Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
+ Biên soạn được hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị
+ Xây dựng được quy trình hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý dạng đồ thị.
Giả thuyết khoa học
Biên soạn hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị và hướng dẫn học sinh giải quyết các bài tập này sẽ cung cấp cho học sinh nguồn tài liệu phong phú, từ đó nâng cao khả năng giải bài tập vật lý dạng đồ thị.
Nhiệm vụ nghiên cứu
+ Nghiên cứu cơ sở lý luận về bài tập vật lý, nghiên cứu cơ sở lý thuyết về đồ thị - hàm số trong Toán
Để xây dựng hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị, cần xác định các cơ sở và dấu hiệu nhận biết bài tập này Việc hiểu rõ cách thể hiện dữ kiện và thông số trên đồ thị là rất quan trọng, giúp người học dễ dàng phân tích và giải quyết bài tập một cách hiệu quả.
+ Xây dựng quy trình hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý dạng đồ thị
+ Vận dụng quy trình để hướng dẫn học sinh giải một số bài tập vật lý dạng đồ thị
+ Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra đánh giá quy trình hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý dạng đồ thị.
Phương pháp nghiên cứu
* Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
+ Nghiên cứu các sách, giáo trình, các tạp chí, các nghiên cứu liên quan đến đề tài nghiên cứu
+ Nghiên cứu phần “Đồ thị - hàm số” trong Toán
+ Nghiên cứu kiến thức vật lý chương trình vật lý phổ thông
* Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:
+ Điều tra, thu thập ý kiến về thực trạng hoạt động giải, hướng dẫn giải bài tập vật lý dạng đồ thị của giáo viên và học sinh
* Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:
+ Thực nghiệm tại trường THPT Chuyên Lê Hồng Phong, quận 5, TPHCM.
CƠ SỞ LÝ LUẬN, THỰC TIỄN HOẠT ĐỘNG GIẢI, HƯỚNG DẪN GIẢI VÀ HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÝ DẠNG ĐỒ THỊ Ở TRƯỜNG
Bài tập vật lý
Bài tập vật lý là yêu cầu mà người học cần giải quyết thông qua suy luận logic, phép tính, thí nghiệm và kiến thức về khái niệm, định luật cũng như các thuyết trong vật lý.
1.1.2 Vai trò của bài tập vật lý
Bài tập vật lý giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức
Trong giờ học lý thuyết, học sinh tiếp nhận các kiến thức trừu tượng về khái niệm và định luật vật lý Khi thực hành các bài tập, học sinh áp dụng những kiến thức này vào tình huống cụ thể, giúp họ hiểu rõ hơn về sự ứng dụng thực tế của các khái niệm vật lý.
Thông qua các bài tập vật lý liên quan đến định luật II Newton, học sinh nhận thấy rằng định luật này có thể áp dụng để xác định chuyển động của mọi vật xung quanh họ, từ chuyển động của các hạt nhỏ cho đến chuyển động của xe cộ và cả các hành tinh.
Bài tập vật lý đóng vai trò quan trọng trong việc khám phá kiến thức mới cho học sinh Trung học phổ thông Khi kiến thức vật lý và công cụ toán học của học sinh phát triển, khả năng phân tích hiện tượng của các em cũng trở nên nhạy bén hơn Nếu giáo viên biên soạn và sử dụng bài tập vật lý một cách khéo léo, học sinh sẽ có cơ hội tự tìm tòi và phát hiện ra những hiện tượng mới, thậm chí có thể xây dựng khái niệm mới để giải thích cho các hiện tượng đó.
Khi áp dụng định luật II Newton để tính trọng lượng của một bao gạo trên cân trong thang máy di chuyển lên xuống, học sinh có thể hiểu rõ khái niệm về sự thay đổi trọng lượng Bài tập này giúp minh họa sự ảnh hưởng của gia tốc lên trọng lượng của vật thể.
Bài tập vật lý giúp rèn luyện kĩ năng vận dụng các kiến thức vào thực tiễn
Các bài tập vật lý liên quan đến nhiều lĩnh vực thực tiễn như khoa học kỹ thuật, giao thông vận tải và sản xuất công nghiệp Những bài tập này giúp học sinh kết nối lý thuyết với thực hành, từ đó áp dụng kiến thức đã học vào cuộc sống.
Đường ray tàu hỏa không được nối tiếp nhau mà có những khe nhỏ giữa các đoạn để tránh hiện tượng giãn nở vì nhiệt của vật rắn Việc hiểu rõ nguyên nhân này giúp học sinh áp dụng kiến thức vật lý vào thực tiễn.
Bài tập vật lý giúp phát triển tư duy sáng tạo
Khi giải bài tập vật lý, học sinh cần phân tích đề bài để xác định giả thuyết và đại lượng cần tìm, đồng thời vận dụng tư duy để thiết lập mối quan hệ giữa các đại lượng Việc thực hiện thí nghiệm cũng góp phần mang lại kết quả chính xác Do đó, giáo viên nên chọn bài tập khuyến khích sự sáng tạo và tò mò của học sinh, thay vì chỉ yêu cầu áp dụng công thức đơn giản, nhằm phát triển tư duy sáng tạo và nâng cao hứng thú học tập.
Bài tập vật lý là công cụ quan trọng để kiểm tra kiến thức và kỹ năng của học sinh ở các trường THPT Thông qua các bài kiểm tra như kiểm tra 15 phút hay kiểm tra 1 tiết, giáo viên có thể phát hiện và sửa chữa kịp thời những sai lầm của học sinh Việc giải bài tập vật lý không chỉ giúp đánh giá chính xác mức độ hiểu biết của học sinh mà còn cung cấp thông tin để giáo viên điều chỉnh nội dung và phương pháp giảng dạy, từ đó nâng cao hiệu quả học tập.
1.1.3 Phân loại bài tập vật lý
Bài tập được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm nội dung, phương thức giải quyết, yêu cầu định tính hay định lượng, cũng như mục tiêu luyện tập kỹ năng và phát triển tư duy sáng tạo của học sinh Ngoài ra, bài tập còn được phân chia theo hình thức thực hiện, bao gồm tự luận và trắc nghiệm khách quan.
* Phân loại theo hình thức làm bài
Phân loại theo hình thức làm bài thì bài tập vật lý gồm hai loại là bài tập tự luận và bài tập trắc nghiệm
Bài tập trắc nghiệm gồm bốn dạng là “trắc nghiệm đúng – sai”, “trắc nghiệm nhiều lựa chọn”, “trắc nghiệm điền khuyết” và “trắc nghiệm ghép đôi” [5]
* Phân loại theo yêu cầu luyện tập kĩ năng, phát triển tư duy
Bài tập vật lý được phân loại thành hai loại chính: bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo, nhằm đáp ứng yêu cầu luyện tập kỹ năng và phát triển tư duy.
Bài tập sáng tạo gồm hai dạng là “bài tập nghiên cứu” và “bài tập thiết kế” [5]
* Phân loại theo phương thức giải
Bài tập định tính yêu cầu người giải phải áp dụng các khái niệm, định luật và thuyết vật lý, cùng với một số phép tính đơn giản để giải thích các hiện tượng vật lý.
Khi nước đá được cho vào cốc, không khí xung quanh cốc lạnh đi, dẫn đến hiện tượng ngưng tụ hơi nước Hơi nước trong không khí gặp bề mặt lạnh của cốc và ngưng tụ thành giọt nước, làm cho thành cốc ướt dù trước đó đã được lau khô.
Bài tập định lượng yêu cầu người giải phải áp dụng các khái niệm, định luật và lý thuyết vật lý để thiết lập phương trình từ hiện tượng vật lý trong đề bài Quá trình này bao gồm việc thực hiện nhiều phép biến đổi để đạt được kết quả dưới dạng ký hiệu hoặc đáp số định lượng cụ thể.
Bài tập định lượng gồm hai dạng là “bài tập cơ bản” và “bài tập tổng hợp” [5]
Bài tập thí nghiệm có thể là định tính hoặc định lượng, nhưng cần thực hiện thí nghiệm để xác minh giải pháp lý thuyết hoặc thu thập số liệu cần thiết cho việc giải bài tập.
Ví dụ: Cầm đầu trên của một sợi dây cao su có một quả nặng buộc ở đầu dưới
Sợi dây cao su sẽ dãn ra hay co lại nếu ta đột ngột nâng tay lên cao hay hạ tay xuống thấp? Hãy làm thí nghiệm kiểm tra [5]
Bài tập đồ thị (Bài tập vật lý dạng đồ thị)
Bài tập vật lý dạng đồ thị
1.2.1 Đồ thị Để hiểu rõ hơn bài tập vật lý dạng đồ thị, ở mục này tác giả nhắc lại khái niệm về đồ thị, đầu tiên tác giả nhắc lại khái niệm về hàm số
Hàm số là công cụ tổng quát để diễn tả mối quan hệ phụ thuộc giữa hai hoặc nhiều đại lượng biến đổi Trong lĩnh vực vật lý, hàm số được thể hiện qua các biểu thức vật lý.
Hàm số được định nghĩa là một mối quan hệ giữa hai đại lượng, trong đó mỗi giá trị của biến số x tương ứng với chỉ một giá trị duy nhất của đại lượng y Nếu có nhiều giá trị của x dẫn đến một giá trị duy nhất của y, thì y được xem là hàm số hằng.
Nếu x gọi là biến số và y gọi là hàm số thì thông thường người ta kí hiệu
Có thể lấy một ví dụ trong vật lý như sau: Biểu thức của định luật Ohm cho đoạn mạch có dạng: I = U
Điện trở R có giá trị xác định, và với mỗi giá trị của hiệu điện thế U, ta chỉ xác định được một giá trị của cường độ dòng điện I Do đó, cường độ dòng điện I được coi là hàm số, trong khi hiệu điện thế U là biến số Hàm số này có thể được ký hiệu là I = f(U).
* Đồ thị Đồ thị là tập hợp tất cả các điểm biểu diễn các cặp giá trị tương ứng (x ; y) của hàm số y = f x ( ) trên mặt phẳng tọa độ [1]
Ví dụ: Cho hàm số y = f x ( ) = 2x 1 + , hàm số này có đồ thị được biểu diễn trên mặt phẳng tọa độ như hình bên
1.2.2 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lý Đồ thị được xây dựng dựa trên mối quan hệ của hai yếu tố tổng quát x và y Đối với môn vật lý hai yếu tố đó chính là hai đại lượng vật lý, hai đại lượng vật lý này có mối quan hệ với nhau bằng một biểu thức vật lý và dựa vào biểu thức vật lý đó có thể vẽ lên một đồ thị biểu diễn mối quan hệ của hai đại lượng vật lý
Đồ thị trong bài tập vật lý thể hiện mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lý và có những đặc điểm cơ bản quan trọng cần lưu ý Việc hiểu rõ các yếu tố này giúp người học nắm bắt kiến thức một cách hiệu quả hơn.
+ Đặc điểm một: Đại lượng trên trục tọa độ là đại lượng vật lý và được thể hiện bằng kí hiệu
Hai đại lượng trên hai trục tọa độ là hai đại lượng vật lý có mối quan hệ thông qua một biểu thức vật lý cụ thể, ví dụ như I = f(U).
= = R và hai đại lượng này phải được thể hiện trên hai trục tọa độ bằng kí hiệu
Trong bài tập vật lý, việc có đơn vị đi kèm trên trục tọa độ là rất quan trọng, đặc biệt đối với đồ thị định lượng Đối với đồ thị định tính, không cần thiết phải thể hiện đơn vị, nhưng đối với đồ thị định lượng, các đại lượng vật lý cụ thể phải có đơn vị tương ứng Đơn vị trên đồ thị không nhất thiết phải là đơn vị chuẩn SI; ví dụ, thời gian có thể được biểu diễn bằng mili giây (ms), micro giây (μs) hoặc (10^-3 s) trên trục tọa độ.
+ Đặc điểm ba: Không nhất thiết vẽ đủ bốn miền
Trong vật lý, các đại lượng có thể mang giá trị âm, dương hoặc cả hai, điều này tạo ra các hàm số với các điều kiện đi kèm Khi vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lý, có những miền mà đồ thị không xuất hiện Do đó, nếu miền đồ thị không tồn tại, không cần thiết phải vẽ chúng trên mặt phẳng tọa độ.
Ví dụ: Đồ thị bên biểu diễn mối quan hệ giữa hiệu điện thế U và cường độ dòng điện I qua một đoạn mạch có điện trở
R Đầu tiên, hai đại lượng trên hai trục tọa độ là hai đại lượng vật lý và được thể hiện bằng kí hiệu là I và U
Thứ hai, trên trục OU có thể hiện đơn vị là Vôn (V) và trên trục OI có thể hiện đơn vị là miliampe (mA)
Đồ thị của biểu thức vật lý U = f(I) = R.I là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ, thể hiện trong miền phần tư thứ I của mặt phẳng tọa độ, với cả cường độ dòng điện I và hiệu điện thế U đều dương.
1.2.3 Các cơ sở, dấu hiệu nhận biết bài tập vật lý dạng đồ thị Để biên soạn được các bài tập vật lý dạng đồ thị thì cần biết các cơ sở, dấu hiệu nhận biết bài tập vật lý dạng đồ thị Bài tập vật lý dạng đồ thị bao gồm hai dạng là dạng thuận và dạng ngược
* Các cơ sở, dấu hiệu nhận biết bài tập vật lý dạng đồ thị dạng thuận
+ Không có đồ thị đi kèm trong đề bài
Bài tập vật lý dạng đồ thị thuận không có đồ thị kèm theo trong đề bài, nhưng tương tự như các bài tập vật lý định lượng thông thường Điểm khác biệt chính nằm ở yêu cầu của đề bài, đòi hỏi người học phải phân tích và suy luận dựa trên thông tin có sẵn.
+ Có yêu cầu vẽ, dựng đồ thị
Bài tập vật lý dạng đồ thị yêu cầu người học vẽ hoặc dựng lại đồ thị để biểu diễn mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lý Việc này dựa vào biểu thức vật lý thể hiện mối quan hệ và các số liệu từ dữ kiện đề bài, thông qua một hoặc nhiều hiện tượng vật lý.
Khi vẽ đồ thị, cần đảm bảo ba đặc điểm quan trọng: thứ nhất, đại lượng trên trục tọa độ phải là đại lượng vật lý và được thể hiện bằng ký hiệu; thứ hai, cần có đơn vị đi kèm trên trục tọa độ; và thứ ba, không nhất thiết phải vẽ đủ bốn miền.
Vào lúc 9 giờ, một ô tô khởi hành từ TPHCM với tốc độ 60 km/h hướng về Đồng Nai Sau 45 phút, xe dừng lại 15 phút trước khi tiếp tục di chuyển với tốc độ ban đầu Cùng lúc 9 giờ 30 phút, một ô tô thứ hai xuất phát từ TPHCM, đuổi theo ô tô đầu tiên với tốc độ 70 km/h Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tọa độ và thời gian của hai ô tô cần thể hiện rõ thời điểm và vị trí khi chúng gặp nhau.
Sau khi tính toán thông thường thì có thể vẽ đồ thị như hình dưới đây:
* Các cơ sở, dấu hiệu nhận biết bài tập vật lý dạng đồ thị dạng ngược
+ Có đồ thị đi kèm trong đề bài
Thực trạng hoạt động hướng dẫn giải, giải và hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị ở trường THPT
Để khảo sát thực trạng hoạt động hướng dẫn giải và hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị tại trường THPT, chúng tôi đã tiến hành phát phiếu khảo sát cho 15 giáo viên dạy vật lý và 56 học sinh từ các lớp khác nhau tại trường THPT Chuyên Lê Hồng Phong, quận 5, TPHCM.
Nội dung và kết quả phiếu khảo sát của giáo viên và học sinh được trình bày ở phần phụ lục
Trong quá trình giảng dạy, giáo viên chủ yếu tập trung vào việc hướng dẫn học sinh giải các bài tập vật lý định tính và định lượng, chiếm 65,22%, trong khi chỉ 15,22% giáo viên hướng dẫn bài tập thí nghiệm và 19,56% cho bài tập đồ thị Khi được hỏi về các dạng bài tập trong kiểm tra, 40,54% giáo viên lựa chọn bài tập định lượng, 32,43% bài tập định tính, 8,11% bài tập thí nghiệm và 18,92% bài tập đồ thị Quan sát cho thấy, những giáo viên thường xuyên cho bài tập đồ thị chủ yếu là những người dạy lớp chuyên, cho thấy rằng việc hướng dẫn giải bài tập đồ thị vẫn chưa được chú trọng nhiều so với các dạng bài khác.
Phần lớn giáo viên (81,48%) hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý dạng đồ thị khi kiến thức vật lý liên quan đến đại lượng biến đổi theo thời gian và thực nghiệm Tuy nhiên, qua việc phân tích các bài tập trong đề thi quan trọng như THPTQG và học sinh giỏi, có thể thấy rằng nhiều giáo viên vẫn có quan niệm sai lầm về phạm vi kiến thức vật lý cho các bài tập này Thực tế, bất kỳ kiến thức vật lý nào có biểu thức thể hiện mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lý đều có thể liên quan đến bài tập vật lý dạng đồ thị.
Theo khảo sát, 66,67% giáo viên có quy trình giải bài tập vật lý dạng đồ thị và hướng dẫn học sinh, trong khi 33,33% giáo viên chưa có quy trình nhưng vẫn có khả năng giải và hỗ trợ học sinh Đặc biệt, 80% giáo viên đồng ý rằng để giải bài tập này, học sinh cần tuân thủ các bước như đọc đề, tóm tắt dữ kiện, đổi đơn vị trên trục tọa độ, viết biểu thức vật lý mô tả đồ thị, xác định các điểm đặc biệt, lập phương trình từ các điểm này, và cuối cùng là giải và biện luận kết quả Ngoài ra, 15,79% giáo viên cũng chỉ ra những lỗi thường gặp của học sinh khi giải bài tập vật lý dạng đồ thị.
Một khảo sát cho thấy 34,21% giáo viên gặp khó khăn trong việc viết biểu thức vật lý tương ứng với đồ thị, 13,16% không hiểu cách đồ thị mô tả hiện tượng vật lý, và 36,84% không biết cách trích xuất dữ liệu từ đồ thị Điều này chỉ ra rằng, mặc dù nhiều giáo viên ít chú trọng đến các bài tập vật lý dạng đồ thị so với các dạng khác, họ vẫn nắm vững quy trình giải và có khả năng hướng dẫn học sinh khi cần thiết.
Có tới 95,24% giáo viên cho rằng việc giải bài tập vật lý dạng đồ thị là rất quan trọng, vì nó giúp mô tả hiện tượng vật lý một cách rõ ràng và trực quan Hơn nữa, 66,67% giáo viên nhận thấy học sinh hứng thú hơn khi giải các bài tập này Đặc biệt, bài tập vật lý dạng đồ thị ngày càng xuất hiện nhiều trong các đề thi học kỳ, học sinh giỏi và kỳ thi THPT quốc gia, cho thấy giáo viên đã nhận thức rõ tầm quan trọng của nó trong quá trình dạy và học.
Khi được khảo sát về các bài tập vật lý dạng đồ thị, 46,67% giáo viên cho biết có sự đa dạng và phong phú từ lớp 10 đến lớp 12 Trong khi đó, 53,33% giáo viên còn lại nhận định rằng chỉ có nhiều bài tập ở một số chủ đề quan trọng như dao động điều hòa và dòng điện xoay chiều, thậm chí có những chủ đề kiến thức vật lý chỉ có bài tập rải rác.
* Việc giải và hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị của học sinh
Theo khảo sát, 52,97% học sinh cho rằng thầy (cô) thường hướng dẫn giải bài tập vật lý định lượng, trong khi chỉ 2,45% học sinh được hướng dẫn về bài tập đồ thị Đáng chú ý, 80,44% học sinh hiếm khi tìm thêm bài tập đồ thị để tự rèn luyện, cho thấy sự thiếu chú trọng từ giáo viên đối với loại bài tập này Hơn nữa, 81,64% học sinh cho biết thầy (cô) thường cho phép tự giải bài tập đồ thị và chỉ 18,36% được hướng dẫn phương pháp cụ thể, dẫn đến 92,86% học sinh gặp khó khăn khi giải loại bài tập này Mặc dù 66,67% giáo viên đã có quy trình giải bài tập đồ thị, nhưng có thể họ chưa làm nổi bật sự khác biệt giữa các loại bài tập Tuy nhiên, học sinh vẫn cảm thấy hứng thú với bài tập đồ thị vì chúng giúp giảm sự nhàm chán và thường xuất hiện trong các kỳ thi quan trọng, cho thấy họ nhận thức được tầm quan trọng của loại bài tập này.
Khi được khảo sát về nhu cầu cung cấp hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị, 80,36% học sinh bày tỏ mong muốn, trong khi 10,71% rất muốn và 8,93% cho rằng không cần thiết Hơn nữa, 51,47% học sinh hy vọng giáo viên sẽ dành nhiều thời gian hơn để hướng dẫn giải bài tập này, nhằm chuẩn bị cho các kỳ thi quan trọng, đặc biệt là kỳ thi THPTQG.
1.3.2 Một số thuận lợi và khó khăn
Kết quả khảo sát chỉ ra rằng có nhiều thuận lợi và khó khăn trong việc giải, hướng dẫn giải và sử dụng hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị.
Giáo viên và học sinh đều hiểu rõ tầm quan trọng của các bài tập vật lý dạng đồ thị trong quá trình dạy và học Điều này càng được khẳng định khi các đề thi quan trọng ngày càng có nhiều câu hỏi liên quan đến dạng bài tập này.
Học sinh thường khao khát có một hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị toàn diện, bao quát từ lớp 10 đến lớp 12, nhằm hỗ trợ việc luyện tập hiệu quả.
Nhiều học sinh tỏ ra hứng thú với việc giải các bài tập vật lý dạng đồ thị, lý do là vì chúng mang lại sự thú vị và thách thức Các em mong muốn giáo viên dành nhiều thời gian hơn để hướng dẫn và hỗ trợ trong việc giải quyết những bài tập này.
Nhiều giáo viên thường không chú trọng đến các bài tập vật lý dạng đồ thị, điều này thể hiện qua việc hướng dẫn học sinh giải quyết các bài tập này chưa được đầu tư đúng mức Hơn nữa, trong các đề kiểm tra lớp, số lượng bài tập vật lý dạng đồ thị cũng rất hạn chế.
Hầu hết giáo viên có quy trình riêng để giải bài tập vật lý dạng đồ thị, nhưng quy trình này chưa được thống nhất và chuẩn hóa Điều này dẫn đến việc không hình thành được một quy trình rõ ràng cho học sinh khi giải các bài tập vật lý dạng đồ thị.
Biên soạn hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị
2.1.1 Tiêu chí biên soạn hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị
Việc biên soạn hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị tuân theo một số tiêu chí sau:
* Đảm bảo tuân theo các cơ sở, dấu hiệu nhận biết bài tập vật lý dạng đồ thị dạng ngược
Vì tính cấp thiết của đề tài, khóa luận chỉ biên soạn hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị dạng ngược
Hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị được xây dựng dựa trên các dấu hiệu nhận biết như có đồ thị đi kèm trong đề bài, đồ thị phải thỏa mãn ba đặc điểm chính về mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lý Đề bài cần nêu rõ đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa các đại lượng này, có thể kèm theo giả thuyết và yêu cầu vẽ, dựng đồ thị, cũng như thực hiện các phép tính thông qua dữ liệu và thông số từ đồ thị.
* Đảm bảo phân loại theo chủ đề bài tập vật lý dạng đồ thị
Hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị được xây dựng theo các chủ đề từ lớp 10 đến lớp 12, giúp học sinh nắm vững kiến thức Các chủ đề bao gồm bài tập về năng lượng trong chuyển động rơi tự do, khúc xạ ánh sáng và dao động điều hòa, mang đến cái nhìn trực quan và dễ hiểu cho người học.
* Đảm bảo sắp xếp theo một trình tự trong các chủ đề bài tập vật lý dạng đồ thị
Các bài tập vật lý dạng đồ thị trong từng chủ đề bài tập vật lý dạng đồ thị được sắp xếp theo trình tự như bảng sau:
Bảng 2.1 Trình tự sắp xếp hệ thống bài tập trong chủ đề bài tập vật lý dạng đồ thị
1 Bài tập vật lý dạng đồ thị định tính
2 Bài tập vật lý dạng đồ thị có thể hiện dữ kiện, thông số: điểm đã biết tọa độ chính xác
3 Bài tập vật lý dạng đồ thị có thể hiện dữ kiện, thông số: hệ số góc của đồ thị
4 Bài tập vật lý dạng đồ thị có thể hiện dữ kiện, thông số: điểm kết thúc của đồ thị
5 Bài tập vật lý dạng đồ thị có thể hiện dữ kiện, thông số: điểm cực trị của đồ thị
6 Bài tập vật lý dạng đồ thị có thể hiện dữ kiện, thông số: điểm thực nghiệm
Bài tập vật lý dạng đồ thị giúp người học nhận diện các dữ kiện và thông số quan trọng như điểm cắt nhau, điểm có cùng hoành độ nhưng khác tung độ, và điểm có cùng tung độ nhưng khác hoành độ của hai hoặc nhiều đồ thị Việc này không chỉ đảm bảo tính vừa sức mà còn nâng cao khả năng phân tích và hiểu biết về các mối quan hệ trong vật lý.
Hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị được thiết kế nhằm cung cấp kiến thức toán lý và kỹ năng đọc, lấy dữ liệu từ đồ thị phù hợp với trình độ học sinh phổ thông Điều này giúp học sinh củng cố và ôn tập, từ đó khắc sâu kiến thức một cách hiệu quả.
Hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị giúp học sinh hiểu rõ mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý thông qua các hiện tượng cụ thể Việc phân tích đồ thị cho phép học sinh nắm bắt bản chất của hiện tượng vật lý, từ đó củng cố và ôn tập kiến thức đã học trong lý thuyết một cách hiệu quả.
2.1.2 Hệ thống bài tập vật lý dạng đồ thị
Chủ đề: Bài tập vật lý dạng đồ thị trong chuyển động thẳng đều, biến đổi đều của vật
Đồ thị bên thể hiện mối quan hệ giữa tọa độ và thời gian của một vật chuyển động thẳng Phương trình chuyển động của vật có thể được xác định dựa trên các yếu tố như vận tốc và gia tốc.
Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa tọa độ và thời gian của một vật chuyển động thẳng Phương trình chuyển động của vật có thể được xác định dựa trên các yếu tố này.
Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa gia tốc và thời gian của một vật chuyển động thẳng, với chiều dương được chọn là chiều ngược lại với chuyển động của vật Trong hai giai đoạn (1) và (2), trạng thái chuyển động của vật có sự khác biệt rõ rệt.
A Nhanh dần đều, chậm dần đều B Chậm dần đều, nhanh dần đều
C Nhanh dần đều, thẳng đều D Chậm dần đều, thẳng đều
Câu 4: Đồ thị bên biểu diễn mối quan hệ giữa tọa độ và thời gian của một vật chuyển động thẳng Phát biểu nào dưới đây là đúng
A Vật chuyển động nhanh dần đều cùng chiều dương trong 0,75 giây, sau đó chuyển động đều ngược chiều dương trong 0,25 giây và cuối cùng đứng yên
B Vật chuyển động chậm dần đều cùng chiều dương trong 0,75 giây, sau đó chuyển động nhanh dần đều ngược chiều dương trong 0,25 giây và cuối cùng chuyển động đều
C Vật chuyển động chậm dần đều cùng chiều dương trong 0,75 giây, sau đó chuyển động đều ngược chiều dương trong 0,25 giây và cuối cùng đứng yên
D Vật chuyển động nhanh dần đều cùng chiều dương trong 0,75 giây, sau đó chuyển động chậm dần đều ngược chiều dương trong 0,25 giây và cuối cùng chuyển động đều
Câu 5: Đồ thị bên biểu diễn mối quan hệ giữa tọa độ và thời gian của một vật chuyển động thẳng Phát biểu nào sau đây là đúng
A Vật chuyển động chậm dần đều, sau đó chuyển động nhanh dần đều và cuối cùng đứng yên
B Vật chuyển động nhanh dần đều, sau đó chuyển động chậm dần đều và cuối cùng đứng yên
C Vật chuyển động chậm dần đều, sau đó đứng yên, sau đó chuyển động chậm dần đều và cuối cùng đứng yên
D Vật chuyển động chậm dần đều, sau đó đứng yên, sau đó chuyển động nhanh dần đều và cuối cùng đứng yên
Câu 6: Đồ thị bên biểu diễn mối quan hệ giữa tọa độ và thời gian của hai vật chuyển động thẳng Mô tả nào dưới đây là đúng
A Hai vật xuất phát cùng một vị trí
B Hai vật chuyển động ngược chiều nhau
C Nếu hai vật chuyển động mãi mãi thì sẽ có 2 lần hai vật cách nhau một khoảng xác định
D Vật (1) xuất phát trước vật (2)
Câu 7: Đồ thị bên biểu diễn mối quan hệ giữa tọa độ và thời gian của hai vật chuyển động thẳng Mô tả nào dưới đây là đúng
A Vật (2) xuất phát trước vật (1)
B Thời gian hai vật gặp nhau là 1h kể từ khi vật (2) bắt đầu chuyển động
C Hai vật chuyển động ngược chiều nhau
D Hai vật xuất phát cùng một vị trí
* Điểm đã biết tọa độ chính xác
Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa vận tốc và thời gian của một vật chuyển động thẳng Trong 4 giây đầu tiên, quãng đường mà vật di chuyển được sẽ được tính toán dựa trên biểu đồ này.
Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa gia tốc và thời gian của một vật chuyển động thẳng Tại thời điểm t = 0, vật có vận tốc ban đầu là 5 m/s Sau 2 giây chuyển động, vận tốc của vật sẽ được xác định.
Câu 10: Đồ thị bên biểu diễn mối quan hệ giữa tọa độ và thời gian của một vật chuyển động thẳng Phương trình chuyển động của vật là
Câu 11: Đồ thị bên biểu diễn mối quan hệ giữa tọa độ và thời gian của một vật chuyển động thẳng Phương trình chuyển động của vật là
Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa vận tốc và thời gian của hai vật chuyển động thẳng Khi bắt đầu, khoảng cách giữa hai vật là 10 m Sau 3 giây, hai vật gặp nhau, cho thấy vận tốc của vật (2) cần được xác định dựa trên thông tin này.
Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa gia tốc và thời gian của hai vật chuyển động thẳng Khi vật (1) bắt đầu chuyển động, vận tốc của nó bằng không, trong khi vật (2) bắt đầu di chuyển cách vị trí ban đầu của vật (1) 5 m với vận tốc 2 m/s Thời gian để hai vật gặp nhau là 3 giây, từ đó cho phép xác định giá trị của gia tốc a.
Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa vận tốc và thời gian của một vật chuyển động thẳng Tốc độ trung bình của vật trong 12 giây đầu tiên được tính toán dựa trên dữ liệu từ đồ thị.
Đồ thị mô tả mối quan hệ giữa tọa độ và thời gian của một vật bắt đầu chuyển động thẳng từ trạng thái đứng yên Sau 2 giây, vật chuyển đổi trạng thái chuyển động, với gia tốc trong giai đoạn (2) gấp đôi gia tốc trong giai đoạn (1) Tổng quãng đường vật di chuyển trong 3 giây đầu tiên cần được xác định.
Đồ thị mô tả mối quan hệ giữa tọa độ và thời gian cho thấy một vật bắt đầu chuyển động thẳng từ trạng thái đứng yên và dừng lại sau 25 giây Để xác định đồ thị chính xác mô tả vận tốc và thời gian hoặc gia tốc và thời gian của vật này, cần phân tích các yếu tố liên quan đến chuyển động.
Quy trình hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý dạng đồ thị
2.2.1 Quy trình giải bài tập vật lý dạng đồ thị Để giải bài tập vật lý dạng đồ thị dạng thuận thì có thể sử dụng các bước chung giải một bài tập vật lý như đã trình bày, đối với dạng ngược thì việc áp dụng các bước chung giải một bài tập vật lý sẽ gây nhiều khó khăn vì không thể phân biệt được hai bước tìm hiểu đề bài và phân tích hiện tượng Vì thế cần phải đưa ra quy trình (các bước) giải riêng cho dạng ngược của các bài tập vật lý dạng đồ thị
Quy trình giải bài tập vật lý dạng đồ thị bao gồm năm bước chính: đầu tiên, đọc kỹ đề bài để nắm bắt thông tin; tiếp theo, tóm tắt dữ kiện để dễ dàng theo dõi; quan sát hai trục tọa độ để hiểu rõ mối quan hệ giữa các đại lượng; viết biểu thức vật lý tương ứng với dạng đồ thị để thiết lập cơ sở lý thuyết; tìm kiếm các dữ kiện và thông số trên đồ thị; cuối cùng, lập phương trình, giải và biện luận kết quả để đưa ra nhận định chính xác.
Bước 1: Đọc kĩ đề bài, tóm tắt dữ kiện
Đọc kỹ đề bài là bước quan trọng giúp học sinh xác định đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lý, từ đó nắm rõ vùng kiến thức cần áp dụng để giải quyết bài toán Ngoài ra, việc này cũng giúp học sinh nhận biết bài tập thuộc loại định tính hay định lượng, góp phần nâng cao hiệu quả giải bài.
Khi giải bài tập vật lý dạng đồ thị ngược, học sinh thường chỉ chú trọng vào việc lấy dữ liệu từ đồ thị mà dễ dàng bỏ qua các giả thuyết có thể có trong đề bài Do đó, việc đọc kỹ đề bài là rất quan trọng để đảm bảo không bỏ sót bất kỳ giả thuyết nào, giúp quá trình giải bài hiệu quả hơn.
Sau khi đọc kỹ đề bài, học sinh cần xác định các giả thuyết và yêu cầu có trong đề Việc tóm tắt ngắn gọn các giả thuyết và yêu cầu này giúp học sinh dễ dàng nhớ lại mà không cần phải đọc lại toàn bộ đề bài, từ đó tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu quả làm bài.
Bước 2: Quan sát hai trục tọa độ
Khi giải bài tập định lượng, việc quan sát hai trục tọa độ rất quan trọng, vì nó giúp học sinh nhận biết đơn vị của hai đại lượng vật lý Từ đó, trong quá trình tính toán, học sinh cần nhân đơn vị đó với hệ số tương ứng trên trục tọa độ.
Ví dụ: Đồ thị bên biểu diễn mối quan hệ giữa cường độ dòng điện I và hiệu điện thế U của một mạch điện gồm hai điện trở R1,
R2 mắc nối tiếp Biết R1 – R2 = 50Ω Tính giá trị của R1 và R2
Khi đọc đề bài, học sinh sẽ nhận diện được đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lý Đề bài yêu cầu tính giá trị của R1 và R2, cho thấy đây là bài tập định lượng Học sinh cũng có thể phát hiện giả thuyết R1 – R2 = 50Ω.
Khi quan sát trục tọa độ, học sinh nhận thấy rằng cường độ dòng điện I được đo bằng miliampe (mA) và hiệu điện thế U được đo bằng volt (V) Tại hiệu điện thế U = 1 V, cường độ dòng điện tương ứng là I = 2 x 10^-3 A.
Bước 3: Viết biểu thức vật lý ứng với dạng đồ thị
Tùy thuộc vào từng bài tập và kiến thức vật lý cụ thể, đồ thị có thể chứa ít hoặc nhiều biểu thức vật lý Để xác định các biểu thức này, cần phải hiểu rõ bản chất của các hiện tượng vật lý liên quan.
Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa tọa độ x và thời gian t của một chất điểm chuyển động thẳng Mặc dù các đồ thị được nối liên tục, nhưng mỗi giai đoạn lại phản ánh những hiện tượng vật lý khác nhau Cụ thể, trong giai đoạn OA, vật chuyển động nhanh dần đều; trong giai đoạn AB, vật chuyển động thẳng đều; và trong giai đoạn BC, vật chuyển động chậm dần đều Mỗi giai đoạn tương ứng với một biểu thức vật lý riêng biệt.
Tùy vào kiến thức vật lý cụ thể mà việc viết biểu thức vật lý sẽ đơn giản hoặc phức tạp
+ Biểu thức vật lý đơn giản
Biểu thức vật lý đơn giản là biểu thức vật lý có trong sách giáo khoa, chỉ cần học sinh học thuộc và viết ra
Ví dụ: Đồ thị bên biểu diễn mối quan hệ giữa cường độ dòng điện I và hiệu điện thế U của một mạch điện gồm hai điện trở R1,
Trong mạch điện mắc nối tiếp, biết rằng R1 - R2 = 50Ω, ta cần tính giá trị của R1 và R2 Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa hai đại lượng vật lý trong bài tập này tương ứng với biểu thức vật lý U.
I= R , đây là biểu thức vật lý đơn giản, vì nó có trong sách giáo khoa
+ Biểu thức vật lý phức tạp
Biểu thức vật lý phức tạp là những công thức không xuất hiện trong sách giáo khoa, mà được hình thành từ quá trình biến đổi của các biểu thức vật lý khác.
Ví dụ: Đồ thị bên biểu diễn mối quan hệ giữa vận tốc v và li độ x của một vật dao động điều hòa trên trục
Vận tốc cực đại của vật là một đại lượng quan trọng trong vật lý, và có thể được xác định thông qua đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý liên quan Để hiểu rõ hơn về vấn đề này, ta cần phân tích biểu thức vật lý tương ứng trong bài tập.
Biên độ dao động (A) của vật và tần số góc dao động (ω) tạo thành một biểu thức vật lý phức tạp, phản ánh quá trình biến đổi giữa hai yếu tố vật lý khác nhau.
Bước 4: Tìm dữ kiện, thông số trên đồ thị
Việc tìm dữ kiện và thông số từ đồ thị được thực hiện theo "tám cách thể hiện" đã được trình bày, bao gồm: khung lưới trên mặt phẳng tọa độ, đơn vị trên hai trục tọa độ, điểm có tọa độ chính xác, hệ số góc của đồ thị, điểm kết thúc, điểm cực trị, điểm thực nghiệm, điểm cắt nhau, và các điểm có cùng hoành độ hoặc tung độ giữa hai hoặc nhiều đồ thị.
Vận dụng quy trình hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý dạng đồ thị
Để hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý dạng đồ thị hiệu quả, giáo viên cần chuẩn bị kỹ lưỡng các bước như xác định mục tiêu kiến thức vật lý cần rèn luyện, xác định các biểu thức vật lý liên quan và nghiên cứu kỹ các biểu thức này Việc này giúp xác định biểu thức nào có thể biên soạn bài tập với dữ liệu và thông số dưới dạng "điểm thực nghiệm".
Để biên soạn các bài tập vật lý dạng đồ thị, cần chú ý đến "điểm cực trị" và "hệ số góc" Từ đó, có thể lập kế hoạch tổ chức các hoạt động hướng dẫn học sinh giải quyết các bài tập vật lý liên quan đến đồ thị một cách hiệu quả.
Quy trình tổ chức hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý dạng đồ thị là một chủ đề quan trọng, và trong bài viết này, chúng ta sẽ tập trung vào quy trình này Mục tiêu là nâng cao khả năng giải bài tập vật lý cho học sinh, và nghiên cứu sâu hơn về quy trình tổ chức sẽ được thực hiện trong các đề tài tiếp theo.
Dưới đây là vận dụng quy trình hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý dạng đồ thị
Đồ thị minh họa mối quan hệ giữa động năng (Wđ), thế năng (Wt) và thời gian chuyển động (t) của một vật được thả từ độ cao nhất định so với mặt đất.
Cơ năng của vật bằng
Trình độ trung bình yếu
Quy trình hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý dạng đồ thị
Câu hỏi và gợi ý Học sinh trả lời hoặc làm theo
Bước 1: Yêu cầu học sinh đọc kĩ đề bài, tóm tắt dữ kiện
+ Đồ thị đang cho là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa đại lượng nào?
+ Biểu diễn mối quan hệ giữa động năng 𝑊 đ theo thời gian t và thế năng 𝑊 𝑡 theo thời gian t của một vật rơi tự do
Bước 2: Yêu cầu học sinh quan sát hai trục tọa độ
+ Đơn vị cho trên hai trục tọa độ là gì? Đã là đơn vị chuẩn SI chưa?
+ Quan sát đáp án (trắc nghiệm), có cần đổi đơn vị khi thay thế số liệu khi tính toán không?
+ W là Jun và t là giây Đã chuẩn SI rồi
+ Không vì đáp án đơn vị trên hai trục tọa độ và đáp án đều là đơn vị chuẩn SI
Bước 3: Yêu cầu học sinh viết biểu thức vật lý ứng với dạng đồ thị
+ Mỗi đồ thị có mấy giai đoạn diễn biến? Giai đoạn đó ứng với trạng thái của vật như thế nào?
+ Có biểu thức vật lý nào trong sách giáo khoa phù hợp với dạng đồ thị đó không?
+ Phương trình vận tốc trong trong chuyển động rơi tự do là gì?
+ Mỗi đồ thị có một giai đoạn diễn biến, đó là giai đoạn mà thả vật từ độ cao h xuống mặt đất
+ Tiến hành thiết lập biểu thức động năng 𝑊 đ theo thời gian t
+ Gốc thế năng bài này chọn là ở mặt đất Vì sao?
+ Phương trình tọa độ z trong bài này có phương trình gì?
+ Tiến hành thiết lập biểu thức động năng 𝑊 đ theo thời gian t
2𝑚𝑔 2 𝑡 2 + Vì điểm kết thúc của đồ thị ở vị trí thế năng bằng 0
Bước 4: Yêu cầu học sinh tìm dữ kiện, thông số trên đồ thị
+ Vật đứng yên tại vị trí nào?
+ Quan sát khung lưới và chú ý các ô hoặc đoạn có tỉ lệ bằng nhau
+ Đồ thị 𝑊 đ và t có những điểm đặc biệt nào?
+ Đồ thị 𝑊 𝑡 và t có những điểm đặc biệt nào?
+ Đồ thị giữa 𝑊 đ và t có 2 điểm đặc biệt là điểm có tọa độ ( 𝑡 𝑜
3, 𝑊 𝑜 ) và (𝑡 𝑜 , 𝑊) + Đồ thị giữa 𝑊 𝑡 và t có 2 điểm đặc biệt là điểm có tọa độ ( 𝑡 𝑜
Bước 5: Yêu cầu học sinh lập phương trình và giải
+ Giá trị 𝑡 𝑜 là khoảng thời gian ứng với trạng thái chuyển động của vật như thế nào? Có giá trị bằng bao nhiêu?
+ Giá trị 𝑡 𝑜 ứng với thời gian từ lúc thả vật đến khi vật chạm đất và có giá trị
+ Tìm tỉ lệ giữa thế năng và động năng của vật tại thời điểm
+ Dựa vào đồ thị tìm thêm mối quan hệ giữa 𝑊 đ ( 𝑡 𝑜
3) + Tiến hành giải hệ hai phương trình trên và suy ra cơ năng của vật
Bước 6: Yêu cầu học sinh biện luận kết quả
+ Kết quả thu được có phù hợp với điều kiện của đồ thị không?
Trình độ trung bình khá
Quy trình hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý dạng đồ thị
Câu hỏi và gợi ý Học sinh trả lời hoặc làm theo
Bước 1: Yêu cầu học sinh đọc kĩ đề bài, tóm tắt dữ kiện
Bước 2: Yêu cầu học sinh quan sát hai trục tọa độ
+ Có cần đổi đơn vị khi thay thế số liệu khi tính toán không?
+ Không vì đáp án đơn vị trên hai trục tọa độ và đáp án đều là đơn vị chuẩn SI
Bước 3: Yêu cầu học sinh viết biểu thức vật lý ứng với dạng đồ thị
+ Mỗi đồ thị có mấy giai đoạn diễn biến?
+ Có biểu thức vật lý nào trong sách giáo khoa phù hợp với dạng đồ thị đó không?
+ Biểu thức vật lý nào có liên quan?
+ Biểu thức động năng 𝑊 đ theo thời gian t là gì?
+ Gốc thế năng bài này chọn là ở đâu? Vì sao?
+ Phương trình tọa độ z trong bài này có phương trình gì?
+ Biểu thức thế năng 𝑊 𝑡 theo thời gian t là gì?
+ Mỗi đồ thị có một giai đoạn diễn biến
+ Ở mặt đất vì điểm kết thúc của đồ thị ở vị trí thế năng bằng 0
Bước 4: Yêu cầu học sinh tìm dữ kiện, thông số trên đồ thị
+ Đồ thị 𝑊 đ và t có những điểm đặc biệt nào?
+ Đồ thị 𝑊 𝑡 và t có những điểm đặc biệt nào?
+ Đồ thị giữa 𝑊 đ và t có 2 điểm đặc biệt là điểm có tọa độ ( 𝑡 𝑜
3, 𝑊 𝑜 ) và (𝑡 𝑜 , 𝑊) + Đồ thị giữa 𝑊 𝑡 và t có 2 điểm đặc biệt là điểm có tọa độ ( 𝑡 𝑜
Bước 5: Yêu cầu học sinh lập phương trình và giải
+ Giá trị 𝑡 𝑜 có ý nghĩa gì? Giá trị?
+ Giá trị 𝑡 𝑜 ứng với thời gian từ lúc thả vật đến khi vật chạm đất và có giá trị
+ Tìm tỉ lệ giữa thế năng và động năng của vật tại thời điểm
+ Tìm thêm một phương trình nữa và giải để tìm cơ năng
+ Từ đồ thị ra ta có:
Bước 6: Yêu cầu học sinh biện luận kết quả
+ Kết quả thu được có phù hợp với điều kiện của đồ thị không?
Quy trình hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý dạng đồ thị
Câu hỏi và gợi ý Học sinh trả lời hoặc làm theo
Bước 1: Yêu cầu học sinh đọc kĩ đề bài, tóm tắt dữ kiện
Bước 2: Yêu cầu học sinh quan sát hai trục tọa độ
+ Quan sát hai trục tọa độ
Bước 3: Yêu cầu học sinh viết biểu thức vật lý ứng với dạng đồ thị
+ Biểu thức vật lý thứ nhất là gì?
+ Biểu thức vật lý thứ hai là gì?
+ Vì gốc thế năng ở mặt đất nên 𝑧 = ℎ − 1
Bước 4: Yêu cầu học sinh tìm dữ kiện, thông số trên đồ thị
+ Hai đồ thị có những điểm đặc biệt nào
+ Đồ thị giữa 𝑊 đ và t có 2 điểm đặc biệt là điểm có tọa độ ( 𝑡 𝑜
3, 𝑊 𝑜 ) và (𝑡 𝑜 , 𝑊) + Đồ thị giữa 𝑊 𝑡 và t có 2 điểm đặc biệt là điểm có tọa độ ( 𝑡 𝑜
Bước 5: Yêu cầu học sinh lập phương trình và giải
+ Thiết lập hai phương trình và từ đó giải ra tìm giá trị cơ năng
- Một phương trình từ đồ thị
- Một phương trình từ biểu thức vật lý đã viết ra
+ Giá trị 𝑡 𝑜 ứng với thời gian từ lúc thả vật đến khi vật chạm đất và có giá trị
+ Từ đồ thị ra ta có:
Bước 6: Yêu cầu học sinh biện luận kết quả
+ Kết quả thu được có phù hợp với điều kiện của đồ thị không?
Khi chiếu chùm sáng hẹp song song từ không khí vào khối thủy tinh với góc tới i, góc khúc xạ sẽ là r Tương tự, khi chùm sáng này được chiếu từ một chất lỏng ra ngoài không khí với góc i’, góc khúc xạ sẽ là r’ Đồ thị (1) thể hiện mối quan hệ giữa sini và sinr, trong khi đồ thị (2) minh họa mối quan hệ giữa sini’ và sinr’.
Chiết suất của chất lỏng bằng bao nhiêu? Biết chiết suất chất lỏng gấp 1,5 lần chiết suất khối thủy tinh.
Trình độ trung bình yếu
Quy trình hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý dạng đồ thị
Câu hỏi và gợi ý Học sinh trả lời hoặc làm theo
Bước 1: Yêu cầu học sinh đọc kĩ đề bài, tóm tắt dữ kiện
+ Đồ thị đang cho là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa đại lượng nào?
+ Biểu diễn mối quan hệ giữa sin góc tới i (sini) và sin góc khúc xạ r (sinr) + Tóm tắt:
* AS từ KK vào TT:
* AS từ CL ra KK”
Bước 2: Yêu cầu học sinh quan sát hai trục tọa độ
+ Quan sát hai trục tọa độ
+ Có cần đổi đơn vị trên hai trục tọa độ không? Vì sao?
+ Quan sát hai trục tọa độ + Không, vì sinx không có đơn vị
Bước 3: Yêu cầu học sinh viết biểu thức vật lý ứng với dạng đồ thị
+ Mỗi đồ thị có mấy giai đoạn diễn biến?
+ Có biểu thức vật lý nào trong sách giáo khoa phù hợp với hai đồ thị không?
+ Viết biểu thức vật lý ứng với hai đồ thị
+ Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng:
* AS từ KK vào TT:
* AS từ CL ra KK:
Bước 4: Yêu cầu học sinh tìm dữ kiện, thông số trên đồ thị
+ Đồ thị (1) và (2) có điểm đặc biệt không?
+ Biểu thức vật lý (1) có điều kiện đi kèm không? Điều kiện là gì?
+ sini = 1 ứng với điểm nào trên đồ thị (1)?
+ Quan sát khung lưới và chú ý các ô hoặc đoạn có tỉ lệ bằng nhau
+ sini = 0,5 ứng với điểm nào trên trục Osini?
+ Vậy đồ thị (1) và (2) có điểm đặc biệt nào không?
+ Không, vì không thấy cho số liệu trên trục tọa độ + Có, điều kiện: 0 ≤ sini ≤
+ Có, đồ thị (1) có điểm A(x, 1), đồ thị (2) có điểm
Bước 5: Yêu cầu học sinh lập phương trình và giải
+ Dựa vào điểm A, C và hai biểu thức vật lý (1) và (2), hãy thiết lập các phương trình tương ứng?
+ Từ (*), (**), (***) tìm n2? + Thế điểm C (x, 0,5) vào
+ Lấy (**) chia (***), ta được: n1.n2 = 2 (****) + Thế (*) vào (****) ta được: n 2 2 = 3 → n 2 = √3
Bước 6: Yêu cầu học sinh biện luận kết quả
+ Kết quả thu được có phù hợp với điều kiện thực tế không?Vì sao?
+ Có, vì chiết suất tuyệt đối của một môi trường luôn lớn hơn 1
Trình độ trung bình khá
Quy trình hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý dạng đồ thị
Câu hỏi và gợi ý Học sinh trả lời hoặc làm theo
Bước 1: Yêu cầu học sinh đọc kĩ đề bài, tóm tắt dữ kiện
Bước 2: Yêu cầu học sinh quan sát hai trục tọa độ
+ Có cần đổi đơn vị trên hai trục tọa độ không? Vì sao?
Không, vì sinx không có đơn vị
Bước 3: Yêu cầu học sinh viết biểu thức vật lý ứng với dạng đồ thị
+ Mỗi đồ thị có mấy giai đoạn diễn biến?
+ Có biểu thức vật lý nào trong sách giáo khoa phù hợp với hai đồ thị không?
+ Viết biểu thức vật lý ứng với hai đồ thị
+ Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng:
* AS từ KK vào TT:
* AS từ CL ra KK:
Bước 4: Yêu cầu học sinh tìm dữ kiện, thông số trên đồ thị
+ Biểu thức vật lý (1) có điều kiện đi kèm không? Điều kiện là gì?
+ sini = 1 ứng với điểm nào trên đồ thị (1)?
+ sini = 0,5 ứng với điểm nào trên trục Osini?
+ Vậy đồ thị (1) và (2) có điểm đặc biệt nào không?
+ Có, đồ thị (1) có điểm A(x, 1), đồ thị (2) có điểm
Bước 5: Yêu cầu học sinh lập phương trình và giải
+ Dựa vào điểm A, C và hai biểu thức vật lý (1) và (2), hãy thiết lập các phương trình tương ứng và giải?
- Tìm thêm một phương trình từ đề bài
+ Lấy (**) chia (***), ta được: n1.n2 = 2 (****) + Từ giả thuyết ta có 𝑛 2 1,5𝑛 1 (*)
Bước 6: Yêu cầu học sinh biện luận kết quả
+ Kết quả thu được có phù hợp với điều kiện thực tế không?Vì sao?
+ Có, vì chiết suất tuyệt đối của một môi trường luôn lớn hơn 1
Quy trình hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý dạng đồ thị
Câu hỏi và gợi ý Học sinh trả lời hoặc làm theo
Bước 1: Yêu cầu học sinh đọc kĩ đề bài, tóm tắt dữ kiện
Bước 2: Yêu cầu học sinh quan sát hai trục tọa độ
+ Quan sát hai trục tọa độ,
Bước 3: Yêu cầu học sinh viết biểu
+ Viết biểu thức vật lý ứng với hai đồ thị
+ Áp dụng định luật khúc xạ ánh sáng:
* AS từ KK vào TT: thức vật lý ứng với dạng đồ thị
* AS từ CL ra KK:
Bước 4: Yêu cầu học sinh tìm dữ kiện, thông số trên đồ thị
+ Mỗi đồ thị có điểm đặc biệt nào không? Vì sao?
- Dựa vào điều kiện đi kèm của biểu thức vật lý
+ Vậy đồ thị (1) và (2) có điểm đặc biệt nào cần lưu ý?
+ Có điểm kết thúc của đồ thị vì điều kiện: 0 ≤ sini ≤
+ Đồ thị (1) có điểm A(x, 1), đồ thị (2) có điểm
Bước 5: Yêu cầu học sinh lập phương trình và giải
+ Thiết lập các phương trình tương ứng và giải?
- Tìm thêm một phương trình từ đề bài
(1), ta được: 1 = n 1 x (**) + Thế điểm C (x, 0,5) vào
+ Lấy (**) chia (***), ta được: n1.n2 = 2 (****) + Từ giả thuyết ta có 𝑛 2 1,5𝑛 1 (*)
Bước 6: Yêu cầu học sinh biện luận kết quả
+ Kết quả thu được có phù hợp với điều kiện thực tế không?Vì sao?
+ Có, vì chiết suất tuyệt đối của một môi trường luôn lớn hơn 1