Xây dựng và hướng dẫn học sinh giải hệ thống bài tập chương sóng cơ học vật lí 12 nâng cao nhằm phát triển tư duy và nâng cao hiệu quả tự học của học sinh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC ĐINH THỊ HƯƠNG XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “SÓNG CƠ HỌC” VẬT LÍ 12 NÂNG CAO NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY VÀ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

ĐINH THỊ HƯƠNG

XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI

HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “SÓNG CƠ HỌC” VẬT LÍ 12 NÂNG CAO NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ TỰ

HỌC CỦA HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

(BỘ MÔN VẬT LÝ)

Mã số: 60 14 01 11

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Huy Sinh

HÀ NỘI – 2015

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên trong luận văn, tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo Trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội đã nhiệt tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt khóa học và quá trình nghiên cứu đề tài

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới GS.TS Nguyễn Huy Sinh – người đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình chỉ bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô giáo và các em học sinh Trường trung học phổ thông Ngô Quyền, thành phố Hải Phòng đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn

Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến bố, mẹ, chồng và các con đã luôn động viên và tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành khoá học tại trường Đại học giáo dục, Đại học quốc gia Hà Nội

Hà Nội, ngày 28 tháng 11 năm 2012

Học viên

Đinh Thị Hương

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt Viết đầy đủ

PPDH Phương pháp dạy học

SGK Sách giáo khoa

THPT Trung học phổ thông

TNSP Thực nghiệm sư phạm

MỤC LỤC

Lời cảm ơn i

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ii

Mục lục iii

Danh mục các bảng v

Danh mục các hình vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 5

1.1.Vài trò của bài tập trong dạy học vật lý 5

1.1.1 Bài tập vật lý 5

1.1.2 Các kiểu bài tập vật lý 6

1.2 Phương pháp giải bài tập vật lý 7

1.2.1 Các bước giải bài tập 7

1.2.2 Xây dựng lập luận trong giải bài tập 9

1.3 Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý 12

1.3.1 Hướng dẫn theo mẫu 12

1.3.2 Hướng dẫn tìm tòi 13

1.3.3 Định hướng khái quát chương trình hóa 14

1.3.4 Lựa chọn và sử dụng bài tập trong dạy học vật lí 15

1.4 Tư duy trong giải bài tập vật lý 16

1.4 Tự học 16

1.5 Thực trạng sử dụng hệ thống bài tập vật lí ở trường THPT 17

1.5.1 Phương pháp điều tra 17

1.5.2 Phân tích kết quả điều tra và đánh giá chung 22

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 24

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “SÓNG CƠ” VẬT LÝ 12 NÂNG CAO 25

2.1 Vị trí và vai trò của chương “Sóng cơ” Vật lý 12 nâng cao THPT 25

2.2 Cấu trúc chương “Sóng cơ” 26

2.3 Mục tiêu dạy học chương “Sóng cơ” Vật lý 12 Nâng cao 34

2.2.1 Chuẩn kiến thức, kĩ năng phần sóng cơ 34

2.2.2 Mục tiêu chi tiết về sóng cơ 35

2.4 Phân loại bài tập chương “Sóng cơ” THPT Vật lý 12 Nâng cao 38

2.5 Nguyên tắc xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chương “Sóng cơ” Vật lý 12 Nâng cao 39

2.5.1 Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập 39

2.5.2 Nguyên tắc sử dụng hệ thống bài tập 39

2.6 Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương “Sóng cơ” Vật lý 12 nâng cao 39

2.6.1 Dạng 1: Đại cương về song 40

2.6.2 Dạng 2: Giao thoa sóng 46

2.6.3 Dạng 3: Sóng dừng: Dạng bài tập này đề cập đến các vấn đề liên quan đến Sóng dừng bao gồm các bài tập 57

2.6.4 Dạng 4: Tính các đại lượng đặc trưng của sóng âm 66

2.6.5 Dạng 5 : Hiệu ứng Đốp le : 72

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 77

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 78

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 78

3.2 Đối tượng và phương thức thực nghiệm sư phạm 78

3.3 Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 79

3.3.1 Phân tích định tính trong quá trình TNSP 79

3.3.2 Phân tích định lượng 80

3.4 Hiệu quả của quá trình TNSP 88

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 89

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

PHỤ LỤC 93

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1a Bảng thống kê điểm số bài kiểm tra trước khi TNSP 82 Bảng 3.1b Bảng thống kê điểm số bài kiểm tra sau TNSP 82 Bảng 3.2a Bảng thống kê số % bài kiểm tra đạt điểm Xi của bài kiểm tra trước TNSP 83 Bảng 3.2b Bảng thống kê số % bài kiểm tra đạt điểm Xi của bài kiểm tra sau TNSP83 Bảng 3.3a Tần suất tích lũy hội tụ lùi bài kiểm tra trước TN 83 Bảng 3.3b Tần suất tích lũy hội tụ lùi bài kiểm tra sau TN 83 Bảng 3.4a Bảng tổng hợp các tham số của nhóm ĐC và TN đối với bài kiểm tra trước TN 87 Bảng 3.4b Bảng tổng hợp các tham số của nhóm ĐC và TN đối với bài kiểm tra

sau TNSP 87

DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ

Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Sóng cơ” Vật lý 12 chương trình nâng

cao 26

Hình 2.2 Minh họa hiện tượng giao thoa của hai sóng kết hợp S1 và S2 28

Hình 2.3 Hiện tượng sóng dừng 30

Hình 2.4 Sóng dừng trong trường hợp hai đầu dây cố định 31

Hình 2.5 Sóng dừng trong trường hợp một đầu dây cố định 31

Hình 2.6 Sơ đồ phân loại bài tập chương “Sóng cơ” Vật lý 12 nâng cao THPT 38

Hình 2.7 Mô tả bài tập 11 43

Hình 2.8 Giao thoa hai nguồn sóng dao động cùng pha 48

Hình 2.9 Lời giải cho bài tập 3 52

Hình 2.10 Hình minh họa bài tập 5 56

Hình 2.11 Sóng dừng trên sợi dây với hai đầu là nút 58

Hình 3.1 Biểu đồ phân bố điểm bài kiểm tra trước TNSP 84

Hình 3.2 Biểu đồ phân bố điểm bài kiểm tra sau TNSP 84

Hình 3.3 Đồ thị phân phối tần suất điểm (bài kiểm tra trước TNSP) 85

Hình 3.4 Đồ thị phân phối tần suất (bài kiểm tra sau TN) 85

Hình 3.5 Đồ thị phân phối tần suất tích lũy bài kiểm tra trước TNSP 86

Hình 3.6 Đồ thị phân phối tần suất tích lũy bài kiểm tra sau TNSP 86

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong dạy học Vật lý việc sử dụng Hệ thống bài tập là hết sức quan trọng trong việc phát triển tư cho học sinh Bài tập vật lý có tác dụng giúp cho học sinh hình thành, rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn và cho việc đào sâu,

mở rộng kiến thức Giải bài tập vật lý sẽ giúp cho học sinh có được những kĩ năng

kĩ xảo cần thiết từ đó phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo

Bài tập vật lý luôn giữ một vị trí đặc biệt quan trọng trong trong dạy học vật lí ở trường phổ thông, giúp thực hiện nhiệm vụ dạy học vật lí Bài tập vật lý được sử dụng là phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng của học sinh, được sử dụng như là một phương tiện nghiên cứu tài liệu mới trong giai đoạn hình thành kiến thức mới cho học sinh, giúp cho học sinh lĩnh hội được kiến thức một cách sâu sắc và vững chắc Bài tập vật lý là một phương tiện để ôn tập, củng cố kiến thức lí thuyết đã học, đồng thời là phương tiện để rèn luyện tư duy hiệu quả Thông qua bài tập vật lý có thể bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh, đồng thời cũng là một phương tiện rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn đời sống

Trong các kiến thức vật lý ở lớp 12 trung học phổ thông thì kiến thức về sóng cơ

là một trong những mảng kiến thức quan trọng góp phần làm hoàn thiện hệ thống vật lý tổng thể là mắt xích quan trọng trong hệ thống vật lý THPT.Chương trình vật

lý 12 phần sóng cơ chiếm thời lượng như sau: phân phối chương trình cho sách giáo khoa (SGK) Vật lý 12 Nâng cao là 12 tiết chiếm 11% tổng số tiết dành cho cả chương trình, số câu trong đề thi đại học là 5 câu chiếm 10% trên tổng số câu Kiến thức chương sóng cơ bao gồm cả kiến thức chung về sóng , sẽ còn được sử dụng cho các chương tiếp sau là chương IV “ Dao động và sóng điện từ” và chươngVI “Sóng ánh sáng” Kiến thức về sóng cơ được xây dựng như kiến thức nền tảng cho sóng không những chỉ là các đại lượng mà còn cả về các hiện tượng đặc trưng như giao thoa, nhiễu xạ Như vậy thấy rằng học sinh cần phải nắm vững kiến

thức về sóng cơ ,nhận dạng và thực hiện giải bài toán sóng cơ một cách thành thạo

và bài bản

Bài tập và hệ thống bài tập trong dạy học đã được nhiều nhà khoa học, nhà giáo dục học quan tâm, xây dựng và phát triển Các công trình trước đây về vấn đề này phần lớn còn mang tính lý thuyết và khái quát hóa cao Do vậy để góp phần đưa hệ thống bài tập vào trong quá trình dạy và học ở trường THPT,thì nên xây dựng và hướng dẫn giải chi tiết hệ thống bài tập đó Để ứng dụng hệ thống bài tập để dạy và học có hiệu quả phần chương “Sóng cơ” thuộc chương trình vật lý 12 Nâng cao, tôi chọn đề tài nghiên cứu là: “ Xây dựng và hướng dẫn giải hệ thống bài tập chương “ Sóng cơ học” Vật lý 12 Nâng cao nhằm phát triển tư duy và nâng cao hiệu quả tự học của học sinh”

2 Mục đích nghiên cứu

-Xây dựng hệ thống bài tập chương „Sóng cơ”Vật lý 12 Nâng cao mang tính hệ thống, khoa học theo các mức độ nhận thức của học sinh

-Hướng dẫn học sinh giải bài tập giúp học sinh nắm vững kiến thức, phát triển được tư duy và nâng cao hiệu quả tự học trong hoạt động giải bài tập

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu chương trình vật lý phổ thông hiện hành, chuẩn kĩ năng kiến thức, các dạng bài tập và phương pháp giải bài tập phần sóng cơ

- Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn học sinh giải bài tập về sóng cơ dựa trên mục tiêu và chuẩn kĩ năng kiến thức đã đề ra

- Thực nghiệm sư phạm

4 Đối tượng nghiên cứu

Hoạt động dạy học của giáo viên và học sinh trong quá trình dạy học phần bài tập

về sóng cơ, vật lý 12 trung học phổ thông theo mục tiêu và chuẩn kiến thức kĩ

năng

6 Giả thuyết nghiên cứu

- Xây dựng được một hệ thống bài tập phù hợp với mục tiêu dạy học và sử dụng hợp lý các hình thức tổ chức hướng dẫn học sinh trong dạy giải bài tập vật lý thì không những làm cho học sinh nắm vững kiến thức mà còn phát triển được tư duy

và nâng cao hiệu quả tự học của học sinh

7 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

- Xây dựng hệ thống và hướng dẫn học sinh giải bài tập chương “ Sóng cơ” Vật lý 12 Nâng cao tại trường THPT Ngô quyền –Hải Phòng

8.Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Góp phần nâng cao hiệu quả của việc dạy giải bài tập Vật lý tạo hứng thú cho học sinh trong việc học tập và tự học của học sinh

- Luận văn này có thể được sử dụng như một tài liệu trong giảng dạy bộ môn vật lý

9 Phương pháp nghiên cứu

9.1 Nghiên cứu lí luận

- Nghiên cứu cơ sở lí luận để làm sáng tỏ vai trò hệ thống bài tập vật lý về sóng

cơ chương trình vật lý 12 nâng cao trung học phổ thông

- Nghiên cứu chương trình vật lí phổ thông, các giáo trình, tài liệu hướng dẫn

về sóng cơ nội dung sách giáo khoa và những tài liệu tham khảo có liên quan để xác định mức độ nội dung và yêu cầu về kiến thức, kĩ năng giải bài tập mà học sinh cần

nắm vững

9.2 Nghiên cứu thực tiễn

- Tìm hiểu nội dung chương trình, phương pháp và hình thức tổ chức việc giải bài tập vật lí chương sóng cơ

- Điều tra thực tiễn việc sử dụng hệ thống bài tập trong giải bài tập vật lý phần sóng cơ tại trường trung học phổ thông

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Bộ Giáo dục và đào tạo (2008), Sách Giáo Khoa Vật lí lớp 12 Nâng Cao, NXB

Giáo Dục, HN

2 Bộ Giáo dục và đào tạo (2008), Sách Giáo Viên Vật lí lớp 12 Nâng Cao, NXB

Giáo Dục, HN

3 Bộ Giáo dục và đào tạo (2008), Sách Bài Tập Vật lý 12 Nâng Cao, NXB Giáo

Dục, HN

4 Bộ Giáo dục và đào tạo (2008), Sách Bài Tập Vật lý 12 NXB Giáo Dục, HN

5 Bùi Quang Hân (1997), Giải Toán Vật lí lớp 12, NXB Giáo Dục, HN

6 Nguyễn Cảnh Hòe, Nguyễn Mạnh Tuấn (2009), Phương pháp giải toán Vật lí

lớp 12 theo chủ đề, NXBGD Việt Nam, Hà Nội

7 Nguyễn Văn Khải, Nguyễn Duy Chiến, Phạm Thị Mai (2004), Lí luận dạy

học Vật lí ở trường phổ thông, NXB GD, Hà Nội

8 Vũ Thanh Khiết(2009), Kiến thức cơ bản nâng cao vật lý THPT, NXB Hà nội

9 Vũ Thanh Khiết (2009), Tuyển tập các bài toán cơ bản và nâng cao vật lý

THPT, NXB đại học quốc gia Hà Nội

10.Vũ Thanh Khiết (1999), Bài tập cơ bản nâng cao Vật lý 12, NXB đại học quốc

gia Hà Nội

11 Vũ Thanh Khiết (2002), Giải các bài toán Vật lí sơ cấp, NXB Hà Nội

12 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng, Phạm Xuân Quế (2003) Phương

pháp dạy học Vật lí ở trường phổ thông NXB ĐHSP Hà Nội, Hà Nội

13 Phạm Hữu Tòng (2001) Lí luận dạy học vật lí ở trường trung học Nhà xuất

bản Giáo dục, Hà Nội

14 Phạm Hữu Tòng (2004) Dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông theo

định hướng phát triển hoạt động học tích cực, tự chủ, sáng tạo và tư duy khoa học, Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội, Hà Nội

15 Đỗ Hương Trà, Phạm Gia Phách (2011), Dạy học bài tập Vật lí ở trường phổ

thông NXB Đại học Sư phạm,Hà Nội