báo cáo kết quả nghiên cứu ứng dụng sáng kiến phát triển tư duy của học sinh thông qua tiết giải bài tập phần định luật bảo toàn cơ năng

ỦY BAN NHÂN DÂN HUYỆN BÌNH XUYÊNTRUNG TÂM GDNN – GDTX BÌNH XUYÊN HỒ SƠ XÉT CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN Tên sáng kiến: Phát triển tư duy của học sinh thông qua tiết giải bài tập phần định luật bả

Trang 1

ỦY BAN NHÂN DÂN HUYỆN BÌNH XUYÊN

TRUNG TÂM GDNN – GDTX BÌNH XUYÊN

HỒ SƠ XÉT CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN

Tên sáng kiến: Phát triển tư duy của học sinh thông qua tiết giải bài tập phần định luật bảo toàn cơ năng Tác giả sáng kiến: Nguyễn Thị Hằng

Đơn vị: Trung tâm GDNN – GDTX Bình Xuyên Chức vụ: Tổ trưởng tổ Đào tạo nghề - hướng nghiệp Trình độ chuyên môn: Cử nhân Vật Lí - KTCN

20

Trang 2

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN

Kí ửi: Hội đồng sáng kiến huyện Bình Xuyên

a) Tác giả sáng kiến: Nguyễn Thị Hằng

- Ngày tháng năm sinh: 24/10/1977 ; Giới tính: Nữ

- Đơn vị công tác: Trung tâm GDNN – GDTX Bình Xuyên

- Chức danh: Giáo viên

- Trình độ chuyên môn: Cử nhân Vật Lí - KTCN

b) Chủ đầu tƣ tạo ra sáng kiến: Nguyễn Thị Hằng

c) Tên sáng kiến; lĩnh vực áp dụng; mô tả bản chất của sáng kiến; các thông tin cần đƣợc bảo mật (nếu có):

* Tên sáng kiến: Phát triển tư duy của học sinh thông qua tiết giải bài tập

phần định luật bảo toàn cơ năng

* Lĩnh vực áp dụng: Khả năng nắm vững bài tập phần định luật bảo toàn

cơ năng, thấy rõ ưu điểm giải bài tập định luật bảo toàn cơ năng so với phương pháp giải bài tập theo định luật II Niu Tơn của học sinh khối 10 Trung tâm GDNN – GDTX Bình Xuyên

Tổ chức các hoạt động dạy và học bài tập Vật lý phần định luật bảo toàn cơ năng cho học sinh khối 10 Trung tâm GDNN - GDTX Bình Xuyên

* Mô tả sáng kiến:

- Về nội dung của sáng kiến:

Dạy học và phát triển tư duy học sinh có mối quan hệ qua lại phức tạp với nhau Dạy học làm cho học sinh phát triển ở mức độ khác nhau Trong dạy học vật lý tư duy của học sinh diễn ra trong quá trình chiếm lĩnh và vận dụng kiến thức, để nắm vững được kiến thức học sinh phải có hệ thống thao tác tư duy thích hợp và biết vận dụng các thao tác đó vào thực tiễn

Để phát triển tư duy của học sinh thông qua tiết giải bài tập phải trải qua những bước cơ bản chung Mặc dù đây là công việc rất khó khăn bởi vì mỗi dạng bài tập vật lý có những phương pháp giải khác nhau, nên việc giảng dạy cũng khác nhau Nhưng để giải được một bài tập hoàn chỉnh phải trải qua các bước sau:

Trang 3

- Nghiên cứu đầu bài

- Đọc kỹ đầu bài

- Mã hóa đầu bài bằng những ký hiệu quen dùng

- Đổi đơn vị của các đại lượng trong cùng một đơn vị thống nhất( thường

hệ đơn vị SI)

- Vẽ hình hoặc sơ đồ( nếu có )

- Phân tích hiện tượng, quá trình vật lý và lập kế hoạch giải

- Mô tả hiện tượng, quá trình vật lý xẩy ra trong tình huống nêu lên trong bài tập

- Vạch ra các quy tắc, định luật chi phối của các hiện tượng, quá trình ấy

- Dự kiến những lập luận, biến đổi toán học cần thực hiện nhằm xác lập mối quan hệ giữa cái đã cho và cái phải tìm

- Trình bày lời giải

+ Viết phương trình của các định luật và giải hệ phương trình có được để tìm ẩn số dưới dạng tổng quát, biểu diễn các đại lượng cần tìm qua các đại lượng

đã cho

+ Thay các giá trị bằng số của các đại lượng đã cho để tìm ẩn số, thực hiện các phép tính toán với độ chính xác cho phép

+ Kiểm tra và biện luận kết quả( nếu cần )

Vì vậy vận dụng phương pháp giảng dạy nêu vấn đề vào việc giải bài tập phần định luật bảo toàn cơ năng là đúng đắn

Định luật bảo toàn cơ năng “ Trong một hệ kín không có ma sát thì có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng, nhưng tổng của chúng tức cơ năng được bảo toàn”

Biểu thức: W = Wt + Wđ = 1

2 mv2 +mgz = hằng số Trong sách giáo khoa vật lý 10 đã trang bị khá cơ bản kiến thức về định luật bảo toàn cơ năng Phần đầu là định luật bảo toàn cơ năng ứng với trường hợp trọng lực, phần 2 ứng với lực đàn hồi Từ đó có thể phát biểu định luật bảo toàn cơ năng dưới dạng tổng quát Định luật bảo toàn cơ năng chỉ đúng trong hệ kín và không có ma sát

Trang 4

Khi giải bài tập phần định luật bảo toàn cơ năng ta phải chọn gốc tính thế năng

Phát triển tư duy học sinh thông qua tiết dạy bài tập phần định luật bảo toàn cơ năng

Tiết 44: BÀI TẬP ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG

Hoạt động 1: Bài tập thứ nhất

Đề bài: Một vật có khối lượng 1kg trượt không ma sát từ đỉnh một mặt phẳng nghiêng dài 10 m và nghiêng 300 so với mặt phẳng nằm ngang Vận tốc ban đầu bằng 0 Tính vận tốc của vật ở chân mặt phẳng nghiêng bằng hai phương pháp:

a Giải theo định luật II Niu tơn

b Giải theo định luật bảo toàn cơ năng

Giải bài toán

Hoạt động của thầy và trò Nội dung

GV: Yêu cầu HS tóm tắt đều bài m = 1 kg y

HS: tóm tắt đầu bài l = s = 10 m

α = 300

g = 10 m/s2

0 GV: yêu cầu học sinh chọn hệ trục Tính vB p2

tọa độ, xác định các lực tác dụng p1 p

HS: Chọn trục tọa độ và xác định Bài làm

các lực tác dụng vào vật ( vẽ hình) - Chọn hệ trục tọa độ xOy (hình vẽ)

GV: Nhận xét và chữa bài - Các lực tác dụng vào vật

 + Trọng lực: P

 + Phản lực: N



P : phân tích thành hai thành phần

 P1 vuông góc với mặt phẳng nghiêng

Trang 5

P2 song song với mặt mẳng nghiêng GV: yêu cầu HS viết định luật II - Phương trình của định luật II Niu tơn Niu tơn và chiếu lên trục tọa độ    

N + P1 + P2 = m a ( 1) HS: Hoàn thành yêu cầu của giáo - Chiếu (1) lên trục Ox ta được

GV: Nhận xét và chữa bài

 a = P.sinα m.g.sinα

GV: Xác định vận tốc của vật ở m m

chân mặt phẳng nghiêng dựa vào - vận tốc của vật ở chân mặt phảng

B - v02 = 2as  vB2 = 2as HS: Đưa ra công thức và tính  vB = 2as = 2.g.sinα.s

= 2.10.0,5.10 = 10 m/s

Hoạt động của thầy và trò Nội dung ghi bảng

GV: yêu cầu học sinh tính cơ năng - Chọn gốc tính thế năng tại chân dốc tại điểm A và điểm B sau đó áp ( điểm B)

dụng định luật bảo toàn cơ năng để - Cơ năng tại điểm A (đỉnh mặt phẳng tìm vân tốc tại điểm B

nghiêng) HS: Tính cơ năng tại điểm A và

WA = WđA + WtA = WtA = mgz ( vì VA = 0) điểm B sau đó tính vận tốc tại B

GV: nhận xét và chữa bài Và z = l.sinα

Vậy: WA = m.g.l.sinα

- Cơ năng tại điểm B( chân mặt phẳng nghiêng)

WB = WđB + WtB = WđB ( vì zB = 0)

1 m v2

B Vậy: WB= 2

- Theo định luật bảo toàn cơ năng

WA = wB  m.g.l.sinα = 1 m v2B

2

Trang 6

vB = 2.g.sinα.s = 2.10.0,5.10 = 10 m/s GV: Em thấy trong hai cách trên

cách nào có ưu điểm hơn?

HS: trả lời

Hoạt động 2: Bài tập thứ 2

Một xe ô tô tải có khối lượng m = 4200 kg đang chạy trên đường nằm ngang không ma sát với vận tốc 54 km/h thì bị hãm phanh Sau khi đi được 1,5m thì xe dừng lại Tìm lực hãm của xe Hãy giải bài toán bằng hai cách

Giải bài toán

GV: Yêu cầu HS tóm tắt đề bài m = 4200 kg

HS: tóm tắt đầu bài v0 = 54 km/h = 15 m/s

s = 15 m Tính Fh

Bài làm GV: yêu cầu học sinh chọn hệ trục - Chọn trục Ox trùng với quỹ đạo chuyển tọa độ, xác định các lực tác dụng động, chiều dương là chiều chuyển động vào vật (biểu diễnx trên vẽ hình) ? - Các lực tác dụng vào vật

HS: Chọn trục tọa độ và xác định 

+ Trọng lực: P các lực tác dụng vào vật (biểu diễn 

 GV: Nhận xét và chữa bài + Lực hãm: Fh

GV: yêu cầu HS viết định luật II - Phương trình của định luật II Niu tơn Niu tơ và chiếu lên chiều chuyển    

N + P + Fh = m a ( 1) động - Chiếu (1) lên chiều chuyển động ta được HS: Hoàn thành yêu cầu của giáo Fh = ma (2)

viên

- Theo công thức: v2 - v02 = 2as

Trang 7

GV: Nhận xét và chữa bài  a = - v20 152 2

GV: Xác định gia tốc của vật 2s = - 2.1,5 = -75 m/s

Thay a = - 75 m/s2 vào ( 2) ta được HS: Xác định gia tốc

Fh = m.a = 4200.(-75)= - 315000 (N ) GV: Nhận xét và chữa bài

Dấu “ - ” chứng tỏ lực hãm ngược chiều chuyển động của ô tô

GV: Yêu cầu học sinh áp dụng định - Công của lực hãm bằng độ biến thiên

lý động năng để giải bài tập động năng của ô tô

A = Wđ2 - Wđ1  Fh.s = 2 mv - 2 mv0

 Fh = - mv02 =- 4200.152 GV: Em thấy trong hai cách trên 2s 2.1.2

HS: trả lời

Hoạt động 3: Bài tập thứ 3

Một vật có khối lượng 1kg trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng dài 10 m và nghiêng góc 300 so với mặt phẳng ngang Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là 0,1 Tính vận tốc của vật khi nó đi được nửa đường bằng hai cách: dùng định luật bảo toàn cơ năng và định luật II Niu tơn Lấy g = 10m/s2

Giải bài tập

GV: Yêu cầu HS tóm tắt đề bài m = 1kg

HS: tóm tắt đầu bài v0 = 0

l = 10 m α=300 6

Trang 8

GV: Yêu cầu học sinh chọn hệ trục

tọa độ, xác định các lực tác dụng vào

vật?

HS: Chọn trục tọa độ và xác định các

lực tác dụng vào vật

GV: yêu cầu HS viết định luật II Niu

tơn và chiếu lên chiều chuyển động

HS: Hoàn thành yêu cầu của giáo

viên

GV: Xác định gia tốc của vật

HS: Xác định gia tốc

k = 0,1

Bài làm

- Chọn hệ trục tọa độ xOy (hình vẽ)

- Các lực tác dụng vào vật



+ Trọng lực: P



+ Phản lực: N 

+ Lực ma sát : Fms

- Phương trình của định luật II Niu tơn



N + P + Fms = m a ( 1)

- Chiếu (1) lên trục tọa độ ta được Ox: Psinα - Fms = ma (2) Oy: N = Pcosα = mgcosα ( 3)

Từ (2 )a = Psinα-F ms

m

Vậy a = g( sinα - kcosα )

= 10( 0,5 - 0,1.0,866) = 4,13 m/s Tính vận tốc của vật khi đi được nửa đoạn đường

-Theo công thức: v2D - v20 = 2as Với s = 2 l

Vậy vD2 =2 2 l g( sinα - kcosα ) 

b Giải theo định luật bảo toàn cơ nămg

Trang 9

GV: Yêu cầu học sinh tính cơ năng

tại điểm A và điểm D

HS: Tính cơ năng tại điểm A và điểm

D

GV: nhận xét và chữa bài

GV: Áp dụng hệ quả: Công của lực

ma sát bằng độ giảm cơ năng

GV: Em thấy trong hai cách trên cách

nào có ưu điểm hơn?

HS: trả lời

- Chọn gốc tính thế năng tại chân dốc ( điểm B)

- Cơ năng tại điểm A (đỉnh mặt phẳng nghiêng)

WA = WđA + WtA = WtA = mgz ( vì VA = 0) Và z = l.sinα Vậy: WA = m.g.l.sinα

- Cơ năng tại điểm D

W D =W đD + W tD = 1

2 mv D2 + mg 2lsinα

- Công của lực ma sát bằng độ giảm cơ năng

Ams = WA - WD

Với A ms =F ms s = kmgcosα l2

kmgcosα 2 l = m.g.l.sinα - 2 1 mv2D

-l

mg 2sinα

 vD = gl(sinα-kcosα) = 6,43m/s

- Về khả năng áp dụng của sáng kiến:

Giải pháp về kiến thức toán học có liên quan

Trong phần giải bài tập phần định luật bảo toàn cơ năng sư dụng rất nhiều đến kiến thức toán học có liên quan như: việc phân tích tổng hợp các véc tơ, sử dụng công thức lượng giác nhiều học sinh do không nắm vững kiến thức nên làm bài tập đã nhầm và sai kết quả Chính vì vậy trước khi dạy tiết bài tập cần phải nhắc lại để cho học sinh nắm vững hoặc lược lại kiến thức đã học để vận dụng tốt vào giải bài tập cũng như lập luận toán học để giải quyết vấn đề vật lý

Giải pháp về kiến thức vật lý đã học

Giáo viên cần nhắc lại kiến thức Vật lý đã học và một số đơn vị có liên quan để các em tiếp thu bài tốt hơn Xây dựng cho các em cách tư duy Vật lý,

Trang 10

cách quan sát thí nghiệm, làm thí nghiệm và nhận xét đánh giá Đưa ra một số phương án khả quan để có thể áp dụng giải bài tập vật lý đơn giản và hiệu quả hơn

Giải pháp tâm lý

Khi giảng dạy cũng như khi kiểm tra cần phải theo dõi nguyên nhân do đâu mà các em không nắm được bài Từ đó để tiếp tục có những tác động phù hợp sao cho các em học tập tốt hơn

Chú ý gây hứng thú cho học sinh trong tiết học, chú ý đến lời giải sao cho

dễ nghe, dễ hiểu, truyền cảm Ví dụ chứng minh phải rất gần gũi với đời sống của các em Đó là phương pháp nhằm kích thích hứng thú học tập của học sinh giúp cho các em hiểu bài sâu, hiểu bài ngay trên lớp

* Đánh giá lợi ích thu đƣợc hoặc dự kiến có thể thu đƣợc do áp dụng sáng kiến theo ý kiến của tác giả:

Trong quá trình giảng dạy tôi thu được kết quả như sau:

Bài tập Giải bài tập theo Định luật II Giải bài tập theo định luật

Bài 1 50% - 60% HS làm được bài 100% HS làm được bài

Bài 2 50% - 60% HS làm được bài 80% - 90% HS làm được bài Bài 3 50% - 60% HS làm được bài 80% - 90% HS làm được bài

- Kết qủa dựa vào định luật bảo toàn cơ năng

Đối với bài tập 1 do bài tập còn đơn giản tức là áp dụng thuần túy định luật bảo toàn cơ năng để tính thì 100% học sinh làm được Chứng tỏ việc vận dụng các kiến thức vào giải bài tập đơn giản cũng như việc nắm vững công thức

để tính của học sinh là khá tốt

Riêng đối với bài tập 2 và 3 do việc giải cần phải suy nghĩ và lập luận nhiều nên còn một số học sinh vẫn lúng túng Tuy nhiên số em lúng túng còn ít

và khi giáo viên gợi ý các em có thể làm được vì vậy ở bài 2 và bài 3 có khoảng 80% - 90% học sinh làm được

- Kết qủa dựa vào định luật II Niu Tơn

Với cùng một đề bài nếu cho học áp dụng định luật II Niu Tơn để giải thì

số lượng học sinh giải được vào khoảng từ 50 - 60% còn số học sinh giải sai chiếm khoảng 40% - 50% Hều hết các em giải sai nguyên nhân do: phân tích

Trang 11

các lực tác dụng vào vật (hệ vật) là nhầm, nếu học sinh phân tích lực đúng

nhưng khi chiếu phương trình véc tơ lên chiều dương lại bị sai

* Những thông tin cần được bảo mật (nếu có): Không

d) Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến: Học sinh khối 10,

máy chiếu, kiến thức liên quan đến định luật bảo toàn cơ năng

đ) Về khả năng áp dụng của sáng kiến cho những đối tượng, cơ quan,

tổ chức nào hoặc những người tham gia tổ chức áp dụng sáng kiến lần đầu (nếu có):

Số Tên tổ chức/cá nhân Địa chỉ Phạm vi/Lĩnh vực

1 Trung tâm GDNN – Thị trấn Hương Canh, Giảng dạy vật lí lớp GDTX Bình Xuyên Bình Xuyên, Vĩnh Phúc 10

Tôi làm đơn này trân trọng đề nghị Hội đồng sáng kiến xem xét và công nhận sáng kiến Tôi xin cam đoan mọi thông tin nêu trong đơn là trung thực, đúng sự thật, không xâm phạm quyền sở hữu trí tuệ của người khác và hoàn toàn chịu trách nhiệm về thông tin đã nêu trong đơn

Bình Xuyên, ngày 14 tháng 02

năm2020

NGƯỜI VIẾT ĐƠN

Nguyễn Thị Hằng

Định dạng
Số trang	12
Dung lượng	283 KB