Chương trình học AP Physics 1 về Chuyển động quay

Chương trình học AP Physics 1 bao gồm nhiều chủ đề quan trọng, trong đó có Chuyển động quay. 60 trang · The College Board · 2015.

• Trường học: The College Board
• Chuyên ngành: Physics
• Đề tài: Chuyển động quay
• Loại tài liệu: curriculum module
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: New York

Mục lục chi tiết

• 1. Preface
• 2. Introduction
• 3. Lesson 1: Rotational Inertia
• 3.1. Guiding Questions
• 3.2. Lesson Summary
• 3.3. Connections to the Curriculum Framework
• 3.4. Student Learning Outcomes
• 3.5. Student Prerequisite Knowledge
• 3.6. Common Student Misconceptions and Challenges
• 3.7. Materials and Resources Needed
• 4. Lesson 2: Rotational Kinetic Energy
• 5. Lesson 3: Changes in Angular Momentum and Conservation of Angular Momentum
• 6. Appendix A: Science Practices for AP Courses
• 7. Appendix B: Table of Information and Equation Tables for AP Physics 1
• 8. Appendix C: Lab — Determination of Rotational Inertia
• 9. Appendix D: Class Activity — Determining the Angular Speed of a Fan
• 10. Appendix E: Lab — Using Rotational Kinetic Energy for the Ball on a Ramp Lab
• 11. Authors and Reviewers

Tóm tắt

I. Tổng quan về Chương trình học AP Physics 1 Chuyển động quay

Chương trình học AP Physics 1 bao gồm nhiều chủ đề quan trọng, trong đó có Chuyển động quay. Đây là một phần không thể thiếu trong việc hiểu biết về vật lý. Chương trình này không chỉ giúp học sinh nắm vững lý thuyết mà còn phát triển kỹ năng thực hành thông qua các thí nghiệm và hoạt động thực tế. Việc hiểu rõ về chuyển động quay sẽ giúp học sinh áp dụng các khái niệm vật lý vào thực tế, từ đó nâng cao khả năng tư duy và giải quyết vấn đề.

1.1. Chuyển động quay và tầm quan trọng của nó

Chuyển động quay là một khái niệm cơ bản trong vật lý, liên quan đến các đối tượng quay quanh một trục. Hiểu biết về chuyển động quay giúp học sinh giải thích các hiện tượng tự nhiên như sự quay của hành tinh, chuyển động của bánh xe, và nhiều ứng dụng khác trong kỹ thuật.

1.2. Các khái niệm cơ bản trong chuyển động quay

Các khái niệm như định luật Newton, lực và mô men, và năng lượng quay là những yếu tố quan trọng trong việc phân tích chuyển động quay. Những khái niệm này không chỉ giúp học sinh hiểu rõ hơn về vật lý mà còn tạo nền tảng cho các nghiên cứu sâu hơn.

II. Thách thức trong việc dạy và học Chuyển động quay

Dạy và học về Chuyển động quay không phải là điều dễ dàng. Nhiều học sinh gặp khó khăn trong việc hình dung các khái niệm trừu tượng như mô men và năng lượng quay. Việc thiếu kinh nghiệm thực hành cũng làm cho việc hiểu biết về chuyển động quay trở nên khó khăn hơn. Do đó, giáo viên cần có những phương pháp giảng dạy hiệu quả để giúp học sinh vượt qua những thách thức này.

2.1. Những khó khăn phổ biến của học sinh

Học sinh thường gặp khó khăn trong việc phân biệt giữa chuyển động thẳng và chuyển động quay. Họ cũng có thể không hiểu rõ cách mà lực và mô men ảnh hưởng đến chuyển động của các vật thể. Việc này có thể dẫn đến những hiểu lầm trong việc áp dụng các công thức vật lý.

2.2. Giải pháp cho những thách thức trong giảng dạy

Giáo viên có thể sử dụng các phương pháp giảng dạy tương tác, như thí nghiệm thực hành và mô phỏng, để giúp học sinh hình dung rõ hơn về các khái niệm. Việc sử dụng công nghệ và các công cụ trực quan cũng có thể giúp học sinh dễ dàng tiếp cận và hiểu biết về chuyển động quay.

III. Phương pháp giảng dạy hiệu quả cho Chuyển động quay

Để dạy Chuyển động quay hiệu quả, giáo viên cần áp dụng các phương pháp giảng dạy đa dạng. Việc kết hợp lý thuyết với thực hành sẽ giúp học sinh nắm vững kiến thức hơn. Các hoạt động như thí nghiệm, mô phỏng và bài tập nhóm có thể tạo ra môi trường học tập tích cực và thú vị.

3.1. Sử dụng thí nghiệm thực hành

Thí nghiệm thực hành là một phần quan trọng trong việc dạy chuyển động quay. Học sinh có thể thực hiện các thí nghiệm đơn giản để quan sát và phân tích các hiện tượng vật lý liên quan đến chuyển động quay, từ đó củng cố kiến thức lý thuyết.

3.2. Áp dụng công nghệ trong giảng dạy

Công nghệ có thể được sử dụng để tạo ra các mô phỏng chuyển động quay, giúp học sinh dễ dàng hình dung và hiểu rõ hơn về các khái niệm phức tạp. Các phần mềm mô phỏng và video giảng dạy có thể là công cụ hữu ích trong quá trình học tập.

IV. Ứng dụng thực tiễn của Chuyển động quay trong đời sống

Chuyển động quay không chỉ là một khái niệm lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong đời sống hàng ngày. Từ các thiết bị gia dụng đến các công nghệ tiên tiến, hiểu biết về chuyển động quay giúp con người cải thiện và tối ưu hóa các sản phẩm và quy trình.

4.1. Ứng dụng trong công nghệ

Nhiều thiết bị công nghệ hiện đại, như động cơ và máy móc, hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển động quay. Việc hiểu rõ về chuyển động quay giúp kỹ sư thiết kế và cải tiến các sản phẩm này.

4.2. Ứng dụng trong thể thao

Trong thể thao, chuyển động quay đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất của vận động viên. Các môn thể thao như bóng rổ, bóng đá, và đua xe đều có những yếu tố liên quan đến chuyển động quay mà vận động viên cần nắm vững.

V. Kết luận và tương lai của Chương trình học AP Physics 1 Chuyển động quay

Chương trình học AP Physics 1 về Chuyển động quay không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn phát triển kỹ năng thực hành cần thiết cho tương lai. Việc áp dụng các phương pháp giảng dạy hiệu quả sẽ giúp học sinh vượt qua những thách thức và đạt được thành công trong việc học tập.

5.1. Tương lai của Chương trình học AP Physics 1

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ và phương pháp giảng dạy, chương trình học AP Physics 1 sẽ tiếp tục được cải tiến để đáp ứng nhu cầu học tập của học sinh. Việc tích hợp công nghệ và các phương pháp giảng dạy hiện đại sẽ giúp nâng cao chất lượng giáo dục.

5.2. Khuyến khích học sinh tham gia nghiên cứu

Khuyến khích học sinh tham gia vào các dự án nghiên cứu và thí nghiệm sẽ giúp họ phát triển tư duy phản biện và khả năng giải quyết vấn đề. Điều này không chỉ có lợi cho việc học tập mà còn chuẩn bị cho họ những kỹ năng cần thiết trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Tài liệu học thuật AP® Physics 1: Rotational Motion Curriculum Module (Mô-đun chương trình giảng dạy môn Vật lý AP 1: Chuyển động quay) là tài liệu phát triển chuyên môn do tổ chức The College Board (New York, NY) biên soạn và công bố lần đầu vào mùa thu năm 2014, sau đó được hiệu đính và tái bản vào mùa xuân năm 2015. Trong hệ thống đào tạo Vật lý đại cương theo định hướng đại số (Algebra-based Physics), học phần này giữ vị trí cầu nối quan trọng nhằm bổ sung mảng kiến thức về động học và động lực học quay – một nội dung trước đây không xuất hiện trong chương trình AP Physics B truyền thống.

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định dựa trên Khung chương trình chuẩn AP Physics 1 (AP Curriculum Framework) và Bảng kỹ năng thực hành khoa học (Science Practices). Cụ thể, tài liệu hướng tới việc trang bị cho người học năng lực mô tả định tính và tính toán định lượng các đại lượng: quán tính quay ($I$), động năng quay ($K$), mô men xoắn ($\tau$), cũng như việc áp dụng định luật bảo toàn mô men động lượng ($L$) trong các hệ kín. Bên cạnh đó, giáo trình rèn luyện kỹ năng xây dựng mô hình vật lý, thiết kế thí nghiệm kiểm chứng và thu thập, xử lý dữ liệu thực nghiệm.

Cấu trúc giáo trình được thiết kế thành 3 bài học chuyên đề (Lessons 1–3), đi kèm hệ thống 5 phiếu học tập/đánh giá (Handouts 1–5) và 5 phụ lục hướng dẫn thực hành (Appendices A–E). Khung sư phạm của tài liệu vận hành theo mô hình chu trình khép kín: Lập kế hoạch (Plan) – Giảng dạy (Teach) – Đánh giá (Assess) – Phản hồi (Reflect) – Điều chỉnh (Adjust). Điểm đặc thù của tài liệu là phương pháp tiếp cận dựa trên tính tương tự (analogies) giữa chuyển động tịnh tiến tuyến tính và chuyển động quay, giúp người học chuyển giao cấu trúc nhận thức từ các định luật Newton và định luật bảo toàn đã học sang phạm vi chuyển động góc.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung của mô-đun được tổ chức theo tiến trình logic gồm 3 bài học trọng tâm, phân bổ trong khung thời lượng tiêu chuẩn khoảng 2 tuần (tương đương 10 tiết học, mỗi tiết 50 phút):

• Lesson 1: Rotational Inertia (Quán tính quay): Bài học hình thành khái niệm quán tính quay thông qua mối liên hệ với quán tính tịnh tiến trong Định luật I Newton. Nội dung tập trung làm rõ bản chất của quán tính quay $I = kmr^2$, phụ thuộc đồng thời vào khối lượng tổng cộng và khoảng cách phân bố của khối lượng đó đối với trục quay xác định. Bài học tích hợp 7 hoạt động thực nghiệm và minh họa:

  • Activity 1 & 3: Thử nghiệm phân bố khối lượng bằng hộp petri chứa các viên bi thép và ống nhựa PVC chứa neo bê tông giấu kín nhằm nhận diện quán tính quay qua thao tác lắc/lăn.
  • Activity 2: Thí nghiệm định tính với thanh đòn và chổi quét (Handout 2) để so sánh trục quay qua tâm và trục quay lệch tâm.
  • Activity 4 & 5: Phân biệt trứng sống và trứng chín (The Rotating Eggs); cuộc đua giữa đĩa đặc và vành tròn trên mặt phẳng nghiêng (The Ring and Disk Race).
  • Activity 6 & 7: Tính toán và xác định quán tính quay của các hình học tiêu chuẩn như khối cầu đặc ($I = \frac{2}{5}mr^2$), vỏ cầu rỗng ($I = \frac{2}{3}mr^2$), vành tròn ($I = mr^2$ hoặc $I = \frac{1}{2}mr^2$), đĩa đặc ($I = \frac{1}{2}mr^2$), thanh mảnh quay quanh tâm ($I = \frac{1}{12}mL^2$) hoặc quanh một đầu ($I = \frac{1}{3}mL^2$), và thực hành xác định vật thể bất đối xứng (Appendix C).

• Lesson 2: Rotational Kinetic Energy (Động năng quay): Bài học phát triển khái niệm năng lượng cho vật thể vừa tịnh tiến vừa quay. Khái niệm động năng quay được thiết lập theo biểu thức $K = \frac{1}{2}I\omega^2$, tương đương với động năng tịnh tiến $K = \frac{1}{2}mv^2$. Tổng cơ năng của vật thể lăn không trượt được biểu diễn qua công thức $K_{\text{total}} = \frac{1}{2}mv^2 + \frac{1}{2}I\omega^2$. Trọng tâm bài học giải thích định lý công – năng lượng dạng góc ($W = \tau\Delta\theta = \Delta K$) và phân tích vai trò của lực ma sát tĩnh (cung cấp mô men xoắn gây ra chuyển động lăn thay vì trượt thuần túy). Thí nghiệm trọng tâm trong bài là đo đạc tỉ lệ chuyển hóa thế năng trọng trường thành động năng quay của viên bi lăn trên mặt phẳng nghiêng rời khỏi mép bàn (Appendix E).

• Lesson 3: Changes in Angular Momentum and Conservation of Angular Momentum (Biến thiên và Bảo toàn mô men động lượng): Khảo sát đại lượng mô men động lượng $L = I\omega$ và mối quan hệ xung lượng – biến thiên mô men động lượng $\tau\Delta t = \Delta L$, được suy ra trực tiếp từ dạng góc của Định luật II Newton ($\tau = \frac{\Delta L}{\Delta t}$). Bài học sử dụng hai minh họa thực nghiệm kinh điển:

  • Activity 1: Người ngồi trên ghế xoay ma sát thấp cầm tạ tay để quan sát sự thay đổi tốc độ góc $\omega$ khi co/duỗi tay, liên hệ với chuyển động của vận động viên nhào lộn và quỹ đạo elip của Trái Đất quanh Mặt Trời tại điểm cận nhật (perihelion) và viễn nhật (aphelion).
  • Activity 2: Ghế xoay kết hợp bánh xe đạp gắn tay cầm để minh họa hiện tượng đảo chiều mô men động lượng và mô men nội lực tác động lên người ngồi.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng một hệ thống đối chiếu chặt chẽ giữa các nguyên lý cơ học cổ điển tịnh tiến và cơ học quay (được tổng hợp chi tiết trong Handout 1):

• Độ dời: $s \leftrightarrow \theta$ (với $s = r\theta$).
• Vận tốc: $v \leftrightarrow \omega$ (với $v = r\omega$).
• Gia tốc: $a \leftrightarrow \alpha$ (với $a = r\alpha$).
• Quán tính: Khối lượng $m \leftrightarrow$ Quán tính quay $I = kmr^2$.
• Động lực học: $\Sigma F = ma \leftrightarrow \Sigma\tau = I\alpha$ (trong đó $\tau = r_\perp F = rF\sin\theta$).
• Năng lượng và Công: $W = F\Delta r \leftrightarrow W = \tau\Delta\theta$; Động năng $K = \frac{1}{2}mv^2 \leftrightarrow K = \frac{1}{2}I\omega^2$.
• Động lượng và Định luật bảo toàn: $p = mv \leftrightarrow L = I\omega$; Xung lượng $\Delta p = F\Delta t \leftrightarrow \Delta L = \tau\Delta t$.

Phạm vi toán học trong giáo trình được giới hạn rõ ràng: các đại lượng vectơ như vận tốc góc, gia tốc góc và mô men động lượng chỉ quy ước theo hai chiều quay là cùng chiều kim đồng hồ (clockwise) và ngược chiều kim đồng hồ (counterclockwise), không sử dụng đại số giải tích vectơ hay phép tính vi tích phân.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Vận hành thiết bị phòng thí nghiệm cơ bản (cân đòn, cảm biến chuyển động, cổng quang điện, đồng hồ đo thời gian); thao tác lắp ráp mô hình thí nghiệm từ vật liệu đơn giản (ống nhựa schedule 40 PVC, chốt chặn bê tông, đĩa xoay).
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Khả năng tuyến tính hóa dữ liệu thực nghiệm (Linearization). Ví dụ: vẽ đồ thị quãng đường $D$ theo bình phương thời gian $t^2$ để trích xuất gia tốc $a$, hoặc vẽ đồ thị mô men xoắn $\tau$ theo gia tốc góc $\alpha$ để xác định hệ số góc chính là quán tính quay $I$.
• Năng lực giải quyết vấn đề (Practical competencies): Độc lập thiết kế quy trình thực nghiệm (như bài toán xác định quán tính quay của bàn xoay turntable trong Handout 5); phân tích và đánh giá nguồn gốc gây ra sai số thực nghiệm (do đường kính quấn dây, sự trượt của dây cáp hoặc ma sát tại trục quay).

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Mô-đun áp dụng triệt để phương pháp dạy học tìm tòi khám phá (Inquiry-based learning). Giáo viên giữ vai trò người hướng dẫn gián tiếp, hạn chế cung cấp công thức hoặc câu trả lời có sẵn, khuyến khích học sinh tự đưa ra dự đoán ban đầu, tiến hành thí nghiệm kiểm chứng và tự điều chỉnh mô hình nhận thức khi quan sát thấy sự mâu thuẫn giữa thực tế và giả thuyết.

Hệ thống bài tập và thực hành được chia thành hai cấp độ:

1. Thực hành định tính (Qualitative investigations): Điển hình là bài tập khảo sát quán tính quay với cây chổi và thanh thước gá tải trọng (Handout 2). Học sinh phải giải thích bằng câu chữ vì sao việc thay đổi vị trí cầm tay hoặc thay đổi trục quay làm biến đổi lực cản đối với gia tốc góc, rèn luyện kỹ năng lập luận khoa học dạng văn bản đoạn văn (paragraph-length response).
2. Thí nghiệm định lượng nâng cao (Quantitative labs): Quy định tại Appendix C và Appendix E, đòi hỏi học sinh thiết lập phương trình động lực học, xử lý số liệu đo lường, tính toán sai số và vẽ đồ thị hồi quy tuyến tính.

Về phương pháp đánh giá, tài liệu thiết lập hai hình thức:

• Đánh giá quá trình (Formative Assessment): Bao gồm các phiếu câu hỏi Handout 3 (kiểm tra động học quay và điều kiện cân bằng tĩnh của thanh đầm gắn tường, thước cân bằng), Handout 4 (bài toán khối lượng rơi kéo thanh quay ngang có quán tính $2mL^2$), và hoạt động báo cáo đồng đẳng (post-lab peer review) trên bảng trắng sau mỗi phiên thí nghiệm.
• Đánh giá tổng kết (Summative Assessment): Thể hiện qua Handout 5, gồm các bài toán tự luận được chuẩn hóa từ các kỳ thi AP Physics C chuyển đổi sang tiêu chuẩn AP Physics 1 (bài toán thanh có bản lề chịu lực kéo xiên góc $30^\circ$, bài toán đĩa ròng rọc có khối lượng xác định qua công thức $I = mR^2\left(\frac{g}{a}-1\right)$, và bài toán thiết kế thí nghiệm bàn xoay turntable).

Hướng dẫn tự học yêu cầu học sinh duy trì một cuốn nhật ký phòng thí nghiệm cố định (bound laboratory journal hoặc digital portfolio). Học sinh được phép sử dụng toàn bộ Bảng công thức và bảng thông tin chuẩn AP Physics 1 (Appendix B) trong suốt quá trình làm bài và kiểm tra, nhằm tập trung đánh giá năng lực tư duy giải quyết vấn đề thay vì ghi nhớ máy móc công thức.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Cập nhật cấu trúc chương trình: Tài liệu phản ánh trực tiếp sự thay đổi của khung chương trình AP Physics 1 tái cấu trúc từ năm học 2014–2015. Việc đưa nội dung chuyển động quay vào cấp độ vật lý đại cương không dùng giải tích là một điểm mới mang tính hệ thống, giúp người học hoàn thiện bức tranh toàn diện về cơ học cổ điển.
• Tích hợp nghiên cứu sư phạm chuyên ngành: Giáo trình viện dẫn trực tiếp công trình nghiên cứu của tác giả Stanley Micklavzina trên tạp chí Physics Education (bài báo "It’s in the Can: A Study of Moment of Inertia and Viscosity of Fluids") để làm rõ cơ chế phân bố khối lượng và độ nhớt chất lỏng trong thí nghiệm cuộc đua lon súp, cảnh báo giáo viên về những cách giải thích đơn giản hóa quá mức dẫn đến sai lệch bản chất vật lý.
• Tài nguyên học liệu đa phương tiện: Tài liệu tích hợp hệ thống học liệu bổ trợ đã được thẩm định học thuật, bao gồm chuỗi video bài giảng The Mechanical Universe … and Beyond của Viện Công nghệ California (Caltech), cẩm nang thí nghiệm Turning the World Inside Out and 174 Other Simple Physics Demonstrations (Nhà xuất bản Đại học Princeton), các mô phỏng tương tác PhET của Đại học Colorado Boulder và các chuyên đề minh họa từ Hippocampus.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Học sinh và sinh viên: Học sinh THPT đang theo học chương trình AP Physics 1; sinh viên năm thứ nhất các trường đại học, cao đẳng thuộc khối ngành Kỹ thuật, Công nghệ, Khoa học tự nhiên hoặc Y - Sinh theo học các học phần Vật lý đại cương không dùng giải tích (General Physics / College Physics).
• Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các nội dung nền tảng về cơ học chất điểm: Động học một chiều và hai chiều, Ba định luật Newton về chuyển động, Công và định lý động năng, Định luật bảo toàn cơ năng, Định luật bảo toàn động lượng tuyến tính, và các khái niệm cơ bản về mô men lực trong điều kiện cân bằng tĩnh học.
• Giảng viên và giáo viên: Giáo viên Vật lý cấp THPT và giảng viên đại học sử dụng tài liệu như một cẩm nang phát triển chuyên môn, cung cấp giáo án mẫu chi tiết, cấu trúc hoạt động lớp học, hệ thống câu hỏi định chuẩn rubric và phương pháp giải tỏa các quan niệm sai lầm phổ biến của học sinh.
• Người tự học và nghiên cứu: Là tài liệu tham khảo chuẩn mực để củng cố kỹ năng lập luận định tính, phân tích sai số và thực hành thiết kế phương án thí nghiệm cơ học.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?
Tài liệu được biên soạn phục vụ học sinh chương trình AP Physics 1, sinh viên đại học học phần Vật lý đại cương hệ đại số, và giáo viên Vật lý cần tài liệu hướng dẫn phát triển phương pháp giảng dạy chuyên đề chuyển động quay.

2. Cần kiến thức nền tảng nào trước khi học mô-đun này?
Người học cần nắm vững kiến thức cơ học chất điểm: động học tịnh tiến, các định luật Newton, công - năng lượng, bảo toàn động lượng tuyến tính và điều kiện cân bằng tĩnh của vật rắn.

3. Điểm khác biệt cốt lõi của tài liệu này so với các tài liệu vật lý truyền thống là gì?
Giáo trình tập trung khai thác bản chất vật lý thông qua tư duy tương tự (analogies) và thực nghiệm khám phá định tính, không yêu cầu công cụ giải tích toán học phức tạp nhưng đòi hỏi năng lực lập luận logic và thiết kế thí nghiệm theo chuẩn Science Practices.

4. Làm sao để tự học và khai thác hiệu quả tài liệu này?
Người học nên kết hợp đọc hiểu lý thuyết, hoàn thành bảng đối chiếu đại lượng trong Handout 1, tự giải các bài tập tình huống trong Handouts 2–5 và đối chiếu với phần đáp án chi tiết (Answer Keys), đồng thời sử dụng các mô phỏng số như PhET để trực quan hóa hiện tượng.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo giáo trình?
Tài liệu đi kèm bảng phương trình chuẩn AP Physics 1 (Appendix B), các hướng dẫn thí nghiệm chi tiết (Appendices C, D, E), chuỗi video khoa học The Mechanical Universe (Caltech) và tài liệu trình diễn cơ học của Đại học Princeton.

---

Kết luận

Tài liệu AP® Physics 1: Rotational Motion Curriculum Module của The College Board cung cấp một cấu trúc sư phạm hoàn chỉnh về mảng chuyển động quay trong cơ học đại cương. Giá trị cốt lõi của giáo trình thể hiện ở sự gắn kết chặt chẽ giữa mục tiêu bài học, hoạt động trải nghiệm thực tế và các công cụ đánh giá năng lực khoa học chuẩn mực. Tiến trình học tập đề xuất bắt đầu từ việc chuẩn hóa hệ thống ký hiệu (Handout 1), tiếp cận định tính và định lượng về quán tính quay (Lesson 1), nghiên cứu chuyển hóa năng lượng (Lesson 2), khảo sát biến thiên và bảo toàn mô men động lượng (Lesson 3), kết thúc bằng bài kiểm tra tổng kết và thiết kế thực nghiệm độc lập (Handout 5). Người học có thể khai thác tối đa hiệu quả tài liệu khi kết hợp cùng Bảng công thức chuẩn (Appendix B) và hệ thống mô phỏng tương tác số.

Trích đoạn nội dung tài liệu

PROFESSIONAL DEVELOPMENT AP ® Physics 1 Rotational Motion CURRICULUM MODULE For the redesigned course launching fall 2014 The College Board New York, NY Revised spring 2015 About the College Board The College Board is a mission-driven not-for-profit organization that connects students to college success and opportunity. Founded in 1900, the College Board was created to expand access to higher education. Today, the membership association is made up of over 6,000 of the world’s leading educational institutions and is dedicated to promoting excellence and equity in education. Each year, the College Board helps more than seven million students prepare for a successful transition to college through programs and services in college readiness and college success — including the SAT® and the Advanced Placement Program®.

The organization also serves the education community through research and advocacy on behalf of students, educators and schools. For further information, visit www. © 2015 The College Board. College Board, Advanced Placement Program, AP, AP Central, SAT, and the acorn logo are registered trademarks of the College Board.

All other products and services may be trademarks of their respective owners. Visit the College Board on the Web: www. Equity and Access Policy Statement The College Board strongly encourages educators to make equitable access a guiding principle for their AP programs by giving all willing and academically prepared students the opportunity to participate in AP. We encourage the elimination of barriers that restrict access to AP for students from ethnic, racial and socioeconomic groups that have been traditionally underserved.

Schools should make every effort to ensure their AP classes reflect the diversity of their student population. The College Board also believes that all students should have access to academically challenging course work before they enroll in AP classes, which can prepare them for AP success. It is only through a commitment to equitable preparation and access that true equity and excellence can be achieved. 3 Connections to the Curriculum Framework.

4 Instructional Time and Strategies. 5 Lesson 1: Rotational Inertia. 7 Activity 1: Mass Distribution and Rotational Inertia, Part 1 .10 Activity 2: Qualitative Lab — Introduction to Rotational Inertia .10 Activity 3: Demonstration — Mass Distribution and Rotational Inertia, Part 2 .11 Activity 4: Demonstration — The Rotating Eggs. 12 Activity 5: The Ring and Disk Race.

12 Activity 6: Determining Rotational Inertia of Standard Shapes. 13 Activity 7: Lab — Determination of Rotational Inertia. 13 Lesson 2: Rotational Kinetic Energy. 15 Activity 1: Demonstration — Rotational Kinetic Energy .16 Activity 2: Lab — Using Rotational Kinetic Energy for the Ball on a Ramp Lab.17 Lesson 3: Changes in Angular Momentum and Conservation of Angular Momentum .19 AP_Physics1_CM_Revision.indd 5 01/10/14 5:21 PM Lesson Summary .19 Activity 1: Demonstration — The Rotating Stool.

22 Activity 2: Demonstration — The Rotating Stool and Torque .26 Handout 1: Using the Symbols of Rotational Motion .26 Handout 2: Qualitative Lab — Introduction to Rotational Inertia. 28 Handout 3: Formative Assessment on Torque and Rotational Kinematics .32 Handout 4: Formative Assessment on Rotational Inertia, Kinematics, Kinetic Energy, and Momentum .35 Handout 5: Summative Assessment .43 Appendix A: Science Practices for AP Courses .43 Appendix B: Table of Information and Equation Tables for AP Physics 1 .45 Appendix C: Lab — Determination of Rotational Inertia .47 Appendix D: Class Activity — Determining the Angular Speed of a Fan. 50 Appendix E: Lab — Using Rotational Kinetic Energy for the Ball on a Ramp Lab. 51 Authors and Reviewers .53 AP_Physics1_CM_Revision.indd 6 01/10/14 5:21 PM Preface Preface AP® curriculum modules are exemplary instructional units composed of one or more lessons, all of which are focused on a particular curricular topic; each lesson is composed of one or more instructional activities.

Topics for curriculum modules are identified because they address one or both of the following needs: • A weaker area of student performance as evidenced by AP Exam subscores • Curricular topics that present specific instructional or learning challenges The components in a curriculum module should embody and describe or illustrate the plan/teach/assess/reflect/adjust paradigm: 1.