Xây dựng hệ thống bài tập chương dòng điện xoay chiều vật lý 12 theo hướng phát triển tư duy học sinh

Đặc biệt, hiện nay đang áp dụng các hình thức thi trắc nghiệm, với các bài tập trắc nghiệm đòi hỏi giải bài tập nhanh và chính xác, nên nhiều học sinh chỉ vận dụng một cách máy móc các b

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

LÊ TIẾN DƯƠNG

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” - VẬT LÍ 12 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN TƯ DUY HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

HÀ NỘI – 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

LÊ TIẾN DƯƠNG

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU” - VẬT LÍ 12 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN TƯ DUY HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ Chuyênh ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

(BỘ MÔN VẬT LÝ)

Mã số: 60 14 01 11

Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Đinh Văn Dũng

HÀ NỘI – 2015

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Đinh Văn Dũng Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Xin trân trọng cảm ơn Thầy đã nhiệt tình hướng dẫn em trong quá trình nghiên cứa và thực hiện đề tài

Em xin chân thành cảm ơn Phòng đào tạo trường Đại học Giáo dục - Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn các giảng viên của trường Đại học Giáo dục

và thầy cô trong khoa Vật lý Đại học KHTN Hà Nội cùng các thầy cô trong khoa Vật lý trường Đại hạc Sư Phạm Hà Nội đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ và đóng góp nhiều ý kiến quý báu về mặt chuyên môn và phương pháp cho em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng các bạn đồng nghiệp trường THPT ÂN THI đã giúp đỡ và trao đổi chuyên môn trong quá trình tôi học tập và nghiên cứu

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong tổ bộ môn Vật lý trường THPT ÂN THI cùng các em học sinh yêu quý đã tạo điều kiện giúp đỡ và cộng tác với tôi trong quá trình làm thực nghiệp sư phạm và hoàn thành luận văn

Hà Nội, tháng 11 năm 2014 Tác giả luận văn

Lê Tiến Dương

MỤC LỤC

Lời cảm ơn……… i

Danh mục chữ viết tắt……… ii

Mục lục……… iii

Danh mục bảng……… v

Danh mục hình……… v

Danh mục sơ đồ ………v

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 12

1.1 Khái quát về bài tập vật lí 12

1.1.1 Khái niệm 12

1.1.2 Vai trò 12

1.1.3 Phân loại 15

1.2 Tư duy và phát triển tư duy cho học sinh 18

1.2.1 Tư duy 18

1.2.2 Phát triển tư duy cho học sinh 21

1.3 Thực trạng hoạt động dạy giải bài tập ở một số trường THPT hiện nay 26 1.3.1 Đối tượng và phương pháp khảo sát 26

1.3.2 Kết quả khảo sát 26

1.3.3 Những kết luận rút ra từ khảo sát 28

Kết luận chương 1 30

Chương 2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP VỀ CHƯƠNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU - VẬT LÍ LỚP 12 THPT 31

2.1 Mục tiêu dạy học chương dòng điện xoay chiều 31

2.1.1 Về nội dung kiến thức 31

2.1.2 Về kĩ năng 31

2.2.Cấu trúc chương dòng điện xoay chiều 32

2.3 Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập 34

2.3.1 Nguyên tắc 34

2.3.2 Hệ thống theo cấu trúc kiến thức 34

2.3.3 Hệ thống bài tập và hướng dẩn giải 34

2.3.4 Thiết kế một số giáo án cụ thể 49

2.4 Đề xuất hệ thống bài tập 55

Kết luận chương 2 83

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 84

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 84

3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 76

3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 85

3.3.1 Chuẩn bị thực nghiệm sư phạm 85

3.3.2 Hình thức tổ chức quá trình thực nghiệm 85

3.3.3 Tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 85

3.4 Tiến trình thực nghiệm và phân tích, đánh giá kết quả 85

3.4.1 Tiến trình thực nghiệm sư phạm 85

3.4.2 Phân tích các kết quả về mặt định tính 86

3.4.3 Phân tích các kết quả về mặt định lượng 87

3.5 Đánh giá chung về thực nghiệm sư phạm 93

Kết luận Chương 3 95

KẾT LUẬN 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO 97

PHỤ LỤC 99

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong những năm gần đây, phong trào đổi mới phương pháp giảng dạy nâng cao chất lượng và hiệu quả giáo dục đã diễn ra ở tất cả các cấp, các bộ môn Ngành giáo dục đã và đang thực hiện nhiều giải pháp đồng bộ như đổi mới chương trình, nội dung, phương pháp dạy và học nhằm mục đích nâng cao chất lượng giáo dục, hướng tới sự phát triển toàn diện của người học Từ

đó có thể thấy lựa chọn phương pháp dạy và học nhằm phát huy tính tích cực,

tự chủ bồi dưỡng khả năng sáng tạo của học sinh là một vấn đề quan trọng trong dạy học nói chung và dạy học môn vật lí nói riêng

Vật lý là bộ môn khoa học tự nhiên gắn liền với thực tế đời sống Đồng thời vật lý là bộ môn khó và trừu tượng Bài tập vật lý vô cùng phong phú và

đa dạng Mặt khác trong phân phối chương trình số tiết dạy bài tập lại ít hơn

so với nhu cầu cần củng cố kiến thức của học sinh Việc làm cấp thiết của giáo viên là làm thế nào để xây dựng được một hệ thống bài tập để thông qua giải bài tập học sinh phát triển tư duy một cách tốt nhất Bài tập vật lí giúp học sinh hiểu sâu hơn các khái niệm, định luật, hiện tượng vật lí, quy luật vật lí; từ đó biết phân tích, vận dụng vào thực tiễn Hiện nay, trong dạy học vật lí

ở trường trung học phổ thông (THPT), giáo viên thường phân chia các bài tập dựa trên yêu cầu về toán học hướng dẫn học sinh giải các bài tập vật lí theo các dạng Đặc biệt, hiện nay đang áp dụng các hình thức thi trắc nghiệm, với các bài tập trắc nghiệm đòi hỏi giải bài tập nhanh và chính xác, nên nhiều học sinh chỉ vận dụng một cách máy móc các bước giải bài tập, nhận dạng bài tập,

áp dụng công thức và sử dụng máy tính để tính toán với tốc độ nhanh và chính xác, do vậy việc phát triển tư duy của học sinh trong việc giải bài tập vật lí còn hạn chế

Mặt khác chương “Dòng điện xoay chiều” là một trong những chương quan trọng của chương trình vật lý 12 Dòng điện xoay chiều là nội dung trọng tâm, các bài tập phần này có nhiều trong các nội dung thi, tuy nhiên

lượng bài tập trong sách giáo khoa hiện nay đưa ra còn hạn chế chưa đáp ứng được đủ lượng kiến thức để học sinh làm các bài thi Đồng thời việc nắm vững kiến thức, vận dụng kiến thức để giải các bài tập định tính, bài tập định lượng của chương này đối với học sinh thật không dễ dàng

Một vấn đề đặt ra là cần phải xây dựng một hệ thống bài tập để thông qua việc giải bài tập học sinh hoàn thiện kiến thức, biến thành vốn riêng của mình và phát triển tính tư duy toàn diện về vật lý Vì vậy, tôi lựa chọn đề tài

Xây dựng hệ thống bài tập chương “dòng điện xoay chiều” Vật lý 12 theo hướng phát triển tư duy học sinh làm đề tài nghiên cứu của mình

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu các cơ sở lý luận về vai trò, tác dụng, phương pháp giải bài tập vật lí

- Nghiên cứu nội dung kiến thức bài tập chương dòng điện xoay chiều - vật lí 12 THPT

- Xây dựng hệ thống bài tập chương dòng điện xoay chiều - vật lí 12 THPT

- Thực nghiệm sư phạm để kiểm định tính khả thi và hiệu quả của hệ thống bài tập

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu

+ Quá trình dạy và học các bài tập liên quan đến chương dòng điện xoay chiều - vật lí 12 THPT của giáo viên và học sinh Trường THPT ÂN THI – HƯNG YÊN

- Đối tượng nghiên cứu

+ Hoạt động dạy và học giải bài tập vật lí ở lớp 12 THPT

5 Vấn đề nghiên cứu

Đề tài tập trung vào nghiên cứu vấn đề dạy bài tập liên quan đến chương dòng điện xoay chiều như thế nào để phát triển tư duy cho học sinh?

6 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được một hệ thống bài tập phù hợp với mục tiêu dạy học

và thời gian dành cho mỗi nội dung kiến thức, đồng thời tổ chức hoạt động dạy học giải bài tập nhằm phát triển tư duy cho học sinh, sẽ phát huy được vai trò, tác dụng của bài tập vật lí, giúp học sinh không những chiếm lĩnh được kiến thức mà còn phát huy được tính tích cực, tự chủ của học sinh

7 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

- Hoạt động dạy giải bài tập vật lí chương dòng điện xoay chiều lớp 12 THPT

- Đối tượng thực nghiệm: Xây dựng hệ thống bài tập chương dòng điện xoay chiều nhằm phát triển tư duy cho học sinh - vật lí 12 THPT tại một số trường THPT thuộc tỉnh HƯNG YÊN

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa thực tiễn

+ Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng cho các phần học khác của môn vật lí và một số môn học khác, đồng thời có giá trị tham khảo cho các nhà quản lý giáo dục

9 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau:

9.1 Nghiên cứu lí luận

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học bài tập vật lý, để làm sáng tỏ vai trò của nó trong dạy và học

- Nghiên cứu chương trình vật lí phổ thông, các giáo trình, tài liệu hướng dẫn về học phần này, nội dung sách giáo khoa và những tài liệu tham khảo có liên quan để xác định mức độ nội dung và yêu cầu cần nắm vững

9.2 Nghiên cứu thực tiễn

- Xây dựng hệ thống các bài tập chương “Dòng điện xoay chiều”“ vật lý 12

- Khảo sát thực tiễn về việc dạy bài tập vật lý ở các trường phổ thông trong địa bàn tỉnh Hưng Yên

- Điều tra, phỏng vấn về việc phân loại các dạng bài tập của chương

““Dòng điện xoay chiều”“ của các trường phổ thông hiện nay

10 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn được trình bày theo 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

Chương 2: Hệ thống bài tập và hướng dẫn giải bài tập về chương dòng điện xoay chiều - vật lí 12 THPT

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Khái quát về bài tập vật lí

1.1.1 Khái niệm

- Theo X.E.Camenetxki và V.P.Oorrekhop “trong thực tế dạy học bài

tập vật lí được hiểu là một vấn đề được đặt ra mà trong trường hợp tổng quát đòi hỏi những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí…”

Bài tập vật lí 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, phát triển tư duy vật lí của học sinh và rèn kĩ năng vận dụng kiến thức của học sinh vào thực tiễn

1.1.2 Vai trò

- Trong quá trình dạy học vật lí, mặc dù giáo viên đã rất cố gắng sử

dụng nhiều phương pháp mới trong đó có sử dụng nhiều kĩ thuật dạy học hay

để hướng dẫn học sinh tiếp cận nghiên cứu tài liệu hay một kiến thức vật lí mới một cách rõ ràng, mạch lạc, logic song để học sinh hiểu sâu và nắm được kiến thức đó giáo viên cần có hệ thống các bài tập cho các học sinh làm Chính trong quá trình làm bài tập là các em đã phải vận dụng linh hoạt các kiến thức để tự lực giải quyết các tình huống cụ thể khác nhau có như vậy thì kiến thức mới trở lên sâu sắc, hoàn thiện và trở thành vốn riêng của người học Qua đó học sinh còn có thể hình thành thói quen, kĩ năng, kĩ xảo khi vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống Không những thế thông qua dạy học về bài tập vật lí, người học có thể nắm vững một cách chính xác, sâu sắc và toàn diện hơn những quy luật vật lí, những hiện tượng vật lí… biết cách phân tích chúng, ứng dụng chúng vào thực tiễn, có thói quen vận dụng kiến thức khái quát, giúp học sinh làm việc với tinh thần tự lực cao, đồng thời phát triển tư duy sáng tạo của học sinh Vai trò của bài tập vật lí trong dạy học như sau:

- Giải bài tập vật lí giúp học sinh rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức, liên hệ lí thuyết với thực tế, học tập với đời sống

Khi giải các bài toán như vậy sẽ giúp học sinh hiểu kiến thức sâu sắc hơn, đồng thời tập cho học sinh biết cách liên hệ giữa lí thuyết và thực tế, vận dụng kiến thức được học vào cuộc sống hằng ngày

Thí dụ, sau khi học xong bài máy biến áp và truyền tải điện năng đi xa, học sinh có thể giải thích được câu hỏi: Tại sao ở nông thôn, dòng điện ở những xóm xa trạm biến áp lại bị tối hơn những bóng đèn ở gần trạm, mặc dù chúng có cùng một công suất Hoặc sau khi học song về công và công suất của dòng điện ta có thể cho học sinh bài toán sau: làm thế nào để có thể thắp sáng bóng đèn 110V vào mạng điện 220V?

- Bài tập vật lí sử dụng như một phương tiện độc đáo để nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức cho học sinh nhằm đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức một cách sâu sắc và vững chắc

Trong quá trình dạy học vật lí giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra, học sinh có nhu cầu tìm kiếm kiến thức mới, đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức một cách sâu sắc

Khi giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra học sinh phải phân tích đề bài, xem đề bài cho gì, cần gì, học sinh phải tái hiện kiến thức, vận dụng kiến thức, vận dụng các thao tác tư duy như phân tích, so sánh, tổng hợp, trừu tượng hóa, khái quát hóa….để xác lập mối quan hệ giữa các đại lượng, lập luận, tính toán, có khi phải tiến hành làm thí nghiệm, đo đạc kiểm tra kết luận Vì thế bài tập vật lí sẽ là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy,

óc sáng tạo, bồi dưỡng hứng thú học tập và khả năng nghiên cứu khoa học, đặc biệt là khi phải khám phá ra bản chất của hiện tượng vật lí được trình bày dưới dạng tình huống có vấn đề

Trong dạy học vật lí, nếu ý thức được điều này, các bài tập vật lí do giáo viên lựa chọn tốt có thể tối đa hóa khả năng sáng tạo tính tò mò của

người học thay vì những bài tập đòi hỏi áp dụng một cách đơn giản các công thức các định luật

- Bài tập vật lí có tầm quan trọng đặc biệt rèn luyện cho học sinh tính sáng tạo, độc lập trong suy nghĩ, rèn luyện tư duy, đức tính kiên trì và sự yêu thích môn học, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh

Ở đây người học được khuyến khích chủ động chứ không thụ động trong thái độ học, cần lưu ý rằng sự giúp đỡ quá mức của giáo viên có thể dẫn đến việc khuyến khích tính dựa dẫm của người học Bài tập vật lí còn góp phần xây dựng một thế giới quan duy vật biện chứng cho học sinh, làm cho họ hiểu rõ thế giới tự nhiên là vật chất, vật chất luôn ở trạng thái vận động, họ tin vào sức mạnh của mình, muốn đem tài năng và trí tuệ cải tạo thiên nhiên

- Bài tập vật lí là hình thức củng 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

Khi giải bài tập vật lí, học sinh phải nhớ lại kiến thức vừa học, đào sâu khía cạnh nào đó của kiến thức hoặc phải tổng hợp kiến thức trong một chương hoặc một phần của chương trình Nó được thực hiện qua các bài kiểm tra một tiết, kiểm tra định kì Kết quả của bài kiểm tra giúp giáo viên biết người học học được gì, nắm kiến thức vững đến đâu để từ đó người giáo viên kịp thời sửa chữa sai lầm của người học và điều chỉnh cách dạy của mình

Giải bài tập vật lí là thước đo chính xác để giáo viên có thể thường xuyên theo dõi thành tích và tinh thần học tập của học sinh cùng với hiệu quả công tác giáo dục, giáo dưỡng của mình để từ đó có thể điều chỉnh nội dung, phương pháp dạy học, giúp quá trình dạy học đạt hiệu quả cao

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

Các bài tập vật lí có thể đề cập đến các lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống, khoa học, kĩ thuật, thông tin liên lạc, giao thông vận tải, sản xuất công nghiệp… Các bài tập này là phương tiện thuận lợi để học sinh liên hệ giữa lí thuyết và thực hành, học tập với đời sống, vận dụng kiến thức đã học vào thực

tế sản xuất và cuộc sống Thông qua bài tập vật lí giáo viên có thể giới thiệu cho học sinh biết sự xuất hiện những tư tưởng, những quan điểm hiện đại, các phát minh làm thay đổi thế giới Tiếp xúc các các hiện tượng trong đời sống hàng ngày qua các bài tập vật lí giúp học sinh nhìn thấy khoa học vật lí xung quanh mình, từ đó kích thích hứng thú, đam mê của các em với môn học, bồi dưỡng khả năng quan sát, tài phán đoán

Giải bài tập vật lí không phải là công việc nhẹ nhàng, nó đòi hỏi học sinh tích cực vận dụng tổng hợp những kiến thức, kinh nghiệm đã có để tìm lời giải Khi giải thành công một bài tập sẽ đem đến cho học sinh niềm phấn khởi sáng tạo, sẵn sàng đón nhận bài tập mới ở mức độ cao hơn

Tuy nhiên không phải cứ cho học sinh làm bài tập là chúng ta đạt ngay được các yêu cầu mong muốn Bài tập vật lí chỉ phát huy tác dụng to lớn của

nó trong những điều kiện sư phạm nhất định Kết quả rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo giải bài tập phụ thuộc rất nhiều vào việc có hay không có một hệ thống bài tập được lựa chọn và sắp xếp phù hợp với mục đích dạy học, với yêu cầu rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo cho người học

Bài tập định lượng

Bài tập định tính

- Phân loại theo mức độ

- Có nhiều cách để phân dạng bài tập vật lí, tùy thuộc vào mục đích và

yêu cầu Nếu dựa vào phương thức giải có thể chia bài tập thành bài tập định tính, bài tập tính toán, bài tập thí nghiệm, bài tập đồ thị Nếu dựa vào mức độ phát triển tư duy của học sinh ta có thể chia bài tập thành bài tập luyện tập, bài tập tổng hợp, bài tập sáng tạo…

Dựa vào phương thức giải có thể chia bài tập thành các dạng như sau (sơ đồ 1):

+ Bài tập định tính

Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải học sinh không cần phải tính toán phức tạp mà chủ yếu dựa vào các suy luận logic đơn giản để giải Để làm được các bài tập loại này học sinh cần phải hiểu rõ, hiểu sâu bản chất các kiến thức vật lí: hiện tượng vật lí, các định luật vật lí, các thuyết vật lí… Đa

số bài tập định tính yêu cầu học sinh giải thích hoặc dự đoán một hiện tượng vật lí nào đó xảy ra trong điều kiện xác định

Bài tập định tính thường dùng để vận dụng các kiến thức vật lí vào đời sống, sản xuất Nó thường được đưa ra dưới dạng câu hỏi “Vì sao?”, “Tại sao?” Bài tập định tính thường được sử dụng nhiều trong quá trình dạy học vật lí nhất là khi xây dựng hình thành kiến thức mới, dùng làm bài tập nghiên cứu tài liệu mới Chính vì điều này bài tập định tính giúp học sinh nắm rõ bản chất các hiện tượng vật lí, những quy luật của chúng, dạy cho học sinh biết cách áp dụng lí thuyết vào thực tiễn Vì thế bài tập định tính luôn mang lại cho người học sự hứng thú, say mê môn học, rèn luyện tư duy, khả năng phán đoán, khả năng quan sát nhằm phát triển tư duy cho học sinh Vì bài tập định

Bài tập sáng tạo Bài tập tổng hợp

Bài tập tập dượt

Bài tập vật lí

tính chỉ cần học sinh biểu đạt ngôn ngữ bằng lời để giải thích hiện tượng do

đó nó còn giúp cho học sinh biết sắp xếp và trình bày ý tưởng của mình một cách rõ ràng, mạch lạc

Bài tập tính toán tập dượt là các bài tập cơ bản, đơn giản, trong đó chỉ

đề cập đến một hiện tượng hay một định luật vật lí và chỉ cần sử dụng một vài phép toán đơn giản Bài tập này có tác dụng củng cố các kiến thức vừa học, giúp học sinh nắm rõ ý nghĩa của các hiện tượng, các định luật, các công thức, các đơn vị… để giải các bài tập phức tạp hơn

Bài tập tính toán tổng hợp trong đó chứa đựng nhiều các kiến thức vật

lí đã học từ trước Khi giải bài tập loại này có thể phải sử dụng nhiều các kỹ năng, các phương pháp giải toán vật lí khác nhau

+ Bài tập thí nghiệm

Là loại bài tập khi giải phải sử dụng thí nghiệm để đi đến mục đích đặt

ra, có khi phải tiến hành thí nghiệm để hướng đến kết quả phải tìm hoặc phải làm thí nghiệm để lấy số liệu làm bài tập

Loại bài tập này giúp cho học sinh thấy rõ được mối quan hệ giữa lí thuyết và thực nghiệm

+ Bài tập đồ thị

Bài tập đồ thị là bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện để giải phải tìm trong các đồ thị cho trước hoặc ngược lại, đòi hỏi học sinh phải biểu diễn quá trình diễn biến của hiện tượng nêu trong bài tập bằng đồ thị

Để giải được bài tập loại này học sinh cần hiểu rõ được ý nghĩa của đồ thị, qua đồ thị có thể cho ta thấy rõ được mối quan hệ giữa hai đại lượng vật

lý Trong thực nghiệm nếu biểu diễn các số liệu đo được trên đồ thị một cách chính xác, sẽ giúp ta xây dựng các các định luật vật lí mới Chính vì lẽ thế mà bài tập sử dụng đồ thị hoặc xây dựng đồ thị ngày càng quan trọng trong quá trình dạy học vật lí

1.2 Tư duy và phát triển tư duy cho học sinh

1.2.1 Tư duy

1.2.1.1 Khái niệm tư duy

Tư duy là một quá trình nhận thức nhằm phản ánh những thuộc tính bản chất, những liên hệ và quan hệ có tính quy luật của sự vật và hiện tượng trong thực tế khách quan mà trước đó ta chưa biết Hay nói một cách tổng quát: Tư duy là thuộc tính đặc biệt của vật chất có tổ chức cao - Bộ não Tư duy phản ánh thế giới vật chất dưới dạng các hình ảnh lý tưởng Tư duy vừa

là sản phẩm của sự tiến hoá sinh vật, vừa là sản phẩm của sự phát triển xã hội

Nó xuất hiện và phát triển trong hoạt động lao động và cùng với ngôn ngữ gắn bó chặt chẽ với nhau - những hoạt động vốn chỉ có trong xã hội loài người

Tư duy phản ánh hiện thực xung quanh chúng ta, nhưng không giống như cách phản ánh của cảm giác và tri giác Các quá trình này phản ánh các đối tượng và hiện tượng cụ thể tác động đến giác quan của chúng ta Tư duy phản ánh theo kiểu khác Nó không xem xét sự vật hiện tượng một cách riêng

lẻ mà xem xét sự vật hiện tượng trong các mối quan hệ phổ biến, trong sự vận động và phát triển của chúng Tư duy bao giờ cũng mang tính chất khái quát bằng cách nêu bật ra cái bản chất, cái chung của sự vật và hiện tượng Trong quá trình nhận thức nói chung, tư duy bao giờ cũng mang tính sáng tạo, vì nhận thức nhằm thu được tri thức mới và sáng tạo ra những phương thức mới

để thu lượm tri thức Vì tư duy của con người càng phát triển thì con người càng nhận thức được bản chất của các sự vật hiện tượng phức tạp nhanh chóng hơn và sâu sắc hơn

Quá trình nhận thức bao giờ cũng liên hệ chặt chẽ với tư duy Vì tư duy của con người càng phát triển thì con người càng nhận t hức bản chất của các

sự vật phức tạp nhanh chóng hơn và sâu sắc hơn Nhờ có tư duy mà ta có thể chuyển được những tri thức sơ đẳng đầu tiên sang tri thức sâu sắc hơn, chuyển từ hiện tượng sang bản chất và từ bản chất bậc một sang bản chất bậc hai LN Tôn xtôi đã viết: Kiến thức chỉ thực sự là kiến thức khi nó là thành quả những cố gắng của tư duy chứ không phải là của trí nhớ

Theo M.N.Sacđacôp: "Tư duy là sự nhận thức khái quát gián tiếp các

sự vật và hiện tượng của hiện thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính chung và bản chất của chúng Tư duy cũng là sự nhận thức sáng tạo những sự vật, hiện tượng mới, riêng rẽ của hiện thực trên cơ sở những kiến thức khái quát hóa đã thu nhận được

Hay: Tư duy là một quá trình tâm lí mà nhờ đó con người phản ánh được cái đối tượng và hiện tượng của hiện thực thông qua những dấu hiệu bản chất của chúng, đồng thời con người vạch ra được những mối quan hệ khác nhau trong mỗi đối tượng, hiện tượng và giữa các đối tượng, hiện tượng với nhau"

1.2.1.2 Khái niệm tư duy vật lý

Ta hiểu tư duy vật lý là sự quan sát các hiện tượng vật lý, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối liên hệ giữa mặt định tính và mặt định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lý,

dự đoán các hệ quả mới từ các lý thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn

Các hiện tượng vật lý trong tự nhiên rất phức tạp, nhưng những định luật chi phối chúng thường lại rất đơn giản, vì mỗi hiện tượng bị nhiều yếu tố tác động chồng chéo lên nhau hoặc nối tiếp nhau mà ta chỉ quan sát được kết quả tổng hợp cuối cùng Bởi vậy, muốn nhận thức được những đặc tính bản chất và quy luật của tự nhiên thì việc đầu tiên là phải phân tích được hiện

tượng phức tạp thành những bộ phận những giai đoạn bị chi phối bởi một số nguyên nhân, bị tác động bởi một số ít yếu tố, tốt nhất là một nguyên nhân, một yếu tố Có như thế, ta mới xác lập được những mối quan hệ bản chất, trực tiếp, những sự phụ thuộc định lượng giữa các đại lượng vật lý dùng để đo lường những thuộc tính bản chất của sự vật hiện tượng Muốn biết những kết luận khái quát thu được có phản ánh đúng thực tế khách quan hay không, ta phải kiểm tra lại trong thực tiễn Để làm việc đó, ta phải xuất phát từ những kết luận khái quát, suy ra những hệ quả, dự đoán những hiện tượng mới có thể quan sát được trong thực tiễn Nếu thí nghiệm xác nhận hiện tượng mới đúng như dự đoán thì kết luận khái quát ban đầu mới được xác nhận là chân lý Mặt khác việc vận dụng những kiến thức vật lý khái quát vào thực tiễn tạo điều kiện cho con người cải tạo thực tiễn, làm cho các hiện tượng vật lý xảy ra theo hướng có lợi cho con người, thoả mãn được nhu cầu ngày càng tăng của con người

Trong quá trình nhận thức vật lý như trên, con người đã sử dụng tổng hợp, xen kẽ nhiều hình thức tư duy, trong đó có hình thức chung như tư duy

lý luận, tư duy lôgíc và những hình thức đặc thù của vật lý học như thực nghiệm, mô hình hoá

Quá trình tư duy vật lý là một mặt tuân theo những quy luật chung của nhận thức, một phần phản ánh những đặc thù của bộ môn Bao gồm hai khâu

cơ bản là:

* Đi từ thực nghiệm (quan sát, thí nghiệm, đo lường) trong một phạm

vi hẹp, trừu tượng hoá và quy nạp để xây dựng lý thuyết

* Từ lý thuyết diễn dịch để rút ra các hệ quả, vận dụng giải thích các hiện tượng trong một phạm vi rộng hơn của thực nghiệm và tìm ra các ứng dụng mới trong thực tiễn

Quy trình này gồm 4 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Tập hợp các sự kiện

Tập hợp các sự kiện để từ đó suy ra mô hình của các sự kiện ấy Quá trình này vừa tập hợp, vừa phỏng đoán vừa linh cảm trực giác thấy được vấn đề

- Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình từ các sự kiện

Sau khi tập hợp các sự kiện riêng lẻ, nhờ phân tích và suy luận quy nạp, khái quát hoá xây dựng nên mô hình phản ánh tính chất sự việc, hiện tượng trong vật lý Đó là những khái niệm, định luật Có hai loại mô hình:

* Mô hình ảnh: Xây dựng mô hình cơ học có hình ảnh phản ánh những dấu hiệu bản chất và cấu trúc của hiện tượng được nghiên cứu

* Mô hình dấu hiệu: Thường được biểu thị bằng lời, bằng toán học, bằng đồ thị cho thấy rõ mối quan hệ và diễn biến của hiện tượng (Ta cần chú

ý không phải hiện tượng vật lý nào cũng xây dựng được hai mô hình Bởi vì với vật lý vi mô thì không thể dùng dấu hiệu vĩ mô để biểu thị tính chất của các hệ vi mô)

- Giai đoạn 3: Giai đoạn suy từ mô hình đến kết quả

Đây là giai đoạn quan trọng vì: Từ mô hình có khả năng suy ra được các hệ quả chưa từng biết đến và điều quan trọng là không phải lặp lại từ đầu quá trình tư duy (Một lý thuyết có thể cho nhiều hệ quả, hệ quả đó là sự kiểm tra tính chất đúng đắn của mô hình)

- Giai đoạn 4: Kiểm nghiệm hệ quả bằng thực nghiệm

Giai đoạn này mở màn cho sự sáng tạo kỹ thuật Các công trình nghiên cứu cho thấy rằng đặc tính nhất của hoạt động tư duy là chuyển sự kiện sang

mô hình Ở đó con người phải vận dụng tốt các thao tác tư duy, phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá, khái quát hoá Để thực hiện đặc tính của hoạt động tư duy trong các giai đoạn của quá trình sáng tạo

1.2.2 Phát triển tư duy cho học sinh

1.2.2.1 Khái niệm phát triển tư duy

- Phải xem trọng việc phát triển tư duy Vì nếu không có khả năng tư duy thì không thể học tập, không thể hiểu biết, không cải tạo được tự nhiên,

xã hội và rèn luyện bản thân

- Phát triển tư duy là đặt cá nhân vào tình huống có vấn đề để kích thích tính tích cực của bản thân, độc lập sáng tạo khi giải quyết tình huống có vấn

đề, đặc biệt là các vấn đề thực tiển trong tự nhiên liên quan đến vật lí

- Phát triển tư duy là rèn luyện học tập nâng cao nhận thức để phát triển khả năng tư duy tốt, chính xác, bằng cách sử lí các bài tập đa dạng hơn

- Phát triển tư duy là phải tăng cường khả năng trừu tượng khái quát

- Phát triển tư duy là thường xuyên quan sát tìm hiểu thực tế, rèn luyện cảm giác, tính nhạy cảm, năng lực trí nhớ, nhằm nâng cao nhận thức cảm tính

để sau đó rút ra nhận thức một cách lý tính, có khoa học

- Để phát triển tư duy phần dòng điện xoay chiều học sinh cần làm các

hệ thống bài tập theo thang bậc nhận thức

1.2.2.2 Thang bậc nhận thức và phát triển tư duy

Lĩnh vực nhận thức (tư duy) liên quan đến các mục đích về kiến thức

và các kĩ năng trí tuệ, bao gồm 6 mức độ sau đây:

1 Biết (knowledge): Được định nghĩa là sự nhớ lại các dữ liệu đã học được trước đây Điều đó có nghĩa là một người có thể nhắc lại một loạt dữ liệu, từ các sự kiện đơn giản đến các lý thuyết phức tạp, tái hiện trong trí nhớ những thông tin cần thiết Đây là cấp độ thấp nhất của kết quả học tập trong lĩnh vực nhận thức

2 Thông hiểu (comprehension): Được định nghĩa là khả năng nắm được ý nghĩa của tài liệu Điều đó có thể thể hiện bằng việc chuyển tài liệu từ dạng này sang dạng khác (từ các từ sang số liệu), bằng cách giải thích tài liệu (giải thích hoặc tóm tắt) và bằng cách ước lượng xu hướng tương lai (dự báo các hệ quả hoặc ảnh hưởng) Kết quả học tập ở cấp độ này cao hơn so với nhớ, và là mức thấp nhất của việc thấu hiểu sự vật

3 Vận dụng (application): Được định nghĩa là khả năng sử dụng các tài liệu đã học vào một hoàn cảnh cụ thể mới Điều đó có thể bao gồm việc áp dụng các quy tắc, phương pháp, khái niệm, nguyên lý, định luật và lý thuyết

Kết quả học tập trong lĩnh vực này đòi hỏi cấp độ thấu hiểu cao hơn so với cấp độ hiểu trên đây

4 Phân tích (analysis): Được định nghĩa là khả năng phân chia một tài liệu ra thành các phần của nó sao cho có thể hiểu được các cấu trúc tổ chức của nó Điều đó có thể bao gồm việc chỉ ra đúng các bộ phận, phân tích môí quan hệ giữa các bộ phận, và nhận biết được các nguyên lý tổ chức được bao hàm Kết quả học tập ở đây thể hiện một mức độ trí tuệ cao hơn so với mức hiểu và áp dụng vì nó đòi hỏi một sự thấu hiểu cả nội dung và hình thái cấu trúc của tài liệu

5 Tổng hợp (synthesis): Được định nghĩa là khả năng sắp xếp các bộ phận lại với nhau để hình thành một tổng thể mới Điều đó có thể bao gồm việc tạo ra một cuộc giao tiếp đơn nhất (chủ đề hoặc bài phát biểu), một kế hoạch hành động (dự án nghiên cứu), hoặc một mạng lưới các quan hệ trừu tượng (sơ đồ để phân lớp thông tin) Kết quả học tập trong lĩnh vực này nhấn mạnh các hành vi sáng tạo, đặc biệt tập trung chủ yếu vào việc hình thành các

mô hình hoặc cấu trúc mới

6 Đánh giá (evaluation): Được định nghĩa là khả năng xác định giá trị của tài liệu (tuyên bố, tiểu thuyết, thơ, báo cáo nghiên cứu) Việc đánh giá dựa trên các tiêu chí nhất định Đó có thể là các tiêu chí bên trong (cách tổ chức) hoặc các tiêu chí bên ngoài (phù hợp với mục đích), và người đánh giá phải tự xác định hoặc được cung cấp các tiêu chí Kết quả học tập trong lĩnh vực này là cao nhất trong các cấp bậc nhận thức vì nó chứa các yếu tố của mọi cấp bậc khác

Sơ đồ 1.1 Các thao tác hoạt động hướng tới sự phát triển tư duy của học sinh 1.2.2.3 Phát triển tư duy thông qua giải bài tập vật lý

Để phát triển được tư duy học sinh trong giải bài tập vật lý ta cần rèn luyện cho học sinh kĩ năng thực hiện các thao tác tư duy trong học tập vật lí thông qua những hoạt động phổ biến được dùng trong quá trình nhận thức vật

HỌC SINH

Phân lớp

Diễn Quy nạp

Cụ thể hóa Trừu tượng hóa

Thực hiện quan

Diễn đạt bằng lời

Thiết kế thí Viết báo cáo tổng

PHÁT TRIỂN TƯ DUY

Làm việc với SGK,

tài liệu tham khảo

Làm bài

- Phân tích một hiện tượng phức tạp ra thành những hiện tượng đơn giản

- Xác định những giai đoạn, diễn biến của hiện tượng

- Tìm các dấu hiệu giống nhau của các sự vật, hiện tượng

- Bố trí một thí nghiệm để tạo ra một hiện tượng trong những điều kiện xác định

- Tìm những tính chất chung của nhiều sự vật, hiện tượng

- Tìm mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa các sự vật, hiện tượng

- Mô hình hóa các sự kiện thực tế quan sát được dưới dạng những khái niệm, những mô hình lí tưởng để sử dụng chúng làm công cụ tư duy

- Tìm mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng

- Đo một đại lượng vật lí

- Tìm mối quan hệ hàm số giữa các đại lượng vật lí, biểu diễn bằng công cụ toán học

- Dự đoán diễn biến của một hiện tượng trong những điều kiện thực tế xác định

- Giải thích một hiện tượng thực tế

- Xây dựng một giả thuyết

- Từ giả thuyết, xây dựng một hệ quả

- Lập phương án thí nghiệm để kiểm tra một giả thuyết (hệ quả)

- Tìm những biểu hiện cụ thể trong thực tế của những khái niệm, định luật vật lí

- Diễn đạt bằng lời những kết quả thu được qua hành động

- Đánh giá kết quả hành động

- Tìm phương pháp chung để giải quyết một loại vấn đề

- Đối với đối tượng học sinh cụ thể, cần đánh giá được các em thuộc mức độ nhận thức trung bình, khá hay giỏi để xây dựng kế hoạch đưa hệ thống bài tập vào và cách sử dụng để phát triển tư duy

- Học sinh trung bình đưa các bài tập và rèn luyện ở hức độ biết, hiểu thông tị là chủ yếu

- Học sinh khá giỏi, đưa các bài tập và rèn luyện ở mức độ hiểu, vận dụng ở đây nếu là học sinh khá là chủ yếu thì chủ yếu là hiểu và vận dụng bậc thấp, học sinh giỏi vận dụng ở cả bậc thấp và bậc cao

1.3 Thực trạng hoạt động dạy giải bài tập ở một số trường THPT hiện nay

1.3.1 Đối tượng và phương pháp khảo sát

- Đối tượng

Tìm hiểu thực trạng hoạt động dạy và học bài tập vật lý ở trường THPT

ÂN THI hiện nay, chúng tôi đã tiến hành điều tra và khảo sát để thu thập các thông tin sau đây:

+ Tình hình dạy giải bài tập chương “ Điện xoay chiều ”

+ Tình hình hoạt động giải bài tập chương “ Điện xoay chiều ”

+ Những khó khăn và sai lầm mà học sinh thường mắc phải khi giải bài tập vật lí nói chung và bài tập chương “Điện xoay chiều” nói riêng Từ đó tìm hiểu những nguyên nhân dẫn đến những sai lầm đó của học sinh và đề xuất phương án khắc phục

- Phương pháp

+ Điều tra giáo viên: sử dụng phiếu điều tra (Nội dung và kết quả điều tra được trình bày trong phần phụ lục 1), dự giờ giảng, trao đổi trực tiếp,xem giáo án

+ Điều tra học sinh: sử dụng phiếu điều tra (Nội dung và kết quả điều tra được trình bày trong phần phụ lục 2), quan sát hoạt động giải bài tập của học sinh trong giờ học, kiểm tra khảo sát, phân tích kết quả

1.3.2 Kết quả khảo sát

Thông qua quan sát, nghiên cứu, thăm dò một số ý kiến chúng tôi nhận thấy thực trạng dạy và học bài tập điện xoay chiều của giáo viên và học sinh bên cạnh thuận lợi vẫn còn có những khó khăn tồn tại:

- Thứ nhất, nhìn chung việc phát triển tư duy cho học sinh chưa thật sự hiệu quả mặc dù các giáo viên đã nổ lực điều hành, định hướng và tổ chức quá trình lĩnh hội tri thức bằng phương pháp dạy học tích cực

- Thứ hai, học sinh thiếu năng lực hình dung các bài tập về điện xoay chiều thông qua các thông tin đề bài, từ đó họ có sự nhầm lẫn các mối liên hệ, quan hệ giữa điện xoay chiều và điện một chiều; chẳng hạn sai làm khi sử dụng định luật ôm của điện xoay chiều và điện một chiều

- Thứ ba, chưa biết lợi dụng có hiệu quả những tính chất, quy luật đã nghiên cứu trong điện một chiều để chuyển sang điện xoay chiều; khó khăn yếu điểm này do giáo viên chưa quan tâm đúng mức xác lập mối liên hệ việc dạy học điện xoay chiều và điện một chiều

Những hạn chế đó do một số nguyên nhân chủ yếu sau:

- Thứ nhất, trong các nhà trường một thầy dạy cho một lớp đông học trò, cùng lứa tuổi và trình độ tương đối đồng đều thì giáo viên khó có điều kiện chăm lo cho từng học sinh nên đã hình thành kiểu dạy "thông báo - đồng loạt" Cộng với đó thì một số giáo viên chỉ quan tâm đến việc truyền đạt cho hết nội dung quy định trong chương trình sách giáo khoa, cố gắng làm cho học sinh hiểu và nhớ những điều giáo viên giảng Cách dạy này dẫn đến cách học thụ động, thiên về ghi nhớ, ít chịu suy nghĩ, cho nên đã hạn chế về chất lượng, hiệu quả dạy và học, không đáp ứng yêu cầu phát triển năng động của

xã hội hiện đại Hệ quả này xuất phát từ sự ảnh hưởng nặng nề của phương pháp dạy học cũ, lấy người dạy làm trung tâm

- Thứ hai, giáo viên chưa thật sự quan tâm đến vấn đề tổ chức rèn luyện hoạt nhận của học sinh thông qua việc đưa ra những bài toán có khả năng phát triển tư duy, kích thích tính hứng thú của học sinh Hệ thống bài tập điện xoay chiều đưa ra chưa thật sự phong phú về nội dung, đơn giản về hình thức Thực hành bài tập trên lớp mang tính đối phó

- Thứ ba, thời gian học của học sinh có hạn, nhưng lượng kiến thức rất nhiều, từ đó một vấn đề hết sức quan trọng là: làm thế nào để học sinh có thể

tiếp nhận đầy đủ khối lượng tri thức lớn đó trong khi quỹ thời gian dành cho dạy và học không thay

1.3.3 Những kết luận rút ra từ khảo sát

- Căn cứ kết quả điều tra thông qua phiếu điều tra giáo viên và học sinh

chúng tôi đã phân tích, đánh giá một cách tổng hợp và rút ra những nhận xét sau đây:

 Tình hình dạy giải bài tập của giáo viên

- Số tiết học dành cho việc chữa bài tập còn ít mà yêu cầu rèn luyện kĩ năng lại nhiều nên giáo viên rất khó bố trí thực hiện cho đầy đủ

- Trình độ học sinh trong lớp không đồng đều nên chọn bài để chữa trên lớp rất khó vì bài khó thì học sinh trung bình không hiểu nổi, bài dễ lại làm cho các em giỏi ít hứng thú

- Mỗi giáo viên thường chọn riêng cho mình một phương pháp giải và đưa ra cho học sinh luyện tập, nên công tác đánh giá, kiểm tra chất lượng học sinh cả khối cũng gặp nhiều khó khăn

 Tình hình hoạt động giải bài tập của học sinh

- Nhiều học sinh nhớ máy móc các công thức, chưa hiểu hết bản chất vật lí của hiện tượng nêu ra trong các bài tập, dẫn đến học sinh gặp nhiều khó khăn trong việc giải bài tập hoặc áp dụng sai công thức trong quá trình giải

- Trong các giờ bài tập số học sinh tích cực tham gia hoạt động giải bài tập chiếm khoảng 40%, còn số học sinh thụ động, lười suy nghĩ, chưa có ý thức hoặc chưa biết cách phân loại và xây dựng phương pháp giải cho mỗi loại bài tập chiếm khoảng 60%

 Những khó khăn, sai lầm của học sinh thường gặp khi giải bài tập

chương “Điện xoay chiều”

- Rất nhiều học sinh nắm không vững những kiến thức toán học có liên quan đến việc giải các bài tập vật lí như: Vectơ, lượng giác, đạo hàm… nên chưa hiểu được bản chất vật lí của bài tập, dẫn đến việc giải các bài tập vật lí càng khó hơn

- Khả năng vận dụng những kiến thức lý thuyết vật lí đã học vào các ứng dụng thực tế của đa số học sinh còn hạn chế Do vậy, việc giải các bài tập lấy dữ kiện từ thực tế phần lớn học sinh thường giải sai

- Rất nhiều học sinh không tự giác học, thụ động, lười suy nghĩ, thường đợi giáo viên đưa ra phương pháp giải cho một dạng bài tập nào đó rồi mới vận dụng các bài tập tương tự như vậy

 Nguyên nhân của những khó khăn, sai lầm của học sinh khi giải bài

 Thường xuyên ôn tập kiến thức cho học sinh qua hoạt động giải bài tập

 Rèn luyện cho học sinh một số kĩ năng vận dụng kiến thức toán học vào giải bài tập vật lí

 Một số bài tập ngắn liền với các vấn đề thực tiển về điện xoay chiều hàng ngày các em vẩn thường gặp

Kết luận chương 1 Bài tập vật lí 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, phát triển tư duy vật lí của học sinh và rèn kĩ năng vận dụng kiến thức của học sinh vào thực tiễn

Vì vậy giải bài tập vật lí có vai trò rất trong dạy học:

- Giải bài tập vật lí giúp học sinh rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng kiến thức, liên hệ lí thuyết với thực tế, học tập với đời sống

- Bài tập vật lí sử dụng như một phương tiện độc đáo để nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức cho học sinh nhằm đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức một cách sâu sắc và vững chắc

- Bài tập vật lí có tầm quan trọng đặc biệt rèn luyện cho học sinh tính sáng tạo, độc lập trong suy nghĩ, rèn luyện tư duy, đức tính kiên trì và sự yêu thích môn học, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh

- Bài tập vật lí là hình thức củng 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

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP

VỀ CHƯƠNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU - VẬT LÍ LỚP 12 THPT 2.1 Mục tiêu dạy học chương dòng điện xoay chiều

2.1.1 Về nội dung kiến thức

- Viết được biểu thức của cường độ dòng điện và điện áp tức thời

- Phát biểu được định nghĩa và viết được công thức tính giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện, của điện áp

- Viết được các công thức tính cảm kháng, dung kháng và tổng trở của đoạn mạch có R, L, C mắc nối tiếp và nêu được đơn vị đo các đại lượng này

- Viết được các hệ thức của định luật Ôm đối với đoạn mạch RLC nối tiếp (đối với giá trị hiệu dụng và độ lệch pha)

- Viết được công thức tính công suất điện và công thức tính hệ số công suất của đoạn mạch RLC nối tiếp

- Nêu được lí do tại sao cần phải tăng hệ số công suất ở nơi tiêu thụ điện

- Nêu được những đặc điểm của đoạn mạch RLC nối tiếp khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng điện

2.1.2 Về kĩ năng

- Tính được các đại lượng đặc trưng cho mạch điện RLC như: độ tự cảm, điện dung của tụ điện, tổng trở của đoạn mạch, điện trở thuần R, điện trở của cuộn dây, hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch U, tính hiệu điện thế hai đầu điện trở UR, hiệu điện thế hai đầu tụ điện UC, hiệu điện thế hai đầu cuộn cảm

UL, cường độ dòng điện I, cường, độ lệch pha giữa dòng điện và hiệu điện thế , công suất tiêu thụ của mạch P, tần số góc ω…

- Sử dụng được giản đồ Fresnen giải bài toán điện xoay chiều để tìm các đại lượng như: u,I,U,P,R,r,Z…

- Từ các biểu thức U,P,I…vận dụng kiến thức toán vẽ được đồ thị của các hàm số đó Từ đó tìm các quy luật của chúng

- Vẽ được giản đồ Fre-nen cho đoạn mạch RLC nối tiếp

- Giải được các bài tập đối với đoạn mạch RLC nối tiếp

- Giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều, động cơ điện xoay chiều ba pha và máy biến áp

- Tiến hành được thí nghiệm để khảo sát đoạn mạch RLC nối tiếp 2.2 Cấu trúc chương dòng điện xoay chiều

- Nội dung chương “Dòng điện xoay chiều” chương trình Vật lí 12 cơ bản gồm 9 bài:

1 12 Bài 12: Đại cương về dòng điện xoay chiều

1 13 Bài 13: Các mạch điện xoay chiều

1 14 Bài 14: Mạch có R,L,C mắc nối tiếp

1 15 Bài 15: Công suất điện tiêu thụ của mạch điện xoay

chiều.Hệ số công suất

1 16 Bài 16: Tuyền tải điện năng.Máy biến áp

1 17 Bài 17: Máy phát điện xoay chiều

1 18 Bài 18: Động cơ không đồng bộ ba pha

2 19 Bài 19: TH: Khảo sát đoạn mạch điện xoay chiều có

R,L,C mắc nối tiếp

- Dòng điện xoay chiều là một phần của Điện học, trong đó người ta đi nghiên cứu nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều, các đại lượng vật lý đặc trưng cho mạch điện xoay chiều, nghiên cứu phương thức sản xuất ra dòng điện xoay chiều, cách biến đổi dòng điện xoay và phương thức truyền tải dòng điện xoay chiều đi xa Lôgíc nội dung kiến thức của chương có thể được

mô tả bằng sơ đồ sau:

Dòng điện xoay chiều

Sản xuất ứng dụng và truyền tải dòng điện xoay chiều

Các đại lượng vật lý đặc trưng

cho dòng điện xoay chiều

Sử dụng dòng điện xoay chiều

Sản xuất điện xoay chiều

Truyề

n tải dòng điện xoay chiều

đi xa

Máy phát điện xoay chiều

1 pha

Máy phát điện xoay chiều

3 pha

Máy biến

áp

Động cơ không đồng bộ

Ứng dụng

Khái niệm

Cấu tạo

Hoạt động

Cấ

u tạo

Hoạt động

m

về

Độ lệch pha

Công suất của dòng điện xoay

Mạch điện xoay chiều sơ cấp

tụ điện

C

Mạch chỉ

có cuộn cảm thuần L

Mạch điện xoay chiều R, L, C

mắc nối tiếp

2.3 Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập

2.3.1 Nguyên tắc

- Bài tập được xây dựng một cách hệ thống theo đúng cấu trúc kiến thức chương Hệ thống bài tập được xây dựng bao quát toàn bộ kiến thức và được sắp xếp theo các dạng bài cụ thể, mỗi bài có phân tích các kiến thức cơ bảo liên quan và phương pháp giải

- Hệ thống bài tập được lựa chọn và sắp xếp sử dụng cho các mục đích phát triển tư duy từ mức nhận thức, thông hiểu đến vận dụng các mức độ cao hơn (vận dụng, phân tích, tổng hợp, đánh giá)

- Các bài tập được lựa chọn có sự gần gũi với thực tế, tạo ra hứng thú học tập cho học sinh

- Xây dựng, hướng dẩn giải bài tập và sử dụng phù hợp với mục đích phát triển tư duy cho học sinh

2.3.2 Hệ thống theo cấu trúc kiến thức

1 Đại cương về dòng điện xoay chiều

2 Điện trở, cảm kháng, dung kháng, tổng trở và các giá trị hiệu dụng trên các đoạn mạch xoay chiều

3 Sự lệch pha giữa các đại lượng tức thời trên mạch điện xoay chiều

4 Công suất, hệ số công suất trên mạch điện xoay chiều

5 Các giá trị tức thời của u và i trên đoạn mạch xoay chiều

6 Các giá trị cực đại, cực tiểu trên đoạn mạch xoay chiều

7 So sánh các đại lượng trên đoạn mạch xoay chiều

8 Máy biến áp – Truyền tải điện năng

9 Máy phát điện – Động cơ điện

2.3.3 Hệ thống bài tập và hướng dẩn giải

1 Đại cương về dòng điện xoay chiều

* Kiến thức cơ bản liên quan

- Chu kì và tần số của khung: T 2 ;f 1

T





- Biểu thức của suất điện động cảm ứng tức thời:

- Tần số góc:  2 n 0, Với n0 là số vòng quay trong mỗi giây bằng tần

số dòng điện xoay chiều

- Biểu thức từ thông:   0cos( t  ), Với 0 = NBS

- Biểu thức suất điện động: e E0sin( t  ), Với Eo = NBS ; )



có biên độ: E0

* Sử dụng nhằm phát triển tư duy ở cấp độ thông hiểu

*Ví dụ: Một khung dây có diện tích S = 60cm2 quay đều với vận tốc 20 vòng trong một giây Khung đặt trong từ trường đều B = 2.10-2T Trục quay của khung vuông góc với các đường cảm ứng từ, lúc t = 0 pháp tuyến khung dây có hướng của

a Viết biểu thức từ thông xuyên qua khung dây

b Viết biểu thức suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây

Vậy e1,5.10 sin 402 t (V) Hay 2cos

* Kiến thức cơ bản liên quan

+ Đặt điện áp uU 2 cos( t u)vào hai đầu mạch

+ Độ lệch pha  giữa u và i xác định theo biểu thức:

) Z - (Z

Khi ZL > ZC thì u nhanh pha hơn i (đoạn mạch có tính cảm kháng)

Khi ZL < ZC thì u trể pha hơn i (đoạn mạch có tính dung kháng)

R tiêu thụ năng lượng dưới dạng toả nhiệt, ZL và ZC không tiêu thụ năng lượng điện

Bước 4: Viết biểu thức u hoặc i

- Nếu cho trước: iI 2 os( t)c  thì biểu thức của u là uU 2 os( t+ )c   Hay i = Iocost thì u = Uocos(t + )

- Nếu cho trước: uU 2 os( t)c  thì biểu thức của i là: iI 2 os( t- )c   Hay u = Uocost thì i = Iocos(t - )

* Khi: (u  0; i  0 ) Ta có:  = u - i => u = i +  ; i = u -



- Nếu cho trước i I 2 os( t+c  i) thì biểu thức của u là:

2 os( t+ i+ )

Hay i = Iocos(t + i) thì u = Uocos(t + i + )

- Nếu cho trước uU 2 os( t+c  u)thì biểu thức của i là:

Hay u = Uocos(t +u) thì i = Iocos(t +u - )

Lưu ý: Với Mạch điện không phân nhánh có cuộn dây không cảm thuần (R,L,r, C) thì:

*Ví dụ: Cho mạch điện AB có hiệu điện thế không đổi gồm có biến trở

R, cuộn dây thuần cảm L và tụ điện C mắc nối tiếp Gọi U1, U2, U3 lần lượt là hiệu điện thế hiệu dụng trên R, L và C Biết khi U1 = 100V, U2 = 200V, U3 =

100 V Điều chỉnh R để U1 = 80V, lúc ấy U2 có giá trị

A 233,2V B 100 2V C 50 2 V D 50V

3 2 2

1 (U U )

3 2 2

U”2 – U”3 = I”(Z2 – Z3) = 13600 (V) (2)

Từ (1) và (2) =>

I

I '

= 100

13600

=>

2 2 '

U

U

=2 2 '

IZ

Z I

=

I

I '

= 100

13600

=> U”2 =

100

13600U2

2 2

3, Sự lệch pha giữa các đại lượng tức thời trên mạch điện xoay chiều

* Kiến thức cơ bản liên quan

- Độ lệch pha của điện áp và cường độ dòng điện trong mạch là φ, được cho bởi hệ thức

r R

Z Z U U

U U U

U U

C L

i u C

L

r R

C L

R

C L

0

* Cách giải

- Vận dụng các công thức trên

* Sử dụng nhằm phát triển tư duy ở cấp độ thông hiểu vấn đề

* Ví dụ: Điện áp giữa hai đầu một đoạn mạch điện xoay chiều chỉ có

điện trở thuần R= 100 có biểu thức u=200 2 cos(100 ) ( )

4

  Biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch là:

4 Công suất, hệ số công suất trên mạch điện xoay chiều

* Kiến thức cơ bản liên quan

+ Công suất tức thời: P = UIcos + UIcos(2t + ) (1) + Công suất trung bình: P = UIcos = RI2

+ Công suất tiêu thụ của mạch điện xoay chiều: P  UI cos  (2)

U R P Z

U cos

5 Các giá trị tức thời của u và i trên đoạn mạch xoay chiều

* Kiến thức cơ bản liên quan

Cho mạch điện xoay chiều có biểu thức điện áp và dòng điện

A t

I

i

V t U

V t

U

u

i i

u u

) cos(

2 )

cos(

) cos(

2 )

u

L L

* Cách giải

- Áp dụng các công thức để suy luận

* Sử dụng nhằm phát triển tư duy ở cấp độ vận dụng ở dạng phân tích vấn đề

* Ví dụ: Dòng điện chạy qua đoạn mạch xoay chiều có dạng i = 200cos(100πt) A, điện áp giữa hai đầu đoạn mạch có giá trị hiệu dụng là 12

V, và sớm pha π/3 so với dòng điện