Hướng dẫn học sinh lớp 10 sử dụng máy tính bỏ túi để giải một số bài tập tính toán phần tổng hợp và phân tích lực thuộc

Chính vì vậy để học sinh của mìnhsớm thích nghi với các dạng bài tập tính toán dưới hình thức trắc nghiệm kháchquan mà nội dung chương trình là kiến thức của cả 3 khối 10, 11, 12 thì ngư

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

“HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP 10 SỬ DỤNG MÁY TÍNH

BỎ TÚI GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP TÍNH TOÁN

MỤC LỤC Trang

1 Mở đầu 2

1.1 Lý do chọn đề tài 2

1.2 Mục đích nghiên cứu………

3 1.3 Đối tượng nghiên cứu 3

1.4 Phương pháp nghiên cứu 3

2 Nội dung của sáng kiến kinh nghiệm ………… 3

2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm 4

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm………….5

2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề ……… 6

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường 17

3 Kết luận và kiến nghị 19

3.1 Kết luận 19

3.2 Kiến nghị 20

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay với xu hướng thi mới của Bộ giáo dục đào tạo là đưa chươngtrình học cả ba khối 10, 11, 12 vào đề thi THPT quốc gia nên việc học cách giảiquyết nhanh, chính xác các bài tập vật lý là nhiệm vụ không chỉ ở vật lý lớp 12

mà cần thực hiện ngay từ lớp 10 và lớp 11 Chính vì vậy để học sinh của mìnhsớm thích nghi với các dạng bài tập tính toán dưới hình thức trắc nghiệm kháchquan mà nội dung chương trình là kiến thức của cả 3 khối 10, 11, 12 thì ngườigiáo viên cần có những phương pháp để hướng dẫn cho học sinh biết cách làm

và hình thành kỹ năng làm nhanh, làm chính xác các bài tập trắc nghiệm vật lýngay từ lớp 10

Qua nghiên cứu và thực tiễn giảng dạy, tôi nhận thấy hiện nay đa số họcsinh khối 12 biết cách sử dụng và sử dụng thành thạo máy tính bỏ túi để giảiquyết nhanh, chính xác nhiều dạng bài tập trắc nghiệm thuộc chương trình họccủa Vật lý lớp 12 Điều này giúp các em tiết kiệm được thời gian khi làm các đềthi Tuy nhiên việc vận dụng máy tính bỏ túi để giải các bài tập thuộc chươngtrình Vật lý lớp 10 và 11 lại còn hạn chế Với học sinh lớp 10 thì hầu như các

em chưa biết phương pháp sử dụng máy tính để đơn giản hóa một số dạng bàitập Thiết nghĩ chúng ta nên định hướng, hướng dẫn cho học sinh biết cách sửdụng máy tính bỏ túi để giải quyết nhanh chóng chính xác một số dạng bài tậpvật lý ngay từ lớp 10 Điều này không chỉ giúp các em tiết kiệm thời gian trongquá trình giải bài tập mà còn giúp các em hình thành kỹ năng sử dụng máy tínhlàm nền tảng vận dụng để giải nhiều dạng bài tập khi lên lớp 11 và 12

Vì những lí do trên tôi lựa chọn đề tài “Hướng dẫn học sinh lớp 10 sử dụng máy tính bỏ túi để giải một số bài tập tính toán phần tổng hợp và phân tích lực thuộc Chương 2 Vật lý lớp 10 ban cơ bản’’

1.2 Mục đích nghiên cứu

Giúp học sinh lớp 10 nhận dạng và biết cách sử dụng máy tính bỏ túi để

giải nhanh các bài tập tính toán phần tổng hợp và phân tích lực thuộc chương 2

vật lý lớp 10 ban cơ bản Từ đó khái quát thành phương pháp chung có thể ápdụng cho các dạng bài tập tương tự trong các loại đề thi, kiểm tra

Lựa chọn các dạng bài tập, hướng dẫn phương pháp, hình thành cho họcsinh kỹ năng sử dụng máy tính bỏ túi

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Nội dung kiến thức của bài Tổng hợp và phân tích lực thuộc chương II Vật

lý lớp 10 ban cơ bản

Cơ sở lý thuyết, phương pháp sử dụng máy tính để giải nhanh các dạng bàitập vận dụng kiến thức của bài tổng hợp và phân tích lực.

Hệ thống các dạng bài tập có thể giải nhanh bằng máy tính và các phươngpháp giải truyền thống

1.4 Phương pháp nghiên cứu

1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu cơ sở lí luận dạy học, mục tiêu đổi mới trong phương phápdạy học vật lý bậc THPT hiện nay

Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc nội dung, chuẩn kiến thức kỹ năng của bàitổng hợp và phân tích lực chương trình vật lý lớp 10 ban cơ bản

Nghiên cứu các dạng bài tập vận dụng kiến thức của bài tổng hợp và phântích lực và phương pháp bồi dưỡng kỹ năng sử dụng máy tính bỏ túi để giải bàitập vật lý cho học sinh

Lựa chọn sưu tầm các dạng bài tập vận dụng kiến thức bài tổng hợp vàphân tích lực chương trình vật lý lớp 10 ban cơ bản có thể giải nhanh bằng máytính

1.4.2 Phương pháp điều tra

Điều tra thông qua trao đổi với đồng nghiệp, với học sinh để biết rõ thực

tế của việc sử dụng máy tính bỏ túi để giải quyết các bài tập vật lý ở trườngTHPT hiện nay nói chung và đối với học sinh khối 10 nói riêng

Tìm hiểu những ưu điểm và hạn chế của việc sử dụng máy tính đối vớihọc sinh tại trường đang trực tiếp giảng dạy

1.4.3 Thực nghiệm sư phạm

Tiến hành thực nghiệm sư phạm sử dụng máy tính bỏ túi để giải nhanh cácbài tâp vận dụng kiến thức tổng hợp và phân tích lực

Phân tích diễn biến quá trình thực nghiệm sư phạm

Đánh giá quá trình thực nghiệm sư phạm có đối chứng với mục tiêunghiên cứu của đề tài, đánh giá hiệu quả của việc áp dụng đề tài vào thực tế

So sánh kết quả đạt được của lớp thực nghiệm sư phạm áp dụng đề tài vàlớp đối chứng không áp dụng từ đó rút ra kết luận về tính hiệu quả của đề tài

1.4.4 Phương pháp thống kê toán học

Sử dụng phương pháp thống kê toán học để phân tích, đánh giá, trình bàycác kết quả thực nghiệm

2 NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm

2.1.1 Định nghĩa bài tập vật lý

Bài tập vật lý là những câu hỏi có liên quan đến những kiến thức đã họctrong bài học Có thể vận dụng các kiến thức đã học để tìm ra phương pháp giải

Quá trình giải bài tập sẽ giúp người học ôn tập kiến thức lý thuyết vật lý đã học,khắc sâu kiến thức và rèn luyện khả năng tư duy của bản thân.

Quá trình giải các bài tập vật lý học sinh cần vận dụng những định luật,định lý, hệ quả, công thức đã học trong phần lý thuyết Ngoài ra còn phải tư duylogic, liên hệ với thực tế đời sống

2.1.2 Phân loại bài tập vật lý

Có nhiều cách phân loại bài tập vật lý Nếu dựa vào các phương tiện giải,

có thể chia bài tập vật lý thành bài tập định tính, bài tập tính toán, bài tập thínghiệm, bài tập đồ thị Nếu dựa vào mức độ khó khăn của bài tập đối với họcsinh, có thể chia bài tập vật lý thành bài tập tập dượt, bài tập tổng hợp, bài tậpsáng tạo

2.1.3 Bài tập tính toán

Bài tập tính toán là những bài tập mà muốn giải, chúng ta phải thực hiệnmột loạt phép tính và kết quả là thu được một đáp số định lượng, tìm giá trị củamột số đại lượng vật lý Có thể chia bài tập tính toán ra làm hai loại: bài tập tínhtoán tập dượt và bài tập tính toán tổng hợp

a) Bài tập tính toán tập dượt

Bài tập tính toán tập dượt là những bài tập cơ bản, đơn giản, trong đó chỉ

đề cập đến một vài phép tính đơn giản Những bài tập này có tác dụng củng cốkiến thức cơ bản vừa học, làm cho học sinh hiểu rõ ý nghĩa của các định luật vàcác công thức biểu diễn chúng, sử dụng các đơn vị vật lý và thói quen cần thiết

để giải những bài tập phức tạp hơn

Ví dụ: Một vật khối lượng 100g, buộc vào đầu một sợi dây dài 0,5m và

quay tròn đều trong mặt phẳng nằm ngang với vận tốc góc 180vòng/phút Tính lực căng của dây và vận tốc dài của vật.

b) Bài tập tính toán tổng hợp

Bài tập tính toán tổng hợp là bài tập mà muốn giải nó thì phải vận dụngnhiều khái niệm, định luật, dùng nhiều kiến thức Những kiến thức cần sử dụngtrong việc giải bài tập tổng hợp có thể là những kiến thức đã học trong nhiều bàitrước

Ví dụ: Một vòng xiếc gồm một đường dốc nối liền

với một đường tròn nằm trong mặt phẳng đứng Tính

độ cao tối thiểu của điểm xuất phát A trên đường dốc

mà từ đó thả một viên bi để nó có thể lăn theo đường

dốc rồi vượt điểm cao nhất D của đường tròn mà

không bị rơi Coi như ma sát không đáng kể, bán kính

của đường tròn là R.[4].

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

2.2.1 Thực trạng về việc vận dụng các phương pháp để giải các bài tập tính toán phần tổng hợp và phân tích lực

Chương trình vật lí trung học phổ thông hiện nay bao gồm nhiều phần khácnhau như cơ học, nhiệt học, quang học, điện học… Mỗi phần lại bao gồm nhiềuđơn vị kiến thức khác nhau tương ứng với các cách tiếp cận kiến thức khácnhau Với một khối lượng kiến thức lớn như vậy, sẽ có nhiều dạng bài tập tínhtoán với nhiều phương pháp giải được áp dụng Có những phương pháp giảitruyền thống cần áp dụng nhiều kiến thức toán học, nhiều phép tính cồng kềnhkhiến các em mất nhiều thời gian để giải, tốc độ làm bài chưa nhanh, còn hoangmang thiếu tự tin trước một số bài toán mà các em cho là phức tạp Cảm thấythiếu thời gian khi làm các bài kiểm tra trắc nghiệm

Những bài tập phần tổng hợp phân tích lực với việc tổng từ 3 lực trở lêncác em cảm thấy ngại bởi những bài tập dạng này không khó, nhưng áp dụngcách giải truyền thống như lâu nay thì phải sử dụng các phép toán khá cồngkềnh và mất thời gian tính toán Một số em còn không thể làm ra đáp số do kiếnthức toán còn non yếu hoặc kĩ năng biến đổi toán học chưa tốt mặc dù phươngpháp giải thì các em đã nắm được

Trong quá trình giảng dạy môn vật lý tại đơn vị, kết hợp với việc khảo sát ởcác đối tượng học sinh lớp 10 trung học phổ thông của các trường lân cận, tôinhận thấy đa số các em vẫn vận dụng những phương pháp cũ, công thức cũ đểgiải Cụ thể là:

- Trước một bài toán tìm hợp lực của 2 lực đa số các em vẫn vận dụng cáccông thức:

2

2 1 2

F F F F

F   

2 2

1 F F

cos cos

2 2

1 1

2 2

1 1

F

F F

- Còn với các bài toán cho biết hợp lực, yêu cầu tìm lực thành phần thì các

em lại tỏ ra khá lúng túng và chậm cho ra kết quả

2.2.2 Thực trạng về vấn đề sử dụng máy tính giải các bài tập tính toán phần tổng hợp và phân tích lực của học sinh lớp 10 ở các trường trung học phổ thông hiện nay

Qua việc dự giờ các tiết dạy của đồng nghiệp cũng như khảo sát qua các đềthi kiểm tra từ các trường trung học phổ thông lân cận, thông qua việc thăm dòtrực tiếp từ học sinh Cho thấy:

- Đa số các giáo viên chủ yếu hướng dẫn học sinh vận dụng các phươngpháp giải truyền thống mà chưa chú trọng hướng dẫn các em sử dụng máy tính

để giải Kĩ năng vận dụng máy tính của các em chưa nhiều

- Tốc độ giải bài tập của các em chưa đạt như mong muốn, một số em biếnđổi toán học chậm cảm thấy khó khăn trong quá trình giải bài tập, cảm thấy ngạitrước các bài tập tổng hợp nhiều lực Hứng thú học tập vật lý ch’ưa được cảithiện, một số em cho rằng học môn vật lý khó

2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề

Trước thực trạng vừa nêu trên bản thân tôi nhận thấy để tăng tốc độ giảicác bài tập phần tổng hợp và phân tích lực cho các em học sinh lớp 10 cần phảihướng dẫn các em phương pháp sử dụng máy tính bỏ túi để giải nhanh các dạngbài tập nêu trên, hình thành sớm cho các em kỹ năng sử dụng máy tính để giảicác bài tập tính toán Vì vậy tôi xin mạnh dạn đề suất giải pháp sau đây

2.3.1 Lý thuyết cơ bản của bài tổng hợp và phân tích lực

a Lực- cân bằng lực.

Lực là đại lượng véc tơ đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác màkết quả là gây ra gia tốc cho vật hoặc làm cho vật bị biến dạng

+ điểm đặt nằm tại vật chịu tác dụng của lực

+ phương, chiều trùng với vecto biêu diễn lực

+ độ lớn lực: tỷ lệ với độ dài vecto biêu diễn lực.

Hai lực cân bằng là hai lực cùng tác dụng lên một vật, cùng giá, cùng độlớn và ngược chiều

Đơn vị của lực là Niu tơn (N)

Điều kiện cân bằng của chất điểm: Hợp của tất cả các lực tác dụng vào vậtbằng 0

b Tổng hợp lực.

Định nghĩa: Tổng hợp lực là thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng

một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt các lực ấy Lực thay thế gọi là hợplực

Quy tắc hình bình hành: Nếu hai lực đồng quy làm thành hai cạnh của

một hình bình hành, thì đường chéo kẻ từ điểm đồng quy biểu diễn hợp lực củachúng

c Phân tích lực.

Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng giốnghệt các lực đó Các lực thay thế gọi là các lực thành phần

2.3.2 Phương pháp sử dụng máy tính để thực hiện giải bài tập

Dùng máy tính CASIO fx- 570ES; CASIO fx 570 VN PLUS hoặc CASIOfx- 570MS để thực hiện giải các bài tập tính toán vận dụng kiến thức tổng hợp

và phân tích lực

a) Cơ sở lý thuyết của phương pháp

Như ta đã biết một vec tơ có thể biểu diễn thành một số phức dưới dạng:z= a+bi

α

Giả sử vec tơ lực Fnhư hình vẽ bên:

Khi muốn tìm các véc tơ lực tổng hợp của hai hay nhiều lực ta chỉ việc biểudiễn các lực thành phần thành các số phức và thực hiện phép cộng các số phứctrên máy tính [1],[3]

+ Để cài đặt đơn vị đo góc (Deg, Rad):

Chọn đơn vị đo góc là độ (D) ta bấm máy: SHIFT MODE 3 trên màn hình hiển

thị chữ D

Chọn đơn vị đo góc là Rad (R) ta bấm máy: SHIFT MODE 4 trên màn hình

hiển thị chữ R

+ Để nhập ký hiệu góc  của số phức ta ấn SHIFT (-)

Ví dụ 1 : Cho: lực F có độ lớn 8N hợp với trục chuẩn một góc 600 sẽ được biểu

- Với máy tính CASIO fx – 570ES, hoặc fx-570VN PLUS

+ Chọn mode: Bấm máy: MODE 2 màn hình xuất hiện chữ CMPLX

+ Chọn đơn vị đo góc là độ (D) ta bấm: SHIFT MODE 3 trên màn hình hiển thị

chữ D Nhập máy: 8 SHIFT (-) 60 sẽ hiển thị là: 8 60

1

+Chọn đơn vị đo góc là Rad (R) ta bấm: SHIFT MODE 4 trên màn hình hiển thị

3 [5].

c) Lưu ý :

Khi thực hiện phép tính kết quả được hiển thị dạng đại số: a +bi (hoặc

dạng cực: F α) )

Để chuyển từ dạng : a + bi sang dạng F, ta bấm SHIFT 2 3 =

Ví dụ 2 : Nhập: 8 SHIFT (-) :3 Nếu hiển thị: 4+ 4 3i, muốn chuyển sang

dạng cực F: Bấm phím SHIFT 2 3 = kết quả: 8/3

Để chuyển từ dạng Fα sang dạng: a + bi: bấm SHIFT 2 4 =

Ví dụ 3: Nhập: 8 SHIFT (-) (:3 Nếu hiển thị: 8/3, muốn chuyển sang dạng

2.3.3 Vận dụng giải một số dạng bài tập tổng hợp và phân tích lực

2.3.3.1.Xác định độ lớn lực tổng hợp và góc tạo bởi lực tổng hợp với trục chuẩn

+ Với máy fx-570ES hoặc fx-570VN PLUS : Bấm chọn MODE 2 trên màn

(Nếu hiển thị số phức dạng: a+bi thì bấm SHIFT 2 3 = hiển thị kết quả là:

F)

Giá trị của  ở dạng độ (nếu máy cài chế độ là D:độ)

Giá trị của  ở dạng rad (nếu máy cài chế độ là R: Radian)

+ Với máy fx-570MS: Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX Nhập F1, bấm SHIFT (-) nhập α1; bấm + , nhập F2, bấm SHIFT (-)

Sau đó bấm SHIFT + = hiển thị kết quả là: F SHIFT = hiển thị kết quả là:  Lưu ý : Chế độ hiển thị màn hình kết quả: Sau khi nhập ta ấn dấu = có thể hiển thị kết quả dưới dạng số vô tỉ, muốn kết quả dưới dạng thập phân ta ấn SHIFT = (hoặc dùng phím SD) để chuyển đổi kết quả Hiển thị.

Ví dụ 4: Cho hai lực đồng quy có độ lớn F1=F2=25N Nếu hai lực khi chúng hợp

+Với máy fx-570ES, hoặc fx-570VN PLUS: Bấm chọn MODE 2 trên màn hình xuất hiện chữ: CMPLX Bấm SHIFT chọn MODE 3 để cài chế độ là D:độ Nhập 25, bấm +, nhập 25, bấm SHIFT (-) nhập 60 , bấm SHIFT 2 3 =

2.3.3.2 Tìm một lực thành phần khi biết hợp lực và lực thành phần còn lại

vị là D:độ)

vị là R: Radian)

+Với máy fx-570MS : Bấm chọn MODE 2; nhập F , bấm SHIFT (-) nhập

Ví dụ 5: Hai lực đồng quy F1 và F2hợp nhau góc  Biết F1=28N, hợp lực của

+Với máy FX570ES hoặc máy tính FX-570VN PLUS:

Đầu tiên để chọn chế độ là D:độ bấm SHIFT MODE 3 (Nếu muốn chọn chế

độ là R: Radian thì bấm SHIFT MODE 4 )

Bấm chọn MODE 2; nhập 35, bấm SHIFT (-) nhập 45; bấm - (trừ); nhập 28,

bấm SHIFT 2 3 = kết quả là 24,96 97,48

+Với máy FX570MS : Bấm chọn MODE 2; nhập 35, bấm SHIFT (-)

Bước 3: Từ kết quả nhận được ta chọn đáp án B.

+Với máy fx-570ES, hoặc fx-570VN PLUS:

Đầu tiên để chọn chế độ là D:độ bấm SHIFT MODE 3 (Nếu muốn chọn chế

độ là R: Radian thì bấm SHIFT MODE 4 )

bấm SHIFT 2 3 = kết quả là 87,2 83,4

+Với máy FX570MS : Bấm chọn MODE 2; nhập 100 , bấm SHIFT (-)

nhập 60 ;bấm - (trừ); nhập 40 , nhấn = ; bấm SHIFT + = hiển thị kết quả là:

Bước 3: Từ kết quả nhận được ta chọn đáp án A.

2.3.3.3 Tìm hợp lực của nhiều lực

tìm lực tổng hợp và góc tạo bởi lực tổng hợp với trục chuẩn

Lưu ý: khi chọn trục chuẩn ta nên chọn trùng với 1 trong số các lực thành phần,

chiều dương ngược chiều kim đồng hồ

+Với máy fx-570ES, hoặc fx-570VN PLUS: Bấm chọn MODE 2 trên