Rèn luyện kỹ năng và tư duy vật lý cho học sinh thông qua bài tập chương động học chất điểm vật lý 10

Người thầy phải có những phương pháp, cách thức hợp lý, đơn giản và hệ thống để giải quyết những vấn đề cơ bản của chương trình từ đó người học dưới sự định hướng của thầy sẽ vận dụng cá

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG

  

-SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

-*** -RÈN LUYỆN KỸ NĂNG VÀ TƯ DUY VẬT LÝ CHO HỌC SINH THÔNG QUA BÀI TẬP CHƯƠNG ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM VẬT LÝ 10

Người thực hiện: Nguyễn Thanh Tùng Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc lĩnh vực môn: Vật Lí

THANH HÓA, NĂM 2021

MỤC LỤC

2.2 Thực trạng của việc làm bài tập tự luận ở trường THPT Hàm Rồng 2

3.Kết luận và kiến nghị 15

Tài liệu tham khảo

Danh mục các đề tài đã được hội đồng khoa học đánh giá

1.Mở đầu

1.1 Lí do chọn đề tài

Thực tế cho thấy việc dạy và học của thầy và trò phải được kết hợp một cách đồng bộ Sự “đồng bộ” ở đây chỉ xin được nói tới một khía cạnh nhỏ, đó là cách thức dạy và học Người thầy phải có những phương pháp, cách thức hợp lý, đơn giản và hệ thống để giải quyết những vấn đề cơ bản của chương trình từ đó người học dưới sự định hướng của thầy sẽ vận dụng các phương pháp đó để giải quyết các bài toán một cách cụ thể, chương trình thi trắc nghiệm hiện nay đã làm cho học sinh quên đi vai trò của việc giải một bài tập tự luận Trên cơ sở và tinh thần như vậy, đứng trước bài toán, thì việc tổng kết các bước giải bài tập vật lí là việc cần thiết, góp phần phục vụ cho việc dạy và học của giáo viên và học sinh đối với phần vật lý phổ thông được tốt hơn, hệ thống hơn Trong các môn khoa học, Vật lý được coi là môn khoa học của thực tế giúp chúng ta nhiều trong việc rèn luyện các phương pháp suy nghĩ, phương pháp suy luận, phương pháp học tập, phương pháp giải quyết các vấn đề ,giúp chúng ta rèn luyện trí thông minh

và sáng tạo

Nhận thức rõ vai trò to lớn và tầm quan trọng hàng đầu của tư duy lôgic đối với hiệu quả học tập môn vật lý của học sinh THPT nói chung và học sinh lớp 10 Trường THPT Hàm Rồng nói riêng Nên trong quá trình dạy học môn vật

lý đặc biệt là các bước giải bài tập bằng phương pháp động lực Tôi luôn chú ý đến khả năng tư duy của các em qua từng bước giải, quá trình phân tích hiện tượng Tôi đã phát hiện ra rằng khi thực hiện các bước của phương pháp này đòi hỏi các em phải có khả năng tư duy lôgic chặt chẽ và đó cũng là môi trường thuận lợi để rèn luyện tốt kĩ năng này cho các em Vì vậy tôi chọn đề tài “Rèn luyện kỹ năng và tư duy vật lý cho học sinh thông qua bài tập chương động học chất điểm vật lý 10 ”

1.2 Mục đích đề tài nêu và giải quyết một số vấn đề sau

Tôi chọn đề tài này nhằm góp thêm một hướng đi, một cách làm, nêu lên một vài kinh nghiệm nhỏ đã có hiệu quả đối với nhiệm vụ rèn luyện học sinh nói riêng thông qua các bước giải bài tập tự luận bằng phương pháp động lực học ở trường THPT Hàm Rồng Đồng thời cách làm này khi học sinh có được khả năng tư duy lôgic tốt thì càng góp phần kích thích sự hứng thú và làm tăng lòng say mê môn vật lý ở các em

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu :

Bài tập chương 1: Động học chất điểm vật lý 10

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu:

Học sinh lớp: 10B1, 10B2 Trường THPT Hàm Rồng

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài được hoàn thành bằng phương pháp nghiên cứu lý luận ,phương pháp tổng kết kinh nghiệm, phương pháp thực nghiệm sư phạm trên đối tượng học sinh THPT Hàm Rồng trong khi học chương động học chất điểm

2 Nội dung

2.1 Cơ sở lý luận

Thật vậy trong cuộc sống hằng ngày, mỗi chúng ta ai cũng có sự so sánh ,phán đoán Suy luận trên cơ sở các ý niệm, khái niệm về hiện tượng, sự vật xung quanh Đó chính là tư duy lôgic Tư duy lôgic là suy nghĩ, nhận xét ,đánh giá một cách chính xác ,lập luận có căn cứ về một vấn đề Như vậy tính lôgic là bắt buộc đối với mọi khoa học cũng như đối với cuộc sống hằng ngày Vật lý là môn khoa học gắn liền với cuộc sống mà lý thuyết được phát triển dựa trên cơ sở tuân thủ nghiêm ngặt các quy luật của tư duy

Vì vậy một trong những nhiệm vụ quan trọng bậc nhất của việc giảng dạy

vật lý ở trường phổ thông đó là “Dạy suy nghĩ” phải có suy nghĩ phù hợp và

lôgic thì mọi hoạt động mới mang lại hiệu quả như mong muốn vì vậy rèn luyện khả năng tư duy lôgic cho học sinh trong quá trình dạy vật lý là vấn đề rất đáng được nghiên cứu và đầu tư

2.2 Thực trạng của việc làm bài tập tự luận của học sinh trường THPT Hàm Rồng

Trong mỗi giờ lên lớp ngay từ khi tiếp nhận giảng dạy đầu năm học tôi thường xuyên quan tâm đến các câu trả lời, cách diễn đạt, trình bày của các em học sinh trong mỗi vấn đề, mỗi câu hỏi mà tôi nêu ra Kết quả cho thấy đa phần học sinh thể hiện sự non yếu, thiếu chặt chẽ Các em thiếu hẳn khả năng phân chia vấn đề để xem xét một cách đầy đủ các khả năng có thể xảy ra Đặc biệt là khả năng trình bày tự luận các bài toán đòi hỏi suy luận cho thấy học sinh vấp phải nhiều sai lầm mà nguyên nhân chủ yếu là do khả năng tư duy lôgic còn non yếu

Giải bài tập tự luận là một vấn đề cơ bản và đòi hỏi học sinh phải có sự tư duy, vận dụng tri thức cũng như cách thức làm bài tập và tính toán một cách chính xác, hợp lý vì vậy luôn gây cho học sinh tâm lý e dè hay thậm chí là

“ngại” giải quyết bài toán Do đó trong bài viết này với mục đích nêu lên các bước giải bài vật lí bằng phương pháp động lực học một cách có hiệu quả và khẳng định đúng kết quả và tiến trình giải bài toán của mình, tôi mong muốn sẽ giúp các em có cái nhìn “thân ái”, hệ thống hơn về chương trình vật lý THPT

Từ đó nâng cao nhận thức của học sinh đối với toàn bộ chương trình vật lý Học

sinh sẽ đánh giá phân loại được các bài toán cũng như vận dụng linh hoạt phương pháp vào từng bài toán thể

2.3 Giải pháp và tổ chức thực hiện

Tác dụng của việc giải bài tập vật lý chỉ được phát huy tốt khả năng tư duy lôgic khi tuân thủ đúng phương pháp giải Vì vậy cần phải rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách khoa học mới đảm bảo đi đến một kết quả một cách chắc chắn Cần phải giúp học sinh tránh cách giải một cách mò mẫm, may rủi Muốn thế, giáo viên phải hướng dẫn cho học sinh vận dụng phương pháp giải bài tập ngay từ những tiết bài tập đầu tiên cũng như trong suốt quá trình học vật lí Trên thực tế, đa số học sinh thường vận dụng công thức một cách máy móc và giải một cách mò mẫm: áp dụng công thức này không được thì

áp dụng công thức khác mà không hiểu được bài toán liên quan đến hiện tượng ,định luật hay hệ quả nào và không hiểu bản chất vật lí của các hiện tượng liên quan Để rèn luyện tư duy lôgic cho việc giải bài tập một cách có hiệu quả, khi giải bài tập vật lí cần hướng dẩn cho học sinh theo các bước sau:

2.3 1 Đọc kĩ đầu bài, tìm hiểu ý nghĩa của những thuật ngữ mới, nắm vững

đâu là dử kiện ,đâu là ẩn số phải tìm Để từ đó tóm tắt đầu bài bằng những kí hiệu và hình vẽ.

Đọc kĩ đầu bài là thể hiện khả năng nhìn nhận vấn đề nhằm giúp học sinh hiểu được đề ra và tìm được phương hướng để giải quyết vấn đề Song không phải mọi học sinh đều nhận thức rõ vấn đề này và tạo cho mình thói quen đọc đi đọc lại đề ra nhiều lần trước khi bắt tay vào giải Thực tế cho thấy nhiều học sinh chỉ đọc lướt qua đề ra sau đó giải ngay, do đó thường dẫn đến sai lầm ,thiếu sót do hiểu sai đề ra, hoặc không giải được bài toán do bỏ sót dữ kện Những sai sót này hoàn toàn có thể tránh được nếu ta biết đọc kĩ đề ra

2.3 2 Phân tích hiện tượng vật lí của đề bài nhằm làm sáng tỏ bản chất các

hiện tượng, quá trình trình vật lí được đề cập trong bài tập.

Khả năng tư duy có tính chất quyết định đến chất lượng giải bài tập vật lí Kết quả của bước phân tích cần làm sáng tỏ một số điểm sau đây:

- Bài tập đang giải thuộc loại nào:bài tập định tính, định lượng, bài tập đồ thị hay trắc nghiệm.

- Nội dung bài tập đề cập đến hiện tượng vật lí nào?Mối liên hệ giữa các hiện tượng ra sao và diễn biến theo quy luật nào?

- Đối tượng đang xét ở trạng thái nào: biến đổi hay ổn định ?những điều kiện

ổn định hay biến đổi là gì?

- Có những đặc trưng định tính định lượng nào đã biết hay chưa biết? Mối liên

hệ giữa các đặc trưng đó liên quan đến những định luật quy tắc, định nghĩa nào?

Kết quả của bước này là chỉ đưa ra được những công thức,các định luật cần huy động để giải bài tập

2.3 3 Xác định phương pháp, vạch kế hoạch và tiến hành giải cụ thể.

*Phương pháp phân tích :

Theo phương pháp phân tích thì việc giải bài tập vật lí thì được phân chia

ra nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn là một bài tập nhỏ Để tìm ẩn số ta phải lần lượt đi giải các bài tập nhỏ đó Theo phương pháp này việc giải bài tập phải bắt đầu từ ẩn số

Ta có thể minh hoạ những điều vừa trình bày bằng việc giải bài tập sau:

Ví dụ: Một vật chuyển động thẳng nhanh dần đều từ trạng thái đứng yên.

Trong giây thứ 3 nó đi được 5m Hỏi trong giây thứ 4 nó đi được một quãng đường là bao nhiêu?

* Định hướng rèn luyện kỹ năng cho học sinh

Với ví dụ này, học sinh sẽ được rèn luyện kỹ năng về vận dụng tri thức, kỹ năng phân tích cũng như suy luận

* Định hướng giải ví dụ

Để giải được ví dụ này, học sinh không thể vận dụng công thức tính quãng đường và thế dữ kiện vào là tìm được kết quả mà đòi hỏi các em phải thực hiện các thao tác tư duy như: phân tích, suy luận, so sánh… Vì vậy trong quá trình giải, học sinh có thể bế tắc Giáo viên có thể định hướng cho các em bằng các câu hỏi sau:

- Quãng đường đi của vật được tính theo công thức nào?

- Quãng đường đi được trong giây thứ ba có gì khác so với đi trong ba giây? Công thức tính quãng đường đi được trong giây thứ ba?

- Quãng đường đi được trong giây thứ tư khác với quãng đường đi được trong bốn giây ở điểm nào? Công thức tính quãng đường đi được trong giây thứ tư? Với những định hướng trên, học sinh sẽ giải quyết được yêu cầu mà ví dụ đã nêu ra

2.3.4 Kiểm tra và biện luận.

Để đảm bảo tính đúng đắn của lời giải sau khi giải cần kiểm tra kết qủa và biện luận (đối với những bài tập cần biện luận) để loại bỏ những kết quả không phù hợp hoặc khẳng định kết qủa theo điều kiện ban đầu đặt ra Bước này rất cần thiết, qua đó có thể rèn luyện cho học sinh đức tính cẩn thận cũng như ý thức, thói quen thường xuyên kiểm tra kết quả của công việc Đó là một trong những phẩm chất cần thiết của người lao động mới

Tuỳ vào bài toán mà ta có thể biện luận hay không cần biện luận nhưng không thể bỏ qua khâu kiểm tra Để kiểm tra chúng ta có thể tiến hành theo các cách sau:

- Xem lại một cách cẩn thận các tiến trình giải để phát hiện những sai sót

có thể có.

- Giải lại bài toán bằng phương pháp khác và so sánh kết quả của hai lần giải.

- Khác với công thức toán học, một công thức vật lý phải bằng nhau cả 2

vế về trị số lẫn đơn vị Vì vậy để kiểm tra kết quả đúng hay sai ta cần kiểm tra thứ nguyên của biểu thức kết quả.

Việc kiểm tra và biện luận khi giải bài tập giúp học sinh mở rộng sự hiểu biết của mình Qua biện luận những kết quả không phù hợp với điều kiện ban đầu của bài toán, không phù hợp với thực tế được loại bỏ Nhờ biện luận và kiểm tra học sinh phát hiện được những sai sót trong tiến trình giải bài tập.

Trên đây, là bốn bước để giải bài tập vật lý, tuy nhiên mỗi loại bài tập có những đặc điểm riêng nên khi vận dụng phải tuỳ vào từng bài tập cụ thể để vận dụng cho linh hoạt thể hiện khả năng tư duy lôgic

*MỘT SỐ VÍ DỤ CỤ THỂ

Bài tập chuyển động cơ

Ví dụ 1: Em hãy xem hình vẽ chuyển động của

người chạy xe đạp (hình 1) và cho biết: so với

những vật bên đường (cây hoặc bóng đèn) thì vị trí

của xe có thay đổi theo thời gian không?

* Định hướng rèn luyện kỹ năng cho học sinh

Với ví dụ này sẽ rèn luyện cho học sinh kỹ năng thu

thập, xử lý thông tin Bằng quan sát của mình, các

em sẽ trả lời được câu hỏi mà giáo viên đặt ra

Hình 1.chuyển động cơ

* Gợi ý sử dụng ví dụ : giáo viên có thể dùng ví dụ này để hình thành khái niệm

về chuyển động cơ của vật hoặc có thể dùng trong khâu củng cố, vận dụng sau khi học về chuyển động cơ học

Ví dụ 2: Các em hãy cho

biết trường hợp nào Trái

Đất được coi là chất điểm

và trường hợp nào không

thể coi Trái Đất là chất

điểm trong hai hai trường

hợp sau:

a Trái Đất quay quanh trục của nó

b Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời

* Định hướng rèn luyện kỹ năng cho học sinh

ví dụ này không những giúp học sinh khắc sâu khái niệm chất điểm, mà còn rèn luyện cho các em kỹ năng vận dụng thông tin để giải thích những vấn đề trong thực tiễn đời sống hàng ngày

* Định hướng giải ví dụ

Đối với học sinh, các hiện tượng này rất trừu tượng, nên trong quá trình giải giáo viên có thể dẫn dắt học sinh như sau: cho học sinh quan sát một đoạn mô phỏng chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời và chuyển động của Trái Đất

tự quay quanh trục của nó (hình 2.a; 2.b) Nếu học sinh không tự trả lời được thì giáo viên có thể định hướng cho học sinh bằng cách nêu gợi ý: quan sát chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời và chuyển động của Trái Đất khi tự quay quanh trục của nó, để ý khoảng cách từ Mặt Trời đến Trái Đất và để ý khoảng cách từ những điểm trên Trái Đất đến trục quay

Với những định hướng trên học sinh sẽ tìm ra câu trả lời

* Gợi ý sử dụng ví dụ

Hình2.a chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời

Hình2.b Trái Đất tự quay quanh trục

ví dụ trên được dùng sau khi đã hình thành khái niệm về chất điểm, dùng trong khâu củng cố, vận dụng

Ví dụ 3: Hai người ngồi trên xe buýt, sử dụng hai đồng hồ khác nhau Khi xe bắt

đầu khởi hành, người thứ nhất nhìn đồng hồ đeo tay, thấy đồng hồ chỉ 6 giờ, người thứ hai bấm đồng hồ bấm giây Hỏi trong khi xe đang chuyển động, số chỉ của mỗi đồng hồ cho biết điều gì? Nếu cần biết xe đã chạy bao lâu thì nên hỏi người nào là tiện nhất? Khi xe đã đến bến, muốn biết lúc đó là mấy giờ thì nên hỏi người nào?

* Định hướng rèn luyện kỹ năng cho học sinh : ví dụ này sẽ rèn luyện được cho

học sinh thu thập, xử lý thông tin từ những quan sát, kỹ năng phân tích và suy luận

* Gợi ý sử dụng ví dụ

Sau khi học sinh học xong bài “Chuyển động cơ”, giáo viên sử dụng ví dụ này giúp học sinh nhận biết được mốc thời gian, phân biệt được thời điểm và thời gian chuyển động

Bài tập về chuyển động thẳng đều

Ở phần này, độ phức tạp và độ khó của ví dụ được nâng cao hơn, đó là yêu cầu học sinh xác định được những yếu tố cơ bản về chuyển động có quỹ đạo thẳng

mà vận tốc không thay đổi, như: xác định tốc độ trung bình, đường đi, vị trí và thời điểm gặp nhau của các vật chuyển động, vẽ đồ thị và từ đó xác định được vị trí và thời điểm gặp nhau của các vật chuyển động Vì vậy, ví dụ ở phần này rèn luyện được cho học sinh các kỹ

năng thu thập, xử lý và vận dụng

thông tin, từ đó sẽ góp phần bồi

dưỡng năng lực tự học cho học sinh

Ví dụ 4: Hãy nêu nhận xét về quỹ

Hình 3.a.quỹ đạo của hòn bi Hình3.b quỹ đạo của cáp treo

đạo, tính chất chuyển động của hòn bi và cáp treo trên những đoạn đường mà

em vừa xem trong các (hình 3.a; 3.b)?

* Định hướng rèn luyện kỹ năng cho học sinh

Đây là ví dụ nhận dạng, giúp học sinh thu thập những thông tin, nhận xét định tính về quỹ đạo và tính chất chuyển động của các vật

* Gợi ý sử dụng ví dụ

ví dụ này được dùng khi kiểm tra bài cũ “Chuyển động cơ” và đặt vấn đề vào bài “Chuyển động thẳng đều”

Ví dụ 5: Một chất điểm chuyển động trên một đường thẳng Đồ thị chuyển động

của chất điểm được mô tả trên hình (4) Hãy sắp xếp tốc độ trung bình trên các đoạn đường (1), (2), (3), (4),

(5), theo thứ tự giảm dần

* Định hướng rèn luyện kỹ năng

cho học sinh

Có thể nói ví dụ này sẽ góp

phần rèn luyện cho học sinh

nhiều kỹ năng như: đọc đồ thị,

tính toán, phân tích, so sánh và

lập luận

* Định hướng giải ví dụ

Để quá trình tự học của học sinh đạt hiệu quả, giáo viên có thể định hướng cho học sinh như sau:

- Tốc độ trung bình của vật được tính theo công thức nào?

- Xác định tốc độ trung bình của vật tương ứng với từng đoạn đường?

- Từ kết quả rút ra kết luận theo yêu cầu ví dụ

Với những câu hỏi định hướng như trên học sinh tiến hành giải và tìm được kết quả: v > v > v > v > v 1 2 3 5 4

-1 -3

x (m)

1 2 3 4

-2

(2) (1)

(3)

(4)

(5)

Hình 4 Đồ thị chuyển động của vật

t