Trong khuôn khổ chương trình THCS , bài tập Vật lí thư¬ờng là những vấn đề không quá phức tạp, có thể giải đư¬ợc bằng những suy luận lô gíc, bằng tính toán hoặc thực nghiệm dựa trên cơ sở những quy tắc, tính chất , định luật vật lí ... đã học. Từ đó, giúp hs giải được bài tập Vật lí là một khâu quan trọng trong quá trình dạy và học Vật lí.
Trang 1
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
“GIÚP HỌC SINH LỚP 8 VÀ LỚP 9 CÓ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
VẬT LÍ “
A- PHẦN MỞ ĐẦU.
I ĐẶT VẤN ĐỀ :
“ Vì lợi ích mười năm phải trồng cây
Vì lợi ích trăm năm phải trồng người”
Thấm nhuần lời dạy của người, việc đào tạo thế hệ trẻ vừa “hồng”, vừa
“chuyên”, những chủ nhân tương lai của đất nước là nhiệm vụ quan trọng hàngđầu, là trọng trách lớn lao đặt ra cho ngành giáo dục đào tạo Mà người thựchiện là mỗi cán bộ giáo viên, đội ngũ tiên phong, then chốt trong phong trào
“ nâng cao dân trí, bồi dưỡng nhân lực, đào tạo nhân tài ’’ mà nghị quyết
Trung ương 2 đã đề ra
Trước vai trò to lớn của người giáo viên đứng trên bục giảng là truyền thụtrí thức cho học sinh, trước nhu cầu đổi mới không ngừng của phương pháp dạyhọc theo hướng tích cực hoá hoạt động của học sinh, học sinh chủ động lắm kiếnthức, phát huy năng lực sáng tạo ở người học , thì việc tìm ra một hướng điđúng, kích thích được óc quan sát, mong muốn nhận thức , khả năng tìm tòi,sáng tạo , phát hiện cái mới, khả năng tự hình thành phương pháp học của họcsinh là trăn trở không ngừng của người thầy giáo
Là giáo viên dạy bộ môn vật lý ở trường phổ thông cơ sở, hiểu rõ phương pháp
bộ môn , nắm được người thầy là người giữ vai trò chỉ đạo trong truyền thụ trithức, tổ chức các hoạt động động lĩnh hội tri thức Thì việc điều khiển các hoạtđộng nhận thức của học sinh trên lớp cũng như ý thức tự học ở nhà như thế nào
để học sinh có thể tiếp cận được những nội dung kiến thức một cách dễ dàngnhất , hiệu quả nhất , hứng thú nhất , nhưng lại sâu sắc nhất là một câu hỏi lớnđặt ra đòi hỏi mỗi người thầy phải có lời giải đáp
Xuất phát từ những trăn trở đó mà chúng tôi là nhóm giáo viên giảng dạy bộmôn vật lý tại trường trung học cơ sở Liên Phương đã quyết tâm cùng nhau thực
hiện sáng kiến kinh nghiệm là làm thế nào để “giúp học sinh lớp 8c và lớp 9 có
phương pháp giải bài tập vật lí “
Trang 2
1 Lý do khách quan:
Trong việc nâng cao chất lượng giáo dục nói chung và chất lượng bộ mônnói riêng Việc cải tiến phương pháp dạy học là một nhân tố quan trọng, bêncạnh việc bồi dưỡng kiến thức chuyên môn, việc phát huy tính tích cực của họcsinh có ý nghĩa hết sức quan trọng Bởi vì, xét cho cùng, công việc giáo dục phảiđược tiến hành trên cơ sở tự nhận thức, tự hành động, việc khơi dậy phát triển ýthức năng lực tư duy, bồi dưỡng phương pháp tự học là con đường phát triển tối
ưu của giáo dục
Trong khuôn khổ chương trình THCS , bài tập Vật lí thường là nhữngvấn đề không quá phức tạp, có thể giải được bằng những suy luận lô gíc, bằngtính toán hoặc thực nghiệm dựa trên cơ sở những quy tắc, tính chất , định luậtvật lí đã học Từ đó, giúp hs giải được bài tập Vật lí là một khâu quan trọngtrong quá trình dạy và học Vật lí
Việc giải bài tập Vật lí giúp củng cố đào sâu, mở rộng những kiến thức cơbản của bài giảng, xây dựng củng cố kỹ năng kỹ xảo vận dụng lý thuyết vàothực tiễn, là biện pháp quý báu để phát triển năng lực tư duy của học sinh, có tácdụng sâu sắc về mặt giáo dục tư tưởng, đạo đức lớn Vì thế trong việc giải bàitập Vật lí mục đích cơ bản cuối cùng không phải chỉ tìm ra đáp số, tuy điều nàycũng quan trọng và cần thiết, mục đích chính của việc giải là ở chỗ người làmbài tập hiểu được sâu sắc hơn các khái niệm, định luật Vật lí, vận dụng chúngvào những vấn đề thực tế trong cuộc sống, trong lao động
2 Lý do chủ quan:
Qua thực tế giảng dạy Vật lí ở trường THCS Liên Phương, đặc biệt là dạyVật lí 8, 9 cho thấy học sinh còn gặp rất nhiều khó khăn, lúng túng khi giải
các bài tập Vật lí, điều này ít nhiều ảnh hưởng đến chất lượng dạy và học
Có những em nhận thức còn sai, có những em hiểu vấn đề nhưng lại không biếtdiễn đạt hoặc trình bày không lô gic , không khoa học
Mặt khác, do phân phối chương trình không có nhiều thời lượng cho tiết giải bàitập, thường là nồng ghép trong tiết lí thuyết Mà học sinh thì lại rất ít được thâm
Trang 3Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi quyết định làm sáng kién kinh nghiệm:
““giúp học sinh lớp 8 và lớp 9 có phương pháp giải bài tập vật lí “
nhằm giúp học sinh nắm chắc được kiến thức cơ bản, mở rộng và hiểu sâu kiếnthức, biết vận dụng vào thực tế Từ đó nâng cao được chất lượng học tập bộmôn, xây dựng cho các em hứng thú và lòng yêu thích học tập bộ môn , giúpcho quá trình giảng dạy nói chung và môn vật lí nói riêng đạt hiệu quả tốt nhất
B- NỘI DUNG ĐỀ TÀI.
I.NỘI DUNG NGHIÊN CỨU:
1 Nghiên cứu lí luận về phương pháp giải bài tập Vật lí
2 Nghiên cứu lí luận về sử dụng bài tập vật lí trong dạy học Vật lí
3 Nghiên cứu chương trình nội dung kiến thức các bài học Vật lí ở cấp THCS
3 Nghiên cứu sự tiếp thu kiến thức đã học của học sinh và khả năng vận dụngcác kiến thức đó vào giải quyết các bài tập cụ thể
4 Nghiên cứu các dạng bài tập điển hình và cách giải quyết các dạng bài tập đótrong phạm vi chương trình vật lí THCS, đặc biệt là phân loại bài tập vật lí
Sơ đồ phân loại bài tập vật lí
* Phân loại theo phương tiện giải :
Trang 4
* Phân loại theo mức độ
II CÁC GIẢI PHÁP VÀ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN
Bài tập định lượng
Bài tập định tính
Bài tập tập dượt
Bài tập vật lí
Trang 5
1.1 KHẢO SÁT THỰC TẾ.
Trước khi thực hiện đề tài, qua giảng dạy ở trường THCS Liên Phương, qua
tìm hiểu và trao đổi với đồng nghiệp và đánh giá nhận thức của HS chúng tôinhận thấy :
- Có nhiều học sinh ham mê học bộ môn Vật lí, nhưng khi làm các bài tậpvật lí các em thường lúng túng trong việc định hướng giải, có thể nói hầu nhưcác em chưa biết cách giải cũng như trình bày lời giải
Thực trạng nêu trên có thể do một số nguyên nhân sau:
+ Học sinh chưa có phương pháp tổng quan để giải một bài tập Vật lí + Học sinh chưa biết vận dụng các kiến thức, định luật Vật lí
+ Nội dung cấu trúc chương trình sách giáo khoa mới không dànhnhiều thời lượng cho việc hướng dẫn học sinh giải bài tập hay luyện tập ( đặcbiệt là chương trình vật lí ở các lớp: 6, 7, 8), dẫn đến học sinh không có điềukiện bổ sung, mở rộng và nâng cao kiến thức cũng như rèn kỹ năng giải bài tậpVật lí
1.2 TỔ CHỨC CHUYÊN ĐỀ.
Ngoài việc nắm vững kiến thức, để có kỹ năng tốt trong việc giải bài tậpVật lí đòi hỏi học sinh phải nắm vững phương pháp giải cũng như cách trình bàylời giải, phải có kỹ năng phân loại được các dạng bài tập
Vì vậy để giúp học sinh lớp 8 và lớp 9 nắm vững phương pháp giải mộtbài tập vật lí, trong năm học này chúng tôi đã kết hợp với tổ chuyên môn tổ chức
cho học sinh học chuyên đề “giúp học sinh lớp 8 và lớp 9 có phương pháp
giải bài tập Vật lí ”.
Trong chuyên đề này chúng tôi chia thành 3 nội dung, hướng dẫn họcsinh:
Trình tự giải một bài tập vật lí.
Hai phương pháp suy luận để giải các bài tập vật lí.
Áp dụng phương pháp giải bài tập vật lí vào một số bài tập cơ bản
1.2.1 Trình tự giải một bài tập vật lí.
Trang 6
- Phương pháp giải một bài tập Vật lí phụ thuộc nhiều yếu tố: mục đích
yêu cầu của bài tập, nội dung bài tập, trình độ của các em, v.v Tuy nhiên trongcách giải phần lớn các bài tập Vật lí cũng có những điểm chung
- Thông thường khi giải một bài tập vật lí cần thực hiện theo trình tự sauđây:
a) Hiểu kỹ đầu bài
- Đọc kỹ đầu bài: bài tập cho biết gì? Cần phải tìm gì?
- Bài liên quan tới những kiến thức gì đã học ( Định lí, tính chất gì? )-Tóm tắt đầu bài bằng cách dùng các ký hiệu chữ đã qui ước để viết các
dữ kiện và ẩn số, đổi đơn vị các dữ kiện cho thống nhất(nếu cần thiết )
- Vẽ hình , nếu bài tập có liên quan đến hìng vẽ hoặc nếu cần phải vẽ hình
để diễn đạt đề bài Cố gắng vẽ đúng tỉ lệ xích càng tốt Trên hình vẽ cần ghi rõ
dữ kiện và cái cần tìm
b) Phân tích nội dung bài tập, lập kế hoạch giải
- Tìm sự liên hệ giữa những cái chưa biết (ẩn) và những cái đẵ biết (dữkiện)
- Nếu chưa tìm được trực tiếp các mối liên hệ ấy thì có thể phải xét một số bài tập phụ để gián tiếp tìm ra mối liên hệ ấy
- Nếu là bài định tính cần phân tích kỹ hiện tượng và những hiện tượng,kiến thức có liên quan từ đó tìm ra mối liên hệ và định hướng giải
- Phải xây dựng được kế hoạch giải
c) Thực hiện kế hoạch giải.
- Tôn trọng trình tự phải theo để thực hiện các chi tiết của dự kiến, nhất làkhi gặp một bài tập phức tạp
- Thực hiện một cách cẩn thận các phép tính số học, đại số hoặc hình học.Nên hướng dẫn học sinh làm quen dần với cách giải bằng chữ và chỉ thay giá trịbằng số của các đại lượng trong biểu thức cuối cùng
- Chỉ rõ tính chất, định luật đã sử dụng
Trang 7
- Khi tính toán bằng số, phải chú ý đảm bảo những trị số của kết quả đều
có ý nghĩa
d) Kiểm tra đánh giá kết quả.
- Kiểm tra lại trị số của kết quả: Có đúng không? Vì sao? Có phù hợp vớithực tế không? Bài giải có thuyết phục không ? Lập luận đã chặt chẽ chưa ?
- Kiểm tra lại các phép tính: có thể dùng các phép tính nhẩm và dùng cáchlàm tròn số để tính cho nhanh nếu chỉ cần xét độ lớn của kết quả trong phép tính
- Nếu có điều kiện, nên phân tích, tìm một cách giải khác, đi đến cùngmột kết quả đó Kiểm tra xem còn con đường nào ngắn hơn không
1.2.2.Hai phương pháp suy luận để giải các bài tập vật lí.
Xét về tính chất thao tác của tư duy, khi giải các bài tập vật lí, người tathường dùng phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp
a) Giải bài tập bằng phương pháp phân tích.
- Theo phương pháp này, xuất phát điểm của suy luận đại lượng cần tìm.Người giải phải tìm xem đại lượng chưa biết này có liên quan với những đạilượng Vật lí nào khác và một khi biết sự liên hệ này thì biểu diễn nó thànhnhững công thức tương ứng Nếu một vế của công thức là đại lượng cần tìm còn
vế kia chỉ gồm những dữ liệu của bài tập thì công thức ấy cho ra đáp số của bàitập Nếu trong công thức còn những đại lượng khác chưa biết thì đối với mỗi đạilượng đó, cần tìm một biểu thức liên hệ với nó với các đại lượng Vật lí khác; cứlàm như thế cho đến khi nào biểu diễn được hoàn toàn đại lượng cần tìm bằng những đại lượng đã biết thì bài toán đã được giải xong
Như vậy cũng có thể nói theo phương pháp này, ta mới phân tích một bàitập phức tạp thành những bài tập đơn giản hơn rồi dựa vào những quy tắc tìm lờigiải mà lần lượt giải các bài tập đơn giản này Từ đó tìm dần ra lời giải của cácbài tập phức tạp nói trên
Thí dụ ta hãy dùng phương pháp phân tích để giải bài tập sau:
Đề bài:
Trang 8 Hướng dẫn giải:
- Đại lượng cần tìm ở đây là chiều dài của dây hợp kim Ta tìm mối liên
hệ giữa chiều dài của dây dẫn với các đại lượng khác trong bài
- Ta biết rằng muốn nhiệt độ của phòng luôn luôn không đổi thì trong mỗigiờ nhiệt lượng lò sưởi cung cấp phải bằng nhiệt lượng mà phòng mất đi Nhiệtlượng do lò sưởi cung cấp tương đương với điện năng mà lò sưởi tiêu thụ Điệnnăng lại phụ thuộc điện trở của dây hợp kim đồng Điện trở này lại do chiều dàicủa dây qui định
* Nếu gọi chiều dài của dây là l, điện trở của dây là R, điện trở suất của
nó là và tiết diện của nó là S, thì chiều dài của dây dẫn liên hệ với điện trở
* Trong biểu thức của chiều dài có một đại lượng mới chưa biết đó là điện
trở R của dây Điện trở này đo bằng tỉ số của hiệu điện thế U với cường độ dòng
điện I qua dây: R U
I
* Đại lượng mới chưa biết là cường độ dòng điện I thì liên hệ với các đại
lượng khác bằng định luật Ôm và bằng công thức biểu diễn năng lượng A dodòng điện toả ra Ta đã dùng định luật Ôm trong (2) Vậy mối liên hệ giữa I và
A là:
A = I.U.ttrong đó t là thời gian dòng điện chạy qua dây; từ đó suy ra:
Trang 9
.
A I
U t
(3)
* Trong công thức trên, điện năng tính ra Jun Điện năng này tương
đương với nhiệt lượng Q mà dòng điện cung cấp (và với nhiệt lượng mà gian phòng mất đi) trong thời gian t theo biểu thức:
ở vế phải của biểu thức (4), tất cả các đại lượng đều đã biết Bây giờ cần thay thế biểu thức sau vào biểu thức trước và cứ thế đi dần từ biểu thức cuối lên biểu thức đầu:
- Thay (4) vào (3) được:
.
Q I
Q
- Thay (2)’ vào (1) được
2
U t S l
- Vậy chiều dài dây hợp kim đồng là 220m
b) Giải bài tập bằng phương pháp tổng hợp.
Theo phương pháp này, suy luận không bắt đầu từ các đại lượng cần tìm
mà bắt đầu từ các đại lượng đã biết có nêu trong bài Dùng công thức liên hệ cácđại lượng này với các đại lượng chưa biết, ta đi dần đến công thức cuối cùngtrong đó chỉ có một đại lượng chưa biết là đại lượng cần tìm
Trang 10
Theo phương pháp tổng hợp, bài tập nêu trong ví dụ trên có thể giảinhư sau:
* Muốn nhiệt độ trong phòng luôn luôn không đổi thì nhiệt lượng do dòng
điện qua lò sưởi toả ra trong một thời gian t nào đó (ở đây là 1giờ) phải bằngnhiệt lượng Q mà gian phòng mất đi trong thời gian đó
Theo định luật Jun - Len xơ thì
Q = I2.R.t (1)trong đó R là điện trở của dây dẫn của lò sưởi, I là cường độ dòng điện qua lòsưởi
* Theo định luật Ôm, ta có: I U
R
* Nhưng điện trở của dây dẫn lại phụ thuộc kích thước và bản chất của
S
trong đó là điện trở suất, l là chiều dài của dây dẫn, S là tiết diện của dây dẫn.
* Thay các biểu thức (2) và (3) vào biểu thức (1), ta được:
2
U t Q
l S
U t S l
- Vậy chiều dài dây hợp kim đồng là 220m
Như vậy dùng phương pháp tổng hợp, ta cũng tìm được chiều dài của dây
lò sưởi như khi dùng phương pháp phân tích
Nhìn chung, khi giải bất kỳ một bài toán vật lí nào ta đều phải dùng cả haiphương pháp: phân tích và tổng hợp Phép giải bắt đầu bằng cách phân tích cácđiều kiện của bài tập để hiểu được đề bài Phải có một sự tổng hợp kèm theo
Trang 11
ngay để kiểm tra lại mức độ đúng đắn của sự phân tích các điều kiện ấy Muốnlập được kế hoạch giải, phải đi sâu vào phân tích nội dung vật lí của bài tập.Tổng hợp những dữ kiện đã cho với những quy luật vật lí đã biết, ta mới xâydựng được lời giải và kết quả cuối cùng
Như vậy ta có thể nói là trong quá trình giải bài tập vật lí ta đã dùngphương pháp phân tích - tổng hợp
1.2.3.áp dụng phương pháp giải bài tập vật lí vào một số bài tập cơbản
1.Bài toán 1.
Bỏ một quả cầu đồng thau khối lượng 1 kg được nung nóng đến 100o Cvào trong thùng sắt có khối lượng 500g đựng 2kg nước ở 20o C Bỏ qua sự traođổi nhiệt với môi trường Tìm nhiệt độ cuối cùng của nước
Biết nhiệt dung riêng của đồng thau, sắt, nước lần lượt là:
* Phân tích bài toán.
- Đây là bài toán trao đổi nhiệt của một hệ vật (gồm 3 vật) Điều quantrọng phải hiểu rằng bài toán yêu cầu tìm nhiệt độ cuối cùng của nước, nhưng
Trang 12
cũng là nhiệt độ chung của hệ khi kết thúc quá trình trao đổi nhiệt Để giải bàitoán này cần áp dụng phương trình cân bằng nhiệt:
Qtoả ra =Qthu vào
- Do vậy phải xác định được những vật nào là vật toả nhiệt, những vật nào
là vật thu nhiệt, viết được công thức tính nhiệt lượng toả ra vào hay thu vào củacác vật:
Q = mct-Với lưu ý rằng trong bài toán này nhiệt độ ban đầu của hai vật thu nhiệt( thùng sắt và nước) là bằng nhau( t2 = t3)
- Trên cơ sở phương trình cân bằng nhiệt vừa lập được kết hợp với dữkiện đã cho của bài toán để suy ra đại lượng cần tìm (t)
Trang 13
Hai người cựng xuất phỏt một lỳc từ hai địa điểm A và B cỏch nhau75km.Ngườithứ nhất đi xe mỏy từ A về B với vận tốc 25km/h.Người thứ hai đi xe đạp từ B ngược về A với võn tốc V2=12,5km/h.Hỏi sau bao lõu hai người gặp nhau và xỏcđịnh chỗ gặp nhau đú.Coi chuyển động của hai người là đều
*Tìm hiểu các điều kiện đã cho của bài và phân tích :.
? Bài toán cho biết gì ? yêu cầu tìm gì?
? Bài thuộc dạng toán gì ? Có những đại lợng nào tham gia? Mối quan hệ giữacác đại lợng ấy là gì ?
Vậy sau 2 giờ hai người gặp nhau
Vị trớ gặp nhau cỏch A một đoạn :AG = S1 = 25.2 =50km
Hướng dẫn giải:
* Tỡm hiểu cỏc điều kiện đó cho của bài.
- Cho biết giỏ trị của hai điện trở.