Tài liệu áp dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề ở một số bài học chương “động lực học chất điểm” vật lý 10 nâng cao

A. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong xã hội đang phát triển nhanh theo cơ chế thị trường, cạnh tranh gay gắt, thì phát hiện sớm và giải quyết hợp lý những vấn đề nảy sinh trong thực tiễn là một năng lực bảo đảm sự thành đạt trong cuộc sống. Vì vậy, tập dượt cho học sinh biết phát hiện, đặt ra và giải quyết những vấn đề gặp phải trong học tập, trong cuộc sống của cá nhân, gia đình, cộng đồng không chỉ có ý nghĩa ở tầm phương pháp dạy học mà phải được đặt như một mục tiêu giáo dục và đào tạo. Trong dạy học giải quyết vấn đề, học sinh vừa nắm được tri thức mới, vừa nắm được phương pháp chiếm lĩnh tri thức đó, phát triển tư duy tích cực sáng tạo, được chuẩn bị một năng lực thích ứng với đời sống xã hội: phát hiện kịp thời và giải quyết hợp lý các vấn đề nảy sinh. Vật lý học và môn vật lý trong nhà trường phổ thông nước ta là môn học tích hợp sự “tìm hiểu tự nhiên và xã hội” điều đó giúp cho học sinh có được một hành trang cơ bản để tham gia sản xuất, học nghề hoặc đi sâu vào quá trình nghiên cứu. Trong chương trình vật lý phổ thông chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10 là cơ sở để nghiên cứu các vấn đề khác về cơ học. Nội dung của chương được trình bày kết hợp với thí nghiệm sẽ rèn luyện cho học sinh năng lực tư duy, sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề. Vì thế, tôi quyết định chọn đề tài: Áp dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề ở một số bài học chương “Động lực học chất điểm” Vật lý 10 nâng cao. 1 NỘI DUNG I. DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ TRONG MÔN VẬT LÝ 1.1. Lý thuyết dạy học giải quyết vấn đề 1.1.1. Khái niệm về dạy học giải quyết vấn đề Dạy học giải quyết vấn đề vân dụng cơ chế kích thích động cơ - tổ chức hoạt động cho HS và nâng vai trò chủ thể của HS trong hoạt động dạy học lên rất cao. Cơ chế đó được xây dựng từ các quan điểm triết học và tâm lý học về hoạt động nhận thức như sau: Có thể hiểu bản chất của DHGQVĐ là một phương pháp dạy học trong đó GV tổ chức cho HS tự lực xây dựng kiến thức mới dưới sự giúp đỡ, hướng dẫn, điều khiển của GV. Hoạt động đó diễn ra theo tiến trình nghiên cứu khoa học, cũng bao gồm các bước như tạo tình huống có vấn đề, giải quyết vấn đề, hợp thức hoá và vận dụng kiến thức. Trong lý thuyết dạy học giải quyết vấn đề, hai khái niệm cơ bản là khái niệm “vấn đề” và khái niệm “tình huống có vấn đề”. 1.1.2. Vấn đề và tình huống có vấn đề ▪ Vấn đề “ “Vấn đề” là bài toán mà cách thức hoàn thành hay kết quả của nó chưa được HS biết trước, nhưng HS đã nắm được những kiến thức và kỹ năng xuất phát, để từ đó thực hiện sự tìm tòi kết quả đó hay cách thức hình thành bài làm. Nói cách khác, đó là câu hỏi mà HS chưa biết lời giải đáp, và cũng không có phương tiện để tìm tòi câu trả lời” [5,89]. Vấn đề mà trong đó nêu rõ các thông số và điều kiện giải có thể do bên ngoài đặt ra cho chủ thể, lúc này vấn đề biến thành một bài toán có vấn đề. Bài toán có vấn đề là một vấn đề giải quyết được với những điều kiện hay thông số cho trước. Tình huống có vấn đề a. Khái niệm * Khái niệm “Tình huống có vấn đề” là tình huống mà HS tham gia gặp một 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. 2 Tình huống có vấn đề đặc trưng cho thái độ của chủ thể đối với trở ngại nảy ra trong lĩnh vực hoạt động thực hành hay trí óc. Nhưng đó là thái độ mà trong đó chủ thể chưa biết cách khắc phục trở ngại và phải tìm cách khắc phục. * Tình huống có vấn đề có những đặc điểm sau - Chứa đựng “vấn đề” (mâu thuẩn nhận thức) mà việc đi tìm lời giải đáp chính là đi tìm kiến thức, kỹ năng, phương pháp mới. - Gây sự chú ý ban đầu, kích thích hứng thú, khởi động tiến trình nhận thức của HS. HS chấp nhận mâu thuẫn khách quan biến nó thành mâu thuẫn chủ quan. - Vấn đề cần giải quyết được phát biểu rõ ràng, gồm cả những điều kiện đã cho và mục đích cần đạt được. HS cảm thấy có khả năng giải quyết vấn đề. * Tổ chức tình huống học tập Tổ chức tình huống học tập thực chất là tạo ra hoàn cảnh để HS ý thức được vấn đề cần giải quyết, có hứng thú, nhu cầu giải quyết vấn đề, biết được mình cần phải làm gì và sơ bộ xác định được làm như thế nào. Quy trình tổ chức tình huống có vấn đề trong lớp có thể gồm các giai đoạn chính sau đây: - GV mô tả một hoàn cảnh cụ thể mà HS có thể cảm nhận được bằng kinh nghiệm thực tế, biểu diễn một thí nghiệm hoặc yêu cầu HS làm một thí nghiệm đơn giản để làm xuất hiện hiện tượng cần nghiên cứu. - GV yêu cầu HS mô tả lại hoàn cảnh hoặc hiện tượng bằng chính lời lẽ của mình theo ngôn ngữ vật lý. - GV yêu cầu HS dự đoán sơ bộ hiện tượng xẩy ra trong hoàn cảnh đã mô tả hoặc giải thích hiện tượng quan sát được dựa trên những kiến thức và phương pháp đã có từ trước (giải quyết sơ bộ vấn đề). - GV giúp HS phát hiện ra chỗ không đầy đủ của họ trong kiến thức, trong cách giải quyết vấn đề và đề xuất nhiệm vụ cần giải quyết. * Các kiểu tình huống có vấn đề - Tình huống phát triển, hoàn chỉnh HS đứng trước một vấn đề chỉ mới được giải quyết một phần, một bộ phận, trong một phạm vi hẹp, cần phải tiếp tục, phát triển, hoàn chỉnh, mở rộng thêm sang những phạm vi mới, lĩnh vực mới. * Tình huống bế tắc HS đứng trước một vấn đề mà trước đây chưa gặp một vấn đề nào tương tự. Vấn đề cần giải quyết không có một dấu hiệu nào liên quan đến một kiến 3 thức hay phương pháp đã biết. HS bắt buộc phải xây dựng kiến thức mới hay phương pháp mới để giải quyết vấn đề. Tình huống này thường bắt gặp khi nghiên cứu một kiến thức mới. [11,202] * Tình huống lựa chọn và tình huống bác bỏ HS được đặt trước một sự lựa chọn: hai quan điểm đối lập, một số phương án giải quyết vấn đề; cần phải lựa chọn quan điểm đúng hay chọn phương án tối ưu. Giải quyết vấn đề là quá trình phân tích, tổng hợp, đánh giá để tìm câu trả lời; có thể phải thực hiện các phương án đã nêu và trong quá trình thực hiện sẽ tìm ra câu trả lời. [10,40] * Tình huống ứng dụng kiến thức vật lý vào thực tiễn Trong dạy học bộ môn vật lý, GV có thể gặp nhiều cơ hội để khai thác, tạo nên tình huống có vấn đề theo dạng này. * Tình huống ngạc nhiên, bất ngờ, nghịch lý HS đứng trước một hiện tượng xẩy ra theo một chiều hướng trái với suy nghĩ thông thường (có tính chất nghịch lý, hầu như khó tin đó là sự thực), do đó kích thích sự tò mò, lôi cuốn sự chú ý của họ tìm cách lý giải, phải bổ sung hoàn chỉnh hoặc phải thay đổi quan niệm cũ sai lầm của mình. 1.1.4. Các giai đoạn của dạy học giải quyết vấn đề Có thể coi cấu trúc của dạy học giải quyết vấn đề gồm ba giai đoạn: tạo tình huống có vấn đề, hướng dẫn giải quyết vấn đề và vận dụng tri thức để củng cố và mở rộng vấn đề. Giai đoạn tạo tình huống có vấn đề Đây là giai đoạn đặt HS vào tình huống có vấn đề. Giai đoạn này có nhiệm vụ kích thích thần kinh hoạt động tạo cho HS một trạng thái hưng phấn cao độ, có nhu cầu hoạt động và có thái độ sẵn sàng lao vào công việc. Giai đoạn hướng dẫn giải quyết vấn đề: Ở giai đoạn này học sinh sẽ dần dần làm quen với phương pháp nghiên cứu của nhà vật lý học, ở mức độ tập dượt xây dựng kiến thức để phản ánh những sự kiện thực tế. Các bước của giai đoạn này như sau: - Xây dựng giả thuyết khoa học, trong bước này cần hướng dẫn để HS biết quan sát sự kiện. Có hai con đường để tìm mối liên hệ đó: con đường suy diễn và con đường quy nạp. - Khi đã có giả thuyết, GV cần chỉ đạo, hướng dẫn để HS thảo luận các phương án đánh giá tính đúng đắn của nó. 4 - Chỉnh lý giả thuyết để nó trở thành tri thức lý thuyết. Đó là sự quy nạp, sự chấp nhận một tri thức mới, sắp xếp nó vào một lĩnh vực nào đó của kho tàng tri thức khoa học vật lý. Ở đây cũng cần để cho học sinh tập luyện cách diễn đạt tư tưởng vật lý bằng ngôn ngữ. Giai đoạn vận dụng tri thức Ở giai đoạn cuối cùng của quá trình dạy học giải quyết vấn đề là vận dụng các kiến thức mới thu nhận được, làm cho kiến thức của HS được củng cố vững chắc hơn. Bước đầu của giai đoạn này việc cho HS giải quyết các nhiệm vụ đơn giản như giải bài toán, phân tích và giải thích các sự kiện tương tự. Bước này chủ yếu giúp HS nhớ, thuộc và hiểu tri thức, tái hiện nó là chính. Bước tiếp theo, yêu cầu HS phải vận dụng tri thức vào những tình huống mới, kể cả các tình huống có tính công nghệ, kỹ thuật. 1.1.5 Các mức độ của dạy học giải quyết vấn đề Để có thể vận dụng linh hoạt lý luận của phương pháp dạy học giải quyết vấn đề vào việc dạy học các đề tài cụ thể khác nhau, có thể chia dạy học giải quyết vấn đề thành ba mức độ tuỳ theo phần tham gia của HS nhiều hay ít vào quá trình giải quyết vấn đề. Đó là các mức độ: - Trình bày nêu vấn đề - Tìm tòi nghiên cứu một phần - Tìm tòi nghiên cứu sáng tạo (nghiên cứu, thiết kế, sáng tạo) Mức độ 1: Trình bày nêu vấn đề Ở mức độ này, GV đặt ra trước mắt HS những mâu thuẫn tồn tại khách quan giữa trình độ tri thức mà HS đã chiếm lĩnh và trình độ tri thức họ cần tiếp nhận. Sau đó GV trình bày cách thức giải quyết mâu thuẫn ấy và tự mình giải quyết vấn đề trong sự theo dõi và kiểm tra của HS. Kết quả là học sinh tiếp nhận tri thức trong sự cùng tư duy với GV. Mức độ 2: Tìm tòi nghiên cứu một phần (tìm tòi nghiên cứu từng phần) Dạy học ở mức độ này đòi hỏi GV phải tạo cơ hội cho HS cùng tham gia hoạt động thực sự. Phải để cho HS bộc lộ suy nghĩ bằng ngôn ngữ, hoặc tham gia cùng GV ở một số khâu thực hành thí nghiệm… Mức độ 3: Tìm tòi nghiên cứu sáng tạo (nghiên cứu, thiết kế, sáng tạo) Đây là mức độ cao nhất của dạy học giải quyết vấn đề. Ở mức độ này, sau khi HS đã ý thức được vấn đề đặt ra, HS tự mình vạch kế hoạch tìm tòi, xây dựng 5 giả thuyết, tìm ra cách kiểm tra giả thuyết, tiến hành quan sát kiểm tra thí nghiệm, phân tích kết quả thí nghiệm, khái quát hóa, rút ra kết luận… Trong phương pháp này, người GV đưa HS vào con đường tự lực thực hiện tất cả các giai đoạn của hoạt động tìm tòi, hoạt động nhận thức của HS ở đây gần giống như hoạt động nghiên cứu của nhà khoa học. II. VẬN DỤNG DẠY HỌC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO CHƯƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” 2.1. Khả năng vận dụng dạy học giải quyết vấn đề ở chương “Động lực học chất điểm” Căn cứ vào nội dung chương “Động lực học chất điểm” và năng lực nhận thức của HS đại trà có thể lập bảng sau về khả năng thực hiện dạy học giải quyết vấn đề ở chương này như sau: Mức độ 1 Mức độ 2 Mức độ 3 (mức độ nêu vấn đề) (mức độ tìm tòi từng phần) (mức độ nghiên cứu) §13, §14, §15, §16, §17, §18, §19, §20, §24 §21, §22. §23, §25 2.2. Một số kiểu tình huống có vấn đề điển hình trong dạy học chương “Động lực học chất điểm” a. Tình huống phát triển hoàn chỉnh Tình huống 1: Bài học “Định luật II Niutơn” Các em đã biết , một trong những tác dụng của lực là gây ra sự biến đổi  vận tốc, tức là gây ra gia tốc cho vật. Vậy, lực F có mối quan hệ định lượng như thế nào với gia tốc mà lực gây ra cho vật đó? (tình huống hoàn chỉnh khái niệm lực) Tình huống 2: Bài học “Định luật III Niutơn” Mở đầu bài Định luật III Niutơn, giáo viên đàm thoại với HS: GV: Tại sao khi dùng tay đấm vào tường tay ta lại thấy đau? HS: Khi tay ta tác dụng vào tường một lực thì tường tác dụng trở lại tay một lực nên ta thấy đau. GV: Các em hãy quan sát hình vẽ 16.1 trong SGK, hiện tượng gì xẩy ra khi An đẩy Bình một lực? 6 HS: Bình thu gia tốc chuyển động về phía trước, còn An thu gia tốc chuyển động ngược trở lại vì Bình đã tác dụng trở lại An một lực. GV: Vậy, nếu vật A tác dụng lên vật B thì vật B cũng tác dụng lại vật A. Đó là sự tương tác giữa hai vật. Vậy trong sự tương tác giữa hai vật, mối liên hệ giữa hai vật lực mà hai vật tác dụng lên nhau là như thế nào? (tình huống phát triển hoàn thiện khái niệm lực). Tình huống 3: Bài học “Lực hướng tâm và lực quán tính li tâm. Hiện tượng tăng, giảm, mất trọng lượng” Ở bài học trước các em đã xác định được lực quán tính tác dụng lên vật xét trong hệ quy chiếu có gia tốc a so với hệ quy chiếu quán tính. Vậy trong hệ quy chiếu chuyển động tròn đều so với hệ quy chiếu quán tính thì lực quán tính được xác định như thế nào? Bài học hôm hay sẽ trả lời cho ta câu hỏi trên. Khi đã có khái niệm lực quán tính li tâm, GV có thể đặt HS vào tình huống sau: Tình huống 4: Các em đều biết rằng mỗi vật trên mặt đất đều chịu tác dụng lực hấp dẫn của Trái Đất. Nếu bỏ qua chuyển động quay của Trái đất thì lực hấp dẫn đó gọi là trọng lực của vật. Vậy nếu ta xét đến sự quay của Trái Đất quanh trục của nó thì vật chịu tác dụng của những lực nào? Và lúc này trọng lực của vật sẽ có biểu thức như thế nào? (tình huống phát triển hoàn thiện khái niệm trọng lực). b. Tình huống bế tắc Tình huống 5: Bài “Lực. Tổng hợp và phân tích lực” GV: Các em hãy quan sát hình vẽ 13.2 trong SGK và cho cô biết sà lan chịu tác dụng của bao nhiêu lực? Những lực này có tác dụng như thế nào đối với sà lan? HS: Sà lan chịu tác dụng của hai lực lan và làm thay đổi vận tốc của sà lan.   F1 , F2 của hai ca nô tác dụng lên sà GV: Vì một lý do nào đó mà cả hai dây nối hai ca nô với sà lan đều bị đứt   dây, lúc đó ta có thể thay thế hai lực F1 , F2 tác dụng vào sà lan bằng một lực  F khác mà vẫn có tác dụng hoàn toàn giống như hai lực ấy không? (tức sà lan vẫn chuyển động có hướng và vận tốc như ban đầu). c. Tình huống bất ngờ Tình huống 6: Bài “Định luật I Niutơn” Mở đầu bài học định luật I Niutơn, GV đàm thoại với HS: 7 GV: Trong thực tế đời sống, xe đạp đang chuyển động, nếu ta ngừng chân không đạp nữa thì xe sẽ chuyển động như thế nào? HS: Xe chuyển động chậm dần rồi dừng lại. GV: Muốn cho xe tiếp tục chuyển động cần phải làm gì? HS: Phải tiếp tục đạp, tức là tác dụng lực liên tục. GV: Có một ý kiến khác lại cho rằng: Muốn duy trì chuyển động của một vật thì không cần tác dụng vào vật bất kỳ một lực nào. Ý kiến này có đúng không? Đa số các em cho là không thể được vì trái với quan niệm thông thường của các em, và càng bất ngờ hơn khi GV khẳng định đó là ý kiến đúng. Chìa khóa để giải quyết vấn đề này chính là nội dung bài học mới: “Định luật I Niutơn”. d. Tình huống ứng dụng kiến thức vào thực tiễn Tình huống 7: Bài “Lực ma sát” Trước khi vào bài học mới, GV cho HS quan sát hình ảnh về băng chuyền trên bến than Cửa Ông và nêu câu hỏi: Tại sao băng chuyền trên bến than Cửa Ông lại chuyển động được? Sau đó GV nêu thêm một câu hỏi nữa mà các em hay gặp trong cuộc sống: Tại sao khi đẩy bàn lúc đầu thấy nặng, khi bàn đã trượt rồi ta lại thấy nhẹ hơn? Tình huống 8: Bài “Chuyển động của vật bị ném” Chuyển động ném là một chuyển động thường gặp trong thực tế. Các em chắc hẳn cũng đã từng đặt ra nhiều câu hỏi liên quan đến chuyển này, ví dụ : làm thế nào để VĐV bóng rổ ném trúng bóng vào rổ? Làm thế nào mà pháo thủ bắn viên đạn rơi trúng mục tiêu? Bài học hôm nay sẽ giải quyết cho các em câu hỏi này. 2.3.1.Ví dụ Dạy học giải quyết vấn đề về bài học xây dựng kiến thức mới ở mức độ 2 Trong chương này có thể áp dụng dạy học giải quyết vấn đề ở mức độ 2 cho các bài xây dựng kiến thức mới như ở bảng 1. Sau đây là ví dụ minh hoạ Bài 19: Lực đàn hồi I. Mục tiêu 1. Về kiến thức - Nêu được thế nào là lực đàn hồi, và những đặc điểm lực đàn hồi của lò xo, của dây căng. Thể hiện được các lực đó trên hình vẽ. 8 - Từ thực nghiệm thiết lập được hệ thức giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo. - Phát biểu được định luật Hook. - Phân tích được lực đàn hồi của lò xo và lực căng của sợi dây tác dụng vào vật trong một số trường hợp đơn giản. 2. Về kỹ năng - Sử dụng thành thạo các dụng cụ thí nghiệm như thước đo, lực kế... - Tiến hành được thí nghiệm phát hiện ra mối quan hệ tỉ lệ thuận giữa độ giãn của lò xo và độ lớn của lực đàn hồi. - Vận dụng được định luật Hook để giải được bài tập về sự biến dạng của lò xo. II. Chuẩn bị 1. Giáo viên - Lò xo phòng thí nghiệm 6 chiếc giống nhau có giới hạn đàn hồi thoả mãn yêu cầu của thí nghiệm. - 6 cái giá gắn lò xo. - Quả nặng có khối lượng 50g 24 quả. - Thước thẳng chia đến milimét. 2. Học sinh - Ôn lại khái niệm: vật, đàn hồi, tính chất đàn hồi, lực đàn hồi của lò xo và sự mỏi lò xo khi chịu tác dụng quá lớn. - Tìm một số lò xo (trong các bút bi đã dùng hết mực). - Một số dây cao su. III. Dự kiến nội dung ghi bảng 1. Khái niệm về lực đàn hồi - Lực đàn hồi là lực xuất hiện khi một vật bị biến dạng đàn hồi, và có xu hướng chống lại nguyên nhân gây ra biến dạng. - Giới hạn đàn hồi: 2. Một vài trường hợp thường gặp a) Lực đàn hồi của lò xo Đặc điểm: + Lực đàn hồi xuất hiện ở hai đầu của lò xo, điểm đặt là điểm mà đầu lò xo tiếp xúc với vật. 9 + Phương của lực đàn hồi trùng với phương của trục lò xo. + Chiều của lực đàn hồi ngược với chiều biến dạng của lò xo. + Độ lớn: Fdh = -k∆l (19.1)  k gọi là hệ số đàn hồi,có đơn vị là N/m.  Giá trị của k phụ thuộc vào kích thước lò xo và vật liệu làm lò xo. + Lực đàn hồi ở hai đầu của lò xo có hướng ngược nhau. Định luật Húc: Trong giới hạn đần hồi, lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo. b) Lực căng dây - Lực đàn hồi xuất hiện khi sợi dây bị kéo căng gọi là lực căng. - Đặc điểm: + Điểm đặt: là điểm mà đầu dây tiếp xúc với vật. + Phương: trùng với chính sợi dây. + Chiều: từ hai đầu dây vào phần giữa của dây. Lưu ý: Với những dây có khối lượng không đáng kể thì lực căng tại mọi điểm trên dây luôn có cùng một độ lớn. 3. Lực kế 4. Bài tập về nhà - Giao các câu hỏi và bài tập trong sách giáo khoa: bài tập số 2, 3, 4. - Giao các bài tập về nhà : bài tập 2.27, 2.29 sách bài tập và làm các bài còn lại trong phiếu học tập - Ôn lại các kiến thức về lực ma sát đã học ở lớp 6. IV. Tiến trình dạy học Giai đoạn: tạo tình huống có vấn đề Hoạt động 1 (5 phút):Tạo tình huống có vấn đề Hoạt động của HS - Suy nghĩ, trả lời: Tay ta cảm thấy như là có lực tác dụng vào tay mà lực này ngược hướng với biến dạng của quả bóng. Trợ giúp của GV * Ta xét một trường hợp quen thuộc: Lấy tay (B) ấn một quả bóng cao su (A), quả bóng bị bẹp, tay ta có cảm giác như thế nào? -Nếu bỏ tay ra, quả bóng sẽ lấy lại hình - Nếu bỏ tay ra, hình dạng của quả bóng 10 dạng, kích thước ban đầu. sẽ như thế nào? - Có. Khi nén lò xo thì lực của lò xo - Làm biến dạng một chiếc lò xo thì có sinh ra chống lại sự co lại của nó. Khi như vậy không? kéo lò xo thì lực của lò xo sinh ra chống lại sự giản ra của nó. - Lò xo trở về hình dạng và kích thước ban đầu. - Khi thôi kéo hoặc nén lò xo thì hình dạng của lò xo sẽ như thế nào? - Nghe GV đặt vấn đề vào bài. * Đúng vậy: Trong mọi trường hợp, khi vật bị biến dạng đều xuất hiện một lực chống lại sự biến dạng. Lực đó gọi là lực đàn hồi, và những biến dạng trong các ví dụ trên thuộc loại biến dạng đàn hồi. Vậy lực đàn hồi có những đặc điểm gì? Tuân theo quy luật nào? Bài học hôm nay sẽ trả lời cho ta câu hỏi trên. - Ghi đầu đề bài học. Giai đoạn: giải quyết vấn đề Hoạt động 2 (6 phút): Tìm hiểu khái niệm lực đàn hồi Hoạt động của HS Trợ giúp của GV - Thảo luận, trả lời, ghi chép: - Từ việc phân tích các ví dụ trên, em hãy cho biết lực đàn hồi xuất hiện khi nào? Nó có xu hướng gì? + Lực đàn hồi xuất hiện khi một vật biến dạng đàn hồi. - GV hợp thức hóa các ý kiến của HS và đưa ra khái niệm lực đàn hồi. + Lực đàn hồi có xu hướng chống lại nguyên nhân gây ra biến dạng cho vật. - Suy nghĩ, nêu ví dụ. - Thảo luận, trả lời: - Yêu cầu HS lấy một số ví dụ về lực đàn hồi trong đời sống và phân tích ví dụ đó. - Trong thí nghiệm tác dụng lực lên lò xo làm lò Có. Nếu lực tác dụng lên lò xo bị biến dạng, có khi nào mà sau khi thôi tác xo vượt quá một giá trị nào dụng, lò xo không lấy lại được hình dạng và kích 11 đó thì lò xo sẽ không lấy thước ban đầu? lại được hình dạng ban đầu Gợi ý: Các em có thể lấy lò xo ở trong chiếc bút nữa. bi để làm thí nghiệm (mà HS mang theo). - Nghe, ghi chép vào vở * GV thông báo khái niệm giới hạn đàn hồi. khái niệm giới hạn đàn hồi - Lắng nghe GV đặt vấn * Trong thực tế, lực đàn hồi xuất hiện trong nhiều đề. trường hợp như ở dây cao su, lò xo, thanh đàn hồi, sợi dây…Tuy nhiên trong khuôn khổ của bài học hôm nay ta xét đặc điểm của lực đàn hồi cho hai trường hợp: lực đàn hồi của lò xo và lực căng của dây. Hoạt động 3 (26 phút): Nghiên cứu lực đàn hồi trong một số trường hợp thường gặp Hoạt động của HS a) Lực đàn hồi của lò xo Trợ giúp của GV * Xét trường hợp lực đàn hồi của lò xo. - Nhớ lại kiến thức cũ, trả lời: - Để nghiên cứu đặc điểm của một lực ta Các yếu tố đặc trưng cho lực: Điểm cần nghiên cứu những yếu tố nào đặc trưng cho lực? đặt, hướng, độ lớn. - Vẽ hình vào vở. - Quan sát GV làm thí nghiệm.  Fdh - GV làm thí nghiệm, yêu cầu HS quan sát thí nghiệm trong các trường hợp dưới đây: Hình 3a Hình 3b Thảo luận, trả lời: - Biểu diễn lực đàn hồi ở lò xo tác dụng + Lực đàn hồi xuất hiện ở hai đầu lên vật và giá đỡ gắn với nó trong các của lò xo, điểm đặt là điểm mà đầu trường hợp trên. Từ đó cho biết phương, chiều, điểm đặt, độ lớn của lực đàn hồi ở lò xo tiếp xúc với vật. lò xo? + Phương của lực đàn hồi trùng với 12 phương của trục lò xo. Gợi ý: + Về chiều của lực đàn hồi: ● Suy nghĩ, trả lời: Chiều hướng ● Hãy cho biết chiều dịch chuyển tương xuống dưới. đối của đầu A đối với đầu B của lò xo. Nghe, ghi khái niệm chiều biến dạng * Chiều dịch chuyển tương đối của mỗi của lò xo. đầu lò xo so với đầu kia gọi là chiều biến dạng của lò xo.  Trả lời: Chiều biến dạng của lò xo  Hãy so sánh chiều biến dạng của lò xo hướng xuống dưới, chiều của lực với chiều của lực đàn hồi tác dụng lên vật đàn hồi hướng lên trên. tiếp xúc đầu A trong trường hợp đầu A dịch chuyển tương đối so với đầu B (hình 3a).  Thảo luận, trả lời. Nhận xét câu trả lời của bạn.  Tương tự các em hãy so sánh chiều biến dạng của lò xo với chiều của lực đàn hồi đối với trường hợp lò xo bị nén (hình 3b)? + Trả lời: Chiều của lực đàn hồi + Từ việc phân tích hai ví dụ trên, các em ngược với chiều biến dạng của lò hãy so sánh chiều của lực đàn hồi với xo. chiều biến dạng của lò xo. + Lực đàn hồi ở hai đầu của lò xo có + Nhận xét về hướng của lực đàn hồi ở hướng ngược nhau. hai đầu lò xo? - Lắng nghe, ghi chép. * GV hợp thức hóa các ý kiến của HS. - Nghe GV đặt vấn đề. Tình huống có vấn đề: Trong chương trình THCS ta đã biết độ biến dạng của lò xo càng lớn thì lực đàn hồi càng lớn, tuy nhiên giữa chúng có mối liên hệ định lượng như thế nào Giải quyết vấn đề - Thảo luận, nêu dự đoán: - Nêu giả thuyết: Các em hãy dự đoán Độ lớn lực đàn hồi tỷ lệ thuận với mối quan hệ định lượng giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo? độ biến dạng của lò xo. 13 - Suy luận toán học: Biểu thức: Fdh const l - Suy ra hệ quả lôgic: Nếu độ lớn của lực đàn hồi tỷ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo thì có thể suy ra hệ quả gì về thương số Fdh . l - Thảo luận. - Kiểm tra hệ quả lôgic và giả thuyết: + Thí nghiệm cần phải có chiếc lò Hãy nêu phương án thí nghiệm kiểm tra xo. Kéo cho nó giãn ra, đo độ giãn hệ quả này. và đo lực đàn hồi. Sau đó kéo mạnh cho độ giãn tăng lên và tiếp tục đo lực đàn hồi. + Trả lời: Dùng thước để đo độ biến + Làm thế nào để đo được độ biến dạng dạng. và đo lực đàn hồi đảm bảo độ chính xác Đo lực đàn hồi bằng cách dùng quả nhất định? cân thay cho lực kéo vì ta biết trọng lực P của mỗi quả cân. Quả cân đứng cân bằng dưới tác dụng của hai lực: trọng lực và lực đàn hồi nên Fdh = P. Do đó ta chỉ cần xác định trọng lượng P của mỗi quả cân, đó chính là độ lớn của lực đàn hồi. + Các nhóm nhận dụng cụ thí + Phát cho mỗi nhóm HS (gồm những HS nghiệm và nghe hướng dẫn các thao ngồi hai bàn cạnh nhau) một bộ thí tác thí nghiệm. nghiệm. Hướng dẫn HS các thao tác thí nghiệm. + Các nhóm tiến hành thí nghiệm, + Yêu cầu các nhóm làm thí nghiệm và ghi số liệu vào bảng, xử lý số liệu. ghi lại số liệu thí nghiệm vào bảng. Rút ra nhận xét về kết quả thí nghiệm + Các nhóm tiến hành thí nghiệm, ghi số liệu vào bảng, xử lý số liệu. Lần + Đại diện hai nhóm HS báo cáo kết đo quả thí nghiệm. Các nhóm khác theo 1 dõi, đối chiếu, nhận xét. Lực kéo (N) ∆l (m) Fdh (N) Fdh l 14 4 Kiểm tra việc thực hiện thí nghiệm của các nhóm, giúp đỡ, uốn nắn. -Nhận xét: Tỷ số Fdh l là một hằng số hay lực đàn hồi của lò xo tỷ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo. - Tổng hợp kết quả, rút ra nhận xét về mối quan hệ Fdh và l : kết quả thí nghiệm thí nghiệm của các em đều cho Điều đó chứng tỏ hệ quả trên là thấy thương số đúng suy ra giả thuyết đã nêu đúng. Fdh l xấp xỉ là một hằng số, sai số cực đại không vượt quá 5% là do mắt ta đọc không thật chính xác và do thiết bị của ta không thật chính xác. Với sai số này trong thực nghiệm vật lý có thể coi thương số Fdh l là một hằng số, điều này có nghĩa lực đàn hồi tỷ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo. + Vẫn tỷ lệ thuận vì ta có thể làm thí + Nếu độ biến dạng giảm thì sao? nghiệm theo thứ tự ngược lại. Yêu cầu HS giải thích tiến trình thí nghiệm ngược. + Trả lời: Fdh = k∆l. + Biểu thức: Fdh = -k∆l k gọi là hệ số đàn hồi. + Gọi k là hằng số tỷ lệ, hãy viết biểu thức độ lớn của lực đàn hồi? (19.1) + Nếu để ý lực đàn hồi luôn ngược chiều với độ biến dạng thì biểu thức Fdh =? 15 + Suy nghĩ, trả lời: k có đơn vị là + Gọi k là hệ số đàn hồi (hoặc độ cứng) N/m của lò xo. Hãy xác định đơn vị của đại lượng k? + Lò xo sẽ giãn ra, hỏng lò xo. + Ta có thể treo vào lò xo 15 quả cân được không? * Ta nói đã vượt qua giới hạn đàn * Ta nói đã vượt qua giới hạn đàn hồi, chỉ hồi, chỉ có trong giới hạn đàn hồi có trong giới hạn đàn hồi thì giả thuyết thì giả thuyết nêu ra mới đúng. nêu ra mới đúng. - Lắng nghe Kết luận mà chúng ta vừa tìm được cũng chính là kết quả nghiên cứu của nhà bác học Rô bớt Húc ( người Anh) tìm ra vào thế kỷ XVII sau khi ông đã làm rất nhiều thí nghiệm với nhiều vật đàn hồi khác nhau. - Nghe, ghi nội dung và biểu thức định - Phát biểu định luật: GV phát biểu định luật. luật. - Giải thích. - Hãy giải thích thuật ngữ “tỷ lệ thuận” trong định luật. - Độ cứng của lò xo phụ thuộc vào - Độ cứng của lò xo phụ thuộc vào những những yếu tố nào? yếu tố nào? + Thảo luận, đưa ra phương án thí + Hãy đề xuất một phương án thí nghiệm nghiệm. để kiểm tra sự phụ thuộc của độ cứng của lò xo vào kích thước của lò xo. + Nghe, quan sát thí nghiệm, rút ra * GV nhận xét các phương án, thống nhất kết luận: Độ cứng của lò xo phụ phương án thí nghiệm, giới thiệu thí thuộc vào kích thước của lò xo. nghiệm và làm thí nghiệm ( hình 19.5 SGK).Yêu cầu HS quan sát thí nghiệm và - Nghe, ghi nhận kiến thức. rút ra kết luận. GV nhận xét câu trả lời của HS . - Suy nghĩ, trình bày câu trả lời C1. - Nêu câu hỏi C1. - Lắng nghe, ghi nhớ. - Nhận xét câu trả lời và hợp thức hoá kiến thức. b, Lực căng của dây (lực đàn hồi * Xét sợi dây bị kéo căng như hình vẽ: 16 của sợi dây) Suy nghĩ, trả lời. Hình 4 - Hãy biểu diễn lực đàn hồi của sợi dây tác dụng lên vật và giá đỡ. - Lắng nghe, ghi nhớ khái niệm lực * Lực đàn hồi xuất hiện khi sợi dây bị kéo căng. căng như ở trên gọi là lực căng. -Suy nghĩ, trả lời. - Hãy cho biết điểm đặt, phương, chiều + Điểm đặt: là điểm mà đầu dây của các lực căng đó? tiếp xúc với vật. + Phương: trùng với chính sợi dây. + Chiều: từ hai đầu dây vào phần giữa của dây. + Độ lớn: T = mg. - Trong thí dụ trên, độ lớn của các lực căng bằng bao nhiêu? - Lắng nghe, ghi nhớ. - Nhận xét câu trả lời của HS và hợp thức hoá kiến thức. - Thảo luận, trả lời: - Hãy so sánh lực đàn hồi của lò xo và lực + Lực đàn hồi của lò xo xuất hiện căng của dây? khi bị nén hoặc giản. + Lực căng của dây chỉ xuất hiện khi sợi dây bị kéo căng. + Lực căng có hướng và điểm đặt giống như lực đàn hồi ở lò xo khi bị kéo giãn. - Nghe, ghi nhớ. * Với những dây có khối lượng không đáng kể thì lực căng tại mọi điểm trên dây luôn có cùng một độ lớn. 17 - Nghe câu hỏi của GV. - Yêu cầu các nhóm (gồm những HS ngồi cùng bàn) biểu diễn lực căng ở sợi dây - Thảo luận. trong các trường hợp sau (GV sử dụng - Đại diện nhóm lên bảng trình bày máy chiếu): câu trả lời. - Nhận xét câu trả lời của bạn. - Lắng nghe, ghi nhớ. - GV nhận xét và kết luận. Giai đoạn: Vận dụng tri thức Hoạt động 4 (6 phút): Tìm hiểu dụng cụ lực kế Hoạt động của HS - Nghe GV đặt vấn đề. Trợ giúp của GV * Mối quan hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng có một ứng dụng quan trọng đó là cơ sở để chế tạo một loại dụng cụ đo lực là lực kế. - Cá nhân suy nghĩ, trả lời các - Yêu cầu HS đọc mục 3 SGK và trả lời các câu hỏi. câu hỏi: + Nguyên tắc để chế tạo lực kế? + Bộ phận chủ yếu của lực kế? + Cách sử dụng? - Quan sát. - Cho HS xem một số loại lực kế. Hoạt động 5 (5 phút): Củng cố, vận dụng Hoạt động của HS Trợ giúp của GV - Nêu câu hỏi 1, 2, 3 trong - Nêu câu hỏi 1, 2, 3 trong SGK SGK - Nêu một số câu hỏi trắc nghiệm mà GV đã - Nêu một số câu hỏi trắc chuẩn bị trước trong máy vi tính hoặc dưới nghiệm mà GV đã chuẩn bị dạng phiếu học tập (xem phụ lục 1) yêu cầu trước trong máy vi tính hoặc HS trả lời. dưới dạng phiếu học tập (xem phụ lục 1) yêu cầu HS trả lời. 18 - Ghi nhận kiến thức. - Tóm tắt nội dung bài học. - Nhận xét, đánh giá kết quả giờ học. Hoạt động 6 (2 phút): Hướng dẫn về nhà Hoạt động của HS Hoạt động của GV - Ghi câu hỏi và bài tập về - Giao các câu hỏi và bài tập trong sách giáo nhà. khoa: bài tập số 2, 3, 4. - Ghi nhớ lời căn dặn của GV - Giao các bài tập về nhà : bài tập 2.27, 2.29 sách bài tập và làm các bài còn lại trong phiếu học tập - Ôn lại các kiến thức về lực ma sát đã học ở lớp 6. 3.4.2. Kết quả Tôi áp dụng phương pháp tiếp cận quá trình để đánh giá sự phát triển tính tích cực tư duy của HS ở 2 lớp. Quan sát tiến trình học tập của HS chúng tôi rút ra được một số nhận xét như sau: + Các dự đoán, giả thuyết mà HS (hoặc nhờ định hướng của GV) được thực nghiệm xác nhận là nguồn động viên khích lệ đối với các em. + Qua một số giờ dạy thực nghiệm với những bài đầu khi GV nêu câu hỏi HS còn lúng túng, song ở bài học sau HS đã dần quen với cách tư duy mạch lạc hơn, khi GV sử dụng các câu hỏi hướng dẫn đúng lúc, đúng chỗ đã có tác dụng dẫn HS đi đến kiến thức mới và đó chính là dấu hiệu để đánh giá tư duy phát triển. 19 C. KẾT LUẬN Từ các kết quả thu được ở trên có thể kết luận: Sử dụng lý thuyết dạy học giải quyết vấn đề để giảng dạy một số bài trong chương “Động lực học chất điểm” cho học sinh lớp 10 tạo ra không khí học tập sôi nổi, học sinh học tập tích cực và kích thích được khả năng tìm tòi sáng tạo ở các em.Về mặt định lượng, tổ chức dạy học theo hướng vận dụng dạy học giải quyết vấn đề đã đem lại hiệu quả bước đầu trong việc nâng cao chất lượng học tập. Nhờ đó bồi dưỡng cho học sinh kỹ năng tư duy, năng lực độc lập, giải quyết vấn đề trong học tập và trong thực tiễn góp phần nâng cao chất lượng giáo dục. Như vậy sử dụng dạy học giải quyết vấn đề sẽ góp phần thực hiện tốt chủ trương đổi mới PPDH hiện nay. Tuy nhiên, để việc áp dụng thực sự có hiệu quả đòi hỏi phải có sự nổ lực từ phía giáo viên. Từ đề tài này, có thể mở rộng kết qủa nghiên cứu cho các loại bài học khác (bài học ôn luyện, bài học ngoại khoá, bài học bài tập...). Ngoài ra, có thể mở rộng phạm vi của đề tài: không phải chỉ một chương mà là toàn bộ chương trình vật lý của cấp học. Trong phạm vi của một sáng kiến kinh nghiệm tôi đã trình bày không tránh những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến chân thành từ các đồng nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn. Xác nhận của thủ trưởng cơ quan Thanh Hoá, ngày 25 tháng 5 năm2013 20