Lựa chọn và hướng dẫn học sinh lớp 10 THPT giải hệ thống bài tập chương động lực học chất điểm

Đã có một số luận án, luận văn nghiên cứu về đề tài “ Động lực học chất điểm” như:[11], [12],…nhưng hầu hết chỉ d ng lại ở khâu ôn tập, kiểm tra đánh giá hay bồi dư ng năng lực sáng tạo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA VẬT LÝ

BÙI THỊ DIỀU

LỰA CHỌN VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 10 THPT GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP

HÀ NỘI, 2015

Em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm động viên và tạo mọi điều kiện giúp em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành khóa luận này

Hà Nội, tháng 5 năm 2015

Sinh viên

Bùi Thị Diều

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi, nó không trùng với bất kỳ tài liệu nghiên cứu nào

Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, tháng 5 năm 2014

Sinh viên

Bùi Thị Diều

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Đóng góp của đề tài 4

8 Cấu trúc khóa luận 4

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 5

1.1 Quan niệm về bài tập vật lí 5

1.2 Tác dụng của bài tập vật lí 5

1.3 Phân loại bài tập vật lí 8

1.4 Các bước chung giải bài tập vật lí 9

1.5 Nguyên tắc lựa chọn hệ thống bài tập vật lí 10

1.6 Các kiểu hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí 10

1.6.1 Hướng dẫn theo mẫu (Algorit) 10

1.6.2 Hướng dẫn tìm tòi (Ơrixtic) 11

1.6.3 Định hướng khái quát chương trình hóa 11

1.7 Yêu cầu của câu hỏi định hướng tư duy học sinh trong quá trình tìm kiếm lời giải bài tập vật lí 12

1.8 Mối quan hệ giữa nắm vững kiến thức và giải bài tập vật lí 12

1.8.1 Khái niệm về kiến thức vật lí 12

1.8.2 Khái niệm kĩ năng, kĩ xảo vật lí 13

1.8.3 Các mức độ nắm vững kiến thức 13

1.8.4 Mối quan hệ giữa nắm vững kiến thức và giải bài tập vật lí 14

1.9 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong hoạt động giải bài tập của học sinh 14

1.9.1 Khái niệm vấn đề, tình huống có vấn đề 14

1.9.2 Khái niệm về năng lực 15

1.9.3 Quan hệ giữa giải bài tập vật lí với phát triển năng lực giải quyết vấn đề 16

1.10 Thực trạng dạy học giải bài tập vật lí chương “Động lực học chất điểm” theo hướng giải quyết vấn đề ở trường phổ thông 16

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 19

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 10 THPT GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” 20

2.1 Mục tiêu dạy học chương “Động lực học chất điểm” 20

2.1.1 Vị trí của chương “Động lực học chất điểm” 20

2.1.2 Nhiệm vụ của chương “Động lực học chất điểm” 20

2.1.3 Mục tiêu dạy học chương “Động lực học chất điểm” 20

2.1.4 Sơ đồ cấu trúc chương “Động lực học chất điểm” 22

2.2 Phân loại hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” 24

2.2.1 Loại 1 Xác định các lực cơ học và các đại lượng có liên quan 24

2.2.2 Loại 2 Khảo sát chuyển động thẳng 24

2.2.3 Loại 3 Khảo sát chuyển động tròn đều 24

2.2.4 Loại 4 Khảo sát chuyển động của vật bị ném 25

2.3 Hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” 25

2.4 Hướng dẫn học sinh lớp 10 THPT giải hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” 30

2.5 Sử dụng hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” trong dạy

học Vật lí lớp 10 THPT 50

2.5.1 Tiết 16 Tổng hợp và phân tích lực Điều kiện cân bằng của chất điểm 50

2.5.2 Tiết 17 + 18 Ba định luật Niu - tơn 50

2.5.3 Tiết 19 Lực hấp dẫn Định luật vạn vật hấp dẫn 50

2.5.4 Tiết 20 Lực đàn hồi của lò xo Định luật Húc 50

2.5.5 Tiết 21 Bài tập 51

2.5.6 Tiết 22 Lực ma sát 51

2.5.7 Tiết 23 Lực hướng tâm 51

2.5.8 Tiết 24 Bài tập 51

2.5.9 Tiết 25 Bài toán về chuyển động ném ngang 51

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 52

CHƯƠNG 3 DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 53

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 53

3.2 Đối tượng và cơ sở thực nghiệm 53

3.3 Tiến hành thực nghiệm 53

3.3.1 Chuẩn bị thực nghiệm sư phạm 54

3.3.2 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 55

3.4 Phân tích và xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm 55

3.4.1 Phân tích định tính 55

3.4.2 Phân tích định lượng 56

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 57

KẾT LUẬN CHUNG 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

MỞ ĐẦU

1 L do chọn đề tài

Cả thế giới đang bước vào thế k XXI - Thế k của trí tuệ, của nền kinh

tế tri thức, sự phát triển kinh tế - xã hội đòi hỏi con người phải có trình độ hiểu biết, có năng lực hành động ngày càng cao Điều này có ảnh hưởng rất lớn tới sự nghiệp giáo dục nói chung và nhà trường phổ thông nói riêng Nó đòi hỏi nhà trường phổ thông góp phần đào tạo cho xã hội những con người làm chủ, thông minh, sáng tạo, có năng lực độc lập giải quyết những vấn đề của cuộc sống, c ng như năng lực tự học để nâng cao trình độ khoa học và nhận thức nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội

Trong quá trình dạy học Vật lí, để đào tạo và bồi dư ng cho học sinh năng lực sáng tạo, tư duy và phát triển Cách giải quyết các vấn đề với nhiều phương pháp khác nhau, trong đó giải BTVL là một bộ phận không thể thiếu được Giải BTVL thể hiện khả năng vận dụng những kiến thức đã có vào thực

ti n, biến đổi phối hợp chúng để tìm được nhiều giải pháp và giải quyết các vấn đề đó, t đó chọn được những giải pháp hữu hiệu nhất Thông qua việc giải bài tập học sinh biết vận dụng những kiến thức lí thuyết vật lí hình thành những phương án thí nghiệm cụ thể để tạo ra các hiện tượng tương ứng, biết xây dựng chu i lập luận chặt ch , t những dữ kiện ban đầu đến kết luận cuối cùng T đó học sinh s hiểu sâu hơn về những mối quan hệ có tính quy luật một số hiện tượng nhất định trong tự nhiên

Mặt khác, số lượng BTVL trong sách giáo khoa, sách bài tập và các sách tham khảo là rất nhiều Điều này gây khó khăn cho các GV trong việc lựa chọn, phân loại, sắp xếp bài tập theo một hệ thống phù hợp với mục tiêu dạy học và thời gian hướng dẫn cho học sinh làm bài tập ở trên lớp c ng như ở nhà

Bởi vậy rất cần có một sự phân loại, sắp xếp bài tập theo một hệ thống tối

ưu nhằm hướng dẫn học sinh giải quyết một lượng bài tập không nhiều các dạng bài tập cơ bản nhưng vẫn đảm bảo tính tự lực của học sinh, giải quyết được bài tập đồng thời rút ra được những phương pháp giải cho t ng loại bài tập

Bản thân là sinh viên sư phạm, chuyên nghành sư phạm Vật lí nên không chỉ d ng lại ở việc học tập và nghiên cứu chương trình phổ thông mà cần đi sâu vào nghiên cứu các hiện tượng cơ học của chuyển động, đồng thời khám

phá ra nội dung quan trọng của phần “Động lực học chất điểm”, mở rộng sự

hiểu biết và tiếp cận vấn đề mới Hiểu rõ được tầm quan trọng c ng như sự

cần thiết của phần “ Động lực học chất điểm” đối với người học nên chúng

tôi chọn việc đi sâu nghiên cứu lí thuyết và phương pháp giải bài tập chương

“ Động lực học chất điểm”

Đã có một số luận án, luận văn nghiên cứu về đề tài “ Động lực học chất điểm” như:[11], [12],…nhưng hầu hết chỉ d ng lại ở khâu ôn tập, kiểm tra

đánh giá hay bồi dư ng năng lực sáng tạo, phát huy tính tích cực và năng lực

tự chủ,… gần như chưa có công trình nào nghiên cứu sâu sắc, cụ thể việc xây dựng, phân loại, đề ra phương pháp giải và hướng dẫn giải một hệ thống bài tập chương này nhằm rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức, giải quyết vấn đề học tập

Chính vì thế, việc nghiên cứu đề tài: “Lựa chọn và hướng dẫn học sinh lớp 10 THPT giải hệ thống bài tập chương Động lực học chất điểm” là rất

cần thiết

2 Mục đích nghiên cứu

Trên cơ sở nghiên cứu lí luận về BTVL tìm hiểu thực trạng dạy học giải

bài tập chương “Động lực học chất điểm” , xác định mức độ nắm vững kiến

thức cơ bản chương này mà lựa chọn hệ thống bài tập và đề ra cách hướng

dẫn giải nó trong dạy học chương “Động lực học chất điểm” nhằm nâng cao

năng lực giải quyết vấn đề cho HS

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng:

Hoạt động dạy học giải BTVL ở trường THPT

3.2 Phạm vi:

Hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 THPT

4 Giả thuyết khoa học

Khi dạy học chương “Động lực học chất điểm” ( Vật lí 10 THPT) nếu

GV lựa chọn và xây dựng được hệ thống bài tập thích hợp và hướng dẫn HS

tự lực, tích cực hoạt động tư duy khi giải nó thì s giúp HS nắm vững kiến thức đồng thời phát triển năng lực giải quyết vấn đề

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu một số cơ sở lí luận về BTVL

5.2 Nghiên cứu về năng lực giải quyết vấn đề

5.3 Xác định mục tiêu dạy học chương “Động lực học chất điểm” Vật lí

6 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu các tài liệu lí luận về BTVL trong dạy học ở trường phổ thông

- Nghiên cứu kiến trúc, nội dung chương trình Vật lí THPT nói chung và

chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 THPT nói riêng

- Điều tra quan sát thực tế về hoạt động dạy học giải BTVL chương

“Động lực học chất điểm” ở trường THPT nhằm thu thập thông tin làm rõ cơ

7.2 Đóng góp về mặt thực tiễn:

- Phân loại, đề ra phương pháp giải t ng loại bài tập, lựa chọn hệ thống

bài tập chương “Động lực học chất điểm” và đề ra cách hướng dẫn HS giải

nó nhằm giúp các em nắm vững kiến thức cơ bản và góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề

- Bổ sung vào nguồn tài liệu tham khảo cho GV và HS trong dạy học

chương “Động lực học chất điểm” Vật lí 10 THPT

8 Cấu trúc khóa luận

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và mục lục, cấu trúc khóa luận gồm 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực ti n của việc dạy học BTVL ở trường phổ thông

Chương 2: Xây dựng và hướng dẫn HS lớp 10 THPT giải hệ thống bài

tập chương “Động lực học chất điểm”

Chương 3: Dự kiến thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG

1.1 Quan niệm về BTVL

Định nghĩa đầy đủ, rõ ràng về BTVL được nêu lên trong cuốn sách dung cho GV “Phương pháp giải bài tập vật lí ở trường phổ thông” của X.E.Camenetxki và V.P.Ôrêkhôv: “Trong thực ti n dạy học, người ta thường gọi BTVL là một vấn đề không lớn mà trong trường hợp tổng quát được giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm trên cơ sở các định luật và phương pháp vật lí… Thông thường, trong sách giáo khoa và tài liệu lí luận dạy học bộn môn người ta hiểu những bài tập là những bài luyện tập được lựa chọn một cách phù hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng vật lí, hình thành các khái niệm, phát triển tuy duy vật lí của học sinh và rèn luyện kĩ năng vận dụng các kiến thức của họ vào thực

ti n” [ 2,tr5]

Đồng thời, nếu hiểu theo nghĩa rộng thì sự tư duy định hướng tích cực luôn luôn là giải bài tập, về thực chất thì m i một vấn đề mới xuất hiện trong quá trình nghiên cứu tài liệu giáo khoa trong việc dạy học vật lí chính là một bài tập đối với HS

Định nghĩa BTVL nêu trên được các nhà lí luận dạy học và giáo viên

bộ môn tán thành, chấp nhận Như vậy BTVL có hai chức năng chủ yếu khác nhau là vận dụng kiến thức đã học và tìm ra kiến thức mới Do đó, BTVL với

tư cách là một phương pháp dạy học giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lí ở trường phổ thông

1.2 Tác dụng của BTVL

Trong việc dạy học vật lí ở trường phổ thông, BTVL có những tác dụng chủ yếu sau:

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

Thông qua việc giải BTVL, người học có thể nắm vững một cách sâu sắc, chính xác và toàn diện hơn về các quy luật vật lí, biết cách phân tích, giải thích các hiện tượng vật lí xảy ra và ứng dụng chúng vào các vấn đề thực ti n làm cho kiến thức trở thành vốn riêng của người học

Đồng thời, kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực ti n là thước đo mức

độ sâu sắc và vững vàng của những kiến thức HS thu nhận được

- Hình thành kiến thức mới

Tiết học nghiên cứu kiến thức mới là tiết học trong đó HS thu được cái

mà họ chưa biết t trước tới nay hoặc chưa biết một cách rõ ràng, chính xác Hay là tiết học mà HS thu được kiến thức mới hoặc không thu được kiến thức mới nhưng có một cách hiểu mới về kiến thức đã học hay thấy rõ phạm

vi áp dụng của kiến thức đó

Yêu cầu các BTVL dùng để hình thành kiến thức mới:

+ Bài tập có chứa vấn đề học tập cần giải quyết phải v a sức HS

+ M i bài tập phải chứa đựng một yếu tố mới mà để giải quyết nó HS cần thực hiện những lập luận phức tạp hoặc phải tìm câu trả lời ở thiên nhiên

+ M i bài tập phải chú ý tới các mặt sau: tình huống đưa ra bài tập, nội dung bài tập (đề bài), cách giải, kết luận để rút ra kiến thức mới

- Ôn tập những kiến thức đã học, củng cố kiến thức cơ bản của bài giảng

Yêu cầu của GV trong một tiết luyện tập giải BTVL bao gồm:

+ Nêu ra các loại bài tập cơ bản ôn tập chủ yếu về t ng kiến thức cơ bản

+ Yêu cầu HS giải một vài bài tập cơ bản minh họa cho t ng loại

+ Ra bài tập về nhà, gợi ý cách giải quyết những khó khăn và yêu cầu

HS rút ra phương pháp giải t ng loại, t ng kiểu bài tập đã cho và mới gặp lần đầu

- Phát triển tư duy vật lí của HS

Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra HS phải phân tích đề bài, xem đề bài đã cho cái gì, yêu cầu gì, HS phải tái hiện kiến thức, vận dụng các thao tác tư duy như so sánh, phân tích, tổng hợp, tr u tượng hóa, khái quát hóa… để xác lập mối quan hệ giữa các đại lượng, lập luận, tính toán, có khi phải tiến hành thí nghiệm, đo đạc, kiểm tra kết luận Vì vậy, BTVL s là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, bồi

dư ng hứng thú học tập cho HS, đặc biệt là khi khám phá ra bản chất của các hiện tượng vật lí được trình bày dưới dạng các tình huống vấn đề

- Kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo đặc biệt là giúp phát hiện

trình đô phát triển trí tuệ làm bộc lộ những khó khăn chủ yếu, những sai lầm phổ biến của HS trong học tập, đồng thời giúp họ vượt qua những khó khăn

Giải BTVL không phải là một công việc nhẹ nhàng, nó đòi hỏi ở HS sự tích cực vận dụng tổng hợp những kiến thức, kinh nghiệm đã có để tìm lời giải nêu ra trong bài tập Khi giải được một bài tập nó s đem đến cho HS niềm phấn khởi và sẵn sang đón nhận những bài tập mới ở mức độ cao hơn

Tuy nhiên, BTVL 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 lựa chọn và sắp xếp hệ thống bài tập một cách phù hợp với mục đích dạy học, với yêu cầu rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo cho người học

1.3 Phân loại BTVL

BTVL ở trường phổ thông rất đa dạng và phong phú nên có thể chia thành nhiều loại khác nhau tùy theo nội dung; mục đích dạy học; mức độ d khó; đặc điểm và phương pháp nghiên cứu vấn đề; theo phương thức giải hay phương thức cho điều kiện; theo hình thức lập luận logic; theo mức độ phức tạp của hoạt động tư duy

Tuy nhiên có hai cách phân loại BTVL chủ yếu nhất được thể hiện qua

Tài liệu học tập

Cụ thể, tr u tượng

c ng là nhằm nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức vật lí của HS, một trong các biện pháp quan trọng là dạy cho các em phương pháp giải BTVL nói chung và giải t ng loại bài tập nói riêng

Phương pháp giải BTVL nói chung phụ thuộc vào nhiều điều kiện như: nội dung bài tập, vào trình độ HS, vào mục đích dạy học… Tuy nhiên, trong dạy học về BTVL, tiến hành hướng dẫn HS giải một BTVL nói chung bao gồm bốn bước sau:

Bước 1: Nghiên cứu đề bài:

- Đọc kĩ đề bài để hiểu rõ vấn đề của bài tập và sơ bộ nhận dạng được bài tập

- Tìm hiểu những thuật ngữ mới quan trọng có trong đề bài

- Mã hóa đề bài bằng những kí hiệu quen thuộc

- Đổi đơn vị của các đại lượng trong cùng một hệ thống thống nhất

(thường là hệ SI)

- V hình hoặc sơ đồ

Bước 2: Phân tích hiện tượng, quá trình vật lí và lập kế hoạch giải:

- Mô tả hiện tượng, quá trình vật lí xảy ra trong tình huống nêu trong đề bài

- Vạch ra các quy tắc, định luật chi phối hiện tượng, quá trình ấy

- Dự kiến những lập luận, biến đổi toán học cần thực hiện nhằm xác lập mối quan hệ giữa cái đã cho và cái phải tìm

Bước 3: Trình bày lời giải:

- Viết phương trình của các định luật và giải phương trình tìm được để tìm ẩn dưới dạng tổng quát, biểu di n các đại lượng cần tìm qua các đại lượng

đã cho để tìm ẩn số, thực hiện các phép tính với độ chính xác cho phép

Bước 4: Kiểm tra và biện luận kết quả:

Kiểm tra xem kết quả tìm được đã chính xác và phù hợp hay chưa Có các cách kiểm tra phổ biến như: kiểm tra thứ nguyên, làm lại t đầu hay thử lại kết quả Đây là khâu cuối cùng để hoàn thiện việc giải một bài tập, nó giúp người đọc có thể phát hiện những sai sót mắc phải khi giải và có thói quen rút

ra giá trị thực tế của kết quả, phạm vi, ứng dụng của bài tập…

HS một điều mới lạ nhất định và một khó khăn v a sức Đồng thời, việc giải bài tập trước là cơ sở cho việc giải bài tập sau

1.6 Các kiểu hướng dẫn HS giải BTVL

1.6.1 Hướng dẫn theo mẫu (Algorit)

Algorit được hiểu là một bản chỉ dẫn bao gồm các thao tác (hay hành động sơ cấp) được HS hiểu một cách đơn giá và nắm vững được một cách rõ

ràng, chính xác và chặt ch trong đó chỉ rõ cần thực hiện những thao tác nào

và theo trình tự nào để đi đến kết quả

Hướng dẫn Algorit là sự hướng dẫn chỉ rõ cho HS những thao tác cần thực hiện và trình tự thực hiện các thao tác ấy để đạt kết quả mong muốn

Hướng dẫn theo mẫu được áp dụng khi cần dạy cho HS phương pháp giải t ng loại bài tập cơ bản, điển hình và luyện tập cho họ kĩ năng giải bài tập dựa trên cơ sở HS đã nắm được các bước giải

Ưu điểm: Hướng dẫn Algorit đảm bảo cho HS giải được bài tập một

cách chắc chắn và rèn kĩ năng giải bài tập

Nhược điểm: Tuy nhiên hướng dẫn Algorit lại ít có tác dụng rèn cho

HS khả năng tìm tòi, sáng tạo

1.6.2 Hướng dẫn tìm tòi (Ơrixtic)

Hướng dẫn tìm tòi là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho HS suy nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thực hiện để thu được kết quả

Hướng dẫn tìm tòi được áp dụng khi cần giúp đ HS vượt qua khó khăn để giải được bài tập đồng thời vẫn đảm bảo được yêu cầu phát triển tư duy và rèn cho HS tính tự lực, tìm tòi để giải được bài tập

Ưu điểm: Tránh tình trạng GV giải thay bài tập cho HS

Nhược điểm: Không phải bao giờ c ng đảm bảo cho HS giải được bài

tập một cách chắc chắn, sự hướng dẫn của GV sao cho không được đưa HS vào ch th a hành động mà có tác dụng định hướng tư duy của các em vào phạm vi có thể tìm tòi phát hiện cách giải quyết

1.6.3 Định hướng khái quát chương trình hóa

Định hướng khái quát chương trình hóa c ng là kiểu hướng dẫn HS tìm tòi cách giải quyết, nhưng GV định hướng giải quyết vấn đề (tức là theo phương pháp chung giải BTVL) ngay sự đinh hướng ban đầu đã đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết của HS, nếu học không đáp ứng được thì sự giúp đ tiếp

theo của GV là cụ thể hóa bốn bước bằng cách gợi ý thêm cho họ để thu hẹp hơn phạm vi tìm tòi giải quyết cho v a sức HS Nếu HS vẫn không tìm tòi giải quyết được thì sự hướng dẫn của GV chuyển dần thành hướng dẫn theo mẫu để đảm bảo cho HS hoàn thành yêu cầu một bước Sau đó yêu cầu HS tiếp tục tự lực tìm tòi cách giải quyết ở bước tiếp theo, nếu cần thì GV lại hướng dẫn thêm Cứ như vậy cho đến khi nào giải quyết được bài tập đặt ra Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi có điều kiện hướng dẫn toàn bộ tiến trình hoạt động giải bài tập của HS nhằm giúp HS tự giải quyết được bài tập đã cho, đồng thời rèn cho các em cách suy nghĩ trong quá trình giải bài tập

và tự rút ra một phương pháp giải một loại bài tập nào đó

Ưu điểm: Rèn luyện tư duy của HS trong quá trình giải bài tập đảm bảo

cho họ giải quyết được bài tập v a cho

Nhược điểm: Đòi hỏi sự hướng dẫn phải theo sát quá trình giải bài tập

của HS nghĩa là không thể chỉ dựa vào những lời hướng dẫn đã soạn sẵn mà kết hợp với trình độ của HS để điều chỉnh sự giúp đ cho thích hợp

1.7 Yêu cầu của câu hỏi định hướng tư duy HS trong qúa trình tìm kiếm lời giải BTVL

- Câu hỏi phải được di n đạt chính xác về ngữ pháp, về nội dung khoa học

và về điều muốn hỏi

- Câu hỏi phải v a sức HS

- Câu hỏi phải định hướng đúng đắn tư duy của HS trong tình huống cụ thể đang xét, nghĩa là nội dung của câu hỏi phải định hướng đúng suy nghĩ của HS theo đường lối của việc giải quyết vấn đề đang xét và áp dụng được những đòi hỏi t ng bước của quá trình giải quyết vấn đề

1.8 Mối quan hệ giữa nắm vững kiến thức và giải BTVL

1.8.1 Khái niệm về kiến thức vật lí

Kiến thức của HS là kết quả của quá trình nhận thức là tiền đề của hoạt động và sáng tạo trong quá trình tìm hiểu và cải tạo thế giới của họ Kiến thức

bao gồm một tập hợp nhiều mặt về số lượng và chất lượng của các biểu hiện

và khái niệm lĩnh hội được, nó được ghi nhớ và tái tạo khi có đòi hỏi tương ứng

Kiến thức vật lí là kết quả phản ánh trong đầu óc con người về các tính chất, mối quan hệ quy luật của sự vật hiện tượng vật lí và về cách nhận thức, vận dụng kết quả phản ánh đó của con người [3, tr19] Kiến thức cơ bản về vật lí có thể chia làm năm nhóm: 1).Khái niệm; 2).Định luật, nguyên lí; 3).Thuyết; 4).Phương pháp nghiên cứu; 5).Ứng dụng trong sản xuất, đời sống

1.8.2 Khái niệm kĩ năng, kĩ xảo vật lí

Kĩ năng chính là kiến thức trong hành động Kĩ xảo là hành động mà những phần hợp thành của nó do luyện tập mà trở thành tự động hóa Kĩ xảo

là mức độ cao của sự nắm vững kĩ năng [6, tr17] Theo quá trình luyện tập mà

một số kĩ năng có thể trở thành kĩ xảo

- Những kĩ năng vật lí được chia làm bốn nhóm:

+ Quan sát, đo lường, sử dụng dụng cụ và máy đo phổ biến, thực hiện những thí nghiệm đơn giản;

+ Giải BTVL;

+ Vận dụng các kiến thức vật lí để giải thích các hiện tượng vật lí trong đời sống và sản xuất;

+ Sử dụng các thao tác tư duy logic và các phương pháp nhận thức vật lí

- Những kĩ xảo vật lí được chia làm hai nhóm:

trong hệ thống kiến thức cơ bản đã tiếp thu t trước, mà còn biết quá trình hình thành nó và vận dụng được nó vào thực ti n

Sự nắm vững kiến thức có thể phân biệt ở ba mức độ: nhận biết, thông hiểu, vận dụng Dựa trên các mức độ đã nêu trên thì khi HS tự lực, tích cực, chủ động, lịnh hoạt, vận dụng thành thạo để giải quyết các nhiệm vụ học tập, thể hiện kiến thức được nắm vững hoàn toàn

1.8.4 Mối quan hệ giữa nắm vững kiến thức và giải BTVL

Kiến thức vật lí mà HS chiếm lĩnh và nắm vững được thể hiện thông qua các kĩ năng, kĩ xảo vật lí Mặt khác, như ta đã biết một trong những tác dụng của việc giải BTVL là rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo Bởi vậy, muốn nâng cao hiệu quả của việc chuẩn bị cho HS nắm vững kiến thức trong dạy học cần phải sử dụng BTVL, cần cho HS giải nhiều bài tập, nhiều dạng bài và được sắp xếp khoa học Tùy theo trình độ của t ng HS mà việc hình thành cùng một kĩ năng ở họ có thể nhanh chậm khác nhau Vì vậy, việc sử dụng bài tập phải chú ý đến đặc điểm này, t đó giao cho HS các bài tập bổ sung, đào sâu, mở rộng hay chi tiết hóa kiến thức cần nắm vững

1.9 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong hoạt động giải bài tập của học sinh

1.9.1 Khái niệm vấn đề, tình huống có vấn đề

Khái niệm vấn đề dùng để chỉ một khó khăn, một nhiệm vụ nhận thức

mà HS không thể giải quyết được chỉ bằng kinh nghiệm sẵn có, theo một khuôn mẫu có sẵn, nghĩa là không thể dùng tư duy tái hiện đơn thuần các kiến thức, kĩ năng, cách thức hành động đã có mà phải tìm tòi sáng tạo mới giải quyết được và khi giải quyết được thì HS thu được kiến thức, kĩ năng, cách thức hành động mới

Tình huống có vấn đề là tình huống trong đó xuất hiện vấn đề cần giải quyết mà HS tham gia thì gặp một khó khăn, họ ý thức được vấn đề, mong muốn giải quyết vấn đề đó và cảm thấy với khả năng của mình thì hi vọng có

thể giải quyết được, nên bắt tay vào giải quyết vấn đề đó Nghĩa là tình huống này kích thích hoạt động nhận thức tích cực của HS đề xuất vấn đề và giải quyết vấn đề đã đề xuất Có nhiều cách tạo tình huống có vấn đề như: t kinh nghiệm sống, quan sát tự nhiên, thí nghiệm, giải BTVL…

1.9.2 Khái niệm về năng lực

Theo Ph.N.Gônôbôlin: "Trong khoa học tâm lí, người ta coi năng lực là những thuộc tính tâm lí riêng lẻ của cá nhân, nhờ những thuộc tính ấy mà con người hoàn thành tốt đẹp một hoạt động nào đó mà mặc dù bỏ ra ít sức lao động vẫn đạt kết quả cao" [3,tr.61] Còn P.A.Ruđich đưa ra định nghĩa: "Năng lực - đó là tính chất tâm lí của con người chi phối trong quá trình tiếp thu kiến thức, kĩ năng và kĩ xảo c ng như hiệu quả thực hiện một hành động nhất định" [9,tr.382]

Khi xem xét bản chất của năng lực, cần chú ý tới ba dấu hiệu chủ yếu của nó:

+ Sự khác biệt các thuộc tính tâm lí cá nhân, làm cho người này khác người kia

+ Sự khác biệt có liên quan đến hiệu quả của việc thực hiện một hoạt động nào đó

+ Được hình thành và phát triển trong quá trình hoạt động của cá nhân Các nhà tâm lí học thường chia năng lực thành ba mức độ phát triển: năng lực, tài năng, thiên tài Trong đó, năng lực v a là danh t chung nhất,

v a chỉ mức độ nhất định biểu thị sự hoàn thành có kết quả một hoạt động nào đó và chúng tôi chỉ quan tâm đến mức độ này trong hoạt động giải BTVL của HS

Mức độ phát triển của năng lực phụ thuộc vào mức độ nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo Muốn phát triển năng lực phải nắm vững và vận dụng một cách sáng tạo những kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo đã tích l y được về một

lĩnh vực nhất định Mặt khác, năng lực giúp cho việc nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo được d dàng và nhanh chóng hơn

1.9.3 Quan hệ giữa giải BTVL với phát triển năng lực giải quyết vấn đề

Giải bài tập là một hình thức tự lực giải quyết một vấn đề nào đó nêu ra trong đề bài Ở trình độ thấp là nhận biết những điều kiện có thể áp dụng một giải pháp đã biết vào một tình huống tương tự với các tình huống quen thuộc

Ở trình độ cao hơn, phải thể hiện một loạt những phân tích và biến đổi có thể

áp dụng được giải pháp cơ bản đã biết Cuối cùng ở trình độ sáng tạo, phải tìm ra giải pháp mới mà trước đây chưa biết Với đa số HS phổ thông hiện nay, cần cố gắng đạt đến trình độ thứ hai

Năng lực giải quyết vấn đề của HS được hình thành và phát triển trong giải BTVL Sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề khi giải BTVL được biểu hiện như sau:

+ Xác định chính xác vấn đề cần giải quyết, những cái đã cho và những cái phải tìm

+ Nhanh chóng phát hiện ra cái quen thuộc đã biết, cái mới phải tìm trong khi giải BTVL

+ Phác thảo, dự kiến con đường chung có thể có t đầu đến cuối trước khi tính toán, xây dựng lập luận cụ thể

+ Hoàn thành công việc theo t ng giải pháp đã dự kiến trong một thời gian ngắn, lựa chọn trong số đó giải pháp tối ưu nhất

+ Nhanh chóng qua một số ít bài, tự rút ra sơ đồ định hướng giải các bài tập cùng loại

1.10 Thực trạng dạy học giải BTVL chương "Động lực học chất điểm" theo hướng giải quyết vấn đề ở trường phổ thông

Thực trạng dạy học BTVL chương "Động lực học chất điểm" - Vật lí 10

theo hướng giải quyết vấn đề ở trường phổ thông được rút ra t việc điều tra

cơ bản

+ Dự giờ các tiết học và các giờ bài tập

+ Trao đổi, trò chuyện trực tiếp với các GV (dạy khối 10) và các em HS (thuộc các lớp khác nhau trong cùng một khối) về tình hình dạy và học BTVL

chương "Động lực học chất điểm"

+ Xem xét vở ghi lí thuyết và vở bài tập của HS

* Kết quả:

- Tình hình dạy học và sử dụng bài tập của GV:

+ Các GV đều áp đặt HS suy nghĩ và giải bài tập theo cách của mình chứ không hướng dẫn họ độc lập suy nghĩ tìm kiếm lời giải

+ Trong tiết học nghiên cứu tài liệu mới các GV đều sử dụng phương pháp di n giải kết hợp với hình v và thí nghiệm minh họa

+ Việc sử dụng bài tập để hình thành kiến thức mới cho HS gần như không được quan tâm mà BTVL chỉ được sử dụng ở khâu vận dụng, củng cố

và trong các tiết học luyện tập giải bài tập rèn kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức đã học vào thực ti n Các bài tập này chủ yếu là các bài tập trong sách giáo khoa và sách bài tập

- Tình hình học tập của HS:

+ Nhiều HS lười hoạt động, suy nghĩ trong giờ học, các em thường chỉ ngồi nghe giảng và trông chờ các thầy cô đọc để chép, không có hứng thú tìm tòi và rất ít khi đặt câu hỏi với GV về vấn đề đang và đã học

+ Nhiều HS chưa nắm vững kiến thức đã học trên lớp, không làm bài tập

về nhà mà chỉ chép bài chữa của GV hoặc bài giải của bạn trên bảng một cách máy móc, thụ động

+ Nhiều HS không nhớ các công thức, khái niệm, định luật vật lí Các

em còn gặp nhiều khó khăn khi tiếp thu các hiện tượng, khái niệm, định luật vật lí mới

+ Hầu như HS không có thói quen tổng hợp, phân tích, suy luận, vận dụng, so sánh,… các kiến thức trong t ng tiết học Do đó, kiến thức các em thu được còn hời hợt, không chắc chắn và rất nhanh quên

- Những khó khăn chủ yếu của HS:

+ Chưa biết cách phân tích đầy đủ các lực tác dụng

+ Đa số HS không hiểu rõ bản chất của các hiện tượng vật lí

+ HS không biết phân loại và tự rút ra phương pháp giải cho t ng loại bài tập

+ Kĩ năng tính toán còn yếu

- Những sai lầm phổ biến của HS:

+ Lực là nguyên nhân gây ra chuyển động và nó duy trì chuyển động của vật

+ Lực ma sát chỉ tác dụng lên vật chuyển động

+ Phản lực và áp lực luôn bằng trọng lực

+ Lực hướng tâm là một loại lực mới

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong chương này, chúng tôi đã nghiên cứu những cơ sở lí luận và cơ sở thực ti n cần thiết cho việc hoàn thành đề tài:

- Cơ sở lí luận về BTVL, của việc soạn thảo hệ thống bài tập nhằm giúp

HS nắm vững kiến thức cơ bản, góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn

đề

- Thực trạng dạy học BTVL chương "Động lực học chất điểm" - Vật lí

10 của GV và HS trường THPT, đặc biệt là những khó khăn chủ yếu và những sai lầm phổ biến của HS trong các bài nghiên cứu tài liệu mới mà chúng tôi quan tâm

Dựa vào những cơ sở lí luận, thực ti n và việc xác định mục tiêu dạy học

chương "Động lực học chất điểm", chúng tôi s xây dựng hệ thống bài tập cho

việc dạy học chương này và đề ra cách hướng dẫn HS giải nó nhằm giúp HS nắm vững kiến thức cơ bản, góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề

mà nội dung cụ thể s được chúng tôi trình bày trong chương sau

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP

10 THPT GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG "ĐỘNG

LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM".

2.1 Mục tiêu dạy học chương "Động lực học chất điểm"

2.1.1 Vị trí của chương "Động lực học chất điểm"

Là chương thứ II trong chương trình Vật lí 10 THPT - Ban cơ bản Đây

là một chương cơ bản nhất của phần Cơ học

2.1.2 Nhiệm vụ của chương "Động lực học chất điểm"

Nhiệm vụ chủ yếu của chương là cung cấp cho HS một hệ thống các khái niệm cơ bản của động lực học chất điểm, các định luật cơ bản của nó (các định luật Niu-tơn về chuyển động) và cả ứng dụng quan trọng nhất của chúng trong thực ti n Đồng thời, một trong những nhiệm vụ đặc biệt của động lực học chất điểm là phát triển tiếp tục các biểu tượng của HS về chuyển động của chất điểm, về không gian và thời gian

Chương "Động lực học chất điểm" đề cập đến các nội dung được sắp xếp

- Phát biểu được định nghĩa của lực và nêu được lực là đại lượng véctơ

- Phát biểu được quy tắc tổng hợp và phân tích lực tác dụng lên một chất điểm

- Phát biểu được điều kiện cân bằng của chất điểm

 Ba định luật Niu-tơn:

a) Định luật I Niu-tơn:

- Phát biểu được nội dung và ý nghĩa của định luật I Niu-tơn

- Nêu được định nghĩa quán tính của vật và kể được một số ví dụ về

quán tính

- Vận dụng được định luật I Niu-tơn để giải thích một số hiện tượng

vật lí

b) Định luật II Niu-tơn:

- Phát biểu được nội dung và viết hệ thức của định luật II Niu-tơn

- Nêu được mối quan hệ giữa lực, khối lượng và gia tốc được thể hiện

trong định luật này như thế nào

- Nêu được khối lượng là số đo mức quán tính

- Vận dụng được mối quan hệ giữa khối lượng và mức quán tính của

vật để giải thích một số hiện tượng thường gặp trong đời sống và kĩ thuật

- Vận dụng định luật II Niu-tơn để giải các bài tập đơn giản

c) Định luật III Niu-tơn:

- Phát biểu được nội dung và viết được hệ thức của định luật III

Niu-tơn

- Nêu được các đặc điểm của lực và phản lực và biểu di n chúng

- Vận dụng được các định luật I, II, III Niu-tơn để giải các bài toán

đối với vật chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang, nằm nghiêng

- Nêu được ví dụ về lực đàn hồi và những đặc điểm của lực đàn hồi của

lò xo (điểm đặt, hướng)

- Phát biểu được định luật Húc và viết hệ thức của định luật này đối với

độ biến dạng của lò xo

- Vận dụng được định luật Húc để giải bài tập

 Lực ma sát:

- Nêu được đặc điểm của ma sát trượt, ma sát nghỉ và ma sát lăn và viết được công thức tính của chúng

- Vận dụng các công thức về lực ma sát để giải bài tập

- Vận dụng kiến thức để giải thích một số hiện tượng có liên quan đến

- Vân dụng công thức để các giải bài tập về chuyển động của vật bị ném

2.1.4 Sơ đồ cấu trúc chương "Động lực học chất điểm"

Hình 2.1 (Trang bên)

Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc chương "Động lực học chất điểm"

Chuyển động

Ba định luật Niu-tơn

Lực

Định luật I

Niu-tơn

Định luật II Niu-tơn

Định luật III Niu-tơn

2.2 Phân loại và phương pháp giải từng loại bài tập chương “Động lực học chất điểm”

Căn cứ vào cơ sở lí luận và thực ti n, cấu trúc, mục tiêu, thời lượng dạy

học và nội dung kiến thức chương “Động lực học chất điểm”, chúng tôi phân

bài tập chương này thành 4 loại cơ bản và đề ra phương pháp giải t ng loại như sau

2.2.1 Loại 1: Xác định các lực cơ học và các đại lượng có liên quan

Phương pháp giải:

Bước 1: Chọn hệ quy chiếu sao cho việc giải bài tập là đơn giản nhất Bước 2: Xác định các lực tác dụng lên t ng vật trong hệ và biểu di n chúng trên cùng một hình v

Bước 3: Viết phương trình định luật II Niu-tơn cho t ng vật trong hệ Bước 4: Chiếu các phương trình đã viết lên các phương chuyển động Bước 5: Giải các phương trình vô hướng v a tìm được

2.2.2 Loại 2: Khảo sát chuyển động thẳng

Phương pháp giải:

Bước 1: Chọn hệ quy chiếu sao cho việc giải bài tập là đơn giản nhất Bước 2: Xác định các lực tác dụng lên t ng vật trong hệ và biểu di n chúng trên cùng một hình v

Bước 3: Viết phương trình định luật II Niu-tơn cho t ng vật trong hệ Bước 4: Chiếu các phương trình đã viết lên các trục tọa độ đã chọn Bước 5: Xét sự tương quan giữa số phương trình đã viết với số ẩn, nếu thiếu thì viết thêm cho đủ, dựa vào các biểu thức định nghĩa của các lực cơ học, định luật III Niu-tơn, các công thức động học đối với chuyển động thẳng sao cho số phương trình bằng số ẩn

Bước 6: Giải hệ phương trình đã có được để tìm ẩn

2.2.3 Loại 3: Khảo sát chuyển động tròn đều

Phương pháp giải:

Bước 1: Xác định các lực tác dụng lên vật và biểu di n chúng trên cùng một hình v

Bước 2: Viết phương trình định luật II Niu-tơn cho chuyển động của vật dưới dạng: Fuurhl mauurht

Bước 3: Chiếu phương trình trên lên phương hướng tâm

Bước 4: Xem số phương trình độc lập đã viết được bằng số ẩn chưa Nếu chưa đủ cần dựa vào dữ kiện đề bài, biểu thức định nghĩa của các lực cơ học, các công thức của chuyển động tròn đều… để viết cho đủ

Bước 5: Giải hệ phương trình và các công thức viết được để tìm ẩn số

2.2.4 Loại 4: Khảo sát chuyển động của vật bị ném

Phương pháp giải:

Bước 1: Chọn hệ tọa độ sao cho việc giải bài tập là đơn giản nhất (thường chọn hệ tọa độ Đề-các)

Bước 2: Chỉ ra vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực nên theo

định luật II Niu-tơn ta có: a gr ur Khi vật chuyển động thì hình chiếu của vật trên hai trục tọa độ c ng chuyển động theo, suy ra tính chất của hai chuyển động thành phần của vật

Bước 3: Viết phương trình chuyển động của hai chuyển động thành phần trên trục Ox, Oy

Bước 4: Dựa vào điều kiện đề bài để tìm ẩn số

2.3 Hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10

Bài 1 Một chiếc xe khối lượng m = 100kg đang chạy với vận tốc

30,6km/h thì hãm phanh Biết lực hãm là 250N Tìm quãng đường xe còn chạy thêm được trước khi d ng hẳn

Bài 2 Khi tiến hành đo quãng đường một vật chuyển động thẳng đi được

trong những khoảng thời gian 2s liên tiếp, người ta thấy quãng đường sau dài hơn quãng đường trước 120cm Cho biết khối lượng của vật m = 200g

Tìm lực tác dụng lên vật

Bài 3 Một vật có trọng lượng 30N treo vào chính giữa một sợi dây Khi

vật nằm cân bằng thì hai nhánh của sợi dây tạo với nhau một góc 600

Xác định lực căng ở hai nhánh của dây

Bài 4 Tìm gia tốc rơi tự do ở nơi có độ cao bằng một phần tư bán khính Trái

Đất so với mặt đất Cho biết gia tốc rơi tự do ở bề mặt Trái Đất là g0 = 9,8m/s2

Bài 5 Một lò xo có các vòng giống hệt nhau, có chiều dài tự nhiên là

l 0 = 24cm, độ cứng là k = 100N/m Người ta cắt lò xo này thành hai lò xo có chiều

dài tự nhiên l1 = 8cm, l2 = 16cm Tính độ cứng k1, k2 của m i lò xo tạo thành

Bài 7 Một xe tải kéo một xe con, chuyển động thẳng nhanh dần đều

không vận tốc đầu, trong 20s đi được 200m Bỏ qua ma sát Khối lượng của

xe tải và xe con lần lượt là 5 tấn và 1 tấn Độ cứng của dây cáp nối 2 xe là 2.106N/m

Tính độ dãn của dây cáp và lực kéo xe tải chuyển động

Bài 6 Cần tác dụng lên vật m trên

Bài 8 Một cái hòm khối lượng m =

30kg đặt trên sàn nhà Người ta kéo hòm

bằng một lực F ur hướng chếch lên trên và

hợp với phương nằm ngang một góc α =

300 như hình v 2.3 Hòm chuyển động đều

trên sàn nhà Cho biết hệ số ma sát trượt