Post on 21-Feb-2020
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
A. PHẦN MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Chúng ta đã và đang bước những bước đầu tiên của thế kỉ 21- thế kỉ của
trí tuệ, của nền văn minh hiện đại, thời kì của sự bùng nổ tri thức và khoa học
công nghệ… Tuy nhiên, xã hội dù có hiện đại hóa, phát triển cao đến đâu thì
sự phát triển đó cũng đòi hỏi con người phải được hoàn thiện về giáo dục. Vì
vậy, để hòa nhập với tốc độ phát triển của nền khoa học kĩ thuật trên thế giới,
sự nghiệp giáo dục cũng phải nhanh chóng đổi mới nhằm tạo ra những con
người có đủ trình độ kiến thức, năng lực trí tuệ sáng tạo và phẩm chất đạo đức
tốt. Trong sự nghiệp đổi mới toàn diện của đất nước ta hiện nay, đổi mới nền
giáo dục là một trong những vấn đề hàng đầu. Công cuộc đổi mới này đòi hỏi
nhà trường phải tạo ta những con người lao động tự chủ, năng động và sáng
tạo. Bởi lẽ đó, Nghị quyết Trung ương lần thứ tư Ban chấp hành Trung ương
Đảng cộng sản Việt Nam khóa VIII đã khẳng định: “Đổi mới phương pháp
dạy và học ở các cấp học, bậc học, áp dụng những phương pháp giáo dục hiện
đại để bồi dưỡng cho học sinh năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề”
[1] và đã được thể chế hóa trong Luật giáo dục. Điều 28.2 đã ghi “Phương
pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo
của học sinh, phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, bồi dưỡng phương pháp
tự học, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình
cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh”. Rõ ràng, xu thế đổi
mới giáo dục để đào tạo con người cho thế kỉ 21 đang đặt ra nhiều yêu cầu
mới cho giáo viên.
Những năm gần đây, dưới sự chỉ đạo của Đảng và Nhà nước đã tiến hành
cải cách giáo dục. Một trong những nội dung quan trọng của cải cách giáo dục
là đổi mới phương pháp dạy học. Sau đây là những luận điểm chỉ đạo về đổi
mới phương pháp dạy học:
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 1
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Sử dụng các phương pháp dạy học tiên tiến theo tinh thần phát huy
tính tích cực chủ động sáng tạo của học sinh.
Chuyển từ phương pháp chủ yếu là diễn giảng của giáo viên sang
phương pháp chủ yếu là tổ chức cho học sinh hoạt động để tự lực
chiếm lĩnh kiến thức và kĩ năng.
Tăng cường học tập cá nhân, phối hợp một cách hài hòa với học
tập hợp tác.
Coi trọng bồi dưỡng phương pháp tự học.
Coi trọng rèn luyện kĩ năng ngang tầm với việc truyền thụ kiến
thức .
Tăng cường làm thí nghiệm trong dạy học.
Đổi mới cách soạn giáo án trong đó giáo viên phải có định hướng
cho học sinh hoạt động tích cực, là người chỉ đạo hoạt động, với
chức năng quan trọng là tổ chức tình huống học tập, kiểm tra, định
hướng hoạt động học và thể chế hóa kiến thức. [5]
Trong hệ thống chương trình vật lí phổ thông, phần cơ học là kiến thức
đầu tiên và có vai trò quan trọng, nó là hành trang giúp HS đi vào phần kiến
thức khác của vật lí. Ở phần cơ học, kiến thức về các dạng năng lượng được
xây dựng sau khi trình bày các định luật Newton và các lực trong cơ học. Đây
là nội dung quan trọng và có tính tổng quát trong toàn bộ kiến thức vật lí nói
riêng và kiến thức khoa học – kĩ thuật nói chung. Phần “Các định luật bảo
toàn” _ SGK vật lí 10 là một phần không quá khó nhưng việc tiếp thu kiến
thức theo kiểu áp đặt, chấp nhận hiện nay, khiến các em mắc không ít sai lầm,
khó vận dụng kiến thức để giải quyết những vấn đề có liên quan trong thực
tế . Để giúp HS nắm vững kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” đồng
thời có thể phát triển được hoạt động nhận thức tích cực của học sinh khi học
phần kiến thức này, cần phải nghiên cứu nội dung kiến thức và soạn thảo tiến
trình dạy học các kiến thức trong chương sao cho HS tự chủ, linh hoạt, tìm tòi
giải quyết vấn đề.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 2
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Vì những lí do trên, tôi đã chọn đề tài “Thiết kế phương án dạy học
các bài “Động lượng- Định luật bảo toàn động lượng”, "Thế năng”
(SGK vật lí 10) theo định hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực
tìm tòi giải quyết vấn đề của học sinh”.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Vận dụng những quan điểm lí luận dạy học hiện đại về việc tổ chức
hoạt động nhận thức của HS trong dạy học vật lí thiết kế phương án dạy học
các bài “Động lượng - Định luật bảo toàn động lượng”, “Thế năng” (SGK vật
lí 10) để phát huy được hoạt động nhận thức tích cực tìm tòi giải quyết vấn đề
của học sinh.
3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Các hoạt động dạy và học của giáo viên và học sinh trong dạy học các
bài “Động lượng - Định luật bảo toàn động lượng”, “Thế năng” (SGK vật lí
10).
4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Nếu vận dụng những quan điểm dạy học hiện đại để thiết kế phương án
dạy học các bài học một cách phù hợp sẽ phát huy được hoạt động nhận thức
tích cực tìm tòi giải quyết vấn đề của học sinh.
5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
Để thực hiện được mục tiêu nói trên, phải thực hiện được các nhiệm vụ sau:
- Nghiên cứu cơ sở lí luận của phương pháp dạy học theo hướng phát
triển hoạt động tìm tòi giải quyết vấn đề ở học sinh.
- Phân tích những nội dung kiến thức cơ bản của các bài “Động lượng -
Định luật bảo toàn động lượng” và “Thế năng”.
- Thiết kế phương án dạy học các kiến thức bài “Động lượng - Định luật
bảo toàn động lượng” và “Thế năng”(SGK vật lí 10).
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 3
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để thực hiện các nhiệm vụ kể trên, tôi đã sử dụng kết hợp các phương
pháp nghiên cứu sau:
- Nghiên cứu các tài liệu lí luận dạy học để làm sáng tỏ những quan
điểm đề tài sẽ vận dụng về việc tổ chức tình huống học tập, hướng dẫn học
sinh giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí, thiết kế phương án dạy học.
- Nghiên cứu các tài liệu vật lí: SGK, sách giáo viên, sách tham khảo
về các định luật bảo toàn để xác định nội dung kiến thức cần nắm vững.
- Tìm hiểu sai lầm, khó khăn của học sinh khi học các kiến thức này.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 4
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
B.PHẦN NỘI DUNG
Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
Quan điểm hiện đại về dạy học hiện nay cho rằng: “Dạy học bằng hoạt
động thông qua hoạt động của HS để HS tự lực, tích cực chiếm lĩnh kiến thức”.
Điều đó nghĩa là dạy học các môn khoa học ở nhà trường không chỉ đơn thuần
nhằm mục tiêu duy nhất là giúp HS có một kiến thức cụ thể nào đó. Điều quan
trọng hơn là trong quá trình dạy học các tri thức cụ thể rèn luyện cho HS tiềm
lực để khi ra trường họ có thể tự tiếp tục học tập, có khả năng nghiên cứu tìm tòi
giải quyết vấn đề, đáp ứng được những đòi hỏi đa dạng của hoạt động thực tiễn
không ngừng phát triển. Muốn đạt được mục tiêu đó, trong dạy học giáo viên
phải có hiểu biết chắc chắn kiến thức sẽ dạy và hình dung được con đường giải
quyết vấn đề và xây dựng kiến thức đó để hướng dẫn HS tập dượt giải quyết vấn
đề.
1.1.THIẾT LẬP SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG TIẾN TRÌNH NHẬN THỨC
KHOA HỌC, XÂY DỰNG MỘT KIẾN THỨC MỚI.
1.1.1. Các pha của tiến trình khoa học giải quyết vấn đề, xây dựng một
kiến thức vật lí mới.
Để giúp HS nắm vững các kiến thức, kĩ năng cơ bản về vật lí, đồng thời
đảm bảo sự phát triển trí tuệ và năng lực sáng tạo của HS thì trong quá trình
dạy học các kiến thức cụ thể cần tổ chức định hướng các hành động học của
HS sao cho phù hợp với đòi hỏi của tiến trình khoa học xây dựng kiến thức.
Tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề, xây dựng một kiến thức vật lí
mới nào đó được biểu đạt bằng sơ đồ sau:
“Đề xuất vấn đề - bài toán Suy đoán giải pháp và thực hiện giải pháp
(khảo sát lí thuyết và/ hoặc thực nghiệm) kiểm tra, vận dụng kết quả”. [3]
a) Pha thứ nhất: Đề xuất vấn đề - bài toán
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 5
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Từ cái đã biết và nhiệm vụ cần giải quyết làm nảy sinh nhu cầu về một
cái chưa biết, về một cách giải quyết không có sẵn nhưng hi vọng có thể tìm
tòi, xây dựng được. Diễn đạt nhu cầu đó thành một vấn đề - bài toán.
b) Pha thứ hai: Suy đoán giải pháp, thực hiện giải pháp.
Suy đoán giải pháp: Để giải quyết vấn đề đặt ra, suy đoán điểm xuất
phát cho phép tìm lời giải, chọn hoặc đề xuất mô hình có thể vận hành được
để đi tới cái cần tìm; hoặc phỏng đoán các biến cố thực nghiệm có thể xảy ra
mà nhờ đó có thể khảo sát thực nghiệm để xây dựng cái cần tìm.
Thực hiện giải pháp (khảo sát lí thuyết hoặc thực nghiệm): vận hành
mô hình rút ra kết luận logic về cái cần tìm hoặc thiết kế phương án thực
nghiệm, tiến hành thực nghiệm, thu lượm các dữ liệu cần thiết và xem xét, rút
ra kết luận về cái cần tìm.
c) Pha thứ ba: Kiểm tra, vận dụng kết quả:
Xem xét khả năng chấp nhận được của các kết quả tìm được, trên cơ sở vận
dụng chúng để giải thích, tiên đoán các sự kiện và xem xét sự phù hợp của lí
thuyết và thực nghiệm. Xem xét sự cách biệt giữa kết luận có được nhờ suy luận
lí thuyết, với kết luận có được từ các dữ liệu thực nghiệm để quy nạp, chấp nhận
kết quả tìm được khi có sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm; hoặc xem xét,
bổ sung, sửa đổi đối với thực nghiệm hoặc đối với sự xây dựng và vận hành mô
hình xuất phát khi chưa có sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm nhằm tiếp
tục tìm tòi xây dựng cái cần tìm, đồng thời trên cơ sở những kết quả tìm được
làm nảy sinh những vấn đề mới cần giải quyết. [2]
1.1.2. Sơ đồ mô phỏng tiến trình nhận thức khoa học, xây dựng một kiến
thức vật lí mới.
Việc thiết lập sơ đồ mô phỏng tiến trình nhận thức khoa học, xây dựng
mới phải trả lời được các câu hỏi: Kiến thức cần xây dựng là điều gì, được
diễn đạt như thế nào? Nó là câu trả lời rút ra được từ việc giải bài toán cụ thể
nào?Xuất phát từ câu hỏi nào? Chứng tỏ tính hợp thức khoa học của câu trả
lời như thế nào? [4]
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 6
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Dạng khái quát của sơ đồ mô phỏng tiến trình nhận thức khoa học,
xây dựng một kiến thức mới. [6]
Sơ đồ tiến trình dạy học giải quyết vấn đề kiểm nghiệm/ứng dụng một tri thức
cụ thể. [6]
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 7
Vấn đề (tri thức) đòi hỏi kiểm tra ứng dụng
Giải pháp kiểm tra / ứng dụng
Sự kiện được tiên đoán/ giải thích
Sự kiện rút ra thực nghiệm
Kết luận
Điều kiện (tình huống) xuất phát
Thực hiện giải pháp
Vấn đề
Giải pháp
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
1.2. TỔ CHỨC TÌNH HUỐNG VẤN ĐỀ
1.2.1. Tình huống có vấn đề trong dạy học:
“Tình huống có vấn đề’’ là tình huống mà khi HS tham gia vào việc
giải quyết thì gặp khó khăn, HS ý thức được vấn đề, mong muốn giải quyết
vấn đề đó và cảm thấy với khả năng của mình thì hi vọng có thể giải quyết
được, do đó bắt tay vào việc giải quyết vấn đề đó. Nghĩa là, tình huống đó
kích thích nhận thức tích cực của HS: đề xuất và giải quyết vấn đề đã đề xuất.
Tình huống có vấn đề có những đặc trưng cơ bản sau:
- Chứa đựng vấn đề mà việc đi tìm lời giải đáp chính là đi tìm kiến
thức, kĩ năng mới.
- Tạo sự chú ý ban đầu, kích thích hứng thú, khởi động tiến trình nhận
thức của HS. HS cảm thấy có khả năng giải quyết vấn đề .
- Kết thúc tình huống học tập là vấn đề cần giải quyết được phát biểu rõ
ràng, GV giao nhiệm vụ cho HS và HS hào hứng, tự giác nhận nhiệm vụ giải
quyết vấn đề được giao. [2]
1.2.2. Các kiểu tình huống có vấn đề:
Khi HS được lôi cuốn vào hoạt động tích cực thực hiện nhiệm vụ (có
tiềm ẩn vấn đề) mà HS đã đảm nhận, HS nhanh chóng nhận thấy sự bất ổn
của tri thức đã có của mình, vấn đề xuất hiện, HS ở vào tình huống có thể
thuộc một trong các loại sau:
- Tình thế lựa chọn: chủ thể ở trạng thái cân nhắc suy tính, khi cần lựa
chọn một phương án thích hợp nhất trong những điều kiện xác định để giải
quyết vấn đề (tức là cần lựa chọn một mô hình vận hành được).
- Tình thế bất ngờ: chủ thể ở trạng thái ngạc nhiên, khi gặp cái mới lạ
chưa hiểu vì sao, cần biết căn cứ lí lẽ (tức là cần có mô hình mới).
- Tình thế bế tắc: chủ thể ở trạng thái túng bí, khi chưa biết làm thế nào
để giải quyết được khó khăn gặp phải, cần có cách giải quyết (tức là cần có
mô hình mới).
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 8
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
- Tình thế không phù hợp: chủ thể ở trạng thái băn khoăn, nghi hoặc
khi gặp sự kiện trái ngược với lẽ thường, với kết quả có thể rút ra được từ căn
cứ lí lẽ đã có, do đó cần xét lại để có căn cứ lí lẽ thích hợp hơn (tức là cần có
mô hình thích hợp hơn).
- Tình thế phán xét: chủ thể ở trạng thái nghi vấn khi gặp các cách giải
thích với các căn cứ lí lẽ khác nhau, cần xem xét, kiểm tra các căn cứ lí lẽ đó
(tức là cần kiểm tra, hợp thức hóa các mô hình đã được đề cập).
- Tình thế đối lập: chủ thể ở trạng thái bất đồng quan điểm, khi gặp một
cách giải thích có vẻ logic, nhưng lại xuất phát từ một căn cứ lí lẽ sai trái với
căn cứ lí lẽ đã được chấp nhận, cần bác bỏ căn cứ lí lẽ sai lầm đó để bảo vệ
căn cứ lí lẽ đã được chấp nhận (tức là phê phán bác bỏ mô hình không hợp
thức, bảo vệ mô hình hợp thức đã có). [2]
1.2.3. Điều kiện cần của việc tạo tình huống có vấn đề.
Việc tạo tình huống có vấn đề và định hướng hoạt động học giải quyết
vấn đề hoạch định rằng:
- GV có dụng ý tìm cách cho HS tự giải quyết một vấn đề, tương ứng
với việc xây dựng một tri thức khoa học cần dạy. Do đó, GV cần nhận định về
câu hỏi đặt ra, các khó khăn trở lực HS phải vượt qua khi giải đáp câu hỏi đó.
- GV phải xác định rõ kết quả giải quyết vần đề mong muốn đối với
vấn đề được đặt ra là HS chiếm lĩnh được tri thức cụ thể gì, diễn đạt cụ thể
một cách cô đúc, chính xác nội dung đó.
- GV soạn thảo được một nhiệm vụ (có tiềm ẩn vấn đề) để giao cho HS,
sao cho HS sẵn sàng đảm nhận nhiệm vụ đó. Điều này đòi hỏi GV phải chuẩn
bị cho HS những điều kiện cần thiết, khiến cho HS tự thấy mình có khả năng
tham gia giải quyết nhiệm vụ đặt ra và được lôi cuốn vào hoạt động tích cực
giải quyết nhiệm vụ đó.
Để soạn thảo được một nhiệm vụ như vậy cần có hai yếu tố cơ bản đó
là:
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 9
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
+ Tiền đề hay tư liệu (thiết bị, sự kiện, thông tin) cần cung cấp cho HS
hoặc gợi ra cho HS.
+ Lệnh hoặc câu hỏi đề ra cho HS.
- Trên cơ sở vấn đề cần giải quyết, kết quả mong đợi, những quan
niệm, khó khăn trở lực của HS trong điều kiện cụ thể, GV đoán trước những
đáp ứng có thể có của HS và dự định tiến trình định hướng, giúp đỡ HS (khi
cần) một cách hợp lí, phù hợp với tiến trình khoa học giải quyết vấn đề. [2]
1.2. 4. Tiến trình dạy học và giải quyết vấn đề.
Có thể hiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề dưới dạng chung nhất
là toàn bộ các hành động như tổ chức các tình huống có vấn đề, biểu đạt vấn
đề, giúp đỡ những điều kiện cần thiết để học sinh giải quyết vấn đề, kiểm tra
cách giải quyết đó và cuối cùng chỉ đạo quá trình hệ thống hóa, củng cố kiến
thức thu nhận được.
Để phát huy đầy đủ vai trò của học sinh trong việc tự chủ hành động
xây dựng kiến thức, vai trò của người GV trong tổ chức tình huống học tập
và định hướng hành động tìm tòi xây dựng tri thức của HS, cũng như phát
huy vai trò của tương tác xã hội (của tập thể HS) đối với quá trình nhận thức
của mỗi cá nhân HS, đồng thời cho HS làm quen với quá trình xây dựng bảo
vệ cái mới trong nghiên cứu khoa học thì có thể thực hiện tiến trình dạy học
theo các pha, phỏng theo tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức mới trong nghiên
cứu khoa học. Tiến trình dạy học này gồm các pha như sau:
Pha thứ nhất: Chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hóa tri thức, phát biểu
vấn đề:
GV giao cho HS nhiệm vụ có tiềm ẩn vấn đề. Dưới sự hướng dẫn của
GV, HS quan tâm đến nhiệm vụ đặt ra, sẵn sàng nhận và thực hiện nhiệm vụ.
Pha thứ hai: Học sinh hành động học tập, tự chủ trao đổi, tìm tòi
giải quyết vấn đề.
HS độc lập xoay sở vượt qua khó khăn, có sự định hướng của GV khi
cần. HS diễn đạt, trao đổi với người khác về cách giải quyết vấn đề và kết quả
thu được, qua đó có thể chỉnh lý, hoàn thiện tiếp. Dưới sự hướng dẫn của GV,
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 10
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
hành động của HS được định hướng phù hợp với tiến trình nhận thức khoa
học và thông qua các tình huống thứ cấp khi cần.
Pha thứ ba: Tranh luận, thể chế hóa, vận dụng tri thức mới.
Dưới sự hướng dẫn của GV, HS tranh luận, bảo vệ cái xây dựng được.
GV chính xác hóa, bổ sung, thể chế hóa tri thức mới. HS chính thức ghi nhận
tri thức mới và vận dụng.
Hình 1.2a Hình 1.2b
Sơ đồ các pha của Sơ đồ tiến trình xây dựng
tiến trình dạy học bảo vệ tri thức mới trong nghiên
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 11
Pha thứ nhất:Chuyển giao nhiệm vụ, bất ổn hóa tri thức, phát biểu vấn đề.
(1) Tình huống có vấn đề tiềm ẩn.
(2) Phát biểu vấn đề - bài toán
Pha thứ hai:Học sinh hành động độc lập tự chủ, trao đổi tìm tòi giải quyết vấn đề.
(3) Giải quyết vấn đề: Suy đoán, thực hiện giải pháp.
(4) Kiểm tra, xác nhận kết quả: Xem xét sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm.
Pha thứ ba: Tranh luận thể chế hóa, vận dụng tri thức mới.
(6)Trình bày, thông báo, thảo luận, bảo vệ kết quả.
(6)Vận dụng tri thức mới để giải quyết nhiệm vụ đặt ra tiếp theo.
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
giải quyết vấn đề cứu khoa học.
1.3. ĐỊNH HƯỚNG KHÁI QUÁT CHƯƠNG TRÌNH HÓA HÀNH
ĐỘNG NHẬN THỨC TỰ CHỦ, TÍCH CỰC CỦA HỌC SINH.
Trong dạy học, GV có vai trò quan trọng trong việc tổ chức, kiểm soát,
định hướng hành động học của HS theo một chiến lược dạy học hợp lý và có
hiệu quả, sao cho học sinh tự chủ xây dựng kiến thức khoa học của mình,
đồng thời năng lực nhận thức của họ từng bước phát triển.
Nghiên cứu sự định hướng hành động nhận thức của HS trong dạy học
có thể phân biệt được các kiểu định hướng khác nhau, tương ứng với các mục
tiêu rèn luyện khác nhau, đòi hỏi ở HS có các hành động nhận thức với các
trình độ khác nhau.
1.3.1. Các kiểu định hướng hành động học tập trong dạy học.
Định hướng tái tạo: Là kiểu định hướng trong đó người dạy hướng HS
vào việc huy động, áp dụng những kiến thức, cách thức hoạt động HS đã nắm
bắt được hoặc đã được người dạy chỉ ra một cách tường minh, để HS có thể
thực hiện được nhiệm vụ mà họ đảm nhận. Nghĩa là HS chỉ cần tái tạo lại
những hành động đã được dạy chỉ rõ hoặc những hành động trong các tình
huống quen thuộc với HS.
Sự định hướng tái tạo có thể phân biệt hai trình độ khác nhau đối với
hành động đòi hỏi ở HS là:
- + Định hướng tái tạo từng thao tác cụ thể riêng rẽ: HS theo dõi, thực hiện bắt
chước lặp lại theo thao tác mẫu cụ thể GV chỉ ra.
- + Định hướng tái tạo angorit: GV chỉ ra một cách khái quát tổng thể trình tự
hành động để HS tự chủ giải quyết được nhiệm vụ.
Định hướng tìm tòi: GV không chỉ ra cho HS một cách tường minh
các kiến thức và cách thức hoạt động HS cần áp dụng, mà chỉ đưa ra những
gợi ý sao cho HS có thể tự tìm tòi, huy động hoặc xây dựng những kiến thức
và cách thức hoạt động thích hợp để giải quyết nhiệm vụ mà họ đảm nhận.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 12
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Nghĩa là đòi hỏi HS tự xác định hành động thích hợp trong tình huống không
phải là quen thuộc với họ.
Định hướng khái quát chương trình hóa: là kiểu định hướng phối hợp
của hai kiểu định hướng trên trong đó sự định hướng được chương trình hóa
theo các bước:
- Sự định hướng ban đầu đòi hỏi HS tự lực tìm tòi giải quyết vấn đề đã đặt ra.
- Nếu HS không đáp ứng được thì sự giúp đỡ tiếp theo của GV là chuyển
dần sang sự định hướng tái tạo. Nhưng trước hết là kiểu định hướng tái tạo
angorit, để theo đó HS tự giải quyết vấn đề đặt ra.
- Nếu HS vẫn không đáp ứng được thì mới thực hiện sự hướng dẫn tái tạo
đối với mỗi hành động thao tác cụ thể riêng biệt của trình tự hành động, thao
tác đó. [4]
1.3.2. Vai trò quan trọng của kiểu định hướng khái quát chương trình hóa.
- Kiểu định hướng tái tạo đảm bảo được hiệu quả hình thành kiến thức,
rèn luyện kĩ năng cho HS và tạo cơ sở cần thiết để HS có thể thích ứng được
với sự định hướng tìm tòi trong dạy học. Nhưng nếu trong dạy học luôn chỉ sử
dụng kiểu định hướng tái tạo thì không đáp ứng được yêu cầu rèn luyện tư
duy sáng tạo cho HS và không đủ để đảm bảo cho HS chiếm lĩnh được tri
thức khoa học sâu sắc, vững chắc và có khả năng vận dụng linh hoạt.
- Kiểu định hướng tìm tòi nhằm rèn luyện cho HS năng lực tư duy
sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề, đáp ứng mục tiêu đào tạo nhân lực, bồi
dưỡng nhân tài của sự nghiệp giáo dục. Nhưng việc thực hiện có hiệu quả
kiểu định hướng này thì không phải dễ dàng, đơn giản, nó phụ thuộc vào trình
độ hiểu biết, khả năng sư phạm của GV, vào sự nghiên cứu sâu sắc đối tượng
HS và vào trình độ HS. Không phải bất cứ một sự gợi ý hướng dẫn nào của
GV cũng đều có thể khích lệ, kích thích được hoạt động tìm tòi, sáng tạo của
HS, và không phải bao giờ HS cũng có đủ khả năng để tự mình tìm tòi sáng
tạo tri thức mới cần được học.
- Kiểu định hướng khái quát chương trình hóa là sự vận dụng phối
hợp hai kiểu định hướng trên nhằm khai thác, phát huy được ưu điểm của hai
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 13
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
kiểu định hướng đó, tạo cơ hội cho HS phát huy hành động tìm tòi sáng tạo
của mình, đồng thời vẫn đảm bảo cho HS đạt tới tri thức cần dạy. [4]
1.3.3. Hệ thống câu hỏi đề xuất vấn đề, định hướng tư duy giải quyết
vấn đề trong tiến trình khoa học xây dựng, vận dụng một tri thức vật lí
cụ thể .
Để HS có thể giải quyết được vấn đề nhận thức thì GV phải tổ chức quá
trình học tập sao cho trong từng giai đoạn xuất hiện tình huống bắt buộc HS
thực hiện thao tác tư duy và suy luận logic, muốn vậy GV phải đưa ra các câu
hỏi định hướng cho HS tiến hành các thao tác tư duy và suy luận logic trong
mỗi tình huống cụ thể.
Đó là những câu hỏi thuộc loại sau đây:
- Câu hỏi kích thích học sinh có nhu cầu nhận thức để giải quyết vấn đề.
Phương hướng cơ bản của việc tổ chức tình huống ở pha khởi đầu là GV
mô tả một tình huống, hay đặt ra một hiệm vụ dẫn HS tới chỗ phải trả lời câu
hỏi thuộc loại: “Sẽ thế nào nếu …?”, "Phải làm thế nào để …?”, “Vì sao như
thế? Có tác dụng gì? (giải thích như thế nào )?”, "Làm thế nào để tạo ra được
trong thực tế?”. Tình huống này đòi hỏi HS phải đưa ra và vận hành một mô
hình xác định nào đó. Sự bất ổn hóa của tri thức do HS chưa có đủ kiến thức
và kĩ năng phù hợp và do đó HS có nhu cầu xác lập một mô hình hoặc sửa đổi
một mô hình đã có sẽ là động lực thúc đẩy tiến trình xây dựng, vận dụng kiến
thức mới.
- Câu hỏi định hướng nội dung cần xác lập:
Việc tìm cách trả lời các câu hỏi như trên gắn liền với việc đạt ra câu hỏi:
"Có mối liên hệ nào, (có cái gì) chi phối mà từ đó sẽ suy ra được điều trả lời cho
câu hỏi đặt ra?”. Câu hỏi này đòi hỏi HS vận hành một mo hình nào đó . Vì vậy,
điều quan trọng trước tiên là phải xác định và thảo luận về mô hình đó.
- Câu hỏi yêu cầu xác định giải pháp tìm tòi, xác lập kiến thức cần xây
dựng, vận dụng:
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 14
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Nếu không thể sử dụng một mô hình đã có mà cần xác lập một mô hình
mới, thì câu hỏi được đặt ra tiếp theo sẽ là: “Một cách lí thuyết, có thể xác lập
tính chất, mối liên hệ đó (mô hình giả thuyết) như thế nào?”; hoặc: “Làm thế
nào thì có thể sẽ quan sát, đo được cái gì cần cho sự xác lập tính chất, mối
liên hệ, từ đó rút ra kết luận gì?”.
- Câu hỏi yêu cầu diễn đạt chính xác, cô đọng kiến thức cần xác lập được:
Kiến thức xác lập được cần phải diễn đạt chính xác, cô đọng để có thể
vận dụng, nghĩa là cần trả lời được câu hỏi: “Nội dung của kiến thức đã xác
lập được diễn đạt một cách chính xác, cô đọng như thế nào?”.
- Câu hỏi yêu cầu vận dụng kiểm tra kiến thức đã xác lập:
Việc sử dụng mô hình dã lựa chọn, xác lập cho phép rút ra câu trả lời cho
các câu hỏi có dạng: "Sẽ thế nào nếu …?”, "Phải làm thế nào để …?”, “Vì sao
như thế? Có tác dụng gì? (Giải thích như thế nào)?”, “Làm thế nào để tạo ra
được trong thực tế?”. Đó là loại câu hỏi yêu cầu vận dụng kiến thức đã xác
lập được. Việc xem xét sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm trong việc
trả lời cho các câu hỏi này là sự kiểm tra, hợp thức hóa tri thức mới. [4]
Để phát huy đầy đủ vai trò của GV, vai trò của HS trong hoạt động dạy và
học, phát huy vai trò của xã hội đối với quá trình nhận thức của mỗi cá nhân, đồng
thời tạo điều kiện cho HS làm quen với việc xây dựng và bảo vệ cái mới trong
nghiên cứu khoa học thì cần thiết thực hiện tiến trình dạy học. Muốn vậy, GV phải
thiết kế, lập kế hoạch dạy học theo từng đơn vị kiến thức cụ thể.
1.4. THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN DẠY HỌC TỪNG ĐƠN VỊ KIẾN THỨC
CỤ THỂ.
Thiết kế phương án dạy học từng đơn vị kiến thức cụ thể bao gồm các
việc sau:
- Lập sơ đồ cấu trúc nội dung và tiến trình xây dựng kiến thức cần dạy.
- Xác định mục tiêu dạy học cụ thể và soạn đề kiểm tra kết quả học tập.
- Xác định phương tiện dạy học cụ thể.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 15
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
- Xác định nội dung tóm tắt trình bày bảng hoặc để chiếu lên màn hình.
- Xác định tiến trình dạy học cụ thể.
1.4.1. Lập sơ đồ cấu trúc nội dung và tiến hành xây dựng từng đơn vị
kiến thức cụ thể:
Việc lập sơ đồ cấu trúc nội dung và tiến trình xây dựng kiến thức mới đòi
hỏi trả lời được các câu hỏi sau: Vấn đề (câu hỏi) đặt ra mà việc tìm tòi giải đáp
dẫn tới từng kết luận là thế nào? (diễn đạt chính xác câu hỏi đó); câu trả lời (kết
luận xây dựng được) tương ứng với mỗi câu hỏi đã đặt ra là thế nào? (diễn đạt
chính xác kết luận đó); tiến trình hành động để xây được mỗi kết luận là thế nào?
(xác định chính xác trình tự thực hiện các hành động đó). [4]
1.4.2. Diễn đạt mục tiêu dạy học cụ thể:
Mục tiêu cụ thể là cái đích mà GV mong muốn đạt được khi dạy một
kiến thức cụ thể.
Diễn đạt mục tiêu dạy học cụ thể (với nghĩa là mục tiêu thao tác) là
diễn đạt những hành vi của HS mà việc dạy yêu cầu HS phải thể hiện ra được
khi dạy một kiến thức cụ thể. Những hành vi này minh chứng cho hành động
học mà HS cần có và kết quả học mà HS đạt được khi học kiến thức cụ thể
đó. Những hành vi này cho phép có căn cứ để kiểm tra, đánh giá hiệu quả dạy
học (đánh giá việc dạy học có đạt mục tiêu hay không, mức độ đạt được).
1.4.3. Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học từng đơn vị kiến thức cụ thể:
Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học một đơn vị kiến thức cụ thể là
việc viết kịch bản phải thể hiện rõ ý định của GV trong việc tổ chức kiểm tra,
định hướng hành động học của HS trong quá trình dạy học theo yêu cầu cụ
thể sau:
a. Thể hiện rõ hoạt động dạy học diễn ra là hoạt động gì, như thế nào?
- Đó là hoạt động trình diễn (thế nào) của GV trước HS hay GV đòi hỏi
HS hành động đáp ứng yêu cầu nào đặt ra.
- GV đòi hỏi HS ghi nhận, tái tạo, chấp hành cái đã được chỉ rõ, hay đòi
hỏi HS phải tham gia tìm tòi, phát hiện, giải quyết vấn đề đặt ra.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 16
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
- Trình tự của các hoạt động đó của GV và HS như thế nào.
b. Thể hiện rõ ý định của GV thực hiện các khâu cơ bản theo logic của quá
trình dạy học:
- Đảm bảo điều kiện xuất phát cần thiết.
- Đề xuất vấn đề / bài toán.
- Đề xuất phương án giải quyết vấn đề (đề xuất giải pháp cho bài toán
cần giải quyết).
- Giải quyết bài toán.
- Củng cố kết quả học tập, định hướng nhiệm vụ học tập tiếp theo.
c. Tiến trình dạy học cụ thể thể hiện trong kịch bản phải phù hợp với logic
của tiến trình khoa học xây dựng kiến thức đã được biểu đạt trong sơ đồ tiến
trình khoa học kiến thức cần dạy.
- Khi thực hiện các khâu đảm bảo điều kiện xuất phát cần thiết và đề
xuất vấn đề cần phải sử dụng câu hỏi định hướng tư duy trúng nội dung kiến
thức cần xây dựng đã thể hiện rõ trong sơ đồ.
- Việc giải quyết vấn đề đặt ra phải mô phỏng theo hướng giải quyết vấn
đề (đề xuất giải pháp và giải quyết bài toán) đã thể hiện trong sơ đồ.
- Tiến trình hoạt động dạy học phải đảm bảo dẫn tới kết luận về kiến thức
cần xây dựng một cách chính xác và hợp thức khoa học, như đã thể hiện trong
sơ đồ.
d. Tiến trình hoạt động dạy học thể hiện trong kịch bản phải có tác dụng phát
huy đến mức cao nhất có thể được hoạt động tích cực, tìm tòi giải quyết vấn
đề của HS.
1.4.4. Mẫu trình bày phương án dạy học các đơn vị kiến thức cụ thể
Phương án dạy học các đơn vị kiến thức cụ thể được trình bày theo trình
tự sau:
1. Sơ đồ cấu trúc nội dung và tiến trình xây dựng kiến thức:
1.1.Các câu hỏi cơ bản và kết luận tương ứng cho từng đơn vị kiến thức.
1.2. Sơ đồ tiến trình xây dựng từng đơn vị kiến thức.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 17
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
2. Mục tiêu dạy học và đề kiểm tra kết quả học tập.
2.1. Mục tiêu dạy học.
2.2. Đề kiểm tra kết quả học tập.
3. Phương tiện dạy học.
4. Tiến trình hoạt động dạy học cụ thể.
4.1. Kiểm tra, chuẩn bị điều kiện xuất phát và đặt vấn đề vào bài.
4.2 Giải quyết nhiệm vụ bài học.
1. Vấn đề 1.
2. Vấn đề 2.
………
4.3. Khái quát, củng cố kết quả.
5. Nội dung tóm tắt trình bày bảng (hoặc để chiếu lên màn hình).
Với từng bài học, từng đơn vị cụ thể, tùy thuộc vào điều kiện cơ sở vật
chất, trình độ học sinh, thời gian tiết học mà GV có thể tổ chức hướng dẫn HS
một số bước hoặc toàn bộ các bước, hoặc học sinh tự lực hoàn toàn để phát
huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của HS hoàn thành kế hoạch bài giảng.
1.5. PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA HỌC SINH TRONG HỌC TẬP.
1.5.1. Tính tích cực của HS trong học tập trong học tập vật lí. Tính tích cực học tập là một hiện tượng sư phạm biểu hiện ở sự cố
gắng cao về nhiều mặt trong học tập (L.V. Rebrova, 1975). Học tập là một
trường hợp riêng của nhận thức: "Một sự nhận thức đã được làm cho dễ dàng
đi và được thực hiện dưới sự chỉ đạo của GV” (P.N. Erdonive, 1974). Vì vậy,
nói tới tích cực học tập thực chất là nói tới tích cực nhận thức, mà tính tích
cực nhận thức là trạng thái hoạt động nhận thức của HS, đặc trưng ở khát
vọng học tập, cố gắng trí tuệ và nghị lực cao trong quá trình nắm vững kiến
thức. Khác với quá trình nhận thức trong nghiên cứu khoa học, quá trình nhận
thức học tập không nhằm phát hiện những điều loài người chưa biết về bản
chất, quy luật của các hiện tượng khách quan mà nhằm lĩnh hội những tri thức
loài người đã tích lũy được. Tuy nhiên, trong học tập HS cũng phải "khám
phá” ra những điều mới đối với bản thân mình, dù đó chỉ là những khám phá
lại những điều loài người đã biết.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 18
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Con người chỉ thực sự nắm vững cái mà chính mình đã giành được bằng
hoạt động của bản thân. Học sinh sẽ thông hiểu và ghi nhớ những gì đã trải
qua hoạt động nhận thức tích cực của mình, trong đó các em đã phải có những
cố gắng trí tuệ, đó là chưa nói đến tới một trình độ nhất định, thì sự học tập sẽ
mang tính nghiên cứu khoa học và người học cũng có thể tìm ra kiến thức
mới cho nhân loại.
1.5.2. Các biểu hiện của tính tích cực học tập.
Có nhiều trường hợp tính tích cực học tập biểu hiện ở những hoạt động
cơ bắp nhưng quan trọng là sự biểu hiện ở những hoạt động trí tuệ, hai hình
thức biểu hiện này thường đi liền với nhau. Theo G.I.Sukina (1979) có thể
nêu những dấu hiệu của tính tích cực hoạt động trí tuệ như sau:
- HS khát khao tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của GV, bổ sung
câu trả lời cho bạn, thích được phát biểu ý kiến của mình về vấn đề nêu ra.
- HS nêu thắc mắc, đòi hỏi phải giải thích cặn kẽ những vấn đề GV
trình bày chưa đủ rõ.
- HS chủ động vận dụng linh hoạt những kiến thức, kĩ năng đã học để
nhận ra vấn đề mới.
- HS mong muốn được đóng góp với thầy, với bạn những thông tin mới
lấy từ những nguồn khác nhau, có khi vượt ra ngoài phạm vi bài học,
môn học.
Ngoài những biểu hiện nói trên mà GV dễ nhận thấy còn có những biểu
hiện về mặt cảm xúc, khó nhận thấy hơn, như thờ ơ hay hào hứng, phớt lờ hay
ngạc nhiên, hoan hỉ hay buồn chán trước một nội dung nào đó của bài học
hoặc khi tìm ra lời giải cho một bài tập. Những dấu hiệu này biểu hiện khác
nhau ở từng cá thể HS, bộc lộ rõ ở các lớp HS bé, kín đáo ở HS lớp trên.G.I.
Sukina còn phân biệt những biểu hiện của tính tích cực học tập về mặt ý chí:
- Tập trung chú ý vào vấn đề đang học.
- Kiên trì làm xong bài tập.
- Không nản trước những tình huống khó khăn.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 19
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
- Thái độ phản ứng khi chuông báo hết tiết học: tiếc rẻ cố làm cho xong
hoặc vội vã gấp vở chờ lệnh ra chơi.
1.5.3. Các cấp độ của tính tích cực học tập.
Có thể phân biệt ở ba cấp độ khác nhau từ thấp lên cao:
- Bắt chước: HS tích cực bắt chước hoạt động của GV, của bạn bè.
Trong hoạt động bắt chước cũng phải có sự gắng sức của thần kinh và cơ bắp.
- Tìm tòi: HS tìm cách độc lập giải quyết bài tập nêu ra, mò mẫm
những cách giải khác nhau để tìm ra lời giải hợp lí nhất.
- Sáng tạo: HS nghĩ ra cách giải mới độc đáo hoặc cấu tạo những bài
tập mới, hoặc cố gắng lắp đặt những thí nghiệm mới để chứng minh bài học.
Tất nhiên mức độ sáng tạo của HS là có hạn nhưng đó chính là mầm mống để
phát triển trí sáng tạo về sau.
1.5.4. Biện pháp phát triển hoạt động nhận thức tích cực tìm tòi giải
quyết vấn đề của học sinh:
Trong quá trình tích cực tìm tòi giải quyết vấn đề chiếm lĩnh kiến thức,
HS luôn luôn phải thực hiện các thao tác chân tay (bố trí thí nghiệm, tiến hành
thí nghiệm, sử dụng các dụng cụ đo) và các thao tác tư duy (phân tích, so
sánh, tổng hợp, khái quát hóa, trừu tượng hóa, định nghĩa, cụ thể hóa). Để cho
hoạt động nhận thức được hiệu quả, HS phải có kĩ năng, kĩ xảo thực hiện các
thao tác đó và phương pháp suy luận. Vì vậy sự hướng dẫn của GV cũng phải
bao hàm việc rèn luyện cho HS kĩ năng thực hiện các thao tác tư duy, phương
pháp suy luận, kể cả thao tác chân tay. Để rèn luyện các thao tác nói trên cho
HS phổ thông có hiệu quả, có thể sử dụng các cách làm như sau:
- GV lựa chọn con đường hình thành những kĩ năng vật lí phù hợp với
các quy luật của logic học và tổ chức quy trình học tập sao cho trong từng giai
đoạn, xuất hiện tình huống bắt buộc HS phải thực hiện thao tác tư duy và
phương pháp suy luận logic mới có thể giải quyết được vấn đề và hoàn thành
nhiệm vụ học tập.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 20
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
- GV cần xây dựng một hệ thống câu hỏi (bắt đầu từ khái quát) để
định hướng cho HS tìm các thao tác tư duy, phương pháp suy luận và hướng
dẫn cách sửa chữa.
- Tạo điều kiện cho HS có thể hoạt động theo nhóm, vừa tính sáng tạo
của mỗi HS, vừa giúp các em có thói quen hoạt động hợp tác, có sự phản hồi
nhanh, lĩnh hội kiến thức nhanh chóng và hiệu quả.
- Tùy theo khả năng của HS và điều kiện vật chất và thời gian, tổ
chức cho HS sử dụng các thiết bị thí nghiệm sẵn có hoặc chế tạo dụng cụ thí
nghiệm đơn giản để xây dựng hoặc kiểm nghiệm kiến thức.
- Kiểm tra, khuyến khích, động viên học sinh kịp thời.
KẾT LUẬN CHƯƠNG I
Trong chương này tôi đã trình bày cơ sở lí luận hiện đại về dạy học
nhằm phát triển hoạt động tích cực tìm tòi giải quyết vấn đề của HS trong học
tập. Để giải quyết nhiệm vụ đề tài, tôi đặc biệt quan tâm những vấn đề sau:
- Cần tổ chức dạy học sao cho phát huy được vai trò hoạt động tích cực
tìm tòi giải quyết vấn đề của HS.
- GV cần thiết lập sơ đồ biểu đạt tiến trình giải quyết vấn đề đối với tri
thức cần dạy, vừa đáp ứng được đòi hỏi phương pháp luận của tiến trình khoa
học xây dựng tri thức, vừa phù hợp với trình độ nhận thức của HS.
- Để đảm bảo cho HS không những lĩnh hội được tri thức cần thiết mà
qua đó trí tuệ của các em được rèn luyện, năng lực tư duy khoa học được phát
triển thì cần có sự định hướng hoạt động học của HS một cách đúng đắn.
Trong quá trình HS tự lực tham gia giải quyết vấn đề phải xây dựng được hệ
thống các câu hỏi, các câu gợi ý theo kiểu định hướng khái quát chương trình
hóa.
- Để phát huy đầy đủ vai trò của GV, vai trò của HS trong hoạt động
dạy và học, phát huy vai trò của xã hội đối với quá trình nhận thức khoa học
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 21
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
của mỗi cá nhân đồng thời tạo điều kiện cho HS làm quen với việc xây dựng
và bảo vệ cái mới trong nghiên cứu khoa học thì cần thiết thực hiện tiến trình
dạy theo pha, phỏng theo tiến trình xây dựng kiến thức mới trong nghiên cứu
khoa học.
- Chú ý tới những biện pháp phát triển tính tích cực tìm tòi giải quyết
vấn đề để khuyến khích HS hoạt động.
Tất cả những lí luận về các vấn đề nêu trên sẽ được vận dụng để thiết
kế phương án dạy học các bài "Động lượng - Định luật bảo toàn động lượng”
và "Thế năng” ( SGK vật lí 10) được trình bày ở chương II của khóa luận.
Chương 2:THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN DẠY HỌC CÁC BÀI "ĐỘNG LƯỢNG
- ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG”, "THẾ NĂNG”(SGK VẬT LÍ 10)
2.1. NỘI DUNG NHỮNG KIẾN THỨC VÀ KĨ NĂNG CƠ BẢN CỦA
CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN”
2.1.1. Nội dung những kiến thức chương “Các định luật bảo toàn”:Trong chương này bao gồm 5 bài, cụ thể như sau:
1. Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng.
a) Khái niệm xung của lực: Khi một lực tác dụng lên vật trong khoảng
thời gian thì tích gọi là xung lượng của lực trong khoảng thời gian
đó.
b) Động lượng:
- Khái niệm động lượng: Động lượng của một vật khối lượng m đang
chuyển động với vận tốc là đại lượng được xác định bằng công thức:
- Dạng khác của định luật II Newton:
c) Định luật bảo toàn động lượng:
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 22
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
- Hệ cô lập: Một hệ gồm nhiều vật mà trong hệ chỉ có các nội lực tương
tác giữa các vật.
Điều kiện để một hệ được gọi là hệ cô lập: Khi không có ngoại lực tác
dụng lên hệ hoặc nếu có thì các ngoại lực đó cân bằng nhau.
- Định luật bảo toàn động lượng:
Động lượng trong một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn.
d) Ứng dụng của định luật bảo toàn động lượng trong thực tế (súng giật khi
bắn, chuyển động bằng phản lực).
2. Công và công suất.
a) Định nghĩa công:
Khi lực không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó
chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc thì công
thực hiện bởi lực đó được tính theo công thức: .
Đơn vị công: Jun (J).
b) Công suất:
- Khái niệm công suất: Công suất là đại lượng đo bằng công sinh ra
trong một đơn vị thời gian. P=
Đơn vị công suất: Oát (W).
3. Động năng
a) Định nghĩa động năng:
Động năng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v
là năng lượng (kí hiệu là Wđ) mà vật đó có được do nó đang chuyển động và
được xác định theo công thức: Wđ =
Đơn vị của động năng là Jun (J).
b) Định lí biến thiên động năng:
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 23
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Khi vật chuyển động dưới tác dụng của lực từ vị trí có động năng
đến vị trí có động năng , thì công do lực sinh ra bằng độ biến
thiên động năng.
4. Thế năng
a) Thế năng trọng trường:
- Định nghĩa: Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng
tương tác giữa Trái Đất và vật; nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng
trường.
- Biểu thức thế năng trọng trường:
Khi một vật khối lượng m đặt ở độ cao z so với mặt đất (trong trọng
trường của Trái Đất) thì thế năng trọng trường của vật được định nghĩa bằng
công thức: Wt = mgz.
Đơn vị của thế năng trọng trường: Jun (J).
b) Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực:
Khi một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N thì
công của trọng lực của vật có giá trị bằng hiệu thế năng trọng trường tại M và
tại N.
c) Thế năng đàn hồi:
- Công của lực đàn hồi: Công thực hiện bởi lực đàn hồi khi đưa lò xo từ
trạng thái biến dạng về trạng thái không biến dạng được xác định bằng công
thức:
Trong đó: k là độ cứng của lò xo ( N/m)
là độ biến dạng của lò xo (m)
A là công của lực đàn hồi.
- Thế năng đàn hồi: Năng lượng của lò xo khi bị biến dạng và có giá trị
bằng công của lực đàn hồi thực hiện khi dưa lò xo từ trạng thái biến dạng về
trạng thái không biến dạng.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 24
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
5. Cơ năng:
a) Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường:
- Định nghĩa: Khi một vật chuyển động trong trọng trường thì tổng
động năng và thế năng của một vật của một vật được gọi là cơ năng của vật
trong trọng trường (gọi tắt là cơ năng của vật), kí hiệu là W.
- Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường:
Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của
trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.
Hệ quả:
- Nếu động năng giảm thì thế năng tăng (động năng chuyển hóa thành
thế năng) và ngược lại.
- Tại vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực đại và ngược lại.
b) Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi
Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của
một lò xo đàn hồi thì trong quá trình chuyển động của vật, cơ năng được tính
bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật là một đại lượng bảo toàn.
c) Chú ý: Định luật bảo toàn cơ năng chỉ nghiệm đúng khi vật chuyển
động chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi, ngoài ra nếu vật còn chịu
tác dụng thêm tác dụng của lực cản, lực ma sát,… thì cơ năng của vật sẽ biến
đổi. Công của các lực cản, lực ma sát… sẽ bằng độ biến thiên của cơ năng.
2.1.2. Những kỹ năng cơ bản của phần “Các định luật bảo toàn” SGK vật lí lớp 10.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 25
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
- Kĩ năng quan sát thiên nhiên, nhận xét, phân tích dữ liệu thí nghiệm,
đối chứng lí thuyết và thực nghiệm và hợp thức hóa kiến thức.
- Kĩ năng vận dụng lý thuyết, kĩ năng tính toán, đổi đơn vị, kĩ năng vẽ
hình trong việc giải bài tập.
- Kĩ năng mô tả, giải thích các hiện tượng liên quan đến sự chuyển
động, va chạm (va chạm mềm, va chạm đàn hồi).
2.1.3. Những khó khăn sai lầm mà học sinh gặp phải khi học phần "Các định luật bảo toàn” Qua sự tìm hiểu hoạt động nhận thức của học sinh khi học phần “Các định
luật bảo toàn” trong thời gian thực tập sư phạm, tôi nhận thấy HS thường gặp
phải khó khăn, sai lầm sau đây:
- Khó khăn trong việc chọn mốc thế năng để giải bài toán đơn giản nhất.
- Khó khăn trong khi vận dụng tính bảo toàn của vécto động lượng, nhầm
lẫn khi chỉ tính đến sự bảo toàn động lượng về độ lớn.
- Khó khăn khi chọn xét hệ vật để cho hệ vật trong bài toán là hệ kín.
- Chưa biết lựa chọn để sử dụng một cách thích hợp các thuật ngữ vật lí
về mặt năng lượng để giải thích hiện tượng, giải các bài tập vật lí.
- Khó khăn trong khi giải bài tập: phát hiện ra dấu hiệu đặc điểm hiện
tượng để vận dụng các định luật bảo toàn.
2.2. THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN DẠY HỌC BÀI "ĐỘNG LƯỢNG - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG”.2.2.1. Sơ đồ cấu trúc nội dung và tiến trình xây dựng kiến thức:a) Các câu hỏi cơ bản và kết luận tương ứng cho từng đơn vị kiến thức:
Câu hỏi 1: Dưới tác dụng của xung lượng của lực lên một vật, đại
lượng nào đặc trưng cho trạng thái chuyển động của vật bị biến đổi?
Kết luận: Dưới tác dụng của xung lượng của lực , tích biến đổi.
Gọi đại lượng = là động lượng của vật.
Độ biến thiên động lượng của vật trong một khoảng thời gian nào đó bằng
xung lượng của lực trong khoảng thời gian đó.
Dạng khác của định luật II Newton: .
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 26
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Câu hỏi 2: Trong hệ cô lập gồm hai vật tương tác với nhau, tổng động
lượng của hệ thay đổi như thế nào?
Kết luận: Trong hệ cô lập, động lượng của mỗi vật biến đổi nhưng động
lượng của cả hệ được bảo toàn.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 27
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
b) Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức:
Đơn vị kiến thức 1: Khái niệm động lượng
là
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 28
Gia tốc vật thu được khi thay đổi vận tốc từ đến là:. Theo định luật II Newton:
Suy ra: .Vế phải xuất hiện độ biến thiên của đại lượng
- Đại lượng = biến thiên dưới tác dụng của xung lượng của lực, gọi là động lượng của vật.- Độ biến thiên động lượng của vật trong một khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của lực trong khoảng thời gian đó.Dạng khác của định luật II Newton: .
-Dưới tác dụng của lực lên vật có khối lượng m,vật biến đổi vận tốc từ đến và thu được gia tốc .- Lực có độ lớn đáng kể tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian ngắn có thể gây ra biến đổi đáng kể trạng thái của vật và tích gọi là xung lượng của lực.
Dưới tác dụng của xung lượng của lực
lên một vật, đại lượng nào đặc trưng cho
trạng thái chuyển động của vật bị biến đổi?
Tìm mối quan hệ giữa xung lượng của lực với khối lượng và các vận tốc của vật.
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Đơn vị kiến thức 2 : Định luật bảo toàn động lượng.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 29
Khái niệm động lượng và khái niệm hệ cô lập.Động lượng của một vật thay đổi khi chịu tác dụng của xung lượng của lực tác dụng lên vật.
Trong hệ cô lập, khi các vật tương tác với nhau, tổng động lượng của cả hệ có
thay đổi không?
Từ mối quan hệ giưa các lực tương tác giữa các vật tìm mối liên hệ giữa xung lượng của các lực đó, dẫn tới mối quan hệ giữa động lượng của các vật trong hệ.
Theo định luật III Newton:Mặt khác:
Trong hệ cô lập, đông lượng của mỗi vật biến thiên nhưng tổng động lượng của cả hệ được bảo toàn.
Có thể kiểm tra kết luận trên như thế nào?
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
2.2.2. Mục tiêu dạy học:
a) Mục tiêu trong khi học:
- HS biết được định nghĩa và ý nghĩa xung lượng của lực.
- HS biết được định nghĩa động lượng, khái niệm hệ cô lập.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 30
Sử dụng bộ thí nghiệm cần rung điện.-Cân khối lượng các vật.- Đo các khoảng cách giữa các chấm trên băng giấy trong những khoảng thời gian bằng nhau ở hai giai đoạn để xác định các vận tốc v và V.Tính tỷ số V/v.
Cho xe có khối lượng m1 chuyển động với vận tốc v trên máng không ma sát đến va chạm vào xe có khối lượng m2 đứng yên. Sau va chạm hai xe dính vào nhau cùng chuyển động với vận tốc V.So sánh kết quả tính toán tỉ số V/v với kết quả thu được từ thực nghiệm.
Tính V/v theođịnh luật BTDL:
(1)
Các chuyển động cùng phương, cùng chiều. Chiếu phương trình (1) lên phương chuyển động:
m1(kg) 0,16 0,16 0,16(kg) 0,16 0,32 0,48
(m/s) 0,50 0,75 0,60V 0,245 0,24 0,16
Kết quả:
Vécto tổng động lượng của hệ cô lập được bảo toàn.
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
- HS xây dựng được biểu thức dạng khác của định luật II Newton.
- HS xử lí số liệu thí nghiệm kiểm nghiệm định luật bảo toàn động lượng.
b) Mục tiêu sau khi học:
- Phát biểu được khái niệm động lượng, định luật bảo toàn động lượng.
- Viết được biểu thức dạng khác của định luật II Newton.
- Vận dụng định luật bảo toàn động lượng giải thích một số hiện tượng và
giải bài tập.
2.2.3. Đề kiểm tra kết quả học tập :
Câu 1: Định nghĩa động lượng, phát biểu định luật bảo toàn động lượng. Định
luật này được áp dụng trong những điều kiện nào?
Câu 2. Một vật có khối lượng m1 = 1kg chuyển động với vận tốc v1= 3m/s
đến va chạm vào vật hai có khối lượng m2= m1 đang chuyển động với vận tốc
v2 = 2m/s. Sau va chạm hai vật dính vào nhau cùng chuyển động với vận tốc
. Tính trong các trường hợp sau:
a) , cùng hướng.
b) , cùng phương, ngược chiều.
c) .
Đáp án :
Câu 1 : - Động lượng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận
tốc là đại lượng được xác định bằng công thức :
- Định luật bảo toàn động lượng : Động lượng của một hệ cô lập là một đại
lượng bảo toàn.
- Điều kiện áp dụng định luật : hệ vật xét phải là hệ cô lập (hệ gồm nhiều
vật mà hệ không chịu tác dụng của ngoại lực hoặc nếu có thì các ngoại lực ấy
cân bằng nhau).
Câu 2 : Chọn hệ vật gồm hai vật có khối lượng lấn lượt là m1 và m2.
Do bỏ qua ma sát giữa các vật và mặt đường nên hệ vật là hệ cô lập.
Theo định luật bảo toàn động lượng ta có :
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 31
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Chọn trục tọa độ là quỹ đạo chuyển động của hai vật, chiều dương là chiều
chuyển động của vật 1 lúc đầu.
Áp dụng trong từng trường hợp :
a) cùng hướng.
Chiếu phương trình (2) lên trục tọa độ :
b) cùng phương, ngược chiều.
Chiếu phương trình (2) lên trục tọa độ :
c)
Đặt
Từ hình vẽ ta có :
2.2.4. Phương tiện dạy học:
1. Giáo viên:
Bộ thí nghiệm cần rung điện kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng.
2.Học sinh:
Ôn tập các kiến thức về gia tốc, định luật II Newton, định luật III Newton.
2.2.5. Tiến trình hoạt động dạy học:
Kiểm tra bài cũ, chuẩn bị điều kiện xuất phát, đặt vấn đề:
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Trong thực tế, các em gặp rất
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 32
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
nhiều hiện tượng va chạm như va
chạm giữa các quả bi-a, bóng rơi
xuống bàn rồi nảy lên …
Nhìn chung,sau va chạm các vật thu
được gia tốc và vận tốc biến đổi đều
theo thời gian.
Vận tốc của các vật biến đổi tuân
theo quy luật nào?
Trong quá trình va chạm, lực
tương tác giữa các vật tuân theo quy
luật nào?
Thực tế, các vật tương tác với nhau
trong thời gian rất ngắn, lực tác
dụng rất lớn, việc đo lực gặp rất
nhiều khó khăn, ta không thể sử
dụng phương pháp động lực học.
Vậy giải bài toán trên bằng phương
pháp nào?
Người ta nghiên cứu và thấy rằng:
có một số đại lượng không thay đổi
theo thời gian. Đó là những đại
lượng bảo toàn .
Giới thiệu những định luật bảo
toàn cơ bản của cơ học:
+ Định luật bảo toàn động lượng
+ Định luật bảo toàn cơ năng.
( Ghi tên chương và tên bài).
HS : .
HS : Các lực tương tác giữa các vật
là những lực trực đối (tuân theo
định luật III Newton) và độ lớn tính
theo định luật II Newton:
Vấn đề 1: Khái niệm xung lượng của lực.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 33
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
GV đưa ra các ví dụ:
- Cầu thủ sút quả bóng.
- Hai quả bi-a va chạm vào nhau.
O Hãy cho biết:
-Thời gian tác dụng lực?
- Độ lớn của lực tác dụng?
- Kết quả của lực tác dụng đối với
từng vật?
Khái quát: Lực có độ lớn đáng
kể tác dụng lên một vật trong
khoảng thời gian ngắn có thể gây
biến đổi đáng kể trạng thái
chuyển động của vật.
Thông báo khái niệm xung
lượng.
* HS suy nghĩ, thảo luận, trả lời của
GV.
- Thời gian tác dụng lực rất ngắn.
- Độ lớn của lực rất lớn.
- Lực tác dụng làm vật bị biến dạng,
đổi hướng chuyển động.
* Ghi định nghĩa và đơn vị xung lượng
của lực.
Vấn đề 2: Xây dựng khái niệm động lượng.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Đề xuất vấn đề:
Dưới tác dụng của lực, vật thu được
gia tốc nên vận tốc của nó biến đổi.
Dưới tác dụng của xung lượng của
lực, trạng thái chuyển động của vật
cũng biến đổi.
O Làm thế nào để tạo ra xung lượng?
Để biết tác dụng cụ thể của xung
lượng, ta xét bài toán sau:
Phát phiếu học tập:
Một vật có khối lượng m, đang
chuyển động với vận tốc . Tác dụng
- Tác dụng lực lên vật trong khoảng
thời gian ngắn.
* Làm việc cá nhân trên phiếu học
tập.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 34
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
lên vật lực không đổi trong thời
gian thì vận tốc của vật đạt tới .
1.Tìm gia tốc vật thu được.
2.Tìm xung lượng của lực theo ,
và m.
Nếu HS không làm được có thể gợi
ý:
- Viết công thức tính ?
- liên hệ với như thế nào?
Tổ chức cho HS thảo luận và thông
báo:
Vế trái chính là xung lượng của lực
trong khoảng thời gian , vế phải
xuất hiện sự biến thiên của tích .
Người ta đặt .
Gọi là động lượng của vật.
O Động lượng của một vật là một đại
lượng như thế nào?
Thể chế hóa kiến thức, nhận xét câu
trả lời của HS, rút ra kết luận.
Động lượng của một vật khối lượng
m đang chuyển động với vận tốc là
đại lượng được xác định bởi công
thức:
Động lượng là một vécto cùng hướng
với vận tốc của vật.
Trình bày kết quả trước lớp và thảo
luận.
(1)
HS có thể trả lời:
+ Động lượng bằng khối lượng .
+ Động lượng bằng khối lượng
nhân véctơ vận tốc.
+ Động lượng là đại lượng vécto.
* Ghi kết luận.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 35
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Đơn vị của động lượng là kg.m/s.
O Xung lượng của lực làm biến đổi
động lượng của vật, độ biến thiên
động lượng được xác định như thế
nào?
Thể chế hóa kiến thức:
Độ biến thiên động lượng của một
vật trong khoảng thời gian nào đó
bằng xung lượng của tổng các lực tác
dụng lên vật trong khoảng thời gian
đó.
- Phát biểu trên là cách diễn đạt khác
của định luật II Newton.
- Ý nghĩa của biểu thức: Xung lượng
của lực càng lớn thì biến thiên động
lượng càng lớn.
HS: Từ biểu thức (1):
HS: Ghi cách diễn đạt khác của
định luật II Newton.
Vấn đề 3: Xây dựng định luật bảo toàn động lượng.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Thông báo: Khái niệm hệ cô lập.
Một hệ gồm nhiều vật khi không có
ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì
các ngoại lực cân bằng nhau được gọi là
hệ cô lập.
O Hãy kể tên một số hệ cô lập?
* HS ghi nhớ.
- Hệ gồm vật và Trái Đất.
- Hệ gồm hai hòn bi va chạm
vào nhau trên mặt bàn nằm
ngang không ma sát.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 36
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Đề xuất vấn đề:
Ở trên ta đã biết, động lượng của một
vật thay đổi khi chịu tác dụng của xung
lượng của lực.
O Trong một hệ cô lập gồm các vật
tương tác với nhau, động lượng của hệ
có bị thay đổi không?
Nêu bài toán:
Trên mặt bàn nằm ngang ma sát không
đáng kể, có hai viên bi chuyển động đến
va chạm vào nhau.
1. Tìm độ biến thiên động lượng của
từng vật trong khoảng thời gian và so
sánh chúng.
2. So sánh tổng động lượng của hệ trước
và sau va chạm.
GV hướng dẫn HS thảo luận, nhận xét
câu trả lời của HS.
O Các vật tác dụng lên nhau những lực
như thế nào?
O Độ biến thiên động lượng của các vật
bằng bao nhiêu, có đặc điểm gì?
O Tổng độ biến thiên động lượng của cả
hệ?
Gọi: là tổng động lượng
của hệ.
HS: ???
HS: Các vật tương tác với nhau
những lực trực đối
HS:
HS: Biến thiên động lượng của
hệ bằng không, suy ra động
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 37
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
O Có thể suy luận gì về tổng động lượng
của cả hệ trước và sau tương tác?
Mở rộng vấn đề, thể chế hóa kiến
thức:
Người ta đã nghiên cứu hệ cô lập gồm
nhiều vật và cho kết quả tương tự và
được phát biểu như sau:
Động lượng của một hệ cô lập được bảo
toàn.
Với n là số vật trong hệ cô lập.
O Có thể kiểm tra kết quả trên như thế
nào?
GV giới thiệu dụng cụ:
- Hai vật tương tác với nhau là hai xe có
khối lượng m1, m 2.
- Dụng cụ đo vận tốc là bộ cần rung điện
ghi lại những đoạn đường vật đi được
sau những khoảng thời gian bằng nhau là
0,02s.
O Chọn hai vật tương tác như thế nào để
lượng của cả hệ không đổi.
.
Tổng động lượng của hệ cô lập
không thay đổi.
* Phát biểu định luật.
HS: Có thể làm thí nghiệm xác
định động lượng của các vật
trong hệ trước và sau va chạm
bằng cách đo khối lượng và vận
tốc của các vật. So sánh tổng
động lượng của các vật trước và
sau va chạm.
- Khử ma sát giữa bánh xe và
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 38
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
có hệ hai vật là cô lập?
O Đo các đại lượng đó như thế nào?
Phương án nào khả thi nhất?
Đồng ý với phương án thiết kế, nhận
xét:
Tính tối ưu thể hiện ở:
+ Số lần đo vận tốc ít nhất.
+ Va chạm theo một phương dễ thực
hiện, chỉ cần một đồng hồ xác định được
cả quá trình.
Bố trí và tiến hành thí nghiệm.
O Dựa trên định luật bảo toàn động
lượng ở trên, thiết lập tỉ số giữa vận tốc
của hai xe sau khi dính vào nhau cùng
chuyển động (V) và vận tốc của xe 1 lúc
đầu (v)?
thanh ray trượt.
* HS làm việc theo nhóm, sau
đó cử đại diện báo cáo kết quả
làm được.
Phương án khả thi:
Vật 1 đến va chạm với vật 2
đứng yên, sau đó hai xe cùng
chuyển động trên máng nằm
ngang.
Nhờ băng giấy nối với vật 1 xác
định được vận tốc của vật 1
trước va chạm và cũng nhờ băng
giấy xác định được vận tốc của
hệ vật (1+2) sau va chạm.
* HS thảo luận theo nhóm:
Nhóm 1: Từ định luật bảo toàn
động lượng:
Do các chuyển động cùng
hướng nên có thể bỏ dấu vécto:
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 39
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
O Từ bảng số liệu, hãy tính tỉ số V/v
trong trường hợp m1=m2, m1=2m2,…?
m1(kg) 0,16 0,16 0,16(kg) 0,16 0,32 0,48
(m/s) 0,50 0,75 0,60V 0,245 0,24 0,16
O So sánh kết quả thực nghiệm và kết
quả tính toán từ lí thuyết?
GV xác nhận, thể chế hóa kiến thức.
Trong thí nghiệm trên, ta đã đơn giản
hóa bằng cách cho các vật chuyển động
cùng phương, cùng chiều. Thực tế, nếu
các vật chuyển theo các phương khác
nhau định luật bảo toàn vẫn nghiệm
đúng.
Vậy, vécto động lượng của một hệ cô lập
là một đại lượng bảo toàn.
Nhóm 2: Xử lí số liệu kết quả
thí nghiệm:
Nhận xét:
HS: Trong phạm vi sai số cho
phép, kết quả thực nghiệm phù
hợp với lí thuyết xây dựng được.
Vận dụng định luật, củng cố bài học.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
a) Vận dụng định luật
Nêu vấn đề: Định luật bảo toàn
động lượng có rất nhiều ứng dụng
trong thực tế. Các ứng dụng quan
trọng là giải các bài toán va chạm,
làm cơ sở cho nguyên tắc chuyển
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 40
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
động bằng phản lực.
Bài toán hai vật xét trong phần thí
nghiệm kiểm chứng định luật bảo
toàn động lượng ở trên chính là một
ví dụ về va chạm mềm:
“Một vật có khối lượng m1 chuyển
động với vận tốc trên mặt phẳng
ngang nhẵn, đến va chạm với vật có
khối lượng m2 đứng yên. Sau va
chạm, hai vật dính vào và cùng
chuyển động với vận tốc .Xác định
vận tốc ”.
Giới thiệu: Chuyển động của tên
lửa là chuyển động của vật có khối
lượng thay đổi (giảm đi trong quá
trình chuyển động).
O Giải thích nguyên tắc hoạt động
của tên lửa? Nguyên tắc chuyển động
của tên lửa có khác với nguyên tắc
chuyển động của diều không?
Giả sử ban đầu tên lửa đứng yên.
Sau khi lượng khí khối lượng m phụt
ra phía sau với vận tốc , thì tên lửa
khối lượng M chuyển động với vận
tốc .
O Hệ tên lửa có phải là hệ cô lập
không?
O Tìm vận tốc của tên lửa sau khi
HS: Áp dụng định luật bảo toàn
động lượng cho hệ cô lập gồm hai
vật (m1,m2):
HS: Nguyên tắc hoạt động của diều
là nhờ lực nâng của không khí tác
dụng lên diều, còn tên lửa bay lên
được là bằng phản lực của nó.
HS: Có, do trong khoảng không
gian vũ trụ, lực hút bởi các thiên thể
tác dụng lên tên lửa rất nhỏ (không
đáng kể) .
HS: Tên lửa là một hệ cô lập nên
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 41
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
phụt khí?
O Sau khi phụt khí tên lửa chuyển
động theo hướng nào?
Yêu cầu hoàn thành câu hỏi C3.
Nêu và giải thích chuyển động của
súng sau khi bắn.
b) Củng cố bài học:
GV nhấn mạnh:
- Ý nghĩa của xung lượng của lực tác
dụng lên vật: làm thay đổi động lượng,
xung lượng của lực càng lớn (lực càng
mạnh tác dụng lên vật trong khoảng thời
gian hữu hạn) thì động lượng biến thiên
càng nhiều.
- Khái niệm động lượng: Động lượng là
một đại lượng vecto và xác định bằng
biểu thức
- Điều kiện để hệ vật là hệ cô lập: hệ
không chịu tác dụng của ngoại lực ( hay
ngoại lực rất nhỏ) hoặc có nhưng ngoại
lực cân bằng nhau.
- Định luật bảo toàn động lượng:
động lượng của hệ được bảo toàn:
HS: Từ công thức trên, ngược
hướng với , nghĩa là tên lửa bay
lên phía trước ngược hướng với khí
phụt ra.
HS: Sau khi bắn súng bị giật lại
phía sau. Coi súng và đạn là một hệ
cô lập. Động lượng ban đầu của hệ
bằng không. Áp dụng định luật bảo
toàn động lượng, khi bắn đạn bay về
phía trước và súng bị giật lại phía
sau.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 42
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Điều kiện áp dụng định luật: Hệ vật
xét phải là hệ cô lập.
Giao nhiệm vụ về nhà:
+ Làm bài tập 5,6,7,8,9 SGK.
+ Xem lại khái niệm công cơ học,
công suất ở lớp 8.
HS ghi nhớ và nhận nhiệm vụ học
tập.
Nội dung ghi bảngI. Động lượng:1. Xung lượng của lực:
- Định nghĩa: Xung lượng của lực trong khoảng thời gian bằng tích của
lực tác dụng lên một vật và khoảng thời gian ấy.
- Đơn vị xung lượng của lực là N.s.
2.Động lượng:
a) Khái niệm động lượng:
- Động lượng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc là
đại lượng được xác định bằng công thức: .
- Động lượng là một vécto cùng hướng với vận tốc của vật.
- Đơn vị của động lượng là kg.m/s.
b) Cách diễn đạt khác của định luật II Newton.
Độ biến thiên động lượng của một vật trong khoảng thời gian nào đó bằng
xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó.
Ý nghĩa: Lực đủ mạnh tác dụng lên một vật trong một khoảng thời gian hữu
hạn thì có thể gây biến thiên động lượng.
II. Định luật bảo toàn động lượng.1. Hệ cô lập:
Hệ cô lập là hệ gồm nhiều vật:
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 43
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
- Hệ không có ngoại lực tác dụng.
Ví dụ: Tên lửa chuyển động trong khoảng không gian vũ trụ xa các hành
tinh.
- Hệ có ngoại lực tác dụng nhưng các ngoại lực đó cân bằng nhau.
Ví dụ: vật chuyển động trên đệm khí, hệ vật chuyển động trên mặt phẳng
ngang không ma sát.
2. Định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập:
Động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn.
3. Va chạm mềm:
Bài toán:
Vật 1: m1, m1 m2
Vật 2: m2,
Bỏ qua ma sát trên mặt phẳng ngang.
Sau va chạm hai vật dính vào nhau cùng chuyển động với vận tốc .
Tính ?
Giải
Hệ hai vật là hệ cô lập. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:
Va chạm trên đây của hai vật là va chạm mềm.
4. Chuyển động bằng phản lực:
Gọi m, là khối lượng, vận tốc của khí phụt ra sau.
M,V là khối lượng, vận tốc chuyến động của tên lửa.
Hệ tên lửa là hệ cô lập.
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng:
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 44
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Vậy tên lửa chuyển động ngược chiều với khí phụt ra.
2.3. THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN DẠY HỌC BÀI "THẾ NĂNG”.2.3.1. Sơ đồ cấu trúc nội dung và tiến trình xây dựng kiến thức:a) Các câu hỏi cơ bản và kết luận tương ứng cần xây dựng:
Câu hỏi 1: Thế năng trọng trường của một vật ở một độ cao z so với
mặt đất được xác định như thế nào? (có mối liên hệ gì với độ cao?).
Kết luận: Thế năng trọng trường của một vật ở một độ cao z so với
mặt đất là dạng năng lượng tương tác giữa Trái đất và vật, được tính bằng
công của trọng lực tác dụng lên vật khi vật rơi từ độ cao z xuống mặt đất.
Biểu thức: Wt= mgz.
Câu hỏi 2: Giữa độ biến thiên thế năng trọng trường và công của trọng
lực có mối liên hệ như thế nào?
Kết luận: Khi một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến
vị trí N thì công của trọng lực của vật có giá trị bằng độ biến thiên thế năng
trọng trường tại M và N.
Biểu thức: A = W tM –WtN = Wt.
A > 0: Thế năng giảm.
A < 0: Thế năng tăng.
Câu hỏi 3: Thế năng đàn hồi của lò xo khi lò xo bị biến dạng một đoạn
được xác định như thế nào? (có mối liên hệ gì với độ biến dạng?)
Kết luận: Thế năng đàn hồi của lò xo khi lò xo bị biến dạng là năng
lượng của lò xo có khi bị biến dạng, được tính bằng công của lực đàn hồi tác
dụng lên lò xo khi đưa nó từ trạng thái biến dạng về trạng thái không biến
dạng.
b) Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức:
Đơn vị kiến thức 1: Khái niệm thế năng trọng trường. W
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 45
- Một búa máy đang ở độ cao z dưới tác dụng của trọng lực rơi xuống đất có khả năng sinh công (làm lún cọc), búa máy ở độ cao đó dự trữ năng lượng dưới dạng thế năng trọng trường.- Búa máy ở độ cao càng lớn, khi rơi trọng lực sinh công càng lón, do đó khả năng sinh công của búa máy càng lớn (cọc lún càng nhiều).
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Đơn vị kiến thức 2: Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng
lực.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 46
Công mà trọng lực tác dụng lên búa máy làm búa dịch chuyển từ độ cao z xuống mặt đất: A = P. z .cos 00 = mgz.Công A được định nghĩa là thế năng trọng trường của búa khi ở độ cao z.
Thế năng trọng trường của một vật (búa máy) ở độ cao z so với mặt đất được xác định như thế nào? (có mối liên hệ gì với
độ cao của vật?)
- Xác định công của trọng lực tác dụng lên búa làm cho búa dịch chuyển một đoạn đường từ độ cao z xuống mặt đất.- Từ đó xác định thế năng của búa ở độ cao z so với mặt đất.
Thế năng trọng trường của một vật ở một độ cao z so với mặt đất
là dạng năng lượng tương tác giữa Trái đất và vật, được tính bằng
công của trọng lực tác dụng lên vật khi vật rơi từ độ cao z xuống
mặt đất.
Biểu thức: Wt= mgz.
Thế năng trọng trường của vật ở độ cao z bằng công của trọng lực tác dụng lên vật khi vật dịch chuyển từ độ cao z xuống mặt đất.Thế năng trọng trường của vật có thể thay đổi.
Giữa độ biến thiên thế năng trọng trường và công của trọng lực có mối liên hệ như
thế nào?
- Xác định thế năng của vật có khối lượng m tại hai vị trí M và N có độ cao lần lượt là zM và zN.- Xác định công của trọng lực làm dịch chuyển vật từ vị trí M đến vị trí N trong trọng trường.- Tìm mối quan hệ giữa công của trọng lực tác dụng lên vật và hiệu thế năng của vật khi vật dịch chuyển vị trí M đến vị trí N trong trọng trường.
Thế năng của vật ở vị trí M và N lần lượt là:WtM = mgzM ; WtN = mgzN
Công của trọng lực thực hiện làm vật dịch chuyển từ vị trí M đến vị trí N là: Ap = P.S cos00= mg(zM- zN).Mặt khác: = WtM – W tN = mgzM = mg( zM- zN).Do vậy: = Ap.
Độ biến thiên thế năng trọng trường của vật tại vị trí M đến vị trí N bằng công của trọng lực làm vật dịch chuyển từ vị trí M đến vị trí N trong trọng trường.Biểu thức: = Ap.
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Đơn vị kiến thức 3: Khái niệm thế năng đàn hồi.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 47
- Một vật ở độ cao z so với mặt đất có khả năng sinh công, dự trữ năng lượng dưới dạng thế năng trọng trường và được tính bằng công của trọng lực tác dụng lên vật khi vật rơi từ độ cao z xuống đất: Wt = mgz.- Một lò xo biến dạng cũng có khả năng sinh công, dự trữ năng lượng dưới dạng thế năng đàn hồi.- Độ biến dạng càng lớn thì khả năng sinh công càng lớn.
Thế năng đàn hồi của lò xo khi lò xo bị biến dạng một đoạn được xác định như thế nào? (có mối liên hệ gì với độ biến dạng?)
- Xét một lò xo có độ cứng k móc vào một vật, được đặt trên một mặt phẳng ngang nhẵn, làm biến dạng lò xo một đoạn .- Tính công của lực đàn hồi tác dụng lên lò xo khi lò xo biến dạng một đoạn , từ đó xác định thế năng đàn hồi của lò xo.
Khi lò xo bị biến dạng, lò xo tác dụng lên vật lực đàn hồi . Lực này tuân theo định luật Húc : Lực đàn hồi có thể sinh công A= F s .Với nhỏ, có thể tính A bằng công của lực đàn hồi trung bình Ftb: Tương tự như thế năng trọng trường, công của lực đàn hồi được định nghĩa là thế năng đàn hồi.
Thế năng đàn hồi của lò xo khi lò xo bị biến dạng là năng lượng của lò
xo có khi biến dạng, được tính bằng công của lực đàn hồi tác dụng lên lò xo khi
đưa nó từ trạng thái biến dạng về trạng thái không biến dạng.
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
2.3.2. Mục tiêu dạy học và đề kiểm tra kết quả học tập:2.3.2.1. Mục tiêu dạy học:a) Mục tiêu trong khi học:
- Biết sử dụng công thức tính công của trọng lực để xây dựng công thức thế năng trọng trường và biểu thức liên hệ giữa biến thiên thế năng trọng trường và công của trọng lực.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 48
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
- Biết cách tính công của lực đàn hồi, suy luận tương tự giống như trong trường hợp thế năng trọng trường để xây dựng khái niệm và biểu thức thế năng đàn hồi.
- Áp dụng công thức tính thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi để giải các bài toán đơn giản.b) Mục tiêu sau khi học:
- Phát biểu được định nghĩa trọng trường, trọng trường đều.- Phát biểu được định nghĩa và viết được biểu thức của thế năng trọng
trường, thế năng hấp dẫn.- Viết được công thức liên hệ giữa công của trọng lực và độ biến thiên
thế năng trọng trường.- Vận dụng công thức xác định thế năng trong đó phân biệt được:+ Công của trọng lực luôn làm giảm thế năng. Khi thế năng tăng tức là
trọng lực thực hiện công âm, và ngược lại.+ Thế năng tại mỗi vị trí có thể khác nhau tùy theo cách chọn mốc thế
năng. Từ đó biết chọn mốc thế năng cho phù hợp trong việc giải bài toán liên quan đến thế năng.2.3.2.2. Đề kiểm tra kết quả học tập:Câu 1: Nêu định nghĩa và viết biểu thức của thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi.Câu 2: Khi một vật từ độ cao z, với cùng vận tốc đầu, bay xuống đất theo những đường khác nhau thì: A. độ lớn vận tốc chạm đất bằng nhau. B. thời gian rơi bằng nhau. C. công của trọng lực bằng nhau. D. gia tốc rơi bằng nhau. Hãy chọn câu sai.Câu 3. Một vật có khối lượng m=3kg được đặt ở một vị trí trong trọng trường
và có thế năng tại vị trí đó bằng = 500 J. Thả tự do cho vật rơi tới mặt đất,
tại đó thế năng của vật bằng = -900 J.
a) Hỏi vật đã rơi từ độ cao nào so với mặt đất?
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 49
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
b) Hãy xác định gốc thế năng đã được chọn ở đâu?
c) Tìm vận tốc của vật khi đi qua vị trí gốc thế năng.
Đáp án: Câu 1: - Thế năng trọng trường của một vật ở một độ cao z so với mặt đất là
dạng năng lượng tương tác giữa Trái đất và vật, được tính bằng công của
trọng lực tác dụng lên vật khi vật rơi từ độ cao z xuống mặt đất.
Biểu thức: Wt= mgz.
- Thế năng đàn hồi của lò xo khi lò xo bị biến dạng là năng lượng của
lò xo có khi biến dạng, được tính bằng công của lực đàn hồi tác dụng lên lò
xo khi đưa nó từ trạng thái biến dạng về trạng thái không biến dạng.
Biểu thức:
Câu 2: Đáp án A.
Câu 3: Chọn chiều dương của trục z hướng lên trên.
a)
m.
b) Tại vị trí gốc thế năng, z = 0
m
Vị trí ban đầu cao hơn vị trí gốc thế năng 17m. Có thể kiểm tra thế năng tại
mặt đất:
m.
Tức là mặt đất thấp hơn vị trí gốc thế năng 30,6 m.
c) m/s.
2.3.3. Phương tiện dạy học:
1. Giáo viên:
Các ví dụ thực tế để minh họa về vật có thế năng trọng trường, thế năng
đàn hồi có thể sinh công.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 50
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
2. Học sinh:
- Ôn lại các khái niệm trọng lực, thế năng hấp dẫn, thế năng đàn hồi đã
học trong chương trình lớp 8.
- Ôn lại khái niệm công, cách tính công của lực.
2.3.4. Tiến trình hoạt động dạy học:
2.3.4.1. Kiểm tra, chuẩn bị điều kiện xuất phát và đặt vấn đề vào bài:
Kiểm tra bài cũ, chuẩn bị điều kiện xuất phát:
Phát biểu định nghĩa công, biểu thức tính công trong trường hợp
tổng quát?
Phát biểu khái niệm động năng, mối liên hệ giữa công của lực tác dụng
và độ biến thiên động năng?
Đề xuất vấn đề: Trong các trường hợp sau:
+ Một vật nặng đang ở trên cao
+ Cung tên đang giương.
+ Búa máy ở một độ cao nhất định.
Các vật này có năng lượng không? Vì sao? Nếu có thì đó là dạng năng
lượng nào?
HS: Các vật có năng lượng vì chúng có khả năng sinh công. Dạng năng
lượng đó là thế năng.
Có mấy loại thế năng?
HS: Có hai loại thế năng là thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi.
Ta đã biết, năng lượng gắn liền với chuyển động cơ học gọi là năng
lượng cơ học. Trong bài trước, chúng ta đã tìm hiểu một dạng biểu hiện của
cơ năng là động năng. Bài học hôm nay chúng ta nghiên cứu dạng năng lượng
thứ hai chính là thế năng( GV ghi đề bài lên bảng).
2.3.4.2. Giải quyết vấn đề học tập:
Vấn đề 1: Khái niệm trọng trường.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 51
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Mọi vật ở xung quanh Trái Đất
đều chịu tác dụng của lực hấp dẫn
do Trái Đất gây ra, lực này như đã
biết gọi là trọng lực.
Xung quanh Trái đất tồn tại một
trọng trường. Vậy dấu hiệu nào để
nhận biết trọng trường?
Viết biểu thức của trọng lực?
Nếu đặt vật ở những vị trí khác
nhau trong không gian thì trọng lực
tác dụng lên vật có như nhau
không? Tại sao?
Thông báo: Trong khoảng không
gian không quá rộng thì tại mọi
điểm có phương song song, cùng
chiều và cùng độ lớn. Trọng trường
như vậy gọi là trọng trường đều.
HS: Các vật trong trọng trường đều
chịu tác dụng của trọng lực.
HS: .
HS: Không như nhau do gia tốc
trọng trường phụ thuộc vào vị trí địa
lý.
Vấn đề 2: Khái niệm thế năng trọng trường.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Đề xuất vấn đề: Ở lớp 8 các em đã
được biết, một vật ở một độ cao bất kì so
với mặt đất có khả năng sinh công nên vật
dự trữ năng lượng dưới dạng thế năng.
Ta xét ví dụ sau:
Thả một búa máy từ độ cao z rơi
xuống đập vào cọc làm cọc đi sâu và đất
một đoạn s.
Lực nào tác dụng lên búa và thực hiện
công khi búa rơi?
Khi tăng độ cao z của búa thì khi búa
HS : Trọng lực tác dụng và thực
hiện công khi búa rơi.
HS : Độ cao của búa càng lớn thì
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 52
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
rơi, độ lún của cọc thay đổi như thế
nào?
Khái quát: Khi búa ở độ cao z so với
mặt đất, búa dự trữ năng lượng. Dạng
năng lượng này gọi là thế năng trọng
trường.
Thế năng trọng trường của một vật là
dạng năng lượng tương tác giữa Trái
Đất và vật ; nó phụ thuộc vào vị trí của
vật trong trọng trường.
Khi rơi từ độ cao z càng lớn, trọng lực
tác dụng lên búa sinh công càng lớn, khả
năng sinh công của búa máy càng lớn
(cọc lún càng nhiều), thế năng của búa
càng lớn.
Vậy thế năng của một vật ở độ cao
nào đó so với mặt đất được xác định như
thế nào ? (có mối liên hệ gì với độ cao
của vật?).
Vật ở độ cao z có thế năng là do vật có
khả năng sinh công. Mặt khác, trọng lực
tác dụng lên vật thực hiện công trong quá
trình vật rơi, nên có thể tính thế năng
trọng trường của vật thông qua công của
trọng lực tác dụng lên vật.
Tính công trọng lực thực hiện khi búa
rơi từ độ cao z xuống đất?
Thông báo: Giá trị năng lượng mà vật
có được do vật ở độ cao z so vói mặt đất
cọc bị lún càng nhiều.
HS : Thế năng trọng trường của
vật tỉ lệ thuận với độ cao của vật
với mặt đất.
HS : Công trọng lực thực hiện
được:
A = P.z = mgz.
HS : Viết biểu thức định nghĩa thế
năng trọng trường.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 53
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
gọi là thế năng trọng trường, kí hiệu là
Wt, được tính bằng công trọng lực thực
hiện làm vật rơi từ độ cao z xuống đất.
Wt = A = mgz.
Xác định đơn vị của thế năng?
Đưa ra khái niệm mốc thế năng:
Thế năng là một đại lượng năng lượng
có tính tương đối, phụ thuộc vào vị trí
trong không gian. Do vậy, phải chọn
mốc thế năng.
Mốc thế năng là vị trí mà tại đó thế năng
của vật bằng không.
Theo công thức trên, mốc thế năng
được chọn ở đâu?
Tuy nhiên, người ta còn có thể chọn
mốc thế năng ở vị trí khác sao cho thuận
lợi trong tính toán. Cụ thể ta xét bài toán
sau :
Yêu cầu trả lời câu hỏi C3 :
Nếu chọn mốc thế năng tại vị trí O thì
tại điểm nào :
- thế năng = 0 ?
- thế năng > 0 ?
- thế năng < 0 ?
Wt = mgz.
HS : Đơn vị của thế năng trọng
trường là đơn vị của năng lượng.
[Wt] = J.
HS : Mốc thế năng chọn tại mặt
đất.
HS : Nếu chọn mốc thế năng tại O
thì:
Tại O: Wt= 0.
Tại A: WtA>0.
Tại B: WtB< 0.
Vấn đề 3: Tìm hiểu mối liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng
lực.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 54
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Trong phần trước ta đã tính thế
năng trọng trường thông qua công
của trọng lực, tức là giữa chúng có
mối liên hệ với nhau.
Với mốc thế năng đã chọn trước, khi
vật dịch chuyển trong trọng trường,
thế năng của vật có thay đổi không?
Giữa biến thiên thế năng và công
của trọng lực có mối liên hệ với nhau
như thế nào?
Ta xét bài toán sau:
Một vật rơi từ điểm M có độ cao zM
đến điểm N có độ cao zN trong trọng
trường.
Hãy xác định thế năng trọng
trường tai M và N so với mặt đất, từ
đó xác định độ biến thiên thế năng?
Tính công của trọng lực tác dụng
lên vật khi vật dịch chuyển từ M đến
N ?
So sánh độ biến thiên thế năng và
công của trọng lực và rút ra nhận
xét ?
Hãy xét dấu của công , khi thế
HS: Thế năng của vật có thể thay đổi
được.
???
* HS giải bài toán, thảo luận để có
kết quả đúng:
WtM = mgzM ; WtN = mgzN.
Độ biến thiên thế năng:
=WtM – WtN= mgzM- mgzN
= mg( zM-zN).
Công của trọng lực thực hiện khi vật
rơi từ M đến N:
A= mg(zM- zN)
HS: = A. (1)
Độ biến thiên thế năng bằng công
của trọng lực thực hiện .
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 55
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
năng tăng, giảm?
Nhận xét câu trả lời, rút ra hệ quả :
- Khi vật giảm độ cao, thế năng của
vật giảm thì trọng lực sinh công
dương.
- Khi vật tăng độ cao, thế năng của
vật tăng thì trọng lực sinh công
dương.
Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C4.
Bài toán: Một vật có khối lượng m
rơi từ A xuống mặt đất.
A
zB B
C zC
a) Tính thế năng của vật tại B và C
khi chọn mốc thế năng tại:
+ mặt đất.
+ tại C.
b) Tính hiệu thế năng của vật giữa hai
điểm B và C trong hai trường hợp trên.
Hướng dẫn học sinh thảo luận:
-Phân công nhiệm vụ cho 2 nhóm.
Hiệu thế năng trọng trường có phụ
thuộc vào việc chọn mốc thế năng
không?
HS suy luận:
> 0 WtM> WtN: thế năng tăng
A > 0.
< 0 WtM< WtN: thế năng giảm
A< 0.
Nhóm 1: giải với trường hợp chọn
mốc thế năng tại mặt đất.
WtB = mg zB ; WtC = mgzC.
= WtB – WtC = mg( zB- zC).
Nhóm 2: giải bài toán trong trường
hợp chọn mốc thế năng tại C.
WtB = mg(zB – zC).
WtC = 0.
= mg( zB – zC).
HS thảo luận cả lớp rút ra nhận xét:
Hiệu thế năng không phụ thuộc vào
việc chọn mốc thế năng.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 56
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Vấn đề 4: Khái niệm thế năng đàn hồi.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Lấy ví dụ: Lắp mũi tên vào cung
tên và giương cung.
Điều gì xảy ra nếu ta buông tay ra
khỏi dây cung và mũi tên?
Điều này chứng tỏ khả năng gì của
cung tên khi giương lên?
Nói chung, các vật bị biến dạng có
khả năng thực hiện công hay dự trữ
năng lượng và khả năng thực hiện
công phụ thuộc vào độ biến dạng
của vật.
Ở lớp 8 các em đã biết dạng năng
lượng đó chính là thế năng đàn hồi.
Thế năng đàn hồi của vật được xác
định như thế nào?
Trong phần trên, ta xác định thế
năng trọng trường thông qua tính
công của lực đàn hồi.
Một cách tương tự, có thể tính thế
năng đàn hồi thông qua công của lực
đàn hồi.
Xét bài toán sau:
Một vật có khối lượng m gắn vào lò
xo đàn hồi có độ cứng k, đầu kia lò
xo giữ cố định. Kéo vật ra khỏi vị trí
- Mũi tên lao về phía trước.
- Chứng tỏ cung khi bị giương (biến
dạng) có khả năng thực hiện công, do
đó có dự trữ năng lượng.
???
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 57
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
cân bằng rồi thả.
Khi kéo vật khỏi vị trí cân bằng,
vật chịu tác dụng của lực nào?
Độ lớn của lực đàn hồi xác định
như thế nào?
Hãy tính công của lực đàn hồi làm
lò xo chuyển từ trạng thái biến dạng
về trạng thái không biến dạng?
Hướng dẫn HS, phân tích sai lầm:
Công thức tính công A= F.s chỉ áp
dụng trong trường hợp lực tác dụng
là không đổi. Do lực đàn hồi thay đổi
trong quá trình vật dịch chuyển nên
để tính công của lực cần tính qua
công của lực đàn hồi trung bình.
- Chọn chiều dương là chiều tăng độ
dài của lò xo.
Nếu xét trong khoảng biến dạng
l rất nhỏ của lò xo, lực đàn hồi trung
bình bằng bao nhiêu?
Tính công của lực đàn hồi trung
bình?
Tương tự như thế năng trọng
trường, ta xác định thế năng đàn hồi
có giá trị bằng công của lực đàn hồi.
Biểu thức của thế năng đàn hồi
xác định như thế nào?
Thể chế hóa kiến thức:
Thế năng đàn hồi của lò xo khi
- Khi kéo vật, lò xo bị biến dạng xuất
hiện lực đàn hồi.
- Theo định luật Húc: Fdh = - k l.
* HS thảo luận, có thể tính:
Công của lực đàn hồi A= F.s
Trong đó:| F| = k| l| ; s = | l|
Suy ra A= k l. l = k( l)2.
HS: Lực đàn hồi trung bình:
HS: Công của lực đàn hồi:
Biểu thức thế năng đàn hồi:
.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 58
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
lò xo bị biến dạng là năng lượng của
lò xo có khi biến dạng, được tính
bằng công của lực đàn hồi tác dụng
lên lò xo khi đưa nó từ trạng thái
biến dạng về trạng thái không biến
dạng.
Vấn đề 5: Củng cố - Tổng kết bài học.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Nhấn mạnh các nội dung chính của
bài học:
Định nghĩa thế năng trọng trường,
biểu thức của thế năng trọng trường?
Giữa biến thiên thế năng trọng
trường và công của trọng lực có mối
liên hệ như thế nào?
Định nghĩa thế năng đàn hồi? Biểu
thức thế năng đàn hồi?
Yêu cầu trả lời các câu hỏi 1,2 và
làm bài tập 3,4,5,6 SGK.
* Các cá nhân trả lời và tự nhận xét
câu trả lời.
HS: Ghi nhớ và thực hiện.
Nội dung tóm tắt trình bày bảng
Bài 26: Thế năng.
I. Thế năng trọng trường. 1. Trọng trường:
- Mọi vật xung quanh trái đất đều chịu tác dụng của trọng lực: .
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 59
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
- Biểu hiên của trọng trường là sự xuất hiện trọng lực tác dụng lên một vật
khối lượng m đặt tại một vị trí bất kì trong khoảng không gian có trọng trường.
- Trọng trường đều: Khoảng không gian trong đó vecto gia tốc trọng
trường tại mọi điểm có phương song song, cùng chiều và cùng độ lớn.
2. Thế năng trọng trường:a) Định nghĩa:
Thế năng trọng trường là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật;
nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường.
b) Biểu thức của thế năng trọng trường:
- Công của trọng lực thực hiện khi vật rơi từ độ cao z: A = mgz.
Công A được định nghĩa bằng giá trị của thế năng trọng trường.
- Biểu thức của thế năng trọng trường của vật ở độ cao z (chọn mốc thế năng
tại mặt đất): Wt = mgz.
3. Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công trọng lực:
AMN = WtM - WtN.
Khi một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N thì công
của trọng lực của vật có giá trị bằng hiệu thế năng trọng trường tại M và tại N.
II. Thế năng đàn hồi:
1. Công của lực đàn hồi:
2. Thế năng đàn hồi:
Thế năng đàn hồi bằng công của lực đàn hồi.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Trong chương này tôi đặc biêt quan tâm tới những vấn đề sau:
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 60
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
- Trên cơ sở nghiên cứu nội dung kiến thức hai bài "Động lượng - Định
luật bảo toàn động lượng” và "Thế năng” thuộc chương “Các định luật bảo
toàn”, nhằm xác định mức độ nội dung các kiến thức cơ bản và các kĩ năng
HS cần nắm vững, tôi đã vận dụng các quan điểm, lý luận đã trình bày ở
chương 1 thiết kế phương án dạy học hai bài trên.
- Các phương án dạy học đó đều được soạn thảo theo một mẫu thống
nhất, phù hợp với các sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức đã dự kiến nhằm
phát huy tính tích cực, tìm tòi giải quyết vấn đề của HS giúp HS nắm vững
được các kiến thức, đồng thời giúp HS tích cực tìm tòi giải quyết vấn đề. Qua
đó, giúp các em vận dụng được các kiến thức đã học để giải thích, làm bài tập
có liên quan đến phần "Các định luật bảo toàn”.
- Trong mỗi bài học tôi đều tổ chức các tình huống học tập để đưa HS
vào hoạt động giải quyết vấn đề. Các tình huống đó đều chứa đựng vấn đề cần
giải quyết từ đó dẫn HS tới việc suy luận lý thuyết, dự đoán mối quan hệ giữa
các kiến thức cần xây dựng, đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra dự
đoán, thiết kế các phương án thí nghiệm đơn giản để chính xác hóa kiến thức
cần xây dựng. Quá trình định hướng diễn ra theo các pha của tiến trình giải
quyết vấn đề. Khi hướng dẫn HS giải quyết vấn đề, tôi đã sử dụng định hướng
khái quát chương trình hóa để hướng dẫn việc học tập của HS nhằm phát huy
tính tích cực, tìm tòi giải quyết vấn đề trong quá trình xây dựng kiến thức.
KẾT LUẬN CHUNG
Căn cứ vào mục đích và nhiệm vụ của đề tài, qua quá trình nghiên cứu
tôi đã đạt được một số kết quả sau:
1. Trình bày rõ được những cơ sở lí luận liên quan tới việc tổ chức
tình huống học tập, định hướng hoạt động nhận thức tích cực tìm tòi giải
quyết vấn đề của học sinh.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 61
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
2. Căn cứ vào lí luận về các bước thiết kế phương án dạy học một
bài học cụ thể, đề tài đã thiết kế được tiến trình hoạt động dạy học hai bài
"Động lượng- Định luật bảo toàn động lượng”, “Thế năng” (SGK vật lí 10)
với các ý tưởng lôi cuốn được HS hoạt động tích cực tìm tòi giải quyết vấn
đề, chiếm lĩnh kiến thức.
3. Tìm hiểu thực tế dạy học các bài "Động lượng - Định luật bảo
toàn động lượng” và "Thế năng” ở trường phổ thông, tìm ra những khó khăn
sai lầm HS hay mắc phải, tìm cách khắc phục thông qua việc xây dựng
phương án dạy học hai bài này.
Trong quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài, với sự giúp đỡ của các
thầy cô giáo trong tổ phương pháp giảng dạy, đặc biệt là sự giúp đỡ của cô
Lê Thị Oanh cả về mặt lí thuyết và thực hành, những nhiệm vụ đặt ra cho đề
tài đã tương đối hoàn thiện. Tuy nhiên, do thời gian nghiên cứu có hạn, bên
cạnh đó tôi chưa có điều kiện thực nghiệm nên không thể tránh khỏi thiếu sót.
Tôi kính mong các thầy cô giáo giúp đỡ, đóng góp ý kiến để đề tài của tôi
được hoàn thiện hơn, hạn chế những thiếu sót trong nhận thức của bản thân để
công việc giảng dạy sau này được hoàn thiện hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nghị quyết lần thứ IV Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản khóa
7 về sự tiếp tục giáo dục và đào tạo (2/1994).
2. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng (2001): Tổ chức hoạt động
nhận thức cho HS trong dạy học vật lí ở trường Phổ thông, NXB Đại học
quốc gia Hà Nội.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 62
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
3. Phạm Hữu Tòng (2001), Lí luận dạy học vật lí ở trường trung học,
NXB Giáo dục.
4. Phạm Hữu Tòng (1996), Hình thành kiến thức, kĩ năng phát triển trí tuệ
và năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học vật lí, NXB Giáo dục.
5. Tài liệu bồi dưỡng giáo viên (2006), thực hiện chương trình sách giáo
khoa lớp 10 THPT môn vật lí, NXB Giáo dục.
6. Phạm Hữu Tòng (2004), Dạy học vật lí ở trường phổ thông theo định
hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, tự chủ, sáng tạo và tư duy
khoa học (NXB Đại học sư phạm).
7. Sách giáo viên Vật lí 10, NXB Giáo dục.
8. Lương Duyên Bình, Vật lí đại cương tập 1, NXB Giáo dục.
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 63
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
Lêi c¶m ¬n!Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cám ơn PGS.TS Lê
Thị Oanh, người đã giúp đỡ và đóng góp những ý kiến quý báu cho
tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới Ban chủ nhiệm khoa, các
thầy cô trong khoa Vật lí Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội cùng tập
thể các thầy cô giáo trong tổ bộ môn Lí luận và Phương pháp giảng
dạy đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt
bốn năm học đại học và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn
thành khóa luận tốt nghiệp này.
Sau nữa, tôi muốn nói lời cảm ơn tới những người thân trong
gia đình và bạn bè, những người đã động viên giúp đỡ tôi vượt qua
những khó khăn trong học tập cũng như trong cuộc sống.
Hà Nội, tháng 5 năm 2008
Sinh viên
Doãn Thị Thảo Anh
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 64
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1. Học sinh HS
2. Giáo viên GV
3. Sách giáo khoa SGK
4. Câu hỏi đặt ra cho học sinh O
5. Hoạt động trình diễn, thông báo của giáo viên
6. Nhà xuất bản NXB
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 65
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
MỤC LỤCA. PHẦN MỞ ĐẦU.........................................................................................................1
1.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI..................................................................................................12. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU..........................................................................................33. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.......................................................................................34. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC..........................................................................................35. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU..........................................................................................36.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................................................................4
B.PHẦN NỘI DUNG.......................................................................................................5
Chương I: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI.........................................................................51.1.THIẾT LẬP SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG TIẾN TRÌNH NHẬN THỨC KHOA HỌC, XÂY
DỰNG MỘT KIẾN THỨC MỚI..........................................................................51.1.1. Các pha của tiến trình khoa học giả quyết vấn đề, xây dựng một kiến thức vật lí mới.....................................................................................51.1.2. Sơ đồ mô phỏng tiến trình nhận thức khoa học, xây dựng một kiến thức vật lí mới.............................................................................................6
1.2. TỔ CHỨC TÌNH HUỐNG VẤN ĐỀ..............................................................81.2.1. Tình huống có vấn đề trong dạy học:...............................................81.2.2. Các kiểu tình huống có vấn đề:........................................................81.2.3. Điều kiện cần của việc tạo tình huống có vấn đề.............................91.2.4. Tiến trình dạy học và giải quyết vấn đề.........................................10
Pha thứ ba: Tranh luận, thể chế hóa, vận dụng tri thức mới...............................11
1.3. ĐỊNH HƯỚNG KHÁI QUÁT CHƯƠNG TRÌNH HÓA HÀNH ĐỘNG NHẬN
THỨC TỰ CHỦ, TÍCH CỰC CỦA HỌC SINH...................................................121.3.1. Các kiểu định hướng hành động học tập trong dạy học.................121.3.2. Vai trò quan trọng của kiểu định hướng khái quát chương trình hóa...131.3.3. Hệ thống câu hỏi đề xuất vấn đề, định hướng tư duy giải quyết vấn đề trong tiến trình khoa học xây dựng, vận dụng một tri thức vật lý cụ thể ......14
1.4. THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN DẠY HỌC TỪNG ĐƠN VỊ KIẾN THỨC CỤ THỂ...151.5. PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA HỌC SINH TRONG HỌC TẬP...................18
1.5.1. Tính tích cực của HS trong học tập trong học tập vật lí.................181.5.2. Các biểu hiện của tính tích cực học tập..........................................19
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 66
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội
1.5.3. Các cấp độ của tính tích cực học tập..............................................201.5.4. Biện pháp phát triển hoạt động nhận thức tích cực tìm tòi giải quyết vấn đề của học sinh:.................................................................................20
KẾT LUẬN CHƯƠNG I.....................................................................................................22
Chương 2. THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN DẠY HỌC CÁC BÀI "ĐỘNG LƯỢNG - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG” VÀ "THẾ NĂNG”.......................23
SGK VẬT LÍ 10..............................................................................................................23
2.1. TỔNG QUAN VỀ KIẾN THỨC VÀ KĨ NĂNG CƠ BẢN CỦA CHƯƠNG “CÁC
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN”...............................................................................232.1.1.Nội dung chương “Các định luật bảo toàn”:...................................232.1.2. Những nội dung và kỹ năng cơ bản của phần “Các định luật bảo toàn” SGK vật lí lớp 10............................................................................232.1.3. Những khó khăn sai lầm mà học sinh gặp phải khi học phần "Các định luật bảo toàn”...................................................................................24
2.2. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI "ĐỘNG LƯỢNG- ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
ĐỘNG LƯỢNG”.............................................................................................242.2.1. Sơ đồ cấu trúc nội dung và tiến trình xây dựng kiến thức:.......................24
2.2.2. Mục tiêu dạy học:...........................................................................292.2.3. Phương án kiểm tra, kiểm tra:........................................................292.2.4. Phương tiện dạy học:......................................................................29
2.2.5. Tổ chức hoạt động dạy học:..............................................................................29
2.3. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC BÀI "THẾ NĂNG”................................................382.3.1. Sơ đồ cấu trúc nội dung và tiến trình xây dựng kiến thức:............382.3.2. Mục tiêu dạy học và đề kiểm tra kết quả học tập:..........................422.3.3.Phương tiện dạy học:.......................................................................432.3.4. Tổ chức hoạt động dạy học:...........................................................43
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2..............................................................................................53
KẾT LUẬN CHUNG.....................................................................................................55
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................56
Doãn Thị Thảo Anh – Lớp B- K54 – Khoa Vật lí 67