Luận văn Vận dụng phương pháp luận sáng tạo triz xây dựng và hướng dẫn học sinh giải hệ thống bài tập sáng tạo chương “ các định luật bảo toàn” Vật lý 10 thpt

hay đổi tác nhân có hại đến mức nó không có hại nữa). Những NTST của TRIZ đóng vai trò quan trọng như những chữ cái trong ngôn ngữ, như những nguyên tố hoá học trong một chuỗi polymer,... đối với việc hình thành các ý tưởng mới mang tính sáng tạo. Hầu hết các NTST của TRIZ được xây dựng dựa trên quy luật: Sự thay đổi về lượng dẫn đến sự thay đổi về chất (tư duy biện chứng) nên có sự tương đồng, đan xen giữa các NTST. Có thể sử dụng một hoặc tổ hợp nhiều NTST vào giải quyết các vấn đề trong kỹ thuật và trong dạy học. 35 1.4.5. Vận dụng các NTST của TRIZ vào việc xây dựng hệ thống BTST Dựa vào chu trình sáng tạo của Razumôpxki, dựa vào bản chất của tư duy sáng tạo, hệ thống các NTST, phương pháp xây dựng BTST về vật lý để bồi dưỡng TDST cho học sinh được đề xuất như sau: + Lựa chọn một hoặc một số bài tập xuất phát (BT luyện tập hoặc BTST). + Giải các bài tập xuất phát. + Phân tích hiện tượng vật lý, giả thiết (dữ kiện của BTXP), kết luận (yêu cầu của BTXP), lời giải và kết quả của BTXP đó. + Vận dụng các NTST để xây dựng các bài tập mới bằng cách trả lời các câu hỏi: - Có thể phát biểu bài tập theo cách khác không? Có thể lược bỏ hoặc thay đổi dữ kiện của BT thành BT khác được không? (NT linh động). - Có thể thay đổi một số dữ kiện để hiện tượng trong bài tập mâu thuẫn với định luật vật lý, thay đổi giả thiết thành kết luận và ngược lại để tạo thành bài tập mới được không? (NT đảo ngược). - Có thể thay đổi một số thông số của bài tập để thành tập khác (NT thay đổi thông số hoá - lí). - Có thể cụ thể hóa BTXP (NT phân nhỏ). - Có thể chuyển bài tập thành tổng quát hơn không? Có thể kết hợp các bài tập thành bài tập tổng quát hơn không?, Có thể sử dụng thêm bài tập có liên quan để xây dựng bài tập mới không? (NT kết hợp). - Bài tập có ứng dụng thực tiễn như thế nào? (NT linh động) - Theo tôi có thể đặt thêm một số câu hỏi như sau: - Làm thế nào để giảm thiểu vận hành không tải và trung gian? Tức là không nên chế tạo một vật mà có một số bộ phận cấu tạo nên vật ấy không có tác dụng gì cả (NT liên tục tác động có ích.) - Có thể thay đổi hình dạng của đối tượng? - Sử dụng trong thiết kế chế tạo, mô hình (NT linh động). Có thể làm cho bài tập đơn giản hơn bằng cách tác động lên các yếu tố gây nhiễu không? (NT tác động lên “nhiễu”). 36 Phương pháp sử dụng các NTST của TRIZ vào xây dựng BTST được mô hình hoá như sau: a) Quy trình xây dựng BTST Hình 1.5. Quy trình xây dựng BTST Chú thích: ĐL (Định luật); KN (Khái niệm) 1.4.6. Vận dụng các NTST của TRIZ vào hướng dẫn HS giải BTST nhằm bồi dưỡng năng lực TDST cho học sinh a) Hướng dẫn HS giải BTST nhằm bồi dưỡng năng lực TDST cho học sinh Khi giải BTST, HS sẽ đứng trước vấn đề mới và các em sẽ phải giải quyết để thu nhận, vận dụng kiến thức mới. Do đó, họ giống như nhà khoa học phát minh, sáng chế ra một kiến thức hay một sản phẩm mới có ích cho nhân loại. Khảo sát chu trình sáng tạo khoa học, chúng ta biết rằng hai giai đoạn khó khăn hơn cả đòi hỏi sự sáng tạo là giai đoạn từ sự kiện khởi đầu đến việc xây dựng mô hình giả thuyết trừu tượng và giai đoạn chuyển từ tiên đề lí thuyết và những quy luật nhất định của những hiện tượng sang việc kiểm tra bằng thực nghiệm. Tư duy của HS khi giải BTST cũng trải qua các giai đoạn trong chu trình sáng tạo khoa học. Vậy nên bồi dưỡng năng lực TDST cho học sinh là bồi dưỡng năng lực: 37 - Phát hiện được vấn đề mới và nêu được dự đoán có căn cứ (Nhìn nhận vấn đề dưới nhiều góc độ khác nhau, phát hiện được vấn đề mà cá nhân có nhu cầu giải quyết). - Đề xuất được giải pháp giải quyết vấn đề (đề xuất được phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán hoặc nêu được một hoặc một số phương án giải bài tập). - Phân tích, đánh giá ưu nhược điểm của các giải pháp nhằm lựa chọn được giải pháp tối ưu để giải bài tập hoặc giải quyết vấn đề đặt ra trong bài toán. - Thực hiện thành công theo phương án hoặc giải pháp đã lựa chọn hoặc có cải tiến so với mô hình đã xây dựng. Sử dụng NTST của TRIZ vào hướng dẫn HS giải BTST như sau: + Nhận dạng BTST theo 6 dấu hiệu ; + Phân tích đề bài để phát hiện vấn đề cần giải quyết (bài tập cho gì, cần tìm gì); + Sử dụng NTST (10 NTST) đề xuất phương án giải quyết vấn đề; + Đánh giá các phương án đề ra và lựa chọn phương án khả thi nhất; + Thực hiện theo phương án đã chọn; + Biện luận kết quả hoặc đánh giá tính đúng đắn, sự phù hợp của sản phẩm thiết bị đã chế tạo với chức năng của nó mà đề bài đã yêu cầu và rút ra kết luận khi giải quyết vấn đề tương tự. Hướng dẫn HS giải BTST có sử dụng NTST của TRIZ là cách dạy không tường minh nội dung các NTST này cho HS. HS biết cách nhận biết các dạng của BTST, biết tác động lên các yếu tố của bài tập để nó trở nên dễ hơn (NT linh động, NT tác động lên “nhiễu”); HS biết nhận ra vấn đề mới trong tình huống quen thuộc (NT thay đổi thông số hoá - lí); HS biết sử dụng hiệu quả các yếu tố trung gian (NT sử dụng trung gian, NT liên tục tác động có ích); HS biết phân bài tập thành nhiều bài tập nhỏ có thể giải quyết dễ hơn,... Quá trình sử dụng các NTST vào hướng dẫn HS giải BTST được sơ đồ hoá như sau: 38 Hình 1.6. Quy trình giải BTST 39 Tiểu kết Chương 1 Trên đây chúng tôi đã trình bày cơ sở lí luận của việc xây dựng và sử dụng hệ thống BTST, bao gồm những vấn đề cơ bản như sau: Nghiên cứu các khái niệm về TDST, BTST, DHST trong dạy học vật lí, các cơ sở của DHST, trong đó TRIZ - mà cụ thể là các NTST của TRIZ - được nghiên cứu như một trong những cơ sở phương pháp luận của DHST. BTST là phương tiện có hiệu quả đối với việc bồi dưỡng TDST của học sinh. Vận dụng các NTST của TRIZ, chúng tôi đề xuất phương pháp xây dựng BTST (thể hiện qua mô hình sử dụng các NTST xây dựng BTST) đồng thời sử dụng các NTST hướng dẫn HS giải BTST (thể hiện qua mô hình sử dụng các NTST hướng dẫn HS giải BTST). 40 Chương 2. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP SÁNG TẠO DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” VẬT LÝ 10 2.1. Vị trí và đặc điểm của chương “Các định luật bảo toàn” trong chương trình vật lý 10 (Nâng cao). Các định luật bảo toàn rất quan trọng bởi chúng là tổng quát và áp dụng cho mọi hệ kín từ vi mô (như nguyên tử - hạt nhân) đến vĩ mô (như các vật xung quanh ta, thiên thể, thiên hà...). Chúng đúng cho mọi hiện tượng, không chỉ cho hiện tượng Vật Lý mà cho tất cả các hiện tượng của thế giới vô sinh và hữu sinh. Các định luật này không phải chỉ có ý nghĩa giáo dục phổ thông to lớn mà còn có khả năng xây dựng thế giới quan duy vật biện chứng cho học sinh. Nó là công cụ hữu hiệu để giáo dục chủ nghĩa vô thần. Sách giáo khoa lớp 10 PTTH đề cập đến ba định luật bảo toàn thuộc phần cơ học: định luật bảo toàn động lượng, định luật bảo toàn cơ năng và định luật bảo toàn năng lượng nằm trong hai chương: Chương “định luật bảo toàn động lượng” và chương “định luật bảo toàn năng lượng”. Các định luật được ứng dụng rộng rãi trong tính toán kỹ thuật, vì vậy việc nắm vững và giải các bài tập phần này là rất có ý nghĩa cả trong thực tiễn cuộc sống, trong kỹ thuật cũng như trong nghiên cứu khoa học. Chương trình vật lý lớp 10 NC được tóm tắt ở bảng dưới đây 41 Hình 2.1. Sơ đồ cấu trúc chương “Các đinh luât bảo toàn” theo sách giáo khoa Vât lí 10 chương trình nâng cao 42 2.2. Mục tiêu giáo dục của chương 2.2.1. Kiến thức - Biết được thế nào là hệ kín. - Hiểu được định nghĩa động lượng và nội dung định luật bảo toàn động lượng áp dụng cho cơ hệ kín. - Biết vận dụng các định luật bảo toàn động lượng để giải một số bài toán. - Biết được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực. Hiểu đúng thuật ngữ chuyển động bằng phản lực từ nội dung định luật bảo toàn động lượng. - Hiểu và phân biệt hoạt động của động cơ máy bay phản lực và tên lửa vũ trụ, pháo hoa, pháo thăng thiên. - Từ lời giải các bài tập mẫu, hiểu cách vận dụng và giải được những bài tập về định luật bảo toàn động lượng. - Phân biệt được khái niệm công trong ngôn ngữ thông thường và công trong vật lý. Nắm vững Công cơ học gắn với hai yếu tố: lực tác dụng và độ dời điểm đặt của lực A = F.s.cosα. - Hiểu rõ công là đại lượng vô hướng, giá trị của nó có thể dương hoặc âm ứng với công phát động hoặc công cản. - Hiểu được khái niệm công suất, ý nghĩa của công suất trong thực tiễn kĩ thuật và đời sống. Giải thích được ứng dụng trong hộp số của động cơ ôtô, xe máy. - Biết vận dụng công thức tính công trong các trường hợp cụ thể. Lưu ý trường hợp lực tác dụng khác phương với độ dời, hoặc vật chịu tác dụng của nhiều lực không cùng phương. - Chú ý đơn vị công cũng là đơn vị năng lượng. Phân biệt đơn vị công suất và đơn yị công, không nhầm đơn yị công KW.h là đơn vị công suất KW. - Hiểu rõ động năng là một dạng năng lượng cơ học mà mọi vật có khi chuyển động. - Nắm vững hai yếu tố đặc trưng của động năng, động năng phụ thuộc cả khối lượng và vận tốc của vật. - Hiểu được mối quan hệ giữa công và năng lượng thể hiện cụ thể qua nội dung định lí động năng. 43 - Vận dụng thành thạo công thức tính công trong định lí động năng để giải một số bài toán liên quan đến động năng: xác định động năng (hay vận tốc) của vật trong quá trình chuyển động khi có công thực hiện, hoặc ngược lại, từ độ biến thiên động năng tính được công và lực thực hiện công đó. - Nắm vững cách tính công do trọng lực thực hiện khi vật di chuyển, từ đó suy ra biểu thức của thế năng trọng trường. - Nắm vững mối quan hệ: công của trọng lực và thế năng (công của trọng lực bằng độ giảm thế năng và không phụ thuộc vào dạng đường đi). A12 = Wt1 – Wt2 - Biết được thế năng trong cơ học là dạng năng lượng của một vật chỉ phụ thuộc vị trí tương đối giữa vật với trái đất, hoặc phụ thuộc độ biến dạng của vật so với trạng thái chưa biến dạng ban đầu. Từ đó phân biệt hai dạng năng lượng động năng và thế năng, hiểu rõ rằng thế năng luôn gắn với tác dụng của lực thế. - Vận dụng được Công thức xác định thế năng, trong đó phân biệt: + Công của trọng lực luồn làm giảm thế năng. Khi thế năng tăng tức là trọng lực đã thực hiện một công âm, bằng và ngược dấu với công dương của ngoại lực. + Thế năng tại mỗi vị trí có thể có giá trị khác nhau tuỳ theo cách chọn gốc toạ độ. Từ đó nắm vững tính tương đối của thế năng biết chọn mức không của thế năng cho phù hợp trong việc giải các bài toán có liên quan đến thế năng. - Hiểu được khái niệm thế năng đàn hồi như là một năng lượng dự trữ để sinh công của vật khi biến dạng. - Biết cách tính công do lực đàn hồi thực hiện khi vật biến dạng, từ đó suy ra công thức của thế năng đàn hồi. - Nắm vững mối quan hệ: công của lực đàn hồi bằng độ giảm thế năng đàn hồi. - Hiểu được bản chất của thế năng đàn hồi là do tương tác đàn hồi (lực thế) giữa các phần tử của vật biến dạng đàn hồi. - Nắm vững và biết áp dụng phương pháp đồ thị để tính công của lực đàn hồi. Hiểu rõ ý nghĩa của phương pháp này, sử dụng khi lực biến đổi tỉ lệ với độ biến dạng. Liên hệ các ví dụ thực tế để giải thích khả năng sinh công của vật (hoặc hệ vật) biến dạng đàn hồi. Biết cách thiết lập định luật bảo toàn cơ năng trong các trường hợp cụ 44 thể lực tác dụng là trọng lực và lực đàn hồi. Từ đó mở rộng thành định luật tổng quát khi lực tác dụng là lực thế nói chung. - Có khái niệm chung về va chạm và phân biệt được va chạm đàn hồi và va chạm mềm (hoàn toàn không đàn hồi). - Biết vận dụng các định luật bảo toàn động lượng và bảo toàn cơ năng cho hệ kín để khảo sát va chạm của hai vật. - Tính được vận tốc các vật sau va chạm đàn hồi và phần động năng của hệ bị giảm sau va chạm mềm. - Nắm vững và vận dụng được hai định luật bảo toàn trong việc giải bài tập và giải thích một số hiện tượng vật lý có liên quan. - Có khái niệm đúng về hệ nhật tâm: Mặt trời là trung tâm với các hành tinh quay xung quanh. - Nắm được nội dung ba định luật Kê-ple và hệ quả suy từ chúng - Nắm vững khái niệm cơ năng gồm tổng động năng và thế năng của vật. 2.2.2. Kỹ năng - Vận dụng các kiến thức đã học để giải các bài tập cơ bản và nâng cao. - Qua các thí nghiệm trong các dự án học sinh nắm vững được cách lắp đặt thí nghiệm và các ứng dụng của định luật bảo toàn. - Học sinh có thể lập đề cương ôn tập chương các định luật bảo toàn. - Học sinh biết được những ứng dụng trong kĩ thuật và trong đời sống có sử dụng nguyên tắc chuyển động bằng phản lực nói riêng và các định luật bảo toàn nói chung. 2.2.3. Thái độ. - Học sinh có niềm tin, hứng khởi, say mê nghiên cứu những vấn đề liên quan đến nội dung của chương nói riêng và bộ môn vật lý nói chung. - Học sinh có được đức tính kỉ luật, sáng tạo, nhanh nhạy trong việc giải quyết các vấn đề trong cuộc sống. - Quý trọng thành quả lao động sáng tạo của mình và của mọi người, có ý thức bảo quản của công, tình cảm, mối quan hệ bạn bè, thầy cô...được phát triển tốt 45 2.3. Thực trạng dạy chương “Các định luật bảo toàn” của giáo viên ở chương trình THPT Trong những năm gần đây chúng tôi đã tiến hành tìm hiểu việc giảng dạy bài tập chương “các định luật bảo toàn” ở các trường PTTH như trường THPT Nguyễn Hữu Cầu, THPT Nguyễn Khuyến bằng cách: - Trao đổi với giáo viên dạy vật lí. - Dự giờ thăm lớp các tiết dạy lí thuyết và tiết dạy BTVL trong chương này. - Trao đổi với học sinh, tìm hiểu cách học BTVL, xem vở của các đối tượng học sinh khác nhau - Dùng phiếu điều tra lấy ý kiến của giáo viên. Qua việc tìm hiểu đó, chúng tồi rút ra được một số nhận xét như sau: 2.3.1. Về tài liệu dạy học BTVL Trong quá trình dạy BTVL trong trường phổ thông giáo viên chủ yếu lấy các bài tập trong sách giáo khoa và sách BTVL 10. Tùy vào đối tượng học sinh mà giáo viên cho số lượng bài tập ít hoặc nhiều, dễ hoặc khó. Đối với học sinh theo học chương trình nâng cao (chủ yếu là các lớp chọn), thì số lượng bài tập trong hai sách trên chưa đủ, nên thường giáo viên lấy thêm trong các sách tham khảo, sách tham khảo sử dụng nhiều nhất là “Giải toán vật lí 10, tập 2” (Bùi Quang Hân) sau đó đến “Bài tập cơ bản nâng cao Vật lí 10” (Vũ thanh Khiết). 2.3.2. Về số lượng bài tập Trong các tiết dạy BTVL ở trường phổ thông, tổng số bài tập được giáo viên sử dụng trong phần này từ 25-35 bài tập trong đó: - Bài tập định tính: khoảng 5-6 bài, được đưa ra khi giáo viên củng cố kiến thức lí thuyết - Bài tập định lượng, chiếm đa số trong đó: + Bài tập sau khi học lý thuyết: 4-5 bài + Bài tập trong các giờ bài tập: 8-10 bài. + Ra về nhà: 10 -15 bài 2.3.3. Về nhận thức và phương pháp giảng dạy BTVL của giáo viên - Hầu hết các giáo viên đều cho rằng bài tập chương “các định luật bảo toàn” rất 46 quan trọng trong chương trình vật lí phổ thông. - Đa số các giáo viên chú trọng đến các bài tập định lượng, chưa chú trọng đến dạng bài tập định tính, bài tập đồ thị và thí nghiệm - Trong một số giờ bài tập, giáo viên chưa xác định rõ mục tiêu giờ học. Nên giờ bài tập chủ yếu là sữa bài tập, có lúc hệ thống bài tập được sữa không ăn khớp với nhau, các đơn vị kiến thức cơ bản không phù hợp, gặp bài nào ra bài đó. - Giờ học trên lớp, hầu hết giáo viên chưa phân loại các bài tập thành các đề tài. Chưa xây dựng được cho học sinh hệ thống bài tập cơ bản để học sinh có thể tự giải các bài tập trong các tài liệu tham khảo. Ở các lớp luyện thi tốt, giáo viên thường phân loại các bài tập, tuy nhiên chỉ dừng lại ở việc giáo viên ra đề, học sinh giải, giáo viên sữa chứ không thấy giáo viên hướng dẫn học sinh xây dựng bài tập vật lí. - Các bài tập phục vụ cho việc dạy học, hàu hết các giáo viên đều lấy ở các sách tham khảo. Nếu có giáo viên tự soạn đề thì thường thay đổi số liệu các bài tập trong tài liệu. - Chỉ có một ít giáo viên yêu cầu học sinh tự đặt BTVL để giải trong dạy học BTVL. Tuy nhiên việc này không thường xuyên. 2.3.4. Về phía học sinh: - Việc học sinh học BTVL ở trên lớp, ở trường THPT cũng như các lớp luyện thi học sinh học rất thụ động, chỉ rất ít học sinh khá giỏi say mê vật lí thì tìm tòi để giải bài tập của giáo viên và đọc thêm tài liệu còn lại thì chỉ chờ giáo viên hoặc bạn giải rồi chép vào vở - Đối với đa số học sinh, vật lí là môn học rất khó, khi làm bài tập nhiều em chỉ giải mà không hiểu bản chất vật lí, chỉ áp dụng công thức một cách máy móc - Hầu hết các học sinh không có thói quen tự đặt BTVL cho mình để giải, kể cả các em học sinh khá giỏi. Đặc biệt kĩ năng diễn đạt bằng lời nói, bằng viết của các em rất kém. Qua kết quả trên chúng tôi thấy việc dạy học BTVL chương “các định luật bảo toàn” hiện nay các trường phổ thông cũng như các lớp luyện thi chưa sử dụng phương pháp dạy học hiện đại, chưa lấy học sinh làm trung tâm trong hoạt động nhận thức. Do đó, 47 chưa phát huy được tính tích cực tự lực trong hoạt động nhận thức của học sinh. 2.4. Một số khó khăn và thuận lợi khi dạy chương “Các ĐLBT ” - Tại các trường THPT hiện nay, việc dạy học chương các định luật bảo toàn chủ yếu là bằng phương pháp truyền thống. Các năm gàn đây quá trình dạy học của giáo viên đã có sự đầu tư, hỗ trợ của bộ thí nghiệm vật lý THPT và các phương tiện kĩ thuật khác. Tuy nhiên, phương pháp và phương tiện đó chỉ đáp ứng việc dạy cho học sinh những kiến thức cơ bản trong sách giáo khoa và giải quyết các bài tập cơ bản, nâng cao, một số thí nghiệm đơn giản. Đối với những thí nghiệm khó và bài tập thí nghiệm thì học sinh hầu như không biết và không được hướng dẫn nên học sinh không được tiếp cận. Do đó sự hứng thú, khả năng sáng tạo, tìm tòi, vận dụng lí thuyết vào thực tiễn ...của học sinh vẫn còn hạn chế. Đối với chương các định luật bảo toàn thì ở các trường mà tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm không có một thiết bị thí nghiệm nào phục vụ cho nội dung dạy học, học sinh chỉ được học những nội dung thuần tuý lí thuyết. Do vậy khả năng tư duy sáng tạo, chế tạo, yận dụng lí thuyết vào thực tiễn là hạn chế. - Nhìn chung, nội dung chương mang tính trừu tượng khá cao, đòi hỏi học sinh phải có một nền tảng kiến thức vững chắc, có khả năng phân tích, tổng hợp và khái quát nhât định thì mới có thể hoàn thành tốt mục tiêu kiến thức và kĩ năng . Một số khó khăn giáo viên và học sinh gặp phải trong quá trình dạy học chương này là: - Nội dung mang tính trừu tượng nhiều trong khi kiến thức thực tế của GV chưa đáp ứng được tốt cho việc dạy các khái niệm, đặc biệt là các hiện tượng trong kĩ thuật có liên quan đến các định luật trong chương. Ví dụ: trực quan về “hệ lín”, các loại máy bay cánh quạt, phản lực, hộp số của các loại xe máy, kiến thức về thiên văn học... - GV cần tìm ra qui trình giải bài toán các ĐLBT vì SGK không giới thiệu vấn đề này. - Thời gian dành cho dạy các kiến thức mới và rèn luyện kĩ năng chưa được nhiều. Tuy nhiên cũng có thể nhìn thấy những thuận lợi rất cơ bản khi dạy chương “Các ĐLBT”, đó là: - Đây là dịp phát huy tư duy trừu tượng cho HS rất có hiệu quả, nếu tận dụng 48 được thời gian để cho HS làm các loại bài tập khác nhau. - GV có thể phát huy được năng lực sáng tạo của mình nếu sử dụng đầy đủ các loại bài tập (tìm thêm nhiều bài tập vận dụng thực tế, bài tập thí nghiệm, bài tập quan sát) phù hợp nội dung để đưa vào các giai đoạn LLDH của bài giảng, phát huy các PPDH tích cực cũng như bố trí nhịp nhàng các bài tập trong hai khâu của bài học để nối kết các đơn vị kiến thức với nhau. Đây cũng là chương có nhiều kiến thức có thể lồng ghép giáo dục tư tưởng, giáo dục môi trường cho HS (giáo dục thế giới quan, vấn đề tiết kiệm năng lượng...) không những trong bài học lí thuyết mà còn trong việc sử dụng các loại bài tập hợp lí và vừa sức 2.5. Xây dựng hệ thống BTST và hướng dẫn học sinh giải BTST chương “ Các định luật bảo toàn động lượng” lớp 10. Vận dụng 10 NTST của TRIZ đã tổng hợp, luận văn xây dựng được hệ thống BTST với đầy đủ các dấu hiệu của nó, bao gồm: Bài tập có nhiều cách giải; Bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi; Bài tập thí nghiệm; Bài tập cho thừa, thiếu dữ kiện; Bài tập nghịch lí và ngụy biện; Bài tập hộp đen. BTXP1: Một chiếc xe mô tô đang chuyển động với vận tốc 80 km/h thì tắt máy, xe chuyển động chậm dần đều rồi dừng lại sau khi đi được quãng đường là 600 m. Bỏ qua sức cản của không khí. Tính hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường. Giải: Độ giảm động năng bằng công của lực ma sát 2 2 2 2 mv vmgS gS m m= → = =0,041 * Các nguyên tắc sử dụng để chuyển BTXP thành BTST: - NT linh động: Lược bỏ các dữ kiện v, S ban đầu đã cho - NT sử dụng đối tượng trung gian: Yêu cầu đo các đại lượng còn thiếu thông qua việc sử dụng các dụng cụ có sẵn trên xe. BTST 1: Giả sử bạn lái mô tô chạy trên đoạn đường ngang. Hỏi làm thế nào xác định được đúng hệ số ma sát giữa mặt đường và lốp xe mà chỉ dùng các dụng cụ có trên xe. * Câu hỏi định hướng tư duy: - Sau khi cắt côn, từ những đồng hồ trên xe ta có thể đo được những giá trị nào? 49 - Nguyên nhân nào dẫn đến việc xe dừng lại sau ít phút cắt côn? (NT quan hệ phản hồi - Tìm mối quan hệ giữa m và V, s). Giải - Sau khi cắt côn, ghi giá trị vận tốc V trên đồng hồ vận tốc. - Dùng đồng hồ đo quãng đường xác định khoảng cách mà xe đi được từ lúc cắt côn đến khi xe dừng lại. Đo được V và s ta tính được m. - Sai số của V trong khoảng 0 đến 2 km/h. (Theo ý kiến chuyên gia). - Với V = 80 km/h —» s = 600 m Sai số tương đối: 2 2.2 30 0,1 80 600 v S v S m m ∆ ∆ ∆ = + = + = . ~ 10%m m ∆ ( có thể chấp nhận được). * Các nguyên tắc sử dụng để chuyển BTST1 thành BTST2: - NT linh động: Thay đổi dữ kiện BTST 1 ( Đổi vai trò đối tượng, không thể xác định được v, S thông qua các dụng cụ có trên xe). - NT đảo ngược: Chuyển đổi kết luận thành giả thuyết , (chuyển giả thuyết thành câu hỏi, chuyển câu hỏi thành giả thuyết có thể xác định được, yêu cầu tính vận tốc của xe trước khi cắt côn thay vì tính hệ số ma sát) BTST 2: Hãy đề xuất phương án xác định vận tốc của người đi xe máy gây tai nạn trên đường khi quan sát thấy vết trượt của bánh xe tại nơi xảy ra tai nạn. * Câu hỏi định hướng tư duy: - Từ vết trượt của bánh xe ta sẽ đo được đại lượng nào? - Có thể xác định hệ số ma sát giữa xe người gây tai nạn và mặt đường hay không? - Hãy xác định mối quan hệ giữa vận tốc xe và độ dài vết xe trượt để lại trên đường. (NT quan hệ phản hồi). Giải: Người cảnh sát giao thông đo vết trượt s của xe. Sử dụng xe máy của người gây tai nạn để xác định hệ số ma sát giữa lốp xe và mặt đường (BTST 1). Từ đó xác định được vận tốc của người gây tai nạn tại thời điểm xảy ra tai nạn. 2v gSm= 50 BTXP 2: Một người khối lượng 60 kg đứng trên một con thuyền dài 3m, khối lượng 120kg đang đứng yên trên mặt nước yên lặng. Người đó bắt đầu đi đều từ mũi thuyền đến chỗ lái thuyền (đuôi thuyền) thì thấy thuyền chuyển động ngược lại. Khi người đó đi đến chỗ lái thuyền thì thuyền chuyển động được 1 đoạn đường dài bao nhiêu? Bỏ qua sức cản của nước. Giải: Xét hệ người + Thuyền. Ban đầu động lượng của hệ bằng không. Khi người đi từ mũi đến lái thì động lượng của người bằng 1 1.p m v=   ( 1v  là vận tốc của người đối với nước) và thuyền có động lượng 2 2.p M v=   ( 2v  là vận tốc của thuyền đối với nước). Theo phương ngang hệ không chịu tác dụng của ngoại lực (bỏ qua ma sát) nên động lượng được bảo toàn. 1 2 1 20 0p p mv Mv= + → + =       hay 2 1 mv v M = −   (1) Vậy thuyền chuyển động ngược chiều với người, khi người đi từ mũi đến lái. Chọn chiều dương là chiều chuyển động của người và gọi 0v  là vận tốc của người so với thuyền. Áp dụng công thức cộng vận tốc ta có: 1 0 2 1 0 2v v v v v v= + → = −    (2) Gọi l là chiều dài của thuyền, S là quãng đường thuyền đi được và t là thời gian người đi từ mũi đến lái. Ta có: 0 2, l Sv v t t = = (3), từ đó v1 = v0 – v2 = l S t − (4) Từ (1) ta có: mv1 = Mv2 (5). Từ (3), (4), (5) ta có: . . ( ) .l S Sm M m l S M S t t − = → − = Suy ra: 60 30 1 180 mlS m M − = = = + m * Các nguyên tắc sử dụng để chuyển BTXP2 thành BTST3: - NT sử dụng đối tượng trung gian: Thay thế các dữ kiện l, S thông qua việc sử dụng các dụng cụ đo. 51 - NT đảo ngược: Chuyển đổi kết luận thành giả thuyết ( Yêu cầu tính khối lương thuyền thay vì tính quãng đường thuyền dịch chuyển). - NT linh động: lược bỏ các dữ kiện của bài toán. BTST3: Một người nặng 60 kg đứng trên một chiếc thuyền nằm gần bờ một hồ nước. Chỉ với một thước dây, người đó đã xác định được gần đúng khối lượng của chiếc thuyền. Hãy dự đoán và giải thích cách làm của người đó. * Câu hỏi định hướng tư duy: - Khi người di chuyển trên thuyền thì thuyền có dịch chuyển hay không? - Có mối liên hệ nào giữa độ dịch chuyển của thuyền và khối lượng của thuyền hay không? ( NT quan hệ phản hồi) - Làm thế nào để đo độ dịch chuyển của thuyền? Giải Dự đoán cách làm: Người đi từ mũi đến lái, thuyền sẽ bị dịch chuyển, Ta dùng thước đo độ dị