Giúp học sinh yếu kém lớp 10 trường THPT thạch thành 4 khắc phục một số lỗi sai thường gặp khi giải bài toán vậ

Ví dụ với nhóm đơn vị không gian, thời gian và hiện tượng tuần hoàn, học sinh cần biết thêm đơn vị các đại lượng: góc radian-rad, diện tích mét vuông-m2, thể tích mét khối-m3, tần số 1/s

Tên đề tài: Giúp học sinh yếu kém lớp 10 trường THPT Thạch thành 4 khắc phục một số lỗi sai thường gặp khi giải bài toán Vật lí.

A ĐẶT VẤN ĐỀ

I Lí do chọn đề tài

"Hiền tài là nguyên khí của quốc gia", câu nói nổi tiếng của Thân Nhân Trung có lẽ ai cũng biết Để phục vụ cho sự phát triển của đất nước, việc đào tạo những học sinh có tố chất để trở thành nhân tài là nhu cầu vô cùng bức thiết Bên cạnh đó việc chú ý tới các đối tượng học sinh yếu kém, giúp các em có kiến thức cơ bản của chương trình phổ thông, từ đó tạo tiền đề để có kĩ năng trong các lĩnh vực khác nhau của cuộc sống cũng không kém phần quan trọng Thực tế những năm qua, nước ta đang trong tình trạng "thừa thầy thiếu thợ" đặc biệt là thiếu lao động có tay nghề cao, đáp ứng được yêu cầu thực tiễn Bởi vậy bên cạnh việc bồi bổ cho học sinh giỏi trở thành "thầy" thì cũng không thể xao nhãng việc rèn rũa những học sinh yếu kém để sau này các em trở thành những

"thợ" giỏi Từ thực tế giảng dạy bộ môn Vật lí của bản thân trong suốt những năm qua, tôi thấy đa phần học sinh yếu kém lớp 10 trường THPT Thạch Thành

4 thường mắc nhiều lỗi sai không đáng có trong quá trình làm bài Vì vậy cần thiết phải uốn nắn, phải sửa những lỗi này để các em dễ dàng hơn trong việc tiếp cận chương trình Vật lí lớp 11, 12

II Xác định mục đích nghiên cứu

Đề tài nhằm mục đích sửa những lỗi sai đơn giản nhưng học sinh lại hay mắc phải Từ quá trình chỉ ra lỗi sai và nêu hướng khắc phục của giáo viên, học sinh cũng được cung cấp thêm những kiến thức cần thiết liên quan tới chương trình Vật lí, đồng thời hình thành kĩ năng tư duy lôgic, kĩ năng suy luận

III Xác định đối tượng nghiên cứu

Đề tài đề cập tới lỗi sai thường gặp của học sinh yếu kém khi làm bài toán Vật lí, nguyên nhân lỗi sai, cách khắc phục

Đối tượng mà đề tài áp dụng là học sinh lớp 10C7 của trường THPT Thạch Thành 4

IV Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp quan sát, khảo sát thực tế, thu thập thông tin Giáo viên quan sát học sinh trong quá trình làm bài tập Quá trình này được tiến hành ở nhiều lớp, qua nhiều năm

- Phương pháp thống kê, xử lí số liệu Giáo viên tiến hành áp dụng đề tài trên lớp 10C7 Làm bài kiểm tra đánh giá, thống kê, so sánh kết quả ở hai lớp có điểm đầu vào tương đương là 10C6, 10C7 Từ đó đánh giá hiệu quả của đề tài

V Phạm vi và thời gian nghiên cứu

- Đề tài được bắt đầu từ tháng 9 năm học 2018-2019 và đưa vào áp dụng vào tháng 4 khi dạy các tiết ôn tập

- Đề tài được thực hiện tại trường THPT Thạch Thành 4, Thanh Hóa

B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

I Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm

Hệ đơn vị SI

Hệ đơn vị SI là hệ đơn vị đo lường quốc tế ( tiếng Pháp là Système Intemtional dUnités; tiếng Anh là Intemational System Units) Hệ đơn vị đo lường quốc tế

SI gồm bảy đơn vị cơ bản và các đơn vị dẫn xuất được suy ra từ các đơn vị cơ bản này

Trong đó cần chú ý 7 đơn vị cơ bản của hệ SI

TT Đại lượng Tên đơn vị Kí hiệu

Các đơn vị dẫn xuất được chia thành 8 nhóm gồm;

1 Đơn vị không gian, thời gian và hiện tượng tuần hoàn

2 Đơn vị cơ

3 Đơn vị nhiệt

4 Đơn vị điện và từ

5 Đơn vị ánh sáng và bức xạ điện từ có liên quan

6 Đơn vị âm

7 Đơn vị hóa lí và vật lí phân tử

8 Đơn vị bức xạ ion hóa

II Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm

Thực tế giảng dạy trong trường những năm qua cho thấy đa phần học sinh của trường rất sợ các môn khoa học tự nhiên Đặc biệt các em cảm thấy khó khăn khi học môn Vật lí Nguyên nhân chủ quan là do số đông các em có học lực yếu, trung bình, thiếu kiến thức cơ bản về toán học Nguyên nhân khách quan là các môn tự nhiên đòi hỏi sự tư duy, sự hiểu thấu đáo vấn đề hơn là sự học thuộc Còn môn vật lí là môn học gắn liền với các hiện tượng tự nhiên, đề cập tới nhiều đại lượng, do vậy xuất hiện nhiều công thức, nhiều đơn vị

Do những nguyên nhân trên mà khi làm bài tập vật lí học sinh nhất là học sinh yếu kém hay mắc những lỗi rất "ngớ ngẩn" và đáng tiếc Điển hình là các lỗi sai liên quan đến đơn vị, biến đổi toán học và bấm máy tính Chính những lỗi sai không đáng có này khiến các em mất điểm ở những bài toán đơn giản Không

chỉ gặp ở học sinh yếu kém lớp 10, thậm trí ngay cả học sinh khá cũng còn vướng lỗi sai này

III Giải pháp giải quyết vấn đề

Trong phạm vi đề tài, tôi chỉ đề cập tới những lỗi sai mà học sinh yếu kém lớp

10 của trường THPT Thạch Thành 4 hay mắc phải Đó là lỗi sai về đơn vị, lỗi sai biến đổi biểu thức và lỗi sai khi thao tác bấm máy tính

III.1 Lỗi sai liên quan đến đơn vị

III.1.1 Điền sai đơn vị

Khi làm bài toán vật lí, rất nhiều học sinh sau khi tính toán thường không điền đơn vị hoặc điền sai Nguyên nhân là do học sinh chưa nắm được các đơn vị cơ bản và chưa biết cách suy luận để tìm đơn vị

Cách khắc phục như sau:

- Đầu tiên giáo viên giới thiệu 7 đơn vị cơ bản trong hệ đo lường SI

Đặc biệt trong chương trình vật lí THPT cần nhấn mạnh 6 đơn vị đầu và yêu cầu học sinh nhớ rõ 6 đơn vị này Còn với đơn vị dẫn xuất, giáo viên không cần giới thiệu sâu (cũng không cần cung cấp tên các nhóm) mà chỉ giới thiệu một số đơn

vị thông dụng

Ví dụ với nhóm đơn vị không gian, thời gian và hiện tượng tuần hoàn, học sinh cần biết thêm đơn vị các đại lượng: góc( radian-rad), diện tích (mét vuông-m2), thể tích (mét khối-m3), tần số (1/s=héc- Hz), vận tốc (mét trên giây- m/s), gia tốc (mét trên giây bình phương- m/s2), tốc độ góc ( radian trên giây-rad/s)

Nhóm đơn vị cơ, cung cấp đơn vị khối lượng riêng, lực, áp suất, công, công suất, năng lượng

Nhóm đơn vị nhiệt nêu ra đơn vị của nhiệt độ, nhiệt lượng, nhiệt dung riêng

- Chỉ rõ cho học sinh những trường hợp đại lượng không có đơn vị (không

có thứ nguyên)

Trong vật lí sẽ gặp trường hợp các đại lượng không có thứ nguyên Vậy khi nào một đại lượng vật lí không có đơn vị Có thể thấy hai trường hợp thường gặp: + Đại lượng A  C B

Khi B, C cùng loại (cùng đơn vị) thì đại lượng A sẽ không có đơn vị Giáo viên cũng cần giải thích rõ vì đơn vị của B, C khử hết cho nhau

+ Đại lượng  được xác định A  B

Khi A, B cùng loại thì  không có đơn vị

- Hướng dẫn học sinh cách suy luận đơn vị của một đại lượng từ công thức tính

Việc suy luận này được thực hiện theo quy tắc tính toán của toán học Ví dụ cụ thể một số trường hợp

Khi dạy chương I bài 2, 3, công thức tính vận tốc:

t

s v





 Vì quãng đường s đơn vị m, thời gian t đơn vị s nên từ công thức suy ra đơn vị của v là m/s

Gia tốc được xác định: a v t







Vì tử là vận tốc v có đơn vị m/s, mẫu là thời gian đơn vị s nên từ công thức suy

ra đơn vị gia tốc là

s

m s s

m

2

Trong bài 5, tần số được tính: f T1 Chu kì đơn vị s nên đơn vị f là 1/s = s-1

=Hz (Héc)

Còn tốc độ góc t





 

 tử là góc đơn vị rad, mẫu là thời gian đơn vị s nên tần số góc đơn vị rad/s

Sang chương II, bài 10, định luật II Niuton F=m.a Đơn vị lực là N hầu như nhiều học sinh nhớ vì đã được làm quen từ cấp 2 Từ công thức cho thấy thực chất N  kg.m/s2 ( bằng đơn vị khối lượng nhân đơn vị gia tốc)

Hoặc sang bài 11, từ biểu thức lực hấp dẫn: 1 2 2

r

m m G

F 

Giáo viên cung cấp độ lớn của hằng số hấp dẫn G còn đơn vị yêu cầu học sinh

tự tìm ra Giáo viên hướng dẫn học sinh rút công thức xác định G:

2 1

2

.

.

m m

r F

G 

Từ công thức suy ra G có đơn vị N.m2/kg2

Theo quy tắc như vậy giáo viên dạy học sinh rút ra đơn vị của nhiều đại lượng khác nhau

Việc bắt buộc học sinh nhớ 6 trong 7 đơn vị cơ bản SI cùng với cách suy luận đơn vị dẫn xuất, giải thích rõ tại sao đại lượng này lại có đơn vị như vậy sẽ giúp học sinh phát triển, nâng cao kĩ năng tư duy Trong một số trường hợp học sinh không nhớ đơn vị của một đại lượng nào đó thì có thể suy ra từ công thức tính đại lượng đó Điều này cũng rất có ích khi học sinh gặp bài toán trắc nghiệm về đơn vị các đại luượng vật lí

III.1.2 Sai do không đổi đơn vị khi tính toán

Trong quá trình dạy học tôi gặp rất nhiều trường hợp học sinh đã xác định đúng hướng để giải quyết bài toán, các bước giải cũng phù hợp nhưng khi thay số, do không đổi đơn vị nên kết quả sai Với bài toán tự luận thì học sinh vẫn được tính điểm cho các bước giải; nhưng với bài toán trắc nghiệm thì học sinh hoàn toàn

bị mất điểm

Với lỗi sai này giáo viên giúp học sinh khắc phục bằng cách thực hiện các nội dung sau:

- Gi i thi u cho h c sinh m t s ọc sinh một số ước số- bội số trong hệ SI thường dùng Cụ thể: ột số ước số- bội số trong hệ SI thường dùng Cụ thể: ố ước số- bội số trong hệ SI thường dùng Cụ thể: ư c s - b i s trong h SI th ố ước số- bội số trong hệ SI thường dùng Cụ thể: ột số ước số- bội số trong hệ SI thường dùng Cụ thể: ố ước số- bội số trong hệ SI thường dùng Cụ thể: ường dùng Cụ thể: ng dùng C th : ụ thể: ể:

Bội số Tên gọi Kí hiệu Ước số Tên gọi Kí hiệu

Lấy ví dụ cụ thể cho học sinh, như đơn vị đo chiều dài, chuẩn là mét

Bội: 1dam = 10m

1hm= 102m

1km= 103m

1Mm=106m

1Gm=109m

Ước: 1dm=10-1m

1 cm=10-2m

1mm=10-3m

1 m=10-6m

1nm=10-9m

1pm=10-12m

Với các đại lượng khác cũng ghép bội hay ước hoàn toàn tương tự

- Chỉ rõ cho học sinh những trường hợp nhất thiết phải đổi đơn vị Đó là khi các đại lượng cùng loại nhưng chưa đồng nhất đơn vị với nhau Ví dụ bài toán về chuyển động Vận tốc cho đơn vị km/h, quãng đường cho đơn

vị m, thời gian cho đơn vị s thì cần đổi đơn vị vận tốc ra m/s

- Với dạng bài toán liên quan đến lực tác dụng, năng lượng, công thì thường các đơn vị phải đổi về đơn vị chuẩn Khối lượng đơn vị phải là kg, vận tốc là m/s, độ cao m Với bài toán về chất khí, khi áp dụng các công thức định luật Sác-lơ, định luật Bôi-lơ- Ma-ri-ôt, định luật Gay-Luy-xắc, phương trình trạng thái nhiệt độ phải có đơn vị là KenVin

- Cũng cần chỉ cho học sinh những trường hợp không cần đổi đơn vị

Khi xuất hiện tỉ số: A B D.C nếu B, D cùng loại và đã cùng đơn vị thì không cần đổi ra đơn vị chuẩn Còn nếu B,D đang khác đơn vị thì chỉ cần đổi về đơn vị giống nhau là được.Vì đơn vị của chúng khử cho nhau Lúc này đơn vị của A là đơn vị của C

Hoặc khi đại lượng cần xác định là A với A=α B Khi α là một hằng số hoặc một đại lượng không có thứ nguyên thì đại lượng A có đơn vị là đơn vị của đại lượng B Vì vậy B không cần đổi đơn vị

- Còn nếu học sinh còn cảm thấy băn khoăn thì lời khuyên bổ ích là trong mọi trường hợp nên đổi về đơn vị chuẩn Việc làm này tuy mất thời gian nhưng được xem là an toàn

III.2 Lỗi sai khi biến đổi toán học

Khi gặp bài toán dạng phân thức

2 2

2 2 1 1

1

D C

B A D C

B A

 mà cần xác định một đại lượng nào đó trong biểu thức, học sinh yếu kém thường lúng túng và rút sai Nguyên nhân là do các em hổng kiến thức toán học phần phân thức

Để khắc phục giáo viên hướng dẫn học sinh thực hiện thêm một bước nhân chéo: A1B1C2D2 A2B2C1D1 Từ biểu thức đó, việc rút ra đại lượng cần tính trở nên dễ dàng và tránh được sai sót

III.3 Lỗi sai liên quan đến thao tác bấm máy tính

Việc bấm máy tính để ghi kết quả là khâu cuối cùng khi giải một bài toán Với học sinh khá giỏi, việc bấm máy tính cầm tay rất đơn giản và nhẹ nhàng Những

đối tượng này còn biết khai thác triệt để các tính năng ưu việt của máy tính hiện đại Tuy nhiên với học sinh yếu kém việc bấm máy tính không phải lúc nào cũng trôi chảy Các em cũng hay sai, mà nguyên nhân là do hiểu không đúng về các biểu thức toán học

Các lỗi thường mắc như sau:

- Lỗi sai khi gặp biểu thức dạng nhân đơn thức với đa thức: A(B+C) Học sinh thường thao tác bấm máy liên tục mà không bấm dấu ngoặc đơn Khắc phục: Giáo viên nhắc lại biểu A(B+C)=A.B+ A.C Nếu thao tác không có dấu ngoặc đơn thì máy sẽ hiểu là A.B+C

- Lỗi sai khi gặp biểu thức dạng chia đơn thức cho đa thức B A C

 hoặc chia

đa thức cho đa thức C A D B





Học sinh hay thao tác như sau: A:B+C hoặc A+B:C+D

Khắc phục: Giáo viên giải thích rõ: A: (B C)

C B

A





 và (A B) : (C D)

D C

B A











Vì vậy khi bấm máy tính cần thêm dấu ngoặc đơn hoặc nhập biếu thức dạng phân số trên máy tính

III.4 Một số bài tập vận dụng

Bài 1: Đơn vị nào không phải là đơn vị của gia tốc:

A.km/h2 B m/s2 C N/kg D N.m

Giải: Theo định nghĩa gia tốc a v t





 thì có thể suy ra đáp án A: km/h2 và đáp án B: m/s2 là đơn vị gia tốc

Còn theo định luật II Niutown:

m

F

a  thì suy ra đáp án C: N/kg cũng là đơn vị của gia tốc

Đáp án D: N.m không phải đơn vị của gia tốc

Bài 2: Đơn vị nào không phải đơn là đơn vị của tần số:

A.s B s-1 C.Hz D 1/s.

Giải:

Tần số được xác định: f T1 như vậy đáp án B: s-1 và đáp án D: 1/s là đơn vị của f Mà Hz=1/s nên đáp án C: Hz là đơn vị tần số Còn s là đơn vị của chu kì

Bài 3 Chọn câu sai.

Đơn vị của động năng là:

A N.m B kg.m2/s2 C W.h D J/s

Giải: Động năng được xác định: 2

2

1

mv

W đ  nên từ công thức suy ra đơn vị là kg.m2/s2(đáp án B)

Động năng là một dạng năng lượng nên đơn vị của động năng cũng là đơn vị công Mà công A=F.s =P.t nên J= N.m= W.h Như vậy đáp án A: N.m, đáp án C: W.h là đơn vị động năng còn đáp án D: J/s là đơn vị công suất

Bài 4 Đơn vị nào sau đây không phải là đơn vị của công suất

A J/s B HP C W D KW.h

Trả lời:

Công suất được định nghĩa: P  A t Theo công thức đó thì P đơn vị là J/s Đơn

vị J/s gọi là W Hp là đơn vị khác của công suất Kw.h tương đương là P.t nên

đó là đơn vị của công

Bài 5: một lò xo độ cứng 100 N/m ban đầu không biến dạng thế năng đàn hồi

của lò xo khi bị dãn 5 cm là bao nhiêu?

Trả lời:

Trường hợp bài toán này nhất thiết phải đổi đơn vị vì hai lí do sau:

Thứ nhất, thường liên quan tới bài toán lực, năng lượng thì đơn vị các đại lượng khi tính toán cần đổi về đơn vị chuẩn

Thứ 2, các đại lượng cùng loại nhưng chưa cùng đơn vị Cụ thể đơn vị dài trong

độ cứng k đang là m, còn đơn vị của độ biến dạng ∆l đang là cm Vì vậy cần đổi đơn vị từ cm ra m rồi tính bình thường

Thế năng đàn hồi của lò xo là:

W t k l 100 5 10  0 , 125J

2

1 2







Bài 6 Một lượng khí lí tưởng ban đầu có thể tích 10 lít, nhiệt độ 270C, áp suất 1 atm Sau khi đun nóng đến 1000C thì áp suất khí là 1,5.105 Pa Tính thể tích khí lúc này

Trả lời:

Trạng thái 1: Trạng thái 2:

t1=270C t2=1000C

p1=1 atm p2=1,5 105 Pa

V1= 10 lít V2=?

Với bài toán dạng này học sinh thường gặp lỗi sai hoặc gặp những khó khăn sau: Thứ nhất sai do vẫn để đơn vị nhiệt độ là 0C để tính

Thứ hai, học sinh lúng túng vì đơn vị áp suất ở 2 trạng thái khác nhau, chư biết phải đổi như thế nào

Thứ 3, từ phương trình trạng thái 2

2 2 1

1 1

T V p T

V p



học sinh rút V2 không đúng

Với lỗi thứ nhất, giáo viên cần nhắc lại và nhấn mạnh cho học sinh: khi làm bài tập chất khí mà cần sử dụng các công thức của các định luật và phương trình trạng thái thì nhiệt độ phải xét trong nhiệt giai Kevin (độ K) Công thức liên hệ giữa nhiệt độ trong nhiệt giai Kenvin và nhiệt giai Cencius là:

T(K)= t(0C) + 273

Khắc phục lỗi sai thứ 2 và thứ 3 như sau:

Từ phương trình trạng thái 2

2 2 1

1 1

T V p T

V p



nên thêm bước nhân chéo các biểu thức ta được: p1V1T2= p2V2T1 Từ đó mới rút ra:

1 2

2 1 1 2

T p

T V p

V 

Từ biểu thức trên cho thấy tử và mẫu có p1 và p2 cùng loại nên chúng chỉ cần cùng đơn vị là được Vì vậy có thể đổi atm về Pa hoặc ngược lại Pa về atm Việc đổi này được thực hiện nhờ thao tác bấm máy tính

Bài 7: Một ôtô khối lượng 2,5 tấn đang chuyển động với vận tốc 72 km/h thì bị

hãm phanh Sau khi chạy thêm quãng đường 50m thì ôtô dừng hẳn

a) Tính động năng ban đầu của ôtô

b) Tính gia tốc của xe, cho rằng xe chuyển động chậm dần đều

c) Tính độ lớn lực hãm

Trả lời:

Bài toán liên quan đến tính động năng, tính lực nên đơn vị phải đổi về đơn vị chuẩn Đơn vị khối lượng đổi ra kg, đơn vị vận tốc đổi ra m/s

a) Động năng của xe:

2500 20 500000

2

2 2

 mv

b) Gia tốc của xe:

50 2

20 0 2

2

2 2

0

2 2

0 2



















s

v v a as v

c) Độ lớn lực hãm: F m a  2500 4  10000 (N)

III.5 Bài tập tự luyện

Bài 1 Một chiếc thuyền buồm chạy ngược dòng sông, sau 1 giờ đi được 10km.

Một khúc gỗ trôi theo dòng sông, sau 3 phút trôi được 100m vận tốc của thuyền buồm so với nước là:

A v=8 km/h B v=12 km/h C v=10 km/h D v= 43,3 km/h

Bài 2: Đơn vị của động lượng là: