Vừa qua, cùng với sự đổi mới phương pháp dạy học chung của ngànhgiáo dục, đồng thời qua việc tự kiểm tra, tổng kết tình hình dạy học Vật lí tạitrường, tôi đã triển khai chuyên đề “Giúp H
Trang 1A PHẦN MỞ ĐẦU:
I Đặt vấn đề:
“Vì lợi ích mười năm phải trồng cây
Vì lợi ích trăm năm phải trồng người”
Thấm nhuần lời dạy của người, việc đào tạo thế hệ trẻ, những chủ nhântương lai của đất nước là nhiệm vụ quan trọng hàng đầu, là trọng trách lớn laođặt ra cho ngành giáo dục đào tạo Mà người thực hiện là mỗi cán bộ giáo viên,đội ngũ tiên phong, then chốt trong phong trào: “Nâng cao dân trí, bồi dưỡngnhân lực, đào tạo nhân tài” mà nghị quyết Trung ương 2 đã đề ra
Trước vai trò to lớn của người giáo viên đứng trên bục giảng là truyền thụtrí thức cho học sinh, trước nhu cầu đổi mới không ngừng của phương pháp dạyhọc theo hướng tích cực hoá hoạt động của học sinh, học sinh chủ động nắmkiến thức, phát huy năng lực sáng tạo ở người học, thì việc tìm ra một hướng điđúng, kích thích được óc quan sát, mong muốn nhận thức, khả năng tìm tòi, sángtạo, phát hiện cái mới, khả năng tự hình thành phương pháp học của học sinh làtrăn trở không ngừng của người thầy giáo
Là giáo viên dạy bộ môn vật lý ở trường trung học cơ sở, hiểu rõ phươngpháp bộ môn, nắm được người thầy là người giữ vai trò chỉ đạo trong truyền thụtri thức, tổ chức các hoạt động động lĩnh hội tri thức Thì việc điều khiển cáchoạt động nhận thức của học sinh trên lớp cũng như ý thức tự học ở nhà như thếnào để học sinh có thể tiếp cận được những nội dung kiến thức một cách dễdàng nhất, hiệu quả nhất, hứng thú nhất, nhưng lại sâu sắc nhất là một câu hỏilớn đặt ra đòi hỏi mỗi người thầy phải có lời giải đáp
Xuất phát từ những trăn trở đó mà tôi là giáo viên giảng dạy bộ môn vật
lý tại trường trung học cơ sở Trần Quang Khải đã thực hiện sáng kiến kinh
nghiệm là làm thế nào để “Giúp học sinh có phương pháp giải bài tập Vật Lí”
II Lý do chọn đề tài.
1 Lý do khách quan:
Trong việc nâng cao chất lượng giáo dục nói chung và chất lượng bộ mônnói riêng Việc cải tiến phương pháp dạy học là một nhân tố quan trọng, bêncạnh việc bồi dưỡng kiến thức chuyên môn, việc phát huy tính tích cực của họcsinh có ý nghĩa hết sức quan trọng Bởi vì, xét cho cùng, công việc giáo dục phảiđược tiến hành trên cơ sở tự nhận thức, tự hành động, việc khơi dậy phát triển ý
Trang 2thức năng lực tư duy, bồi dưỡng phương pháp tự học là con đường phát triển tối
ưu của giáo dục
Trong khuôn khổ chương trình Vật lí THCS, bài tập Vật lí thường lànhững vấn đề không quá phức tạp, có thể giải được bằng những suy luận lôgíc,bằng tính toán hoặc thực nghiệm dựa trên cơ sở những quy tắc, tính chất, địnhluật Vật lí đã học Từ đó, giúp học sinh giải được bài tập Vật lí là một khâuquan trọng trong quá trình dạy và học Vật lí
Việc giải bài tập Vật lí giúp củng cố đào sâu, mở rộng những kiến thức cơbản của bài giảng, xây dựng củng cố kỹ năng kỹ xảo vận dụng lý thuyết vàothực tiễn, là biện pháp quý báu để phát triển năng lực tư duy của học sinh, có tácdụng sâu sắc về mặt giáo dục tư tưởng, đạo đức lớn Vì thế trong việc giải bàitập Vật lí mục đích cơ bản cuối cùng không phải chỉ tìm ra đáp số, tuy điều nàycũng quan trọng và cần thiết, mục đích chính của việc giải là ở chỗ người làmbài tập hiểu được sâu sắc hơn các khái niệm, định luật Vật lí, vận dụng chúngvào những vấn đề thực tế trong cuộc sống, trong lao động
2 Lý do chủ quan:
Qua thực tế giảng dạy Vật lí ở trường THCS Trần Quang Khải, đặc biệt
là dạy Vật lí 8, 9 cho thấy học sinh còn gặp rất nhiều khó khăn, lúng túng khigiải các bài tập Vật lí, điều này ít nhiều ảnh hưởng đến chất lượng dạy và học
Có những em nhận thức còn sai, có những em hiểu vấn đề nhưng lại không biếtdiễn đạt hoặc trình bày không lôgic, không khoa học Mặt khác, do phân phốichương trình không có nhiều thời lượng cho tiết giải bài tập, thường là lồngghép trong tiết lí thuyết Mà học sinh thì lại rất ít được thâm nhập thực tế nênkhả năng áp dụng kiến thức đã học vào giải bài tập còn hạn chế
Vừa qua, cùng với sự đổi mới phương pháp dạy học chung của ngànhgiáo dục, đồng thời qua việc tự kiểm tra, tổng kết tình hình dạy học Vật lí tạitrường, tôi đã triển khai chuyên đề “Giúp HS có phương pháp giải bài tập Vật lí”cho HS và đã thấy được tác dụng giáo dưỡng và giáo dục rất lớn đối với họcsinh khi giải bài tập Vật lí Từ đó vận dụng vào quá trình giảng dạy, chúng tôithấy có hiệu quả hơn so với trước đây, chất lượng học sinh được nâng cao rõrệt
Xuất phát từ những lí do trên, tôi quyết định làm sáng kiến kinh nghiệm:
“Giúp học sinh có phương pháp giải bài tập Vật lí” nhằm giúp học sinh nắm
chắc được kiến thức cơ bản, mở rộng và hiểu sâu kiến thức, biết vận dụng vàothực tế Từ đó nâng cao được chất lượng học tập bộ môn, xây dựng cho các emhứng thú và lòng yêu thích học tập bộ môn, giúp cho quá trình giảng dạy nóichung và môn Vật lí nói riêng đạt hiệu quả tốt nhất
Trang 3III Lịch sử nghiên cứu.
Thực tế cho thấy, việc dạy học Vật lí trong trường THCS hiện nay chưaphát huy được hết vai trò của bài tập Vật lí trong thực hiện các nhiệm vụ dạyhọc Dạy học sinh giải bài tập Vật lí là một công việc khó khăn và ở đó bộc lộ rõnhất trình độ của người giáo viên trong việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ của họcsinh
Về vấn đề này đã có rất nhiều tài liệu tham khảo của nhiều tác giả khácnhau dành cho học sinh, hầu hết đều đáp ứng được yêu cầu giúp học sinh rènluyện kĩ năng giải bài tập Vật lí, củng cố và nâng cao kiến thức Vật lí Songnhìn chung thường ghép với các chủ đề cụ thể, trình bày còn tràn lan, học sinhkhó tiếp thu hơn so với được giáo viên trực tiếp hướng dẫn
Bên cạnh đó có những học sinh còn lười tìm hiểu, chỉ phụ thuộc vào giáoviên yêu cầu hay hướng dẫn gì thì làm đấy, không phát huy được tinh thần tựhọc, tự giác làm bài tập
Xuất phát từ tầm quan trọng của bài tập trong dạy học Vật lí và giúp họcsinh có phương pháp kỹ năng giải bài tập Vật lí, từ đó nắm vững kiến thức đểvận dụng vào cuộc sống một cách thiết thực và có hiệu quả, chúng tôi chọn đề
tài sáng kiến kinh nghiệm: “Giúp học sinh có phương pháp giải bài tập Vật lí”
IV Phương pháp nghiên cứu.
1 Nghiên cứu lí luận
Cụ thể là nghiên cứu các vấn đề:
- Các tài liệu liên quan tới việc sử dụng bài tập trong dạy học Vật lí
- Lí luận về sử dụng bài tập Vật lí trong dạy học
- Các tài liệu nói về phương pháp giải bài tập Vật lí
2 Phương pháp điều tra sư phạm.
- Điều tra trực tiếp bằng cách dự giờ phỏng vấn
- Điều tra gián tiếp bằng cách sử dụng phiếu điều tra
3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm.
- Áp dụng đề tài vào dạy học thực tế từ đó thu thập thông tin để điềuchỉnh cho phù hợp
Trang 4V Đối tượng – Phạm vi – Thời gian nghiên cứu.
1 Đối tượng nghiên cứu: Phương pháp giải bài tập Vật lí
2 Phạm vi nghiên cứu: Đề tài sáng kiến kinh nghiệm được thực hiện
với học sinh các lớp ở khối 8, 9 trường THCS Trần Quang Khải – Xã KiếnThành – Huyện ĐăkR’lấp – Tỉnh Đăk Nông
3 Thời gian thực hiện: Năm học 2010 - 2011.
B NỘI DUNG ĐỀ TÀI:
I Nội dung nghiên cứu:
1 Nghiên cứu lí luận về phương pháp giải bài tập Vật lí
2 Nghiên cứu lí luận về sử dụng bài tập Vật lí trong dạy học Vật lí
3 Nghiên cứu chương trình nội dung kiến thức các bài học Vật lí ở cấpTHCS
4 Nghiên cứu sự tiếp thu kiến thức đã học của học sinh và khả năng vậndụng các kiến thức đó vào giải quyết các bài tập cụ thể
5 Nghiên cứu các dạng bài tập điển hình và cách giải quyết các dạng bàitập đó trong phạm vi chương trình Vật lí THCS, đặc biệt là phân loại bài tập Vậtlí
Sơ đồ phân loại bài tập Vật lí
* Phân loại theo phương tiện giải:
Bài tập vật lí
Bài tập
đồ thị
Bài tập thí nghiệm
Bài tập định lượng
Bài tập định tính
Trang 5* Phân loại theo mức độ
Bài tập vật lí
Bài tập tập dượt Bài tập tổng hợp Bài tập sáng tạo
II CÁC GIẢI PHÁP VÀ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN.
Trước khi thực hiện đề tài, qua giảng dạy ở trường THCS Trần Quang
Khải, qua tìm hiểu và trao đổi với đồng nghiệp và đánh giá nhận thức của HSchúng tôi nhận thấy:
- Có nhiều học sinh ham mê học bộ môn Vật lí, nhưng khi làm các bài tậpVật lí các em thường lúng túng trong việc định hướng giải, có thể nói hầu nhưcác em chưa biết cách giải cũng như trình bày lời giải
Thực trạng nêu trên có thể do một số nguyên nhân sau:
+ Học sinh chưa có phương pháp tổng quan để giải một bài tập Vật lí.+ Học sinh chưa biết vận dụng các kiến thức, định luật Vật lí
+ Nội dung cấu trúc chương trình sách giáo khoa mới không dành nhiềuthời lượng cho việc hướng dẫn học sinh giải bài tập hay luyện tập (đặc biệt làchương trình Vật lí ở các lớp: 6, 7, 8), dẫn đến học sinh không có điều kiện bổsung, mở rộng và nâng cao kiến thức cũng như rèn kỹ năng giải bài tập Vật lí
Trang 61.2 Tổ chức chuyên đề.
Ngoài việc nắm vững kiến thức, để có kỹ năng tốt trong việc giải bài tậpVật lí đòi hỏi học sinh phải nắm vững phương pháp giải cũng như cách trình bàylời giải, phải có kỹ năng phân loại được các dạng bài tập
Vì vậy để giúp học sinh lớp 8 và lớp 9 nắm vững phương pháp giải mộtbài tập Vật lí, trong năm học này chúng tôi đã kết hợp với tổ chuyên môn tổ
chức cho học sinh học chuyên đề “Giúp học sinh có phương pháp giải bài tập Vật lí”.
Trong chuyên đề này chúng tôi chia thành 3 nội dung, hướng dẫn họcsinh:
Trình tự giải một bài tập Vật lí.
Hai phương pháp suy luận để giải các bài tập Vật lí.
Áp dụng phương pháp giải bài tập Vật lí vào một số bài tập cơ bản.
1.2.1 Trình tự giải một bài tập Vật lí.
- Phương pháp giải một bài tập Vật lí phụ thuộc nhiều yếu tố: mục đích
yêu cầu của bài tập, nội dung bài tập, trình độ của các em, v.v Tuy nhiên trongcách giải phần lớn các bài tập Vật lí cũng có những điểm chung
- Thông thường khi giải một bài tập Vật lí cần thực hiện theo trình tự sauđây:
a) Hiểu kỹ đầu bài
- Đọc kỹ đầu bài: Bài tập cho biết gì? Cần phải tìm gì?
- Bài liên quan tới những kiến thức gì đã học (Định lí, tính chất gì?)
- Tóm tắt đầu bài bằng cách dùng các ký hiệu chữ đã qui ước để viết các
dữ kiện và ẩn số, đổi đơn vị các dữ kiện cho thống nhất (nếu cần thiết)
- Vẽ hình, nếu bài tập có liên quan đến hình vẽ hoặc nếu cần phải vẽ hình
để diễn đạt đề bài Cố gắng vẽ đúng tỉ lệ xích càng tốt Trên hình vẽ cần ghi rõ
dữ kiện và cái cần tìm
b) Phân tích nội dung bài tập, lập kế hoạch giải
- Tìm sự liên hệ giữa những cái chưa biết (ẩn) và những cái đã biết (dữkiện)
- Nếu chưa tìm được trực tiếp các mối liên hệ ấy thì có thể phải xét một số
Trang 7bài tập phụ để gián tiếp tìm ra mối liên hệ ấy.
- Nếu là bài định tính cần phân tích kỹ hiện tượng và những hiện tượng,kiến thức có liên quan từ đó tìm ra mối liên hệ và định hướng giải
- Phải xây dựng được kế hoạch giải
c) Thực hiện kế hoạch giải.
- Tôn trọng trình tự phải theo để thực hiện các chi tiết của dự kiến, nhất làkhi gặp một bài tập phức tạp
- Thực hiện một cách cẩn thận các phép tính số học, đại số hoặc hình học.Nên hướng dẫn học sinh làm quen dần với cách giải bằng chữ và chỉ thay giá trịbằng số của các đại lượng trong biểu thức cuối cùng
- Chỉ rõ tính chất, định luật đã sử dụng
- Khi tính toán bằng số, phải chú ý đảm bảo những trị số của kết quả đều
có ý nghĩa
d) Kiểm tra đánh giá kết quả.
- Kiểm tra lại trị số của kết quả: Có đúng không? Vì sao? Có phù hợp vớithực tế không? Bài giải có thuyết phục không ? Lập luận đã chặt chẽ chưa ?
- Kiểm tra lại các phép tính: Có thể dùng các phép tính nhẩm và dùngcách làm tròn số để tính cho nhanh nếu chỉ cần xét độ lớn của kết quả trongphép tính
- Nếu có điều kiện, nên phân tích, tìm một cách giải khác, đi đến cùngmột kết quả đó Kiểm tra xem còn con đường nào ngắn hơn không
1.2.2 Hai phương pháp suy luận để giải các bài tập Vật lí.
Xét về tính chất thao tác của tư duy, khi giải các bài tập Vật lí, người tathường dùng phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp
a) Giải bài tập bằng phương pháp phân tích.
- Theo phương pháp này, xuất phát điểm của suy luận đại lượng cần tìm.Người giải phải tìm xem đại lượng chưa biết này có liên quan với những đạilượng Vật lí nào khác và một khi biết sự liên hệ này thì biểu diễn nó thànhnhững công thức tương ứng Nếu một vế của công thức là đại lượng cần tìm còn
vế kia chỉ gồm những dữ liệu của bài tập thì công thức ấy cho ra đáp số của bàitập Nếu trong công thức còn những đại lượng khác chưa biết thì đối với mỗi đạilượng đó, cần tìm một biểu thức liên hệ với nó với các đại lượng Vật lí khác; cứ
Trang 8làm như thế cho đến khi nào biểu diễn được hoàn toàn đại lượng cần tìm bằngnhững đại lượng đã biết thì bài toán đã được giải xong.
Như vậy cũng có thể nói theo phương pháp này, ta mới phân tích một bàitập phức tạp thành những bài tập đơn giản hơn rồi dựa vào những quy tắc tìm lờigiải mà lần lượt giải các bài tập đơn giản này Từ đó tìm dần ra lời giải của cácbài tập phức tạp nói trên
Thí dụ ta hãy dùng phương pháp phân tích để giải bài tập sau:
Đề bài:
“Người ta dùng một loại dây hợp kim đồng có tiết diện 10 mm 2 và có điện trở suất là 0,4.10 -4Ωm để làm một lò sưởi điện sưởi ấm một gian phòng Hỏi cần phải lấy chiều dài của dây dẫn này là bao nhiêu để duy trì nhiệt độ của phòng luôn luôn không đổi nếu mỗi giờ gian phòng này bị mất một nhiệt lượng bằng 2 970 000J qua các cửa sổ và các bức tường Biết nguồn điện cung cấp cho lò sưởi có điện áp là 220V”
Hướng dẫn giải:
- Đại lượng cần tìm ở đây là chiều dài của dây hợp kim Ta tìm mối liên
hệ giữa chiều dài của dây dẫn với các đại lượng khác trong bài
- Ta biết rằng muốn nhiệt độ của phòng luôn luôn không đổi thì trong mỗigiờ nhiệt lượng lò sưởi cung cấp phải bằng nhiệt lượng mà phòng mất đi Nhiệtlượng do lò sưởi cung cấp tương đương với điện năng mà lò sưởi tiêu thụ Điệnnăng lại phụ thuộc điện trở của dây hợp kim đồng Điện trở này lại do chiều dàicủa dây qui định
* Nếu gọi chiều dài của dây là l, điện trở của dây là R, điện trở suất của
nó là ρ và tiết diện của nó là S, thì chiều dài của dây dẫn liên hệ với điện trở
* Trong biểu thức của chiều dài có một đại lượng mới chưa biết đó là điện
trở R của dây Điện trở này đo bằng tỉ số của hiệu điện thế U với cường độ dòng
điện I qua dây: R U
I
* Đại lượng mới chưa biết là cường độ dòng điện I thì liên hệ với các đại
lượng khác bằng định luật Ôm và bằng công thức biểu diễn năng lượng A dodòng điện toả ra Ta đã dùng định luật Ôm trong (2) Vậy mối liên hệ giữa I và Alà:
A = I.U.t
Trang 9trong đó t là thời gian dòng điện chạy qua dây; từ đó suy ra:
.
A I
U t
=
(3)
* Trong công thức trên, điện năng tính ra Jun Điện năng này tương đương
với nhiệt lượng Q mà dòng điện cung cấp (và với nhiệt lượng mà gian phòngmất đi) trong thời gian t theo biểu thức:
* Ở vế phải của biểu thức (4), tất cả các đại lượng đều đã biết Bây giờcần thay thế biểu thức sau vào biểu thức trước và cứ thế đi dần từ biểu thức cuốilên biểu thức đầu:
- Thay (4) vào (3) được:
.
Q I
Q
- Thay (2)’ vào (1) được
2
U t S l
- Vậy chiều dài dây hợp kim đồng là 220m
b) Giải bài tập bằng phương pháp tổng hợp.
Theo phương pháp này, suy luận không bắt đầu từ các đại lượng cần tìm
mà bắt đầu từ các đại lượng đã biết có nêu trong bài Dùng công thức liên hệ cácđại lượng này với các đại lượng chưa biết, ta đi dần đến công thức cuối cùngtrong đó chỉ có một đại lượng chưa biết là đại lượng cần tìm
Trang 10 Theo phương pháp tổng hợp, bài tập nêu trong ví dụ trên có thể giảinhư sau:
* Muốn nhiệt độ trong phòng luôn luôn không đổi thì nhiệt lượng do dòng
điện qua lò sưởi toả ra trong một thời gian t nào đó (ở đây là 1giờ) phải bằngnhiệt lượng Q mà gian phòng mất đi trong thời gian đó
Theo định luật Jun - Len xơ thì
Q = I2.R.t (1)trong đó R là điện trở của dây dẫn của lò sưởi, I là cường độ dòng điện qua lòsưởi
* Theo định luật Ôm, ta có: I U
R
* Nhưng điện trở của dây dẫn lại phụ thuộc kích thước và bản chất của
S
ρ
trong đó ρ là điện trở suất, l là chiều dài của dây dẫn, S là tiết diện của dây dẫn.
* Thay các biểu thức (2) và (3) vào biểu thức (1), ta được:
2
U t Q
l S
ρ
- Từ đó rút ra:
2
U t S l
−
−
- Vậy chiều dài dây hợp kim đồng là 220m
Như vậy dùng phương pháp tổng hợp, ta cũng tìm được chiều dài của dây
lò sưởi như khi dùng phương pháp phân tích
Nhìn chung, khi giải bất kỳ một bài toán Vật lí nào ta đều phải dùng cảhai phương pháp: Phân tích và tổng hợp Phép giải bắt đầu bằng cách phân tíchcác điều kiện của bài tập để hiểu được đề bài Phải có một sự tổng hợp kèm theongay để kiểm tra lại mức độ đúng đắn của sự phân tích các điều kiện ấy Muốn
Trang 11lập được kế hoạch giải, phải đi sâu vào phân tích nội dung Vật lí của bài tập.Tổng hợp những dữ kiện đã cho với những quy luật Vật lí đã biết, ta mới xâydựng được lời giải và kết quả cuối cùng.
Như vậy ta có thể nói là trong quá trình giải bài tập Vật lí ta đã dùngphương pháp phân tích - tổng hợp
1.2.3 Áp dụng phương pháp giải bài tập Vật lí vào một số bài tập cơ bản
1 Bài toán 1.
Bỏ một quả cầu đồng thau khối lượng 1 kg được nung nóng đến 100 o C vào trong thùng sắt có khối lượng 500g đựng 2kg nước ở 20 o C Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường.Tìm nhiệt độ cuối cùng của nước.
Biết nhiệt dung riêng của đồng thau, sắt, nước lần lượt là:
c 1 = 380 J/kg.K; c 2 =460 J/kg.K; c 3 = 4200 J/kg.K.
Hướng dẫn giải:
*Tìm hiểu các điều kiện đã cho của bài.
- Khối lượng của quả cầu đồng thau,