Phương Pháp Nghiên Cứu Phổ Biến Của Vật Lí Học Ở Trường Phổ Thông

Các lý thuyết về Vật lí cố tạo nên một bức tranh hiện thực và thiết lập sự liên hệ giữa nó với thế giới rộng lớn của cảm giác” Albert Einstein...  Với sự trợ giúp của các công cụ to

KHOA SƯ PHẠM

“ Khoa học không phải là sự sưu tập

các định luật, sự tổng hợp các hiện

tượng không liên hệ với nhau Nó là

sự sáng tạo của trí tuệ con người

bằng những tư tưởng và khái niệm

được phát minh một cách tự do

Các lý thuyết về Vật lí cố tạo nên

một bức tranh hiện thực và thiết lập

sự liên hệ giữa nó với thế giới rộng

lớn của cảm giác”

Albert Einstein

1 Phương pháp thực nghiệm (PPTN)

 Galilê (1564-1642) được coi là ông tổ của Vật lí thực nghiệm Ông cho rằng muốn hiểu thiên

nhiên thì phải quan sát trực tiếp thiên nhiên, phải làm thí nghiệm và phải hỏi thiên nhiên.

 PPTN không đơn thuần là làm thí nghiệm mà

trong đó đòi hỏi suy luận lí thuyết, kết hợp chặt chẽ qui nạp và diễn dịch.

 Với sự trợ giúp của các công cụ toán học nhằm

đề xuất giả thuyết và hệ quả lôgíc có thể kiểm tra được bằng các thí nghiệm

Thực nghiệm kiểm tra

Thực tiễn kiểm nghiệm

Newton đo đạc chuyển động của các hành tinh Xác định lực hấp dẫn Phát biểu định luật

Kiểm nghiệm lại bằng thực tiễn TN:

cân Trái đất

kết quả này để xác định giá trị trung

bình của khối lượng riêng của trái đất.

D ng c thí nghi m xác đ nh h ng s ụ ụ ệm Cavendisch - Phép cân trái đất ịnh hằng số ằng số ố

h p d n dùng tr ng ph thông ất ẫn dùng ở trường phổ thông ở trường phổ thông ường phổ thông ổ thông

4 quy tắc của Newton

 Qui tắc 1 : Đối với mỗi hiện tượng, không thừa nhận nguyên nhân nào khác

ngoài những nguyên nhân đủ để giải thích nó.

 Qui tắc 2: Bao giờ cũng quy các hiện tượng như nhau về cùng một nguyên nhân (Một nguyên nhân xác định phải gây ra một hệ quả xác định).

 Qui tắc 3: Tính chất của tất cả các vật có thể đem ra thí nghiệm được mà ta không thể làm nó tăng lên hoặc giảm xuống được thì được coi là tính chất của mọi vật nói chung (quy tắc này là sự quy nạp từ những sự kiện đơn lẻ

để tìm ra những định luật tổng quát).

 Qui tắc 4: Bất kỳ khẳng định nào rút ra được từ thực nghiệm, bằng phương pháp qui nạp đều đúng, chừng nào chưa có những hiện tượng khác giới hạn hoặc mâu thuẫn với khẳng định đó.(Qui tắc này thừa nhận: mỗi chân lý khoa học đều có thể hoàn thiện dần từng bước trong quá trình nhận thức

và nó vẫn giữ nguyên giá trị khoa học trong chừng mực nào đó).

Sử dụng PPTN trong dạy học Vật lí

Phát hiện vấn đề

Xây dựng giả thuyết

Suy ra hệ quả lôgíc

 Bằng suy luận lôgíc hoặc toán học, đưa ra câu trả lời cho câu hỏi trên.( giả thuyết)

 Lượng hóa giả thuyết dưới dạng biểu thức toán học hoặc các đại lượng có thể đo được, (suy luận bằng toán học đóng vai trò quan trọng)

 thiết kế phương án thí nghiệm Với cùng một hệ quả có thể có nhiều mô hình để thí nghiệm, độ chính xác phụ thuộc vào thiết bị thí nghiệm

 Phân tích quy luật của số liệu thu được (đòi hỏi các kỹ thuật xử lí, đôi khi trực giác đóng vai trò quan trọng).

 Vận dụng vào thực tiễn, kiểm tra các dự đoán bằng các thí nghiệm, Khẳng định giả thuyết,

2

 Vì không có đủ bằng chứng, những KL rút ra bằng SLTT chỉ có tính chất giả thuyết, nhất thiết phải được kiểm tra bằng TN chính trên đối tượng cần nghiên cứu.

Các giai đoạn cơ bản của PPTT

 1 Tập hợp các dấu hiệu về đối tượng cần nghiên cứu và các dấu hiệu về đối tượng đã có những hiểu biết phong phú định đem đối chiếu.

 2 Tiến hành phân tích những dấu hiệu giống nhau và khác nhau giữa chúng Kiểm tra xem các dấu hiệu giống nhau có đồng thời là các dấu hiệu bản chất của các đối tượng hay

Dao động cơ So sánh Dao động điện LC

Sự chuyển hoá tuần hoàn giữa thế năng của lò xo và động năng của vật

Sự chuyển hoá năng lượng

Sự chuyển hoá tuần hoàn giữa năng lượng điện và năng lượng từ

Cấu trúc lý

thuyết giống

nhau

x"+(k/m).x=0 x(t)=A.Sin(wt+ φ) v(t)=Vo.Cos(wt+φ) A(t) = - Ao Sin (wt+φ)

-Phương trình dao động:

-Nghiệm :

q"+(q/L).C=0

q(t)=Qo.Sin(wt+φ)

i (t)=Io.Cos (wt +φ)

m k

w 

Ý nghĩa

bước tiến nhận thức của con người Do suy luận tương tự dễ tạo

ra những đường mòn, những thói quen cản trở sự hình thành

những tư tưởng, những phương pháp mới.

hiệu quả của giờ học, thể hiện trước hết ở tính sâu sắc, tính hệ

thống của các kiến thức, tạo điều kiện cho học sinh phát hiện

những mối liên hệ giữa các hệ thống khác nhau ở các phần khác nhau của Vật lí

tượng, quá trình Vật lí không thể quan sát trực tiếp được

xây dựng kiến thức mới, minh họa các quá trình Vật lí không thể quan sát trực tiếp được hoặc hệ thống hóa kiến thức

3

Phương pháp mô hình

 Mô hình là một hệ thống được hình dung trong óc hay được thực hiện một cách vật chất, hệ thống MH phản ánh những thuộc tính bản chất của đối tượng nghiên cứu hoặc tái tạo

nó Nghiên cứu MH sẽ cung cấp cho ta những thông tin mới

về đối tượng.

 Cùng một đối tượng vật chất nhưng có thể có nhiều mô

hình khác nhau Như vậy, mô hình không đồng nhất với đối tượng mà nó phản ánh.

 Các nguyên lý của Vật lí học được công bố trong điều kiện của mô hình lý tưởng.

 Cơ sở lý thuyết của PP mô hình

là lý thuyết tương tự

Các chức năng của mô hình

 Mô tả sự vật, hiện tượng.

 Giải thích các tính chất và hiện tượng có liên quan tới đối tượng.

 Tiên đoán các tính chất và hiện tượng mới

Các loại mô hình sử dụng trong DH Vật lí

động cơ bản về mặt hình học, Vật lí học, động lực học, chức năng học của đối tượng

trừu tượng trên đó chỉ áp dụng những thao tác tư duy lý thuyết:

 Mô hình kí hiệu: hệ thống những lý luận được dùng để mô tả, thay thế những sự vật, hiện tượng Vật lí thực

 Mô hình biểu tượng: không tồn tại trong không gian, chỉ có trong

tư duy của ta, không cần làm ra mô hình cụ thể

Các giai đoạn của phương pháp mô hình

 Giai đoạn 1: Tập hợp các sự kiện ban đầu làm cơ

sở để xây dựng mô hình

 Giai đoạn 2: Xây dựng mô hình, trí tưởng tượng

và trực giác giữ vai trò quan trọng.

 Giai đoạn 3 : Thao tác trên mô hình, suy ra hệ quả

lý thuyết.

 Giai đoạn 4 : Thực nghiệm và kiểm tra.

4

Xử lí số liệu trong quá trình DHVL

A Xác định các quy luật từ bảng số liệu

 khảo sát sự phụ thuộc của một đại lượng (y) vào một

số đại lượng khác x1,x2, tìm quy luật y=f(x1,x2 ).

 Kết quả của phép đo từ thí nghiệm dưới dạng bảng gồm nhiều giá trị y và x1,x2,

 Các phương pháp:

 Phương pháp đồ thị

 Dự đoán các mối quan hệ hàm số

B ước tính và con số giả định

Độ không chắc chắn đó còn gọi là sai số

con số còn rất thô sơ cũng cho nhiều thông tin bổ ích

nhưng phép toán quá rắc rối để đưa ra kết quả chính xác, chúng ta phải đoán dữ liệu đưa vào tính

(ước tính lượng giả định - Order of magnitide estimate)

5 Giải quyết vấn đề trong DHVL

 Cô đọng những lượng lớn kiến thức và tìm ra các quy luật khái quát kiến thức là phương pháp học

và dạy Vật lí hiệu quả.

 Những kiến thức Vật lí chúng ta học không phải là học lại, hơn thế nữa là phải hoàn thiện chúng.

 Học cách giải quyết vấn đề như thế nào là thực

sự cần thiết và không thể hiểu Vật lí trừ khi áp

dụng Vật lí.

Chiến lược giải quyết vấn đề

của vấn đề (giá trị, biểu thức muốn tìm),lựa chọn ý tưởng Vật lí liên quan

học sẽ dùng để giải quyết vấn đề và quyết định sẽ sử dụng chúng

như thế nào

tới các biến mục tiêu chưa biết, giải các phương trình để tìm cái chưa biết

số hoặc công thức mà còn là sự hiểu biết sâu sắc hơn