Hướng dẫn học sinh THCS giải bài tập định lượng - vật lý

GPHI: Höôùng daãn HS THCS giaûi baøi taäp ñònh löôïng. Trang 1 HƯỚNG DẪN HỌC SINH THCS GIẢI BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG MÔN VẬT LÝ. PHẦN I: MỞ ĐẦU. 1)Tính cấp thiết của đề tài: +Về mặt lý luận: Việc giải bài tập định lượngcủa môn vật lý ở cấp THCS là một vấn đề làm cho nhiều học sinh cảm thấy sợ, đặc biệt là các bài tập định lượng của lớp 9. +Về mặt thực tiễn: Đối với môn Vật lý thì tới lớp 6 học sinh mới được tiếp xúc, nên nó càn khá mới mẻ đối với các em, vả lại tiết bài tập là rất ít so với tiết lý thuyết. Mặt khác HS của trường hầu hết là HS dân tộc thiểu số, có trình độ nhận thức và tư duy lôgic kém nên việc giải bài tập là một việc hết sức nặng nề đối với HS. 2)Đối tượng nghiên cứu: Tôi nghiên cứu về việc hướng dẫn HS THCS giải bài tập định lượng vật lý của trường THPT Đạ Tông. 3)Phạm vi nghiên cứu: Học sinh khối 9 của trường THPT Đạ Tông. 4)Mục đích nghiên cứu: Tôi nghiên cứu về vấn đề này giúp HS có thể giải được các bài tập định lượng của môn Vật lý và coi đây là một công việc nhẹ nhàng. 5)Kế hoạch nghiên cứu: Tôi bắt đầu nghiên cứu từ đầu năm học 2006 – 2007. PHẦN II: NỘI DUNG. I.CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN: Phần nhiều bài tập về nhà không có sự chỉ đạo của giáo viên. Hiện nay số bài tập ở trên lớp là rất ít, thậm chí là không có. Thực tế cho thấy rất nhiều GPHI: Höôùng daãn HS THCS giaûi baøi taäp ñònh löôïng. Trang 2 học sinh gặp khó khăn, lúng túng không biết giải bài tập về nhà thế nào. Tình trạng phổ biến hiện nay là học sịnh học tập thụ động, máy móc, còn giáo viên chỉ chú trọng đến các bài toán khó nên học sinh thường chỉ thuộc mấy công thức vật lý rồi áp dụng để tính toán một cách máy móc mặc dù không hiểu rõ hiện tượng vật lý, ý nghĩa của các công thức đó. Bởi vậy để giúp học sinh thực sự vận dụng kiến thức vật lý cho việc giải bài tập thì điều quan trọng trước tiên là phải hướng dẫn cho học sinh biết cách phân tích các hiện tượng vật lý được nêu ra trong bài toán, nhận rõ sự diễn biến của hiện tượng, xác định được các tính chất, nguyên nhân, quy luận phổ biến chi phối sự diễn biến của hiện tượng. Dù là bài tập định lượng hay định tính thì cũng phải bắt đầu từ sự phân tích định tính trước khi đưa ra những công thức tính toán cho phù hợp. Nhiều khi học sinh thuộc những định nghĩa, định lý, quy tắc nhưng vẫn không giải bài tậpnguyên nhân là không biết lập luận để vận dụng chúng. Khi ta yêu cầu học sinh vận dụng các kiến thức vật lý để giải bài tập có nghĩa là yêu cầu các em thiết lập mối quan hệ giữa các kiến thức mà các em đã học vào một trường hợp cụ thể. Hiện tượng cụ thể trong thực tế rất đa dạng và nhiều hiện tượng trải qua nhiều giai đoạnbị chi phối bởi nhiều nguyên nhân, nhiều quy luật. Cần phải phân tích được sự phức tạp đó và thực hiện lập luận một cách đúng quy tắc thì kết quả thu được mới chắc chắn. Bởi vậy việc rèn luyện cho học sinh biết phân tích, suy luận là rất quan trọng, cần thiết, phải làm một cách kiên trì, có kế hoạch tạo thói quen, thành nếp suy nghĩ của học sinh, không để cho học sinh hoàn toàn mò mầm một cách tự phát. Đối với học sịnh THCS chưa thể giới thiệu cho các em một cách tường minh các phương pháp suy luận, lô gíc hay các phương pháp nhận thức vật lý. Nhưng bản thân giáo viên thì phải biết để hướng dẫn cho học sinh thực hiện theo phương pháp đó mỗi khi có cơ hội. Qua nhiều lần như vậy sẽ hình thành ở học sinh thói quen, nếp suy nghĩ khoa học. II.THỰC TRẠNG: Hiện giáo viên thường dành các tiết bài tập với cách là để chữa bài tập cho học sinh, thông thường giáo viên chữa những bài khó. Giáo viên thường trình bày một cách cặn kẽ, chặt chẽ cho học sinh hiểu rồi vận dụng, tức là bắt trước cách giải đó để giải các bài tương tự. Giáo viên không biết đến những vướng mắc, khó khăn ở chỗ nào khiến cho học sinh không giải được, khi trình bày bài giảng cũng không nói rõ mình suy nghĩ như thế nào để tìm ra được lời giải. Cách làm như thế chỉ khiến học sinh thuộc lòng bài giảng cụ thể “thầy GPHI: Höôùng daãn HS THCS giaûi baøi taäp ñònh löôïng. Trang 3 giảng bài nào thì trò biết bài ấy chứ không phát triển được khả năng tư duy, suy nghĩ, tìm tòi của bản thân học sinh. Muốn khắc phục đựoc lối dạy học truyền thụ một chiều đặt học sinh và thế thụ động như thế thì giáo viên cần phải hướng dẫn học sinh suy nghĩ tìm lấy lời giải. Suy nghĩ tìm lấy lời giải là một hành động diễn ra trong óc, không quan sát được, do giáo viên không làm mẫu đẻ cho học sinh bắt trước được, giáo viên chỉ đưa ra những lời chỉ dẫn hoặc đưa ra những câu gợi ý để định hướng cho học sinh suy nghĩ. Căn cứ vào kết quả trả lời của học sinh mà biết được học sinh suy nghĩ đúng hay sai. Để có thể đưa ra được những câu hỏi hướng dẫn thích hợp, bản thân giáo viên phải giải bài tập theo bốn bước đã nêu một cách tỉ mỉ, lường hết những khó khăn rồi căn cứ vào đó mà đặt câu hỏi hướng dẫn. III.CÁC GIẢI PHÁP VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC: Để có thể giải được tốt một bài toán định lượng thì phải hướng dẫn các em theo các bước sau: Bước 1: Tìm hiểu đề. a. Đọc kỹ đề bài toán. b. Tìm hiểu ý nghĩa vật lý của các từ ngữ trong đề bài và diễn đạt bằng ngôn ngữ vật lý. c. Biểu diễn các đại lượng vật lý bằng các ký hiệu, chữ cái quen dùng trong quy ước sách giáo khoa. d. Vẽ hình nếu cần. e. Xác định điều “cho biết” hay đã cho và điều “phải tìm” hay ẩn số của bài tập. Tóm tắt đầu bài. Bước 2: Phân tích hiện tượng vật lý mà đề bài đề cập. GPHI: Höôùng daãn HS THCS giaûi baøi taäp ñònh löôïng. Trang 4 a. căn cứ vào những điều đã cho biết, xác định xem hiện tượng đã nêu trong bài thuộc phần nào của kiến thức vật lý, có liên quan đến những khái niệm nào, định luật nao, quy tắc nào? b. Đối với những hiện tượng vật lý phức tạp thì phải phân tích ra thành những hiện tượng đơn giản, chỉ bị chi phối bởi một nguyên nhân, một quy tắc hay một định luật vật lý xác định. c. Tìm hiểu xem hiện tượng vật lý diễn biến qua những giai đoạn nào, mỗi giai đoạn tuân theo những định luật nào? Bước 3: Xây dựng lập luận cho việc giải bài tập. a. trình bày có hệ thống, chặt chẽ lập luận lô gíc để tìm ra mối liên hệ giữa những điều cho biết và điều phải tìm. b. Nếu cần phải tính toán định lượng, thì lập các công thức có liên quanđến các đại lượng cho biết, đại lượng cần tìm. Thực hiện các phép biến đổi toán học để cuối cùng tìm ra được một công thức toán học, trong đó ẩn số là đại lượng vật lý phải tìm, liên hệ với các đại lượng khác đã cho trong đề bài. c. Đổi các đơn vị đo trong đầu bài thành đơn vị của cùng một hệ đơn vị và thực hiện các phép tính toán. Có thể trình bày lập luận theo hai phương pháp: phương pháp phân tích. phương pháp tổng hợp. Theo phương pháp phân tích: thì ta bắt đầu từ điều phải tìm (ẩn số) xácđịnh mối liên hệ giữa những điều cho biết và điều phải tìm và cả những điều trung gian chưa biết. Tiếp đó lại tìm mối liên hệ giữa những điều trung gian đã biết khác. Cuối cùng tìm ra được mối liên hệ trực tiếp giữa điều phải tìm và những điều đã cho biết. Theo phương pháp tổng hợp: ta đi từ những điều đã cho biết, xác định mối liên hệ giữa những điều đã cho biết với một số điều trung gian không biết, tiếp theo tìm mối liên hệ giữa những điều trung gian và điều GPHI: Höôùng daãn HS THCS giaûi baøi taäp ñònh löôïng. Trang 5 phải tìm, cuối cùng xác định được mối liên hệ trực tiếp giữa điều đã cho và điều phải tìm. Đối với học sinh THCS thì dùng phương pháp phân tích thì học sinh dễ hiểu hơn, có thể định hướng sự tìm tòi của học sinh dễ dàng, có hiệu quả hơn ở học sinh. Bước 4: Bắt tay vào giải bài toán: Dựa vào bước phân tích trên ta đã tìm được mối liên hệ giữa điều đã biết và điều phải tìm (tức là HS đã tìm ra được công thức cho việc giải bài toán đó thông qua các công thức đã học.) Bây giờ chỉ còn sắp xếp lại các công thức đó và thay số. Tìm đại lượng nào trước, dù là đại lượng trung gian hay trực tiếp thì đều phải ghi lời giải. Để ghi được lời giải thì ta phải dựa vào câu hỏi của bài toán hoặc tìm đại lượng trung gian nào. Đại lượng nào bài toán cho chưa rõ ràng thì phải lập luận để sử dụng chúng. Sau đó áp dụng công thức rồi thay số và giải. Khi giải song, đầu bài bắt tìm đại lượng nào thì ta phả ghi đáp số đại lượng đó. Bước 5: Thử lại và biện luận về kết quả thu được. Thử lại để chắc chắn là kết quả thu được đã chính xác. Giáo viên cần hướng dẫn HS dùng các phép tính để kiểm tra kết quả. Những kết quả thu được bằng suy luận hay bằng biến đổi toán học, khi giải một bài tập vật lý không phải lúc nào cũng phù hợp với thực tế có khi chỉ là một hiện tượng đặc biệt (là một trường hợp riêng) Vậy có khi phải biện luận để chọn những kết quả phù hợp hơn với thực tế hoặc để mở rộng phạm vi lời giải đến những trường hợp tổng quát hơn. Sau đây là một số ví dụ mà tôi đưa ra để làm rõ vấn đề nêu trên. Ví dụ 1: Cho hai điện trở R1 = 10 ; R2 = 14 hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch là 12V. Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch. B1: Giáo viên yêu cầu HS đọc kỹ đề bài. GPHI: Höôùng daãn HS THCS giaûi baøi taäp ñònh löôïng. Trang 6 Vẽ hình ra giấy nháp nếu cần R1 R2  U  Tóm tắt đề dựa vào đầu bài toán. R1 = 10 R2 = 14 U = 12V I = ? B2; B3: Phân tích tìm hướng giải. Căn cứ vào phần tóm tắt để phân tích: Ta dựa vào phương pháp phân tích. Bắt đầu từ đại lượng cần tìm (I), xem có công thức nào liên quan đến I thì liệt kê ra giấy nháp, sau đó lựa ra một công thức phù hợp. Qua các công thức thì ta thấy có công thức UI R  , nhưng qua công thức ta thấy đề bài chỉ cho U, còn R đề bài chưa cho (ta phải tìm R). để tìm R thì ta phải áp dụng CT nào? (đây là câu hỏi diễn ra trong óc HS). HS phải tìm R theo các bước như trên, qua đây ta thấy CT: R = R1+R2. Vậy công việc đầu tiên là phải đi tính R. Khi tính được R ta sẽ tính được I. B4: Bắt tay vào giải: Khi giải ta tính đến đại lượng nào thì ghi lời giải của đại lượng đó. Công thức R = R1+R2 là CT tính điện trở tương đương nên lời giải sẽ là: - Điện trở tương đương của đoạn mạch là. R = R1+ R2 = 10 + 14 = 24 . - Cường độ dòng điện chạy trong mạch là. UI R  = 12 24 = 0,5 A. Đáp số: 0,5 A. B5: Giải song thì ta tiến hành thử lại và biện luận nếu thấy kết quả chưa phù hợp. - Thử lại: bằng cách tính toán ta sẽ thử lại được kết quả của bài toán. - Biện luận nếu thấy kết quả không phù hợp. Ví dụ 2: Cho hai điện trở R1 = 10 ; R2 = 15 , cường độ dòng điện trong mạch chính là 2A. Tính cường độ dòng điện chạy trong mỗi đoạn mạch rẽ. B1: Giáo viên yêu cầu HS đọc kỹ đề bài. Vẽ hình ra giấy nháp nếu cần GPHI: Höôùng daãn HS THCS giaûi baøi taäp ñònh löôïng. Trang 7 R1 I R2  U  Tóm tắt đề dựa vào đầu bài toán. R1 = 10 R2 = 15 I = 2A I1;2 = ? B2; B3: Phân tích tìm hướng giải. Căn cứ vào phần tóm tắt để phân tích: Ta dựa vào phương pháp phân tích. Bắt đầu từ đại lượng cần tìm (I1;I2). Muốn tính đươc I thì phải sử dụng công thức nào? UI R  11 1 UI R  ; 22 2 UI R  đề bài đã cho R1; R2, phải tìm U1; U2. Muốn tìm U1; U2 ta phải dựa vào công thức nào? Dựa vào tính chất của đoạn mạch song song U = U1 = U2. Vậy ta phải đi tìm U. Tìm U bằng CT nào? U = IR. Tìm R bằng CT nào? ( 1 2td 1 2 R RR R R   ). Vậy từ việc phân tích ta thấy công việc đầu tiên là phải tìm Rtđ U U1; U2 I1;I2 . B4: Bắt tay vào tìm lời giải và giải: Khi giải ta tính đến đại lượng nào thì ghi lời giải của đại lượng đó. Công thức 1 2 td 1 2 R RR R R   là CT tính điện trở tương đương nên lời giải sẽ là: - Điện trở tương đương của đoạn mạch là. 1 2 td 1 2 R RR R R   =150 6 25   Tính được Rtđ ta sẽ tính U. - hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch song song là. U = IR = 2.6 = 12V. Để sử dụng được U1; U2 thì ta phải lập luận để dùng chúng. - Vì mạch song song nên U = U1 = U2. - Cường độ dòng điện chạy trong mỗi đoạn mạch rẽ là. GPHI: Höôùng daãn HS THCS giaûi baøi taäp ñònh löôïng. Trang 8 1 1 UU 12I 1, 2A R R 10     . 2 2 UU 12I 0,8A R R 15     Hay I = I1 + I2 = 1,2 + 0,8 = 2A Đáp số: 1,2A; 0,8A. B5: Giải song thì ta tiến hành thử lại và biện luận nếu thấy kết quả chưa phù hợp. - Thử lại: bằng cách tính toán ta sẽ thử lại được kết quả của bài toán. - Biện luận nếu thấy kết quả không phù hợp. Ví dụ 3: Một bếp điện có ghi 220V – 1000W, được dùng ở hiệu điện thế 220V. Biết bếp sử dụng 30 phút mỗi ngày. Tính điện trở của bếp và nhiệt lượng mà bếp toả ra, mỗi ngày sử dụng với thời gian trên. Tính điện năng mà bếp tiêu thụ trong một tháng(30 ngày). B1: Giáo viên yêu cầu HS đọc kỹ đề bài. Vẽ hình ra giấy nháp nếu cần Tóm tắt đề dựa vào đầu bài toán. 220V – 1000W U = 220V. t1 = 30phút = 11800 s t2 = 0,5 x 30ph = 15 h R= ? Q= ? A= ? B2; B3: Phân tích tìm hướng giải. Căn cứ vào phần tóm tắt để phân tích: Ta dựa vào phương pháp phân tích. Bắt đầu từ đại lượng cần tìm (R). Muốn tính đươc R thì phải sử dụng công thức nào? R= 2U P đề bài đã cho U phải lập luận để lấy P. Muốn tìm Q ta phải dựa vào công thức nào? ( HS phải liệt kê tất cả các công thức tính Q, và qua biến đổi toán học ta được công thức Q = 2U P t. Tính A bằng CT nào? HS sẽ tìm được CT A = Pt. Vậy qua việc phân tích ta đã tìm được hướng giải bài toán. GPHI: Höôùng daãn HS THCS giaûi baøi taäp ñònh löôïng. Trang 9 B4: Bắt tay vào tìm lời giải và giải: Ta phải lập luận để sử dụng P. - Vì bếp sử dụng ở hiệu điện thế 220V nên công suất của bếp là 1000W. Có U; P ta tính được R. - Điện trở của bếp là: R= 2U P = 2220 1000 = 48,4 Tiếp tục ta đi tính Q. - Nhiệt lượng mà bếp toả ra trong 30 phút là: Q = 2 2U 220t 1800 R 48, 4  =1.800.000 J. Cuối cùng là tính A. - Điện năng mà bếp tiêu thụ trong 1 tháng là. A= Pt = 1000. 15 = 15.000 wh = 15 kwh. Đáp số: 48,4 ; 1.800.000 J; 15 kwh. B5: Giải song thì ta tiến hành thử lại và biện luận nếu thấy kết quả chưa phù hợp. - Thử lại: bằng cách tính toán ta sẽ thử lại được kết quả của bài toán. - Biện luận nếu thấy kết quả không phù hợp. Tôi đã nghiên cứu vấn đề này bắt đầu từ đầu năm 2006 – 2007 ở khối 9 mônlý, có kiểm tra, đánh giá và kết quả đạt được đó là học sinh thấy dễ chịu hơnkhi học các tiết giải bài tập định lượng. Do đó chất lượng giải bài tập của học sinh được nâng lên. Nó còn thể hiện ở đề kiểm tra so với năm học trước, có phần khó hơn nhưng vẫn có kết quả tốt hơn. PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Đây là GPHI về việc hướng dẫn học sinh THCS giải bài tập định lượng vật lý để giúp HS có thể giảm bớt căng thẳng khi giải bài tập, đặc biệt là giải bài tập về nhà. Qua đây giúp HS không thấy sợ khi giáo viên giao các bài tập về nhà và làm HS có hứng thú học tập tốt bộ môn. GPHI: Höôùng daãn HS THCS giaûi baøi taäp ñònh löôïng. Trang 10 Trên đây tôi vừa trình bày một vài ý nói về kinh nghiệm hướng dẫn HS THCS giải bài tập định lượng môn vật lý lớp 9. Tuy nhiên việc giải bài tập còn phụ thuộc vào việc nhận thức, việc lắng nghe và việc thích được học của từng học sinh. Tôi rất mong các đồng chí, đồng nghiệp tham khảo và đóng góp ý kiến để giải pháp của tôi thực sự có hiệu quả và có thể áp dụng rộng rãi cho các khối, các môn học giúp HS học tập ngày một tốt hơn. Đạ Tông: ngày 12 tháng 12 năm 2007. Người viết Nguyễn Thanh Tuấn