intTypePromotion=1
ADSENSE

Bài giảng Phương pháp giải bài tập Vật lý trung học phổ thông - ĐH Phạm Văn Đồng

Chia sẻ: Cuahapbia | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:189

9
lượt xem
3
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Phương pháp giải bài tập Vật lý trung học phổ thông là một trong những học phần bắt buộc trong chương trình đào tạo sinh viên các trường sư phạm. Hiện nay, sách tham khảo cho giáo viên và học sinh phổ thông về bài tập vật lí rất nhiều nhưng sách hướng dẫn giáo viên phân tích các hiện tượng vật lí để giải quyết các bài tập vật lí ở trường phổ thông còn rất thiếu.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Phương pháp giải bài tập Vật lý trung học phổ thông - ĐH Phạm Văn Đồng

  1. ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH QUẢNG NGÃI TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG --------- BÀI GIẢNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG NGUYỄN THỊ THU THỦY 1. Quảng Ngãi, 07/2020
  2. MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1. LÝ LUẬN CHUNG VỀ BÀI TẬP VẬT LÍ ....................................................................... 1 1.1. Vai trò của bài tập vật lí trong dạy học.......................................................................................... 1 1.1.1. Khái niệm bài tập vật lí ................................................................................................. 1 1.1.2. Vai trò của bài tập vật lí ................................................................................................ 1 1.2. Phân loại bài tập vật lí ..................................................................................................................... 4 1.2.1. Căn cứ theo yêu cầu mức độ phát triển tư duy ............................................................. 4 1.2.2. Căn cứ vào nội dung bài tập ......................................................................................... 5 1.2.3. Căn cứ vào phương thức cho điều kiện và phương thức giải ....................................... 7 1.3. Các yêu cầu chung trong dạy học về bài tập vật lí ........................................................................ 9 1.3.1. Tiêu chuẩn lựa chọn hệ thống bài tập vật lí .................................................................. 9 1.3.2. Các yêu cầu khi dạy học bài tập vật lí .......................................................................... 9 CÂU HỎI TỰ HỌC CHƯƠNG 1 ........................................................................................................ 11 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC VỀ BÀI TẬP VẬT LÍ ...................................................... 12 2.1. Tư duy trong quá trình giải bài tập vật lí .................................................................................... 12 2.1.1. Khái quát hóa và cụ thể hóa trong quá trình nhận thức .............................................. 12 2.1.2 Phân tích tư duy giải bài tập vật lí ............................................................................. 13 2.2. Phương pháp giải bài tập vật lí ..................................................................................................... 15 2.2.1. Các bước chung khi giải bài tập vật lí ........................................................................ 15 2.2.2. Phương pháp giải bài tập định tính ............................................................................. 18 2.2.3. Phương pháp giải bài tập định lượng .......................................................................... 19 2.2.4. Phương pháp giải bài tập đồ thị .................................................................................. 20 2.2.5. Phương pháp giải bài tập thí nghiệm .......................................................................... 20 2.3. Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí.......................................................................................... 21 2.3.1. Cơ sở tâm lí học và lí luận dạy học về việc hình thành năng lực giải bài tập............. 21 2.3.2. Định hướng hành động giải bài tập vật lí.................................................................... 22 2.4. Phương pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí ................................................................. 23 CÂU HỎI TỰ HỌC CHƯƠNG 2 ........................................................................................................ 25 CHƯƠNG 3. DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ THUỘC MỘT SỐ ĐỀ TÀI TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ PHỔ THÔNG ............................................................................................................................. 27
  3. 3.1. Phương pháp giải bài tập động học chất điểm ............................................................................ 27 3.1.1. Tóm tắt nội dung kiến thức ......................................................................................... 27 3.1.2. Hướng dẫn giải một số bài tập phần động học chất điểm ........................................... 31 3.1.3. Những điểm cần lưu ý về phương pháp ...................................................................... 43 3.1.4. Các bài tập luyện tập ................................................................................................... 45 3.2. Phương pháp giải bài tập động lực học ........................................................................................ 47 3.2.1. Tóm tắt nội dung kiến thức ......................................................................................... 47 3.2.2. Hướng dẫn giải một số bài tập phần động lực học ................................................ 53 3.2.3. Những điểm cần lưu ý về phương pháp ...................................................................... 68 3.2.4. Các bài tập luyện tập ................................................................................................... 69 3.3. Phương pháp giải bài tập các định luật bảo toàn ........................................................................ 72 3.3.1. Tóm tắt nội dung kiến thức ......................................................................................... 72 3.3.2. Hướng dẫn giải một số bài tập phần các định luật bảo toàn ....................................... 76 3.3.3. Những điểm cần lưu ý về phương pháp ...................................................................... 93 3.3.4. Các bài tập luyện tập ................................................................................................... 94 3.4. Phương pháp giải bài tập nhiệt học .............................................................................................. 98 3.4.1. Tóm tắt nội dung kiến thức ......................................................................................... 98 3.4.2. Hướng dẫn giải một số bài tập phần nhiệt học.......................................................... 103 3.4.3. Những điểm cần lưu ý về phương pháp .................................................................... 116 3.4.4. Các bài tập luyện tập ................................................................................................. 118 3.5. Phương pháp giải bài tập điện học ............................................................................................. 120 3.5.1. Tóm tắt nội dung kiến thức ....................................................................................... 120 3.5.2. Hướng dẫn giải một số bài tập phần điện học........................................................... 135 3.5.3. Những điểm cần lưu ý về phương pháp .................................................................... 148 3.5.4. Các bài tập luyện tập ................................................................................................. 151 3.6. Phương pháp giải bài tập quang học .......................................................................................... 154 3.6.1. Tóm tắt nội dung kiến thức ....................................................................................... 154 3.6.2. Hướng dẫn giải một số bài tập phần quang học ........................................................ 166 3.6.3. Những điểm cần lưu ý về phương pháp .................................................................... 181 3.6.4. Các bài tập luyện tập ................................................................................................. 182
  4. LỜI MỞ ĐẦU Bài tập vật lí có ý nghĩa đặc biệt trong việc dạy học vật lí ở trường phổ thông. Tuy nhiên, trong quá trình rèn luyện phát triển tư duy khi giải bài tập, học sinh gặp rất nhiều khó khăn. Điều này có thể do tính chất phức tạp của các bài tập, cách lựa chọn hệ thống bài tập, hướng dẫn học sinh giải bài tập hay có thể do nhiều giáo viên chưa phân tích những khó khăn, sai lầm trong quá trình nhận thức của học sinh để điều chỉnh hoạt động dạy và học cho phù hợp, … Dạy học bài tập vật lí ở trường phổ thông là một trong những học phần bắt buộc trong chương trình đào tạo sinh viên các trường sư phạm. Hiện nay, sách tham khảo cho giáo viên và học sinh phổ thông về bài tập vật lí rất nhiều nhưng sách hướng dẫn giáo viên phân tích các hiện tượng vật lí để giải quyết các bài tập vật lí ở trường phổ thông còn rất thiếu. Tài liệu có thể sử dụng cho sinh viên sư phạm vật lí, giáo viên và học sinh phổ thông tham khảo. Rất mong nhận được sự góp ý của quý bạn đọc.
  5. Bài giảng Phương pháp giải bài tập vật lý THPT CHƯƠNG 1. LÝ LUẬN CHUNG VỀ BÀI TẬP VẬT LÍ 1.1. Vai trò của bài tập vật lí trong dạy học 1.1.1. Khái niệm bài tập vật lí Theo X.E Camenetxki và V.P. Ôrêkhốp “trong thực tế dạy học, bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề được đặt ra mà trong trường hợp tổng quát đòi hỏi những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí…”. Trong tài liệu sách giáo khoa cũng như các tài liệu về phương pháp dạy học bộ môn, người ta thường hiểu bài tâp vật lí là những bài luyện tập được lựa chọn một cách phù hợp với mục đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng vật lí, hình thành các khái niệm, phát triển tư duy vật lí cho học sinh và rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức của học sinh vào thực tiễn. Với định nghĩa trên, cả hai ý nghĩa khác nhau của bài tập vật lí là vận dụng kiến thức và hình thành kiến thức mới đều có mặt. Do đó, bài tập vật lí với tư cách là một phương pháp dạy học giữ vị trí đặc biệt quan trọng trong việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lí ở nhà trường phổ thông [11]. 1.1.2. Vai trò của bài tập vật lí Trong quá trình dạy học vật lí các bài tập vật lí có tầm quan trọng đặc biệt. Chúng được sử dụng theo những mục đích khác nhau. - Thông qua dạy học về bài tập vật lí, người học có thể nắm vững một cách chính xác, sâu sắc và toàn diện hơn những qui luật vật lí, những hiện tượng vật lí, biết cách phân tích chúng và ứng dụng chúng vào các vấn đề thực tiễn, làm cho kiến thức trở thành vốn riêng của người học [11]. Trong nhiều trường hợp, dù giáo viên cố gắng trình bày tài liệu một cách mạch lạc, logic, phát biểu định luật chính xác, làm thí nghiệm đúng các yêu cầu và cho kết quả chính xác thì đó mới chỉ là điều kiện cần chứ chưa phải là điều kiện đủ để học sinh hiểu sâu và nắm vững kiến thức. Chỉ có thông qua các bài tập vật lí ở hình thức này hay hình thức khác nhằm tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt các kiến thức để tự lực giải quyết thành 1
  6. Bài giảng Phương pháp giải bài tập vật lý THPT công những tình huống cụ thể khác nhau thì kiến thức đó mới trở nên sâu sắc, hoàn thiện và trở thành vốn riêng của người học. - Bài tập vật lí có thể được sử dụng như một phương tiện độc đáo để nghiên cứu tài liệu mới khi trang bị kiến thức cho học sinh. Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra, học sinh có nhu cầu tìm kiếm kiến thức mới, đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức một cách sâu sắc [11]. Thí dụ khi nghiên cứu thí nghiệm mới với 2 hòn bi, trong bài định luật bảo toàn động lượng vật lí lớp 10 từ kết quả của thí nghiệm cho thấy “hai góc lệch bằng nhau”, suy ra vận tốc của hòn bi bên trái ngay sau lúc va chạm đúng bằng vận tốc của hòn bi bên phải ngay trước lúc va chạm đúng bằng động lượng của chúng trước lúc va chạm. Giáo viên có thể cho học sinh tham gia giải quyết vấn đề này một cách tích cực dưới hình thức nêu ra cho học sinh một bài tập phát biểu như sau: từ kết quả của thí nghiệm cho thấy hai góc lệch bằng nhau, hãy so sánh vận tốc của hòn bi bên trái ngay sau lúc va chạm với vận tốc của hòn bi bên phải ngay trước lúc va chạm, và từ đó so sánh tổng động lượng của hai hòn bi trước và sau va chạm. - Bài tập vật lí là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, bồi dưỡng hứng thú học tập và phương pháp nghiên cứu khoa học cho người học, đặc biệt là khi phải khám phá ra bản chất của các hiện tượng vật lí được trình bày dưới dạng các tình huống có vấn đề [10]. Bởi vì giải bài tập là một hình thức làm việc tự lực căn bản của học sinh. Trong khi giải bài tập học sinh phải phân tích điều kiện trong đề bài. Tự xây dựng những lập luận, thực hiện việc tính toán, khi cần thiết thì phải tiến hành các thí nghiệm, thực hiện các phép đo, xác định sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng, kiểm tra các kết luận của mình. Trong những điều kiện đó tư duy lôgic, tư duy sáng tạo của học sinh được phát triển, năng lực làm việc độc lập của học sinh được nâng cao. - Bài tập vật lí còn có ý nghĩa to lớn trong việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp. Các bài tập vật lí có thể đề cập đến các lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống: khoa học kĩ thuật, thông tin liên lạc, giao thông vận tải, sản xuất công nghiệp... Các bài tập này là phương 2
  7. Bài giảng Phương pháp giải bài tập vật lý THPT tiện thuận lợi để học sinh liên hệ lí thuyết với đời sống; vận dụng kiến thức đã học vào thực tế sản xuất và cuộc sống [10]. Thí dụ sau khi học về công và công suất của dòng điện có thể ra cho học sinh bài tập: “người ta có thể dùng các bóng đèn loại 110V để mắc vào mạng điện có hiệu điện thế 220V bằng cách mắc nối tiếp 2 bóng đèn 110V, nhưng phải chọn 2 bóng đèn có cùng công suất định mức như nhau. Hãy giải thích vì sao?” Cũng có thể phát biểu bài tập này dưới hình thức khác khó hơn như sau: “mạng điện có hiệu điện thế 220V, làm thế nào để sử dụng các bóng đèn này trong việc thắp sáng?” Khi giải bài tập như vậy sẽ làm cho học sinh nắm vững hơn các kiến thức đã học, đồng thời tập cho học sinh quen với việc liên hệ lí thuyết với thực tế vận dụng kiến thức đã học vào giải quyết các vấn đề đặt ra trong đời sống hằng ngày. - Bài tập vật lí là một phương tiện củng cố, ôn tập, hệ thống hóa kiến thức và là phương tiện để kiểm tra kiến thức kĩ năng của học sinh [10]. Khi giải bài tập vật lí, học sinh cần nhớ lại kiến thức vừa học, đào sâu khía cạnh nào đó của kiến thức hoặc phải tổng hợp kiến thức trong một đề tài, một chương hoặc một phần của chương trình. Qua các bài kiểm tra thường xuyên giáo viên kịp thời sửa chữa các sai lầm của học sinh. Giải bài tập vật lí là thước đo chính xác để giáo viên có thể thường xuyên theo dõi thành tích và tinh thần học tập của học sinh cùng với hiệu quả công tác giáo dục, giáo dưỡng của mình để từ đó có thể điều chỉnh nội dung, phương pháp dạy học, giúp quá trình dạy học đạt hiệu quả cao. - Nhờ dạy học về bài tập vật lí giáo viên có thể giới thiệu cho học sinh biết sự xuất hiện những tư tưởng và quan điểm tiên tiến hiện đại, các phát minh làm thay đổi thế giới. kích thích hứng thú, đam mê của học sinh với môn học, bồi dưỡng khả năng quan sát [10]. - Bài tập vật lí góp phần xây dựng thế giới quan duy vật biện chứng cho học sinh [10]. 3
  8. Bài giảng Phương pháp giải bài tập vật lý THPT 1.2. Phân loại bài tập vật lí Có nhiều cách phân loại bài tập vật lí. Tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng, nội dung, phương thức giải, hay mức độ yêu cầu phát triển tư duy, … mà có thể phân loại bài tập theo nhiều cách khác nhau. Nếu dựa vào yêu cầu mức độ phát triển tư duy thì bài tập vật lí được chia làm thành bài tập luyện tập, bài tập sáng tạo…Nếu dựa vào phương thức giải thì bài tập vật lí thành bài tập định tính, bài tập định lượng... 1.2.1. Căn cứ theo yêu cầu mức độ phát triển tư duy Theo yêu cầu mức độ phát triển tư duy, có thể phân bài tập thành hai loại là bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo. 1.2.1.1. Bài tập luyện tập Bài tập luyện tập là những bài tập mà hiện tượng xảy ra chỉ tuân theo một quy tắc, một định luật vật lí đã biết, muốn giải chỉ cần thực hiện một lập luận đơn giản hay áp dụng công thức đã biết. Loại bài tập này dùng để củng cố kiến thức lý thuyết cơ bản đã học, hoặc sau khi học một kiến thức lý thuyết vật lí mới (một khái niệm, một định luật hay một quy tắc vật lí nào đó) giúp học sinh hiểu sâu sắc hơn các khái niệm, định luật vật lí mới nghiên cứu, nắm vững cách giải đối với một loại bài tập nhất định đã được chỉ dẫn cách thức giải. Loại bài tập này không đòi hỏi tư duy sáng tạo của người học bởi vì trong các bài tập loại này các điều kiện cho trong đề bài thường đã chỉ rõ hành động cần thực hiện (xác định đại lượng nào đó từ công thức đã biết, giải thích ý nghĩa của công thức…) [10] 4 Ví dụ: Chiếu một tia sáng đi từ nước có chiết suất 𝑛1 = sang môi trường không khí có 3 chiết suất 𝑛2 = 1 với góc tới 𝑖 = 30°. Tìm góc khúc xạ r? 1.2.1.2. Bài tập sáng tạo - Bài tập sáng tạo là bài tập được xây dựng nhằm mục đích bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh, là loại bài tập mà giả thuyết không có thông tin đầy đủ liên quan đến hiện tượng, quá trình vật lí, có những đại lượng vật lí được ẩn dấu; ở đó các dữ kiện trong đề bài không chỉ dẫn trực tiếp hay gián tiếp về algorit giải hay kiến thức vật lí cần sử dụng. 4
  9. Bài giảng Phương pháp giải bài tập vật lý THPT - Loại bài tập này yêu cầu học sinh phải có kĩ năng phân tích đề bài, vận dụng tổng hợp kiến thức để giải quyết vấn đề đặt ra, có đầu óc tưởng tượng, biết cách suy diễn và lập luận để thiết lập các mối quan hệ cần xác lập một cách chặt chẽ và có logic. Bài tập sáng tạo có hai loại:  Bài tập nghiên cứu: là loại bài tập cần giải thích một hiện tượng chưa biết trên cơ sở mô hình trừu tượng thích hợp rút ra từ lí thuyết vật lí. Học sinh cần trả lời câu hỏi “Tại sao?”. Ví dụ: Tại sao trời mùa hè, lúc trưa nắng trên đường nhựa khô ráo, nhìn từ xa mặt đường nhựa như có nước?  Bài tập thiết kế: là loại bài tập vận dụng các kiến thức lí thuyết đã biết để đưa ra mô hình mới phù hợp với mô hình trừu tượng (định luật, công thức, đồ thị…) đã cho. Học sinh cần trả lời câu hỏi “làm như thế nào?”. Ví dụ: Làm thế nào để xác định lực cản của một con thuyền trên mặt nước mà không dùng lực kế? 1.2.2. Căn cứ vào nội dung bài tập Theo cách phân loại này, có thể chia bài tập thành các loại sau: bài tập có nội dung cụ thể, bài tập có nội dung trừu tượng, bài tập có nội dung kĩ thuật tổng hợp, bài tập có nội dung lịch sử và bài tập vui. 1.2.2.1. Bài tập có nội dung cụ thể Bài tập có nội dung cụ thể là những bài tập có dữ liệu như các số liệu cụ thể, thực tế và học sinh có thể đưa ra lời giải dựa vào vốn kiến thức vật lí đã có. Những bài tập có nội dung cụ thể có tác dụng tập cho người học phân tíchcác hiện tượng thực tế cụ thể để làm rõ bản chất vật lí và do đó, có thể vận dụng các kiến thức vật lí để giải. Ví dụ: Một người mắt cận đeo sát mắt kính -2 dp thì nhìn thấy rõ vật ở vô cực mà không điều tiết. Điểm Cc khi không đeo kính cách mắt 10 cm. Khi đeo kính, mắt nhìn thấy được điểm gần nhất cách mắt bao nhiêu? 5
  10. Bài giảng Phương pháp giải bài tập vật lý THPT 1.2.2.2. Bài tập có nội dung trừu tượng Bài tập có nội dung trừu tượng là các bài tập mà các dữ liệu được cho dưới dạng chữ. Trong bài tập này, bản chất được nêu bật trong đề bài, những chi tiết không bản chất đã được lượt bỏ bớt. Học sinh có thể nhận ra cần sử dụng công thức, định luật vật lí nào để giải bài tập đã cho. Ví dụ: Một lăng kính có tiết diện vuông góc là một tam giác đều ABC. Một chùm tia sáng đơn sắc hẹp SI được chiếu tới mặt AB trong mặt phẳng của tiết diện vuông góc và theo phương vuông góc với đường cao AH của ABC. Chùm tia ló khỏi mặt AC theo phương sát với mặt này. Tính chiết suất của lăng kính. 1.2.2.3. Bài tập có nội dung kĩ thuật tổng hợp Bài tập có nội dung kĩ thuật tổng hợp là các bài tập có nội dung kiến thức về kĩ thuật, sản xuất, công nông nghiệp, giao thông vận tải, … Ví dụ: Tại sao diễn viên xiếc ngồi trên yên ngựa đang phi nhanh, nhảy lên cao khi rơi xuống vẫn đúng vào yên ngựa? 1.2.2.4. Bài tập có nội dung lịch sử Bài tập có nội dung lịch sử là các bài tập chứa đựng các kiến thức có liên quan đến lịch sử như những dữ liệu về các thí nghiệm vật lí cổ điển, những phát minh, sáng chế, hoặc những câu chuyện có tính chất lịch sử. Ví dụ: Nhà bác học Acsimet đã dùng gương cầu lõm lớn tập trung ánh sáng mặt trời để đốt cháy chiếc thuyền giặc. Vậy Acsimet đã dựa vào tính chất nào của gương? 1.2.2.5. Bài tập vui Bài tập vui là các bài tập sử dụng các sự kiện hiện tượng kì lạ hoặc vui. Việc giải thích bài toán này sẽ làm cho tiết học thêm sinh động, nâng cao hứng thú học tập của học sinh. Ví dụ: Tại sao con người chịu nóng ở nhiệt độ 60oC trong không khí mà lại bị bỏng trong nước cũng ở nhiệt độ đó? 6
  11. Bài giảng Phương pháp giải bài tập vật lý THPT 1.2.3. Căn cứ vào phương thức cho điều kiện và phương thức giải Cách phân loại này có thể bao gồm bài tập định tính, bài tập định lượng, bài tập đồ thị và bài tập thí nghiệm.Tuy nhiên khi giải phần lơn các bài tập người ta có thể sử dụng một vài phương thức giải vì sự phân chia này chỉ có tính chất quy ước. 1.2.3.1. Bài tập định tính Bài tập định tính là loại bài tập được đưa ra với nhiều tên gọi khác nhau “câu hỏi thực hành”, “bài tập logic”, “câu hỏi định tính”,… Sự đa dạng trong cách gọi chứng tỏ loại bài tập này có những ưu điểm về nhiều mặt, bởi vì mỗi tên gọi đều phản ánh một khía cạnh nào đó của ưu điểm. Đặc điểm của bài tập định tính là nhấn mạnh mặt định tính của các hiện tượng đang khảo sát, việc giải chủ yếu dựa vào các suy luận logic mà không cần phải tính toán phức tạp. Loại bài tập này dùng để vận dụng kiến thức vào đời sống, sản xuất. Nó thường được dùng làm bài tập mở đầu nghiên cứu tài liệu mới, giúp học sinh nắm vững bản chất vật lí của các hiện tượng, tạo say mê, hứng thú môn học cho học sinh, rèn cho họ tư duy logic, khả năng phán đoán, biết cách phân tích bản chất vật lí của hiện tượng. Bài tập này thường đưa ra dưới dạng câu hỏi “Vì sao?” “Tại sao?”. Ví dụ: Trong những động cơ quay nhanh chạy bằng sức gió dùng trong nông nghiệp, muốn cho quạt quay đều người ta đặt vào trục truyền động những bánh đà rất nặng. Tại sao? 1.2.3.2. Bài tập định lượng Bài tập định lượng là loại bài tập có dữ liệu là các số cụ thể, học sinh phải giải chúng bằng các phép toán, sử dụng công thức để xác lập mối quan hệ phụ thuộc định lượng giữa các đại lượng phải tìm và nhận được kết quả dưới dạng một công thức hoặc một giá trị bằng số. 7
  12. Bài giảng Phương pháp giải bài tập vật lý THPT Ví dụ: Một xe chạy trong 6h. Trong 2h đầu chạy với vận tốc 20 km /h ; trong 3h kế tiếp với vận tốc 30 km /h ; trong giờ cuối với vận tốc 14 km /h . Tính vận tốc trung bình của xe trong suốt thời gian chuyển động? 1.2.3.3. Bài tập thí nghiệm Bài tập thí nghiệm là loại bài tập khi giải phải tiến hành thí nghiệm để kiểm ta tính đúng đắn của giả thuyết mới, một lí thuyết, một kết quả đã biết trước hoặc để thu thập số liệu cần thiết cho việc giải bài tập. Ví dụ: Một cốc nước được đặt cân bằng trên một cái cân. Cân bằng của cân có bị phá vỡ không nếu người ta nhấn một chiếc bút chì vào nước và giữ bút chì bằng tay mà không chạm vào cốc. Hãy kiểm tra lại câu trả lời bằng thí nghiệm (nước không tràn ra khỏi cốc). 1.2.3.4. Bài tập đồ thị Bài tập đồ thị là bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện để giải phải tìm trong các đồ thị cho trước hoặc ngược lại, đòi hỏi học sinh phải biểu diễn quá trình diễn biến của hiện tượng nêu trong bài tập đồ thị. Đồ thị là một hình thức biểu đạt mối quan hệ giữa hai hay nhiều đại lượng vật lí, tương đương với cách biểu diễn bằng lời hay bằng công thức. Nhiều khi nhờ vẽ được chính xác đồ thị biểu diễn các số liệu thực nghiệm mà ta có thể tìm được định luật vật lí mới. Do đó, các bài luyện tập sử dụng đồ thị hoặc xây dựng đồ thị có vị trí ngày càng quan trọng trong dạy học vật lí [11]. Ví dụ: Một chất điểm chuyển động thẳng đều có đồ B C thị tọa độ – thời gian như hình vẽ a/ Hãy viết phương trình chuyển động của chất điểm trong mỗi giai đoạn? D b/ Tính quãng đường vật đi được trong 20 O giây? A 8
  13. Bài giảng Phương pháp giải bài tập vật lý THPT 1.3. Các yêu cầu chung trong dạy học về bài tập vật lí 1.3.1. Tiêu chuẩn lựa chọn hệ thống bài tập vật lí Tiêu chuẩn của một hệ thống bài tập vật lí là những căn cứ để dựa vào đó giáo viên soạn cho mình một hệ thống bài tập riêng; giáo viên phải tự giải được các bài tập đó và dự đoán được những khó khăn, những sai sót học sinh thường gặp phải. Hệ thống bài tập phải đảm bảo những tiêu chuẩn sau:  Thông qua việc giải hệ thống bài tập những kiến thức cơ bản đã được xác định của đề tài phải được củng cố, ôn tập, hệ thống hoá và khắc sâu thêm. • Tính tuần tự tiến lên từ đơn giản đến phức tạp của các mối quan hệ giữa các đại lượng và các khái niệm đặc trưng cho các quá trình hoặc hiện tượng phải được mô tả trong hệ thống bài tập. Đặc biệt cần có những bài tập mà việc tìm ra mối quan hệ vật lí đòi hỏi phải có sự sáng tạo, độc đáo và giải quyết được những sai lầm của học sinh. • Mỗi bài tập phải góp phần nào đó vào việc hoàn thiện kiến thức cho học sinh. Mỗi bài tập phải đem lại cho học sinh một điều mới mẻ nhất định, một khó khăn vừa sức. • Hệ thống bài tập phải đa dạng về thể loại (bài tập định tính, bài tập định lượng, bài tập đồ thị, … và về nội dung phải không được trùng lặp. • Các kiến thức toán lý được sử dụng trong bài tập phải phù hợp với trình độ học sinh. • Số lượng bài tập được lựa chọn phải phù hợp với sự phân bố thời gian [11]. 1.3.2. Các yêu cầu khi dạy học bài tập vật lí * Người giáo viên phải dự tính được kế hoạch cho toàn bộ công việc về bài tập, với từng đề tài, từng tiết học cụ thể. Muốn vậy: - Phải lựa chọn, chuẩn bị các bài tập nêu vấn đề để sử dụng trong tiết nghiên cứu tài liệu mới nhằm kích thích hứng thú học tập và phát triển tư duy học sinh. 9
  14. Bài giảng Phương pháp giải bài tập vật lý THPT - Phải lựa chọn, chuẩn bị các bài tập nhằm củng cố, bổ sung, hoàn thiện những kiến thức lý thuyết cụ thể đã học, cung cấp cho người học những hiểu biết về thực tế và kĩ thuật có liên quan với kiến thức lý thuyết. - Phải lựa chọn, chuẩn bị các bài tập điển hình nhằm hình thành phương pháp chung giải mỗi loại bài tập đó. - Phải lựa chọn, chuẩn bị các bài tập nhằm kiểm tra, đánh giá chất lượng kiến thức, kĩ năng về từng kiến thức cụ thể, và từng phần của chương trình. * Sắp xếp các bài tập thành hệ thống, định kế hoạch và phương pháp sử dụng. * Khi dạy giải bài tập vật lí cần dạy cho học sinh biết vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề đặt ra, rèn cho người học kĩ năng giải các bài tập cơ bản thuộc các phần khác nhau trong chương trình vật lí. * Người giáo viên cần đặt biệt coi trọng việc rèn luyện tư duy và tính tự lập của học sinh. Chính thông qua việc giải bài tập vật lí mà có thể hình thành ở người học phong cách nghiên cứu, phương pháp tiếp cận các các hiện tượng cần nghiên cứu, qua đó có thể phát triển tư duy của người học. Khi lựa chọn bài tập, cần xác định cho được mục tiêu dạy học của bài tập đó. Mục tiêu nói chung, là kết quả dự kiến cần đạt được sau khi thực hiện thành công một hoạt động và các yếu tố trong mục tiêu được mô tả dưới hình thức những hành vi quan sát được. Mục tiêu dạy học của bài tập thường có các hình thức như sau: - Nhớ lại được định nghĩa, định luật. - Giải thích được, mô tả được hiện tượng, so sánh được mức độ khác nhau hay giống nhau của các sự kiện hoặc hiện tượng nào đó. - Đánh giá được tầm quan trọng, ý nghĩa, giá trị, mức độ, ... của quá trình hay sự kiện, hiện tượng. - Biết thực hiện (hay tiến hành, hoàn thành, …) hành động hay hành vi nào đó ở trình độ nhất định và mức độ chính xác đến đâu. - Biết thể hiện ý thức (hay thái độ, xúc cảm, tình cảm, nhu cầu, lý trí, …) trước sự kiện theo định hướng giá trị nhất định. 10
  15. Bài giảng Phương pháp giải bài tập vật lý THPT - Biết hoàn thành công việc nào đó với những tiêu chí cụ thể như lập kế hoạch, tổ chức, phát hiện, tra cứu, xử lý số liệu, đánh giá, phê phán, biện luận. CÂU HỎI TỰ HỌC CHƯƠNG 1 1. Trình bày vai trò của bài tập vật lý trong dạy học vật lý và lấy ví dụ minh họa. 2. Trình bày các cách phân loại bài tập vật lý và lấy 2 ví dụ minh họa cho mỗi loại bài tập. 3. Trình bày các yêu cầu chung khi lựa chọn hệ thống bài tập vật lý và những yêu cầu khi dạy học bài tập vật lý. 11
  16. Bài giảng Phương pháp giải bài tập vật lý THPT CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC VỀ BÀI TẬP VẬT LÍ 2.1. Tư duy trong quá trình giải bài tập vật lí 2.1.1. Khái quát hóa và cụ thể hóa trong quá trình nhận thức Để có thể nêu những nét chung của phương pháp dạy học về bài tập vật lí, cần hiểu rõ quá trình tư duy trong việc xác lập đường lối giải một bài tập vật lí. Quá trình hình thành nên các khái niệm, định luật vật lí gắn với quá trình khái quát hóa, nó liên quan đến chuyển tiếp của người học từ chỗ mô tả tính chất của từng sự vật, hiện tượng vật lí riêng lẽ đến chỗ phát hiện và tách nó ra trong một nhóm các sự vật, hiện tượng. Khái quát hóa được xem xét trong mối liên hệ chặt chẽ với thao tác trừu tượng hóa. Việc tách ra tính chất chung, bản chất nào đó, bao hàm việc tách nó ra khỏi các tính chất khác. Điều kiện cần thiết của sự khái quát hóa đúng đắn là phân tích trong các ví dụ cụ thể các dấu hiệu có thể thay đổi, các dấu hiệu khongo bản chất đối với một khái niệm hoặc hiện tượng nhất định… Như vậy điều kiện của sự hình thành khái quát hóa đúng đắn ở học sinh là sự thay đổi (biến đổi) các dấu hiệu (thuộc tính và hiện tượng) không bản chất trong sự ổn định của các dấu hiệu bản chất. Quá trình dạy học thường theo trình tự: Tri giác – Biểu tượng – Khái niệm – Định luật/Quy luật. Như vậy, khái niệm được trừu tượng hóa từ các đặc điểm và dấu hiệu đơn lẻ của các tri giác và biểu tượng và do đó nó là kết quả của khái quát hóa và biểu tượng về rất nhiều hiện tượng và sự vật cùng loại. Tuy nhiên, nắm vững khái niệm, định luật không chỉ giới hạn ở chỗ biết các dấu hiệu của sự vật và hiện tượng được bao hàm bởi khái niệm đó, mà còn phải biết sử dụng nó trong thực tế, biết làm việc với nó. Điều đó có nghĩa là việc tiếp thu khái niệm, định luật không chỉ bao gồm con đường từ dưới lên trên – từ các trường hợp riêng lẻ, bộ phận đến khái quát hóa chúng mà còn có con đường ngược lại từ trên xuống dưới, từ cái chung đến cái bộ phận và riêng lẻ. Khi biết cái chung, cần nhìn thấy nó trong trường hợp cụ thể gặp phải trong thời điểm đã cho. Đó chính là con đường cần thực hiện khi giải bài tập vật lí. 12
  17. Bài giảng Phương pháp giải bài tập vật lý THPT Nhiều bằng chứng đã chứng tỏ, các khái quát ban đầu mà học sinh thu nhận được theo sơ đồ ‘từ dưới lên trên” tự nó không đảm bảo được sự vận động “từ trên xuống dưới” từ “cái chung” đến cái riêng. Khi học các sự kiện mới và cụ thể, học sinh không nhận ra trong đó trường hợp riêng của dấu hiệu chung mà họ đã biết, không thể tách bạch được dấu hiệu chung này từ những điều kiện cụ thể. Việc chuyển từ cái chung đến cái riêng , cái cụ thể giúp người học khắc phục được sự tách rời giữa cái cụ thể và cái trừu trượng. Khái quát ban đầu càng trừu tượng thì sự tiếp thu nó một cách đầy đủ càng đòi hỏi phải cụ thể hóa nhiều hơn. Trong dạy học vật lí, việc cụ thể hóa được thực hiện trong quá trình áp dụng khái niệm, định luật vật lí, khi giải các bài tập đưa các sự kiện, hiện tượng vật lí trong thực tiễn vào khái niệm. Ví dụ: Sau khi đã học định luật III Niu-tơn thì người học phải vận dụng được kiến thức đó để giải thích được sự tương tác giữa các vật trong trường hợp cụ thể (con ngựa kéo xe). Việc nắm vững tri thức trừu tượng thực sự diễn ra tùy theo mức độ phong phú của nội dung cảm tính – cụ thể. Độ rộng và tính đa dạng của thông tin về những biểu hiện cụ thể, cảm tính của cái chung được sử dụng làm chỉ số đo trình độ nắm vững khái niệm, định luật. Nắm vững khái niệm, định luật có nghĩa là nắm vững được toàn bộ tập hợp các tri thức về các sự vật mà khái niệm, định luật đó có liên quan. Càng tiến gần tới mức độ đó, người học càng nắm vững khái niệm, định luật. Đó là sự phát triển của các khái niệm, định luật, chúng không phải bất biến mà có sự thay đổi về nội hàm tùy theo việc mở rộng tri thức. Như vậy, việc giải bài tập vật lí thực chất là vận dụng các kiến thức khái quát đã có vào các tình huống vật lí cụ thể, đó là quá trình đi từ cái chung đến cái riêng [11]. 2.1.2 Phân tích tư duy giải bài tập vật lí Đối với học sinh ở các lớp khác nhau, việc giải bài tập vật lí thường có khó khăn đặc biệt. Các bài tập vật lí thay đổi theo các đặc điểm bề ngoài của tình huống và đặc điểm riêng của mối liên hệ giữa các đại lượng cho trong bài tập. 13
  18. Bài giảng Phương pháp giải bài tập vật lý THPT Mục đích hoạt động của giáo viên là ở chỗ, trong khi dạy giải một cách hệ thống hàng loạt các bài tập thuộc một dạng nào đó nhằm cung cấp cho người học kĩ năng phân tích hiện tượng vật lí căn cứ vào hàng loạt các dấu hiệu để nhận ra dạng bài tập đó với mục đích áp dụng được các khái niệm, định luật để tìm ra lời giải cuối cùng. Ở đây đã diễn ra sự phân loại các kiểu ra điều kiện và các cách giải được áp dụng cho điều kiện đó. Chính trên cơ sở phân loại này, quá trình tư duy thường diễn ra như sau: đầu tiên bài tập mới nào đó sẽ được nhận dạng rồi sau đó mới được giải. Nếu không diễn ra sự nhận dạng (bài tập không quen thuộc) thì thường không có lời giải, hay chính xác hơn là loại bài tập như vậy được giải với sự hướng dẫn của giáo viên sẽ dẫn đến khái niệm về kiểu bài tập mới. Một trong những thói quen của giáo viên thường làm là dạy quá nhiều cách phân loại việc giải bài tập thay vì phải dạy học sinh năng lực giải bài tập, do vậy học sinh thường hay nói “chúng em chưa giải loại bài tập này bao giờ”. Đối với họ, dường như là cần phải biết cách giải chỉ khi các bài tập đã được giải. Trong quá trình giải bài tập vật lí, giáo viên có thể thấy học sinh rơi vào các trường hợp sau: - Khi giải một số bài tập xác định, có những trường hợp các bài tập được đưa về các dạng bài tập đã biết (tức là nhận thức được là bài tập đã được giải bằng cách xác định) và giải đúng. - Có trường hợp nhận ra dạng bài tập nhưng không giải được. - Có trường hợp giải được bài tập nhưng không nhận ra dạng của chúng. - Những trường hợp còn lại là không đưa các bài tập về dạng đã biết và cũng không giải được chúng. Như vậy, dường như ở học sinh có mối liên hệ rõ ràng giữa giải được bài tập và nhận dạng sơ bộ các bài tập và ngược lại. Việc nhận dạng sơ bộ được bài tập thực chất là nhận ra được cơ sở định hướng để giải quyết bài tập đó. Việc sơ bộ nhận dạng được các bài tập là điều kiện cơ bản để tái hiện lại cách giải cụ thể đã biết. 14
  19. Bài giảng Phương pháp giải bài tập vật lý THPT Tuy nhiên, trong toàn bộ tính chất phức tạp của hoạt động này, tư duy chưa vượt ra khỏi phạm vi tư duy phân loại mang tính kinh nghiệm. Sơ bộ nhận dạng được các bài tập là điều kiện cần nhưng chưa đủ, vấn đề mấu chốt không phải chỉ là như vậy mà phải làm sao cho học sinh tự tìm lấy lời giải bài tập mới, ngay cả đó là những bài ở dạng đơn giản. Muốn vậy, việc phân tích được hiện tượng vật lí cụ thể trong bài để xác định chính xác các quy luật chi phối các hiện tượng là chìa khóa dẫn tới thành công trong giải bài tập vật lí. Sự thành công của giải bài tập vật lí cũng phụ thuộc vào việc cụ thể hóa điều kiện bài tập, vào khả năng thể hiện và biểu tượng trực quan các điều kiện có trong bài tập. Kĩ năng thể hiện trực quan nội dung của bài tập đóng vai trò quyết định trong khi xác định các mối tương quan cần thiết. Việc minh họa nội dung bài tập bằng các hình vẽ mô tả các hiện tượng và quá trình vật lí được nói đến trong bài tập là những gợi ý tốt giúp người học giải thành công bài tập. Trong nhiều trường hợp chỉ cần giáo viên thay đổi một số tình tiết của bài tập, làm cho nó gần gũi hơn với kinh nghiệm của người học và trực quan hóa nó thì kết quả giải bài tập cũng sẽ được bảo đảm. Như vậy quá trình giải một bài tập vật lí thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài tập, nếu có thể thì dùng các kí hiệu, mô hình hình vẽ để mô tả hiện tượng, xem xét hiện tượng vật lí được đề cập để nghĩ tới những mối liên hệ có thể có giữa cái đã cho và cái phải tìm dựa trên sự vận dụng kiến thức vật lí vào điều kiện cụ thể đã cho sao cho có thể thấy được cái phải tìm có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã cho. Sau đó, luận giải để đi từ những mối liên hệ đã xác lập được đến những mối liên hệ tường minh, trực tiếp giữa cái cần tìm và cái đã biết [11]. 2.2. Phương pháp giải bài tập vật lí 2.2.1. Các bước chung khi giải bài tập vật lí Số lượng bài tập vật lí rất đa dạng và phong phú với nhiều dạng bài và phương pháp giải khác nhau. Phương pháp giải bài tập vật lí nói chung phụ thuộc vào nhiều điền kiện : nội dung bài tập, trình độ học sinh, mục đích do giáo viên đặt ra,… Tuy nhiên, trong dạy 15
  20. Bài giảng Phương pháp giải bài tập vật lý THPT học về bài tập vật lí, tiến trình hướng dẫn học sinh giải một bài tập vật lí nói chung, đều phải trải qua bốn giai đoạn ( bước) sau: Bước 1: Đọc đề bài. Tìm hiểu đề bài. Việc đọc kĩ đề bài giúp hiểu rõ vấn đề của bài tập và sơ bộ nhận dạng được bài tập. Giáo viên yêu cầu học sinh ghi ra những đại lượng đã cho ( cả kí hiệu, trị số và đơn vij0, những hằng số vật lí cần dùng và những đại lượng cần phải tính và đổi đơn vị về cùng hệ đơn vị thống nhất. Cần lưu ý học sinh các thuật ngữ quan trọng để diễn đạt sang ngôn ngữ vật lí. − − 𝐶ℎ𝑜 {− 𝐻ỏ𝑖 {− − − Sau đó học sinh phải tiến hành vẽ hình một cách chính xác, rõ ràng và đầy đủ. Nếu bài tập vật lí không có sẵn hình vẽ thì, nếu cần thiết, phải căn cứ vào đề bài để tự vẽ lấy hình, trên hình vẽ ghi các kí hiệu cần thiết. Bằng hình vẽ, học sinh có thể phân tích giả thiết của bài tập, đồng thời, đặc biệt chú ý đến những giả định khác nhau mà hầu như không thể tránh khỏi trong mỗi bài tập, có những giả định thì cần được nêu lên trong tiến trình giải bài tập. Mức độ hiểu bài tập vật lí của học sinh được thể hiện qua việc mô tả lại bằng lời hiện tượng nêu trong bài tập và qua việc vẽ hình minh họa. Như vậy, giai đoạn tìm hiểu đề bài bao gồm: − Xác định ý nghĩa của các thuật ngữ, phân biệt đâu là ẩn số phải tìm, đâu là dữ kiện đã cho. − Dùng các kí hiệu vật lí để ghi tóm tắt đầu bài. − Đổi đơn vị về hệ đơn vị hợp pháp. − Vẽ hình mô tả hiện tượng vật lí trong bài tập. Bước 2: Phân tích hiện tượng của bài tập để xác lập các mối liên hệ cơ bản. Đây là bước có tính chất quyết định trong việc giải bài tập vật lí. Học sinh cần tìm hiểu hiện tượng cho trong đề bài, xem hiện tượng đó thuộc loại nào, hình dung diễn biến của hiện tượng đó để nhận biết những dữ kiện đầu bài liên quan đến những khái niệm nào, 16
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2