LUẬN văn sư PHẠM vật lý phát triển tư duy học sinh thông qua hệ thống liên kết các bài toán angôrit ơrixtic trong phần các định luật bảo toàn (vật lý 10 nâng cao)

Bài toán vật lý là một trong ba bộ phận cấu thành nên môn vật lý ở trường phổ thông, và được hiểu là một vấn đề đặt ra đòi hỏi học sinh phải giải quyết nhờ những suy luận lôgic, những ph

GV hướng dẫn: Thầy Bùi Quốc Bảo

Sinh viên thực hiện:Nguyễn Minh Chí Lớp: Sư phạm Vật lý I K33

MSSV:1070205

Cần Thơ, 5/2011

LỜI CẢM ƠN

*********

Sau thời gian thực hiện đề tài, tôi đã học hỏi và tích lũy thêm được nhiều kiến thức quý báu về lĩnh vực mà mình nghiên cứu Để đạt được thành quả này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy cô, gia đình, bạn bè Do

đó tôi xin dành trang đầu tiên của luận văn tốt nghiệp để gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến những người đã giúp đỡ tôi

Đầu tiên, tôi xin tri ân thầy Bùi Quốc Bảo là cán bộ trực tiếp hướng dẫn, chỉ dạy tận tình, đóng góp những ý kiến quý báu để tôi có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình

Kế đến, tôi xin cảm ơn tất cả quý thầy cô thuộc Bộ môn Vật lý, khoa sư phạm, trường đại học Cần Thơ Đặc biệt là các thầy cô thuộc tổ phương pháp

đã hết mình giúp đỡ, hướng dẫn giúp đề tài của tôi được hoàn thiện hơn

Bên cạnh thầy cô, cha mẹ, gia đình cũng luôn ủng hộ, động viên tôi cả về vật chất lẫn tinh thần giúp tôi yên tâm tập trung toàn tâm toàn ý vào việc hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Tôi cũng rất cảm ơn các bạn trong tập thể lớp Sư phạm vật lý khóa 33

đã đóng góp và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp

Xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Minh Chí

MỤC LỤC

****

1 MỞ ĐẦU .1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục đích đề tài 2

1.3 Giả thuyết của đề tài .2

1.4 Phương pháp nghiên cứu đề tài 2

1.5 Đối tượng nghiên cứu của đề tài 2

1.6 Nhiệm vụ của đề tài 2

2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI .4

2.1 Khái quát về tư duy 4

2.1.1 Định nghĩa 4

2.1.2 Đặc điểm của tư duy .4

2.1.3 Các giai đoạn của quá trình tư duy 6

2.1.4 Các thao tác của quá trình tư duy 7

2.1.5 Các thao tác tư duy thường dùng trong dạy học vật lý 8

2.1.6 Các loại tư duy .12

2.1.7 Các sản phẩm của tư duy .13

2.2 Phát triển tư duy trong quá trình nhận thức .14

2.2.1 Con đường nhận thức của con người .14

2.2.2 Rèn luyện và phát triển các phẩm chất trí tuệ 15

2.3 Phát triển tư duy thông qua quá trình giải bài tập vật lý 16

2.3.1 Bài tập vật lý là phương tiện để phát triển tư duy 16

2.3.2 Nguyên tắc chung về chọn nội dung bài tập vật lý nhằm phát triển tư duy 17

2.4 Phân loại các dạng bài toán và lập hệ thống liên kết các bài toán angôrit – ơritxtic 18

2.4.1 Phân loại các dạng toán dựa vào hành động nhận biết của người giải 18

2.4.2 Phương án lập hệ thống liên kết các bài toán angôrit – ơritxtic 19

3 CƠ SỞ THỰC TẾ CỦA ĐỀ TÀI 21

3.1 Một số ý kiến về bài tập vật lý phần “ Các định luật bảo toàn” 21

3.2 Hệ thống các bài toán angôrit – ơritxtic phần “Các định luật bảo toàn” 21

3.2.1 Hệ thống liên kết các bài toán áp dụng định luật bảo toàn động lượng .21

3.2.2 Hệ thống liên kết bài toán về động năng – thế năng Định luật bảo toàn cơ năng29 3.2.3 Hệ thống liên kết các bài toán về công - công suất Định luật bảo toàn công 39

3.2.4 Hệ thống liên kết bài toán về va chạm giữa các vật 42

4 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 50

4.1 Mục đích 50

4.2 Đối tượng thực nghiệm 50

4.3 Nội dung thực nghiệm 51

4.4 Kế hoạch thực nghiệm 51

4.5 Kết quả thực nghiệm 51

5 KẾT LUẬN 52

5.1 Kết quả chính của đề tài 52

5.2 Những tồn tại và hướng khắc phục 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

1 MỞ ĐẦU:

1.1 Lý do chọn đề tài:

Đất nước chúng ta đang đi lên trên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa

Để có thể vững bước trên con đường này đòi hỏi ngành giáo dục phải đổi mới đồng

bộ cả mục đích, nội dung, phương pháp và phương tiện dạy học nhằm đảm bảo cho thế hệ trẻ tiếp thu được những tinh hoa của nền văn hóa nhân loại, mặt khác phải phát huy được tính năng động cá nhân, bồi dưỡng năng lực sáng tạo…Muốn làm được như vậy thì việc phát triển tư duy học sinh là nhiệm vụ hàng đầu của người giáo viên Bài toán vật lý là một trong những công cụ hữu hiệu nhất mà người giáo viên có thể sử dụng để phát triển tư duy cho học sinh

Bài toán vật lý là một trong ba bộ phận cấu thành nên môn vật lý ở trường phổ thông, và được hiểu là một vấn đề đặt ra đòi hỏi học sinh phải giải quyết nhờ những suy luận lôgic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật

và các phương pháp vật lý Hiểu theo nghĩa rộng hơn mỗi vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa, tài liệu mới cũng chính là một bài toán đối với học sinh Sự tự tư duy, định hướng một cách tích cực để giải quyết vấn đề đó luôn luôn

là việc tiến hành giải bài toán

Trong quá trình dạy học vật lý các bài toán vật lý có tầm quan trọng đặc biệt

và được sử dụng dưới nhiều mục đích khác nhau:

- Bài toán vật lý được sử dụng như là phương tiện nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức mới cho học sinh nhằm đảm bảo học sinh lĩnh hội được kiến thức mới một cách sâu sắc và vững chắc nhất

- Bài toán vật lý rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức, khả năng liên hệ lý thuyết với thực tế, học tập với đời sống

- Bài toán vật lý có tầm quan trọng đặc biệt trong việc rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh

- Bài toán vật lý là phương tiện ôn tập, củng cố kiến thức đã học một cách sinh động và có hiệu quả

- Bài toán vật lý là phương tiện kiểm tra đánh giá chất lượng học sinh một cách khách quan, chính xác

Thông qua việc tiến hành giải bài toán có thể rèn luyện cho học sinh những đức tính tốt đẹp như tinh thần tự lập, tính cẩn thận, tính kiên trì, tinh thần vượt khó…

Nhằm giúp đỡ học sinh có thể khai thác triệt để lợi ích của việc giải bài toán vật lý tôi đã quyết định chọn đề tài: “Phát triển tư duy học sinh thông qua hệ thống liên kết các bài toán angôrit-ơrixtic trong phần các định luật bảo toàn” (vật lý 10 nâng cao)

1.3 Giả thuyết của đề tài:

- Có thể nghiên cứu các vấn đề cơ bản trong tâm lý học và lý luận dạy học để tìm ra cơ sở lý luận về phát triển tư duy trong quá trình dạy học

- Có thể lập hệ thống liên kết các bài toán angôrit – ơritxtic bằng cách “gài” các tình huống mới vào các bài toán đã có sẵn angôrit giải nhằm kích thích hoạt động tư duy của học sinh

- Đề tài này là cơ sở cho việc phát triển hệ thống liên kết các bài toán angôrit-ơrixtic cho tất cả các chương trong chương trình vật lý phổ thông để rèn luyện các thao tác tư duy thông qua giải bài tâp vật lý

1.4 Nhiệm vụ của đề tài:

- Tìm hiểu khái quát về tư duy và sự phát triển tư duy trong quá trình nhận

thức

- Tìm hiểu tổng quan về angôrit - ơritxtic và phương pháp angôrit - ơritxtic dạy học

- Lập ra các hệ thống bài toán angôrit – ơritxtic phần các định luật bảo toàn (vật lý 10 nâng cao), và chỉ ra đâu là điểm giúp học sinh phát triển tư duy qua từng loại toán

1.5 Phương pháp nghiên cứu đề tài:

- Trong đề tài này phương pháp chủ yếu là nghiên cứu tài liệu, trên cơ sở các tài liệu được nghiên cứu ta tiến hành phân tích, tổng hợp… Từ đó xây dựng được hệ thống liên kết các bài toán angôrit – ơritxtic

1.6 Đối tượng nghiên cứu của đề tài:

- Nghiên cứu phương pháp angôrit trong dạy học và hệ thống các bài toán trong sách giáo khoa (vật lý 10 nâng cao), các sách bài tập vật lý đối với phần các định luật bảo toàn, để lập ra hệ thống liên kết các bài toán angôrit – ơritxtic

2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI:

2.1 Khái quát về tư duy:

2.1.1 Định nghĩa:

* Tư duy: từ triết học dùng để chỉ những hoạt động của tinh thần, đem những cảm giác của con người sửa đổi và cải tạo, làm cho con người có nhận thức đúng đắn về sự vật Tư duy bao giờ cũng là sự giải quyết vấn đề thông qua những tri thức

đã nắm được từ trước.[13, tr 1293]

* Tư duy là một quá trình tâm lý phản ánh những thuộc tính bản chất, những mối liên hệ, quan hệ có tính quy luật bên trong của sự vật, hiện tượng trong hiện thực khách quan mà trước đó ta chưa biết

* Tư duy là hình thức cao nhất của sự phản ánh, là mức độ nhận thức mới về chất so với cảm giác và tri giác Nếu cảm giác, tri giác chỉ phản ánh được các thuộc tính bên ngoài, những mối quan hệ, liên hệ về không gian và thời gian thì tư duy phản ánh được những thuộc tính bản chất bên trong, những mối liên hệ, quan hệ có tính chất quy luật của sự vật hiện tượng Tư duy phản ánh khái quát các thuộc tính bản chất của sự vật hiện tượng để rút ra quy luật chung cho sự vật hiện tượng đó Tư duy phản ánh cái chưa biết tức là phản ánh cái mới, nhờ đó mà ta mới có khả năng giải quyết những vấn đề do thực tiễn đề ra Tuy rằng tư duy phản ánh các thuộc tính bản chất bên trong của sự vật hiện tượng nhưng không phải bao giờ tư duy cũng đi

đến cái đúng mà tư duy cũng có thể đi đến cái sai (chú ý định hướng cho học sinh

để có được con đường tư duy đúng) Tư duy được hình thành và phát triển trong quá trình lao động và trong quá trình giao tiếp giữa con người với con người trong các mối quan hệ xã hội Hiện nay, khoa học kỹ thuật đã rất phát triển nhưng con người vẫn là chủ thể duy nhất của quá trình tư duy tích cực

2.1.2 Đặc điểm của tư duy:

* Tư duy chỉ nảy sinh khi gặp hoàn cảnh có vấn đề Nhưng không phải bất

cứ tác động nào của hoàn cảnh đều xuất hiện quá trình tư duy Hoàn cảnh có vấn đề

là những tình huống mà bằng vốn hiểu biết cũ, phương pháp hành động đã có ta không thể giải quyết được Muốn nhận thức và giải quyết hoàn cảnh có vấn đề mới thì con người cần phải có những tri thức và phương thức hành động mới Hoàn cảnh

có vấn đề thường là những câu hỏi, bài tập hay những nhiệm vụ được đặt ra trong hoạt động nhận thức thực tiễn Khi gặp hoàn cảnh có vấn đề, chủ thể của quá trình

tư duy cần phải xác định được cái gì đã biết, cái gì cần tìm và mối liên hệ giữa cái

đã biết và cái cần tìm như thế nào để có nhu cầu muốn biết, muốn tìm cái mới

* Tư duy có khả năng phản ánh sự vật hiện tượng một cách gián tiếp thông qua các dấu hiệu, kinh nghiệm, ngôn ngữ, những công cụ lao động…Nhờ tính phản ánh gián tiếp của tư duy đã giúp con người phản ánh được quá khứ, hiện tại và cả trong tương lai, phản ánh được những cái mà cảm giác tri giác không thể phản ánh được

* Trong một sự vật hiện tượng bao giờ cũng có những thuộc tính riêng đặc trưng cho đối tượng đó và có những thuộc tính chung khái quát của hàng loạt các đối tượng cùng loại Tư duy không chỉ phản ánh sự vật hiện tượng một cách riêng lẻ

cụ thể, mà có khả năng phản ánh sự vật hiện tượng một cách khái quát Có nghĩa là

tư duy có khả năng trừu xuất khỏi đối tượng những thuộc tính không bản chất mà chỉ giữ lại những dấu hiệu bản chất chung nhất đặc trưng cho sự vật hiện tượng cùng loại Điều đó cho phép con người không chỉ giải quyết những nhiệm vụ trước mắt mà có khả năng dự đoán được tương lai

* Trong nhận thức cảm tính dù có ngôn ngữ hay không có ngôn ngữ tham gia thì quá trình cảm giác, tri giác vẫn diễn ra Nhưng nếu không có ngôn ngữ thì không

có bất cứ một quá trình tư duy nào, bởi vì, ngôn ngữ là hình thức biểu đạt những sản

phẩm của tư duy Ngôn ngữ là một mặt không thể tách rời của tư duy, không có ngôn ngữ thì không có tư duy Ngược lại, nếu không có tư duy thì ngôn ngữ chỉ là một chuỗi âm thanh vô nghĩa Nhưng tư duy không phải là ngôn ngữ, mà tư duy và ngôn ngữ có mối liên hệ biện chứng với nhau, đó là mối quan hệ giữa nội dung và hình thức

* Tuy là mức độ nhận thức cao hơn hẳn về chất so với nhận thức cảm tính, nhưng tư duy không tách rời nhận thức cảm tính Tư duy dù trừu tượng, khái quát đến mấy cũng phải dựa vào các tài liệu trực quan mà cảm giác và tri giác mang lại Hơn nữa, muốn tư duy trước hết phải tri giác được hoàn cảnh có vấn đề, tri giác được các sự kiện Vậy nhận thức cảm tính là cơ sở cho tư duy hoạt động

2.1.3 Các giai đoạn của quá trình tư duy:

Theo Nguyễn Đức Thâm [6, tr 34]:

* Tư duy là một hành động trí tuệ, là quá trình giải quyết một nhiệm vụ nào

đó nảy sinh trong quá trình nhận thức hay trong quá trình hoạt động thực tiễn Quá trình này được thực hiện bởi các thao tác trí tuệ nhất định, nó được diễn ra theo các giai đoạn sau:

+ Xác định vấn đề: Xuất hiện hoàn cảnh có vấn đề là một điều kiện quan

trọng của tư duy Hoàn cảnh có vấn đề chứa đựng những mâu thuẫn khác nhau (giữa cái đã biết và cái chưa biết, giữa cái đã có và cái chưa có) con người càng có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực nào đó càng dễ dàng nhìn ra và đầy đủ những mâu thuẫn đó Chính vấn đề được xác định này quyết định toàn bộ những việc phải giải quyết sau đó Đây là giai đoạn đầu tiên và quan trọng nhất của quá trình tư duy

+ Xuất hiện các liên tưởng - huy động các tri thức, kinh nghiệm: Đây là

giai đoạn quyết định đến sự đúng hay sai của vấn đề đã được xác định Giai đoạn này xuất hiện trong đầu những liên tưởng, những tri thức và kinh nghiệm liên quan đến vấn đề cần giải quyết

+ Sàng lọc các liên tưởng và hình thành giả thuyết: Các tri thức, kinh

nghiệm và liên tưởng xuất hiện đầu tiên còn mang tính chất rộng rãi chưa thực sát với nhiệm vụ đề ra Trên cơ sở sàng lọc này sẽ hình thành giả thuyết tức là cách giải quyết cho phù hợp với nhiệm vụ của tư duy Chính sự đa dạng của các giả thuyết

cho phép xem xét cùng một sự vật hiện tượng từ nhiều khía cạnh khác nhau để tìm

ra cách giải quyết đúng đắn nhất

+ Kiểm tra giả thuyết: Do sự phong phú của giả thuyết nên phải tiến hành

kiểm tra tính đúng đắn để giải quyết nhiệm vụ đặt ra một cách chính xác nhất Kết quả kiểm tra giả thuyết có thể là đúng hoặc sai

- Nếu giả thuyết đúng thì khẳng định giả thuyết và đi đến giải quyết vấn

đề

- Nếu giả thuyết sai thì bác bỏ, xây dựng giả thuyết mới, rồi kiểm tra lại

+ Giải quyết vấn đề: Sau khi xác định vấn đề, huy động các tri thức kinh

nghiệm, sàng lọc liên tưởng và hình thành giả thuyết Nếu giả thuyết đã được kiểm tra và khẳng định thì nó sẽ được thực hiện, tức là đi đến câu trả lời cuối cùng cho

vấn đề được đặt ra

Sơ đồ các giai đoạn của quá trình tư duy của Platônốp

2.1.4 Các thao tác của quá trình tư duy:

Theo Nguyễn Đức Thâm [6,tr 115]:

* Phân tích tổng hợp: là hai hoạt động tư duy riêng biệt, đối nghịch nhau

nhưng gắn bó nhau Trong nghiên cứu khoa học, phân tích và tổng hợp đôi khi còn được quan niệm như là hai phương pháp nghiên cứu đi đôi với nhau

Nhận thức vấn đề

Xuất hiện các liên tưởng

Sàng lọc liên tưởng và hình thành giả thuyết

Kiểm tra giả thuyết

Giải quyết vấn đề Hoạt động tư duy mới

+ Phân tích: là hoạt động trí tuệ phân chia đối tượng thành những bộ phận,

những thuộc tính, các quan hệ khác nhau theo một hướng nhất định

+ Tổng hợp: là quá trình kết hợp những bộ phận, thuộc tính, quan hệ… mà

ta đã tách ra do quá trình phân tích thành một chỉnh thể thống nhất

- Phân tích và tổng hợp là hai thao tác trái ngược nhau nhưng có mối quan

hệ mật thiết với nhau, phân tích được tiến hành trên cơ sở tổng hợp và tổng hợp được thực hiện trên kết quả của phân tích

* So sánh: là sự xác định sự giống nhau hay khác nhau, sự bằng nhau hay

không bằng nhau giữa các sự vật hiện tượng Thao tác này cũng có quan hệ chặt chẽ với phân tích và tổng hợp So sánh là cơ sở của mọi sự hiểu biết và tư duy Nhờ có

so sánh các sự vật hiện tượng với nhau mà ta có thể lĩnh hội các tài liệu học tập với tất cả tính đa dạng độc đáo và phức tạp của chúng

* Trừu tượng hóa và khái quát hóa:

+ Trừu tượng hóa: là quá trình gạt bỏ khỏi đối tượng những bộ phận, thuộc

tính, quan hệ không cần thiết chỉ giữ lại những yếu tố cần thiết để tư duy

+ Khái quát hóa: là quá trình dùng trí óc để hợp nhất nhiều đối tượng khác nhau trên cơ sở có một số thuộc tính giống nhau nào đó

+ Nhưng ta cũng cần phân biệt những thuộc tính chung gồm có hai loại: những thuộc tính chung giống nhau và những thuộc tính chung là những thuộc tính bản chất Vì vậy, nếu khái quát hóa chỉ dựa trên những dấu hiệu chung giống nhau thì dễ dẫn đến sai lầm

+ Trừu tượng hóa và khái quát hóa có mối quan hệ qua lại với nhau Muốn khái quát hóa đối tượng thì ta phải trừu tượng hóa những dấu hiệu không bản chất Khái quát hóa chính là sự tổng hợp ở mức độ cao

* Cụ thể hóa: là sự vận dụng những khái niệm, định luật, quy tắc đã được

khái quát hóa vào hoạt động thực tiễn nhằm giải quyết những nhiệm vụ cụ thể

Tóm lại: Trong quá trình tư duy các thao tác tư duy có quan hệ mật thiết với nhau,

chúng thống nhất theo một hướng nhất định để giải quyết các nhiệm vụ của tư duy Việc thực hiện các thao tác tư duy có thể không tuân theo một thứ tự nhất định và cũng không nhất thiết phải sử dụng tất cả các thao tác trong một quá trình tư duy

2.1.5 Các thao tác tư duy thường dùng trong dạy học vật lý:

* Các hiện tượng vật lý xảy ra trong tự nhiên thường rất phức tạp và đa dạng

Để nhận thức đúng các hiện tượng đó có thể sử dụng các thao tác vật chất như:

+ Nhận biết bằng các giác quan

+ Tác động lên sự vật, hiện tượng bằng các công cụ : chiếu sáng, tác dụng lực, hơ nóng, làm lạnh, đặt vào một điện áp, làm thí nghiêm, thay đổi các điều kiện thí nghiệm…

* Các thao tác tư duy cũng đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc giúp chúng ta nhận thức đúng đắn các sự vật, hiện tượng nói trên Theo [4, tr 16], các thao tác thường dùng trong dạy học vật lý là:

+ Phân tích:

Trong vật lý, việc phân tích một đối tượng cần nghiên cứu có thể hiểu là:

- Làm chậm lại quá trình xảy ra hiện tượng

- Đơn giản hóa hiện tượng, sự vật

- Tháo rời hoặc cắt đối tượng một cách tưởng tượng

- Chia quá trình thành từng giai đoạn

+ Tổng hợp:

Sau khi phân tích sự vật, sự việc, công việc tiếp theo là tổng hợp, nhằm:

- Nhìn nhận sự vật, hiện tượng một cách toàn thể để hiểu bản chất của chúng và giải thích được chúng

- Nhìn thấy, tổng hợp cấu trúc bên trong của một thiết bị để hiểu nguyên tắc hoạt động của nó

+ Phân tích – tổng hợp:

Các bước của thao tác phân tích – tổng hợp:

- Quan sát tổng quát đặc điểm bề ngoài và tác dụng của đối tượng (vật, tình trạng, quá trình…)

- Chia đối tượng thành các yếu tố nhỏ (các phần tử, dấu hiệu riêng lẻ, mối quan hệ thành phần…)

- Tách các yếu tố bản chất ra khỏi các yếu tố không bản chất

- Tưởng tượng ra một đối tượng mới sau khi đã trừu tượng hóa các yếu tố không bản chất ở đối tượng cũ

- So sánh các đối tượng này với các đối tượng cùng loại đã được nghiên cứu bằng cách tương tự

- Khái quát hóa kết quả nghiên cứu cho mọi đối tượng cùng loại, có cùng bản chất, chức năng giống nhau

- Kiểm tra sự khái quát hóa nói trên với đối tượng khác cùng loại, không thuộc số đối tượng nghiên cứu

+ Trừu tượng hoá:

Hoạt động tư duy trừu tượng hóa đã làm cho việc nghiên cứu đối tượng, trình bày một sự việc, một quá trình trở nên đơn giản rất nhiều Vấn đề chủ yếu là, khi làm việc với đối tượng, nhà nghiên cứu cần tập trung vào đặc điểm, tính chất nào và cái gì cần tạm thời lãng quên Điều này cũng giúp ích trong việc giảng dạy của giáo viên trong việc mô tả, trình bày một sự vật, hiện tượng (chỉ nhấn mạnh cái gì cần thiết) nhằm làm cho học sinh dễ nhận thức được vấn đề Ví dụ: Trong phần động học, người ta nghiên cứu chuyển động cơ học của các vật (xe, tàu ) Khi vào phòng thí nghiệm, để thực hiện các chuyển động thì người ta đã trừu tượng hóa những đặc điểm bên ngoài, chủng loại, kích thước của các vật chuyển động, chỉ còn lại một chiếc xe đơn giản hay là một viên bi Khi đã có các quy luật chuyển động, người ta dùng chúng để giải quyết các bài toán động học cho một chiếc xe, một chiếc tàu nào

đó

+ Khái quát hoá:

Các hoạt động tâm lý trên sẽ không đưa đến một kết luận mang ý nghĩa khoa học nếu như không được nối tiếp bằng một hoạt động phức tạp hơn, có tính chất quyết định hơn cho công việc nghiên cứu, nhận thức, đó là khái quát hóa

Khái quát hóa là một hoạt động tư duy tiếp sau các hoạt động tư duy khác (phân tích, tổng hợp, trừu tượng hóa ) nhằm đưa ra kết luận chung nhất, bản chất nhất của các đối tượng nghiên cứu

Ví dụ: Mọi môi trường có chứa các ion hoặc các điện tử chuyển động tự do, nếu đặt vào đó một điện trường thì sẽ có dòng điện chạy qua

Chú ý: cần phân biệt “khái quát hóa” và “kết luận khái quát” Khái quát hóa

là hoạt động tư duy, còn kết luận khái quát là kết quả của hoạt động tư duy đó

+ Suy luận diễn dịch:

Diễn dịch là một trong những phương thức lập luận và là một phương pháp nghiên cứu cơ bản Diễn dịch theo nghĩa rộng là mọi sự suy diễn, theo nghĩa hẹp và thông dụng là sự chứng minh hoặc suy diễn đi từ một hay một vài kết luận có tính chất tiên đề để có một phán đoán mới (hệ quả) Diễn dịch còn là con đường vận dụng một kết quả, một quy luật vào giải quyết một vấn đề phát sinh trong thực tế để giải thích, trong kỹ thuật để thiết kế cái mới

Ví dụ: từ định luật tổng quát của Newton: a = F/m hay F = m.a có thể suy luận ra (diễn dịch) định luật quán tính: nếu không có lực tác dụng (F = 0) thì vật sẽ không có gia tốc (a = 0), nghĩa là nó sẽ giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều

+ Suy luận quy nạp:

Suy luận quy nạp là con đường tư duy đi từ việc phân tích nhiều đối tượng của cùng một loại để rút ra kết luận về một dấu hiệu chung, một đặc tính chung cho tất cả các đối tượng cùng loại Phép quy nạp đảm bảo chuyển những sự kiện riêng lẻ thành những nguyên lý phổ biến Ví dụ: nghiên cứu tất cả kim loại, thấy chúng đều dẫn điện, từ đó kết luận về khả năng dẫn điện của kim loại

Suy luận quy nạp chỉ chắc chắn đúng khi ta nghiên cứu tất cả đối tượng của loại ấy Quy nạp như vậy gọi là quy nạp hoàn toàn

Trong khoa học và đặc biệt là khoa học giáo dục có hai loại quy nạp thường dùng là:

- Quy nạp không hoàn toàn: Trong dạy học, chúng ta có thể khảo sát tối thiểu 3 trường hợp là có thể quy nạp Vì chân lí trong sách giáo khoa đã được công nhận, hơn nữa thời gian cũng không cho phép chúng tâ khảo sát hết mọi trường hợp

Ví dụ: Muốn đi đến định luật từ một thí nghiệm, tối thiểu ta phải thực hiện thí nghiệm ấy với 3 đối tượng khác nhau hoặc thực hiện tối thiểu 3 lần với cùng một đối tượng mà kết quả không thay đổi

- Quy nạp khoa học (hay phương pháp quy nạp – diễn dịch): Khi rút ra một kết luận (quy nạp), các nhà khoa học đã thí nghiệm với số đối tượng, số lần đủ lớn nhưng kết luận ấy vẫn chưa phải là chân lý, cần được kiểm tra ở một đối tượng khác hoặc vận dụng vào thực tế (diễn dịch) Quá trình này luôn có trong các bài học vật lý

Tóm lại: Phải có sự kết hợp tốt giữa các thao tác vật chất và các thao tác tư duy

Nếu làm được như vậy thì kết quả thu được khi áp dụng vào quá trình dạy học sẽ mang lại hiệu quả cao

2.1.6 Các loại tư duy:

Có nhiều cách phân biệt tư duy, dựa theo những dấu hiệu khác nhau Trong dạy học vật lý, chúng ta quan tâm đến những loại tư duy dưới đây[6, tr 114]

* Tư duy kinh nghiệm: là loại tư duy chủ yếu dựa trên kinh nghiệm cảm tính

và sử dụng phương pháp “thử và sai” Chủ thể thực hiện một nhiệm vụ nào đó phải thử mò mẫm thực hiện một số thao tác, hành động, ngẫu nhiên gặp một trường hợp thành công, sau đó lặp lại đúng như thế không biết nguyên nhân vì sao Kiểu tư duy này đơn giản, không cần phải rèn luyện nhiều, có ích trong hoạt động hàng ngày để giải quyết một số vấn đề trong phạm vi hẹp

* Tư duy lý luận: là loại tư duy giải quyết nhiệm vụ đuợc đề ra dựa trên sử

dụng những khái niệm trừu tuợng, những tri thức lý luận Loại tư duy này không dừng lại ở kinh nghiệm rời rạc mà hướng đến việc xây dựng quy tắc, quy luật chung ngày một sâu rộng hơn, có khả năng tự định hướng hành động và luôn sử dụng những tri thức khái quát đã có để lý giải, dự đoán những sự vật hiện tượng cụ thể Luôn luôn lật đi lật lại vấn đề để đạt đến sự nhất quán về mặt lý luận, xác định được phạm vi ứng dụng của mỗi lý thuyết

+ Tư duy lý luận rất cần thiết cho hoạt động nhận thức và phải rèn luyện lâu

dài mới có đuợc Nhờ có tư duy lý luận, con nguời mới có thể đi sâu được vào bản

chất của sự vật hiện tượng, phát hiện được quy luật vận động của chúng và sử dụng những tri thức khái quát đó để cải tạo bản thân và làm biến đổi giới tự nhiên, phục

vụ lợi ích của mình

* Tư duy lôgic: là tư duy tuân theo các quy tắc, quy luật của lôgic học một

cách chặt chẽ, chính xác, không phạm phải sai lầm trong các lập luận, biết phát hiện

ra các mâu thuẫn, nhờ đó mà nhận thức đúng đắn chân lý khách quan Tư duy lôgic được sử dụng trong mọi lĩnh vực của hoạt động nhận thức, cho nên phải thường

xuyên rèn luyện cho học sinh cách tư duy lôgic

* Tư duy vật lý: là sự quan sát các hiện tượng vật lý, phân tích một hiện

tượng phức tạp thành những bộ phận đơn giản và xác lập giữa chúng những mối quan hệ và những sự phụ thuộc xác định, tìm ra mối liên hệ giữa mặt định tính và mặt định lượng của các hiện tượng và các đại lượng vật lý, dự đoán các hệ quả mới

từ các lý thuyết và áp dụng những kiến thức khái quát thu được vào thực tiễn

+ Các hiện tượng vật lý trong tự nhiên diễn ra rất phức tạp, nhưng những định luật chi phối chúng thường lại rất đơn giản, vì mỗi hiện tượng bị nhiều yếu tố tác động chồng chéo lên nhau hoặc nối tiếp nhau mà ta chỉ quan sát được kết quả tổng hợp cuối cùng Bởi vậy muốn nhận thức được những đặc tính bản chất và quy luật của tự nhiên thì việc đầu tiên là phải phân tích được hiện tượng phức tạp thành những bộ phận, những giai đoạn bị chi phối bởi một số ít nguyên nhân, bị tác động bởi một số ít yếu tố, tốt nhất là một nguyên nhân, một yếu tố Có như thế, ta mới xác lập được những mối liên hệ bản chất, trực tiếp, như những sự phụ thuộc định lượng giữa các đại lượng vật lý dùng để đo lường những thuộc tính bản chất của sự vật hiện tượng Muốn biết những kết luận khái quát thu được có phản ánh đúng thực

tế hay không, ta phải kiểm tra lại trong thực tiễn Để làm việc đó, ta phải xuất phát

từ những kết luận khái quát, suy ra những hệ quả, dự đoán những hiện tượng mới có thể quan sát được trong thực tiễn Nếu thí nghiệm xác nhận hiện tượng mới đúng như dự đoán thì kết luận khái quát ban đầu mới được công nhận là chân lý

Tóm lại: Trong quá trình nhận thức vật lý như trên, chủ thể sử dụng tổng hợp, đan

xen nhiều hình thức tư duy, trong đó có hình thức chung như tư duy lý luận, tư duy lôgic và những hình thức đặc thù của vật lý học như thực nghiệm, mô hình hóa…Việc vận dụng những kiến thức vật lý vào thực tiễn đã tạo điều kiện cho con

người có khả năng cải tạo thực tiễn, làm cho các hiện tượng vật lý xảy ra theo hướng có lợi cho con người, thỏa mãn được nhu cầu ngày càng tăng của xã hội

2.1.7 Các sản phẩm của tư duy:

* Khái niệm: là những tri thức đã được khái quát hóa một loạt các sự vật

cùng có chung những dấu hiệu bản chất nhất định Một khái niệm bao giờ cũng bao hàm một nội dung nhất định gọi là nội dung của khái niệm Quá trình tư duy ở trình

độ nào đó sẽ giúp con người nhận thức được một số lượng khái niệm ở một mức độ nhất định Nên cùng một khái niệm nhưng có người sẽ hiểu rộng và sâu hơn những người khác

* Phán đoán: là một sự khẳng định hay phủ định về các sự vật, hiện tượng

hoặc những mối quan hệ nào đó giữa các sự vật hiện tượng trong thực tiễn Phán đoán có thể là một nhận định đơn giản hay phức tạp, nhưng phán đoán đôi khi cũng không chính xác Kinh nghiệm càng đa dạng, phong phú và toàn diện thì việc thực hiện các thao tác tư duy càng hợp lý khi đó việc phán đoán càng chính xác

* Suy lý: là một phán đoán được rút ra từ một phán đoán khác Suy lý có hai

loại đó là suy lý diễn dịch và suy lý quy nạp

+ Suy lý diễn dịch: từ phán đoán chung ta đi đến phán đoán riêng (từ cái khái quát ta đi đến cái cụ thể)

+ Suy lý quy nạp: từ các phán đoán riêng lẻ ta đi đến phán đoán chung (từ cái cụ thể ta tổng hợp thành cái khái quát)

- Quy nạp và diễn dịch là hai hình thức suy lý gắn bó chặt chẽ với nhau và

có vai trò vô cùng quan trọng trong việc lĩnh hội tri thức của con người

2.2 Phát triển tư duy trong quá trình nhận thức:

2.2.1 Con đường nhận thức của con người:

* Vấn đề then chốt đầu tiên đặt ra cho con người trong quá trình nhận thức là làm thế nào tìm ra chân lý, làm thế nào để biết rằng những điều mà nhà nghiên cứu tìm ra là đúng chân lý khách quan? V.I Lênin đã khái quát hóa những thành tựu của rất nhiều nhà khoa học trên con đường đi tìm chân lý và đã chỉ ra rằng: “Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, rồi từ tư duy trừu tượng trở về thực tiễn, đó

là con đường biện chứng của sự nhận thức chân lý, của sự nhận thức hiện thực khách quan”

Chu trình nhận thức luận V.I Lênin

* Quá trình nhận thức được thể hiện chủ yếu thông qua các hoạt động tư duy, quá trình tư duy diễn ra nhằm giải quyết một nhiệm vụ nào đó nảy sinh trong quá trình nhận thức thế giới khách quan Sự nhận thức bắt đầu từ trực quan sinh động (tình huống có vấn đề) để kích thích quá trình tư duy từ đó hình thành các liên tưởng Sau khi sàng lọc liên tưởng và hình thành giả thuyết thì sử dụng các thao tác

tư duy (phân tích, tổng hợp, so sánh…) để nhận thức vấn đề Trong quá trính nhận thức vấn đề thì các thao tác tư duy cũng được rèn luyện ngày càng nhanh hơn, chính xác hơn, hiệu quả hơn và đó là cơ sở cho việc hình thành các khả năng phán đoán, suy lý, nêu giả thuyết, hình thành khái niệm… Đó là biểu hiện rõ rệt của việc phát triển tư duy trong quá trình nhận thức

Tóm lại: Con người đi tìm chân lý xuất phát từ thực tiễn và cuối cùng trở lại thực

tiễn thông qua quá trình tư duy trừu tượng và lấy thực tiễn làm chân lý Ta thấy rằng trong dây chuyền trên thì thực tiễn là điểm bắt đầu và cũng là điểm kết thúc, nhưng điểm kết thúc này lại bắt đầu cho một dây chuyền mới hơn, cao hơn, đòi hỏi sự tư duy nhiều hơn… Thông qua việc đáp ứng các đòi hỏi đặt ra đó thì các thao tác tư duy được rèn luyện Từ đó giúp con người hình thành thói quen tư duy tích cực, tích lũy được nhiều kinh nghiệm làm cơ sở cho việc nhận thức các vấn đề mới một cách nhanh chóng, sáng tạo và chính xác

2.2.2 Rèn luyện và phát triển các phẩm chất trí tuệ:

* Tính linh hoạt của trí tuệ: đó chính là kỹ năng thay đổi phương hướng giải

quyết vấn đề phù hợp với sự thay đổi các điều kiện, biết tìm ra phương pháp mới để giải quyết vấn đề, dễ dàng chuyển từ dạng hoạt động trí tuệ này sang hoạt động trí

tuệ khác, không rập khuôn theo mẫu Khả năng nhìn một vấn đề, một hiện tượng

Trực

quan

Tư duy trừu

Trực quan Thực tiễn

thể

theo nhiều quan điểm khác nhau và có thể xác lập sự phụ thuộc giữa các kiến thức theo thứ tự ngược(tính thuận nghịch của tư duy)

2.3 Phát triển tư duy thông qua quá trình giải bài tập vật lý:

2.3.1 Bài tập vật lý là phương tiện để phát triển tư duy:

* Bài toán vật lý là phương tiện có tầm quan trọng đặc biệt trong việc phát

triển tư duy học sinh Nó rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, đòi hỏi học sinh phải hoạt động trí tuệ tích cực, tự lập và sáng tạo Người học phải tự tìm hiểu và xác định đâu là hoàn cảnh có vấn đề, phải hiểu rõ mối quan hệ giữa các đại lượng đã cho và đại lượng cần tìm, tự mình xây dựng nên những lập luận, những phương án nhằm thực hiện việc tính toán, khi cần thiết có thể tiến hành các thí nghiệm kiểm chứng Nếu thực hiện tốt quá trình giải bài toán vật lý như trên thì tư duy lôgic, tư duy sáng tạo của học sinh sẽ được phát triển ngày càng cao

* Bài toán vật lý được hiểu là một vấn đề đặt ra đòi hỏi học sinh phải giải quyết nhờ những suy luận lôgic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lý Bắt đầu từ tình huống có vấn đề để tư duy, hoạt động tư duy diễn ra bắt đầu từ khi gặp tình huống có vấn đề và tiếp nhận vấn

đề, từ đó tìm cách giải quyết các tình huống cho đến khi giải quyết xong vấn đề đó

* Quá trình giải bài toán vật lý thật sự là quá trình tìm hiểu đề bài, tìm hiểu các hiện tượng vật lý có liên quan, mối liên hệ giữa các đại lượng Nhưng muốn giải quyết được bài toán thì đòi hỏi người học sinh phải nắm vững kiến thức vật lý, vận dụng tốt các thao tác tư duy khác nhau nhằm tìm ra mối liên hệ giữa các dữ liệu đã cho và các dữ liệu cần tìm Từ đó giúp cho việc giải bài toán trở nên đơn giản hơn

* Trong việc giải bài toán vật lý người giáo viên cần chỉ cho học sinh biết cách vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề đặt ra, phải rèn luyện cho học sinh khả năng giải quyết những bài toán từ đơn giản đến nâng cao thuộc nhiều phần khác nhau của chương trình vật lý phổ thông

* Trong quá trình giải bài toán vật lý phải đặc biệt coi trọng việc phát triển tư duy và bảo đảm tính độc lập của học sinh Vì qua đó các thao tác tư duy được rèn luyện một cách đầy đủ, tích cực, nhanh chóng và mang lại hiệu quả rất cao Giúp học sinh có thể rút ra những kinh nghiệm, thủ thuật, phương pháp riêng cho từng dạng toán Đó là tính sáng tạo một biểu hiện cao của sự phát triển tư duy

2.3.2 Nguyên tắc chung về chọn nội dung bài tập vật lý nhằm phát triển

tư duy:

* Việc lựa chọn hệ thống bài tập nhằm mục đích phát triển tư duy học sinh là

vô cùng quan trọng đối với người giáo viên Nó quyết định trực tiếp đến sự thành công hay thất bại của quá trình giải bài tập nói riêng và quá trình dạy học vật lý nói chung Nên khi lựa chọn chúng ta cần phải tuân theo những nguyên tắc chung như sau:

+ Các bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp nhưng phải nằm trong giới hạn nhận thức của học sinh (phạm vi và số lượng kiến thức, kỹ năng cần vận dụng, số lượng các đại lượng cho biết và các đại lượng phải tìm) giúp học sinh nắm vững phương pháp giải các loại bài toán điển hình

+ Hệ thống bài tập cần bao gồm nhiều thể loại khác nhau, không trùng lặp nhằm tránh sự nhàm chán, kích thích hứng thú học tập và phát triển tư duy học sinh

+ Mỗi bài tập được chọn phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập, đóng góp một phần nào đó trong việc củng cố, hoàn thiện và mở rộng kiến thức

+ Tính phức tạp của các tình huống có vấn đề nêu ra trong bài tập phải tăng dần độ khó từ đó đòi hỏi học sinh phải hoạt động tư duy ở các mức độ khác nhau Bài tập tổng hợp phải chứa các yêu cầu cao của sự phát triển tư duy Giúp khả năng

tư duy của các em ngày càng hoàn thiện hơn

Tóm lại: việc lựa chọn bài tập là vô cùng quan trọng nhằm giúp học sinh rèn luyện

khả năng tư duy độc lập, sáng tạo… Nhiều nhà bác học như Rơđơpho, Bo,

Anhxtanh… đều nhấn mạnh rằng giải bài tập không phải chỉ giúp cho học sinh củng

cố kiến thức, luyện tập áp dụng những định luật đã học mà quan trọng hơn còn là hình thành chính phong cách nghiên cứu của hoạt động trí tuệ và phương pháp tiếp cận các hiện tượng nghiên cứu

2.4 Phân loại các dạng bài toán và lập hệ thống liên kết các bài toán angôrit – ơritxtic:

2.4.1 Phân loại các dạng toán dựa vào hành động nhận biết của người giải:

* Bài toán vật lý rất phong phú và đa dạng Nếu phân loại dựa trên các phương tiện giải thì có bài tập định tính, bài tập tính toán, bài tập thí nghiệm, bài tập

đồ thị Nếu dựa vào mức độ khó khăn đối với học sinh, có thể chia bài tập vật lý thành bài tập tập dượt, bài tập tổng hợp, bài tập sáng tạo

* Ta còn có thể phân loại bài tập vật lý theo khả năng tư duy sáng tạo, độc lập trong suy nghĩ của học sinh Trong cách phân loại này thì người giải đóng vai trò là chủ thể khách quan để nhận biết vấn đề cần giải quyết thuộc loại nào và được chia ra thành những loại sau:

+ Bài tập có sẵn thuật toán:

- Bài toán đang xét rất giống với bài toán nào đó mà học sinh đã làm trước đây Như vậy học sinh chỉ cần áp dụng thuật toán có sẵn trong kinh nghiệm để làm sáng tỏ vấn đề cần giải quyết

- Cần lưu ý học sinh không nên coi thường loại toán này (vì cho là mình

đã nắm được quy tắc giải) bởi vì để giải loại toán này người giải phải nắm vững qui tắc đã học, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo Đây là cơ sở quan trọng để giải những bài toán phức tạp hơn Yêu cầu đặt ra cho học sinh là:

 Nắm vững quy tắc giải đã học

 Nhận dạng đúng dạng bài toán

 Giải theo quy tắc đã học một cách thành thạo

- Đối với bản thân người giải đây là: “bài toán angôrit” hay “bài toán tái hiện” Thuật ngữ angôrit là một khái niệm toán học dùng để chỉ bản quy định chính xác và được hiểu một cách đơn giản về việc hoàn thành các thao tác nguyên tố theo một trình tự xác định nhằm giải quyết một bài toán bất kỳ thuộc một loại hay một kiểu nào đó

+ Bài toán chưa có sẵn thuật toán:

- Loại bài tập này chiếm một số lượng không nhỏ trong sách giáo khoa và gây cho học sinh nhiều khó khăn dẫn đến tâm lý sợ và thiếu tự tin vào khả năng của mình Đây là một trở ngại lớn cho ý chí tiến thủ vươn lên trong học tập của học sinh Do vậy khi dạy học sinh giải bài tập, người giáo viên không chỉ đơn thuần cung cấp lời giải mà quan trọng hơn là: dạy cho học sinh biết cách tư duy tìm ra con đường hợp lý để giải bài toán Bởi vì “tìm được cách giải một bài toán là một điều phát minh” (Pôlia)

- Bài toán loại này thì người giải hoàn toàn không quen và chưa biết thuật toán để giải quyết vấn đề Đối với dạng bài tập này thì học sinh cần tìm hiểu kỹ nội dung bài toán (Cái gì cần tìm? Cái gì đã cho? Cái cần tìm cần thỏa mãn những điều kiện gì? Những điều kiện đó có đủ để xác định cái phải tìm không? Có mâu thuẫn với nhau không?) để làm cơ sở cho việc huy động kiến thức nhằm giải quyết vấn đề đặt ra

- Đối với bản thân người giải đây là “bài toán ơrixtic” hay “bài toán tìm tòi” Thuật ngữ ơrixtic là tìm tòi, phát hiện nghĩa là học sinh phải tự tìm tòi và tự lập

ra angôrit giải mới dưới sự hỗ trợ của giáo viên

+ Bài toán có một phần đã biết angôrit, một phần hoàn mới (bài toán angôrit

- ơrixtic):

- Bài toán angôrit - ơrixtic là trung gian giữa hai loại đã được đề cập Bài

tập loại này được xây dựng cơ bản từ bài toán angôrit nhưng các dữ liệu và yêu cầu

của bài toán được phức tạp hóa Hay nói cách khác đây là sự lồng ghép các ơrixtic vào trong bài toán angôrit Bài toán loại này đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc rèn luyện và phát triển tư duy học sinh

2.4.2 Phương án lập hệ thống liên kết các bài toán angôrit – ơritxtic:

* Nắm vững nội dung chương trình, biết rõ chuẩn kiến thức và kỹ năng của

chương “Các định luật bảo toàn” (Vật lý 10 nâng cao)

* Tìm hiểu kỹ các dạng bài tập trong chương, tham khảo nhiều tài liệu, nghiên cứu thật kỹ phương pháp giải các dạng bài tập đó, cố gắng thiết kế thành hệ thống bài tập từ đơn giản đến phức tạp nhằm giúp học sinh rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức đã học một cách nhuần nhuyễn

* Từ hệ thống bài tập trên chọn ra một bài toán đặc trưng nhất cho mỗi dạng và lập angôrit giải Bài toán được chọn cần đơn giản, dễ lập angôrit giải và phải đặc trưng cho các bài tập trong phần nội dung đó Bài toán này thường được dùng ở lớp sau tiết học lý thuyết và là cơ sở giúp học sinh định hướng tư duy khi gặp những bài tập phức tạp hơn

* Trên cơ sở angôrit giải bài toán mẫu, tiến hành chọn lựa các bài toán hoàn toàn giống với bài toán mẫu hoặc có một phần giống còn một phần khác Các bài toán này thì học sinh có thể giải quyết dựa vào angôrit giải của bài toán mẫu hoặc vận dụng các kiến thức đã có trên cơ sở phát triển angôrit giải bài toán mẫu

* Sắp xếp các bài toán được lựa chọn thành một hệ thống liên kết các bài toán angôrit – ơritxtic Các bài toán này vừa được sắp xếp theo nội dung chương trình, vừa được phức tạp hóa dần nhằm ẩn chứa những yêu cầu của sự phát triển tư duy

* Yêu cầu của hệ thống liên kết các bài toán angôrit – ơritxtic trước hết phải đảm bảo các nguyên tắc chung về chọn nội dung bài tập vật lý nhằm phát triển tư duy học sinh, ngoài ra phải thể hiện được tính kế thừa, bài trước phải làm cơ sở để giải bài tiếp theo Bài toán mới không nên quá rập khuôn theo bài toán mẫu, cũng như không nên quá khó đối với HS thì sẽ không kích thích được sự tự tư duy

* Tác dụng phát triển tư duy của hệ thống liên kết các bài toán angôrit – ơritxtic là ở chỗ học sinh đã biết một bộ phận nào đó của bài toán đang giải ở bài toán đã giải trước đó, đó chính là cở sở dữ liệu để tư duy Đồng thời còn chứa ẩn cái chưa biết, cái phải tìm tòi đây là tình huống có vấn đề mới để kích thích tư duy của học sinh Học sinh phải biết cách phân tích các dữ liệu đã có của bài toán, phải biết

so sánh với bài toán mẫu hay các bài toán đã giải trước để tìm ra các mối liên hệ mới Như vậy có nghĩa là học sinh tự tìm ra thủ thuật mới, phương pháp giải quyết

mới của riêng mình và từ đó kinh nghiệm ngày càng được tích lũy đồng nghĩa với việc tư duy ngày càng phát triển ở mức cao hơn

3 CƠ SỞ THỰC TẾ CỦA ĐỀ TÀI:

3.1 Một số ý kiến về bài tập vật lý phần “ Các định luật bảo toàn ” (vật lý 10 nâng cao):

* Bài tập phần “Các định luật bảo toàn” vật lý 10 nâng cao, được lồng ghép trong suốt nội dung chương và trong từng tiết học, bao gồm cả bài tập định tính và bài tập định lượng Về hình thức thì có bài tập trắc nghiệm và bài tập tự luận Trong

đề tài này chúng ta chỉ nghiên cứu chủ yếu các bài toán dạng tự luận

* Đặc trưng của bài tập phần này chủ yếu là để vận dụng định luật bảo toàn động lượng, định lý động năng và định luật bảo toàn cơ năng một cách đơn lẻ mà chưa có các loại bài tập tổng hợp cần liên kết các kiến thức trong chương

3.2 Hệ thống các bài toán angôrit – ơritxtic phần “Các định luật bảo toàn” (vật lý 10 nâng cao):

3.2.1 Hệ thống liên kết các bài toán áp dụng định luật bảo toàn động lượng:

a Kiến thức cơ bản:

Về kiến thức cơ bản học sinh đã biết:

* Hệ kín (hệ cô lập) là hệ:

+ Không có ngoại lực tác dụng lên hệ

+ Nếu có ngoại lực tác dụng lên hệ thì các ngoại lực phải triệt tiêu lẫn nhau, hoặc hình chiếu của các ngoại lực trên một phương nào đó triệt tiêu (hệ kín theo phương)

+ Trường hợp vật va chạm và đạn nổ có nội lực rất lớn so với ngoại lực nên

có thể coi gần đúng là hệ kín trong thời gian xảy ra hiện tượng

* Khái niệm động lượng: Động lượng là một đại lượng véctơ, có cùng hướng với véctơ vận tốc Và được đo bằng tích của khối lượng và vận tốc của vật

v

m

P  , đơn vị của động lượng trong hệ SI là Kg.m/s

* Động lượng của cả hệ bằng tổng véctơ động lượng của các vật trong

hệ: P   P i

* Định luật bảo toàn động lượng:

+ Véctơ tổng động lượng của một hệ kín được bảo toàn: PP' + Nếu hệ kín gồm 2 vật m1 và m2 tương tác với nhau thì định luật bảo toàn động lượng được diễn tả bằng biểu thức: 2 2'

' 1 1 2 2 1

1.v m v m.v m v

* Chú ý: trong trường hợp ngoại lực khác không nhưng hình chiếu của chúng trên phương nào đó triệt tiêu thì động lượng được bào toàn theo phương này (bảo toàn động lượng theo phương)

* Dạng khác của định luật II Newtơn: F m v P P F t

b Hệ thống liên kết các bài toán:

Trên cơ sở kiến thức học sinh đã biết ta có thể lập hệ thống liên kết các bài toán sau:

* Loại toán áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ kín trong đó các vectơ động lượng trước và sau tương tác cùng phương với nhau

* Loại toán áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ kín trong đó các vectơ động lượng trước và sau tương tác khác phương với nhau

* Loại toán áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ kín theo một phương

* Loại toán áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ có các vật chuyển động tương đối trong các hệ quy chiếu khác nhau

+ Loại toán 1: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ kín trong

đó các vectơ động lượng trước và sau tương tác cùng phương với nhau

- Lập angôrit giải:

 Xét xem hệ có phải là hệ kín hay không (Đây là điều kiện để áp dụng định luật bảo toàn động lượng)

 Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: m1.v1m2.v2 m1.v1' m2.v'2

(*)

 Chọn hệ trục tọa độ và chiếu phương trình (*) lên hệ trục tọa độ ta có được phương trình đại số

m1.v1xm2.v2x m1.v1'xm2.v2'x(**)

 Giải phương trình (**) để tìm các đại lượng theo yêu cầu đề bài

- Bài toán minh họa: Trên một mặt bàn nằm ngang rất nhẵn có viên bi A

khối lượng m đang đứng yên Ta dùng viên bi B cũng có khối lượng m bắn vào bi A với vận tốc v, sau va chạm bi A chuyển động cùng hướng với bi B trước va chạm

và cũng có độ lớn vận tốc làv Tìm vận tốc bi B sau va chạm

- Hệ hai viên bi va chạm là một hệ kín (trọng lực và phản lực tác dụng lên viên

bi triệt tiêu nhau)

- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: ' '

B B A A A A B

mv  v B' 0Vậy sau va chạm viên bi B đứng yên

+ Loại toán 2: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ kín trong đó các vectơ động lượng trước và sau tương tác khác phương với nhau

- Tình huống mới: Với bài toán này, sau tương tác các vật không còn

chuyển động trên cùng một phương Để giải quyết bài toán trên ngoài việc áp dụng

 Bài toán minh họa 1 (Sử dụng định lý hình chiếu): Trên mặt bàn

nhẵn và nằm ngang ta bắn viên bi A với vận tốc v = 20m/s đến va chạm không xuyên tâm vào viên bi B đang đứng yên Sau va chạm viên bi A và B lần lượt có phương chuyển động hợp với phương chuyển động trước của viên bi A góc 0

- Hệ hai viên bi va chạm là một hệ kín (trọng lực và phản lực tác dụng lên viên

bi triệt tiêu nhau)

- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: ' '

B B A A A A B

Do m A m B mvà v B 0 nên suy ra:

' '

.

.v A m v A m v B

- Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ Chiếu

phương trình (*) xuống hai trục tọa độ:

0 '

0 '

0 '

30sin.60

sin 0

30cos 60cos

B A

B A

mv v

m m

v m v

m mv

s m v

B

A

/ 32 , 17

/ 10 ' '

Vậy sau va chạm vận tốc của hai viên bi lần lượt là:v A' 10m/s và

s m

Một viên đạn khối lượng m = 2kg đang bay thẳng đứng lên cao với vận tốc v=250m/s thì vỡ thành 2 mảnh có khối lượng bằng nhau Biết mảnh 1 bay với vận tốc 250 m/s, theo phương lệch góc 600 so với phương thẳng đứng Hỏi mảnh kia bay theo phương nào, với vận tốc bao nhiêu?

Bài giải

- Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ

- Lúc đạn nổ có nội lực rất lớn so với ngoại lực nên có thể coi gần đúng là hệ kín trong thời gian xảy ra hiện tượng

- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:

2 2 1

4

2

122)()2(

60cos2

1 2 2 1

2 2 2

1 2

2 1 2

2

1 2

2 1 2 2

vv v

v

m P

v

m mv mv

v

m P

PP P

P P

v

v

m mv P

v m P

/ 433

3

) 2 (

2 3 4 3

2

2 2

2 2 2

2 2

2 2 2 1

30

2

32

cos2

PP P

P P

- Vậy mảnh đạn thứ hai bay theo phương hợp với phương thẳng đứng một

30



 , với vận tốc bay là v2 = 433m/s

* Nếu giải theo phương pháp này ta không cần chọn hệ quy chiếu

+ Loại toán 3: Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ kín theo một phương.

- Tình huống mới: Khi có ngoại lực tác dụng lên hệ và các lực này không

triệt tiêu nhau nhưng hình chiếu của chúng lên một phương nào đó bằng không thì động lượng vẫn bảo toàn trên phương đó Vấn đề là học sinh phải xác định được đâu là ngoại lực tác dụng vào hệ và các ngoại lực này có triệt tiêu nhau theo phương nào đó không Khi xác định được phương mà các ngoại lực triệt tiêu nhau thì áp dụng định luật bảo toàn động lượng để giải như bài toán mẫu

- Bài toán minh họa: Một vật có khối lượng m trượt từ đỉnh mặt phẳng

nghiêng chiều dài l = 6m, hợp với phương ngang một góc 0

30



 Sau khi rời mặt phẳng nghiêng thì vật rơi vào một xe goòng nằm yên trên đường ray Khối lượng xe goòng là M = 5m Hỏi vận tốc xe sau khi vật rơi vào xe Bỏ qua ma sát nếu có và lấy g = 10m/s2

Bài giải

- Hệ ta đang xét gồm: xe goòng và vật Ngoại lực tác dụng vào hệ là: P và N Hình chiếu của chúng lên phương Ox bằng 0 nên động lượng của hệ được bảo toàn theo phương này

- Chọn hệ trục tọa độ Oxy như hình vẽ Áp dụng định luật bảo toàn động lượng theo phương Ox: