Xây dựng và hướng dẫn hệ thống bài tập về dao động điều hòa, vật lý 12 trung học phổ thông.

i

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN THẾ MẠNH

XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG

BÀI TẬP VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA, VẬT LÝ 12

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

HÀ NỘI – 2013

ii

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN THẾ MẠNH

XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI HỆ THỐNG BÀI

TẬP VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA, VẬT LÝ 12

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

(BỘ MÔN VẬT LÝ)

Mã số: 60 14 10

Cán bộ hướng dẫn: TL. Phạm Kim Chung

HÀ NỘI - 2013

i

LỜI CẢM ƠN

Em xin bày tỏ lòng biết ơn các thầy cô đã tham giảng dạy cao học tại

trường Đại học Giáo dục- Đại học Quốc gia Hà nội đã giúp đỡ và tạo điều

kiện cho em trong thời gian học tập và thực hiện đề tài luận văn này.

Nhân dịp này tôi cũng xin chân thành cảm ơn trường THPT Nguyễn

Trung Ngạn, Ân Thi, Hưng Yên tạo điều kiện cho tôi thực hiện đề tài.

Em xin chân thành cảm ơn TS. Phạm Kim Chung đã tận tình hướng dẫn

em thực hiện đề tài này.

Hà Nội, 2013.

Tác giả

Nguyễn Thế Mạnh

ii

NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

BTVL Bài tập vật lý

DĐĐH Dao động điều hòa

DH Dạy học

DHVL Dạy học vật lý

HS Học sinh

GD&ĐT Giáo dục và Đào tạo

GV Giáo viên

SGK Sách giáo khoa

SP Sư phạm

SV Sinh viên

TLGK Tài liệu giáo khoa

TNSP Thực nghiệm sư phạm

THPT Trung học phổ thông

VTCB Vị trí cân bằng

iii

MỤC LỤC

Lời cảm ơn.......................................................................................................... i

Những chữ viết tắt trong luận văn.....................................................................ii

Mục lục.............................................................................................................iii

Danh mục các bảng .......................................................................................... vi

Danh mục các hình ảnh và đồ thị....................................................................vii

Mở đầu............................................................................................................... 1

Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU.5

1.1. Vai trò của bài tập trong dạy học vật lý ..................................................... 5

1.1.1. Bài tập vật lý ........................................................................................... 5

1.1.2 . Các kiểu bài tập vật lý............................................................................ 6

1.1.2.1. Bài tập vật lý định tính ......................................................................... 6

1.1.2.2. Bài tập vật lý định lượng...................................................................... 7

1.1.2.3.Bài tập đồ thị ......................................................................................... 8

1.1.2.4. Bài tập thí nghiệm ................................................................................ 8

1.2. Phương pháp giải bài tập vật lý.................................................................. 9

1.2.1. Các bước giải bài tập............................................................................... 9

1.2.2. Xây dựng lập luận trong giải bài tập..................................................... 11

1.3. Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý..................................................... 14

1.3.1. Hướng dẫn theo mẫu (Angorit)............................................................. 14

1.3.2. Hướng dẫn tìm tòi ................................................................................. 15

1.3.3. Định hướng khái quát chương trình hóa ............................................... 16

1.3.4. Lựa chọn và sử dụng bài tập trong dạy học vật lý ................................ 17

1.4. Thực trạng sử dụng hệ thống bài tập vật lý ở trường THPT.................... 18

1.4.1. Phương pháp điều tra ............................................................................ 18

1.4.2. Kết quả điều tra ..................................................................................... 18

iv

1.5. Kết luận chương 1 .................................................................................... 20

Chương 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƯỚNG DẪN HỌC

SINH GIẢI BÀI TẬP PHẦN DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA TRONG CHƯƠNG

TRÌNH VẬT LÝ 12, TRUNG HỌC PHỔ THÔNG .......................................21

2.1. Các kiến thức cơ bản về dao động điều hòa............................................. 21

2.1.1. Phương trình dao động điều hòa ........................................................... 21

2.1.2. Dao động điều hòa của con lắc đơn ...................................................... 22

2.1.3. Dao động tắt dần và dao động cưỡng bức............................................ 23

2.1.4. Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số, phương

pháp giản đồ Fresnel ....................................................................................... 24

2.2. Chuẩn kiến thức và hệ mục tiêu về dao động điều hòa............................ 25

2.2.1. Chuẩn kiến thức, kĩ năng phần dao động điều hòa ............................... 25

2.2.2. Hệ mục tiêu về dao động điều hòa........................................................ 27

2.3. Xây dựng hệ thống bài tập ....................................................................... 30

2.3.1. Căn cứ xây dựng hệ thống bài tập........................................................ 30

2.3.2. Lựa chọn các bài toán để xây dựng hệ thống bài tập............................ 30

2.4. Hướng dẫn học sinh giải bài tập............................................................... 41

2.4.1. Hướng dẫn học sinh giải bài tập về chu kì của dao động điều hòa...... 41

2.4.2. Hướng dẫn học sinh giải bài tập về năng lượng trong dao động điều hoà 47

2.4.3. Hướng dẫn học sinh giải bài tập về thời gian, quãng đường, li độ

trong dao động điều hoà.................................................................................. 55

2.4.4. Hướng dẫn học sinh giải bài tập về phương trình dao động điều hoà 64

2.4.5. Hướng dẫn học sinh giải bài tập về tổng hợp hai dao động điều hòa cùng

phương cùng tần số, dao động điều hòa cưỡng bức,tắt dần, cộng hưởng .......... 71

2.5. Kết luận chương 2 .................................................................................... 78

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM..........................................................78

3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ................................... 78

3.2. Đối tượng và phương thức thực nghiệm sư phạm ................................... 78

3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm............................................................ 78

v

3.2.2. Phương thức thực nghiệm sư phạm....................................................... 79

3.3. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm............................... 79

3.3.1. Phân tích định tính diễn biến các giờ học trong quá trình TNSP ......... 79

3.3.2. Phân tích định lượng ............................................................................. 81

3.4. Hiệu quả của phương pháp....................................................................... 85

Tài liệu tham khảo........................................................................................... 90

Phụ lục 1 : Giáo án thực nghiệm sư pham ...................................................... 91

Phụ lục 2. Đề kiểm tra thực nghiệm sư phạm................................................. 94

vi

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1. So sánh kết quả khảo sát trước và sau thực nghiệm....................... 81

Bảng 3.2. Các tần suất điểm số thực nghiệm sư phạm ..................... ............822

Bảng 3.3. Các thông số thống kê mô tả điểm số thực nghiệm sư phạm....... 844

Bảng 3.4. Kiểm định sự khác nhau của các trung bình cộng - Independent

Samples Test........................................................................................................

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ

Hình 3.1.Đồ thị tần suất điểm số thực nghiệm sư phạm................................. 83

1

MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài

Trong dạy học môn vật lý, có thể phát huy tính tích cực, chủ động và

bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh bằng việc sử dụng hệ thống bài tập

vật lý. Bài tập vật lý có tác dụng giúp cho học sinh hình thành, rèn luyện kĩ

năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vào thực tiễn, giúp cho việc đào sâu, mở rộng

kiến thức. Không chỉ có vậy thông qua việc rèn luyện tư duy của các bài tập

vật lý sẽ giúp cho học sinh có được những kĩ năng kĩ xảo cần thiết trong cuộc

sống, mà trong số các kĩ năng đó có những phẩm chất vô cùng quý giá là tích

cực, chủ động sáng tạo.

Bài tập vật lý là một phương tiện để ôn tập, củng cố kiến thức lí thuyết

đã học, phương tiện rất tốt để rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp

nghiên cứu khoa học cho học sinh, BTVL cũng là một phương tiện rèn luyện

cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, đời sống, phương

tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng của học sinh, có thể được sử

dụng như là một phương tiện nghiên cứu tài liệu mới trong giai đoạn hình

thành kiến thức mới cho học sinh, giúp cho học sinh lĩnh hội được kiến thức

mới một cách sâu sắc và vững chắc. Trong dạy học vật lý việc hướng dẫn học

sinh giải bài tập vật lý sao cho thuần thục và nhanh nhạy thì phải tốn nhiều

thời gian và công sức đòi hỏi phải vận dụng lý thuyết đã học và kèm theo các

biến đổi toán học. Tiết bài tập vật lý giữ một vai trò quan trọng giúp học sinh

củng cố, đào sâu và nắm vững kiến thức, nó là một hình thức tổng hợp kiến

thức của một bài, một chương, là thước đo mức độ sâu sắc và vững vàng kiến

thức mà học sinh thu nhận được.

Trong các kiến thức vật lý ở lớp 12 trung học phổ thông thì kiến thức

về dao động điều hòa là một trong những mảng kiến thức cực kì quan trọng

góp phần làm nên cái hay, đẹp và thể hiện sự liên kết chặt chẽ giữa các

phương pháp vật lý với kiến thức toán học.