Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Nghiên cứu vận dụng dạy học giải quyết vấn đề chương Cân bằng và chuyển động của vật rắn Vật lí lớp 10

Chia sẻ: Caphesua | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của đề tài nhằm tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lý, giáo viên cần tạo điều kiện để học sinh đưa ra câu hỏi, vấn đề cần tìm hiểu; tạo cho học sinh cơ hội tham gia quá trình hình thành kiến thức mới, đề xuất và kiểm tra dự đoán, giả thuyết; thu thập bằng chứng, phân tích, xử lý để rút ra kết luận, đánh giá kết quả thu được.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Nghiên cứu vận dụng dạy học giải quyết vấn đề chương Cân bằng và chuyển động của vật rắn Vật lí lớp 10

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG PT THỰC HÀNH SƯ PHẠM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc An Giang, ngày 19 tháng 02 năm 2020. BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN SÁNG KIẾN I- Sơ lược lý lịch tác giả: - Họ và tên: LÊ MINH TRÍ Nam, nữ: nam - Ngày tháng năm sinh: 13/7/1984 - Nơi thường trú: 11 I, Cường Để, P.Bình Khánh, TP. Long Xuyên, An Giang - Đơn vị công tác: Trường PT Thực hành Sư phạm - Chức vụ hiện nay: Tổ trưởng chuyên môn - Lĩnh vực công tác: giảng dạy Vật lý. II. Tên sáng kiến: Nghiên cứu vận dụng dạy học giải quyết vấn đề chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” Vật lí lớp 10 III. Lĩnh vực: Giải pháp kỹ thuật IV- Mục đích yêu cầu của sáng kiến: 1. Thực trạng ban đầu trước khi áp dụng sáng kiến Ở Việt Nam, trong những năm gần đây giáo dục đã có những bước chuyển mình mạnh mẽ. Cải cách giáo dục phổ thông sau năm 2015 đang được chuẩn bị thực hiện cũng đã chính thức công bố là một chương trình giáo dục định hướng phát triển năng lực. Công cuộc đổi mới căn bản, toàn diện nền giáo dục không thể chỉ là nhiệm vụ riêng của ngành giáo dục mà đây là sự nghiệp lớn lao của cả Đảng, Nhà nước và toàn xã hội. Qua nghiên cứu, tham khảo kinh nghiệm của các nước phát triển, đối chiếu với yêu cầu và điều kiện giáo dục trong nước những năm sắp tới, các nhà khoa học giáo dục Việt Nam 1
đã đề xuất định hướng chuẩn đầu ra về phẩm chất và năng lực chung của chương trình giáo dục phổ thông. Một trong những năng lực quan trọng đối với con người đó là năng lực giải quyết vấn đề. Để phát triển thành phần năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lý, giáo viên cần tạo điều kiện để học sinh đưa ra câu hỏi, vấn đề cần tìm hiểu; tạo cho học sinh cơ hội tham gia quá trình hình thành kiến thức mới, đề xuất và kiểm tra dự đoán, giả thuyết; thu thập bằng chứng, phân tích, xử lý để rút ra kết luận, đánh giá kết quả thu được. Giáo viên cần vận dụng một số phương pháp, hình thức dạy học có ưu thế phát triển thành phần năng lực này như: Thực nghiệm, điều tra, dạy học giải quyết vấn đề, dạy học dự án.... Chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” có nhiều kiến thức gần gũi với cuộc sống hằng ngày, các thí nghiệm dễ làm thuận lợi cho việc triển khai dạy học giải quyết vấn đề. Với những lí do trên, tôi quyết định lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu vận dụng dạy học giải quyết vấn đề chương Cân bằng và chuyển động của vật rắn - Vật lí 10” 2. Sự cần thiết phải áp dụng sáng kiến Dạy học giải quyết vấn đề là một quan điểm dạy học nhằm phát triển năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề của HS. HS được đặt trong một tình huống có vấn đề, thông qua việc giải quyết vấn đề đó giúp HS lĩnh hội tri thức, kỹ năng và phương pháp nhận thức. Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” Vật lí 10, nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của học sinh để góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lí, góp phần đổi mới phương pháp dạy học. 3. Nội dung của sáng kiến 3.1. Cơ sở lý luận 3.1.1. Dạy học định hướng phát triển năng lực Dạy học định hướng phát triển năng lực về bản chất chỉ là cần và coi trọng thực hiện mục tiêu dạy học hiện tại ở các mức độ cao hơn, thông qua việc yêu cầu HS “vận dụng những kiến thức, kĩ năng một cách tự tin, hiệu quả và thích hợp trong hoàn cảnh phức hợp và có biến đổi, trong học tập cả trong nhà trường và ngoài nhà 2
trường, trong đời sống thực tiễn”. Việc dạy học thay vì chỉ dừng ở hướng tới mục tiêu dạy học hình thành kiến thức, kĩ năng và thái độ tích cực ở HS thì còn hướng tới mục tiêu xa hơn đó là trên cơ sở kiến thức, kĩ năng được hình thành, phát triển khả năng thực hiện các hành động có ý nghĩa đối với người học. Nói một cách khác việc dạy học định hướng phát triển năng lực về bản chất không thay thế mà chỉ mở rộng hoạt động dạy học hướng nội dung bằng cách tạo một môi trường, bối cảnh cụ thể để HS được thực hiện các hoạt động vận dụng kiến thức, sử dụng kĩ năng và thể hiện thái độ của mình. Như vậy việc dạy học định hướng phát triển năng lực được thể hiện ở các trong các thành tố quá trình dạy học như sau: - Về mục tiêu dạy học: Mục tiêu kiến thức: ngoài các yêu cầu về mức độ như nhận biết, tái hiện kiến thức cần có những mức độ cao hơn như vận dụng kiến thức trong các tình huống, các nhiệm vụ gắn với thực tế. Với các mục tiêu về kĩ năng cần yêu cầu HS đạt được ở mức độ phát triển kĩ năng thực hiện các hoạt động đa dạng. Các mục tiêu này đạt được thông qua các hoạt động trong và ngoài nhà trường. - Về phương pháp dạy học: Ngoài cách dạy học thuyết trình cung cấp kiến thức cần tổ chức hoạt động dạy học thông qua trải nghiệm, giải quyết những nhiệm vụ thực tiễn. Như vậy thông thường, qua một hoạt động học tập, HS sẽ được hình thành và phát triển không phải một loại năng lực mà là được hình thành đồng thời nhiều năng lực hoặc nhiều năng lực thành tố mà ta không cần (và cũng không thể) tách biệt từng thành tố trong quá trình dạy học. - Về nội dung dạy học: Cần xây dựng các hoạt động, chủ đề, nhiệm vụ đa dạng gắn với thực tiễn. - Về kiểm tra đánh giá: Về bản chất đánh giá năng lực cũng phải thông qua đánh giá khả năng vận dụng kiến thức và kĩ năng thực hiện nhiệm vụ của HS trong các loại tình huống phức tạp khác nhau.Trên cơ sở này, các nhà nghiên cứu ở nhiều quốc gia khác nhau đề ra các chuẩn năng lực trong giáo dục tuy có khác nhau về hình thức, nhưng khá tương đồng về nội hàm. Trong chuẩn năng lực đều có những nhóm năng lực chung. Nhóm năng lực chung này được xây dựng dựa trên yêu cầu của nền kinh tế xã hội ở mỗi nước. Trên cơ sở năng lực chung, các nhà lí luận dạy học bộ môn cụ thể hóa thành những năng lực chuyên biệt. Tuy nhiên không dừng ở các năng lực chuyên biệt, các tác giả đều cụ thể hóa thành các năng lực 3
thành phần, những năng lực thành phần này được cụ thể hóa thành các thành tố liên quan đến kiến thức, kĩ năng… để định hướng quá trình dạy học, kiểm tra đánh giá của GV. Sự liên hệ giữa mục tiêu, hoạt động dạy học và công cụ đánh giá được thể hiện như trong hình 1: Chuẩn năng lực Thành tố 1 NL thành Mục tiêu bài phần 1 Thành tố 2 học: Các năng NL thành phần 2 Công cụ 1 Đánh giá: Các HĐ dạy học: Phát thành tố Công cụ 2 triển các năng lực Hình 1: Mối quan hệ giữa mục tiêu hoạt động dạy học và đánh giá trong dạy học định hướng phát triển năng lực 3.1.2 Khái niệm vấn đề và dạy học giải quyết vấn đề Vấn đề là những câu hỏi hay nhiệm vụ đặt ra mà việc giải quyết chúng chưa có quy luật sẵn cũng như những tri thức, kỹ năng sẵn có chưa đủ giải quyết mà còn khó khăn, cản trở cần vượt qua. Một vấn đề được đặc trưng bởi ba thành phần: • Trạng thái xuất phát: không mong muốn; • Trạng thái đích: trạng thái mong muốn; • Sự cản trở. Vấn đề khác với nhiệm vụ thông thường ở chỗ khi giải quyết một nhiệm vụ thì đã có sẵn trình tự và cách thức giải quyết, cũng như những kiến thức kỹ năng đã có đủ để giải quyết nhiệm vụ đó. Tình huống có vấn đề xuất hiện khi một cá nhân đứng trước một mục đích muốn đạt tới, nhận biết một nhiệm vụ cần giải quyết nhưng chưa biết bằng cách nào, chưa đủ phương tiện (tri thức, kỹ năng…) để giải quyết. Dạy học giải quyết vấn đề dựa trên cơ sở lý thuyết nhận thức. Theo quan điểm của tâm lý học nhận thức, giải quyết vấn đề có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc phát triển tư duy và nhận thức của con người. “Tư duy chỉ bắt đầu khi xuất hiện tình 4
huống có vấn đề” (Rubinstein). Vì vậy theo quan điểm dạy học giải quyết vấn đề, quá trình dạy học được tổ chức thông qua việc giải quyết các vấn đề. DH GQVĐ là một QĐDH nhằm phát triển năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề của HS. HS được đặt trong một tình huống có vấn đề, thông qua việc giải quyết vấn đề đó giúp HS lĩnh hội tri thức, kỹ năng và phương pháp nhận thức. Có nhiều quan niệm cũng như tên gọi khác nhau đối với dạy học giải quyết vấn đề như dạy học nêu vấn đề, dạy học nhận biết và giải quyết vấn đề v.v. Mục tiêu cơ bản của dạy học giải quyết vấn đề nhằm rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề, tất nhiên trong đó cần bao gồm khả năng nhận biết, phát hiện vấn đề. DH GQVĐ không phải là một PPDH cụ thể mà là một quan điểm dạy học. 3.1.3. Cấu trúc của quá trình giải quyết vấn đề Cấu trúc quá trình giải quyết vấn đề có thể mô tả qua các bước cơ bản sau đây: Bước 1: Nhận biết vấn đề Trong bước này cần phân tích tình huống đặt ra, nhằm nhận biết được vấn đề. Trong dạy học thì đó là cần đặt HS vào tình huống có vấn đề. Vấn đề cần được trình bày rõ ràng, còn gọi là phát biểu vấn đề Bước 2. Tìm các phương án giải quyết Nhiệm vụ của bước này là tìm các phương án khác nhau để giải quyết vấn đề. Để tìm các phương án giải quyết vấn đề, cần so sánh, liên hệ với những cách giải quyết các vấn đề tương tự đã biết cũng như tìm các phương án giải quyết mới. Các phương án giải quyết đã tìm ra cần được sắp xếp, hệ thống hoá để xử lý ở giai đoạn tiếp theo. Khi có khó khăn hoặc không tìm được phương án giải quyết thì cần trở lại việc nhận biết vấn đề để kiểm tra lại việc nhận biết và hiểu vấn đề. Bước 3: Quyết định phương án giải quyết Trong bước này cần quyết định phương án giải quyết vấn đề, tức là cần giải quyết vấn đề. Các phương án giải quyết đã được tìm ra cần được phân tích, so sánh và đánh giá xem có thực hiện được việc giải quyết vấn đề hay không. Nếu có nhiều phương án có thể giải quyết thì cần so sánh để xác định phương án tối ưu. Nếu việc kiểm tra các phương án đã đề xuất đưa đến kết quả là không giải quyết được vấn đề thì cần trở lại giai đoạn tìm kiếm phương án giải quyết mới. Khi đã quyết định được phương án thích hợp, giải quyết được vấn đề tức là đã kết thúc việc giải quyết vấn đề. Đó là 3 giai đoạn cơ bản của quá trình giải quyết vấn đề. 5
Sơ đồ cấu trúc quá trình giải quyết vấn đề Trong DH GQVĐ, sau khi kết thúc việc giải quyết vấn đề có thể luyện tập vận dụng cách giải quyết vấn đề trong những tình huống khác nhau. Trong các tài liệu về DH GQVĐ người ta đưa ra nhiều mô hình cấu trúc gồm nhiều bước khác nhau của DH GQVĐ, ví dụ cấu trúc 4 bước sau: • Tạo tình huống có vấn đề (nhận biết vấn đề); • Lập kế hoạch giải quyết (tìm phương án giải quyết); • Thực hiện kế hoạch (giải quyết vấn đề); • Vận dụng (vận dụng cách GQVĐ trong những tình huống khác nhau). 3.1.4. Vận dụng dạy học giải quyết vấn đề DH GQVĐ không phải một PPDH cụ thể mà là một quan điểm dạy học, nên có thể vận dụng trong hầu hết các hình thức và PPDH. Trong các phương pháp dạy học truyền thống cũng có thể áp dụng thuận lợi quan điểm DH GQVĐ như thuyết trình, đàm thoại để giải quyết vấn đề. Về mức độ tự lực của HS cũng có rất nhiều mức độ khác nhau. Mức độ thấp nhất là GV thuyết trình theo quan điểm DH GQVĐ, nhưng toàn bộ các bước trình bày vấn đề, tìm phương án giải quyết và giải quyết vấn đề đều do GV thực hiện, HS tiếp thu như một mẫu mực về cách GQVĐ. Các mức độ 6
cao hơn là HS tham gia từng phần vào các bước GQVĐ. Mức độ cao nhất là HS độc lập giải quyết vấn đề, thực hiện tất cả các bước của GQVĐ, chẳng hạn thông qua thảo luận nhóm để GQVĐ, thông qua thực nghiệm, nghiên cứu các trường hợp, thực hiện các dự án để GQVĐ. 3.2. XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN” VẬT LÍ 10, THEO ĐỊNH HƯỚNG DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Trên cơ sở các lý thuyết của DHGQVĐ, tôi xin trình bày một số kiến thức của chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề 3.2.1. Mục tiêu dạy học của chương a. Những thuận lợi và khó khăn - Thuận lợi: chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” Vật lí 10 có khối lượng thức không nhiều và hầu hết các kiến thức này HS thường gặp trong thực tế, tuy nhiên chưa biết giải thích một cách tường minh. Nội dung của chương gồm hai phần chính: cân bằng của vật rắn và chuyển động của vật rắn. Các dụng cụ thí nghiệm của chương đa dạng, dễ làm và gần gũi với đời sống. Việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm để tạo tình huống có vấn đề và giải quyết vấn đề không những giúp HS tiếp cận tri thức mà còn từng bước tập dượt, bồi dưỡng cho HS cách nhận biết vấn đề, cách đặt vấn đề và giải quyết vấn đề thực tiễn. - Khó khăn: hầu hết các kiến thức đều dùng thực nghiệm để kiểm tra, nên gặp khó khăn trong việc phân bố thời gian. b. Mục tiêu dạy học của chương Mục tiêu kiến thức Mục tiêu kỹ năng -Phát biểu được điều kiện cân bằng -Vận dụng được điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của hai và quy tắc tổng hợp lực để giải các hoặc ba lực không song song. bài tập đối với trường hợp vật chịu -Nêu được trọng tâm của một vật là tác dụng của các lực đồng quy. gì. -Xác định được trọng tâm của các -Phát biểu được định nghĩa, viết được vật phẳng, đồng chất bằng thực công thức tính momen của lực và nêu nghiệm. được đơn vị đo momen của lực. -Vận dụng quy tắc momen lực để -Phát biểu được điều kiện cân bằng giải được các bài toán về điều kiện của một vật rắn có trục quay cố định. cân bằng của vật rắn có trục quay cố -Phát biểu được quy tắc xác định hợp định khi chịu tác dụng của hai lực. lực của hai lực song song cùng chiều. -Vận dụng qui tắc hợp lực của hai -Nhận biết được các dạng cân bằng lực song song cùng chiều giải một số bền, cân bằng không bền, cân bằng bài tập đơn giản. phiếm định của vật rắn. 7
-Nêu được điều kiện cân bằng của -Biết cách nhận biết và lấy được ví một vật có mặt chân đế. dụ về các dạng cân bằng của một vật -Nêu được đặc điểm để nhận biết có một điểm tựa hoặc một trục quay chuyển động tịnh tiến của một vật rắn cố định trong trường trọng lực. -Phát biểu được định nghĩa ngẫu lực -Viết được công thức tính momen và nêu được tác dụng của ngẫu lực. ngẫu lực. c. Mục tiêu theo định hướng nghiên cứu - Hình thành và phát triển tư duy cho HS. - Bồi dưỡng phương pháp nhận thức khoa học và bồi dưỡng kỹ năng trong các mặt: + Kỹ năng nêu dự đoán khoa học. + Kỹ năng nêu phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán khoa học. + Kỹ năng lắp ráp và tiến hành thí nghiệm. + Kỹ năng xử lí số liệu. + Kỹ năng vận dụng lý thuyết vào thực tiễn. 3.2.2. Thiết kế các tình huống có vấn đề Tình huống 1: (Bài 17: Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và ba lực không song song) GV: Trong hội khỏe Phù Đổng do đoàn trường tổ chức có rất nhiều trò chơi dân gian, trong đó có môn thi kéo co. Các em hãy nêu luật chơi của môn kéo co? HS: Hai đội cùng tác dụng lực vào sợi dây, nếu đội nào tác dụng lực mạnh hơn thì đội đó sẽ thắng. Hình 2 GV: Theo định luật III Niutơn thì lực do hai đội tác dụng lẫn nhau sẽ luôn cân bằng nhau, nên đội bạn có cố gắng kéo còn đội của ta đứng yên giữ căng dây thì vẫn 8
không thua cuộc, nhưng thực tế thì có đội thắng đội thua, vậy có phải định luật III Niutơn không đúng? Nguyên nhân nào làm cho sợi dây không cân bằng? Tình huống 2: (Bài 18: Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực) GV: ở nước Hy Lạp cổ đại có một nhà bác học vĩ đại mà những câu nói của ông ngày nay chúng ta vẫn thường hay nhắc đến như: “Ơrêka! Ơrêka” hay “Hãy cho tôi một điểm tựa, tôi sẽ nhấc bổng Trái Đất” ? Ông là ai? HS: Nhà bác học Acsimet GV: Dựa vào đâu mà ông có thể nhấc bổng Trái Đất? HS: Quy tắc đòn bẩy. GV: Nêu quy tắc đòn bẩy? Hãy trình bày những ứng dụng của đòn bẩy trong đời sống hàng ngày? Tình huống 3: GV: Lực tác động vào vật gây ra tác dụng gì? HS: Làm vật chuyển động hoặc bị biến dạng? GV: (gọi một HS tác dụng lực lên cánh cửa) Có nhận xét gì về tác dụng của lực? HS: Lực còn làm vật quay quanh một trục cố định. GV: Có phải lực tác dụng càng mạnh thì vật quay càng nhanh? GV: Gọi 2 HS, một bạn nam khỏe nhất lớp và một bạn nữ yếu nhất lớp yêu cầu bạn nam dùng sức đẩy cửa gần bản lề, còn bạn nữ đẩy cửa ở tay cầm (hình 3). Có phải lúc nào lực cũng làm vật quay quanh trục cố định? Tác dụng làm quay của lực phụ thuộc vào yếu tố nào? Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định là gì? 9
Tình huống 4: (Bài 19: Quy tắc hợp lưc song song cùng chiều) Tình huống đầu bài học: Giáo viên chiếu cho học sinh xem đoạn phim về một người sử dụng quang gánh để gánh hàng (hình 4) và yêu cầu học sinh nhận xét về sự phụ thuộc của vị trí đặt vai đối với khối lượng của hai bên quang gánh? Việc sử dụng quang gánh có ích lợi như thế nào đối Hình 4 với người sử dụng? Tình huống 5: Bài 20:Các dạng cân bằng. Cân bằng của một vật có mặt chân đế Giáo viên sử dụng con lật đật để đưa ra các câu hỏi: Vì sao chúng ta không lật đổ được con lật đật? Làm thế nào để chế tạo được con lật đật? Tình huống 6: (Bài 20: phần “Cân bằng của một vật có mặt chân đế”) Giáo viên lần lượt sử dụng các hình ảnh (hình 5) cho HS quan sát và yêu cầu HS trả lời các câu hỏi: - Động tác dang rộng tay và chân của các diễn viên xiếc trong tiết mục trên có tác dụng gì? - Tại sao chân bàn, chân ghế, cái thang thường nghiêng ra ngoài? - Tại sao những chiếc đèn bàn thường có đế nặng? - Quan sát các võ sĩ khi thi đấu thì thấy họ thường ở tư thế hơi khụy gối xuống và dang rộng chân hơn so với mức bình thường? Tư thế này có tác dụng gì? 10
Tình huống 7: (Bài 22: Ngẫu lực) GV: để chai nước “Coca- Cola” lên trước bàn giáo viên để HS nhìn thấy. HS: sẽ thắc mắc không biết sao giờ lên lớp mà cô lại mang nước vào lớp và nghĩ nếu được uống chai nước ấy thì đỡ khát biết bao nhiêu. GV: Mang chai nước xuống gần một HS và nhờ em mở giúp chai nước. GV: (gọi một HS) Em hãy mô tả lại các động tác mở chai nước của bạn? HS: mô tả lại việc mở chai nước. GV: Nắp chai nước được mở nhờ đâu? HS: Tay bạn đã tác dụng lực vào nắp chai thông qua 2 ngón tay. GV: Hãy cho biết phương chiều và độ lớn của lực do tay tác dụng vào nắp chai? 3.2.3. Các thí nghiệm trong chương trình SGK Thí nghiệm là điều kiện vật chất cần thiết để triển khai dạy học Vật lí theo định hướng giải quyết vấn đề. Vì vậy, để triển khai dạy học chương theo định hướng nghiên cứu, tôi phải tự chế tạo, lắp ráp các thí nghiệm: Thí nghiệm 1: Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực - Mục đích: khảo sát bằng thực nghiệm điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực. - Thiết bị: 2 lực kế, 2 ròng rọc, một số vật mỏng phẳng. - Kết quả thí nghiệm: nếu hai trọng vật P1 và P2 bằng nhau và dây buộc nằm trên cùng một đường thẳng thì vật đứng yên. Thí nghiệm 2: Xác định trọng tâm của một vật - Mục đích: khảo sát bằng thực nghiệm cách xác định trọng tâm G của một vật mỏng phẳng - Thiết bị: lực kế, dây dọi, một số vật mỏng phẳng có hình dạng khác nhau. - Kết quả thí nghiệm: trọng tâm G của một vật là giao điểm của hai đường thẳng treo vào hai điểm bất kì trên vật. 11
Thí nghiệm 3: Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực - Mục đích: tìm hiểu khái niệm momen lực và điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định. - Thiết bị: đĩa momen, các trọng vật, lục kế. - Kết quả: đĩa đứng cân bằng là vì tác dụng làm quay của lực F1 cân bằng với tác dụng làm quay của lực F2 Thí nghiệm 4: Quy tắc hợp lực song song cùng chiều - Mục đích: xác định qui tắc hợp lực của hai lực song song cùng chiều - Thiết bị: thước dài có thang đo, lực kế, các gia trọng. + treo các trọng vật P1 và P2 vào hai điểm O1 và O2, xác định vị trí của thước thông qua giá trị của 2 lực kế đặt tại O1 và O2. + móc hai trọng vật lại với nhau rồi treo vào điểm O sao cho thước có vị trí như lúc đầu, đo khoảng cách từ O đến O1 và O2. - Kết quả thí nghiệm: trọng vật nào càng lớn thì điểm O càng gần điểm treo trọng vật đó Thí nghiệm 5: Cân bằng của một vật có mặt chân đế - Mục đích: xác định điều kiện cân bằng của một vật và cách làm tăng mức vũng vàng của cân bằng. - Dụng cụ: hộp giấy có gắn mũi tên để xác định phương của trọng lực, cái nêm. - Kết quả thí nghiệm: trọng tâm của vật càng thấp và diện tích mặt chân đế càng lớn thì vật càng bền vững 12
3.2.4. Sưu tầm, biên soạn các bài tập vấn đề dùng cho dạy học chương Bài 1: Tại sao dây phơi đồ không được làm quá căng? Bài 2: Nêu phương án tìm trọng tâm của một cây gậy dài? Bài 3: Tại sao khi gập khủy tay ta có thể nâng được một vật nặng hơn? Bài 4: Vì sao khi dùng quang gánh, có khi ta phải đặt vai lệch về một đầu đòn gánh? Bài 5: Tại sao con chim (đồ chơi) lại bay quanh cái nêm được? Bài 6: Tại sao khi đang ngồi trên ghế muốn đứng lên dễ dàng ta thường cúi người về phía trước hoặc đưa chân vào gầm ghế? Tại sao khi đi thuyền nan trên sông (suối) ta không nên đứng lên? Bài 7: Tại sao các máy giặt và tủ lạnh có ba chân cố định còn một chân không cố định? Bài 8: Thiết kế và chế tạo con lật đật (bằng những vật liệu là vỏ trứng hoặc bằng những quả bóng nhựa nhỏ). 3.2.5. Thiết kế bài giảng dạy học giải quyết vấn đề Bài 17: CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CHỊU TÁC DỤNG CỦA HAI LỰC VÀ CỦA BA LỰC KHÔNG SONG SONG I. MỤC TIÊU BÀI HỌC: 1. Về kiến thức: - Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của 2 hoặc 3 lực không song song. - Nêu được trọng tâm của một vật là gì. 2. Về kĩ năng: - Vận dụng được điều kiện cân bằng và quy tắc tổng hợp lực để giải các bài tập đối với trường hợp vật chịu tác dụng của 3 lực đồng quy. - Xác định được trọng tâm của các vật phẳng đồng chất bằng thí nghiệm. 3. Về thái độ: - Tích cực, hăng say học tập. 4. Định hướng phát triển năng lực a. Năng lực được hình thành chung: Năng lực giải quyết vấn đề. Năng lực thực nghiệm. Năng lực dự đoán, suy luận lí thuyết, thiết kế và thực hiện theo phương án thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết, dự 13
đoán, phân tích, xử lí số liệu và khái quát rút ra kết luận khoa học. Năng lực đánh giá kết quả và giải quyết vân đề. b. Năng lực chuyên biệt môn vật lý: - Năng lực kiến thức vật lí. - Năng lực phương pháp thực nghiệm - Năng lực trao đổi thông tin II. PHƯƠNG PHÁP – PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC: 1. Về phương pháp: - Sử dụng phương pháp thuyết trình kết hợp với đàm thoại nêu vấn đề, nếu có điều kiện sử dụng bài giảng điện tử trình chiếu trên máy chiếu. - Sử dụng phương pháp thí nghiệm biểu diễn. 2. Về phương tiện dạy học - Giáo án, SGK, thước kẻ, đồ dùng dạy học,… III. CHUẨN BỊ: a. Chuẩn bị của GV: - Các thí nghiệm 17.1; 17.3; 17.4 SGK; các tấm mỏng, phẳng theo hình 17.5 b. Chuẩn bị của HS: - Ôn lại các kiến thức đã học về điều kiện cân bằng của một chất điểm. IV. CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC 1. Ổn định tổ chức: Kiểm tra sĩ số ổn định trật tự lớp. 2. Kiểm tra bài cũ: 3. Bài mới: HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (5’) Mục tiêu: HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới. Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan. Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo. GV đặt câu hỏi tình huống: vật rắn khác chất điểm ở điểm nào? HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức Mục tiêu: điều kiện cân bằng của 1 vật rắn chịu tác dụng của 2 hoặc 3 lực không song song. - Nêu được trọng tâm của một vật là gì. Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan. Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung 14
- Nghiên cứu TN hình 17.1 - Nhận thức vấn đề bài học I. Cân bằng lực của một - Mục đích TN là xét sự cân vật chịu tác dụng của 2 bằng của vật rắn dưới tác dụng lực. của 2 lực. 1. Thí nghiệm. - Vật rắn là một miếng bìa cứng, F1 F2 nhẹ để bỏ qua trọng lực tác dụng - Quan sát thí nghiệm rồi trả lên vật. lời các câu hỏi. Thảo luận - GV biểu diễn TN. theo từng bàn để đưa ra + Có những lực nào tác dụng lên phương án. vật? Độ lớn của lực đó? + Dây có vai trò truyền lực và P P cụ thể hóa đường thẳng chứa - Lực F1 và F2 của 2 sợi dây. 1 2 vectơ lực hay giá của lực. Hai lực có độ lớn bằng trọng Nhận xét: Hai lực F1 và F2 + Có nhận xét gì về phương của lượng của 2 vật P1 và P2 có cùng giá, cùng độ lớn và 2 dây khi vật đứng yên? ngược chiều + Nhận xét gì về các đặc trưng - Phương của 2 dây nằm 2. Điều kiện cân bằng của các lực F1 và F2 tác dụng lên trên một đường thẳng. Muốn cho một vật chịu tác vật, khi vật đứng yên? - Hai lực F1 và F2 có cùng dụng của 2 lực ở trạng thái - Từ đó phát biểu điều kiện cân giá, cùng độ lớn và ngược cân bằng thì 2 lực đó phải bằng của vật rắn chịu tác dụng chiều. cùng giá, cùng độ lớn và của 2 lực? ngược chiều. F1 = − F2 - Trọng tâm của vật là gì? - Làm việc theo nhóm (nhận 3. Cách xác định trọng tâm - Làm thế nào để xác định được dụng cụ TN), tiến hành TN của một vật phẳng, mỏng trọng tâm của vật? để trả lời các câu hỏi của bằng phương pháp thực + Gợi ý: Khi treo vật trên giá bởi GV nghiệm dây treo, vật cân bằng do tác - Trọng tâm là điểm đặt của dụng của những lực nào? trọng lực. + 2 lực đó có liên hệ như thế - Các nhóm thảo luận đưa ra nào? phương án xác định trọng + Trọng tâm phải nằm trên tâm của vật rắn. đường kéo dài của dây treo. + Trọng lực và lực căng của - Yêu cầu một vài nhóm nêu dây treo. phương án, và các nhóm khác + 2 lực cùng giá: P = −T A kiểm tra tính đúng đắn của phương án. + Các nhóm tìm cách xác D - GV đưa ra phương án chung, định trọng tâm của vật tiến hành với vật có hình dạng mỏng. C B hình học không đối xứng. - Đại diện nhóm nêu - Các nhóm xác định trọng tâm phương án. - Trọng tâm G của các vật của vật phẳng, mỏng có dạng phẳng, mỏng có dạng hình hình học đối xứng nhận xét vị trí - Trọng tâm nằm ở tâm đối học đối xứng nằm ở tâm đối của trọng tâm. xứng của vật. xứng của vật. 15
- Các em hãy xác định trọng II. Cân bằng của một vật lượng P của vật và trọng tâm của chịu tác dụng của ba lực vật. không song song - Bố trí TN như hình 17.5 SGK - Quan sát TN rồi trả lời các 1. Thí nghiệm - Có những lực nào tác dụng lên câu hỏi của gv. vật? - Lực F1 và F2 và trọng lực - Có nhận xét gì về giá của 3 P lực? - Treo hình (vẽ 3 đường thẳng - Giá của 3 lực cùng nằm biểu diễn giá của 3 lực). Ta nhận trong một mặt phẳng, đồng thấy kết quả gì? quy tại một điểm O. G - Đánh dấu điểm đặt của các lực, rồi biểu diễn các lực theo đúng tỉ lệ xích. F1 F2 - Ta được hệ 3 lực không song song tác dụng lên vật rắn mà vật vẫn đứng yên, đó là hệ 3 lực cân bằng. - Các em có nhận xét gì về đặc - Thảo luận nhóm để đưa ra điểm của hệ 3 lực này? câu trả lời. (3 lực không song song tác dụng lên vật rắn cân bằng có giá đồng P P phẳng và đồng quy) - Vì vật rắn có kích thước, các - Quan sát các bước tiến 2. Quy tắc tổng hợp 2 lực lực tác dụng lên vật có thể đặt tại hành tìm hợp lực mà GV có giá đồng quy. các điểm khác nhau, với 2 lực có tiến hành. Muốn tổng hợp 2 lực có giá đồng quy ta là cách nào để giá đồng quy tác dụng lên tìm hợp lực. Xét 2 lực F1 và F2; một vật rắn, trước hết ta phải tìm hợp lực F = F1 + F2 trượt 2 vectơ lực đó trên giá - Trượt các vectơ trên giá của - Thảo luận để đưa ra các của chúng đến điểm đồng chúng đến điểm đồng quy O. bước thực hiện. (Chúng ta quy, rồi áp dụng quy tắc Tìm hợp lực theo quy tắc hình phải trượt 2 lực trên giá của hình bình hành để tìm hợp bình hành. chúng đến điểm đồng quy, lực - Chúng ta tiến hành tổng hợp 2 rồi áp dụng quy tắc hình lực đồng quy, hãy nêu các bước bình hành để tìm hợp lực) thực hiện? - Nhắc lại đặc điểm của hệ 3 lực - HS trả lời. 3. Điều kiện cân bằng của cân bằng ở chất điểm? một vật chịu tác dụng của - Trượt P trên giá của nó đến ba lực không song song. điểm đồng qui O. Hệ lực ta xét -Nhận xét P cùng giá, Ba lực đó phải có giá đồng trở thành hệ lực cân bằng giống ngược chiều F phẳng và đồng quy. như ở chất điểm. - HS lên bảng đo độ dài của Hợp lực của 2 lực đó phải - Nhận xét về hệ 3 lực tác dụng F và P rút ra nhận xét. Hai cân bằng với lực thứ 3. lên vật ta xét trong TN. lực cùng độ lớn. F1 + F2 = − F3 16
- Gọi 1 HS lên bảng đo độ dài - Ba lực phải có giá đồng của F và P phẳng và đồng quy, hợp lực - Nêu điều kiện cân bằng của của 2 lực phải cân bằng với một vật chịu tác dụng của 3 lực lực thứ 3. không song song. HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10') Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo GV giao nhiệm vụ cho học sinh làm bài tập trắc nghiệm: Câu 1: Ba lực đồng phẳng, đồng quy tác dụng lên một vật rắn nằm cân bằng có độ lớn lần lượt là 12 N, 16 N và 20 N. Nếu lực 16 N không tác dụng vào vật nữa, thì hợp lực tác dụng lên nó là A. 16 N. B. 20 N. C. 15 N. D. 12 N. Câu 2: Một chất điểm ở trạng thái cân bằng khi gia tốc của nó A. không đổi. B. giảm dần. C. tăng dần. D. bằng 0. Câu 3: Chọn phương án đúng Muốn cho một vật đứng yên thì A. hợp lực của các lực đặt vào vật không đổi. B. hai lực đặt vào vật ngược chiều. C. các lực đặt vào vật phải đồng quy. D. hợp lực của các lực đặt vào vật bằng 0. Câu 4: Đặc điểm của hệ ba lực cân bằng là A. có giá đồng phẳng, có hợp lực bằng 0. B. có giá đồng phẳng và đồng quy, có hợp lực khác 0. C. có giá đồng quy, có hợp lực bằng 0. D. có giá đồng phẳng và đồng quy, có hợp lực bằng 0. Câu 5: Một quả cầu đồng chất có khối lượng 4 kg được treo vào tường thẳng đứng nhờ một sợi dây hợp với tường một góc α=30o. Bỏ qua ma sát ở chỗ tiếp xúc của quả cầu với tường. Lấy g = 9,8 m/s2. Lực của quả cầu tác dụng lên tường có độ lớn A. 23 N. B. 22,6 N C. 20 N. D. 19,6 N. Hướng dẫn giải và đáp án Câu 1 2 3 4 5 Đáp án A D D D B HOẠT ĐỘNG 4: Hệ thống hóa kiến thức, vận dụng giải bài tập (8’) Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập. Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan. Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo. 17
1. - Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song: + Ba lực đó phải có giá đồng phẳng và đồng quy. 1. Điều kiện cân bằng + Hợp lực của hai lực phải cân bằng với của một vật rắn dưới lực thứ ba. tác dụng của ba lực 2. * Giống nhau: điều kiện cân bằng của - HS trả lời. không song song là chất điểm và của vật rắn dưới tác dụng của - HS nộp vở bài gì? ba lực đều có tính đồng phẳng, đồng quy tập. 2. Có gì khác nhau của ba lực và hợp lực của chúng phải bằng - HS tự ghi nhớ giữa điều kiện cân không: nội dung trả lời đã bằng của chất điểm và * Khác nhau: hoàn thiện. của vật rắn dưới tác + Ba lực cùng tác dụng lên chất điểm tất dụng của ba lực không nhiên cùng điểm đặt - tức tất nhiên là đồng song song? quy. + Trong vật rắn, ba lực đồng quy có điểm đặt có thể khác nhau nhưng có giá cắt nhau tại một điểm – điểm đó chính là điểm đồng quy. HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’) Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức, khái quát lại nội dung kiến thức đã học. Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dùng trực quan. Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo. Cho biết trọng tâm của một số vật đồng chất và có dạng hình học đối xứng? 3.2.6 Thực nghiệm sư phạm 3.2.6.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tiến trình dạy học một số kiến thức của chương theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề. 3.2.6.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm Nội dung thực nghiệm là chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” – Vật lý 10. Đối tượng thực nghiệm là các HS lớp 10B (Lớp đối chứng), 10D (Lớp thực nghiệm) trường Phổ thông Thực hành Sư phạm. 3.2.6.3. Thực nghiệm sư phạm Để tổ chức thực nghiệm được thuận lợi, tôi tiến hành các công việc: chuẩn bị tài liệu, bài giảng, phương án thực hiện. Tiến hành quan sát, thu thập số liệu để phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm 3.2.6.4. Các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 18
• Trình độ nhận thức của học sinh • Tính hiệu quả của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề 3.2.6.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm Trước khi thực nghiệm sư phạm, các HS ở cả lớp thực nghiệm và lớp đối chứng đều có trình độ như nhau. Bảng thống kê điểm kiểm tra của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng Điểm 10 9 8 7 6 5 4 3 Lớp 10B (ĐC) 0 0 2 7 12 12 4 3 Lớp 10D (TN) 2 11 12 9 5 1 0 0 Xử lí các số liệu thực nghiệm khi tính toán điểm trung bình và độ lệch chuẩn. Kết quả thu được như sau: Lớp Điểm trung bình Độ lệch chuẩn Thực nghiệm 7,8 1,181 Đối chứng 5,7 1,252 Đồ thị biểu diễn tần suất Các đường biểu diễn sự phân phối tần suất trong các bài kiểm tra của lớp TN đều nằm về bên phải và dịch chuyển theo chiều tăng của điểm số so với lớp ĐC. Điều này nói lên chất lượng học tập của HS ở lớp TN cao hơn lớp ĐC. Trong thống kê giá trị của độ lệch chuẩn càng thấp thì mức độ ổn định của số liệu càng lớn, dao động quanh giá trị trung bình càng nhỏ. 19
Dựa vào kết quả trên, chúng ta thấy dữ liệu thực nghiệm khá ổn định. Từ các cơ sở trên ta có thể rút ra kết luận rằng tổ chức dạy học giải quyết vấn đề có tính khả thi cao thì chất lượng học tập của tiết dạy được nâng cao rõ rệt. V- HIỆU QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Dạy học giải quyết vấn đề là một quan điểm dạy học nhằm phát triển năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề của HS. HS được đặt trong một tình huống có vấn đề, thông qua việc giải quyết vấn đề đó giúp HS lĩnh hội tri thức, kỹ năng và phương pháp nhận thức. Tổ chức dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” theo quan điểm dạy học giải quyết vấn đề trong điều kiện hiện nay đảm bảo các yêu cầu về tính khoa học, sư phạm và khả thi, từ đó góp phần nâng cao chất lượng dạy học Vật lí. VI- MỨC ĐỘ ẢNH HƯỞNG Tổ chức dạy học theo quan điểm dạy học giải quyết vấn đề trong điều kiện hiện nay đảm bảo các yêu cầu về tính khoa học, sư phạm và khả thi, từ đó có thể áp dụng cho các chương khác của Vật lý 10 nhằm tạo sự hứng thú cho các em học tập bộ môn của các em học sinh. VII- KẾT LUẬN Như vậy, để vận dụng dạy học theo định hướng giải quyết đề, thì trước hết nội dung của bài học phải chứa đựng các yếu tố để có thể xây dựng được các tình huống có vấn đề (các hiện tượng, sự kiện thường gặp trong tự nhiên). Tuy nhiên, các tình huống có vấn đề phải phù hợp với đối tượng học sinh, sao cho học sinh luôn được đặt vào các trạng thái tâm lí tích cực để tự lực giải quyết các vấn đề đặt ra. Quá trình giải quyết vấn đề học tập thông qua các tình huống có vấn đề bằng hệ thống các câu hỏi vừa sức nằm trong vùng phát triển gần. Nội dung kiến thức chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” rất “quen thuộc” trong cuộc sống hàng ngày, các dụng cụ thí nghiệm để tạo tình huống đa dạng, dễ làm nên phù hợp cho việc triển khai dạy học GQVĐ. Một số tiến trình dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” được thiết kế và xây dựng theo định hướng dạy học GQVĐ, với mục tiêu kế thừa và phát huy những ưu điểm của các phương pháp dạy học truyền thống kết hợp với nhũng ưu điểm của dạy học GQVĐ qua đó phát huy tính tự giác, tích cực, tự lực của HS trong quá trình học tập. 20