Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý thông qua dạy học bài tập chương động lực học chất điểm vật lý lớp 10 nâng cao luận văn thạc sỹ giáo dục học

bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học vinhHà THị THủY BồI DƯỡNG HọC SINH GIỏI VậT Lý THÔNG QUA DạY HọC BàI TậP CHƯƠNG “ĐộNG LựC HọC CHấT ĐIểM” VậT Lý LớP 10 NÂNG CAO LUậN VĂN THạC Sĩ GIá

bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học vinh

Hà THị THủY

BồI DƯỡNG HọC SINH GIỏI VậT Lý THÔNG QUA DạY HọC

BàI TậP CHƯƠNG “ĐộNG LựC HọC CHấT ĐIểM”

VậT Lý LớP 10 NÂNG CAO

LUậN VĂN THạC Sĩ GIáO DụC HọC

VINH - 2011

LỜI CẢM ƠN

Trong quỏ trỡnh hoàn thành luận văn này, tỏc giả đó nhận được sự giỳp

đỡ tận tỡnh của cỏc thầy cụ giỏo, bạn bố, đồng nghiệp, gia đỡnh và người thõn.Tỏc giả xin được gửi lời cảm ơn chõn thành tới những người đó giỳp đỡ tỏcgiả hoàn thành luận văn này

Tác giả xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS NguyễnQuang Lạc người đã tận tình hướng dẫn, động viên, và giúp đỡ tác giả trongsuốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn.

Tác giả gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy giáo, cô giáo trong tổ PPGDVật lý, khoa Vật lý - Trường Đại học Vinh, đã giúp đỡ, động viên tác giảtrong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn Mặc dầu tác giả đã córất nhiều cố gắng, song khả năng có hạn nên bản luận văn không tránh khỏinhững khiếm khuyết Tác giả rất mong được sự thông cảm và đóng góp ý kiếncủa các Thầy, Cô giáo và các bạn đọc để luận văn được hoàn chỉnh hơn

Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới Ban Giám hiệu và các thầy

cô giáo trường THPT Lê Hoàn, tổ Lý - Công nghệ Trường THPT Lê Hoàn đãtạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian dài học tập và nghiên cứu luậnvăn

Tác giả

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Chúng ta đang ở những năm đầu của thế kỷ 21, giữa kỷ nguyên củathời đại bùng nổ thông tin với nền kinh tế tri thức Trước sự phát triển của thếgiới, ngành giáo dục Việt Nam đang mang trên vai một trọng trách nặng nề,cần có những bước phát triển đúng hướng và nhảy vọt để tạo ra được nguồnnhân lực trình độ và hàm lượng chất xám cao; đó là yêu cầu cấp bách của đấtnước nhằm đáp ứng các yêu cầu trong nước và hội nhập quốc tế Báo cáo củaBan chấp hành TW toàn quốc lấn thứ IV đã chỉ rõ “nâng cao chất lượng giáodục nhằm mục tiêu hình thành và phát triển nhân cách XHCN của thế hệ trẻ,đào tạo đội ngũ lao động có văn hóa, có kỹ thuật và giàu tính sáng tạo, đồng

bộ về ngành nghề, phù hợp với phân công lao động của xã hội”

Thực tế cho thấy rằng, nền giáo dục có ảnh hưởng rất to lớn đến sựxuất hiện nhân tài của quốc gia Các trường THPT là nơi phát hiện và đào tạonhân tài cho đất nước Tuy nhiên nhân tài không phải là những gì bất biến màcần phải được bồi dưỡng, tạo điều kiện để các em được nghiên cứu học tậpliên tục trong suốt khoảng thời gian còn ngồi trên ghế nhà trường

Trong chương trình Vật lý cấp THPT lượng kiến thức được đưa ra khánhiều nhưng chỉ dừng lại ở mức thông hiểu là chính, công tác bồi dưỡng họcsinh giỏi là công tác giáo dục có tính mũi nhọn đào tạo chất lượng cao củamọi cấp giáo dục

Thực tế cho thấy việc bồi dưỡng học sinh giỏi thường chú trọng ở một

số điểm:

- Phát hiện và lựa chọn nhân tố

- Tìm phương pháp bồi dưỡng phù hợp và hiệu quả

Phát hiện và chọn nhân tố thường được tiến hành ngay từ năm lớp 10,nhờ đó người giáo viên có thể lập một kế hoạch và chiến lược có tính “dài

hơi” cho việc bồi dưỡng học sinh giỏi, đồng thời bước đầu tạo cho các em sựđịnh hướng và hứng thú đối với môn vật lý.

Bên cạnh việc phát hiện và chọn nhân tố, việc tìm phương pháp bồidưỡng có tính quyết định đối với chất lượng đội tuyển Trong đó hoạt độnggiải bài tập vật lý là một trong những cách làm hiệu quả nhất

Qua hệ thống bài tập hợp lý, bước đầu người thầy có thể phát hiện đượchọc sinh có năng khiếu vật lý, từ đó có các bước bồi dưỡng thích hợp

Tuy nhiên hiện nay, đa số giáo viên còn gặp nhiều khó khăn, lúng túng,con đường thực hiện còn mang tính tự phát, dựa vào kinh nghiệm là chính Nhằm đáp ứng được yêu cầu thành lập đội tuyển học sinh giỏi môn vật lýngay từ đầu năm học lớp 10 Chương “Động lực học chất điểm” rất quantrọng vì:

Với nền tảng quan trọng của ba định luật Niutơn Bao trùm hệ thống cơ học

cổ điển và là cơ sở để nghiên cứu bài toán cơ điện Bài toán điện tích chuyểnđộng trong điện trường và từ trường Là nền tảng để khảo sát cân bằng của vậtrắn Do đó, đề tài “Động lực học chất điểm” cần được giáo viên đặc biệt quantâm và khai thác tối đa để có một hệ thống bài tập từ dễ đến khó Qua đó tạođược sự hứng thú học tập môn vật lý cho học sinh ở đầu cấp, bước đầu pháthiện những học sinh có năng khiếu về môn vật lý Từ đó có kế hoạch bồidưỡng để các em tiếp tục phát triển và trở thành những học sinh giỏi của bộmôn

Từ những lý do nêu trên, tôi chọn đề tài luận văn Thạc sĩ là: Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý thông qua dạy học bài tập chương “Động lực học chất điểm” Vật lý lớp 10 nâng cao.

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chương “Động lùc học chất điểm”Vật lý lớp 10, và vận dụng để bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

 Đối tượng

- Quá trình dạy học vật lý lớp 10 ở THPT

- Bài tập vật lý với việc bồi dưỡng học sinh giỏi

 Phạm vi

- Bài tập vật lý chương Động lực học chất điểm lớp 10 THPT

- Dạy bài tập để bồi dưỡng Học sinh giỏi lớp 10 ở trường THPT LêHoàn - Thọ Xuân - Thanh Hoá

4 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng và sử dụng được một hệ thống bài tập hoàn chỉnhchương “Động lực học chất điểm” dựa trên những tiêu chí cụ thể và sử dụng

hệ thống bài tập này một cách hợp lý, thì có thể nâng cao hiệu quả công tácbồi dưỡng học sinh giỏi lớp 10 trong chương Động lực học chất điểm (nóiriêng) và phần cơ học (nói chung)

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu lý luận về vai trò của dạy bài tập trong dạy học vật lýnói chung và trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi nói riêng

5.2 Phân tích thực trạng dạy học chương Động lực học chất điểm ởthời gian đầu cấp lớp 10 THPT trên địa bàn Thọ Xuân

5.3 Nghiên cứu nội dung chương trình sách giáo khoa vật lý 10chương Động lực học chất điểm

5.4 Xác định các tiêu chí để phân loại bài tập phần Động lực học chấtđiểm

5.5 Xây dựng hệ thống các bài tập Động lực học chất điểm để đạt đượcyêu cầu bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý lớp 10

5.6 Thực nghiệm sư phạm để đánh giá kết quả nghiên cứu

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Nghiên cứu lý thuyết

- Cơ sở lý luận về vai trò và vị trí của bài tập vật lý trong dạy học vật lý

nói chung và trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi nói riêng.

- Các tiêu chí và cơ sở của việc phân loại bài tập cũng như xây dựng và

sử dụng hệ thống bài tập chương Động lực học chất điểm theo ý tưởng của đềtài

6.2 Nghiên cứu thực nghiệm

- Điều tra thực trạng bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý phần động lực học

chất điểm

- Soạn thảo hệ thống bài tập

- Xây dựng tiến trình sử dụng bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi

- Thực nghiệm sư phạm ở một số lớp 10 trường THPT Lê Hoàn

- Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm, đánh giá và rút ra kết luận

7 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần Mở đầu, Kết luận và Tài liệu tham khảo, nội dung luận văngồm 3 chương:

Chương 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn xây dựng và sử dụng hệ thống

bài tập vật lý theo định hướng bồi dưỡng học sinh giỏi.

Chương 2 Hệ thống bài tập chương “Động lực học chất điểm” theo

định hướng bồi dưỡng học sinh giỏi.

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm.

8 Đóng góp của luận văn

Xây dựng được hệ thống bài tập vật lý chương “Động lực học chất

điểm” và nêu được phương pháp vận dụng hệ thống bài tập này với địnhhướng bồi dưỡng học sinh giỏi Trong phạm vi của luận văn hệ thống bài tậptương đối đầy đủ các thể loại bài tập trọng tâm Tài liệu này giúp giáo viên có

thể sử dụng làm tài liệu tham khảo trong quá trình dạy học, nâng cao hiệu quảđào tạo cho giáo viên Học sinh cũng có thể chọn làm tài liệu tham khảo tronghọc tập.

Chương 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG

HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÝ THEO ĐỊNH HƯỚNG

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

1.1 Bài tập vật lý trong các chức năng của lí luận dạy học

+ Chức năng thứ nhất của quá trình dạy học vật lý: Cũng cố trình độ trithức và kỹ năng xuất phát cho HS Thực hiện chức năng này, GV có thể sửdụng nhiều phương tiện khác nhau Bài tập vật lý là một trong những phươngtiện rất có hiệu quả Bằng cách giao cho HS giải những bài tập có nội dung vàphương pháp gắn với nội dung và phương pháp của vấn đề sắp nghiên cứu,

GV có thể giúp HS nhớ lại, củng cố vững chắc nền tri thức đã học Do đó họ

sẽ vững vàng hơn để tiếp thu bài mới khi thấy sự liên quan lôgic giữa kỹ năng

cũ với vấn đề mới

Để củng cố trình độ xuất phát cho HS có thể kết hợp việc sử dụngphương tiện vật lý với các phương tiện thí nghiệm, các phương tiện nghe nhìn.Nhờ đó mà kiểm tra đánh giá và củng cố trình độ kiến thức lẫn kỹ năng thựchành thí nghiệm, kỹ năng quan sát, mô tả, giải thích các sự kiện, kỹ năng sửdụng đồ hoạ, sử dụng toán học, sử dụng ngôn ngữ của họ

+ Chức năng thứ hai của quá trình dạy học vật lý: Hình thành tri thức và

kỹ năng mới cho HS Để sử dụng phương tiện bài tập dạy những bài có nộidung và kỹ năng mới cho HS, đòi hỏi GV phải đầu tư thời gian và sức lực,thoát li khỏi sự rằng buộc của sách giáo khoa, phải có sự sáng tạo lớn Nếulàm được như vậy thì bài học sẽ rất sinh động, HS sẽ được huy động để thamgia tích cực vào hoạt động dạy học

Ngoài ra, những bài tập có nội dung và số liệu gắn với thực tế đời sống

và sản xuất, những bài tập thí nghiệm, những bài tập ngắn gọn, những lời giải

đưa đến sự ngạc nhiên mới mẻ cho HS, sẽ là phương tiện tạo được tình huống

có vấn đề, kích thích được HS trong việc tham gia bài học mới

+ Chức năng thứ ba của quá trình dạy học vật lý: Ôn luyện củng cố trithức và kỹ năng vật lý cho HS Ở đây bài tập vật lý là phương tiện để GV giaocho HS những nhiệm vụ gắn liền với việc củng cố các đường mòn liên hệ tạmthời của dây thần kinh trung ương về tri thức và kỹ năng vừa học ở lớp, để họtập dượt tìm kiếm các mối liên hệ những kiến thức đã học và vận dụng chúngvào tình huống quen biết, quen biết có biến đổi và tình huống mới lạ Nhưvậy, sau những bài học HS đều được giao những bài tập nhất định Mức độphức tạp của bài tập sẽ được tăng lên Số lượng bài tập cũng được tăng theonăng lực của HS Nội dung các vấn đề cần phải ôn luyện cũng được GV lựachọn theo yêu cầu của chương trình, theo mức độ quan trọng của từng vấn đềtrong chương trình

+ Chức năng thứ tư của quá trình dạy học vật lý: Ôn tập, hệ thống hoákiến thức của từng chương, từng phần và cả chương trình bộ môn Các bài tậpvật lý trong chức năng tổng kết và hệ thống hoá tri thức nên là những bài họctổng hợp, không nên chỉ dùng các bài tập dưới dạng các câu hỏi lí thuyết vụnvặt và rời rạc Tốt nhất là giao cho HS những bài tập vừa có tính sáng tạo vừa

có tính tổng hợp Và việc tổng kết, hệ thống tri thức của một phần vật lý cóthể dược tiến hành dưới dạng tuần lễ bài học có định hướng thiết kế Đây làvần đề khá phức tạp, đòi hỏi sự gia công của GV rất nhiều

+ Chức năng thứ năm của quá trình dạy học vật lý: Kiểm tra, đánh giákiến thức, kỹ năng, kỹ xảo của HS

1.2 Bài tập vật lý trong việc thực hiện các nhiệm vụ dạy học bộ môn

+ Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức Trong khigiải các bài tập, HS phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tượng vào

những trường hợp cụ thể rất đa dạng; nhờ thế mà HS nắm được những biểuhiện cụ thể của chúng trong thực tế, phát hiện ngày càng nhiều hiện tượngthuộc ngoại diên của các khái niệm hoặc chịu sự chi phối của các định luậthay thuộc ngoại vi ứng dụng của chúng Các sự vật, hiện tượng có thể bị chiphối bởi nhiều định luật, nhiều nguyên nhân đồng thời hay liên tiếp chồngchéo lên nhau Do vậy biểu hiện của chúng trong tự nhiên rất phức tạp Bàitập vật lý là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động Khi giải bàitập, HS phải nhớ lại các kiến thức đã học, có khi sử dụng tổng hợp những kiếnthức thuộc nhiều chương, nhiều phần của chương trình.

+ Bài tập có thể là điểm khơi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới

+ Giải bài tập vật lý rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vàothực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát đã thu nhận được

để giải quyết các vấn đề thực tiễn Có thể xây dựng rất nhiều bài tập có nộidung thực tiễn Trong đó yêu cầu HS phải vận dụng kiến thức lí thuyết để giảithích các hiện tượng thực tiễn hoặc dự đoán các hiện tượng có thể xảy ra trongthực tiễn ở những điều kiện cho trước

+ Giải bài tập là một hình thức làm việc tự lực cao của HS Trong quátrình làm bài tập, do phải tự mình phân tích các điều kiện của đề bài, tự xâydựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận mà HS rút ra đượcnên tư duy HS được phát triển năng lực làm việc tự lực của họ được nâng cao,tính kiên trì cần cù, vượt khó trong học tập được phát triển

+ Giải bài tập vật lý góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của HS.Nhiều bài tập vật lý không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những kiếnthức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho HS tư duy sáng tạo Đặc biệt là nhữngbài tập giải thích hiện tượng, bài tập thí nghiệm, bài tập thiết kế dụng cụ rất cóích về mặt này

+ Giải bài tập vật lý để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của HS.Tuỳ theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, có thể phân loại được các mức độ nắmvững kiến thức của HS, khiến cho việc đánh giá chất lượng kiến thức chấtlượng của HS được chính xác

1.3 Tác dụng của bài tập vật lý trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý

- Muốn phát hiện học sinh có năng khiếu vật lý người ta dựa trên cơ

sở lý thuyết về tư duy mà tâm lý học đã xây dựng được Học sinh bắt đầu họcnhững kiến thức vật lý từ bậc tiểu học, mặc dù đến lớp 6 các em mới chínhthức nghiên cứu vật lý (có môn học và SGK) Việc phát hiện học sinh có năngkhiếu càng sớm bao nhiêu để bồi dưỡng tài năng càng tốt bấy nhiêu

- Trong quá trình dạy học vật lý giáo viên có thể dựa vào nhiềuphương tiện khác nhau, nhưng nhiều nhất vẫn là dựa vào bài tập vật lý(BTVL) làm tiêu chí để phát hiện học sinh có năng khiếu về vật lý, bởi vì quaBTVL:

+ Có thể trắc nghiệm chỉ số IQ ở mức độ cao

+ Có thể phân biệt năng lực tư duy lôgíc trong hoạt động học vật lý,thể hiện năng lực vận hành các thao tác tư duy chính xác, nhanh và bộc lộnhững ưu điểm về phẩm chất tư duy

+ Làm bộc lộ những đặc trưng của năng lực hoạt động sáng tạo

+ Làm cho học sinh có hứng thú, yêu thích môn học Có khả năng tậptrung say sưa với hoạt động học, có tính bền bỉ trong những giờ lý thuyếtcũng như thực hành Trong quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý thì bài tậpvật lý là một phương tiện tuyệt vời giúp học sinh có thể phát huy được cácnăng lực sau đây:

+ Năng lực khái quát hóa các dữ kiện riêng lẻ để đề xuất một phương

án giải quyết vấn đề nêu ra (qua các thao tác phân tích, so sánh, tổng hợp cácdấu hiệu của hiện tượng vật lý);

+ Năng lực tính toán, xử lý số liệu để suy ra kết quả (năng lực tínhtoán toán học, tư duy logic, lập luận có căn cứ,…);

+ Năng lực tổ chức và tiến hành thí nghiệm để phát hiện và kiểm tra,

đề xuất các hiệu ứng vật lý vào kĩ thuật (năng lực thực nghiệm)

Qua những vấn đề đã trình bày ở trên cho thấy bài tập vật lý có tácdụng rất to lớn trong việc phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý, giúpngười giáo viên nhận định đúng đối tượng học sinh có năng khiếu và địnhhướng tiếp tục bồi dưỡng để tạo nguồn nhân tài cho đất nước

1.4 Phân loại các bài tập vật lý

Bài tập vật lý đa dạng và phong phú, có nhiều cách phân loại khácnhau Dựa vào cách đặt vấn đề, về tiêu chí giải mà người ta phân loại cácdạng bài tập vật lý như: Phân loại theo theo nội dung, theo mục đích dạy học,theo độ khó, theo đặc điểm và phương pháp nghiên cứu vấn đề, theo phươngthức giải hay phương thức cho điều kiện, theo hình thức lập luận logic

1.4.1 Phân loại theo nội dung

Dựa vào nội dung dạy học, người ta đã phân loại bài tập vật lý thànhcác loại khác nhau:

- Bài tập động học chất điểm

- Bài tập động lực học chất điểm

- Bài tập các định luật bảo toàn.

- Bài tập tĩnh học

1.4.2 Phân loại theo mục đích dạy học

+ Bài tập mở đầu bài học, nhằm kích thích hứng thú hoạt động.

+ Bài tập nghiên cứu để xây dựng kiến thức mới.

+ Bài tập ôn luyện, củng cố kiến thức.

+ Bài tập để kiểm tra, thi cử.

1.4.3 Phân loại theo mức độ khó dễ

- Bài tập chỉ yêu cầu tính toán nhanh

- Bài tập phức tạp, phải sử dụng nhiều công thức, phương trình có biệnluận

- Bài tập phối hợp nhiều nội dung vật lý

1.4.4 Phân loại theo phương thức giải

- Bài tập bằng lời (bài tập định tính): Dùng ngôn ngữ để diễn tả, lập

luận, giải thích và đi đến kết luận

- Bài tập tính toán(bài tập định lượng): Dựa vào các công thức, định

lý, định luật biểu thị mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý từ đó tính toán suy

ra kết quảcụ thể

- Bài tập thực nghiệm: Là bài tập trong quá trình giải phải tiến hành

thí nghiệm

- Bài tập đồ thị: Là bài tập thông qua đồ thị để xác định mối liên hệ

giữa các đại lượng vật lý Từ đó giúp học sinh hiểu sâu sắc các khái niệm vànâng cao khả năng tư duy

1.4.5 Phân loại theo hình thức lập luận lôgic

- Bài tập dự đoán hiện tượng

- Bài tập giải thích hiện tượng

- Bài tập tổng hợp

Ta thấy có nhiều cách phân loại bài tập vật lý Tuy nhiên cho đến nayvẫn chưa có sự thống nhất về tiêu chuẩn phân loại bài tập vật lý, vì trong bất kỳloại bài tập nào cũng chứa đựng một vài yếu tố của một hay nhiều loại bài tậpkhác Điều này nói lên sự đa dạng phong phú của bài tập vật lý, đồng thời cũngvạch ra nhiệm vụ cần giải quyết của bộ môn phương pháp giảng dạy vật lý

1.5 Các cách hướng dẫn HS giải bài tập vật lý

1.5.1 Việc lựa chọn các bài tập vật lý

Bài tập vật lý là một trong những phương tiện dạy học rất quan trọng Thời gian dành cho bài tập chiếm tỉ trọng khá lớn so với toàn bộchương trình Điều mà giáo viên cần quan tâm là phải làm sao để sử dụng bàitập vật lý trong (các phương pháp) day học đạt hiệu quả cao nhất; trong điềukiện có nhiều dạng bài tập, số lượng bài tập ở SGK và sách tham khảo rấtnhiều, GV phải biết lựa chọn các dạng bài tập, số lượng bài tập sao cho phùhợp với đối tượng HS, sao cho phục vụ được cả việc ôn luyện kiến thức lẫncho việc học bài mới, sao cho thông qua bài tập để kiểm tra việc nắm kiếnthức của HS

Các bài tập được chọn cần thoả mãn một số điểm sau:

- Phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp về mối quan hệ giữanhững đại lượng và khái niêm đặc trưng cho quá trình hoặc hiện tượng, saocho dần từng bước HS hiểu được kiến thức, nắm được vững chắc và có kỹnăng vận dụng những kiến thức đó

- Mỗi bài tập được lựa chọn phải là một mắt xích trong hệ thống các bàitập đóng góp được một phần nào đó vào việc hoàn chỉnh các kiến thức cho

HS, giúp họ hiểu được mối liên hệ giữa các đại lượng, cụ thể hoá các kháiniệm và vạch ra những nét mới nào đó chưa được sáng tỏ

- Hệ thống bài tập được chọn lựa phải giúp HS nắm được phương phápgiải từng bài cụ thể

Như vậy HS bắt đầu giải bài tập bằng những bài tập định tính Sau đóđến những bài tập định lượng, bài tập thí nghiệm, bài tập đồ thị và các loại bàitập tổng hợp phức tạp hơn, số lượng tăng dần về mối quan hệ giữa các đạilượng và khái niệm đặc trưng cho hiện tượng Việc giải các bài tập có tínhtoán tổng hợp, những bài tập có nội dung kỹ thuật,với dữ kiện không đầy đủ,những bài tập sáng tạo được coi là kết thúc việc giải một hệ thống những bàitập đã lựa chọn cho đề tài.

1.5.2 Hướng dẫn HS giải bài tập vật lý

Trong quá trình dạy bài tập vật lý có ba kiểu hướng dẫn HS giải bài tậpvật lý đó là:

1.5.2.1 Hướng dẫn theo mẫu (hướng dẫn algôrit)

Sự hướng dẫn hành động theo mẫu đã có thường được gọi là hướng dẫnalgôrit Ở đây thuật ngữ algôrit được dùng với ý nghĩa là một quy tắc hànhđộng hay chương trình hành động được xác định một cách rõ ràng, chính xác,chặt chẽ, trong đó chỉ rõ cần thực hiện những hành động nào và theo trình tựnào để đi đến kết quả

Hướng dẫn algôrit là hướng dẫn chỉ rõ cho HS những hành động cụ thểcần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt kết quả mongmuốn Những hành động này được coi là hành động sơ cấp phải được HS hiểumột cách đơn giản và HS đã nắm vững

Kiểu hướng dẫn algôrit không đòi hỏi HS tự mình tìm tòi xác định cáchành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra, mà chỉ đòi hỏi HS chấphành các hành động đã được GV chỉ ra, cứ theo đó HS diễn đạt được kết quả,

sẽ giải được bài tập đã cho Kiểu hướng dẫn algôrit đòi hỏi GV phải phân tíchmột cách khoa học việc giải bài toán để xác định được một trình tự chính xác,chặt chẽ của hành động cần thực hiện để giải bài toán Cần đảm bảo cho cáchành động đó là hành động sơ cấp đối với HS Nghĩa là kiểu hướng dẫn nàyđòi hỏi phải xây dựng được algôrit giải bài toán

Kiểu hướng dẫn algôrit thường được áp dụng khi cần dạy cho HSphương pháp giải một bài tập điển hình nào đó,nhằm rèn luyện cho HS kỹnăng giải một loại bài toán xác định nào đó Người ta xây dựng các algôritgiải cho từng loại bài toán cơ bản, điển hình và luyện tập cho HS kỹ năng giảicác loại bài toán đó dựa trên việc làm cho HS nắm được algôrit giải.

Kiểu hướng dẫn algôrit có ưu điểm là đảm bảo cho HS giải được bàitoán đã được giao một cách chắc chắn, nó giúp cho việc rèn luyện kỹ nănggiải một bài toán của HS có hiệu quả Tuy nhiên, nếu hướng dẫn cho HS giảibài tập luôn luôn chỉ dùng kiểu hướng dẫn algôrit thì HS chỉ quen chấp hànhnhững hành động đã được chỉ dẫn theo một mẫu đã có sẵn, do đó ít có tácdụng rèn luyện cho HS khả năng tìm tòi, sáng tạo, sự phát triển tư duy sángtạo của HS bị hạn chế

1.5.2.2 Hướng dẫn tìm tòi (hướng dẫn ơrixtic)

Hướng dẫn tìm tòi là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho HS suynghĩ tìm tòi phát hiện cách giải quyết vấn đề Ở đây, không phải là GV chỉdẫn cho HS chấp hành các hành động theo một hướng đã có để đi đến kết quả,

mà là GV gợi mở để HS tìm cách giải quyết, tự xác định các hành động cầnthực hiện để đạt được kết quả

Kiểu hướng dẫn tìm tòi được áp dụng khi cần giúp đỡ HS vượt qua khókhăn để giải được bài tập, đồng thời vẫn đảm bảo yêu cầu phát triển tư duy

HS, tạo điều kiện để HS tự lực tìm tòi cách giải quyết

Ưu điểm của kiểu hướng dẫn này là tránh được tình trạng GV làm thay

HS trong việc giải bài tập Nhưng vì kiểu hướng dẫn này đòi hỏi HS phải tựlực tìm tòi cách giải quyết chứ không phải chỉ chấp hành các hành động theomẫu đã được chỉ ra, nên không phải bao giờ cũng có thể đảm bảo cho HS giảiđược bài tập một cách chắc chắn Khó khăn của kiểu hướng dẫn này là ở chỗ

sự hướng dẫn của GV phải làm sao không đưa HS đến chỗ chỉ còn việc thựchành các hành động theo mẫu, nhưng đồng thời sự hướng dẫn đó không thể là

một sự hướng dẫn viễn vông, quá chung chung không giúp ích cho sự địnhhướng tư duy cho HS

1.5.2.3 Hướng dẫn khái quát chương trình hoá

Định hướng khái quát chương trình hoá cũng là sự hướng dẫn cho HS

tự tìm tòi cách giải quyết vấn đề Nét đặc trưng của kiểu hướng dẫn này là GVhướng hoạt động tư duy của HS theo đường lối khái quát của việc giải quyếtvấn đề Sự định hướng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết vấn đề của

HS Nếu HS không đáp ứng được thì sự giúp đỡ tiếp theo của GV là sự địnhhướng khái quát ban đầu, cụ thể hoá thêm một bước bằng cách gợi ý thêm cho

HS để thu hẹp phạm vi phải tìm tòi, giải quyết cho vừa sức với HS Nếu HSvẫn không đủ khả năng tự lực tìm tòi giải quyết thì hướng dẫn của GV trởthành hướng dẫn theo mẫu để đảm bảo cho HS hoàn thành được yêu cầu củamột bước, sau đó tiếp tục yêu cầu HS tự lực tìm tòi giải quyết bước tiếp theo.Nếu cần thì GV lại giúp đỡ thêm cho đến khi giải quyết xong vấn đề đặt ra

Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi có điều kiện hướng dẫn tiếntrình hoạt động giải bài tập của HS, nhằm giúp cho HS tự giải được bài tập đãcho, đồng thời dạy cho HS cách suy nghĩ trong quá trình giải bài tập

Kiểu hướng dẫn này có ưu điểm là kết hợp được việc thực hiện các yêucầu:

- Rèn luyện tư duy của HS trong quá trình giải bài tập

- Đảm bảo để HS giải được bài tập đã cho

Để làm tốt thì yêu cầu GV phải theo sát tiến trình hoạt động giải bài tập

và có sự điều chỉnh thích hợp với từng đối tượng của HS

1.6 Phương pháp giải bài tập vật lý

1.6.1 Định hướng hành động trong việc giải bài tập vật lý

- Định hướng tái tạo, là kiểu định hướng trong đó giáo viên hướng họcsinh vào việc huy động, áp dụng những kiến thức, cách thức giải toán mà họcsinh đã nắm được hoặc đã được giáo viên chỉ ra một cách tường minh Theo

phương án đó học sinh có thể giải được bài tập đã cho (tiến hành theo angôrit

đã biết trước)

- Định hướng tìm tòi, là kiểu định hướng trong đó giáo viên không chỉ

ra cho học sinh một cách tường minh các kiến thức và cách thức hoạt động

mà học sinh cần áp dụng, mà giáo viên chỉ đưa ra cho học sinh những gợi ýsao cho học sinh có thể tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng những kiến thức

và cách thức hoạt động thích hợp để giải quyết bài toán

- Định hướng khái quát chương trình hóa, là kiểu định hướng trong đógiáo viên gợi ý cho học sinh tương tự như kiểu định hướng tìm tòi, nhưnggiúp học sinh định hướng được đường lối khái quát của việc tìm tòi giải quyếtvấn đề Sự định hướng được chương trình hóa theo các bước dự định hợp lý.Giáo viên thực hiện từng bước hướng dẫn học sinh giải được bài tập

Ban đầu, sự định hướng này đòi hỏi học sinh tự lực tìm tòi giải quyếtbài tập đặt ra Nếu học sinh không đáp ứng được thì có sự trợ giúp tiếp theocủa giáo viên Giáo viên tiếp tục gợi ý thêm, cụ thể hóa, chi tiết hóa thêm,giúp học sinh thu hẹp phạm vi mức độ phải tìm tòi giải quyết cho vừa sức củahọc sinh

Nếu học sinh vẫn không đáp ứng được thì giáo viên hướng dẫn phảichuyển sang kiểu định hướng tái tạo

1.6.2 Hoạt động giải các bài tập vật lý

Mục tiêu cần đạt tới khi giải một bài tập vật lý là tìm được câu trả lờiđúng đắn, giải quyết được vấn đề đặt ra một cách có căn cứ khoa học Quátrình giải bài tập vật lý thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài tập,xem xét hiện tượng vật lý được đề cập và dựa trên kiến thức vật lý để nghĩ tới

những mối quan hệ có thể có của cáí đã cho và cái phải tìm, sao cho có thể

thấy được cái phải tìm có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã cho Từ đótìm ra mối liên hệ tường minh giữa cái cần tìm với cái đã biết, tức là tìm đượclời giải đáp

Cũng khó có thể đưa ra một phương pháp chung để giải bài tập vật lý

có tính vạn năng để áp dụng cho việc giải một bài tập cụ thể

Ở đây chỉ xin đưa ra sơ đồ định hướng chung

Bước 1: Tìm hiểu đầu bài: là bước quan trọng, cần chỉ ra được

- Dữ kiện đề bài cho( phải khai thác thật đầy đủ)

- Yếu tố phải xác định(không được bỏ sót)

Bước 2: Xác lập các mối liên hệ cơ bản giữa các dữ liệu xuất phát vàcái cần tìm, lập luận để đưa ra phương án giải bài tập

- Có năng lực tư duy vật lý hay sáng tạo trong vật lý

Trước tiên học sinh phải nắm chắc lý thuyết, dù rằng đề thi học sinhgiỏi thường không có câu hỏi lý thuyết nhưng bài làm của học sinh giỏi đòihỏi phải thể hiện sự hiểu biết về vật lý khi giải quyết các bài toán đặt ra

Học sinh phải biết phân tích hiện tượng, sự kiện, biết vận dụng kiếnthức đã học để đưa bài toán phức tạp thành bài toán đơn giản, qui một hiệntượng mới lạ về hiện tượng đã quen biết Trên cơ sở đã nắm chắc bản chấthiện tượng vật lý Nhờ vậy mà không bị lúng túng khi gặp các bài toán códạng hơi lạ

- Có năng lực toán học

Học sinh biết sử dụng công cụ là toán học (các phép tính véc tơ, khảosát hàm số, đồ thị, đạo hàm, vi phân, tích phân, lượng giác…) để giải bài tậpvật lý

- Có năng lực thực hành vật lý

Trong đề thi học sinh giỏi các cấp hiện nay luôn có một bài tập về lậpphương án thí nghiệm Đây là vấn đề mới và cũng là một điểm yếu của họcsinh Học sinh phải nắm được cách sử dụng các dụng cụ thí nghiệm cơ bản,biết chọn dụng cụ cần thiết cho yêu cầu của phép đo, nắm được nguyên tắc,nội dung lý thuyết để thiết kế phương pháp đo Ngoài ra học sinh cũng phảibiết cách đánh giá sai số của phép đo

- Có thói quen tự học, tự nghiên cứu qua tài liệu ,sách, tạp chí bộ

môn

Nếu học sinh chỉ học và biết những gì giáo viên dạy mà không có khảnăng tự học tự nghiên cứu thêm qua tài liệu, sách tham khảo thì chưa đủ vàkhó có thể trở thành một học sinh giỏi thực thụ

Thông qua hoạt động giải bài tập vật lý giáo viên có thể phát hiện họcsinh có năng khiếu vật lý dựa vào 04 biểu hiện về năng lực nêu trên Tronghoạt động giải bài tập các học sinh này luôn là các học sinh có độ nhanh nhạytrong việc phát hiện vấn đề, nhanh chóng tìm ra những dữ kiện ẩn (trong khotàng kiến thức đã học) cần cho việc giải bài tập, tìm ra mối quan hệ giữa các

dữ kiện với nhau; tốc độ tính toán và đổi đơn vị Giáo viên đánh giá được độlinh hoạt trong tư duy, có thể tìm lời giải hay, ngắn gọn

1.6.4 Bồi dưỡng học sinh có năng khiếu vật lý qua hoạt động giải bài tập

Đối tượng bồi dưỡng là những học sinh có tư chất tốt, ham thích mônvật lý, đã hình thành tư duy vật lý ở mức độ nhất định Các học sinh này đượcbồi dưỡng để trở thành nguồn tuyển chọn vào các ngành khoa học và kỹ thuậtmũi nhọn của đất nước, mà trong vài năm trở lại đây là những lớp sinh viêntài năng của các trường đại học Muốn thế giáo viên phải giúp các học sinhnày nâng cao 04 trình độ nắm tri thức như sau:

1 Trình độ ghi nhận, tái tạo (trình độ biết) HS thể hiện ra ở khả năngnhận ra được, phát ngôn lại được đúng với sự trình bày tri thức đã có; thựchiện lại được đúng quy tắc đã cho Nắm vững kiến thức cơ bản ở mức độ rộng

và sâu hơn Học sinh được bổ sung những kiến thức có liên quan ngoài nộidung chương trình sách giáo khoa hiện hành

2 Trình độ áp dụng được vào tình huống quen thuộc (trình độ hiểu,

áp dụng) HS thể hiện ra ở khả năng thuyết minh, xử lý, vận dụng tri thứctrong tình huống tương tự với tình huống đã biết (theo angôrit đã biết) Huyđộng được kiến thức để giải quyết các bài tập vật lý trong các tình huống

cụ thể

3 Trình độ vận dụng được trong tình huống mới (trình độ vận dụnglinh hoạt) HS thể hiện ra ở khả năng thuyết minh, xử lý, vận dụng được trithức trong tình huống biến đổi, không phải là tình huống tương tự với tìnhhuống đã biết, minh chứng cho khả năng vận dụng linh hoạt Nhạy bén, tưduy phong phú biết kết hợp các nội dung có liên quan với nhau, hiểu đượcmột số ứng dụng vật lý trong kỹ thuật và đời sống

4 Trình độ sáng tạo (trình độ đánh giá, đề xuất riêng) HS thể hiện khảnăng đề xuất vấn đề, xây dựng, đánh giá, phê phán phát triển tri thức khoahọc Có kỹ năng thực hiện và đánh giá kết quả của một số thí nghiệm vật lýkhông quá phức tạp Có khả năng đề xuất các phương án giải bài tập hay

Lực lượng học sinh này cũng được bồi dưỡng để tham dự các kỳ thihọc sinh giỏi các cấp Việc thi để đoạt giải các kỳ thi học sinh giỏi Vật lýkhông phải là mục đích chính của việc bồi dưỡng học sinh giỏi Tuy nhiênchúng tôi cũng xem đây là một trong các biện pháp có hiệu quả nhằm pháthuy tính năng động, sáng tạo của học sinh trong quá trình bồi dưỡng Công cụ

để bồi dưỡng chính là hệ thống bài tập vật lý mà đề tài đang nghiên cứu

1.7 Các bước chung để giải bài tập vật lý

Bước 1: Nghiên cứu kỹ đề bài

- Lập bảng tóm tắt bằng kí hiệu các đại lượng đã cho và các đại lượngcần tìm

- Mô tả lại tình huống được nêu trong bài tập, vẽ hình minh hoạ Nếu đềbài yêu cầu thì phải làm thí nghiệm hoặc vẽ đồ thị để thu được dữ kiện (trongtrường hợp bài tập thí nghiệm hoặc bài tập đồ thị)

Kết quả của bước này là học sinh tóm tắt được đề bài bằng những kýhiệu và hình vẽ

Bước 2: Phân tích đề bài và lập kế hoạch giải

- Phân tích hiện tương vật lý của đề ra nhằm xác lập mối liên hệ giữacác dữ kiện xuất phát với cái phải tìm

- Đối chiếu các dữ liệu để nhận ra các định luật, công thức, các thuyết

có liên quan

- Xây dựng bài toán trung gian theo hệ thống dẫn đến việc đáp ứng yêucầu chung của bài toán

Bước 3: Thực hiện giải

- Có thể đi theo con đường phân tích: Từ yêu cầu tìm các đại lượng bổtrợ mà xây dựng các bài toán trung gian thành hệ thống để đi đến đại lượngcần tìm

- Có thể theo con đường tổng hợp; Nêu công thức tổng quát thoả mãnyêu cầu bài toán, sau đó tìm từng đại lượng trong công thức đó bằng cách giảibài toán phụ (bài toán trung gian), cuối cùng thay giá trị các đại lượng vàocông thức tổng quát đó

Bước 4: Kiểm tra, xác nhận kết quả

- Nhận xét và biện luận về lời giải và kết quả

- Tìm lời giải khác, so sánh các lời giải khác (nếu có)

1.8 Nội dung chương “Động lực học chất điểm” ở chương trình vật

lý lớp 10 (nâng cao)

Chương “Động lực học chất điểm” gồm các kiến thức cơ bản sau:

- Các khái niệm: Lực, khối lượng

+ Lực quán tính, lực quán tính li tâm

- Hiện tượng tăng, giảm, mất trọng lượng

Trong chương trình vật lý THPT nâng cao chương “Động lực học chấtđiểm” được đưa vào chương trình vật lý 10 sau khi học chương “Động họcchất điểm” Việc sắp xếp này là rất hợp lý, thuận lợi cho giáo viên và cả họcsinh vì các em đã được học các khái niệm chuyển động cơ học, các loạichuyển động cơ học trong chương 1 Sang chương này học sinh sẽ biết đượcnguyên nhân gây ra gia tốc chuyển động của vật đó là do lực, và một số lực

cơ học thường gặp

Chương “Động lực học chất điểm” nói riêng và phần cơ học lớp 10 nóichung là nền tảng để học sinh đến với chương “Động lực học vật rắn” vàchương “Dao động cơ” ở chương trình vật lý 12 Sự sắp xếp này có tính kếthừa, phù hợp với lôgic nội dung của chương trình

Chương “Động lực học chất điểm” được SGK vật lý lớp 10 nâng caoxây dựng trên nguyên tắc kế thừa những kiến thức mà HS đã được học ởTHCS; bổ sung, mở rộng và nâng cao kiến thức bằng cách tìm hiểu đầy đủ,sâu sắc hơn về các khái niệm, hiện tượng vật lý trên cả hai mặt định tính vàđịnh lượng Dùng TN để tìm ra biểu thức cho khái niệm, định luật có thểlượng hoá được nên chương trình mang tính hệ thống, lôgic, kiến thức trước

là nền tảng cho kiến thức sau

Khi mới bắt đầu tiếp cận chương trình lớp 10 học sinh có tâm lý chung

là thấy các vấn đề giáo viên đưa ra rất đơn giản, do đó có tâm lý chủ quan.Nhưng càng học học sinh càng thấy có những vấn đề nằm ra ngoài tầm hiểubiết của mình gây nên sự lúng túng khi áp dụng để giải bài tập

Ngay cả giáo viên đứng lớp nếu chủ quan cũng có thể mắc những sailầm khi chữa các bài tập cho học sinh Hoặc là chữa bài xong mà học sinh vẫnkhó hiểu Nguyên nhân ở đây chính là học sinh chưa nắm vững hiện tượng vật

lý và vận dụng toán học chưa thông thạo

Ở chương này nếu giáo viên đứng lớp có nhiều kinh nghiệm, bằng hệthống bài tập thích hợp dễ dàng phát hiện ngay ra các học sinh có năng khiếu

về vật lý được thể hiện qua sự nhạy bén khi tư duy, thể hiện ở việc tính toánnhanh đưa ra lời giải đúng…qua đó có thể bước đầu thành lập đội để bồidưỡng thêm

Để công tác bồi dưỡng học sinh giỏi bước đầu đạt hiệu quả làm cơ sởcho việc học tốt các chương sau, người giáo viên cần có một hệ thống bài tậpkhoa học, nội dung thật đầy đủ tiếp cận đến được các kỳ thi học sinh giỏi cấpTỉnh, cấp Quốc gia

Từ những thực tế trên chúng tôi thấy việc biên soạn một hệ thống bàitập chương “Động lực học chất điểm” giúp thầy trò có thêm tài liệu thamkhảo, luyện tập, nâng cao là rất cần thiết, bổ ích để chuẩn bị cho các kỳ thihọc sinh giỏi các cấp đạt kết quả tốt hơn

Kết luận chương 1

Qua nội dung trình bày ở chương 1, luận văn đã phân tích được các tácdụng của bài tập vật lý trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi Từ đó định hướngcho việc phân loại các bài tập vật lý Nội dung chương 1 cũng đưa ra phươngpháp giải bài tập vật lý theo 4 bước cơ bản Đặc biệt chương 1 còn đi sâuphân tích vấn đề qun trọng đó là qua hoạt động giải bài tập giáo viên có thểbồi dưỡng được học sinh có năng khiếu vật lý thông qua 4 năng lực học tập

Và cũng qua hoạt động giải bài tập giúp học sinh nâng cao 04 trình độ nắm trithức

Kiến thức cơ bản chương “Động lực học chất điểm” chương trình vật lý

10 nâng cao cũng được giới thiệu lại một cách đầy đủ ở chương 1 gồm có 9

nội dung chính:

+ Lực Tổng hợp và phân tích lực

+ Ba định luật Niu-tơn

+ Lực hấp dẫn.

+ Chuyển động của vật bị ném

+ Lực đàn hồi

+ Lực ma sát

+ Hệ quy chiếu có gia tốc Lực quán tính

+ Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm Hiện tượng tăng giảm và mấttrọng lượng

Chương 2

HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM”

THEO ĐỊNH HƯỚNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

2.1 Những định hướng cơ bản để xây dựng hệ thống bài tập phần

“Động lực học chất điểm” theo ý tưởng bồi dưỡng học sinh giỏi

Để giải quyết những khó khăn trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi,trong phần này cần phải chỉnh lý, lựa chọn một hệ thống bài tập thích hợp, có

sự sắp xếp hợp lý theo hai định hướng, đó là phát hiện và bồi dưỡng học sinhgiỏi Về mức độ kiến thức bài tập phục vụ cho định hướng nào cũng được sắpxếp theo trình tự từ đơn giản đến phức tạp

Qua nghiên cứu đánh giá chúng tôi phân loại và lựa chọn một hệ thốngbài tập dựa vào cả ba tiêu chí: Nội dung kiến thức, phương pháp giải, mụcđích đào tạo (bồi dưỡng học sinh giỏi)

- Phân loại theo nội dung: bài tập tài liệu vật lý (bài tập cơ học, bài tậpquang học, bài tập điện học ), bài tập cụ thể - trừu tượng, bài tập kỹ thuậttổng hợp, bài tập lịch sử

- Phân loại theo mục đích dạy học: bài tập củng cố, bài tập nâng cao

- Phân loại theo phương thức cho điều kiện và phương thưc giải: Bàitập bằng lời, bài tập tính toán, bài tập đồ thị, bài tập thí nghiệm

- Phân loại theo đặc điểm và phương pháp nghiên cứu vấn đề: bài tậpđịnh tính, bài tập định lượng

- Phân loại theo mức độ khó dễ: bài tập cơ bản, bài tập phức hợp

- Phân loại theo yêu cầu luyện tập kỹ năng và phát triển tư duy họcsinh Theo cách phân loại này có hai loại bài tập: bài tập luyện tập và bài tậpsáng tạo (bài tập có những yêu cầu về sự nắm vững kiến thức của học sinh,hiểu hiện tượng vật lý, thông thạo cách dùng đơn vị thích hợp, có trình độ

toán học nhất định, độ khó nâng lên từng bước để phát triển tư duy họcsinh).

2.2 Đặc điểm và nội dung của chương “Động lực học chất điểm” ở lớp 10

2.2.1 Đặc điểm

Trong chương trình vật lý phổ thông phần “Động lực học chất điểm”được đưa vào chương 2 của chương trình vật lý lớp 10 Đây là một phần cơbản và tương đối khó của cơ học lớp 10

Ba định luật Niutơn là những nguyên lý cơ bản, đặt nền móng cho sựphát triển của cơ học Ba định luật là kết quả của hàng loạt quan sát và tư duykhái quát hóa

Với quan niệm như vậy, sách giáo khoa không đưa ra ba định luật nàybằng con đường thực nghiệm Ở mỗi định luật, sách nêu lên những hiện tượng

có tính chất gợi mở để dẫn tới định luật Sau đó có thể có những thí nghiệmminh họa hoặc kiểm chứng Giáo viên có thể tùy điều kiện cụ thể mà nêuthêm những ví dụ gợi mở khác, hoặc bố trí thí nghiệm khác

Hai khái niêm rất cơ bản được đề cập ở đây là lực và khối lượng Tađều biết rằng, HS không thể nào học một lần mà hiểu hết về lực và khốilượng Những kiến thức về hai khái niệm này phải được hình thành và hoànchỉnh dần trong suốt quá trình HS học từ thấp đến cao Ở THCS, học sinh đãbiết được rằng lực đặc trưng cho tác dụng của vật này lên vật khác, độ lớn củalực được đo bằng lực kế Học sinh đã được biết rằng lực là một đại lượngvéctơ, biết cách biểu diễn véctơ lực Về khối lượng, học sinh cũng đã biết đó

là một đại lượng liên quan đến lượng chất tạo thành vật, biết cách dùng cân để

đo khối lượng Sách giáo khoa THPT kế thừa những kiến thức đó của sáchgiáo khoa THCS để hoàn thiện hai khái niệm này Khi học về định luật IINiutơn, học sinh đã biết được thước đo định lượng của lực, đó là tích m.a và

biết được định nghĩa chính thức của đơn vị Niutơn Khi học về định luật IIINiutơn, học sinh sẽ hiểu thêm một đặc điểm của lực là lực luôn xuất hiện từngcặp.

Với khái niệm khối lượng cũng vậy Trên cơ sở những hiểu biết sơ lược

ở THCS, đến khi học về định luật II Niutơn, học sinh sẽ thấy rõ mối liên hệgiữa khối lượng và quán tính Đến khi học về lực hấp dẫn, lại thấy mối liên hệgiữa khối lượng và khả năng hấp dẫn của một vật Về mặt lôgíc thì có thểphân biệt “khối lượng quán tính” và “khối lượng hấp dẫn”, nhưng trên thựcnghiệm thì số đo của hai đại lượng này luôn trùng nhau, nên ta gọi chung là

“khối lượng”

Thực ra, đến đây những hiểu biết của học sinh về khối lượng cũng chưathật hoàn chỉnh Sau này (ở lớp 12) học sinh sẽ có thêm một số nhận thức mới

về khái niệm đó

Trong phần nghiên cứu về các loại lực cơ, cần chú ý rằng các kết luận

về đặc điểm của các lực (phương, chiều, độ lớn) đều rút ra bằng con đườngquy nạp thực nghiệm Vì vậy, khi dạy về các lực đàn hồi và lực ma sát, cầnvận dụng phương pháp thực nghiệm để rút ra các kết luận Với bài lực hấpdẫn, tuy không thể làm thí nghiệm để rút ra định luật vạn vật hấp dẫn, nhưngcần nêu rõ chính Niutơn đã khái quát hóa những quan sát thực nghiệm để dẫntới định luật này

Trong sách giáo khoa có đề cập đến khái niệm lực quán tính Việc đưa

ra khái niệm lực quán tính là một phương pháp lập luận nhằm áp dụng đượccác định luật Niutơn trong HQC phi quán tính Đưa ra khái niệm lực quántính giúp cho việc giải một số bài toán cơ học trở nên đơn giản hơn (chẳnghạn các bài toán về tăng, giảm và mất trọng lượng; về nêm chuyển động ởlớp 10…, hoặc bài toán dao động của con lắc đơn trong HQC có gia tốc ởlớp 12…)

2.2.2 Cấu trúc

Tổng số tiết của chương này là 17 tiết, trong đó có 4 tiết bài tập và 1tiết kiểm tra học kỳ ở cuối chương

Hệ thống kiến thức của chương này rất rõ ràng và chặt chẽ:

- Cơ sở quan trọng của cả chương này là 3 định luật Niutơn Chúngđược rút ra từ hàng loạt quan sát và tư duy khái quát hóa, ba định luật này đặtnền móng cho sự phát triển của cơ học Vì vậy đây là kiến thức cơ bản quantrọng nhất của chương này

- Một trong những đại lượng vật lý quan trọng được đề cập đến trongcác định luật này là lực Muốn dùng các định luật này để nghiên cứu các hiệntượng vật lý, cần có những hiểu biết về các đặc trưng của các lực tham giavào các hiện tượng đó Vì vậy, một phần tất yếu của chương này là phầnnghiên cứu về các lực trong cơ học (lực hấp dẫn, lực đàn hồi, lực ma sát)

- Tiếp theo, là một số bài vận dụng các kiến thức về các định luậtNiutơn và các lực cơ học để nghiên cứu một số hiện tượng vật lý quan trọng

2.3 Một số vấn đề cần nắm về nội dung, phương pháp giảng dạy

Xoay quanh ba định luật Niutơn có những vấn đề lí luận khá phức tạp.Tuy nhiên nội dung cần trình bày cho HS lại tương đối đơn giản Vì vậy đốivới HS ta cũng không cần đi vào các lí luận phức tạp đó Ở mỗi định luật cầntrình bày một số hiện tượng thực tế để gợi mở, dẫn dắt HS đi tới định luật.Cần lưu ý rằng đó chỉ là những ví dụ gợi mở chứ không phải là những thínghiệm chứng minh để rút ra định luật

Nhưng khi dạy các bài về đặc điểm của các lực cơ học, hoặc các bài khảosát chuyển động thì cần tận dụng phương pháp thực nghiệm để rút ra kiếnthức trong bài học Những vấn đề sau đây nhất thiết dùng thí nghiệm để xâydựng bài học:

- Quy tắc hình bình hành lực

- Các đặc điểm của lực đàn hồi.

- Các đặc điểm của lực ma sát nghỉ, ma sát trượt

Về định luật II Niutơn, việc bố trí thí nghiệm để kiểm chứng về địnhluật đối với một vật riêng lẽ là rất khó khăn Nhưng đến khi HS đã học về hệvật, có thể dùng định luật II Niutơn để tính được gia tốc của các vật trong hệ

và dùng thí nghiệm để kiểm chứng lại kết quả đó Như vậy ta đã gián tiếpkiểm chứng được định luật này

2.4 Các kỹ năng cần thiết

Trong quá trình dạy học chương này, cần hình thành và củng cố các kỹnăng quan trọng sau:

- Vận dụng được định luật Húc để giải bài tập về sự biến dạng của lò xo

- Vận dụng công thức của lực hấp dẫn để giải các bài tập

- Vận dụng được công thức của lực ma sát để giải bài tập

- Biểu diễn được các véctơ lực và phản lực trong một số ví dụ cụ thể

- Vận dụng được các địnhluật I, II, III Niutơn để giải được các bài toánđối với một vật, đối với hệ hai vật chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang,nằm nghiêng

- Vận dụng được mối quan hệ giữa khối lượng và mức quán tính củavật để giải thích một số hiện tượng thường gặp trong đời sống và kỹ thuật

- Vận dụng quy tắc tổng hợp lực và phân tích lực để giải bài tập đối vớivật chịu tác dụng của ba lực đồng quy

- Kỹ năng diễn đạt các hiện tượng vật lý bằng hình vẽ (đặc biệt là cáchbiểu diễn các véctơ F

, a, v liên quan đến mỗi hiện tượng)

- Giải được bài toán về chuyển động của vật ném ngang, ném xiên

- Giải được bài tập về sự tăng, giảm và mất trọng lượng của vật

- Xác định được lực hướng tâm và giải được bài toán về chuyển độngtròn đều khi vật chịu tác dụng của một lực hoặc hai lực

- Giải thích được các hiện tượng liên quan đến lực quán tính và lựcquán tính li tâm.

- Xác định được hệ số ma sát trượt bằng thí nghiệm

- Kỹ năng vận dụng kiến thức để giải các bài tập trắc nghiệm

2.5 Hệ thống bài tập động lực học chất điểm

Hệ thống bài tập phải có nội dung phong phú, đa dạng, đáp ứng đượcyêu cầu chọn học sinh giỏi và bồi dưỡng học sinh giỏi, vì vậy nó phải thỏamãn những yêu cầu sau:

- Hệ thống bài tập dùng để phát hiện học sinh giỏi bao gồm các bài tậpkhi giải học sinh bộc lộ được năng khiếu về tính toán nhanh, khả năng phântích rõ ràng đề bài, khả năng suy luận logic, có cái nhìn vấn đề một cách kháiquát Đó là hệ thống bài tập cũng làm cho học sinh thể hiện được năng khiếuthuyết minh, xử lý cách vận dụng tri thức trong tình huống tương tự với tìnhhuống đã biết (theo angôrit đã biết)

- Hệ thống bài tập dùng để bồi dưỡng học sinh giỏi bao gồm các bài tậpnâng cao, muốn giải được học sinh phải nắm được kiến thức một cách vữngchắc, có kỹ năng kỹ xảo vận dụng các kiến thức đó Hệ thống bài tập bồidưỡng học sinh giỏi giúp học sinh nâng cao được các trình độ sau:

+ Trình độ vận dụng được vào tình huống mới (trình độ vận dụng linhhoạt) Khả năng thuyết minh, xử lý, vận dụng được tri thức trong tình huốngbiến đổi, rèn luyện khả năng vận dụng linh hoạt

+ Trình độ sáng tạo (trình độ đánh giá, đề xuất riêng) Học sinh thể hiệnkhả năng đề xuất vấn đề, xây dựng, đánh giá, phê phán phát triển tri thứckhoa học

Bên cạnh đó hệ thống bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi cần tiếp cận đếncác vấn đề giúp học sinh làm quen với các bài tập ở các đề thi học sinh giỏiTỉnh, Olympic 30/4, thi Học sinh giỏi quốc gia… Tạo được cho học sinhniềm say mê khi học tập môn Vật lý, tinh thần ham nghiên cứu khoa học

2.5.1 Đặc điểm về phương pháp giải chung các bài tập động lực học chất điểm

- Bài tập ở chương động lực học chất điểm có phương pháp giải chung

là lập các phương trình chuyển động theo Định luật II Niu-tơn Do đó họcsinh cần chọn phương, chiều chuyển động sao cho bài toán trở nên đơn giản

- Một số bài toán có liên quan đến đồ thị nên học sinh cần nắm lại cáckiến thức toán học về các hàm số tương ứng với các dạng đồ thị

- Bên cạnh đó các kiến thức về tổng hợp véc tơ sẽ giúp ích rất nhiềucho học sinh khi giải bài tập ở chương này

2.5.2 Xây dựng hệ thống và phương pháp giải bài tập

Đây là hệ thống bài tập nâng cao có nội dung phong phú, mang tínhtổng hợp nhiều kiểu tư duy

Về phương pháp giải vẫn áp dụng như sau:

* Phương pháp động lực học

Hệ thống và tổng quát hoá việc vận dụng các định luật cơ học:

- Chọn hệ qui chiếu thích hợp Xác định các dữ liệu và yêu cầu

- Phân tích các lực tác dụng Viết phương trình định luật II Niu tơn

- Chiếu lên các trục toạ độ để thiết lập các phương trình đại số

- Tìm ẩn của bài toán

+ Nếu biết các lực, ta tính được các đại lượng động học (bài toánthuận)

+ Nếu biết (chuyển động, ta định được các lực tác dụng (bài toánnghịch)

Bài tập 1: 1 vật có trọng lượng

P=20 N, được treo vào 1 vòng nhẫn O

(coi như một chất điểm) Vòng nhẫn

được giữ yên bằng hai dây OA và OB

(hình vẽ 2.4) Biết dây OA nằm ngang và hợp với dây OB 1 góc 1200 Tìmlực căng của 2 dây OA và OB

Cách giải 1: Dùng phương pháp tổng hợp lực

* Hệ thống câu hỏi gợi ý cách giải

Câu hỏi 1: - Biểu diễn các lực tác dụng

lên vòng nhẫn O?

HS: Các lực tác dụng lên vòng nhẫn: Lực kéo (F)

của vật (F=P)

Lực căng (T1) của dây OA

Lực căng (T2) của dây OB

Câu hỏi 2: Theo điều kiện cân bằng của chất điểm, ta suy ra được đẳngthức nào?

HS: Vòng nhẫn cân bằng  F T T 1  2 0T'T2  0

Câu hỏi 3:- Gọi T, là hợp lực của T1 vàF

, vậy T '

có hướng nào? Sosánh độ lớn của T’ và T2?

HS:  T' có phương OB  MON  600 và T2 T'

Câu hỏi 3: Biết được hướng của ,

T, ta có thể xác định được T’ và T1không?

O M

F T

60 sin

20

,

Cách giải 2: Phân tích lực kết hợp với tổng hợp lực

* Hệ thống câu hỏi gợi ý cách giải

Câu hỏi 1: Hãy biểu diễn các lực tác dụng vào vòng nhẫn (như cách 1)

HS: Các lực tác dụng lên vòng nhẫn: Lực kéo (F) của vật c (F=P)

Lực căng (T1)của dây OAc

Lực căng (T2) của dây OB

Câu hỏi 2: Vòng nhẫn cân bằng khi nào?

Câu hỏi 4 - Độ lớn của T1x và T1y được xác định theo T1 như thế nào?

- Từ T1T2 F 0, ta có thể suy ra được kết luận gì về các biểu thức

x x

x y

Hình 2.3

Bài tập 2: Hãy dùng qui tắc đã học để tìm hợp lực của 3 lực: F F F   1 ; ; 2 3

có độ lớn bằng nhau và bằng 12N, cùng nằm trong mặt phẳng Biết rằng lực

2

F

làm thành 2 lực F1 và F3 những góc đều là 60 0(hình vẽ 2.10)

Câu hỏi 1: Dựa vào dữ kiện ban đầu của bài toán em hãy xác định hợp

lực trong trường hợp này?

Câu hỏi 2: Dùng qui tắc nào để tìm?

HS:Dùng qui tắc đa giác lực và qui tắc

Bài tập 3: Một con ngựa kéo một chiếc xe, theo định luật 3 Niu tơn thì

lực do ngựa tác dụng vào xe cũng bằng lực do xe tác dụng vào ngựa Em hãy

giải thích tại sao ngựa lại có thể kéo được xe chuyển động

Hệ thống câu hỏi gợi ý cách giải

Câu hỏi 1: Theo em thì lực do ngựa tác dụng vào xe có bằng lực do xe

tác dụng vào ngựa không?

HS: Lực do ngựa tác dụng vào xe và lực do xe tác dụng lên ngựa là hai

lực tương tác theo định luật 3 Niu tơn nên có độ lớn bằng nhau

Câu hỏi 2: Có những lực nào tác dụng lên ngựa và những lực nào tác

dụng lên xe?

HS: Đối với ngựa và xe ngoài lực tương tác giữa ngựa và xe thì mỗi

vật đều chịu tác dụng thêm của trọng lực và phản lực

Câu hỏi 3: Ta thấy khi xe và ngựa chuyển động thì chân ngựa như thế

nào?

HS: Chân ngựa đạp xuống đất (tác dụng xuống đất một lực)

Câu hỏi 4: Có phải lực do chân ngựa đạp xuống đất giúp ngựa chuyển

động không?

HS: Lực này tác dụng và đất mà lực do đất phản lại chân ngựa mới

giúp ngựa và xe chuyển động

Đến đây giáo viên có thể nhận xét các câu trả lời của học sinh và giảithích cho các em và nhấn mạnh là trong nhiều trường hợp lực ma sát nghỉđóng vai trò lực phát động trong các chuyển động

Câu hỏi 5: Em hãy giải thích về lực ma sát nghỉ đóng vai trò là lực

phát động trong chuyển động của tàu, ô tô?

HS: Là lực do ngựa tác dụng vào xe lớn hơn lực do xe tác dụng lên

ngựa chính điều này đã làm cho ngựa có thể kéo xe chuyển động

Nếu nhận được câu trả lời này từ học sinh thì giáo viên cần phải nhắcnhở với các em một điều là, các định luật vật lý “nhìn chung” thì đã đượcnghiệm đúng

Đây là bài tập giúp học sinh giải thích được nguyên nhân gây biến đổitrạng thái chuyển động, đồng thời bài tập cũng nêu ra một mâu thuẫn nếu họcsinh không nắm vững kiến thức thì không thể làm rõ được hiện tượng vật lýxảy ra trong bài tập

Bài tập 4: Xác định hệ số ma sát trượt giữa đầu gậy nhẹ, cứng và sàn

với dụng cụ là một thước đo góc

Hệ thống câu hỏi gợi ý cách giải

Câu hỏi 1: Khi nào xuất hiện lực ma sát trượt giữa gậy và sàn?

HS: Để xuất hiện lực ma sát giữa đầu gậy và sàn thì phải làm cho gậy

trượt trên sàn (đầu gậy chống xuống sàn)

Câu hỏi 2: Khi đẩy gậy nhẹ trên sàn với lực tác dụng tương đối lớn

(lực đẩy dọc theo chiều dài gậy) thì gậy sẽ chuyển động hay đứng yên?

HS: Có hai trường hợp xảy ra là:

Gậy đứng yên không chuyển động

Gậy trượt trên sàn

Câu hỏi 3: Khi gậy chuyển động thì gậy có các lực tác dụng nào?

HS: Phản lực của sàn N

Lực ma sát của sàn tác dụng lên gậy F ms

(có thể là ma sát nghỉ hoặc masát trượt

Lực Fdo tay tác dụng lên gậy

Câu hỏi 4: Em hãy cho biết khi nào thì gậy chuyển động (trượt trên

sàn) và khi nào thì gậy đứng yên?

HS: Gậy chịu tác dụng của các lực:

Lực tác dụng dọc theo chiều dài của gậy F

Phản lực của sàn lên gậy N

Lực ma sát giữa gậy và sàn Fms

Câu hỏi 5: Để tiến hành đo hệ số ma sát chúng ta có thể phân tích các

lực tác dụng lên gậy như thế nào?

HS: Ta phân tích lực F

tác dụng lên gậy thành hai thành phầnThành phần theo phương thẳng đứng F1

Ta có Fcos   Fsin suy ra

  tg gậy trượt trên sàn

Bài tập 5 : Cho một cơ hệ như hình vẽ Vật A có khối lượng m = 2kg.1Vật B có khối lượng m2= 1kg Lúc bàn đứng yên thì vật A ở trạng thái cânbằng giới hạn Cho bàn trượt với gia tốc a=3m/s2 sang phải Tính gia tốc củavật A và sức căng của dây

Câu hỏi định hướng tư duy:

Vẽ hình và biểu diễn các lực tác dụng?

- Viết phương trình cho vật (hệ vật) đã cho?

A B

- Giải bài toán bằng hai cách cả HQC quán tính

P a m

T P a

2 2

2 12

2

g m a m

T g m a