đề tài Định hướng học sinh phương giải bài tập Vật Lý - THCS

Đặc biệt đối với học Vật lí lại càng cần phát triển năng lực tích cực, năng lực tư duy của học sinh để không phải chỉ biết mà còn phải hiểu để giải thích hiện tượng Vật lí cũng như áp dụ

PHẦN I: MỞ ĐẦU 1.Lý do chọn đề tài

1.1.Cơ sở lí luận:

Việc cải tiến phương pháp dạy học là một nhân tố quan trọng, bên cạnh việc bồi dưỡng kiến thức chuyên môn, việc phát huy tính tích cực của học sinh có ý nghĩa hết sức quan trọng Trong việc nâng cao chất lượng giáo dục nói chung và chất lượng bộ môn nói riêng phải được tiến hành trên cơ sở tự nhận thức, tự hành động, việc khơi dậy, phát triển ý thức năng lực tư duy, bồi dưỡng phương pháp tự học là con đường phát triển tối ưu của giáo dục

Đặc biệt đối với học Vật lí lại càng cần phát triển năng lực tích cực, năng lực tư duy của học sinh để không phải chỉ biết mà còn phải hiểu để giải thích hiện tượng Vật lí cũng như áp dụng kiến thức

và kỹ năng vào các hoạt động trong cuộc sống gia đình và cộng đồng

Trong khuôn khổ nhà trường phổ thông, bài tập Vật lí lại là một khâu quan trọng trong quá trình dạy và học Vật lí Việc giải bài tập Vật lí giúp củng cố đào sâu, mở rộng những kiến thức cơ bản của bài giảng, xây dựng củng cố kỹ năng kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, là biện pháp quý báu để phát triển năng lực tư duy của học sinh, có tác dụng sâu sắc về mặt giáo dục tư tưởng, đạo đức lớn Vì thế trong việc giải bài tập Vật lí mục đích cơ bản cuối cùng không phải chỉ tìm ra đáp số, tuy điều này cũng quan trọng và cần thiết, mục đích chính của việc giải là ở chỗ người làm bài tập hiểu được sâu sắc hơn các khái niệm, định luật Vật lí, vận dụng chúng vào những vấn đề thực tế trong cuộc sống, trong lao động

1.2.Cơ sở thực tiễn:

Qua thực tế giảng dạy Vật lí ở trường THCS nói chung, bộ môn Vật lí 8, 9 nói riêng, tôi nhận 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

Cùng với sự đổi mới phương pháp dạy học chung của ngành giáo dục, đồng thời bản thân cũng tự kiểm tra, tổng kết tình hình dạy học Vật lí, cùng với việc tiếp thu các chuyên đề, thấy được tác dụng rất lớn của việc giải bài tập Vật lí đối với học sinh Từ đó vận dụng vào quá trình giảng dạy, tôi thấy có hiệu quả hơn so với trước đây, chất lượng học sinh được nâng cao rõ rệt

Xuất phát từ những lí do trên, tôi quyết định chọn đề tài: “ Định hướng học sinh phương giải bài tập Vật Lý - THCS” nhằm

giúp học sinh nắm chắc được kiến thức cơ bản, mở rộng và hiểu sâu kiến thức Từ đó nâng cao được chất lượng bộ môn Vật lí và biết vận dụng vào thực tế.

2 Mục đích nghiên cứu.

Hình thành cho học sinh một cách tổng quát nhất về phương pháp giải một bài tập Vật lí, từ đó các em có thể vận dụng một cách thành thạo và linh hoạt trong việc giải các bài tập Vật lí, nâng cao hiệu quả của bài tập Vật lí, giúp các em nắm vững kiến thức trong quá trình học tập bộ môn Vật lí

3 Đối tượng nghiên cứu:

Phương pháp giải bài tập Vật lí

6 Nhiệm vụ nghiên cứu.

6.1 Nghiên cứu lí luận

6.1.1 Lí luận về phương pháp giải bài tập Vật lí.

6.1.2 Lí luận về sử dụng bài tập vật lí trong dạy học Vật lí.

7 Phương pháp nghiên cứu.

7.1 Nghiên cứu lí luận Cụ thể là nghiên cứu các vấn đề:

- Các tài liệu liên quan tới việc sử dụng bài tập trong dạy học Vật lí

- Lí luận về sử dụng bài tập Vật lí trong dạy học

- Các tài liệu nói về phương pháp giải bài tập Vật lí

7.2 Phương pháp điều tra sư phạm.

- Điều tra trực tiếp bằng cách dự giờ phỏng vấn

- Điều tra gián tiếp bằng cách sử dụng phiếu điều tra

7.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm.

- Áp dụng đề tài vào dạy học thực tế từ đó thu thập thông tin

Còn khái niệm, định luật Vật lí thì rất đơn giản nhưng biểu hiện của chúng trong tự nhiên thì rất phức tạp Do đó bài tập vật lí sẽ giúp luyện tập cho học sinh phân tích để nhận biết được những trường hợp phức tạp đó

Bài tập vật lí là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động Khi giải bài tập vật lí học sinh phải nhớ lại các kiến thức đã học, có khi phải sử dụng tổng hợp các kiến thức của nhiều chương nhiều phần của chương trình

I.1.2 Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn đến kiến thức mới.

Nhiều khi bài tập được sử dụng khéo léo có thể dẫn học sinh 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

I.1.3.Giải bài tập vật lý rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát

Bài tập vật lý là một trong những phương tiện rất quý báu để rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn

luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát đã thu nhận được để giải quyết các vấn đề của thực tiễn

I.1.4 Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh

Trong khi làm bài tập do phải tự mình phân tích các điều kiện của đầu bài, tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và đánh giá các kết quả thu được để từ đó giúp học sinh phát triển được năng lực làm việc tự lực nâng cao, tính kiên trì, sự hứng thú và lòng ham hiểu biết

I.1.5 Giải bài tập góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh.

Có nhiều bài tập vật lý không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những kiến thức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho học sinh tư duy sáng tạo Đặc biệt là những bài tập giải thích hiện tượng, bài tập thí nghiệm

I.1.6 Giải bài tập vật lý là một phương tiện để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh

Tuỳ theo cách ra bài tập ta có thể phân loại được các mức độ nắm vững kiến thức của học sinh giúp việc đánh giá chất lượng học sinh được chính xác để từ đó có phương pháp thích hợp để nâng cao chất lượng học tập môn vật lí của học sinh

I.2 Phân loại bài tập vật lý

I.2.1 Phân loại theo phương tiện giải : Sơ đồ phân loại:

I.2.2 Phân loại theo mức độ: Sơ đồ phân loại

Bài tập vật lí

Bài tập

đồ thị

Bài tập thí nghiệm

Bài tập định lượng

Bài tập định tính

Chương II Các giải pháp thực hiện

II.1 Khảo sát thực tế.

II.1.1 Thực trạng trước khi thực hiện đề tài.

Trước khi thực hiện đề tài qua giảng dạy ở trường THCS Trung Mầu, qua tìm hiểu và trao đổi với đồng nghiệp tôi nhận thấy:

- Đa số học sinh ham mê học bộ môn Vật lí, nhưng khi làm các bài tập vật lí các em thường lúng túng trong việc định hướng giải, có thể nói hầu như các em chưa biết cách giải cũng như trình bày lời giải

Theo tôi, 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 hầu như không dành thời lượng cho việc hướng dẫn học sinh giải bài tập hay luyện tập ( đặc biệt là chương trình vật lí ở các lớp: 6, 7, 8), dẫn đến học sinh không có điều kiện bổ sung, mở rộng và nâng cao kiến thức cũng như rèn kỹ năng giải bài tập Vật lí

II.1 2 Số liệu điều tra trước khi thực hiện đề tài.

Trước khi thực hiện đề tài tôi đã tiến hành kiểm tra và khảo sát đối với học sinh ở các lớp: 9A, 9B, 8A, 8B trường THCS Trung Mầu bằng một số bài tập cơ bản tương ứng với mức độ nội dung kiến thức ở mỗi khối lớp Kết quả thu được như sau:

Bài tập tập dượt

II.2 TỔ CHỨC CHUYÊN ĐỀ

Từ kết quả khảo sát thực tế, tôi nhận thấy học sinh ngoài việc nắm vững kiến thức cần phải có kĩ năng, phương pháp giải bài tập vật lí, phân loại bài tập vật lí và trình bày lời giải thì việc học tập bộ môn vật lí mới thực sự hiệu quả

Vì vậy để giúp học sinh nắm vững phương pháp giải một bài tập vật lí, trong năm học này tôi đã kết hợp với tổ chuyên môn tổ

chức cho học sinh học chuyên đề “Định hướng học sinh phương pháp giải bài tập Vật lí - THCS”.

Trong chuyên đề này tôi chia thành 3 nội dung, hướng dẫn học sinh:

 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

II.2.1 Trình tự giải một bài tập vật lí.

- 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 trong cách giải phần lớn các bài tập Vật lí cũng có những diểm chung

- Thông thường khi giải một bài tập vật lí cần thực hiện theo trình tự sau đây:

Bước 1: Hiểu kỹ đầu bài

- Đọc kỹ dầu bài: bài tập nói gì? cái gì là dữ kiện? cái gì phải tìm?

-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 dúng tỉ lệ xích càng tốt Trên hình vẽ cần ghi rõ dữ kiện và cái cần tìm

Bước 2: 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 (dữ kiện)

- 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

- Phải xây dựng được một dự kiến về kế hoạch giải

Bước 3: Thực hiện kế hoạch giải.

- Tôn trọng trình tự phải theo để thực hiện các chi tiết của dự kiến, nhất là khi 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 trị bằng số của các đại lượng trong biểu thức cuối cùng

- Khi tính toán bằng số, phải chú ý đảm bảo những trị số của kết quả đều có ý nghĩa

Bước 4: Kiểm tra đánh giá kết quả.

- Kiểm tra lại trị số của kết quả: Có đúng không? Vì sao? Có phù hợp với thực tế không?

- Kiểm tra lại các phép tính: có thể dùng các phép tính nhẩm

và dùng cách làm 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 cùng một kết quả đó Kiểm tra xem còn con đường nào ngắn hơn không

II.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 ta thường dùng phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp

II.2.2.1 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 đại lượng Vật lí nào khác và một khi biết sự liên

hệ này thì biểu diễn nó thành những 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 bài tập Nếu trong công thức còn những đại lượng khác chưa biết thì đối với mỗi đại lượng đó, cần tìm một biểu thức liên hệ với nó với các đại lượng Vật

lí khác; cứ làm 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 bài tập phức tạp thành những bài tập đơn giản hơn rồi dựa vào những quy tắc tìm lời giải mà lần lượt giải các bài tập đơn giản này Từ đó tìm dần ra lời giải của các bài tập phức tạp nói trên.

 Thí dụ ta hãy dùng phương pháp phân tích để giải bài tập sau:

 Đề bài:

“ Người ta dùng một loại dây hợp kim đồng có tiết diện 10

mm 2 và có điện trở suất là 0,4.10 -4Ωm để làm một lò sưởi điện sưởi ấm một gian phòng Hỏi cần phải lấy chiều dài của dây dẫn này là bao nhiêu để duy trì nhiệt độ của phòng luôn luôn không đổi nếu mỗi giờ gian phòng này bị mất một nhiệt lượng bằng 2

970 000J qua các cửa sổ và các bức tường Biết nguồn điện cung cấp cho lò sưởi có điện áp là 220V”

 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 mỗi giờ nhiệt lượng lò sưởi cung cấp phải bằng nhiệt lượng

mà phòng mất đi Nhiệt lượng do lò sưởi cung cấp tương đương với điện năng mà lò sưởi tiêu thụ Điện năng lại phụ thuộc điện trở của dây hợp kim đồng Điện trở này lại do chiều dài của dây qui định

a Nếu gọi chiều dài của dây là l, điện trở của dây là R, điện

trở suất của nó là ρ và tiết diện của nó là S, thì chiều dài của dây dẫn liên hệ với điện trở của nó bằng công thức: R

= ρ S l

ρ

b 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:

U

R

I

c 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 do dòng điện toả ra Ta đã dùng định luật Ôm trong (2) Vậy mối liên hệ giữa I và A là:

A = I.U.t

trong đó t là thời gian dòng điện chạy qua dây; từ đó suy ra:

.

A I

U t

= (3)

d 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: I Q.

U t S l

2 44

220 3600.1,5.10

220( ) 2970000.0, 4.10

- Vậy chiều dài dây hợp kim đồng là 220m

II.2.2.2 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 các đại lượng này với các đại lượng chưa biết, ta đi dần đến công thức cuối cùng trong đó chỉ có một đại lượng chưa biết là đại lượng cần tìm

Theo phương pháp tổng hợp, bài tập nêu trong ví dụ trên có thể giải như sau:

a 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 bằng nhiệt 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 lò sưởi.

b Theo định luật Ôm, ta có: I U

R

c Nhưng điện trở của dây dẫn lại phụ thuộc kích thước và bản

chất của dây dẫn theo công thức: R l

U t Q

l S

- 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 hai phương pháp: phân tích và tổng hợp Phép giải bắt đầu bằng cách phân tích các điều kiện của bài tập để hiểu được đề bài Phải có một sự tổng hợp kèm theo ngay để kiểm tra lại mức độ đúng đắn của sự phân tích các điều kiện ấy Muốn lập 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 xây dựng 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 dùng phương pháp phân tích - tổng hợp

II.2.3 Áp dụng phương pháp giải bài tập vật lí vào một số bài tập cơ bản.

II.2.3.1 Bài toán 1.

Bỏ một quả cầu đồng thau khối lượng 1 kg được nung nóng đến 100o C vào trong thùng sắt có khối lượng 500g đựng 2kg nước ở

20o C Bỏ qua sự trao đổi 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 quan trọng phải hiểu rằng bài toán yêu cầu tìm nhiệt độ cuối cùng của nước, nhưng cũng là nhiệt độ chung của hệ khi kết thúc quá trình trao đổi nhiệt Để giải bài toán này cần áp dụng phương trình cân bằng nhiệt:

Q toả ra =Q thu 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 của các vật:

Q = mc∆t -Với lưu ý rằng trong bài toán này nhiệt độ ban đầu của hai vật thu nhiệt

( thùng sắt và nước) là bằng nhau( t 2 = t 3 )

- Trên cơ sở phương trình cân bằng nhiệt vừa lập được kết hợp với dữ kiện đã cho của bài toán để suy ra đại lượng cần tìm (t).

*Bài giải.

- Nhiệt lượng do quả cầu bằng đồng thau toả ra khi hạ nhiệt độ

từ 100o C đến to C (nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt) là: