Nghiên cứu và xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan từ câu hỏi tự luận nhằm kiểm tra đánh giá và củng cố kiển thức môn vật lí của học sinh trung học phổ thông

Việc làm này đòi hỏi phải tiến hành một cách đồng bộ trong các khâu của quá trình dạy học trong đó có việc đổi mới hoạt động kiểm tra đánh giá KTĐG kết quả học tập của học sinh HS.. Bên

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

1

LỜI CẢM ƠN

Được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong khoa Vật

lí – Trường Đại học sư phạm, các thầy cô giáo trong tổ vật lí

và cô Nguyễn Thị Phương Lan trường THPT Phan Châu

Trinh, TP Đà Nẵng, đặc biệt là sự tận tình hướng dẫn của

thầy giáo Nguyễn Bảo Hoàng Thanh nên em đã hoàn thành

2

MỤC LỤC

A MỞ ĐẦU 6

1 Lý do chọn đề tài 6

2 Mục đích nghiên cứu 8

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 8

3.1 Đối tượng nghiên cứu 8

3.2 Phạm vi nghiên cứu 8

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 8

5 Giả thiết khoa học 9

6 Phương pháp nghiên cứu 9

7 Những đóng góp của khoá luận 9

8 Cấu trúc của khoá luận 10

B NỘI DUNG 11

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI ĐỂ KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ 11

1.1 Khái niệm kiểm tra đánh giá 11

1.1.1 Kiểm tra 11

1.1.2 Đánh giá 11

1.2 Chức năng của kiểm tra đánh giá 12

1.3 Cơ sở của việc kiểm tra đánh giá 12

1.3.1 Mục tiêu dạy học 12

1.3.2 Mục đích học tập 13

1.3.3 Mối quan hệ giữa mục tiêu dạy học, mục đích dạy học và kiểm tra, đánh giá kết quả học tập 13

1.4 Mục đích, bản chất của việc kiểm tra đánh giá 13

1.4.1 Mục đích của việc kiểm tra đánh giá 13

1.4.2 Bản chất của việc kiểm tra đánh giá 14

1.5 Các yêu cầu sư phạm đối với việc KTĐG kết quả học tập của HS 14

1.5.1 Yêu cầu chung 14

1.5.2 Đảm bảo tính khách quan 15

1.5.3 Đảm bảo tính toàn diện, tính hệ thống và tính thường xuyên 15

1.5.4 Đảm bảo tính công khai 15

1.5.5 Đảm bảo tính phát triển của KTĐG 16

1.6 Các hình thức, quy trình của kiểm tra đánh giá 16

1.6.1 Các hình thức kiểm tra đánh giá 16

1.6.2 Quy trình kiểm tra đánh giá 17

1.7 Các phương pháp thi, kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh phổ thông 17 1.7.1 Phương pháp quan sát 18

1.7.2 Phương pháp vấn đáp 18

1.7.3 Phương pháp tự luận 18

1.7.4 Phương pháp trắc nghiệm khách quan 19

1.8 Cơ sở lí thuyết của kĩ thuật xây dựng câu hỏi tự luận và TNKQ 19

3

1.8.1 Xác định mục tiêu dạy học 19

1.8.2 Phương pháp xây dựng các loại câu hỏi dùng trong KTĐG 19

1.8.2.1 Câu hỏi tự luận 19

1.8.2.2 Trắc nghiệm khách quan 19

1.8.2.3 Một số điểm giống và khác nhau giữa TNKQ và tự luận 19

1.8.2.4 Điều kiện áp dụng phương pháp trắc nghiệm khách quan và tự luận 20

1.8.3 Cách xây dựng câu hỏi tự luận 22

1.9 Phương pháp chuyển bài toán vật lí dạng tự luận sang dạng TNKQ nhiều lựa chọn 23 1.9.1 Các bước chuyển bài toán vật lí dạng tự luận sang TNKQ nhiều lựa chọn 23 1.9.2 Kỹ thuật biên soạn câu nhiễu trong câu TNKQ nhiều lựa chọn 23

CHƯƠNG II: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI TỰ LUẬN Ở CHƯƠNG “TĨNH HỌC VẬT RẮN” – Vật lí 10 nâng cao 24

2.1 Vị trí, nhiệm vụ và đặc điểm cấu trúc nội dung chương “Tĩnh học vật rắn” 24

2.2.1 Vị trí của chương “Tĩnh học vật rắn” 24

2.2.2 Nhiệm vụ của chương “Tĩnh học vật rắn” 24

2.2.3 Đặc điểm cấu trúc chương “Tĩnh học vật rắn” 24

2.3 Chuẩn kiến thức, kỹ năng của chương “Tĩnh học vật rắn” 26

2.4 Phân tích nội dung kiến thức chương “Tĩnh học vật rắn” 27

2.4.1 Các khái niệm 27

2.4.1.1 Khái niệm vật rắn 27

2.4.1.2 Khái niệm lực 27

2.4.1.3 Khái niệm trọng tâm của vật rắn 28

2.4.1.4 Khái niệm cân bằng của vật rắn 29

2.4.1.5 Khái niệm momen lực 31

2.4.1.6 Khái niệm ngẫu lực 32

2.4.2 Điều kiện cân bằng của vật rắn 33

2.4.2.1 Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực 33

2.4.2.2 Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực 34

2.4.2.3 Điều kiện cân bằng của vật có mặt chân đế 37

2.4.2.4 Điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định 38

2.4.3 Quy tắc hợp hai lực 38

2.5 Soạn thảo hệ thống câu hỏi tự luận chương “Tĩnh học vật rắn” vật lí 10 nâng cao 40

2.5.1 Xác định các mục tiêu cần KTĐG chương “Tĩnh học vật rắn” 40

2.5.2 Khung ma trận đề KTĐG chương “Tĩnh học vật rắn” 41

2.6 Xây dựng đề kiểm tra với hình thức tự luận chương “Tĩnh học vật rắn” vật lí 10 nâng cao 45 2.6.1 Yêu cầu chung 45

2.6.2 Xác định số lượng đề 45

2.6.4 Xây dựng biểu điểm 45

CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI TNKQ ĐỂ CỦNG CỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “TĨNH HỌC VẬT RẮN” VẬT LÍ 10 NÂNG CAO 46

4

3.1 Mục đích của thực nghiệm sƣ phạm 46

3.2 Công việc chuẩn bị cho thực nghiệm sƣ phạm 46

3.2.1 Gửi hệ thống câu hỏi tự luận cho giáo viên trường THPT xem xét và chỉnh sửa 46

3.2.3 Ý kiến của giáo viên và HS qua KTĐG bằng phương pháp tự luận 47

3.4 Xử lí kết quả thực nghiệm 47

3.5 Quy trình soạn câu hỏi TNKQ từ câu hỏi tự luận 65

3.6 Hệ thống các câu hỏi TNKQ đƣợc thành lập từ câu tự luận ngắn 72

C KẾT LUẬN 85

PHỤ LỤC 1: 87

HỆ THỐNG NGÂN HÀNG CÂU HỎI TỰ LUẬN NGẮN 87

PHỤ LỤC 2: 96

ĐỀ KIỂM TRA MỘT TIẾT 96

PHỤ LỤC 3 108

BÀI GIẢI CHI TIẾT 108

TÀI LIỆU THAM KHẢO 136

5

DANH SÁCH CÁC MỤC VIẾT TẮT

1 KHKT – Khoa học kĩ thuật

2 CNTT – Công nghệ thông tin

3 GDĐT – Giáo dục, đào tạo

4 KTĐG – Kiểm tra đánh giá

ý nghĩa khoa học, phục vụ trực tiếp hoặc gián tiếp đến cuộc sống con người

Trước sự phát triển như vũ bão của KHKT, công nghệ thông tin (CNTT) và đặc biệt là nền kinh tế tri thức, Đảng và Nhà nước ta nhận thấy cần phải đưa đất nước thoát khỏi nghèo nàn, lạc hậu vươn lên trình độ tiên tiến của thế giới, xây dựng nước ta ngày càng giàu mạnh, sánh vai với các nước trong khu vực và trên thế giới

Một nhân tố có vai trò quan trọng trong sự phát triển của đất nước là giáo dục Vì vậy chất lượng giáo dục là vấn đề hàng đầu trong nội dung công tác của nghành giáo dục hiện nay Để thực hiện vai trò to lớn đó của giáo dục, toàn nghành giáo dục đã và đang ra sức nâng cao chất lượng giáo dục, đổi mới phương pháp để

có thể đáp ứng một cách hiệu quả hơn nhu cầu phát triển của giáo dục bởi nó không chỉ là bộ mặt của mỗi dân tộc mà còn là yêu cầu về kinh tế, chính trị, văn hoá xã hội của mỗi quốc gia Tuy vậy, nền giáo dục của mỗi quốc gia, mỗi châu lục có nội dung và cách thức thực hiện khác nhau Chính điều đó đã làm cho giáo dục ở mỗi quốc gia có được những thành tựu khác nhau Đối với Việt Nam là một đất nước đang phát triển, chắc chắn chưa có một nền giáo dục hiện đại và hoàn chỉnh Cho nên, Đảng và Nhà nước ta đã đề ra những chủ trương, đường lối nhằm đầu tư phát triển cho giáo dục, xác định giáo dục là quốc sách hàng đầu

Với tầm quan trọng như vậy, đòi hỏi nghành giáo dục và đào tạo (GDĐT) phải đổi mới nội dung, chương trình và phương pháp giảng dạy Việc làm này đòi hỏi phải tiến hành một cách đồng bộ trong các khâu của quá trình dạy học trong đó

có việc đổi mới hoạt động kiểm tra đánh giá (KTĐG) kết quả học tập của học sinh (HS) Việc KTĐG không những cung cấp cho giáo viên những thông tin phản hồi từ phía HS để có thể điều chỉnh hoạt động dạy cho phù hợp mà còn giúp cho HS có thể

7

tự điều chỉnh hoạt động của chính bản thân mình Vì thế để đáp ứng mục tiêu chung đòi hỏi người giáo viên phải suy nghĩ, nghiên cứu những phương pháp dạy học tối

ưu nhất và cách KTĐG hữu hiệu nhất

Có nhiều hình thức để KTĐG kết quả học tập của học sinh Trong đó có hai hình thức được sử dụng nhiều nhất đó là câu hỏi tự luận và câu hỏi trắc nghiệm khách quan (TNKQ)

Trong những năm gần đây việc đánh giá kết quả học tập và thi cử của HS bằng phương pháp TNKQ đã được sử dụng ở nhiều bộ môn Việc sử dụng phương pháp TNKQ trong KTĐG và thi cử có rất nhiều ưu điểm nổi bật như: kiểm tra được nhiều nội dung kiến thức, đi sâu được từng khía cạnh khác nhau của kiến thức, kĩ năng của học sinh đồng thời chống lại việc học tủ, học lệch, học đối phó của HS Bên cạnh đó, kết quả đánh giá cũng khách quan, chính xác, ít tốn thời gian công sức của giáo viên… Đặc biệt phương pháp này còn bồi dưỡng cho HS năng lực tự đánh giá kết quả học tập của bản thân, tự giác, chủ động tích cực học tập và biết vận dụng kiến thức một cách linh hoạt

Mặc dù việc KTĐG bằng phương pháp TNKQ có những ưu điểm như trên nhưng nó cũng có những hạn chế đó là không thu được kết quả cao là do trong một

số trường hợp HS không suy nghĩ để tìm ra đáp án mà lại chọn đáp án một cách ngẫu nhiên (tức là chọn tất cả các phương án A và B, C, D để lấy xác suất may rủi

là 25%) Mặc khác, giáo viên cũng không đánh giá được quá trình tư duy của HS trong tiến trình giải bài tập vật lí Trong đó, đối với câu hỏi tự luận mặc dù kết quả thu được chưa khách quan, độ chính xác không cao, tốn nhiều thời gian cho người chấm bài và số lượng câu hỏi tự luận ít không thể bao quát hết nội dung kiến thức nhưng lại là loại câu hỏi giúp cho giáo viên có thể đánh giá được mức độ tư duy cũng như hiểu biết của HS về một nội dung kiến thức vì đây là loại câu đòi hỏi HS phải viết câu trả lời, tạo cho HS cơ hội để phân tích và tổng hợp dữ kiện theo lời lẽ riêng của mình dựa trên kinh nghiệm học tập và thực tế

Vì vậy, đối với bộ môn vật lí, em nhận thấy rằng việc thực hiện một trong hai hình thức để KTĐG kết quả học tập của HS gặp không ít khó khăn Vì mỗi hình thức đều có những điều kiện áp dụng khác nhau Tuỳ theo từng điều kiện áp dụng,

8

nội dung kiến thức và mục đích giáo viên đề ra mà lựa chọn hình thức KTĐG cho phù hợp

Từ những vấn đề cấp thiết đó, em quyết định lựa chọn đề tài khoá luận của

em là: “Nghiên cứu và xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan từ

câu hỏi tự luận nhằm kiểm tra đánh giá và củng cố kiến thức môn vật lí của

học sinh trung học phổ thông” (Thể hiện qua chương “Tĩnh học vật rắn” – Vật

lí 10 nâng cao)

2 Mục đích nghiên cứu

- Nghiên cứu và xây dựng hệ thống câu hỏi tự luận ở chương “Tĩnh học vật rắn” của phần cơ học – Vật lí 10 (SGK nâng cao) để KTĐG kết quả học tập của HS trung học phổ thông (THPT)

- Góp phần giúp giáo viên KTĐG học sinh một cách công bằng, chính xác, giúp HS học tập và đào sâu hơn những kiến thức đã học

- Phối hợp xây dựng hệ thống câu hỏi TNKQ để củng cố lại kiến thức chương “Tĩnh học vật rắn” vật lí 10 nâng cao

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Kết quả KTĐG của học sinh lớp 10/1 và 10/2

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Nội dung kiến thức của chương “Tĩnh học vật rắn” ở phần cơ học lớp 10 (SGK nâng cao)

- Hai lớp 10/1 và 10/2 của trường THPT Phan Châu Trinh, TP Đà Nẵng

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu phương pháp kiểm tra bằng tự luận, soạn và phân tích các câu hỏi tự luận

- Phân tích nội dung và cấu trúc chương trình Vật lí lớp 10 chương “Tĩnh học vật rắn” Từ đó xây dựng được mục tiêu kiến thức cần KTĐG

- Nghiên cứu cơ sở lí thuyết về công tác KTĐG kết quả học tập của HS ở trường THPT

5 Giả thiết khoa học

Nếu xây dựng được hệ thống câu hỏi tự luận trên cơ sở các mục tiêu đặt ra

và có phương án lựa chọn phù hợp hai loại câu hỏi tự luận và TNKQ thì sẽ có phép đánh giá chính xác khách quan mức độ nắm vững kiến thức của HS và nâng cao trình độ và năng lực tự học chương “Tĩnh học vật rắn” của HS THPT

6 Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình nghiên cứu, em đã sử dụng các phương pháp sau:

- Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Đọc và nghiên cứu các tài liệu về KTĐG trong học tập, nội dung kiến thức vật lí lớp 10 nói chung và chương “Tĩnh học vật rắn” nói riêng, SGK nâng cao và các sách bài tập vật lí lớp 10

- Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia: Sau khi ra các câu hỏi tự luận, em đã gởi cho thầy hướng dẫn và các thầy cô ở trường THPT có nhiều kinh nghiệm để đánh giá, góp ý, chỉnh sửa và bổ sung để hoàn thiện câu hỏi

- Phương pháp TNSP: Tiến hành kiểm tra một tiết ở hai lớp để thu thập số liệu, phân tích, đánh giá chất lượng câu hỏi

7 Những đóng góp của khoá luận

- Nghiên cứu và làm sáng tỏ thêm cơ sở lí thuyết của việc xây dựng hệ thống câu hỏi tự luận và TNKQ để KTĐG kiến thức của HS trong dạy học vật lí ở trường phổ thông

- Xây dựng hệ thống câu hỏi tự luận chương “Tĩnh học vật rắn” phần cơ học lớp 10 (SGK nâng cao) Tiến hành ra đề, kiểm tra bài, chấm bài, rút

ra kết quả với hy vọng góp phần giúp sinh viên sư phạm, giáo viên tham khảo

10

- Thông qua TNSP xây dựng được hệ thống câu hỏi TNKQ góp phần thành lập nên hệ thống ngân hàng các câu hỏi để HS củng cố lại kiến thức

8 Cấu trúc của khoá luận

Khoá luận xây dựng gồm 5 phần chính:

 Phần mở đầu

 Phần nội dung

Chương I: Cơ sở lí thuyết về kiểm tra đánh giá và xây dựng hệ thống câu

hỏi để kiểm tra đánh giá

Chương II: Xây dựng hệ thống câu hỏi tự luận chương “Tĩnh học vật rắn” – SGK Vật lí 10 nâng cao

Chương III: Thực nghiệm sư phạm và hình thành hệ thống câu hỏi trắc nghiệm khách quan để củng cố lại kiến thức chương “Tĩnh học vật rắn”

 Kết luận

 Phụ lục

 Tài liệu tham khảo

11

B NỘI DUNG

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ

VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI ĐỂ KIỂM TRA

1.1.2 Đánh giá

Đánh giá kết quả học tập là quá trình thu nhập và xử lí thông tin về trình độ, khả năng thực hiện mục tiêu học tập của HS, về tác động và nguyên nhân của tình hình đó nhằm tạo cơ sở cho những quyết định sư phạm của giáo viên và nhà trường, cho bản thân HS để HS học tập ngày càng tiến bộ hơn

Đánh giá kết quả học tập của HS là một trong những khâu quan trọng của quá trình dạy học nhằm giúp ta thu nhập được những thông tin về hoạt động nhận thức của HS trong quá trình dạy học, qua đó giúp người giáo viên có thêm điều kiện nắm vững trình độ của HS, kịp thời giúp cho HS củng cố và tự giác tích luỹ thêm kiến thức cũng như kỹ năng, kỹ xảo

Vậy đánh giá trong giáo dục là một quá trình được tiến hành có hệ thống, liên tục, thường xuyên để xác định mức độ các mục tiêu dạy học đạt được nhằm làm

cơ sở cho những quyết định của thầy giáo ở trường học và bản thân HS để góp phần nâng cao hiệu quả giáo dục đào tạo ở các trường phổ thông

Việc KTĐG kết quả học tập của HS là cơ sở để HS tự đối chiếu, tự kiểm tra, đánh giá kiến thức của mình để uốn nắn kịp thời, tạo điều kiện hoàn thành tốt quá trình tự học của bản thân, góp phần tích cực để nâng cao hiệu quả của quá trình dạy học Mặc khác, thông qua quá trình KTĐG giáo viên sẽ thu được những thông tin phản hồi để điều chỉnh kịp thời những thiếu sót một cách có hiệu quả

12

1.2 Chức năng của kiểm tra đánh giá

Kiểm tra gồm ba chức năng bộ phận liên kết thống nhất với nhau: đánh giá, phát hiện lệch lạc và điều chỉnh

Từ hai sơ đồ trên ta thấy: nhờ đánh giá sẽ phát hiện ra cả những mặt tốt lẫn mặt chưa tốt trong trình độ đạt tới của HS, trên cơ sở đó tìm hiểu kĩ nguyên nhân của những lệch lạc

Từ đánh giá và phát hiện lệch lạc giáo viên điều chỉnh, uốn nắn, loại trừ những lệch lạc đó, tháo gỡ những khó khăn trở ngại, thúc đẩy chất lượng dạy học lên rất nhiều

1.3 Cơ sở của việc kiểm tra đánh giá

1.3.1 Mục tiêu dạy học

Mục tiêu dạy học là những gì HS cần có sau khi đã học xong một bài, một chương… bao gồm hệ thống các kiến thức khoa học, các kỹ năng, kỹ xảo

Ví dụ: Trong bài “Cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của các lực không

song song” của chương “Tĩnh học vật rắn” sẽ có các mục tiêu dạy học sau:

- Về kiến thức: Phát biểu được điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của các lực không song song

- Về kỹ năng: Vận dụng được điều kiện cân bằng và quy tắc tổng hợp lực để giải các bài tập đối với trường hợp vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quy

13

1.3.2 Mục đích học tập

Mục đích học tập là những gì HS cần có được sau khi đã học xong một đơn

vị kiến thức, một quy tắc nào đó Bao gồm: lĩnh hội tri thức của nhân loại nhằm đáp ứng nhu cầu nhận thức về thế giới tự nhiên và xã hội Trang bị kiến thức để đáp ứng yêu cầu về thi tuyển nghề nghiệp và cuộc sống Thu nhập những kinh nghiệm một cách sáng tạo để có thể độc lập nghiên cứu, hoạt động sau này

1.3.3 Mối quan hệ giữa mục tiêu dạy học, mục đích dạy học và kiểm tra, đánh giá kết quả học tập

Nếu mục tiêu dạy học và mục đích học tập được xác định đúng đắn thì hỗ trợ cho nhau để đạt được những yêu cầu đề ra của việc KTĐG kết quả học tập của HS

Mục tiêu dạy học, mục đích học tập là cơ sở cho việc xác định nội dung, chương trình, phương pháp và quy trình dạy học, đó cũng là cơ sở cho việc lựa chọn phương pháp và quy trình đánh giá kết quả học tập

KTĐG trong dạy học muốn đạt được yêu cầu đề ra thì trước hết phải xác định mục đích, yêu cầu nội dung môn học một cách rõ ràng Do đó KTĐG không chỉ đóng vai trò kích thích, động viên HS mà còn đóng vai trò điều chỉnh hoạt động dạy học

1.4 Mục đích, bản chất của việc kiểm tra đánh giá

1.4.1 Mục đích của việc kiểm tra đánh giá

Để KTĐG một cách chính xác mức độ học tập của HS cũng như quá trình giảng dạy của giáo viên, ta phải đi tìm hiểu mục đích của quá trình KTĐG

- Đối với xã hội: Đánh giá giúp chúng ta “thẩm định” được khả năng hay tiềm năng của HS để biết ưu khuyết điểm của HS ấy trong khi mở mang kiến thức, kỹ năng, kỹ xão riêng hoặc để xem việc học tập của HS tiến bộ đến mức nào, mục tiêu của chương trình giáo dục đạt đến đâu

- Đối với giáo viên: Giúp giáo viên có điều kiện nắm được cụ thể, chính xác năng lực trình độ của HS để có biện pháp giúp đỡ HS củng cố, mở rộng và nâng cao kiến thức đã học KTĐG còn nhằm phân loại, tuyển chọn xác định trình độ, năng lực của HS Thông qua KTĐG giáo viên không những nắm được thông tin chung về lớp mà còn phát hiện ra HS giỏi để bồi dưỡng, phát hiện HS cá biệt, HS yếu để có kế hoạch phù đạo, giúp đỡ kịp

14

thời Giáo viên còn xem xét, bổ sung, điều chỉnh phương pháp giảng dạy phù hợp với đối tượng HS nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả giảng dạy

- Đối với HS: KTĐG giúp HS thấy được những sai sót, nguyên nhân để kịp thời điều chỉnh hoạt động học tập của mình, nhận ra khả năng học tập để định hướng nghề nghiệp sau này

Để đánh giá thì các bài kiểm tra là một phương tiện, dựa vào kết quả của nó, người ta so sánh, đối chiếu với nhau để xem xét sự tiến bộ của học sinh trong thời gian học tập Mặt khác, KTĐG có thể xếp hạng HS, qua đó đánh giá khả năng, trình

độ của HS cũng như nguồn gốc những sai sót mà HS thường mắc phải để xác định điểm bắt đầu hoặc điểm tiếp theo của quá trình giảng dạy và tìm ra phương pháp phù hợp giúp HS nắm vững kiến thức hơn Đồng thời, KTĐG có thể so sánh giữa tập thể HS lớp này với tập thể HS lớp khác để đánh giá quá trình giảng dạy của giáo viên

1.4.2 Bản chất của việc kiểm tra đánh giá

Về mặt lí luận dạy học thì kiểm tra thuộc phạm trù phương pháp, nó giữ vai trò liên hệ nghịch trong quá trình dạy học

Trong dạy học KTĐG là một vấn đề hết sức phức tạp, nếu không cẩn thận dễ dẫn đến sai lầm Vì vậy đổi mới phương pháp dạy học nhất thiết phải đổi mới cải cách KTĐG, sử dụng kĩ thuật ngày càng tiên tiến, có độ tin cậy cao, bên cạnh đó còn có công cụ KTĐG cho HS để họ tự KTĐG kết quả lĩnh hội kiến thức của bản thân

Như vậy, KTĐG của người dạy phải khuyến khích và thúc đẩy được sự tự KTĐG của người học Hai mặt này phải thống nhất biện chứng với nhau, KTĐG phải có tác dụng làm cho HS thi đua học tốt với chính mình chứ không phải để ganh đua với người khác

1.5 Các yêu cầu sư phạm đối với việc KTĐG kết quả học tập của HS

1.5.1 Yêu cầu chung

Muốn KTĐG kết quả học tập của HS có hiệu quả tốt nhất thì giáo viên phải

có thái độ khách quan, công bằng, trung thực, chính xác, tránh thiên vị, trù dập hoặc

1.5.2 Đảm bảo tính khách quan

Phải tạo cho HS có cùng điều kiện như nhau để mỗi em tự bộc lộ một cách trung thực, khách quan kết quả lĩnh hội kiến thức của mình, cần ngăn ngừa mọi biểu hiện tiêu cực, đối phó thiếu trung thực khi làm bài Giáo viên nên tạo cho HS một tâm thế tốt tự tin, tự khẳng định mình một cách đúng đắn

Kiến thức cần KTĐG phải phản ánh đúng mục tiêu giảng dạy của môn học,

đi sát chương trình, phù hợp với thực tiễn dạy và học ở trường Tránh tình trạng kiểm tra kiến thức quá cao, ngoài chương trình Nhưng cũng không nên kiểm tra quá dễ dãi mang tính hình thức sẽ không phản ánh được kết quả khách quan

Kết quả học tập của HS phải phản ánh đúng thực chất kết quả tu dưỡng của

HS Kết quả tu dưỡng phải phản ánh một cách đầy đủ những tiến bộ của HS cũng như những sai sót mà các em mắc phải Tuyệt đối không được nhầm lẫn giữa kết quả tạm thời với kết quả lâu dài

1.5.3 Đảm bảo tính toàn diện, tính hệ thống và tính thường xuyên

KTĐG kiến thức của HS cần phải tiến hành thường xuyên, có hệ thống, có

kế hoạch, kết hợp nhiều hình thức kiểm tra Bài kiểm tra dùng để đánh giá phải được sắp xếp từ dễ đến khó trong đó phải có các câu đi vào nhiều khía cạnh khác nhau, nội dung khác nhau, tránh tập trung quá nhiều câu vào một vấn đề Các câu trong đề kiểm tra phải xuyên suốt kiến thức mà HS đã được học

1.5.4 Đảm bảo tính công khai

Trước khi KTĐG, giáo viên cần thông báo cho HS biết được mình sẽ kiểm tra HS trong thời gian nào Điều này tạo cho HS tâm thế không bị bất ngờ, giúp HS

có thời gian chuẩn bị nên làm bài một cách thoải mái, tự tin

Tổ chức KTĐG, tiến hành công khai, công bố kết quả kịp thời để HS có thể

tự đánh giá, xếp hạng trong tập thể

16

1.5.5 Đảm bảo tính phát triển của KTĐG

Trong quá trình KTĐG, giáo viên luôn luôn theo dõi, phát hiện kịp thời những tiến bộ của HS dù đó là những tiến bộ nho nhỏ Người giáo viên phải nâng niu, tạo điều kiện một cách kịp thời để những tiến bộ đó có điều kiện phát triển ở

HS

1.6 Các hình thức, quy trình của kiểm tra đánh giá

1.6.1 Các hình thức kiểm tra đánh giá

Ta có thể tóm tắt các hình thức kiểm tra đánh giá bằng hai bảng sau:

17

1.6.2 Quy trình kiểm tra đánh giá

Quy trình của KTĐG gồm 5 bước:

Bước 1: Xây dựng hệ thống chỉ tiêu về nội dung đánh giá và tiêu chí đánh giá

(Đánh giá cái gì? Cho điểm số như thế nào?) tương ứng với hệ thống mục tiêu dạy học đã được cụ thể hoá đến chi tiết

Bước 2: Thiết kế công cụ đánh giá (hay lựa chọn hình thức KTĐG) và kế

hoạch sử dụng chúng, tuỳ theo mục đích KTĐG mà có thể lựa chọn hình thức kiểm tra

Bước 3: Thu nhập số liệu đánh giá: theo đáp án, bảng đặc trưng, giáo viên

chấm bài kiểm tra, thống kê điểm kiểm tra

Bước 4: Xử lí số liệu

Bước 5: Hình thành hệ thống kết luận cho việc KTĐG và đưa ra những đề

xuất điều chỉnh quá trình dạy học

1.7 Các phương pháp thi, kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh phổ thông

Để KTĐG kết quả học tập của HS phổ thông thì có các phương pháp thi được áp dụng sau:

18

1.7.1 Phương pháp quan sát

Là phương pháp nhận thức cảm tính tích cực như giáo viên đưa ra những mô hình, biểu tượng, hình ảnh, phim học tập… cho HS, yêu cầu HS dự đoán diễn biến, tìm ra nguyên nhân, xác lập các mối quan hệ, vận dụng kiến thức đã học để giải thích hiện tượng mà mình quan sát được dưới hình thức một bài kiểm tra

Trong quá trình HS quan sát giáo viên có thể hướng dẫn HS quan sát tỉ mỉ,

kỹ lưỡng từng chi tiết và xây dựng cho HS một dự đoán ban đầu

Phương pháp này đòi hỏi sự sắp đặt trước nên thường mất nhiều thời gian, thường được thực hiện trong thời gian ngắn nên thiếu tính đa dạng Mặt khác, nếu không được chuẩn bị chu đáo, sử dụng khéo léo và đúng mực thì sẽ làm phân tán chú ý, không tập trung vào những dấu hiệu cơ bản, chủ yếu và thậm chí hạn chế năng lực tư duy trừu tượng của HS

Do đó sử dụng kiểm tra bằng phương pháp quan sát thì độ chính xác không cao, tính khách quan thấp

1.7.2 Phương pháp vấn đáp

Là phương pháp hỏi, đáp giữa người dạy và người học (giữa giáo viên và HS) Giáo viên đưa ra câu hỏi và yêu cầu HS trả lời, dựa vào những kiến thức HS trả lời, giáo viên có thể đánh giá được kết quả học tập của HS

Phương pháp này hạn chế được các tiêu cực trong thi cử giúp HS phát huy tính tích cực, tự giác trong học tập, rèn luyện tính trung thực trong thi cử Tuy nhiên, một số HS còn hạn chế về khả năng đối thoại trực tiếp nhưng có thể trả lời câu hỏi bằng bài viết rất tốt Do đó cần kết hợp nhiều tình huống trong bài kiểm tra

1.7.3 Phương pháp tự luận

Là phương pháp mà HS phải trả lời bằng một bài viết về vấn đề được nêu ở trong câu hỏi giáo viên đưa ra Tuỳ thuộc vào mục đích giảng dạy mà giáo viên có thể soạn những câu hỏi phù hợp với HS, với thời điểm kiểm tra và thời gian quy định

Với phương pháp này giáo viên có thể kiểm tra khả năng tiếp thu kiến thức của HS ở một mức độ nào đó trong những khía cạnh cụ thể HS có thể tự diễn đạt tư tưởng câu văn nhờ kiến thức, kinh nghiệm học tập đã có

19

1.7.4 Phương pháp trắc nghiệm khách quan

Là phương pháp mà HS trả lời câu hỏi bằng cách lựa chọn HS dựa trên kiến thức đã tích luỹ của mình để phân tích, thấy được ý đúng và trả lời câu hỏi theo ý kiến của mình

Câu hỏi TNKQ thường dùng trong dạy học như: Đúng – sai, ghép đôi (xứng hợp), điền khuyết (trả lời ngắn), diễn giải và nhiều lựa chọn

1.8 Cơ sở lí thuyết của kĩ thuật xây dựng câu hỏi tự luận và TNKQ

Tự luận là phương pháp đánh giá kết quả học tập bằng việc sử dụng công cụ

đo lường là các câu hỏi, HS trả lời dưới dạng bài viết bằng chính ngôn ngữ của HS

1.8.2.2 Trắc nghiệm khách quan

Trắc nghiệm khách quan (TNKQ) là phương pháp KTĐG kết quả học tập của HS bằng hệ thống câu hỏi TNKQ Trắc nghiệm là khách quan vì cách cho điểm

là khách quan chứ không chủ quan như bài tự luận

1.8.2.3 Một số điểm giống và khác nhau giữa TNKQ và tự luận

a Những điểm giống nhau giữa TNKQ và tự luận

- TNKQ và tự luận đều có thể đo lường được hầu hết mọi kết quả học tập quan trọng mà một bài khảo sát bằng lối viết mà có thể khảo sát được

- Dù là TNKQ hay tự luận tất cả đều được sử dụng để khuyến khích HS rèn luyện nhằm đạt đến mục tiêu: hiểu biết các nguyên lí, tổ chức và phối hợp các ý tưởng, ứng dụng các kiến thức đã học trong việc giải quyết các vấn đề

- Cả hai loại đều đòi hỏi sự vận dụng ít nhiều sự phán đoán nhận xét chủ quan của HS trong khi giải quyết các yêu cầu của câu hỏi

- Giá trị của hai loại đều phụ thuộc vào tính khách quan và độ tin cậy của từng loại

20

b Những điểm khác nhau giữa TNKQ và tự luận

- Đòi hỏi HS phải tự soạn câu trả

lời, sắp xếp các dữ liệu, giải thích

hay thiết lập mối quan hệ và diễn

tả bằng ngôn ngữ của chính mình

- Một đề kiểm tra gồm một số ít

câu tự luận có tính tổng quát, đòi

hỏi HS phải phác hoạ những vấn

đề cần giải quyết bằng lời lẽ dài

dòng

- Khi trả lời câu hỏi, HS phải bỏ ra

phần lớn thời gian để suy nghĩ và

viết

- Chất lượng tuỳ thuộc chủ yếu vào

kỹ năng người chấm bài

- Đề tự luận cho phép sự che lấp

một vài điểm yếu kém

- Sự phân bố điểm số có thể kiểm

- Khi trả lời câu hỏi trắc nghiệm, HS phải đọc kĩ để chọn câu trả lời

- Chất lượng được xác định phần lớn thời gian để suy nghĩ và viết

- Đề trắc nghiệm cho phép sự phỏng đoán các câu trả lời

- Sự phân bố điểm số hầu như hoàn toàn được quyết định do bài trắc nghiệm

1.8.2.4 Điều kiện áp dụng phương pháp trắc nghiệm khách quan và

tự luận

a Phương pháp tự luận nên dùng trong các trường hợp sau:

- Khi HS khảo sát có số lượng vừa phải, đề kiểm tra chỉ sử dụng một lần

mà không dùng lại ngay lần kiểm tra sau

- Khi muốn khuyến khích và đánh giá cách diễn đạt

- Khi muốn tìm hiểu ý tưởng của HS hơn là khảo sát thành quả học tập

21

- Khi có thể tin tưởng khả năng chấm bài tự luận của giáo viên là chính xác

- Khi không có thời gian soạn đề nhưng có thời gian để chấm bài

- Tốt cho việc giáo viên thăm dò ý đồ hay tìm hiểu tư tưởng quan điểm của

- Khi muốn chấm bài nhanh

- Khi muốn có điểm số đáng tin cậy, không phụ thuộc vào người chấm bài

- Khi phải coi trọng yếu tố công bằng, vô tư, chính xác và muốn ngăn chặn

sự gian lặn trong thi cử

- Khi muốn kiểm tra một phạm vi hiểu biết rộng, muốn ngăn ngừa việc học

tủ, học vẹt và giảm thiểu sự may rủi

22

1.8.3 Cách xây dựng câu hỏi tự luận

Xác định mục tiêu cần kiểm

tra đánh giá

Lập bảng phân bố câu hỏi

Lựa chọn loại câu hỏi

Xử lí các câu hỏi

Hoàn thiện các câu hỏi

tích câu hỏi Đạt Câu TN

Hoàn thiện

Phân tích xem

có sửa được không

Lưu Tiêu chuẩn hoá

Đạt

Ngân hàng câu hỏi

Bước 1: Xác định nội dung bài toán

Khi chuyển đổi một bài toán vật lí dạng tự luận sang TNKQ thì bài toán đó phải thoả mãn yêu cầu là chỉ giải trong vòng 1 đến 3 phút Nếu thời gian để giải bài toán đó quá lớn thì không phù hợp với TNKQ Do vậy cần phải lựa chọn các bài tập

có phương pháp giải nhanh hoặc là một ý của bài tập lớn

Bước 2: Thay đổi cách hỏi

Thay động từ yêu cầu thực hiện một việc tính toán nào đó như là tính, xác định… bằng một sự lựa chọn các phương án trả lời có sẵn Trong các phương án lựa chọn sẽ có một phương án đúng, còn lại là các phương án nhiễu

Bước 3: Biên soạn câu nhiễu (mồi nhử)

Đây là bước tốn nhiều thời gian nhất Một bài TNKQ có chất lượng thì các phương án nhiễu phải là các phương án hợp lý Phải dựa trên các nguyên tắc nhất định Chứ không phải cho đại hay viết đại một con số nào đó

1.9.2 Kỹ thuật biên soạn câu nhiễu trong câu TNKQ nhiều lựa chọn

a Sử dụng các đáp án sai bắt nguồn từ cách giải sai của HS

Trong mỗi bài toán vật lí, giáo viên có thể khai thác các lỗi sai của HS trên các phương diện khác nhau:

- Sai lầm liên quan đến kiến thức lí thuyết

- Sai lầm liên quan đến kỹ năng giải toán

- Sai lầm liên quan đến việc áp dụng phương pháp giải toán

b Đổi vị trí các số hoặc vị trí dấu phẩy, nhân hoặc chia (thêm một vài đơn vị) của đáp án

Để thấy được những sai lầm mà HS sẽ mắc phải trong quá trình giải được,

em sẽ trình bày trong chương 3: Thực nghiệm sư phạm

24

CHƯƠNG II: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÂU HỎI TỰ LUẬN

Ở CHƯƠNG “TĨNH HỌC VẬT RẮN” – Vật lí 10 nâng cao

2.1 Vị trí, nhiệm vụ và đặc điểm cấu trúc nội dung chương “Tĩnh học vật rắn”

2.2.1 Vị trí của chương “Tĩnh học vật rắn”

Trong chương trình SGK vật lí lớp 10 nâng cao, chương “Tĩnh học vật rắn” thuộc phần cơ học Phần cơ học gồm 5 chương, và chương “Tĩnh học vật rắn” được xếp sau chương “Động lực học chất điểm”

Chương “Tĩnh học vật rắn” nghiên cứu trạng thái cân bằng để tìm điều kiện đứng yên cho vật Theo quan niệm động lực học thì đứng yên chỉ là trường hợp đặc biệt của trạng thái cân bằng khi vận tốc bằng không Do vậy có thể sử dụng các biểu thức của chương “Động lực học chất điểm” để nghiên cứu điều kiện cân bằng Chính vì vậy mà chương “Tĩnh học vật rắn” được xếp sau chương “Động lực học chất điểm”

2.2.2 Nhiệm vụ của chương “Tĩnh học vật rắn”

- Trình bày điều kiện cân bằng của vật rắn trong một số trường hợp khác nhau: vật chịu tác dụng của hai lực, của ba lực, vật có giá đỡ, vật có trục quay cố định

- Khảo sát trọng tâm, quy tắc hợp lực và quy tắc momen

2.2.3 Đặc điểm cấu trúc chương “Tĩnh học vật rắn”

a Cấu trúc về nội dung

- Phát biểu được định nghĩa, viết được công thức tính momen lực và nêu được đơn

- Phát biểu được định nghĩa ngẫu lực và nêu được tác dụng của ngẫu lực Viết được công thức tính momen của ngẫu lực

- Nêu được trọng tâm của một vật là gì

- Vận dụng được điều kiện cân bằng và quy tắc tổng hợp lực để giải các bài tập đối với trường hợp vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quy

- Vận dụng được quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều và phân tích một lực thành hai lực song song cùng chiều

- Vận dụng quy tăc momen lực để giải được các bài toán về điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định khi chịu tác dụng của hai lực

- Xác định được trọng tâm của các vật phẳng đồng chất bằng thí nghiệm

- Xác định được hợp lực của hai lực song song cùng chiều bằng thí nghiệm

2.4 Phân tích nội dung kiến thức chương “Tĩnh học vật rắn”

2.4.1 Các khái niệm

2.4.1.1 Khái niệm vật rắn

Vật rắn tuyệt đối: là một tập hợp vô hạn các chất điểm mà khoảng cách

giữa hai chất điểm bất kì luôn luôn không đổi Vật rắn tuyệt đối là mô hình đơn giản nhất của vật thể khi biến dạng của nó có thể bỏ qua được do bé quá hoặc đóng vai trò không quan trọng trong quá trình khảo sát Vật rắn tuyệt đối gọi tắt là vật rắn

Ở cơ học, vật rắn là vật không biến dạng: khoảng cách giữa hai điểm nào đó của vật rắn luôn giữ không đổi theo thời gian

Khái niệm vật không biến dạng là một chuẩn mực:

- Như vậy, ở hình 1 đối với chúng ta xà kim loại có vẻ như không biến dạng, nhưng khi bị tác dụng của một lực lớn, xà có thể bị biến dạng: theo ý như vừa trình bày ở trên, xà không phải là vật rắn

- Ở hình 2, một tờ giấy có thể trượt trên mặt bàn mà không biến dạng: trong điều này ta có thể xem tờ giấy như một vật rắn chuyển động

2.4.1.2 Khái niệm lực

Lực: là tương tác giữa các vật mà kết quả của nó là gây ra sự biến đổi trạng

thái chuyển động cơ học (tức là sự thay đổi vị trí, bao gồm cả biến dạng) mà cân

28

bằng chỉ là trường hợp riêng Kinh nghiệm và thực nghiệm xác minh rằng lực được đặc trưng bởi các yếu tố sau:

- Điểm đặt của lực là điểm mà tại đó vật nhận được tác dụng từ vật khác

- Phương chiều của lực là phương chiều chuyển động của chất điểm (vật có thể có kích thước vô cùng bé) từ trạng thái yên nghỉ dưới tác dụng cơ học

- Cường độ của lực là số đo mạnh yếu của tương tác cơ học Đơn vị của lực

là Newton, kí hiệu là N, cùng các bội số của nó như kiloniuton, kí hiệu

kN

Đường thẳng mang vecto lực gọi là giá của lực hay đường tác dụng của lực

Ví dụ: Lực làm cho vật thay đổi trạng thái như: lực dùng để bẻ gãy cây đũa; lực làm cho vật chuyển động như: lực dùng để đẩy hay kéo một vật làm cho vật di chuyển

2.4.1.3 Khái niệm trọng tâm của vật rắn

Khảo sát vật rắn nằm gần trái đất Chia vật rắn thành nhiều phần tử nhỏ, mỗi vật rắn chịu tác dụng của lực hút trái đất (trọng lực) Hệ các lực hút này được xem như là một hệ song song cùng chiều Hợp lực của hệ các lực hút này gọi là trọng lực của vật rắn Điểm đặt của trọng lực lên vật rắn gọi là trọng tâm của vật rắn Trọng tâm có vị trí không đổi đối với vật rắn Trọng tâm có thể nằm ngoài vật rắn (ví dụ như vật có hình vành khuyên)

Mô hình toán học của lực là vecto lực, kí

hiệu F Điểm đặt của vecto lực là điểm đặt của

lực Phương chiều của vecto lực là phương chiều

tác dụng lực Môđun của vecto lực biểu diễn

29

Tính chất trọng tâm của vật rắn:

- Nếu tác dụng vào vật rắn một lực có giá đi qua trọng tâm thì vật rắn sẽ chuyển động tịnh tiến giống như chất điểm có khối lượng tập trung ở trọng tâm

- Nếu tác dụng vào vật rắn một lực có giá không đi qua trọng tâm thì vật rắn sẽ đồng thời tham gia hai chuyển động: chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay

- Nếu vật rắn đồng chất có tâm (trục, mặt phẳng) đối xứng thì trọng tâm của nó nằm tại tâm (trục, mặt phẳng)

- Nếu vật rắn gồm các phần mà trọng tâm các phần đó nằm trên đường thẳng (mặt phẳng) thì trọng tâm của vật cũng nằm trên đường thẳng (mặt phẳng) đó

Như vậy ta có thể xác định trọng tâm của một số vật rắn thường gặp như sau:

- Trọng tâm của thanh đồng chất là một điểm nằm ở giữa thanh

- Trọng tâm của các hình bình hành, hình chữ nhật, hình vuông, khối hộp chữ nhật, khối lập phương đồng chất là tâm của chúng

- Trọng tâm của tam giác đồng dạng là giao điểm của ba đường trung tuyến

 Cách xác định trọng tâm của vật rắn:

2.4.1.4 Khái niệm cân bằng của vật rắn

Cân bằng là trạng thái đứng yên hoặc chuyển động đều của vật rắn hay một

hệ thống cơ học trong một hệ quy chiếu xác định Khi trạng thái là đứng yên hoàn toàn thì cân bằng còn được gọi là cân bằng tĩnh học

Muốn cho vật rắn ở trạng thái cân bằng thì phải khử cả gia tốc của chuyển động tịnh tiến và cả gia tốc góc của chuyển động quay và muốn cho vật rắn đứng

Trọng tâm là điểm đặt của trọng lực lên vật

rắn nên trọng tâm phải nằm trên đường tác dụng của

trọng lực Vì vậy muốn xác định trọng tâm của vật

rắn phẳng, mỏng ta cần xác định hai đường tác dụng

của trọng lực lên vật rắn Giao điểm của hai đường

đó là trọng tâm của vật rắn

30

yên thì phải thêm điều kiện ban đầu là vG = 0 và ω = 0 Vì thế điều kiện để vật rắn đứng yên sẽ là:

000







v M F

Có ba loại cân bằng: cân bằng bền, cân bằng không bền và cân bằng phiếm định

* Ta hãy xét một quả cầu nhỏ nằm yên ở đáy một chõm cầu hoàn toàn nhẵn Lúc này quả cầu chịu tác dụng của hai lực cân bằng: PN  0 Giả sử dưới tác động của quả cầu khác quả cầu ở vị trí khác nào đó Lúc này quả cầu sẽ chịu tác dụng thêm của lực F hướng về phía đáy chỏm cầu, điều đó sẽ làm cho quả cầu không còn cân bằng được nữa

Khi vật lệch khỏi vị trí cân bằng, nếu các lực xuất hiện làm cho vật trở về vị trí cân bằng cũ thì ta nói vật ở trạng thái cân bằng bền

* Trường hợp quả cầu nằm tại đỉnh một chỏm cầu hoàn toàn nhẵn

Giả sử dưới tác dụng của va chạm, quả cầu sẽ chuyển tới vị trí mới, lúc này quả cầu xuất hiện thêm một lực R có xu hướng đẩy quả cầu ra xa vị trí cân bằng cũ

Khi vật lệch khỏi vị trí cân bằng, nếu các lực xuất hiện làm cho vật rời xa vị trí cân bằng, ta nói vật ở trạng thái cân bằng không bền

* Trường hợp quả cầu nằm cân bằng trên mặt phẳng nằm ngang hoàn toàn nhẵn

31

Lúc này trọng lực và phản lực sẽ cân bằng nhau nên quả cầu cân bằng Dưới tác dụng của va chạm, quả cầu lăn đến vị trí khác, tại vị trí này hai lực trọng lực và phản lực vẫn cân bằng và quả cầu vẫn đứng yên tại vị trí mới

Khi vật lệch khỏi vị trí cân bằng, nếu các lực xuất hiện giữ cho vật cân bằng

ở trạng thái mới Ta nói vật ở trạng thái cân bằng phiếm định

2.4.1.5 Khái niệm momen lực

Khi vật rắn quay quanh một trục (nằm trong hay nằm ngoài vật rắn đó) thì mọi chất điểm mi trên vật rắn đều quay quanh trục với cùng một vận tốc góc như nhau đồng thời có quỹ đạo là những đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay Tâm O của các vòng tròn đó nằm ngay trên trục quay Bán kính ritính từ mi tới trục quay O thường là khác nhau vì vị trí của các chất điểm là khác nhau

Muốn vật rắn quay được, ta phải tác dụng lực lên vật rắn đó Muốn lực đó có khả năng làm quay vật thì lực đó không thể song song với trục quay mặt khác nó cũng không thể có giá đi qua trục quay

Khả năng làm quay vật của lực phụ thuộc vào độ lớn của lực và khoảng cách giữa điểm đặt của lực đến trục quay (cánh tay đòn) Khả năng của lực làm quay một vật quanh trục được đặc trưng bởi một đại lượng gọi là momen lực đối với trục quay ấy

Vậy momen lực là đại lượng vật lí đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực

đối với vật quay quanh một điểm hay một trục nào đó

Đơn vị của momen lực theo hệ SI là N.m

Xét vật rắn quay quanh trục  dưới tác dụng của lực F , trục  vuông góc với mặt phẳng chứa lực F và vecto r xác định khoảng cách giữa trục  và điểm đặt của lực F Momen lực đối với trục , kí hiệu là M D được định nghĩa là một đại lượng vecto

32

D

M có phương dọc theo trục , có chiều được xác định theo quy tắc vặn nút chai (quay cái vặn nút chai từ r tới F theo một góc nhỏ nhất thì chiều tiến của vặn nút chai là chiều của vecto M D và độ lớn bằng M D Frsin FL Trong đó 

là góc giữa hai vecto r và F , và Lrsin là tay đòn của lực đối với điểm O)

- Nếu Fr song song trục D thì hiển nhiên là nó không gây chuyển động quay quanh trục đó, và khi đó MΔ=0

- Nếu Fr có hướng bất kỳ thì ta có thể phân tích Fr thành hai thành phần F r1

vuông góc với trục Δ và Fr2 song song với trục D

Khi đó mômen của Fr đối với trục D tương đương với mômen của lựcF r1

đối với D

- Nếu L = 0, giá của lực qua trục quay thì MΔ=0

- Nếu có nhiều lực tác dụng thì mômen tổng hợp đối với trục D bằng tổng mômen các lực thành phần đối với trục đó

M M

M M

1 2

Người ta quy ước: Mômen lực có giá trị dương nếu nó làm vật quay theo

chiều dương đã chọn và ngược lại

2.4.1.6 Khái niệm ngẫu lực

Khái niệm: Ngẫu lực là hệ gồm hai lực song song ngược chiều, cùng cường

của ngẫu lực Đơn vị ngẫu lực là

Niutơn.mét, kí hiệu Nm và các bội của

nó như kiloniutơn.met (kNm)

Trong không gian, ngẫu lực được biểu diễn bằng vectơ momen ngẫu lực, kí hiệu là m

; được xác định như sau (hình 11)

- Phương: vuông góc với mặt phẳng chứa ngẫu lực

- Chiều: nhìn từ ngọn xuống thấy chiều quay của ngẫu lực ngược chiều kim đồng hồ

- Môđun của vectơ momen ngẫu lực bằng trị số momen ngẫu lực, tức bằng

Fd

2.4.2 Điều kiện cân bằng của vật rắn

2.4.2.1 Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực

Xét một vật rắn chịu tác dụng của hai lực Fr1 và Fr2 Hai lực này không song song và cùng nằm trên một mặt phẳng Vì vậy nên giá của hai lực này sẽ cắt nhau tại một điểm nào đó Do đặc điểm của vật rắn là vật có kích thước đáng kể nên hai lực này không cùng điểm đặt Đối với vật rắn thì tác dụng của lực không đổi khi ta

di chuyển điểm đặt của lực trên giá của chúng Một cách tưởng tượng rằng ta có thể coi trường hợp này là hai lực cắt nhau Điểm này chính là điểm hai giá của chúng cắt nhau, điểm này có thể nằm ngoài vật rắn.Theo quy tắc hình bình hành thì hợp hai lực đó là: F=F +Fr r1 r2

m

Cũng như chất điểm, để vật rắn cân bằng (đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều) thì hợp lực tác dụng vào vật rắn phải bằng không Tức là Fr = 0 Từ công thức trên ta có: Fr1 + Fr2= 0 hay Fr1 = - Fr2.

Từ đây ta có thể nhận xét rằng, hai lực này có cùng độ lớn, cùng phương nhưng ngược chiều nhau Chú ý rằng hai lực này là hai lực trực đối, không phải là hai lực cân bằng (vì hai lực khác nhau về điểm đặt)

Nếu hai lực có giá không cắt nhau thì chuyển động của vật rắn rất phức tạp, ban đầu vật rắn có thể chuyển động theo hai phương của hai lực thành phần, sau đó vật rắn sẽ chuyển động theo tác dụng của hợp lực hai lực này Trong chương trình SGK ta chỉ xét trường hợp hệ lực tác dụng lên vật rắn đồng quy hoặc cắt nhau

2.4.2.2 Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực

a Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực

không song song

Trường hợp vật rắn chịu tác dụng của nhiều lực Fr1, Fr2, Frn Cũng tương tự,

ta xét các lực này cùng nằm trên một mặt phẳng, điểm đặt các lực này khác nhau và giá của các lực thành phần cắt nhau tại một điểm, điểm này là điểm đồng quy và hệ lực này là hệ lực đồng quy

Bằng cách trượt các điểm đặt của các lực thành phần trên giá của chúng đến điểm đồng quy, ta được hệ lực mới Hệ lực này có tác dụng lên vật rắn như hệ lực ban đầu

Tương tự như đối với hai lực, ta áp dụng liên tiếp quy tắc hình bình hành lực,

ta có thể tổng hợp tất cả các lực thành phần thành một lực tổng hợp Đầu tiên ta tổng hợp hai lực Fr1, Fr2 thành lực Fr12, sau đó tiếp tục tổng hợp lực Fr12 với lực Fr3…

F1

O F

F2

35

cho đến khi tất cả các lực hiện có được quy về một lực tổng hợp Fv nào đó Như vậy phương pháp xác định các lực tổng hợp Fr1, Fr2, Frn được quy về việc xây dựng đa giác lực, khi đó kế tiếp và theo một trật tự tuỳ ý được cộng lại về độ lớn và chiều sao cho chiều các mũi tên trên các cạnh của hình đa giác trùng với chiều của các lực Độ lớn và chiều của lực tổng hợp đặt tại điểm đặt của các lực tác dụng thu được như là cạnh đóng kín của đa giác lực (Hình vẽ)

Trên cơ sở của quy tắc tổng hợp các véc tơ, ta có: F=F +F +F + +Fr r1 r2 r3 rn

Vậy điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hệ lực đồng quy là:

Fv = 0 Nghĩa là sự cân bằng xảy ra trong trường hợp, nếu đa giác lực trên là đóng kín

Xét trường hợp vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quy Từ điều kiện cân bằng trên, ta có: F1F2 F3 0 => F1 F2 F3





Điều này có nghĩa là tam giác lực được tạo bởi ba lực trên phải đóng kín Từ công thức trên ta thấy lực tổng hợp hai lực bất kỳ phải cân bằng với lực thứ ba Vậy

điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực đồng quy là: Điều kiện cân

bằng của một vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song là hợp lực của hai lực bất kì cân bằng với lực thứ ba

Cái khó nhất của bài toán tĩnh học là vấn đề phân tích lực Sự phân tích lực

Fv đã cho thành hai lực thành phần Để giải quyết ta dùng phương pháp hình bình

Fr1

2

Fr

' 1

Fr

36

hành lực, tức là có thể tạo ra hai lực bất kỳ có gốc tại gốc của Fv , phương xác định nào đó sao cho tác dụng của hai lực này đối với vật rắn tương đương với lực Fv

Ví dụ: Xét một vật trượt không ma sát từ đỉnh một mặt phẳng nghiêng (hình vẽ) Trọng lực Pur có hai lực tác dụng một mặt làm vật trượt trên mặt phẳng nghiêng, một mặt ép vật vào mặt phẳng nghiêng không cho vật bị lật xuống Như vậy, ta có thể phân tích lực Pur thành hai thành phần Pur1 và Pur2có tác dụng giống như lực Pur

Chú ý rằng, chúng ta có nhiều cách phân tích như vậy (hình vẽ)

Trong không gian lực Fvđược phân tích theo ba hướng khác nhau, theo các trục Ox, Oy, Oz Bài toán phân tích lực trong không gian cũng giải quyết tương tự như trong mặt phẳng.( hình vẽ )

x

Frx Fv

1

Pur2

PurNur

Từ điều kiện urR=0, suy ra rằng lực uurF3 song song ngược chiều với uurF1,Fuur2 và

2.4.2.3 Điều kiện cân bằng của vật có mặt chân đế

Mặt chân đế là đa giác lồi nhỏ nhất chứa tất cả các diện tích tiếp xúc

Điều kiện cân bằng của vật rắn có mặt chân đế là đường thẳng đứng đi qua trọng tâm của vật gặp mặt chân đế

Fr3

Fr1 Fr2

-Fr3

a d1

d2

38

2.4.2.4 Điều kiện cân bằng của vật rắn có trục quay cố định

Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng thì tổng

momen lực có khuynh hướng làm vật quay theo một chiều phải bằng tổng momen

của các lực có khuynh hướng làm vật quay theo chiều ngược lại

Ví dụ: Xét một đĩa tròn quay quanh một trục quay cố định O, chịu tác dụng

của hai lực F1

và F2

theo hai phương khác nhau (hình vẽ)

Vậy điều kiện cân bằng của vật rắn là:

2.4.3 Quy tắc hợp hai lực

a Quy tắc hợp hai lực đồng quy (quy tắc hình bình hành)

Nếu hai lực đồng quy, để xác định hợp lực ta sử dụng quy tắc hình bình

hành

Để tổng hợp hai lực đồng quy ta làm như sau:

+ Trượt hai lực trên giá của chúng cho tới khi cùng điểm đặt

+ Sau đó áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực tại điểm đó

Ghi chú:

+ Nếu vẽ vectơ lực Fr1' song song, cùng chiều và có độ lớn bằng Fr1, từ điểm

gốc B của lực Fr2 và vẽ Fr'  Fr1' Fr2 thì Fr'không phải là hợp lực của Fr1 và Fr2

39

b Quy tắc tổng hợp hai lực song song

* Quy tắc hợp hai lực song song cùng chiều:

Giả sử vật rắn chịu tác dụng của hai lực Fr1 và Fr2 Hai lực này có giá song song với nhau Do đó hai lực này được gọi là hai lực song song Hai lực này cùng nằm trên một mặt phẳng nào đó

Qua khảo sát thực nghiệm ta thấy rằng tồn tại một lực Fr sao cho tác dụng của lực này đối với vật rắn tương đương với hệ hai lực kia Vì vậy lực Fr được gọi

là hợp lực của hai lực Fr1 và Fr2

Hợp hai lực song song cùng chiều

Khái quát hoá thực nghiệm ta có quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều như sau