Nghiên cứu thiết kế bài giảng phần động học chất điểm và động lực học chất điểm học phần phân tích chương trình vật lí trung học phổ thông

Điều đó đã được khẳng định trong Luật Giáo dục, điều 28.2 ghi rõ: “…Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc

1

MỤC LỤC

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

6 Phương pháp nghiên cứu 4

7 Những đóng góp mới của đề tài 4

8 Lược sử vấn đề nghiên cứu 4

PHẦN 2 NỘI DUNG 5

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 5

1.1 Bản chất của quá trình dạy học ở đại học 5

1.2 Dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí 6

1.2.1 Cơ sở của dạy học giải quyết vấn đề 6

1.2.2 Tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học 7

1.2.3 Các pha của dạy học giải quyết vấn đề 8

1.3 Đặc điểm cấu trúc và phương pháp giảng dạy chương trình cơ học ở THPT 9

1.3.1 Đặc điểm cấu trúc 9

1.3.2 Đặc điểm phương pháp 9

1.4 Các bước phân tích và thiết kế bài giảng vật lí THPT 13

1.4.1 Các bước phân tích và thiết kế bài giảng vật lí THPT 13

1.4.2 Tiêu chí đánh giá bài giảng có vận dụng các bước phân tích thiết kế 15

1.5 Thực trạng dạy và học học phần “Phân tích chương trình Vật lí THPT” - ngành Đại học Sư phạm Vật lí 16

1.5.1 Khảo sát thực trạng 16

1.5.2 Phân tích kết quả 16

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 17

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ BÀI GIẢNG VẬT LÍ THPT HAI CHƯƠNG ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM DỰA TRÊN QUAN ĐIỂM DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 18

2.1 Chương trình học phần Phân tích chương trình vật lí trung học phổ thông dành cho sinh viên ngành sư phạm vật lí 18

2.2 Lịch sử chuyển động và lực 20

2.3 Đặc điểm nội dung Động học chất điểm trong chương trình vật lí THPT 23

2

2.3.1 Đặc điểm nội dung và cấu trúc chương 23

2.3.2 Đặc điểm phương pháp 28

2.4 Đặc điểm nội dung chương Động lực học chất điểm trong chương trình vật lí PT 29

2.4.1 Đặc điểm nội dung và cấu trúc chương 29

2.4.2 Đặc điểm phương pháp 34

2.5 Thiết kế bài giảng “Sự rơi tự do” chương Động học chất điểm 35

2.6 Thiết kế bài giảng “Các định luật Niu-tơn” chương Động lực học chất điểm 47

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 63

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 64

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 64

3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 64

3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 64

3.4 Thời điểm thực nghiệm 64

3.5 Kết quả thực nghiệm sư phạm 64

PHẦN 3: KẾT LUẬN CHUNG 70

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

PHỤ LỤC 72

1

QUY ƢỚC VỀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI

Giáo dục hiện đại đang đứng trước yêu cầu và thách thức lớn lao của xã hội hiện đại Trong trường đại học, việc học tập của SV không thể là thụ động tiếp thu bài giảng của GV mà phải là sự tham gia tích cực vào các hoạt động học tập độc lập sáng tạo, tích cực tham gia các hoạt động tập thể để có thể tham gia vào các hoạt động theo yêu cầu của công việc sau này Việc dạy của GV không chỉ là cung cấp kiến thức, mà phải tạo cho SV có cơ hội tham gia khám phá thế giới thực, phân tích và giải quyết vấn

đề Kết quả cần rèn luyện cho SV là tính năng động cá nhân, tư duy sáng tạo, năng lực thực hành giỏi, khả năng hợp tác, khả năng giải quyết các vấn đề mà thực tiễn đặt ra

Thời gian qua, giáo dục nước ta đã và đang thực hiện những thay đổi trong toàn

bộ quá trình dạy học: mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện, tổ chức thực hiện, đánh giá Việc đổi mới phương pháp nhằm phát triển con người toàn diện hơn, đáp ứng cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, hòa nhập vào sự tiến bộ chung của khu vực và trên thế giới Điều đó đã được khẳng định trong Luật Giáo dục, điều 28.2 ghi rõ: “…Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc nhóm; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” [5]; đối với giáo dục đại học, điều 40.2 ghi rõ: “Phương pháp đào tạo trình

độ cao đẳng, trình độ đại học phải coi trọng việc bồi dưỡng ý thức tự giác trong học tập, năng lực tự học, tự nghiên cứu, phát triển tư duy sáng tạo, rèn luyện kỹ năng thực hành, tạo điều kiện cho người học tham gia nghiên cứu, thực nghiệm, ứng dụng”[5]

Nhiệm vụ của hệ thống giáo dục đại học là đào tạo nguồn nhân lực có trình độ cao, có đạo đức trong sáng, năng động, nhạy bén, có khả năng tiếp thu nhanh chóng những thành tựu khoa học công nghệ hiện đại Đó là lực lượng lao động nòng cốt đưa đất nước phát triển kịp với xu thế phát triển của thời đại Để đáp ứng được yêu cầu phát triển của đất nước, giáo dục đại học tất yếu phải luôn đổi mới cả về nội dung lẫn phương pháp, rèn luyện cho SV kỹ năng giải quyết các vấn đề thực tiễn một cách linh

2

hoạt Đổi mới phải được xem là mệnh lệnh của cuộc sống nếu không muốn đất nước bị tụt hậu

Tuy nhiên, nhìn chung giáo dục đại học của nước ta vẫn chậm đổi mới so với

xu hướng đổi mới chung của giáo dục Tại trường Đại học Tây Bắc, các SV ngành Sư phạm Vật lí khi học các học phần thuộc các chuyên ngành lý luận và phương ngành dạy học vật lí cũng có những khó khăn nhất định Cụ thể: Về phương pháp dạy học:

Dù đã chuyển sang học theo tín chỉ nhưng phương pháp dạy học của nhiều GV vẫn là cách dạy học truyền thống - thầy đọc, giảng giải, trò ghi chép cẩn thận, học thuộc Học phần “Phân tích chương trình vật lí trung học phổ thông” (4 tín chỉ) trong chương trình đào tạo ngành sư phạm vật lí được học trong kỳ V, với mục đích giúp SV nắm được: Nguyên tắc xây dựng chương trình vật lí phổ thông hiện hành, cấu trúc của chương trình, ưu nhược điểm của chương trình; Các yêu cầu về nội dung kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo mà học sinh cần đạt được khi học những đề tài cơ bản của chương trình vật lí trung học, những nét chính về phương pháp hình thành những kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo đó, phương hướng hoàn thiện chương trình; Biết vận dụng lí luận chung về dạy học vật lí để xác định được mục đích yêu cầu của các bài học về những đề tài cơ bản

đó, lựa chọn lôgic nội dung và phương pháp dạy học thích hợp để đảm bảo thực hiện được mục đích bài học, không những truyền thụ cho học sinh nắm vững kiến thức mà còn bồi dưỡng cho họ năng lực tư duy sáng tạo; Biết tổ chức chiến lược dạy học một

đề tài cụ thể; Biết những ưu nhược điểm và những hạn chế của sách giáo khoa vật lí hiện hành để có thể thích ứng kịp thời khi có thay đổi chương trình sách giáo khoa hay đối tượng dạy học

Tuy nhiên, giáo trình chính của học phần lại là bộ sách giáo khoa vật lí trung học phổ thông và các tài liệu bồi dưỡng giáo viên, bài giảng hiện nay của GV là sự tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu mà không có một tài liệu nội bộ cụ thể Mặt khác, chương trình phổ thông sẽ được thay đổi theo chủ trương của Bộ Giáo dục - Đào tạo, giáo dục phổ thông chuyển từ dạy học phân ban sang dạy học tự chọn với chương trình học vừa tích hợp vừa phân hóa Bộ sách giáo khoa trung học phổ thông mới dự kiến bắt đầu được sử dụng từ năm 2018

Hai chương Động học chất điểm và Động lực học chất điểm được học đầu tiên

khi học sinh bước vào bậc THPT Với đặc điểm có nhiều kiến thức, hiện tượng gắn liền với đời sống nên có nhiều phần trong nội dung kiến thức của hai chương học sinh

đã được học khá kỹ ở bậc trung học cơ sở Trong học phần “Phân tích chương trình vật

lí trung học phổ thông” của ngành sư phạm vật lí, hai chương này cũng được xếp ngay đầu tiên

Với những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế bài giảng phần Động học chất điểm và Động lực học chất điểm học phần Phân tích chương

3

trình vật lí trung học phổ thông”

2 Mục đích nghiên cứu

Vận dụng lí luận dạy học đại học, lí luận dạy học vật lí và chương trình vật lí THPT

để nghiên cứu thiết kế bài giảng hai chương Động học chất điểm và Động lực học chất điểm học phần Phân tích chương trình vật lí trung học phổ thông cho SV ngành sư phạm vật lí

3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

* Đối tƣợng nghiên cứu

- Các nội dung kiến thức về lí luận dạy học đại học, lí luận dạy học vật lí

- Các nội dung kiến thức thuộc hai chương “Động học chất điểm” và “Động lực học chất điểm” trong chương trình vật lí trung học phổ thông

- Hoạt động dạy học của GV và SV trong dạy học hai chương Động học chất điểm và Động lực học chất điểm trong học phần Phân tích chương trình vật lí trung học phổ thông của ngành sư phạm vật lí

4 Giả thuyết khoa học

Nếu vận dụng cơ sở lí luận dạy học đại học hiện đại, lí luận dạy học bộ môn vật

lí, cùng với việc phân tích chương trình và nội dung kiến thức cần dạy theo chương trình giáo dục trung học phổ thông, thì có thể thiết kế bài giảng hai chương Động học chất điểm và Động lực học chất điểm thuộc học phần Phân tích chương trình vật lí trung học phổ thông

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận của dạy học đại học và lí luận dạy học vật lí theo quan điểm giải quyết vấn đề

- Điều tra ban đầu để phân tích những thuận lợi, khó khăn của GV và SV trường Đại học Tây Bắc khi dạy các kiến thức hai chương Động học chất điểm và Động lực học chất điểm môn Phân tích chương trình vật lí trung học phổ thông

- Nghiên cứu nội dung kiến thức hai chương Động học chất điểm và Động lực học chất điểm và các tài liệu có liên quan

- Vận dụng lí luận dạy học vào việc soạn thảo bài giảng hai chương Động học chất điểm và Động lực học chất điểm môn Phân tích chương trình vật lí trung học phổ thông

4

6 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lí luận: nghiên cứu các tài liệu về lí luận dạy học đại học, lí luận dạy học vật lí

- Phương pháp điều tra và thực nghiệm sư phạm

7 Những đóng góp mới của đề tài

- Cuốn đề tài hoàn thiện sẽ là tài liệu tham khảo cho các GV chuyên ngành Lý luận và phương pháp dạy học vật lí

- Những phân tích cơ bản về logic chương trình, kiến thức hai chương Động học chất điểm và Động lực học chất điểm và bài giảng chi tiết cho một số đơn vị kiến thức trong chương sẽ là cơ sở cho các SV sư phạm vật lí tham khảo và sử dụng trong quá trình công tác

8 Lược sử vấn đề nghiên cứu

Đã có một số đề tài khoa học nghiên cứu tổ chức hoạt động dạy học cho đối

tượng sinh viên: “Tổ chức hoạt động dạy học chương “Chuyển động của hạt mang điện trong điện trường và từ trường” - học phần điện và từ đại cương nhằm phát huy tính tích cực, tự chủ của người học” (Phùng Việt Hải, luận văn thạc sĩ, 2007);

“Thiết kế phương án dạy học theo hình thức tổ chức hoạt động nhóm phần “Dòng điện trong các môi trường” trong chương trình Điện học dành cho hệ đại học sư phạm vật lí nhằm phát huy tính tích cực, tự chủ của sinh viên trong học tập” (Lê Ngọc Diệp, luận văn thạc sĩ, 2010); “Dạy học các phần “từ trường” “cảm ứng điện từ” theo hướng phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của sinh viên trường Cao đẳng kỹ thuật ở Lào” (Khămsoulin Chănthavông, luận văn tiến sĩ giáo dục, 2010);

“Đề xuất và thử nghiệm các biện pháp phát triển kỹ năng sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên sư phạm vật lí khi dạy học phần “Thí nghiệm vật lí phổ thông” (Phần động học, động lực học, các định luật bảo toàn)” (Phạm Kim Chung, luận văn tiến sĩ giáo dục, 2010); “Tổ chức dạy học dự án trong dạy học vật lí đại cương nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo và phát triển tư duy kĩ thuật của sinh viên ngành kĩ thuật” (Nguyễn Thanh Nga, luận văn tiến sĩ giáo dục học, 2015)

Tuy nhiên, các đề tài đều nghiên cứu thiết kế tiến trình dạy học cho các phần kiến thức vật lí đại cương và chưa có đề tài đi phân tích về chương trình vật lí THPT phục vụ cho các học phần thuộc chuyên ngành lí luận và phương dạy học vật lí Do

vậy việc nghiên cứu thiết kế bài giảng hai phần Động học chất điểm và Động lực học chất điểm thuộc học phần Phân tích chương trình vật lí trung học phổ thông là rất

cần thiết

5

PHẦN 2 NỘI DUNG

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

1.1 Bản chất của quá trình dạy học ở đại học

Nghiên cứu mối quan hệ giữa hoạt động dạy học nói chung với hoạt động nhận thức thế giới khách quan của loài người và mối quan hệ biện chứng giữa hoạt động dạy của thầy với hoạt động học của trò trong các trường đại học, người ta có thể khẳng định rằng:

“Quá trình dạy học ở đại học về bản chất là quá trình nhận thức độc đáo có tính chất nghiên cứu của sinh viên được tiến hành dưới vai trò tổ chức, điều khiển của giáo viên nhằm thực hiện tốt các nhiệm vụ dạy học ở đại học” [3]

Quá trình nhận thức của sinh viên nói chung, quá trình học tập nói riêng ở các trường đại học là quá trình nhận thức có tính chất nghiên cứu, tính độc đáo

Tính chất nghiên cứu thể hiện ở: Quá trình học tập ở trường đại học mỗi SV

phải tự mình chiếm lĩnh hệ thống tri thức, kỹ năng, phải nắm vững những cơ sở của nghề nghiệp tương lại ở trình độ đại học và có tiềm năng vươn lên thích ứng với những yêu cầu trước mắt và lâu dài do thực tiễn xã hội và cách mạng khoa học, công nghệ đặt

ra Vì vậy, khi tiến hành học tập ở đại học, người SV không thể chỉ có năng lực nhận thức thông thường mà cần tiến hành hoạt động nhận thức mang tính chất nghiên cứu trên cơ sở khả năng tư duy độc lập, sáng tạo phát triển ở mức độ cao Điều đó có nghĩa, dưới vai trò chủ đạo của thầy, SV không nắm máy móc những chân lí có sẵn mà

họ có khả năng tiếp nhận những chân lí đó với óc phê phán, có thể khẳng định, phủ định, hoài nghi khoa học, lật ngược vấn đề, đào sâu mở rộng…

Trong quá trình học tập ở đại học, SV đã bắt đầu thực sự tham gia hoạt động tìm kiếm chân lí mới Đó là hoạt động tập dượt nghiên cứu khoa học được tiến hành ở các mức độ từ thấp đến cao tùy theo yêu cầu của chương trình các bộ môn

Tính độc đáo thể hiện ở sự khác nhau so với quá trình nhận thức của học sinh phổ thông và quá trình nhân thức của nhà khoa học Cụ thể là:

+ Với học sinh phổ thông trong quá trình học tập, không có nhiệm vụ tìm cái mới cho nhân loại mà trước hết hoàn thành nhiệm vụ lĩnh hội những tri thức được rút

ra từ kho tàng hiểu biết chung của nhân loại Nghĩa là, các em nhận thức cái mới đối với bản thân, đó đều là những tri thức phổ thông cơ bản cần thiết cho mọi người Những tri thức này đã được gia công sư phạm lần thứ nhất (thể hiện trong sách giáo khoa) và lần thứ hai (qua vai trò tổ chức, điều khiển của thầy/cô trong quá trình lựa

6

chọn nội dung, phương pháp và hình thức dạy học một cách khoa học nhằm thu được hiệu quả dạy học cao nhất) Do vậy trong thời gian ngắn nhất học sinh lĩnh hội được một cách nhanh nhất, nhiều nhất các tri thức khoa học trong kho tàng tri thức của nhân loại mà không phải trải qua con đường nhận thức quanh co, gập ghềnh khi loài người tìm ra nó

+ Với SV trong quá trình học tập, họ phải tiếp thu một cách sáng tạo, có phê phán ở trình độ cao những hiểu biết và kỹ năng cơ bản về nghề nghiệp tương lai Do

đó, những tri thức mà họ lĩnh hội được không phải là những tri thức phổ thông cơ bản

mà là hệ thống các tri thức cơ bản, cơ sở của chuyên ngành, các tri thức chuyên ngành

và hệ thống những kĩ năng, kĩ xảo tương ứng về một ngành khoa học kĩ thuật, văn hóa nhất định

Bên cạnh, trong quá trình học tập ở đại học SV còn bắt đầu thực sự tham gia tìm kiếm cái mới đối với nhân loại một cách vừa sức Vì thế, hoạt động nghiên cứu khoa học đi vào quá trình học tập ở đại học và tồn tại như một bộ phận hữu cơ của quá trình đó

+ Các nhà khoa học thì phải đảm đương nhiệm vụ khó khăn, gian khổ nhưng vô cùng quang vinh là độc lập đi vào những bí ẩn của thế giới khách quan, phát hiện và chứng minh những cái chưa hề biết trong tự nhiên, xã hội, tư duy… Từ đó tìm ra chân

lí mới làm sâu sắc và phong phú thêm kho tàng tri thức của nhân loại Sự tìm kiếm và chứng minh chân lí mới có thể trải qua nhiều lần thất bại

Do đó, con đường nhận thức của SV về cơ bản là thuận lợi tuy có những lúc quanh co khúc khuỷu do hoạt động tìm kiếm chân lí mới gây ra

Như vậy, trong quá trình dạy học đại học, đòi hỏi người GV phải tổ chức, điều khiển hoạt động học tập của SV sao cho vừa đảm bảo yêu cầu chiếm lĩnh tri thức, kĩ năng một cách sáng tạo, có phê phán theo mục tiêu đào tạo đã định, vừa phải tạo điều kiện để SV có thể tham gia vào hoạt động nghiên cứu một cách vừa sức thông qua giải quyết các nhiệm vụ bài học

1.2 Dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí

1.2.1 Cơ sở của dạy học giải quyết vấn đề

Quá trình sáng tạo khoa học được nhiều nhà khoa học như A Einstein, M Planck, M Born, V.G Razumôpxki đề cập tới V G Razumôpxki đưa ra chu trình sáng tạo như hình 1.1 [8]

Hình 1.1 Chu trình sáng tạo khoa học

Các sự kiện xuất phát

Mô hình - giả thuyết trừu tượng Các hệ quả logic

Thực nghiệm

7

Quá trình sáng tạo khoa học dưới dạng chu trình gồm bốn giai đoạn chính:

- Từ sự khái quát hoá những sự kiện khởi đầu đi đến xây dựng mô hình trừu tượng của hiện tượng (đề xuất giả thuyết);

- Từ mô hình suy ra các hệ quả lôgic;

- Từ hệ quả đi đến thiết kế và tiến hành kiểm tra bằng thực nghiệm;

- Nếu các sự kiện thực nghiệm phù hợp với hệ quả dự đoán thì giả thuyết trở thành chân lý khoa học, một định luật, một thuyết vật lý và kết thúc một chu trình Những hệ quả như thế ngày một nhiều, mở rộng phạm vi ứng dụng của các thuyết và định luật vật lý Cho đến khi xuất hiện những sự kiện thực nghiệm mới không phù hợp với các hệ quả rút ra từ lý thuyết thì điều đó dẫn tới phải xem lại lý thuyết cũ, cần phải chỉnh lý lại hoặc phải thay đổi mô hình giả thuyết, và như thế lại bắt đầu một chu trình mới, xây dựng những giả thuyết mới, thiết kế những thiết bị mới để kiểm tra và như vậy mà kiến thức của nhân loại ngày một phong phú thêm

Theo V Okon, dạy học giải quyết vấn đề (dạy học nêu vấn đề) là toàn bộ các hành động như tổ chức các tình huống có vấn đề, biểu đạt vấn đề, chú ý giúp đỡ những điều cần thiết để học sinh giải quyết vấn đề, kiểm tra cách giải quyết đó và cuối cùng chỉ đạo quá trình hệ thống hóa và củng cố kiến thức thu nhận được

1.2.2 Tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học

Tương ứng với chu trình sáng tạo khoa học, đối với việc xây dựng một kiến thức vật lí cụ thể thì tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề được mô tả như sau: “đề xuất vấn đề - suy đoán giải pháp - khảo sát lí thuyết và/hoặc thực nghiệm - kiểm tra, vận dụng kết quả” [8]

Tình huống có tiềm ẩn vấn đề

Phát biểu vấn đề - bài toán

Giải quyết vấn đề: suy đoán, thực hiện giải pháp

Kiểm tra, xác nhận kết quả: xem xét sự phù hợp của lí thuyết

và thực nghiệm

Trình bày, thông báo, thảo luận, bảo vệ kết quả

Vận dụng tri thức mới để giải quyết nhiệm vụ đặt ra tiếp theo

Hình 1.2 Sơ đồ tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức mới trong nghiện cứu khoa học

8

- Đề xuất vấn đề: Từ cái đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết nảy sinh nhu cầu về một cái còn chưa biết, về một cách giải quyết không có sẵn, nhưng hi vọng có thể tìm tòi, xây dựng được Diễn đạt nhu cầu đó thành câu hỏi

- Suy đoán giải pháp: Để giải quyết vấn đề đặt ra, suy đoán điểm xuất phát cho phép đi tìm lời giải: chọn hoặc đề xuất mô hình có thể vận hành được để đi tới cái cần tìm; hoặc phỏng đoán các biến cố thực nghiệm có thể xảy ra mà nhờ đó có thể khảo sát thực nghiệm để xây dựng cái cần tìm

- Khảo sát lí thuyết và/hoặc thực nghiệm: Vận hành mô hình rút ra kết luận lôgic

về cái cần tìm và/hoặc thiết kế phương án thực nghiệm, tiến hành thực nghiệm, thu lượm các dữ liệu cần thiết và xem xét, rút ra kết luận về cái cần tìm

- Kiểm tra, vận dụng kết quả: xem xét khả năng chấp nhận được của các kết quả tìm được, trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích/tiên đoán các sự kiện và xem xét sự phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm

1.2.3 Các pha của dạy học giải quyết vấn đề

Tác giả Phạm Hữu Tòng đã làm rõ 3 pha của dạy học giải quyết vấn đề [8]:

- Pha thứ nhất: Chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hoá tri thức, phát biểu vấn đề

- Pha thứ hai: Học sinh hành động độc lập, tự chủ, trao đổi, tìm tòi giải quyết vấn đề

- Pha thứ ba: Tranh luận, thể chế hoá, vận dụng tri thức mới

Mối quan hệ giữa tiến trình dạy học giải quyết vấn đề với tiến trình tìm tòi khám pha trong nghiên cứu khoa học

Tình huống có tiềm ẩn vấn đề

Phát biểu vấn đề - bài toán

Giải quyết vấn đề: suy đoán thực hiện giải pháp

Kiểm tra, xác nhận kết quả: xem xét sự phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm

Trình bày, thông báo, thảo luận

bảo vệ kết quả

Vận dụng tri thức mới để giải quyết nhiệm vụ

đặt ra tiếp theo

Hình 1.3 Sơ đồ các pha của tiến trình dạy học phỏng theo tiến trình xây dựng,

bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học

Nghiên cứu nguyên nhân của chuyển động, của

sự biến đổi chuyển động (lực) và các yếu tố ảnh hưởng đến thuộc tính của sự biến đổi chuyển động (lực và khối lượng)

Nghiên cứu thuộc tính một số lực (hấp dẫn, đàn hồi, ma sát … lực quán tính, lực hướng tâm và lực quán tính li tâm)

3 Tĩnh học vật rắn

Nghiên cứu điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của: hai lực, ba lực không song song, các lực tác dụng lên vật rắn có trục quay cố định

4 Các định luật bảo toàn Nghiên cứu định luật bảo toàn động lượng, bảo

toàn cơ năng

5 Cơ học chất lưu Nghiên cứu chuyển động của chất lưu (chất lỏng)

và các định luật Pascan, định luật Becnulli

6 Dao động cơ học Nghiên cứu dao động điều hòa, dao động tắt dần,

dao động cưỡng bức

1.3.2 Đặc điểm phương pháp

Cơ học nghiên cứu về các dạng chuyển động vĩ mô của vật, tính chất của các chuyển động, điều kiện, nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng đến sự đứng yên (cân bằng) và biến đổi chuyển động của vật, các qui luật chi phối tương tác giữa các vật (tham gia chuyển động cơ) trong hệ kín

Kết hợp phương pháp lí thuyết (thực chất là phương pháp mô hình), phương pháp thực nghiệm và phương pháp thí nghiệm tưởng tượng

* Phương pháp mô hình trong dạy học Vật lí: là phương pháp dựng lại những

tính chất cơ bản của vật thể, hiện tượng, quá trình và mối quan hệ giữa chúng dưới dạng

mô hình Việc nghiên cứu trên mô hình sẽ thay thế cho việc nghiên cứu trên chính đối tượng thực tiễn, những kết quả nghiên cứu trên mô hình sẽ chuyển sang cho những đối tượng gốc cho phép ta thu được những thông tin mới về đối tượng gốc [9]

10

Có các loại mô hình:

+ Mô hình vật chất như: mô hình chuyển động Braonơ của các viên bi nhỏ nhẹ,

mô hình bổ dọc của động cơ đốt trong, mô hình máy phát điện nhưng mô hình vật chất hạn chế vì ít mang lại những thông tin mới khi thao tác trên mô hình

+ Mô hình lí thuyết:

- Là những mô hình có bản chất khác với vật gốc, chúng diễn tả những đặc tính của vật gốc bằng một hệ thức toán học Chẳng hạn như tất cả những đại lượng q biến thiên thỏa mãn phương trình: 2

q    q 0 đều biến thiên theo một quy luật dao động điều hòa Bởi vậy có thể dùng công thức đó là mô hình của mọi dao động điều hòa và không phụ thuộc vào bản chất của dao động Mục đích của mô hình hóa là thay thế đối tượng nghiên cứu bằng phương trình sao cho có thể thu được những thông tin cần thiết một cách dễ dàng nhất Bởi vậy có thể ở giai đoạn đầu của quá trình nhận thức là xuất phát từ những hiện tượng quan sát được để xây dựng mô hình: dao động cơ

Mô hình

kí hiệu

Mô hình biểu tưởng

Mô hình

đồ thị logic toán Mô hình

Mô hình toán học

Hình 1.4 Các loại mô hình sử dụng trong vật lí học

Mô hình chức năng

Mô hình

cấu trúc

11

dụng” của nó gây ra không đổi Áp dụng mô hình trên, khi nghiên cứu về điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định Ta thấy, “tác dụng” làm quay vật rắn theo các chiều ngược nhau của các lực là bằng nhau thì vật rắn

sẽ đứng yên Từ mô hình biểu tượng hợp lực đồng quy cũng rút ra được quy tắc hợp lực song song cùng chiều

* Phương pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lí: là phương pháp nghiên cứu

các hiện tượng tự nhiên bằng cách chủ động tác động lên các đối tượng nghiên cứu nhằm: tạo ra những điều kiện xác định xem đối tượng, hiện tượng biến đổi như thế nào?; thay đổi điều kiện xác định xem đối tượng, hiện tượng biến đổi như thế nào? [9]

+ Ví dụ: Cân bằng vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song

* Phương pháp thí nghiệm tưởng tượng trong dạy học Vật lí: là phương pháp

phân tích logic các hành vi của một đối tượng, hiện tượng thực hoặc không thể có trong thực tế [13]

+ Ví dụ: Khi nghiên cứu về Định luật I Niu-tơn có thí nghiệm một vật không

Khi có ba lực , , không song song tác dụng vào một vật rắn, vật có thể ở trạng thái

cân bằng hoặc không cân bằng

 Tổng vectơ của ba lực phải bằng không

Thí nghiệm kiểm tra:

- Tác dụng ba lực , , không song song tác dụng vào một vật rắn, vật rắn đứng cân bằng

- Thay hai lực , bằng một lực → vật rắn chịu tác dụng của hai lực và

- Lực cân bằng với lực : hai lực cùng giá, ngược chiều và có độ lớn bằng nhau

Giả thuyết: Thay hai lực bởi một lực thì hợp lực của hai lực này cân bằng với lực thứ ba

Khi có một vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song, để vật rắn cân bằng thì ba lực

đó phải thỏa mãn điều kiện gì?

Hình 1.5 Sơ đồ quá trình xây dựng “Điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song” theo phương pháp thực nghiệm

12

chịu tác dụng của một lực nào, thí nghiệm với chuyển động không ma sát, thí nghiệm trên một mô hình biểu tượng

+ Thí nghiệm kiểm chứng

Định luật III Niu-tơn, Định luật

bảo toàn động lượng… GV phân

tích giúp HS thấy rằng việc xác

định các đại lượng vật lí trong

Định luật này cuối cùng đều phải quy về phép đo quãng đường và thời gian Vì thế rất cần thực hiện các thí nghiệm sao cho trước hay sau khi các vật tương tác với nhau chúng phải chuyển động đều Trong cơ học có hai cách để tạo ra chuyển động đều, một là khử ma sát: mặt phẳng nhẵn, xe chạy thật bon, dùng đệm không khí…, hai là nâng các vật tương tác lên một độ cao nhất định so với bàn thí nghiệm, bố trí để các vật văng theo phương ngang sau khi tương tác Khi đó đo tầm xa cho phép xác định thành phần vận tốc chuyển động đều theo phương ngang Đó cũng là vận tốc ở thời điểm trước hay sau tương tác (Hình 1.6)

+ Một vật khi chịu tác dụng của hai lực

song song có thể thay thế bằng bằng một lực

tổng hợp sao cho lực tổng hợp gây ra hiệu quả

giống hệt như các lực thành phần Câu hỏi thể

hiện mục đích của thí nghiệm được nêu ra: Vậy

lực tổng hợp có phương chiều, điểm đặt và độ

lớn như thế nào so với các lực thành phần? HS

bằng trí tưởng tượng đưa ra phương án mang

tính nguyên tắc là: phân tích trạng thái của vật

khi chịu tác dụng của hai lực song song và

nhận định rằng để giải đáp câu hỏi này cần

phải tác dụng vào vật một lực sao cho vật trở

về trạng thái cân bằng ban đầu, khi đó có thể

nói rằng lực này cùng phương, cùng chiều,

Hình 1.7 Hình 1.6

13

quay, để biết tác dụng làm quay bằng bao nhiêu ta phải tác dụng vào nó trở lại trạng thái cân bằng ban đầu, nói cách khác, phải so sánh các tác dụng làm quay sao cho vật cân bằng… Ở giai đoạn này, học sinh phải dựa vào kinh nghiệm, trí tưởng tượng của bản thân để hiểu được mục đích thí nghiệm và đưa ra phương án tiến hành tiếp theo của thí nghiệm

* Yêu cầu học sinh tham gia vào các hoạt động sau: [7]

+ Thu thập và nghiên cứu các thông tin về đối tượng đang nghiên cứu thông qua các nguồn (quan sát trong tự nhiên, trong thí nghiệm, các kiến thức về đối tượng

đã có từ trước …) từ đó phát hiện ra vấn đề (thông qua việc đặt một câu hỏi)

+ Thử đưa ra dự đoán (giả thuyết, mô hình) để giải thích câu hỏi đó

+ Kiểm tra tính đúng đắn của dự đoán (giả thuyết, mô hình) có thể từ giả thuyết, mô hình suy ra hệ quả rồi kiểm tra hệ quả đó…

+ Kết luận (chấp nhận giả thuyết từ đó tìm ra qui luật; Bác bỏ giả thuyết và đưa ra giả thuyết mới)

Tùy theo từng trường hợp, tùy điều kiện trang thiết bị, thời gian và trình độ học sinh mà yêu cầu họ trực tiếp tham gia vào một hay nhiều giai đoạn trong các giai đoạn trên

- Rèn luyện các thao tác tư duy qui nạp và diễn dịch; phân tích và tổng hợp

- Chú trọng đến logic hình thành kiến thức mới và việc vận dụng chúng vào việc giải quyết các vấn đề của thực tiễn

1.4 Các bước phân tích và thiết kế bài giảng vật lí THPT

1.4.1 Các bước phân tích và thiết kế bài giảng vật lí THPT

Để phân tích và thiết kế các hoạt động tổ chức dạy học vật lí THPT trải qua

3 bước tương ứng, đó là:

* Bước 1: Xác định kiến thức chính cần dạy

- Ở bước này SV cần diễn đạt chính xác và ngắn gọn kiến thức cần dạy

- SV có thể đưa ra câu hỏi đề xuất vấn đề cần nghiên cứu và các kết luận tương ứng

* Bước 2: Xác định những nội dung liên quan đến kiến thức cần dạy

- Ở bước này SV cần tìm hiểu mọi vấn đề xung quanh kiến thức cần dạy: con đường xây dựng kiến thức trong LLDH vật lí, lịch sử hình thành kiến thức, các bài tập vận dụng kiến thức từ đơn giản đến phức tạp, bổ sung mọi thông tin liên quan

- Sau tìm hiểu, SV vẽ sơ đồ logic tiến trình xây dựng từng đơn vị kiến thức theo quan điểm dạy học nêu và giải quyết vấn đề

* Bước 3: Xác định những nội dụng cụ thể của bài giảng

- Ở bước này SV cần

 Xác định mục tiêu dạy học

14

 Lựa chọn hình thức tổ chức dạy học

 Lựa chọn phương pháp dạy học

 GV và HS cần chuẩn bị những gì cho bài học

 Thiết kế tiến trình dạy học với các hoạt động cụ thể

Diễn đạt chính xác, ngắn gọn kiến thức cần dạy

Các kết luận cần xây dựng và câu hỏi đề xuất tương ứng

Trong LLDH vật lí nội dung kiến thức được xây dựng theo những con đường nào?

Lập sơ đồ logic tiến trình xây dựng từng đơn vị kiến thức

Cần bổ sung vào nội dung kiến thức nào ngoài SGK

Trong lịch sử vật lí nội dung kiến thức được xây dựng bởi ai? và như thể

- Lựa chọn hình thức tổ chức dạy học

- Lựa chọn phương pháp dạy học

- Chuẩn bị của GV và HS cho bài học

- Thiết kế tiến trình dạy học cụ thể

Các hoạt động tổ chức dạy học

Hình 1.4 Sơ đồ các bước thiết kế bài giảng vật lí THPT

Các bài tập vận dụng kiến thức từ đơn giản đến phức tạp

0

Phát biểu chính xác nội dung kiến thức nhưng không nêu được câu hỏi tương ứng

0 - 1,0

Phát biểu chính xác câu hỏi nhưng câu hỏi tương ứng chưa phù hợp

1,0 - 2,0

Phát biểu chính xác câu hỏi và nêu đúng câu hỏi tương ứng

0

Xác định được loại kiến thức nhưng không xác định được con đường hình thành đặc trưng

và phương pháp dạy học

0 - 1,0

Xác định được loại kiến thức, con đường hình thành và phương pháp đặc trưng nhưng không vẽ được sơ đồ logic 1,0 - 2,0

Xác định được loại kiến thức, con đường hình thành và phương pháp đặc trưng và vẽ được sơ đồ logic 2,0 - 3,0

0

Xác định được mục tiêu dạy học, chuẩn bị của giáo viên nhưng phương pháp dạy học chưa phù hợp với nội dung kiến thức

0 - 2,0

Xác định được mục tiêu dạy học, chuẩn bị của giáo viên, phương pháp dạy học phù hợp nhưng giáo

án chưa tuân theo dạy học giải quyết vấn

đề (hay theo sơ

đồ logic) 2,0 - 3,0

Xác định được mục tiêu dạy học, chuẩn bị của giáo viên, phương pháp dạy học phù hợp, giáo án tuân theo dạy học giải quyết vấn đề (hay theo sơ đồ logic) 3,0 - 4,0

học phổ thông ở trường Đại học Tây Bắc, với nội dung chủ yếu sau:

- Những khó khăn của SV khi học học phần này

1.5.1.2 Đối tượng khảo sát

+ 04 giảng viên chuyên ngành Lý luận và phương pháp dạy học Vật lí, thuộc bộ môn Vật lí đại cương - Phương pháp dạy học, khoa Toán - Lý - Tin

+ 10 SV lớp K53 Đại học Sư phạm Vật lí

+ 38 SV lớp K54 Đại học Sư phạm Vật lí

1.5.1.3 Phương pháp khảo sát

- Điều tra GV: Trao đổi trực tiếp, dùng phiếu điều tra

- Điều tra SV: Trao đổi trực tiếp, dùng phiếu điều tra (phụ lục)

1.5.2 Phân tích kết quả

1.5.2.1 Thực trạng giảng dạy của giảng viên

- Do điều kiện chưa có một giáo trình hay sách nào viết cụ thể về học phần phân tích chương trình vật lí ở trường phổ thông nên GV phải tự tập hợp các tài liệu như: sách giáo khoa, sách giáo viên, tài liệu bồi dưỡng giáo viên, lý luận dạy học vật

lí để tham khảo và soạn thành giáo án dạy học

1.5.2.2 Thực trạng học của sinh viên

- Chúng tôi phát phiếu trao đổi ý kiến (phụ lục 1) cho 48 sinh viên (K53 + K54 ĐHSP Vật lí) Kết quả thu được cho thấy:

+ Có 45/48 số SV được hỏi thấy rằng việc giáo viên ôn lại các kiến thức trước khi phân tích nội dung và phương pháp dạy học của các chương là rất cần thiết

+ Có 35/48 số SV thừa nhận không chép bài thường xuyên khi học

+ Có 30/48 số SV thừa nhận sau khi học xong học phần đối với một bài bất kì

SV không hiểu được ý đồ sư phạm của sách giáo khoa (hay chưa biết cách “đọc” sách giáo khoa) để xác định kiến thức cần dạy chính xác, mục tiêu dạy học và phân tích logic của quá trình xây dựng nội dung kiến thức

+ Có 46/48 số SV thấy cần tăng cường số tiết bài tập (hay tập giảng) trong quá trình học

Kết quả này chứng tỏ có nhiều SV không tự tin với kiến thức vật lí của bản

17

thân Dù đã được học một số học phần Vật lí đại cương nhưng do kết quả đầu vào của SV ngành sư phạm vật lí không cao, dẫn tới năng lực tư duy hiện tượng vật lí, khả năng sử dụng công cụ toán học của các em còn yếu, điều này dẫn tới khó khăn cho GV khi giảng dạy các môn lý luận và phương pháp dạy học vật lí cũng như khi

GV rèn luyện nghiệp vụ sư phạm cho SV Các SV cần được củng cố kiến thức về vật

lí đại cương và tăng cường tiết tập giảng trong quá trình học để nâng cao chuyên môn, khả năng phân tích và thiết kế bài giảng, khả năng thuyết trình

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Các nội dung nghiên cứu trong chương cho thấy:

- Bản chất quá trình dạy học đại học, quá trình nhận thức của SV có tính chất nghiên cứu, tính độc đáo Vì vậy việc sử dụng Lý luận dạy học đại học nói chung và

Lý luận dạy học vật lí nói riêng vào phân tích và thiết kế bài giảng Phân tích chương trình sẽ phù hợp với quá trình nhận thức của SV

- Lí luận về quan điểm dạy học giải quyết vấn đề trong vật lí và vận dụng quan điểm dạy học giải quyết vấn đề chúng tôi đề ra các bước để phân tích và thiết kế bài giảng vật lí THPT

- Đặc điểm về cấu trúc và phương pháp nhận thức đặc trưng trong nhận thức khoa học vật lí nói chung và phần cơ học nói riêng Từ đó, chúng tôi đề xuất các bước

cơ bản để phân tích và thiết kế bài giảng vật lí trung học phổ thông

- Thực tiễn dạy và học Phân tích chương trình vật lí THPT còn chưa có một giáo trình nội bộ chung gây khó khăn trong quá trình học tập cho SV, chưa kích thích được hứng thú của SV trong học tập Cần có bài giảng với các hướng dẫn cụ thể, giúp

SV khắc phục được khó khăn trong học Phân tích chương trình vật lí THPT, tạo được hứng thú học tập đối với các học phần thuộc chuyên ngành Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí

đó, phương hướng hoàn thiện chương trình

+ Về thực hành:

- Biết vận dụng lí luận chung về dạy học vật lý để xác định được mục đích yêu cầu của các bài học về những đề tài cơ bản đó, lựa chọn lôgíc nội dung và phương pháp dạy học thích hợp để đảm bảo thực hiện được mục đích bài học, không những truyền thụ cho học sinh nắm vững kiến thức mà còn bồi dưỡng cho họ năng lực tư duy sáng tạo

- Biết tổ chức chiến lược dạy học một đề tài cụ thể

- Biết những ưu nhược điểm và những hạn chế của sách giáo khoa vật lý hiện hành để có thể thích ứng kịp thời khi có thay đổi chương trình sách giáo khoa hay đối tượng dạy học

Học phần vận dụng kiến thức về lí luận dạy học vật lý để phân tích nội dung, phương pháp giảng dạy các đề tài vật lý cụ thể Để từ đó có thể xác định được mục tiêu của bài học về các đề tài cơ bản đó lựa chọn lôgic nội dung và phương pháp dạy học thích hợp để đảm bảo thực hiện được mục đích bài học

Hai phần Động học chất điểm và Động lực học chất điểm thuộc chương 2: Dạy

học cơ học ở trường THPT trong chương trình Phân tích chương trình vật lí THPT Nội dung chương trình chi tiết chương 2 là:

2.3 Động học chất điểm 2.3.1 Đặc điểm và cấu trúc chương: Động học

2.1 Hướng dẫn giảng dạy chương: Động học chất điểm - SGVVL 10

2.2 Thiết kế bài giảng nội dung: Chuyển

19

chất điểm 2.3.2 Nội dung và phương pháp dạy chương:

Động học chất điểm 2.3.3 Thiết kế bài giảng nội dung: Sự rơi tự do 2.4 Động lực học chất điểm

2.4.1 Đặc điểm và cấu trúc chương: Động lực học chất điểm

2.4.2 Nội dung và phương pháp dạy chương:

Động lực học chất điểm 2.4.3 Thiết kế bài giảng nội dung: Ba định luật Niu-tơn

2.5 Tĩnh học vật rắn 2.5.1 Đặc điểm và cấu trúc chương: Tĩnh học vật rắn

2.5.2 Nội dung và phương pháp dạy chương:

Tĩnh học vật rắn 2.5.3 Thiết kế bài giảng nội dung: Cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song

2.6 Các định luật bảo toàn 2.6.1 Đặc điểm và cấu trúc chương: Các định luật bảo toàn

2.6.2 Nội dung và phương pháp dạy chương:

Các định luật bảo toàn 2.6.3 Thiết kế bài giảng nội dung: Định luật bảo toàn động lượng

2.7 Động lực học vật rắn 2.7.1 Đặc điểm và cấu trúc chương: Động lực học vật rắn

2.7.2 Nội dung và phương pháp dạy chương:

Động lực học vật rắn 2.7.3 Thiết kế bài giảng nội dung: Phương trình động lực học vật rắn quay quanh một trục

cố định 2.8 Cơ học chất lưu 2.8.1 Đặc điểm và cấu trúc chương: Cơ học chất lưu

2.8.2 Nội dung và phương pháp dạy chương:

Cơ học chất lưu 2.8.3 Thiết kế bài giảng nội dung: Sự chảy thành dòng của chất lỏng và chất khí Định luật Bec-nu-li

động thẳng biến đổi đều

2.3 Hướng dẫn giảng dạy chương: Động lực học chất điểm - SGVVL 10

2.4 Thiết kế bài giảng nội dung: Tổng hợp

và phân tích lực 2.5 Hướng dẫn giảng dạy chương: Tĩnh học vật rắn - SGVVL 10 2.6 Thiết kế bài giảng nội dung: Mô men của lực Điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định 2.7 Hướng dẫn giảng dạy chương: Các định luật bảo toàn - SGVVL 10

2.8 Thiết kế bài giảng nội dung: Thế năng Thế năng trọng trường 2.9 Hướng dẫn giảng dạy chương: Động lực học vật rắn - SGVVL

12 2.10 Thiết kế bài giảng nội dung: Mô men động lượng Định luật bảo toàn mô men động lượng

2.11 Hướng dẫn giảng dạy chương: Cơ học chất lưu - SGVVL

10 2.12 Thiết kế bài giảng nội dung: Áp suất thủy tĩnh Nguyên lý Pa-xcan

20

2.2 Lịch sử “Lực và chuyển động” [6] [14]

Với ba định luật đơn giản, Newton đã giải thích mọi chuyển động xung quanh chúng ta, nhưng phải mất hàng nghìn năm thì những định luật này mới được thiết lập Mặc dù người Hi Lạp cổ đại đã có nhiều đóng góp có giá trị cho toán học, triết học, văn học và các khoa học, nhưng do không làm thí nghiệm để kiểm tra toàn bộ những quan điểm khoa học của họ, cho nên dẫn tới một số kết luận sai lầm

Vật lí cổ điển mà chúng ta học ngày nay chủ yếu được phát triển từ giữa thế kỉ

16 đến cuối thế kỉ 19 Phương pháp khoa học chính thức được phát triển và áp dụng trong Thời đại Ánh sáng (thế kỉ 17 và 18) Hệ quả là nhiều tiến bộ quan trọng đã được thực hiện trong nhiều lĩnh vực khoa học

- Nicolas Copecrnicus (1473-1543), một nhà toán học người Ba Lan, đã giải thích chuyển động hàng ngày của Mặt trời và các ngôi sao với việc đề xuất rằng Trái đất quay quanh trục của nó

- Galileo Galilei (1564-1642), một nhà toán học - vật lí người Italy, đã làm thí nghiệm rộng rãi để kiểm tra những lí thuyết cổ đại của sự chuyển động Thí nghiệm nổi tiếng của ông thả rơi hai hòn đá, một lớn và một nhỏ, từ Tháp nghiêng Pisa đã bác

bỏ quan niệm cổ đại cho rằng khối lượng quyết định tính chất của chuyển động

- Sự tìm hiểu cơ học thiên thể đã phát triển nhanh chóng Johannes Kepler (1571-1630) giải thích chuyển động thiên thể bằng cách sử dụng dữ liệu của Tycho Brahe (1546-1601)

- Isaac Newton (1642-1727) đã phát triển khái niệm lực hấp dẫn và thiết lập cơ

sở của những quan niệm hiện nay của chúng ta về sự chuyển động trong tập sách đã xuất bản của ông tựa đề là Philosophia Naturalis Principia Mathematica (Các nguyên lí toán học của triết học tự nhiên) Với ba định luật của ông và sự phát triển những phương pháp toán học ngày nay gọi là giải tích Newton đã xây dựng nên kiến thức của chúng ta về động học và động lực học

Newton và Galileo đã sáng tạo ra một phương pháp mới cho phân tích khoa học

- kiểm tra và làm thí nghiệm - phương pháp chúng ta vẫn sử dụng ngày nay

- Albert Einstein (1879 - 1955), năm 1905 công bố công trình về Thuyết tương đối hẹp, là mô hình chính xác nhất của chuyển động tại bất kỳ tốc độ nào, dù vậy cơ học Newton vẫn còn hữu dụng (do sự đơn giản và độ chính xác cao của nó) khi vận tốc chuyển động tương đối nhỏ so với tốc độ ánh sáng Năm 1916, ông công bố Thuyết tương đối rộng, hiện nay có nhiều ứng dụng quan trọng trong vật lý thiên văn

và còn là cơ sở cho các mô hình vũ trụ học hiện tại

21

Khoảng 240 tCN

Một nhà thiên văn

học người Trung

Quốc ghi lại hiện

tượng về sao chổi

1543

Copernicus - xuất bản kết quả của bản phân tích 30 năm của hệ hành tinh với Mặt Trời nằm tại tâm của quỹ đạo của hành tinh Trái đất quay hàng ngày xung quanh trục của nó

1610

Kepler công bố hai

định luật đầu tiên của

chuyển động hành

tinh Với kính thiên

văn, Galileo công bố

phát hiện vệ tinh của

Mộc Tinh và sự gồ

ghề của Mặt trăng

1638

Sau khi bị kết án vì chuyển động của Trái đất vào năm 1633, Galileo cho xuất bản kết quả của một đời nghiên cứu sự chuyển

động trong tập sách Hai nền khoa học mới

1687

Tác phẩm Các nguyên lí toán học của triết học tự nhiên của Newton

mô tả các định luật của chuyển động

và định luật vạn vật hấp dẫn

22

1771

Hội nghị toàn thể lần thứ

14 về Cân nặng và Đo

lường chọn 07 đại lượng

làm đại lượng cơ bản, tạo

nên cơ sở của Hệ đơn vị

quốc tế (SI)

1785

Ứng dụng động cơ hơi nước của James Watt cho máy quay sợi cotton dẫn đến sự bùng nổ của ngành công nghiệp dệt ở nước Anh, mang lại cho nước này sự thống trị kinh tế và công

nghệ trên toàn thế giới

1905

Trong khi đang làm

nhân viên tại cục bằng

vũ trụ Apollo 14

1990

Phi thuyền Magellan bắt đầu quay quanh sao Kim trong nhiệm vụ kéo dài bốn năm để lập bản

đồ hành tinh này

Bằng cách lợi dụng lực hấp dẫn của Mặt Trời, nó tự đẩy nó đến sao Kim mà không đốt nhiều nhiên liệu

Hình 2.1 Sơ đồ lịch sử Lực và chuyển động (từ 240 tCN - 1990)

23

2.3 Đặc điểm nội dung Động học chất điểm trong chương trình vật lí THPT

2.3.1 Đặc điểm nội dung và cấu trúc chương

Vận tốc

Chuyển động thẳng chậm dần đều

Chuyển động tròn đều

là khi chất điểm đi được những cung tròn có độ dài bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau tùy ý

Gia tốc

Là đại lượng vật

lí đặc trưng cho độ biến đổi nhanh chậm của vận tốc

t đặc trưng cho chiều

và độ nhanh chậm của chuyển động tại thời

điểm đó

khi ∆t rất nhỏ

Gia tốc trung bình

Các dạng chuyển động

Chuyển động thẳng

Chuyển động thẳng biến đổi đều: là chuyển động thẳng trong đó gia tốc tức thời không đổi.

Chuyển động thẳng đều: là chuyển động thẳng, trong đó chất điểm có vận tốc tức thời không đổi

khi ∆t rất nhỏ

Chuyển động thẳng nhanh dần đều

Tính tương đối của chuyển động

+ Chuyển động nhanh dần đều với gia tốc: a = g = 9,8 m/s2

+ Vận tốc tại thời điểm t:

+ Quãng đường đi được sau thời gian t:

+ Vị trí (do đó quỹ đạo) và vận tốc của một vật

có tính tương đối

+ Công thức cộng vận tốc: Tại mỗi thời điểm, véctơ vận tốc tuyệt đối bằng tổng véctơ vận tốc tương đổi và véctơ vận tốc kéo theo

24

Hàng ngày chúng ta đều thấy hàng trăm vật đang chuyển động Xe hơi chạy trên đường, chó chạy trong đường ngõ, lá rơi xuống đất Những sự kiện này cấu thành nên kinh nghiệm hàng ngày của chúng ta Vì thế, chẳng có gì bất ngờ khi mà một trong những chủ đề đầu tiên mà các nhà vật lí tìm cách tìm hiểu lại là sự chuyển động Học sinh học chuyển động cơ học từ cấp trung học cơ sở

2.3.1.1 Lớp 8

- Định nghĩa “Chuyển động cơ học là sự thay đổi vị trí của một vật so với vật khác chọn làm mốc” Học sinh không học hệ tọa độ nên không đưa vào khái niệm hệ quy chiếu, chỉ dùng khái niệm vật làm mốc Chuyển động có tính tương đối phụ thuộc vật được chọn làm mốc

- Chỉ học chuyển động thẳng cho nên trục tọa độ là một đường thẳng trùng với quỹ đạo chuyển động vật đi qua vật chọn làm mốc

- Không học khái niệm tọa độ, chỉ học khái niệm quãng đường là chiều dài đường đi

và không có hướng, bằng tích giữa tốc độ của vật và thời gian chuyển động: svt

- Chưa học khái niệm vec-tơ vận tốc chỉ có tốc độ để đặc trưng cho tính chất nhanh hay chậm của chuyển động

2.3.1.2 Lớp 10

- Đưa vào khái niệm chất điểm “Vật được coi là chất điểm khi kích thước rất nhỏ

so với khoảng cách khảo sát”

- Khái niệm hệ quy chiếu được định nghĩa bao gồm hệ tọa độ gắn với vật mốc và đồng hồ và gốc đo thời gian

- Khái niệm quỹ đạo, chuyển động tịnh tiến, độ dời là sự thay đổi vị trí của một vật

Có sự phân biệt độ dời và quãng đường, có chuyển động quãng đường khác không còn

độ dời bằng không

☼ Câu hỏi 1: Một vận động viên chạy 10 vòng quanh một vòng tròn 300 m Quãng đường

đã đi là bao nhiêu và độ dời cuối cùng của vận động viên đó là bao nhiêu?

- Xây dựng công thức tính vận tốc trung bình dựa trên khái niệm độ dời: “Vận tốc trung bình là sự biến thiên độ dời theo thời gian” Vận tốc trung bình là một đại lượng vec-tơ và được biểu diễn đại số bằng phương trình: s

vt





b) Vận tốc tức thời của xe tại thời điểm t = 4,0 là bao nhiêu?

Trả lời:

a Vận tốc trung bình là: tong

tb tong

s 9, 0v

- Định nghĩa véctơ gia tốc a đặc trưng cho độ biến đổi của vận tốc Đơn vị trong

hệ SI của gia tốc là đơn vị dẫn xuất:   2

mas



0 0

☼ Câu hỏi 3: Khi quả bóng chày bay tới bị gậy của vận động viên đập trúng và bay

đi, vận tốc của quả bóng chày biến thiên từ 15 m/s đến 10 m/s trong 0,30 s Hãy xác định gia tốc của quả bóng Chọn chiều dương cùng chiều chuyển động ban đầu của quả bóng

a Chọn hệ quy chiếu gắn với đất, trục Oy như hình vẽ

+ Phương trình vận tốc phụ thuộc thời gian là: vv0at

Có: v0 4 m/s; a   g 9,8 m/s 2   v 4 9,8t

+ Hai thời điểm tốc độ của quả bóng bằng 2,5 m/s là:

- Khi quả bóng đang bay lên:

v

r

Công thức liên hệ tốc độ dài và tốc độ góc: v   r.

- Tính tương đối của chuyển động có đưa vào công thức cộng vận tốc: Vận tốc tuyệt đối bằng tổng vec-tơ của vận tốc tương đối và vận tốc kéo theo

v v v Trong đó: Vận tốc tuyệt đối là vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu đứng yên

Vận tốc tương đối là vận tốc của vật đối với hệ quy chiếu chuyển động

Vận tốc kéo theo là vận tốc của hệ quy chiếu chuyển động đối với hệ quy chiếu đứng yên

O

y

27

x

I

C

A

B

☼ Câu hỏi 5: Một người đứng tại M cách con đường thẳng một khoảng h = 80m

để chờ ôtô; khi thấy ôtô tới điểm A cách mình

một đoạn a = 400 m thì người ấy bắt đầu

chạy ra đường để gặp ôtô như hình vẽ Biết

ôtô chạy đều với vận tốc 54 km/h Hỏi người

ấy phải chạy theo hướng nào với vận tốc nhỏ

nhất bằng bao nhiêu để có thể gặp được ôtô?

Hãy giải bài tập trên trong hệ quy chiếu gắn

với đất và trong hệ quy chiếu gắn với ôtô

Trả lời

* Ta có:

- Vận tốc tuyệt đối của người trong hệ quy chiếu đứng yên (đất) là v 1,3

- Vận tốc tương đối của người trong hệ quy chiếu chuyển động (ô tô) là v 1,2

- Vận tốc kéo theo của hệ quy chiếu chuyển động (ô tô) đối với hệ quy chiếu đứng yên (đất) là v2,3 và v2,3 54 km/h

1,3 1,2 2,3

* Trong hệ quy chiếu gắn với đất

- Chọn gốc thời gian là thời điểm ô

tô tới A (hay thời điểm người bắt

đầu chạy)

- Giả sử sau khoảng thời gian t

người gặp được ô tô tại B

* Trong hệ quy chiếu gắn với ô tô

- Giả sử người chạy theo hướng MB và gặp được ô tô

- Vận tốc của người đối với ô tô: v 1,2  v 1,3  v 3,2  v 1,3   v 2,3

- Để người gặp được ô tô, điều kiện là v1,2 phải có hướng MA

+ Ma sát giữa vật và môi trường

- Các kiến thức cơ học được trình bày một cách định tính:

+ Khối lượng gắn liền với vật chất

+ Lực: Trong đa số trường hợp, tác dụng của vật này lên vật khác biểu hiện ở sự kéo vật lại gần hay đẩy vật ra xa, kết quả của sự kéo đẩy đó làm cho chuyển động của vật

bị biến đối, vật bị biến dạng Bằng kinh nghiệm trong đời sống, HS có thể cảm nhận được tác dụng kéo hay đẩy Vì vậy, thuật ngữ vật lí “lực” để chỉ tác dụng kéo hay đẩy của vật này lên vật khác

+ Chưa có đặc trưng của lực một cách rõ rệt về phương chiều của lực

+ Đo lực: Muốn đo lực phải so sánh lực cần đo với lực dùng làm mẫu Xuất phát

Hệ quy chiếu quán tính

Bài toán chuyển động ném xiên và ném ngang

Trường hấp dẫn, trường trọng lực

30

từ kinh nghiệm thực tế, học sinh có thể thừa nhận rằng nếu hai lực bằng nhau kéo một vật theo hai hướng ngược nhau mà vật vẫn đứng yên thì hai lực đó mạnh như nhau, tức có cường độ bằng nhau Ta gọi là hai lực cân bằng

+ Không phân biệt trọng lực, trọng lượng

+ Từ thực tiễn đời sống, yêu cầu của công việc cần thay đổi hướng, độ lớn của lực cho phù hợp, khi đó phải dùng đến máy cơ đơn giản: đòn bẩy, mặt phẳng nghiêng, ròng rọc

+ Đo lực bằng lực kế

2.4.1.2 Lớp 8

- Khái niệm lực:

+ Đặc trưng cho tương tác giữa các vật

+ Hệ quả của tương tác là biến đổi vận tốc và biến dạng

+ Đo lực bằng lực kế, đơn vị lực là N (Niutơn)

+ Biểu diễn lực (phương, chiều, độ lớn của lực vẽ theo tỉ lệ xích)

+ Không có biểu thức định lượng của lực

- Chưa đưa ra Định luật I Newton về trường hợp không có lực tác dụng và mới chỉ xét trường hợp vật chịu tác dụng của các lực cân bằng thì chuyển động thẳng đều Chỉ xét một biểu hiện dễ thấy của quán tính là vì có quán tính nên khi chịu tác dụng của một lực thì không thể thay đổi vận tốc ngay được, phải thay đổi từ từ, cần có thời gian

- Chưa đưa ra Định luật II Newton nên không thể nói đến mối quan hệ giữa khối lượng và quán tính: vật có khối lượng càng lớn thì mức quán tính càng lớn

- Đưa ra khái niệm lực ma sát và nguyên nhân xuất hiện, phân loại lực ma sát (có 3 loại: ma sát nghỉ, ma sát trượt và ma sát lăn)

2.4.1.3 Lớp 10

- Các định luật Niu-tơn được trình bày có hệ thống:

+ Định luật I Newton: “Nếu một vật không chịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng không, thì vật đang đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động thẳng đều” Định luật I Newton chỉ áp dụng được trong hệ quy chiếu quán tính

☼ Câu hỏi 6: Nêu ví dụ và phân tích để khẳng định “Định luật I Newton chỉ áp dụng

được trong hệ quy chiếu quán tính” (hay không áp dụng được trong hệ quy chiếu phi quán tính)

Trả lời:

- Một hòn bi đang nằm yên đầu thùng một chiếc xe đang đứng yên trên mặt đất Đột ngột người tài xế nhấn ga và tăng tốc về phía trước, ta thấy hòn bi chuyển động về phía sau thùng xe

- Trong hệ quy chiếu gắn với đất (hệ quy chiếu quán tính), xe tăng tốc chuyển động nhưng hòn bi vẫn muốn duy trì trạng thái đứng yên ban đầu theo đúng định luật I

31

Niu-tơn nên nó chuyển động về sau

- Trong hệ quy chiếu gắn với xe (hệ quy chiếu phi quán tính), hòn bi chuyển động nên cần có 1 lực không cân bằng tác dụng lên hòn bi, nhưng thực tế không có lực nào đẩy hòn bi về sau

+ Định luật II Niu-tơn: “Gia tốc của một vật cùng hướng với lực tác dụng lên vật

Độ lớn của gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật”

am

 hay F  ma

☼ Câu hỏi 7: Lực quán tính là gì? Hãy nêu ví dụ và vẽ hình

Trả lời

- Lực quán tính là lực ảo chỉ xuất hiện trong hệ quy chiếu phi quán tính

- Ví dụ: Vật khối lượng m đang đứng yên trên mặt vật M (hình vẽ), đột ngột vật M chuyển động thẳng về phía trước với gia tốc a và vật m chuyển động ra phía sau Hãy xác định các lực tác dụng lên vật m trong hệ quy chiếu gắn Trái Đất và hệ quy chiếu gắn với M

+ Trong hệ quy chiếu gắn với Trái Đất, vật m chuyển động với gia tốc a (cùng M)

☼ Câu hỏi 8: Khi nào một vật rơi vào trạng thái phi trọng lượng (mất trọng lượng)?

Nêu một phương án thí nghiệm nhỏ cho thấy hiện tượng phi trọng lượng của vật ngay trên lớp học

32

lên mặt sàn hay lực căng do vật gây ra lên lò xo của lực kế khi treo vật vào Chính trọng lượng biểu kiến (chứ không phải trọng lực) là yếu tố tạo ra cảm giác về sự nặng nhẹ của cơ thể Thực chất, cảm giác nặng nhẹ là cảm nhận của chúng ta về phản lực do mặt sàn tác dụng lên cơ thể mình chứ không phải cảm nhận về lực hút của Trái Đất Khi không có sàn đỡ, ví dụ như khi rơi từ trên cao xuống, chúng ta không cảm thấy trọng lượng biểu kiến và ở trạng thái gọi là phi trọng lượng

→ Vật ở trạng thái phi trọng lượng khi vật đó rơi tự do

- Lấy hai tay đỡ 1 vật nặng (quyển sách dày, 1 chai nước lọc ) nằm ngang trên bàn tay và thực hiện động tác nhảy từ trên bàn xuống Ta thấy, vật rời khỏi lòng bàn tay trong khoảng thời gian ngắn từ thời điểm người nhảy khỏi bàn đến khi chạm đất

→ vật đã ở trạng thái phi trọng lượng

+ Định luật III Niu-tơn: “Trong mọi trường hợp, khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng lại vật A một lực Hai lực này có cùng giá, cùng độ lớn, nhưng ngược chiều” FBA  FAB

☼ Câu hỏi 9: Bạn đang lái ôtô trên đường thì một con muỗi va đập vào cửa kính xe

Áp dụng định luật II và III Niu-tơn bạn hãy cho biết mối quan hệ giữa lực do ôtô tác dụng lên con muỗi và lực do con muỗi tác dụng lên ôtô Tại sao con muỗi bị dập nát còn ôtô thì không bị ảnh hưởng gì?

Trả lời

- Theo định luật III Niutơn, hai lực tác dụng tương hỗ giữa con muỗi và ôtô có cùng

độ lớn nhưng có điểm đặt khác nhau Bởi vì ôtô lớn hơn con muỗi, nên nó chịu một gia tốc nhỏ không nhận thấy được trong lúc đáp lại lực va chạm Ngược lại, con muỗi với khối lượng quá nhỏ nên chịu một gia tốc rất lớn (một va đập thảm khốc)

- Khái niệm lực được nghiên cứu đầy đủ cả về mặt định tính và định lượng [7] + Đặc điểm định lượng của lực:

 Định luật Hook: F  k

 Định luật II Newton: F  ma

+ Sự thống nhất giữa đặc điểm định tính và định lượng:

 Đặc điểm định tính: biến dạng ↔ Đặc điểm định lượng: F  k

 Đặc điểm định tính: gây gia tốc ↔ Đặc điểm định lượng: F  ma

(Hiện tượng thực tế bao gồm 2 đặc điểm này: biến dạng và gây ra a)

+ Các phương pháp đo lực: Dựa vào các biểu thức định lượng của lực

 Fdh   k. → phương pháp tĩnh: đo bằng lực kế

 F ma → phương pháp động: đo khối lượng m, tính gia tốc a, suy ra F

+ Tổng hợp và phân tích lực

 Lực tổng hợp được xác định theo quy tắc hình bình hành, hay quy tắc đa giác

 Phân tích lực (ngược lại với tổng hợp lực) cũng tuân theo quy tắc hình bình hành

33

+ Các loại lực trong cơ học: Hấp dẫn, đàn hồi, ma sát

 Chính xác hóa khái niệm trọng lực là lực hấp dẫn của Trái đất tác dụng lên

 Phân biệt trọng lực, trọng lượng: Trọng lượng là độ lớn của trọng lực

 Chính xác khái niệm lực ma sát và biểu thức: Fms = μ.N

 Chính xác khái niệm lực đàn hồi, biểu thức định luật Húc: Fdh  k

- Xây dựng khái niệm lực hướng tâm:

☼ Câu hỏi 10: Hãy phân tích lực và xác định lực đóng vai trò là lực hướng tâm

trong các trường hợp sau?

a Mặt Trăng chuyển động trên quỹ đạo

tròn quanh Trái Đất

b Vật m chuyển động trên quỹ đạo tròn

và dây treo quét thành một hình nón

c Tàu hỏa đi vào cua có đường ray

Mặt Trăng

m

α

Lực hướng tâm là hợp lực của trọng lực

P và lực căng dây T của dây treo

c Tàu đi vào cua có đường ray được

và xe về phía tâm quỹ đạo

Lực hướng tâm là hợp lực của trọng lực

P, phản lực N mặt đường tác dụng lên

xe đạp và lực ma sát nghỉ Fmsn giữa bánh xe và mặt đường

2.4.2 Đặc điểm phương pháp

- Các Định luật Newton được hình thành theo con đường thực nghiệm và quy nạp các dữ kiện từ thực nghiệm Tuy nhiên các thí nghiệm để nghiên cứu các định luật này khó thành công vì: các hiện tượng xảy ra rất nhanh để thu thập số liệu đòi hỏi các thiết bị hiện đại; các định luật Newton sử dụng các phương pháp thí nghiệm tưởng tượng và quy nạp nên khó thực hiện được Để khắc phục thay vì thí nghiệm, có thể sử dụng phương

Trái Đất

Mặt Trăng

m

35

pháp kể chuyện lịch sử, mô tả lại thí nghiệm của các nhà bác học

- Phép tổng hợp và phân tích lực hoàn toàn có thể tiến hành theo phương pháp thực nghiệm vì sử dụng những dụng cụ thông thường như lò xo, lực kế, bảng từ và thí nghiệm thành công

2.5 Thiết kế bài giảng “Sự rơi tự do” chương Động học chất điểm

2.5.1 Các định câu hỏi khái quát và câu trả lời tương ứng

1 XÁC ĐỊNH KIẾN THỨC CHÍNH CẦN DẠY Hãy phát biểu chính xác nội dung những kiến thức cần dạy trong bài và nêu câu

hỏi đề xuất tương ứng

+ Trả lời: Trong không khí, yếu tố ảnh hưởng đến sự rơi nhanh chậm khác nhau của các vật là khối lượng, diện tích xung quanh, sức gió… Trong chân không, các vật khác nhau khi rơi chỉ chịu tác dụng của trọng lực và rơi như nhau Sự rơi trong chân không gọi

đi của vật rơi tự do là gì?

+ Trả lời:

- Đặc điểm của chuyển động rơi tự do: Phương thẳng đứng; Chiều từ trên xuống dưới; Tính chất chuyển động: thẳng nhanh dần đều, với gia tốc a = g (ở cùng một nơi trên Trái Đất và ở gần mặt đất, các vật đều có cùng gia tốc g 9,8 m/s2)

2.5.2 Xác định loại kiến thức, phương pháp dạy học và những chú ý, sơ đồ logic

2 XÁC ĐỊNH NHỮNG NỘI DUNG LIÊN QUAN ĐẾN KIẾN THỨC CẦN DẠY Kiến thức cần dạy là loại kiến thức vật lí nào? Trong Lý luận dạy học vật lí con đường hình thành, phương pháp dạy học và những lưu ý trong quá trình dạy học

loại kiến thức vật lí này là gì?

36

Đơn vị

kiến thức

Loại kiến thức vật lí Con đường hình thành Phương pháp dạy học

Lưu ý trong quá trình dạy học

cũ

Hình thành bằng

- Quan sát trực tiếp thí nghiệm biểu diễn của giáo viên về chuyển động rơi của các vật trong không khí

- Khái quát hóa kết quả khảo sát hiện tượng bằng mô hình Ống Niu-tơn

- Tạo điều kiện cho

HS quan sát hiện tượng rơi của vật trong không khí và trong chân không

- Sử dụng vốn kinh nghiệm sống của HS khi đã thường xuyên quan sát thấy hiện tượng rơi của các vật

- Kể chuyện lịch sử: Cuối thế kỉ 16, nhà vật lí Galileo (1564-1642) đã làm thí nghiệm: thả những quả tạ nặng khác nhau rơi đồng thời từ tầng cao của tòa tháp nghiêng Pisa, ở thành phố Pida (Italia) xuống và thấy chúng rơi đến mặt đất gần như cùng một lúc

Hình thành bằng

- Thí nghiệm trực diện của HS, thí nghiệm được tiến hành đồng thời với cả lớp

Yêu cầu HS tham gia vào quá trình đề xuất phương án thí nghiệm:

- Mô tả dụng cụ cần thiết

- Trình tự thao tác tiến hành thí nghiệm

- Dự đoán kết quả

- Ghi và xử lí kết quả thu được

37

Sơ đồ logic đơn vị kiến thức 1: Định nghĩa sự rơi tự do

Ta thấy trong không khí các vật rơi nhanh chậm khác nhau

Yếu tố nào ảnh hưởng đến sự rơi của các vật trong không khí? Nếu các vật rơi trong môi trường không có không khí (chân không) thì các vật sẽ rơi như thế nào?

Sự rơi của các vật trong chân không được gọi là gì?

Làm thí nghiệm khảo sát sự rơi của các vật trong không khí

* Các vật rơi nhanh chậm khác nhau vì khối lượng khác nhau

+TN 1: - Thả rơi tờ giấy và một hòn bi (nặng hơn tờ giấy) từ cùng độ cao

- Kết quả: hòn bi rơi nhanh hơn tờ giấy

- Kết luận: vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ, các vật nặng như nhau sẽ rơi như nhau + TN 2: -Thả rơi hai tờ giấy cùng kích thước nhưng một tờ giấy để phẳng, còn tờ kia vo tròn

- Kết quả: tờ giấy vo tròn rơi nhanh hơn

- Kết luận: không phải vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ, hình dạng của vật và sức cản không khí ảnh hưởng đến sự rơi

+ TN 3: - Thả rơi hai vật một tờ giấy vo tròn nén chặt và một hòn bi

+ TN 4: - Thả rơi 2 vật là hòn bi trong líp xe đạp và một tấm bìa phẳng đặt nằm ngang cùng lúc

- Kết quả: TN 3: hai vật rơi như nhau

TN 4: Vật nhẹ (tấm bìa) rơi nhanh hơn vật nặng (hòn bi)

- Kết luận: Trong không khí các vật rơi nhanh chậm khác nhau do hình dạng của các vật và sức cản của không khí

* Cả 4 TN đều tiến hành trong không khí, nếu các vật rơi trong môi trường không có không khí (chân không) thì các vật sẽ rơi như thế nào? Sự rơi của các vật trong chân không được gọi là gì?

+ TN Ống Niu-tơn:

- Thả rơi cùng lúc hai vật là: 01 cái lông chim và 1 hòn bi chì trong hai ống thủy tinh, 01 ống chưa không khí còn 01 ống hút chân không

- Kết quả: trong ống chân không hai vật rơi như nhau

Sự rơi của vật trong chân không là sự rơi chỉ dưới tác dụng của trọng lực gọi là sự rơi tự do