Phát triển và bồi dưỡng năng lực nhận thức cho học sinh trong dạy học bài tập vật lí phần định luật ôm lớp 11 THPT

IV- Nhiệm vụ nghiên cứuV- Phơng pháp nghiên cứu VI- Đối tợng nghiên cứu VII- Cấu trúc luận văn Chơng 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài Chơng 2: Định hớng hành động nhận thức của h

Mở đầuI- Lý do chọn đề tài

Trong thời đại ngày nay, khi mà khoa học và công nghệ trên thế giới đang pháttriển với nhịp độ rất mạnh, đòi hỏi nhà trờng phổ thông phải đào tạo ra những con ng-

ời không những chỉ nắm đợc những kiến thức khoa học cơ bản sẵn có mà còn t duynhạy bén để nhanh chóng thích ứng với sự phát triển của xã hội

Để đáp ứng đợc yêu cầu trên, hiện nay trên thế giới và trong nớc đang cónhững xu hớng đổi mới phơng pháp dạy học các môn học ở trờng Phổ thông,trong đó có môn học Vật lý Tuy nhiên, với bất kỳ phơng pháp dạy học nào thìbài tập Vật lý vẫn giữ vai trò hết sức to lớn trong việc rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo,phát triển t duy góp phần hình thành năng lực giải quyết vấn đề

Thông qua bài tập Vật lý học sinh đợc củng cố, đào sâu, mở rộng, hoànthiện kiến thức lý thuyết và đợc rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức để giảiquyết các tình huống cụ thể, vận dụng và thực tiễn, góp phần giáo dục kỹ thuậttổng hợp và tự định hớng nghề nghiệp

Việc giải bài tập Vật lý đòi hỏi ở học sinh hoạt động trí tuệ tích cực, tính tự lực vàcao hơn nữa là sáng tạo Vì vậy nó tác dụng tốt đối với việc phát triển t duy nhận thứccủa học sinh Trên cơ sở đó hình thành ở họ phơng pháp nghiên cứu khoa học

Trong thực tế dạy học hiện nay, các giáo viên Vật lý khi sử dụng bài tậpmới chỉ bám sát nội dung kiến thức cơ bản của chơng trình quy định chứ chaquan tâm nhiều đến những khó khăn, sai lầm của học sinh nên các bài tập đợcgiáo viên sử dụng vẫn còn dàn đều số lợng theo nội dung kiến thức Mặt khác,trong các giờ bài tập và luyện tập, giáo viên chỉ chú ý nhiều đến việc học sinhtìm đợc kết quả của bài tập mà không quan tâm đúng mức đến việc định hớnghành động nhận thức của học sinh nhằm hình thành ở họ những khả năng, kỹxảo cần thiết của việc giải bài tập Vật lý

Trớc tình hình thực tế đó để nâng cao hiệu quả của việc dạy bài tập nhằmphát huy vai trò tích cực và tự lực của học sinh chúng tôi thấy cần phải phân tích

t duy trong quá trình giải bài tập, để từ đó xây dựng các câu hỏi định hớng hành

động nhận thức của học sinh sao cho đạt kết quả tối u Nghĩa là thông qua việcgiải một hệ thống bài tập hợp lý học sinh hình thành đợc kỹ năng, kỹ xảo, tìm tòicác mối liên hệ xác định trong mỗi loại bài tập Việc làm này nếu đợc tiến hànhthờng xuyên sẽ giúp cho học sinh dần dần “định hớng” đợc hành động nhận thứccủa mình Điều này có ý nghĩa hết sức to lớn trong việc phát triển t duy và gópphần hình thành năng lực giải quyết vấn đề

Xuất phát từ những vấn đề trên chúng tôi lựa chọn đề tài “Phát triển và bồidỡng năng lực nhận thức cho học sinh trong dạy học bài tập Vật lý phần Địnhluật Ôm Vật lý lớp 11 THPT”

II- Mục đích nghiên cứu

1 Xây dựng đợc một hệ thống bài tập vật lý phần định luật Ôm dùngtrong dạy học ở lớp 11 THPT.

2 Vận dụng các kiểu định hớng nhận thức của học sinh trong dạy học bàitập vật lý

Từ đó góp phần nâng cao hiệu quả dạy học phần Định luật Ôm nói riêng vàchơng trình vật lý nói chung

III- Giả thuyết khoa học

Nếu lựa chọn đợc một hệ thống bài tập thích hợp và biết tổ chức định hớnghoạt động nhận thức cho học sinh trong việc giải quyết từng loại bài tập mộtcách thờng xuyên thì sẽ góp phần phát triển và bồi dỡng năng lực t duy cho họcsinh trong dạy học vật lý

IV- nhiệm vụ nghiên cứu

1 Phân tích t duy trong quá trình giải bài tập về Định luật Ôm

2 Lựa chọn một hệ thống bài tập hợp lý về Định luật Ôm theo chơngtrình sách giáo khoa Vật lý THPT

3 Xây dựng các sơ đồ định hớng nhằm phát triển năng lực t duy của họcsinh trong việc giải các nhóm bài tập tiêu biểu về Định luật Ôm

4 Tiến hành thực nghiệm sự phạm để từ đó rút ra kết luận về tính hiệuquả của đề tài

V- phơng pháp nghiên cứu

1 Nghiên cứu lý luận dựa trên các thành tựu của lý luận dạy học về vai trò tácdụng của bài học bài tập Vật lý, về phơng pháp giải bài tập Vật lý để phântích t duy trong quá trình giải bài tập về Định luật Ôm

2 Tìm hiểu thực tế: Trao đổi với giáo viên và học sinh nhằm nắm đợc thực trạngcủa việc giải bài tập về Định luật Ôm ở trờng THPT hiện nay Từ đó xây dựngcác sơ đồ định hớng hành động nhận thức của học sinh trong quá trình giảicác bài tập thuộc vấn đề này

3 Thực nghiệm sự phạm: Tiến hành giảng dạy THPT theo nội dung đề xuất của

đề tài nhằm kiểm nghiệm hiệu quả phát triển năng lực t duy cho học sinhtrong quá trình giải bài tập về Định luật Ôm

VI- Đối tợng nghiên cứu

Hoạt động dạy và học của giáo viên và học sinh ở trờng THPT khi giảngdạy các kiến thức bài tập Định luật Ôm nhằm định hớng và góp phần phát triểnnăng lực t duy cho học sinh

VII- cấu trúc luận văn

Mở đầu

I- Lý do chọn đề tài

II- Mục đích nghiên cứu

III- Giả thuyết khoa học

IV- Nhiệm vụ nghiên cứu

V- Phơng pháp nghiên cứu

VI- Đối tợng nghiên cứu

VII- Cấu trúc luận văn

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

Chơng 2: Định hớng hành động nhận thức của học sinh trong việc giải

bài tập định luật ôm – dự kiến tiến trình sử dụng

Chơng 3: Thực nghiệm s phạm

Kết luận

ơng 1:

cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

1.1- Vai trò của bài tập vật lý và mục đích sử dụng chúng trong quá trình dạy học:

1.1.1 Vai trò của bài tập vật lý trong quá trình dạy học:

Bài tập Vật lý đợc hiểu là một vấn đề đợc đặt ra đòi hỏi phải giải quyếtnhờ những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các

định luật và các phơng pháp Vật lý Hiểu theo nghĩa rộng thì mỗi một vấn đềxuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa cũng chính là một bài tập đối với họcsinh Sự t duy định hớng một cách tích cực luôn luôn là việc giải bài tập

1.1.2 Mục đích sử dụng bài tập Vật lý trong quá trình dạy học:

Bài tập Vật lý có tầm quan trọng đặc biệt, chúng đợc sử dụng theo nhữngmục đích khác nhau

- Ngời ta sử dụng bài tập Vật lý nh là một phơng tiện nghiên cứu tài liệumới khi trang bị kiến thức mới cho học sinh nhằm đảm bảo cho học sinh lĩnh hội

đợc kiến thức mới một cách sâu sắc và vững chắc

- Mặt khác bài tập vật lý là một phơng tiện rèn luyện cho học sinh khảnăng vận dụng kiến thức, liên hệ lý thuyết với thực tế, học tập với đời sống

- Bài tập vật lý là phơng tiện có tầm quan trọng đặc biệt trong việc rènluyện t duy, bồi dỡng phơng pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh Bởi vì giảibài tập là một hình thức làm việc tự lực căn bản của học sinh Trong khi giải bàitập, học sinh phải phân tích điều kiện trong đề bài, phải lập luận, tính toán, đôikhi phải tiến hành các thí nghiệm, phép đo đạc,v.v tức là phải thực hiện một loạtcác thao tác t duy nh phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hoá,v.v Trongnhững điều kiện đó, t duy logic, t duy sáng tạo của học sinh đợc phát triển, nănglực làm việc độc lập của học sinh đợc nâng cao

- Bài tập Vật lý là một phơng tiện cũng cố, ôn tập, hệ thống hoá kiến thức

đã học một cách sinh động và có hiệu quả Khi giải bài tập, học sinh phải nhớ lạicác kiến thức đã học, có khi đòi hỏi phải vận dụng một cách tổng hợp các kiếnthức trong một chơng hoặc một phần, do đó học sinh sẽ hiểu rõ hơn và ghi nhớvững vàng những kiến thức đã học Thông qua việc giải bài tập có thể rèn luyệncho học sinh những đức tính tốt nh tinh thần tự lực, tính cẩn thận, tính kiên trì,tinh thần vợt khó

- Bài tập Vật lý còn là một phơng tiện để kiểm tra, đánh giá kiến thức, kỹnăng của học sinh một cách chính xác

1.2- Phân loại bài tập Vật lý

Ngời ta có nhiều cách phân loại bài tập Vật lý tuỳ theo việc chọn dấu hiệu(căn cứ): theo nội dung, theo phơng thức cho điều kiện và phơng thức giải, theoyêu cầu định tính hay định lợng của việc nghiên cứu vấn đề, theo yêu cầu rènluyện kỹ năng hay phát triển t duy sáng tạo của học sinh trong quá trình dạy học

1.2.1 Phân loại bài tập Vật lý

Cho đến nay, vẫn cha có sự thống nhất về tiêu chuẩn phân loại bài tập Vật

lý, vì trong bất kỳ loại bài tập nào cũng chứa đựng một vài yếu tố của một haynhiều bài tập khác Đặc biệt là có nhiều cách phân loại chỉ mang tính chất tơng

đối, cha đề cập gì tới chủ thể bài tập là học sinh và hoạt động tự lực của họ trongquá trình tìm kiếm lời giải bài tập Vật lý

Theo những quan điểm hiện nay có thể phân loại bài tập Vật lý trung họcphổ thông theo bảng dới đây (hình 1.1):

Theo

nội

dung

Theo mục đích dạy học

Theo ph ơng thức cho điều kiện hay

ph ơng thức giải

Theo mức độ khó dễ

Theohìn

h thức lập luận logic

a Hai phơng pháp suy luận để giải bài tập Vật lý:

Phơng pháp giải bài tập Vật lý phụ thuộc vào nội dung bài tập, trình độcủa học sinh và mục đích đặt ra Xét về tính chất của các thao tác t duy, khi giảibài tập Vật lý ngời ta thờng dùng hai phơng pháp sau đây:

*Phơng pháp phân tích:

Theo phơng pháp này, xuất phát điểm của suy luân là đại cơng cần tìm.Chia bài tập thành nhiều giai đoạn và giải một hệ thống bài tập đơn giản hơn màngay ở bài tập đầu tiên đã phải trả lời trực tiếp cho câu hỏi đầu bài Việc giải cácbài tập nhỏ tiếp theo là lần lợt làm sáng tỏ những phần cha biết để cuối cùng trongcông thức bài tập nhỏ đầu tiên chỉ chứa một ẩn số và các số liệu đã biết

* Phơng pháp tổng hợp:

Theo phơng pháp này suy luận không bắt đầu từ đại lợng cần tìm mà bắt

đầu từ các đại lợng đã biết có nêu trong đề bài Dùng công thức liên hệ các đại ợng này với các đại lợng cha biết, ta đi dần đến công thức cuối cùng, trong đóchỉ còn một đại lợng cha biết là đại lợnh cần tìm

l-Hai phơng pháp suy luận trên sử dụng phối hợp Nhìn chung, khi giải bất

kỳ một bài tập Vật lý nào ta đều phải sử dụng hai phơng pháp đó

b Các phơng tiện toán học để giải các bài tập Vật lý:

Trong khuôn khổ chơng trình vật lý phổ thông để giái các bài tập Vật lý,

đặc biệt là các bài tập định lợng, ta dùng các phơng tiện toán học Tuỳ theo việc

sử dụng các công cụ toán học ngơi ta có thể phân biệt đợc các phơng pháp giảicác bài tập định lợng nh sau:

Khi giải các bài tập bằng phơng pháp hình học, ngời ta dựa vào các mối

t-ơng quan hình học để xác định các đại lợng cần tìm Ngoài ra, nhiều ngời ta còn

sử dụng các công thức lợng giác để giải

* Phơng pháp Đồ thị:

Là phơng pháp đồ thị để xác định các đại lợng cần tìm Phơng pháp nàygắn chặt với phơng pháp hình học trong việc giải các bài tập Các bài tập đồ thị

là những bài tập mà đối tợng nghiên cứu là những đồ thị biểu diễm mỗi liên hệphụ thuộc giữa các đại lợng Vật lý

Ngoài các phơng tiện Toán học trên, trong một số trờng hợp ta có thể sửdụng phơng pháp thí nghiệm để tìm lời giải bài tập Vật lý

1.3.2 Quá trình t duy trong khi giải bài tập Vật lý:

- Để giải một bài tập Vật lý trớc hết phải trả lời đợc các câu hỏi:

- Những đại lợng nào đã cho? Những đại lợng nào cần tìm?

- Cần xác lập những mối liên hệ cơ bản nào giữa cái đã cho và cái phải tìm(hoặc qua đại lợng trung gian)?

- Vận dụng các kiến thức Vật lý nào vào điều kiện cụ thể của bài tập đểxác lập đợc các mối liên hệ trên

- Có đợc các mối liên hệ cần xác lập rồi thì mới tiến hành đợc những khâuhay bớc tiếp theo để đến kết quả của bài toán

1.3.3 Các bớc chung để giải bài tập Vật lý:

Các bài tập vật lý có nội dung hết sức phong phú, đa dạng Vì vậy phơngpháp giải chúng cũng muôn hình, muôn vẻ Không thể nói về một phơng pháp

chung, vạn năng có thể áp dụng để giải đợc mọi bài tập Tuy nhiên, từ sự phântích t duy trong quá trình giải bài tập Vật lý nh đã trình bày ở trên, ta có thể chỉ

ra những những nét khái quát về các bớc chung của tiến trình giải bài tập Vật lý.Theo các bớc chung của tiến trình giải bài tập, giáo viên có thể kiểm tra hoạt

động giải bài tập của học sinh và có thể hớng dẫn, giúp đỡ học sinh giải bài tập

có hiệu quả Nói chung tiến trình bài tập phải trải qua bốn bớc:

B

ớc 2: Xác lập mối liên hệ cơ bản của các dự kiện đã cho và các ẩn số phải tìm:

- Đối chiếu các dự kiện xuất phát và ẩn số phải tìm, xem xét bản chấtVật lý của hiện tợng đã cho có những đặc trng định tính, định lợng nào vàcác mối quan hệ giữa các đặc trng đó biểu hiện ở các định luật, quy tắc, địnhnghĩa nào?

- Xác lập các mối liên hệ cụ thể của các dự liệu đã cho và các ẩn số phải tìm.B

ớc 3: Xác định phơng pháp và vạch kế hoạch giải bài tập

Từ các mối liên hệ cơ bản đã xác lập đợc tiếp tục luận giải, tính toán rút rakết quả cần tìm

B

ớc 4: Kiểm tra, xác nhận kết quả:

Để có thể xác nhận kết quả vừa tìm đợc cần kiểm tra lại việc giải theo mộthoặc một số hoặc các cách sau:

- Kiểm tra xem đã trả lời hết các câu hỏi cha? Đã xét hết các trờng hợp cha?

- Kiểm tra lại xem tính toán có đúng không?

- Kiểm tra đơn vị xem có phù hợp không?

- Xem xét kết quả về ý nghĩa thực tế có phù hợp không?

- Kiểm tra bằng thực nghiệm xem có phù hợp không?

- Giải các bài tập theo cách khác xem có cùng kết quả không?

- Đặt điều kiện cho lời giải của bài toán

1.4- Định hớng hoạt động nhận thức của học sinh trong việc giải bài tập Vật lý

phải đi theo để đạt mục đích đó gọi là phơng pháp nhận thức khoa học Hệ thốngcác phơng pháp nhận thức khoa học rất phong phú, nhiều tầng bậc, có phạm viứng dụng rất khác nhau Có những phơng pháp nhận thức đợc sử dụng khá phổbiến trong tất cả các giai đoạn của quá trình nhận thức nh những thao tác củamọi quá trình t duy Có những phơng pháp sử dụng một số lĩnh vực nghiên cứu,lại có một số phơng pháp nhận thức chuyên biệt chỉ sử dụng trong lĩnh vực rấthẹp của một chuyên ngành căn cứ vào mức độ phổ biến và phạm vi ứng dụngcủa phơng pháp có thể phân loại phơng pháp nhận thức khoa học thành 3 nhóm.

- Nhóm các phơng pháp triết học: Là những phơng pháp chung nhất, phổ

biến nhất áp dụng cho mọi lĩnh vực nghiên cứu, bao gồm các phơng pháp logic,biện chứng, các phơng pháp của lý luận nhận thức: Phân tích tổng hợp so sánh,trừu tợng hoá, khái quát hoá, cụ thể hoá các cặp phạm trù và phép biện chứngduy vật

- Nhóm các phơng pháp riêng rộng: Gồm các phơng pháp có thể áp dụng

cho một số ngành khoa học trong một số giao đoạn của quá trình nhận thức Ví

dụ phơng pháp thực nghiệm sử dụng trong các ngành khoa học thực nghiệm

1.4.2 Cơ sở của việc định hớng hoạt động nhận thức của học sinh trong việc giải bài tập Vật lý:

Muốn hớng dẫn học sinh giải một bài tập cụ thể nào đó thì dĩ nhiên phảigiải đợc bài tập đó Nhng nếu chỉ nh vậy thì cha đủ Muốn cho việc hớng dẫngiải bài tập đợc định hớng một cách đúng đắn, giáo viên phải phân tích đợc ph-

ơng pháp giải bài tập cụ thể thể hiện bằng cách vận dụng những hiểu biết về tduy giải bài tập

Vật lý để xem xét việc giải bài tập cụ thể ấy Mặt khác phải xuất từ mục đích sphạm của việc giải bài tập đó để xác định kiểu hớng dẫn phù hợp Nói cách khác

là cơ sở khoa học để suy nghĩ, xác định phơng pháp hớng dẫn học sinh giải mộtbài tập Vật lý cụ thể nào đó là những hiểu biết khoa học về t duy cách giải bài tậpVật lý đợc vận dụng vào việc phân tích phơng pháp giải bài tập cụ thể này vànhững hiểu biết đặc điểm của các kiểu hớng dẫn giải bài tập (khác nhau tuỳ mục

đích s phạm) để vận dụng vào từng trờng hợp cụ thể Ta có thể minh hoạ điều vừatrình bày bằng sơ đồ hình vẽ (hình 1.2)

cụ thể

Xác định kiểu

h ớng dẫn

Ph ơng pháp h ớng dẫn giải bài tập cụ thể

(Hình 1.2)

1.4.2 Các kiểu định hớng hành động nhận thức:

Trong dạy học, giáo viên có vai trò quan trọng trong việc tổ chức, kiểmtra, định hớng hành động học tập của học sinh theo một chiến lợc dạy học hợp lý

và có hiệu quả, sao cho học sinh tự xây dựng đợc kiến thức khoa học của mình,

và qua đó năng lực nhận thức của họ từng bớc phát triển

a Phân biệt ba trình độ nắm tri thức:

Có thể phân biệt ba trình độ khác nhau của sự nắm tri thức

- Trình độ ghi nhận tái tạo:

Sự nắm tri thức ở trình độ ghi nhận, tái tạo thể hiện ở khả năng nhận ra

đ-ợc, phát ngôn lại đợc đúng với sự trình bày tri thức đã có, thực hiện đợc đúngquy tắc đã cho

Sự thể hiện đợc một hành động nào đó lại có thể phân biệt theo ba trình

Đó là kiểu định hớng trong đó ngời dạy hớng học sinh vào việc huy động,

áp dụng những kiến thức, kỹ năng, cách thức hoạt động mà học sinh đã nắm đợchoặc đã đợc ngời dạy chỉ ra một cách tờng minh, để học sinh có thể thực hiện đ-

ợc nhiệm vụ mà họ đảm nhận Nghĩa là học sinh chỉ cần lặp lại những hành động

đã đợc ngời dạy chỉ rõ

- Định hớng tìm tòi:

Đó là kiểu định hớng trong đó, ngời dạy không chỉ ra cho học sinh mộtcách tờng minh các kiến thức, kỹ năng, cách thức hoạt động học sinh cần ápdụng, mà ngời dạy chỉ đa ra cho học sinh những gợi ý, sao cho học sinh có thể tựmình tìm tòi, huy động hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng, cách thức hoạt

động thích hợp để giải quyết nhiệm vụ mà họ đảm nhận

- Định hớng tìm tòi chơng trình hoá:

Đó là kiểu định hớng trong đó, ngời dạy cũng hớng dẫn học sinh tơng tự

nh kiểu định hớng tìm tòi nói trên, nhng trong trờng hợp này, sự định hớng đợcchơng trình hoá thành từng bớc hợp lý, kế tiếp nhau Ngời dạy hớng dẫn học sinhtừng bớc giải quyết nhiệm vụ mà họ đảm nhận, học sinh chỉ chuyển sang giảiquyết bớc tiếp theo sau khi đã thực hiện đợc bớc trớc

ở mỗi bớc giải quyết, nếu học sinh không thể tự mình tìm tòi giải quyết

đ-ợc thì sự định hớng chuyển dần từ kiểu định hớng tìm tòi thành kiểu định hớng tái tạo, sao cho học sinh có thể hoàn thành đợc công việc của bớc đó rồi sau đó học sinh lại tiếp tục tự mình tìm tòi giải quyết bớc tiếp theo theo sự định hớng tìm tòi của ngời dạy v.v

Kiểu định hớng tái tạo đảm bảo hiệu quả rèn luyện kỹ năng cho học sinh

và tạo cơ sở cần thiết cho học sinh có thể thích ứng đợc với sự định hớng tìm tòi trong dạy học Nhng nếu trong dạy học luôn chỉ sử dụng kiểu định hớng tái tạo thì không đáp ứng đợc yêu cầu rèn luyện t duy sáng tạo của học sinh, không đủ

để đảm bảo cho học sinh chiếm lĩnh đợc những tri thức khoa học sâu sắc, vững chắc và vận dụng chúng một cách linh hoạt

Kiểu định hớng tìm tòi nhằm rèn luyện cho học sinh năng lực t duy sángtạo, năng lực giải quyết vấn đề đáp ứng mục tiêu đào tạo và bồi dỡng nhân tàicủa sự nghiệp giáo dục

c Tiêu chuẩn câu hỏi định hớng hành động:

Phơng tiện quan trọng để giáo viên định hớng hành động nhận thức củahọc sinh là câu hỏi Để cho câu hỏi thực hiện đợc chức năng định hớng hành

động nhận thức của học sinh nó phải đáp ứng đợc những yêu cầu cơ bản, cũngchính là những tiêu chuẩn chung để đánh giá chất lợng câu hỏi

- Câu hỏi phải đợc diễn đạt chính xác về ngữ pháp và về nội dung khoa học

- Câu hỏi phải diễn đạt chính xác điều cần hỏi khi đó mới có thể hy vọngcâu hỏi thực hiện chức năng định hớng hành động nhận thức của học sinh theo

đúng tiến trình t duy, và chỉ khi đó giáo viên mới có thể căn cứ vào sự trả lời củahọc sinh để đánh giá trình độ của họ

- Nội dung câu hỏi phải đáp ứng đúng đòi hỏi sự định hớng hành độngnhận thức của học sinh trong tình huống đang xét, cả về phơng diện kiểu định h-ớng hành động học tập dự định cũng nh về phơng diện sát hợp với việc thực hiệnnhiệm vụ nhận thức đặt ra Có nh vậy câu hỏi mới có ý nghĩa là câu hỏi định h-ớng hành động nhận thức của học sinh trong dạy học.

- Câu hỏi phải vừa sức học sinh lúc đó câu hỏi mới có thể đa đến sự đápứng của học sinh

Ta có thể minh hoạ kiểu hớng dẫn này trong quá trình hớng dẫn học sinh giảimột bài tập nào đó nh sau: (Hình 1.3)

+ -

Biện luận, kiểm tra xác nhận kết quả

Chính là các bớc chung để giải bài tập Vật lý Dấu (+): học sinh tự làm

định hớng tìm tòi chơng trình hoá đối với mỗi loại bài tập sẽ giúp cho học sinhhình thành những kỹ năng, kỹ xảo, tìm tòi những mối liên hệ xác định, dần dần

họ sẽ tự định hớng đợc hành động nhận thức của mình Tuy nhiên, để phát huyhết vai trò của kiểu định hớng chơng trình hoá thì sự hớng dẫn của giáo viên đòihỏi phải theo sát tiến trình hoạt động giải bài tập của học sinh, không thể chỉ dựavào lời hớng dẫn đã dự kiến trớc mà phải kết hợp việc định hớng với việc kiểmsoát hành động của học sinh để điều chỉnh sự định hớng sao cho thích ứng vớitrình độ học sinh

Dựa trên vai trò tác dụng của kiểu định hớng tìm tòi chơng trình hoáchúng tôi dự kiến sẽ phân tích t duy trong quá trình giải bài tập về định luật Ôm.

Từ đó lựa chọn một hệ thống bài tập thích hợp theo chơng trình và sách giáokhoa Vật lý 11, đồng thời kết hợp với mục đích s phạm để xây dựng các sơ đồ

định hớng hành động nhận thức của học sinh trong việc giải các bài tập về địnhluật Ôm Những đề xuất của chúng tôi sẽ đợc dạy thực nghiệm ở trờng phổ thông

để qua đó rút ra đợc những kết luận cần thiết về tính khả thi và tính hiệu quả theomục đích của đề tài đặt ra

1.5- Thực trạng việc dạy học bài tập phần định luật Ôm ở trờng phổ thông

Chúng tôi đã tiến hành tìm hiểu việc dạy học bài tập về phần Định luật

Ôm ở một số trờng phổ thông trung học tại huyện Hng Nguyên - Tỉnh Nghệ An.Mục đích là để nắm đợc số lợng bài tập, các dạng bài tập đã đợc sử dụng và mục

đích s phạm của việc sử dụng chúng trong dạy học (tạo tình huống có vấn đề,nghiên cứu tài liệu mới, củng cố, luyện và ôn tập hệ thống hoá kiến thức) Ngoài

ra còn nhằm mục đích tìm hiểu giáo viên dạy bài tập theo phơng pháp nào? Nhữngkhó khăn, sai lầm chủ yếu mà học sinh hay gặp khi học và làm bài tập về Địnhluật Ôm là những vấn đề gì? Từ đó chúng tôi nghiên cứu để:

- Lựa chọn một hệ thống bài tập hợp lý đảm bảo cho học sinh nắm vữngnhững kiến thức về Định luật Ôm

- Tiếp theo là xây dựng các sơ đồ định hớng hành động nhận thức của học sinhtrong việc giải hệ thống bài tập này nhằm đạt đợc mục đích mà đề tài đã đặt ra

Chúng tôi đã tiến hành các công việc sau:

- Trao đổi trực tiếp với giáo viên Vật lý ở một số trờng phổ thông trung họctrong địa bàn huyện Hng Nguyên (trờng THPT Phạm Hồng Thái, THPT Lê HồngPhong, THPT Thái Lão)

- Dự giờ của giáo viên để tìm hiểu thực tế hoạt động của học sinh trongcác giờ bài tập của phần này

- Trao đổi với học sinh, xem vở bài tập của học sinh và tiến hành kiểm tra

ở một số lớp với nhiều đối tợng khác nhau (Lớp chọn, lớp bình thờng)

Việc này đợc tiến hành từ năm học 2004 - 2005

Qua tìm hiểu chúng tôi rút ra đợc những nhận xét sơ bộ sau:

- Bài tập định tính: Rất ít giáo viên nêu câu hỏi dới dạng câu hỏi củng cốbài học.

- Bài tập đồ thị và thí nghiệm: Không có, chỉ có một bài thực hành trên lớp (mắccác điện trở nối tiếp hay song song, mắc vôn kế hay Ampe kế vào đoạn mạch)

b Về nội dung các bài tập:

- Định luật Ôm cho đoạn mạch: 7 – 10 bài

- Định luật Ôm cho toàn mạch: 4 – 6 bài

- Định luật Ôm cho các loại đoạn mạch: 6 – 8 bài

- Ngoài ra còn có một số bài về công và công suất

c Các tài liệu mà giáo viên hay sử dụng:

Chủ yếu là các bài tập đợc lấy từ Sách giáo khoa, Sách bài tập Vật lý lớp 11,Chuyên đề bồi dỡng Vật lý 11…

- Theo ý kiến một số giáo viên thì số lợng bài tập trong sách giáo khoa vàsách bài tập Vật lý lớp 11 là tơng đối nhiều so với số tiết bài tập theo phân phốichơng trình Phần định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn, đối với học sinhhoàn toàn là kiến thức mới, vậy mà cũng chỉ có 1 tiết bài tập, do đó học sinh sẽkhông đợc củng cố nhiều về kiến thức vừa mới học

- Dụng cụ thí nghiệm Vật lý ở các trờng còn thiếu rất nhiều và đã quá cũ kỹ

d Về phía học sinh:

Trình độ của học sinh ở các trờng và các lớp trong mỗi trờng có sự chênhlệch đáng kể Nguyên nhân chính là vì trong điều kiện hiện nay, chỉ những họcsinh nào thi vào Đại học khối A mới chuyên tâm học Vật lý: Số còn lại, chỉ có ttởng làm sao đạt đợc điểm trung bình môn Vật lý là đợc

e Về phơng pháp dạy bài tập của giáo viên:

Trong các giờ chữa bài tập hiện nay, giáo viên thờng dạy bài tập theo phơngpháp giảng giải còn học sinh chép vào vở Sau đó giáo viên lại ra các bài tập tơng tự

để học sinh làm Nếu học sinh vẫn không làm đợc thì giáo viên lại giảng lại

Có lớp học, giáo viên còn đọc từng câu bài giải để học sinh chép vào vở.Cũng có trờng hợp, trong lớp học ở giờ bài tập thì chủ yếu là học sinh làm bàitập, giáo viên gọi một hoặc hai em lên bảng, số học sinh còn lại tự lực làm bài(trên thực tế thì các em chỉ chờ đợi bạn giải) sau đó giáo viên bảo đúng thì sốhọc sinh còn lại chép bài làm của bàn vào vở, nếu có chỗ sai hoặc làm sai hoàntoàn thì giáo viên sửa chữa (hoặc giải lại)

Nh vậy, việc dạy học sinh giải bài tập về định luật Ôm cha đáp ứng đợcyêu cầu rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo và cha thể đáp ứng đợc yêu cầu tăng cờngtính tích cực, tự lực của học sinh

Để khắc phục tình trạng trên, theo chúng tôi trớc hết phải lựa chọn một hệthống bài tập hợp lý, đồng thời phải đổi mới phơng pháp dạy học sinh giải bài

tập Vật lý nói chung và bài tập về định luật Ôm nói riêng trên cơ sở định hớnghành động nhận thức của học sinh trong quá trình giải bài tập.

1.6- hệ thống bài tập về định luật Ôm

Định luật Ôm là một trong những định luật cơ bản nhất về dòng điện Việc nắm vữngcác kiến thức về định luật Ôm cho đoạn mạch, định luật Ôm cho toàn mạch và định luật Ômcho các loại đoạn mạch sẽ giúp học sinh giải quyết tốt các bài toán về mạch điện, thông qua

đó, học sinh đợc rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, phát triển t duy, nâng cao năng lực nhận thức

1.6.1 Sơ lợc về cấu trúc nội dung các kiến thức cơ bản về định luật Ôm

Có thể mô tả cấu trúc logic các kiến thức về Định luật Ôm theo sơ đồ hình

vẽ dới đây (Hình 1.4)

§iÖn trë m¾c nèi tiÕp.

§iÖn trë m¾c song song

§iÖn trë phô trong c¸c dông cô ®o

R

(H×nh 1 4)

a Những kiến thức cơ bản của định luật Ôm cho đoạn mạch

Ba đại lợng R, U, I là những đại lợng cơ bản đặc trng cho một đoạn mạch.Những đại lợng này liên hệ với nhau theo một quy luật xác định đó là định luật

U t I U t I R

P

2 2

+ Cờng độ dòng điện dòng điện mạch chính (I)

- Ba đại lợng này liên hệ với nhau theo một quy luật xác định, đó là định luật

Ôm cho toàn mạch

b n

b

r R

I

+

= ε Hay εb = IRn + Irb

+ Điện trở mạch ngoài có thể biến đổi Rn = o (đoản mạch) cho đến Rn = ∞

(mạch hở) Khi điện trở mạch ngoài thay đổi, dẫn đến cờng độ dòng điện mạchchính thay đổi, kéo theo hiệu điện thế mạch ngoài và hiệu điện thế mạch trongcũng thay đổi Nhng tổng hiệu điện thế mạch ngoài và hiệu điện thế mạch trong làmột số không đổi số đó chính bằng εb Điện trở mạch ngoài, học sinh có thể xác

định đợc nhờ nguyên tắc nhận biết mạch điện trở

+ Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn đợc tính theo cách ghépcác bộ nguồn thành bộ

- Từ định luật Ôm cho toàn mạch có thể tính đợc:

+ Hiệu điện thể mạch ngoài Un = IRn = εb - Irb

+ Công suất tiêu thụ của mạch ngoài

Pn = RnI2 = (εb - Irb)I = - rb.I2+εbICông suất mạch ngoài là một hàm số bậc hai của cờng độ dòng điện mạch chính.Với một giá trị của Rn sẽ có hai giái trị tơng ứng I (tức là một giá trị Pn cũng sẽ t-

ơng ứng với hai giá trị của Rn)

- Hiệu điện thế mạch trong: Ur = Irb

- Công suất bộ nguồn điện: Pb = εbI

- Hiệu suất điện: là tỷ số giữa công suất có ích ở mạch ngoài và công suấtnguồn

1

2

+

= +

I U P

b

b b b

n n

ci

ε ε

ε ε

Công thức này còn có thể áp dụng cho cả mạch kín trong đó hai nguồn

điện mắc theo kiểu; Cực dơng nguồn nọ nối với cực dơng nguồn kia (hay cực

âm nối với cực âm), mà ngời ta gọi là hai nguồn mắc xung đối, và dòng điện Itrong mạch là dòng điện phát ra từ nguồn điện có suất điện động lớn hơn (nguồncòn lại trở thành máy thu)

c Những kiến thức cơ bản của định luật Ôm cho các loại đoạn mạch

Nếu nh không nắm vững đợc và vận dụng thành thạo các kiến thức về định luật

Ôm cho các loại đoạn mạch thì việc giải quyết một loạt các bài toàn về mạch

điện sẽ gặp khó khăn Chính về vậy, trong quá trình giảng dạy, giáo viên phải ờng xuyên bổ sung, củng cố cho học sinh các kiến thức cơ bản của định luật Ômcho các loại đoạn mạch

th Với đoạn mạch chứa nguồn (hình 1.5):

ở đây I là cờng độ dòng điện chạy từ A đến B qua nguồn từ cực âm sangcực dơng RAB = R + r

1.6.2 Những yêu cầu của việc lựa chọn hệ thống bài tập về định luật Ôm:

Để rèn luyện cho học sinh kỹ năng, kỹ xảo giải các bài tập về định luật

Ôm và thông qua đó giúp họ dần dần tự “định hớng” đợc hành động nhận thứccủa mình thì cần phải lựa chọn hệ thống bài tập hợp lý

Nh chúng ta đã biết, một hệ thống bài tập ứng với một tài liệu giáo khoahoặc một chơng là tập hợp các bài tập nhằm phát huy đợc tối đa vai trò và tácdụng của chúng trong dạy học Do đó hệ thống bài tập đợc chọn lọc cần phải đápứng một số yêu cầu cơ bản nh sau:

+ Bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp, sao cho dần từngbớc học sinh hiểu kiến thức, nắm vững kiến thức và có kỹ năng vận dụng kiếnthức đó

+ Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập, nhằm góp phầnhoàn chỉnh các kiến thức của học sinh, giúp họ hiểu đợc mối liên hệ giữa các đạilợng, cụ thể hoá các khái niệm và vạch ra những nét mới nào đó cha đợc làmsáng tỏ trong các giờ học lý thuyết

R

ξ’,r’

ξ, rI

BA

+ Hệ thống bài tập đợc lựa chọn phải giúp học sinh nắm đợc phơng phápcủa từng loại bài tập tiêu biểu.

+ Bài tập phải da dạng, phong phú, phải đảm bảo tính vừa sức học sinh,kích thích hứng thú và phát triển t duy của học sinh

Xuất phát từ những cơ sở trên và tình hình thực tế ở trờng Phổ thông,chúng tôi dự kiến đề xuất một hệ thống bài tập về định luật Ôm theo chơng trình

và sách giáo khoa Vật lý lớp 11 phổ thông trung học

1.6.3 Hệ thống bài tập về định luật Ôm:

Từ việc phân tích cấu trúc nội dung các kiến thức cơ bản về định luật Ôm

đợc trình bày trong sách giáo khoa Vật lý lớp 11 Phổ thông Trung học và dựatrên cách phân loại bài tập Vật lý theo nội dung Chúng tôi thấy, các bài tập về

định luật Ôm có thể phân chia thành ba nhóm:

+ Nhóm 1: Định luật Ôm cho đoạn mạch mắc nối tiếp, song song - Điệntrở phụ trong các dụng cụ đo điện

+ Nhóm 2: Định luật Ôm cho toàn mạch

+ Nhóm 3: Định luật Ôm cho các loại đoạn mạch

a Phân tích các bài tập thuộc nhóm1: định luật Ôm cho đoạn mạch nối tiếp, song song:

Hầu hết các bài tập vận dụng định luật Ôm cho đoạn mạch đều quy vềviệc tính trực tiếp các đại lợng có mặt trong định luật, đó là: U, I, R Những bàitập khác nh tính công, công suất của dòng điện, nhiệt lợng toả ra trên một đoạnmạch nào đó, hiệu suất của mạch điện, độ sáng của bóng đèn, các bài tập có liênquan đến số chỉ của các máy đo (Vôn kế hoặc Ampe kế) hoăc định luật Faradayv.v suy cho cùng, điều cốt yếu vẫn là tìm từng đại lợng : Hiệu điện thế giữa hai

đầu đoạn mạch U, cờng độ dòng điện chay qua đoạn mạch I, điện trở của đoạnmạch R, hoặc phải tìm hai trong ba đại lợng đó, Chính vì vậy các bài tập thuộcnhóm này, theo chúng tôi có thể quy về bốn dạng cơ bản sau:

- Vì vậy học sinh cần phải biết rằng:

+ Trong mạch điện , điện trở nào vô cùng lớn so với các điện trở còn lại thì

đoạn mạch có điện trở ấy có thể tháo ra khỏi mạch điện Ví dụ những đoạn mạch

có tụ điện, vôn kế vào loại rất tốt là những đoạn mạch có điện trở cùng lớn, dòng

điện không thể đi qua đoạn mạch ấy Những đoạn mạch nh thế có thể tháo ra để

dễ nhận mạch điện

+ Trong mạch điện, điểm nào có điện thế bằng nhau thì có thể chập các

điểm ấy vào làm một Ví dụ hai đầu những đoạn dây nối điện trở không đáng kể,hai cực những Ampe kết lý tởng (RA ≈ 0) là hai điểm có điện thế bằng nhau.Những điểm đối xứng trong các đoạn mạch đối xứng là những điểm có điện thếbằng nhau, có thể chập lại làm một Ví dụ bài toán mạch cầu cân bằng (Hình1.8)

1

R

R R

R

= đợc thoả mãn thì IBD = 0 nghĩa là khi

đó ta có UBD = 0 Lúc đó ta có thể tháo bỏ R5 đi, mạch điện vẫn không thay đổi.Bằng cách này ta biến đổi mạch cầu thành mạch điện thông thờng (R1nt R2)//(R2

nt R4) Hoặc có thể chập B với D thì mạch điện gồm (R1 // R2) nt (R3//R4)

* Điều ngợc lại: Nếu IDB = 0 thì suy ra

4

3 2

1

R

R R

R

= Đây là một trong nhữngbài toán mà trong sách BTVL 11 đã nêu ra Để giải đợc nó cần nắm thật vữngcác kiến thức về định luật Ôm cho đoạn mạch, vận dụng thành thạo các nguyêntắc tính các đại lợng R, U, I trong đoạn mạch, bên cạnh đó cần có khả năng tínhtoán khi giải các phơng trình toán học

- Có thể nhận mạch điện dựa vào chiều dòng điện chạy trong đoạn mạch.Dòng điện đi ra từ cực dơng của nguồn điện đến điểm nút (chổ dòng điệnphân nhánh) đầu tiên là dòng điện mạch chính Điểm nút này chia dòng chính ralàm bao nhiêu nhánh nhỏ thì hầu nh có bấy nhiêu nhánh song song Nhng đến

A C C C

C C C

đây nhiều khi học sinh vẫn cha nhận đợc mạch điện vì dòng điện chia thànhnhững nhánh quá phức tạp, đi theo nhiều ngã , cần lu ý học sinh:

Chú ý: khi lắp tiếp các điện trở còn lại vào hình mới mà hình mới còn thiếumột nút nào đó thì phải đặt thêm nút đấy (ngoài vòng cơ sở ) trên hình mới

Trên cơ sở phân tích mạch điện nh vậy học sinh không chỉ dễ dàng tính

đ-ợc điện trở mà còn có thể tính đđ-ợc cả hiệu điện thế U và dòng điện I,tức là hoàntoàn có thể giải quyết đợc bài toán định luật Ôm cho đoạn mạch dựa vào cáckiến thức đã học

- Có thể tính điện trở căn cứ theo nội dung một số các kiến thức đã học.+ Tính điện trở trực tiếp từ biểu thức của định luật Ôm cho đoạn mạch:

- Đối với mạch thuần điện trở:

+Khi cần phải hiệu chỉnh điện trở theo nhiệt độ, ta dùng công thức

Rt = R0 (1 + αt)Trong đó Rt là điện trở ở toC, R0 là điện trở ở 00C, α là hệ số nhiệt điện trởcủa chất làm dây dẫn

ρ: Điện trở xuất của chất làm dây dẫn Đơn vị là Ωm (ôm mét)

l: Chiều dài dây dẫn Đơn vị là m (mét)

S: Tiết diện dây dẫn Đơn vị là m2

Sau khi sử dụng công thức này phải chú ý đây là công thức tính R của dâydẫn ở một nhiệt độ xác định Phải tính đợc tiết diện S của dây dẫn nếu biết bán

kính, chu vi, đờng kính của dây dẫn (S = πR2=

π

π

4 4

2

2 C

d = ) Nếu là ống dây dẫnphải phân biệt tiết diện, chiều dài của ống dây với tiết diện và chiều dài của dâydẫn trong công thức trên

- R còn có thể đợc tính một cách gián tiếp theo các số liệu định mức ghi

- Tính dòng vào nhánh này bằng tích của R nhánh kia và dòng chính chia

cho tổng trở của hai nhánh

2 2 1

1 2

R

U R R

+ So sánh điện thế các nút suy ra chiều I

+ Đoạn mạch nào khẳng định đợc chiều I thì tính trớc Từ đó suy ra chiều

và cờng độ dòng điện của đoạn mạch còn lại

+ Tổng cờng độ dòng điện đi tới một nút bằng tổng cờng độ dòng điện đi

ra từ nút đó

* Dạng 3: Tính U giữa hai điểm trong mạch điện

Tuỳ theo từng bài toán cụ thể có thể chia ra ba trờng hợp

+ Tính U giữa hai điểm cùng một nhánh

Nhìn chung để đơn giản, ta vận dụng định luật Ôm cho đoạn mạch U = IR

để tính U giữa hai điểm bất kỳ

+ Tính U giữa hai điểm bất kỳ

Chẳng hạn muốn tính hiệu điện thế từ điểm M đến điểm N bất kỳ, ta cộnghiệu điện thế trên các đoạn mạch liên tiếp nhau bắt đầu từ M cho đến N Có thể đi

từ M đến N theo nhiều đờng, nhng nên đi theo đờng ngắn nhất Khi đi ngợc chiềudòng điện thì hiệu điện thế trên đoạn mạch đó có giá trị âm

+ Tính U giữa hai điểm có xen nguồn điện hoặc máy thu (trờng hợp này sẽ

C

C

C C

C C C

R

Ug

C C C

C C C

A

RP

P

+ Muốn đo đợc hiệu điện thế lớn hơn giá trị cực đại của vôn kế ta mắc

điện trở phụ với vôn kế: U = UV(1 +

U, I thì mới có thể giải đợc các bài toán một cách thành thạo Có nắm chắc cáckiến thức cơ bản này thì học sinh mới có thể tiếp tục giải các bài tập thuộc phần

định luật Ôm toàn mạch cũng nh các bài tập thuộc phần định luật Ôm cho đoạnmạch chứa nguồn

Tuy nhiên trong các bài tập về nhóm này không phải mỗi bài chỉ bắt tínhmột trong ba đại lợng R, U, I mà có những bài, mỗi câu yêu cầu tính một đại lợngnào đó trực tiếp (R,U, I) hoặc gián tiếp (A, P, Q ) liên quan tới định luật Ôm cho

đoạn mạch Để giải đợc những bài này đơng nhiên phải phân chia đúng những bàitập nhỏ thuộc một trong những dạng trên Vì vậy, có những bài tập có thể ở dạngnày hoặc ở dạng kia nhng vẫn xếp trong nhóm 1 Điều đó có nghĩa là phân biệtcác dạng chỉ là tơng đối trong phạm vi một nhóm

b Phân tích các bài tập thuộc nhóm 2: định luật Ôm cho toàn mạch:

Những bài tập về định luật Ôm cho toàn mạch rất đa dạng và phong phúnhng suy đến cùng chủ yếu vẫn là xét mối quan hệ giữa các đại lợng cơ bản đặctrng cho mạch kín Đó là: εb và rb; Rn; và I Phơng trình chính của bài toán này làdựa vào hai công thức của định luật Ôm cho toàn mạch:

b n

b

R R

I

+

Hoặc εb = IRn + Irb

Trong đó: Un = IRn là hiệu điện thế mạch ngoài

Ut = Irb là hiệu điện thế mạch trong

Từ việc xác định đợc các đại lợng có mặt trong biểu thức của định luật vàviệc vận dụng các kiến thức khác nhau nh: định luật Ôm cho đoạn mạch, địnhluật Jun – Lenxơ, các công thức tính A, P, Q, η là có thể tìm đợc các ẩn số củabài toán

Thông thờng, các bài toán về định luật Ôm toàn mạch gồm 2 dạng: Địnhtính và định lợng

* Loại 1: Các bài tập định tính

Cơ sở lý thuyết bài toán này là: Điện trở mạch ngoài thay đổi dẫn đến ờng độ dòng điện mạch chính thay đổi, do đó sự phân bố hiệu điện thế mạchngoài và mạch trong cũng thay đổi theo Nhng tổng các độ giảm hiệu điện thế

c-mạch ngoài và độ giảm hiệu điện thế c-mạch trong luôn không đổi (UN + UT = ε

không đổi)

* Loại 2: Các loại bài tập định lợng:

Nếu chỉ xét riêng các bài tập định lợng về định luật Ôm trong toàn mạchthì vẫn xoay quanh các đại lợng có mặt trong biểu thức của định luật, đó là εb và

Rb; RN; I Những bài tập này đều dẫn tới vận dụng các kiến thức cơ bản về địnhluật Ôm cho đoạn mach: Mạch ngoài, mạch trong Ngoài ra, còn phải sử dụng

đến các kiến thức về ghép các nguồn thành bộ: Ghép nối tiếp, ghép song song vàghép hỗn hợp (trong đó ghép xung đối là một trờng hợp riêng)

Để giải quyết các bài toán về định luật Ôm trong toàn mạch, xét về mặt

Hành động t

“ duy” phải làm hai việc sau: Quy bộ nguồn về một nguồn theo cách

ghép các nguồn điện và tính đện trở mạch ngoài để áp dụng đợc một trong haicông thức của định luật, từ đó xác lập đợc mối liên hệ giữa các đại lợng đã cho

và các đại lợng phải tìm

c Phân tích các bài tập ở nhóm 3: định luật Ôm cho các loại đoạn mạch.

Căn cứ vào nội dung kiến thức của sách giáo khoa, những bài tập thuộcnhóm này đợc chia thành 3 dạng sau:

* Dạng 1: Đoạn mạch chứa nguồn điện (hình 1.13)

- Đầu A của đoạn mạch nối với cực âm của nguồn, dòng điện đi qua nguồn

từ cực âm sang cực dơng

- RAB = R + r là điện trở toàn phần mạch

- Lu ý: Thông thờng khi giải các bài tập có thể vận dụng công thức (1) để tiền

cho việc tính toán (dễ nhớ vì nếu không có nguồn thì UAB = RABI, có nguồn thìthêm -ε, có dấu (-) vì A nối với cực âm của guồn điện) mà vẫn phù hợp với côngthức của định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn trình bày trong lý thuyết.Dạng 2: Đoạn mạch chứa máy thu (hình 1.14)

RAB = R + r là tổng điện trở của đoạn mạch còn I là dòng điện chạy từ A

Trong đó: RAB = R + r + r’ là điện trở tổng cộng của đoạn mạch

Để giải quyết các bài toán về định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn,học sinh cần thực hiện các bớc:

- Trớc hết cần xác định chiều dòng điện Nếu đầu bài không cho trớc thìcăn cứ vào dữ kiện của bài toán để giả thiết một cách hợp lý nhất chiều dòng

điện Chẳng hạn nh dòng điện phải đi từ cực dơng của nguồn điện có suất điện

động lớn Nếu có phân vân thì cứ giả thiết một cách chủ quan, không nên mấtnhiều thời gian cho bớc này Nếu trong đầu bài đã nói là máy thu thì hiển nhiên

là dòng điện phải đi vào cực dơng của máy thu

- Sau khi đã xác định (hay giả thiết) chiều dòng điện, ta phân biệt nguồn

điện và máy thu Với nguồn điện thì dòng điện đi ra (phát ra) từ cực dơng Vớimáy thu thì dòng điện đi vào cực dơng của máy thu Lu ý nếu máy thu là pin hay

ắc quy thì suất phải điện động của máy khi đó bằng suất điện động của nó khiphát điện (ε = ε’) Sau đó ta áp dụng các công thức của định luật Ôm cho cácloại đoạn mạch nói trên cho từng giai đoạn cụ thể Với mỗi đoạn mạch ta có ph-

ơng trình về các dòng điện tại các nút, số phơng trình viết ra phải bằng số ẩn sốcần tìm và các phơng trình đó phải là độc lập (nghĩa là một phơng trình nào đókhông thể suy ra từ các phơng trình còn lại)

Giải các phơng trình để tìm các ẩn số Nếu giá trị của cờng độ dòng điện

là số dơng thì có nghĩa là ta chọn đúng chiều dòng điện, còn nếu giá trị đó âm thì

ta phải đổi chiều dòng điện đã chọn từ đầu

Chúng ta thấy rằng việc xây dựng một hệ thống bài tập về định luật Ômkhông thể tách rời các định luật khác về dòng điện không đổi Mở rộng lĩnh vựcnày còn có thể có nhiều cách xây dựng hệ thống các bài tập tổng hợp có nội dungphong phú và để giải chúng đòi hỏi học sinh phải có trình độ t duy cao (nh các bàitập thi tuyển sinh vào các trờng đại học, hoặc các bài tập cho trờng chuyên lý) ở

đây, trong khuôn khổ của đề tài này chúng tôi muốn giới hạn ở hệ thống bài tập về

định luật Ôm với mức cơ bản, tối thiểu cho học sinh đại trà theo chơng trình vàsách giáo khoa Vật lý lớp 11 PTTH hiện hành

Hệ thống bài tập gồm 42 bài, trong đó:

- Nhóm 1: 14 bài

- Nhóm 2: 14 bài

- Nhóm 3: 14 bàiVới mỗi nhóm bài tập này, chúng tôi xây dựng sơ đồ định hớng hành động

t duy cho học sinh trong quá trình giải một số bài Đó là nội dung của chơng 2

và là cơ sở để tiến hành thực nghiệm s phạm của đề tài hệ thống bài tập này đợctrình bày ở phần phụ lục

định luật Ôm

Đặc biệt ở đề tài này giáo viên đã thấy dạy học sinh giải bài tập vật lý đãnêu đợc u và nhợc điểm của 3 kiểu định hớng khi giải bài tập Trong đó đề tàinày chủ yếu sử dụng kiểu định hớng tìm tòi chơng trình hoá Kiểu đặc trng này

đợc áp dụng khi có điều kiện hớng dẫn tiến trình hoạt động giải bài toán của họcsinh Nhằm giúp học sinh tự giải đợc bài toán đã cho, đồng thời dạy cho học sinhcách suy nghĩ trong quá trình giải bài tập Vật lý Qua đó phát triển và bồi dỡngnăng lực nhận thức cho học sinh

Thông thờng việc giải bài tập Vật lý đều đợc định hớng khái quát màtrong các tài liệu về phơng pháp giảng dạy Vật lý nêu lên dới dạng các bớc giảibài tập Vật lý nh sau:

B

ớc 3: Xác định phơng pháp và vạch kế hoạch giải, tính toán bằng cách thay sốvào các công thức để tìm ra kết quả

B

ớc 4: Biện luận về kết quả tìm đợc

Khâu cơ bản của việc giải bài tập Vật lý là ở bớc 2 Để xác lập đợc nhữngmối liên hệ giữa những cái đã cho và cái phải tìm, học sinh có thể phải thực hiệnnhững hành động nhớ lại các kiến thức đã học, phân tích đối chiếu với trờng hợp

cụ thể, tìm tòi để phát hiện ra

Những mối liên hệ giữa những kiến thức đã học với những tình huống cụthể của bài toán.Vì các bài tập Vật lý rất phong phú và đa dạng nên ngoài việc

định hớng khái quát theo bốn bớc giải bài tập nêu trên, cần phải định hớng hành

động nhận thức của học sinh một cách cụ thể trong những bài tập cụ thể

Trong chơng trình này chúng tôi dựa trên cơ sở việc phân tích t duy khigiải từng bài tập cụ thể xây dựng nên cơ đồ định hớng hành động nhận thức củahọc sinh trong việc giải các bài tập về Định luật Ôm

2.1- lựa chọn và hớng dẫn giải các bài tập thuộc nhóm 1 Định luật

Ôm cho đoạn mạch nối tiếp và song song - Điện trở phụ trong các dụng cụ đo điện.

Chúng tôi lựa chọn một số bài tập thuộc nhóm này và tiến hành phân tích để xâydựng sơ đồ định hớng cụ thể một số bài

* Bài 1.1 Cho mạch điện mắc theo sơ đồ hình vẽ:

b Biết Ampe kế chỉ 6 (A) Tính UAB và cờng độ dòng điện qua các điện trở?

* Mục đích yêu cầu:

Rèn luyện kỹ năng nhận biết mạch nối tiếp và song song để vận dụngthành thạo Định luật Ôm cho đoạn mạch

A Phân tích cách giải và dự kiến tình huống:

song song hay nối tiếp với điện trở nào, phần mạch nào song song hay nối tiếpvới phần mạch nào?

Giáo viên cần giúp đỡ học sinh bằng cách hớng sự chú ý của học sinh vào

đoạn mạch DB Đoạn mạch này có RA≈ 0, mạch điện lúc này gồm:

KL

Biết I3; I4, liệu có tìm đợc I1 hay không? Để tìm đợc mối quan hệ giữa I1;

I3;I4, học sinh cần nhớ cần nhớ lại nguyên tắc tính I tại một nút nào đó trong

mạch điện.Tại nút C: I1 = I3 + I4 mà R3 = R4 nên I3 = I4 =

2

1

I (4)Chỉ còn I2 là cha biết, I1 và I2 có mối quan hệ nh thế nào?

* Đến đây cần định hớng học sinh tới hai vấn đề:

- Thứ nhất là nhớ lại định luật, quy tắc về nút

- Thứ hai là phải chú ý vào hình vẽ ban đầu, tức là mạch điện khi cha vẽlại và thờng ngời ta quan tâm tới mối quan hệ giữa I chính và I qua Ampe kế hay

I3 = I4 = 2A; I1 = I2= 4A; IAB = 8A; UAB= 120V

B

ớc 4 Kiểm tra kết quả:

Thứ nguyên của các đại lợng I, U đều phù hợp

B Dự kiến hệ thống câu hỏi định hớng t duy học sinh

I a Đề bài cho biết gì? cần tìm gì?

II 1 Tìm RAB? Để tìm đợc RAB có thể định hớng học sinh theo hệ thốngcâu hỏi chi tiết theo chơng trình dự kiến:

b Đề bài cho RA≈ 0, hãy tính RCD và RAB?

b1 Các điện trở trong đoạn mạch AB đợc mắc nh thế nào ?

b2 Mạch điện tơng đơng đợc vẽ lại nh thế nào?

b3 Từ mạch điện này ta có thể tính đợc RAB bằng các biểu thức nào?

2 Hãy tính I qua các R ? Để tìm đợc I có thể hớng dẫn học sinh theo hệ thống câu hỏi định hớng nh sau ?.

c Nhìn vào mạch điện vẽ lại, hãy tìm mói quan hệ giữa I3 và I4 biết

R3 = R4 Từ đó tìm mối quan hệ giữa I2; I3 và I4 ?

c1 Biết rằng R2 = R134, hãy tìm mối quan hệ giữa I1 và I2 ? giữa I1; I2 và IAB ?

c2 Hãy tìm mối quan hệ giữa I1 ; I2; I3; I4 và IAB ?

c3 Tìm mối quan hệ giữa IA; I4 và IAB tại nút B trong hình vẽ ban đầu ?

3 Tính U AB ?.

d Biết IAB; RAB, hãy tính UAB ? (hoặc UAB = U1 + U34)

Sau khi xác lập đợc các mối liên hệ cần thiết và hình dung đợc sơ đồ luận giải thì về cơ bản là giải đợc bài toán Những bớc tiếp theo

, tùy từng bài cụ thể, nếu có những khó khăn đối với học sinh thì việc địnhhớng của giáo viên sẽ đợc phân tích chi tiết Những bài tập nào không có vấn đề gì ở các khâu này thì chúng tôi đề cập lại định hớng khái quát theo các bớc chung của việc giải bài tập đã đợc trình bày ở đầu chơng nữa

Tất cả những điều phân tích trên có thể biểu diễn bằng sơ đồ lôgic nh sau(Hình 2.3):

II III IV

-

-

-+

+ +

Đặt vào hai đầu A và B một hiệu điện thế không đổi UAB = 12V

Cho biết R1 = 2Ω; R2 = 6Ω; Điện trở của Ampe kế nhỏ không đáng kể, điện trởcủa Vôn kế vô cùng lớn Ampe kế chỉ 2A Tính:

a Cờng độ dòng điện qua R1, R2?

b Điện trở R3 ?

* Mục đích yêu cầu:

Vận dụng thành thạo Định luật Ôm cho đoạn mạch và đoạn mạch có các

điện trở mắc nối tiếp hay song song bớc đầu làm quen với loại bài toàn xác định