Đề tài “Ứng dụng của phần mềm Working Model trong dạy học Vật lí phần bài tập động lực học chất điểm”

Chia sẻ: Ng Hgwhfg | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:60

Thêm vào BST

Báo xấu

298
lượt xem 52
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong thời gian qua, việc ứng dụng CNTT vào giảng dạy đã trở lên phổ biến và đạt được những hiệu quả nhất định. Coi sự đóng góp, hỗ trợ của công nghệ thông tin trong dạy học là cần thiết. Trong nhà trường nhiều bộ môn đã sử dụng, khai thác có hiệu quả các bài giảng điện tử và các phần mềm hỗ trợ. Quá trình giảng dạy bộ môn Vật lí còn gặp nhiều khó khăn do có rất nhiều hiện tượng Vật lí khó gây bất lợi trong quá trình dạy học. Để khắc phục những...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài “Ứng dụng của phần mềm Working Model trong dạy học Vật lí phần bài tập động lực học chất điểm”

LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài khoa học này, em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo- Th.S Cao Tiến Khoa, giảng viên khoa Vật lí, trường Đại học Sư phạm- Đại học Thái Nguyên đã hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo khoa Vật lí đã giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành đề tài khoa học này. Do điều kiện và thời gian có hạn nên đề tài khoa học này không tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 5 năm 2012 SINH VIÊN Nguyễn Đình Ngọc ii
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN........................................................................................................ ii MỤC LỤC............................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT....................................................................... iv MỞ ĐẦU................................................................................................................. 1 1. Lý do chọn đề tài................................................................................................ 1 2. Mục đích nghiên cứu........................................................................................... 2 3. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................ 2 4. Giả thuyết khoa học........................................................................................... 2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu......................................................................................... 2 6. Phạm vi nghiên cứu............................................................................................. 3 7. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 3 8. Đóng góp của đề tài............................................................................................ 3 9. Cấu trúc của đề tài............................................................................................. 3 Chương I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI......................... 4 1. Bài tập trong dạy học Vật lí.............................................................................. 4 2. Bài tập phần động lực học chất điểm........................................................... 17 3. Phần mềm Working Model.............................................................................. 22 Chương II. ỨNG DỤNG CỦA WORKING MODEL TRONG DẠY BÀI TẬP VẬT LÍ PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM.............................................. 42 4. Đề xuất bài tập................................................................................................. 42 2.2. Thiết kế tiến trình dạy học cụ thể một số bài tập động lực học chất điểm....................................................................................................................... 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................................. 56 5. Kết luận............................................................................................................. 56 6. Kiến nghị........................................................................................................... 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 57 iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT GD Giáo dục BTVL Bài tập Vật lí HS Học sinh GV Giáo viên THPT Trung học phổ thông CNTT Công nghệ thông tin iv
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong thời gian qua, việc ứng dụng CNTT vào giảng dạy đã trở lên phổ biến và đạt được những hiệu quả nhất định. Coi sự đóng góp, hỗ trợ của công nghệ thông tin trong dạy học là cần thiết. Trong nhà trường nhiều bộ môn đã sử dụng, khai thác có hiệu quả các bài giảng điện tử và các phần mềm hỗ trợ. Quá trình giảng dạy bộ môn Vật lí còn gặp nhiều khó khăn do có rất nhiều hiện tượng Vật lí khó gây bất lợi trong quá trình dạy học. Để khắc phục những khó khăn đó, những năm gần đây bộ môn này đã sử dụng rất nhiều thành tựu khoa học công nghệ vào giảng dạy. Đây là vấn đề mang tính cấp thiết, ứng dụng công nghệ thông tin vào quá trình giảng dạy cũng như học tập càng ngày được quan tâm nhiều hơn nhằm nâng cao chất lượng dạy học. Việc giải BTVL có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong quá trình học tập bộ môn Vật lí ở trường phổ thông của HS vì việc giải bài tập giúp các em vận dụng kiến thức trên lí thuyết vào những bài tập cụ thể nhằm khắc sâu và củng cố kiến thức. Đồng thời việc giải BTVL sẽ góp phần hình thành một số phẩm chất như: Tính kiên trì, bền bỉ, tư duy logic, tu duy trừu tượng, khả năng tập trung, sáng tạo, tính cẩn thận… Khi giải bài tập Vật lí học sinh cần hình dung và hiểu được hiện tượng, quá trình Vật lí mà bài tập đề cập, đây là bước ban đầu để định hướng tìm được kết quả của bài toán. Chính vì vậy, việc nắm rõ hiện tượng bài toán sẽ giúp cho học sinh giải bài tập tốt hơn. Hiện nay, một số các phần mềm được ứng dụng trong dạy học Vật lí như: Crocodile Physics, Electronics Workbench, Physics Simulations, Working Model, Solid work. Trong đó phần mềm Working Model là một phần mềm có ứng dụng cao trong dạy học, các thí nghiệm cơ học được thiết kế dễ dàng, ta có thể thiết kế các thí nghiệm cho học sinh hiểu một số lý thuyết thông qua hình ảnh trực quan, cũng có thể làm thí nghiệm mô phỏng khi mà không có đủ điều kiện làm thí nghiệm thật. Working Model có thể tạo mô phỏng hình ảnh hoạt nghiệm rất tốt điều này sẽ giúp học sinh hiểu các hiện tượng trong các bài tập, từ đó có phương pháp giải bài tập tốt nhất. Đặc biệt trong môi trường Working Model có thể tính 1
toán kết quả một số bài tập từ đó có thể kiểm chứng kết quả sau khi giải bài tập của học sinh. Trong thời gian qua, đã có nhiều công trình nghiên cứu về ứng dụng của phần mềm Working Model. Ví dụ như đề tài nghiên cứu khoa học “Ứng dụng phần mềm mô phỏng Working Model 2D mô phỏng quá trình làm việc của máy đào một gầu truyền động thủy lực” của sinh viên Dương Mạnh Hùng lớp Máy xây dựng A-K45. Chuyên đề “Sử dụng phần mềm Working Model để mô phỏng các hiện tượng Vật lí” của giáo viên Vật lí: Trần Nhật Trung trường THPT Vịnh Xuân nhưng chỉ dừng lại ở ứng dụng trong các lĩnh vực khác như xây dựng, chế tạo máy móc, hiện tượng Vật lí… Chưa có đề tài nghiên cứu theo hướng ứng dụng Working Model trong giảng dạy giải bài tập Vật lí. Xuất phát từ những lí do trên, tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Ứng dụng của phần mềm Working Model trong dạy học Vật lí phần bài tập động lực học chất điểm” 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Working Model trong dạy học Vật lí nói chung và vận dụng trong dạy học phần bài tập động lực học chất điểm nhằm phát huy tính tích cực, tư duy nhằm nâng cao kiến thức cho học sinh. 3. Đối tượng nghiên cứu Ứng dụng của phần mềm Working Model trong dạy bài tập Vật lí phần động lực học chất điểm. Hoạt động dạy của giáo viên khi ứng dụng phần mềm này vào dạy học. 4. Giả thuyết khoa học Nếu ứng dụng tốt được phần mềm Working Model vào dạy bài tập Vật lí phần động lực học chất điểm sẽ góp phần nâng cao chất lượng học tập của học sinh. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu  Nghiên cứu cơ sở lý luận về phương pháp giải bài tập Vật lí, tính tích cực và tự lực của học sinh. 2
 Xây dựng tiến trình hướng dẫn giải bài tập Vật lí phần động lực học chất điểm khi có ứng dụng của Working Model.  Phân tích nội dung kiến thức, dự kiến những khó khăn khi giải bài tập.  Tìm hiểu những khó khăn khi không ứng dụng phần mềm Working Model vào hướng dẫn giải một số dạng bài tập Vật lí. 6. Phạm vi nghiên cứu Hoạt động dạy bài tập của giáo viên khi dùng phần mềm Working Model. Phần mềm Working Model được ứng dụng rất nhiều trong dạy học Vật lí nhưng do hạn chế về mặt thời gian nên chúng tôi chỉ tập trung nghiên cứu phần ứng dụng của phần mềm Working Model trong dạy học Vật lí phần bài tập động lực học chất điểm. 7. Phương pháp nghiên cứu Chúng tôi tiến hành đọc, phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa và khái quát hóa các tài liệu, công trình khoa học có liên quan đến phần mềm Working Model đ ể xây dựng đề tài. 8. Đóng góp của đề tài Góp phần làm rõ cơ sở lý luận của việc giải bài tập Vật lí. Xây dựng tiến trình giải bài tập phần động lực học chất điểm. Bổ sung phương pháp giảng dạy có ứng dụng phần mềm Working Model vào giải bài tập. 9. Cấu trúc của đề tài Đề tài nghiên cứu khoa học gồm các phần sau:  MỞ ĐẦU  CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÍ LUẬN  Chương II. ỨNG DỤNG CỦA WORKING MODEL TRONG DẠY BÀI TẬP VẬT LÍ PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM  KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 3
Phần thứ hai NỘI DUNG ĐỀ TÀI Chương I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1. Bài tập trong dạy học Vật lí 1.1. Bài tập Vật lí là gì ? Bài tập Vật lí được hiểu là những bài 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 của học sinh và rèn kĩ năng vận dụng kiến thức của học sinh vào thực tiễn.[4,tr5] Ý nghĩa của bài tập Vật lí là vận dụng kiến thức và hình thành kiến thức mới. Do đó bài tập Vật lí với tư cách là một phương pháp dạy học giữ vị trí đ ặc biệt quan trọng trong việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học Vật lí ở trường phổ thông. 1.2. Vai trò của bài tập trong dạy học Vật lí 1.2.1. 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 quy luật Vật lí, những hiện tượng Vật lí, ứng dụng chúng vào thực tiễn Trong nhiều trường hợp, dù GV 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 đ ủ để học sinh hiểu sâu sắc và nắm vững kiến thức. Chỉ có thông qua các BTVL thì ở hình thức này hay hình thức khác nhằm tạo điều kiện cho HS vận dụng linh hoạt các kiến thức để tự lực giải quyết thành công những tình huống cụ thể khác nhau thì kiến thức đó mới trở lên sâu sắc, hoàn thiện và trở thành vốn riêng c ủa người học. Chẳng hạn tại sao đi xe oto khi xe phanh gấp người lại chúi về trước, có thể rèn cho học sinh thói quen quan sát, giải thích các hiện tượng xảy ra xung quanh bằng kiến thức đã học. Vật lí là môn học có tính tương tác và ứng dụng rất cao trong đời sống. Khi dạy học tới vấn đề nào đó, GV cố gắng yêu cầu vận dụng kiến thức vào những hiện tượng, các vật dụng trong cuộc sống. Ví dụ, về mặt chân đế, HS có thể hình 4
dung đến ngay chiếc ghế, cái bàn,… Điều này giúp HS biến những kiến thúc lí thuyết khô khan thành kiến thức có ý nghĩa trong cuộc sống. Kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn là thước đo mức độ sâu sắc và vững vàng của những kiến thức HS thu nhận được.[4,tr5] 1.2.2. Bài tập Vật lí có thể được sử dụng như một phương tiện độc đáo đ ể 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, HS có nhu cầu tìm kiếm kiến thức mới, đảm bảo cho học sinh lĩnh hội kiến thức một cách sâu sắc. Ở bậc trung học phổ thông, trình độ toán học của HS đã khá tốt. Khi các bài tập được sử dụng khéo léo có thể dẫn học sinh đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới, hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện tượng mới do bài tập phát hiện ra.[4,tr6] 1.2.3. Bài tập Vật lí sẽ là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, trí tưởng tượng, bồi dưỡng hứng thú học tập và phương pháp nghiên cứu khoa học cho người học Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra HS phải phân tích đề bài, xem đề bài đã cho gì, cần gì, học sinh phải tái hiện kiến th ức, vận dụng các thao tác tư duy như so sánh, phân tích, tổng hợp, trừu tượng hóa, khái quát hóa… Để xác lập mối quan hệ giữa các đại lượng, lập luận tính toán, có khi phải tiến hành thí nghiệm, đo đạc kiểm tra kết luận. Vì vậy, BTVL sẽ 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 khám phá ra bản chất của các hiện tượng Vật lí được trình bày dưới dạng các tình huống vấn đề. Trong dạy học Vật lí, nếu ý thức được điều này, các BTVL do GV l ựa chọn có thể tối đa hóa khả năng sáng tạo và tính tò mò của người học thay vì những bài tập chỉ đòi hỏi áp dụng một cách giản đơn các công thức, định luật. Các bài tập này sẽ giúp rèn luyện cho HS tính sáng tạo, độc lập trong suy nghĩ, đức tính kiên trì khắc phục khó khăn và sự yêu thích môn học. Ở đây, người học đ ược khuyến khích chủ động chứ không thụ động trong thái độ học, cần lưu ý rằng sự 5
giúp đỡ quá mức của GV có thể dẫn đến việc khuyến khích tính dựa dẫm của người học.[4,tr7] 1.2.4. Bài tập Vật lí còn là hình thức củng cố, ôn tập, hệ thống hóa kiến thức và là phương tiện để kiểm tra kiến thức, kĩ năng của học sinh Khi giải BTVL, HS phải nhớ lại kiến thức vừa học, đào sâu khía cạnh nào đó của kiến thức hoặc phải tổng hợp kiến thức trong một chương một phần nào đó.[4,tr7] 1.2.5. Bài tập Vật lí còn có ý nghĩa to lớn trong việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp Các BTVL có thể để cập đến những vấn đề 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 tiện thuận lợi để HS liên hệ lí thuyết với thực hành, học tập với đời sống, vận dụng kiến thức đã học vào thực tế sản xuất và cuộc sống.[4,tr8] 1.2.6. Thông qua việc giải bài tập Vật lí có thể rèn luyện cho học sinh những đức tính tốt như tinh thần tự lực, tính cẩn thận, tính kiên trì và tinh thần vượt khó Trong quá trình giải BTVL khi gặp những khó khăn trong bài toán, mà HS cố gắng nỗ lực vượt qua thì sẽ giúp HS rèn luy ện được tính kiên trì cũng như tinh thần vượt khó. Việc tự giải được bài tập cũng giúp cho HS rèn giũa đức tính tự lập.[4,tr8] 1.2.7. 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 Để có nền khoa học Vật lí như hiện nay, lịch sử Vật lí đã trải qua bao cuộc thăng trầm, đấu tranh quyết liệt chống lại tư tưởng bảo thủ, lạc hậu, phản động. Nhờ dạy học về BTVL GV có thể giới thiệu cho HS biết sự xuất hiện những tư tưởng và quan điểm tiên tiến hiện đại, các phát minh làm thay đ ổi thế giới. Tiếp xúc với các hiện tượng Vật lí trong đời sống hàng ngày qua các BTVL giúp HS nhìn thấy khoa học Vật lí ở xung quanh mình, qua đó kích thích hứng thú, đam mê của các em với môn học, bồi dưỡng khả năng quan sát. 6
Giải BTVL không phải là công việc nhẹ nhàng, nó đòi hỏi làm việc căng thẳng, tích cực của HS, một sự vận dụng tổng hợp những kiến thức, kinh nghiệm đã có để tìm lời giải. Khi giải thành công một bài tập nó sẽ mang đến cho học sinh niềm phấn khởi sáng tạo, sẵn sàng đón nhận những bài tập mới ở mức độ cao hơn. Tuy nhiên, không phải cứ cho HS làm bài tập là chúng ta đạt ngay được các yêu cầu mong muốn. BTVL chỉ phát huy tác dụng to lớn của nó trong những điều kiện sư phạm nhất định.[4,tr8] 1.3. Các hình thức cơ bản khi dạy học sinh giải bài tập Vật lí 1.3.1. Vị trí của bài tập Vật lí trong bài học Vật lí Giải bài tập Vật lí là một phần của đa số các bài học Vật lí, cũng như là nội dung quan trọng của hoạt động ở các nhóm ngoại khóa về Vật lí. Ở dạng bài học tổng hợp (gồm bốn giai đoạn: Kiểm tra kiến thức, trình bày bài mới, củng cố, ra bài tập về nhà) các bài tập được sử dụng hai lần: Mở bài: Khi kiểm tra kiến thức.  Kết thúc: Để củng cố và đào sâu kiến thức đã học. Để kiểm tra các bài tập về nhà, GV thường gọi HS lên bảng trình bày bài giải của mình. Để củng cố kiến thức và rèn luyện kĩ năng thường tiến hành các bài học giải BTVL. Những bài học này thường tiến hành sau khi học song một kiến thức, một phần hay một chương nào đó của chương trình.[2,tr122] 1.3.2. Các hình thức cơ bản khi dạy học sinh giải bài tập Vật lí  Giáo viên phân tích, ghi trên bảng các bài tập điển hình hoặc tương đối phức tạp, nêu các câu hỏi, tổ chức và động viên tập thể HS tham gia vào công việc giải bài toán đặt ra.  Giáo viên tổ chức cả lớp phân tích và thảo luận bài toán, một HS ghi cách giải lên bảng, để có hiệu quả, GV nên dành thời gian để từng HS có thời gian suy nghĩ và làm việc độc lập tự lực.  Giáo viên nêu đề bài còn HS tự suy nghĩ giải quyết, ngoài thực hiện vai trò cố vấn cho HS khi cần thiết (gợi ý, giải đáp thắc mắc, chỗ 7
chưa rõ của đề bài…). Giáo viên cần kiểm tra kết quả công việc của từng học sinh, uốn nắn và hệ thống hóa các sai sót, ưu nhược điểm chung của học sinh khi tổng kết bài giải.[2,tr122] 8
1.4. Phân loại các bài tập Vật lí Số lượng các BTVL sử dụng trong thực tiễn dạy học hiện nay là rất lớn. Vì vậy cần có sự phân loại sao cho có tính tương đối thống nhất về mặt lí luận cũng như thực tiễn cho phép người GV lựa chọn và sử dụng hợp lí các BTVL trong dạy học. Các BTVL khác nhau về nội dung và mục đích dạy học, vì vậy có thể phân loại chúng theo các phương án sau:  Phân loại theo nội dung.  Phân loại theo phương pháp hình thành điều kiện bài toán.  Phân loại theo phương pháp giải. Cũng cần khẳng định rằng, các phương án phân loại như vậy không hoàn toàn đơn giản, một bài toán cụ thể có thể thuộc các nhóm khác nhau.[2,tr123] 1.4.1. Phân loại theo nội dung Các BTVL được phân thành các bài tập về Cơ học, Quang học, Điện học, Từ học… Cách phân chia này cũng có tính chất quy ước. Vì trong nhiều tr ường hợp trong một bài toán có sử dụng kiến thức của nhiều phần khác nhau của sách Vật lí. Các bài tập cũng có thể phân chia thành các bài tập có nội dung trừu tượng. Ở các bài tập có nội dung trừu tượng, các dữ kiện đều được cho dưới dạng kí hiệu, lời giải cũng sẽ biểu diễn dưới dạng một công thức chứa đựng ẩn số và dữ kiện đã cho. Với các bài tập có nội dung cụ thể, các dữ kiện đều cho dưới dạng các con số cụ thể. Ưu điểm của các bài tập trừu tượng là nhấn mạnh bản chất Vật lí của hiện tượng mô tả trong bài tập, trong khi đó các bài tập cụ thể mang đặc trưng trực quan gắn liền với thực tiễn, với kinh nghiệm sống của HS. Một dạng khác của bài tập có nội dung cụ thể là các bài toán có nội dụng kĩ thuật (kĩ thuật tổng hợp). Trong đó các điều kiện của bài toán liên quan tới kĩ thuật hiện đại, sản xuất công, nông nghiệp, giao thông vận tải… Những bài tập này có vai trò quan trọng về mặt giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS. Phát triển hứng thú của HS với Vật lí, sáng tạo kĩ thuật. 9
Các bài tập có nội dung lịch sử thì trong điều kiện bài tập có phản ánh sự kiện lịch sử phát triển Vật lí và kĩ thuật, các thí nghiệm có tính chất lịch sử. Để phát triển và duy trì hứng thú học Vật lí, GV sử dụng các bài tập lí thú làm cho bài học sinh động. Trong các bài tập như vậy các điều kiện của bài tập thường chứa đựng các yếu tố nghịch lí hoặc gây trí tò mò ở học sinh. Khi lựa chọn nội dung bài tập nên chọn đi từ đơn giản đến phức tạp, tăng cường cá nhân hóa hoạt động của học sinh tương ứng với năng lực và kiến thức của họ, phân chia các bài toán theo các cấp độ: Đơn giản, phức tạp, mức độ sáng tạo. Có thể quy ước mức độ phức tạp của một bài tập như sau: Các bài tập được coi là đ ơn giản là các bài tập khi giải cần sử dụng một, hai công thức hoặc quy tắc, định luật Vật lí, hình thành một, hai kết luận, thực hành một thí nghiệm đơn giản. Những bài tập này thường được gọi là các bài tập luyện tập, nhờ các bài tập này có thể củng cố các kiến thức đã học. Các bài tập phức tạp hơn (còn gọi là các bài tập tổng hợp). Khi giải thường phải vận dụng một số định lí Vật lí, nhiều khi thuộc các phần khác nhau của chương trình Vật lí, đưa ra một số kết luận, sử dụng một số kĩ năng thực nghiệm. Các bài toán sáng tạo gồm hai dạng: Bài toán có đặc trưng nghiên cứu (trả lời câu hỏi ‘vì sao ?’) và bài toán có đặc trưng ‘thiết kế’ trả lời cho câu hỏi (‘‘làm thế nào ?’’).[2,tr124] 1.4.2. Theo phương pháp giải Các bài tập thường được phân thành bài tập định tính, bài tập tính toán, bài tập thí nghiệm. Phân loại này có ý nghĩa quan trọng, vì nó cho phép GV l ựa chọn bài tập tương ứng với dự chuẩn bị Toán học của HS, mức độ kiến thức và sự sáng tạo của học sinh… a. Bài tập định tính Đặc điểm nổi bật của bài tập định tính là chỗ trong các điều kiện của bài toán đều nhấn mạnh bản chất Vật lí của hiện tượng. Giải các bài tập đ ịnh tính thường bằng lập luận logic trên cơ sở các định luật Vật lí. Khi giải các bài t ập định tính, học sinh rèn luyện được tư duy logic, khả năng phân tích hiện tượng, trí 10
tưởng tượng khoa học, kĩ năng vận dụng kiến thức. Vì vậy việc luyện tập tốt bắt đầu từ việc sử dụng bài tập định tính. b. Bài tập tính toán Các bài tập định lượng (bài tập tính toán): Đó là các bài tập khi giải phải sử dụng các phương pháp Toán học (dựa trên các định luật và quy tắc, thuy ết Vật lí…). Đây là dạng bài tập sử dụng rộng rãi, các bài tập này có thể giải trên l ớp, trong giờ luyện tập, giao về nhà cho HS vận dụng kiến thức (sau đó có sự kiểm tra của GV). Dạng bài tập này có ưu điểm lớn là làm sâu sắc kiến thức của HS, rèn luyện cho HS vận dụng phương pháp nhận thức đặc thù của Vật lí, đặc biệt phương pháp suy luận Toán học. Tùy theo phương pháp Toán học được vận dụng, bài tập tính toán được quy về các bài tập số học, đại số và hình học.  Phương pháp số học: Phương pháp giải chủ yếu là phương pháp số học, tác động lên các con số hoặc các biểu diễn chữ mà không cần thành lập phương trình để tìm ra ẩn số.  Phương pháp đại số: Dựa trên các công thức Vật lí, lập các phương trình từ đó giải chúng để tìm ra ẩn số.  Phương pháp hình học: Khi giải dựa vào hình vẽ để vận dụng quy tắc hình học hoặc lượng giác. Trong các phương pháp trên, phương pháp đại số là phương pháp phổ biến nhất quan trọng nhất. Vì vậy cần thường xuyên quan tâm rèn luyện cho học sinh.  Phương pháp phân tích: Cần chia các bài toán đã cho thành các bài toán nhỏ hơn (phân tích) lời giải bắt đầu từ đại lượng phải tìm hoặc từ việc tìm kiếm các quy luật từ đó cho phép tìm lời giải trực tiếp cho bài toán, khi phân tích bài toán, HS sẽ tìm ra quy luật đại lượng phải tìm với đại lượng khác, quá trình tiếp tục cho tới khi tìm ra quy luật đại lượng phải tìm với đại lượng khác, quá trình tiếp tục cho tới khi tìm ra câu trả lời cuối cùng.  Phương pháp tổng hợp: Đòi hỏi HS phải làm rõ lần lượt các mối liên hệ cho trong bài tập đó. Cho tới khi xuất hiện các phương trình cho 11
phép liên hệ giữa các dữ liệu đó. Như vậy, ngược lại với phương pháp phân tích việc giải bài tập không xuất phát từ đại lượng phải tìm. Hai phương pháp này đề có giá trị như nhau, chúng bổ sung cho nhau. Phương pháp phân tích nếu tìm được công thức đúng nhanh chóng thường hướng tới kết quả bài toán. Tuy nhiên, HS không tập trung chú ý nhiều vào các giai đoạn trung gian, điều đó nói chung là không có lợi, đặc biệt là HS yếu sẽ nắm bản chất Vật lí kém hơn. Phương pháp tổng hợp cho phép đi sâu vào các giai đoạn trung gian, HS chú ý hơn tới bản chất Vật lí và mối liên hệ giữa đại l ượng và hiện tượng. Phương pháp tổng hợp gần với tư duy trực quan, cụ thể của HS. Căn cứ vào đối tượng HS, mục đích dạy học, GV nên sử dụng hợp lí các phương pháp này. c. Bài tập đồ thị Phân tích các đồ thị từ đó tìm các điều kiện để giải bài toán (rèn luyện kĩ năng đọc vẽ đồ thị). d. Bài tập thí nghiệm Thí nghiệm là công cụ được sử dụng để tìm các đại lượng cần cho giải bài toán, cho phép đưa ra lời giải hoặc là công cụ kiểm tra cách tính toán phù hợp ở mức độ nào với điều kiện thí nghiệm bài toán công cụ đó có thể là các thí nghiệm biểu diễn hoặc thí nghiệm thực tập của học sinh.[2,tr125] 1.5. Các bước giải bài tập Vật lí Sau mỗi chương mỗi phần của chương trình Vật lí, GV cần trình bày cách giải mẫu mỗi loại bài, hình thành cho học sinh thói quen phân tích đúng bài toán, ghi chép và tính toán một cách hợp lí, rèn luyện tư duy logic. Mỗi BTVL nói chung đều nghiên cứu về một vấn đề, một tình huống cụ thể nào đó, do đó không thể nói về một phương pháp chung, vạn năng để có thể áp dụng giải quyết mọi BTVL. Có nghĩa là không thể có một bản chỉ dẫn chung nhất cho các hoạt động, các thao tác cụ thể để giải mọi BTVL. Tuy nhiên ‘‘quá trình giải một BTVL nói chung thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài toán, xem xét hiện tượng Vật lí được đề cập đến và dựa trên kiến thức Vật lí toán đ ể đ ưa ra những mối 12
liên hệ có thể có của những cái đã cho và các cái phải tìm, sao cho có thể th ấy được cái phải tìm có mối liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã cho. Từ đó đi tới chỉ rõ được mối liên hệ tường minh trực tiếp của các cái phải tìm chỉ với những cái đã biết, tức là tìm được lời giải đáp’’. Tiến trình các bước giải BTVL cơ bản trải qua các bước: Tìm hiểu đề bài, trình bày lời giải, kiểm tra, biện luận kết quả.[2,tr129] 1.5.1. Tìm hiểu đề bài  Cần xác định rõ các điều kiện và làm rõ ý nghĩa các thuật ngữ, các cụm từ quan trọng.  Ghi vắn tắt các điều kiện, có thể sử dụng các kí hiệu, vẽ hình hoặc sơ đồ nếu cần thiết. Trên hình hoặc sơ đồ phải ghi rõ các yếu tố có liên quan đến bài tập.  Nếu bài toán yêu cầu thì phải làm thí nghiệm và vẽ đồ thị để thu được dữ liệu cần thiết.  Đổi đơn vị của các đại lượng đã cho về đơn vị chuẩn (hệ SI). [2,tr129] 1.5.2. Phân tích hiện tượng  Phân tích hiện tượng Vật lí xảy ra, đối chiếu các dữ kiện đã cho và cái phải tìm.  Gợi lại trong đầu óc của HS những khái niệm, định luật có liên quan, cần thiết cho việc giải bài tập.[2,tr129] 1.5.3. Giải bài tập  Hình thành kế hoạch giải bài toán, bổ sung các điều kiện bằng các hằng số Vật lí hoặc các bảng số liệu, phân tích các đồ thị nếu có.  Tìm quy luật liên hệ giữa các đại lượng phải tìm với các đại lượng đã cho viết ra các công thức tương ứng.  Lập các phương trình dưới dạng tổng quát hoặc lắp ráp các thí nghiệm cần thiết cho việc giải bài toán (bài toán thí nghiệm).  Giải phương trình để tìm ẩn số (hoặc phân tích các số liệu thực nghiệm).[2,tr129] 13
1.5.4. Biện luận  Phân tích lời giải hoặc đáp số (biện luận) đánh giá ảnh hưởng của các số gần đúng trong điều kiện bài toán.  Thảo luận, tìm kiếm cách giải khác, lựa chọn cách giải hợp lí… [2,tr130] Đó là các bước tổng quát để giải các bài tập Vật lí, tuy nhiên tùy từng bài cụ thể, một số bước có thể bỏ qua. 14
1.6. Sơ đồ chung để giải các bài tập Vật lí Theo tác giả Trương Hùng Phác với đề tài ‘‘Định hướng tìm tòi gi ải quyết vấn đề khi dạy bài tập định lượng chương các định luật bảo toàn Vật lí 10- cơ bản nhằm phát huy tính tích cực của học sinh miền núi’’ Theo chúng tôi, chúng tôi chỉnh sửa. Các bước giải bài tập Vật lí trên có thể tóm tắt bằng sơ đồ: 15
Đọc kĩ đầu bài, tóm tắt sơ lược Biểu diễn các đại lượng bằng các kí hiệu Vật lí Tìm hiểu đầu bài Đổi đơn vị các đại lượng Vẽ hình, sơ đồ của bài toán Lập luận, xác lập các Phân tích hiện tượng biểu thức có liên quan Phân tích dựa trên hình vẽ Đưa ra các quy tắc, định luật có liên quan Viết phương trình liên Giải bài tập hệ giữa đại lượng cần tìm và đại lượng đã cho Giải phương trình đã lập từ đó tìm ẩn số Phân tích lời giải, đáp số Biện luận Thảo luận tìm cách giải khác hay hơn 16
2. Bài tập phần động lực học chất điểm 2.1. Các dạng bài tập động lực học chất điểm Dựa theo cơ sở lý thuyết về BTVL, sách ‘‘Giải toán Vật Lí 10 tập một’’ Nhà xuất bản Giáo dục của tác giả Bùi Quang Hân chủ biên, ‘‘Phân loại và phương pháp giải bài tập Vật lí 10’’ Nhà xuất bản trẻ của tác giả Lê Văn Thông. 2.1.1. Phương pháp động lực học Là phương pháp áp dụng ba đinh luật Newton, các tính chất của lực để giải bài tập 1. Loại 1: Tìm gia tốc của vật khi cho biết lực Phương pháp giải:  Chọn hệ quy chiếu (thường chọn trục Ox trùng với chiều chuyển đông).  Xác định các lực tác dụng lên vật, rồi tìm hợp lực. r r  Áp dụng định luật II Newton F = ma v − v0 v 2 − v02 2( S − v0t )  Áp dụng công thức đại số: a = ,a = ,a = để tìm t 2S t2 các yếu tố động học. 2. Loại 2:Tìm lực khi biết gia tốc Phương pháp giải:  Chọn hệ quy chiếu thích hợp.  Dựa vào các phương trình động học tìm gia tốc a. r r  Áp dụng định luật II Newton tìm lực: F = ma  Xác định các lực tác dụng lên vật, rồi dựa vào r n r Fhê = Fi xác định lực cần tìm. i =1 17