phổ thông,

- Nghiên cứu chương trình vật lý phổ thông, các giáo trình, tài liệu

hướng dẫn về dao động điều hỏa, nội dung sách giáo khoa và những tải hiệu

tham khảo có liên quan để xác định mức độ nội dung vả yêu cầu về kiến thức,

kĩ năng giái bai tập mà học sinh cần nắm vững

6.2 Nghiên cửa thực tiễn

- Tìm hiểu nội dung chương trình, phương pháp và hình thức tổ chức

việc giải bài tập vật lý đao động điều hòa

~ Điều tra thực tiễn việc sử dụng hệ thống bài tập trong giải bài tập vật

lý phần đao động điều hòa tại trường trung học phế thông,

6.3 Thực nghiệm sư phạm

- "tiến hành giảng dạy song song nhóm đổi chứng và nhóm thực

nghiệm theo phương án đã thiết kế

- Trên cơ sở phân tích định tính vả định lượng kết quá thu được trong

quá trình thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi và tính hiệu quả của

các biên pháp do dễ tài đưa ra

7 Cầu trúc luận văn

- Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận

vần dược trình bảy trong 3 chương

Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn của để tài

Chương 2 Xây dựng hệ thông bài tập và hướng dẫn học sinh giải bài

tập phần đao động điểu hòa trong chương trình vật lý lớp 12, trung học phổ

thông

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG1

CƠ SỞ LÍ TUẬN VÀ THỰC TIẾN CA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Vai trả của bài tập trong dạy học vật lý

1.1.1 Bài tập vật lý

Vật lý là một môn khoa học giúp học sinh hiển được quy luật vận động

của thế piới vật chất và bài tập vật lỷ giúp học sinh hiểu rõ những qui luật Ấy,

biết phân tích và vận dụng những qui luật dy vào thực tiễn Kiến thức sẽ được

nắm vững thật sự, nếu học sinh có thể vận dụng thành thạo chúng hoàn thành

vào những bài tập lí thuyết hay thực hành [7] [8]

Bài tập vật lý là những bài luyện tập, những tình huống được lựa chọn một

cách phủ hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng vật lý, hình

thành các khái niêm, phát triển tư duy vật lý của học sinh và rèn kĩ năng vận

dụng kiến thức của học sinh vào thực tiễn

Ví dụ: Sau khi đạy xong phần lý thuyết vật lý về đòn bẩy và nguyên tắu

đòn bẫy, có thể rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức của học sinh vào thực

tiễn bằng một cầu hỏi

Em hãy nêu các dụng cụ sử dụng nguyên tắc đòn bẩy mà em biết?

Hoặc đưa ra một tỉnh huỗng cụ thể cần phải tính toán và từ đỏ chứng minh

lâm sáng US ác vấn dễ lý thuyết vừa học

Bai tap vat ly cd indt vi trí đặc biệt trong dạy học vật lý ở trường pho

thông Việc giải bài tập vật lý không chỉ nhằm mục đích giải toán, mà nó còn

có ý nghĩa to lớn trong việc rên luyện cho hoe sinh khả năng vận dụng kiến

thức, kĩ năng tỉnh toán, suy luận logic để giải quyết những vấn để trong thực

tế cuộc sống Giúp học sinh hiểu được một cách sâu sắc và đầy đủ những kiến

thức quy định trong chương trình mà còn giúp các em vận dụng những kiến

thức đó để giải quyết những nhiệm vụ của học tập và những vấn để mà thực tiễn đã đặt ra Muốn đại được điều đó, phái thường xuyên rẻn luyện cho hoe

sinh những kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức vào cuộc sống hằng ngày KỸ

nắng vận dụng kiến thức trong bài lập vả trong thực tiễn đời sống chính là

thước do mức dé sầu sắc vá vững vàng của những kiến thức mả học sinh đã

thu nhận được

Trong quá trình giải quyết các tình huỗng cụ thể do các hải lập vật lý

đặt ra, học sinh phải sử dụng các thao tác tư duy như phân tích, tông hợp, so

sánh, khải quát hỏa, trừu tượng hóa để giải quyết vấn đề, do đỏ tư duy của

HS cé diéu kién dé phát triển Vì vậy có thể nói bài tập vật lý là một phương

tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tướng tượng, khả năng độc lập trong suy

nghĩ và hành động, tính kiên trì trong việc khắc phục khó khăn trong cuộc

sống của học sinh

Trong quá trình dạy học bài tập vật lý, vai trỏ tự học của học sinh là tất cần thiết, Để giúp học sinh kha nang lw học, người giáo viên phải biết lựa

chơn bài tập sao cho phủ hợp, sắp xếp chúng một cách có hệ thông từ dễ đến

khó, từ đơn giản đến phức tạp và hưởng dẫn cho học sinh cách giải để tìm ra được băn chất vật lý của bài toán Đài tập vật lý còn là phương tiên kiểm tra

đánh giá kiến thức, kĩ năng và kĩ xáo, đặc biệt là giúp phát hiện trình độ phát

triển trí tuệ, làm bộc lộ những khó khăn, sai lầm của học sinh trong học tập

đồng thời giúp họ vượt qua những khó khăn và khắc phục các sai lầm đó

Vật lý là một môn học liên quan đến nhiều hiện tượng trong đời sống,

Những kiến thức vật lý cũng dược ứng dụng trong kĩ thuật ông hàng

ngày Học sinh khi giải BTVL là tìm đến bản chất của các vân để đó và áp

dụng nó giải quyết các vấn đề cúa cuộc sống Vì vậy việc sử dụng bải tập vật

lý còn có chức năng giảo dục tư tưởng dạo đức, kĩ thuật tổng hợp và hướng,

nghiệp

1.1.2 Các kiểu bài tập vật lý

1.1.2.1 Bài tập vật lý định tình

Bài tập định tính là bài tập mà 115 không cần phải tính toán (Hay chỉ có

các phép loán đơn giản) ma chỉ vận dụng các định luật, định lý, qui luật đỄ

giải thích các hiện tượng thông qua các lập luận có căn củ, có lôgíc Nội dung,

của cáo câu hỏi khá phong phú, và đôi hỏi phải vận dụng rất nhiều các kiển thức vật lý

Vi du: Em hãy cho biết người ta đã làm thể nào để đo độ sâu của đáy biển?

Để có thể trá lời dược bài lập trên người học phải nắm vững kiến thức

vật lý, căn cứ và nhiều khối kiến thức đã biết và lựa chợn vận đụng cho phù

hợp, đó chính là khối kiến thức về sóng âm, từ khối kiến thức sóng lại phải tim sự liên hệ đến vận tốc sóng vả quãng đường sóng truyền như thế nảo dé

trả lời yêu cầu của để bài

1.1.2.2 Bài lập vật 19 định lượng

Đó là loại bài tập vật lý mà muốn giải quyết nó ta phải thực hiện một

loạt các phép tính Dựa vào mục đích đạy học ta có thể phân loại bài tập dang

nảy thành hai loại

- Bài tập tập dượt : Là bải tập đơn giản được sử dụng ngay khi nghiên

cứu một khái niệm hay một qui lắc vật lý nào dé để học sinh vật dựng kiến thức vừa mới tiếp thu

- Bài tập tổng hợp : Là những bài tập phức tạp mà muôn giải nó học

sinh vận dụng nhiều kiến thức ở nhiều phân, nhiều chương, nhiễu cấp học va

thuộc nhiều lĩnh vực Dặc biệt khi các câu hỏi loạt nảy được nêu dưới dạng

trắc nghiệm khách quan, thi yêu cầu học sinh phải nhớ kết quả cuối cùng đã

được chứng mình trước dé để giải nó một cách nhanh chóng, Vì vậy yêu cầu

học sinh phải hiểu bài một cách sâu sắc dé vin đụng kiến thức ở mức độ cao

Vị dụ: Khi nghiền cứu về vận tắc và quãng đường ta có sự liên hệ quãng

đường bằng vận tốc nhãn với thời gian

S=v.t

Từ đó có thé cho biết quãng đường vật đi được là 12km, cho vận tốc 3km/h yêu cầu học sinh tính thời gian vật đi?

Để trả lời được bài tập mang tính tập đượt này học sinh dễ dàng thay vào

công thức để tính toán đại lượng mã đề bài yêu cầu

Muốn có mét bai lap ting hop GV cé thé cho nhimg quing đường khác nhau vật di với vận tốc khác nhau, yêu cầu học sinh tỉnh vận tốc trung binh trên cả

Đó là bài tập mà đữ kiện đề bài cho đưới dạng dé thi hay trong quả trình giải

nó ta phải sử dụng đỗ thị, có thể phân loại đạng câu hỏi này thành các loại

- Đọc và khai thác đỗ thị đã cho : Hải tập loại nảy có tác dụng rèn luyên chơ

học sinh kỹ năng đọc đề thi, biết cách đoán nhận sự thay đổi trạng thái của vật

vila một hiện Lượng hay một quá trình vậ

khai thác từ để thị những đữ để giải quyết một vấn để cụ thể

- Về đồ thị theo những dữ liệu đã cho: bài tập này rên luyện cho học sinh kỹ

năng vẽ đỗ thị, nhất lả biết cách chọn hệ tọa độ và tỉ lệ xích thích hợp để vẽ

đỗ thị chỉnh xác

Ví dụ: Từ công thức liên hệ quãng đường với vận tấu S—v.L, và bằng cáo kiến

thức đã học, em cho biết đồ thị sự phụ thuộc giữa quãng đường và thời gian là đường gi? Cho vận tốc của chuyển động là không đổi 3km⁄h

Đổ giải bài toán trên HS phải nắm vững kiến thức về dồ thị, cách chọn điểm

tương ứng giữa các đại lượng Từ nhiêu điểm thuộc đồ thị, HS nổi các điểm

đỏ tạo thành một đường thắng, trả lời và nhận xét về đặc điểm của đường thẳng đỏ như thế nảo

1.1.2.4 Bai tap thí nghiệm

Bai lập thí nghiệm là loại bài tập cần phải tiến hành các thí nghiệm hoặc để kiếm chứng cho lời giải lý thuyết, hoặc để tìm những số liệu, dữ kiện

dung trong việc giải các bài tập Tác dung cụ thể của loại bài tập này là giáo

dục, giáo đưỡng và giáo dục kỹ thuật tổng hợp Đây lá loại bái tập thường gây

cho học sinh cảm giác lí thú và đặc biệt đỏi hỏi hoc sinh nhiêu tính sáng tạo.

Vi du: Lam thi nghiêm về mạch điện kín có dòng điện chạy qua sẽ làm

dén đây tóc sáng Thông qua các máy do Vôn kế và Ampe kể em hãy kiểm nghiệm lại định luật Ôm

Để làm bài tập này giáo viên cần tạo điều kiên hưởng dẫn cho học sinh,

gợi mở cách thức tiễn hành thí nghiệm, cách thức ghi nhận số liệu, sử dụng

các đại lượng nảo thay đổi để chứng minh Và có thể yêu cầu học sinh tìm tòi

các cách làm khác thông qua đỏ phát huy tính sáng tạo ở học sinh

[7, tr 126-145],[8, tr90- 108]

1.2 Phương pháp giải bài tập vật lý

1.2.1 Các bước giải bài tập

Quá trinh giải một bài tập vật lý thực chất là quá trình tìm hiểu điều

kiện của bải tập, xem xót hiện lượng vật lý, xác lập được những mỗi liên hệ

cụ thé dựa trên sự vận dụng kiến thức vật lý vào điều kiến cụ thể của bài tập

đã cho Từ đó tính toán những mỗi liên hệ đã xác lập được để dẫn đến lời giải

và kết luận chỉnh xác Sự nắm vững những mắt liên hệ nay sẽ giúp cho giáo

viên định hướng phương pháp đạy bải tập một cách hiệu quả

Bài tập vật lý rất đa dạng, cho nôn phương pháp giải cũng rất phong

phú Vi vậy không thể chí ra được một phương pháp nào cụ thể ma có thể áp dung để giải được tất cã bài tập Từ sự phân tích như đã nêu ở trên, có thể

vạch ra một dàn bài chung gồm các bước chính như sau

1 Tìm hiểu đầu bài, tóm tắt các đữ kiện

- Doc kf dé bai, tim hiểu ý nghĩa của những thuật ngữ quan trọng, xác

định đâu là ẩn số, dâu lả dữ kiên

- Dũng kí hiểu tóm tắt để bài cho gi? [Idi gi? Ding hinh vé mồ tả lại

tỉnh huéng, minh hoa néu cin

2 Phân tích hiện tượng,

- Nhận biết các dữ liệu đã cho trong để bài có liên quan đến những kiến

thức nào, khái niệm nào, hiện tượng nào, quy tắc nảo, định luật nảo trong vật by

- Xác định cáo giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đề bài, mỗi giai đoạn bị chỉ phối bởi những đặc tỉnh nào, định luật nào Có như vậy học

sinh mới hiểu rõ được bản chất của hiện tượng, tránh sự äp dụng máy móc

công thức

3 Xây đựng lập luận

Thực chất của bước này là tim quan hệ giữa ẫn số phải tìm với các dữ

kiện dã cho Đối chiếu các dữ kiện đã cho và cải phải tim liên hệ với nhau như thể nảo, qua công thức, định luật nảo để xác lập mỗi liên hệ Thành lập các phương trình nếu cần với chủ ý có bao nhiêu ẩn sé thi có bấy nhiêu

phương trình

$ Đối với những bài tập tổng hợp phức tạp, có hai phương pháp xây dung lập luận dể giải

- Phương pháp phân tích : xuất phát từ ân số cần tìm, tùm ra mối liên hệ

giữa ân số đó với một đại lượng nảo đó theo một định luật đã xác định ở bước

thứ 2, diễn dạt bằng một công thức có chứa ẩn số Sau dó tiếp tục phát triển

lập luận hoặc biến đổi công thức này theo các đữ kiện đã cho Cuối củng đi

đến công thức sau củng chứa ẩn số và các đữ kiện đã cho

- Phương pháp tổng hợp : xuất phát từ dữ kiên đã cho của đầu bài, xây

dựng lập luận hoặc biến đổi công thức diễn đạt mối quan hệ giữa các dữ kiện

đã chơ với các đại lượng khác dễ tiến dần đến công thức cuối cùng có chứa ấn

số và các dữ kiện đã cho

+ Dỗi với bài tập định tính : ta không cần tính toán nhiều mà chủ yếu

sử dụng lập luận, suy luận logic dựa vào kiến thức vật lý dễ giải thích hoặc dự

đoán hiện tượng xây ra

"Thông thường đễ giải các bài toán này cần tiến hành theo các bước

* Phan tích câu hỏi

# Phân tích hiện Lượng vật lý có đề cập đến trong câu hỏi đề từ đó xác định các định luật, khái niêm vật lý hay một qui tắc vật lý nào đó để giải

quyết câu hỏi

10

* Tổng hợp các điều kiện đã cho với các kiển thức tương ứng để trả lời câu hồi

& Đối với bài tập trắc nghiệm khách quan : cần năm thật vững kiến thức trong sách giáo khoa, nếu không sẽ không nhận biết dược trong các

phương án đề lựa chọn đầu là phương án đúng

4 Lựa chọn cách giải cho phủ hợp

5 Kiểm tra, xác nhận kết quả vả biện luận

- Từ mối liên hệ cơ bản, lập luận giải để tìm ra kết quả

- Phân Lịch kết quá cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phù hợp với điều kiện đầu bài tập hoặc không phù hợp với thực tế Việc biện luận này cũng là một cách để kiểm tra sự đứng đắn của quá trình lập luận Đôi khi nhờ

sự biện luận nảy mả học sinh có thể tự phát hiện ra những sai lầm của quá

trình lập luận, do sự vô lý của kết quả thu được [7],[8],[10]

1.2.2 Xây dựng lập luận mong giải lập

Xây dựng lập luận trong giải bài tập là một bước quan trọng của quá

trình giải bải tập vật lý Trong bước này, ta phải vận dụng những định luật vật

lý, những quy tắc, những công thức dễ thiết lập mối quan hệ giữa đại lượng,

cần tìm, hiện tượng cần giải thích hay dự đoán với những dữ kiện cụ thể đã

cho trong đầu bai Muén làm được điều đó, cần phải thực hiện những suy luận

logic hoặc những biến đổi toán học thích hợp Có rất nhiều cách lập luận tùy

theo loại bài tập hay đặc điểm của từng bài tập Tuy nhiên, tắt cả các bài tập

mia la đã nêu ra trong mục phân loại bài tập ở trên đều chứa đựng một số yếu

tố của bài tập định tính và bài tập tính toán tống hợp Dưới đây, ta xét đến phương pháp xây dụng lập luận giải hai loại bải tập đó

1 Xây dụng lập luận trong giái bài tập dinh tinh

Bài tập định tính thường có hai đạng : giải thích hiện tượng và dự đoán hiện tượng sẽ xây ra

+ Bài tập giải thích hiện tượng

11

Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết một hiện tượng và lý giải

xem vì sao hiện tượng lại xăy ra như thể Nói cách khác là biết hiện tượng và

phải giải thích nguyên nhân của nỏ Dối với học sinh nguyên nhân đỏ là

những đặc tính, những định luật vật lý Như vậy trong cdc bai tap nay, bat

buộc phải thiết lập được mối quan hệ giữa một hiện tượng cu thé với một số

đặc tính của sự vật hiện tượng hay với một sẽ định luật vật lý Ta phải thực

hiện phép suy luận lopic (luận ba đoạn), trong đỏ tiên đề thử nhất lả một đặc

tính chung của sự vật hoặc định luật vật lý có tính tông quát, tiên đề thứ hai là những điều kiện cụ thể, kết luận là hiện tượng niêu ra

"Thông thường những hiển tượng thực tế rất phức tạp mà các định luật vật lý lại rất đơn giản, cho nên mới nhìn thì khó có thể phát hiện ra mếi liên

hệ giữa hiện tượng đã cho với những định luật vật lý đã biết Ngoài ra ngôn

ngữ dùng trong lời phát biểu các định nghĩa, định luật vật lý nhiều khi lại

không hoàn toàn phủ hợp với ngôn ngữ thông thường dùng dé mô tả hiện

tượng Vì vậy cẩn phải mô tả hiện Lượng tho ngôn ngữ vật lý và phân tích

hiện tượng phức kạp ra các hiện tượng đơn giản chỉ tuân theo một định luật,

dùng trong đời sống hằng ngày)

» Phân tích hiện tượng

“ Xây dựng lập luận :

~ Tìm trong dầu bài những dấu hiệu cỏ liên quan đến một tỉnh chất vật

lý, một định luật vật lý đã biết

~ Phát biểu dẫy dũ tinh chất đó, dịnh luật dá

- Xây dựng một luận ba đoạn để thiết lập mối quan hệ giữa định luật đó

với hiện tượng đã cho, nghĩa lả giải thích được nguyên nhân của hiện tượng

12

Trong trưởng hợp hiện lượng phức tạp thì phái xây dựng nhiều luận ba đoạn

liên tiếp

+ Bài tập dự đoán hiện tượng

Tự doán hiện Lượng thực chất là căn cứ vào những diều kiện cụ thể của

đầu bài, xác định những định luật chỉ phối hiện tượng và dự đoán được hiện

tượng gi xây ra và xây ra như thế nảo Từ đó tim quy luật chung chỉ phối hiện

tượng củng loại vả rút ra kết luận Về mặt logic ta phải thiết lập một luận ba đoạn, trong đỏ †a mới biết tiên để thứ hai (phán đoán khẳng định riêng), cần phải tìm tiên đề thứ nhất (phán đoán khẳng định chung) và kết kuận (phán đoán khẳng định riêng)

2 Xây dựng lập luận trong giải bài tập định lượng

Muốn giải được bài tập định lượng, trước hết phái hiểu rõ hiện tượng

xây ra, diễn biển của nó từ đầu đến cuối Cho nên có thể nói phần đầu của bài

tập định lượng là một bài tập định tính Do đó khi giải bài tập định lượng cần

phải thực hiện bước 1 và 2 giếng như khu giải bài tập dịnh tính Riêng bước 3

về xây đựng lập luận, có thế áp dựng các công thức vả những cách biến đỗi

toán học chặt chế, rỡ ràng hơn

Có hai phương pháp xây dựng lập luận : phương pháp phân tích và phương pháp tông hợp

$ Phương pháp phân tích : phương pháp phân tích bắt đầu băng việc tìm

một định luật, một quy tắc diễn đạt bằng một công thức có chứa đại lượng cần

tim và một vài đại lượng khác chưa biết Sau đó tim những định luật, công thức

khác cho biết mỗi quan hệ giữa những đai lượng chưa biết này với các dai lượng đã biết trong đầu bài Cuối cùng ta tim được một công thức trơng đó chỉ

chứa đại lượng cần tìm với các đại lượng dã biếL Thực chất của phương pháp

phân tích là phân tích một bài toán phức tạp thành nhiều bài toán đơn giản hơn

® Phương pháp tổng hợp : việc giải bài tập bắt dầu từ những đại lượng,

đã cho trong điều kiên của bài tập Lưa vào các định luật, quy tắc vật lý, ta

phải tìm những công thức chứa đại lượng đã cho và các đại lượng trung gian

xnả ta dự kiên có liên quan đến đại lượng phải Lim Cuối củng ta lim được một

công thức chỉ chứa dại lượng phải tim và những đại hượng dã biết

$ Phối hợp phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp : trong

thực tế giải bài tập, hai phương pháp trên không tách rời nhau, mả thường xen

kẽ, hỗ trợ lẫn nhau

Thương pháp tổng hợp đôi hỏi người giải bai tập có kiến thức rộng rãi,

kinh nghiêm phong phú để có thể dự đoán được con đường ải từ những dữ kiện trung gian, thoạt mới nhìn hình như không có quan hệ gì chặt chế tới một

kết quả có liên quan dén lắt cä những diều đã cho Bởi vậy, ở giai đoạn đầu

của việc giải bài tập thuộc một dạng nảo đó, do học sinh chưa có nhiều kinh

nghiệm, ta nên bắt đầu từ câu hỏi đặt ra trong bài tập rồi gỡ dần, làm sáng tỏ

dần những yếu tổ có liên quan đến đại lượng cần tìm, nghĩa lả dùng phương,

pháp phân tích

Trong những bài tập tính toán tổng hợp, hiện tượng xây ra do nhiều

nguyên nhân, trải qua nhiều giai đoạn, khi xây dựng lập luận có thể phối hợp

hai phương pháp [7] [8]

1.3 Tướng din hoc sinh giai bài tập vật lý

1.3.1 Hưởng din theo mau (Angorit)

Đối với học sinh phố thông, vấn đề hướng dẫn học sinh giải bài tập gặp

không ít khó khăn vi học sinh thường không nắm vững lý thuyết và kĩ năng

vận dụng kiến thức vật lý Vì vậy các em giải một cách mò mẫm, không có

định hướng rõ ràng, áp dụng công thức máy móc và nhiều khi không giải

được Có nhiều nguyên nhân :

- Học sinh chưa cỏ phương pháp khoa học để giải bải tập vật lý

- Chưa xác định được mục dích của viộc giải bải tập là xem xét, phân

tích các hiện tượng vật lý để đi đến bản chất vật lý

Việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách khoa học,

dim bao di đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết Nó

14

không những giúp học sinh nắm vững kiến thức mà gòn rờn luyền kĩ năng suy luận lopic, làm việc một cách khoa học có kế hoạch

Hướng đẫn Angorit là sự hướng dẫn chỉ rễ cho học sinh những hảnh

động cu thé cin thực hiện và trình tự thực hiển các hành động đó để dạt dược

kết quả mong muốn Giáo viên phải phân tích một cách khoa học việc giải

toán để xác định được một trình tự giải một cách chỉnh xác,

chặt chẽ, logic,

khoa học Học sinh chấp hành các hành động đã dược giáo viên chỉ ra, vận

đụng đúng công thức và tính toán cần thận sẽ giải được bài toán đã cho

+ Lu điểm

- Bao dam cho học sinh giải được bài tập đã cho một cách chắc chắn

- Giúp cho việc rn luyện kỹ năng giải bài tập của IIS một cách hiệu quả

® Nhược điểm : ít có tác dụng rên luyện cho học sinh khả năng tim tdi, sáng tạo Sự phát triển tư đuy sắng tạo của học sinh bị hạn chế Dể khắc phục

nhược điểm nảy, trong quá trình giải bài tập, giáo viên phải lôi cuốn học sinh

tham gia vao quá trình xây đựng Angorit cho bai tập

& Điều kiện áp dụng : khi cần đạy cho học sinh phương pháp giải một

bái toán diễn hình, luyện cho học sinh kỹ năng giải một đạng bài tập xác định

1.3.2 Hướng dẫn tìm toi

Định hướng tìm tòi là kiểu định hướng mang tính chất gợi ý cho họu

sinh suy nghĩ tìm tỏi phát hiện cách giải bài toán Giáo viên phải gơi mở để

học sinh Lu tim cach giải quyết, tự xác định các hành động thực hiện dé dat

được kết quả, phải chuẩn bị thật tốt các câu hỏi gợi mở Học sinh phải tự lực

tim tdi cách giải quyết chứ không phải là học sinh chỉ việc chấp hành các

hành động theo mẫu của giáo viên

+ Ưu điểm

- Tránh được tình trạng giáo viên làm thay học sinh trong việc giải bài tập

- Phát triển tư duy, khã năng làm việc tự lực của học sinh

& Nhược điểm

15

- Do học sinh phải tự tìm cách giải quyết bải toán nên đổi khi cũng

không đảm bảo học sinh giải được bài toán một cách chắc chắn

- Phương pháp này không thể áp dụng cho toàn bộ đối tượng học sinh

- Hưởng dẫn của giáo viên không phải lúc nảo cũng định hướng dược

tư đưy của học sinh

& Điều kiện áp dụng : khi cần giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn để

giải quyết được bài tập đồng thời vẫn đảm bảo được yêu cầu phát triển tư duy

học sinh muốn tạo điều kiện để học sinh tự lực tìm tòi cách giải quyết

1.3.3 Dịnh hướng khải quát chương trinh hóa

Dinh hướng khái quát chương trình hóa lả sự hướng dẫn cho học sinh tự tìm tòi cách giải quyết tương tự như hướng dẫn tìm tỏi Sự định hướng được

chương trình hóa theo các hước dự định hợp lý để giải quyết vẫn dễ đặt ra

Cụ thể :

- Giáo viên định hướng ban đầu để HS tự tìm tỏi giải quyết vẫn đề đặt ra

- Néu hoc sinh không tự giải quyết dược, giảo viên sẽ pợi ý thêm, cụ thé hóa hoặc chỉ tiết hóa thêm một bước để thu hẹp phạm vi tìm tôi giải quyết cho vửa sức học sinh

- Nếu học sinh vẫn không tự giải quyết được thì giáo viên nên chuyến dần sang kiểu định hướng theo mẫu để theo đó học sinh tự giải quyết được

một bước hay một khia cạnh nào dó của vẫn đề Sau đỏ tiếp tục giải quyết vẫn

để tiếp theo

- Cử như thể giáo viên hướng dẫn và định hướng để học sinh giải quyết

hoàn chỉnh vấn đề

& Yêu cầu đổi với giáo viên : định hưởng hoạt động tư duy cúa HS, không

được lâm thay, phải theo sát tiến trình hoạt động giải bài toán cúa học sinh

& Yêu cầu đối với học sinh : phải Lự mình giải quyết vấn đề, van dung hết kiển thức và kỹ năng đã dược học để tham gia vảo quá trình giải

« Ưu điểm

16

- Rén luyén được Lư duy và Linh độc lập suy nghĩ của học sinh trong quá trình giải bài tập

- Dảm bảo cho học sinh giải được bài tập đã cho

- Giáo viên có thể thco sát HS trong quá trình giải bài tập nên dễ phát hiện

được những thiểu sót hoặc sai lầm của học sinh để điều chính va củng cổ lại

€ Nhược diễm

- Dé làm tốt được sự hướng dẫn nảy phụ thuộc vao trinh dé va kha

năng sư phạm của người giáo viên Dôi khi người giáo viên đễ sa vào làm

thay cho học sinh trong từng bước dịnh hưởng Do vậy câu hỏi định hướng

của giáo viên phải được cân nhắc kỹ và phủ hợp với trình độ học sinh

Trong quá trình hướng dẫn học sinh giải bải tập không thể theo một

khuôn mẫu nhất định, mà tủy thuộc vào nội dung, kiến thức, yêu cầu của bài

1.3.4 Lựa chọn và sử dụng bài tập trong dạy học vật lý

Hệ thống bài tập mà giáo viên lựa chon phải thỏa mãn các yêu cầu sau :

- Bai tập phải đi từ dễ tôi khó, từ đơn giản đến phức tạp (phạm vị

và số lượng các kiến thức, kĩ năng cần vận dụng từ một dễ tài đến nhiều dễ

tài, số lượng các đại lượng cho biết và các đại lượng cần tìm ) giúp học sinh

nắm được phương pháp giải các loại bài tập điển hình

- Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thỗng bài tập đóng góp một phần nào đó vào việc cũng có, hoàn thiện và mở rộng kiến thức

- Hệ thống bài tập cần bao gồm nhiễu thể loại bài tập : bài tập giả tạo

va bai tập có nội dụng thực tế, BT luyện tập và bài tập sáng tạo, BT cho thửa

hoặc thiểu đữ kiện, BT mang tính chất ngụy biện và nghịch lý, bài tập có nhiều cách giải khác nhau vả bài tập có nhiễu lời giải tùy theo diễu kiện cụ thể của

bài tập mà GV không nêu lên hoặc chỉ nêu lên một điều kiện nào đó mà thôi

17

Giáo viên phấi dự kiến chỉ tiết kế hoạch sử dụng hộ thống bải tập Sử

dung các khẩu trong quá trình dạy học: nêu vấn dể, hình thành kiến thức

mới, củng, cỗ, hệ thống hóa, kiểm tra và đánh gia kiến thức, kỹ năng của HS

Cần quan tâm cã đến số lượng bai tap cân giải, ở lớp, hay tự làm ở nhà

1-4 ' Thực trạng sử dụng hệ thống bài tập vật lý ở trường THPT

1.4.1 Phương phúp điều tru

Quá trình diều tra dược tiễn hành ở trường: THPT Nguyễn Trung Ngạn, An

Thi, Img Yén

I Điều tra giáo viên:

- 'Irao đổi trực tiếp với 10 giáo viên

- Nghiên cứu giáo án của 10 giáo viên

+ Điều tra học sinh

- rao đối trực tiếp với 100 học sinh

- Nghiên cứu vở ghi chép của 100 học sinh

+ Dự giờ 1Ô giáo viên

1.4.7 Kết quả điều tra

— Ki quả điều tra với giáo viên

~ Qua trao đổi trực tiếp với các giáo viền, thi đa phần các giáo viên

được trao đổi đều tễ chức hoạt động nhận thức cho học sinh theo tiến trình nội

dung bài học theo kiểu truyền thống Trong quá trình sử dụng bài tập thì có

khoảng 90 %6 giáo viên dạy bài tập theo các đạng bải tập trong sách giáo khoa

hoặc sách tham khảo, các sách này có phần bài tập côn ở đạng cơ bản, chưa

phân loại và dịnh hướng theo chuẩn kiến thức kĩ năng và hệ mục tiêu đạy học

Còn 10% số giáo viên trong tông số giáo viên đã kết hợp chuẩn kiến thức kĩ

năng và hệ mục tiêu đạy học để xây dựng hệ thông bài tập và hưởng dẫn học

sinh giải bài tập Tuy nhiên số giáo viên trên xây dựng hệ thông bài tập còn thiểu tính khoa học, chưa thật sự đấm bảo được những yêu cầu đã để ra ở trên

đối với bài tập và hệ thắng bài tập

18

- Nghiên cứu giáo án của giáo viễn, kết quá 90% giáo án thiết kế tiến

trình day học theo phương pháp truyền thống trong đỏ sử dụng phương pháp thuyết trình có giảng giải và phương pháp van dap lá chính, các phương pháp

day học mới hay các kỹ thuật dạy học hiện dại là không có Việc học tập của

học sinh còn thụ động, quá trình đi tìm kiến thức còn phụ thuộc vảo giáo viên

nhiều ¡2o đó không kích thích được sự say mẽ, tích cực học tập, sáng tạo cho

người học

Kết quả điều tra với học sinh

Qua trao đổi trực tiếp với các học sinh và nghiên cứu vở ghỉ của học

sinh thì thấy đa số các em cho biết chúng em ngôi nghe cô giảng bài thông báo kiến thức và ghỉ lại các kiến thức gõ nhẫn mạnh hoặc dọc chậm Thỉnh

thodng có một vài câu hỏi phát vấn chứ ít khi chúng em duce tu minh di tim

hay khám phá kiến thức mới Khi trao dồi về sự tập trung chủ ¥ va hime tha

trong học tập thì các em nói mặc dù rất cố gắng nghe giảng nhưng vẫn thường, xuyên mắt tập trung, hay nghĩ về vân để khác trong quá trình học tập Các em

nói đó là do kiến thức qua nhiều, có quá nhiêu công thức, định luật, định lí

cần nhớ, nhìn chưng giờ học quá căng thing, nhiều áp lực, không thoải mái,

nên các em lhấy mệt mỗi Khi hỏi về các kiến thức đã học các em nhớ lại nhiều không? thì da số học sinh nói quên nhanh sau dỏ Khi kiểm tra phái bỏ rất nhiều công sức và thời gian đỗ ôn tập

Khi dự giờ giáo viên, quan sát học sinh thi hầu hết thấy các cm tiếp thu

kiến thức một cách thụ động Irong tiết dạy học bài tập thi học sinh học tập

và piải bài tập rất yếu chỉ tận trung vào một số ít bạn trong lớp có thể làm và

hiểu được các bài tập thay cô cho Các bài tập không phong phú, ít có sự liên

kết với nhau như những mit xich, hay chưa phân loại được các bài tập từ dễ

đến khó Quan sát học sinh thi hầu hết thấy các em tiếp thu kiến thức một

cách thụ động Nhiều học sinh rất ngại phát biểu xây dựng bài, thiếu tự tin khi

trả lời sâu hỏi Đại đa số là có tâm lí chờ đợi sự giải thích, thông báo kiến

19

thứo của giáo viên vừa nghe, vừa căm cụi ghi lại Như vậy với vai trò là chủ

da học sinh không được phát huy Tiết

Giải bài tập vật lý là một trong những hình thức tập luyện chủ yếu và

được tiến hành nhiều nhất Trong mỗi tiết học hoạt déng giải bài tập vật lý

tham gia vào quá trình quá trình dạy học như một yếu tố then chết, giúp học

sinh nắm bắt kiến thức mới một cách hiệu quả và đặc biệt là việc cúng cố lại

kiến thức đã học

Vì vậy giải bài tập vật lý có vai trỏ rất quan trọng trong dạy học :

- Giải bài tập vật lý giúp học sinh rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến

thức, liên hệ lí thuyết với thực tễ, học tập với đời sống,

- Bài tập vật lý sử dụng như một phương tiện độc đáo để nghiên cửu tài liệu

mới khi trang bị kiến thức cho học sinh nhằm dảm bảo cho học sinh lĩnh hội

kiến thức một cách sâu sắc và vững chắc

- Bài tập vật lý có tầm quan trọng đặc biệt rèn luyện cho học sinh tỉnh sang

†ạo, độc lập trong suy nghĩ, rèn luyện tư duy, đức tỉnh kiên trỉ và sự yêu thỉch

môn học, bôi dưỡng phương pháp nghiên cửu khoa học cho học sinh

- ải lập vật lý lá hình thức cũng cố, ôn tập, hệ thống hóa kiến thức và là

phương tiện để kiểm tra kiến thức kĩ năng của học sinh một cách hiệu quả

- Bải tập vật lí có ý nghĩa to lớn trong việc giáo đục kĩ thuật tổng hợp

20

CHƯƠNG 2

XÂY DỰNG HỆ THỎNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIAI BAI TAP PHAN DAO DONG DIEU HOA TRONG CHUGNG

TRÌNH VẶT LÝ 12, TRUNG HỌC PHÔ TIIÔNG

2.1 Các kiên thức cơ bản về dao động điều hòa

2.1.1 Phương trình dao động điều hòa

Dao động điêu hoà là đao động trong đó li đệ của mệt vật là một hàm côsin

(hay hàm sim) của thời gian

Phương trình của dao động điều hoa có dang

&— Acos(at t+ g)

Trong đó, x là li độ, A là biên độ của đao ding (là một số dương), ø là pha

ban đầu, œ là tần số góc của dao động, (ot + ø) là pha của dao động tại thời

điểm 1

+ Li độ x của dao động là toa đô của vật trong hệ toa độ có gốc là vị trí cân

bằng Don vi do li d6 14 dom vị đo chiều dai

® Biên độ A của dao động là độ lệch lớn nhất của vật khỏi vị trí cân bằng

Don vị đo biên độ là đơn vị đo chiều dài

* (at + ø) gợi là pha cúa dao đông lại thời diểm t, có đơn vị là radian (rad)

Với một biển độ đã cho thì pha lả dại lượng xác định vị trí vả chiều chuyển

động của vật tại thời điểm t

® ø là pha ban đầu của đao đông, có dơn vi la radian (rad)

« w 1A tan s6 géc cla dao động, có don vi la radian trén gidy (rad/s)

« Chu kì T của dao dộng điều hoà là khoảng thời gian dễ vật thực hiện được

một dao động toàn phan ơn vị của chu kỉ là giây (s)

« Tần số (1) của dao động điều hoả là số dao động toàn phần thực hiện trong

một giây, có đơn vị là một trên giây (1⁄4), pọi là héc (kí hiệu Hz)

21

Hệ thức mối liên hệ giữa chu kì và tần số là œ = = = 2nf

Các bước thiết lập phương trình đao động điều hòa:

Phương trình động lực học của đao động điều hoà la

T —ma - -kx hay œ—- Šx m

trong đó F 1a lực tác dụng lên vật m, x là li độ của vật m

Phuong trình có thể dược viết dưới dạng

* Phuong trinh dao động của dao động điều hoà là

& = Acos(ar +p) VOI m—

6 phan nay học sinh cần có khả năng

Nhận diện các đại lượng bằng cách thông qua đơn vị và dữ kiên để bài cho từ đó nhận biết các đại lượng đặc trưng của dao động điều hỏa, bừ các đại lượng đã cho trong quan hệ bằng phương trình, công thức có thể tính các đại

lượng còn lại

X4c dinh duge cac Ie tác dụng lên vật dao động

Thực hiện tính toán vả viết được phương trình động lực học và phương

trình đáo động điều hoà của con lắc đơn

® — Biết oách chọn hệ trục toa độ

Biết cách lập phương trình dao động, tính chu ki dao động và các đại

lượng trong các công thức của con lắu lò xo

3.1.2 Dao dộng diễn hòa của con lic don

« Với con lắc đơn, thành phần lực kéo vật về vị trí cân bằng là

Pị— -mg ; — ma —ms" hay 8" —-g ; — -mỖs

trong đó, s là l độ cong của vật đo bằng mét (m), 1 là chiều dải của con He

đơn đo bằng mét (m) Đó là phương trình động lực học của con lắc đơn

2

* Phương trinh dao động của cơn lắc đơn là là

§ — SạCos(fĐf + @)

trong đó, sạ — laạ là biên đồ đao động

e Công thức tỉnh tần số góo của dao động con lắc đơn là : œ f :

® Công thức tính chu kì của dao động con lắc đơn là: T =2z, £

&

Trong dỏ g là gia tốc rơi tự đo (m/s*), | 14 chidu dai con lắc (m)

s Dùng con lắc đơn có chiều dài lớn) Cho đao động điều hoà Do thời gian

của một số dao động toàn phan, tir dé suy ra chu ki T

Axl

2

© Tinh g theo công thức : g—

« Diết cách chọn hệ trục toạ độ, chỉ ra được các lực tác dụng lên vật dao

động

s Biết cách lập phương trình đao động, tính chu kỉ dao động va các đại lượng

trong gác công thức của con lắc đơn

3.1.3 Dao động tắt dẫn va dao động cưỡng bức

© Dao động của hệ xây ra đưới tác dụng chỉ của nội lực gọi là dao động tự do hay dao đồng riêng Dao động riêng có chu kì chỉ phụ thuộc vào các yếu tổ

bên trong hệ mà không phụ thuộc vào cách kích thích để tạo nên dao động Trong quá trình dao động, tần số của đao đông riêng không đổi Tân số nay

gọi là tần số riêng của đao động, kí hiệu lA fy

® Dao động tắt dần là đao động oó biên độ giảm dan theo thé gian Nguyên nhân gây ra đao động tắt dẫn là lực căn của môi trường Vật đao động bi mat

dần năng lượng Biên độ của dao động giảm cảng nhanh khi lực cản của mỗi trường cảng lớn

* Dao déng cưỡng bức là dao động mà vật đao động chịu tác dụng của một

ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi,

có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức Điện độ của dao động cưỡng bức

phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức và độ chênh lệch tần số của lựu

cưỡng bức và tần số riêng của hệ dao đông Khi tần số của lực cưỡng bức

cảng gần với tần số riêng thì biên độ dao động cưỡng bức cảng lớn

® Dặc điểm của đao động duy trì là biên độ đao động không đối và tân số đao động bằng tân số riêng của hệ Biên độ không đối là do: Irong mỗi chủ

ki đã bố sung phần nắng lượng đúng bằng phần năng lượng hệ tiêu hao do

ma sat

« Hiện tượng cộng hướng là hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức Lăng

đến giá trị cực dại khi tần số (f) của lực cưỡng bức bằng tần số riêng (fp) của

hệ dao động

s Điều kiện xây ra hiện tượng công hudng la: f — fy

3.1.4 Tẵng hợp hai dan dộng diễu hòa cùng phương cùng tan số, phương

- Có độ dài

Jing bién dé dao déng, OM — A

- Hợp với trục Ox một góc bằng pha ban đầu và quay đều quanh Ö với tốc

độ góc œ, với chiều quay là chiều đương của dường tròn lượng giác, ngược chiều kim déng hd

Biết cách biểu diễn được dao động điều hoà bằng vectơ quay

« Phương pháp giản dỗ Fre-nen

Xét hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần

SỐ là: 2, = Ayos(ol + a) va xy = Aosta + Øy)

Dé tang hop hai dao động điều hoà này, thực hiện

như sau

- Vẽ hai vceLr 21 và OAZ, biểu diễn hai dao

24

đồng thành phần xạ và x;,

- VE vecto OM-OM,—OM, la vecto biểu diễn dao động tổng hợp Hình bình hành OMMM; không biến dạng quay đều với tốc độ œ quanh O Vectơ cũng quay đều như thé Ido đó x — x, +x, — Acos(foEL— @)

se Biên độ A, pha ban đầu øcủa dao động tông hợp xác định bằng công thức

Hién tuong cong hudng: Xay ra khi: f — fy hay @ — ty hay TT;

Voi f, w, T va fo, Og, Ty la tần số, tần số góc, chu kỳ của lực cưỡng bức và của

hệ dao động

2.2 Chuẩn kiến thức và hệ mục tiêu về dao déng diéu hòa

3.21 Chuẩn kiển thức, kĩ năng phần dao động diéu hòa

Các chuẩn kiến thức, kĩ năng theo chuẩn do Bộ GD-ĐT ban hành

Kiên thức

KTI, Nêu dược dao dộng diều hòa là gì

KT2.Phát biểu được định nghĩa về các đại

lượng đặc trưng của dao động điêu hòa: chủ

ky, tấn số, tần số góc, pha, pha ban dầu

KT3 Việt được các công thức liên hệ giữa chu

kỳ, tần số, tần số góc của dao động điều hỏa

K'14 Nêu được con lắc lò xo,con lắc đơn, con

lắc vật lý là gì

KTS Viết dược phương trình động lực học và

phương trình dao đông điều hỏa của con lắc lò

xo và con lắc đơn

ĩ năng

KNI Giải dược các bái

tập về con lắc 16 xo, con

lic don

KN2 Vân dụng được công

thức tính chu kỳ dao động

của con lắc vật lý

KNä Biểu diễn được một

đao động điều hòa bằng

KT6 Việt được các công thức tính chu kỳ dao

động của con lắc lò xo, con lắc đơn và con lắc

vật lý Nêu được ứng dụng của con lắc đơn và

cơn lắc vật lý trong việc xác định gia tốc rơi tự

de

KIT Nêu được dao động riêng, đao động tất

dẫn, dao động cưỡng bức, đao động duy trì là

gi và các đặc điểm của mỗi loại dao đông nay

KT8 Nều được hiện tượng cộng huếng là gì,

các đặc diễm và diều kiện để hiện tượng này

xây ra

KT9 Trỉnh bảy được nội dung của phương

pháp giãn đỗ Erc-nen

KT10 Nều được cách sử đụng phương pháp

giản đỗ Ire-nen để tổng hợp hai dao động điều

hỏa củng tần số và cùng phương dao động,

KTI1 Nêu được công thức tính biên đệ và

pha ban đầu của dao động tổng hợp khi tổng

hợp hai dao đông điều hóa cùng chu kỳ và

động của con lắc đơn hoặc

con lic 16 xo và gia tốc

trọng trường bằng thí nghiệm

'Yêu cầu vỀ thái độ

- Có hứng thú học vật lý, yêu thích tìm tòi khoa học; trân trọng đối với những

đóng gép của vật lý cho sự tiễn bộ của xã hội và đối với công lao của các nhả

khoa học

-_ Có thái độ khách quan, trung thực, có tác phong tỉ mỉ, can thận, chính xác

và có tỉnh thần hợp tác trong công việc học tập môn vật lý, cũng như trong

việc áp dụng các hiểu biết đã đat được

2

- Có ý thức vin dụng những hiểu biết vật lý vào đời sống nhằm cải thiện điều

kiên sống, học tập cũng như bảo vệ và giữ gìn môi trường sống tự nhiên

2.2.2 Hệ mục tiêu về dao động điều hòa

Căn cứ chuẩn kiến thức, kĩ năng theo chuẩn do Bộ GD-ĐT ban hành,

kiến thức cơ bản phần trên, chúng tôi xây dựng hệ mục tiêu chỉ tiết để làm căn

(Hiéu, Van dung) | (Phân tích, tổng,

AI, Phát biêu được | B1 Xây dựng được | C7 Từ đặc điểm

1 Dao khái niêm về|phương trình dao | trong chuyển

động điều |chuyển đông dao | đông dao đông điều đông của dao hòa động, hòa của con lắc lò|động điều hỏa,

A2 Viết được

phương trình l¡ độ, vin tốc, gia tốc trong dao động điều

hệ của gia tốc và

vận tốc trong quá

trình động,

một chu kỳ, nửa chu kỳ,

quỹ đạo

Vận dụng

27

được định luật bảo

toan co nang trong con lắc lò xo

A20 Thát biếu

dược các khải niệm: dao động tất

đầu của đạo động

B20 Tinh được

động năng, thể nang, cơ năng của

con lắc lò xo đao

động điều hòa

B22 Giải được bài

toán viết phương

đều và dao dông

điền hòa để tim

thời gian hoặc

đường đi trong

chuyển động dao

động điêu hòa của vật

c9 Từ các

phương trình li

độ, vận tốc, gia

tốc trong dao động điều hòa rút

ra các hệ thức độc lập với thời

con lắc dơn với

các đại lượng

trong con lắc vật

28

A22 Phái biếu

được nội dung của phương pháp giản

hai dao động diễu

Ghi chi: Ki hiéu muc tiéu (chit c4i A: Bac 1, B: Bae 2, C: Bac 3}

2.3 Xây dựng hệ thống bài tap

2.3.1 Căn cứ xây đựng hệ thông bài tập

Từ chuẩn kiến thức kĩ năng và căn cứ váo hệ mục tiêu đã nêu ta sẽ chọn lựa

các bài tập theo nguyên tắc từ dễ dến khó để đảm bảo cho học sinh tiến thu

hình thành từng mắng kiến thức từ các bài tập cơ bản đó là các bài tập nhớ

công thức đã học, bài Lập vận dụng các kiến thức trong trường hợp cụ thể cho đến các bài tập khó hơn bằng cách kết hợp các khối kiên thức với nhau

Tính mắt xích

Trong quá trình đỏ Lôi phân tích các bãi tập thành các dang bai Lip dé hee sinh

dé dang thấy được sự tương ứng về mặt nổi dung tùng dạng bài tập Từ đó

nhận dạng bài tập vả cách giải bài tập đó một cách dé dang

Các bài tập dược chia thành các dang sau:

«£ Dạng bài lập về chủ kì của đạo động điều hòa

# Dạng bài tập về năng lượng trong dao đông điều hoà

ø Dạng bài tập về thời gian, quãng đường, li dé trong dao động điều hoà

+ Dạng bài tập về phương trình dao động điều hoà

ø Dạng bài tập về tổng hợp hai dao động điểu hòa cùng phương củng tần số, đao động điều hóa cưỡng bức, tắt dẫn, công hưởng

3.32 Lựa chọn các bài toán dé xây đựng hệ thẳng bài tập

Bài tập 1.1 :

Một vật dao động điều hỏa thực hiện được 20 dao động toàn phần trong 20s

Chu kì dao động của vật là bao nhiêu?

Diễn giải

30

- Li do chon bài lập: Đây là bài tập để, chỉ yêu câu học sinh nằm vững kiến

thức về chu kỉ, công thức tính chu kỉ T

- Làm được bài tập này thi hoc sinh sé: Hiểu thể nao 1a chu kì dao động, một

đại lượng thường thấy và quan trọng trong dao động điều hòa

- Lí do chọn bãi tập: Đây là bài tập vận dụng, ngoài việc yêu cầu học sinh

nắm vững kiến thức về chu kì, công thức tính chu kì (T) thì học sinh phải có

sự vận dụng Lừng công thức (mg với mỗi dữ kiện để bài cho

- Làm được bài tập nảy thì học sinh sẽ: Hiếu thế nào là chu ki dao déng, van

dung công thức chu kì cho phủ hợp với mỗi bải toán, kết hợp tính toán phức tạp hơn ở bài tập 1.1, và nhờ bài tập 1.1 ta tính toán chu kỉ một cách dễ dang

hơn

Bai tap 13:

Cho 5 vật có khối lượng m;, mạ, mạ, mạ, m; lrong đó mạ~ mạ-m;; m—

mụ tim; tụ— ý mộ

Biết rằng gắn cùng một lò xo với mạ thực hiện đao động với chủ kì T¡—0,3s

với mm; thực hiện dao động với chu kỉ Tạ=0,4s

Tìm các chu kì của con lắc nếu gắn lẻ xo trên lần lượt với mạ, mụ, m; ( theo

Ty, Tz)

Dién gidi:

- Lí đo chọn bài tập: Đây cũng là bải tập vận dụng, ngoài việc yêu cầu học

sinh năm vững kiến thức về chu kì, công thức tính chu kì (T) thì học sinh phải

có sự vận đụng từng công thức úng với mỗi đữ kiện đề bài cho

31