 Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập định lượng môn Vật lí-THCS SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CÀ MAU TRƯỜNG THPT KHÁNH HƯNG ---------------- SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI:HƯỚNG DẪN HỌC SINH PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG MÔN VẬT LÍ - THCS Đề tài thuộc lĩnh vực chuyên môn : Vật Lí Họ và tên người thực hiện: Lê Văn Toàn Chức vụ nhiệm vụ phụ trách: Giáo viên Đơn vị côn g tác: Trường THPT Khánh Hưng Năm học 2010 - 2011 3  Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập định lượng môn Vật lí-THCS HƯỚNG DẪN HỌC SINH PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG MÔN VẬT LÍ -THCS PHẦN 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 định lượng Vật lí lại là một khâu quan trọng trong quá trình dạy và học Vật lí. Việc giải bài tập định lương 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. 4  Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập định lượng môn Vật lí-THCS 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 định lương 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 định lượng môn 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 PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI. I. CƠ SỞ LÍ LUẬN: MỤC ĐÍCH HƯỚNG DẪN HỌC SINH PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ÐỊNH LƯỢNG 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. 5  Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập định lượng môn Vật lí-THCS 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 6  Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập định lượng môn Vật lí-THCS II. CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN 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. 7  Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập định lượng môn Vật lí-THCS 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. 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 8  Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập định lượng môn Vật lí-THCS 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. 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. III.ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG VẬT LÍ VÀO MỘT SỐ BÀI TẬP CƠ BẢN. VÍ DỤ 1.BÀI TOÁN 1. Bỏ một quả cầu đồng thau khối lượng 1 kg được nung nóng đến 100 o C vào trong thùng sắt có khối lượng 500g đựng 2kg nước ở 20 o 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: c 1 = 380 J/kg.K; c 2 =460 J/kg.K; c 3 = 4200 J/kg.K  Hướng dẫn giải: * Tìm hiểu các điều kiện đã cho của bài. - Tóm tắt: m 1 = 1 kg - Khối lượng của quả cầu đồng thau, c 1 = 380 J/kg.K thùng sắt và nước. t 1 = 100 o C - Nhiệt độ ban đầu của quả cầu đồng m 2 = 500g = 0,5 kg thau, thùng sắt và nước. c 2 = 460 J/kg.K - Nhiệt dung riêng của chất cấu tạo t 2 = 20 o C nên các vật. m 3 = 2kg 9  Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập định lượng môn Vật lí-THCS c 3 = 4200 J/kg.K t 3 = t 2 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: Q toả ra =Q thu 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 ∆ 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( t 2 = t 3 ). - 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 100 o C đến t o C (nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt) là: Q 1 = m 1 .c 1 (t 1 – t) - Nhiệt lượng mà thùng sắt (Q 2 ) và nước (Q 3 ) thu vào để tăng nhiệt độ từ 20 o C đến t o C là: Q 2 = m 2 .c 2 (t – t 2 ) (1) Q 3 = m 3 .c 3 (t –t 2 ) (2) - Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt ta có: Q 1 = Q 2 + Q 3 (3) từ (1),(2) và (3) ⇒ m 1 .c 1 (t 1 – t) = m 2 .c 2 (t –t 2 ) + m 3 .c 3 (t –t 2 ) ⇔ t ( m 1 c 1 + m 2 c 2 + m 3 c 3 ) = m 1 c 1 t 1 + ( m 2 c 2 + m 3 c 3 ) t 2 10  Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập định lượng môn Vật lí-THCS ⇒ t = 1 1 1 2 2 3 3 2 1 1 2 2 3 3 ( )m c t m c m c t m c m c m c + + + + - Thay các đạt lượng trên bằng trị số của chúng ta được: t = 1.380 (0,5.460 2.4200).20 19,2( ) 1.380 0,5.460 2.4200 o C + + ≈ + + - Vậy nhiệt độ cuối cùng của nước là 19,2 o C. VÍ DỤ 2.BÀI TOÁN 2. Một ấm điện có hai điện trở: R 1 = 4 Ω và R 2 = 6 Ω . Nếu bếp chỉ dùng một điện trở R 1 thì đun sôi ấm nước trong 10 phút. Tính thời gian cần thiết để đun sôi ấm nước trên khi: a. Chỉ dùng R 1 . b. Dùng R 1 nối tiếp R 2 . c. Dùng R 1 song song R 2 . (Biết không có sự mất nhiệt ra môi trường và mạng điện có hiệu điện thế không đổi).  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 R 1 . - Tóm tắt: R 1 = 4 Ω ; R 2 = 6 Ω t 1 = 10 phút t 2 ? t 3 ? khi R 1 nt R 2 . t 4 ? khi R 1 //R 2 . * Phân tích bài toán. -Bài toán này xuất phát từ định luật Jun-len xơ với biểu thức: Q =I 2 .R.t (1) 11  Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập định lượng môn Vật lí-THCS 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) ⇔ Q = U.I.t (2) mặt khác theo định luật Ôm: I = U R nên (2) ⇔ Q = 2 . U t R (3) - 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 = R 1 2/ R = R 2 3/ R = R 1 + R 2 4/ 1 2 1 1 1 R R R = + hay R = 1 2 1 2 .R R R R+ -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: t 1 , t 2 , t 3 , t 4 . 12 [...]... xảy ra trong bài toán sau khi tìm hướng giải 14 Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập định lượng môn Vật lí -THCS + Trong một bài tập giáo viên cần hướng cho học sinh nhiều cách giải (nếu có thể ) Để kích thích sự hứng thú, say mê học tập cho học sinh rèn thói quen tìm tòi lời giải hay cho một bài toán Vật lí + Khắc sâu cho học sinh nắm chắc các kiến thức bổ trợ khác Có như vậy việc giải bài tập... 2010 NGƯỜI VIẾT Lê Văn Toàn PHẦN NHẬN XÉT XẾP ĐÁNH GIÁ XẾP LOAI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 15 Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập định lượng môn Vật lí -THCS - Tiên đề tài: “Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập định lượng môn Vật Lí- THCS - Người thực hiện: Lê Văn Toàn Tổ chuyên môn: Toán – lí Trường THPT Khánh Hưng Nội dung Xếp loại Nội dung Xếp loại - Đặt vấn đề _ - Đặt vấn đề ... 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 tập định lượng môn Vật lý - THCS tôi thu được kết quả như sau:  Kết quả so sánh đối chứng * Kết quả khảo sát trước khi thực hiện sáng kiến kinh nghiệm Lớp Sĩ số Giỏi 8ª1 46 SL 3 8ª2 43 3 Khá TB Yếu - Kém % 3.2 SL 6 % 6.4 SL 14... quả khảo sát ta thấy chất lượng đã được nâng lên rất nhiều tỉ lệ khá, giỏi tăng lên so với trước khi thực hiện sáng kiến kinh nghiệm PHẦN III- KẾT LUẬN Trong quá trình giảng dạy bộ môn Vật lí ở trường THCS việc hình thành cho học sinh phương pháp, kỹ năng giải bài tập Vật lí là hết sức cần thiết, để từ đó giúp các em đào sâu, mở rộng những kiến thức cơ bản của bài giảng, vận dụng tốt kiến thức vào thực...Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập định lượng môn Vật lí -THCS - 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 - Áp dụng công thức: Q= U2 t R (Theo công thức (3) ) cho các trường hợp...  + ÷t4  R1 R2  ⇒ 1 1 1 = + t4 t1 t2 ⇒ từ (1), (2) và (4) t4 = (4) III KẾT QUẢ THỰC HIỆN 13 t1 t2 10.15 = = 6( ph) t1 + t2 10 + 15 Hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập định lượng môn Vật lí -THCS Từ việc hướng dẫn học sinh phương pháp giải một bài tập định lượng môn vật lý nêu trên, trong năm học 2009 – 2010 tôi thấy bước đầu học sinh đã vận dụng một các linh hoạt vào việc giải bài tập, học . pháp giải bài tập định lượng môn Vật lí -THCS HƯỚNG DẪN HỌC SINH PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG MÔN VẬT LÍ -THCS PHẦN I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong việc. học sinh phương pháp giải bài tập định lượng môn Vật lí -THCS Qua thực tế giảng dạy Vật lí ở trường THCS nói chung bộ môn Vật lí 8, 9 nói riêng, tôi nhận