Tài liệu Skkn hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập vật lí - thcs

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ - THCS a- Phần mở đầu. I. Lý do chọn đề tài. Trong việc nâng cao chất lượng giáo dục nói chung và chất lượng bộ môn nói riêng. Việc cải tiến phương pháp dạy học là một nhân tố quan trọng, bên cạnh việc bồi dưỡng kiến thức chuyên môn, việc phát huy tính tích cực của học sinh có ý nghĩa hết sức quan trọng. Bởi vì xét cho cùng công việc giáo dục phải được tiến hành trên cơ sở tự nhận thức, tự hành động, việc khơi dậy phát triển ý thức năng lực tư duy, bồi dưỡng phương pháp tự học là con đường phát triển tối ưu của giáo dục. Cũng như trong học tập các bộ môn khác, học Vật lí lại càng cần phát triển năng lực tích cực, năng lực tư duy của học sinh để không phải chỉ biết mà còn phải hiểu để giải thích hiện tượng Vật lí cũng như áp dụng kiến thức và kỹ năng vào các hoạt động trong cuộc sống gia đình và cộng đồng. Trong khuôn khổ nhà trường phổ thông, bài tập Vật lí thường là những vấn đề không quá phức tạp, có thể giải được bằng những suy luận lô gíc, bằng tính toán hoặc thực nghiệm dựa trên cơ sở những quy tắc Vật lí, phương pháp Vật lí đã quy định trong chương trình học. Nhưng bài tập Vật lí lại là một khâu quan trọng trong quá trình dạy và học Vật lí. Việc giải bài tập Vật lí giúp củng cố đào sâu, mở rộng những kiến thức cơ bản của bài giảng, xây dựng củng cố kỹ năng kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, là biện pháp quý báu để phát triển năng lực tư duy của học sinh, có tác dụng sâu sắc về mặt giáo dục tư tưởng, đạo đức lớn. Vì thế trong việc giải bài tập Vật lí mục đích cơ bản cuối cùng không phải chỉ tìm ra đáp số, tuy điều này cũng quan trọng và cần thiết, mục đích chính của việc giải là ở chỗ người làm bài tập hiểu được sâu sắc hơn các khái niệm, định luật Vật lí, vận dụng chúng vào những vấn đề thực tế trong cuộc sống, trong lao động. Qua thực tế giảng dạy Vật lí ở trường THCS nói chung bộ môn Vật lí 8, 9 nói riêng, tôi nhận thấy học sinh còn gặp rất nhiều khó khăn lúng túng khi giải các bài tập Vật lí, điều này ít nhiều ảnh hưởng đến chất lượng dạy và học. Vừa qua cùng với sự đổi mới phương pháp dạy học chung của ngành giáo dục, đồng thời bản thân cũng tự kiểm tra, tổng kết tình hình dạy học Vật lí, cùng với việc tiếp thu các chuyên đề, thấy được tác dụng giáo dưỡng và giáo dục rất lớn đối với học sinh khi giải bài tập Vật lí. Từ đó vận dụng vào quá trình giảng dạy, tôi thấy có hiệu quả hơn so với trước đây, chất lượng học sinh được nâng cao rõ rệt Xuất phát từ những lí do trên, tôi quyết định chọn đề tài: “ Hướng dẫn học sinh phương giải bài tập Vật Lý - THCS” nhằm giúp học sinh nắm chắc được kiến thức cơ bản, mở rộng và hiểu sâu kiến thức. Từ dó nâng cao được chất lượng bộ môn Vật lí và biết vận dụng vào thực tế. II. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu. Việc dạy học Vật lí trong trường phổ thông hiện nay chưa phát huy được hết vai trò của bài tập Vật lí trong thực hiện các nhiệm vụ dạy học. Dạy học sinh giải bài tập Vật lí là một công việc khó khăn và ở đó bộc lộ rõ nhất trình độ của người giáo viên trong việc hướng dẫn hoạt động trí tuệ của học sinh. Về vấn đề này đã có rất nhiều tài liệu tham khảo của nhiều tác giả khác nhau dành cho học sinh, hầu hết đều đáp ứng được yêu cầu giúp học sinh rèn luyện kĩ năng giải bài tập Vật lí, củng cố và nâng cao kiến thức Vật lí. Song nhìn chung thường ghép với các chủ đề cụ thể. Xuất phát từ tầm quan trọng của bài tập trong dạy học Vật lí và giúp học sinh có phương pháp kỹ năng giải bài tập Vật lí, từ đó nắm vững kiến thức để vận dụng vào cuộc sống một cách thiết thực và có hiệu quả tôi chọn đề tài: “ Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập Vật lí - THCS” III. Mục đích nghiên cứu. Hình thành cho học sinh một cách tổng quan về phương pháp giải một bài tập Vật lí, từ đó các em có thể vận dụng một cách thành thạo và linh hoạt trong việc giải các bài tập, nâng cao hiệu quả của bài tập, giúp các em nắm vững kiến thức trong quá trình học tập. IV. đối tượng - phạm vi - thời gian nghiên cứu . 1. Đối tượng nghiên cứu: Phương pháp giải bài tập Vật lí. 2. Phạm vi nghiên cứu: Đề tài được thực hiện với học sinh một số lớp ở khối 8, 9 trường THCS Hoà Thạch - Quốc Oai - Hà Tây. 3. Thời gian thực hiện: Năm học 2007 – 2008. V. nhiệm vụ nghiên cứu. 1. Nghiên cứu lí luận về phương pháp giải bài tập Vật lí. 2. Nghiên cứu lí luận về sử dụng bài tập vật lí trong dạy học Vật lí. 3. Nghiên cứu chương trình nội dung kiến thức các bài học Vật lí ở cấp THCS. 3. Nghiên cứu quá trình hình thành và phát triển nội dung dạy học Vật lí ở cấp THCS. 4. Nghiên cứu tình hình dạy và học Vật lí. Đặc biệt quan tâm đến hoạt động sử dụng bài tập Vật lí. VI. phương pháp nghiên cứu. 1. Nghiên cứu lí luận. Cụ thể là nghiên cứu các vấn đề: - Các tài liệu liên quan tới việc sử dụng bài tập trong dạy học Vật lí. - Lí luận về sử dụng bài tập Vật lí trong dạy học. - Các tài liệu nói về phương pháp giải bài tập Vật lí. 2. Phương pháp điều tra sư phạm. - Điều tra trực tiếp bằng cách dự giờ phỏng vấn. - Điều tra gián tiếp bằng cách sử dụng phiếu điều tra. 3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm. - áp dụng đề tài vào dạy học thực tế từ đó thu thập thông tin để điều chỉnh cho phù hợp. B- nội dung đề tài. chương I. cơ sở lí luận I. mục đích hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập vật lí. 1. Bài tập Vật lí giúp cho học sinh ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức. Trong giai đoạn xây dựng kiến thức học sinh đã nắm được cái chung các khái quát của các khái niệm, định luật và cũng là các khái niệm trìu tượng. Trong các bài tập học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát, trìu tượng đó vào những trường hợp cụ thể rất đa dạng, nhờ thế mà học sinh nắm được những biểu hiện rất cụ thể của chúng trong thực tế và phạm vi ứng dụng của chúng. Ngoài những ứng dụng quan trọng trong kỹ thuật bài tập Vật lí giúp cho học sinh thấy được những ứng dụng muôn hình muôn vẻ trong thực tiễn của các kiến thức đã học. Còn khái niệm, định luật Vật lí thì rất đơn giản nhưng biểu hiện của chúng trong tự nhiên thì rất phức tạp. Do đó bài tập vật lí sẽ giúp luyện tập cho học sinh phân tích để nhận biết được những trường hợp phức tạp đó. Bài tập vật lí là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động. Khi giải bài tập vật lí học sinh phải nhớ lại các kiến thức đã học, có khi phải sử dụng tổng hợp các kiến thức của nhiều chương nhiều phần của chương trình. 2. Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn đến kiến thức mới. Nhiều khi bài tập được sử dụng khéo léo có thể dẫn học sinh đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện tượng mới do bài tập phát hiện ra. 3.Giải bài tập vật lý rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát. Bài tập vật lý là một trong những phương tiện rất quý báu để rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát đã thu nhận được để giải quyết các vấn đề của thực tiễn. 4. Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của học sinh. Trong khi làm bài tập do phải tự mình phân tích các điều kiện của đầu bài, tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận mà học sinh rút ra được nên từ duy của học sinh được phát triển năng lực làm việc tự lực nâng cao, tính kiên trì được phát triển. 5. Giải bài tập góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh. Có nhiều bài tập vật lý không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những kiến thức đã học mà còn giúp bồi dưỡng cho học sinh tư duy sáng tạo. Đặc biệt là những bài tập giải thích hiện tượng, bài tập thí nghiệm. 6. Giải bài tập vật lý là một phương tiện để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh. Tuỳ theo cách ra bài tập ta có thể phân loại được các mức độ nắm vững kiến thức của học sinh giúp việc đánh giá chất lượng học sinh được chính xác II.Phân loại bài tập vật lý Sơ đồ phân loại bài tập vật lí 1. Phân loại theo phương tiện giải : Bài tập vật lí Bài tập giải thích hiện Bài tập dự đoán hiện Bài tập thí nghiệm Bài tập định tính Bài tập định lượng Bài tập thí nghiệm Bài tập đồ thị 2. Phân loại theo mức độ Bài tập vật lí Bài tập tập dượt Bài tập tổng hợp Bài tập sáng tạo chương II. các giải pháp thực hiện Ä khảo sát thực tế. Ä tổ chức chuyên đề. Ä Hướng dẫn học sinh học tập vật lí ở nhà . Ä kiểm tra Đánh giá chất lượng. I. khảo sát thực tế. 1. Thực trạng trước khi thực hiện đề tài. Trước khi thực hiện đề tài qua giảng dạy ở trường THCS Hoà Thạch, qua tìm hiểu và trao đổi với đồng nghiệp tôi nhận thấy: - Đa số học sinh ham mê học bộ môn Vật lí, nhưng khi làm các bài tập vật lí các em thường lúng túng trong việc định hướng giải, có thể nói hầu như các em chưa biết cách giải cũng như trình bày lời giải. Theo tôi, thực trạng nêu trên có thể do một số nguyên nhân sau: + Học sinh chưa có phương pháp tổng quan để giải một bài tập Vật lí. + Học sinh chưa biết vận dụng các kiến thức, định luật Vật lí .... + Nội dung cấu trúc chương trình sách giáo khoa mới hầu như không dành thời lượng cho việc hướng dẫn học sinh giải bài tập hay luyện tập ( đặc biệt là chương trình vật lí ở các lớp: 6, 7, 8), dẫn đến học sinh không có điều kiện bổ sung, mở rộng và nâng cao kiến thức cũng như rèn kỹ năng giải bài tập Vật lí. 2. Số liệu điều tra trước khi thực hiện đề tài. Trước khi thực hiện đề tài tôi đã tiến hành kiểm tra và khảo sát đối với học sinh ở các lớp: 9A, 8E trường THCS Hoà Thạch bằng một số bài tập cơ bản tương ứng với mức độ nội dung kiến thức ở mỗi khối lớp. Kết quả thu được như sau: Lớp Sĩ số 9A 8E Giỏi Khá TB Yếu - Kém SL % SL % SL % SL % 39 0 0 8 20,5 20 51,3 11 28,2 41 0 0 6 14,6 21 51,2 14 34,2 III.Tổ CHứC CHUYÊN Đề. Ngoài việc nắm vững kiến thức, để có kỹ năng tốt trong việc giải bài tập Vật lí đòi hỏi học sinh phải nắm vững phương pháp giải cũng như cách trình bày lời giải, phải có kỹ năng phân loại được các dạng bài tập. Vì vậy để giúp học sinh nắm vững phương pháp giải một bài tập vật lí, trong năm học này tôi đã kết hợp với tổ chuyên môn tổ chức cho học sinh học chuyên đề “Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập Vật lí - THCS”. Trong chuyên đề này tôi chia thành 3 nội dung, hướng dẫn học sinh: þ Trình tự giải một bài tập vật lí. þ Hai phương pháp suy luận để giải các bài tập vật lí. þ áp dụng phương pháp giải bài tập vật lí vào một số bài tập cơ bản. 1. Trình tự giải một bài tập vật lí. - Phương pháp giải một bài tập Vật lí phụ thuộc nhiều yếu tố: mục đích yêu cầu của bài tập, nội dung bài tập, trình độ của các em, v.v... Tuy nhiên trong cách giải phần lớn các bài tập Vật lí cũng có những diểm chung. - Thông thường khi giải một bài tập vật lí cần thực hiện theo trình tự sau đây: 1.1.Hiểu kỹ đầu bài. - Đọc kỹ dầu bài: bài tập nói gì? cái gì là dữ kiện? cái gì phải tìm? -Tóm tắt đầu bài bằng cách dùng các ký hiệu chữ đã qui ước để viết các dữ kiện và ẩn số, đổi đơn vị các dữ kiện cho thống nhất(nếu cần thiết ). - Vẽ hình , nếu bài tập có liên quan đến hìng vẽ hoặc nếu cần phải vẽ hình để diễn đạt đề bài. Cố gắng vẽ dúng tỉ lệ xích càng tốt. Trên hình vẽ cần ghi rõ dữ kiện và cái cần tìm. 1.2. Phân tích nội dung bài tập, lập kế hoạch giải. - Tìm sự liên hệ giữa những cái chưa biết (ẩn) và những cái đẵ biết (dữ kiện) - Nếu chưa tìm được trực tiếp các mối liên hệ ấy thì có thể phải xét một số bài tập phụ để gián tiếp tìm ra mối liên hệ ấy. - Phải xây dựng được một dự kiến về kế hoạch giải. 1.3. Thực hiện kế hoạch giải. - Tôn trọng trình tự phải theo để thực hiện các chi tiết của dự kiến, nhất là khi gặp một bài tập phức tạp. - Thực hiện một cách cẩn thận các phép tính số học, đại số hoặc hình học. Nên hướng dẫn học sinh làm quen dần với cách giải bằng chữ và chỉ thay giá trị bằng số của các đại lượng trong biểu thức cuối cùng. - Khi tính toán bằng số, phải chú ý đảm bảo những trị số của kết quả đều có ý nghĩa. 1.4. Kiểm tra đánh giá kết quả. - Kiểm tra lại trị số của kết quả: Có đúng không? Vì sao? Có phù hợp với thực tế không? - Kiểm tra lại các phép tính: có thể dùng các phép tính nhẩm và dùng cách làm tròn số để tính cho nhanh nếu chỉ cần xét độ lớn của kết quả trong phép tính. - Nếu có điều kiện, nên phân tích, tìm một cách giải khác, đi đến cùng một kết quả đó. Kiểm tra xem còn con đường nào ngắn hơn không. 2.Hai phương pháp suy luận để giải các bài tập vật lí. Xét về tính chất thao tác của tư duy, khi giải các bài tập vật lí, người ta thường dùng phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp. 2.1. Giải bài tập bằng phương pháp phân tích. - Theo phương pháp này, xuất phát điểm của suy luận đại lượng cần tìm. Người giải phải tìm xem đại lượng chưa biết này có liên quan với những đại lượng Vật lí nào khác và một khi biết sự liên hệ này thì biểu diễn nó thành những công thức tương ứng. Nếu một vế của công thức là đại lượng cần tìm còn vế kia chỉ gồm những dữ liệu của bài tập thì công thức ấy cho ra đáp số của bài tập. Nếu trong công thức còn những đại lượng khác chưa biết thì đối với mỗi đại lượng đó, cần tìm một biểu thức liên hệ với nó với các đại lượng Vật lí khác; cứ làm như thế cho đến khi nào biểu diễn được hoàn toàn đại lượng cần tìm bằng những đại lượng đã biết thì bài toán đã được giải xong. Như vậy cũng có thể nói theo phương pháp này, ta mới phân tích một bài tập phức tạp thành những bài tập đơn giản hơn rồi dựa vào những quy tắc tìm lời giải mà lần lượt giải các bài tập đơn giản này. Từ đó tìm dần ra lời giải của các bài tập phức tạp nói trên. v Thí dụ ta hãy dùng phương pháp phân tích để giải bài tập sau: w Đề bài: “ Người ta dùng một loại dây hợp kim đồng có tiết diện 10 mm2 và có điện trở suất là 0,4.10-4 W m để làm một lò sưởi điện sưởi ấm một gian phòng. Hỏi cần phải lấy chiều dài của dây dẫn này là bao nhiêu để duy trì nhiệt độ của phòng luôn luôn không đổi nếu mỗi giờ gian phòng này bị mất một nhiệt lượng bằng 2 970 000J qua các cửa sổ và các bức tường. Biết nguồn điện cung cấp cho lò sưởi có điện áp là 220V”. w Hướng dẫn giải: - Đại lượng cần tìm ở đây là chiều dài của dây hợp kim. Ta tìm mối liên hệ giữa chiều dài của dây dẫn với các đại lượng khác trong bài. - Ta biết rằng muốn nhiệt độ của phòng luôn luôn không đổi thì trong mỗi giờ nhiệt lượng lò sưởi cung cấp phải bằng nhiệt lượng mà phòng mất đi. Nhiệt lượng do lò sưởi cung cấp tương đương với điện năng mà lò sưởi tiêu thụ. Điện năng lại phụ thuộc điện trở của dây hợp kim đồng. Điện trở này lại do chiều dài của dây qui định. a. Nếu gọi chiều dài của dây là l, điện trở của dây là R, điện trở suất của nó là r và tiết diện của nó là S, thì chiều dài của dây dẫn liên hệ với điện trở của nó bằng công thức: Do dó: R = r l= R.S r l S (1) b. Trong biểu thức của chiều dài có một đại lượng mới chưa biết đó là điện trở R của dây. Điện trở này đo bằng tỉ số của hiệu điện thế U với cường độ dòng điện I qua dây: R= U I (2) c. Đại lượng mới chưa biết là cường độ dòng điện I thì liên hệ với các đại lượng khác bằng định luật Ôm và bằng công thức biểu diễn năng lượng A do dòng điện toả ra. Ta đã dùng định luật Ôm trong (2). Vậy mối liên hệ giữa I và A là: A = I.U.t trong đó t là thời gian dòng điện chạy qua dây; từ đó suy ra: I= A U .t (3) d. Trong công thức trên, điện năng tính ra Jun. Điện năng này tương đương với nhiệt lượng Q mà dòng điện cung cấp (và với nhiệt lượng mà gian phòng mất đi) trong thời gian t theo biểu thức: Q =A (4) ở vế phải của biểu thức (4), tất cả các đại lượng đều đã biết. Bây giờ cần thay thế biểu thức sau vào biểu thức trước và cứ thế đi dần từ biểu thức cuối lên biểu thức đầu: - Thay (4) vào (3) được: I= Q U .t (3)’ - Thay (3)’ vào (2) được: R= U 2 .t Q (2)’ - Thay (2)’ vào (1) được l= U 2 .t.S Q.r (1)’ -Thay các đại lượng trên bằng các trị số của chúng vào (1)’ +Với:U = 220 V t = 1h = 3600s S = 10 mm2 = 10.10-4 m2 Q = 2 970 000 J r = 0,4.10 -4 Wm + Ta được: 2202.3600.1,5.10-4 l= = 220(m) 2970000.0, 4.10-4 - Vậy chiều dài dây hợp kim đồng là 220m. 2.2 Giải bài tập bằng phương pháp tổng hợp. Theo phương pháp này, suy luận không bắt đầu từ các đại lượng cần tìm mà bắt đầu từ các đại lượng đã biết có nêu trong bài. Dùng công thức liên hệ các đại lượng này với các đại lượng chưa biết, ta đi dần đến công thức cuối cùng trong đó chỉ có một đại lượng chưa biết là đại lượng cần tìm. vTheo phương pháp tổng hợp, bài tập nêu trong ví dụ trên có thể giải như sau: a. Muốn nhiệt độ trong phòng luôn luôn không đổi thì nhiệt lượng do dòng điện qua lò sưởi toả ra trong một thời gian t nào đó (ở đây là 1giờ) phải bằng nhiệt lượng Q mà gian phòng mất đi trong thời gian đó. Theo định luật Jun - Len xơ thì. Q = I2.R.t (1) trong đó R là điện trở của dây dẫn của lò sưởi, I là cường độ dòng điện qua lò sưởi. b. Theo định luật Ôm, ta có: I= U R (2) c. Nhưng điện trở của dây dẫn lại phụ thuộc kích thước và bản chất của dây dẫn theo công thức: R=r l S (3) trong đó r là điện trở suất, l là chiều dài của dây dẫn, S là tiết diện của dây dẫn. d. Thay các biểu thức (2) và (3) vào biểu thức (1), ta được: U 2 .t Q= l r. S - Từ đó rút ra: l= U 2 .t.S Q.r (4) (1)’ - Thay các đại lượng trên bằng trị số của chúng, ta được: 2202.3600.1,5.10-4 l= = 220(m) 2970000.0, 4.10-4 - Vậy chiều dài dây hợp kim đồng là 220m. Như vậy dùng phương pháp tổng hợp, ta cũng tìm được chiều dài của dây lò sưởi như khi dùng phương pháp phân tích. Nhìn chung, khi giải bất kỳ một bài toán vật lí nào ta đều phải dùng cả hai phương pháp: phân tích và tổng hợp. Phép giải bắt đầu bằng cách phân tích các điều kiện của bài tập để hiểu được đề bài. Phải có một sự tổng hợp kèm theo ngay để kiểm tra lại mức độ đúng đắn của sự phân tích các điều kiện ấy. Muốn lập được kế hoạch giải, phải đi sâu vào phân tích nội dung vật lí của bài tập. Tổng hợp những dữ kiện đã cho với những quy luật vật lí đã biết, ta mới xây dựng được lời giải và kết quả cuối cùng. Như vậy ta có thể nói là trong quá trình giải bài tập vật lí ta đã dùng phương pháp phân tích - tổng hợp. IV.áp dụng phương pháp giải bài tập vật lí vào một số bài tập cơ bản. 1.Bài toán1. 2.Bài toán 2. Bỏ một quả cầu đồng thau khối lượng 1 kg được nung nóng đến 100o C vào trong thùng sắt có khối lượng 500g đựng 2kg nước ở 20o C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường .Tìm nhiệt độ cuối cùng của nước. Biết nhiệt dung riêng của đồng thau, sắt, nước lần lượt là: c1= 380 J/kg.K; c2=460 J/kg.K; c3= 4200 J/kg.K. w Hướng dẫn giải: * Tìm hiểu các điều kiện đã cho của bài. - Tóm tắt: m1 = 1 kg - Khối lượng của quả cầu đồng thau, c1 = 380 J/kg.K thùng sắt và nước. t1 = 100o C - Nhiệt độ ban đầu của quả cầu đồng m2 = 500g = 0,5 kg thau, thùng sắt và nước. c2 = 460 J/kg.K - Nhiệt dung riêng của chất cấu tạo t2 = 20o C nên các vật. m3 = 2kg c3 = 4200 J/kg.K t3 = t2 t? * Phân tích bài toán. - Đây là bài toán trao đổi nhiệt của một hệ vật (gồm 3 vật). Điều quan trọng phải hiểu rằng bài toán yêu cầu tìm nhiệt độ cuối cùng của nước, nhưng cũng là nhiệt độ chung của hệ khi kết thúc quá trình trao đổi nhiệt. Để giải bài toán này cần áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: Qtoả ra =Qthu vào - Do vậy phải xác định được những vật nào là vật toả nhiệt, những vật nào là vật thu nhiệt, viết được công thức tính nhiệt lượng toả ra vào hay thu vào của các vật: Q = mc D t -Với lưu ý rằng trong bài toán này nhiệt độ ban đầu của hai vật thu nhiệt ( thùng sắt và nước) là bằng nhau( t2 = t3). - Trên cơ sở phương trình cân bằng nhiệt vừa lập được kết hợp với dữ kiện đã cho của bài toán để suy ra đại lượng cần tìm (t). *Bài giải. - Nhiệt lượng do quả cầu bằng đồng thau toả ra khi hạ nhiệt độ từ 100o C đến to C (nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt) là: Q1 = m1.c1(t1 – t) - Nhiệt lượng mà thùng sắt (Q2) và nước (Q3) thu vào để tăng nhiệt độ từ 20o C đến to C là: Q2 = m2.c2(t – t2) (1) Q3 = m3.c3(t –t2) (2) - áp dụng phương trình cân bằng nhiệt ta có: Q1 = Q2 + Q3 (3) từ (1),(2) và (3) Þ m1.c1(t1 – t) = m2.c2(t –t2) + m3.c3(t –t2) Û t ( m1c1 + m2c2 + m3c3 ) = m1c1t1 + ( m2c2 + m3c3 ) t2 Þ t= m1c1t1 + (m2 c2 + m3 c3 )t2 m1c1 + m2 c2 + m3 c3 - Thay các đạt lượng trên bằng trị số của chúng ta được: t= 1.380 + (0,5.460 + 2.4200).20 » 19, 2(o C ) 1.380 + 0,5.460 + 2.4200 - Vậy nhiệt độ cuối cùng của nước là 19,2 oC. 3.Bài toán 3. Một ấm điện có hai điện trở: R1 = 4 W và R2 = 6 W . Nếu bếp chỉ dùng một điện trở R1 thì đun sôi ấm nước trong 10 phút. Tính thời gian cần thiết để đun sôi ấm nước trên khi: a. Chỉ dùng R1. b. Dùng R1 nối tiếp R2. c. Dùng R1 song song R2. (Biết không có sự mất nhiệt ra môi trường và mạng điện có hiệu điện thế không đổi). w Hướng dẫn giải: * Tìm hiểu các điều kiện đã cho của bài. - Cho biết giá trị của hai điện trở. - Thời gian đun sôi nước khi chỉ dùng điện trở R1. - Tóm tắt: R1 = 4 W ; R2 = 6 W t1 = 10 phút t2 ? t3 ? khi R1nt R2. t4 ? khi R1//R2. * Phân tích bài toán. -Bài toán này xuất phát từ định luật Jun-len xơ với biểu thức: Q =I2.R.t (1) trong đó nhiệt lượng mà nước thu vào bằng nhiệt lượng do các điện trở toả ra. - Theo điều kiện đầu bài thì nếu sử dụng biểu thức (1) của định luật Jun- len xơ, thì việc giải bài toán rất phức tạp hoặc không thực hiện được. Vậy ở bài toán này mối liên hệ giữa các đại lượng để tìm cấu trúc công thức rất quan trọng, đóng vai trò quyết định đến sự thành công. - Như ta đã biết từ công thức (1). Ta có thể viết được một số biểu thức tương đương trên cơ sở mối liên hệ của một số đại lượng trong công thức với các đại lượng khác, để việc tính toán không làm bài toán phức tạp. Thật vậy: vì U = I.R nên (1) Û Q = U.I.t (2) U2 .t R (3) mặt khác theo định luật Ôm: I = U R nên (2) Û Q = - Từ đây nên chọn công thức nào để giải bài toán, điều này đòi hỏi sự nhanh nhạy, suy diễn cao. Nếu chọn (2) thì vẫn còn đại lượng I chưa biết, do đó chọn công thức (3) - Cần biểu diễn các đại lượng cần tính. + Giá trị điện trở của ấm trong 4 trường hợp: 1/ R = R1 2/ R = R2 3/ R = R1 + R2 4/ R .R 1 1 1 = + hay R = 1 2 R R1 R2 R1 + R2 -Với chú ý rằng nhiệt lượng mà dây điện trở của ấm toả ra trong 4 trường hợp là như nhau. - Hiệu điện thế trong các trường hợp là không đổi. * Bài giải. - Gọi thời gian đun sôi nước trong 4 trường hợp lần lượt là: t1, t2, t3, t4. - Do không có sự mất nhiệt ra môi trường nên nhiệt lượng cần để đun sôi nước bằng nhiệt lượng mà dây điện trở của ấm toả ra. U2 Q= .t R - áp dụng công thức: (Theo công thức (3) ) cho các trường hợp ta có: a. Chỉ dùng dây R1: Q1 = U2 t1 R1 (1) Chỉ dùng dây R2: Q2 = U2 t2 R2 (2) Þ U2 U2 t1 = t2 R1 R2 Þ t2 = từ (1) và (2) b. Khi dùng R1 nối tiếp R2: từ (1) và (3) R2 6 t1 = .10 = 15( ph) R1 4 Q3 = U2 t3 R1 + R2 Þ U2 U2 t1 = t3 R1 R1 + R2 Þ t3 = b. Khi dùng R1 song song R2: (3) R1 + R2 4+6 t1 = .10 = 25( ph) R1 4 æ 1 1 ö + ÷ t4 è R1 R2 ø Q4 = U 2 ç Þ 1 1 1 = + t4 t1 t2 Þ t4 = từ (1), (2) và (4) (4) t1 .t2 10.15 = = 6( ph) t1 + t2 10 + 15 v. Hướng dẫn học sinh học tập vật lí ở nhà. Qua thực tế giảng dạy Vật lí ở trường THCS, tôi nhận thấy với cấu trúc của chương trình Vật lí THCS là hầu hết không có hoặc có rất ít các tiết bài tập, thêm nữa thời lượng của một tiết học trên lớp có hạn, học sinh chủ yếu tiếp thu kiến thức về lí thuyết một cách cơ bản hoặc giải các bài tập đơn giản và số tiết học chỉ có 1 tiếtsoo tuần đối với các khối lớp 6, 7, 8 và 2 tiết / tuần đối với lớp 9. Như vậy không có đủ lượng thời gian để giáo viên mở rộng và nâng cao kiến thức cũng như rèn luyện kỹ năng giải bài tập cho học sinh. Do đó bên cạnh việc tổ chức các chuyên đề thì một trong những biện pháp tốt nhất để rèn luyện kỹ năng giải bài tập cho học sinh để học sinh có thể thường xuyên được luyện giải nhiều dạng bài tập khác nhau, cũng như tiếp xúc với các dạng bài tập có tính chất mở rộng và nâng cao, để từ đó học sinh có thể vận dụng một cách linh hoạt các cách giải từng dạng bài tập đó là : “Hướng dẫn học sinh học tập vật lí ở nhà.” Việc học sinh tự học ở nhà có một ý nghĩa lớn lao về mặt giáo dục và giáo dưỡng. Nếu việc học ở nhà của học sinh được tổ chức tốt sẽ giúp các em rèn luyện thói quen làm việc tự lực, giúp các em nắm vững tri thức, có kỹ năng, kỹ xảo. Ngược lại nếu việc học tập ở nhà của học sinh không được quan tâm tốt sẽ làm cho các em quen thói cẩu thả, thái độ tắc trách đối với việc thực hiện nhiệm vụ của mình dẫn đến nhiều thói quen xấulàm cản trở đến việc học tập. Công việc học tập của học sinh ở nhà có những đặc điểm riêng sau: + Tiến hành trong một thời gian ngắn, không có sự hướng dẫn trực tiếp của giáo viên, mặc dù đấy là công việc do chính giáo viên giao cho học sinh phải tự mình hoàn thành, tự kiểm tra công việc mình làm. + Công việc này được thực hiện tuần tự theo hứng thú, nhu cầu và năng lực của học sinh. + Dễ bị chi phối bởi ngoại cảnh khác. Có thể coi quá trình học tập của học sinh ở nhà bao gồm các giai đoạn : trước hết phải nhớ lại những điều đã học ở lớp sau đó rèn luyện sáng tạo. Mỗi giai đoạn có một nội dung công việc cụ thể. Việc học tập của học sinh ở nhà phụ thuộc phần lớn vào việc dạy học trên lớp của giáo viên. Vì vậy giáo viên cần phải căn cứ vào tình hình tiếp thu kiến thức của học sinh mà giao cho các em những công việc có tính chất bổ sung phục hồi tài liệu đã học như : nghiên cứu sách giáo khoa, vẽ hình …. Trong khi dạy về vần đề nào đó cần suy nghĩ việc giao cho học sinh các bài tập ở nhà. Chính việc giao bài làm một cách có hệ thống đảm bảo cho việc học tập của học sinh có một quy luật chặt chẽ, nhờ đó mà học sinh có thể tự lực giải quyết các bài tập kể cả những bài tập khó, vì đã có sự chuẩn bị ở các bài tập dễ. Việc học sinh hoàn thành tốt các bài tập ở nhà không những chỉ giúp các em nắm vững tri thức đã học cũng như rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo cần thiết, mà còn giúp các em chuẩn bị tốt nhất cho việc tiếp thu kiến thức mới. Vì thế bên cạnh những bài làm phục hồi, luyện tập và sáng tạo trên cơ sở kiến thức đã học cần phải giao cho học sinh những bài làm mang những yếu tố chuẩn bị cho việc tiếp thu chi thức mới. Có như vậy mới đảm bảo được việc tiếp thu một cách tích cực, tự lực đối với những tri thức mới. Ta có thể giao bài tập về nhà cho học sinh bằng nhiều hình thức : + Giao bài tập trong thời gian truy bài đầu giờ. + Giao bài tập sau tiết học. + Giao bài tập theo hệ thống bài tập SGK, SBT, sách tham khảo … + Giao bài tập theo dạng, theo chuyên đề . Một biện pháp quan trọng nữa để đảm bảo công tác hướng dẫn học ở nhà có kết quả là cần có những biện pháp kiểm tra, động viên, khích lệ kịp thời và phù hợp : + Kiểm tra vở ghi, vở bài tập. + Cho điểm khuyến khích những học sinh có nhiều cố gắng hoặc chuyển biến trong học tập, ... VI. Kết quả thực hiện. Từ việc hướng dẫn học sinh phương pháp giải một bài tập vật lý nêu trên, trong năm học 2007 – 2008 tôi thấy đa số học sinh đã vận dụng một các linh hoạt vào việc giải bài tập, học sinh có khả năng tư duy tốt hơn, có kỹ năng vận dụng kiến thức vào giải bài tập tốt hơn, linh hoạt hơn. Cụ thể thông qua khảo sát chất lượng học sinh sau khi “Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài toán Vật lý - THCS” tôi thu được kết quả như sau: v Kết quả so sánh đối chứng. * Kết quả khảo sát trước khi thực hiện đề tài. Giỏi Sĩ số Lớp Khá TB Yếu - Kém SL % SL % SL % SL % 9A 39 0 0 8 20,5 20 51,3 11 28,2 8E 41 0 0 6 14,6 21 51,2 14 34,2 * Kết quả khảo sát sau khi thực hiện đề tài. Lớp Giỏi Sĩ số Khá TB Yếu SL % SL % SL % SL % 9A 39 6 15,4 15 38,5 14 35,8 4 10,3 8E 41 5 12,2 18 43,9 13 31,7 5 12,2 Qua so sánh đối chứng kết quả tôi thấy tỉ lệ điểm: Khá, Giỏi tăng, điểm yếu giảm cụ thể là: - Đối với lớp 9: Giỏi tăng 15,4% ; Khá tăng 18,0% ; Yếu giảm 17,9%.