Sáng kiến kinh nghiệm Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập phần Định luật bảo toàn Vật lí lớp 10 THPT nhằm giúp học sinh phát huy tính tích cực nhận thức, rèn luyện tư duy sáng tạo

 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM 
 Độc lập - Tự do – Hạnh phúc 
 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 
ĐỀ TÀI: 
 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN ĐỊNH 
 LUẬT BẢO TOÀN VẬT LÍ LỚP 10 THPT NHẰM GIÚP HỌC 
 SINH PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC NHẬN THỨC, RÈN 
 LUYỆN TƯ DUY SÁNG TẠO 
 Tác giả: Vũ Hoàng Tư 
 Chức danh: Giáo viên Vật lí 
 Học vị: Thạc sĩ giáo dục học 
 Địa chỉ: Trường THPT Trần Hưng Đạo – T.P.Ninh Bình 
 NINH BÌNH, THÁNG 4 NĂM 2014 
 1
 5. Nhiệm vụ nghiên cứu:......................................................................3 
6. Phương pháp nghiên cứu.................................................................4 
Nội dung...................................................................................... ..................4 
I. Phân tích nội dung phần “Định luật bảo toàn”vật lí lớp 10 THPT................... 4 
I.1. Mức độ yêu cầu nắm vững từng kiến thức cơ bản phần “Các định luật bảo 
toàn” theo chương trình, SGK vật lí10 hiện hành..................................................4 
I.2. Những định hướng giải bài tập phần Định luật bảo toàn.................................7 
I.2.1. Kiểu định hướng giải BTVL.........................................................................7 
I.2.2. Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập vật lí nhằm phát huy tính........... ....8 
I.3. Hệ thống phân loại bài tập phần “Định luật bảo toàn”..................................10 
I.4. Hướng dẫn học sinh giải BTVL.....................................................................17 
I.5. Sử dụng BTVL trong dạy học vật lí..............................................................58 
II. Thực nghiệm sư phạm.....................................................................................28 
II.1. Tiến trình TNSP...........................................................................................28 
II.2 Kết quả TNSP................................................................................................29 
KẾT LUẬN.........................................................................................................29 
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................31 
PHỤ LỤC HỆ THỐNG BÀI TẬP...................................................................32 
 Mở đầu 
1. Lí do chọn đề tài: 
 Thế kỉ XX, đầu thế kỉ XXI, nước ta cũng như các nước trên thế giới đã trải 
qua biết bao biến động và biến đổi chưa từng có trong lịch sử. Những cuộc cách 
mạng khoa học kĩ thuật làm thay đổi đời sống xã hội trên thế giới. Và giáo dục 
nhà trường cũng chịu ảnh hưởng một cách sâu sắc, nhạy cảm trước những đổi 
 3
 Trong những năm gần đây, ở nước ta đã có nhiều công trình, đề tài lí luận và 
thực tiễn nghiên cứu việc đổi mới dạy học theo hướng tăng cường vai trò chủ thể 
của học sinh, kích thích tính tích cực, tự lực, sáng tạo chiếm lĩnh kiến thức của học 
sinh với những cách tiếp cận khác nhau, cách giải quyết khác nhau. Trong số đó, 
giải bài tập vật lí với tư cách là một phương pháp dạy học đã xác định từ lâu, có tác 
dụng rất tích cực tới việc giáo dục và phát triển học sinh, đồng thời là thước đo thực 
chất đúng đắn sự nắm vững kiến thức, kĩ năng kĩ xảo vật lí của học sinh. 
 Với lĩnh vực nghiên cứu các vấn đề BTVL, từ trước đến nay đã có nhiều công 
trình của các tác giả trong và ngoài nước. Các công trình này giúp ích nhiều cho 
giáo viên trong việc hướng dẫn học sinh giải BTVL. Song, xu hướng hiện đại 
của lí luận dạy học là chú trọng nhiều đến hoạt động và vai trò của học sinh 
trong quá trình dạy học, đặc biệt phần luyện tập là khâu đòi hỏi sự làm việc tự 
lực, tích cực. Bởi vậy, cần thiết phải nghiên cứu BTVL dựa trên sự phân tích 
hoạt động tư duy của học sinh từ đó đề ra được cách hướng dẫn học sinh tự lực 
giải bài tập một cách có hiệu quả. 
 Mặt khác, số lượng bài tập trong SGK và trong sách bài tập là rất nhiều. Điều 
này gây nhiều khó khăn cho giáo viên trong việc lựa chọn bài tập cho học sinh. 
Vì vậy, cần phải có một sự lựa chọn, phân loại, sắp xếp các bài tập theo một hệ 
thống tối ưu phù hợp với mục đích giáo dục trong thời đại mới và thời gian giành 
cho học ở lớp cũng như ở nhà. Chính vì thế, chúng tôi chọn đề tài “Xây dựng và 
sử dụng hệ thống bài tập phần Định luật bảo toàn vật lí lớp 10 THPT nhằm 
giúp học sinh phát huy tính tích cực nhận thức, rèn luyện tư duy sáng tạo” 
2. Mục đích nghiên cứu: 
 Xây dựng hệ thống bài tập phần “Định luật bảo toàn” vật lí lớp 10 THPT 
nhằm giúp học sinh phát huy tính tích cực nhận thức, rèn luyện tư duy sáng tạo. 
3. Đối tượng nghiên cứu: 
 5
 - Quan sát sư phạm: phương pháp này được sử dụng trong quá trình dự giờ 
giáo viên. 
 - Trao đổi với giáo viên về phương pháp dạy học vật lí nói chung, dạy học 
bài tập vật lí nói riêng. 
 - Thực nghiệm sư phạm: sử dụng phương pháp này để kiểm nghiệm tính 
khoa học, khả thi, hiệu quả của hệ thống bài tập vật lí được xây dựng. 
 NỘI DUNG 
I. Phân tích nội dung phần “Định luật bảo toàn”vật lí lớp 10 THPT. 
 Theo chương trình hiện hành chương “Các định luật bảo toàn”, được đưa 
vào đầu học kì II. Đây là phần cuối của phần cơ học lớp 10 THPT trong đó học 
sinh đã được học các phần: “Động học”, “Động lực học”, “Tĩnh học”. 
I.1. Mức độ yêu cầu nắm vững từng kiến thức cơ bản phần “Các định luật 
bảo toàn” theo chương trình, SGK vật lí10 hiện hành. 
 Dựa vào những yêu cầu, nội dung chương trình SGK vật lí10, và những 
yêu cầu nắm vững một đại lượng, định luật vật lí có thể vạch ra các yêu cầu cụ 
thể về việc nắm vững từng kiến thức cơ bản phần “Các định luật bảo toàn” với 
mức độ cần đạt: 
 * Định luật bảo toàn động lượng: - Viết được công thức tính động lượng 
và nêu được đơn vị đo động lượng. 
 - Phát biểu và viết được hệ thức của định luật bảo toàn động lượng đối với 
 hệ hai vật. 
 - Nêu được nguyên tắc của chuyển động bằng phản lực 
 * Kiến thức cơ bản của định luật bảo toàn động lượng. 
 7
 mv2
 Biểu thức: Wđ = 
 2
 - Định lí động năng: Độ biến thiên động năng của một vật bằng công của 
ngoại lực tác dụng lên vật. 
 Biểu thức: A12 = Wđ2 - Wđ1 
* Thế năng, thế năng trọng trường:- Phát biểu được định nghĩa thế năng của một 
vật trong trọng trường và viết được công thức tính thế năng này. Nêu được đơn 
vị đo thế năng. 
 - Viết được công thức thế năng đàn hồi. 
 - Khái niêm thế năng: Là dạng năng lượng mà hệ vật có được nhờ vị trí 
hoăc trạng thái của nó. 
 - Thế năng trọng trường: Wt = mgz (z- là độ cao của vật so với gốc thế 
năng đã chọn) 
 1 2
 - Thế năng đàn hồi: Wt = kx 
 2
 Gm1 m 2
 - Thế năng hấp dẫn: Wt = 
 r
* Định luật bảo toàn cơ năng: - phát biểu được định nghĩa và viết được công thức 
tính cơ năng. 
 - Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng và viết được hệ thức của định 
luật này. Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực, 
động năng có thể chuyển hoá thành thế năng và ngược lại, và tổng của chúng tức 
cơ năng của vật, được bảo toàn (không đổi theo thời gian). 
 Biểu thức: Wđ1+ Wt1 = Wđ2 + Wt2 
 mv2 mv 2
 1 mgz 2 mgz 
 21 2 2
 - Biến thiên cơ năng. (Công của lực không phải là lực thế). 
 A12 = W2 - W1 
 9
 1. Các bài tập phải đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp (phạm vi và 
số lượng các kiến thức, kĩ năng cần vận dụng từ một đề tài đến nhiều đề tài, số 
lượng các đại lượng cho biết và các đại lượng phải tìm), giúp học sinh nắm 
được phương pháp giải bài tập điển hình theo các mức sau: 
 Mức 1: Những bài tập đơn giản chỉ cần áp dụng một công thức, hiện tượng 
quen thuộc HS có thể nhận ra ngay mối liên hệ trực tiếp giữa cái đã cho và cái 
phải tìm qua một công thức nào đó, những bài tập này chủ yếu cho học sinh làm 
quen với kiến thức đã học phần lí thuyết. 
 Mức 2: Những bài tập ít nhiều phức tạp, những bài tâp loại này thường 
phải áp dụng nhiều công thức, nhiều kiến thức vật lí. Hiện tượng có thể quen 
thuộc nhưng diễn ra qua nhiều giai đoạn phức tạp, học sinh phải đưa ra các đại 
lượng trung gian cần thiết, tuy vậy ở những bài tập này cũng có một sự định 
hướng gián tiếp đối với học sinh phải sử dụng định luật vật lí nào, liên quan đến 
kiến thức nào. 
 Mức 3: Bài tập sáng tạo: là những bài tập mà không có sự chỉ dẫn trực tiếp 
hay gián tiếp phải sử dụng kiến thức gì để giải vì điều kiện ban đầu bị che dấu. 
Đó có thể là các bài tập có chứa các hiện tượng mà học sinh chưa được gặp bao 
giờ, những bài tập thiếu hoặc thừa dữ kiện, những bài tập đòi hỏi những thủ thuật 
phân tích, thủ thuật toán học đặc biệt. Những bài tập này đòi hỏi học sinh phải tự 
xây dựng hiện tượng, mô hình để giải bài toán từ những lập luận ban đầu. 
 2. Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập, đóng góp một 
phần nào đó vào phần củng cố, hoàn thiện và mở rộng kiến thức. 
 3. Hệ thống bài tập cần nhiều thể loại bài tập: bài tập giả tạo và bài tập nội 
dung thực tế, bài tập luyện tập, bài tập sáng tạo, bài tập cho thừa hoặc thiếu dữ 
kiện, bài tập mang tính chất ngụy biện và nghịch lí, bài tập có nhiều cách giải 
khác nhau và bài tập có nhiều lời giải tuỳ theo những điều kiện cụ thể của bài tập 
mà GV không nêu lên hoặc chỉ nêu lên một điều kiện nào đó mà thôi. 
 11 
 d) Khác với bài tập luyện tập, bài tập sáng tạo là bài tập mà các dữ kiện 
cho trong đầu bài không chỉ dẫn trực tiếp hay gián tiếp cách giải. Các bài tập 
sáng tạo có tác dụng rất lớn trong việc phát triển tính tự lực và sáng tạo của học 
sinh, giúp HS nắm vững kiến thức chính xác, sâu sắc và mềm dẻo. Bài tập sáng 
tạo có thể là bài tập giải thích một hiện tượng chưa biết trên cơ sở các kiến thức 
đã biết, hoặc là bài tập thiết kế, đòi hỏi thực hiện một hiện tượng thực, đáp ứng 
những yêu cầu đã cho. 
I.3. Hệ thống phân loại bài tập phần “Định luật bảo toàn” 
 Để phát huy tính tích cực nhận thức, rèn luyện tư duy sáng tạo của HS thì 
chúng tôi phân phần bài tập “Các định luật bảo toàn” theo chủ đề sau: 
Chủ đề I: Những bài toán liên quan đến động lượng và bảo toàn động lượng. 
 Đối với chủ đề này chúng tôi đã xây dựng được 18 bài, trong đó 17 bài tập 
cơ bản, 1 bài tập phức hợp. 
 Theo phương thức giải hay cho điều kiện thì bài tập cơ bản liên quan đến 
động lượng và bảo toàn động lượng gồm các loại: 
 Loại 1: (những bài toán tính động lượng, độ biến thiên động lượng như 
I.1, I.2, I.3, I.9, I.10, I.12 trong hệ thống bài tập). Thể hiện qua những bài sau: 
Bài 1: Một vật khối lượng 1kg được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc vo= 
10m/s. Tìm độ biến thiên động lượng của vật sau khi ném 0,5s,1s (g = 10m/s2). 
Bài 2: Một chiến sĩ bắn súng liên thanh tì bá súng vào vai và bắn với vận tốc 600 
viên/ phút. Biết rằng mỗi viên đạn có khối lượng m =20g và vận tốc khi rời nòng 
súng là 800m/s. Hãy tính lực trung bình do súng ép lên vai chiến sĩ đó. 
 Loại 2: (những bài toán đi tìm vận tốc của vật trước và sau va chạm và 
quãng đường đi là những bài I.4, I.5, I.7, I.8, I.13, I.15 trong hệ thống bài tập). 
Thể hiện qua những bài sau: 
Bài 1: Một người có khối lượng m1 = 50kg đang chạy với vận tốc v1 = 4m/s thì 
nhảy lên một toa gòng khối lượng m2 = 150 kg chạy trên đường ray song song 
 13