Tài liệu Bồi dưỡng thường xuyên môn Vật lý THPT
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tài liệu Bồi dưỡng thường xuyên môn Vật lý THPT", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Tài liệu Bồi dưỡng thường xuyên môn Vật lý THPT
LỜI NÓI ĐẦU Thực hiện thông tư số 26/TT- BGDĐT ngày 10 tháng 7 năm 2012 của Bộ GD&ĐT về việc ban hành Quy chế bồi dưỡng thường xuyên cho giáo viên Mầm non, Phổ thông và Giáo dục thường xuyên. Để giúp các giáo viên dạy Vật lý cấp THPT trong tỉnh có thêm tài liệu tham khảo, phần nào giảm bớt khó khăn và tự tin hơn trong giảng dạy, Sở GD&ĐT Hà Tĩnh biên soạn Tài liệu Bồi dưỡng thường xuyên môn Vật lý. Tài liệu gồm các phần sau: Chuyên đề I Hệ thống hóa kiến thức vật lý ở lớp 10 và lớp 11 có tần suất sử dụng lớn trong dạy học chương trình vật lý lớp 12 Chuyên đề II Phương pháp giảng dạy các định luật bảo toàn trong cơ học ở chương trình vật lý trung học phổ thông Chuyên đề III Đổi mới phương pháp dạy học ở các tiết bài tập trong chương trình vật lí THPT- chương trình chuẩn Chúng tôi hi vọng Tài liệu sẽ góp phần cải thiện được chất lượng dạy - học Vật lý cấp THPT trong thời gian tới. Mặc dù nhóm tác giả đã hết sức cố gắng trong quá trình biên soạn, song chắc chắn vẫn còn có nhiều hạn chế và thiếu sót. Chúng tôi mong nhận được các ý kiến đóng góp của các bạn đồng nghiệp, các bạn đọc để tài liệu được hoàn thiện và có tác dụng thiết thực hơn. NHÓM TÁC GIẢ 1 Phần I: CƠ HỌC I. CHUYỂN ĐỘNG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU 1. Chuyển động thẳng biến đổi đều là chuyển động trong đó vận tốc biến thiên được những lượng bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau bất kì. Véc tơ gia tốc a của chuyển động thẳng biến đổi đều không đổi cả về hướng và độ lớn. * Chuyển động nhanh dần đều: a và v cùng hướng, hay av > 0; * Chuyển động chậm dần đều: a ngược chiều v , hay av < 0. * Nếu chọn chiều (+) là chiều chuyển động (chiều của véc tơ vận tốc ban đầu v0 ) thì chuyển động nhanh dần đều có a < 0; v v * Công thức đại số gia tốc: a t 0 t t0 2. Công thức vận tốc tức thời: vt a(t t0 ) v0 * Chọn gốc thời gian là lúc bắt đầu chuyển động (t0 0) : vt at v0 ; * Nếu v0 0 và t0 0: vt at . (nếu a, vt , v0 có giá trị dương khi a , vt , v0 cùng chiều (+)). 3. Phương trình của chuyển động thẳng biến đổi đều at 2 * Công thức đường đi: s v t 0 2 a * Dạng tổng quát của phương trình chuyển động: x x v (t t ) (t t ) 0 0 0 2 0 at 2 * Chọn gốc thời gian t0 (t0=0): x x v t . 0 0 2 * Các trường hợp riêng: at 2 + Nếu v 0 thì x x 0 0 2 at 2 + Chọn x 0 thì x v t 0 0 2 at 2 + Nếu v 0 và chọn x 0 thì x 0 0 2 4. Liên hệ giữa gia tốc, vận tốc và đường đi 2 2 2 2 * Dạng tổng quát: vt v0 2a(x x0 ), hay vt v0 2as. * Trường hợp riêng: 2 2 + Nếu v0 0 : vt 2a(x x0 ), hay vt 2as. 2 2 + Chọn x0 0 : vt v0 2ax. 3 M - Biểu thức của gia tốc g ở độ cao h so với mặt đất: g G , trong đó: M là (R h) khối lượng trái đất; R là bán kính trái đất. Gia tốc trọng trường trên mặt đất (h=0) là: M g G R * Trọng lượng là độ lớn của trọng lực. - Khi vật đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều đối với trái đất, Trọng lượng của vật bằng trọng lực tác dụng lên vật: P = mg. - Trọng lượng của vật được đo bằng lực kế. 2. Lực đàn hồi * Định luật Húc: Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo và luôn luôn ngược chiều với biến dạng: F = -kx. Trong đó: k là độ cứng (hay hệ số đàn hồi) của lò xo, có đơn vị là N/m; x = l là độ biến dạng (độ nén hoặc độ giãn của lò xo); dấu “-” để chỉ lực F luôn luôn ngược chiều với biến dạng x . - Độ lớn của lực đàn hồi: F = k. l . - Lực kế lò xo dùng để đo lực. 3. Lực ma sát * Lực ma sát trượt là lực xuất hiện ở mặt tiếp xúc giữa hai vật khi vật này trượt lên vật kia, và luôn luôn ngược hướng với vận tốc tương đối của vật này với vật kia; - Lực ma sát trượt có phương tiếp tuyến với mặt tiếp xúc và ngược chiều chuyển động; - Độ lớn của lực ma sát trượt không phụ thuộc diện tích tiếp xúc mà tỉ lệ với áp lực N (lực nén vuông góc): F = kN. Trong đó k là hệ số ma sát trượt, phụ thuộc bản chất ms các vật và tính chất hai mặt tiếp xúc (k<1); k = tan với là góc giữa phản lực N và hợp lực của Fms và N . * Lực ma sát nghỉ là lực xuất hiện khi hai vật đứng yên tương đối với nhau nhưng có xu hướng trượt lên nhau dưới tác dụng của lực bên ngoài (ngoại lực). - Lực ma sát nghỉ luôn luôn cân bằng với ngoại lực đặt vào vật, hướng song song với mặt tiếp xúc. - Lực ma sát nghỉ cực đại xấp xỉ bằng lực ma sát trượt. * Lực ma sát lăn là lực xuất hiện khi một vật lăn trên mặt một vật khác và cản lại chuyển động của vật. - Lực ma sát lăn cũng tỉ lệ với áp lực N, nhưng hệ số ma sát lăn nhỏ hơn hệ số ma trượt. V. ỨNG DỤNG CÁC ĐỊNH LUẬT NIUTƠN VÀ CÁC LỰC CƠ HỌC 1. Gia tốc của một vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng một góc so với mặt phẳng nằm ngang: a g(sin k cos ) , với k là hệ số ma sát. - Nếu ma sát không đáng kể (k 0) thì a g sin ; - Nếu k tan thì a = 0: vật đứng yên hay vật chuyển động thẳng đều. 2. Phương pháp tọa độ dùng để khảo sát chuyển động phức tạp: 5 VII. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG 1. Công lực của F có điểm đặt dịch chuyển một đoạn đường thẳng s làm với phương (không đổi) của lực một góc là: A Fscos F 's Fs ' (F’ là hình chiếu của F xuống đường đi, s’ là hình chiếu của s xuống phương của lực). • Nếu lực cùng hướng với đường đi ( =0) thì: A = F.s; • Nếu lực ngược hướng với đường đi ( = 1800) thì: A = - F.s; • Nếu lực vuông góc với đường đi ( = 900) thì: A = 0; • Nếu 0: gọi là công phát động; • 900< <1800 A<0: gọi là công cản; • Đơn vị công: jun (J) = niutơn x mét (N.m). 2. Công của trọng lực không phụ thuộc vào dạng quỹ đạo của vật mà luôn luôn bằng tích của trọng lực của vật với hiệu độ cao của vị trí đầu và vị trí cuối của vật: A = mgh, với h = h1 – h2 (h1 và h2 là độ cao vị trí đầu và vị trí cuối). - Nếu vật đi từ trên xuống: h > 0 A > 0; - Nếu vật đi từ dưới lên: h < 0 A< 0. k 2 2 • Công của lực đàn hồi: A (x x ) , với: k là hệ số đàn hồi (độ cứng); x 1, x2 2 1 2 là độ biến dạng vị trí đầu và vị trí cuối. 3. Định luật bảo toàn công: Được lợi bao nhiêu lần về lực thị thiệt bấy nhiêu lần về đường đi (không một máy nào cho ta lợi về công). • Khi vật chuyển động đều, hoặc khi vận tốc của vật ở điểm đầu và điểm cuối bằng nhau, ta có công phát động bằng công cản: AP.động = Acan . A 4. Công suất của máy (vật) thực hiện công A trong thời gian t là: N = Fv ( t F là lực tác dụng lên vật chuyển động với vận tốc v cùng hướng với F ). Nếu v vận tốc tức thời thì ta có công suất tức thời; nếu v là vận tốc trung bình ( v ) ta có công suất trung bình. * Đơn vị công suất: oat (W) = jun/giây (J/s). 5. Năng lượng (của một vật hay hệ vật) là đại lượng biểu thị khả năng sinh công (của nó). - Các dạng năng lượng: cơ năng, nội năng, hóa năng - Đơn vị năng lượng: jun (J). 6. Động năng của một vật có khối lượng m và vận tốc v là đại lượng vô hướng ( mv2 0): W đ . 2 * Định lý về động năng: Biến thiên động năng của vật bằng công A ng của ngoại lực m 2 2 tác động lên vật: Wđ2 - Wđ1 v2 v1 Ang. Trong đó Wđ2 và Wđ1 là động năng lúc 2 đầu và lúc cuối. 7 Các kiến thức Cơ học ở lớp 10 là kiến thức cơ sở để dạy học các chương: ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN; DAO ĐỘNG CƠ; HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ ở lớp 12. Cụ thể: 1. ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN • Các phương trình của chuyển động quay biến đổi đều (có dạng tương tự các phương trình của chuyển động thẳng biến đổi đều): * Vật rắn quay đều ( = 0) = 0 + t * Vật rắn quay biến đổi đều ( ≠ 0) 1 2 2 2 = 0 + t; t t ; 2 ( ) 0 2 0 0 • Trong đó 0, 0 là toạ độ góc và tốc độ góc ban đầu, tại thời điểm t = 0; là gia tốc góc. • Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định: M M I hay Trong đó: M = Fd (Nm)là mômen lực đối với trục quay (d là tay I 2 2 đòn của lực); I miri (kgm )là mômen quán tính của vật rắn đối với trục quay i •Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định đều (có dạng tương tự phương trình động lực học của chất điểm F = m.a) là M = I. . Trong đó, M là tổng momen lực tác dụng lên vật rắn đối với trục quay, I là momen quán tính của vật đối với trục quay, là gia tốc góc của vật. • Công thức tính động năng của vật rắn quay quanh một trục(có dạng tương tự 2 v 1 2 công thức tính động năng của vật chuyển động tịnh tiến W đ m ) là: Wđ = I 2 2 trong đó, I là momen quán tính và là tốc độ góc của vật rắn đối với trục quay. • Sự tương tự giữa các đại lượng góc và đại lượng dài trong chuyển động quay và chuyển động thẳng Chuyển động quay Chuyển động thẳng (Trục quay cố định, chiều quay không đổi) (Chiều chuyển động không đổi) Toạ độ góc (rad) Toạ độ x (m) Tốc độ góc (rad/s) Tốc độ v (m/s) Gia tốc góc (rad/s2) Gia tốc a (m/s2) Mômen lực M (Nm) Lực F (N) Mômen quán tính I Khối lượng m (kgm2) (kg) Mômen động lượng L = I Động lượng P = mv (kgm2/s) (kgm/s) 1 2 1 2 Động năng quay W I Động năng Wđ mv đ 2 (J) 2 (J) 9 động điều hòa luôn luôn không đổi (định luật bảo toàn cơ năng cho hệ chỉ chịu lực thế tác dụng). • Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. Nguyên nhân gây ra dao động tắt dần là lực cản của môi trường. Vật dao động bị mất dần năng lượng. Biên độ của dao động giảm càng nhanh khi lực cản của môi trường càng lớn. hoà (cơ năng không bảo toàn do có lực cản không phải lực thế tác dụng) • Phương trình động lực học của con lắc lò xo dao động điều hoà (áp dụng định k luật 2 Niutơn) là F = ma = - kx hay a = - x . Trong đó F là lực tác dụng lên vật m, x m là li độ của vật m. s • Với con lắc đơn, thành phần lực kéo vật về vị trí cân bằng là P t = - mg = ma = l s ms" hay s" = - g = -2s. Ttrong đó, s là li độ cong của vật đo bằng mét (m), l là l chiều dài của con lắc đơn đo bằng mét (m). Đó là phương trình động lực học của con lắc đơn. l • Công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn là T 2 . Trong đó: g a. Gia tốc rơi tự do g là giá trị biểu kiến, có đơn vị là mét trên giây bình phương (m/s2). Gia tốc rơi tự do g có thể thay đổi do con lắc ở các vĩ độ địa lý khác nhau, ở độ M cao h so với mặt đất ( g G ), hoặc có thành phần gia tốc do các lực khác gây ra (R h) như: * Lực quán tính: F ma , độ lớn F = ma ( F a ) * Lực điện trường: F qE , độ lớn F = qE (Nếu q > 0 F E ; còn nếu q < 0 F E ) * Lực đẩy Ácsimét: F = DgV ( F luông thẳng đứng hướng lên). Trong đó: D là khối lượng riêng của chất lỏng hay chất khí, g là gia tốc rơi tự do, V là thể tích của phần vật chìm trong chất lỏng hay chất khí đó. Khi đó: P ' P F gọi là trọng lực hiệu F dụng hay trong lực biểu kiến (có vai trò như trọng lực P ); g ' g gọi là gia tốc m trọng trường hiệu dụng hay gia tốc trọng trường biểu kiến. Chu kỳ dao động của con l lắc đơn khi đó: T ' 2 g ' Các trường hợp đặc biệt: * F có phương ngang: F + Tại VTCB dây treo lệch với phương thẳng đứng một góc có: tan P F + g ' g 2 ( )2 m 11 1. Định luật Culông: Lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên trong chân không tỉ lệ với độ lớn các điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng và phụ thuộc vào môi trường. Lực tương tác có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích, có chiều của lực đẩy nếu hai điện tích cùng dấu, chiều của lực hút q q nếu hai điện tích trái dấu: F k 1 2 , với là hằng số điện của môi trường (với chân r 2 không = 1). Trong hệ đơn vị SI: r đo bằng mét (m); F đo bằng niutơn (N); q đo bằng m2 q q culông (C); k 9.109 (N. ); như vậy F 9.109. 1 2 c2 r 2 Công thức này áp dụng cho cả trường hợp hai quả cầu nhỏ mang điện, khi đó r là khoảng cách giữa tâm của hai quả cầu. Cần chú ý là công thức trên chỉ áp dụng được một cách chính xác cho trường hợp điện môi đồng chất chiếm đầy không gian xung quanh các điện tích. Khi thay các giá trị bằng số trong công thức cần lưu ý: - Chỉ lấy giá trị tuyệt đối của điện tích; - Các dữ liệu cho trong đề bài phải chuyển về đơn vị hệ SI. Nếu điện tích (vật mang điện) chịu tác dụng của nhiều lực F1, F2 ,.từ phía các điện tích khác thì hợp lực tác dụng lên điện tích đó được xác định theo quy tắc hợp lực (cộng véc tơ): F F1 F2 ... Ngoài lực điện, vật mang điện (quả cầu mang điện chẳng hạn) còn có thể chịu tác dụng của những lực khác như: - Trọng lực P = mg; - Lực căng của sợi dây T; - Lực đẩy Acsimet F = VD (với V là thể tích chất lỏng bị chiếm chỗ; D là khối A g lượng riêng của chất lỏng; g là gia tốc trọng trường); lực FA hướng thẳng đứng lên trên. Vật mang điện tích cân bằng khi hợp lực tác dụng lên nó bằng không. 2. Xung quanh vật mang điên (điện tích) có một điện trường; điện trường này tác dụng lực điện lên các điện tích đặt trong nó. a. Cường độ điện trường tại một điểm được đo bằng thương số của lực điện trường F tác dụng lên một điện tích thử đặt tại điểm đó và độ lớn của điện tích thử đó: E q (điện tích thử là một vật có kích thước rất nhỏ, mang điện tích dương). Đơn vị cường độ điện trường: vôn trên mét (V/m). b. Cường độ điện trường E gây ra bởi một điện tích Q tại một điểm cách nó một khoảng r, trong môi tường có hằng số điện môi , là một véctơ: đặt tại điểm đó, có độ Q lớn E 9.109 , có phương là đường thẳng nối điện tích và điểm đó và có chiều r2 hướng ra xa Q nếu Q > 0, hướng về Q nếu Q < 0. 13 1 1 1 Q2 W= QU CU 2 2 2 2 C II. NHỮNG ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI 1. Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện. Chiều của dòng điện được quy ước là chiều chuyển động của các hạt mang điện dương (tức ngược với chiều chuyển động của các hạt mang điện âm). q Cường độ dòng điện I , với q là lượng điện tích (điện lượng) chuyển qua t tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian nhỏ t . Dòng điện không đổi: có chiều và cường độ không thay đổi theo thời gian. q Cường độ dòng điện không đổi: I (q là điện lượng chuyển qua tiết diện thẳng của t vật dẫn trong khoảng thời gian t bất kỳ). Suy ra: q = It. Đơn vị cường độ dòng điện: ampe (A). Đo cường độ dòng điện bằng ampe kế (mắc nối tiếp vào mạch cần đo dòng điện) 2. Điện trở là đại lượng đặc trưng cho tính cản trở dòng điện của vật dẫn. Đơn vị điện trở: ôm ( ). a.Ở một nhiệt độ nhất định, điện trở của dây dẫn đồng tính hình trụ có tiết diện l S, chiều dài l là: R , trong đó l tính bằng m; S tính bằng m 2; R tính bằng ôm; S gọi là điện trở suất của chất cấu tạo nên dây dẫn, có đơn vị là ômmét ( m). b. Điện trở và điện trở suất phụ thuộc vào nhiệt độ: Rt R0 1 (t t0 ); t 0 1 (t t0 ), trong đó: R0, Rt, 0 , t lần lượt là điện trở và -1 -1 điện trở suất ở nhiệt độ t0 và t; hệ số nhiệt điện trở, có đơn vị là độ (K ) Đối với kim loại 0 , còn đối với chất điện phân 0. 3. Nguồn điện là cơ cấu để tạo ra và duy trì hiệu điện thế ở hai đầu vật dẫn (trong mạch) nhằm duy trì dòng điện. Nguồn điện (không đổi) nào cũng có hai cực là cực âm và cực dương. Dòng điện có chiều đi ra từ cực dương, đi vào cực âm của nguồn điện. Các nguồn điện hóa học thường dùng là pin và acquy. a. Mỗi nguồn điện đều có một suất điện động xác định và một điện trở trong r. b. Các nguồn điện thường được mắc chung với nhau thành bộ nguồn. - Khi mắc nối tiếp các nguồn điện (cực dương của nguồn này nối với cực âm của nguồn kia) thì suất điện động b và điện trở trong rb của bộ nguồn được tính theo các công thức: b 1 2 ... n ; rb r1 r2 ... rn Nếu các nguồn trong bộ nguồn hoàn toàn giống nhau, thì b n.1 và rb n.r1 . - Hai nguồn (có suất điện động 1 và 2 ) mắc xung quanh đối (cực dương hoặc cực âm của 1 nối với cực dương hoặc cực âm của 2 và nếu 1 2 thì b 1 2 ; rb r1 r2 và dòng điện phát ra từ bộ nguồn là dòng điện đi ra từ cực dương của 1 . 15 + Điện năng tiêu thụ của máy thu điện: A = Pt + Trên các máy thu điện thường ghi hai chỉ số: Công suất điện P đ (công suất định mức) của máy và hiệu điện thế U đ (hiệu điện thế định mức) cần phải đặt vào máy để nó hoạt động bình thường. Khi hiệu điện thế cần đặt vào máy thu điện có giá trị đúng bằng chỉ số U đ thì công suất tiêu thụ của máy đúng chỉ bằng chỉ số P đ và dòng điện PĐ chạy qua máy có cường độ: I Đ , gọi là cường độ định mức. U Đ e. Đơn vị công là jun, đơn vị công suất là oát. Điện năng tiêu thụ còn được tính ra: 1kWh = 3.600.000J 6. Định luật ôm tổng quát Nếu trên đoạn mạch AB có nhiều nguồn điện, máy thu điện và điện trở thì định luật Ôm có dạng tổng quát sau đây: U AB RAB I AB ( ) ( ') . Với quy ước: + IAB = I nếu dòng điện trên đoạn mạch chạy từ A đến B và I AB = - I nếu dòng điện chạy từ B đến A + (hoặc ') lấy dấu “+” nếu đầu A của đoạn mạch nối với cực dương của nguồn (hoặc máy thu điện), và lấy dấu “-” nếu đầu A nối với cực âm của nguồn (hoặc máy thu điện). Dấu có nghĩa là tổng đại số của các đại lượng tương ứng. III. TỪ TRƯỜNG 1. Từ trường là dạng vật chất tồn tại xung quanh hạt mang điện chuyển động và tác dụng lực từ lên hạt mang điện tích khác chuyển động trong đó. Hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam - Bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó. 2. Đường cảm ứng từ là những đường cong vẽ trong không gian có từ trường sao cho tiếp tuyến tại một điểm trùng với hướng của từ trường tại điểm đó. a. Đối với dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài: Các đường cảm ứng từ là những đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với dây dẫn, có tâm trên dây dẫn, có chiều được xác định theo quy tắc đinh ốc (đinh ốc thuận): Đặt cái đinh ốc dọc theo dây dẫn và quay cho nó tiến theo chiều dòng điện, khi đó chiều quay của cái đinh ốc là chiều của đường cảm ứng từ. b. Đối với dòng điện chạy trong dây dẫn hình tròn: Đường cảm ứng từ đi vào mặt Nam và đi ra mặt Băc (mặt Nam của vòng dây là mặt khi nhìn vào đó thấy dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ). c. Đối với dòng điện chạy trong ống dây dài: Đường cảm ứng từ đi vào cực Nam (S) ra cực Bắc (N). Trong lòng ống đây các đường cảm ứng từ gần như song song với nhau (từ trường là đều). d. Tính chất đường cảm ứng từ: Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ được một đường cảm ứng từ; các đường cảm ứng từ là những đường cong khép kín hoặc là một đường vô hạn ở hai đầu; chiều của đường cảm ứng từ tuân theo quy tắc xác định (quy tắc đinh ốc; quy tắc vào cực Nam ra cực Bắc); quy ước vẽ số đường cảm ứng từ sao 17 chuyển động trong từ trường đều chịu tác dụng của những lực hãm điện từ. Dòng điện Fucô cũng gây ra hiệu ứng toả nhiệt Jun-Lenxơ trong các lõi động cơ, máy biến thế 5. Hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong một mạch có dòng điện mà sự biến thiên của từ thông qua mạch được gây ra bởi sự biến thiên của cường độ dòng điện trong chính mạch đó a. Trong mạch điện không đổi, hiện tượng tự cảm thường xảy ra khi đóng mạch (dòng điện tăng lên đột ngột) và khi ngắt mạch (dòng điện giảm đến bằng 0). Trong mạch điện xoay chiều luôn luôn xảy ra hiện tượng tự cảm. b. Suất điện động tự cảm xuất hiện trong mạch khi có xảy ra hiện tượng tự cảm là I L (dấu trừ biểu thị định luật Lenxơ), trong đó I là độ biến thiên cường độ tc t dòng điện trong mạch trong thời gian t ; L là hệ số tự cảm (hay độ tự cảm) của mạch, tùy thuộc vào hình dạng và kích thước của mạch, có đơn vị là henri (H); LI là từ thông tự cảm qua mạch. N 2S Độ tự cảm của ống dây dài (xôlenôit): L 10 7.4 . Với ống dây có lõi là vật I N 2S liệu sắt từ có độ từ thẩm thì: L .10 7.4 . I c. Năng lượng và mật độ năng lượng từ trường của ống dây tự cảm có dòng điện I chạy qua: LI2 1 B2SI W 2 2 0 W B2 (với B là cảm ứng từ của từ trường trong ống dây). V 20 Các kiến thức điện học ở lớp 11 là kiến thức cơ sở để dạy học các chương: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU; DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ ở lớp 12. Cụ thể: 1. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU • Định luật Ôm: Cường độ hiệu dụng trong một đoạn mạch điện xoay chiều có R,L,C mắc nối tiếp có giá trị bằng thương số của điện áp hiệu dụng giữa hai đầu U đoạn mạch và tổng trở của đoạn mạch: I = Z • Công thức tính công suất tiêu thụ trong một mạch điện xoay chiều có RLC nối tiếp là P=UIcos = RI2 . Trong đó, U là giá trị hiệu dụng của điện áp, I là giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện của mạch điện và cosử gọi là hệ số công suất của mạch điện. • Máy biến áp hoạt động dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. Nguồn phát điện tạo nên một điện áp xoay chiều tần số f ở hai đầu cuộn sơ cấp. Dòng điện xoay chiều trong cuộn sơ cấp gây ra biến thiên từ thông trong trong hai cuộn. Do cấu tạo của máy biến áp, có lõi bằng chất sắt từ nên hầu như mọi đường sức từ do dòng điện ở cuộn sơ cấp gây ra đều đi qua cuộn sơ cấp, nói cách khác từ thông qua mỗi vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp là như nhau. Kết quả là trong cuộn thứ cấp có sự 19 1 1 q2 1 •Năng lượng điện từ: W=W W hay W CU 2 q U 0 LI 2 đ t 2 0 2 0 0 2C 2 0 •Mạch dao động LC thay đổi: + Khi C thay đổi Bước sóng của sóng điện từ Mạch dao động L - C 1 là 1 2 LC1 f1 Bước sóng của sóng điện từ Mạch dao động L - C 2 là 2 2 LC2 f 2 Bước sóng của sóng điện từ Mạch dao động L - C 1 - C2 khi C1 C2 nối tiếp là 1 2 2 2 1 2 Bước sóng của sóng điện từ Mạch dao động L - C 1 - C2 khi C1 và C2 song song 2 2 là 1 2 . + Khi L thay đổi Bước sóng của sóng điện từ Mạch dao động C - L 1 là 1 2 L1C f1 Bước sóng của sóng điện từ Mạch dao động C - L 2 là 2 2 L2C f 2 Bước sóng của sóng điện từ Mạch dao động C - L 1 - L2 khi L1và L2 nối tiếp là 2 2 1 2 . Phần III: QUANG HỌC SỰ PHẢN XẠ VÀ SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 1. Ảnh tạo bởi lưỡng chất phẳng a. Vật thật (ảo) cho ảnh ảo (thật) d n1 b. (n1 là chiết suất môi trường chứa vật) d' n2 2. Ảnh tạo bởi bản (hai) mặt song song: a. Vật thật (ảo) cho ảnh ảo (thật); ảnh có độ lớn bằng vật; b. Độ dịch chuyển của ảnh (khoảng cách vật-ảnh); 1 SS' e(1 ) . n c. Với n > 1, ảnh dịch chuyển theo chiều truyền ánh sáng; 3. Thấu kính: a. Độ tụ D của thấu kính: 21 + Khoảng cách từ hai khe đến màn: D = IO + SI + Bề rộng trường giao thoa: A1A2 = IO.2(n-1).A + Góc lệch A.(n 1) 3. Thấu kính Biê + Khoảng cách giữa hai khe: SS ' d d ' a = S1S2 = O O . e. 1 2 SO d S1 + Khoảng cách từ hai khe đến màn: O1 D = S’I S S’ I O2 + Bề rộng trường giao thoa: S d d’ 2 SI SI A1A2 = O O e. 1 2 OS d 23 CHUYÊN ĐỀ II PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG CƠ HỌC Ở CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG I. Đặt vấn đề: Các bài toán cơ học về nguyên tắc đều có thể giải bằng phương pháp động lực học vì lẽ đó mà các định luật động lực học của Niu-tơn có ý nghĩa to lớn trong lịch sử phát triển vật lý học nói riêng và khoa học nói chung. Song tuỳ từng bài toán cụ thể, việc phân tích lực không phải là đơn giản. Điều đó có nghĩa là sử dụng phương pháp động lực học để giải các bài toán cơ học không phải bao giờ cũng có hiệu quả cao. Bên cạnh các định luật động lực học còn có các định luật bảo toàn như: Định luật bảo toàn động lượng, định luật bảo toàn cơ năng, định luật bảo toàn momen động lượng,Việc sử dụng các định luật bảo toàn vào giải các bài toán cơ học có khi có hiệu quả rất cao. Thật vậy không cần phân tích chi tiết lực tác dụng, dạng quỹ đạo, áp dụng các định luật bảo toàn có thể trực tiếp và nhanh chóng tìm ra được nhiều tính chất quan trọng của chuyển động. Các định luật bảo toàn đưa ra một giới hạn cho khả năng của chúng ta, cho thấy cái gì thực hiện được, cái gì không thực hiện được. Ví dụ không nên tiêu phí thời gian để chế tạo động cơ vĩnh cửu vì định luật bảo toàn năng lượng không cho phép v.v Trong những trường hợp chưa hiểu biết nhiều về lực tác dụng trong vật lý hạt nhân và nguyên tử có thể sử dụng các định luật bảo toàn để có thể tìm hiểu một số thuộc tính động học, nhờ đó có khi thu được những kết quả rất quan trọng. Ngay cả những trường hợp đã biết chính xác lực tác dụng, người ta vẫn sử dụng các định luật bảo toàn vào việc giải các bài toán động lực học, để tránh được những phép tính cồng kềnh phức tạp không cần thiết. Trong vật lý học các định luật bảo toàn chiếm một vị trí đặc biệt quan trọng. Tính chất tổng quát của các định luật bảo toàn quyết định ý nghĩa khoa học, ý nghĩa phương pháp luận và ý nghĩa triết học của các định luật. Các định luật bảo toàn là cơ sở kiểm nghiệm của bất kì thuyết vật lý nào. Các định luật bảo toàn là cơ sở của những tính toán quan trọng trong vật lý thực nghiệm và trong kĩ thuật. Toàn bộ sự phát triển của vật lý học chứng tỏ một cách hùng hồn ý nghĩa phương pháp luận của việc nghiên cứu các định luật bảo toàn, những định luật chi phối trong lĩnh vực cơ học cũng như trong các lĩnh vực khác của tự nhiên. Mỗi một định luật bảo toàn trong số các định luật bảo toàn này đều thể hiện một sự bảo toàn những thuộc tính cơ bản nào đó được đặc trưng bằng những đại lượng vật lý tương ứng của vật chất cũng như mối liên hệ giữa vật chất và các hình thức tồn tại của nó là không gian và thời gian. Xuất phát từ tầm quan trọng rộng lớn của các định luật bảo toàn như đã nêu ở trên ta cần phải tìm ra các phương pháp dạy học các định luật bảo toàn (trong khuôn khổ đề tài này tôi chỉ giới hạn trình bày phương pháp giảng dạy các định luật bảo toàn động lượng, định luật bảo toàn cơ năng, định luật bảo toàn momen động lượng) để đảm bảo việc lĩnh hội tri thức kỉ năng kỉ xảo, đảm bảo được việc hình thành thế giới quan cho học sinh và phát triển các năng lực của học sinh trong việc sử dụng kiến thức một cách 25 + Ta thường gặp các bài toán sử dụng định luật bảo toàn động lượng dưới hình thức thời gian tương tác rất ngắn, ngoại lực rất nhỏ so với nội lực, khi đó có thể bỏ qua tác dụng của ngoại lực, dẫn đến động lượng của hệ được bảo toàn theo mọi phương. + Một trường hợp khác cũng hay gặp đó là quan niệm hệ cô lập theo một phương mà trên phương đó không có ngoại lực tác dụng hay hợp lực của các ngoại lực trên phương đó bằng không thì thành phần động lượng của hệ trên phương nói trên được bảo toàn. 2. Những điều cần lưu ý khi giảng dạy định luật bảo toàn cơ năng (Vật lý 10 nâng cao) Để học sinh hiểu một cách thấu đáo định luật này, theo kinh nghiệm bản thân trước hết cần phải cho học sinh hiểu rõ các khái niệm. + Động năng của một vật. + Thế năng của một vật trong trường lực. + Cơ năng của vật trong trường lực. Định luật bảo toàn cơ năng được phát biểu: “Cơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của những lực thế luôn được bảo toàn”. Hay có thể phát biểu: “Đối với hệ cô lập tổng động năng của các vật trong hệ với thế năng tương tác chung của hệ là một đại lượng bảo toàn”. Như vậy về mặt nguyên tắc định luật chỉ áp dụng cho hệ cô lập, song trong thực tế nhiều lúc lại vận dụng định luật bảo toàn cơ năng đối với hệ không cô lập. Ví dụ khi xét chuyển động của con lắc đơn trong môi trường không có lực cản ta vẫn thường sử dụng định luật bảo toàn cơ năng. Khi đó cần cho học sinh thấy sở dĩ áp dụng định luật bảo toàn cơ năng trong trường hợp này là vì: Khi con lắc đơn chuyển động nó chịu tác dụng của trọng lực (lực thế) và lực căng sợi dây (không phải lực thế) nhưng lực căng sợi dây không sinh công do phương của lực luôn vuông góc với phương chuyển động của vật. Ngoài ra khi vật chịu tác dụng của những lực không phải là lực thế thì cơ năng của vật không bảo toàn, nhưng độ biến thiên của cơ năng bằng tổng công của các lực không phải là lực thế này. 3. Những điều cần lưu ý khi giảng dạy định luật bảo toàn momen động lượng (Vật lý 12 nâng cao) Trước khi trình bày định luật này cần làm cho học sinh hiểu rõ các khái niệm: + Momen động lượng của một vật đối với một trục. + Tổng momen động lượng của hệ vật đối với một trục. Sau đó mới trình bày định luật bảo toàn momen động lượng cho từng trường hợp cụ thể, đối với: + Vật (hay hệ vật) có tổng momen lực tác dụng lên vật (hay hệ vật) bằng không. + Vật (hay hệ vật) có tổng momen lực tác dụng lên vật (hay hệ vật) khác không nhưng khoảng thời gian tác dụng t của momen lực nhỏ đến mức có thể bỏ qua xung của momen lực M. t, khi đó ta có thể coi như momen động lượng của vật (hay hệ vật) là bảo toàn trong khoảng thời gian t đó. IV. Vận dụng các định luật bảo toàn để giải một số bài toán cụ thể 27 Tại vị trí ban đầu: Vận tốc của vật bằng không, độ biến dạng của lò xo bằng l 0 = 1 2 5cm. Cơ năng của vật là: W0 = k( l0) 2 1 2 1 2 1 2 Theo định luật bảo toàn cơ năng ta có: W = W0 mv + k( l) = k( l0) 2 2 2 2 k 2 2 Suy ra: v = ( l 0) - ( l) m 2 k 2 a. Với l = 0( lò xo không biến dạng): v = ( l0) 0 m k 100 -2 v0 = l 0 = .5.10 = 1,25m/s m 0,16 2 k 2 2 b. Với l = 3cm: v = ( l 0) - ( l) m k Suy ra: v = . l 2 l 2 = 1m/s. m 0 Bài 4: Một mặt cong nhẵn hình bán cầu bán kính R được gắn chặt trên một xe lăn nhỏ như hình vẽ. Khối lượng tổng cộng của xe và mặt cong là M. Xe được đặt trên một mặt phẳng nhẵn nằm A R ngang. Ban đầu, đầu A của mặt cong được đặt tiếp xúc với vách tường thẳng đứng. Từ A người ta thả một vật nhỏ khối lượng m cho trượt xuống mặt cong với vận tốc ban đầu bằng không. Hãy tính: 1. Độ lên cao tối đa của vật m trong mặt cong. 2. Vận tốc tối đa mà xe lăn đạt được sau đó. (Đề thi HSG tỉnh năm học 2005 – 2006). Giải: 1. Khi quả cầu chưa xuống đến điểm thấp nhất thì xe chưa chuyển động, cơ 1 năng được bảo toàn: mgR = mv2 v = 2gR (1) 2 Khi quả cầu lên đến điểm cao nhất trên quỹ đạo, quả cầu và xe có chung vận tốc V. Theo định luật bảo toàn động lượng ta có: mv mv = (M + m)V V = (2) M m Theo định luật bảo toàn cơ năng ta có: 1 2 1 2 mv = mgh + (M +m)V (3) 2 2 Từ (1); (2); (3) ta tính được độ cao tối đa của m trong mặt cầu là MR h = M m 2. Khi quả cầu từ điểm cao nhất trượt xuống động lượng và cơ năng của hệ vẫn được bảo toàn, xe sẽ đạt vận tốc tối đa khi quả cầu xuống tới điểm thấp nhất. 29 1. Xe lăn được giữ cố định. Thả vật m1 từ độ cao h0 bằng bao nhiêu để khi vật đi lên đến độ cao h = 1,5R (so với vị trí thấp nhất) thì vật tách khỏi vòng quay? 2. Xe lăn có thể chuyển động trên sàn nằm ngang. Thả vật m 1 từ độ cao h 0 = 3R. Tìm áp lực của vật lên vòng quay ở vị trí cao nhất. Bỏ qua mọi ma sát. (Đề thi HSG tỉnh lớp 10 năm học 2007 - 2008) Giải: 1. Cơ năng của vật ban đầu: W0 = m1gh0 2 Cơ năng của vật khi bắt đầu tách khỏi máng: W = m1gh + m1v /2 Theo định luật bảo toàn cơ năng ta có: W0 = W 2 2 m1gh0 = m1gh + m1v /2 gh0 = 1,5gR + v /2 Tại vị trí vật tách khỏi máng áp lực N = 0, nó chỉ chịu tác dụng của trọng lực nên 2 theo định luật II Niu-tơn ta có: m1v /R = m1gsin Mà h = 1,5R = 300 v2 = gR/2 Suy ra: h0 = 7R/4 2. Cơ năng của vật ban đầu: W0 = m1gh0 2 2 Cơ năng của vật khi ở vị trí cao nhất: W = 2m1gR + m1v 1/2 + m2v 2/2 Theo định luật bảo toàn cơ năng ta có: W0 = W 2 2 m1gh0 = 3m1gR = 2m1gR + m1v 1/2 + m2v 2/2 (1) Theo định luật bảo toàn động lượng: m1v1 + m2v2 = 0 (2) v 2 = - v1/4 2 2 Từ (1) và (2) suy ra: v 1 = 8gR/5; v 2 = gR/10. Áp dụng định luật II Niu-tơn (gắn với hệ quy chiếu xe) cho vị trí cao nhất của 2 máng: m1v /R = m1g + N, với: v = v1 - v2 = 5v1/4 là vận tốc của vật so với xe. 2 2 Từ đó suy ra: N = m1v /R - m1g = 25m1v 1/16R - m1g = 1,5 m1g = 3(N) III. KẾT LUẬN Trên đây đã nêu lên những kiến thức về các định luật bảo toàn và phương pháp giảng dạy các định luật bảo toàn động lượng, định luật bảo toàn cơ năng, định luật bảo toàn momen động lượng trong cơ học ở chương trình vật lý phổ thông. Từ cơ sở của phương pháp giảng dạy các định luật bảo toàn đến khi tiến hành giảng dạy các định luật bảo toàn tôi thấy theo cách này học sinh sẽ nắm chắc được các định luật bảo toàn và cách vận dụng chúng để giải quyết các vấn đề cụ thể. Bằng việc vận dụng các định luật bảo toàn ta có thể giải một số bài toán một cách thuận lợi và nhanh chóng. 31 Chương I: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỔI MỚI PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC Ở CÁC TIẾT BÀI TẬP TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ PHỔ THÔNG 1. Bài tập vật lý và tác dụng của nó trong dạy học vật lý 1.1. Bài tập vật lý Trong thực tiễn dạy học cũng như trong các tài liệu giảng dạy, các thuật ngữ “bài tập”, “bài tập vật lý” được sử dụng cùng với “bài toán”, “bài toán vật lý”. Song trong từ điển tiếng Việt hai thuật ngữ “bài tập” và “bài toán được giải nghĩa khác nhau. Bài tập là bài ra cho học sinh làm để tập vận dụng những điều đã học ; còn bài toán là những vấn đề cần giải quyết bằng các phương pháp khoa học. Cũng như vậy có ý kiến cho rằng cần phân biệt hai thuật ngữ “bài tập vật lý” và “bài toán vật lý”. Bởi vì, “bài tập vật lý” có nghĩa là tập vận dụng kiến thức lý thuyết đã học một cách đơn giản vào những trường hợp cụ thể; còn “bài toán vật lý” được sử dụng để hình thành kiến thức mới trong khi giải quyết một vấn đề mới được đặt ra chưa có câu trả lời, hoặc chưa có cách giải quyết. Kiến thức mới này được suy ra từ những kiến thức cũ. Bên cạnh đó trong một số tài liệu lý luận dạy học bộ môn các tác giả lại chỉ dùng hoặc thuật ngữ “bài tập vật lý” , hoặc “bài toán vật lý” song cùng cách hiểu chung. Giải bài tập (bài toán) vật lý là tập vận dụng các quy tắc, khái niệm, định luật vật lý... đã học vào những vấn đề thực tế trong đời sống, trong lao động. Theo quan điểm của dạy học hiện đại, trong quá trình nghiên cứu tài liệu mới không phải học sinh thụ động tiếp thu cách giải quyết vấn đề một cách máy móc mà chính họ cũng tập cách giải quyết vấn đề đó, tập các hành động, các phương pháp hoạt động để chiếm lĩnh kiến thức mới (quan sát, phân tích hiện tượng , đo lường, khái quát hoá, quy nạp...). Khi ấy học sinh không chỉ đơn thuần là tập vận dụng kiến thức cũ mà cả tập tìm kiếm kiến thức mới. Cũng chính do quan niệm bài tập chỉ đơn thuần vận dụng kiến thức đã biết mà một số giáo viên trong quá trình giảng dạy chủ yếu sử dụng bài tập để rèn luyện kiến thức cũ mà coi nhẹ việc rèn luyện kỹ năng và tìm kiếm kiến thức mới, cách giải quyết vấn đề mới. Ta có thể xem định nghĩa bài tập vật lý trong “lý luận dạy học vật lý” của Phạm Hữu Tòng là bao quát: “Trong thực tiễn dạy học, bài tập vật lý được hiểu là một vấn đề được đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy nghĩ logic, những phép toán và những thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và phương pháp vật lý. Hiểu theo nghĩa rộng thì mỗi vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu giáo khoa cũng chính là một bài tập đối với học sinh. Sự tư duy định hướng một cách tích cực luôn là việc giải bài tập vật lý”. Rõ ràng với định nghĩa này ta thấy cả hai ý nghĩa: rèn luyện kiến thức cũ và tìm kiếm kiến thức mới đều được đề cập trong định nghĩa, nên không nên phân biệt “bài tập vật lý” với “bài toán vật lý”. 1.2. Tác dụng của bài tập vật lý Trong quá trình dạy học, giáo viên giúp học sinh nắm được phương pháp chiếm lĩnh kiến thức, phương pháp hoạt động học tập (nhận thức) cũng như phương pháp hoạt động trong cuộc sống xã hội. Qua việc tự dành lấy kiến thức thì ở học sinh sẽ hình thành, phát triển năng lực hoạt động trí tuệ, năng lực giải quyết vấn đề. Nói cách 33 hành động đã được giáo viên chỉ ra, cứ theo đó học sinh sẽ diễn đạt được kết quả, sẽ giải được bài tập đã cho. Kiểu hướng dẫn Algôrit đòi hỏi giáo viên phải phân tích một cách khoa học việc giải bài toán để xác định được một trình tự chính xác, chặt chẽ của các hành động cần thực hiện để giải bài toán. Cần đảm bảo cho các hành động đó là hành động sơ cấp đối với học sinh. Nghĩa là kiểu hướng dẫn này đòi hỏi phải xây dựng được Algôrit bài toán. Kiểu hướng dẫn Algôrit thường được áp dụng khi cần dạy cho học sinh phương pháp giải một bài tập điển hình nào đó, nhằm luyện tập cho học sinh kỹ năng giải một bài toán xác định nào đó. Người ta xây dựng các Algôrit giải cho từng loại bài toán cơ bản, điển hình và luyện tập cho học sinh kỹ năng giải các loại bài toán đó dựa trên việc làm cho học sinh nắm được các Algôrit giải. Kiểu hướng dẫn Algôrit có ưu điểm là đảm bảo cho học sinh giải được bài toán đã được giao một cách chắc chắn, nó giúp cho việc rèn luyện kỹ năng giải bài toán của học sinh có hiệu quả. Tuy nhiên, nếu hướng dẫn cho học sinh giải bài toán luôn luôn chỉ áp dụng kiểu Algôrit thì học sinh chỉ quen chấp hành những hành động đã được chỉ dẫn theo một mẫu đã được có sẵn. Do đó, ít có tác dụng rèn luyện cho học sinh khả năng tìm tòi, sáng tạo và sự phát triển tư duy học sinh bị hạn chế. b. Hướng dẫn tìm tòi Hướng dẫn tìm tòi là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinh suy nghĩ tìm tòi phát hiện cách giải quyết vấn đề. Ở đây, không phải là giáo viên chỉ dẫn cho học sinh chấp hành các hành động theo một hướng đã có để đi đến 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 được kết quả. Kiểu hướng dẫn tìm tòi được áp dụng khi cần được giúp đỡ cho học sinh vượt qua khó khăn để giải quyết được bài toán, đồng thời vẫn đảm bảo được yêu cầu phát tư duy của học sinh, tạo điều kiện để học sinh tự lực tìm tòi cách giải quyết. Ưu điểm của kiểu hướng dẫn này là tránh được tình trạng giáo viên làm thay học sinh trong việc giải bài tập. Nhưng vì kiểu hướng dẫn này đòi hỏi học sinh phải tự lực tìm tòi cách giải quyết chứ không phải chỉ chấp hành các hành động theo mẫu đã được chỉ ra, nên không phải bao giờ cũng đảm bảo cho học sinh giải được bài toán một cách chắc chắn. Khó khăn của kiểu hướng dẫn này chính là ở chỗ sự hướng dẫn của giáo viên phải làm sao không đưa học sinh đến chỗ thừa. Sự hướng dẫn như vậy nhằm giúp đỡ học sinh trong việc định hướng suy nghĩ vào phạm vi cần tìm tòi, chứ không thể chỉ ghi nhận tái tạo cái có sẵn. c. Định hướng khái quát chương trình hoá Định hướng khái quát chương trình hoá cũng là sự hướng dẫn cho học sinh tự tìm tòi cách giải quyết vấn đề. Nét đặc trưng của kiểu hướng dẫn này là giáo viên hướng hoạt động tư duy của học sinh theo đường lối khái quát của việc giải quyết vấn đề. Sự định hướng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết vấn đề của học sinh. Nếu học sinh không đáp ứng được thì sự giúp đỡ tiếp theo của giáo viên là sự định hướng khái quát ban đầu, cụ thể hoá thêm một bước bằng cách gợi ý thêm cho học sinh để thu hẹp 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 hướng dẫn của giáo viên trở thành hướng dẫn 35 - Kiến thức : Từ các công thức thế năng, động năng, định luật bảo toàn cơ năng học sinh biết vận dụng để làm bài tập. - Kỹ năng: + HS có kỹ năng vận dụng công thức thế năng, động năng để làm bài tập. + HS có kỹ năng làm các bài tập vận dụng định luật bảo toàn cơ năng. - Tư duy và thái độ: Có khả năng suy diễn toán học, suy luận logic,tính chính xác, trung thực, khách quan. 3.2. Xác định các bài tập cần chữa; nhiệm vụ ở nhà cho học sinh. Trong quá trình dạy tiết bài tập nhiều giáo viên lúng túng khi chọn các bài tập để thực hiện chữa ở lớp, bài tập giao về nhà để học sinh tự làm. Vấn đề này có nhiều nguyên nhân: - Số lượng bài tập cuối bài học ở sách giáo khoa không nhiều, đặc biệt là thiếu các bài tập điển hình. - Các bài tập trắc nghiệm dạng nhận biết cuối bài học gần như không phải suy nghĩ nhiều, thậm chí bài tập và công thức nằm trong một trang sách giáo khoa. - Không có nhiều giáo án mẩu về tiết bài tập. - Giáo viên không bám vào mục tiêu của tiết dạy. Theo chúng tôi, việc chữa bài tập trong tiết bài tập có thể không nhất thiết phải là các bài tập sách giáo khoa mà tuân theo các nguyên tắc sau đây để lự chọn: - Giáo viên phải nắm các dạng bài tập thuộc nội dung cần chữa. - Giáo viên phải giải được các bài tập thuộc sách giáo khoa, sách bài tập, tài liệu thao khảo ở nội dung có liên quan. - Trên cơ sở lượng bài tập đã có giáo viên phân loại, lựa chọn bài tập thực hiện chữa tại lớp, bài tập giao nhiệm vụ ở nhà cho học sinh; tốt nhất là lựa chọn được những bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập hoặc các bài tập có chứa nội dung bài tập thuộc sách giáo khoa. - Những bài tập chữa ở lớp không có trong trong sách giáo khoa cần phải được thông báo cho học sinh trước khi đến lớp để học sinh có thời gian chuẩn bị. - Cần có một lượng bài tập nhất định để giao nhiệm vụ cho học sinh làm ở nhà. 3.3. Phát triển bài tập vật lý. 3.3.1. Tại sao phải phát triển bài tập vật lí. Vai trò, tác dụng của bài tập vật lý trong tiến trình dạy học là hết sức quan trọng; việc sử dụng chúng trong giờ học lại càng quan trọng trong việc phát huy tính tích cực, năng lực sáng tạo của học sinh. Rõ ràng để có một giờ dạy bài tập đạt kết quả cao đòi hỏi phải thực hiện nhiều công đoạn: Khâu chuẩn bị: Về phía giáo viên yêu cầu nghiên cứu lý thuyết và bài tập phần định chữa, sau đó tiến hành sắp xếp chúng thành các dạng, kế tiếp là lựa chọn những bài tập tiến hành chữa ở lớp cũng như các bài tập dự định ra về nhà và các phương án trình bày chúng. Về phía học sinh rõ ràng đòi hỏi tối thiểu là nắm bắt phần lý thuyết vừa học và các kiến thức liên quan. 37 năng lực độc lập sáng tạo ở người trò. Vì ở đây công việc cơ bản là của học sinh còn giáo viên chỉ tham gia làm trọng tài và cố vấn là chủ yếu. Tuy nhiên, trong các giờ dạy bài tập cũng không nên phức tạp bài toán quá nhiều và mất nhiều thời gian cho công việc này. Chúng ta nên phân bố thời gian một cách hợp lý để đảm bảo hoàn thành nhiệm vụ chữa bài tập. Đó là: cũng cố kiến thức cũ, giúp học sinh nắm bắt kiến thức mới, phát triển năng lực sáng tạo; đồng thời cũng giúp học sinh nắm bắt thêm những dạng toán tương tự, những bài tập phức hợp trên cơ sở bài tập cơ bản vừa chữa. 3.3.2. Tiến trình phát triển bài tập vật lý 3.3.2.1. Bài tập cơ bản và bài tập phức hợp Trong nhiều tài liệu về phương pháp giảng dạy vật lý thì tuỳ theo việc căn cứ vào mục đích, hay nội dung... người ta có các cách phân loại bài tập vật lý khác nhau. Tuy nhiên, nếu xem xét hoạt động tư duy của học sinh diễn ra trong quá trình tìm kiếm lời giải bài tập vật lý thì có thể chia bài tập vật lý thành hai loại: bài tập cơ bản và bài tập phức hợp . Bài tập cơ bản: loại bài tập mà để tìm kiếm lời giải nó chỉ cần xác lập mối quan hệ trực tiếp, tường minh giữa cái đã cho và cái phải tìm chỉ dựa vào kiến thức cơ bản mới học (một tính chất, một mối quan hệ, một phương pháp hoạt động mới) mà học sinh chỉ cần tái hiện. Bài tập phức hợp: các bài tập vật lý mà trong đó việc tìm lời giải phải thực hiện một chuỗi logic biến đổi toán học qua nhiều mối quan hệ giữa cái cho , cái cần tìm với những cái trung gian không có trong đầu bài. Thực chất bài tập phức hợp bao gồm nhiều bài tập cơ bản tạo thành nên việc giải bài tập phức hợp chính là đi tìm những bài tập cơ bản và thực hiện giải chúng. 3.3.2.2. Tiến trình phát triển bài tập vật lý Phát triển bài tập vật lý là một khâu quan trọng trong tiến trình dạy bài tập vật lý. Phát triển bài tập vật lý có nghĩa là từ bài tập cơ bản (vừa chữa) chúng ta thay đổi cách cho giả thiết, kết luận thông qua các đại lượng trung gian; hoặc thay đổi điều kiện của bài toán; hoặc hoán đổi vị trí của giả thiết và kết luận để được bài toán mới. Có thể tóm tắt quá trình phát triển bài tập vật lý như sau: Bài tập cơ bản: Theo quan điểm đã trình bày ở trên, có thể biểu diễn bài tập cơ bản như sơ đồ 1. Giả thiết kết luận Cho: A, B... Tìm: C (Sơ đồ 1) a. Hoán đổi vị trí của giả thiết và kết luận để được bài toán cơ bản mới theo sơ đồ 2. 39
File đính kèm:
- tai_lieu_boi_duong_thuong_xuyen_mon_vat_ly_thpt.doc