một số giải pháp khắc phục sai lầm của học sinh trong vật lý

Quan niệm của học sinh được hình thành dần theo thời gian và bởi nhiều nguyên nhân khác nhau nhưng đều có những đặc điểm giống nhau : đó là có tính phổ biến, bền vững và đa số quan niệm

TRƯỜNG THPT TRẦN VĂN DƯ

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VẬT LÝ

A MỞ ĐẦU

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Khi nghiên cứu những giải pháp sư phạm đúng đắn nhằm nâng cao hiệu quả chất lượng dạy vàhọc, chúng ta cần xem xét quá trình dạy học (QTDH) trong một tổng thể thống nhất dưới tác động qualại biện chứng của tất cả các yếu tố chi phối nó Trong những yếu tố đó, có những yếu tố tác động tíchcực nhưng đồng thời cũng có những yếu tố tác động tiêu cực đến QTDH, nhất là các yếu tố gây “nhiễu”

Đã có nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu ảnh hưởng và đề xuất những giải pháp nhằm hạn chế đến mứcthấp nhất tác động nhiễu đến chất lượng day học như : Nhà giáo Nguyễn Ngọc Quang đã chỉ ra rằng : “

Nhiễu luôn tác động trực tiếp và luôn gây khó khăn cho người học Vì vậy việc nghiên cứu nguồn gốc, đặc điểm và ảnh hưởng của nhiễu đối với quá trình dạy học từ đó đề xuất những giải pháp hữu hiệu nhằm chế ngự nó là rất cần thiết” Theo tôi đây là một trong những xu hướng nhằm tìm kíêm con đường

nâng cao chất lượng dạy học vật lý ở trường phổ thông hiện nay

Như trên tôi đã đề cập đến “yếu tố gây nhiễu” Vậy “yếu tố gây nhiễu” là gì ? Đó chính là những quan niệm sai lệch của học sinh Quan niệm của học sinh được hình thành dần theo thời gian và

bởi nhiều nguyên nhân khác nhau nhưng đều có những đặc điểm giống nhau : đó là có tính phổ biến,

bền vững và đa số quan niệm đều sai lệch với bản chất vật lí của khái niệm, hiện tượng và quá trình vật

lí diễn ra, điều này gây nhiều khó khăn, trở lực trong dạy học vật lí

Cho đến thời điểm nay, đã có một số tài liệu đề cập đến vấn đề này như : Các luận án Phó tiến sĩcủa các tác giả Đỗ Hương Trà, Trần Văn Nguyệt, Đỗ Thị Hồng Việt, hay mới đây nhất (năm 2010),

trong luận án tiến sĩ của thầy Lê Văn Giáo (khoa Vật lý trường ĐHSP Huế) cũng đã đề cập đến ảnh

hưởng của các yếu tố gây nhiễu đối với quá trình dạy học môn Vật Lý Nhưng tôi nhận thấy các tài liệu

đó đều không đề cập nhiều đến những sai lầm của học sinh THPT đối với phần Cơ học (lớp 10) vàhướng khắc phục những sai lầm đó Mặt khác trên địa bàn tỉnh Quảng Nam hiện nay chưa có tài liệu nào

đề cập đến vấn đề nêu trên Đó là những lý do mà tôi chọn nghiên cứu đề tài : “MỘT SỐ SAI LẦM CỦA HỌC SINH TRONG PHẦN CƠ HỌC VÀ CÁCH KHẮC PHỤC”

II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

- Nói về quá trình dạy học, có quan điểm cho rằng: “Dạy học là xây dựng cái mới trên nền cái

cũ”, theo đó việc phát hiện và khắc phục các quan niệm sai lệch của học sinh nhằm hình thành cho học

sinh những kiến thức vật lý vững chắc là rất cần thiết Lý luận dạy học hiện đại cũng cho rằng một trongnhững nhiệm vụ quan trọng của quá trình dạy học là nhằm chuyển những quan niệm sai lệch của họcsinh thành những quan niệm khoa học, vì vậy phát hiện những quan niệm sai lệch của học sinh và tìm raphương pháp phù hợp để khắc phục những quan niệm đó là việc cần làm của người giáo viên Để khắcphục quan niệm sai lệch của học sinh, người giáo viên phải biết lựa chọn phương pháp sao cho phù hợpvới phương pháp dạy học bộ môn, vừa phải phù hợp với quỹ thời gian của giờ học, đồng thời tránh được

xu hướng giải quyết vấn đề trên bằng cách “phủ nhận quan niệm”, “khẳng định sự thật” như phần lớn

giáo viên đang áp dụng hiện nay Tài liệu này được viết ra cũng không nằm ngoài mục đích trên

III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Một số sai lầm thường gặp của học sinh trong phần Cơ học thuộc bộ môn vật lý lớp 10 THPT.Qua điều tra và bằng kinh nghiệm dạy học của bản thân tôi đúc kết lại một số sai lầm thường gặpcủa học sinh Đồng thời nghiên cứu cơ sở lý luận cũng như thực tiễn để đưa ra những phương pháp hữuhiệu nhất nhằm khắc phục những sai lệch đó

IV GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Nếu giáo viên biết cách phát hiện và đưa ra những giải pháp nhằm khắc phục, uốn nắn kịp thời,đúng đắn những sai lầm của học sinh thì có thể hình thành cho học sinh những quan niệm khoa học mộtcách sâu sắc và dó đó góp phần nâng cao được hiệu quả giờ học Vật lý ở trường THPT hiện nay

V NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Để đạt được mục đích đặt ra, tôi xác định đề tài cần phải đạt được những nhiệm vụ sau :

+ Đưa ra những tình huống nhằm phát hiện ra những quan điểm sai lầm của học sinh ;+ Phân tích những nguyên nhân dẫn đến những quan niệm sai lệch của học sinh ; + Xây dựng tiến trình dạy học với những biện pháp sư phạm cụ thể nhằm khắc phục nhữngquan niệm sai lệch đó

B NỘI DUNGCHƯƠNG I QUAN NIỆM CỦA HỌC SINH VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN QUÁ TRÌNH DẠY HỌC (QTDH) VẬT LÝ Ở CẤP TRUNG HỌC PHỔ THÔNG (THPT).

Quan niệm của học sinh được hình thành do nhiều nguyên nhân khác nhau: qua thực tế cuộc sống,qua sinh hoạt, xuất phát từ ngôn ngữ thường dùng, thông qua các phương tiện và đồ dùng thường ngày hayqua nói chuyện, trao đổi với bố mẹ, với người lớn, Ngoài ra, những kiến thức có được từ những môn họckhác, hoặc từ những giờ học trước đó cũng có thể đưa đến cho học sinh những hiểu biết không đầy đủ vềmột khái niệm mới nào đó

Như vậy quan niệm của học sinh được hình thành từ nhiều nguồn gốc khác nhau, tuy nhiên chủ yếuvẫn do những yếu tố sau:

II THỰC TRẠNG

1 Thực tế đời sống hằng ngày – nguồn gốc chủ yếu hình thành quan niệm của học sinh

Ngay từ bé, trẻ em đã được tiếp xúc với môi trường tự nhiên, xã hội và giao tiếp với người lớnxung quanh, nhờ đó sự hiểu biết và tư duy của trẻ không ngừng được mở mang Tuy nhiên, những kiếnthức ban đầu của trẻ được tích lũy qua cuộc sống mới chỉ là những kiến thức kinh nghiệm Khi đến trường,qua học tập, sự hiểu biết và trí tuệ của học sinh mới thực sự phát triển, kiến thức của các em mới dần đầy

đủ và có tính chính xác

Có thể nói, sự học của con người không chỉ diễn ra trong nhà trường, mà còn diễn ra cả trong đờisống nữa Điểm đáng chú ý là việc học trong đời sống hàng ngày chỉ đem lại cho con người những kiếnthức tiền khoa học, đó chính là vốn sống, vốn hiểu biết riêng của mỗi cá nhân và trên cơ sở đó quan niệmcủa học sinh về các sự vật, hiện tượng dần được hình thành trong tư duy của các em Chẳng hạn quan sátthực tế các em thấy khi muốn làm cho một vật chuyển động thì ta phải tác dụng lên vật một lực kéo, khithôi tác dụng lực thì vật chuyển động chậm dần rồi dừng lại Vì thế, các em QN lực là nguyên nhân củachuyển động Sau này, qua học tập trong trường lớp, tư duy của các em mới thực sự phát triển và hiểu biếtcủa các em mới thực sự đầy đủ và chính xác

Trong vòng nhiều thế kỷ, nền khoa học thời Trung cổ đã chấp nhận điều khẳng định của Aristôtcho rằng: "Vật nặng luôn rơi nhanh hơn vật nhẹ", như một giáo lý bất di bất dịch Có lẽ trong trường hợpnày, cái lôgic "thường nghe" và "thường thấy" cũng đã là nguồn gốc chính, bởi vì ngay cả kinh nghiệmhàng ngày cũng xác nhận điều đó: rõ ràng là một sợi lông tơ bao giờ cũng rơi chậm hơn một hòn đá! Quanniệm sai lệch nêu trên của Aristôt cũng đã tồn tại khá lâu, mãi cho đến khi Galilê phủ nhận điều đó bằngnhững thực nghiệm khoa học về ảnh hưởng của sức cản không khí đến sự rơi của các vật

Tất cả những điều đó đều nói lên rằng kinh nghiệm sống, kinh nghiệm hoạt động thực tiễn đã gópphần rất quan trọng vào việc hình thành quan niệm của mỗi cá nhân về những hiện tượng, sự kiện và quátrình tự nhiên Và chính những quan niệm được hình thành qua thực tế cuộc sống, qua hoạt động thực tiễn

sẽ trở thành những quan niệm bền vững và rất khó khắc phục trong giờ học

2 Sự phong phú về ngôn ngữ - một nguyên nhân hình thành quan niệm của hoc sinh

Trước hết, có thể khẳng định rằng ngôn ngữ tiếng Việt là hết sức phong phú Với cùng một từnhưng người ta có thể diễn đạt nhiều vấn đề khác nhau và ngược lại với cùng một vấn đề cũng có thể dùngnhiều từ ngữ khác nhau để diễn đạt

Trong Vật lý học, có không ít các thuật ngữ diễn đạt các khái niệm và hiện tượng vật lý trùng vớinhững thuật ngữ thường dùng để diễn đạt những vấn đề trong đời sống Những thuật ngữ như vậy thườngmang hai ý nghĩa: ý nghĩa trong sinh hoạt, trong dân gian và ý nghĩa khoa học Trong nhiều trường hợp, doquá quen thuộc với cách dùng và cách hiểu các thuật ngữ trong đời sống, nên khi gặp lại các thuật ngữ ấyvới tư cách là tên gọi của một khái niệm hay hiện tượng vật lý, thì học sinh khó có thể tránh được nhữngquan niệm sai lệch về bản chất khoa học của chúng Chẳng hạn trong cuộc sống, các thuật ngữ "chuyểnđộng" và "đứng yên" được sử dụng khá rộng rãi Quan niệm thông thường về chuyển động là sự di chuyển:

Xe ô tô lăn bánh trên đường, tàu hỏa chuyển bánh rời sân ga, đó là những chuyển động, còn khi xe ô tô

đỗ trong bến xe, tàu hỏa dừng trong sân ga đó là những vật đứng yên Trong Vật lý học, "chuyển động"

và "đứng yên" được định nghĩa chuẩn xác về mặt khoa học với tư cách là một khái niệm vật lý: Chuyểnđộng của một vật là sự thay đổi vị trí của vật đó so với vật khác được chọn làm mốc; chuyển động và đứngyên có tính tương đối Chính vì cách quan niệm theo kiểu cuộc sống về "chuyển động" và "đứng yên" đã

ăn sâu vào tiềm thức của các em, nên khi học vật lý rất nhiều học sinh đã vận dụng một cách sai lệch bảnchất của các khái niệm "chuyển động" và "đứng yên"

Hoặc trong giờ học về “Công- công suất”, khi giáo viên nhắc đến thuật ngữ “Công” thì nhiều học

sinh đã liên tưởng đến: công việc, công sức, công lao, với một hàm ý có sự tiêu hao công suất, tiêu hao

năng lượng Vì vậy khi hình thành cho học sinh khái niệm “Công” người giáo viên rất khó khăn để làmcho các em hiểu được ý nghĩa vật lý của thuật ngữ này, đặc biệt khi nói rằng “Công” của lực phụ thuộc

quãng đường đi Bởi trong ý nghĩa đời sống người ta nói: mất công, tốn công, có công thì từ công ở đây

không liên quan gì đến khái niệm “quãng đường” Vì thế khi làm một việc gì đó mà không có kết quảngười ta hay nói: “tốn công vô ích” Sự liên tưởng đến ý nghĩa trong đời sống khi nghiên cứu một kháiniệm vật lý nào đó thường gây cho học sinh sự hiểu sai lệch ý nghĩa vật lý của các khái niệm này Điều đóthường làm cho giáo viên rất khó cắt nghĩa cho học sinh về bản chất vật lý của khái niệm được nghiên cứu

Hay một ví dụ khác, thường ngày các em hay nghe nói đến vật này hay vật kia có trọng lượng50kg, 60 kg điều này khiến các em nhầm lẫn giữa trọng lượng và khối lượng trong vật lý

Mặt khác cũng có những khái niệm, tuy cùng một nội hàm nhưng có thể dùng các thuật ngữ khácnhau để diễn tả, chẳng hạn như:

Ngoài ra, những kiến thức có được từ những môn học khác, hoặc từ những giờ học trước đó cũng

có thể đưa đến cho học sinh những hiểu biết không đầy đủ về một khái niệm mới nào đó và chính đó cũng

II CÁCH KHÁC PHỤC NHỮNG QUAN NIỆM SAI LẦM

Có thể tóm tắt tiến trình khắc phục QN sai lầm của HS bằng sơ đồ sau:

Có thể nói việc phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học sinh luôn gắn liền với việc tíchcực hóa hoạt động nhận thức của học sinh, còn việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh thì luôngắn liền với việc khai thác và vận dụng các phương pháp dạy học tích cực một cách có hiệu quả Bởi vìhọc sinh càng tích cực trong học tập thì quan niệm của các em càng có cơ hội để tự bộc lộ và đó cũng làđiều kiện để phối hợp nhịp nhàng hoạt động của thầy và trò nhằm khắc phục những quan niệm sai lệch củahọc sinh trong quá trình dạy học

Tạo điều kiện tốt cho giờ học diễn ra

Làm bộc lộ QN của HS

Làm cho HS thấy được sự vô lý của các

QN sai lệch jhjhjkhghghhhjhjkhkjhjkhhjThảo luận đi đến kiến thức mới

Chương 2 PHÁT HIỆN VÀ KHẮC PHỤC QUAN NIỆM CỦA HỌC SINH TRONG CHƯƠNG

ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM.

I Quan niệm của học sinh về một số khái niệm trong chương ĐHCĐ và ĐLHCĐ

1 Chương Động học chất điểm

a Quan niệm về chuyển động và đứng yên

Theo quan niệm vật lý ta biết, chuyển động của một vật là sự thay đổi vị trí của vật đó so với các

vật khác được chọn làm mốc

Sai lầm của học sinh : theo kinh nghiệm sống thực tế, các em cho rằng nếu ô tô chuyển động thì

bánh xe phải “quay”, do đó thuật ngữ “chuyển động” được hiểu trong thực tế khác với định nghĩa trong vậtlý

Có thể khắc phục quan niệm trên của học sinh bằng cách dùng hai chiếc ô tô nhựa A và B Cho

bánh xe A quay, chiếc xe B không cho bánh xe quay và hỏi : Theo các em, xe B đứng yên hay chuyểnđộng ? Nếu chọn xe A làm mốc thì vị trí của xe B có thay đổi so với xe A hay không ? Trả lời được cáccâu hỏi trên là các em đã có thể hiểu được thuật ngữ “chuyển động” theo quan niệm vật lý

Sau đó ta cũng có thể mở rộng thêm cho học sinh thấy nếu ta chọn một chiếc xe C đang chuyểnđộng với cùng vận tốc như xe A làm mốc thì vị trí của xe A so với xe C không thay đổi nên xe A xem nhưđứng yên (so với xe B) Từ đó ta kết luận rằng muốn khẳng định một vật là chuyển động hay đứng yên thì

ta phải chỉ ra là so với vật nào, tức chọn vật nào làm mốc

b Quan niệm về độ dời và đường đi Theo quan niệm vật lý, độ dời là vector có gốc là vị trí đầu, ngọn là vị trí cuối.

Sai lầm của học sinh : đa số các em học sinh đều nhầm lẫn giữa khái niệm độ dời và đường đi.

Các em thường có quan niệm rằng: Độ dời chính là quãng đường vật đi được Ngoài ra, một số em họcsinh còn chưa thể xác định được các đại lượng độ dời và đường đi

Có thể khắc phục quan niệm sai lệch trên của học sinh như sau:

Giáo viên vẽ trục tọa độ như dưới và hỏi :

Hình 2.2 Hình vẽ biểu diễn trục tọa độ

+ Cho một chất điểm từ vị trí A chuyển động đến B Hãy tính độ dời và quãng đường đi đượctương ứng ? Nhận xét về các giá trị thu được?

+ HS: Độ dời bằng 2 cm, quãng đường bằng 2 cm Hai giá trị này bằng nhau

+ GV: Bây giờ nếu cho chất điểm từ vị trí A chuyển động đến B rồi quay trở lại vị trí A Hãy tính

độ dời và quãng đường đi được tương ứng ? Nhận xét về giá trị thu được?

+ HS: Độ dời bằng 0, quãng đường đi được là 4 cm Hai giá trị này khác nhau

BA

Từ đây, HS có thể nhận thấy, có trường hợp độ dời và quãng đường là bằng nhau nhưng cũng cótrường hợp độ dời và quãng đường không bằng nhau GV có thể mở rộng ra rằng : Độ dời chỉ bằng vớiđường đi khi vật chuyển động theo 1 chiều và đó là chiều dương.

c Quan niệm về vận tốc

+ Vận tốc trung bình

Quan niệm vật lý, vận tốc trung bình: v = s/t, với s là quãng đường vật chuyển động trong thời

gian t

Sai lầm của học sinh : Vận tốc trung bình bằng trung bình cộng các vận tốc Nguyên nhân chủ yếu

hình thành QN trên là do các em hiểu thuật ngữ “trung bình” theo nghĩa thông thường giống như cách cộngđiểm trung bình trong học tập

Có thể khắc phục QN trên của học sinh bằng cách đưa ra bài toán sau:

Đề : Từ điểm A đến điểm B một ô tô chuyển động đều với vận tốc 20 km/h; còn từ điểm B về điểm

A nó cũng chuyển động đều nhưng với vận tốc 30 km/h Xác định vận tốc trung bình của chuyển động cả

- Yêu cầu HS giải thích sự mâu thuẫn giữa 2 kết quả?

- Rõ ràng lời giải thứ 2 đúng Ở đây GV cần nhấn mạnh để HS thấy: Vận tốc trung bình của bất kìchuyển động nào cũng có trị số bằng tỉ số giữa quãng đường đã đi được với thời gian cần thiết để đi hếtđoạn đường đó Có thể mở rộng thêm, vận tốc trung bình bằng trung bình cộng các vận tốc khi và chỉ khivật chuyển động với vận tốc bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau

+ Vận tốc trong chuyển động thẳng đều

Quan niệm vật lý, trong chuyển động thẳng đều, vận tốc là đại lượng không đổi.

Sai lầm của học sinh : Theo kết quả điều tra cho thấy, có 20% HS lớp 10 và 18% HS lớp 11 cho

rằng vận tốc phụ thuộc vào thời gian (các em đã chọn phương án B làm câu trả lời cho câu hỏi số 4) Mặt

khác, từ công thức xác định vận tốc v s

t

 các em đã được học ở lớp 6 nên phần lớn HS đều cho rằng trong

chuyển động thẳng đều vận tốc tỉ lệ thuận với quãng đường và tỉ lệ nghịch với thời gian

QN trên có thể được khắc phục như sau:

Từ công thức định nghĩa như trên có thể viết lại s = v.t, GV cần nhấn mạnh trong công thức trên v

là hệ số tỉ lệ và không đổi nên ta thấy quãng đường đi được tỉ lệ thuận với thời gian, thời gian tăng bao

nhiêu lần thì quãng đường đi được cũng tăng bấy nhiêu lần

+ Vận tốc trong chuyển động tròn đều

Quan niệm vật lý, trong chuyển động tròn đều, độ lớn của vận tốc không đổi nhưng hướng của vận

tốc luôn luôn thay đổi và luôn có phương tiếp tuyến với quỹ đạo, có chiều cùng chiều với chuyển động củavật

Sai lầm của học sinh : học sinh được hỏi cho rằng, trong chuyển động tròn đều thì vận tốc không

đổi, vì vậy các em đã chọn phương án B làm câu trả lời cho câu hỏi số 5 Nguyên nhân hình thành QN trên

có thể là do chữ “đều”, từ đây các em có sự liên tưởng đến vận tốc trong chuyển động thẳng đều

Để khắc phục QN này, GV cần nhắc lại để HS nhớ, vận tốc là một đại lượng vector, vector vận tốcchỉ không đổi khi : điểm đặt, phương, chiều và độ lớn của nó không đổi

Ở đây, GV có thể vẽ hình là đường tròn quỹ đạo, chọn 2 vị trí bất kì trên đường tròn và chỉ cho HSthấy hướng của vector vận tốc luôn thay đổi Từ đó giúp HS nhận ra QN sai lệch của mình

Hình 2.3 Hình vẽ biểu quỹ đạo chất diểm

d Quan niệm về sự rơi của các vật trong không khí

Theo quan niệm vật lý, nguyên nhân của sự rơi nhanh hay chậm là do sức cản của không khí lên

vật ít hay nhiều

Sai lầm của học sinh : Tuy nhiên, theo quan niệm của học sinh, đa số các em đều cho rằng trong

không khí, vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ

Có thể khắc phục quan niệm trên của học sinh bằng cách : Chúng ta có thể cắt hai tờ giấy giống

hết nhau (để chúng cùng khối lượng), vo viên một tờ, tờ kia giữ nguyên rồi cùng thả rơi, tờ đã vo viên rơinhanh hơn Từ đây giúp học sinh nhận thấy không phải vật nặng hơn thì rơi nhanh hơn

Từ thí nghiệm có thể rút ra kết luận: Khi không có sức cản của không khí thì mọi vật sẽ rơi nhưnhau

e Quan niệm về chuyển động thẳng biến đổi đều

+ Quan niệm về dấu của gia tốc a trong chuyển động thẳng biến đổi đều

Quan niệm vật lý: Nếu vận tốc và gia tốc cùng dấu thì chuyển động là nhanh dần đều.

Sai lầm của học sinh : Trong khi đó do thói quen khi làm bài tập, HS thường chọn chiều dương là

chiều chuyển động Do đó các em thường quan niệm rằng một vật chuyển động nhanh dần đều thì gia tốc a

v 

phải dương Theo kết quả điều tra cho thấy, đã có hơn 60% số HS được hỏi có QN như vậy, nghĩa là các

em đã chọn phương án A làm câu trả lời cho câu hỏi số 7

Có thể khắc phục QN trên như sau:

GV nhấn mạnh kiến thức: Vật chuyển động nhanh dần đều khi và chỉ khi a.v > 0, tức là a, v cùngdấu

Có thể cho HS trả lời bài tập sau: Một vật chuyển động thẳng biến đổi đều với phương trình vận tốc

v = -3 - 2t m/s Hỏi vật đó chuyển động như thế nào?

Hướng dẫn: So sánh với công thức vận tốc ta thấy: a = - 2 m/s2 < 0

Mặt khác: v = - 3 m/s < 0 (vật chuyển động theo chiều âm)

Ta có: a.v > 0, do đó vật chuyển động nhanh dần đều

Từ đây cho thấy, mặc dù gia tốc a âm nhưng vật vẫn có thể chuyển động nhanh dần đều

+ Quan niệm về đồ thị của vận tốc theo thời gian trong chuyển động thẳng biến đổi đều

Quan niệm vật lý, nếu tích a.v > 0 thì chuyển động là nhanh dần đều.

Sai lầm của học sinh : Trong khi đó các em HS lại cho rằng nếu một vật chuyển động thẳng nhanh

dần đều thì đồ thị v(t) là một đường thẳng hướng lên; còn chuyển động thẳng chậm dần đều thì đồ thị v(t)

là một đường thẳng hướng xuống Vì vậy các em đã chọn phương án B hoặc C làm câu trả lời cho câu hỏi

số 8 Theo kết quả điều tra, đã có 78% HS lớp 10 và 64% HS lớp 11 chọn như vậy

Khắc phục QN trên của HS như sau:

- GV nhắc lại đồ thị v(t) là đồ thị của hàm số: v= v0 + at = at + v0

+ Nếu a > 0, đồ thị là đường thẳng hướng lên;

+ Nếu a < 0, đồ thị là đường thẳng hướng xuống

- Cho đồ thị

- GV: Đồ thị có hướng như thế nào?

- HS: Đồ thị hướng lên

- GV: Vậy đồ thị biểu diễn chuyển động gì?

- HS: Chuyển động nhanh dần đều

- GV phân tích: Đồ thị v(t) là đường thẳng hướng lên, vậy a > 0

- Chỉ ra trên đồ thị:

+ Trong khoảng thời gian từ t0 → t1: v < 0 Suy ra: a.v < 0, vật chuyển động chậm dần đều

+ t = t1: v = 0, vật dừng lại

+ t > t1: v > 0 Suy ra: a.v > 0, vật chuyển động nhanh dần đều

Từ những phân tích trên cho thấy, mặc dù đồ thị v(t) là đường thẳng hướng lên nhưng trong khoảngthời gian từ t0 → t1 vật vẫn chuyển động chậm dần đều

2.Phần Động lực học chất điểm

a Quan niệm về tác dụng của lực

Quan niệm vật lý: lực là nguyên nhân làm cho vật thay đổi vận tốc hay làm cho vật bị biến dạng.

Tuy nhiên, do kinh nghiệm sống thực tế, nếu không dùng tay đẩy một vật thì bản thân nó không thểdịch chuyển được, do đó đa số các em học sinh cho rằng: lực là nguyên nhân gây ra chuyển động Vì vậy

đã có 68% số học sinh lớp 10 và 43% số học sinh lớp 11 chọn phương án B của câu hỏi số 9

Có thể khắc phục quan niệm trên của học sinh bằng cách đưa ra hình ảnh về chuyển động trên

đệm không khí hoặc thí nghiệm về máng nghiêng Galilê

Thí nghiệm trên máng nghiêng Ga-li-lê có thể được mô tả như sau:

Ga-li-lê đã dùng 2 máng nghiêng, rất

trơn và nhẵn, bố trí như hình vẽ, rồi thả

một hòn bi cho lăn xuống trên máng

nghiêng 1 Ông nhận thấy hòn bi lăn

ngược lên máng nghiêng 2 đến một độ

cao gần bằng độ cao ban đầu

Khi giảm bớt góc nghiêng  của máng

2, ông thấy hòn bi lăn trên máng 2 được

một đoạn đường dài hơn

Ông dự đoán, nếu máng 2 rất nhẵn và

nằm ngang thì hòn bi sẽ lăn với vận tốc

không đổi mãi mãi

Hình 2.10 Hình vẽ biểu diễnthí nghiệm máng nghiêng Ga-li-lêCũng có thể đưa ra một ví dụ đơn giản trong đời sống, đó là hình ảnh một người đạp xe đạp, khinhấn pê- đan thì xe chạy nhưng khi ngừng đạp thì xe vẫn tiếp tục chạy Từ đó cho thấy khi thôi tác dụnglực, xe vẫn chuyển động Nghĩa là đã chứng minh được lực không phải là nguyên nhân gây ra chuyểnđộng

Theo quan niệm vật lý, trong những điều kiện khác nhau, tác dụng của lực ma sát là khác nhau, có

trường hợp lực ma sát là có hại nhưng cũng có trường hợp ma sát là có lợi Trong các loại xe tự hành, lực

ma sát đóng vai trò là lực phát động, nhờ đó mà xe cộ hay con người có thể đi lại được

Mặt khác, do kinh nghiệm sống thực tế các em học sinh thường thấy tác dụng có hại của lực ma sátchẳng hạn như: dép đi lâu bị mòn, lốp xe ô tô, xe máy cũng bị mòn dần Từ đó các em cho rằng lực masát luôn có hại, kể cả lực ma sát nghỉ cũng cản trở chuyển động như các loại ma sát khác

Có thể khắc phục quan niệm trên của

học sinh bằng cách dùng một chiếc xe

ôtô đồ chơi (loại chạy pin) cho xe chạy

trên mặt kính nằm ngang có nước xà

phòng, xe sẽ không tiến lên được mặc

dù bánh xe vẫn quay (hình a)

Nếu đặt xe lên mặt bàn, xe có thể

chuyển động bình thường

(hình b)

Thí nghiệm giúp học sinh thấy vai trò

của lực ma sát nghỉ trong chuyển động

Từ đây có thể cho thấy độ lớn của lực ma sát trượt không phụ thuộc diện tích mặt tiếp xúc

Ngoài ra có thể dùng thí nghiệm sau để chứng minh lực ma sát trượt không phụ thuộc diện tích tiếpxúc:

* Dụng cụ thí nghiệm:

Hình 2.11 a

Hình 2.12Hình 2.11 b

nghiêng, móc lực kế vào Khi chưa

kéo, lực kế chỉ số 0 Kéo khối gỗ

chuyển động đều, lực kế chỉ một giá

c Quan niệm về lực quán tính

Theo quan niệm vật lý, lực quán tính xuất hiện trong các hệ quy chiếu phi quán tính, chuyển động

có gia tốc so với hệ quy chiếu quán tính

Xuất phát từ kinh nghiệm thực tế, khi phân tích các lực tác dụng học sinh quen chỉ ra các vật cụ thểgây ra các lực đó, chẳng hạn “Trọng lực là lực do Trái Đất hút vật”, “Phản lực do mặt bàn tác dụng lênvật” Vì thế đa số học sinh cho rằng không thể có lực quán tính vì không chỉ ra được vật gây ra lực quántính Đó cũng là lí do đã có 73% số học sinh lớp 10 và 42% số học sinh lớp 11 chọn phương án A là câu trảlời của câu 12

Ta có thể khắc phục quan niệm trên của học sinh bằng cách dùng thí nghiệm treo vật nặng bằng

một sơi dây mảnh, đầu cố định gắn trên một giá, chân giá gắn với xe lăn, khi cho xe chuyển động nhanhdần đều trên mặt phẳng ngang (có thể cho xe chuyển động tức thời hoặc hãm đột ngột), cho học sinh quansát hiện tượng phương dây treo bị lệch so với phương thẳng đứng sau đó đặt câu hỏi:

+ Vật nào đã tác dụng lực lên vật làm cho dây treo bị lệch ra phía sau ?

Hình 2.12 b

Hình 2.12 a

Học sinh sẽ không chỉ ra được vật nào đã gây ra lực trên Sau đó giáo viên phân tích tiếp : Như vậycác em thấy rằng mặc dù không có vật nào tác dụng vào vật nhưng dây cũng bị lệch về phía sau, điều đótrái với các định luật của Newton Do đó ta thừa nhận rằng nếu ta xét hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc,đối với hệ quy chiếu này vật chịu thêm tác dụng của lực, đó là lực quán tính, lực này đã tác dụng lên vậtlàm cho vật bị kéo về phía sau

d Quan niệm về lực hấp dẫn

Quan niệm vật lý, mọi vật đều hút nhau với một lực gọi là lực hấp dẫn.

Tuy nhiên theo QN của HS, các em cho rằng giữa các vật có khối lượng nhỏ không tồn tại lực hấpdẫn Vì thực tế cuộc sống cho thấy giữa các đồ dùng trong đời sống hằng ngày (bàn, ghế, tủ, ) các vật nàykhông hút nhau

QN sai lệch trên của học sinh có thể được khắc phục như sau:

GV đưa ra công thức xác định lực hấp dẫn:

Và nhấn mạnh rằng G là hằng số hấp dẫn có giá trị rất nhỏ (6,67.10-11N.m2/kg2), vì vậy giữa các vật

có khối lượng nhỏ, lực hấp dẫn có giá trị rất nhỏ nên ta không thể cảm nhận được

Cũng có thể cho HS làm bài tập sau để chứng minh sự tồn tại của lực hấp dẫn:

Đề: Hai vật có khối lượng bằng nhau và bằng 4 kg, đặt cách nhau 10 cm Tính lực hấp dẫn giữachúng

GV hướng dẫn HS thế số vào công thức tính lực hấp dẫn và được kết quả Fhd = 1,0672 10-7N

Từ kết quả cho thấy giữa 2 vật bất kì luôn tồn tại lực hấp dẫn, mặc dù khối lượng 2 vật đó rất nhỏ

e Quan niệm về cặp “lực và phản lực” trong định luật III Newton

Quan niệm vật lý, lực và phản lực là 2 lực trực đối, không thể cân bằng nhau vì chúng đặt vào 2 vật

khác nhau

Tuy nhiên đa số HS lại cho rằng 2 lực này cân bằng nhau, do đó các em đã chọn phương án C làmcâu trả lời cho câu hỏi số 13 (gần 80% số HS được hỏi) Bên cạnh đó, một số em còn QN rằng 2 lực này

Hình 2.13 Hình ảnh thí nghiệm lực quán tính

tác dụng vào cùng một vật Bằng chứng là đã có 27% HS lớp 10 và 18% HS lớp 11 chọn phương án A làmcâu trả lời cho câu hỏi số 13.

Có thể khắc phục QN trên của HS như sau:

GV đưa ra hình ảnh 2 vật A và B tương tác với nhau và chỉ rõ các lực tác dụng vào 2 vật (hình2.14)

Lực do vật A tác dụng lên vật B là F AB

có điểm đặt tại vật A và ngược lại, lực do vật B tác dụng lênvật A là FBAcó điểm đặt tại vật B Hai lực này cùng độ lớn, cùng phương, ngược chiều nhưng đặt lên 2 vậtkhác nhau nên chúng không thể cân bằng nhau

Để HS hiểu sâu hơn về bản chất của cặp “lực và phản lực” có thể đưa ra bài tập sau:

Một HS khẳng định rằng định luật III của Newton là không đúng Nếu như lực bằng phản lực thìkhông thể xảy ra bất kì một chuyển động nào vì rằng dù cho lực đặt vào vật là bao nhiêu đi nữa lực ấycũng gây ra ở vật một lực cản bằng với nó và nó sẽ cân bằng với lực cản này Yêu cầu HS giải thích sựmâu thuẫn như trên

Trên đây, tôi tìm hiểu đặc điểm cấu trúc chương “ĐHCĐ” và “ĐLHCĐ” trong chương trình SGK

Vật lý 10 Tiếp theo chúng tôi tiến hành xử lý kết quả điều tra 135 HS lớp 10 và 100 HS lớp 11 để chọn ra

những QN phổ biến của HS trong chương “ĐHCĐ” và “ĐLHCĐ” Đồng thời tìm hiểu nguyên nhân củanhững QN sai lệch trên để đề xuất biện pháp khắc phục phù hợp

Bên cạnh đó, tôi đã soạn thảo 2 bài học theo tiến trình đề xuất với những tình huống học tập và hệthống câu hỏi được đưa ra một cách logic, chặt chẽ, nhờ thế mà đã góp phần điều khiển quá trình hoạtđộng của HS từ khâu đầu cho đến khâu cuối của tiến trình dạy học một cách tích cực và có hiệu quả

Hình 2.14 Hình ảnh tương tác giữa 2 vật A và B

C KẾT LUẬN

Có thể nói đây chỉ là những kết quả bước đầu của việc phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệchcủa học sinh chương Động học chất điểm và Động lực học chất điểm- chương trình Vật lý 10 THPT Theotôi, hướng phát triển của đề tài có thể mở rộng nghiên cứu, phát hiện và khắc phục các QN sai lệch của HS

ở nhiều phần khác trong chương trình Vật lý phổ thông

Do hạn chế về thời gian, về kinh nghiệm nghiên cứu khoa học, chắc chắn còn nhiều thiếu sót về nộidung và hình thức Tôi rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô để được hoàn thiện hơn