TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA SƯ PHẠM PHẦN “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” VẬT LÝ 10 NÂNG CAO Luận văn Tốt nghiệp Ngành: SƯ PHẠM VẬT LÝ GV hướng dẫn: Thầy Bùi Quốc Bảo Sinh viên thực hiện:Nguyễn Minh Chí Lớp: Sư phạm Vật lý I K33 MSSV:1070205 Cần Thơ, 5/2011 Luận văn tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN ********* Sau thời gian thực đề tài, học hỏi tích lũy thêm nhiều kiến thức quý báu lĩnh vực mà nghiên cứu Để đạt thành này, nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy cơ, gia đình, bạn bè Do tơi xin dành trang luận văn tốt nghiệp để gửi lời cảm ơn chân thành đến người giúp đỡ Đầu tiên, xin tri ân thầy Bùi Quốc Bảo cán trực tiếp hướng dẫn, dạy tận tình, đóng góp ý kiến q báu để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Kế đến, xin cảm ơn tất quý thầy cô thuộc Bộ môn Vật lý, khoa sư phạm, trường đại học Cần Thơ Đặc biệt thầy cô thuộc tổ phương pháp giúp đỡ, hướng dẫn giúp đề tài tơi hồn thiện Bên cạnh thầy cơ, cha mẹ, gia đình ln ủng hộ, động viên vật chất lẫn tinh thần giúp tơi n tâm tập trung tồn tâm tồn ý vào việc hồn thành luận văn tốt nghiệp Tơi cảm ơn bạn tập thể lớp Sư phạm vật lý khóa 33 đóng góp giúp đỡ tơi suốt q trình làm luận văn tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Minh Chí GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp MỤC LỤC **** MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Giả thuyết đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu đề tài .2 1.5 Đối tượng nghiên cứu đề tài 1.6 Nhiệm vụ đề tài 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI 2.1 Khái quát tư 2.1.1 Định nghĩa .4 2.1.2 Đặc điểm tư .4 2.1.3 Các giai đoạn trình tư .6 2.1.4 Các thao tác trình tư 2.1.5 Các thao tác tư thường dùng dạy học vật lý 2.1.6 Các loại tư 12 2.1.7 Các sản phẩm tư 13 2.2 Phát triển tư trình nhận thức 14 2.2.1 Con đường nhận thức người 14 2.2.2 Rèn luyện phát triển phẩm chất trí tuệ .15 2.3 Phát triển tư thơng qua q trình giải tập vật lý .16 2.3.1 Bài tập vật lý phương tiện để phát triển tư 16 2.3.2 Nguyên tắc chung chọn nội dung tập vật lý nhằm phát triển tư .17 2.4 Phân loại dạng toán lập hệ thống liên kết tốn angơrit – ơritxtic 18 2.4.1 Phân loại dạng toán dựa vào hành động nhận biết người giải 18 GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp 2.4.2 Phương án lập hệ thống liên kết toán angôrit – ơritxtic 19 CƠ SỞ THỰC TẾ CỦA ĐỀ TÀI .21 3.1 Một số ý kiến tập vật lý phần “ Các định luật bảo toàn” 21 3.2 Hệ thống tốn angơrit – ơritxtic phần “Các định luật bảo toàn” .21 3.2.1 Hệ thống liên kết tốn áp dụng định luật bảo tồn động lượng .21 3.2.2 Hệ thống liên kết toán động – Định luật bảo toàn năng29 3.2.3 Hệ thống liên kết tốn cơng - cơng suất Định luật bảo tồn cơng 39 3.2.4 Hệ thống liên kết toán va chạm vật .42 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 50 4.1 Mục đích 50 4.2 Đối tượng thực nghiệm 50 4.3 Nội dung thực nghiệm 51 4.4 Kế hoạch thực nghiệm 51 4.5 Kết thực nghiệm 51 KẾT LUẬN .52 5.1 Kết đề tài 52 5.2 Những tồn hướng khắc phục 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp MỞ ĐẦU: 1.1 Lý chọn đề tài: Đất nước lên đường cơng nghiệp hóa, đại hóa Để vững bước đường đòi hỏi ngành giáo dục phải đổi đồng mục đích, nội dung, phương pháp phương tiện dạy học nhằm đảm bảo cho hệ trẻ tiếp thu tinh hoa văn hóa nhân loại, mặt khác phải phát huy tính động cá nhân, bồi dưỡng lực sáng tạo…Muốn làm việc phát triển tư học sinh nhiệm vụ hàng đầu người giáo viên Bài toán vật lý công cụ hữu hiệu mà người giáo viên sử dụng để phát triển tư cho học sinh Bài toán vật lý ba phận cấu thành nên môn vật lý trường phổ thông, hiểu vấn đề đặt đòi hỏi học sinh phải giải nhờ suy luận lơgic, phép tốn thí nghiệm dựa sở định luật phương pháp vật lý Hiểu theo nghĩa rộng vấn đề xuất nghiên cứu tài liệu giáo khoa, tài liệu toán học sinh Sự tự tư duy, định hướng cách tích cực để giải vấn đề ln ln việc tiến hành giải tốn Trong q trình dạy học vật lý tốn vật lý có tầm quan trọng đặc biệt sử dụng nhiều mục đích khác nhau: - Bài toán vật lý sử dụng phương tiện nghiên cứu tài liệu trang bị kiến thức cho học sinh nhằm đảm bảo học sinh lĩnh hội kiến thức cách sâu sắc vững - Bài toán vật lý rèn luyện cho học sinh khả vận dụng kiến thức, khả liên hệ lý thuyết với thực tế, học tập với đời sống - Bài tốn vật lý có tầm quan trọng đặc biệt việc rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh - Bài tốn vật lý phương tiện ơn tập, củng cố kiến thức học cách sinh động có hiệu - Bài tốn vật lý phương tiện kiểm tra đánh giá chất lượng học sinh cách khách quan, xác GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp Thơng qua việc tiến hành giải tốn rèn luyện cho học sinh đức tính tốt đẹp tinh thần tự lập, tính cẩn thận, tính kiên trì, tinh thần vượt khó… Nhằm giúp đỡ học sinh khai thác triệt để lợi ích việc giải tốn vật lý tơi định chọn đề tài: “Phát triển tư học sinh thông qua hệ thống liên kết tốn angơrit-ơrixtic phần định luật bảo toàn” (vật lý 10 nâng cao) 1.2 Mục đích đề tài: - Nghiên cứu vấn đề phát triển tư củ học sinh thơng qua hệ thống liên kết tốn angơrit – ơritxtic - Lập hệ thống liên kết tốn angơrit – ơritxtic phần “Các định luật bảo toàn” (Vật lý 10 nâng cao) nhằm giúp học sinh phát triển tư cách tích cực 1.3 Giả thuyết đề tài: - Có thể nghiên cứu vấn đề tâm lý học lý luận dạy học để tìm sở lý luận phát triển tư trình dạy học - Có thể lập hệ thống liên kết tốn angơrit – ơritxtic cách “gài” tình vào tốn có sẵn angơrit giải nhằm kích thích hoạt động tư học sinh - Đề tài sở cho việc phát triển hệ thống liên kết tốn angơrit-ơrixtic cho tất chương chương trình vật lý phổ thông để rèn luyện thao tác tư thông qua giải tâp vật lý 1.4 Nhiệm vụ đề tài: - Tìm hiểu khái quát tư phát triển tư trình nhận thức - Tìm hiểu tổng quan angơrit - ơritxtic phương pháp angôrit - ơritxtic dạy học GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp - Lập hệ thống toán angơrit – ơritxtic phần định luật bảo tồn (vật lý 10 nâng cao), đâu điểm giúp học sinh phát triển tư qua loại toán 1.5 Phương pháp nghiên cứu đề tài: - Trong đề tài phương pháp chủ yếu nghiên cứu tài liệu, sở tài liệu nghiên cứu ta tiến hành phân tích, tổng hợp… Từ xây dựng hệ thống liên kết toán angôrit – ơritxtic 1.6 Đối tượng nghiên cứu đề tài: - Nghiên cứu phương pháp angôrit dạy học hệ thống toán sách giáo khoa (vật lý 10 nâng cao), sách tập vật lý phần định luật bảo toàn, để lập hệ thống liên kết tốn angơrit – ơritxtic CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI: 2.1 Khái quát tư duy: 2.1.1 Định nghĩa: * Tư duy: từ triết học dùng để hoạt động tinh thần, đem cảm giác người sửa đổi cải tạo, làm cho người có nhận thức đắn vật Tư giải vấn đề thông qua tri thức nắm từ trước.[13, tr 1293] * Tư trình tâm lý phản ánh thuộc tính chất, mối liên hệ, quan hệ có tính quy luật bên vật, tượng thực khách quan mà trước ta chưa biết * Tư hình thức cao phản ánh, mức độ nhận thức chất so với cảm giác tri giác Nếu cảm giác, tri giác phản ánh thuộc tính bên ngồi, mối quan hệ, liên hệ khơng gian thời gian tư phản ánh thuộc tính chất bên trong, mối liên hệ, quan hệ có tính chất quy luật vật tượng Tư phản ánh khái quát thuộc tính chất vật tượng để rút quy luật chung cho vật tượng Tư phản ánh chưa biết tức phản ánh mới, nhờ mà ta có khả giải vấn đề thực tiễn đề Tuy tư phản ánh thuộc tính chất bên vật tượng tư GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp đến mà tư đến sai (chú ý định hướng cho học sinh để có đường tư đúng) Tư hình thành phát triển trình lao động trình giao tiếp người với người mối quan hệ xã hội Hiện nay, khoa học kỹ thuật phát triển người chủ thể trình tư tích cực 2.1.2 Đặc điểm tư duy: * Tư nảy sinh gặp hồn cảnh có vấn đề Nhưng tác động hồn cảnh xuất q trình tư Hồn cảnh có vấn đề tình mà vốn hiểu biết cũ, phương pháp hành động có ta khơng thể giải Muốn nhận thức giải hồn cảnh có vấn đề người cần phải có tri thức phương thức hành động Hồn cảnh có vấn đề thường câu hỏi, tập hay nhiệm vụ đặt hoạt động nhận thức thực tiễn Khi gặp hồn cảnh có vấn đề, chủ thể trình tư cần phải xác định biết, cần tìm mối liên hệ biết cần tìm để có nhu cầu muốn biết, muốn tìm * Tư có khả phản ánh vật tượng cách gián tiếp thông qua dấu hiệu, kinh nghiệm, ngôn ngữ, công cụ lao động…Nhờ tính phản ánh gián tiếp tư giúp người phản ánh khứ, tương lai, phản ánh mà cảm giác tri giác phản ánh * Trong vật tượng có thuộc tính riêng đặc trưng cho đối tượng có thuộc tính chung khái qt hàng loạt đối tượng loại Tư không phản ánh vật tượng cách riêng lẻ cụ thể, mà có khả phản ánh vật tượng cách khái quát Có nghĩa tư có khả trừu xuất khỏi đối tượng thuộc tính khơng chất mà giữ lại dấu hiệu chất chung đặc trưng cho vật tượng loại Điều cho phép người không giải nhiệm vụ trước mắt mà có khả dự đốn tương lai * Trong nhận thức cảm tính dù có ngơn ngữ hay khơng có ngơn ngữ tham gia q trình cảm giác, tri giác diễn Nhưng khơng có ngơn ngữ khơng có q trình tư nào, vì, ngơn ngữ hình thức biểu đạt sản GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp phẩm tư Ngôn ngữ mặt tách rời tư duy, khơng có ngơn ngữ khơng có tư Ngược lại, khơng có tư ngơn ngữ chuỗi âm vô nghĩa Nhưng tư ngôn ngữ, mà tư ngơn ngữ có mối liên hệ biện chứng với nhau, mối quan hệ nội dung hình thức * Tuy mức độ nhận thức cao hẳn chất so với nhận thức cảm tính, tư khơng tách rời nhận thức cảm tính Tư dù trừu tượng, khái quát đến phải dựa vào tài liệu trực quan mà cảm giác tri giác mang lại Hơn nữa, muốn tư trước hết phải tri giác hồn cảnh có vấn đề, tri giác kiện Vậy nhận thức cảm tính sở cho tư hoạt động 2.1.3 Các giai đoạn trình tư duy: Theo Nguyễn Đức Thâm [6, tr 34]: * Tư hành động trí tuệ, q trình giải nhiệm vụ nảy sinh trình nhận thức hay trình hoạt động thực tiễn Quá trình thực thao tác trí tuệ định, diễn theo giai đoạn sau: + Xác định vấn đề: Xuất hồn cảnh có vấn đề điều kiện quan trọng tư Hoàn cảnh có vấn đề chứa đựng mâu thuẫn khác (giữa biết chưa biết, có chưa có) người có nhiều kinh nghiệm lĩnh vực dễ dàng nhìn đầy đủ mâu thuẫn Chính vấn đề xác định định tồn việc phải giải sau Đây giai đoạn quan trọng trình tư + Xuất liên tưởng - huy động tri thức, kinh nghiệm: Đây giai đoạn định đến hay sai vấn đề xác định Giai đoạn xuất đầu liên tưởng, tri thức kinh nghiệm liên quan đến vấn đề cần giải + Sàng lọc liên tưởng hình thành giả thuyết: Các tri thức, kinh nghiệm liên tưởng xuất cịn mang tính chất rộng rãi chưa thực sát với nhiệm vụ đề Trên sở sàng lọc hình thành giả thuyết tức cách giải cho phù hợp với nhiệm vụ tư Chính đa dạng giả thuyết GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp cho phép xem xét vật tượng từ nhiều khía cạnh khác để tìm cách giải đắn + Kiểm tra giả thuyết: Do phong phú giả thuyết nên phải tiến hành kiểm tra tính đắn để giải nhiệm vụ đặt cách xác Kết kiểm tra giả thuyết sai - Nếu giả thuyết khẳng định giả thuyết đến giải vấn đề - Nếu giả thuyết sai bác bỏ, xây dựng giả thuyết mới, kiểm tra lại + Giải vấn đề: Sau xác định vấn đề, huy động tri thức kinh nghiệm, sàng lọc liên tưởng hình thành giả thuyết Nếu giả thuyết kiểm tra khẳng định thực hiện, tức đến câu trả lời cuối cho vấn đề đặt Sơ đồ giai đoạn q trình tư Platơnốp Nhận thức vấn đề Xuất liên tưởng Sàng lọc liên tưởng hình thành giả thuyết Kiểm tra giả thuyết Chính xác hóa Khẳng định Giải vấn đề Phủ định Hoạt động tư 2.1.4 Các thao tác trình tư duy: Theo Nguyễn Đức Thâm [6,tr 115]: * Phân tích tổng hợp: hai hoạt động tư riêng biệt, đối nghịch gắn bó Trong nghiên cứu khoa học, phân tích tổng hợp đơi cịn quan niệm hai phương pháp nghiên cứu đôi với GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo 10 SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp cơng cần thiết để kéo lị xo l1 giãn đến l3 = 35cm l2 giãn đến l4 = 40cm Lấy g = 10m/s2 Bài giải - Gọi l0 k chiều dài tự nhiên độ cứng lò xo - Độ giãn lò xo treo vật là: l  F k l0 (*) l2 l1 m1 m2 - Lực gây độ giãn lò xo trọng lực cân  Khi treo vật m1 thì: F  m1 g l  l1  l0 nên: (*)  l1  l0  m1 g k (1)  Khi treo vật m2 thì: F  m2 g l  l2  l0 nên: (*)  l2  l  m2 g k (2) - Tìm độ cứng lò xo: (2) – (1):  l2  l1  k  (m2  m1 ).g k (m2  m1 ).g l2  l1 Độ cứng lò xo tìm là: k  100 N / m - Tìm chiều dài tự nhiên lị xo:  Thay k  100 N / m vào (1) ta được: (1)  l0  l1  m1 g  0,3m  30cm k l0 - Áp dụng công thức tính cơng lực đàn hồi: A= k.( x12 – x22) với: x1  x1  l3  l0  0, 05m   x2  l4  l0  0,1m x2  Thay vào biểu thức ta được: A= 100.(0,052 – 0,12) = -0,375J GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo 45 SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp  Dấu trừ (-) cơng lực đàn hồi công cản - Vậy công cần thiết để kéo lò xo l1 dãn đến l3 =35cm l2 dãn đến l4 = 40cm là: A’ = - A = 0,375J + Loại toán 4: cơng trọng lực - Tình mới: lực gây chuyển động cho vật trọng lực P Nếu vật rơi theo phương thẳng đừng ta có góc  hợp phương trọng lực P phương di chuyển vật A đoạn đường di chuyển s A = mgh Cịn 600   A  Ps cos  C 450 D 300 - Bài tốn minh hoạ: vật có khối lượng 1kg B trượt mặt đường gồm ba mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng 600, 450, 300 so với mặt phẳng ngang, mặt phẳng dài 1m Tính cơng trọng lực để vật trượt hết mặt phẳng nghiêng trên? Bài giải - Lực gây chuyển động cho vật mặt phẳng nghiêng trọng lực P vật - Góc  hợp phương trọng lực P vật phương di chuyển mặt phẳng nghiêng là: 1 = 600,  = 450,  = 300 - Công trọng lực vật trượt từ A đến B (trượt hết mặt phẳng nghiêng): A(AB) = A(AC) + A(CD) + A(DB) (*) - Áp dụng cơng thức tính cơng trọng lực góc  hợp phương trọng lực P phương di chuyển vật mặt phẳng nghiêng    Công trọng lực mặt phẳng nghiêng AC là: A( AC )  P.( AC ).cos 60  Công trọng lực mặt phẳng nghiêng CD là: A( CD )  P.(CD).cos 450  Công trọng lực mặt phẳng nghiêng DB là: GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo 46 SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp A( DB )  P.( DB ).cos 300 - Thay vào công thức (*) ta có: A AB   P.( AC).cos600  P.(CD).cos 450  P.( DB).cos300  A AB  1.P(cos600  cos450  cos300 )  A AB  mg (cos600  cos450  cos300 )  A AB  1.10(   )  20,7 J 2 Vậy công trọng lực để vật trượt hết mặt phẳng nghiêng là: A( AB )  20, J + Loại tốn 5: cơng suất – cơng suất trung bình - Tình mới: toán áp dụng angơrit giải tốn mẫu để tìm cơng lực gây chuyển động sau tính cơng suất Nhưng có số trường hợp tính cơng suất   A F s    F v Vậy vấn đề phải xác định đâu thông qua biểu thức: P=  t t vận tốc vận tốc trung bình đâu lực gây chuyển động để tìm cơng suất cơng suất trung bình - Bài tốn minh hoạ: tơ có khối lượng m = 5000kg chuyển động đoạn đường thẳng nằm ngang ABC Hệ số ma sát bánh xe mặt đường  = 0,1 Chuyển động gồm hai giai đoạn:  Chuyển động thẳng đoạn AB với vận tốc v = 36km/h  Chuyển động nhanh dần đoạn BC với gia tốc a = 1m/s2 vận tốc tăng từ 30km/h đến 54km/h Tính cơng suất động qng đường AB cơng suất trung bình qng đường BC Bài giải GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo 47 SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp + Lực gây chuyển động cho tơ đoạn đường ABC lực kéo Fk a Công suất ô tô quãng đường AB:  N  Fms  Fk  P - Vì tơ chuyển động đoạn AB nên ta có lực kéo động với lực ma sát với mặt đường Fk  Fms   N   mg - Thay vào biểu thức tính cơng suất ta được: P  Fk v   mgv với: v = 36 km/h = 10m/s Vậy công suất ô tô đoạn AB là: P = 5.104 W b Công suất trung bình qng đường BC: - Vì tơ chuyển động có gia tốc nên theo định luật II Newtơn ta có:    Fk  Fms  ma  Chiếu lên phương chuyển động ô tô ta được: Fk  Fms  ma  Fk   mg  ma  Fk  m(a   g ) - Vận tốc trung bình xe chuyển động biến đổi quãng đường BC: vtb  v  v0 - Cơng suất trung bình tô quãng đường BC là: Ptb  Fk vtb  m( a   g ) v  v0 Ptb  75.103W Vậy công suất ô tô đoạn AB là: P = 5.104 W công suất trung bình ơtơ qng đường BC: Ptb = 75.103 W 3.2.4 Hệ thống liên kết toán va chạm vật: GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo 48 SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp a Kiến thức bản: Về kiến thức học sinh biết: Dựa vào kiến thức định luật bảo toàn động lượng định luật bảo toàn lượng ta giải tốn va chạm * Va chạm đàn hồi: + Là va chạm hai vật mà tổng động bào toàn + Trong va chạm đàn hồi ta áp dụng định luật bảo toàn động lượng định luật bảo toàn động năng: m v  m v  m v ,  m v , 2 1 2  1 1 1 2 ,2 ,2  m1v1  m2 v2  m1v1  m2v2 2 2 * Va chạm đàn hồi trực diện (va chạm xuyên tâm): + Là va chạm đàn hồi mà tâm hai vật va chạm chuyển động đường thẳng + Áp dụng biểu thức tương tự với va chạm đàn hồi * Va chạm mềm: + Là va chạm hai vật mà sau va chạm hai vật dính vào nhau, làm phần động biến thành nhiệt dạng lượng khác + Trong va chạm mềm ta cần áp dụng định luật bảo toàn động lượng m1 v1  m2 v2  m1 v1,  m2 v2, b Hệ thống liên kết toán: Trên sở kiến thức học sinh biết ta lập hệ thống liên kết toán sau: * Loại toán va chạm đàn hồi vật * Loại toán va chạm đàn hồi vật va chạm có khối lượng chênh lệch lớn * Loại toán va chạm mềm vật GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo 49 SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp + Loại toán 1: va chạm đàn hồi vật - Lập angôrit giải:  Xác định xác loại va chạm tốn điều kiện hệ kín  Nếu hệ kín va chạm tuyệt đối đàn hồi áp dụng định luật bảo toàn động lượng định luật bảo toàn động năng: m v  m v  m v ,  m v , 2 1 2  1 1 1 2 ,2 ,2  m1v1  m2 v2  m1v1  m2 v2 2 2 (1) ( 2)  Giải hệ phương trình (1) (2) ta tìm vận tốc vật sau va chạm  Biện luận trả lời kết theo yêu cầu toán - Bài toán minh họa: bắn viên bi thuỷ tinh có khối lượng m với vận tốc v1 vào viên bi thép đứng yên có khối lượng 3m Tính vận tốc hai bi sau va chạm, biết tâm hai cầu trước sau va chạm chuyển động đường thẳng Bài giải - Theo kiện tốn va chạm trường hợp va chạm đàn hồi trực diện (va chạm đàn hồi xuyên tâm)  Ta có vận tốc viên bi trước va chạm v1 v2 = (trước va chạm viên bi thép đứng yên), vận tốc cần tìm v1’ v2’ (vận tốc viên bi sau va chạm) - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng định luật bảo toàn động cho hệ:  Định luật bảo toàn động lượng:     m1 v1  m2 v2  m1 v1'  m2 v2'  '  '  m1 (v1  v1 )  m2 (v2  v2 )  m1 v O + Trước va chạm (*)  v1, O GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo m2 50 m1 m2 , v2 x + Sau va SVTH: Nguyễn Minh Chí x Luận văn tốt nghiệp  Chọn chiều dương hệ chiều chuyển động cầu trước va chạm (*)  m1 (v1  v1, )  m2 (v2  v2, ) (1)  Định luật bảo toàn động năng: m1v12 m2v22 m1v1, m2v2,2    2 2 ,2  m1 (v1  v1 )  m2 (v2  v2, ) ( 2) - Chia (2) cho (1) ta thu được: v1  v1'  v2  v2'  v2'  v1  v1'  v2 (3) - Thay (3) vào biểu thức (1) ta tìm vận tốc cầu sau va chạm: v1'  ( m1  m2 )v1  2m2 v2 m1  m2 v2'  ( m2  m1 )v2  2m1v1 m1  m2 (4) Thay m = m ; m2 = 3m vào (4) ta được: ( m  3m)v1 v  m  3m 2mv1 v v2'   m  3m v1'  Vậy sau va chạm, viên bi thuỷ tinh bị bật ngược trở lại, viên bi thép bị đẩy ' ' đi, hai vận tốc có giá trị tuyệt đối nhau: v1  v  v1 + Loại toán 2: va chạm đàn hồi vật va chạm có khối lượng chênh lệch lớn GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo 51 SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp - Tình mới: trường hợp m >> m1 ta biến đổi gần cơng thức (4) với m1  thu kết vận tốc vật sau va chạm là: m2 v1'  v1 , v2'  Đó trường hợp bắn viên bi nhỏ vào tạ sắt có khối lượng lớn nhiều, nằm yên Viên bi bị bật lùi trở lại với vận tốc vận tốc trước va chạm, cịn tạ khơng chuyển động - Bài tốn minh hoa: bắn viên bi thuỷ tinh nhỏ có khối lượng m với vận tốc v1 vào tạ sắt đứng yên có khối lượng M ( M >> m) Tính vận tốc viên bi thuỷ tinh tạ sắt va chạm, biết tâm hai cầu trước sau va chạm chuyển động đường thẳng Bài giải - Theo kiện tốn va chạm trường hợp va chạm đàn hồi trực diện (va chạm đàn hồi xuyên tâm) - Các bước tiến hành giải tương tự toán minh hoạ ta tìm biểu thức vận tốc sau va chạm vật là: v1'  ( m1  m2 )v1  2m2 v2 m1  m2 v2'  ( m2  m1 )v2  2m1v1 m1  m2 - Theo đề ta có: m = m, m2 = M v2  thay vào biểu thức ta được: ( m  M ) v1 mM m v1 v 2'  mM v1'  (*)  Mà ta có: M >> m, biến đổi gần biểu thức (*) với ' m  ta thu M ' kết quả: v1  v1và v2  GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo 52 SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp Vậy sau va chạm viên bi thuỷ tinh nhỏ bị bật lùi lại với vận tốc gần vận tốc trước va chạm, tạ sắt gần đứng yên khơng chuyển động + Loại tốn 3: va chạm mềm vật - Tình mới: dạng va chạm áp dụng định luật bảo toàn động lượng Vấn đề học sinh phải làm rõ áp dụng định luật bảo tồn động cho tốn va chạm mềm, động khơng bảo tồn phần động hay tăng thêm nào? Ngồi cịn phải tư sáng tạo tìm mấu chốt tốn để huy động kiến thức có liên quan nhằm giải tốt vấn đề - Bài toán minh hoạ: bắn viên đạn có khối lượng m = 10g với vận tốc v vào túi cát treo nằm yên có khối lượng M = 1kg Va chạm va chạm mềm, đạn mắc lại túi cát chuyển động túi h Đạ cát Túi cát a Sau va chạm, túi cát nâng lên độ cao h = 0,8m so với vị trí cân ban đầu Hãy tìm vận tốc v viên đạn b Bao nhiêu phần trăm động ban đầu chuyển thành nhiệt dạng lượng khác? Bài giải a Tìm vận tốc v trước va chạm: - Theo kiện tốn va chạm trường hợp va chạm mềm - Để tìm vận tốc viên đạn trước hết ta cần phải tìm vận tốc hệ viên đạn túi cát sau va chạm Đây điểm mà học sinh phải tư  Chọn gốc vị trí cân ban đầu túi cát Khi ta hệ độ cao h động hệ lúc viên đạn cắm vào túi cát GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo 53 SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp Wt  Wđ  (M  m) gh  ( M  m)V 2  V  gh  V  gh  m / s  Vận tốc hệ đạn túi cát sau va chạm V = 4m/s - Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hệ:  Theo phương ngang động lượng hệ đạn túi cát bảo toàn: mv  ( M  m)V ( M  m)V v  404m / s m - Vậy vận tốc viên đạn bắn v = 404m/s  Đó cách xác định vận tốc bắn đầu đạn túi cát toán gọi lắc thử đạn b Phần trăm động chuyển thành đạng lượng khác: - Động viên đạn trước va chạm là: Wd1  mv  816, 08 J - Động hệ viên đạn túi cát sau va chạm là: Wd  (m  M )V  8, 08 J - Độ biến thiên động hệ: Wd  Wd  Wd  808 J  Ta thấy: Wd < 0, chứng tỏ động giảm lượng va chạm Lượng chuyển hoá thành dạng lượng khác, nhiệt … - Phần trăm động chuyển thành nhiệt lượng dạng lượng khác: H 808 100%  99% 816,08 GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo 54 SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM: 4.1 Mục đích: * Kiểm tra, đánh giá mức độ đạt giả thuyết đề tài * Để đánh giá kết đề tài, cần ý vấn đề: + Tinh thần, thái độ học sinh hướng dẫn giải tập vật lý theo hệ thống liên kết tốn angơrit – ơritxtic nào? + Áp dụng đề tài vào thực tiễn giảng dạy có giúp học sinh tiếp thu, hình thành phương pháp giải tập cách tốt không? + Quan trọng hết, áp dụng hệ thống liên kết tốn angơrit – ơritxtic dạy tập vật lý có rèn luyện phát triển tư học sinh cách tích cực khơng? * Kiểm tra đóng góp đề tài nghiên cứu vào thực tiễn giảng dạy thông qua dạy lớp thực nghiệm lớp đối chứng * Nhận ưu – khuyết điểm đề tài từ có hướng khắc phục phát triển đề tài 4.2 Đối tượng thực nghiệm: * Học sinh lớp 10A9 trường trung học phổ thông Trần Văn Bảy, huyện Thạnh Trị, tỉnh Sóc Trăng * Đặc thù lớp giảng dạy: + Lớp 10A5: - Sĩ số: 37 học sinh, có 20 nữ - Kết học kì I năm học 2010 – 2011 (đối với môn vật lý): Giỏi Khá Trung bình Yếu - Kém Số học sinh (HS) 13 15 Tỉ lệ (%) 8,1 16,2 35,2 40,5 + Lớp 10A9: GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo 55 SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp - Sĩ số: 37 học sinh, có 17 nữ - Kết học kì I năm học 2010 – 2011 (đối với mơn vật lý): Giỏi Khá Trung bình Yếu - Kém Số học sinh 10 15 Tỉ lệ 10,8 21,6 27,1 40,5 + Ưu điểm: - Đa số học sinh động có tinh thần đồn kết học tập - Lễ phép với thầy cô nhân viên nhà trường - Các em học hướng dẫn tận tình thầy + Nhược điểm: - Một số học sinh có hồn cảnh gia đình khó khăn, phải trọ xa gia đình để học - Sức học em không đồng 4.3 Nội dung thực nghiệm: - Thực nghiệm dạy tiết tập theo hệ thống liên kết tốn angơrit – ơritxtic soạn sẵn 4.4 Kế hoạch thực nghiệm: - Tuân thủ tốt kế hoạch phân công thực tập nhà trường - Thực theo phân phối chương trình - Xin thêm số tiết để thực nghiệm đề tài, kiểm tra mức độ đạt đề tài - Chọn lớp có kết HKI (đối với mơn vật lý) tương đồng để thực giảng dạy:(chọn lớp 10A5 10A9)  Lớp 10A5: dạy theo phương pháp truyền thống không áp dụng hệ thống liên kết tốn angơrit – ơritxtic GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo 56 SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp  Lớp 10A9: dạy tập theo hệ thống liên kết tốn angơrit – ơritxtic soạn - Ghi nhận khả tiếp thu kiến thức, khả hình thành phương pháp giải, kỹ giải lớp - Cuối đợt tiến hành kiểm tra đề nhóm học sinh đối chứng Dựa kết thu đưa nhận xét kết luận giả thuyết đề tài 4.5 Kết thực nghiệm: - Do khơng có điều kiện thực nghiệm theo hướng đề ra, cố gắng áp dụng tinh thần đề tài vào chương khác chương trình vật lý phổ thơng - Tơi cố gắng hoàn thiện phát triển đề tài tương lai nhằm phục vụ công tác giảng dạy sau KẾT LUẬN: 5.1 Kết đề tài: * Bồi dưỡng cho học sinh tính tích cực, tự tìm tịi nghiên cứu q trình học tập nhiệm vụ vô quan trọng người giáo viên Để làm vậy, người giáo viên cần phải xây dựng cho học sinh đường nhận thức hoàn toàn dựa phát triển tư độc lập em * Trong đề tài nghiên cứu tài liệu tâm lý học, lý luận dạy học nói chung lý luận dạy học vật lý nói riêng Qua đó, tơi nắm khái qt tư phát triển tư thơng qua q trình nhận thức Từ tơi thấy rằng: tập vật lý có tầm quan trọng đặc biệt việc phát triển tư học sinh * Trên sở nghiên cứu đó, kết hợp với sách giáo khoa vật lý 10 nâng cao số sách tập có liên quan, tơi phân loại tốn lập hệ thống liên kết tốn angơrit – ơritxtic phần “Các định luật bảo tồn” gồm có: + Hệ thống liên kết tốn áp dụng định luật bảo tồn động lượng GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo 57 SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp + Hệ thống liên kết toán động – Định luật bảo toàn + Hệ thống liên kết tốn cơng – cơng suất Định luật bảo tồn cơng +Hệ thống liên kết tốn va chạm vật * Khi học sinh giải toán đề hệ thống giúp học sinh nắm vững kiến thức học mà cịn tình có vấn đề kích thích hoạt động tư học sinh Từ hình thành lực tự nghiên cứu phát triển tư cách độc lập cho học sinh 5.2 Những tồn hướng khắc phục: * Bài tập vật lý chương trình vật lý trường phổ thông phân bố dàn trải suốt chương trình học từ lớp 10 đến lớp 12 Vì thế, chương, phần cần có hệ thống liên kết tốn angơrit – ơritxtic riêng Do số lượng tập nhiều thời gian thực đề tài có giới hạn nên tơi lập hệ thống tập phần nhỏ chương trình lớp 10 nâng cao * Bản thân giáo viên vật lý tương lai, tiếp tục nghiên cứu phát triển đề tài nhằm phân loại lập hệ thống liên kết tốn angơrit – ơritxtic cho tồn chương trình vật lý phổ thơng TÀI LIỆU THAM KHẢO GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo 58 SVTH: Nguyễn Minh Chí Luận văn tốt nghiệp ******** Bùi Quốc Bảo Phương pháp dạy tập vật lý phổ thông Trường Đại học Cần Thơ, 2004 Nguyễn Ngọc Hưng, Nguyễn Đức Thâm Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh dạy học vật lý trường phổ thông Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội, 1999 Trần Trọng Hưng 400 tập vật lý 10 Nhà xuất Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2007 Lê Phước Lộc (chủ biên) Lý luận dạy học Vật lý Đại học Cần Thơ, 2004 Vũ Thị Phát Minh Học tốt vật lý 10 nâng cao Nhà xuất Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2009 Nguyễn Đức Thâm (chủ biên) Phương pháp dạy học vật lý trường phổ thông, Nhà xuất Đại học Sư phạm, 2002 Phạm Hữu Tòng Phương pháp dạy tập vật lý Nhà xuất giáo dục, 1989 Bài tập vật lý 10 Nhà xuất giáo dục, 2006 Bài tập vật lý 10 nâng cao Nhà xuất giáo dục, 2006 10 Giáo trình lý luận dạy học Trường đại học Cần Thơ, 2007 11 Hình học 10 Nhà xuất giáo dục, 2006 12 Tâm lý học đại cương Tổ tâm lý học trường Đại học Cần Thơ, 2007 13 Từ điển Tiếng Việt Nhà xuất khoa học xã hội, 1991 14 Vật lý 10 nâng cao Nhà xuất giáo dục, 2006 GVHD: Thầy Bùi Quốc Bảo 59 SVTH: Nguyễn Minh Chí ... đỡ học sinh khai thác triệt để lợi ích việc giải tốn vật lý tơi định chọn đề tài: ? ?Phát triển tư học sinh thông qua hệ thống liên kết tốn angơrit -ơrixtic phần định luật bảo toàn? ?? (vật lý 10 nâng. .. số ý kiến tập vật lý phần “ Các định luật bảo toàn? ?? 21 3.2 Hệ thống toán angơrit – ơritxtic phần ? ?Các định luật bảo tồn” .21 3.2.1 Hệ thống liên kết toán áp dụng định luật bảo toàn động lượng... lý phần “ Các định luật bảo toàn ” (vật lý 10 nâng cao): * Bài tập phần ? ?Các định luật bảo toàn? ?? vật lý 10 nâng cao, lồng ghép suốt nội dung chương tiết học, bao gồm tập định tính tập định lượng