Luận văn Tích cực hoá hoạt động học tập của học sinh thông qua việc tổ chức dạy học nhóm với các nội dung vận dụng thực tế - Ứng dụng vào chương Tĩnh học vật rắn, SGK Vật lý 10 nâng cao

i thác để thảo luận (dạy học theo nhóm) * Thảo luận để đánh giá một qui trình làm việc Kiến thức qui trình thường được cấu trúc thành các bước. Để HS theo dõi tốt và tự nhận thức kiến thức qui trình, có thể ra nhiệm vụ cho các nhóm trao đổi. Ví dụ 1: Bài “Qui tắc hợp lực song song. Điều kiện cân bằng của một vật rắn dưới tác dụng của ba lực song song” Qui trình để thực hiện thí nghiệm tìm hợp lực của hai lực song song sẽ trải qua các bước sau: 1. Nghiên cứu mục đích THN 2. Lập kế hoạch 3. Quan sát hình vẽ để chọn các dụng cụ thích hợp cho thí nghiệm 4. Lắp ráp và bố trí thí nghiệm 5. Kiểm tra sau khi bố trí THN (chẳng hạn: sự chắc chắn, tính an toàn, các máy đo, nguồn…) 6. Tiến hành thí nghiệm theo kế hoạch, ghi nhận số liệu, hiện tượng… 7. Xử lí kết quả và khái quát hóa thành qui luật, kết luận. Phương án tổ chức dạy qui trình theo nhóm GV có thể yêu cầu các nhóm tự tìm hiểu và đưa ra qui trình (đọc sách, từ kinh nghiệm của những lần thí nghiệm…), các nhóm thảo luận và đưa ra các bước thao tác thí nghiệm có thể đúng hoặc chưa đúng. Để đơn giản và ít mất thời gian GV lập một số phiếu, phiếu có thể thiếu một bước (phiếu 1) hoặc phiếu xáo trộn các bước (phiếu 2). Các nhóm hãy trao đổi để sắp xếp lại trật tự hoặc thêm, bớt các bước vào các phiếu cho đúng các bước thao tác thí nghiệm (có thể tất cả các nhóm cùng làm một phiếu giống nhau hoặc ở các nhóm khác nhau có các phiếu khác nhau). Ở ví dụ này có thể lập các phiếu như sau: Phiếu 1: Hãy hoàn chỉnh qui trình thao tác (lắp ráp, thực hiện) TNVL 1. Nghiên cứu mục đích THN: tìm hợp lực của hai lực song song 2. Lập kế hoạch: sẽ thực hiện thí nghiệm trong thời gian 5 phút, chọn các dụng cụ và bố trí thí nghiệm như hình, đánh dấu vị trí của thước sau đó đem hai chùm quả cân xuống thay thế bằng một chùm có khối lượng bằng tổng khối lượng của hai chùm quả cân, di chuyển chùm quả cân trên thước đến khi nào trùng với vị trí đánh dấu là ta sẽ tìm được hợp lực. 3. Quan sát hình vẽ để chọn các dụng cụ thích hợp cho thí nghiệm: các gia trọng, thước có máng treo và khe di chuyển được, bảng từ, nam châm có gắn dây treo, bút màu. 4. Lắp ráp và bố trí thí nghiệm như hình 28.1-a SGK 5. Kiểm tra sau khi bố trí THN: kiểm tra các quả cân có móc chặt vào nhau chưa, thước treo có an toàn chưa tránh bị rơi ra. 6. Tiến hành thí nghiệm theo kế hoạch, ghi nhận số liệu, hiện tượng…: đánh dấu vị trí thước treo, vị trí hai chùm quả cân, mang hai chùm quả cân xuống, treo một chùm quả cân khác có khối lượng bằng tổng khối lượng hai chùm quả cân, di chuyển chùm này đến khi thước trùng với vị trí đánh dấu ban đầu, vị trí đó chính là hợp lực của hai lực, đánh dấu vị trí của chùm quả cân. 7. Phiếu 2: Hãy sắp xếp các bước thao tác (lắp ráp, thực hiện) TNVL cho phù hợp 1. Nghiên cứu mục đích THN: tìm hợp lực của hai lực song song 2. Quan sát hình vẽ để chọn các dụng cụ thích hợp cho thí nghiệm: các gia trọng, thước và khe di chuyển được, bảng từ, nam châm, dây treo, bút màu. 3. Lập kế hoạch: sẽ thực hiện thí nghiệm trong thời gian 5 phút, chọn các dụng cụ và bố trí thí nghiệm như hình, đánh dấu vị trí của thước sau đó đem hai chùm quả cân xuống thay thế bằng một chùm có khối lượng bằng tổng khối lượng của hai chùm quả cân, di chuyển chùm quả cân trên thước đến khi nào trùng với vị trí đánh dấu là ta sẽ tìm được hợp lực. 4. Lắp ráp và bố trí thí nghiệm như hình 28.1-a SGK 5. Tiến hành thí nghiệm theo kế hoạch, ghi nhận số liệu, hiện tượng…: đánh dấu vị trí thước treo, vị trí hai chùm quả cân, mang hai chùm quả cân xuống, treo một chùm quả cân khác có khối lượng bằng tổng khối lượng hai chùm quả cân, di chuyển chùm này đến khi thước trùng với vị trí đánh dấu ban đầu, vị trí đó chính là hợp lực của hai lực, đánh dấu vị trí của chùm quả cân. 6. Kiểm tra sau khi bố trí THN: kiểm tra các quả cân có móc chặt vào nhau chưa, thước treo có an toàn chưa tránh bị rơi ra. 7. Xử lí kết quả và khái quát hóa thành qui luật, kết luận. HS trả lời đúng 7 bước của qui trình thao tác thí nghiệm như trên nghĩa là hoàn thành được pha 1. Tiếp theo, GV cho các nhóm tự thực hiện thí nghiệm theo qui trình vừa lập phía trên. GV quan sát và nhắc nhở các nhóm thực hiện chưa đúng thứ tự các bước của qui trình. * Trao đổi trước giờ học Một cuộc trao đổi sôi nổi đầu giờ học sẽ tạo cho HS một bầu không khí tâm lí thuận lợi trong suốt giờ học. Có nhiều cách mở đầu bài học để có bầu không khí như vậy song cách này là một kiểu làm đặc biệt, với sự tham gia hào hứng của toàn thể HS. - Có thể cho HS trao đổi bằng sự tái hiện kiến thức cũ để làm cơ sở cho bài mới. Cũng như vậy nhưng các nhóm HS lại đi tìm những ví dụ thực tế trong cuộc sống hằng ngày mà những ví dụ ấy sẽ là những ứng dụng cho bài học mới. Ví dụ 2: Bài “Momen của lực. Điều kiện cân bằng của một vật rắn có trục quay cố định” Nhiệm vụ của các nhóm: Tìm vài ví dụ vận dụng cho điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực song song (chơi bập bênh, đặt vó trên sông, một người gánh hàng bằng đòn gánh hai đầu,…). Sau khi HS nêu ví dụ GV gợi ý một chút về sự liên quan của nó với bài học mới và đó cũng là những ứng dụng của bài học mới này. Ví dụ 3: Bài “Cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực. Trọng tâm”, trước khi dạy phần Cân bằng của vật rắn trên giá đỡ nằm ngang. Nhiệm vụ của các nhóm: Tìm một số ví dụ vận dụng cho điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực?(con lật đật, một người đang đi bộ,…). Sau khi HS nêu ví dụ GV gợi ý về sự liên quan của nó với phần mới và đó cũng là những ứng dụng của phần mới này. - Có thể cho HS biết chủ đề bài học mới, các nhóm sẽ đoán nhận nội dung cụ thể sẽ học hôm nay, đề xuất những yêu cầu mà các em muốn biết có liên quan đến đề tài bài học. Ví dụ 4: Bài “Cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực. Trọng tâm” HS có thể đề xuất những yêu cầu mà các em muốn biết: khúc gỗ lưu niệm được cắt xéo nhưng không bị ngã, trái bóng ném lên cao thuộc dạng cân bằng nào,… Ví dụ 5: Bài “Cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực không song song” GV cho biết trước chủ đề bài học, HS có thể đề xuất những yêu cầu mà các em muốn biết: cần buộc dây phơi quần áo như thế nào để khi phơi quần áo dây không bị đứt, làm thế nào để kéo thuyền vào bờ ít tốn lực nhất, trọng tâm của vật rắn có thể nằm bên ngoài vật không… * Tìm sự tương ứng * Phân loại, so sánh * Dùng sơ đồ để tóm tắt nội dung bài học hoặc tìm ra kiến thức mới Trong phạm vi đề tài, chúng tôi chỉ sử dụng hai kiểu nội dung đầu nên không trình bày kỹ các kiểu còn lại. e/ Những ưu điểm của dạy học hợp tác Làm việc hợp tác là tác phong làm việc đặc trưng của thời đại. Xã hội ngày càng phát triển đòi hỏi phải luôn tạo ra những sản phẩm mới mới đáp ứng được nhu cầu của con người, mà để tạo ra những sản mới phải có nhiều người cùng nhau suy nghĩ, cùng hợp tác với nhau làm thì ý tưởng mới mới mẻ và công việc mới nhanh chóng được. Để đào tạo ra những con người có năng lực phù hợp với xu thế chung đó không đâu khác hơn là ở nhà trường. Ban đầu GV tổ chức dạy học theo nhóm có thể HS tham gia hợp tác với nhau chỉ để hoàn thành nhiệm vụ học tập theo yêu cầu của GV, nhưng dần dần HS sẽ quen với hình thức học tập này các em sẽ cảm thấy có nhu cầu để trao đổi với các bạn, lúc đó, HS khá cảm thấy không cần phải giấu giếm những gì mình biết (vì có thể những điều mình biết là chưa đúng) và thậm chí muốn chia sẻ những điều mình biết với các bạn, HS yếu hơn có dịp để hỏi bạn bè, được thể hiện những điều mình biết, các em cảm thấy mình được tự do, tự tin hơn (tự do phát biểu, tranh luận, không sợ nói sai,… ) có thể bổ sung kiến thức cho nhau, giúp đỡ lẫn nhau cùng nhau tiến bộ, vì vậy, không khí học tập cũng sinh động hơn. Ví dụ: khi dạy bài “Cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực. Trọng tâm” Ở các phần đầu GV mới tổ chức dạy học nhóm nên HS chưa quen, các em phân chia công việc và nhiệm vụ của ai thì người đó thực hiện, có thể chưa trao đổi nhiều nhưng các em sẽ nhận thấy công việc được hoàn thành nhanh hơn và kết quả đạt được tốt. Đến phần 6 cân bằng của vật rắn có giá đỡ nằm ngang GV giao nhiệm vụ khám phá cho các nhóm thì lớp học sẽ sôi động hẳn lên (ai cũng đưa ra ý kiến theo kinh nghiệm và sự hiểu biết của mình). Đồng thời, dạy học hợp tác cũng tạo điều kiện cho HS rèn luyện kĩ năng nói, nói khi trao đổi với các thành viên trong nhóm, nói khi trình bày trước lớp với thầy, với bạn. Ví dụ: khi dạy phần 3 ví dụ của bài “Cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực không song song”. Phần này tương đối dễ, thay vì GV yêu cầu HS tự đọc sách thì cũng cho các nhóm thảo luận và để cho HS nào yếu trong các nhóm trình bày, các em nói và đúng sẽ hăng hái, tự tin, mạnh dạn để nói hơn. GV chỉ đạo, quan sát, nhắc nhở, nhận xét nên lượng nói cũng ít đi, điều này không phải là xoá bỏ tình trạng một mình thầy “độc diễn” để thay vào đó là thầy giao nhiệm vụ cho trò “tự mày mò” mà giờ học có sự cân bằng thực sự (sự chỉ đạo của thầy – sự hoạt động hợp tác của trò). 1.4. Tác dụng của các vấn đề thực tế trong dạy học VL đối với HS Ngày nay khi xã hội ngày càng phát triển HS có nhiều điều kiện tiếp cận với những thành tựu khoa học kỹ thuật, những văn minh của loài người nên các em không còn hoàn toàn tin tưởng những lý thuyết suông (trước đây chỉ cần thầy nói là trò tin và chấp nhận). HS được nghe, được thấy và phải được làm để chứng thực những điều nghe thấy mới đủ sức thuyết phục các em, đặc biệt là giải đáp được những thắc mắc của các vấn đề xảy ra xung quanh mà ta quen gọi là thực tế. “Thực tế” theo nghĩa rộng là những gì có thực đang diễn ra xung quanh, hẹp hơn “thực tế” là những sự kiện, hiện tượng đã và đang xảy ra mà HS đã được nhìn thấy (những điều các em tận mắt nhìn thấy có thể đúng hay chưa đúng). Các vấn đề thực tế trong VL học có tác dụng rất lớn đối với việc tích cực hoá hoạt động học tập của HS. Hằng ngày, các sự kiện, hiện tượng xảy ra trong đời sống và kỹ thuật có liên quan đến VL rất nhiều nhưng có thể HS chưa hoặc chỉ mơ hồ nhận ra nó có liên quan đến VL. Ví dụ : Các dụng cụ sinh hoạt trong gia đình: hai bóng đèn dùng một công tắc, bàn ủi nóng lên đến một lúc nào đó thì bóng đèn tự tắt, bóng đèn nồi cơm điện tự bật qua chế độ ấm, tủ lạnh chạy một lúc thì nghỉ rồi tự động chạy lại, tắt ti vi (cũ) nghe những tiếng nổ lách tách,…còn nhiều, nhiều hiện tượng khác nữa diễn ra làm cho HS quan tâm có thể suy nghĩ để giải thích. Đó là những điều mà HS đã được thấy, đã được làm nhưng chỉ theo thói quen, theo kinh nghiệm sống, theo sự tò mò của bản thân chứ chưa phải là sự vận dụng các kiến thức của mình vào cuộc sống. Trong giảng dạy VL nếu GV kể đến những sự kiện, hiện tượng xảy ra trong cuộc sống như thế HS sẽ nhận thấy được những điều các em nghĩ mơ hồ có liên quan đến VL là thực sự có liên quan và nếu học VL thì sẽ giải thích được từ đây hình thành động cơ học tập cho HS. Ví dụ: trước khi dạy phần cân bằng của vật rắn trên giá đỡ nằm ngang của bài “Cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực. Trọng tâm” GV giao nhiệm vụ cho các nhóm: Khi quét vôi trần nhà, người ta thường dùng loại thang xếp. Để thang vững vàng hơn khi làm việc, người ta điều chỉnh thang như thế nào? Tại sao? Từ kinh nghiệm sống của bản thân hay đã được nhìn thấy người khác làm trong thực tế các em có thể trả lời: để hai chân thang dang rộng ra, nhưng các em chưa giải thích được tại sao lại làm như vậy, xuất hiện mâu thuẫn trong mỗi HS và muốn giải quyết được mâu thuẫn đó phải học những phần tiếp theo, hình thành động lực học tập cho HS và chính việc có động lực xuất hiện thường xuyên nên động cơ học tập được duy trì. 1.5. Những vấn đề thực trạng dạy học hiện nay ở một số trường THPT Vĩnh Long 1.5.1. Thực trạng chung của việc dạy học nhóm Nền kinh tế toàn cầu hoá đòi hỏi một nền giáo dục mới sao cho thích nghi với môi trường xã hội liên tục thay đổi. Trước tình hình đó Nghị quyết TW 2 khoá VIII, chiến lược phát triển giáo dục 2001 – 2010 (ban kèm quyết định số 201/2001/QĐ – TTg ngày 28 tháng 12 năm 2001 của thủ tướng chính phủ) yêu cầu ngành giáo dục nước ta phải đổi mới mạnh mẽ và hiện đại hoá PP giáo dục, yêu cầu đổi mới dạy và học đã được cán bộ quản lí ngành và đông đảo giáo viên hưởng ứng và tiến hành thực hiện thí điểm ở một số địa phương và đạt được kết quả nhất định. Đến nay các PPDH tích cực cũng đã được triển khai rộng rãi. Các PPDH nhằm tích cực hoá hoạt động học tập của HS đã được vận dụng ở một số trường phổ thông. Tuy nhiên, hội nghị về đổi mới PPDH ở trường THPT cũng đã nêu ra thực trạng: PPDH của phần lớn GV chưa đáp ứng được yêu cầu đổi mới, việc dạy học vẫn tiến hành theo lối truyền thống “thông báo – tái hiện”. Qua quá trình điều tra (tham khảo phụ lục 2), quan sát thực tế ở một số trường phổ thông ở tỉnh Vĩnh Long chúng tôi nhận thấy rằng các PPDH tích cực ít được sử dụng. Một số ít giáo viên có cố gắng lồng ghép các yếu tố tích cực vào với các PPDH truyền thống, chẳng hạn: GV yêu cầu HS thảo luận nhóm ở một vấn đề nào đó song rất tuỳ hứng không có chủ định trước. Ví dụ: Khi dự giờ dạy của GV cùng tổ bài “Sự chảy thành dòng của chất lỏng và chất khí. Định luật Béc-Nu-Li” SGK VL 10 nâng cao. Ở phần 1 và phần 2 GV giảng, HS ghi bài (không chia nhóm hay yêu cầu HS thực hiện thí nghiệm) đến phần 3 Hệ thức giữa tốc độ và tiết diện trong một ống dòng. Lưu lượng chất lỏng GV yêu cầu các nhóm (tổ 8 HS) thảo luận chứng minh công thức 1 2 2 1 v S v S  . Nếu có ý đồ tổ chức dạy học nhóm ngay từ đầu thì khi kết thúc bài trước GV có thể chia nhóm, yêu cầu các nhóm về nhà thực hiện thí nghiệm quan sát và nêu nhận xét, đến phần 3 tiếp tục yêu cầu các nhóm này thảo luận thì hợp lí hơn. Nói chung GV chưa có ý đồ chia nhóm theo ngẫu nhiên mà chỉ chia nhóm một cách máy móc: chia theo tổ học sinh. Mỗi tổ HS có khoảng 10 em cho nên nhiều HS không hoặc không được tham gia hoạt động. Việc áp dụng các PPDH tích cực ngay từ bây giờ để hình thành thói quen cho học sinh, cụ thể là với PPDH nhóm vừa rèn luyện cho HS tính đồng đội vừa tập tính tự suy nghĩ giải quyết một vấn đề, không trông chờ, ngồi không, ăn sẳn. Vì HS biết rằng, các bạn thì cũng như mình nên không thể hoàn toàn dựa dẫm vào các bạn mà mình phải tự tin vào bản thân, phải có ý kiến riêng cùng với các bạn hoàn thành nhiệm vụ học tập. Do đó, việc áp dụng PPDH nhóm sẽ góp phần tích cực hoá hoạt động học tập của HS, đáp ứng nhu cầu thực tế và cần thiết cho quá trình đổi mới PPDH hiện nay. 1.5.2. Thực trạng của việc dạy học có nội dung vận dụng vào thực tế Qua việc phân tích chương trình SGK cụ thể là chương “Tĩnh học vật rắn” kết hợp điều tra, trao đổi (tham khảo phụ lục 2) với một số GV bộ môn VL chúng tôi thấy rằng: - Các bài tập và câu hỏi trong SGK cũng đã có liên hệ với thực tế, các tác giả đã cố gắng đưa những bài tập mang tính vận dụng chung cho tất cả các địa phương tuy chưa nhiều và chưa đa dạng nhưng GV vẫn chưa sử dụng hết. - Rà soát lại chương trình SGK, ở sau mỗi nội dung của bài học vẫn chưa có nhiều vấn đề liên hệ thực tế chỉ có một vài bài tập về nhà, do thời lượng chương trình có hạn nên ở những phần có các sự kiện, hiện tượng liên hệ được trong thực tế hoặc kĩ thuật ít hoặc không đưa các ví dụ vận dụng vào, GV có thể khai thác thêm ở điểm này. - GV cũng ít quan tâm đến việc liên hệ thực tế mà chỉ cố gắng để hoàn thành nội dung SGK hoặc nếu có thì cũng để lúc dạy hết nội dung bài học còn thời gian GV mới nêu một vài ví dụ vận dụng và thường những câu hỏi này do GV giải hay hướng dẫn giải. (tham khảo phụ lục 2) Từ thực tế trên, chúng tôi đã tiến hành soạn giáo án giảng dạy chương “Tĩnh học vật rắn”có các nội dung vận dụng thực tế. Thông qua quá trình TNSP các giáo án trên được các GV bộ môn thể hiện trong 4 tiết (4 bài của chương), chúng tôi đã dự 8 tiết (4 tiết x 2 lớp TN) trong đó có 16 vấn đề thực tế được đưa vào với mục đích cuối cùng là muốn thấy được tính hiệu quả của nó trong một phạm vi nhỏ và tạo điều kiện để ứng dụng nhiều hơn. Chúng ta khai thác những chỗ mà các tác giả không thể đưa hết vào SGK (các vấn đề thực tế), sử dụng linh hoạt SGK, thay vào chỗ nói ra rã lý thuyết cho hết trong sách (dễ làm cho HS bị chán) là các câu hỏi, bài tập vận dụng nội dung vừa học sẽ làm cho HS hứng thú với môn học hơn từ đó các em học tích cực hơn. Tóm tắt chương 1 PPDH nhóm là một trong những PPDH tích cực được các nhà giáo dục quan tâm hàng đầu hiện nay. Hầu hết các cấp học, bậc học đều quan tâm sử dụng PPDH này đặc biệt là từ cấp THPT trở lên. Qua việc nghiên cứu tâm lí người học, lí luận dạy học và thực tiễn chúng tôi rút ra được kết luận sau:  Cơ sở tâm lí người học - Nghiên cứu động cơ và động lực học tập của học sinh để tạo động cơ học tập đúng đắn cùng với việc thường xuyên tạo động lực để duy trì động cơ đúng đắn cho HS. - Tính tích cực trong học tập và những biểu hiện của nó hỗ trợ cho việc lập bảng hướng dẫn quan sát cho GV. - Nghiên cứu xem tích cực hoá hoạt động học tập là gì để tìm PPDH nhằm tích cực hoá hoạt động học tập của HS.  Cơ sở lí luận: Nghiên cứu các định hướng của Marzano và một số PPDH tích cực làm cơ sở cho việc soạn giáo án chuẩn bị cho TNSP  Cơ sở thực tiễn - Việc dạy học nhóm ở trường THPT ở Vĩnh Long đã được thực hiện ở một số trường đặc biệt là ở trường chúng tôi. Nhưng do phải mất nhiều thời gian soạn giáo án cùng với việc dễ bị “cháy giáo án” nên PPDH này vẫn ít được sử dụng. GV chủ yếu dạy theo lối “Thông báo – tái hiện” thỉnh thoảng tổ chức nhóm cho HS giải quyết một vấn đề nào đó. - Câu hỏi vận dụng thực tế trong học tập vật lí là rất cần thiết vì đây là môn học gắn liền với thực tế nhưng do một số điều kiện khách quan, chủ quan nào đó mà hiện nay vẫn chưa được chú ý đưa vào bài học. Chương 2 SOẠN THẢO TIẾN TRÌNH DẠY MỘT SỐ BÀI HỌC TRONG CHƯƠNG “TĨNH HỌC VẬT RẮN” THEO HƯỚNG TỔ CHỨC NHÓM Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, chúng tôi soạn thảo tiến trình dạy một số bài trong chương Tĩnh học vật rắn mang tính gợi ý. 2.1. Phân tích nội dung kiến thức chương “Tĩnh học vật rắn” Vật lí 10 Chương “Tĩnh học vật rắn” là chương thứ 3 của chương trình vật lí lớp 10 nâng cao, là chương đầu trong học kì II các nội dung kiến thức của chương có quan hệ chặt chẽ với nhau. Những vấn đề cần làm ở đây là: phân tích cấu trúc nội dung, xác định các bài học dùng cho thực nghiệm. Cấu trúc nội dung của chương Tĩnh học vật rắn Chương Tĩnh học vật rắn trong chương trình vật lí 10 nâng cao gồm 4 bài lý thuyết và 1 bài thực hành: 1. Cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực. Trọng tâm 2. Cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực không song song 3. Quy tắc hợp lực song song. Điều kiện cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của ba lực không song song 4. Momen lực. Điều kiện cân bằng của một vật rắn có trục quay cố định 5. Thực hành : Tổng hợp lực Chương này được giảng dạy 8 tiết trong đó có 4 tiết lý thuyết, 2 tiết bài tập và 2 tiết thực hành. Các kiến thức trong chương hoàn toàn mới với HS, ở các lớp dưới HS chưa được học. Vì vậy, việc HS nắm vững kiến thức trong chương này là điều kiện cần thiết, đó là nền tảng để học các kiến thức chương Động lực học vật rắn SGK Vật lí 12 nâng cao. Kiến thức cơ bản của chương này gồm: - Cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của các lực đồng quy. - Cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của các lực song song. - Quy tắc tổng hợp và phân tích các lực song song. - Momen lực. Quy tắc momen lực. - Ngẫu lực. Momen ngẫu lực. - Trọng tâm. Cân bằng của một vật đặt trên mặt phẳng. Các dạng cân bằng của vật rắn. Cấu trúc nội dung kiến thức chương Tĩnh học vật rắn được biểu diễn theo sơ đồ sau: Giải thích sơ đồ: Sơ đồ trên thể hiện các kiến thức cơ bản trong vấn đề tĩnh học vât vật rắn, tức là các kiến thức về cân bằng. Có hai trường hợp cân bằng cơ bản: vật rắn không có trục quay cố định và vật rắn có trục quay cố định. Thực chất đây là xét các trường hợp tác dụng lực. Để đi đến các khái niệm cân bằng, kiến thức đi theo hai mạch (được kí hiệu trên sơ đồ bằng hệ thống mũi tên, đường nối kép và mũi tên đường nối đậm.): - Các lực đồng qui (kể cả hai lực cùng phương ngược chiều). Phép tổng hợp lực đồng qui đã được học đầu chương Động lực học chất điểm. Ở đây chỉ mở rộng hai vấn đề: vật rắn (chứ không phải chất điểm) nên lực có thể dịch chuyển trên giá của nó và nếu tổng các lực tác dụng lên vật triệt tiêu thì vật cân bằng. Từ đó đi đến khái niệm cân bằng. Khái niệm “trọng tâm” được đặt vào bài một coi như ứng dụng sự cân bằng hai lực nhưng thực sự là nó rất cần cho các khái niệm về các dạng cân bằng, kể cả vấn đề chuyển động quay của F 0  CÂN BẰNG KHÔNG CÂN BẰNG - Chuyển động thẳng CÂN BẰNG CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN CÁC LỰC TÁC DỤNG Các lực đồng qui Các lực song song song Đồng phẳng Cộng vecto Ngược chiều (Qui tắc) Cùng chiều (Qui tắc) VR không có trục quay cố định F = 0  VR có trục quay cố định Momen lực M = F.d Qui tắc M = 0  F  qua tâm quay VR tự do Momen ngẫu lực KHÔNG CÂN BẰNG - Chuyển động quay CÁC DẠNG CÂN BẰNG ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG THỰC TẾ VÀ KĨ THUÂT Trọng tâm Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Tĩnh học vật rắn” TRỌNG TÂM QUI TẮC HỢP HAI LỰC vật rắn tự do khi có ngẫu lực tác dụng. Song có lẽ các tác giả không đặt nặng các khái niệm này, kể cả khái niệm ngẫu lực (coi như một ứng dụng xuất hiện khi học về tổng hợp hai lực song song trái chiều). - Mạch kiến thức thứ hai là sự cân bằng của vật có trục quay cố định. Các phép tổng hợp lực song song là mới hoàn toàn. Để đi đến khái niệm cân bằng trong trường hợp này, xuất hiện thêm một khái niệm quan trọng: momen của lực mới có được qui tắc momen. Không nói đến việc sắp xếp nội dung chương thiếu tính hợp lí, chỉ nói đến kiến thức thôi thì cũng đã thấy một sự thiếu cẩn trọng của các tác giả. Một số nội dung, ví dụ như khái niệm vật rắn mỏng phẳng, khái niệm các lực đồng phẳng, sự gắn kết giữa trọng tâm và cân bằng, ngẫu lực và vật rắn tự do…cần được đề cập (dù chỉ một câu) thì mới đảm bảo được tính chính xác khoa học. Vì vậy khi dạy, âu đây cũng là những trường hợp để cho HS thảo luận tốt. Điều đáng chú ý ở đây là vấn đề vận dụng kiến thức. Đây là chương có nội dung rất thực tế cho nên dễ dàng cho chúng tôi thực hiện ý đồ đưa thực tế vào chương. Chúng tôi sẽ thể hiện ở cuối chương 2 này. 2.2. Những vấn đề bổ trợ cho chương “Tĩnh học Vật rắn” Để có được nội dung này, chúng tôi đã nghiên cứu thêm các tài liệu, giáo trình giảng dạy cơ học ở đại học cũng như một số bài viết trên tạp chí nhằm tăng cường tiềm lực cho GV khi dạy chương “Tĩnh học VR”. 2.2.1. Cân bằng của một vật rắn không có trục quay cố định Cân bằng thường được hiểu là vật nằm yên hoặc chuyển động thẳng đều với vận tốc không đổi. Để đơn giản cho việc hình thành kiến thức cơ bản, các tác giả chỉ giới hạn ở cân bằng tính (v = 0). Hơn nữa trong thực tế kiến trúc, xây dựng (Tĩnh học) luôn luôn sử dụng khái niệm cân bằng trong trường hợp vật rắn nằm yên, tức là ở trạng thái cân bằng tĩnh. Do đây là chương nói đến “vật rắn” cho nên ngay từ đầu chương, cần nhấn mạnh một số khái niệm để phân biệt với “chất điểm”: - Khái niệm “vật rắn” và giới hạn chỉ ở các vật rắn mỏng phẳng. - Trong cơ học chất điểm đã hình thành khái niệm lực, tuy nhiên chúng ta ít chú ý tới điểm đặt bởi vì nghiễm nhiên nó phải đặt tại chất điểm. Ở đây, điểm đặt rất quan trọng. Cùng một lực tác dụng vào vật rắn nhưng điểm đặt khác nhau sẽ gây ra cho vật trạng thái chuyển động khác nhau. Từ đó mới thấy được vai trò của “trọng tâm” của vật rắn. Lực chỉ không thay đổi tác dụng đối với vật khi ta cho nó “trượt” trên giá của nó. - Cũng cần nhấn mạnh khái niệm các lực đồng phẳng để giới hạn nội dung nghiên cứu của chương. - Vật rắn mà ta xét là vật rắn không bị biến dạng khi có lực tác dụng. Nói cách khác, vật rắn là vật mà khoảng cách giữa hai điểm bất kì của nó là không đổi khi vật rắn chịu tác dụng của ngoại lực. Do đó khái niệm “vật rắn” trong cơ học khác với khái niệm “chất rắn” trong cấu tạo chất. Có lẽ nên có một công thức tổng quát về sự cân bằng của vật rắn, đó là F = 0  và cũng cần để cho HS có những suy nghĩ “lật ngược” vấn đề, đó là: nếu F 0  thì sao, để tập cho HS thói quen suy nghĩ nhiều chiều. Các nội dung về cân bằng có ứng dung rất phong phú. Chính vì thế, đây sẽ là một môn học tối cần thiết cho các ngành kĩ thuật “Tĩnh học”. Học sinh rất gần gũi với các giá treo, kèo nhà, thả diều, dây phơi đồ, cầu treo… hoặc trong trường hợp F 0  thì: kéo xe, con trâu kéo cày…, nếu được trao nhiệm vụ, các em sẽ rất thích thú khi tìm ra các lực tác dụng lên các đối tượng đó. Hai bài đầu chương có thể thực hiện các THN rất đơn giản nhưng không kém thú vị: THN cân