CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ BÀI TẬP VẬT LÍ VÀ GIẢI PHÁP PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC CỦA HỌC SINH TRONG HỌC TẬP VẬT LÍ 1. Khái niệm về bài tập vật lí 1. Bài tập vật lí Bài tập là một hệ thống thông tin chính xác, bao gồm hai tập hợp gắn bó chặt chẽ, tác động qua lại với nhau đó là những điều kiện (đôi khi còn được gọi là giả thiết) và những câu hỏi (đôi khi còn được gọi là kết luận) [7, tr. Bài tập vật lí là hệ thống bao gồm điều kiện và yêu cầu đặt ra hướng học sinh tới việc vận dụng các kiến thức, lý thuyết vật lí đã học vào những trường hợp cụ thể, học sinh thông qua việc giải bài tập sẽ ghi nhớ được kiến thức, rèn luyện kỹ năng, hình thành kỹ xảo.
Ví dụ: Cho một bài tập như sau: “Một bình điện phân đựng dung dịch đồng sunfat (CuSO4) với anốt bằng đồng (Cu). Điện trở của bình điện phân là R = 10. Hiệu điện thế đặt vào hai cực là U = 40V. Xác định lượng đồng bám vào cực âm sau 1 giờ 4 phút 20 giây.
Cho biết đối với đồng A = 64 và n = 2.” - Ở đây ta nhận thấy các điều kiện được nhắc tới là: + Chất điện phân là: CuSO4 + Điện trở của bình là: R=10 + Hiệu điện thể hai đầu bình điện phân là: U=40V + Khối lượng phân tử của đồng là: A=64 + Hóa trị của đồng là: n=2 - Và yêu cầu của đề bài là: Tìm lượng đồng giải phóng tại âm cực sau 1 giờ 4 phút 20 giây. - Kiến thức được vận dụng là nội dung định luật Ôm cho bình điện phân dương cực tan và định luật Faraday cho hiện tượng điện phân. Người giải (hệ giải) 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Trước một bài tập, để phát huy vai trò của mình thì người dạy, hay người học phải xử lý các điều kiện có trong bài tập tìm ra lời giải, khi ấy người dạy hay người học cùng đóng một vai trò là người giải hay hệ giải. Người giải (hệ giải) là một hệ bao gồm hai thành tố tương tác với nhau để hình thành lời giải cho bài tập là phương pháp giải và phương tiện giải.
- Phương pháp giải là hình thức vận động hình thành lời giải bao gồm các bước tìm hiểu đề bài và xây dựng lập luận. - Phương tiện giải là cách biến đổi, thao tác trí tuệ. được sử dụng trong quá trình làm bài tập. Sơ đồ giải bài tập vật lí - Sơ đồ giải bài tập vật lí miêu tả mối quan hệ qua lại giữa bài tập và người giải cùng với các thành tố của chúng [7, tr.
BÀI TẬP NGƯỜI GIẢI Những điều kiện Phương pháp giải Những yêu cầu Phương tiện giải 1. Phân loại bài tập vật lí Bài tập vật lí là một vấn đề đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy luận lôgic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí. Dựa vào yêu cầu của bài tập ta phân loại như sau [20, tr. Bài tập vật lí định tính Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải, học sinh không cần thực hiện các phép tính phức tạp mà phải sử dụng những phép suy luận lôgic trên cơ sở hiểu rõ bản chất của các khái niệm, định luật vật lí và nhận biết được những biểu hiện của chúng trong các trường hợp cụ thể.
Có thể giải bài tập định tính theo các phương pháp sau: 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Phương pháp Ơ-ristic: Là phương pháp được sử dụng khi nội dung của bài tập định tính có thể phân tích được thành nhiều câu hỏi định tính nhỏ, đơn giản hơn, có liên quan với nhau mà các câu trả lời hoặc đã nằm trong giả thiết, hoặc ở trong các định luật vật lý mà học sinh đã biết. Ưu điểm cơ bản của phương pháp này là rèn luyện cho học sinh khả năng phân tích các hiện tượng vật lí, biết tổng hợp các dữ kiện của bài tập với nội dung các định luật vật lí đã biết, khả năng khái quát hóa các sự kiện và biết cách rút ra những kết luận cần thiết. - Phương pháp đồ thị: Là phương pháp được sử dụng khi giải các bài tập định tính mà giả thiết của chúng được diễn đạt bằng những cách minh họa như lập bảng, đồ thị, mô hình. Trong phương pháp này, việc diễn đạt giả thiết của bài tập một cách chính xác, trực quan, là cơ sở làm toát lên những mối liên quan giữa hiện tượng đang khảo sát và các định luật vật lí tương ứng.
Phương pháp này đặc biệt có ý nghĩa khi nội dung của đề bài là một loạt các hình vẽ, các thông tin ghi lại các giai đoạn xác định trong tiến trình biến đổi của hiện tượng. Ưu điểm của phương pháp này là trực quan và ngắn gọn giúp cho học sinh phát triển tư duy, tập cho học sinh quen với tính chính xác, cẩn thận. - Phương pháp thực nghiệm: Là phương pháp được sử dụng trong trường hợp nội dung của bài tập định tính có liên quan đến thí nghiệm, bằng cách bố trí và tiến hành thí nghiệm theo đúng giả thiết của bài tập để trả lời các câu hỏi của bài tập đó. Trong các bài tập như vậy, bản thân thí nghiệm không giải thích được tại sao hiện tượng lại xảy ra như thế này mà không phải là như thế khác.
Việc chứng minh bằng lời thông qua quá trình giải quyết các câu hỏi như “cái gì sẽ xảy ra?”, “làm thế nào?”. sẽ là cơ sở để có lời giải thích chính xác và quan trọng hơn là câu trả lời tìm được có sức thuyết phục cao, không gây nghi ngờ cho học sinh. Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là đưa học sinh vào vị trí tựa như các nhà nghiên cứu, phát huy cao độ tính 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tích cực, tính ham học hỏi, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo trong việc sử dụng các dụng cụ thí nghiệm vật lý [28]. Khi giải các bài tập định tính, các phương pháp trên có thể sử dụng phối hợp, bổ sung cho nhau.
Bài tập vật lí định lượng Bài tập vật lí định lượng là loại bài tập mà việc giải bài được dựa trên việc thực hiện một loạt các phép tính, xuất phát từ các điều kiện của đề bài để đi đến một yêu cầu về số hoặc công thức. Dựa vào mục đích dạy học ta có thể phân loại bài tập dạng này thành 2 loại: - Bài tập tập dượt là những bài tập đơn giản được sử dụng ngay khi nghiên cứu một khái niệm hay một qui tắc vật lí nào đó để học sinh vận dụng kiến thức vừa mới tiếp thu. - Bài tập tổng hợp là những bài tập phức tạp mà muốn giải nó học sinh vận dụng nhiều kiến thức ở nhiều phần, nhiều chương, nhiều cấp học và thuộc nhiều lĩnh vực. Đặc biệt, khi các câu hỏi loại này được nêu dưới dạng trắc nghiệm khách quan thì yêu cầu học sinh phải tái hiện những kết quả đã được chứng minh trước đó để giải nó một cách nhanh chóng.
Vì vậy yêu cầu học sinh phải hiểu bài một cách sâu sắc để vận dụng kiến thức ở mức độ cao. Theo con đường xây dựng lập luận tìm lời giải cho bài tập vật lí định lượng, tôi phân loại phương pháp giải bài tập định lượng thành hai phương pháp là phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp: - Phân tích: Là phương pháp giải bài tập dựa trên việc lập luận tìm lời giải bài toán thông qua con đường: tìm một định luật, một qui tắc diễn đạt bằng công thức chứa đại lượng cần tìm với một vài đại lượng khác chưa biết. Tiếp theo tìm những định luật, công thức khác cho biết mối quan hệ giữa đại lượng chưa biết này với các đại lượng đã được cho trong đề bài; cuối cùng tìm 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com được một số công thức chỉ chứa đại lượng cần tìm với đại lượng đã được xác định. SƠ ĐỒ LẬP LUẬN THEO PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH Định luật 1 (Công thức 1) x=f(y,z) Định luật 2 (Công thức 2) Định luật 4 (Công thức 4) y=f(a,p) z=f(c) Định luật 3 (Công thức 3) p=f(b) Kết quả x=f(a,b,c) - Tổng hợp: Là phương pháp giải bài tập dựa trên việc lập luận tìm lời giải bài toán từ những đại lượng đã cho ở đề bài, dựa vào các định luật, qui tắc vật lí, tìm những công thức có chứa đại lượng đã cho với các đại lượng trung gian mà ta dự kiến có liên quan đến đại lượng cần tìm.
Sau đó, suy luận toán học, đưa đến công thức chỉ chứa đại lượng phải tìm và các đại lượng đã cho. SƠ ĐỒ LẬP LUẬN THEO PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP Định luật 1 (Công thức 1) Định luật 3 (Công thức 3) p=f(b) z=f(c) Định luật 2 (Công thức 2) Kết quả x=f(a,b,c) y=f(a,p) 1. Bài tập đồ thị Đó là bài tập mà dữ kiện đề bài cho dưới dạng đồ thị hay trong quá trình giải nó ta phải sử dụng dồ thị. Ta có thể phân loại dạng câu hỏi nay thành các loại: 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Đọc và khai thác đồ thị đã cho: Bài tập loại này có tác dụng rèn luyện cho học sinh kỹ năng đọc đồ thị, biết cách đoán nhận sự thay đổi trạng thái của vật thể, hệ vật lý, của một hiện tượng hay một quá trình vật lý nào đó.
Biết cách khai thác từ đồ thị những dữ liệu để giải quyết một vấn đề cụ thể. - Vẽ đồ thị theo những dữ liệu đã cho: bài tập này rèn luyện cho học sinh kỹ năng vẽ đồ thị, nhất là biết cách chọn hệ tọa độ và tỉ lệ xích thích hợp để vẽ đồ thị chính xác. Bài tập thí nghiệm Bài tập thí nghiệm là những bài tập nói tới mặt kết quả của các thí nghiệm đang khảo sát. Đây là loại bài tập được giải bằng cách vận dụng tổng hợp các kiến thức lý thuyết và thực nghiệm, các kỹ năng hoạt động trí óc và thực hành, các vốn hiểu biết về vật lý, kỹ thuật và thực tế đời sống.
Loại bài tập này có 2 mức độ: - Mức độ 1: Chỉ xây dựng phương án (tính toán lập luận trên giấy, không đo đạc, làm thí nghiệm thực). Với loại bài tập này HS cần phải có một kiến thức rộng về các nguyên lý thí nghiệm, phải có đủ kiến thức, kỹ năng giải trình phương án được xây dựng cho kết quả tốt khi tiến hành thiết kế thí nghiệm thực; không nhất thiết phải có kỹ năng thực hành.