Nghiên cứu dạy học bài tập chương động lực học vật rắn theo lý thuyết phát triển vật lí luận văn thạc sỹ vật lý

Tinh thần cơ bản của lý thuyết phát triểnBTVL là từ một BTCB phát triển theo các phương án khác nhau, sao cho phủkín toàn bộ kiến thức của chương hoặc phần thuộc mục tiêu dạy học đặt ra.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học

PGS.TS PHẠM THỊ PHÚ

NGHỆ AN, NĂM 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai

công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Nghệ An, tháng 10 năm 2012

Tác giả luận văn

Hoàng Hữu Tùng

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với cô giáo hướng dẫn PGS.TS Phạm Thị Phú, người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn.

Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa đào tạo Sau đại học, tổ bộ môn Phương pháp giảng dạy Vật lý Trường Đại học Vinh, các thầy giáo, cô giáo khoa Vật lí Trường Đại học Vinh đã tạo mọi điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học

tập và nghiên cứu.

Xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Trường THPT Cẩm Xuyên Huyện Cẩm Xuyên - Tỉnh Hà Tĩnh đã tạo mọi điều kiện và giúp đỡ tôi trong thời

-gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.

Cuối cùng, tôi cảm ơn gia đình, những người thân yêu đã động viên, giúp

đỡ tôi hoàn thành luận văn.

Tôi mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của các nhà

khoa học và các bạn đồng nghiệp.

Nghệ An, tháng 10 năm 2012

Tác giả

Hoàng Hữu Tùng

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Viết tắt Cụm từ

BTCB Bài tập cơ bản

BTTH Bài tập tổng hợpBTVL Bài tập vật lí

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN iv

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

6 Phương pháp nghiên cứu 2

7 Đóng góp của đề tài 3

8 Cấu trúc luận văn 3

Chương 1 LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP VẬT LÍ VỚI VIỆC PHÁT HUY CÁC CHỨC NĂNG LÝ LUẬN DẠY HỌC CỦA BÀI TẬP 4

1.1 Chức năng lý luận dạy học của bài tập vật lí 4

1.1.1 Tác dụng của bài tập trong dạy học vật lí 4

1.1.2 Phân loại bài tập vật lí 7

1.2 Lý thuyết phát triển bài tập vật lí 12

1.2.1 Các khái niệm cơ bản của lý thuyết phát triển bài tập vật lí 12

1.2.2 Các phương án phát triển bài tập vật lí 13

1.2.3 Sự cần thiết vận dụng lý thuyết phát triển trong dạy học bài tập vật lí 16

1.2.4 Quy trình dạy học bài tập theo lý thuyết phát triển bài tập vật lí .17

1.2.5 Phát triển bài tập vật lí trong dạy học bài tập vật lí 18

1.3 Các cách hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí 18

1.3.1 Hướng dẫn giải theo mẫu 18

1.3.2 Hướng dẫn tìm tòi 20

1.3.3 Định hướng khái quát chương trình hóa 20

1.4 Sử dụng bài tập trong dạy học vật lí theo lý thuyết phát triển bài tập 21

1.4.1 Xây dựng bài tập mới từ bài tập cơ bản theo mục tiêu dạy học 21

1.4.2 Hướng dẫn học sinh tự lực xây dựng bài tập mới 23

1.4.3 Bài học bài tập theo lý thuyết phát triển bài tập vật lí 23

Kết luận chương I 25

Chương 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN” THEO LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP VẬT LÍ 27

2.1 Vị trí và đặc điểm chương “Động lực học vật rắn” 27

2.2 Mục tiêu dạy học chương “Động lực học vật rắn” 27

2.3 Nội dung kiến thức cơ bản trong chương “Động lực học vật rắn” 28

2.3.1 Grap hóa nội dung chương “Động lực học vật rắn” theo sách vật lí lớp 12 nâng cao 28

2.3.2 Tóm tắt kiến thức lý thuyết cơ bản chương “Động lực học vật rắn” theo sách vật lí lớp 12 nâng cao 29

2.4.Thực trạng dạy học BTVL chương “Động lực học vật rắn” ở các trường THPT hiện nay 39

2.5 Xây dựng bài tập cơ bản 42

2.6 Các hướng phát triển BTCB chương “Động lực học vật rắn” 44

2.6.1 Các hướng phát triển BTCB 1 44

2.6.2 Các hướng phát triển BTCB 2 53

2.6.3 Các hướng phát triển BTCB 3 62

Kết luận chương 2 71

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 73

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 73

3.2 Đối tương thực nghiệm sư phạm 73

3.3 Phương pháp thực nghiệm 73

3.4 Nội dung thực nghiệm sư phạm 73

3.5 Xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm 74

3.5.1 Xử lý số liệu thực nghiệm và các kết quả thu được 74

3.5.2 Đồ thi các đường lũy tích 77

3.5.3 Kiểm tra độ tin cậy của các kết quả thực nghiệm 78

Kết luận chương 3 81

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

DANH MỤC CÔNG TRÌNH TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ 87

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Bài tập vật lí là một phương tiện và phương pháp dạy học tích cực và đặcthù của môn vật lí ở trường phổ thông Bài tập vật lí vừa là công cụ để củng cố,khắc sâu, mở rộng kiến thức lý thuyết cho học sinh (chức năng giáo dưỡng); vừa

là phương tiện có hiệu quả để rèn luyện tư duy (chức năng phát triển tư duy);vừa là công cụ để phát triển nhân cách và giáo dục kỹ thuật tổng hợp (chức năng

giáo dục và giáo dục kỹ thuật tổng hợp)

Làm thế nào để dạy học BTVL phát huy được đồng thời cả bốn chức năngnêu trên, nhằm nâng cao chất lượng dạy học vật lí là câu hỏi mà nhiều giáo viên

trăn trở

Mặt khác, tài liệu về bài tập rất nhiều trên thị trường, học sinh và phụhuynh hoang mang lo lắng, làm thế nào để giải được tất cả các bài tậptrong tài liệu nhằm đạt kết quả cao trong thi tốt nghiệp và tuyển sinh đại học

trong thời gian hạn hẹp của chương trình môn học

Lý thuyết phát triển BTVL ra đời nhằm giúp giáo viên khắc phục nhữngkhó khăn trên trong dạy học BTVL Tinh thần cơ bản của lý thuyết phát triểnBTVL là từ một BTCB phát triển theo các phương án khác nhau, sao cho phủkín toàn bộ kiến thức của chương hoặc phần thuộc mục tiêu dạy học đặt ra.Không chỉ giáo viên mà ngay cả học sinh củng có thể tự lực xây dựng bài tập đểchủ động giải bài tập nhằm khắc sâu mở rộng kiến thức cho chính mình.Chương “Động lực học vật rắn” là một chương mới trong chương trình vật

lí THPT, vừa khó dạy vừa khó học, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu dạy học bài tập

chương động lực học vật rắn theo lí thuyết phát triển bài tập vật lí”

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chương “Động lực học vật rắn” vật

lí 12 nâng cao theo lý thuyết phát triển BTVL nhằm phát huy các chức năng lýluận dạy học của bài tập, từ đó góp phần nâng cao chất lượng dạy học

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

Quá trình dạy học vật lí ở ở trường THPT; dạy học BTVL sử dụng lý

thuyết phát triển bài tập ở trường THPT

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Dạy học bài tập chương “Động lực học vật rắn” vật lí 12

4 Giả thuyết khoa học

Nếu sử dụng lý thuyết phát triển BTVL để xây dựng và sử dụng hệ thốngbài tập dạy học chương “Động lực học vật rắn” thì sẽ góp phần tích cực hóahoạt động nhận thức của học sinh, nâng cao chất lượng dạy học

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu lý luận dạy học BTVL ở trường THPT

5.2 Nghiên cứu lý thuyết phát triển BTVL

5.3 Tìm hiểu thực trạng dạy học BTVL ở một số trường THPT huyện

Cẩm Xuyên, Tỉnh Hà Tĩnh

5.4 Tìm hiểu mục tiêu dạy học chương “Động lực học vật rắn” vật lí lớp

12 nâng cao, nội dung dạy học chương - cơ sở vật lí cho việc xây dựng hệ thốngBTVL theo lý thuyết phát triển bài tập chương “Động lực học vật rắn”.5.5 Xây dựng hệ thống BTVL theo lý thuyết phát triển bài tập chương

“Động lực học vật rắn” vật lí lớp 12 nâng cao

5.6 Đề xuất các phương án dạy học sử dụng hệ thống BTVL theo lý

thuyết phát triển bài tập đã xây dựng

5.7 Thực nghiệm sư phạm các phương án dạy học đã thiết kế

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết nghiên cứu các tài liệu lý luận dạyhọc và các tài liệu liên quan đến lý thuyết bài tập phát triển; nghiên cứu chương

trình sách giáo khoa và sách bài tập; các tài liệu tham khảo

6.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Điều tra, thực trạng dạy học vật lí ở một số trường THPT

Thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng giả thiết khoa học của đề tài

6.3 Phương pháp thống kê toán học

Dùng phương pháp thống kê toán học để xử lý kết quả điều tra khảo sát và

thực nghiệm sư phạm

7 Đóng góp của đề tài

7.1 Về lý luận

Đã chứng minh được tính khả thi và hiệu quả của lý thuyết phát triển bài

tập trong dạy học BTVL ở trường THPT

Công bố 01 bài báo phản ánh một số kết quả nghiên cứu của đề tài:

Hoàng Hữu Tùng: Nghiên cứu dạy học bài tập chương “Động lực học

vật rắn” theo lý thuyết phát triển bài tập vật lí đăng trên “ Tạp chí thiết bị giáo

dục” số 83 tháng 7 /2012 từ trang 22 đến trang 24 (Phụ lục 5).

8 Cấu trúc luận văn

Mở đầu (3 trang)Chương 1 - Lý thuyết phát triển bài tập vật lí với việc phát huy các chức

năng lí luận dạy học của bài tập và sử dụng (22 trang)Chương 2 - Xây dựng hệ thống bài tập chương “Động lực học vật rắn”vật lí 12 nâng cao, theo lý thuyết phát triển bài tập vật lí (45 trang)

Chương 3 - Thực nghiệm sư phạm (8 trang)

Kết luận (3 trang)Tài liệu tham khảo (3 trang)Phụ lục (35 trang)

Chương 1

LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP VẬT LÍ VỚI VIỆC PHÁT HUY

CÁC CHỨC NĂNG LÝ LUẬN DẠY HỌC CỦA BÀI TẬP

Bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề được đặt ra đòi hỏi phải giải quyết

nhờ những suy lí logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định

luật và các phương pháp vật lí [28]

Bài tập vật lí là một phương tiện dạy học truyền thống phát huy có hiệuquả chức năng giáo dưỡng, giáo dục, phát triển và giáo dục kỹ thuật tổng hợp.Chính vì vậy, dạy học BTVL giữ vị trí đặc biệt quan trọng trong trường phổthông Trong chương này chúng tôi hệ thống hóa những cơ sở lý luận về BTVL

và giới thiệu một lý thuyết mới về dạy học BTVL đang được nghiên cứu, triểnkhai gần đây nhằm khai thác hiệu quả hơn các chức năng lý luận dạy học củaBTVL, đặc biệt là nâng cao tính chủ động học tập của học sinh trong hoạt động

giải BTVL, biến quá trình học thành quá trình tự học

1.1 Chức năng lý luận dạy học của bài tập vật lí

1.1.1 Tác dụng của bài tập trong dạy học vật lí

Bài tập vật lí có tầm quan trọng đặc biệt trong quá trình giảng dạy, BTVL

có những tác dụng như sau [21]

1.1.1.1 Bài tập giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức

Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, học sinh nắm được cái chung, cáikhái quát của các khái niệm, định luật và cũng là cái trừu tượng Trong các bàitập học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tượng đó vào nhữngtrường hợp cụ thể rất đa dạng Nhờ thế mà học sinh nắm được những biểu hiện

cụ thể của chúng trong thực tế, phát hiện ngày càng nhiều những hiện tượngthuộc ngoại diên của các khái niệm hoặc chịu sự chi phối của các định luật haythuộc phạm vi ứng dụng của chúng Chính vì vậy, bài tập được dùng để luyện

tập giúp cho học sinh phân tích để nhận biết được những biểu hiện phức tạp của

các khái niệm, định luật vật lí đó

Bài tập vật lí là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động Khigiải bài tập, học sinh phải nhớ lại các kiến thức đã học, có khi phải sử dụng kiến

thức tổng hợp thuộc nhiều chương, nhiều phần của chương trình

Ví dụ: định luật thứ hai của Niutơn có dạng Fm a nhưng qua bài tập,học sinh sẽ thấy được rằng định luật này có thể áp dụng để xác định chuyểnđộng của tất cả các vật ta gặp hằng ngày từ các vật cực nhỏ như hạt bụi đến cácvật cực lớn như các hành tinh, những vật chịu tác dụng của một lực hay đồng

thời của nhiều lực

1.1.1.2 Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới

Ở những lớp trên của bậc THPT, với trình độ toán học đã khá pháttriển, nhiều khi các bài tập được sử dụng khéo léo có thể dẫn học sinh đếnnhững suy nghĩ về một hiện tượng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới

để giải thích hiện tượng mới do bài tập phát hiện ra

Ví dụ: vận dụng định luật thứ hai của Niutơn để giải bài toán hai vậttương tác, có thể thấy một đại lượng luôn không đổi là tích m v của hai vật

tương tác:

m v m v m vm v

Kết quả của việc giải bài tập đó dẫn đến việc cần thiết phải xây dựng khái

niệm động lượng và định luật bảo toàn động lượng

1.1.1.3 Giải BTVL rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực

tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát.

Bài tập vật lí là một trong những phương tiện rèn luyện kỹ năng, kỹ xảovận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức kháiquát đã thu nhận được để giải quyết các vấn đề của thực tiễn Có thể xây dựngđược rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu học sinh phải vận

dụng kiến thức lý thuyết để giải thích các hiện tượng thực tiễn hoặc dự đoán cáchiện tượng có thể xảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước.

1.1.1.4 Giải bài tập là một trong những hình hình thức làm việc tự lực

cao của học sinh

Trong quá trình làm bài tập, do phải tự mình phân tích các điều kiện củađầu bài, tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận màhọc sinh rút ra được nên tư duy học sinh được phát triển, năng lực làm việc tự

lực của các em được nâng cao, tính kiên trì được phát triển

Cần chú ý rằng việc rèn luyện cho học sinh giải các BTVL không phải làmục đích của dạy học Mục đích cơ bản đặt ra khi giải BTVL là làm sao cho họcsinh hiểu sâu sắc hơn những quy luật vật lí, biết phân tích và ứng dụng chúngvào những vấn đề thực tiễn, vào tính toán kỹ thuật và cuối cùng phát triển được

năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề

1.1.1.5 Giải BTVL góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh

Có nhiều BTVL không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những kiếnthức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho học tư duy sáng tạo Đặc biệt là nhữngbài tập giải thích hiện tượng, bài tập thí nghiệm, bài tập thiết kế dụng cụ góp

phần làm phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh

1.1.1.6 Giải BTVL để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh

Bài tập vật lí cũng là một phương tiện có hiệu quả để kiểm tra mức độnắm vững kiến thức của học sinh Tùy theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta có thểphân loại được các mức độ nắm vững kiến thức của học sinh, khiến cho việc

đánh giá chất lượng kiến thức của học sinh được chính xác

Ví dụ: các đề thi kiểm tra thì công cụ, phương tiện để đo lường đánh giákiến thức kỹ năng đạt được của học sinh đều là các BTVL thuộc các dạng khác

nhau: Trắc nghiệm khách quan, trắc nghiệm tự luận đều là BTVL

Như vậy, BTVL đã phát huy được các chức năng lý luận dạy học sau:

- Chức năng giáo dưỡng.

- Chức năng giáo dục

- Chức năng phát triển tư duy

- Chức năng giáo dục kỹ thuật tổng hợp

- Chức năng kiểm tra đánh giá

Vậy BTVL được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của quá trình dạy học:

- BTVL là phương tiện nghiên cứu tài liệu mới

- BTVL là phương tiện rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiếnthức, liên hệ lý thuyết với thực tế, học tập với đời sống

- BTVL là phương tiện rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên

cứu khoa học cho học sinh

- BTVL là phương tiện ôn tập, củng cố kiến thức đã học một cách sinh

1.1.2 Phân loại bài tập vật lí

Bài tập vật lí rất đa dạng và phong phú, được phân loại theo nhiều đặcđiểm: theo nội dung, theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải, theoyêu cầu định tính hay định lượng của việc nghiên cứu vấn đề, theo yêu cầuluyện tập kỹ năng hay phát triển tư duy sáng tạo của học sinh trong quá trình

dạy học Sự phân chia này chỉ có tính chất tương đối [28]

1.1.2.1 Phân loại bài tập vật lí theo nội dung

Nếu dựa vào nội dung, có thể chia BTVL thành các bài tập có các nội

dung sau:

a Bài tập theo các đề tài của tài liệu vật lí

Ví dụ: bài tập cơ học, bài tập nhiệt học, bài tập điện học, bài tập quang

học vv…

b Bài tập có nội dung trừu tượng và nội dung cụ thểNét đặc trưng của những bài tập trừu tượng là trong điều kiện của bài tập,bản chất vật lí được nêu bật lên, những chi tiết không bản chất đã được bỏ bớt

c Bài tập có nội dung kỹ thuật tổng hợpCác bài tập mà nội dung chứa đựng những tài liệu về kỹ thuật tổng hợp,

về sản xuất công nông nghiệp, về giao thông liên lạc vv

d Bài tập có nội dung lịch sử

Đó là những bài tập chứa đựng những kiến thức có đặc điểm lịch sử ,những dữ liệu về các thí nghiệm vật lí cổ điển, về những phát minh, sáng

chế hoặc về những câu chuyện có tính chất lịch sử

e Bài tập có nội dung là bài tập vui

Là những bài tập sử dụng các sự kiện hiện tượng kỳ lạ hoặc vui Việc giảicác bài tập này sẽ làm cho tiết học sinh động, nâng cao được hứng thú của học sinh

1.1.2.2 Phân loại bài tập vật lí theo phương tiện giải

Có các dạng bài tập [21]

a Bài tập định tínhBài tập định tính là những bài tập với những phép tính đơn giản, học sinh

có thể tính nhẩm được Để giải được những bài tập định tính, học sinh phải thựchiện những phép suy luận logic, do đó phải hiểu rõ bản chất (nội hàm) của cáckhái niệm, định luật vật lí và nhận biết về những biểu hiện của chúng trong cáctrường hợp cụ thể Đa số các bài tập định tính yêu cầu học sinh giải thích hoặc

dự đoán một hiện tượng xảy ra trong những điều kiện xác định

Bài tập định tính có rất nhiều ưu điểm về phương pháp học, làm tăng thêm ởhọc sinh hứng thú với môn học, tạo điều kiện phát triển óc quan sát của học sinh

Giải các bài tập định tính để rèn luyện cho học sinh hiểu rõ được bản chấtcủa các hiện tượng vật lí và những quy luật của chúng, dạy cho học sinh biết ápdụng kiến thức vào thực tiễn; rèn luyện cho học sinh chú ý đến việc phân tích

nội dung vật lí của các bài tập tính toán

Do tác dụng về nhiều mặt như trên nên bài tập định tính được ưu tiênhàng đầu sau khi học xong lý thuyết và trong khi luyện tập, ôn tập về vật lí.Bài tập định tính có thể là bài tập đơn giản, trong đó chỉ áp dụng một định

luật, một quy tắc, một phép suy luận logic

b Bài tập tính toánBài tập tính toán là những bài tập mà khi giải chúng, ta phải thực hiện mộtloạt phép tính và kết quả là thu được một đáp số định lượng, tìm giá trị một số

đại lượng vật lí

Bài tập tính toán được chia ra làm hai loại: bài tập tập dượt và bài tập tổng hợp

- Bài tập tính toán tập dượt

Bài tập tính toán tập dượt là những bài tập cơ bản, đơn giản, trong đó chỉ đềcập đến một hiện tượng, một định luật vật lí và sử dụng một vài phép tính đơngiản Những bài tập này có tác dụng củng cố kiến thức cơ bản vừa học, giúp chohọc sinh hiểu rõ ý nghĩa định luật và các công thức biểu diễn chúng, sử dụng cácđơn vị vật lí và rèn luyện kỹ năng cần thiết để giải những bài tập khó hơn

- Bài tập tính toán tổng hợp

Bài tập tính toán tổng hợp là bài tập mà khi giải thì phải vận dụng nhiềukhái niệm, định luật, dùng nhiều công thức, có thể là những kiến thức đã họctrong nhiều bài trước Loại bài tập này giúp học sinh đào sâu, mở rộng kiếnthức, thấy rõ những mối liên hệ khác nhau giữa các phần của chương trình vật lí,tập cho học sinh biết phân tích, so sánh, tổng hợp những hiện tượng thực tế phức

tạp ra thành những phần đơn giản tuân theo một định luật xác định

c Bài tập thí nghiệmBài tập thí nghiệm là bài tập cần phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lờigiải lý thuyết, hoặc tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập Các thínghiệm thường là thí nghiệm đơn giản, có thể làm ở nhà, với những dụng cụ đơngiản dễ tìm hoặc tự làm được Để giải các bài tập thí nghiệm, nhiều lúc cũng cầnđến những thí nghiệm khá phức tạp Bài tập thí nghiệm có thể là định tính hoặc

chính của bài tập thí nghiệm

d Bài tập đồ thịBài tập đồ thị là bài tập dựa vào các số liệu được ghi trên độ thị,thông qua đó dùng làm dữ kiện để giải, học sinh phải mô tả được quá trình

diễn biến của hiện tượng nêu trong bài tập bằng đồ thị

Đồ thị là một hình thức để biểu đạt mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lí,tương đương với cách biểu đạt bằng lời hay công thức Nhiều khi nhờ vẽ đượcchính xác đồ thị biểu diễn các số liệu thực nghiệm mà ta có thể tìm được định luậtvật lí mới Bởi vậy, các bài tập luyện tập sử dụng đồ thị có vị trí ngày càng quan

trọng trong dạy học vật lí

Bài tập vật lí rất đa dạng, mỗi loại đều có những ưu thế riêng trong việcbồi dưỡng tư duy học sinh Việc sử dụng lý thuyết phát triển BTVL để biến đổibài tập từ loại này sang loại khác là điều kiện tốt để khai thác ưu thế của các loại

bài tập trong bồi dưỡng tư duy học sinh

1.1.2.3 Phân loại theo yêu cầu luyện tập kỹ năng, phát triển tư duy học

sinh trong quá trình dạy học.

Phân loại bài tập sáng tạoTrong dạy học môn vật lí, bài tập là phương tiện giáo dưỡng có hiệu quảđặc biệt Bài tập được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của quá trình dạy họcnhất là giai đoạn cũng cố, vận dụng, khắc sâu mở rộng kiến thức Chỉ có thôngqua hoạt động tự lực giải các bài tập vật lí thì kiến thức mới trở nên sâu sắc hoànthiện và biến thành vốn liếng của người học; thông qua giải bài tập việc nắmvững kiến thức mới đạt đến mức độ phân tích, tổng hợp, đánh giá (theo thang 6bậc nhận thức của Bloom) Bài tập vật lí rất đa dạng và phong phú có nhiều cáchgọi tên, phân loại khác nhau dựa theo việc chọn tiêu chí khác nhau Nếu căn cứtính chất của quá trình tư duy khi giải bài tập là tính chất tái hiện (tái hiện cáchthức thực hiện) hay tính chất sáng tạo có thể chia thành hai loại: bài tập luyện

tập và bài tập sáng tạo[26]

a Bài tập luyện tập: Dùng để rèn luyện kỹ năng áp dụng những kiến thứcxác định giải các bài tập theo một khuôn mẫu đã có Tính chất tái hiện của tưduy thể hiện ở chỗ học sinh so sánh bài tập cần giải với các dạng bài tập đã biết

và huy động cách thức giải đã biết trong đề bài đã hàm chứa angôrit giải

b Bài tập sáng tạo: Khái niệm bài tập sáng tạo về vật lí đượcV.G.Razumôpxki (Nga) nêu ra từ những năm 60 của thế kỷ XX Đó là bài tập

mà giả thiết không có thông tin đầy đủ liên quan đến hiện tượng quá trình vật lí,

có những đại lượng vật lí được ẩn dấu; điều kiện bài toán không chứa đựng chỉdẫn trực tiếp về angôrit giải hay kiến thức vật lí cần sử dụng Loại bài tập nàydùng cho việc bồi dưỡng các phẩm chất của tư duy sáng tạo: tính linh hoạt, mềmdẻo, độc đáo, nhạy cảm Tính chất sáng tạo thể hiện ở chỗ không có angôrit choviệc giải bài tập, đề bài che dấu dữ kiện khiến người giải liên hệ tới một angôrit

đã có Với bài tập sáng tạo người giải phải vận dụng kiến thức linh hoạt trong

những tình huống mới (chưa biết), phát hiện điều mới (về kiến thức, kỹ năng

hoạt động hoặc thái độ ứng xử mới)

1.1.2.4 Phân loại theo mức độ phức tạp (hay theo số lượng kiến thức cơ

cơ bản trong BTTH hay nhận ra nhiều BTCB phối hợp với nhau trong BTTH, loại

bài tập này phù hợp với học sinh có học lực trung bình trở lên

Trong luận văn này, chúng tôi chọn bài tập tổng hợp và phát triển bài toán

theo lý thuyết phát triển bài tập vật lí

1.2 Lý thuyết phát triển bài tập vật lí

1.2.1 Các khái niệm cơ bản của lý thuyết phát triển bài tập vật lí

Phát triển bài tập là biến đổi một BTCB thành các BTTH theo các phương

án khác nhau

1.2.2 Các phương án phát triển bài tập vật lí

Việc phát triển BTVL cần phải thực hiện theo trình tự các hoạt động:chọn BTCB, phân tích cấu trúc của BTCB, mô hình hoá BTCB, phát triển

BTCB theo các phương án khác nhau

Việc chọn BTCB là hành động có tính quyết định cho việc củng cố kiến

thức, kỹ năng nào

Hoạt động này bao gồm:

- Xác định mục tiêu cần củng cố kiến thức cơ bản nào, nội dung của kiếnthức đó, phương trình liên hệ các đại lượng, công thức biểu diễn,

- Chọn hoặc đặt đề bài tập

- Xác định dữ kiện, ẩn số

- Mô hình hoá đề bài và hướng giải

Từ BTCB, có thể phát triển thành những BTTH muôn hình, muôn vẻ Vềmặt lý luận, có thể khái quát thành 5 hướng phát triển bài tập như sau:

1.2.1.1 Phương án 1: Hoán vị giả thiết và kết luận của BTCB để được

1.2.1.2 Phương án 2: Phát triển giả thiết BTCB.

- Dữ kiện bài toán không liên hệ trực tiếp với ẩn số bằng phương trìnhbiểu diễn kiến thức cơ bản mà liên hệ gián tiếp thông qua cái chưa biết trunggian a, b, nhờ phương trình biểu diễn kiến thức cơ bản khác Phát triển giảthiết BTCB là thay giả thiết của bài tập đó bằng một số BTCB khác buộc tìmcác đại lượng trung gian là cái chưa biết liên hệ dữ kiện với ẩn số

- Mức độ phức tạp phụ thuộc vào số bài toán trung gian (số cái chưa biết).

Tùy thuộc vào đối tượng học sinh mà tăng hoặc giảm số bài toán trung gian

1.2.1.3 Phương án 3: Phát triển kết luận BTCB

- Cái cần tìm (ẩn số) không liên hệ trực tiếp với dữ kiện bằng một kiếnthức cơ bản mà thông qua các ẩn số trung gian Phát triển kết luận là thay kết

luận của BTCB bằng một số BTCB trung gian để tìm ẩn số trung gian X, Y,

Tìm x?

Hình 1.3 Sơ đồ cấu trúc phương án 2

- Mức độ phức tạp phụ thuộc số bài toán trung gian (số ẩn số trong bài toán

Ẩn số x 2

Ẩn số trung gian Y Điều kiện a, b, c

Hình 1.4 Sơ đồ cấu trúc phương án 3

Chưa biết ax

ax 1 , ax 2

Chưa biết c

G thiết a, b, c Chưa biết b

1.2.1.5 Phương án: Đồng thời phát triển giả thiết, kết luận và hoán vị giả

thiết kết luận (kết hợp cả 4 hướng trên)

1.2.3 Sự cần thiết vận dụng lý thuyết phát triển trong dạy học bài tập

vật lí

Để nâng cao hiệu quả của việc giải BTVL, đặc biệt là nâng cao chất lượngdạy học nói chung và dạy học môn vật lí nói riêng Qua nhiều năm giảng dạy tôithấy nếu giải BTVL theo phương pháp dạy học truyền thống có một số hạn chế

như sau:

Về tài liệu: Tài liệu trên thị trường rất đa dạng và phong phú, các đầu sách

đều viết giống nhau, chỉ khác nhau về các bài tập đặc trưng (bài tập mới có

phương pháp hay hơn) để lôi kéo bạn đọc

Cho

a, b,

x1

Tìm c

Cho

a, c,

x2Tìm b

Cho

b, c,

x3Tìm a

Chưa biết ax

cx1,

cx2

Hình 1.6 Sơ đồ cấu trúc phương án 5

Về nhận thức của học sinh: Bài tập sách giáo khoa, sách BTVL và các tài

liệu tham khảo khác hầu như viết theo chủ đề, dạng bài tập, chỉ khác nhau vềngôn ngữ, số liệu và cách trình bày Điều đó làm cho học sinh giải bài tập nàyđến bài tập khác, từ dạng này đến dạng khác theo một quy trình, một mẫu thứcnhất định, làm cho học sinh mất nhiều thời gian, không phát huy được năng lực

tư duy sáng tạo trong quá trình học tập, học sinh chỉ nhớ các dạng, các mẫu bài

tập và thay số vào tính toán, đối phó với thi cử

Việc lý thuyết phát triển bài tập ra đời, nhằm giúp cho học sinh có khảnăng tự điều chỉnh nhận thức, góp phần tăng cường tính mềm dẻo trong tư duy

và năng lực tự học, dẫn dắt được các em tham gia vào việc tự ra bài tập và tựgiải quyết vấn đề Đó chính là nhân tố quyết định sự phát triển bản thân người

học

1.2.4 Quy trình dạy học bài tập theo lý thuyết phát triển bài tập vật lí

Bước 1 Giáo viên xác định hệ thống BTCB của chương [4]

- Xác định nội dung kiến thức cơ bản của chương

- Các phương trình biểu diễn

- Lựa chọn số BTCB có thể có trong chương

- Mô hình hoá bài tập để phát triển bài tập theo các phương án khác nhau.Bước 2 Học sinh giải BTCB (tập dượt để hiểu rõ và ghi nhớ kiến thức cơ bản).Bước 3 Giáo viên khái quát hoá phương pháp giải BTCB và phân tích bài

tập

Các dữ kiện a,b,c liên hệ với x bằng những phương trình, kiến thức cơbản là f(a,b,c) = f Nắm được phương trình này sẽ giải quyết được hàng loạt bài

tập khác

Bước 4 Giáo viên phát triển bài tập bằng cách hoán vị giả thiết, kết luận

để được BTCB có độ khó tương đương

Bước 5 Giáo viên yêu cầu học sinh phát triển bài tập theo hướng 1(làmtheo mẫu) bằng ngôn ngữ nói Điều này có tác dụng tốt trong việc học sinh nắmvững kiến thức cơ bản và bồi dưỡng năng lực diễn đạt bằng ngôn ngữ nói cho

em học sinh khá có thể tham gia xây dựng bài mới

Bước 7 Giáo viên hướng dẫn phát triển bài tập theo cách phát triển đồngthời giả thiết, kết luận hoặc phát triển kết luận và hoán vị chúng Ở giai đoạn nàytính tự lực của học sinh đã được nâng lên về chất: học sinh vừa là người đặt vấn

đề, vừa là người giải quyết vấn đề

1.2.5 Phát triển bài tập vật lí trong dạy học bài tập vật lí

Việc phát triển BTVL từ BTCB thành hệ thống BTTH bao quát toàn bộnội dung học chương, phần có mức độ phức tạp, số lượng bài tập ít hay nhiều

phải căn cứ vào các yếu tố sau:

- Đối tượng học sinh, trình độ, năng lực tư duy

- Nội dung kiến thức chương, phần

- Mục tiêu dạy học BTVL

- Thời gian dạy học (tiết học bài tập chính khóa, buổi học bồi dưỡng, ).Thực chất dạy học BTVL là hướng dẫn học sinh giải BTVL chứ không

phải là “chữa bài tập” như quan niệm

1.3 Các cách hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí

1.3.1 Hướng dẫn giải theo mẫu

Các hướng dẫn [28]

Hướng dẫn Algôrit

Sự hướng dẫn hành động theo mẫu thường được gọi là hướng dẫn Algôrit Ởđây hướng dẫn Algôrit được dùng với ý nghĩa là một quy tắc hành động hay mộtchương trình hành động được xác định một cách rõ ràng, chính xác và chặt chẽ, chỉcần thực hiện theo trình tự mà quy tắc đã chỉ ra thì chắc chắn sẽ đến kết quả.Hướng dẫn Algôrit là hướng dẫn chỉ rõ cho học sinh hành động cụ thể cầnthực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt kết quả mong muốn.Những hành động này được coi là hành động sơ cấp phải được học sinh hiểu

một cách đơn giản và học sinh đã nắm vững

Kiểu hướng dẫn Algôrit không đòi hỏi học sinh tự mình tìm tòi, xác địnhcác hành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra, mà chỉ đòi hỏi học sinhchấp hành các hành động mà giáo viên chỉ ra, cứ theo đó học sinh sẽ giải đượccác bài tập đã cho Kiểu hướng dẫn này đòi hỏi giáo viên phải phân tích mộtcách khoa học việc giải bài tập để xác định một trình tự chính xác, chặt chẽ củacác hành động cần thực hiện để giải các bài tập Cần đảm bảo cho các hành động

đó là hành động sơ cấp đối với học sinh, nghĩa là kiểu hướng dẫn này đòi hỏi

phải xây dựng được Algôrit giải bài tập

Kiểu hướng dẫn Algôrit thường được áp dụng khi cần dạy cho học sinhphương pháp giải một bài tập điển hình nào đó, nhằm luyện tập cho học sinh kỹnăng giải một loại bài tập xác định Người ta xây dựng các Algôrit giải cho từngloại bài toán cơ bản, điển hình và luyện tập cho học sinh kỹ năng giải các loại

bài tập đó dựa trên việc làm cho học sinh được các Algôrit giải

Kiểu hướng dẫn Algôrit có ưu điểm là bảo đảm cho học sinh giải bài tập

đã cho một cách chắc chắn, nó giúp cho việc rèn luyện kỹ năng giải bài tập củahọc sinh có hiệu quả Tuy nhiên, nếu chỉ hướng dẫn học sinh luôn luôn áp dụngkiểu Algôrit để giải bài tập thì học sinh chỉ quen chấp hành những hành động đãđược chỉ dẫn theo mẫu đã có sẵn, do vậy ít có tác dụng rèn luyện cho học sinh

khả năng tìm tòi, sáng tạo và sự phát triển tư duy bị hạn chế

1.3.2 Hướng dẫn tìm tòi

Hướng dẫn Ơrixtic.

Hướng dẫn tìm tòi là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinh suynghĩ, tìm tòi, phát hiện cách giải quyết vấn đề Ở đây không phải là giáo viên chỉdẫn cho học sinh chấp hành các hành động theo hướng đã có để đi đến kết quả,

mà giáo viên gợi mở để học sinh tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hành

động cần thực hiện để đạt kết quả

Kiểu hướng dẫn tìm tòi được áp dụng khi cần giúp đỡ học sinh vượt quakhó khăn để giải quyết được bài tập, đồng thời vẫn đảm bảo được yêu cầu pháttriển tư duy cho học sinh, tạo điều kiện để học sinh tự lực tìm tòi cách giải

quyết

Ưu điểm của kiểu hướng dẫn này là tránh được tính trạng giáo viên làmthay cho học sinh trong việc giải bài tập Nhưng vì kiểu hướng dẫn này đòi hỏihọc sinh phải tự lực tìm cách giải quyết chứ không chỉ chấp hành theo mẫu nhấtđịnh đã được chỉ ra, nên không phải bao giờ cũng bảo đảm cho học sinh giảiđược bài tập một cách chắc chắn Khó khăn của kiểu hướng dẫn này chính là ởchỗ hướng dẫn của giáo viên phải làm sao không đưa học sinh đến chỗ thừa Sựhướng dẫn như vậy nhằm giúp học sinh trong việc định hướng suy nghĩ vào

phạm vi cần tìm tòi, chứ không thể ghi nhận tái tạo cái có sẵn

1.3.3 Định hướng khái quát chương trình hóa

Định hướng khái quát chương trình hoá cũng là sự hướng dẫn cho họcsinh tự tìm tòi cách giải quyết vấn đề Nét đặc trưng của kiểu hướng dẫn này làgiáo viên hướng dẫn hoạt động tư duy của học sinh theo đường lối khái quát củaviệc giải quyết vấn đề Sự định hướng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giảiquyết vấn đề của học sinh Nếu học sinh không đáp ứng được thì giúp đỡ tiếptheo của giáo viên là sự định hướng khái quát ban đầu, cụ thể hoá thêm một

bước bằng cách gợi ý thêm cho học sinh để thu hẹp phạm vi tìm tòi, giải quyếtcho vừa sức với học sinh Nếu học sinh vẫn không đủ khả năng tự lực tìm tòigiải quyết thì sự hướng dẫn của giáo viên trở thành hướng dẫn theo mẫu để đảmbảo cho học sinh hoàn thành được yêu cầu một bước, sau đó yêu cầu học sinh tựlực tìm tòi giải quyết bước tiếp theo Nếu cần giáo viên giúp đỡ thêm cho đến

khi giải quyết xong vấn đề đặt ra

Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi có điều kiện hướng dẫn tiến trìnhhoạt động giải bài tập của học sinh, nhằm giúp học sinh tự giải được bài tập đãcho, đồng thời dạy cho học sinh cách suy nghĩ trong quá trình giải bài tập.Kiểu hướng dẫn này có ưu điểm kết hợp được việc thực hiện các yêu cầu:

- Rèn luyện tư duy của học sinh trong quá trình giải tập

- Đảm bảo để học sinh giải được bài tập đã cho

Để làm tốt thì yêu cầu giáo viên phải theo sát tiến trình hoạt động giải tập

và có sự điều chỉnh thích hợp với từng đối tượng học sinh

1.4 Sử dụng bài tập trong dạy học vật lí theo lý thuyết phát triển bài tập

1.4.1 Xây dựng bài tập mới từ bài tập cơ bản theo mục tiêu dạy học

Như vậy, từ một BTCB ban đầu, tùy theo cách phát triển theo phương án nào

mà có được bài tập mới (BTTH) có độ khó, độ phức tạp khác nhau Căn cứ mụctiêu dạy học của bài tập để xây dựng bài tập mới theo cấu trúc quy trình sau:

- Xác định mục tiêu dạy học của bài tập

- Xác định độ khó của bài tập

- Lựa chọn phương án phát triển BTCB

- Xây dựng bài tập mới:

Nội dung bài tập mới cần hướng đến các chức năng lý luận dạy học của

bài tập:

+ Chức năng giáo dưỡng: các bài tập mới từ đơn giản đến phức tạp phảidần từng bước phủ hết nội dung kiến thức cơ theo mục tiêu kiến thức của

chương/phần đã xác định

+ Chức năng phát triển: các bài tập mới phải tăng dần độ khó từ bài tậpluyện tập đến bài tập sáng tạo Trong bài tập sáng tạo mức độ sáng tạo cũng tăngdần, tính không tường minh của kiến thức trong đề bài phải càng tăng theo thứ

tự bài tập

+ Chức năng giáo dục: bài tập mới phải hướng đến tính thực tiễn, tính ứngdụng của kiến thức, tính lịch sử của kiến thức để qua đó bồi dưỡng óc quan sát,thói quen liên hệ kiến thức với thực tiễn, với lịch sử, giáo dục học sinh niềm

đam mê môn học và giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho học sinh

- Sử dụng bài tập mới theo mục tiêu đã định:

Tiêu chí/dấu hiệu của hệ thống bài tập được xây dựng theo lý thuyết pháttriển BTVL hướng đến các chức năng lý luận dạy học của BTVL

Hệ thống BTTH phải được xếp theo thứ tự:

Từ đơn giản đến phức tạp và phủ hết nội dung kiến thức bài tập củachương/phần (Bài tập càng phức tạp nếu số lượng KTCB được sử dụng giải bài

tập càng nhiều)

Dấu hiệu 3:

Độ khó của bài tập tăng dần theo số thứ tự của bài tập

Độ khó của bài tập đánh giá qua mức độ không tường minh kiến thức cơbản của dữ kiện, kiến thức cơ bản càng bị che dấu (bởi ngôn ngữ đời thường) bài

tập càng khó

Dấu hiệu 4:

Nội dung bài tập phải hướng từ bài tập thuần túy giáo khoa (bài tập lýthuyết đến bài tập có nội dung thực tế, nội dung kỹ thuật, nội dung lịch sử)

1.4.2 Hướng dẫn học sinh tự lực xây dựng bài tập mới

Căn cứ vào quy trình xây dựng BTVL theo lý thuyết phát triển BTVL Trong quá trình giải bài tập, giáo viên hướng dẫn học sinh tự lực xây dựng bài

tập mới theo yêu cầu sau:

- Xác định nội dung KTCB của bài tập

- Xác định các kiến thức cần biết để giải bài tập

- Khái quát hoá phương pháp giải bài tập và phân tích bài tập Các dữ kiện

a,b,c liên hệ với x bằng những phương trình KTCB là f(a,b,c,x) = f Mô hình

hóa các mối liên hệ giữa cái đã cho, cái phải tìm và cái chưa biết

- Lựa chọn phương án phát triển BTCB

- Xây dựng bài tập mới theo phương án phát triển BTCB đã lựa chọn như sau:+ Hoán vị giả thiết, kết luận để bài tập có độ khó tương đương

+ Phát triển giả thiết hoặc phát triển kết luận

+ Phát triển đồng thời giả thiết, kết luận

+ Đồng thời phát triển giả thiết, kết luận và hoán vị chúng

1.4.3 Bài học bài tập theo lý thuyết phát triển bài tập vật lí

1.4.3.1 Mục tiêu

a Kiến thức:

- Học sinh nắm vững kiến thức cơ bản sách giáo khoa

- Làm quen với lý thuyết phát triển bài tập vật lí.

b Kỹ năng:

- Rèn luyện kỹ năng giải bài tập theo lý thuyết phát triển bài tập vật lí

- Rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh

- Rèn luyện cho học sinh về tinh thần tự lập, tính cẩn thận, tính kiên trì và

tinh thần vượt khó

1.4.3.2 Cấu trúc bài học bài tập theo lý thuyết phát triển BTVL

- Giáo viên yêu cầu học sinh giải BTCB, phân tích và mô hình hóa BTCB

- Theo tác giả Phạm Thị Phú

B 1 GV phát triển BTCB theo PA 1 HS giải bài tập mới

B 2 HS tự lực xây dựng bài tập mới theo PA 1 và giải

B 3 GV phát triển BTCB theo PA 2 HS giải bài tập mới

B 4 HS tự lực xây dựng bài tập mới theo PA 2 và giải

B 5 GV nêu bài tập đã được phát triển theo PA 3, yêu cầu HS phân tíchbài tập và nêu mô hình hóa bài tập, nhận ra các BTCB và giải bài tập

B 6 GV yêu cầu HS về nhà tự phát triển bài tập theo PA 4

B 7 GV yêu cầu HS giải bài tập đã được phát triển theo PA 5

B 8 GV yêu cầu HS tự lực xây dựng bài tập mới theo PA 5 và giải

B 1 đến B 5 áp dụng cho HS đại trà trong tiết học luyện tập giải bài tập

(tiết học chính khóa)

B 3 đến B7 áp dụng trong tiết học tự chọn nâng cao (ban cơ bản) và tự

chọn bám sát (ban khoa học tự nhiên)

B 3 đến B 8 áp dụng cho bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí

Kết luận chương I

Bài tập là một phương tiện dạy học truyền thống phát huy có hiệu quảchức năng giáo dưỡng, giáo dục, phát triển tư duy và giáo dục kỹ thuật tổng hợp,dạy học BTVL giữ vị trí đặc biệt quan trọng Trong chương này chúng tôi hệthống hóa những cơ sở lý luận về BTVL và giới thiệu lý thuyết phát triển bài tậpđược dùng trong dạy học BTVL đang được nghiên cứu, triển khai gần đây nhằmkhai thác hiệu quả hơn các chức năng lý luận dạy học của BTVL, đặc biệt lànâng cao tính chủ động học tập của học sinh trong hoạt động giải BTVL, biến

học thành tự học

Bài tập trong dạy học vật lí rất đa dạng, phong phú, phát huy chức năng ởtất cả các nhiệm vụ của dạy học vật lí và được sử dụng trong tất cả các yếu tốcủa quá trình dạy học Vì vậy, trong thực tiễn dạy học đôi khi dạy học bài tập bị

tuyệt đối hóa đến cực đoan

Tài liệu tham khảo BTVL rất nhiều trên thị trường, học sinh rất khó lựachọn trước một số lượng lớn sách bài tập, làm thế nào giải được tất cả các dạngbài tập để đạt kết quả tốt trong quá trình học tập và thi cử Giải BTVL trở thành

gánh nặng đối với học sinh

Đối với giáo viên dạy BTVL đảm bảo phát huy chức năng lý luận dạy họccủa bài tập là rất khó, giáo viên phải tự xác định mục tiêu, lựa chọn bài tập,phương pháp dạy học bài tập Lý thuyết phát triển BTVL ra đời nhằm giải quyết

những khó khăn nêu trên

Phát triển BTVL vừa thực hiện tốt chức năng giáo dưỡng (ôn tập, củng

cố, hệ thống hoá kiến thức) vừa góp phần tăng cường hoạt động tự chủ chiếmlĩnh kiến thức kỹ năng của học sinh, vừa phát triển năng lực diễn đạt ngôn ngữcủa học sinh Ở đây mọi học sinh đều tham gia giải bài tập để chiếm lĩnh kiếnthức, kỹ năng, không còn thụ động tìm các bài tập để giải mà tự ra các bài tập và

hướng giải quyết bài toán

Vậy thông qua việc phát triển BTVL không những kiến thức của học sinhđược rèn luyện và nâng cao mà tính tích cực chủ động đề xuất các vấn đề giải quyếtcũng được nâng lên biến quá trình học thành quá trình tự học, hạn chế việc học sinhđến các lớp học thêm, lò luyện thi, góp phần hạn chế tiêu cực trong giáo dục.Trong chương 2 của luận văn, chúng tôi sẽ vận dụng lý thuyết phát triểnbài tập để xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập khi dạy học chương “Động lực

học vật rắn” vật lí lớp 12 nâng cao

Chương 2

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG

“ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN” THEO LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN

BÀI TẬP VẬT LÍ

2.1 Vị trí và đặc điểm chương “Động lực học vật rắn”

Chương “Động lực học vật rắn” là chương đầu tiên của chương trình vật lílớp 12 nâng cao, được viết theo tinh thần nối tiếp với chương trình vật lí lớp 10THPT Một số khái niệm đã học ở chương trình vật lí lớp 10 sẽ được tiếp tụcphát triển như vật rắn, chuyển động tịnh tiến của một vật rắn, gia tốc góc,momen quán tính, momen động lượng, động năng của một vật rắn quay quanh

một trục cố định vv

Ở chương trình vật lí lớp 10, học sinh được học về động học chất điểm,động lực học chất điểm, bỏ qua khối lượng của vật Ở phần tĩnh học chỉ xét vậtrắn đứng yên Trong chương “Động lực học vật rắn” học sinh được biết chuyểnđộng quay của vật rắn tạo ra momen quán tính và ứng dụng vào thực tiễn.Chương “Động lực học vật rắn” là trang bị các khái niệm nền tảng làm cơ sởnghiên cứu cơ học Sự sắp xếp này có tính kế thừa, phù hợp với logic nội dung củachương trình vật lí phổ thông Do đó, chương “Động lực học vật rắn” có vị trí quantrọng trong chương trình vật lí lớp 12 nói riêng và phần cơ học nói chung.Phân bố thời lượng dạy học chương này có 9 tiết, trong đó có 6 tiết xâydựng kiến thức mới, 2 tiết bài tập và 1 bài kiểm tra một tiết

2.2 Mục tiêu dạy học chương “Động lực học vật rắn”

Học sinh hiểu các khái niệm vật rắn và chuyển động tịnh tiến của một vậtrắn Các khái niệm: toạ độ góc , tốc độ góc  , gia tốc góc , momen quán

tính I , momen lực M , momen động lượng L.Xây dựng được các phương trình của chuyển động quay biến đổi đều củavật rắn; phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định

Nắm vững các công thức: công thức liên hệ giữa tốc độ góc và tốc độdài, gia tốc góc và gia tốc, momen quán tính, động năng vật rắn quay quanh một

trục cố định

Vận dụng kiến thức để giải thích một số hiện tượng trong thực tế, biết các

ứng dụng trong đời sống và kỹ thuật

Vận dụng được các công thức để giải bài tập về chuyển động quay của vậtrắn quanh trục cố định, về bài tập tính đến khối lượng ròng rọc, ma sát ròng rọc(bài toán thực tiễn) mà trong vật lí 10 học sinh còn chưa thể giải quyết được

Bồi dưỡng lòng yêu khoa học kỹ thuật, yêu lao động, học sinh có hứngthú học tập vật lí, thích tìm tòi khoa học, có thái độ khách quan trung thực.Bồi dưỡng tư duy linh hoạt sáng tạo thông qua giải bài tập bằng một sốphương pháp khác nhau, giải được bài tập có nội dung thực tế (dưới dạng bài tập

có vấn đề)

Giáo dục tinh thần đoàn kết, thái độ hợp tác trong hoạt động nhóm

2.3 Nội dung kiến thức cơ bản trong chương “Động lực học vật rắn”

2.3.1 Grap hóa nội dung chương “Động lực học vật rắn” theo sách

vật lí lớp 12 nâng cao

Tọa độ góc Tốc độ góc Gia tốc góc

Chuyển động đều

Động năng quay Chuyển

Ứng dụng nội dung kiến thức vào thực tiễn.

lượng

2.3.2 Tóm tắt kiến thức lý thuyết cơ bản chương “Động lực học vật

rắn” theo sách vật lí lớp 12 nâng cao

I Chuyển động của vật rắn quay quanh một trục cố định

1 Đặc điểm của vật rắn quay quanh một trục cố địnhXét một vật rắn bất kỳ quay quanh một trục cố định, chuyển động này có

hai đặc điểm sau đây:

- Mỗi điểm trên vật vạch một đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay, có bán kính bằng khoảng cách từ điểm đó đến trục quay.

- Mọi điểm của vật đều quay được cùng một góc trong cùng một khoảng

thời gian.

2 Tọa độ góc

- Vị trí của một vật rắn quay quanh một trục cố định được xác định bằng

tọa độ góc  của vật rắn

- Vị trí này được xác định giữa mặt phẳng động gắn với vật và mặt phẳng

cố định chọn làm mốc (hai mặt phẳng này đều chứa trục quay)

- Tọa độ góc kí hiệu là  , đơn vị là rad

- Lưu ý: Để đơn giản, ta chỉ xét vật quay theo một chiều và chọn chiều

dương là chiều quay của vật, khi đó   0

3 Tốc độ góc

Tốc độ góc tức thời (gọi tắt là tốc độ góc) là đại lượng đặc trưng cho mức

độ nhanh, chậm của chuyển động quay của vật rắn quanh một trục ở thời điểm t

và được xác định bằng đạo hàm của tọa độ góc theo thời gian.

- Tốc độ góc góc là giá trị đại số:   0 khi vật quay theo chiều dương;

rồi mới áp dụng được các công thức trên

5 Các phương trình động học của chuyển động quay của vật rắn quanh

một trục cố địnhXét hai dạng chuyển động quay: chuyển động quay đều và chuyển động

quay biến đổi đều

a Vật rắn quay biến đổi đều

- Gia tốc góc của vật rắn không đổi theo thời gian

2  2   

5 Vận tốc và gia tốc của các điểm trên vật quay

- Mối liên hệ giữa tốc độ góc  và tốc độ dài v của một điểm chuyển

động trên quỹ đạo tròn có bán kính r, có hệ thức:

r

- Nếu vật rắn quay đều thì mỗi điểm của vật chuyển động tròn đều Khi

đó véc tơ vận tốc v của mỗi điểm chỉ thay đổi về hướng mà không thay đổi về

độ lớn, do đó mỗi điểm của vật có gia tốc hướng tâm với độ lớn được xác định

có độ lớn:

2 2

- Nếu vật rắn quay không đều thì mỗi điểm của vật cũng chuyển động

tròn không đều Khi đó véc tơ vận tốc v của mỗi điểm thay đổi cả về hướng lẫn

độ lớn Trong trường hợp này, véc tơ gia tốc a của mỗi điểm có hai thành phần: