Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập “các định luật bảo toàn” nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh giỏi vật lí

Từ lí do trên tôi đã ch n đề tài: “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập Các định luật bảo toàn nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh giỏi Vật lí”.. Mục đ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

Mã số: 8140111

HÀ NỘI – 2019

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

i

LỜI CẢM ƠN

Lời cảm ơn đầu tiên, em xin được gửi tới thầy hướng dẫn của mình - PGS.TS Đinh Văn Dũng, người đã giao đề tài luận văn và trực tiếp hướng dẫn

em Trong suốt quá trình thực hiện, em đã luôn luôn nhận được sự hướng dẫn tận

tình và lĩnh hội những kiến thức sâu rộng từ thầy

Nhân dịp này, em xin bày tỏ lời cảm ơn tới các thầy cô giáo, các cán bộ công nhân viên đã tham gia công tác và giảng dạy tại Khoa sư phạm - Trường Đại H c Giáo Dục - Đại h c Quốc gia Hà Nội đã tận tình giảng dạy và gi p đ

em trong quá trình h c tập và nghiên cứu

Và cũng xin cảm ơn sự quan tâm, động viên, gi p đ và tạo điều kiện tốt nhất từ gia đình, bạn bè và thầy cô cho em trong suốt quá trình h c tập, nghiên cứu và hoàn thành đề tài của mình

Hà Nội, tháng 09 năm 2019

Tác giả

Nguyễn Thế Lâm

iii

DANH MỤC CÁC HÌNH, BẢNG VÀ BIỂU ĐỒ

Hình 2.1: Sơ đồ cấu tr c nội dung chương “Các định luật bảo toàn” …… 27

Hình 2.2: Thí nghiệm kiểm chứng ĐLBT động lượng ……… 30

Hình 2.3: Tên lửa nhiều tầng ……….…… 31

Hình 2.4: Tên lửa chuyển động bằng phản lực ……… 31

Hình 2.5: Lực thực hiện công ……….….32

Hình 2.6: Hộp số của động cơ ô tô ……….….33

Hình 2.7: Cần cẩu văng quả nặng để phá bức tường ……….35

Hình 2.8: Người cử tạ ……….………36

Hình 2.9: Vật có thế năng tr ng trường ……… 36

Hình 2.10: Vận động viên nhảy sào ……… 37

Hình 2.11: Con lắc lò xo ……….…38

Hình 2.12: Đồ thị tính công của lực đàn hồi ……… 39

Hình 2.13: Các hành tinh chuyển động xung quanh mặt trời ……….43

Hình 2.14: "Tốc độ" diện tích của hành tinh bằng hằng số ……….…43

Hình 2.15: Các vệ tinh nhân tạo chuyển động xung quanh Trái Đất ……….….44

Bảng 1.1: Bảng tiêu chí đánh giá năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn của h c sinh 24

Bảng 1.2: Bảng thống kê số lượng h c sinh đạt theo các tiêu chí đánh giá ……24

Bảng 1.3: Bảng thống kê điểm số ………24

Bảng 2.1 Lịch và nội dung cụ thể dạy nhóm thực nghiệm 68

Bảng 3.1: Bảng thống kê điểm số ……… 74

Bảng 3.2: Bảng thống kê h c sinh đạt từ điểm xi trở xuống ……… 75

Bảng 3.3: Bảng các tham số thống kê ……….…77

Biểu đồ 3.1: Đường phân bố tần suất ………… ………75

Biểu đồ 3.2: Đường phân bố tần suất lũy tích hội tụ lùi … ……… 76

iv

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ……… i

DANH MỤC VIẾT TẮT ……… ii

DANH MỤC CÁC HÌNH, BẢNG VÀ SƠ ĐỒ ……… iii

MỤC LỤC ……… iv

MỞ ĐẦU ……… ………1

1 Lí do ch n đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 1

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu 2

5 Vấn đề nghiên cứu 2

6 Giả thuyết khoa h c 2

7 Giới hạn về phạm vi nghiên cứu 2

8 Ý nghĩa khoa h c và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 2

9 Phương pháp nghiên cứu của đề tài 3

10 Cấu tr c luận văn 3

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 4

1.1 Vấn đề bồi dư ng h c sinh giỏi ……… ……… 4

1.1.1 Quan điểm về vai trò của người tài đối với sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước ……… …… 4

1.1.2 Bồi dư ng h c sinh giỏi phát triển thành người tài cho sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước ……… ……… 5

1.1.3 Năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho h c sinh giỏi …… …….5

1.1.4 Một số biện pháp bồi dư ng h c sinh giỏi nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn ……… ……… 8

1.2 Bồi dư ng h c sinh giỏi Vật lí ……… ……….…9

v

1.2.1 Khái niệm về h c sinh giỏi Vật lí ………9

1.2.2 Bồi dư ng năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho h c sinh giỏi Vật lí thông qua dạy h c giải bài tập Vật lí ……… ………10

1.2.3 Phương pháp giải các BTVL ……….………12

1.2.4 Các hình thức hướng dẫn h c sinh giải BTVL ………….………15

1.3 Tìm hiểu đối tượng h c sinh lớp 10 trường THPT Quế Võ số 3 để bồi dư ng thành h c sinh giỏi vật lí ……….………17

1.3.1 Khả năng phân tích hiện tượng vật lí ……… …… 17

1.3.2 Khả năng sử dụng công cụ toán h c ……….……17

1.3.3 Khả năng sáng tạo, phát triển ý tưởng ……… ……….18

1.3.4 Kết quả điều tra 17

Kết luận chương 1 ……… ……… …… 25

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP ….………26

2.1 Nội dung kiến thức phần Các định luật bảo toàn ……….……26

2.1.1 Cấu tr c nội dung phần Các định luật bảo toàn ………26

2.1.2 Phân tích nội dung chương “Các định luật bảo toàn” ……… ……28

2.1.2.1 Định luật bảo toàn động lượng ……… ……28

2.1.2.2 Ứng dụng của ĐLBT động lượng: chuyển động bằng phản lực … … 31

2.1.2.3 Công và công suất ……… ……32

2.1.2.4 Động năng và Định lý biến thiên động năng ……… …………35

2.1.2.5 Khái niệm thế năng ………36

2.1.2.6 Cơ năng và Định luật bảo toàn cơ năng ……….……39

vi

2.1.2.7 Va chạm đàn hồi và va chạm không đàn hồi ……….……42

2.1.2.8 Các định luật Kê-ple ……… ………42

2.1.2.9 Vệ tinh nhân tạo Vận tốc vũ trụ 44

2.2 Mục tiêu dạy h c của chương Các định luật bảo toàn ……….………44

2.2.1 Kiến thức ……… ……….45

2.2.2 Kỹ năng ……….………46

2.3 Một số nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập để bồi dư ng h c sinh giỏi … 46

2.4 Hệ thống bài tập ……… ………47

2.4.1 Bài tập định tính ……… ………….47

2.4.1.1 Bài tập có hướng dẫn giải ……… ………47

2.4.1.2 Bài tập tự giải ……….…………52

2.4.2 Bài tập định lượng ……….…………53

2.4.2.1 Bài tập có hướng dẫn ……… ……53

2.4.2.2 Bài tập tự giải ……….……65

2.5 Sử dụng hệ thống bài tập ……… 67

Kết luận chương 2 ……… ……… …… 69

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 70

3.1 Mục đích, đối tượng, nội dung thực nghiệm sư phạm 70

3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 70

3.1.2 Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm 70

3.1.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm ……… ……….70

3.1.2.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm ……… ………70

3.1.2.3 Tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ……… ……71

3.1.2.4 Thời gian tiến hành thực nghiệm ……… ………72

3.2 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 72

vii

3.3 Kết quả thực nghiệm sư phạm 73

3.3.1 Phân tích định tính 73

3.3.2 Phân tích kết quả định lượng 74

3.3.2.1 Đề kiểm tra chất lượng ……… ……….74

3.3.2.2 Kết quả thực nghiệm sư phạm ………74

3.3.2.3 Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm ………76

3.4 Hiệu quả của việc sử dụng hệ thống bài tập Các định luật bảo toàn trong việc phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho h c sinh giỏi Vật lí 78

Kết luận chương 3 ……… ……… …… 79

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ……… 81

1 Kết luận …… ……….81

2 Khuyến nghị ……… … 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

Ở trường THPT nếu lựa ch n, xây dựng được hệ thống bài tập Vật lí và thiết kế được phương án hướng dẫn h c sinh giải bài tập Vật lí phù hợp thì sẽ góp phần vào việc nâng cao chất lượng bồi dư ng HSG Quan tr ng hơn, các em biết vận dụng các kiến thức đã được h c vào thực tiễn để phục vụ chính cuộc

sống con người Từ lí do trên tôi đã ch n đề tài: “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập Các định luật bảo toàn nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh giỏi Vật lí”

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập Các định luật bảo toàn (ĐLBT) nhằm bồi dư ng năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho h c sinh giỏi Vật

lí

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về bồi dư ng HSG Vật lí, bài tập

và phương pháp giải bài tập Vật lí, việc sử dụng các bài tập Vật lí trong ôn thi HSG

- Nghiên cứu nội dung kiến thức, mục tiêu cần đạt khi nghiên cứu phần Các định luật bảo toàn

- Nghiên cứu lí luận về năng lực vận dụng kiến thức chuyên môn vào thực tiễn

2

- Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập Các định luật bảo toàn nhằm bồi

dư ng năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho h c sinh giỏi Vật lí

- Thực hiện việc thực nghiệm sư phạm để xem xét khả năng thực thi của

đề tài

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể: HSG lớp 10 tại trường THPT Quế Võ số 3 – Bắc Ninh

- Đối tượng: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập Các định luật bảo toàn nhằm bồi dư ng năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho h c sinh giỏi Vật

lí

5 Vấn đề nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu hai nội dung sau:

- Xây dựng hệ thống bài tập Các định luật bảo toàn như thế nào để đáp ứng được với yêu cầu bồi dư ng h c sinh giỏi ở trường THPT?

- Việc sử dụng hệ thống bài tập đó như thế nào để gi p h c sinh giỏi Vật lí phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn?

6 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được hệ thống bài tập Các định luật bảo toàn và sử dụng hợp lí sẽ giúp h c sinh giỏi Vật lí phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn

7 Giới hạn về phạm vi nghiên cứu

Đối tượng khảo sát là HSG Vật lí lớp 10 của trường THPT Quế Võ số 3 – Bắc Ninh

8 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa lý luận của đề tài: Đề tài phát triển lí luận về rèn luyện kĩ năng giải bài tập Vật lí, khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho h c sinh giỏi

Vật lí

3

- Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng

trong công tác bồi dư ng h c sinh giỏi môn Vật lí ở trường THPT

9 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

Trong quá trình thực hiện đề tài, em đã dùng các phương pháp sau đây:

- Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu lý luận về HSG, HSG môn Vật lí, bài tập Vật lí, năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn

- Phương pháp nghiên cứu trực tiếp từ thực tiễn cuộc sống:

Nghiên cứu thực tiễn về hệ thống bài tập đã có và việc sử dụng các bài tập

về “Các định luật bảo toàn” trong công tác bồi dư ng HSG Nghiên cứu về năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HSG

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng:

Tiến hành dạy đồng thời hai nhóm: nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng Một lớp sử dụng hệ thống bài tập được xây dựng mới và một lớp sử dụng hệ thống bài tập đã có từ trước

- Phương pháp thống kê toán h c: nhằm kiểm tra, phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm đã đạt được ở trên

10 Cấu trúc luận văn

Luận văn bao gồm: phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn được trình bày trong 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của vấn đề nghiên cứu

Chương 2: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập Các định luật bảo toàn nhằm bồi dư ng năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho h c sinh giỏi Vật

lí

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

m i tầng lớp trong xã hội, có bằng cấp hay không có bằng cấp, h xuất thân từ nông thôn đến thành thị, từ miền n i đến hải đảo, từ Trung ương đến địa phương Trong số người tài có thể có những người có những cá tính đặc biệt, có những khiếm khuyết trong quan hệ gia đình, bạn bè hoặc h không quan tâm đến thời cuộc mà chỉ tập trung vào chuyên môn sáng tạo… Vì thế trong xã hội ta người dân đề cập đến khái niệm “người tài thường hay có tật”, không vì cái tật mà phủ nhận cái tài Do đó cộng đồng vẫn công nhận h là Người tài

Người tài đòi hỏi chỉ số thông minh IQ (Intelligence Quotient), chỉ số cảm

x c EQ (Emotional Quotient) phải đạt cao hơn so với người bình thường Ngày nay chỉ số thông minh IQ đã có hệ thống trắc nghiệm đo bằng con số cụ thể, còn chỉ số cảm x c EQ chưa có được một công thức tính toán riêng… EQ thể hiện khả năng của một người hiểu rõ chính bản thân mình và thấu hiểu người khác, luôn thích nghi, luôn tìm được sự hòa hợp trong tập thể của mình Ở một số nước trong tuyển ch n cán bộ, người ta thường nói “với IQ người ta tuyển lựa bạn nhưng với EQ người ta đề bạt bạn”

5

Để tránh tụt hậu và bắt kịp xu thế phát triển của thời đại, nước ta cần phải tái cấu tr c lại nguồn nhân lực, đây là khâu yếu nhất hiện nay, vì vậy đòi hỏi phải có nhiều người tài, hiền tài và lao động có chất lượng cao như Bác Hồ đã dạy: “… tài to ta dùng vào việc to, tài nhỏ ta cắt làm việc nhỏ, ai có năng lực về việc gì, ta đặt ngay vào việc ấy…” Đây chính là chiếc chìa khóa vàng cho dân tộc ta phát triển bền vững và giàu mạnh, hội nhập với nền kinh tế quốc tế, từng bước tiến vào nền kinh tế tri thức

1.1.2 Bồi dưỡng học sinh giỏi phát triển thành người tài cho sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước

Cần có chiến lược phát hiện, tìm ra h c sinh giỏi bằng việc tổ chức thi

ch n l c h c sinh giỏi, quan sát hành vi hứng thứ, thử sức qua công việc hay trắc nghiệm kiến thức…

Khi đã phát hiện, tìm được h c sinh giỏi thì việc bồi dư ng, vun đắp thành người tài phục vụ cho sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước là nhiệm vụ cấp thiết Bản thân tôi luôn suy nghĩ: không phát hiện được người tài, hoặc phát hiện

ra người tài mà không bồi dư ng, không sử dụng thì đó là một sự lãng phí rất lớn

Cần bồi dư ng cho h c sinh giỏi có một hệ thống kiến thức cơ bản, vững vàng và chuyên sâu Cần phát triển khả năng tư duy, phán đoán khoa h c, khả năng sáng tạo phát triển ý tưởng Xây dựng cho h c sinh giỏi khả năng tự h c, làm việc độc lập, sự quyết đoán trong công việc, dám làm và dám bảo vệ kết quả

do mình nghiên cứu tìm ra

1.1.3 Năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh giỏi

1.1.3.1 Định nghĩa

Năng lực vận dụng kiến thức (NLVDKT) vào thực tiễn là khả năng của cá nhân có thể thực hiện thuần thục một hay một chuỗi hành động dựa trên kiến

6

thức, kinh nghiệm đã có của bản thân hoặc tìm tòi, khám phá kiến thức mới để giải quyết được các vấn đề thực tiễn một cách có hiệu quả

1.1.3.2 Vai trò của phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn

NLVDKT vào thực tiễn là một thành tố trong năng lực tìm hiểu tự nhiên -

là năng lực chuyên môn trong chương trình giáo dục phổ thông môn Khoa h c tự nhiên Do đó, phát triển NLVDKT vào thực tiễn là mục tiêu cần đạt của dạy h c

ở trường phổ thông, góp phần hình thành năng lực chung trong chuẩn đầu ra chương trình giáo dục phổ thông

Phát triển NLVDKT vào thực tiễn không chỉ giải quyết các vấn đề thực tiễn liên quan đến kiến thức trong nhà trường mà còn hướng đến đào tạo cho người h c tiếp cận với các vấn đề đa dạng phong phú của cuộc sống, tiếp cận với quá trình sản xuất vật chất và quá trình nghiên cứu khoa h c

Phát triển NLVDKT vào thực tiễn không chỉ gi p người h c tự mình chiếm lĩnh, củng cố tri thức mà còn gi p người h c thích nghi linh hoạt trong các điều kiện h c tập, điều kiện sống Điều này làm cho tri thức người h c chiếm lĩnh được trở nên có ý nghĩa đối với người h c, làm cho người h c yêu thích môn h c hơn, bài h c sinh động hơn thông qua tổ chức giải quyết vấn đề thực tiễn

Phát triển NLVDKT vào thực tiễn cho HS trong dạy h c sẽ làm thay đổi nhận thức của giáo viên (GV) Để thực hiện được mục tiêu này, GV phải thiết kế được các hoạt động phù hợp với sự phát triển tư duy, phù hợp với quy luật toán

h c và các mảng kiến thức

1.1.3.3 Biểu hiện các tiêu chí của NLVDKT vào thực tiễn

Những tiêu chí Biểu hiện cụ thể của từng tiêu chí

Phát hiện được - HS nhận diện được vấn đề thực tiễn, nhận ra được những

1.1.3.4 Đánh giá NLVDKT vào thực tiễn

Đề đánh giá NLVDKT vào thực tiễn, em đưa ra quy trình như sau:

Bước 1: Trình bày định nghĩa năng lực và xác định cấu trúc NLVDKT vào thực tiễn Cần nói rõ khái niệm đó và nêu các đặc điểm của nó

Bước 2: Xác định và thiết lập bảng các tiêu chí đánh giá Đưa ra các tiêu chí đánh giá các mức độ, cấp độ nhận biết của h c sinh

Bước 3: Đánh giá năng lực bằng cách thiết kế bảng công cụ, phân tích các kết quả thu được Đánh giá ở các thời điểm, thời gian khác nhau, có thể đánh giá trong quá trình triển khai các nội dung h c tập hoặc cuối của quá trình đó

GV cũng cần sử dụng đa dạng các phương pháp dạy h c mà ở đó HS được đặt vào tình huống thực tiễn Cách xây dựng và tổ chức tình huống thực tiễn trong các phương pháp dạy h c khác nhau có những điểm khác biệt, do vậy tôi khái quát thành 2 nhóm biện pháp phát triển NLVDKT vào thực tiễn như sau:

Dạy h c liên hệ lí thuyết với thực tiễn vấn đề

Dạy h c gắn liền với trải nghiệm thực tiễn vấn đề

* Dạy h c liên hệ lí thuyết với thực tiễn vấn đề

- Dạy h c liên hệ lí thuyết với thực tiễn có bản chất là GV sử dụng các tình huống thực tiễn để liên hệ nội dung bài h c với thực tiễn thông qua tổ chức hoạt động dạy h c HS giải quyết các tình huống thực tiễn, qua đó vừa chiếm lĩnh được kiến thức khoa h c, vừa có thể giải thích được các vấn đề thực tiễn địa phương liên quan hoặc đánh giá các vấn đề thực tiễn, đề xuất các biện pháp khả thi để giải quyết vấn đề

- Để đạt được mục đích trên, GV tổ chức các hoạt động h c tập trong lớp h c, tại các phòng thực hành và sử dụng các biện pháp chủ yếu như: Tình huống có vấn đề; bài tập thực tiễn; bài tập thực nghiệm; đóng vai GV cũng có thể tổ chức các buổi ngoại khóa về các vấn đề thực tiễn liên quan

- Ưu điểm của các biện pháp dạy h c này là trong giờ h c GV đã tạo được hứng

th cho người h c, kích thích sự ham muốn được khám phá cho người h c, GV chủ động trong việc tổ chức dạy h c và không mất nhiều thời gian

9

- Hạn chế của biện pháp dạy h c này là chưa gây được xúc cảm cao cho người

h c và người h c cần phải có khả năng liên tưởng, quan sát, tư duy trừu tượng và khái quát hóa tốt; một số vấn đề thực tiễn tích hợp nhiều kiến thức liên quan nên mất nhiều thời gian để giải thích, chứng minh

* Dạy h c gắn liền với trải nghiệm thực tiễn vấn đề

- Dạy h c bằng trải nghiệm thực tiễn có bản chất là HS được trải nghiệm ngoài thực tiễn thông qua thực hiện các dự án, nghiên cứu thực địa, điều tra khảo sát, thực hiện đề tài khoa h c Qua trải nghiệm thực tiễn, HS vừa chiếm lĩnh kiến thức vừa phát triển được các kĩ năng khoa h c, kĩ năng giải thích các vấn đề trong thực tiễn Đồng thời, HS có thể qua tìm hiểu thực tiễn nhằm giải thích, đánh giá các vấn đề thực tiễn và còn có thể đề xuất được một số giải pháp, mô hình nhằm giải quyết vấn đề thực tiễn gắn với địa phương

- Để đạt được mục đích trên, GV có thể tổ chức các hoạt động dạy h c bằng các biện pháp chủ yếu như: Dạy h c dự án; Tổ chức nghiên cứu đề tài khoa h c; Giáo dục theo định hướng STEM

- Ưu điểm của cách tiếp cận này là: quá trình giáo dục có thể phát triển tối đa

m i tiềm năng trong mỗi con người, giúp h làm chủ được những tình huống, đương đầu với những thách thức sẽ gặp phải trong cuộc sống và hoạt động nghề nghiệp, phát triển được tính tự chủ, khả năng sáng tạo trong việc giải quyết vấn

đề

- Hạn chế của cách tiếp cận này là: HS cần phải có khả năng tư duy bậc cao, có

sự hợp tác, có năng lực nghiên cứu khoa h c; Tổ chức các hoạt động dạy h c cần nhiều thời gian và kinh phí; Mức hoàn thành mục tiêu không cao

1.2 Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí

1.2.1 Khái niệm về học sinh giỏi Vật lí

10

H c sinh giỏi Vật lí là h c sinh giỏi có năng lực quan sát tốt, khả năng nắm vững và mong muốn khám phá bản chất của hiện tƣợng Vật lí, vận dụng tốt các kiến thức Vật lí để giải quyết một hay nhiều vấn đề mới, bài tập mới có thể chƣa đƣợc h c hoặc thấy bao giờ [13]

H c sinh giỏi Vật lí sẽ có biểu hiện tốt ở một số năng lực sau:

+ Có kiến thức chắc, sâu sắc, hệ thống Tƣ duy nhanh về các hiện tƣợng Vật lí trong thực tiễn cuộc sống Biết đánh giá hiện tƣợng Vật lí từ nhiều khía cạnh khác nhau Có khả năng tổng hợp các hiện tƣợng nhỏ thành một quy luật, định luật lớn

+ Có sự say mê đặc biệt với môn Vật lí, các hiện tƣợng Vật lí Luôn tìm tòi, giải thích các hiện tƣợng Vật lí

+ Có kiến thức rộng, qua đó có thể liên hệ để giải thích đƣợc các hiện tƣợng từ cuộc sống liên quan đến nhiều lĩnh vực trong đó hiện tƣợng Vật lí là chủ đạo…

1.2.2 Bồi dưỡng năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh giỏi Vật lí thông qua dạy học giải bài tập Vật lí

1.2.2.1 Khái niệm về vai trò, mục đích sử dụng của bài tập Vật lí

a Khái niệm bài tập Vật lí (BTVL)

BTVL đƣợc hiểu là một vấn đề đặt ra, yêu cầu phải giải quyết nhờ việc phân tích các hiện tƣợng Vật lí, những thuật toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật, các định lí Vật lí

Hiểu rộng ra, BTVL là tất cả các vấn đề xuất hiện khi nghiên cứu tài liệu, quan sát từ thực tế cuộc sống, sự tƣ duy của h c sinh liên quan đến các quy luật vận động của sự vật, hiện tƣợng

b Vai trò, mục đích của việc sử dụng BTVL trong thực tế dạy h c

11

Trong dạy h c, BTVL được hiểu là một vấn đề đặt ra, yêu cầu phải giải quyết nhờ những suy luận, phân tích, các công cụ toán h c và khả năng phân tích các hiện tượng vật lí

Bài tập Vật lí có những vai trò, mục đích khác nhau:

+ BTVL là phương tiện để h c sinh phát hiện vấn đề mới cần nghiên cứu một cách sâu sắc và hiệu quả Ví dụ khi nghiên cứu thí nghiệm mới với 2 hòn bi, trong bài định luật bảo toàn động lượng Vật lí lớp 10 từ kết quả của thí nghiệm cho thấy “hai góc, lệch bằng nhau”, suy ra vận tốc của hòn bi bên trái ngay sau lúc va chạm đ ng bằng vận tốc của hòn bi bên phải ngay trước lúc va chạm đ ng bằng động lượng của ch ng trước lúc va chạm Giáo viên có thể cho h c sinh tham gia giải quyết vấn đề này một cách tích cực dưới hình thức nêu ra cho h c sinh một bài tập phát biểu như sau: từ kết quả của thí nghiệm cho thấy hai góc lệch bằng nhau, hãy so sánh vận tốc của hòn bi bên trái ngay sau lúc va chạm với vận tốc của hòn bi bên phải ngay trước lúc va chạm, và từ đó so sánh tổng động lượng của hai hòn bi trước và sau va chạm

+ BTVL là một phương tiện giúp h c sinh rèn khả năng vận dụng kiến thức với thực tế và đời sống Ví dụ khi h c về định luật Ôm có thể ra cho h c sinh bài tập: Giải thích tại sao vào giờ “cao điểm” khi nhiều người sử dụng điện thì đèn điện tối hơn l c bình thường? Sau khi đã h c về công và công suất của dòng điện có thể ra cho h c sinh bài tập sau: người ta có thể dùng các bóng đèn loại 110V để mắc vào mạng điện có hiệu điện thế 220V bằng cách mắc nối tiếp 2 bóng đèn 110V, nhưng phải ch n 2 bóng đèn có cùng công suất định mức như nhau Hiện tượng trên được giải thích như thế nào? Cũng có thể phát biểu bài tập này dưới hình thức khác khó hơn như sau: mạng điện có hiệu điện thế 220V Làm thế nào để sử dụng các bóng đèn này trong việc thắp sáng? Đây là các bài toán gắn chặt với cuộc sống hàng ngày, khi giải quyết chúng sẽ giúp HS khắc

+ Việc giải các BTVL giúp h c sinh rèn các đức tính tốt như khả năng tự lập, sự kiên trì, cẩn thận… Nó còn gi p đánh giá người h c một cách chính xác

về các mặt mà người h c có thể đạt được

1.2.2.2 Bài tập Vật lí giúp phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn

Bài tập Vật lí có nội dung thực tiễn được thể hiện dưới rất nhiều hình thức Yêu cầu h c sinh phải vận dụng các kiến thức lý thuyết đã được h c để giải thích, phân tích, dự đoán hiện tượng tiếp theo, cũng như tính toán chính xác kết quả của các dự đoán đó

1.2.3 Phương pháp giải các BTVL

1.2.3.1 Việc lựa chọn các bài tập vật lí

Giáo viên cần lựa ch n hệ thống bài tập thỏa mãn một số yêu cầu:

Sắp xếp các bài tập từ dễ đến khó, tăng dần khả năng tư duy của h c sinh

Số lượng bài phải đủ để h c sinh có thể tích lũy được các năng lực cần thiết khi giải hệ thống bài tập đó

Các bài tập trong hệ thống phải có tác dụng bổ trợ cho nhau, bài sau sử dụng kết quả của bài trước làm nền và kết quả của nó tiếp tục làm căn cứ để giải quyết cho các bài sau

Cần đa dạng từ hình thức đến nội dung, các ý tưởng phát triển của hệ thống bài tập Có các bài tập định tính, giải thích hiện tượng, có bài tập định

cố vứng chắc kiến thức cho HS Bài tập sáng tạo có thể là bài tập giải thích một hiện tượng chưa biết trên cơ sở các kiến thức đã biết (trả lời câu hỏi “tại sao?”) hoặc bài tập thiết kế đòi hỏi thực hiện một thiện tượng thực, đáp ứng những yêu cầu đã cho (trả lời câu hỏi “làm như thế nào?”)

1.2.3.2 Phương pháp giải BTVL

H c sinh thường giải các BTVL một cách nhanh chóng tìm ra đáp án H c sinh thường bỏ qua các bước phân tích hiện tượng, hiểu đề bài Đặc biệt việc năng về toán h c khiến h c sinh cứng nhắc trong tư duy và phụ thuộc nhiều vào máy tính Các kết quả tìm ra với h c sinh thường không có ý nghĩa về mặt thực tiễn Rất nhiều nguyên nhân có thể kể đến để giải thích hiện tượng trên như:

+ HS không nắm được các bước cụ thể để giải quyết một BTVL

+ Không quan tâm đến mục đích cuối cùng của việc giải các BTVL, làm các bài tập này một cách thụ động

Việc giải các BTVL có thể trải qua một số bước cụ thể như sau:

* Bước 1: Đ c và tìm hiểu đề bài Trong bước này cần nắm rõ các thông tin sau:

+ Tóm tắt đ ng các đại lượng mà đầu bài cho thành các đại lượng, kí hiệu của ch ng thao qui ước Vật lí

+ Phân tích được hiện tượng Vật lí xảy ra trong bài, dự đoán hiện tượng xảy ra tiếp theo, nếu cần có thể vẽ hình mô phỏng hiện tượng

* Bước 2: Lập luận, xác định phương pháp, thuật toán áp dụng

14

Xây dựng lập luận được coi là bước quan tr ng nhất của quá trình giải bài tập, ở bước này ta phải vận dụng những định luật, quy tắc để thiết lập mối liên hệ giữa những đại lượng cần tìm và đại lượng đã cho, ta xét kỹ với 2 loại bài tập: Bài tập định tính và bài tập định lượng

- Lập luận, xác định phương pháp giải bài tập định tính Bài tập định tính chỉ cần đưa ra nhận xét về chiều hướng biến đổi mà không cần có con số cụ thể,

nó bao gồm: sử dụng kiến thức để giải thích hiện tượng và dự đoán hiện tượng

+ Giải thích hiện tượng Vật lí là loại bài tập đưa ra hiện tượng xảy ra trong thực tế, yêu cầu người h c giải thích tại sao lại có các hiện tượng đó Loại bài tập này yêu cầu người h c cần có sự tư duy để liên kết các hiện tượng xảy ra với các quy luật, định luật Vật lí để giải thích Loại bài tập này gi p người h c nâng cao khả năng phân tích, tư duy logic và hiểu sâu sắc về kiến thức thực tiễn

+ Dự đoán hiện tượng là việc căn cứ vào các hiện tượng đã diễn ra, đã được giải thích để đưa ra giả thiết về kết quả tiếp theo của hiện tượng Việc dự đoán hiện tượng để chính xác cần trải qua các bước giả thiết, kiểm nghiệm giả thiết và kết luận cuối cùng

- Lập luận, xác định phương pháp trong giải bài tập định lượng: tùy theo phương pháp toán h c được vận dụng, bài tập được quy về các bài tập số h c, đại số và hình h c

+ Phương pháp số h c: là phương pháp xử lí các con số để tìm ra ẩn số mà không cần lập phương trình Nhiều khi việc xử lí có thể áp dụng cho cả các biểu diễn chữ (các bài toán tổng quát)

+ Phương pháp đại số: từ hiện tượng vật lí, kết hợp với các định luật, định

lí vật lí để thiết lập lên các phương trình toán h c, giải phương trình để tìm ra đáp án

15

+ Phương pháp hình h c: dựa vào các dạng hình h c để xử lí tìm ra đáp

án Có thể là hình của đối tượng, hình của đồ thị, hình của lượng giác

Trong các phương pháp trên, phương pháp đại số được dùng phổ biến nhất

và đem lại kết quả nhanh, chính xác nhất nên cần để ý cho h c sinh luyện nhiều phương pháp này

Ngoài ra, chúng ta còn có thể sử dụng các thủ thuật khác như: tư duy logic, phân tích số liệu, hiện tượng, tổng hợp các kết quả…

1.2.4 Các hình thức hướng dẫn học sinh giải BTVL

1.2.4.1 Hướng dẫn theo mẫu (hướng dẫn Angorit)

Là kiểu hướng dẫn h c sinh theo mẫu có sẵn, trong đó đã có sẵn các yêu cầu để h c sinh làm theo, tự tìm ra kết quả theo định hướng của giáo viên Kiểu hướng dẫn này không yêu cầu h c sinh phải tìm tòi, sáng tạo hay tư duy mà chỉ cần làm theo yêu cầu đã được định sẵn

Để kiểu hướng dẫn này đạt được kết quả cao, giáo viên cần tìm hiểu kỹ các bước cần thực hiện với giải một BTVL để đảm bảo h c sinh được tiếp cận với một quy trình giải bài tập khoa h c, để phát triển được các năng lực một cách bài bản

Ưu điểm: HS biết và giải được bài tập cơ bản, điển hình Có phương pháp

để làm dạng bài tập theo các bước rõ ràng

Nhược điểm: h c sinh sẽ thực hiện việc giải bài tập một cách thụ động,

không có tư duy sáng tạo vì đều làm việc theo một kiểu lập trình sẵn Nhiều khi

h c sinh không hiểu tại sao lại làm theo các bước như vậy

1.2.4.2 Hướng dẫn tìm tòi (hướng dẫn Ơrixtic)

Là kiểu hướng dẫn mà giáo viên đưa ra các gợi ý nhất định để h c sinh được bày tỏ quan điểm, suy nghĩ của mình về việc giải quyết vấn đề cần nghiên cứu Giáo viên sẽ tổng hợp, gợi mở để định hướng h c sinh có tư duy phù hợp

16

với cách giải cho bài toán H c sinh không bị bắt buộc làm theo các bước đã có sẵn mà được xử lí bài toán theo cách riêng của mình dưới sự định hướng của giáo viên

Ưu điểm: tránh được tình trạng làm bài tập một cách thụ động của h c

sinh H c sinh sẽ phát triển được các năng lực cần có thông qua một hệ thống tư duy của bản thân Giáo viên cũng có thêm cơ sở để đánh giá quá trình hoạt động của người h c, và đôi khi phát hiện thêm nhiều cách giải quyết mới mà bản thân giáo viên cũng không nghĩ tới

Nhược điểm: cách hướng dẫn này không chắc chắn 100% sẽ có kết quả

như mong muốn do nhiều nguyên nhân mà chủ yếu là yếu tố chủ quan của người

h c Có thể do tư duy của người h c không đáp ứng được yêu cầu, do khả năng phân tích kém, thuật toán không sâu sắc Cách hướng dẫn này đôi khi còn đòi hỏi thời gian nhiều vì tốc độ xử lí thông tin của h c sinh không nhanh và có thể có nhiều sai sót mà giáo viên cần chỉnh sửa

1.2.4.3 Định hướng khái quát hóa chương trình

Không thông báo cho h c sinh cái có sẵn mà yêu cầu h c sinh tìm tòi để giải quyết vấn đề phát sinh Giáo viên bằng cách nào đó làm xuất hiện tình huống có vấn đề mà bằng các kiến thức đã h c không giải quyết được để kích thích h c sinh tự mình tìm tòi, giải thích Giáo viên có thể hướng dẫn, gợi ý nếu

h c sinh không khai thác được bằng cách cung cấp thông tin, thu hẹp phạm vi tìm hiểu Có thể hướng dẫn sâu hơn bằng mẫu hỏi để định hướng tư duy của h c sinh và yêu cầu h c sinh giải quyết theo mẫu Với mỗi định hướng, giáo viên yêu cầu h c sinh rút ra các kết luận nhỏ để sau sẽ tổng hợp thành kết luận về mangr kiến thức, vấn đề cần giải quyết

Ưu điểm: kết hợp được sự tư duy của h c sinh với định hướng của giáo

viên Không làm mất nhiều thời gian xử lí các thông tin Giáo viên bám sát được

17

với các hoạt động của h c sinh nên dễ dàng đánh giá được h c lực của h c sinh

H c sinh được tư duy, đưa ra cách giải quyết vấn đề của các nhân và đối chiếu với định hướng của giáo viên, từ đó tự nhận xét được tính đ ng đắn của cách giả quyết của bản thân Tiếp cận với phương pháp, quy trình gi p phát triển năng lực của h c sinh Để được như vậy yêu cầu GV phải có kiến thức sâu về vấn đề nghiên cứu, xây dựng các bước định hướng cho h c sinh một cách khoa h c, làm bảng hỏi chi tiết theo các bước đã được định sẵn

Nhược điểm: yêu cầu h c sinh phải có trình độ chuyên môn cao, hiểu biết

sâu sắc về cơ sở lý luận cũng như thực tiễn của sự phát triển các năng lực của

h c sinh Giáo viên phải biết cách xây dựng chi tiết các mẫu, các bước hỏi để định hướng tốt cho h c sinh, phải đánh giá chính xác được lực h c của h c sinh

Kết luận chung: giáo viên không nên cứng nhắc trong việc áp dụng kiểu hướng dẫn nào Cần tìm hiểu rõ đối tượng h c sinh để có cách hướng dẫn phù hợp nhất Nên kết hợp một cách hài hòa giữa các cách hướng dẫn để có kết quả cao nhất

1.3 Tìm hiểu đối tượng học sinh lớp 10 trường THPT Quế Võ số 3 để bồi dưỡng thành học sinh giỏi vật lí

1.3.1 Phương pháp và đối tượng điều tra

Phương pháp điều tra: bằng phiếu hỏi và làm bài kiểm tra đánh giá năng lực tại lớp

Đối tượng điều tra: giáo viên các môn khoa h c tự nhiên, đặc biệt là giáo viên dạy môn Vật lí và nhóm h c sinh giỏi môn Vật lí của trường THPT Quế Võ

số 3 - Bắc Ninh

1.3.2 Đặc điểm trường THPT Quế Võ số 3 - Bắc Ninh

Trường THPT Quế Võ số 3 được thành lập năm 1999, là một trong những trường trẻ nhất của tỉnh Bắc Ninh Hàng năm, việc tuyển sinh của trường gặp

18

nhiều khó khăn do số h c sinh trong địa bàn tuyển sinh ít Điểm tuyển sinh vào lớp 10 luôn thuộc nhóm các trường thấp nhất cả tỉnh Năm h c 2019-2020, toàn trường có 21 lớp, mỗi khối có 7 lớp với gần 800 h c sinh

Hệ thống cơ sở vật chất trong những năm trở lại đây được đầu tư của tỉnh nên đáp ứng đủ số phòng h c, các phương tiện dạy h c, các phòng chức năng, các khu vực phục vụ nhu cầu h c tập, giải trí của h c sinh

Đội ngũ giáo viên: thời gian đầu trường mới thành lập số giáo viên rất ít, được thuyên chuyển từ các trường trong huyện về Do vị trí địa lí của trường không thuận lợi nên nhiều giáo viên chỉ công tác được vài năm lại chuyển trường, vì vậy việc xây dựng các kế hoạch hoạt động luôn bị động và xảy ra tình trạng chảy máu chất xám trong đội ngũ Hiện tại tổng số bao gồm cả quản lí, giáo viên, nhân viên văn phòng của nhà trường có 61 người, trong đó có 53 giáo viên trực tiếp giảng dạy Do trường mới thành lập nên đội ngũ giáo viên phần đông là trẻ, đang trong độ tuổi nhiệt huyết với nghề, luôn tìm tòi, áp dụng các phương pháp giáo dục hiện đại đáp ứng với nhu cầu và tình hình mới Các đề án thay đổi của các cấp luôn được nhà trường triển khai sớm, kịp thời, giáo viên tiếp cận và thích nghi nhanh với sự thay đổi

Tình hình h c sinh: trường nằm xa trung tâm huyện, khu vực tuyển sinh của trường là nông thôn, trình độ dân trí thấp nên ảnh hưởng nhiều đến chất lượng h c tập của h c sinh Điều kiện kinh tế và văn hóa là hai yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến sự phát triển của h c sinh Từ đầu những năm 2000, kinh tế địa phương có sự chuyển biến mạnh do khu công nghiệp chuyển về địa bàn huyện, hiện nay đang trong giai đoạn giao thời về kinh tế nên các gia đình tập trung chủ yếu vào xây dựng kinh tế, ít quan tâm đến con em mình dẫn đến h c sinh mải chơi, không để ý đến h c tập

1.3.3 Nội dung phiếu hỏi và đề kiểm tra năng lực học sinh tại lớp

Câu 1 Em hãy đánh giá mức độ hứng th với môn h c Vật lí của mình tại

trường hiện nay như thế nào?

Câu 4: Khi giải các bài tập Vật lí, bản thân em có gặp khó khăn trong việc sử

dụng các công cụ toán h c hay không?

A Rất khó khăn

B Bình thường

C Dễ

20

Câu 5: Khi kết th c mỗi bài giải, em có phân tích kết quả từ đó đề ra giả thiết

mới cho bài toán hay không?

A Thường xuyên

B Thỉnh thoảng

C Không bao giờ

Câu 6 Em thường làm bài tập Vật lí theo các bước nào sau đây?

A Áp dụng công thức để làm ra kết quả đề bài yêu cầu

B Tóm tắt đề bài, áp dụng công thức để làm ra kết quả đề bài yêu cầu

C Tóm tắt đề bài, phân tích hiện tượng Vật lí xảy ra, áp dụng công thức để làm

ra kết quả đề bài yêu cầu

D Tóm tắt đề bài, phân tích hiện tượng Vật lí xảy ra, áp dụng công thức để làm

ra kết quả đề bài yêu cầu, phân tích kết quả và đề xuất các hướng triển khai tiếp theo từ bài giải đã hoàn thiện

Cảm ơn em, chúc em luôn vui vẻ và học tập hiệu quả!

1.3.3.2 Đề kiểm tra 45 phút

Đề bài:

Bài 1: Em hãy giải thích hiện tượng chuyển động bằng phản lực của tên lửa Hãy

kể tên hai loại chuyển động khác có cùng nguyên lý với chuyển động của tên lửa

mà em biết

Bài 2: Một hòn bi A được treo vào sợi dây dài l = 1,6 m, đầu trên của sợi dây

gắn cố định, hòn bi có khối lượng m Kéo hòn bi A của con lắc lệch khỏi phương thẳng đứng một góc 0= 600, sau đó thả nhẹ nhàng Bỏ qua m i lực cản Cho g = 10m/s2 Khi đi qua vị trí thấp nhất, viên bi A va chạm với viên bi B đang đứng

21

yên Biết khối lượng viên bi B là M = 3m, va chạm là hoàn toàn đàn hồi và xuyên tâm

a Hãy nêu hiện tượng Vật lí xảy ra trong bài

b Hãy xác định vận tốc của hai viên bi ngay sau khi viên bi A đập vào viên bi B Tìm biên độ góc của viên bi A sau đó

c Đánh giá kết quả tìm được và đề xuất phương án thay đổi dữ kiện của đề bài

để thành một dạng bài tập tương tự nhưng với hiện tượng có thể khác

Hướng dẫn giải:

Bài 1:

Tên lửa được chế tạo gồm phần thân và phần chứa thuốc phóng Phần chứa thuốc phóng được thiết kế thành nhiều tầng Khi thuốc phóng được đốt cháy và phóng ra phía sau tên lửa thì phần còn lại của tên lửa sẽ chuyển động về phía trước (ngược lại chiều chuyển động của thuốc phóng) theo Định luật bảo toàn động lượng Mỗi tầng chứa thuốc phóng sẽ được tách ra và rơi xuống khi đã hết lượng thuốc phóng trong nó

Có nhiều loại chuyển động cùng với nguyên lý chuyển động của tên lửa Các loài mực, sứa bơi được trong nước là do ch ng đẩy nước trong cơ thể ra phía sau, phần thân sẽ chuyển động về phía trước Tàu thủy chuyển động trên sông, biển là do động cơ đẩy nước về phía sau, thân tàu chuyển động về phía trước

Câu 2:

a Hiện tượng vật lí xảy ra như sau:

+ Giai đoạn 1: viên bi A khi được thả ra sẽ đi xuống dưới (theo tính chất dao động của con lắc toán h c)

+ Giai đoạn 2: bi A gặp bi B sẽ xảy ra va chạm (theo đề bài là va chạm hoàn toàn đàn hồi, xuyên tâm)

22

+ Giai đoạn 3: sau va chạm, bi B sẽ chuyển động thẳng đều theo hướng ban đầu của bi A (ngay trước l c va chạm với bi B); bi A sẽ tiếp tục dao động với vận tốc ngay sau va chạm

1.3.4 Kết quả điều tra

- Thông qua phiếu điều tra phản hồi của h c sinh, tôi thấy vấn đề như sau: không thấy hứng th lắm với môn h c vì khá xa rời thực tế, thường xuyên cảm thấy áp lực trong việc phải hoàn thành nhiệm vụ về nhà của giáo viên, việc giải bài tập thông thường chỉ là áp dụng các công thức để tìm ra đáp án mà không có phân tích hiện tượng để hiểu đề bài, việc sử dụng các công cụ toán h c trong bài giải của h c sinh còn nhiều khó khăn, kết th c mỗi bài giải h c sinh thường không có bước biện luận, phân tích để mở rộng, phát triển bài toán theo các hướng mới khác nhau

- Qua khảo sát bằng cho h c sinh làm bài kiểm tra tại lớp:

Tiến hành cho h c sinh làm bài kiểm tra trong đó có các yêu cầu h c sinh phân tích hiện tượng, sử dụng các công cụ toán h c để giải và phát triển ý tưởng bài toán Từ đó đánh giá được chính xác việc vận dụng các kĩ năng vào giải toán của h c sinh

Việc kiểm tra được áp dụng trên đối tượng là nhóm HSG Vật lí gồm 32

h c sinh của trường THPT Quế Võ số 3 Trong đó 32 h c sinh được chia làm 2 nhóm đối tượng g i là nhóm thực nghiệm (TN) và nhóm đối chứng (ĐC), mỗi nhóm gồm 16 h c sinh sao cho kiến thức và năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn là tương đương nhau

Đánh giá: Vận dụng kiến thức tổng hợp để đánh giá ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn

Sáng tạo: Vận dụng kiến thức tổng hợp để đề xuất một số phương pháp, biện pháp mới, thiết kế

mô hình, kế hoạch,

Sau khi chấm bài kiểm tra, thu được kết quả cụ thể được thể hiện như bảng dưới đây

Bảng 1.2 Bảng thống kê số lượng học sinh đạt theo các tiêu chí đánh giá

Nhóm Tiêu chí 1 Tiêu chí 2 Tiêu chí 3 Tiêu chí 4

Kết quả bài kiểm tra cũng thể hiện được lực h c cũng như năng lực của hai nhóm là tương đương nhau,

Kết luận chương 1

Chương 1 đã trình bày cơ sở lí luận của vấn đề bồi dư ng năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho h c sinh giỏi Vật lí Trong đó đã đưa ra được định nghĩa, xác định được cấu trúc NLVDKT vào thực tiễn, xây dựng được bảng tiêu chí đánh giá năng lực đó, thiết kế và sử dụng được bộ công cụ đánh giá NLVDKT vào thực tiễn

Trong nội dung chương có phân tích về bài tập Vật lí, việc phân loại bài tập, vai trò, các bước giải bài tập Vật lí Nêu lên các hình thức hướng dẫn h c sinh giải một bài tập và sử dụng bài tập Vật lí để đạt được mục đích trên

Ngoài ra, chương 1 còn trình bày được việc khảo sát chi tiết để đánh giá thực trạng h c sinh tại trường THPT Quế Võ số 3 trong việc tiếp cận các kĩ năng

cơ bản của môn h c Vật lí Từ đó, để giúp cho việc xây dựng hệ thống bài tập phù hợp với đối tượng h c sinh nhằm đạt được mục tiêu như giả thuyết của đề tài

26

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP 2.1 Nội dung kiến thức phần các định luật bảo toàn

2.1.1 Cấu trúc nội dung phần các định luật bảo toàn

Nội dung chính của chương “Các định luật bảo toàn” trong chương trình Vật lí lớp 10 dạy ở trường THPT có thể chia thành bốn phần chính như sau: Động lượng, định luật bảo toàn động lượng; Công và công suất; Động năng, thế năng, cơ năng; Ba định luật Kê-Ple

Trong phần Động lượng, định luật bảo toàn động lượng trình bày các khái niệm hệ kín, các định luật bảo toàn từ đó nghiên cứu định luật bảo toàn động lượng Để xây dựng lên định luật bảo toàn động lượng ta nghiên cứu tương tác của hai vật trong một hệ kín, đưa ra khái niệm động lượng để khái quát lên thành định luật bảo toàn động lượng Trình bày thí nghiệm thực tế kiểm nghiệm định luật Vận dụng của ĐLBT động lượng: chuyển động bằng phản lực và một số bài toán về định luật

Trong phần Công và công suất nghiên cứu khái niệm Công trên các mặt: định nghĩa, công phát động và công cản, đơn vị công, mở rộng nghiên cứu công trong trường hợp lực biến đổi Nghiên cứu khái niệm Công suất về: định nghĩa, đơn vị, biểu thức khái quát của công suất trong đó nêu ứng dụng quan tr ng của công suất trong hộp số các động cơ, hiệu suất, bài tập thực tế vận dụng

Phần kiến thức về Động năng, thế năng, cơ năng trình bày các nội dung về định nghĩa, định lí, định luật liên quan đến khái niệm, các hiện tượng thực tế liên quan và các bài tập ví dụ cụ thể Để tổng quát hóa định luật bảo toàn động lượng

và các khái niệm động năng, thế năng, cơ năng nghiên cứu hai loại va chạm: đạn hồi và không đàn hồi

Sơ đồ cấu trúc của chương có thể biểu diễn như hình sau:

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Các định luật bảo toàn”

28

2.1.2 Phân tích nội dung chương “Các định luật bảo toàn”

2.1.2.1 Định luật bảo toàn động lượng

a Khái niệm hệ kín

Theo định nghĩa của SGK, hệ kín là hệ không chịu tác dụng của ngoại lực

hoặc nếu có ngoại lực tác dụng thì các ngoại lực đó phải cân bằng nhau (để triệt tiêu nhau)

Trên thực tế, gần như không có hệ kín tuyệt đối Tuy nhiên, trong một số

Đề-các vận dụng khái niệm động lượng vào hiện tượng va chạm với sai lầm đó nên đã dùng động lượng để đo chuyển động và đồng nhất động lượng với chuyển động

Nhà bác h c Niu-ton bằng những tính toán, khái quát của mình đã cho rằng động lượng là đại lượng đặc cho chuyển động về phương diện động lực và

đo bằng tích mv

29

Ngày nay ch ng ta đã biết rất rõ về động lượng:

+ Kí hiệu của động lượng là p , biểu thức tính: p=mv

+ Động lượng là một đại lượng véc tơ, luôn cùng hướng với vận tốc, đơn

vị của động lượng: kg.m/s

* Khái niệm xung lượng của lực

Khi một lực F tác dụng vào vật m thì ta sẽ viết được phương trình động

lực h c cho chuyển động của vật là: F ma m v

d Định luật bảo toàn động lượng

Nếu F 0 thì   p (mv)  0 hay pconst Để F  0 ta xét hệ là hệ kín

Vậy: động lượng luôn là hằng số (được bảo toàn)

30

'

p p (4) Trong đó:

Ngoài các trường hợp nêu trên thì ĐLBT động

lượng còn được áp dụng theo trục Nghĩa là nếu hình

chiếu của các hợp lực trên một trục nào đó luôn bằng không thì Động lượng của

hệ vẫn được bảo toàn trên trục đó

Trong những hệ quy chiếu khác nhau thì động lượng có thể có các giá trị khác nhau nên ta nói động lượng cũng có tính chất tương đối (giống như tính tương đối của vận tốc)

Các định luật Niu-ton được nghiệm đ ng trong cơ h c cổ điển, ở đó các vật chuyển động với vận tốc rất nhỏ so với vận tốc ánh sáng, khối lượng các vật được coi là không đổi khi vật chuyển động Khi vận tốc của vật tương đối lớn (c vận tốc ánh sáng trong chân không) thì định luật II Niu-ton không còn đ ng nữa Khi đó khối lượng của vật tăng lên theo thuyết tương đối của Anhxtanh Định lý biến thiên và ĐLBT động lượng vẫn luôn luôn đ ng đối với hệ kín

2 2 0

1

c v

m m





2 2

1

m v

v c

31

Nếu F  0 thì 0

2 2

1

m v p

v c

Trong một hệ kín đang đứng yên, một phần

được phóng về phía sau thì phần còn lại sẽ chuyển

động về phía trước để đảm bảo đ ng theo Định luật

bảo toàn động lượng

Cần tránh nhầm lẫn nguyên tắc hoạt động

của máy bay trực thăng (dùng cánh quạt) với máy

bay phản lực Máy bay trực thăng dùng cánh quạt đẩy không khí xuống phía dưới, theo định luật III Niu-ton sẽ xuất hiện một phản lực của không khí đẩy ngược lại máy bay lên phía trên, nhờ đó mà

máy bay bay được lên trên

Động cơ phản lực hoạt động theo một

nguyên tắc chung: có một bộ phận đốt nhiên

Hình 2.3: Tên lửa nhiều tầng

Hình 2.4: Tên lửa chuyển động

bằng phản lực