Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Vật lí: Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Động lực học vật rắn Vật lí 12 (nâng cao) nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí THPT

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

ĐẶNG VIẾT MẠNH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG

GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN – VẬT LÍ 12

(NÂNG CAO) NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG.

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ

HÀ NỘI - 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

ĐẶNG VIẾT MẠNH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG

GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN – VẬT LÍ 12

(NÂNG CAO) NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ

CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC

(BỘ MÔN VẬT LÍ)

Mã số: 60 14 01 11

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS. TS. NGUYỄN QUANG BÁU

HÀ NỘI – 2015

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thiện đƣợc luận văn này, tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp đỡ ủng

hộ của mọi ngƣời: từ bạn bè, ngƣời thân, từ các thầy cô giáo khi giảng dạy, thầy

giáo hƣớng dẫn làm luận văn và từ các cán bộ trƣờng Đại Học Giáo Dục, trƣờng

THPT Ứng Hòa A và các em học sinh trong nhóm học sinh giỏi vật lí 12 của trƣờng

THPT Ứng Hòa A.

Trƣớc tiên, tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ giáo viên trƣờng Đại học

Giáo dục, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã trang bị cho tôi vốn kiến thức quý báu để tôi

có thể thực hiện thành công đề tài này, cũng nhƣ làm giàu thêm kiến thức để tôi tiếp

tục sự nghiệp sau này.

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Nguyễn Quang Báu,

ngƣời thầy đáng kính, thầy đã tận tình hƣớng dẫn tôi thực hiện đề tài này. Trong

suốt thời gian dài, mặc dù công việc nghiên cứu giảng dạy của thầy rất bận rộn,

Thầy vẫn dành những khoảng thời gian quý giá để chỉ bảo giúp tôi hoàn thành đƣợc

đề tài. Sự giúp đỡ, động viên kịp thời và những tình cảm của Thầy dành cho tôi đã

giúp tôi tự tin và vƣợt qua những khó khăn trong quá trình thực hiện luận văn.

Trong suốt thời gian thực hiện đề tài này, tôi luôn nhận đƣợc sự giúp đỡ, tạo

điều kiện thuận lợi động viên kịp thời bạn bè, ngƣời thân, của Ban Giám Hiệu cùng

tập thể giáo viên tổ Vật lí, các thầy cô giáo trong hội đồng sƣ phạm trƣờng THPT

Ứng Hòa A, sự ủng hộ nhiệt tình của nhóm học sinh giỏi vật lí 12 trƣờng THPT

Ứng Hòa A – Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn.

Hà Nội, tháng 10 năm 2015

Tác giả

Đặng Viết Mạnh

i

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

BTVL Bài tập vật lý

CH Câu hỏi

CNXH Chủ nghĩa xã hội

ĐC Đối chứng

GD&ĐT Giáo dục và Đào tạo

GV Giáo viên

HS Học sinh

HSG Học sinh giỏi

SGK Sách giáo khoa

SP Sƣ phạm

THPT Trung học phổ thông

TN Thực nghiệm

TNSP Thực nghiệm sƣ phạm

ii

MỤC LỤC

Lời cảm ơn………………………………………………………………...…………i

Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt……………………………………...………ii

Danh mục các bảng…………………………………………………………………vi

Danh mục các biểu đồ……………………………………….……………………..vii

MỞ ĐẦU....................................................................................................................1

Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ,

HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ , XÂY DỰNG HỆ

THỐNG BÀI TẬP. .................................................................................................... 5

1.1. Tổng quan về học sinh giỏi Vật lí... .. ...................................................................5

1.1.1. Khái niệm về học sinh giỏi Vật lí ................................................................... 5

1.1.2. Mục tiêu dạy học sinh giỏi .. . ........................................................................... 6

1.1.3. Những năng lực, phẩm chất cần có của học sinh giỏi .... ..................................6

1.1.4. Một số biện pháp bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí ... .. ...................................... 7

1.2. Cơ sở lý luận về hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lí… ...... ……............... 10

1.2.1. Khái niệm về bài tập Vật lí ... . ........................................................................10

1.2.2. Vai trò, tác dụng của bài tập Vật lí .. ............................................................ 10

1.2.3. Những yêu cầu chung trong dạy học về bài tập Vật lí .... ................................11

1.2.4. Phân loại bài tập Vật lí ... ................................................................................12

1.2.5. Lựa chọn bài tập Vật lí ......... .. ........................................................................17

1.2.6. Tƣ duy trong giải bài tập Vật lí .. .. ..................................................................17

1.2.7. Phƣơng pháp giải bài tập Vật lí . .. .................................................................. 18

1.2.8. Hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lí cho học sinh.... .... ........................... 23

1.3. Xây dựng hệ thống bài tập vật lí… ... ………………………..………………...27

1.3.1. Vai trò của hệ thống bài tập Vật lí ... ..............................................................27

1.3.2. Mối quan hệ giữa hệ thống bài tập và hƣớng dẫn giải bài tập Vật lí.. ..... ......... 28

1.3.3. Sử dụng bài tập Vật lí nhằm phát hiện và bồi dƣỡng học sinh giỏi .. .... .........28

1.4. Cơ sở thực tiễn. Thực tiễn hoạt động bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí tại trƣờng

THPT Ứng Hòa A – Hà Nội... ............... .................................................................. 29

1.4.1. Vài nét chung về trƣờng THPT Ứng Hòa A.. .. .............................................. 29

iii

1.4.2. Thực tiễn chung của hoạt động dạy học sinh giỏi tại trƣờng THPT Ứng Hòa

A ....... ....... ................................................................................................................32

TIỂU KẾT CHƢƠNG 1 ..........................................................................................34

CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT

ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN .................... 35

2.1. Đặc điểm cấu trúc nội dung chƣơng "Động lực học vật rắn" ........ ............................35

2.1.1. Đặc điểm của chƣơng ......................................................................................35

2.1.2. Sơ đồ cấu trúc của chƣơng .. ...........................................................................35

2.2. Chuẩn kiến thức, kĩ năng..... ... .......................................................................... 36

2.2.1. Kiến thức . .....................................................................................................36

2.2. Kĩ năng........ ..................................................................................................... 36

2.3. Hệ thống bài tập chƣơng “Động lực học vật rắn” .... ..... ................................... 36

2.3.1. Mục tiêu....... ...................................................................................................36

2.3.2. Các hệ thống bài tập .... ...................................................................................37

2.4. Hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập .... …………………………………………..39

2.5. Hệ thống bài tập nâng cao chƣơng “Động lực học vật rắn” và hƣớng dẫn hoạt

động giải các bài tập đó…… ...........……………………...………………………...41

2.5.1. Hệ thống bài tập có hƣớng dẫn hoạt động giải ... ………………...…………41

2.5.2. Hệ thống bài tập tự giải… ..………………………………………...………..69

TIỂU KẾT CHƢƠNG 2 ..........................................................................................78

CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ......................................................... 79

3.1. Mục đích của thực nghiệm sƣ phạm .... ............................................................79

3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm .... ............................................................79

3.3. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm ...... .... .............................................................79

3.4. Tiến trình thực nghiệm sƣ phạm... .... .................................................................80

3.5. Thời gian thực nghiệm ............ .. .......................................................................80

3.6. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm .. ...... ................................80

3.6.1. Tiêu chí để đánh giá .. .....................................................................................80

3.6.2. Phân tích, đánh giá kết quả về mặt định tính .... ... ..........................................81

3.6.3. Phân tích, đánh giá các kết quả về mặt định lƣợng .... .... ................................81

3.6.4. Đánh giá chung về thực nghiệm sƣ phạm .......... ... ........................................ 89

iv

TIỂU KẾT CHƢƠNG 3 ..........................................................................................91

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ... ....................................................................92

Kết luận ..................................................................................................................... 92

Khuyến nghị .............................................................................................................. 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................94

PHỤ LỤC ........ .......................................................................................................95

v

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Phân phối tần số, tần suất và tần suất tích lũy – với bài kiểm tra lần 1 ........ .83

Bảng 3.2: So sánh điểm của ĐC và TN – với bài kiểm tra lần 1..................................... 84

Bảng 3.3: Phân phối tần số, tần suất và tần suất lũy tích – với bài kiểm tra lần 2 ......... 86

Bảng 3.4: So sánh điểm của ĐC và TN – với bài kiểm tra lần 2..................................... 86

Bảng 3.5: So sánh % trong thang điểm của các lần kiểm tra ........................................... 88

Bảng 3.6: Tổng hợp các tham số đặc trƣng ...................................................................... 89

vi

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ

Hình 3.1. Biểu đồ phân loại kết quả kiểm tra học sinh – với bài kiểm tra lần 1 ..…84

Hình 3.2. Đồ thị đƣờng tích lũy – với bài kiểm tra lần 1……………….………….85

Hình 3.3. Biểu đồ phân loại kết quả kiểm tra học sinh – với bài kiểm tra lần 2…...87

Hình 3.4. Đồ thị đƣờng tích lũy – với bài kiểm tra lần 2…………………….…….88

vii

MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài

Từ xƣa cho đến nay, giáo dục vẫn đƣợc coi là quốc sách hàng đầu. “Đƣờng lối

giáo dục của Đảng chỉ rõ: Phát triển giáo dục nhằm nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực,

bồi dƣỡng nhân tài, đào tạo những con ngƣời có kiến thức văn hóa khoa học, có kĩ năng

nghề nghiệp, lao động tự chủ sáng tạo và có kỉ luật, giàu lòng nhân ái, yêu nƣớc, yêu

CNXH, sống lành mạnh, đáp ứng nhu cầu phát triển của đất nƣớc …” [7, tr.164] .

Đào tạo học sinh giỏi (HSG) ở bậc Trung học Phổ thông (THPT) là một quá

trình mang tính khoa học đòi hỏi phải có chiến lƣợc lâu dài và có phƣơng pháp phù

hợp. Đây là nhiệm vụ quan trọng của tất cả các trƣờng THPT, đòi hỏi nhà trƣờng phải

quan tâm sát sao đến việc đầu tƣ chuyên môn nhằm phát hiện và bồi dƣỡng năng lực, kĩ

năng tƣ duy cho học sinh (HS). Để làm tốt nhiệm vụ này nhà trƣờng phải tiến hành đầu

tƣ đồng bộ ở tất cả các môn học, trong đó Vật lí là môn khoa học tự nhiên, đề cập đến

nhiều vấn đề của khoa học, gần gũi với đời sống, giúp HS rèn luyện tƣ duy khoa học

một cách tốt nhất. Giải bài tập Vật lí là nội dung gây đƣợc sự hứng thú, rèn khả năng tƣ

duy cho HS. Bài tập Vật lí không những có tác dụng rèn luyện kỹ năng vận dụng, đào

sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú; mà thông qua việc

giải bài tập HS đƣợc ôn tập, rèn luyện một số kỹ năng cần thiết về Vật lí, rèn luyện tính

tích cực, tự lực, trí thông minh sáng tạo. Cũng thông qua bài tập Vật lí giáo viên kiểm

tra, đánh giá việc nắm vững kiến thức và kĩ năng vận dụng kiến thức Vật lí của HS.

Trong chƣơng trình bộ môn Vật lí ở THPT hiện nay, HS đƣợc luyện nhiều bài

tập khó dẫn đến quen, còn nặng về tính toán đôi khi chƣa phát huy đƣợc óc quan sát,

khả năng phát hiện vấn đề. Còn thiếu những nghiên cứu và hƣớng dẫn chi tiết cho công

tác bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí ứng với từng chƣơng bài và chủ đề cụ thể.

Thời gian gần đây, dạng bài toán “Động lực học vật rắn” thƣờng đƣợc chọn đƣa

vào các đề thi đại học, thi HSG các cấp, thu hút sự quan tâm của đội ngũ giáo viên và

sự chú ý của học sinh. Nhằm mục đích phục vụ cho việc giảng dạy của GV và nghiên

cứu của HS trong các kì thi Đại học và thi HSG các cấp, tôi chọn nghiên cứu đề tài luận

văn "Xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng“Động

lực học vật rắn” Vật lí 12 (nâng cao) nhằm bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí THPT"

nhằm góp phần nâng cao chất lƣợng bồi dƣỡng HSG, nâng cao chất lƣợng giảng dạy

Vật lí ở các trƣờng THPT hiện nay.

1

2. Lịch sử vấn đề nghiên cứu

Về vấn đề xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập để bồi

dƣỡng học sinh giỏi THPT hay THPT chuyên, đã có một số học viên cao học nghiên

cứu nhƣ: Đinh Thị Vui với đề tài Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động

giải bài tập chương “Sóng cơ học” nhằm bồi dưỡng HSG chuyên Vật lí. Phạm Thành

Công với đề tài Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương

“Dao động và sóng điện từ” Vật lý 12 nhằm bồi dưỡng HSG của học sinh THPT chuyên.

Phạm Thị Lan Anh với đề tài Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải

bài tập chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 nhằm bồi dưỡng HSG của học sinh THPT

chuyên ... Về chƣơng “Động lực học vật rắn”: Các tác giả viết sách giáo khoa và sách

bài tập Vật lí phổ thông cũng đã soạn thảo hệ thống bài tập bám sát các chủ đề Vật lí

phổ thông. Có nhiều công trình nghiên cứu khác đề cập đến hệ thống bài tập chƣơng

Động lực học vật rắn, nhƣng các công trình đó với mục đích chủ yếu là trình bày các

dạng toán để luyện thi đại học, chƣa quan tâm đến việc bồi dƣỡng học sinh giỏi ở

THPT.

3. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

3.1. Mục đích nghiên cứu

Xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng Động lực

học vật rắn - Vật lí 12 (nâng cao) nhằm bồi dƣỡng những năng lực, phẩm chất cần có

của học sinh giỏi vật lí THPT.

3.2. Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu đặc điểm, năng lực, phẩm chất của học sinh giỏi, học sinh giỏi Vật lí THPT

- Tìm hiểu lý luận về phƣơng pháp bồi dƣỡng học sinh giỏi, học sinh giỏi Vật lí ở

trƣờng THPT

- Tìm hiểu lý luận về vai trò, tác dụng, phƣơng pháp giải bài tập Vật lí.

- Nghiên cứu nội dung kiến thức chƣơng “Động lực học vật rắn”

- Lựa chọn, xây dựng hệ thống bài tập về “Động lực học vật rắn”

- Định hƣớng, xây dựng phƣơng pháp giải bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập

chƣơng “Động lực học vật rắn”

- Thực nghiệm sƣ phạm để đánh giá ƣu điểm, nhƣợc điểm và hiệu quả của hệ thống bài

tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng “Động lực học vật rắn”

4. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu

2

- Khách thể nghiên cứu: Nhóm HSG vật lí khối 12 trƣờng THPT Ứng Hòa A

- Đối tƣợng nghiên cứu: Hệ thống bài tập và phƣơng pháp hƣớng dẫn hoạt động giải bài

tập chƣơng “Động lực học vật rắn”

5. Vấn đề nghiên cứu

Vận dụng lí luận dạy học hiện đại xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt

động giải bài tập chƣơng “Động lực học vật rắn” nhƣ thế nào sẽ bồi dƣỡng đƣợc những

năng lực và phẩm chất cần có của học sinh giỏi Vật lí THPT.

6. Giả thuyết khoa học

Nếu có hệ thống bài tập chƣơng Động lực học vật rắn – vật lí 12 (nâng cao) kết

hợp với phƣơng pháp hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập phù hợp, giáo viên có thể phát

hiện, tuyển chọn và bồi dƣỡng đội ngũ học sinh giỏi bộ môn Vật lí THPT đạt kết quả

tốt hơn.

7. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

- Áp dụng với chƣơng Động lực học vật rắn – Vật lí 12 (nâng cao) - THPT.

- Nghiên cứu cho nhóm HSG môn Vật lí 12 ở lớp chất lƣợng cao khối A – Trƣờng

THPT Ứng Hòa A

8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa lý luận: Tìm hiểu những đặc điểm và yêu cầu cần có của HSG – THPT. Từ

đó biên soạn hệ thống bài tập chƣơng “Động lực học vật rắn” và áp dụng các phƣơng

pháp hƣớng dẫn giải bài tập phù hợp giúp bồi dƣỡng HSG Vật lí.

- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu có thể đƣợc áp dụng trong việc giảng dạy

chƣơng “Động lực học vật rắn” ở các trƣờng THPT khác trong cả nƣớc. Đồng thời nó

còn có giá trị tham khảo cho các thầy, cô ở các trƣờng THPT khi luyện tập cho HSG

để tham gia các kỳ thi HSG các cấp.

9. Phƣơng pháp nghiên cứu

9.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý luận

Nghiên cứu lí luận về dạy học bài tập Vật lí.

Nghiên cứu cơ sở lí luận để làm sáng tỏ vai trò của việc xây dựng hệ thống và

hƣớng dẫn giải bài tập Vật lí chƣơng “Động lực học vật rắn”

Nghiên cứu chƣơng trình Vật lí phổ thông, nội dung sách giáo khoa Vật lí 12

nâng cao và những tài liệu tham khảo có liên quan để xác định mức độ, nội dung và yêu

cầu về kiến thức, kĩ năng giải bài tập.

3

Lựa chọn các dạng bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập, sách tham khảo

phù hợp với nội dung, kiến thức của chƣơng.

9.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn

Điều tra việc thực tiễn công tác bồi dƣỡng HSG của học sinh ở trƣờng THPT

Ứng Hòa A, những ƣu điểm và nhƣợc điểm từ đó đƣa ra những phƣơng pháp cụ thể.

Tập hợp và nghiên cứu nội dung sách giáo khoa Vật lý lớp 12 nâng cao, các đề

thi HSG, đề thi vào đại học và cao đẳng, các tài liệu tham khảo khác để tuyển chọn và

xây dựng hệ thống bài tập.

Trao đổi với GV và HS lớp chất lƣợng cao khối 12 trƣờng THPT Ứng Hòa A –

Hà Nội.

9.3. Phƣơng pháp thống kê toán học

Thống kê các kết quả đo đƣợc trong quá trình thử nghiệm.

So sánh kết quả.

10. Cấu trúc luận văn

Ngoài phần Mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính của

luận văn đƣợc trình bày trong 03 chƣơng.

Chƣơng 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn về xây dựng hệ thống bài tập, hƣớng dẫn

hoạt động giải bài tập Vật lí và bồi dƣỡng HSG Vật lí.

Chƣơng 2: Xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập

chƣơng “Động lực học vật rắn”

Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm

4

Chƣơng 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

VỀ HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ,

HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ,

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP.

1.1. Tổng quan về học sinh giỏi Vật lí .

1.1.1. Khái niệm về học sinh giỏi Vật lí .

Học sinh giỏi là những học sinh có khả năng thể hiện xuất sắc hoặc năng lực nổi

trội trong các lĩnh vực trí tuệ, sự sáng tạo, khả năng lãnh đạo, nghệ thuật, hoặc các lĩnh

vực lí thuyết chuyên biệt. Những HS này thể hiện tài năng đặc biệt của mình từ tất cả

các bình diện xã hội, văn hóa và kinh tế.

“Học sinh giỏi là học sinh chứng minh đƣợc trí tuệ ở trình độ cao và có khả năng

sáng tạo, thể hiện một động cơ học tập mãnh liệt và đạt xuất sắc trong lĩnh vực lý

thuyết, khoa học, cần một sự giáo dục đặc biệt và sự phục vụ đặc biệt để đạt đƣợc trình

độ tƣơng ứng với năng lực của ngƣời đó”.[15, tr.1]

Nhiều nƣớc quan niệm: HSG là những đứa trẻ có năng lực trong các lĩnh vực trí

tuệ, sáng tạo, nghệ thuật và năng lực lãnh đạo hoặc lĩnh vực lí thuyết. Những học sinh

này cần có sự phục vụ và những hoạt động không theo những điều kiện thông thƣờng

của nhà trƣờng nhằm phát triển đầy đủ các năng lực.

Có thể nói, hầu nhƣ tất cả các nƣớc đều coi trọng vấn đề đào tạo và bồi dƣỡng

HSG trong chiến lƣợc phát triển chƣơng trình GD phổ thông. Nhiều nƣớc ghi riêng

thành một mục dành cho HSG, một số nƣớc coi đó là một dạng của giáo dục đặc biệt

hoặc chƣơng trình đặc biệt.

Học sinh giỏi Vật lí là ngƣời có năng lực quan sát tốt, nắm vững bản chất của

hiện tƣợng Vật lí mong muốn khám phá các hiện tƣợng Vật lí và vận dụng tối ƣu các

kiến thức thức Vật lí để giải quyết một hay nhiều vấn đề mới, bài tập mới có thể chƣa

đƣợc học hoặc thấy bao giờ.

Nói chung HSG và HSG Vật lí đều có đặc điểm là tích cực, chủ động, sáng tạo

trong học tập có năng lực tƣ duy phát triển. Trong quá trình dạy học để lựa chọn

phƣơng pháp dạy học phù hợp giáo viên luôn phải quan tâm đến những đặc điểm này.

5

1.1.2. Mục tiêu dạy học sinh giỏi

Mục tiêu chính của chƣơng trình dành cho HSG nhìn chung các nƣớc đều khá

giống nhau. Có thể nêu lên một số điểm chính sau đây:

Phát triển phƣơng pháp suy nghĩ ở trình độ cao phù hợp với khả năng trí tuệ của

trẻ.

Bồi dƣỡng sự lao động, làm việc sáng tạo.

Phát triển các kĩ năng, phƣơng pháp và thái độ tự học suốt đời.

Nâng cao ý thức và khát vọng của trẻ về sự tự chịu trách nhiệm.

Khuyến khích sự phát triển về lƣơng tâm và ý thức trách nhiệm trong đóng góp

xã hội.

Phát triển phẩm chất lãnh đạo.

1.1.3. Những năng lực, phẩm chất cần có của học sinh giỏi .

1.1.3.1. Năng lực và phẩm chất cần có của học sinh giỏi nói chung

Học sinh giỏi cần có một số năng lực và phẩm chất quan trọng sau:

- Năng lực tiếp thu kiến thức

+ Khả năng nhận thức vấn đề nhanh, rõ ràng.

+ Luôn hứng thú trong các tiết học, đặc biệt là bài mới.

+ Có ý thức tự bổ sung, hoàn thiện những tri thức đã thu đƣợc ngay từ dạng sơ khai.

- Năng lực suy luận.

+ Biết phân tích sự vật, hiện tƣợng qua các dấu hiệu đặc trƣng của chúng.

+ Biết thay đổi góc nhìn khi xem xét một sự vật hiện tƣợng.

+ Biết cách tìm con đƣờng ngắn nhất để đi đến một kết luận chính xác.

+ Biết xét đủ các điều kiện cần thiết để kết luận đƣợc giả thuyết đúng.

+ Biết quay lại điểm vừa xuất phát để tìm đƣờng đi mới.

- Năng lực đặc biệt.

+Biết diễn đạt chính xác điều mình muốn trình bày.

+ Sử dụng thành thạo hệ thống ký hiệu, các quy ƣớc để diễn tả vấn đề.

+ Biết phân biệt thành thạo các kỹ năng đọc, viết và nói.

+ Biết thu gọn các vấn đề và trật tự hóa các vấn đề để dùng khái niệm trƣớc, mô tả cho

khái niệm sau.

- Năng lực lao động sáng tạo:

6

Biết tổ hợp các yếu tố, các thao tác để thiết kế một dãy các hoạt động nhằm đạt

kết quả mong muốn.

- Năng lực kiểm chứng:

+ Biết suy xét đúng sai từ một loạt sự kiện.

+ Biết tạo ra các tƣơng tự hay tƣơng phản để khẳng định hoặc bác bỏ một đặc trƣng nào

đó trong sản phẩm do mình làm ra.

+ Biết chỉ ra một cách chắc chắn các dữ liệu cần phải kiểm nghiệm khi thực hiện một số

lần kiểm nghiệm.

- Năng lực thực hành:

+ Biết thực hiện dứt khoát một số động tác trong khi làm thí nghiệm.

+ Biết kiên trì, kiên nhẫn trong quá trình làm sáng tỏ một số vấn đề lý thuyết thông qua

thực nghiệm hoặc đi đến một vấn đề lý thuyết mới.

1.1.3.2. Năng lực và phẩm chất cần có của học sinh giỏi Vật lí

Dựa trên nguyên tắc chung về phẩm chất của một học sinh giỏi và đặc điểm của

môn Vật lí có thể khái quát các năng lực và phẩm chất của một học sinh giỏi Vật lí nhƣ

sau:

- Có năng lực tƣ duy tốt và sáng tạo, biết phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa.

- Có kiến thức Vật lí vững vàng, sâu sắc, hệ thống, chính là nắm vững bản chất của các

hiện tƣợng Vật lí. Biết vận dụng linh hoạt, sáng tạo kiến thức cơ bản trong các tình

huống mới.

- Có kỹ năng thí nghiệm tốt, có năng lực về phƣơng pháp nghiên cứu khoa học Vật lí.

Biết nêu ra những lý luận cho những hiện tƣợng xảy ra trong thực tế, biết cách dùng thí

nghiệm để kiểm chứng lại lý luận và biết cách dùng lý thuyết để giải thích những hiện

tƣợng đã đƣợc kiểm chứng.

Nhƣ vậy đối với giáo viên, khi đào tạo những học sinh giỏi Vật lí, cần hƣớng học

sinh học tập để học sinh đƣợc trang bị những kiến thức, kỹ năng, giúp các em tự học

hỏi, sáng tạo nhằm phát huy tối đa năng lực của mình.

1.1.4. Một số biện pháp bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí

1.1.4.1. Tổ chức giảng dạy

“Đào tạo các HSG là cả một quá trình đào tạo nghiêm túc khoa học và công phu.

Trong quá trình này đòi hỏi chúng ta phải xây dựng đƣợc lộ trình đào tạo hàng năm

cho nhóm, lớp học sinh giỏi. Các nhóm HS này không chỉ đƣợc học theo chƣơng trình

7

phổ thông hiện hành mà còn phải bổ sung thêm kiến mở rộng phù hợp với tính chất của

các cuộc thi HSG thành phố hoặc quốc gia, vì vậy cần nghiên cứu để HS có thể đáp ứng

theo chuẩn kiến thức kĩ năng và tiếp thu cũng nhƣ vận dụng đƣợc các kiến thức nâng

cao trong các cuộc thi HSG. Từ việc xây dựng chƣơng trình chi tiết riêng cho các nhóm

học sinh giỏi. Các giai đoạn thực hiện có thể nhƣ sau:

Giai đoạn 1: Củng cố kiến thức ở THCS. Các em học sinh đƣợc tổng kết các

kiến thức ở THCS, học một số kiến thức ở lớp 10, làm quen với một số chuyên đề bồi

dƣỡng học sinh giỏi.

Giai đoạn 2: Chuyên đề nâng cao. Các em trong nhóm học sinh giỏi ngoài học

các kiến thức cơ bản trên lớp còn học thêm các kiến thức cần thiết cho học sinh giỏi

(những kiến thức không có trong chƣơng trình phổ thông). Ở trên lớp các em hoàn

thành chƣơng trình của lớp 10 – 11 cơ bản đủ để học các chuyên đề bồi dƣỡng và giải

các bài tập khó. Các học sinh lớp 10 trong nhóm luyện học sinh giỏi hoàn thành các nội

dung kiến thức nâng cao phần thi HSG.”. [7,tr. 168]

1.1.4.2. Hướng dẫn tự học

“ Đối với các tài liệu khoa học lại cần phải biết cách đọc. Đối với học sinh giỏi

càng cần nghiên cứu sâu vào chuyên ngành. Cần tập luyện cho học sinh tự học mở rộng

đƣợc kiến thức và bồi dƣỡng đƣợc trí tuệ.

- Rèn luyện cho học sinh cách đọc có hệ thống:

+ Học có hệ thống còn là học theo lịch sử phát triển của vấn đề. Bất cứ vấn đề

nào cũng có nguồn gốc phát sinh, quá trình phát triển trong đó nó liên quan đến nhiều

vấn đề khác và bản thân nó cũng qua một quá trình đấu tranh phức tạp của mâu thuẫn

nội tại, để đi đến hình thái ta thấy ngày nay.

+ Học có hệ thống còn là xem xét mỗi sự vật, mỗi hiện tƣợng trong mối tƣơng

quan với xung quanh nó, xem xét các khía cạnh của sự vật cũng nhƣ các mặt của hiện

tƣợng.

+ Học có hệ thống còn là khi học một ngành khoa học phải biết cả các ngành có

liên quan. Không thể học nguyên Vật lí mà thiếu khái niệm cơ bản về toán học. Không

thể giỏi về Vật lí, nếu không có kiến thức về toán học, hóa học, sinh học.

+ Học có hệ thống là học phải đi đôi với hành, lý thuyết phải gắn liền với thực

hành. Trong mọi quá trình đào tạo, phải đảm bảo cho sự cân đối nêu trên.

- Rèn luyện cho học sinh cách lập kế hoạch và học có kế hoạch:

8

+ Học có kế hoạch trƣớc hết là chia giáo trình thành phần, quy định thời gian

dành cho mỗi phần và tìm mọi cách để thanh toán từng phần theo thời gian đã định. Sau

phần đầu phải rút kinh nghiệm để, nếu cần, điều chỉnh thời gian dành cho các phần sau

thích hợp hơn.

+ Học có kế hoạch còn là nhằm từng vấn đề trong thời kỳ nhất định rồi đặt kế

hoạch đọc sách vở, tài liệu liên quan tới vấn đề đó. Khi chọn vấn đề cũng phải theo

đúng quy trình logic của nhận thức, nhằm những vấn đề dễ trƣớc và vấn đề khó sau.

Khi đọc tài liệu cũng phải đọc từ nông tới sâu, từ khái quát tới chi tiết.

+ Biết cách học còn là biết lƣu ý tới thứ tự ƣu tiên của kiến thức: Điểm trung tâm

của vòng kiến thức phải là phƣơng pháp luận (phƣơng pháp tƣ duy, phƣơng pháp làm

việc, phƣơng pháp nghiên cứu…) lúc này hơn bao giờ hết, phƣơng pháp có vai trò

quyết định trong kết quả học tập của từng ngƣời”. [7, tr. 169-170]

1.1.4.3. Rèn luyện năng lực tư duy và khả năng suy luận logic cho học sinh

- “Tƣ duy là một quá trình nhận thức khái quát và gián tiếp những sự vật và hiện

tƣợng của hiện thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính bản chất của chúng,

những mối quan hệ khách quan, phổ biến giữa chúng, đồng thời cũng là sự vận dụng

sáng tạo những kết luận khái quát đã thu đƣợc vào những dấu hiệu cụ thể, dự đoán

đƣợc những thuộc tính, hiện tƣợng, quan hệ mới” [12, tr. 113]. Năng lực tƣ duy là

tổng hợp những khả năng ghi nhớ, tái hiện, phân tích, tổng hợp, trừu tƣợng hóa, khái

quát hóa, tƣởng tƣợng, suy luận, sáng tạo- giải quyết vấn đề, xử lý và linh cảm trong

quá phản ánh, phát triển tri thức và vận dụng chúng vào thực tiễn. Nhƣ Anhxtanh

khẳng định “cái đích cuối cùng của dạy học là phát triển tƣ duy cho học sinh” và bồi

dƣỡng học HSG cũng vậy, đặc biệt cần thiết phải rèn luyện nâng cao năng lực tƣ duy

bậc cao cho học sinh.

- Căn cứ vào mục tiêu giáo dục cho HSG đòi hỏi giáo viên tổ chức các hoạt

động dạy và học để phát triển các năng lực tƣ duy bậc cao ở học sinh nhƣ tƣ duy lí

luận, logic và sáng tạo. Trong quá trình bồi dƣỡng HSG, ở từng giai đoạn GV có

nhiệm vụ làm xuất hiện những tình huống bắt buộc HS phải thực hiện các thao tác tƣ

duy và hành động nhận thức mới có thể giải quyết đƣợc vấn đề và hoàn thành đƣợc

nhiệm vụ học tập:

+ Giáo viên đƣa ra những bài tập, câu hỏi để định hƣớng cho học sinh tìm những

thao tác tƣ duy hay phƣơng pháp suy luận, hành động trí tuệ thích hợp.

9

+ Giáo viên phân tích câu trả lời hoặc bài tập của học sinh, chỉ ra chỗ sai của họ

trong khi thực hiện các thao tác tƣ duy và hƣớng dẫn cách sửa chữa.

+ Giáo viên giúp học sinh khái quát hoá kinh nghiệm thực hiện các suy luận

logic dƣới dạng những qui tắc đơn giản.

1.2. Cơ sở lý luận về hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lí .

1.2.1. Khái niệm về bài tập Vật lí

Bài tập Vật lí đƣợc hiểu một vấn đề đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy

luận logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật, các thuyết Vật

lí.

Theo nghĩa rộng bài tập Vật lí đƣợc hiểu là mỗi vấn đề xuất hiện do nghiên cứu

tài liệu giáo khoa cũng chính là một bài toán đối với học sinh. Sự tƣ duy tích cực luôn

là việc giải bài tập.

1.2.2. Vai trò, tác dụng của bài tập Vật lí

Mục tiêu của dạy học Vật lí ở trƣờng phổ thông là phải đảm bảo trang bị đầy đủ

cho học sinh những kiến thức phổ thông cơ bản, hiện đại, làm cho học sinh có thể vận

dụng những kiến thức đó để giải quyết nhiệm vụ học tập. Bài tập Vật lí là một trong

những phƣơng pháp đƣợc vận dụng có hiệu quả trong dạy học Vật lí. Nó có một tầm

quan trọng đặc biệt góp phần vào việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học Vật lí ở phổ thông.

Có thể nói, việc giải các bài tập Vật lí đƣợc xem nhƣ mục đích, là phƣơng pháp

dạy học. Ngƣời ta ngày càng chú ý tăng cƣờng các bài tập Vật lí vì chúng đóng vai trò

quan trọng trong dạy học và giáo dục học sinh. Tùy thuộc vào những tình huống cụ thể,

bài tập Vật lí đƣợc sử dụng theo các mục đích khác nhau và chúng có tác dụng khác

nhau:

“- Bài tập Vật lí giúp cho việc đào sâu, mở rộng kiến thức

Trong giải bài tập Vật lí, HS phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tƣợng

của phần lý thuyết vừa nắm đƣợc vào những trƣờng hợp cụ thể rất đa dạng. Các khái

niệm, định luật Vật lí rất đơn giản, nhƣng biểu hiện của chúng trong tự nhiên thì lại rất

phức tạp, bởi các sự vật hiện tƣợng có thể bị chi phối bởi nhiều định luật, nguyên nhân.

Bài tập Vật lí sẽ giúp luyện cho HS phân tích, để nhận biết đƣợc những trƣờng hợp

phức tạp đó, qua đó hiểu sâu sắc hơn các định luật, các mối quan hệ .

10

Khi giải bài tập HS phải nhớ lại những kiến thức đã học, có khi sử dụng tổng

hợp kiến thức thuộc nhiều chƣơng nhiều phần, giúp HS, hệ thống kiến thức, khắc sâu

kiến thức.

- Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới

Nhiều khi các bài tập đƣợc sử dụng khéo léo để dẫn HS đến những suy nghĩ về

một hiện tƣợng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới.

- Bài tập Vật lí rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện

thói quen vận dụng kiến thức khái quát để giải quyết các vấn đề thực tiễn

Có thể xây dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu HS phải

vận dụng những kiến thức lý thuyết để giải thích các hiện tƣợng thực tiễn hoặc dự đoán

những hiện tƣợng đó có thể xảy ra với những điều kiện cho trƣớc .

- Giải bài tập là một trong những hình thức là việc tự lực của HS

Trong khi giải bài tập HS phải tự mình phân tích các dữ kiện, xây dựng lập luận,

tự kiểm tra phê phán những kết luận mà mình rút ra đƣợc, nhờ đó tƣ duy và năng lực

của HS phát triển, nhất là năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề.

- Bài tập Vật lí góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của HS

Nhiều bài tập Vật lí không dừng lại trong phạm vi kiến thức đã học, mà còn đòi

hỏi HS phải tƣ duy sáng tạo, đặc biệt là những bài tập giải thích hiện tƣợng, bài tập thí

nghiệm, bài tập thiết kế dụng cụ.

- Bài tập Vật lí dùng để kiểm tra mức độ nắm kiến thức của HS.

Bài tập Vật lí là một phƣơng tiện rất hiệu quả, rất dễ thực hiện nhằm kiểm tra mức

độ nắm kiến thức của HS. Tùy theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta có thể kiểm tra đƣợc

nhiều mức độ nắm kiến thức của HS, giúp cho việc đánh giá chất lƣợng nắm kiến thức

của HS đƣợc chính xác.” [12, tr. 337-340].

Với những vai trò của bài bập Vật lí nhƣ trên trình bày, thì việc rèn cho học sinh

giải các bài tập Vật lí là vô cùng quan trọng. Trong hoạt động dạy học, ngƣời giáo viên

muốn làm đƣợc điều này, trƣớc hết phải phân loại đƣợc các bài tập Vật lí một cách

khoa học, logic. Và ngƣời giáo viên phải tìm hiểu về những yêu cầu chung trong dạy

học về bài tập vật lí.

1.2.3. Những yêu cầu chung trong việc hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lí

- Khi dạy bài tập Vật lí trƣớc hết giáo viên cần dự tính kế hoạch về việc sử dụng

bài tập Vật lí trong dạy học, với từng đề tài, từng tiết học.

11

+ Xác định mục đích sử dụng bài tập. Các mục đích có thể là: Dùng bài tập làm

xuất hiện vấn đề trong các tiết nghiên cứu tài liệu mới. Dùng bài tập hình thành kiến

thức mới. Dùng bài tập để củng cố, bổ sung, hoàn thiện các kiến thức lí thuyết đã học.

Lựa chọn bài tập điển hình nhằm hƣớng dẫn học sinh vận dụng kiến thức đã học để

giải, từ đó hình thành phƣơng pháp chung cho mỗi loại bài tập đó. Dùng bài tập để

kiểm tra, đánh giá chất lƣợng kiến thức của học sinh.

+ Sắp xếp các bài tập đã chọn thành một hệ thống, định rõ kế hoạch và mục đích

sử dụng trong tiến trình dạy học.

+ Lập kế hoạch sử dụng bài tập Vật lí, ta có thể lập theo bảng sau:

STT Nội dung Ra bài tập và giải ngay tại Ra về nhà Giải ở lớp các

bài ở tiết học lớp các bài tập bài tập đã ra

SGK về nhà Hình thành Củng cố

kiến thức

mới

- Khi dạy bài tập Vật lí là ngƣời giáo viên phải dạy cho học sinh biết vận dụng

kiến thức để giải quyết vấn đề đặt ra, rèn cho học sinh kĩ năng giải những bài toán cơ

bản.

- Khi dạy bài tập Vật lí yêu cầu quan trọng nhất đối với giáo viên là coi trọng

việc phát triển tƣ duy

1.2.4. Phân loại bài tập Vật lí

Số lƣợng các bài tập Vật lí sử dụng trong thực tiễn dạy học hiện nay rất lớn, vì vậy

cần có sự phân loại sao cho có tính tƣơng đối thống nhất về mặt lí luận cũng nhƣ thực

tiễn cho phép ngƣời dạy lựa chọn và sử dụng hợp lí các bài tập Vật lí trong dạy học. Bài

tập Vật lý có thể khác nhau về nội dung, về phƣơng thức giải, về mục tiêu dạy học. Do

đó việc phân loại bài tập Vật lý đƣợc dựa trên các cơ sở phân loại nhƣ sau: Phân loại

theo nội dung, phân loại theo phƣơng thức cho điều kiện và phƣơng thức giải, phân loại

theo yêu cầu luyện tập kỹ năng, phát triển tƣ duy sáng tạo của học sinh.

Tuy nhiên, cần nói thêm rằng, các phƣơng án phân loại nhƣ trên không hoàn toàn

tách biệt, một bài tập cụ thể có thể đồng thời thuộc một vài nhóm khác nhau.

12

1.2.4.1. Phân loại bài tập theo nội dung

Nên chia các bài tập theo các đề tài của tài liệu Vật lí của chúng. Theo đó, ngƣời

ta phân thành các bài tập về Cơ học, Vật lí phân tử, Điện học...sự phân chia này mang

tính quy ƣớc, bởi vì kiến thức sử dụng trong giả thiết một bài tập thƣờng không phải chỉ

lấy trong một chƣơng mà có thể lấy từ những chƣơng, những phần Vật lí khác nhau

trong chƣơng trình Vật lí đã học.

Theo nội dung, bài tập Vật lí cũng có thể phân chia thành các bài tập có nội dung

trừu tƣợng và bài tập có nội dung cụ thể. Ở các bài tập có nội dung trừu tƣợng, kiến

thức cần sử dụng giải bài tập đƣợc bộc lộ rõ trong đề. Loại bài tập này thƣờng đƣợc sử

dụng để ôn tập, củng cố kiến thức và bồi dƣỡng tƣ duy logic và tƣ duy toán cho học

sinh.

Bài tập có nội dung cụ thể là loại bài tập gắn liền với thực tiễn, với kinh nghiệm

sống của học sinh. Với bài này ta cần tìm mối quan hệ giữa hiện tƣợng trong đề bài với

những kiến thức Vật lí có thể áp dụng.

Các bài tập mà nội dung chứa đựng những tài liệu về kĩ thuật, về sản xuất công

nông nghiệp về giao thông liên lạc … là những bài tập có nội dung kĩ thuật tổng

hợp.

Bài tập có nội dung lịch sử: đó là những bài tập chứa đựng những kiến thức có đặc

điểm lịch sử : những dữ liệu về các thí nghiệm Vật lí, về những phát minh sáng chế

hoặc về những câu chuyện có tính chất lịch sử.

Ngoài ra, để phát triển và duy trì hứng thú học Vật lí, ngƣời ta thƣờng sử dụng

các bài tập Vật lí vui làm cho bài học sinh động. Trong các bài tập nhƣ vậy các điều

kiện của bài tập thƣờng chứa đựng các yếu tố nghịch lí hoặc gây trí tò mò ở học

sinh.

1.2.4.2. Phân loại bài tập theo phương thức cho điều kiện và phương thức giải

„„Theo đó, ngƣời ta sẽ phân ra thành các dạng: bài tập định tính, bài tập định

lƣợng, bài tập thí nghiệm, bài tập đồ thị, bài tập trắc nghiệm khách quan.

- Bài tập định tính: Có hai loại bài tập định tính là: Giải thích hiện tƣợng và dự

đoán hiện tƣợng.

- Bài tập định lƣợng (bài tập tính toán): Đó là các bài tập khi giải phải sử dụng

các phƣơng pháp Toán học (dựa trên các định luật và quy tắc, thuyết Vật lí). Đây là

dạng bài tập sử dụng rộng rãi, thƣờng đƣợc soạn thảo cho chƣơng trình Vật lí phổ

13

thông. Các bài tập này có thể giải trên lớp, trong giờ luyện tập, giao về nhà cho học sinh

tập vận dụng kiến thức (sau đó có sự kiểm tra của giáo viên). Dạng bài tập này có ƣu

điểm lớn là làm sâu sắc các kiến thức của học sinh, rèn luyện cho học sinh vận dụng

phƣơng pháp nhận thức đặc thù của Vật lí đặc biệt phƣơng pháp suy luận Toán học

- Bài tập thí nghiệm: Là loại bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng

lời giải bằng lí thuyết hoặc tìm những số liệu cần thiết cho bài tập. Bài tập thí nghiệm

có nhiều tác dụng về mặt giáo dục và giáo dục kĩ thuật tổng hợp, đặc biệt làm sáng tỏ

mối quan hệ giữa lí luận và thực tiễn: Trong các bài tập thí nghiệm thì thí nghiệm chỉ

cho các số liệu để giải bài tập, chứ không cho biết tại sao hiện tƣợng lại xảy ra nhƣ thế,

cho nên phần vận dụng các định luật Vật lí để lý giải các hiện tƣợng mới là nội dung

chính của bài tập thí nghiệm.

- Bài tập đồ thị: Là bài tập trong đó các số liệu đƣợc dùng làm dữ kiện để giải phải

tìm trong đồ thị đã cho trƣớc hoặc ngƣợc lại. Bài tập đòi hỏi học sinh phải biểu diễn quá

trình diễn biến của hiện tƣợng đã nêu trong bài tập. Bài tập đồ thị có tác dụng rèn luyện

kĩ năng đọc, vẽ đồ thị, mối quan hệ hàm số giữa các đại lƣợng mô tả trong đồ thị.

- Bài tập trắc nghiệm khách quan: Bài tập dạng trắc nghiệm khách quan thƣờng

dùng để học sinh luyện tập, tự kiểm tra kiến thức của bản thân. Đồng thời, nó là phƣơng

tiện kiểm tra kiến thức của ngƣời học trong phạm vi rộng, số lƣợng ngƣời đƣợc kiểm tra

nhiều, kết quả thu đƣợc khách quan không phụ thuộc ngƣời chấm. Bài tập dạng này yêu

cầu học sinh phải nhớ, hiểu và vận dụng đồng thời rất nhiều các kiến thức liên quan.

Khi lựa chọn các nội dung các bài tập nên đi từ đơn giản đến phức tạp, tăng cƣờng cá

nhân hóa hoạt động của học sinh tƣơng ứng với năng lực và kiến thức của họ. Phân chia

các bài toán theo các cấp độ: nhận biết, thông hiểu, vận dụng. Có thể quy ƣớc mức độ

phức tạp của một bài tập nhƣ sau: Các bài tập đƣợc coi là đơn 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 thƣờng đƣợc gọi là các

bài 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 thƣờng phải sử dụng các định

luật Vật lí, nhiều khi thuộc các phần khác nhau của định luật Vật lí, đƣa ra một vài kết

luận, sử dụng một số kĩ năng thực nghiệm”. [14, tr. 17-20]

1.2.4.3. Phân loại bài tập theo yêu cầu phát triển tư duy trong quá trình dạy học

14

- Bài tập luyện tập: Là loại bài tập dùng để rèn luyện cho học sinh áp dụng

đƣợc những kiến thức xác định để giải từng bài tập theo mẫu xác định. Ở đó, không đòi

hỏi học sinh phải tƣ duy sáng tạo mà chủ yếu để cho học sinh luyện tập, nắm vững cách

giải đối với một loại bài tập đã đƣợc chỉ dẫn.

- Bài tập sáng tạo: Là loại bài tập để phát triển tƣ duy sáng tạo của học sinh. Có

thể chia bài tập sáng tạo thành:

+ Bài tập nghiên cứu: Khi cần giải thích một hiện tƣợng chƣa biết trên cơ sở

mô hình trừu tƣợng thích hợp từ lí thuyết Vật lí.

+Bài tập thiết kế: Bài tập loại này là bài tập xây dựng mô hình thực nghiệm để

kiểm tra kết quả rút ra từ lí thuyết.

Ngoài ra, bài tập sáng tạo còn đƣợc hiểu là bài tập có nhiều cách giải

Tóm lại: Các dạng bài tập vật lí đƣợc trình bày vắn tắt theo sơ đồ trong hình 1.

15

Bài tập có nội dung cụ thể hoặc trừu tƣợng

Bài tập kĩ thuật tổng hợp

Cơ

Nhiệt

Bài tập theo đề tài vật lí

Phân loại theo nội dung

Điện

Quang Gg

Bài tập có nội dung lịch sử

Bài tập vật lí vui

Bài tập luyện tập

Bàì tập sáng tạo

Phân loại theo yêu cầu phát triển tƣ duy

BÀI TẬP VẬT LÍ

Bài tập định tính

Bài tập định lƣợng

Bài tập thí nghiệm

Bài tập đồ thị

Phân loại theo phƣơng thức cho điều kiện và phƣơng thức giải

Trắc nghiệm khách quan

Hình 1.1: Sơ đồ phân loại bài tập Vật lí

16

1.2.5. Lựa chọn bài tập Vật lí

Trong dạy học bất cứ một đề tài nào giáo, viên phải lựa chọn hệ thống bài tập thỏa

mãn các yêu cầu sau:

- Các bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp( phạm vi và số lƣợng các

kiến thức kỹ năng cần vận dụng từ một đề tài đến nhiều đề tài, số lƣợng các đại lƣợng

cho biết và các đại lƣợng phải tìm…) giúp HS nắm đƣợc phƣơng pháp giải các bài tập

điển hình.

-. Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập, đóng góp phần nào vào việc

củng cố, hoàn thiện và mở rộng kiến thức.

-. Hệ thống bài tập cần bao gồm nhiều thể loại bài tập: bài tập giả tạo, bài tập có nội

dung thực tế, bài tập luyện tập và bài tập sáng tạo, bài tập cho thừa hoặc thiếu dữ kiện,

bài tập mang tính chất ngụy biện và nghịch lý, bài tập có nhiều cách giải khác nhau và

bài tập có nhiều lời giải tùy theo những điều kiện cụ thể của bài tập mà giáo viên không

nêu lên hoặc nêu lên một điều kiện nào đó mà thôi.

Trong các loại bài tập, chú ý tới bài tập sáng tạo là loại bài tập mà các dữ kiện cho

trong đầu bài không chỉ dẫn trực tiếp hay gián tiếp cách giải. Các bài tập này có tác

dụng rất lớn trong việc phát triển tính tự lực và sáng tạo ở HS, giúp các em nắm vững

kiến thức chính xác, sâu sắc và mềm dẻo. Bài tập sáng tạo có thể là bài tập giải thích

một hiện tƣợng chƣa biết trên cơ sở các kiến thức đã biết( trả lời câu hỏi

“ Tại sao”) hoặc bài tập thiết kế đòi hỏi thực hiện một hiện tƣợng thực, đáp ứng những

yêu cầu đã cho( trả lời câu hỏi “ Làm nhƣ thế nào”) [12, tr363-366]

1.2.6. Tƣ duy trong giải bài tập Vật lí

Quá trình giải bài tập Vật lí là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài tập, xem xét

hiện tƣợng Vật lí đƣợc đề cập và dựa trên kiến thức Vật lí để đƣa tới mối liên hệ có thể

có của những cái đã cho và cái phải tìm, sao cho có thể thấy đƣợc cái phải tìm có mối

liên hệ trực tiếp hay gián tiếp với cái đã cho.

Từ đó, đi tới chỉ rõ mối liên hệ tƣờng minh trực tiếp của cái phải tìm với những

cái đã biết, tức là tìm ra đƣợc lời giải cho bài toán. Các công thức, phƣơng trình mà ta

xác lập đƣợc dựa trên kiến thức Vật lí của các điều kiện cụ thể của bài tập là sự biểu

diễn mối quan hệ định lƣợng giữa các đại lƣợng Vật lí. Dựa trên tập hợp các mối quan

hệ này (tập hợp các phƣơng trình) ta mới có thể luận giải tính toán để có lời giải cuối

17

cùng. Đối với những bài tập tính toán thì những công việc vừa nói chính là việc thiết

lập các phƣơng trình và giải hệ các phƣơng trình để tìm ra các ẩn số của bài toán.

Nhƣ vậy, tƣ duy trong giải bài tập Vật lí cho thấy hai phần cơ bản, quan trọng nhƣ sau:

- Xác lập các mối liên hệ cụ thể dựa trên sự vận dụng kiến thức Vật lí vào điều

kiện cụ thể của bài tập đã cho.

- Sự tiếp tục luận giải, tính toán đi từ mối liên hệ đã xác lập đƣợc đặt trong bài

tập đã cho.

Tóm lại, để tìm đƣợc lời giải của một bài tập Vật lí là phải trả lời đƣợc câu hỏi:

- Để giải bài tập này, cần xác lập những mối liên hệ cơ bản nào?

- Sự xác lập những mối liên hệ cơ bản cụ thể này dựa trên sự vận dụng những

kiến thức gì? Vào điều kiện cụ thể gì của bài tập?

Trả lời đƣợc những câu hỏi đó còn giúp giáo viên có sự định hƣớng trong

phƣơng pháp dạy học về bài tập một cách đúng đắn, hiệu quả.

1.2.7. Phƣơng pháp giải bài tập Vật lí

Đối với học sinh phổ thông, vấn đề giải và chữa bài tập gặp không ít khó khăn

vì học sinh thƣờng không có kiến thức lý thuyết chắc chắn và kĩ năng vận dụng kiến

thức Vật lí còn hạn chế. Vì vậy, các em giải một cách mò mẫm, không có định hƣớng rõ

ràng, áp dụng công thức máy móc và nhiều khi không giải đƣợc. Có nhiều nguyên

nhân:

- Học sinh chƣa có phƣơng pháp khoa học để giải bài tập Vật lí.

- Chƣa xác định đƣợc mục đích của việc giải bài tập là xem xét, phân tích các

hiện tƣợng Vật lí để đi đến bản chất Vật lí.

Việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách khoa học, đảm bảo

đi đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết. Nó không những giúp học

sinh có kiến thức lý thuyết chắc chắn mà còn rèn luyện kĩ năng suy luận logic, làm việc

một cách khoa học, có kế hoạch.

Quá trình giải một bài tập Vật lí thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của

bài tập, xem xét hiện tƣợng Vật lí, xác lập đƣợc những mối liên hệ cụ thể dựa trên sự

vận dụng kiến thức Vật lí vào điều kiện cụ thể của bài tập đã cho. Từ đó tính toán

những mối liên hệ đã xác lập đƣợc để dẫn đến lời giải và kết luận chính xác.

Bài tập Vật lí rất đa dạng, cho nên phƣơng pháp giải cũng rất phong phú. Vì

vậy không thể chỉ ra đƣợc một phƣơng pháp nào cụ thể mà có thể áp dụng để giải đƣợc

18

tất cả bài tập. Song trong thực tế ngƣời ta cũng thừa nhận một quan điểm chung về quá

trình giải một bài tập Vật lí. Theo quan điểm đó, ngƣời thầy giáo không chỉ đơn giản

trình bày cách giải cho học sinh mà phải thực hiện nhiệm vụ giáo dục, giáo dƣỡng học

sinh trong quá trình giải bài tập, cần phải dạy học sinh tự lực giải đƣợc bài tập Vật lí. Vì

vậy sau mỗi chƣơng, mỗi phần của chƣơng trình Vật lí, giáo viên 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 tƣ duy logic.

Mặc dù các bài tập Vật lý khác nhau về loại và mục đích sử dụng trong dạy

học, song trong thực tế ngƣời ta cũng thừa nhận một quan điểm chung về một quá trình

giải một bài tập Vật lý. Theo quan điểm đó, ngƣời thầy không chỉ đơn giản trình bày

cho học sinh cách giải mà phải thực hiện nhiệm vụ giáo dục, giáo dƣỡng học sinh trong

quá trình giải bài tập, cần dạy học sinh tự lực giải bài tập Vật lý. Phƣơng pháp giải bài

tập Vật lí nhìn chung thƣờng trải qua 4 bƣớc:

“* Bước 1: Tìm hiểu đề bài: Trong giai đoạn này cần đảm bảo đƣợc những yêu cầu

sau:

+ Đọc đúng đề bài

+ Mô tả hiện tƣợng Vật lí nêu trong đề bài (có thể vẽ hình)

+ Xác định xem trong lớp hiện tƣợng Vật lí đã cho có những đại lƣợng Vật lí nào

đã cho, đại lƣợng nào cần tìm.

* Bước 2: Phân tích hiện tượng

Trƣớc hết là nhận biết những dữ kiện cho trong đề bài có liên quan đến những khái

niệm nào, hiện tƣợng nào, quy tắc nào, định luật nào trong vật lí. Xác định các giai

đoạn diễn biến của hiện tƣợng nêu trong đề bài, mỗi giai đoạn bị chi phối bởi những

đặc tính nào, định luật nào? Cần phải hình dung toàn bộ diễn biến của hiện tƣợng và các

định luật chi phối nó trƣớc khi xây dựng bài giải cụ thể. Có nhƣ vậy mới hiểu rõ bản

chất của hiện tƣợng, tránh đƣợc sự mò mẫm, máy móc áp dụng công thức.

* Bước 3: Xây dựng lập luận

Xây dựng lập luận ta xét kĩ với 2 loại bài tập: Bài tập định tính và bài tập định lƣợng

- Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính: Có hai loại bài tập định tính là:

Giải thích hiện tƣợng và dự đoán hiện tƣợng.

+ Giải thích hiện tƣợng thực chất là cho biết một hiện tƣợng và lí giải xem vì sao

hiện tƣợng lại xảy ra nhƣ thế. Trong các bài tập này, bắt buộc phải thiết lập đƣợc mối

19

quan hệ giữa hiện tƣợng cụ thể với một số đặc tính của sự vật hay với một số định luật

Vật lí. Thực hiện phép suy luận logic luận ba đoạn trong đó tiền đề thứ nhất là một đặc

tính chung của sự vật hoặc định luật Vật lí tổng quát, tiền đề thứ hai là những điều kiện

cụ thể, kết luận về hiện tƣợng đƣợc nêu ra.

+ Dự đoán hiện tƣợng thực chất là căn cứ vào những điều kiện cụ thể của đề bài,

xác định những định luật chi phối hiện tƣợng và dự đoán đƣợc hiện tƣợng gì xảy ra và

xảy ra thế nào. Ta thực hiện suy luận lôgic,thiết lập luận ba đoạn, trong đó ta mới biết

tiền đề thứ hai (phán đoán khẳng định riêng), cần phải tìm tiền đề thứ nhất (phán đoán

khẳng định chung) và kết luận (phán đoán khẳng định riêng). Trong trƣờng hợp hiện

tƣợng xảy ra phức tạp, ta phải xây dựng một chuỗi luận ba đoạn liên tiếp ứng với các

giai đoạn diễn biến của hiện tƣợng.

- Xây dựng lập luận trong giải bài tập định lƣợng: Tuỳ theo phƣơng pháp toán học

đƣợc vận dụng, bài tập đƣợc quy về các bài tập số học, đại số và hình học.

+ Phương pháp số học: Phƣơng pháp giải chủ yếu là phƣơng pháp số học, tác động

lên các con số hoặc các biểu diễn chữ, không cần thành lập phƣơng trình để tìm ra ẩn

số.

+ Phương pháp đại số: Dựa trên các công thức Vật lí, lập các phƣơng trình từ đó

giải chúng để tìm ra ẩn số.

+ Phương pháp hình học: Khi giải dựa vào hình dạng của đối lƣợng, các dữ liệu

cho theo hình vẽ để vận dụng quy tắc hình học hoặc lƣợng giác.

Trong các phƣơng pháp trên, phƣơng pháp đại số là phƣơng pháp phổ biến nhất,

quan trọng hơn cả, vì vậy cần thƣờng xuyên quan tâm rèn luyện cho học sinh.

Khi giải các bài tập tính toán ngƣời ta còn sử dụng thủ pháp logic khác nhau, cũng

có thể coi là phƣơng pháp giải: đó là phƣơng pháp phân tích, phƣơng pháp tổng hợp.

+ Phương pháp phân tích:

Tìm một định luật, một qui tắc diễn đạt bằng một công thức có chứa đại lƣợng

cần tìm và một vài đại lƣợng khác chƣa biết. Tiếp tục tìm những định luật, công thức

khác cho biết mối quan hệ giữa đại lƣợng chƣa biết này với các đại lƣợng đã biết trong

đề bài. Cuối cùng tìm đƣợc một công thức chỉ chứa đại lƣợng cần tìm với đại lƣợng đã

biết.

20

+ Phương pháp tổng hợp

Từ những đại lƣợng đã cho ở đề bài. Dựa vào các định luật, qui tắc vật lí, tìm

những công thức có chứa đại lƣợng đã cho với các đại lƣợng trung gian mà ta dự kiến

có liên quan đến đại lƣợng cần tìm. Suy luận toán học, đƣa đến công thức chỉ chứa đại

lƣợng phải tìm với các đại lƣợng đã cho

Hai phƣơng pháp trên đều có giá trị nhƣ nhau, chúng bổ sung cho nhau.

Phƣơng pháp phân tích nếu tìm đƣợc công thức đúng thì nhanh chóng hƣớng tới kết quả

bài toán. Tuy nhiên, học sinh không tập trung chú ý nhiều vào các giai đoạn trung gian,

điều đó nói chung là không có lợi, đặc biệt đối với học sinh yếu, họ sẽ nắm bản chất

Vật lí kém sâu sắc hơn. Phƣơng pháp tổng hợp cho phép đi sâu vào các giai đoạn trung

gian, học sinh chú ý hơn tới bản chất Vật lí và mối liên hệ giữa các đại lƣợng và hiện

tƣợng. Phƣơng pháp tổng hợp giống nhƣ phƣơng pháp "thử" và “sai” nên gần với tƣ

21

duy trực quan, cụ thể của học sinh. Trong khi phƣơng pháp phân tích đòi hỏi cao hơn về

mức độ tƣ duy logic và chuẩn bị Toán học. Vì vậy căn cứ vào đối tƣợng học sinh, mục

đích dạy học, giáo viên nên sử dụng hợp lí các phƣơng pháp này. Trong những bài tập

tính toán tổng hợp, hiện tƣợng xảy ra do nhiều nguyên nhân, trải qua nhiều giai đoạn,

khi xây dựng lập luận có thể phối hợp hai phƣơng pháp.

Từ các mối liên hệ cơ bản đã xác lập, tiếp tục luận giải, tính toán rút ra kết quả

* Bước 4: Biện luận

Để có thể xác nhận kết quả vừa tìm đƣợc cần kiểm tra lại việc giải theo một hoặc

một số cách sau:

- Kiểm tra xem đã trả lời hết các câu hỏi chƣa, đã xét hết các trƣờng hợp chƣa.

- Kiểm tra tính toán có đúng không?

- Kiểm tra thứ nguyên của các đại lƣợng có phù hợp không?

- Xem xét kết quả về ý nghĩa thực tế có phù hợp không?

- Giải bài tập theo cách khác xem có cho cùng kết quả không?

- Kiểm tra nghiệm của bài toán bằng thứ nguyên và bằng các trƣờng hợp đặc

biệt.

- Sau khi giải hoàn thành xong bài toán có thể thay đổi giữ kiện và phát triển nên

thành một bài toán mới và tự giải.

Hoạt động giải bài tập trong thực tế có khi không thấy tách bạch rõ giai đoạn thứ

hai và giai đoạn thứ 3. Có thể, sau khi xác lập đƣợc một mối liên hệ Vật lí cụ thể nào đó

ngƣời ta thực hiện ngay sự luận giải với mối liên hệ đó (biến đổi phƣơng trình đó) rồi

tiếp sau đó mới lại xác lập một mối liên hệ Vật lí khác. Có nghĩa là, các bƣớc có mối

liên hệ xen kẽ trong quá trình giải bài tập, vận dụng kiến thức Vật lí vào điều kiện cụ

thể của bài tập để xác lập một mối liên hệ cụ thể, và việc luận giải tiếp theo với mối liên

hệ đã xác lập đƣợc này. Vì vậy, khi khái quát hóa phƣơng trình giải một bài tập Vật lí ta

vẫn có thể chỉ ra đƣợc đâu là những phƣơng trình cơ bản cụ thể cần xác lập để sự luận

giải từ các phƣơng trình đó cho phép rút ra kết quả cần tìm.

Tóm lại: Phƣơng pháp giải bài tập Vật lí đƣợc biểu diễn tổng thể qua sơ đồ sau

đây:

22

Phƣơng pháp giải bài tập Vật lí

Các giai đoạn để giải 1 bài tập Vật lí

Biện luận

Luận giải

Tìm hiểu đề bài

Xây dựng lập luận

Xây dựng lập luận trong giải bài tập định lượng

Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính giả i bà i tậ p đ ị nh tính

Phƣơng pháp tổng hợp

Xây dựng lập luận trong bài tập giải thích hiện tƣợng Vật lý

Xây dựng lập luận trong bài tập dự đoán hiện tƣợng Vật lý

Phƣơng pháp phân tích

Hình 1.2: Sơ đồ phương pháp giải bài tập Vật lí

Khi đã hình thành phƣơng pháp giải bài tập Vật lí, thì việc hƣớng dẫn hoạt động

giải bài tập Vật lí là bƣớc tiếp theo. [12, tr 347-363]

1.2.8. Hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lí cho học sinh

* Những công việc cần làm để hƣớng dẫn học sinh giải một bài tập Vật lí cụ thể:

- Giải bài tập đó theo phƣơng pháp giải bài tập Vật lí một cách tỉ mỉ. Tìm các

cách giải bài tập đó (nếu có)

- Xác định mục đích sử dụng bài tập này

- Xác định những kiến thức áp dụng để giải bài tập

- Phát hiện đƣợc những khó khăn mà học sinh có thể gặp khi giải bài tập

- Soạn câu hỏi hƣớng dẫn học sinh vƣợt qua khó khăn

* Các mức độ yêu cầu khi hướng dẫn giải bài tập Vật lí

23

Mức độ 1: Mức độ đơn giản, yêu cầu HS nắm đƣợc kiến thức cơ bản nhất. Học

sinh vật dụng các kiến thức đã chứng minh để tìm ra theo yêu cầu. GV hƣớng dẫn một

phần đầu của bài tập.

Mức độ 2: Học sinh vận dụng giải các bài tập và giải thích hiện tƣợng đơn giản.

GV hƣớng dẫn học sinh giải bài tập và giải thích hiện tƣợng sơ qua để học sinh suy

nghĩ và tìm hiểu.

Mức độ 3: Cần có sự tƣ duy của học sinh để có thể giải đƣợc bài tập cùng với sự

gợi ý của giáo viên. Giáo vên hƣớng dẫn học sinh dƣới dạng gợi ý, đặt ra các câu hỏi

gợi mở định hƣớng suy nghĩ của học sinh.

Mức độ 4: Các bài tập khó yêu cầu học sinh phải có kiến thức nâng cao, sâu sắc

và biến đổi để giải đƣợc các bài tập trong hệ thống bài tập. GV luôn quan sát theo dõi

hoạt động của học sinh và gợi ý theo định hƣớng của bài để tránh sự hiểu nhầm của học

sinh và tránh tâm lý ngại với những bài khó.

Theo đó, tùy theo mục đích sƣ phạm mà ngƣời ta vận dụng các kiểu hƣớng dẫn

khác nhau trong hƣớng dẫn giải bài tập Vật lí.

1.2.8.1. Hướng dẫn theo mẫu (hướng dẫn Angorit)

Sự hƣớng dẫn hành động theo mẫu sẵn có thƣờng gọi là hƣớng dẫn angôrit.

Hƣớng dẫn angorit là sự hƣớng dẫn chỉ rõ cho học sinh những hành động cụ thể cần

thực hiện và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt đƣợc các kết quả nhƣ mong

muốn. Những hành động sơ cấp phải đƣợc học sinh hiểu một cách đơn giá và học sinh

đã nắm vững. Kiểu hƣớng dẫn angorit không đòi hỏi học sinh phải tự mình tìm tòi xác

định các hành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra mà chỉ đòi hỏi học sinh

chấp hành các hành động đã đƣợc giáo viên chỉ ra, căn cứ theo đó học sinh sẽ đạt đƣợc

kết quả, sẽ giải đƣợc bài tập đã cho.

Kiểu hƣớng dẫn angorit đòi hỏi giáo viên phải phân tích một cách khoa học

việc giải bài tập để xác định đƣợc một trình tự chính xác chặt chẽ của các hành động

cần thực hiện để giải đƣợc bài tập và đảm bảo cho các hành động đó là những hành

động sơ cấp đối với học sinh. Nghĩa là, kiểu hƣớng dẫn này đòi hỏi phải xây dựng đƣợc

một angorit giải bài tập. Kiểu hƣớng dẫn angorit thƣờng đƣợc áp dụng khi cần dạy cho

học sinh phƣơng pháp giải một lớp các bài tập điển hình nào đó, nhằm luyện tập cho

học sinh các kĩ năng giải một bài tập Vật lí xác định. Ngƣời ta xây dựng các angorit giải

24

cho từng loại bài tập cơ bản, điển hình và luyện tập cho học sinh kĩ năng giải loại bài

tập đó dựa trên việc làm cho học sinh nắm chắc các angorit giải.

Ƣu điểm: Dạy cho học sinh đƣợc phƣơng pháp giải một loại bài tập điển hình.

Đồng thời, rèn luyện cho học sinh kĩ năng giải một bài tập xác định.

Nhƣợc điểm: Học sinh có thói quen chấp hành những hành động đã đƣợc chỉ

dẫn theo mẫu đã có sẵn, do đó ít có tác dụng rèn luyện cho học sinh khả năng tìm tòi,

sáng tạo, hạn chế sự phát triển tƣ duy sáng tạo của học sinh. Để khắc phục nhƣợc điểm

này, trong quá trình giải bài tập, giáo viên phải lôi cuốn học sinh tham gia vào quá trình

xây dựng angorit cho bài tập.

1.2.8.2. Hướng dẫn tìm tòi (Hướng dẫn Ơrixtic)

Hƣớng dẫn tìm tòi là kiểu hƣớng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinh suy

nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải quyết. Không phải là giáo viên chỉ dẫn cho học sinh chỉ

việc chấp hành các hành động theo một mẫu đã có để đi tới kết quả mà là giáo viên gợi

mở để học sinh tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thực hiện để đạt

đƣợc kết quả. Các câu hỏi hƣớng dẫn phải hƣớng tƣ duy của học sinh vào phạm vi cần

và có thể tìm tòi phát hiện cách giải quyết. Thông thƣờng, kiểu hƣớng dẫn tìm tòi đƣợc

áp dụng khi cần giúp đỡ học sinh vƣợt qua khó khăn để giải đƣợc bài tập, đồng thời vẫn

đảm bảo yêu cầu phát triển tƣ duy học sinh, muốn tạo điều kiện để học sinh tự lực tìm

cách giải quyết.

Ƣu điểm: Tránh đƣợc tình trạng giáo viên làm thay học sinh trong việc giải bài

tập. Kiểu hƣớng dẫn này đòi hỏi học sinh phải tự lực tìm cách giải quyết chứ không

phải là học sinh chỉ việc chấp hành các hành động theo mẫu đã chỉ ra, nên không phải

bao giờ cũng có thể đảm bảo cho học sinh giải đƣợc bài tập một cách chắc chắn.

Nhƣợc điểm: Cách hƣớng dẫn này không phải bao giờ cũng đảm bảo cho học

sinh giải quyết đƣợc bài tập một cách chắc chắn. Có thể, sự hƣớng dẫn của giáo viên

cho học sinh dễ đƣa học sinh đến chỗ chỉ còn việc thừa hành các hành động, theo mẫu,

hoặc sự hƣớng dẫn của giáo viên viển vông, quá chung chung, không giúp ích đƣợc cho

sự định hƣớng tƣ duy của học sinh. Nó phải có tác dụng hƣớng tƣ duy của học sinh vào

phạm vi cần và có thể tìm tòi phát hiện cách giải quyết vấn đề. Ngoài ra, phƣơng pháp

này không thể áp dụng cho toàn bộ đối tƣợng học sinh do chất lƣợng học sinh là khác

nhau.

1.2.8.3. Định hướng khái quát chương trình hóa

25

Định hƣớng khái quát chƣơng trình hóa cũng là sự hƣớng dẫn cho học sinh tự

tìm tòi cách giải quyết, chứ không thông báo ngay cho học sinh cái có sẵn. Nét đặc

trƣng của kiểu hƣớng dẫn này là, giáo viên định hƣớng hoạt động tƣ duy của học sinh

theo đƣờng lối khái quát của việc giải quyết vấn đề. Sự định hƣớng ban đầu đòi hỏi sự

tự lực tìm tòi giải quyết của học sinh. Nếu học sinh không đáp ứng đƣợc thì sự giúp đỡ

tiếp theo của giáo viên là sự phát triển định hƣớng khái quát hóa ban đầu, cụ thể hóa

thêm một bƣớc bằng cách gợi ý thêm cho học sinh, để thu hẹp hơn phạm vi phải tìm tòi,

giải quyết cho vừa sức với học sinh. Nếu học sinh vẫn không đủ khả năng tự lực tìm tòi

giải quyết thì sự hƣớng dẫn của giáo viên chuyển dần thành hƣớng dẫn theo mẫu để

đảm bảo cho học sinh hoàn thành đƣợc yêu cầu của một bƣớc. Sau đó tiếp tục yêu cầu

học sinh tự lực tìm tòi giải quyết các bƣớc tiếp theo. Nếu cần thì giáo viên lại giúp đỡ

thêm. Cứ nhƣ vậy cho đến khi giải quyết xong vấn đề đặt ra. Phƣơng pháp hƣớng dẫn này

đƣợc áp dụng khi có điều kiện hƣớng dẫn tiến trình hoạt động giải bài tập của học sinh,

nhằm giúp cho học sinh tự giải đƣợc bài tập đã cho, đồng thời dạy cho học sinh cách suy

nghĩ trong quá trình dạy giải bài tập.

Ƣu điểm: Kết hợp đƣợc việc thực hiện các yêu cầu: rèn luyện tƣ duy của học

sinh trong quá trình giải bài tập và đảm bảo cho học sinh giải đƣợc bài tập đã cho. Sự

hƣớng dẫn nhƣ vậy đòi hỏi giáo viên theo sát tiến trình hoạt động giải bài tập của học

sinh, không thể chỉ dựa vào những lời hƣớng dẫn có thể soạn sẵn, mà phải kết hợp đƣợc

việc định hƣớng với việc kiểm tra kết quả hoạt động của học sinh để điều chỉnh sự giúp

đỡ, thích ứng với trình độ của học sinh.

Ví dụ: Đối với các bài toán giáo viên có thể hƣớng dẫn học sinh theo cách định

hƣớng khách quan khái quát hóa nhƣ sau: Đề bài đã cho cái gì? Yêu cầu tìm cái gì? Hay

có thể xác nhận đƣợc những mối liên hệ cụ thể gì đối với cái đã cho và cái phải tìm? Nó

liên quan đến những kiến thức gì?

Nhƣợc điểm: Để làm tốt đƣợc sự hƣớng dẫn này phụ thuộc vào trình độ và khả

năng sƣ phạm của ngƣời giáo viên. Đôi khi ngƣời giáo viên dễ sa vào làm thay cho học

sinh trong từng bƣớc định hƣớng. Do vậy, câu hỏi định hƣớng của giáo viên phải đƣợc

cân nhắc kỹ và phù hợp với trình độ học sinh.

Trong quá trình hƣớng dẫn học sinh giải bài tập không thể theo một khuôn mẫu

nhất định, mà tùy thuộc vào nội dung, kiến thức, yêu cầu của bài toán, và còn tùy thuộc

vào đối tƣợng học sinh mà chúng ta có cách lựa chọn kiểu hƣớng dẫn cho phù hợp.

26

Ngƣời giáo viên phải biết phối hợp cả ba kiểu hƣớng dẫn trên, tận dụng những ƣu điểm

trong cả ba phƣơng pháp.

Tóm lại: Hƣớng dẫn giải bài tập Vật lí đƣợc biểu diễn tổng thể qua sơ đồ sau đây:

Hƣớng dẫn giải bài tập Vật lí

Hƣớng dẫn theo mẫu

Hƣớng dẫn tìm tòi

Định hƣớng khái quát

Hình 1.3: Sơ đồ các kiểu hướng dẫn giải bài tập Vật lí

Hƣớng dẫn học sinh giải bài tập Vật lí, ta có thể minh họa bằng sơ đồ sau:

Tƣ duy giải bài tập vật lí Phân tích phƣơng pháp giải bài tập vật lí cụ thể

Phƣơng pháp hƣớng dẫn giải bài tập vật lí cụ thể

Xác định kiểu hƣớng dẫn Mục đích sƣ phạm

Hình 1.4: Sơ đồ hướng dẫn giải bài tập Vật lí

1.3. Xây dựng hệ thống bài tập Vật lí

1.3.1. Vai trò của hệ thống bài tập Vật lí

Cơ sở lý thuyết của hệ thống bài tập là sự sắp xếp hệ thống bài tập theo một trật

tự logic kiến thức và phát triển tƣ duy của học sinh. Các bài tập đƣợc phát triển từ dễ

đến khó, từ đơn giản đến phức tạp, tạo thành một hệ bài tập có thể phát triển thành

nhiều bài khác.

Hệ thống bài tập giúp ngƣời học hệ thống hóa kiến thức và phát triển kỹ năng, tƣ

duy Vật lí một cách mạnh mẽ. Dƣới góc độ hoạt động nhận thức và phát triển tƣ duy

của học sinh giỏi Vật lí thì hệ thống bài tập có vai trò nhƣ một kim chỉ nam cho các

hoạt động phát triển sáng tạo của học sinh.

Trong quá trình học tập của học sinh thì HS chƣa có khả năng sắp xếp kiến thức

và mức độ phát triển theo yêu cầu của bài tập nên hệ thống bài tập đã giúp các em có

nhận thức chung về bài tập Vật lí, có tƣ duy sáng tạo ở mức độ cao.

27

1.3.2. Mối quan hệ giữa hệ thống bài tập và hƣớng dẫn giải bài tập Vật lí.

Hệ thống bài tập và hƣớng dẫn giải bài tập Vật lí giúp HS hiểu rõ và sâu sắc kiến

thức Vật lí. Hệ thống đó còn giúp nâng cao tƣ duy của HSG. Hệ thống tạo lập một hệ

kiến thức có sự liên hệ chặt chẽ với nhau. Để hiểu rõ mối liên hệ này ta xét ƣu và nhƣợc

điểm của hệ thống bài tập và hệ thống hƣớng dẫn giải bài tập Vật lí.

Ƣu điểm: Không tốn kém nhiều về kinh tế khi thực hiện. Nâng cao tƣ duy khoa

học cho HS về kiến thức Vật lí. Rèn luyện kỹ năng giải bài tập khó và nhanh. Hệ thống

giúp các em có đƣợc một kho kiến thức, kho tài liệu quý cho việc học tập.

Nhƣợc điểm: Cần thực hiện trong thời gian dài. Chỉ thực hiện đƣợc đối với học

sinh giỏi và học sinh năng khiếu. HS và GV phải có tầm kiến thức chắc chắn mới có thể

tham gia sử dụng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn giải có hiệu quả.

1.3.3. Sử dụng hệ thống bài tập Vật lí nhằm phát hiện và bồi dƣỡng học sinh giỏi

Đối tƣợng đƣợc bồi dƣỡng chính là những học sinh có năng lực về môn học, các

em không những thực sự giỏi mà còn phải thật sự yêu thích môn học này bởi vì niềm

đam mê là động lực để các em cảm thấy hứng thú học hỏi, tìm tòi và sáng tạo. Chính vì

vậy, việc sử dụng các bài tập vật lí nhằm phát hiện và bồi dƣỡng học sinh giỏi cần phải

có sự quan tâm, đầu tƣ lựa chọn nguồn sao cho phù hợp và đạt hiệu quả cao.

Để học giỏi môn vật lí, học sinh cần có những phẩm chất và năng lực nhƣ đã

đƣợc phân tích trong mục 1.1.3. Ngoài ra còn đòi hỏi HS có kỹ năng thực hành và vận

dụng linh hoạt, sáng tạo kiến thức lí thuyết đã có để giải quyết các vấn đề trong vật lí

cũng nhƣ trong thực tiễn… Vì vậy, phát triển năng lực nhận thức và rèn luyện các kỹ

năng là những yêu cầu cơ bản, quan trọng nhất của quá trình bồi dƣỡng học sinh giỏi.

Trong dạy học vật lí, bài tập là một phƣơng tiện và phƣơng pháp rất có lợi

thế để hình thành các kỹ năng và phát trtiển năng lực tƣ duy cho HS. Chúng tôi đƣa ra

một số khả năng để phát triển năng lực nhận thức cho HS:

a. Phát hiện nhận thức từ việc nghiên cứu hiện tƣợng vật lí

b. Phát hiện nhận thức từ việc đọc đề bài toán.

c. Sử dụng bài tập trí thông minh.

d. Bài tập để rèn luyện khả năng suy luận, diễn đạt chính xác và lôgíc.

e. Sử dụng bài tập để rèn luyện kỹ năng thực hành.

Bài tập vật lí có vai trò lớn trong việc rèn luyện, bồi dƣỡng, phát triển năng lực

tƣ duy sáng tạo và các kỹ năng cho HS giỏi trong dạy học vật lí.

28

1.4. Cơ sở thực tiễn. Thực trạng hoạt động bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí tại

trƣờng THPT Ứng Hòa A.

1.4.1. Vài nét chung về trƣờng THPT Ứng Hòa A

Trƣờng THPT Ứng Hòa A – Hà Nội, tiền thân là trƣờng cấp 2 – 3 Ứng Hòa, là

ngôi trƣờng cấp 3 sớm thứ hai của tỉnh Hà Đông cũ và là trƣờng đầu tiên của huyện

Ứng Hòa. Trƣờng từng mang tên: Trƣờng cấp 2 – 3 Ứng Hòa (1960 – 1962), Trƣờng

cấp 3 Ứng Hòa (1962 – 1967), Trƣờng cấp 3A Ứng Hòa (1967 – 1992), Trƣờng THPT

Ứng Hòa A (1992 – nay). Trƣờng đƣợc thành lập ngày 15 thánh 11 năm 1960, nơi học

tập của học sinh 5 huyện thời đó : Ứng Hòa, Mỹ Đức, Thanh Oai, Chƣơng Mỹ và Phú

Xuyên.

Ngày đầu thành lập Trƣờng THPT Ứng Hòa A chỉ có 2 lớp 8 (lớp 10 bây giờ)

học tạm tại đình làng Hoàng Xá – xã Liên Bạt – huyện Ứng Hòa – tỉnh Hà Tây, khi mà

cơ sở chính của trƣờng đang đƣợc xây dựng trên một bãi đất hoang của làng Thanh Ấm

xƣa. Sau đó năm học 1961 – 1962 trƣờng chuyển về cơ sở chính cho đến nay. Buổi sơ

khai, cơ sở vật chất của trƣờng còn nghèo nàn: chỉ có 6 phòng học bán kiên cố, còn lại

hầu hết phòng học là tranh tre nứa lá. Các thầy cô giáo phần lớn là ngƣời Hà Nội, thị xã

Hà Đông và một số nơi khác chuyển về dạy. Những năm đầu trƣờng tiếp nhận học sinh

quê ở Ứng Hòa, Mỹ Đức, phía nam Thanh Oai, Chƣơng Mỹ, và phía Tây của Phú

Xuyên. Từ đó đến nay nhà trƣờng đã không ngừng phát triển, vƣợt lên thời kì khó khăn

của chiến tranh, những thiếu thốn của thời kì bao cấp để trở thành một trong những

trƣờng lớn của tỉnh Hà Tây cũ, có lúc 56 lớp với gần 3000 học sinh. Ngày nay về Hà

Nội, Trƣờng Ứng Hòa A vẫn là một trong những trƣờng lớn trong cụm Ứng Hòa – Mỹ

Đức của Thành phố Hà Nội. Cơ sở vật chất của nhà trƣờng ngày càng hoàn thiện, có

các phòng học chuẩn, có phòng bộ môn cho các môn học: tiếng anh, tin, lí, hóa, sinh, và

có nhà đa năng, sân vận động cho hoạt động thể dục thể thao…Các trang thiết bị cho

dạy và học của nhà trƣờng ngày càng hiện đại.

Trong 55 năm qua, nhà trƣờng đã đào tạo hơn 4 vạn học sinh. Các thế hệ học

sinh đã tốt nghiệp vào đời, trƣởng thành và thành đạt trong mọi lĩnh vực của cuộc sống.

Trong công cuộc bảo vệ Tổ quốc đã có hàng ngàn học sinh tham gia chiến đấu trên

khắp các chiến trƣờng, hàng trăm anh chị em đã anh dũng hi sinh vì nền độc lập tự do

của Tổ quốc, nhiều đồng chí trở thành sĩ quan cao cấp trong quân đội và anh hùng lực

lƣợng vũ trang nhân dân. Trên lĩnh vực chính trị, kinh tế, xã hội cũng có nhiều học sinh

29

trở thành cán bộ quản lí giỏi, một số là cán bộ cao cấp của Đảng và Nhà nƣớc ở Trung

ƣơng, và hàng trăm học sinh của trƣờng đã trƣởng thành – đang giữ các cƣơng vị quan

trọng trong các cấp lãnh đạo từ huyện đến thành phố. Trên lĩnh vực khoa học kĩ thuật

nhiều ngƣời là giáo sƣ, tiến sĩ, kĩ sƣ, nhà giáo, bác sĩ, chuyên gia…Trên lĩnh vực nghệ

thuật, nhiều giáo viên, học sinh trở thành nhà văn, nhà báo, nhà thơ .

Lớp giáo viên và học sinh những năm gần đây, trong hoàn cảnh nhà nƣớc và gia

đình cũng còn khó khăn nhƣng đã nỗ lực thi đua dạy tốt, học tốt, lập đƣợc nhiều thành

tích. Nhà trƣờng liên tục đƣợc công nhận là trƣờng tiên tiến, nhiều năm là trƣờng tiên

tiến xuất sắc đƣợc tặng thƣởng Huân chƣơng lao động hạng Nhì năm 2005 và nhiều

bằng khen của thủ tƣớng chính phủ và của Bộ giáo dục. Năm 2012 trƣờng có em Phạm

Văn Công thủ khoa trƣờng Học Viện Hậu Cần với điểm thi 26,5 điểm, hiện em đang

học bên nƣớc Nga. Năm 2013 trƣờng lại có vinh dự và tự hào với hai anh em sinh đôi

Nguyễn Văn Tiến và Nguyễn Văn Tiền Thủ khoa điểm cao của cả nƣớc. Em Nguyễn

Văn Tiến thủ khoa Đại học Y Hà Nội với điểm thi 29 điểm, đồng thời đỗ Đại học Bách

khoa Hà Nội với điểm thi 28 điểm, cùng với đó ngƣời em sinh đôi Nguyễn Văn Tiền thi

Đại học Bách khoa Hà Nội với điểm thi 27,5 điểm. Hai em Tiến và Tiền cũng đạt giải

Nhì môn toán trong kì thi chọn học sinh giỏi của thành phố Hà Nội.

Trong những năm gần đây, trƣờng luôn có học sinh thi đại học điểm cao 27 điểm

và trên 27 điểm, Bình quân lớp 12 A1 (50 học sinh) có điểm thi đại học luôn từ 23 – 24

điểm.

Logo trƣờng THPT Ứng Hòa A

30

Tổ: Lí – Tin – Công Nghệ

Tập thể giáo viên trƣờng THPT Ứng Hòa A – HàNội

Trƣờng THPT Ứng Hòa A luôn phấn đấu xứng đáng là lá cờ đầu trong các trƣờng

THPT trong huyện và trong cụm trƣờng Ứng Hòa – Mỹ Đức của Thành phố Hà Nội.

31

1.4.2. Thực trạng chung của hoạt động dạy bồi dƣỡng học sinh giỏi tại trƣờng THPT

Ứng Hòa A – Hà Nội.

Trong công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi của trƣờng hiện nay thƣờng gặp những

hạn chế về kết quả. Điều đó xuất phát từ những nguyên nhân chủ yếu nhƣ sau: nội dung

bồi dƣỡng, chƣơng trình bồi dƣỡng thiếu định hƣớng và thiếu tính liên thông trong hệ

thống chƣơng trình. Tất cả giáo viên dạy bồi dƣỡng đều phải tự soạn, tự nghiên cứu và

tự sƣu tầm tài liệu; học sinh, một số không yên tâm khi đƣợc chọn theo nhóm bồi

dƣỡng HSG vì phải mất nhiều thời gian, ảnh hƣởng đến sức khỏe và kết quả học tập

chung. Đặc biệt đối với các môn xã hội nhƣ văn, sử, địa, HSG không thấy tha thiết khi

đƣợc chọn bồi dƣỡng. Giáo viên dạy bồi dƣỡng vẫn phải hoàn tất công tác giảng dạy

nhƣ các giáo viên khác, đôi khi còn kiêm nhiệm nhiều công tác khác nhƣ: chủ nhiệm, tổ

trƣởng bộ môn, công đoàn… Chính vì lý do đó, việc đầu tƣ cho công tác bồi dƣỡng

HSG cũng có phần bị hạn chế.

1.4.2.1. Thuận lợi

Học sinh những lớp chất lƣợng cao của trƣờng, điển hình nhƣ A1, A2 của

trƣờng là những học sinh học tốt khối A (Toán, Lí, Hóa) nói chung và môn Vật lí nói

riêng. Điểm chuẩn đầu vào tƣơng đối cao, các em đa số trên 50 điểm và điểm Toán thi

vào 10 chủ yếu 8 điểm trở lên. Do vậy, trƣờng có cơ hội lựa chọn đƣợc các học sinh có

nền tảng tốt, có động lực phấn đấu và có lòng say mê với các môn học tự nhiên trong đó

có môn vật lí. Đây chính là điều kiện cần cho một đội tuyển học sinh giỏi vật lí.

Giáo viên khi giảng dạy bài tập Vật lí cho HSG đã giúp các em có tƣ duy và

trình độ học vấn đƣợc nâng cao. Bài tập Vật lí giúp HSG tăng cƣờng sự sáng tạo trong

mỗi bài học Vật lí từ đó củng cố kiến thức và phát huy năng khiếu Vật lí, đồng thời

nâng cao kiến thức cho GV.

Các thầy cô đã có sử dụng hệ thống các bài tập hay và khó. Các thầy cô đã sử

dụng các biện pháp bồi dƣỡng học sinh giỏi mới và có hiệu quả.

Hàng năm các thầy, cô đƣợc nhà trƣờng tạo điều kiện tham gia đầy đủ các đợt

tập huấn ở sở, ở trƣờng Amsterdam, chuyên Nguyễn Huệ - Hà Đông, hội thảo để nâng

cao trình độ chuyên môn.

Học sinh khi tham gia giải bài tập Vật lí hăng say và có niềm yêu thích môn học,

niềm khao khát đƣợc khám phá các hiện tƣợng Vật lí mới. Ở đó khả năng tiếp thu kiến

32

thức tự nhiên đƣợc khơi dậy làm cho kiến thức trở thành dụng cụ không thể thiếu trong

cuộc sống cũng nhƣ trong học tập.

Nhƣ vậy công tác dồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lý ở trƣờng THPT Ứng Hòa A có

một số thuận lợi so với nhiều trƣờng THPT trên địa bàn huyện Ứng Hòa cũng nhƣ trong

cụm Ứng Hòa – Mỹ Đức.

1.4.2.2. Khó khăn

Kiến thức thi HSG nằm cả ở 3 khối 10, 11, 12 mà học sinh ở các trƣờng THPT

không chuyên nhƣ trƣờng THPT Ứng Hòa A lớp 10 và 11 các em không chú tâm học

Vật lí nhiều (do không thi đại học).

Học sinh không muốn tham gia học đội tuyển Vật lí, do mất nhiều thời gian ôn

luyện lại kiến thức cũ mà sau lại không thi đại học (kiến thức lớp 10, 11).

Thời lƣợng nhà trƣờng bố trí cho dạy đội tuyển HSG thi thành phố theo lịch chỉ

khoảng 7 buổi, còn đâu thầy trò tự trao đổi. Nhiều giáo viên tâm huyết dạy thêm các trò

nhiều buổi mà không có kinh phí.

Giáo viên phải dạy kiến thức nhiều và khó, thời lƣợng lại ít bồi dƣỡng thấp nên

nhiều giáo viên “không thích” dạy đội tuyển HSG vật lí.

Những tồn tại trong quá trình dạy bài tập Vật lí ở Trường THPT Ứng Hòa A

Dạy bài tập hiện nay các thầy cô mới chú trọng tới độ khó của bài tập mà còn

chƣa quan tâm nhiều đến biện pháp hƣớng dẫn cho học sinh biện pháp để giải bài tập.

Các thầy cô khi dạy bài tập Vật lí mới tập trung vào số lƣợng nhiều mà chƣa chú trọng

tới các bài tập tổng quát mà từ đó học sinh có thể tự vận động để giải. Các thầy cô mới

tập trung vào việc giải bài tập của mình mà ít quan tâm tới việc học sinh suy nghĩ, tiếp

nhận, giải chúng nhƣ thế nào. Các lý do trên đã làm cho sự phát triển năng khiếu của

học sinh bị hạn chế.

Những tồn tại trong hoạt động giải bài tập ở Trường THPT Ứng Hòa A .

Học sinh giải các bài tập mà không chú ý tới biện pháp giải mà chỉ áp dụng các

công thức một cách vô cảm. Học sinh tập trung giải cho thật nhiều bài tập mà không

chú ý đến phƣơng pháp nên nhớ máy móc nhiều dẫn đến khả năng huy động kiến thức

không nhanh và nhiều. Khi giải bài tập học sinh vẫn chƣa phát triển đƣợc bài tập mà

mới chỉ dừng lại việc đáp ứng yêu cầu của bài toán đặt ra nên đôi khi yêu cầu khác đi

một chút là các em gặp sự lúng túng trong việc điều khiển kiến thức.

33

1.4.2.3. Biện pháp xử lý

Phát huy những ƣu điểm và khắc phục nhƣợc điểm.

Giáo viên nên đầu tƣ cho việc chọn và bồi dƣỡng đội tuyển HSG từ khối 10, 11

và sau này dạy đội tuyển đi thi ở khối 12 sẽ dễ dàng hơn, học sinh đạt kết quả cao hơn.

Học sinh khi giải bài tập phải chú ý đến phƣơng pháp giải và phải sắp xếp các

bài tập thành hệ thống có logic phù hợp với khả năng tiếp nhận kiến thức của riêng

mình. Học sinh phải biết phát triển những kiến thức từ những kiến thức hiện có, điều

khiển kiến thức trong quá trình học một cách liên tục và khoa học. Biết xây dựng kiến

thức mới trên nền kiến thức cũ.

TIỂU KẾT CHƢƠNG 1

Trong chƣơng 1 tôi đã hệ thống lại cơ sở lý luận về HSG, HSG Vật lí cùng một

số lý luận về việc hướng dẫn hoạt động giải bài tập bồi dưỡng HSG, xây dựng hệ thống

bài tập nhằm bồi dưỡng HSG. Cụ thể:

- Nêu lên đƣợc khái niệm HSG, HSG vật lí.

- Sử dụng một số biện pháp bồi dƣỡng HSG Vật lí, mục tiêu đào tạo đối với HSG.

- Nắm đƣợc vai trò và tác dụng của bài tập trong giảng dạy Vật lí, mục đích của việc sử

dụng bài tập trong dạy học.

- Phân loại bài tập Vật lí và đƣa ra một số phƣơng pháp và các bƣớc giải bài tập Vật lí,

các cách hướng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lí.

- Hiểu các tiêu chí để chọn và sử dụng hệ thống bài tập.

- Nắm đƣợc vai trò và chức năng của hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài

tập. Ƣu điểm, nhƣợc điểm của việc sử dụng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động

giải bài tập Vật lí trong dạy học bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí.

Tôi đã điều tra thực tiễn của việc dạy bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí 12 hiện nay ở

trƣờng THPT Ứng Hòa A.

Tất cả các vấn đề đã đƣợc nêu trong chƣơng đƣợc sử dụng để xây dựng hệ thống

bài tập và hƣớng dẫn giải bài tập chƣơng “Động lực học vật rắn” nhằm bồi dƣỡng học

sinh giỏi Vật lí .

34

CHƢƠNG 2

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI

TẬP CHƢƠNG ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN

2.1. Đặc điểm cấu trúc nội dung chƣơng "Động lực học vật rắn"

2.1.1. Đặc điểm của chƣơng

Nằm ngay ở chƣơng I của vật lí 12, chƣơng này đƣợc trình bày sau khi học sinh

học xong các phần điện, từ, quang ở lớp 11 và học sinh học đã lâu phần cơ học ở lớp

10, đây là một khó khăn cho vấn đề nghiên cứu chƣơng này.

Các kiến thức trong chƣơng này đƣợc ứng dụng rộng rãi trong kĩ thuật và trong

thực tiễn cuộc sống.

2.1.2. Sơ đồ cấu trúc của chƣơng

ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN

Các đại lƣợng đặc trƣng cho chuyển động quay của vật rắn.

Tốc độ góc

Gia tốc góc

Mo men lực

Động năng quay

Tọa độ góc

Mo men động lƣợng

Mo men quán tính

Phƣơng trình động học

Phƣơng trình động lực học

Bảo toàn và biến thiên momen động lƣợng

Bảo toàn và biến thiên cơ năng

( Sơ đồ cấu trúc chương “Động lực học vật rắn”)

35

2.2. Chuẩn kiến thức, kĩ năng

2.2.1. Kiến thức

- Nêu đƣợc vật rắn và chuyển động tịnh tiến của một vật rắn là gì?

- Nêu đƣợc cách xác định vị trí của vật rắn trong chuyển động quay quanh một trục cố

định.

- Viết đƣợc biểu thức của gia tốc góc và nêu đƣợc đơn vị đo gia tốc góc.

- Nêu đƣợc momen quán tính là gì.

- Viết đƣợc phƣơng trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn quanh một trục.

- Nêu đƣợc momen động lƣợng của một vật đối với một trục là gì và viết đƣợc công

thức tình momen này.

- Phát biểu đƣợc định luật bảo toàn momen động lƣợng của một vật rắn và viết đƣợc

hệ thức của định luật này.

- Viết đƣợc công thức tính động năng của vật rắn quay quanh một trục

2.2.2. Kĩ năng

- Vận dụng đƣợc phƣơng trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn quanh một trục

cố định để giải các bài tập khi biết momen quán tính của vật.

- Vận dụng đƣợc định luật bảo toàn momen động lƣợng đối với một trục.

- Giải đƣợc các bài tập về động năng của vật rắn quay quanh một trục cố định

- Làm đƣợc các bài tập khó liên quan đến chuyển động của vật rắn

- Từ những bài toán nhỏ tổng quát hóa đƣợc các bài toán lớn

- Từ một bài toán có thể thay đổi dữ kiện để trở thành bài toán mới.

2.3. Hệ thống bài tập chƣơng “Động lực học vật rắn”

2.3.1. Mục tiêu

Dựa trên cơ sở lý luận về bài tập vật lý, hệ thống bài tập vật lí và kiến thức

chƣơng Động lực học vật rắn - Vật lí 12 (nâng cao), tôi xây dựng hệ thống bài tập

thuộc kiến thức chƣơng “Động lực học vật rắn" thông qua các mục tiêu về kiến

thức và kỹ năng sau đây:

36

Mục tiêu về kiến thức và kỹ năng

Vận dụng linh Nhận biết Hiểu và vận dụng hoạt và sáng tạo

- Biết cách xác định vị trí của - Vận dụng các công thức và - Có khả năng

vật rắn trong chuyển động phƣơng trình động học và động phân tích, tổng

quay quanh một trục cố định. lực học vật rắn tính các đại lƣợng hợp và vận dụng

- Nhớ và hiểu đƣợc ý nghĩa đặc trƣng trong các bài tập cơ linh hoạt các công

của các đại lƣợng trong các bản. thức toán học, kiến

công thức, phƣơng trình - Vận dụng đƣợc phƣơng trình cơ thức lí thuyết vào

động học và động lực học vật bản của chuyển động quay của mỗi trƣờng hợp

rắn vật rắn quanh một trục cố định để khác nhau của bài

- Nhớ đƣợc các công thức giải các bài tập cơ bản về momen toán tổng hợp và

tính momen quán tính, động quán tính. nâng cao.

lƣợng và momen động lƣợng - Vận dụng đƣợc định luật bảo - Vận dụng một

của một vật rắn đối với một toàn momen động lƣợng xác định cách sáng tạo giải

trục. động lƣợng và momen động thích những hiện

- Nhớ và hiểu đƣợc các đại lƣợng của vật rắn trong chuyển tƣợng vật lí trong

lƣợng trong các công thức động quay. các bài toán cũng

động năng quay và động - Giải đƣợc các bài tập về động nhƣ trong cuộc

năng trong chuyển động năng độ biến thiên động năng, sống.

thẳng. năng lƣợng và sự biến đổi năng

- Nắm đƣợc các dạng năng lƣợng của vật rắn trong chuyển

lƣợng của vật rắn trong động quay, trong chuyển động

chuyển động tịnh tiến và vừa chuyển động quay vừa

chuyển động quay. chuyển động tịnh tiến.

2.3.2. Các hệ thống bài tập

2.3.2.1. Hệ thống bài tập cơ bản

Các bài tập cơ bản phần lớn HS có thể tự lực giải sau khi đã học xong lí thuyết hoặc

chỉ cần sự gợi ý nhỏ của giáo viên là các HS có thể giải quyết đƣợc. Các bài tập cơ bản

đƣợc hệ thống hóa, phân loại và biểu diễn qua sơ đồ sau:

37

Hệ thống bài tập CƠ BẢN

Chủ đề I

Chủ đề II

Chủ đề III

Chủ đề IV

Phƣơng trình

Momen động lƣợng

Cơ năng của vật rắn

quanh một trục cố định

động lực học của vật rắn

quanh một trục cố định

Chuyển động quay của vật rắn

Dạng 2

Dạng 1

Dạng 3

Dạng 2

Dạng 3

Dạng 2

Dạng 2

Dạng 1

Dạng 1

Phƣơng

Momen

Định

Phƣơng

Vận tốc,

Định

Định lí

Momen

Động

trình

quán tính

luật bảo

Dạng 1 Các đại lƣợng

trình

gia tốc

luật bảo

độ biến

động

năng

động

của vật

toàn cơ

động học

động học

của một

toàn

thiên

lƣợng,

của vật

lực học

rắn đối

năng

đặc trƣng

của

điểm trên

momen

động

độ biến

rắn

của vật

với trục

cho

trong

chuyển

vật rắn

động

năng

thiên

trong

rắn

quay cố

chuyển

chuyển

động

trong

lƣợng.

trong

momen

chuyển

quanh

định.

động

động

quay của

chuyển

chuyển

động

động

một

quay của

quay.

vật rắn

động

động

lƣợng

quay

trục cố

vật rắn

quanh

quay

của một

quay.

quanh

định.

quanh

một trục

quanh

vật hoặc

một

một trục

cố định .

một trục

hệ vật.

trục cố

cố định.

cố định.

định

38

2.3.2.2. Hệ thống bài tập tổng hợp nâng cao

Dựa vào mục tiêu nâng cao kiến thức, rèn luyện các kỹ năng bồi dƣỡng

HSG... Tôi lựa chọn một hệ thống bài tập tổng hợp nâng cao là những bài tập khó

trong các chủ đề sau:

Hệ Thống bài tập Nâng cao

Phƣơng trình động lực học của vật rắn

Bảo toàn Và biến thiên momen động lƣợng, trong chuyển động quay của vật rắn Bảo toàn và biến thiên cơ năng, trong chuyển động quay của vật rắn

Những bài tập khó là do tổng hợp của nhiều bài toán nhỏ, khó do phải biện

luận toán học hay khó là có liên quan đến nhiều hiện tƣợng vật lí mà các em đã

đƣợc học, do đó khi giải bài tập các em phải biết phân tích kĩ hiện tƣợng xảy ra

trong bài rồi vận dụng các kiến thức tƣơng ứng đ ể giải. Qua đó rèn cho học sinh

khả năng phân tích, tổng hợp và vận dụng linh hoạt các công thức toán học, kiến

thức vật lí vào mỗi trƣờng hợp khác nhau của bài toán. Các bài tập này có nội

dung phong phú và thực tế, đó là cơ sở để giúp các em giải thích những hiện

tƣợng vật lí tƣơng tự trong cuộc sống, hoặc giúp cho chính bản thân các em trong

quá trình luyện tập thể dục thể thao và ứng dụng trong kĩ thuật khi các em tham

gia lao động sản xuất.

2.4. Hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập

- Với hệ thống bài tập cơ bản HSG tự nghiên cứu và giải đƣợc, nên trong luận văn

này tôi không trình bày các bài tập thuộc hệ thống bài tập cơ bản và hƣớng dẫn hay

gợi ý giải chúng.

- Với hệ thống các bài tập nâng cao nhằm bồi dƣỡng HSG, tôi chủ yếu hƣớng dẫn

39

HS theo định hƣớng khái quát chƣơng trình hóa, cụ thể: Đọc kĩ đề, phân tích hiện

tƣợng bài tập đề cập đến, xem điểm mấu chốt của bài toán là ở đâu? Cái khó của bài

toán ở yếu tố nào? (Khó do là bài tập tổng hợp của nhiều bài cơ bản, hay khó là do

nhiều hiện tƣợng vật lí, hoặc khó là do phải biện luận toán học)

Trên cơ sở 08 tiết học chính khoá gồm: 06 tiết lí thuyết, 02 tiết bài tập với nhóm

học sinh giỏi thuộc các lớp chất lƣợng cao là các học sinh tốp đầu của trƣờng, nên

học sinh đã nắm đƣợc đầy đủ lí thuyết, các bài bập cơ bản ở từng phần. Với mục

đích của luận văn là cung cấp cho học sinh hệ thống bài tập mở rộng nâng cao và

hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập nhằm bồi dƣỡng học sinh giỏi. Vì vậy, tôi chủ yếu

luyện cho học sinh những kiến thức, rèn kỹ năng để phục vụ cho thi học sinh giỏi

cấp Thành phố. Do đó, với bài tập có hƣớng dẫn của giáo viên, tôi trình bày chủ yếu

các bài toán gồm: Các bài toán về phương trình động lực học của vật rắn; bài toán

về momen động lượng, bảo toàn và biến thiên momen động lượng của vật rắn; bài

toán về cơ năng, bảo toàn và biến thiên cơ năng của vật rắn.

Với dự kiến hoàn thiện chƣơng này trong 12 tiết - dạy trong 4 tuần, mỗi tuần 3

tiết (ngoài những tiết chính khoá) nên trong luận văn này, tôi trình bày 10 bài tập có

định hƣớng hoạt động giải bài tập của giáo viên, 10 bài tập tự giải để học sinh tự

giải và 2 bài kiểm tra. Lịch trình cụ thể nhƣ sau:

- Tuần 1. Phƣơng trình động lực học vật rắn: Hoàn thành bài tập 1, bài tập 2,

bài tập 3 (phần hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập của giáo viên) và bài tập 1, bài tập

2, bài tập 3 (phần bài tập học sinh tự giải).

- Tuần 2. Phƣơng trình động lực học vật rắn (tiếp): Hoàn thành bài tập 4, bài

tập 5 (phần hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập của giáo viên) và bài tập 4, bài tập 5

(phần bài tập học sinh tự giải), kiểm tra lần 1 (kiến thức về phƣơng trình động lực

học của vật rắn).

- Tuần 3. Momen động lƣợng, bảo toàn và biến thiên momen động lƣợng

trong chuyển động quay của vật rắn: Hoàn thành bài tập 6, bài tập 7, bài tập 8

(phần hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập của giáo viên) bài tập 6, bài tập 7, bài tập 8

(phần bài tập học sinh tự giải).

- Tuần 4. Cơ năng, bảo toàn và biến thiên cơ năng trong chuyển động quay

của vật rắn: Hoàn thành bài tập 9, bài tập 10 (phần hƣớng dẫn hoạt động giải bài

40

tập của giáo viên) bài tập 9, bài tập 10, (phần bài tập học sinh tự giải), kiểm tra lần 2

(kiến thức về cơ năng, momen động lƣợng của vật rắn).

2.5. Hệ thống bài tập nâng cao chƣơng “Động lực học vật rắn” và hƣớng dẫn

hoạt động giải các bài tập đó.

2.5.1. Hệ thống bài tập có hƣớng dẫn hoạt động giải.

*Bài tập: Phƣơng trình động lực học vật rắn

Bài tập 1. Một bánh đà có dạng một đĩa tròn phẳng đƣợc gắn đồng trục với một

ròng rọc bán kính r = 50 mm. Trên ròng rọc quấn một sợi dây không dãn và đầu dây

có treo một quả nặng khối lƣợng m = 0,50 kg (Hình 1). Khi quả

nặng tự chuyển động xuống phía dƣới thì ròng rọc và bánh đà

quay quanh trục cố định O nằm ngang trùng với trục đối xứng

của chúng. Momen quán tính của ròng rọc và bánh đà đối với trục quay O bằng I = 1,1.10-2 kg.m2. Lấy gia tốc trọng trƣờng g = 9,80 m/s2. (Hình 1)

Hãy xác định: độ lớn vận tốc của quả nặng và của bánh đà khi quả nặng dịch

chuyển xuống phía dƣới một đoạn bằng 50cm.

Hƣớng dẫn hoạt động giải:

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Để làm đƣợc bài toán này, đầu tiên GV

phân tích đề cho HS thấy đây là bài toán - Chú ý, lắng nghe.

tổng hợp của hai bài toán đơn giản.

Do đó, trƣớc khi tiến hành hƣớng dẫn HS

làm bài tập này, GV đƣa ra 2 bài tập sau

đây để học sinh làm trƣớc qua đó nắm sâu

đƣợc kiến thức Động lực học vật rắn. Sau

đó các em sẽ tự lực làm đƣợc bài tập đề

cho ở trên.

Bài tập 1.1:

- Cho cơ hệ và giả thiết nhƣ bài tập 1. Hãy

tính gia tốc của vật nặng và của bánh đà - Chép đề bài tập 1.1

trong chuyển động tƣơng ứng.

41

Bài tập 1.2:

- Tính độ lớn vận tốc v của một vật

chuyển động thẳng nhanh dần đều ở cuối - Chép đề bài tập 1.2

quãng đƣờng S biết vận tốc ban đầu bằng

0 và gia tốc của chuyển động là a.

- Tính độ lớn vận tốc góc của một vật

chuyển động quay bán kính R có tốc độ

dài là v.

- GV định hƣớng cho HS làm bài tập 1.1

và bài tập 1.2 với các câu hỏi sau:

- lắng nghe và làm theo các câu hỏi - CH1: Đây là bài toán cơ hệ chuyển động

định hƣớng của giáo viên: Phân tích trong phần vật rắn. Các em hãy tính gia

bài, lập các phƣơng trình, tìm các tốc của các vật trong cơ hệ (nên dùng PP

công thức tƣơng ứng. động lực học).

- CH2: Làm thế nào để tính đƣợc vận tốc

cuối của quá trình chuyển động tịnh tiến

khi biết vận tốc đầu và gia tốc?

Tính vận tốc góc của vật rắn quay

quanh trục khi biết tốc độ dài và bán kính

của vật.

- Suy nghĩ - GV: còn cách nào khác giải quyết đƣợc

 Cách 2: Dùng bảo toàn cơ năng. bài toán này hay không?

Với hoạt động hƣớng dẫn giải nhƣ trên

đến đây học sinh hoàn toàn có thể giải

đƣợc bài toán.

Với việc hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập nhƣ trên ta có thể giải cụ thể

bài tập 1 nhƣ sau:

Giải.

Bài tập 1.1:

42

- Đối với quả nặng khối lƣợng m chuyển động tịnh tiến thẳng đứng xuống

dƣới với gia tốc do tác dụng của trọng lực và lực căng , ta có phƣơng

trình:

Hình chiếu của phƣơng trình này trên hƣớng chuyển động có dạng

P – T = m.a

- Đối với bánh đà và ròng rọc có momen quán tính I chuyển động quay

quanh trục O nằm ngang với gia tốc góc do momen lực của lực căng tác dụng,

ta có phƣơng trình:

Hình chiếu của phƣơng trình này trên trục quay có dạng:

Vì gia tốc dài liên hệ với gia tốc góc bởi hệ thức:

a = r

Dễ thấy, các lực căng có cùng độ lớn:

T‟ = T

nên từ các phƣơng trình trên, ta tìm đƣợc:

+Gia tốc dài của quả nặng:

+ Gia tốc góc của bánh đà:

Bài tập 1.2:

Ta có công thức:

Bài tập 1:

43

Cho: r = 50 mm

m = 0,50 kg I = 1,1.10-2 kg.m2 g = 9,80 m/s2

Hỏi: 1. a = ?, β = ?.

2. T = ?. (Hình 1) 3. v = ?, ω = ?. khi s = 50 cm.

Tƣởng tƣợng cắt dây tại điểm A để chia hệ vật thành hai phần riêng biệt hoặc

tịnh tiến, hoặc quay (Hình 1). Để giữ nguyên trạng thái động lực của mỗi phần, ta

phải đặt vào hai đầu dây tại A một cặp lực căng:

(1)

Sau đó, áp dụng phƣơng trình cơ bản của động lực học đối với mỗi phần của

hệ vật. Cụ thể là:

- Đối với quả nặng khối lƣợng m chuyển động tịnh tiến thẳng đứng xuống

dƣới với gia tốc do tác dụng của trọng lực và lực căng , ta có phƣơng

trình:

(2)

Hình chiếu của phƣơng trình này trên hƣớng chuyển động có dạng

P – T = m.a (3)

- Đối với bánh đà và ròng rọc có momen quán tính I chuyển động quay

quanh trục O nằm ngang với gia tốc góc do momen lực của lực căng tác dụng,

ta có phƣơng trình:

(4)

Hình chiếu của phƣơng trình này trên trục quay có dạng:

(5)

Vì gia tốc dài liên hệ với gia tốc góc bởi hệ thức:

(6) a = r

và theo (1), các lực căng có cùng độ lớn:

T‟ = T (7)

nên từ các phƣơng trình (3) và (5), ta tìm đƣợc:

44

1. Gia tốc dài của quả nặng:

và gia tốc của bánh đà:

2. Áp dụng công thức trong chuyển động thẳng nhanh dần đều đối với quả nặng:

(8)

Thay đoạn đƣờng đi s = 50 cm, gia tốc a = 1,0 m/s2 và vận tốc đầu v0 = 0, ta tìm

đƣợc vận tốc của quả nặng ở cuối đoạn đƣờng bằng:

và suy ra vận tốc góc của bánh đà:

(9)

Cách 2: Cũng có thể tìm gia tốc của hệ vật bằng cách áp dụng định luật bảo

toàn cơ năng. Vì hệ vật chuyển động trong trọng trƣờng dƣới tác dụng của trọng

lực, nên cơ năng của hệ vật bảo toàn, nghĩa là cơ năng W của hệ vật ở vị trí cuối

bằng cơ năng W0 hệ vật ở vị trí đầu:

(10) W = W0

Tại vị trí đầu, quả nặng nằm cách mặt đất độ cao h0 và cả hệ vật đều đứng yên,

nên tổng động năng của hệ vật bằng không và cơ năng của hệ vật chỉ bằng thế năng

của quả nặng:

(11) W0 = mg.h0

Tại vị trí cuối, quả nặng rơi với vận tốc v và cách mặt đất độ cao h, còn bánh

đà quay với vận tốc góc ω, nên cơ năng của hệ vật bằng thế năng mgh của quả nặng

cộng với tổng động năng tịnh tiến của quả nặng và động năng quay của

bánh đà:

(12)

45

Thay (11), (12) vào (10), chú ý rằng h – h0 = s là đoạn đƣờng quả nặng đã đi

đƣợc kể từ khi chuyển động theo phƣơng thẳng đứng, đồng thời theo (8) và (9) thì

vận tốc dài của quả nặng và vận tốc góc của bánh đà bằng ,

ta tìm đƣợc:

(13)

hay (14)

suy ra gia tốc của quả nặng:

(12)

Ta có:

Bài tập 2. Hai quả nặng khối lƣợng lần lƣợt là 2,0 kg và 1,0 kg

đƣợc nối với nhau bằng một sợi dây không dãn vắt qua một ròng

rọc có trục quay cố định O nằm ngang (Hình 2). Ròng rọc có dạng

một đĩa phẳng tròn bán kính 50 mm và khối lƣợng 1,5 kg. Bỏ qua

ma sát của ròng rọc và của trục quay. Lấy gia tốc trọng trƣờng g = 9,80 m/s2 . Hãy xác định:

1. Lực căng trên mỗi nhánh của sợi dây ở hai bên ròng rọc. (Hình 2) 2. Mômen quán tính và gia tốc của ròng rọc đối với trục quay O,

nếu ròng rọc bị khoét thủng hai lỗ tròn có tâm nằm trên cùng một đƣờng kính của

ròng rọc và có bán kính gần đúng bằng một nửa bán kính của ròng rọc.

Hƣớng dẫn hoạt động giải:

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

1.

- GV phân tích đề, để HS thấy rằng tính - lắng nghe và suy nghĩ

46

lực căng dây phải dựa vào phƣơng trình

động lực học.

2.

- Ý này của bài toán đƣợc dự đoán là

điểm khó khăn của bài toán .

Tuy nhiên, học sinh có thể giải quyết

đƣợc bài toán này dễ dàng khi GV có

những câu hỏi gợi ý nhƣ sau trong hoạt

động giải:

+2.1. Tính momen quán tính của đĩa tròn - Lắng nghe.

khi trục quay qua tâm đĩa và khi trục quay - Lập các phƣơng trình theo yêu cầu

cách tâm đĩa 1 khoảng d bất kí. của GV.

Ta có: +2.2. Momen của phần tổng (đĩa ban đầu)

tính đƣợc, phần khoét ra tính đƣợc. Hãy

Định lí Steiner – Huyghen tính momen quán tính phần còn lại.

+2.3. Khi có momen quán tính của phần - Tính với hình tròn chƣa khoét rồi trừ bị khoét hãy tính lại gia tốc các quả nặng đi chỗ khoét ra. và gia tốc góc của ròng rọc.

-Thực hiện giải bài theo yêu cầu làm

theo các câu hỏi định hƣớng của giáo

viên

-GV: trên cơ sở các câu hỏi định hƣớng

yêu cầu HS hoàn thành lời giải của bài

toán.

Với việc hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập nhƣ trên ta có thể giải cụ thể bài

tập 1 nhƣ sau:

Giải.

47

Cho: m1 = 2,0 kg

m2 = 1,0 kg

m = 1,5 kg R = 50 mm g = 9,80 m/s2

Hỏi: 1. a = ?, β = ?.

(Hình 2) 2. T1 = ?, T2 = ?. 3. I‟ = ?, β‟ = ?.

Tƣởng tƣợng cắt sợi dây tại hai điểm A và B để chia hệ vật thành ba phần

riêng biệt (tịnh tiến hoặc quay) và đặt vào hai đầu dây tại mỗi điểm này một cặp lực

căng (Hình 2):

(1)

(2)

Áp dụng phƣơng trình cơ bản của động lực học đối với mỗi phần của hệ vật.

- Đối với quả nặng khối lƣợng m1 chuyển động tịnh tiến thẳng đứng xuống

phái dƣới với gia tốc do tác dụng của trọng lực và lực căng , ta có

phƣơng trình (chiếu trên hƣớng chuyển động):

(3) P1 – T1 = m1.a => T1 = m1.(g – a)

- Đối với quả nặng khối lƣợng m2 chuyển động tịnh tiến thẳng đứng lên trên

với cùng gia tốc do tác dụng của trọng lực và lực căng , ta có phƣơng

trình (chiếu trên hƣớng chuyển động):

(4) T2 – P2 = m2.a => T2 = m2.(g + a)

- Đối với ròng rọc khối lƣợng m chuyển động quay quanh trục cố định O với

gia tốc góc do tác dụng của tổng momen ngoại lực, ta có phƣơng trình (chiếu

trên trục quay):

I.β = M =>

(5) hay

Vì ròng rọc có khối lƣợng m ≠ 0, suy ra β ≠ 0 chỉ khi hay .

48

Thay (3), (4) vào (5), chú ý rằng , đồng thời theo (1) và (2) thì

, ta tìm đƣợc:

1. Gia tốc của các quả nặng m1 và m2 bằng:

(6)

suy ra gia tốc góc của ròng rọc:

(7)

Thay a = 2,6 m/s2 vào (3) và (4), ta tìm đƣợc lực căng của các nhánh dây ở hai

bên rỏng rọc:

T1 = 2,0.(9,80 – 2,6) = 14,4 N

T2 = 1,0.(9,80 + 2,6) = 12,4 N

2. Gọi I là momen quán tính của ròng rọc khi chƣa bị khoét đối với trục quay cố

định O nằm ngang; I1 và I2 là momen quán tính của mỗi phần khoét đi đối với các

trục song song với trục O đi qua O1 và O2 (Hình 2.2). Vì momen quán tính của một

đĩa tròn đồng chất đối với trục quay đi qua tâm của nó bằng

(8)

(9)

Mặt khác, theo định lý Steiner – Huyghens,

momen quán tính của mỗi phần khoét đi

đối với trục cố định O bằng:

(10)

(Hình 2.2)

Gọi ρ là khối lƣợng riêng của ròng rọc, ta có:

49

Nhƣ vậy, momen quán tính của ròng rọc khi đã bị khoét bớt đi đối với trục quay cố

định O chỉ bằng:

(11)

Phƣơng trình chuyển động quay của ròng rọc quanh trục cố định O bây giờ

viết thành:

(12)

Thay (3) (4) vào (12), ta tìm đƣợc gia tốc của các quả nặng:

và gia tốc góc của ròng rọc

Bài tập 3. Ngƣời ta cho các vật có hình dạng khác

nhau lăn không trƣợt từ đỉnh mặt phẳng nghiêng

DC hợp với mặt phẳng ngang một góc α (Hình 3).

Bỏ qua lực cản của không khí. Hãy xác định gia tốc

dài và vận tốc dài của các vật tại chân của mặt

(Hình 3) phẳng nghiêng, nếu vật là:

- Một khối cầu đặc

- Một trụ đặc

- Một vành tròn.

Hƣớng dẫn hoạt động giải:

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Đây là bài toán về chuyển động tổng

quát của vật rắn. GV phân tích cho HS

thấy rằng để giải quyết bài toán này, ta

cần nghiên cứu độc lập từng chuyển động

thành phần:

+ Chuyển động tịnh tiến của trọng tâm.

+ Chuyển động quay của vật xung quanh - Lắng nghe.

trục quay qua trọng tâm.

50

-1. Hãy lập phƣơng trình động lực học

cho từng chuyển động thành phần và sử

dụng mối liên hệ giữa gia tốc góc với gia

- Lập các phƣơng trình theo yêu cầu tốc dài tính các đại lƣợng bài yêu cầu: .

của GV.

- 2. Sau khi tính gia tốc, làm thế nào có

thể tính đƣợc vận tốc của vật ở chân mặt

- +Tính chiều dài mặt phẳng nghiêng phẳng nghiêng?

+ Áp dụng công thức động học tính v

- Cách 2: Dùng bảo toàn cơ năng - 3. Còn cách nào khác giải quyết đƣợc

bài toán này hay không?

Với việc hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập nhƣ trên ta có thể giải cụ thể

bài tập 3 nhƣ sau:

Giải.

- Áp dụng phƣơng trình động lực học đối với chuyển động tịnh tiến của vật

trên mặt phẳng nghiêng và đối với chuyển động quay của vật đó quanh trục ∆ song

song với mặt nghiêng đi qua trọng tâm vật (Hình 3)

Phƣơng trình động lực học của vật chuyển động tịnh tiến trên mặt nghiêng:

(1) m.a = Pt – Fms = m.g.sinα - Fms

Phƣơng trình động lực học của vật chuyển động quay quanh trục ngang ∆ song

song với mặt nghiêng đi qua trọng tâm vật:

(2)

trong đó I là momen quán tính của vật đối với trục quay ∆ đi qua trọng tâm. Khi lăn

không trƣợt, gia tốc góc β liên hệ với gia tốc dài a của vật đó tính theo hệ

thức , với R là bán kính của vật đối xứng tròn.

Từ (1) và (2), ta tìm đƣợc gia tốc dài của vật bằng:

(3)

51

Tại chân mặt phẳng nghiêng có độ dời , vận tốc của vật chuyển động

thẳng nhanh dần đều với gia tốc a tính theo công thức:

(4)

Căn cứ vào (3) và (4), ta lần lƣợt suy ra gia tốc và vận tốc của các vật

- Khối cầu đặc có (5)

- Khối trụ đặc có (6)

- Vành tròn có (7)

Cách 2: Theo định luật biến đổi và bảo toàn cơ năng đối với vật chuyển động

trong trọng trƣờng khi lăn từ đỉnh mặt nghiêng xuống đến chân mặt nghiêng, thì độ

giảm thế năng của vật đúng bằng độ tăng động năng (tịnh tiến + quay) của vật đó,

nghĩa là:

(8)

Khi lăn không trƣợt, vận tốc góc ω của vật quay quanh trục ∆ đi qua trọng tâm

liên hệ với vận tốc dài v của chính vật đó tịnh tiến trên mặt nghiêng theo hệ thức

. Thay vào (8), ta tìm đƣợc vận tốc dài:

(9)

Từ hệ thức , ta suy ra gia tốc dài:

(10)

Các công thức (9) và (10) hoàn toàn trùng với các công thức (3) và (4)

Bài tập 4. Một cuộn dây chỉ khối lƣợng m đặt trên một mặt phẳng ngang. Bán kính

của vành cuộn chỉ là R, bán kính của lớp dây chỉ ngoài cùng quấn trên lõi cuộn chỉ

là r (Hình 4). Ngƣời ta cầm một đầu của sợi dây chỉ và bắt đầu kéo cuộn chỉ này

52

bằng một lực không đổi và hợp với phƣơng ngang một góc nghiêng sao cho

cuộn chỉ lăn không trƣợt trên mặt phẳng ngang. Hệ số ma sát giữa cuộn chỉ và mặt

phẳng ngang là k, mômen quán tính của cuộn chỉ đối với trục của nó là I.

Hãy xác định :

1. Độ lớn và hƣớng của gia tốc để cuộn chỉ lăn không trƣợt.

2. Độ lớn của lực kéo

3. Công của lực làm cuộn chỉ chuyển động lăn không trƣợt trong thời gian t giây

đầu tiên.

Hƣớng dẫn hoạt động giải:

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Bài tập 4 này là bài tập phức tạp. Nên

GV có thể phân tích bài tập này thành các

bài tập nhỏ. Sau khi giải quyết các bài tập

nhỏ học sinh sẽ tự lực giải quyết đƣợc yêu

cầu bài toán đề ra.

+Bài tập 4.1: Tính gia tốc của cuộn chỉ

khi coi cuộn chỉ vừa chuyển động tịnh - Lắng nghe.

tiến vừa quay. - Tính gia tốc cuộn chỉ tƣơng tự cách

làm bài tập 3 ở trên.

+Bài tập 4.2: Để cuộn chỉ lăn không trƣợt

ta cần điều kiện gì? Từ đó hãy tính độ lớn

lực kéo.

GV: có thể giúp đỡ HS khi các em chƣa

tìm ra câu trả lời:

+ 1. Ma sát khi lăn nhƣ thế nào so với khi

trƣợt? + 1.

+ 2. Để lăn thuận theo chiều quay hay + 2. gia tốc tịnh tiến a>0

chuyển động tịnh tiến theo chiều dƣơng,

ta cần điều kiện gì?

+Bài tập 4.3: Công của lực kéo trong thời

53

gian t tính thế nào?

(GV có thể hƣớng dẫn thêm khi học sinh

chƣa tìm ra câu trả lời, để sau đó các em - Công của lực kéo chính bằng độ

tìm ra đƣợc: Công của lực kéo chính bằng tăng động năng của vật rắn trong thời

độ tăng động năng của vật rắn trong thời gian tƣơng ứng. gian tƣơng ứng)

Với sự giúp đỡ của GV trong hoạt động

giải bài toán này đến đây HS hoàn toàn

Có thể giải cách khác, theo cách chọn có thể tự giải đƣợc.

trục quay tức thời qua điểm tiếp xúc. - Bài toán này có thể giải bằng cách khác

đƣợc không?

Với việc hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập nhƣ trên ta có thể giải cụ thể

bài tập 4 nhƣ sau:

Giải.

Bài tập 4.1: Chuyển động tịnh tiến của cuộn chỉ với gia tốc theo phƣơng ngang

xác định bởi phƣơng trình động lực học của chuyển động tịnh tiến:

(1) m.a = Ft – Fms

- Chuyển động quay của cuộn chỉ với gia tốc góc quanh trục CC‟ xác định

bởi phƣơng trình động lực học của chuyển động quay:

(2)

Vì nên từ (1) ta suy ra:

(3)

Thay (3) vào (1), ta tìm đƣợc độ lớn của gia tốc:

(4)

Bài tập 4.2:

Muốn cuộn chỉ tịnh tiến thuận với chiều quay của nó, tức là a > 0 thì từ (4) ta

suy ra hƣớng của gia tốc phải hợp với mặt phẳng ngang một góc α sao cho:

54

(5)

Để cuộn chỉ không trƣợt trên mặt phẳng ngang thì lực ma sát tại các điểm tiếp

xúc giữa chúng phải thỏa mãn điều kiện:

(6)

với N là phản lực pháp tuyến của mặt phẳng tác dụng lên vành cuộn chỉ tại các điểm

tiếp xúc. Trong trƣờng hợp này, ta có:

(7)

Thay (3) (4) (7) vào (6), ta tìm đƣợc độ lớn của lực kéo:

(8)

Bài tập 4.3:

(9)

Thay và vào (9), đồng thời chú ý đến (4), ta tìm đƣợc:

(10)

Bài tập 4.

1. Gọi CC‟ là trục của cuộn chỉ, OO‟ là đƣờng thẳng nối

các điểm tiếp xúc giữa vành ngoài cuộn chỉ với mặt phẳng

ngang (Hình 5, điểm C‟ và O‟ bị khuất trên hình vẽ).

Muốn cuộn chỉ lăn không trƣợt trên mặt ngang thì phải có

(Hình 4) lực ma sát tại chỗ tiếp xúc. Lực này phải có chiều sao

cho nó có thể gây ra mômen lực làm cho cuộn chỉ quay quanh trục CC‟ của nó và

do đó đẩy cuộn tịnh tiến về phía trƣớc (thuận với chiều quay của cuộn chỉ).

Nhƣ vậy có thể giải bài toán này bằng cách coi chuyển động lăn không trƣợt

của cuộn chỉ là tổng hợp của hai chuyển động thành phần:

- Chuyển động tịnh tiến của cuộn chỉ với gia tốc theo phƣơng ngang xác

định bởi phƣơng trình động lực học của chuyển động tịnh tiến:

55

(1) m.a = Ft – Fms

- Chuyển động quay của cuộn chỉ với gia tốc góc quanh trục CC‟ xác định

bởi phƣơng trình động lực học của chuyển động quay:

(2)

Vì nên từ (1) ta suy ra:

(3)

Thay (3) vào (1), ta tìm đƣợc độ lớn của gia tốc:

(4)

Muốn cuộn chỉ tịnh tiến thuận với chiều quay của nó, tức là a > 0 thì từ (4) ta

suy ra hƣớng của gia tốc phải hợp với mặt phẳng ngang một góc α sao cho:

(5)

2. Để cuộn chỉ không trƣợt trên mặt phẳng ngang thì lực ma sát tại các điểm tiếp

xúc giữa chúng phải thỏa mãn điều kiện:

(6)

với N là phản lực pháp tuyến của mặt phẳng tác dụng lên vành cuộn chỉ tại các điểm

tiếp xúc. Trong trƣờng hợp này, ta có:

(7)

Thay (3) (4) (7) vào (6), ta tìm đƣợc độ lớn của lực kéo:

(8)

3. Vì lúc đầu cuộn chỉ đứng yên nên theo định lý động năng, công của lực kéo đúng

bằng độ tăng động năng của cuộn chỉ trong chuyển động lăn không trƣợt, nghĩa là:

(9)

Thay và vào (9), đồng thời chú ý đến (4), ta tìm đƣợc:

56

(10)

Cách 2: Cũng có thể giải bài toán này bằng cách thay thế chuyển động lăn

không trƣợt của cuộn chỉ trên mặt phẳng ngang bằng chuyển động quay của cuộn

chỉ quanh trục quay tức thời OO‟ do tác dụng của mômen lực:

hay (11)

Áp dụng phƣơng trình cơ bản đối với cuộn chỉ quay quanh trục quay tức thời

OO‟ với gia tốc góc do tác dụng của mômen lực M, ta có:

(12)

trong đó I‟ là mômen quán tính của cuộn chỉ đối với trục quay tức thời OO‟ đƣợc

tính theo định lý Steiner – Huyghens:

(13)

Thay I‟ và M từ (11) và (13) vào phƣơng trình (12), ta tìm đƣợc gia tốc góc

của cuộn chỉ quay quanh OO‟:

(14)

Từ đó suy ra gia tốc chuyển động tịnh tiến của cuộn chỉ bằng:

(15)

Nhƣ vậy, cách tính này cũng cho kết quả trùng với công thức (4).

Bài tập 5. Một vật nặng khối lƣợng 100 kg trƣợt trên một mặt phẳng nghiêng hợp với mặt phẳng ngang một góc 300 và làm quay một bánh xe có dạng một trụ tròn

bán kính 0,26 m và khối lƣợng 25 kg (Hình 5). Hệ số ma sát giữa vật nặng và mặt

phẳng nghiêng là 0,25. Bỏ qua ma sát của trục quay và khối lƣợng của sợi dây. Lấy gia tốc trọng trƣờng g = 9,80 m/s2.

Tính lực căng của dây kéo.

Hƣớng dẫn hoạt động giải:

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Bài toán cơ hệ tính lực căng của dây nối

giữa hai vật, có thể coi nhƣ 1 bài toán có 2

57

nhiệm vụ: - Lắng nghe.

+1.Tính gia tốc của hệ. - Giải quyết bài toán theo hƣớng dẫn

+2. Tính lực căng dây theo gia tốc đã tính của GV.

đƣợc .

Với việc hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập nhƣ trên ta có thể giải cụ thể

bài tập 5 nhƣ sau:

Giải.

Tƣởng tƣợng cắt sợi dây tại một điểm A để

chia hệ vật ta xét thành hai phần riêng biệt và đặt

vào đó một cặp lực căng và sao cho:

(Hình 5) (1)

- Vật m chuyển động tịnh tiến trƣợt xuống phía dƣới mặt phẳng nghiêng với gia tốc

do tác dụng của trọng lực , phản lực pháp tuyến của mặt nghiêng, lực ma sát

giữa mặt nghiêng và vật m, lực căng của sợi dây. Phƣơng trình chuyển động

của vật nặng m (chiếu trên hƣớng chuyển động) có dạng:

(2) m.a = Pt – Fms – T

- Bánh xe M có momen quán tính T quay quanh trục cố định O với gia tốc góc

do tác dụng momen lực của lực căng . Phƣơng trình chuyển động quay của

bánh xe M (chiếu trên trục quay của nó) có dạng:

I.β = M (3)

Thay vào (3), ta đƣợc:

(4)

Thay (4) vào (2), đồng thời chú ý , ta tìm đƣợc

gia tốc của vật nặng:

58

(5)

hay

Từ (4), suy ra lực căng của sợi dây:

* Bài tập: Momen động lƣợng, bảo toàn và biến thiên momen động lƣợng trong

chuyển động quay của vật rắn

Bài 6. Một thanh gỗ mỏng dài 0,50 m có thể quay tự do

quanh một trục nằm ngang đi qua đầu trên của thanh. Một

viên đạn khối lƣợng 10 g bay theo phƣơng ngang với vận

tốc 400 m/s tới đâm xuyên vào đầu dƣới của thanh gỗ và

mắc lại ở đó (Hình 6). Khối lƣợng của thanh gỗ bằng 6,0 kg (Hình 6) phân bố đều dọc theo chiều dài của thanh. Bỏ qua ma sát của trục quay và lực cản

của không khí. Hãy xác định vận tốc góc của thanh gỗ sau khi viên đạn đâm xuyên

vào nó.

Hƣớng dẫn hoạt động giải:

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Bài tập 6 này giáo viên có thể tách thành

2 bài tập nhỏ

- Lắng nghe Bài tập 6.1:

-Tính momen động lƣợng của 1 vật m

chuyển động với tốc độ v, cách trục quay

một khoảng l.

-Tính momen động lƣợng của vật rắn theo

momen quán tính.

Bài tập 6.2:

-Khi viên đạn bắn vào một đầu thanh làm

thanh quay xung quanh 1 trục quay qua 1

đầu thanh còn lại. Tính tốc độ góc của - Chép đề và làm bài tập 6.1 và 6.2.

thanh (gợi ý dùng định luật bảo toàn

59

momen động lƣợng).

Sau khi hoàn thành đƣợc bài tập 6.1

và 6.2 HS hoàn toàn tự lực giải đƣợc Bài

tập 6 mà đề cho.

Với việc hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập nhƣ trên ta có thể giải cụ thể

bài tập 6 nhƣ sau:

Giải.

Bài tập 6.1:

Trƣớc va chạm, thanh gỗ đứng yên và viên đạn khối lƣợng m bay với vận tốc

trƣớc va chạm =

theo phƣơng ngang cách trục quay O một đoạn , nên :

Sau khi xuyên vào thanh gỗ, viên đạn cùng với thanh gỗ chuyển động quay

sau va chạm =

quanh trục O với vận tốc góc , nên :

trong đó I1 là momen quán tính của viên đạn (coi nhƣ chất điểm) đối với trục quay O tình bằng : I1 = m.l2 (4)

và I2 là momen quán tính của thanh gỗ đối với trục quay O tính theo định lý Steiner

– Huyghens :

sau va chạm =

trƣớc va chạm

Bài tập 6.2:

suy ra:

Bài tập 6:

60

Cho: l = 0,50 m

m = 10 g

v = 400 m/s

M = 6,0 kg

Hỏi: ω = ?.

(Hình 6)

Có thể coi gần đúng khi viên đạn vừa chạm sát thanh gỗ, các trọng lực tác

dụng lên hệ vật (viên đạn và thanh gỗ) đều có phƣơng cắt trục quay tại điểm treo O.

Nhƣ vậy, tổng momen ngoại lực tác dụng lên hệ vật đối với trục quay O có trị số

bằng không. Do đó, tổng momen động lƣợng của hệ vật đối với trục quay O bảo

toàn, nghĩa là tổng momen động lƣợng của hệ vật đối với trục quay O trƣớc và sau

va chạm có cùng giá trị:

sau va chạm =

trƣớc va chạm

(1)

Trƣớc va chạm, thanh gỗ đứng yên và viên đạn khối lƣợng m bay với vận tốc

theo phƣơng ngang cách trục quay O một đoạn , nên :

trƣớc va chạm =

(2)

Sau khi xuyên vào thanh gỗ, viên đạn cùng với thanh gỗ chuyển động quay

quanh trục O với vận tốc góc , nên :

sau va chạm =

(3)

trong đó I1 là momen quán tính của viên đạn (coi nhƣ chất điểm) đối với trục quay O tình bằng : I1 = m.l2 (4)

và I2 là momen quán tính của thanh gỗ đối với trục quay O tính theo định lý Steiner

– Huyghens : (5)

Thay (2) (3) vào (1), sau đó chiếu phƣơng trình vecto xuống trục quay O và chú ý

đến (4) (5), ta tìm đƣợc :

61

suy ra:

Bài tập 7. Một bánh xe có bán kính 25 cm, đang quay với vận tốc 360 vòng/phút thì

bị má phanh tác dụng lên nó một lực nên vuông góc bằng 50 N (Hình 7). Khối

lƣợng của bánh xe bằng 2,5 kg và đƣợc phân bố đều trên vành xe. Hệ số ma sát giữa

má phanh và vành xe là 0,30.

Hãy xác định thời gian hãm phanh và số vòng bánh xe quay thêm đƣợc kể từ

khi bắt đầu hãm phanh cho tới khi bánh xe dừng lại.

Hƣớng dẫn hoạt động giải:

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

-Để giải quyết bài tập phức tạp này giáo

viên đặt những câu hỏi định hƣớng sau:

- Lắng nghe và suy nghĩ

+1. Dùng kiến thức gì để giải bài toán -TL:

này? Vì sao? +1. áp dụng định lí về momen động

lƣợng. Vì chuyển động quay của bánh

xe phụ thuộc vào momen xung lƣợng

của lực hãm

+2. Tính số vòng quay thêm đƣợc của +2. Dùng định lí về động năng đối với

bánh xe từ lúc hãm phanh nhƣ thế nào? vật rắn.

Với sự giúp đỡ của GV trong hoạt động

giải bài toán này đến đây HS hoàn toàn

có thể tự giải đƣợc.

Với việc hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập nhƣ trên ta có thể giải cụ thể

bài tập 7 nhƣ sau:

Giải.

62

Cho: R = 25 cm

n = 360 vòng/phút = 6,0 vòng/s

F = 50 N

m = 2,5 kg

k = 0,30 (Hình 7)

Hỏi: ∆t = ?, N = ?.

Trong trƣờng hợp này, sự biến đổi trạng thái chuyển động quay của bánh xe

phụ thuộc thời gian tác dụng của momen lực hãm, tức phụ thuộc xung lƣợng của

momen lực hãm, nên ta phải áp dụng định lý momen động lƣợng:

(1)

Chiếu phƣơng trình này trên phƣơng của trục quay, đồng thời chú ý trị số các

momen động lƣợng L1 = I.ω1 và L2 = I.ω2 = 0, ta có thể viết:

(2) - I.ω1 = Mh. ∆t

bằng: (3) trong đó vận tốc góc ω1 và momen quán tính I của bánh xe đối với trục quay ω1 = 2π.n ; I = mR2

còn momen lực hãm Mh tác dụng lên trục quay của bánh xe bằng:

(4) Mh = - Fms.R = - k.F.R

Thay (3) (4) vào (2), ta tìm đƣợc thời gian hãm phanh:

(5)

hay

Gọi ∆α là góc mà bánh xe quay thêm đƣợc kể từ khi bắt đầu hãm phanh cho

đến khi bánh xe dừng hẳn. Áp dụng định lý động năng đối với chuyển động quay

của bánh xe dƣới tác dụng của momen lực hãm, ta có:

(6)

Thay (3) (4) vào (6) và chú ý rằng ω2 = 0, ta tìm đƣợc:

(7)

suy ra số vòng mà bánh xe quay thêm đƣợc từ khi bắt đầu hãm phanh cho đến khi

bánh xe dừng hẳn:

63

(8)

hay

Bài tập 8. Một sàn quay có dạng một tấm phẳng tròn đặc khối lƣợng 200 kg và

quay quanh một trục thẳng đứng vuông góc với mặt sàn tại tâm O của nó với vận

tốc góc 15 vòng/phút (Hình 8). Một ngƣời có khối lƣợng 50 kg đứng ở mép sàn.

Hãy xác định vận tốc góc của sàn quay khi ngƣời này di chuyển dọc theo bán kính

vào đến tâm của sàn quay?

Hƣớng dẫn hoạt động giải:

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Hƣớng dẫn học sinh phân tích đề, và để

giải quyết bài toán này HS phải thực hiện

2 nhiệm vụ sau:

1. Chứng minh tổng momen ngoại lực tác - Lắng nghe, suy nghĩ

dụng vào hệ bằng 0.

2. khi đó momen động lƣợng của hệ đƣợc

bào toàn. Hãy viết phƣơng trình của định - Làm việc theo hƣớng dẫn của GV

luật bảo toàn momen động lƣợng cho hệ ,

với hai thời điểm trƣớc và sau khi di

chuyển tới tâm.

Với việc hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập nhƣ trên ta có thể giải cụ thể bài

tập 8 nhƣ sau:

Giải.

Cho: M = 200kg

n = 15 vòng/phút = 0,25 vòng/s

m = 50 kg Hỏi: ω‟ = ?.

(Hình 8)

Các trọng lực tác dụng lên hệ vật (gồm sàn quay và ngƣời) cũng nhƣ phản lực của sàn đều có phƣơng hoặc trùng hoặc song song với trục quay OO‟, còn lực ma

64

sát trƣợt giữa sàn và chân ngƣời có phƣơng cắt trục quay OO‟, nên tổng momen ngoại lực tác dụng lên hệ vật đối với trục quay OO‟ bằng không. Do đó, tổng

momen động lƣợng của hệ vật bảo toàn:

(1)

trong đó I là momen quán tính của hệ vật đối với trục quay OO‟ khi sàn quay với vận tốc góc ω = 2π.n; còn I‟ là momen quán tính của hệ vật đối với trục quay OO‟ khi sàn quay với vận tốc góc ω‟

và vào (1), ta tìm đƣợc Thay

* Bài tập: Cơ năng, bảo toàn và biến thiên cơ năng trong chuyển động quay của

vật rắn

Bài tập 9. Một cột đồng chất có độ cao h = 5,0 m đang dựng thẳng đứng thì bị đổ

quay quanh chân của nó xuống mặt đất phẳng ngang (Hình 9). Lấy gia tốc trọng trƣờng g = 9,8 m/s2. Hãy xác định:

1. Vận tốc dài của đỉnh cột khi chạm đất

2. Vị trí của điểm M trên cột sao cho khi điểm này chạm đất thì vận tốc của nó đúng

bằng vận tốc chạm đất của một vật rơi tự do từ vị trí của điểm M

Hƣớng dẫn hoạt động giải:

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Hƣớng dẫn học sinh phân tích đề bài,

đây là một bài toán thực tế và hay. Điểm

khó khăn của bài toán là kiến thức áp

dụng trong bài và biện luận vị trí điểm M.

1. Gợi ý để HS thấy rằng để giải bài toán - Lắng nghe, suy nghĩ

này phải áp dụng định luật bảo toàn cơ

năng (xét trọng tâm G của cột quay quanh

trục quay B và B đồng thời là mốc thế

năng )

+ Tính cơ năng của thanh tại G lúc thanh

65

đứng và cơ năng của thanh tại G‟ lúc

thanh đổ xuống tới mặt đất.

+Ta có: cơ năng bảo toàn nên cơ năng ở - Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng

G bằng cơ năng ở G‟ Cho trọng tâm G lúc đầu và lúc sau

đối với mốc là trục quay qua đầu B

của thanh. + Tính đƣợc của G‟ chính bằng của

- Lập các phƣơng trình theo hƣớng thanh, từ đó tính đƣợc VA (vận tốc dài của

dẫn đầu cột khi chạm đất)

2. Ý này của bài toán sẽ gấy khó khăn cho

HS. GV hƣớng dẫn nhƣ sau:

- Viết công thức tính vận tốc chạm đất của

vật rơi từ độ cao x +

- Tính V‟M theo cách tính VA nhƣ trên +  tính đƣợc x

Với việc hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập nhƣ trên ta có thể giải cụ thể bài

tập 9 nhƣ sau:

Giải.

Cho: h = 5,0 m g = 9,8 m/s2

Hỏi: vA = ?,

hM = ?.

(Hình 9)

Ở vị trí thẳng đứng, cột AB có thế năng . Khi cột bị đổ, thế năng

này chuyển thành động năng quay ở vị trí chạm đất, với I là momen quán

tính của cột đối với trục quay tại chân B tính theo định lý Steiner – Huyghens:

(1)

66

Vì cột chuyển động trong trọng trƣờng chỉ do tác dụng của trọng lực , nên cơ năng của nó bảo toàn. Gọi G là trọng tâm của cột và G‟ là vị trí chạm đất của nó

khi cột quay quanh chân B, ta có:

(2) W (tại G) = W (tại G‟) =>

Thay (1) vào (2), ta tìm đƣợc vận tốc góc của cột tại vị trí chạm đất G‟:

(3)

1. Khi cột quay quanh chân B, mọi điểm trên cột đều có cùng vận tốc góc. Nhƣ vậy, vận tốc của đầu A khi chạm đất tại A‟ bằng:

(4)

2. Gọi x là độ cao của điểm M khi cột ở vị trí thẳng đứng. Vận tốc của vật rơi tự do

từ vị trí M tới khi chạm đất bằng:

(5)

còn vận tốc của điểm M tại vị trí chậm đất M‟ khi cột quay quanh chân B bằng:

(6)

Theo đầu bài: . Nhƣ vậy, so sánh (5) với (6) ta tìm đƣợc:

(7)

Bài tập 10. Một trụ đặc khối lƣợng 2,50 kg và một vật nặng khối lƣợng 0,50 kg

đƣợc nối với nhau bằng một sợi dây không dãn vắt qua một ròng rọc (Hình 10). Bỏ

qua khối lƣợng của sợi dây, của ròng rọc và của khung gắn với trụ đặc. Khi thả vật

nặng để nó tự chuyển động thì trụ đặc lăn không trƣợt trên mặt phẳng ngang. Hệ số

ma sát giữa mặt phẳng ngang và trụ đặc bằng 0,10. Lấy gia tốc trọng trƣờng g = 9,80 m/s2. Hãy xác định :

1. Gia tốc của vật nặng.

2. Lực căng của sợi dây

(Hình 10) Hƣớng dẫn hoạt động giải:

67

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

1. Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng

cho cơ hệ, hãy tính gia tốc của vật - Lắng nghe, suy nghĩ

- Thực hiện theo yêu cầu của GV

2. Làm thế nào để tính đƣợc lực căng

dây?

- Viết phƣơng trình động lực học cho

vật chuyển động tịnh tiến.

Với việc hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập nhƣ trên ta có thể giải cụ thể bài

tập 10 nhƣ sau:

Giải.

1. Trọng lực tác dụng lên vật nặng kéo vật nặng và trụ đặc chuyển động với cùng

gia tốc . Vì trụ đặc lăn không trƣợt (tức vừa tịnh tiến, vừa quay), nên khi vật nặng

dịch chuyển một đoạn x theo phƣơng đứng, thì trụ đặc cũng dịch chuyển một đoạn

đúng bằng x trên mặt phẳng ngang và vận tốc dài của chúng đƣợc tính theo công

thức:

(1)

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng đối với hệ vật (trụ đặc M và vật nặng m)

chuyển động trong trọng trƣờng, ta có:

(2)

nghĩa là độ giảm thế năng của hệ vật bằng độ tăng động năng của hệ vật đó, trong

đó I là momen quán tính và ω là vận tốc góc của trụ đặc quay

quanh trục của nó. Thay (1) vào (2), đồng thời chú ý

với R là bán kính của trụ đặc, ta tìm đƣợc gia

tốc của vật nặng:

68

(3) hay

2. Muốn xác định lực căng của sợi dây, ta tƣởng tƣợng cắt sợi dây tại một điểm A

và đặt vào hai đầu dây tại điểm đó một cặp lực căng (không vẽ trên hình) sao

cho: . Sau đó, áp dụng phƣơng trình cơ bản của động lực học đối với vật

nặng chuyển động tịnh tiến (chiếu trên hƣớng chuyển động của nó).

(4)

(5) suy ra:

2.5.2. Hệ thống bài tập tự giải

Bài tập 1. Một bánh xe có bán kính 50cm đang quay dƣới tác dụng của momen lực

bằng 980 Nm. Hãy xác định lực nén vuông góc của mỗi má phanh tác dụng lên

bánh xe để bánh xe quay chậm dần quanh trục của nó với gia tốc góc bằng -2,5 rad/s2 (Hình 1). Cho biết hệ số ma sát giữa má phanh và bánh xe là k = 0,25;

momen quán tính của bánh xe và trục của nó đối với trục quay bằng I = 50 kg.m2.

Đáp số: 4420N

Giải:

Cho: R = 50cm

M = 980 N.m β = -2,5 rad/s2

k = 0,25 I = 50 kg.m2

Hỏi: N = ?. (Hình 1)

Khi hãm phanh, bánh xe và trục của nó quay chậm dần quanh một trục cố định O nằm ngang với gia tốc góc β = -2,5 rad/s2 dƣới tác dụng của momen lực phát

động M = 980 N.m và momen lực cản tức momen lực ma sát

Mms = 2.Fms.R ngƣợc hƣớng với momen lực phát động M

69

Áp dụng phƣơng trình cơ bản của chuyển động quay đối với bánh xe, ta có thể

viết:

(1) I.β = M – Mms = M – 2.Fms.R

Vì lực ma sát (2) Fms = k.N = k.Fn

trong đó Fn là lực nén vuông góc của mỗi má phanh tác dụng lên trục của bánh

xe, còn k là hệ số ma sát giữa má phanh và bánh xe

Thay (2) vào (1), ta tìm đƣợc:

(3)

Bài tập 2. Một động cơ truyền công suất 15 kW cho một puli (đĩa truyền động) nhờ

một dây cuaroa (đai truyền động) có hai nhánh A và B song song với nhau (Hình 2).

Puli có bán kính 25 cm và quay với vận tốc 120 vòng/phút. Lực căng của nhánh A

(phía trên) của dây cuaroa lớn gấp đôi lực căng của nhánh B (phía dƣới). Hãy xác

định lực căng của mỗi nhánh của dây cuaroa. Đáp số: 4,8.103 N; 9,6. 103 N

Giải.

Cho: P = 15 kW

R = 25 cm

n = 120 vòng/phút = 2,0 vòng/s

Hỏi: TA = ?, TB = ?.

(Hình 2) Puli chuyển động quay quanh trục O do tác dụng của momen lực:

(1) M = (TA – TB).R

trong đó TA và TB là các lực căng của hai nhánh A và B của dây cuaroa, còn R là

bán kính của puli.

Công suất của động cơ truyền cho puli liên hệ với momen lực M và vận tốc

góc ω = 2π.n bởi hệ thức:

(2) P = M.ω = (TA – TB) .R.2π.n

(3) Theo đầu bài: TA = 2.TB

Thay (3) vào (2), ta tìm đƣợc các lực căng:

70

Bài tập 3. Một trục quay hình trụ đặc bán kính 20

mm và khối lƣợng 100 kg có thể quay quanh một

trục nằm ngang. Một sợi dây không dãn đƣợc quấn

thành một lớp xít nhau trên trục quay và đầu tự do

của sợi dây có treo một vật nặng khối lƣợng 20 kg

(Hình 3)

(Hình 3). Bỏ qua ma sát của trục quay, lực cản của không khí và khối lƣợng của sợi dây. Lấy gia tốc trọng trƣờng g = 9,80 m/s2. Để vật

nặng tự nó chuyển động. Hãy xác định:

1. Gia tốc của vật nặng

2. Lực căng của dây treo vật nặng

Đáp số: 2,8 m/s2 ; 140 N

Giải.

Tƣởng tƣợng cắt sợi dây tại điểm A đê chia hệ vật thành hai phần riêng biệt và

đặt vào đó một cặp lực căng và sao cho:

(1)

- Vật nặng m chuyển động tịnh tiến thẳng đứng xuống dƣới với gia tốc do tác

dụng của trọng lực và lực căng của sợi dây. Phƣơng trình chuyển động của vật

nặng m (chiếu trên hƣớng chuyển động của nó) có dạng:

m.a = P – T (2)

- Trục quay M có momen quán tính I quay quanh trục cố định O với gia tốc góc

do tác dụng momen lực của lực căng . Phƣơng trình chuyển động quay của

trục M (chiếu trên trục của nó) có dạng:

I.β = M (3)

Thay vào (3), ta đƣợc:

(4)

71

1. Thay (4) vào (2), ta tìm đƣợc gia tốc của vật nặng:

(5)

2. Từ (4), suy ra lực căng của sợi dây:

(6)

Bài tập 4. Một thanh nặng thẳng có tiết diện đều và dài 0,70

m có thể quay quanh một trục nằm ngang đi qua một đầu của

thanh. Lúc đầu, thanh đƣợc giữ ở vị trí nằm ngang. Sau đó,

nó đƣợc thả ra để tự quay (Hình 4). Lấy gia tốc trọng trƣờng g = 9,80 m/s2. Hãy xác định gia tốc góc của thanh này lúc bắt (Hình 4) đầu đƣợc thả rơi và lúc đi qua vị trí thẳng đứng.

Đáp số: 21 rad/s2 ; 0

Giải.

Phƣơng trình chuyển động quay của thanh nặng đối với trục quay O đi qua

đầu trên của thanh có dạng:

(1)

trong đó là gia tốc góc của thanh, I là momen quán tính của thanh đối với trục

quay O đƣợc tính theo định lý Steiner – Huyghens:

(2)

Momen của trọng lực tác dụng lên thanh nặng đối với trục quay O bằng:

(3)

Chiếu phƣơng trình (1) lên phƣơng của trục quay, đồng thời chú ý đến (2) và

(3), ta tìm đƣợc gia tốc góc của thanh:

(4)

- Lúc bắt đầu đƣợc thả rơi ở vị trí nằm ngang (α = 0, cosα = 1), thì:

(5)

72

- Lúc thanh đi qua vị trí thẳng đứng (α = 900, cosα = 0), thì:

(6)

Bài tập 5. Thiết bị dùng để xác định công suất của động cơ gồm hai hàm kẹp có thể

kẹp chặt vào trục quay của động cơ (Hình 5). Hàm kẹp phía trên gắn với một tay

đòn, cuối tay đòn này có treo một vật nặng. Vật nặng đƣợc chọn sao cho trọng

lƣợng của nó cân bằng với lực ma sát và giữ cho tay đòn nằm ngang. Hãy xác định

công suất của động cơ, nếu trục của động cơ quay với vận tốc 120 vòng/phút. Trọng

lƣợng của vật nặng bằng 490 N, độ dài của tay đòn kể từ tâm trục quay đến điểm

treo vật nặng là 100 cm. Bỏ qua trọng lƣợng của tay đòn.

Đáp số: 6,15 KW

Giải.

Vì trục động cơ quay với vận tốc góc không đổi

, nên công suất của động cơ bằng công suất

của lực ma sát:

(Hình 5) (1) P = Mms. ω = Fms. R. ω

Khi tay đòn nằm ngang, momen trọng lực của vật nặng cân bằng với momen

lực ma sát đối với trục quay của động cơ:

(2) MP = Mms => P.L = Fms .R

Thay (2) vào (1), ta tìm đƣợc: P = P. L. 2π. n (3)

P = 490.100.10-2.2.3,14.

Bài tập 6. Trên một mặt phẳng nằm ngang nhẵn có một chất điểm khối lƣợng m

chuyển động. Chất điểm đƣợc buộc vào một sợi dây không dãn, đầu kia của sợi dây

đƣợc kéo qua một lỗ nhỏ O với vận tốc không đổi

(Hình 6). Khi r = r0 thì vận tốc góc của chất điểm là

ω0. Hãy xác định sự phụ thuộc của lực căng của sợi

dây vào khoảng cách r giữa chất điểm và lỗ nhỏ O.

Đáp số:

(Hình 6)

73

Giải.

Lực căng của sợi dây tác dụng lên chất điểm m có phƣơng đi qua điểm O,

nên momen động lƣợng của lực này đối với điểm O bằng không . Áp dụng

định lý momen động lƣợng đối với chất điểm m quay quanh trục đi qua điểm O, ta

có:

(1)

suy ra vectơ momen động lƣợng của chất điểm m bảo toàn:

(2)

Chiếu phƣơng trình (2) lên trục vuông góc với mặt phẳng P tại O theo chiều +

hƣớng lên trên, ta tìm đƣợc vận tốc góc của chất điểm ở thời điểm bất kỳ:

(3)

Trƣờng hợp này, lực căng của sợi dây đóng vai trò lực hƣớng tâm:

(4)

Bài tập 7. Một bánh đà có dạng một đĩa phẳng tròn đang quay quanh trục của nó

với vận tốc 480 vòng/phút thì bị tác dụng một momen lực hãm. Bánh đà có khối

lƣợng 500 kg và bán kính 20 cm. Hãy xác định momen của lực hãm trong hai

trƣờng hợp:

1. Bánh đà dừng lại sau khi hãm 50s

2. Bánh đà dừng lại sau khi quay thêm đƣợc 300 vòng

Đáp số: -10N.m; -7N.m

Giải.

1. Trạng thái chuyển động quay của vật biến đổi phụ thuộc thời gian tác dụng của

momen ngoại lực, tức phụ thuộc xung lƣợng của momen lực hãm. Áp dụng định lý

momen động lƣợng, ta có:

(1)

Chiếu phƣơng trình (1) trên phƣơng của trục quay, đồng thời chú ý đến trị số

các momen động lƣợng và , ta có thể viết:

74

suy ra: (2)

Thay số:

2. Từ khi bắt đầu hãm đến khi dừng lại, bánh đà quay thêm đƣợc một góc

. Áp dụng định lý động năng quay:

(3)

và nên suy ra mômen lực hãm: Vì

(4)

Thay số:

Bài tập 8. Một ngƣời ngồi trên một chiếc ghế quay (ghế Giucopxki) sao cho

phƣơng của trọng lực tác dụng lên ngƣời và ghế trùng với trục quay của ghế. Ngƣời

đó giang hai tay và mỗi tay cầm một quả tạ có khối lƣợng 2,0 kg. Khoảng cách từ

mỗi quả tạ đến trục quay của ghế là 0,8 m. Cho ngƣời và ghế quay với vận tốc 30

vòng /phút. Mômen quán tính của ngƣời và ghế (không kể các quả tạ) đối với trục

quay là 2,5 kg. .

Hãy xác định vận tốc quay của ngƣời và ghế khi ngƣời đó co hai tay lại để

khoảng cách từ mỗi quả tạ đến trục quay chỉ còn bằng 0,6m.

Đáp số: 38,5 vòng/phút

Giải.

1. Các ngoại lực tác dụng lên hệ vật (ghế + ngƣời ngồi trên ghế) chỉ gồm các trọng

lực, chúng đều có phƣơng trùng với trục quay của ghế. Nhƣ vậy, mômen ngoại lực

tác dụng lên hệ vật bằng không. Do đó, mômen động lƣợng của hệ vật bảo toàn,

nghĩa là mômen động lƣợng của hệ vật khi ngƣời co tay lại bằng mômen động

lƣợng của hệ vật khi ngƣời giang tay ra:

(1)

75

trong đó là mômen quán tính và vận tốc góc của hệ vật khi ngƣời giang tay ra,

còn là mômen quán tính và vận tốc góc của hệ vật khi ngƣời co tay lại. Theo

định lý Steiner – Huyghens:

Chiếu phƣơng trình (1) trên phƣơng của trục quay và thay vận tốc góc

, ta tìm đƣợc:

(2)

suy ra vận tốc quay của ngƣời và ghế khi ngƣời đó co tay lại:

(2)

Bài tập 9. Một quả cầu đặc khối lƣợng 2,5 kg lăn không trƣợt trên mặt phẳng ngang

đến va chạm vào chân bức tƣờng rồi bật ngƣợc trở ra. Vận tốc của quả cầu trƣớc và

sau khi va chạm lần lƣợt bằng 15 m/s và 12 m/s. Hãy xác định lƣợng nhiệt tỏa ra

trong quá trình va chạm này.

Đáp số: 142J

Giải.

Cho: m = 2,5 kg

v1 = 15 m/s

v2 = 12 m/s

Hỏi: Q = ?.

(Hình 9)

Sau khi va chạm vào bức tƣờng, động năng của quả cầu giảm. Khi đó, độ giảm

động năng của quả cầu chuyển thành nhiệt tỏa ra ngoài:

(1) Q = - ∆Wđ = Wđ – Wđ

Trong trƣờng hợp này, quả cầu lăn không trƣợt tức vừa tịnh tiến vừa quay, nên

động năng của nó bao gồm động năng tịnh tiến và động năng quay. Do đó, phƣơng

trình (1) viết thành:

76

(2)

Momen quán tính của quả cầu đặc là , vận tốc góc ω liên hệ với vận

tốc dài v bởi hệ thức v = ω.R. Thay vào (2), ta tìm đƣợc:

(3)

Thay số:

Bài tập 10. Trên thân một ống trụ khối lƣợng 1,5 kg, ngƣời ta quấn một sợi dây

không dãn thành một lớp xít nhau. Đầu tự do của sợi dây gắn trên giá cố định (Hình

10). Ống trụ đƣợc thả để tự chuyển động dƣới tác dụng của trọng lực. Khối lƣợng

và đƣờng kính của sợi dây nhỏ không đáng kể. lấy gia tốc trọng trƣờng g = 9,80 m/s2. Hãy xác định:

1. Gia tốc của ống trụ

2. Lực căng của sợi dây

Đáp số: 4,9m/s2; 7,35N

Giải.

Ống trụ vừa tịnh tiến (rơi thẳng đứng), vừa quay

quanh trục đi qua trọng tâm G của nó. (Hình 10)

Lúc đầu, ống trụ đứng yên. Do tác dụng của trọng lực và lực căng , ống

trụ rơi nhanh dần đều với gia tốc . Sau khi dịch chuyển xuống một đoạn h theo

phƣơng đứng, vận tốc dài v của trụ đạt trị số bằng:

(1)

Áp dụng định luật bào toàn cơ năng đối với chuyển động của ống trụ:

(2)

trong đó ω là vận tốc góc của ống trụ bán kính R và v là vận tốc dài của một điểm

trên ống trụ (bằng vận tốc của trọng tâm G).

Thay (1) vào (2) và chú ý rằng , ta tìm đƣợc gia tốc của ống trụ:

77

(3)

Muốn xác định lực căng của sợi dây, ta tƣởng tƣợng cắt sợi dây tại điểm A

(hình 19b) và đặt vào hai đầu sợi dây tại điểm này một cặp lực căng và (lực

không vẽ trên hình) sao cho:

(4)

Sau đó, viết phƣơng trình cơ bản của động lực học đối với chuyển động tịnh

tiến thẳng đứng của ống trụ (chiếu trên hƣớng chuyển động):

P – T = ma (5)

Thay (3) vào (5), suy ra: (6)

Tính bằng số :

TIỂU KẾT CHƢƠNG 2

Trong chƣơng 2, tôi đã trình bày hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động

giải bài tập chương Động lực học vật rắn Vật lí 12 (nâng cao) nhằm bồi dưỡng

HSG. Cụ thể là:

- Nêu mục tiêu và kĩ năng cần đạt đƣợc khi học chƣơng Động lực học vật rắn Vật lí

12 (nâng cao), xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập Vật

lí nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí.

- Trình bày sự lựa chọn được hệ thống bài tập có hiệu quả trong việc sử dụng để

bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí ở trƣờng trung học phổ thông.

- Xây dựng các biện pháp hướng dẫn hoạt động giải với các bài tập khó và cách

giải các bài tập nhằm kích thích hứng thú của học sinh. Các bài tập vật lí khó có thể

ở 3 dạng sau:

+ Bài tập khó là do tổng quát hóa, 1 bài được gộp lại từ nhiều bài toán nhỏ đơn

giản.

+ Bài tập khó do liên quan đến nhiều hiện tượng vật lí.

+ Bài tập khó do biện luận về mặt toán học.

- Soạn thảo một hệ thống bài tập có hướng dẫn và hệ thống bài tập tự giải (có đáp

số và hƣớng dẫn giải) làm tƣ liệu cho công tác giảng dạy môn Vật lí và công tác bồi

dƣỡng học sinh giỏi.

78

CHƢƠNG 3

THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM

3.1. Mục đích của thực nghiệm sƣ phạm

Nhằm đánh giá tính đúng đắn của giả thuyết khao học, tính khả thi của việc

xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập phần “Động lực học

vật rắn” – vật lí 12 (nâng cao) nhằm bồi dƣỡng HSG vật lí THPT. Cụ thể là:

- Đánh giá tính khả thi của hệ thống bài tập và hoạt động hƣớng dẫn giải bài

tập chƣơng Động lực học vật rắn Vật lí 12 (nâng cao) có phù hợp với đối tƣợng,

mục tiêu dạy học, thời gian cho phép, phƣơng thức tổ chức hiện có và các tác dụng

của bài tập Vật lí có đƣợc phát huy hay không.

- So sánh đối chiếu kết quả học tập trong quá trình thực nghiệm với kết quả

học tập của học sinh lớp đó khi không sử dụng các bài tập theo hệ thống thông qua

kết quả kiểm tra đánh giá cuối chƣơng.

- Hoàn thiện, điều chỉnh bổ sung các bài tập và sắp xếp các bài tập thành hệ

thống và hƣớng dẫn giải bài tập mang tính hiện đại và khoa học.

- Việc thực nghiệm sẽ tìm ra những thiếu sót của đề tài để kịp thời chỉnh lí, bổ

sung cho hoàn thiện. Từ đó góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học Vật lí theo

phƣơng pháp dạy học mới ở trƣờng phổ thông và từng bƣớc nâng cao hiệu quả của

công tác bồi dƣỡng HSG ở các nhà trƣờng.

3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm

Trong quá trình thực nghiệm sƣ phạm chúng tôi thực hiện các nhiệm vụ sau:

- Tổ chức dạy học chƣơng Động lực học vật rắn Vật lí 12 (nâng cao) cho

nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm.

- So sánh, đối chiếu kết quả học tập và xử lý kết quả thu đƣợc của các nhóm

thực nghiệm và các nhóm đối chứng.

3.3. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm

Tôi dạy thực nghiệm với nhóm học sinh giỏi vật lí ở các lớp chất lƣợng cao

khối 12 của trƣờng THPT Ứng Hòa A – Ứng Hòa – Hà Nội, chủ yếu là các em

trong hai lớp 12A1 và 12A2, có 32 em đang đƣợc nhà trƣờng tập trung học và

chuẩn bị thi HSG cấp trƣờng để chọn đội tuyển tham gia kì thi HSG Thành phố, tôi

chia làm hai nhóm có số học sinh bằng nhau và trình độ tƣơng đƣơng nhau (căn cứ

vào điểm tổng kết môn Lí lớp 10, lớp 11 và ý kiến của GV dạy)

79

- Nhóm thực nghiệm với 16 học sinh.

- Nhóm đối chứng với 16 học sinh.

3.4. Tiến trình thực nghiệm sƣ phạm

- Trao đổi với giáo viên dạy bộ môn Vật lí của lớp 12 A1, 12A2 và các giáo

viên dạy trong tổ nhóm bộ môn.

- Thực hiện giảng dạy với 2 nhóm

+ Ở nhóm thực nghiệm sƣ phạm, giáo viên tiến hành giảng dạy theo nội dung đã

soạn thảo ở chƣơng 2.

+ Còn tại nhóm đối chứng, tiến hành giảng dạy không sử dụng hệ thống bài tập

và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập nhƣ chƣơng 2 của luận văn.

- Thực hiện kiểm tra 2 bài để lấy kết quả của quá trình giảng dạy ở lớp có sử

hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập và ở lớp không sử dụng hệ

thống bài tập và không thực hiện hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập nhƣ trong

chƣơng 2 của luận văn.

- Đánh giá kết quả thu đƣợc và các biện pháp khắc phục những hạn chế trong

quá trình dạy học, quá trình lấy kết quả thực nghiệm.

3.5. Thời gian thực nghiệm: Đầu học kì I năm học 2015 - 2016

Tôi chọn thời gian thực nghiệm sƣ phạm này vì chƣơng Động lực học vật rắn

Vật lí 12 (nâng cao) nằm ở chƣơng 1 của sách giáo khoa. Thời gian này giáo viên

đang ôn tập cho HS để chuẩn bị thi HSG thành phố. Ngoài ra, trong thời gian này

giáo viên vừa mới dạy xong phần lý thuyết mà chƣa có sự ôn tập và HS cũng chƣa

ôn tập đƣợc nhiều để từ đó kết quả kiểm tra có độ chính xác cao hơn.

3.6. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm

3.6.1. Tiêu chí để đánh giá

- Đánh giá tính khả thi của phương án thiết kế:

+ Căn cứ vào số bài học sinh giải đúng.

+ Căn cứ vào thời gian để hoàn thành một bài tập của học sinh.

- Đánh giá căn cứ vào khả năng tích cực tham gia hoạt động giải bài tập của học sinh

+ Khả năng phân tích hiện tƣợng vật lí cho trong bài tập để từ đó chỉ ra các

mối liên hệ giữa các đại lƣợng vật lí trong lớp hiện tƣợng đang xét.

+ Khả năng vận dụng linh hoạt kiến thức chƣơng Động lực học vật rắn.

- Đánh giá kết quả học tập của học sinh bằng các chỉ số thống kê:

80

+ Phân tích các tham số đặc trƣng

+ So sánh kết quả từ đồ thị phân bố tần suất và tần suất tích lũy

+ Kiểm định giả thuyết thống kê.

3.6.2. Phân tích, đánh giá kết quả về mặt định tính

Nhóm đối chứng đƣợc bồi dƣỡng theo phƣơng pháp truyền thống mà các GV

vẫn giảng dạy.

Nhóm thực nghiệm đƣợc bồi dƣỡng theo một giáo án có hệ thống bài tập và

có hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập đã xây dựng ở chƣơng 2.

Tính khả thi của hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập.

Nhìn chung, các mục tiêu đặt ra trong quá trình bồi dƣỡng với các kết quả

sau khi bồi dƣỡng đều đã thực hiện đƣợc, cụ thể:

- Số học sinh giải đƣợc các bài tập khó tăng lên.

- Không khí học tập của HS sôi nổi, các em tích cực chủ động tham gia xây

dựng bài cũng nhƣ mạnh dạn nêu ý kiến của mình để cùng nhau thảo luận trao đổi

trong mỗi giờ học.

- Khả năng vận dụng lý thuyết vào việc giải bài tập đƣợc nâng cao rõ rệt.

Nắm vững đƣợc định hƣớng trong khi giải một bài tập và vận dụng một cách hiệu

quả trong các bài toán.

- Tƣ duy vật lý của HS đƣợc phát triển thể hiện ở việc các em đã giải quyết

đƣợc nhiều bài tập dành cho học sinh khá giỏi một cách nhanh chóng và chính xác.

- Kỹ năng quan sát, phân tích, của HS đối với các hiện tƣợng Vật lí đƣợc

nâng cao, từ đó có thể mở rộng bài toán và vận dụng kiến thức vào các vấn đề khác,

bài toán khác. Sau khi giải xong các em lại có thể đề ra cách giải khác.

3.6.3. Phân tích, đánh giá các kết quả về mặt định lƣợng

- Căn cứ vào kết quả của các bài kiểm tra đƣợc thực hiện đồng bộ trên hai

nhóm TN và các nhóm ĐC. Nội dung của các bài kiểm tra bao gồm các bài tập dành

cho học sinh giỏi thuộc phần Động lực học vật rắn Vật lí 12 (nâng cao).

- Mục đích kiểm tra: Bài kiểm tra đƣợc tiến hành đồng thời trên hai đối

tƣợng HS nhằm đánh giá khả năng nắm vững kiến thức lý thuyết và vận dụng một

cách sáng tạo để giải bài tập qua đó đánh giá đƣợc mức độ đạt đƣợc mục tiêu của đề

tài.

81

- Sau khi tổ chức cho học sinh làm bài kiểm tra viết chúng tôi tiến hành chấm

bài và xử lí kết quả thu đƣợc theo các phƣơng pháp thống kê toán học.

+ Bảng thống kê số điểm

+ Vẽ đƣờng cong tần suất luỹ tích và đƣờng phân bố tần suất.

+ Tính các tham số thống kê theo các công thức sau:

a. Trung bình cộng: Tham số đặc trƣng cho sự tập trung của số liệu.

b. Phương sai (S2), độ lệch chuẩn (S): Tham số đo mức độ phân tán của các số liệu

quanh giá trị trung bình cộng.

Giá trị S càng nhỏ chứng tỏ số liệu càng ít phân tán.

c. Hệ số biến thiên (V): Trong trƣờng hợp hai bảng số liệu có giá trị trung bình cộng

khác nhau, ngƣời ta so sánh mức độ phân tán của các số liệu đó bằng hệ số biến

thiên. Nghĩa là nhóm nào có hệ số biến thiên V nhỏ hơn sẽ có chất lƣợng đồng đều

hơn.

Nếu V < 30%: Độ dao động đáng tin cậy.

Nếu V > 30%: Độ dao động không đáng tin cậy.

d. Bảng phân phối tần số, tần suất và tần suất tích lũy:

-Tần số: cho biết số học sinh đạt điểm Xi

-Tần suất:cho biết tỉ lệ % học sinh học sinh đạt điểm Xi

-Tần suất tích lũy: cho biết tỉ lệ % học sinh đạt điểm Xi trở xuống

e. Đồ thị đường tích lũy:biểu diễn tỉ lệ % học sinh đạt điểm Xi trở xuống

-Nếu đƣờng đồ thị tích lũy của nhóm nào ở vị trí cao hơn chứng tỏ chất

lƣợng của nhóm đó tốt hơn (điểm trung bình các bài kiểm tra của nhóm cao hơn

nhóm còn lại)

So sánh chất lƣợng của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng ta xét 2 trƣờng hợp

sau:

82

+ Khi hai bảng số liệu có bằng nhau thì ta tính độ lệch chuẩn S, nhóm nào

có độ lệch chuẩn S bé hơn thì nhóm đó có chất lƣợng tốt hơn.

+ Khi hai bảng số liệu có khác nhau, thì so sánh mức độ phân tán của các

số liệu bằng hệ số biến thiên V. Nhóm nào có V nhỏ hơn thì nhóm đó có chất lƣợng

đồng đều hơn và nhóm nào có lớn hơn thì có trình độ cao hơn (chất lƣợng tốt

hơn).

Kết quả thực nghiệm sƣ phạm

Bảng 3.1: Bảng phân phối tần số, tần suất và tần suất tích lũy

(Nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng – Với bài kiểm tra số 1)

% học sinh đạt điểm Xi Số học sinh đạt % học sinh đạt điểm Xi trở xuống (tần suất) Điểm điểm Xi (tần số) (tần suất tích luỹ)

ĐC TN ĐC TN ĐC TN

0,00 0,00 0,00 0,00 0 0 0

0,00 0,00 0,00 0,00 0 0 1

0,00 0,00 0,00 0,00 0 0 2

0,00 0,00 0,00 0,00 0 0 3

6,25 0,00 6,25 0,00 0 1 4

12,50 6,25 18,75 6,25 1 2 5

18,75 12,50 37,50 18,75 2 3 6

12,50 12,50 50,00 31,25 2 2 7

25,00 25,00 75,00 56,25 4 4 8

18,75 31,25 93,75 87,5 5 3 9

6,25 12,50 100,00 100,00 2 1 10

16 16 100,00 100,00 

83

Giá trị điểm trung bình của lớp thực nghiệm:

Giá trị điểm trung bình của lớp đối chứng:

Bảng 3.2: Bảng so sánh điểm của nhóm ĐC và TN trong các phổ điểm

(Với bài kiểm tra số 1)

Điểm 0-4 Điểm 5-7 Điểm 8-10

1 7 8 ĐC Số HS

Tỉ lệ % 6,25% 43,15% 50%

0 5 11 TN Số HS

Tỉ lệ % 0,00% 31,25% 68,75%

Hình 3.1. Biểu đồ phân loại kết quả kiểm tra học sinh

theo điểm sau lần kiểm tra thứ nhất

Nhƣ vậy, tỉ lệ HS đạt điểm yếu kém và trung bình ở nhóm TN ít hơn nhóm

ĐC, tỉ lệ HS đạt điểm giỏi ở nhóm TN cao hơn nhóm ĐC. Bên cạnh đó, giá trị điểm

trung bình của nhóm TN cao hơn so với nhóm ĐC chứng tỏ kết quả điểm bài kiểm

tra ở phiếu số 1 của nhóm TN tốt hơn so với nhóm ĐC. Từ số liệu về tỉ lệ HS đạt

điểm Xi trở xuống (tần suất tích lũy) trong Bảng 3.2, ta biểu diễn trên đồ thị:

84

Hình 3.2. Đồ thị đƣờng tích lũy - Với bài kiểm tra số 1

(Biểu diễn tần suất tích lũy: số % học sinh đạt điểm Xi trở xuống)

Đồ thị cho thấy, đƣờng lũy tích ứng với nhóm ĐC luôn ở cao hơn nhóm TN

chứng tỏ ở mỗi mức điểm Xi bất kì nhóm ĐC có số học sinh đạt dƣới đièm Xi nhiều

hơn so với ở nhóm TN, nói cách khác đồ thị này cho thấy chất lƣợng chung của

nhóm TN là cao hơn.

85

Bảng 3.3. Bảng phân phối tần số, tần suất và tần suất tích lũy

(Nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng - Với bài kiểm tra số 2)

% học sinh đạt Số học sinh đạt % học sinh đạt điểm Xi điểm Xi trở xuống (tần suất) Điểm điểm Xi (tần số) (tần suất tích luỹ)

ĐC TN ĐC TN ĐC TN

0 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0

0 0 0,00 0,00 0,00 0,00 1

0 0 0,00 0,00 0,00 0,00 2

0 0 0,00 0,00 0,00 0,00 3

0 0 0,00 0,00 0,00 0,00 4

1 0 6,25 0,00 6,25 0,00 5

2 1 12,50 6,25 18,75 6,25 6

3 2 18,75 12,50 37,50 18,75 7

3 3 18,75 18,75 56,25 18,75 8

5 6 31,25 37,50 87,5 75,00 9

2 4 12,50 25,00 100,00 100,00 10

16 16 100,00 100,00 

Giá trị điểm trung bình của lớp thực nghiệm:

Giá trị điểm trung bình của lớp đối chứng:

Bảng 3.4: Bảng so sánh điểm của nhóm ĐC và TN trong các phổ điểm

(Với bài kiểm tra số 1)

Điểm 0-4 Điểm 5-7 Điểm 8-10

ĐC Số HS 0 6 10

Tỉ lệ % 0,00% 37,50% 62,50%

TN Số HS 0 3 13

Tỉ lệ % 0,00% 18,75% 81,25%

86

Hình 3.3. Biểu đồ phân loại kết quả kiểm tra học sinh

theo điểm sau lần kiểm tra thứ hai

Nhƣ vậy, từ bảng 3.2 và 3.4 cho thấy, kết quả thu đƣợc tƣơng tự nhau: tỉ lệ

học sinh đạt điểm yếu kém và trung bình ở nhóm TN cũng ít hơn nhóm ĐC, tỉ lệ

học sinh đạt điểm giỏi ở nhóm TN cao hơn nhóm ĐC. Bên cạnh đó, giá trị điểm

trung bình của nhóm TN cao hơn so với nhóm ĐC, chứng tỏ kết quả điểm bài kiềm

tra ở cả hai phiếu của nhóm TN tốt hơn so với nhóm ĐC.

87

Trong bảng 3.4 ta vẽ đồ thị:

Hình 3.4. Đồ thị đƣờng tích lũy - Với bài kiểm tra số 2

(Biểu diễn tần suất tích lũy: số % học sinh đạt điểm Xi trở xuống)

Nhận thấy đồ thị này cho kết quả giống đồ thị hình 3.2

Sau hai lần kiểm tra có kết quả bảng sau:

Bảng 3.5: Bảng so sánh % trong thang điểm của các lần kiểm tra

% học sinh % học sinh % học Lần kiểm Tổng số Nhóm đạt điểm yếu đạt điểm sinh đạt tra học sinh kém trung bình điểm giỏi

ĐC 16 6,25% 43,15% 50% Lần 1 TN 16 0,00% 31,25% 68,75%

ĐC 16 0,00% 37,50% 62,50%

Lần 2 TN 16 0,00% 18,75% 81,25%

Từ số liệu thu đƣợc ở bảng 3.5 cho thấy:

Tỉ lệ học sinh đạt điểm yếu kém trong kiểm tra lần 1 của nhóm TN thấp hơn

nhóm ĐC là 6,25% (= 6,25% - 0%). Ở lần kiểm tra lần 2 trong cả hai nhóm không

có học sinh nào đạt điểm yếu kém, do đó tỉ lệ này là 0%.

88

Tỉ lệ HS đạt điểm trung bình của nhóm TN thấp hơn so với nhóm ĐC lần 1

là 11,9%(= 43,15% - 31,25%) và tỷ lện này ở lần kiểm tra thứ hai là 18,75% (=

37,50% - 18,75%).

Tỉ lệ HS đạt điểm giỏi trong lần kiểm tra thứ nhất của nhóm TN cao hơn

nhóm ĐC là 18,75% (= 68,75% - 50%), trong lần 2 tỉ lệ này là 18,75% (=81,25% -

62,50%).

Các kết quả trên đâv đã chứng tỏ ràng học sinh ở nhóm TN đã tiếp thu kiến

thức tốt hơn, điều này góp phần đáng kể vào thành công bƣớc đầu của công tác thực

nghiệm đề tài.

Bảng 3.6. Bảng tổng hợp các tham số đặc trƣng

Lần kiểm tra Nhóm S2 S V (%)  HS

ĐC 16 7,20 2,96 1,72 23,92% Lần 1 TN 16 8,00 2,13 1,45 18,13%

ĐC 16 7,90 2,2 1,48 16,64% Lần 2 TN 16 8,60 1,45 1,21 14,02%

Bảng 3.6 cho thấy: Điểm trung bình các bài kiểm tra nhóm TN cao hơn nhóm ĐC trong cả lần 1 và lần 2. Giá trị của phƣơng sai S2 và giá trị độ lệch chuẩn

S của nhóm thực TN và nhóm ĐC đều không lớn, chứng tỏ số liệu thu đƣợc ít bị

phân tán.

Hệ số biến thiên V < 30% thể hiện độ dao động đáng tin cậy. Các nhóm TN

bao giờ cũng nhỏ hơn các nhóm ĐC, chứng tỏ mức độ phân tán quanh giá trị trung

bình cộng của các nhóm TN nhỏ hơn nghĩa là chất lƣợng của các nhóm TN đồng

đều hơn so với các nhóm ĐC.

Dựa trên các kết quả thực nghiệm sƣ phạm cho thấy chất lƣợng học tập của

HS các nhóm thực nghiệm cao hơn HS các nhóm đối chứng.

3.6.4. Đánh giá chung về thực nghiệm sƣ phạm

Sau khi tiến hành thực nghiệm sƣ phạm và xử lý các số liệu, tác giả rút ra

một số nhận xét sau:

- HS ở nhóm TN nắm kiến thức chắc và sâu hơn, biểu hiện ở khả năng vận

dụng kiến thức lý thuvết tốt hơn, nắm đƣợc phƣơng pháp giải và vận dụng một cách

89

khoa học trong việc giải các bài toán. Kết quả kiểm tra cho thấy ở nhóm TN điểm

trung bình cao hơn ở nhóm ĐC.

- Tỉ lệ HS đạt điếm khá, giỏi ở nhóm thực nghiệm cao hơn và tỉ lệ HS yếu

kém và trung bình của nhóm TN thấp hơn nhóm ĐC.

- Đồ thị đƣờng các lũy tích về tỉ lệ học sinh đạt dƣới điếm Xi của nhóm TN

luôn nằm về bên phải và phía dƣới đồ thị các đƣờng lũy tích tƣơng ứng của nhóm

ĐC, điều đó chứng tỏ kết quả học tập của nhóm thực nghiệm tốt hơn nhóm ĐC. Về

hệ số biến thiên V của các nhóm TN cũng nhỏ hơn các nhóm ĐC, điều đó chứng tỏ

mức độ phân tán quanh giá trị trung bình cộng của các nhóm TN nhỏ hơn, nghĩa là

chất lƣợng của các nhóm TN đồng đều hơn, ổn định hơn so với các nhóm ĐC.

Trên cơ sở đó, có thể kết luận rằng: Việc sử dụng hệ thống các bài tập và

hƣớng dẫn giải các bài tập vật lí trong quá trình bồi dƣỡng HSG cho HS lớp TN đã

mang lại hiệu quả cao, HS thu nhận kiến thức chắc chắn và sâu hơn, khả năng vận

dụng lý thuyết vào bài tập tốt hơn và cũng khẳng định đƣợc HS đã phát triển đƣợc

năng lực nhận thức và tƣ duy Vật lí. Đề tài đã giúp họ có một hệ thống bài tập đảm

bảo tính logic khoa học về nội dung kiến thức, rất thuận lợi cho GV trong công tác

bồi dƣỡng HSG vật lý.

90

TIỂU KẾT CHƢƠNG 3

Khi sử dụng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng

Động lực học vật rắn - vật lí 12 (nâng cao), đã giúp công tác bồi dƣỡng HSG tăng

một cách đáng kể cả về số lƣợng HSG và điểm số của các em HSG cũng tăng lên,

điều đó khẳng định việc xây dựng hệ thống bài tập Vật lí đã có hiệu quả cao trong

việc giúp nâng cao tƣ duy và phát triển năng khiếu của HSG THPT.

Sau khi tổ chức lớp TNSP, qua quá trình theo dõi, phân tích và đánh giá các

kết quả thu đƣợc, tác giả đƣa ra một số nhận xét sau đây:

- Việc tổ chức bồi đƣỡng HSG theo nội dung đã soạn thảo trong luận văn này

đã góp phần kích thích hứng thú học tập của HS, giúp HS nâng cao nhận thức về

những kiến thức khó trong chƣơng Động lực học vật rắn Vật lí 12 (nâng cao). Sự hỗ

trợ kịp thời của GV đã giúp HS học tập đạt hiệu quả cao, phát huy tính tự lực và

tiếp thu kiến thức vững chắc.

- Các kết quả thực nghiệm đã khẳng định rằng, hệ thống bài tập và hƣớng

dẫn giải do tác giả xây dựng đã góp phần nâng cao đáng kể chất lƣợng bồi dƣỡng

HSG chƣơng Động lực học vật rắn Vật lí 12 (nâng cao) ở trƣờng THPT Ứng Hòa

A. HS không những nắm vững kiến thức cơ bản mà còn đƣợc tìm hiểu sâu hơn các

kiến thức nâng cao và vận dụng linh hoạt các kiến thức.

- Nhìn chung hệ thống bài tập và phƣơng pháp giải các bài tập phần Động

lực học vật rắn Vật lí 12 (nâng cao) đã xây dựng là rất khả thi. Nếu xây dựng đƣợc

hệ thống và hƣớng dẫn giải bài tập Vật lí 12 chƣơng Động lực học vật rắn Vật lí 12

(nâng cao), đúng trình độ, trọng tâm, kết hợp với phƣơng pháp bồi dƣỡng đúng

hƣớng của giáo viên sẽ nâng cao hiệu quả bồi dƣỡng HSG môn Vật lí.

-Tuy nhiên do thời gian thực nghiệm có giới hạn nên đề tài chỉ minh

chứng trong phạm vi hẹp. Để đề tài thành công trong phạm vi rộng hơn cần

phải có những yêu cầu cao hơn. Cụ thể: cần phải tiến hành thực nghiệm trên

nhiều đối tƣợng HS mang tính đại trà hơn, tiến hành TNSP nhiều hơn để điều

chỉnh, bổ sung hệ thống sao cho phù hợp và đạt hiệu quả cao hơn trong bồi

dƣỡng HSG.

91

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ

1. KẾT LUẬN

Với nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài và giả thuyết khoa học đã đặt ra tôi đã

đạt đƣợc những kết quả sau:

Nêu rõ đƣợc cơ sở lí luận về việc sử dụng hệ thống bài tập và hướng dẫn

hoạt động giải bài tập chương Động lực học vật rắn Vật lí 12 (nâng cao) nhằm bồi

dưỡng HSG vật lí ở trường THPT Ứng Hòa A đạt kết quả tốt hơn.

Đề tài đã chỉ ra đƣợc tính khả thi khi sử dụng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn

hoạt động giải chƣơng Động lực học vật rắn Vật lí 12 (nâng cao). Trên cơ sở lý luận

về HSG Vật lí THPT, tôi đã áp dụng và xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn

hoạt động giải bài tập chương Động lực học vật rắn Vật lí 12 (nâng cao) có hiệu

quả cao. Rèn luyện cho HS tƣ duy logic, chính xác về các khái niệm, định luật đồng

thời bồi dƣỡng nâng cao kiến thức Vật lí cho HSG Vật lí ở trƣờng THPT.

Hệ thống bài tập và hƣớng dẫn giải bài tập Vật lí đã phát huy đƣợc tính tích

cực, chủ động của HS, đã kích thích hứng thú học môn Vật lí của học sinh THPT.

Kết quả đạt đƣợc của HS thông qua giải hệ thống bài tập cho thấy hệ thống

bài tập giúp các em củng cố kiến thức và phát triển năng khiếu Vật lí. Mục đích bồi

dưỡng của GV cho HSG được hoàn thành.

Phƣơng pháp dùng hệ thống bài tập đƣợc đề cập trong luận văn có thể áp

dụng đối với hầu hết các kiến thức Vật lí trong chƣơng trình THPT hiện nay.

Một hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng Động lực

học vật rắn Vật lí 12 (nâng cao) đƣợc xây dựng và đƣa vào thử nghiệm. Với các kết

quả đạt đƣợc trong quá trình TNSP và kiểm chứng thì đề tài đã thực hiện được các

nhiệm vụ đặt ra.

Từ kết quả nghiên cứu của đề tài tôi rút ra một số bài học sau:

- Dùng hệ thống bài tập Vật lí có thể giúp nâng cao kiến thức và giúp các em

có đƣợc sự sáng tạo để từ đó phát huy năng khiếu Vật lí của HSG. Hệ thống bài tập

yêu cầu GV và HS phải có sự phối hợp trong quá trình hƣớng dẫn giải để từ đó HS

có thể tự lực khám phá kiến thức ngoài thời gian trên lớp. Sử dụng hệ thống bài tập

giúp học sinh có đƣợc hệ thống kiến thức logic và khắc sâu bản chất của hiện tƣợng

Vật lí.

92

- Hệ thống bài tập đƣợc xây dựng chỉ có thể áp dụng đối với HSG ở THPT.

Hệ thống bài tập cũng đòi hỏi ngƣời giáo viên cần có sự am hiểu nhiều về HSG

cũng nhƣ kiến thức Vật lí.

- Do điều kiện thời gian và khuôn khổ của luận văn nên phần TNSP chỉ

mang tính minh họa cụ thể mà chƣa mang tính khái quát trên phƣơng diện thực

nghiệm với nhiều trƣờng THPT.

2. KHUYẾN NGHỊ

Hệ thống bài tập và hƣớng dẫn giải bài tập chƣơng Động lực học vật rắn Vật

lí 12 (nâng cao) ở đây chƣa thực nghiệm đƣợc ở nhiều trƣờng, nên chƣa mang tính

khái quát nhiều.

Hệ thống bài tập và hƣớng dẫn giải bài tập chƣơng Động lực học vật rắn Vật

lí 12 (nâng cao) ở đây là một hệ thống mở, hệ thống ở đây mới minh họa với một số

lƣợng hạn chế về bài tập, hệ thống này có thể mở rộng bổ sung thêm nhiều bài tập

khác tùy thuộc vào thời lƣợng dạy kiến thức phần này và trình độ học sinh ở từng

trƣờng, từng khu vực.

Các thầy cô khi sử dụng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn giải bài tập chƣơng

Động lực học vật rắn Vật lí 12 (nâng cao) ở đây phải chú ý tới đối tượng học sinh.

93

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Quang Báu (2007), Bài tập Vật lí nâng cao 12, Nxb Đại học Sƣ phạm.

2. Ban tổ chức kỳ thi Olympic truyền thống 30/4 (2012), Tổng tập đề thi

Olympic 30-4, Vật lí 10, Nhà xuất bản Đại học Sƣ Phạm.

3. Dƣơng Trọng Bái (2003), Chuyên đề bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí trung học

phổ thông. Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.

4. Lƣơng Duyên Bình (2006), Vật lí đại cương (tập 1), Nhà xuất bản Giáo dục Việt

Nam.

5. Lƣơng Duyên Bình (2006), Bài tập vật lí đại cương (tập 1), Nhà xuất bản Giáo

dục Việt Nam.

6. Nguyễn Xuân Chi, Đặng Quang Khang (2000), Vật lí đại cương, Đại học Bách

Khoa – Hà Nội

7. Phạm Kim Chung (2006), Bài giảng phương pháp dạy học Vật lí ở trường

Trung học phổ thông, Đại học Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà Nội.

8. Vũ Cao Đàm (2011) Phương pháp luận nghiên cứu khoa học, Nhà xuất bản

Giáo dục Việt Nam.

9. Nguyễn Phú Đồng (2013), Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý, tập 2, Nhà xuất

bản Tổng hợp thành phố Hồ Chí Minh.

10. Phạm Minh Hạc (1996), Tuyển tập Tâm lý học J.Piaget, NXB Giáo dục.

11. Nguyễn Thị Mỹ Lộc ( 2009), Tâm lý học giáo dục, Nhà xuất bản Đại học quốc

gia Hà Nội.

12. Nguyễn Đức Thâm (2002), Phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông.

Nxb Đại học Sƣ phạm.

13. Phạm Hữu Tòng (1989), Phương pháp dạy bài tập vật lí, Nxb Giáo dục.

14. Phạm Hữu Tòng (1994), Bài tập về phương pháp dạy bài tập vật lí, Nxb Giáo

dục.

15. Đỗ Ngọc Thống (2007), “Bồi dƣỡng học sinh giỏi ở một số nƣớc phát triển”,

http://www.moet.edu.vn

94

PHỤ LỤC

Bài kiểm tra số 1

Cho hệ cơ nhƣ hình 1. Ròng rọc có khối lƣợng m1 = 1kg phân bố đều trên

vành có bán kính R = 20 cm. Dây nhẹ không dãn, một đầu gắn vào ròng rọc, đầu kia

gắn vào vật nặng có khối lƣợng m = 1 kg. Hệ bắt đầu chuyển động với vận tốc bằng 0. Lấy g = 10m/s2.

1. Tìm gia tốc của vật nặng A và sức căng của sợi dây.

2. Tìm vận tốc góc của ròng rọc khi nó đi đƣợc 0,4m.

Mc

3. Trƣờng hợp có mô men cản tác dụng vào ròng rọc thì vật nặng đi xuống 1m và đạt gia tốc 0,5m/s2. Tính mô men lực cản.

•o

Đáp án đề kiểm tra số 1

1. Tìm a và T:

Ta có: Hình 1

A

a = . Và T = ma = 5 N.

2. Tìm v:

Áp dụng công th ức :

.

3. Tìm mô men cản Mc: Khi có mô men cản vật sẽ chuyển động chậm hơn với gia tốc a,, sức căng sợi dây

lúc này là T‟ và gia tốc góc .

Áp dụng phƣơng trình động lực học cho vật rắn A và ròng rọc:

(1)

(2)

(Mô men quán tính I = )

Giải hệ (1)và (2) ta suy ra:

(3).

Tính a,:

(4)

95

Thay (4) vào (3 ) ta suy ra :

.

Bài kiểm tra số 2

BT 1: Một thanh mảnh, đồng tính, dài 0,5m,

khối lƣợng 0,4kg. Thanh có thể quay trên một mặt



600

phẳng nằm ngang, quanh một trục thẳng đứng đi

qua khối tâm của nó. Thanh đang đứng yên, thì một

viên đạn khối lƣợng 3,0g bay trên mặt phẳng ngang Hình 2.1 19

của thanh và cắm vào một đầu thanh. Phƣơng của vận tốc của viên đạn làm với thanh một góc 600. Vận tốc góc của thanh ngay sau va chạm là 10rad/s. Hỏi tốc độ

của viên đạn ngay trƣớc va chạm là bao nhiêu?

BT 2: Một quả bóng có khối lƣợng 0,12kg

đƣợc buộc vào đầu một sợi dây luồn qua mộ lỗ

thủng nhỏ ở mặt bàn (hình vẽ 19). Lúc đầu quả

bóng chuyển động trên đƣờng tròn , bán kính

40cm, với tốc độ dài 80cm/s. Sau đó dây đƣợc Hình 2.2 kéo qua lổ xuống dƣới 15 cm. Bỏ qua ma sát với

bàn. Hãy xác định:

a) Tốc độ góc của quả bóng trên đƣờng tròn mới.

b) Công của lực kéo.

Đáp án đề kiểm tra số 2

BT 1:

Mô men động lƣợng của đạn ngay trƣớc va chạm:

= 0,650v L1 = mv. Sin600 = 3.10-3.

Mô men động lƣợng của hệ ngay sau khi viên đạn cắm vào thanh:

Lh =

Áp dụng định luật bảo toàn mô men động lƣợng:

(m/s) Lh = L1  v =

96

Chú ý: Chỉ thành phần v tiếp tuyến với thanh mới gây ra chuyển động quay,

bởi vậy trong công thức L1 v1=vsinα.

BT 2:

a) Tốc độ góc của quả bóng khi dây chƣa kéo:

1 =

Gọi 2 là tốc độ góc của quả bóng sau khi dây đƣợc kéo qua lổ xuống dƣới.

Áp dụng định luật bảo toàn mô men động lƣợng:

L1 = L2  I1 1 = I2 2

 2 =

b) Áp dụng định lí động năng:

- = - A = Wđ =

Thay số: A = 0,06 (J)

97

Một số hình ảnh thực nghiệm sƣ phạm tại trƣờng THPT Ứng Hòa A – Hà Nội

(Bồi dƣỡng nhóm HSG Vật lí 12 chuyên đề Động Lực Học Vật Rắn

nhƣ đã soạn ở chƣơng 2 tại phòng học bộ môn Vật lí )

98

99

(Giáo viên quan sát và hƣớng dẫn các nhóm trong hoạt động giải bài tập)

100