Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Giáo dục STEM qua chủ đề Máy tập cầu lông

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:36

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sáng kiến kinh nghiệm "Giáo dục STEM qua chủ đề Máy tập cầu lông" nhằm hình thành, rèn luyện tri thức, năng lực cho học sinh thông qua các đề tài, các bài học, các chủ đề có nội dung thực tiễn. Trong quá trình dạy học, các kiến thức và kỹ năng thuộc các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học được hình thành và phát triển thông qua việc vận dụng, phối hợp chúng để giải quyết vấn đề thực tiễn được đặt ra.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Giáo dục STEM qua chủ đề Máy tập cầu lông

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN Kính gửi : - Trường THPT Yên Khánh A; - Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Ninh Bình. Tôi (hoặc chúng tôi) ghi tên dưới đây: TT Họ và tên Ngày tháng Nơi Chức vụ Trình độ Tỷ lệ (%) năm sinh công tác CM đóng góp 1 Phạm Văn Muôn 01/02/1978 THPT Tổ trưởng Thạc sỹ 20% 2 Chu Anh Tuấn 29/7/1984 Yên Giáo viên Đại Học 20% Khánh A 3 Nguyễn Ngọc Tú 29/7/1984 Giáo viên Đại Học 20% 4 Nguyễn Minh Ngọc 06/02/1978 Giáo viên Thạc sỹ 20% 5 Nguyễn Thị thanh Giáo viên Đại Học 20% 27/6/1983 Thu 1. Tên sáng kiến, lĩnh vực áp dụng Giáo dục STEM qua chủ đề “ Máy tập cầu lông” Lĩnh vực áp dụng: giảng dạy môn vật lý lớp 10. 2. Nội dung a. Giải pháp cũ thường làm: - Tiến trình giải quyết vấn đề tuân theo chiến lược giải quyết vấn đề kiến thức trong sách giáo khoa khoa học vật lý: logic, chặt chẽ, khoa học.. do giáo viên và học sinh cùng giải quyết vấn đề. - Nếu thành công có thể góp phần đạt tới mức nhiều mục tiêu của môn học hiện nay: chiếm lĩnh kiến thức mới thông qua hoạt động, bồi dưỡng các phương thưc tư duy khoa học và các phương pháp nhận thức khoa học: PP thực nghiệm, PP tượng tự, PP mô hình, suy luận khoa học…) - Dạy theo từng bài riêng lẻ với một thời lượng cố định. 1
- Kiến thức thu được rời rạc, hoặc chỉ có mối liên hệ tuyến tính (một chiều theo thiết kế chương trình học). - Trình độ nhận thức sau quá trình học tập thường theo trình tự và thường dừng lại ở trình độ biết, hiểu và vận dụng (giải bài tập). - Kết thúc một chương học, học sinh không có một tổng thể kiến thức mới mà có kiến thức từng phần riêng biệt hoặc có hệ thống kiến thức liên hệ tuyến tính theo trật tự các bài học. - Kiến thức còn xa rời thực tiễn mà người học đang sống do sự chậm cập nhật của nội dung sách giáo khoa. - Kiến thức thu được sau khi học thường là hạn hẹp trong chương trình, nội dung học. - Không thể hướng tới nhiều mục tiêu nhân văn quan trọng như: rèn luyện các kĩ năng sống và làm việc: giao tiếp, hợp tác, quản lý, điều hành, ra quyết định… - Ưu điểm, nhược điểm và những tồn tại cần khắc phục.: + Ưu điểm của cách học tập như trên học sinh nắm được kiến thức vật lý một cách dễ dàng và có tính hàn lâm, chủ yếu hướng người học đến việc tái hiện kiến thức một cách rời rạc. + Nhược điểm của phương pháp cũ này là chưa đáp ứng tốt được nhiệm vụ giáo dục đặt ra là đào tạo nhân lực cho xã hội mới với cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, với các năng lực tư duy, sáng tạo, tranh luận, phản biện, giải quyết vấn đề thực tiễn được đặt ra. Muốn vậy phải tiếp cận với phương pháp giáo dục STEM hướng đến kiến thức phải gắn liền với giải quyết vấn đề thực tiễn đặt ra. b. Giải pháp mới cải tiến: - Chuyển từ giáo dục hàn lâm mà ở đó chú trọng đến sự tái tạo kiến thức một cách rời rạc sang giáo dục STEM ở đó kiến thức được tích hợp liên môn để giải quyết vấn đề thực tiễn. - STEM là một phương pháp dạy học nhằm hình thành, rèn luyện tri thức, năng lực cho học sinh (HS) thông qua các đề tài, các bài học, các chủ đề có nội dung thực tiễn. Trong quá trình dạy học, các kiến thức và kỹ năng thuộc các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học được hình thành và phát triển thông qua việc vận dụng, phối hợp chúng để giải quyết vấn đề thực tiễn được đặt ra. 2
- Giáo dục STEM là một phương pháp dạy học nhằm hình thành, rèn luyện tri thức, năng lực cho học sinh (HS) thông qua các đề tài, các bài học, các chủ đề có nội dung thực tiễn. Trong quá trình dạy học, các kiến thức và kỹ năng thuộc các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học được hình thành và phát triển thông qua việc vận dụng, phối hợp chúng để giải quyết vấn đề thực tiễn được đặt ra. Giáo dục STEM đề cao hoạt động thực hành và phương pháp mô hình trong giải quyết các vấn đề của thực tiễn cuộc sống thông qua hoạt động nhóm, hoạt động tập thể, hoạt động cộng đồng. Từ đó rèn luyện cho HS năng lực tư duy, sáng tạo, tranh luận, phản biện, … Giáo dục STEM cũng trang bị cho HS những kỹ năng phù hợp để phát triển trong thế kỷ 21: Tư duy phản biện và sáng tạo, Kỹ năng diễn đạt và thuyết trình, Kỹ năng trao đổi và cộng tác, Kỹ năng giải quyết vấn đề, Kỹ năng làm việc theo dự án … - Trên cơ sở đó chúng tôi đã thiết kế chủ đề “Máy tập cầu lông” để dạy học theo phươn pháp giáo dục STEM dạy các bài: + Chuyển động tròn đều ( Bài 5 Vật lý 10) + Lực hướng tâm ( Bài 14 Vật lý 10) + Bài toán về chuyển động ném ngang ( Bài 15 Vật lý 10) - Kết quả đạt được so với các phương pháp dạy học khác đã cho thấy rõ ưu điểm của phương pháp giáo dục STEM như sau: Một là tiết kiệm được thời gian do đã gộp các bài thành chủ đề. Hai là giải quyết bài toán thực tiễn đặt ra một cách triệt để thông qua các bước nghiên cứu khoa học và cho ra sản phẩm là một máy tập cầu lông; đồng thời cũng đánh giá sản phẩm thông qua sự so sánh giữa các nhóm các tiêu chí đặt ra. 3
( Sản phẩm giáo dục STEM) ( Đồ thị phân tích đánh giá giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng) ɷ(i) ( Số học sinh) 30 25 20 Thực nghiệm 15 Đối chứng 10 5 0 X(i) ( Điểm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ba là giúp hình thành tốt những kỹ năng phù hợp để phát triển trong thế kỷ 21: + Tư duy phản biện và sáng tạo thông qua hàng loạt các ý tưởng thiết kế so sánh với yêu cầu của vấn đề cần giải quyết 4
+ Kỹ năng diễn đạt và thuyết trình thông qua các nhóm phản biện lẫn nhau và trình bày ý tưởng với các bạn trong nhóm… + Kỹ năng trao đổi và cộng tác thông qua triển khai nhiệm vụ trong nhóm các thành viên sẽ giải quyết các công việc của phần mình. + Kỹ năng giải quyết vấn đề, Kỹ năng làm việc theo dự án … đây là kỹ năng thể hiện rõ nhất thông qua hang loạt các bước, với mỗi bước tương ứng với việc giải quyết một vấn đề đặt ra, mỗi bước cũng là kết quả phối hợp, hợp tác nhóm để giải quyết từng phần đơn lẻ của mỗi bộ phận để rồi ra sản phẩm hoàn thiện ( sản phẩm chung) là kết quả phối hợp của cả nhóm. 3. Hiệu quả kinh tế, xã hội dự kiến đạt được - Hiệu quả kinh tế: Giúp tối ưu hóa trong quá trình giảng dạy tiết kiệm về thời gian học tập các kiến thức không cần thiết, không gắn với vấn đề thực tiễn cuộc sống thông qua tích hợp liên môn, mỗi học sinh ôn tập có thể rút ngắn thời gian học tập 20%, tiền phô tô tài liệu giảm 20%. - Hiệu quả xã hội: Giúp tăng cường làm rõ, tuyên truyền chủ trương đổi mới căn bản toàn diện giáo dục; đáp ứng nhân lực con người của xã hội sáng tạo 4. 4. Điều kiện và khả năng áp dụng - Điều kiện áp dụng: Sáng kiến kinh nghiệm áp dụng cho mọi trường THPT; mọi đối tượng của người dạy, và học hướng đến dạy học rộng rãi trong chương trình giáo dục phổ thông mới. - Khả năng áp dụng: Sáng kiến kinh nghiệm có khả năng áp dụng rộng rãi cho người dạy và học. 5
- Danh sách những người đã tham gia áp dụng thử hoặc áp dụng sáng kiến lần đầu : Ngày tháng Nơi Trình độ Nội dung TT Họ và tên Chức vụ năm sinh công tác CM hỗ trợ Dạy áp 1 Phạm Văn Muôn 01/02/1978 Tổ trưởng Thạc sỹ dụng Dạy áp 2 Nguyễn Minh Ngọc 04/02/1978 Giáo viên Đại Học dụng THPT Dạy áp 3 Phạm Ngọc Hưng 25/4/1982 Giáo viên Đại Học Yên dụng Khánh A Dạy áp 4 Chu Anh Tuấn 29/7/1984 Giáo viên Thạc sỹ dụng Dạy áp 5 Nguyễn Ngọc Tú 27/6/1985 Giáo viên Đại Học dụng Nguyễn Thị thanh Dạy áp 6 27/6/1983 Giáo viên Đại Học Thu dụng Chúng tôi xin cam đoan mọi thông tin nêu trong đơn là trung thực, đúng sự thật và hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật. XÁC NHẬN CỦA LÃNH ĐẠO Yên Khánh, ngày 24 tháng 04 năm 2021 ĐƠN VỊ CƠ SỞ Người nộp đơn (Ký và ghi rõ họ tên) Phạm Văn Muôn Nguyễn Ngọc Tú Nguyễn Minh Ngọc Chu Anh Tuấn Nguyễn Thị Thanh Thu 6
PHỤ LỤC 1 1. Tên chủ đề: MÁY TẬP CẦU LÔNG (Số tiết: 04 tiết - Lớp 10) 2. Mô tả chủ đề: Máy tập cầu lông là yêu cầu cần thiết trong quá trình học tập, hay rèn luyện sức khỏe trong môn học cầu lông đó là môn học trong trường THPT hiện nay cũng là môn thể thao rèn luyện sức khỏe thông dụng phổ biến cho đa số các đối tượng, đa số vùng miền trên cả nước cũng như trên thế giới. Từ nhu cầu thực tiễn đó yêu cầu học sinh mô phỏng mô hình và thiết kế một mô hình giải quyết bài toán thực tiễn này. Trong chủ đề này, học sinh sẽ thực hiện dự án thiết kế và chế tạo được Máy tập cầu lông từ những nguồn vật liệu dễ kiếm. Theo đó, HS phải tìm hiểu và chiếm lĩnh các kiến thức mới: – Bài toán về chuyển động ném ngang, ném xiên (Bài 15 – Vật lí lớp 10); Đồng thời, HS phải vận dụng các kiến thức cũ của các bài học: – Chuyển động tròn đều (Bài 5 – Vật lí lớp 10); – Lực ma sát (Bài 13– Vật lí lớp 10); – Lực hấp dẫn (Bài 11 – Vật lí 10); – Hàm bậc hai (Bài 3 – Đại số 10). Giới thiệu chủ đề: Vấn đề cần giải Bài toán về chuyển động ném ngang (Vật lý 10) quyết Bối cảnh thực tế Các em đang học môn giáo dục thể chất, hay rèn luyện sức khỏe qua môn cầu lông, cần có một máy tập cầu lông. Tổ chức nhóm Mỗi lớp học là 4 nhóm; 10 học sinh/một nhóm Vật liệu cần Hai mô tơ điện 775, điều tốc, 2 bánh gỗ dày 2cm đường thiết cho mỗi kính 7cm, nguồn điện ắc quy 12V-7Ah, dây điện công tắc. nhóm Tấm gỗ 20cmx40cm, giá đỡ, ốc vít, bản lề, 01 hộp cầu. Không gian Lớp học và sân tập cầu lông Mục tiêu bài học: Vận dụng kiến thức về xác định quỹ Kế hoạch bài đạo chuyển động của vật bị ném và động lực học chất học điểm, xác định vấn đề, thiết kế và tìm giải pháp, đánh giá 7
hiệu quả của giải pháp thiết kế, nhận diện các hạn chế thiết kế, kĩ năng hợp tác nhóm, kĩ năng thuyết trình và giao tiếp hiệu quả. Kiến thức liên quan: Vật lý: Chuyển động ném ngang, ném xiên. Toán học: đường parabol, liên quan đến đồ thị của hàm số bậc hai. Công nghệ kĩ thuật: Động cơ điện, Quy trình thiết kế kĩ thuật, Bản vẽ kĩ thuật. Tiến trình học: Học sinh vận dụng quy trình thiết kế kĩ thuật gồm 8 bước (5 hoạt động) để giải quyết vấn đề đặt ra: 1. Tìm hiểu thực tiễn, xác định vấn đề 2. Nghiên cứu kiến thức nền 3. Động não – tìm giải pháp 4. Lựa chọn giải pháp khả thi 5. Thiết kế - chế tạo mẫu thử nghiệm 6. Thử nghiệm mẫu thiết kế 7. Báo cáo và thảo luận kết quả 8. Đánh giá và thiết kế lại 3. Mục tiêu: Sau khi hoàn thành chủ đề này, học sinh có khả năng: a. Kiến thức, kĩ năng – Mô tả được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy tập cầu lông; – Nêu được biểu thức và tính được theo công thức của tầm bay xa và thời gian chạm đất của một vật ném ngang, ném xiên, xác định được quỹ đạo chuyển động ném ngang , ném xiên. – Áp dụng kiến thức toán hàm bậc hai, ghi chép xác định sự phụ thuộc của tầm bay xa trong quá trình làm thí nghiệm nghiên cứu phụ thuộc vào góc ném; – Vận dụng được các kiến thức trong chủ đề và kiến thức đã biết, thiết kế và chế tạo được máy tập cầu lông từ các vật liệu dễ tìm; 8
– Tiến hành được thí nghiệm nghiên cứu và tìm ra điều kiện phù hợp của vật liệu để thiết kế máy tập cầu lông cho tầm bay xa đạt từ 4,0m đến 8,7m; – Đo được tầm bay xa để kiểm tra hoạt động của máy tập cầu lông đã chế tạo; – Vẽ được bản thiết kế máy tập cầu lông từ các vật liệu dễ tìm; – Chế tạo được máy tập cầu lông từ các vật liệu dễ tìm theo bản thiết kế; – Trình bày, bảo vệ được ý kiến của mình và phản biện ý kiến của người khác; – Hợp tác trong nhóm để cùng thực hiện nhiệm vụ học tập. b. Phát triển phẩm chất: – Có thái độ tích cực, hợp tác trong làm việc nhóm; – Yêu thích, say mê nghiên cứu khoa học; – Có ý thức rèn luyện bảo vệ sức khỏe. c. Định hướng phát triển năng lực: – Năng lực thực nghiệm, nghiên cứu kiến thức về chuyển động cơ học và động lực học chất điểm; – Năng lực giải quyết vấn đề chế tạo được máy tập cầu lông từ các vật liệu dễ tìm một cách sáng tạo; – Năng lực giao tiếp và hợp tác nhóm để thống nhất bản thiết kế và phân công thực hiện từng phần nhiệm vụ cụ thể. 4. Thiết bị: GV sẽ hướng dẫn HS sử dụng một số thiết bị sau khi học chủ đề: – Động cơ điện 775, điều tốc cho cho động cơ; – Sử dụng ắc quy 12V-7Ah, sử dụng công tắc, nối mạch điện; – Tấm gỗ 20cmx40cm, giá đỡ, ốc vít, bản lề, 01 hộp cầu – Một số nguyên vật liệu như: Giá đỡ, gỗ, dây dẫn điện, ốc vít, bản lề... 5. Tiến trình dạy học: Hoạt động 1: XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ MÁY TẬP CẦU LÔNG (Tiết 1 – 45 phút) 9
A. Mục đích: Học sinh nhận thấy máy tập cầu lông được bán trên thị trường có giá thành cao (hàng chục triệu đồng) trong khi nhu cầu tập luyện môn cầu lông để rèn luyện sức khỏe và vui chơi thể thao rất lớn, nhận ra được nguyên tắc hoạt động của máy, từ đó tiếp nhận được nhiệm vụ thiết kế máy tập cầu lông từ các vật liệu dễ tìm, giá thành rẻ và hiểu rõ các tiêu chí đánh giá sản phẩm. B. Nội dung: – HS trình bày máy tập cầu lông được bán trên thị trường có hạn chế là giá thành cao hàng chục triệu đồng (đã được giao tìm hiểu trước ở nhà). – HS tìm hiểu và tự nhận ra nhu cầu thực tiễn tập luyện môn cầu lông để rèn luyện sức khỏe và vui chơi thể thao rất lớn, nhận ra được nguyên tắc hoạt động của máy tập cầu lông (đã được giao tìm hiểu trước ở nhà). – GV tổ chức cho HS làm thí nghiệm áp dụng kiến thức về lực trong chuyển động li tâm. Các nhóm được giao các nguyên vật liệu như dây mềm nhẹ, mô tơ, keo dính, vật nặng, … ghi kết quả vào nhật ký học tập cá nhân. – Từ thí nghiệm áp dụng kiến thức về lực trong chuyển động li tâm, GV giao nhiệm vụ cho HS thực hiện dự án thiết kế Máy tập cầu lông từ vật liệu dễ kiếm, giá thành rẻ, độ bền khá tốt dựa trên kiến thức về chuyển động ném ngang, chuyển động li tâm, lực ma sát, trọng lực. – GV thống nhất với HS về kế hoạch triển khai dự án và tiêu chí đánh giá sản phẩm của dự án. C. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được các sản phẩm sau: – Bản thuyết trình tìm hiểu về máy tập cầu lông, nhu cầu thực tiễn về máy tập cầu lông đối với chính mình và trong cộng đồng. – Bản ghi chép trong nhật ký học tập cá nhân kiến thức về chuyển động li tâm được ứng dụng trong nhiều máy cơ học. – Bảng mô tả nhiệm vụ của dự án và nhiệm vụ các thành viên; thời gian thực hiện dự án và các tiêu chí đánh giá sản phẩm của dự án. 10
( Dự kiến các máy tập cầu lông học sinh tìm hiểu ở nhà và thuyết trình trên lớp có giá hàng chục triệu đồng) D. Cách thức tổ chức hoạt động: Bước 1. Đặt vấn đề, chuyển giao nhiệm vụ Trên cơ sở GV đã giao nhiệm vụ cho HS về nhà tìm hiểu thông tin về hạn chế của máy tập cầu lông trên thị trường, và nhu cầu dùng máy của bản thân cũng như của cộng đồng, GV đặt câu hỏi để HS trả lời: Nêu một vài hạn chế của máy tập cầu lông có trên thị trường. Em hãy cho biết nhu cầu của mình cũng như của xã hội về việc sử dụng máy. GV tổng kết bổ sung, chỉ ra được: Giá thành đắt, chưa phổ biến, chưa phù hợp với điều kiện kinh tế của người dân. Bản thân học sinh cũng có nhu cầu dùng máy và trong xã hội cũng rất nhiều người muốn có để tập luyện, rèn luyện sức khỏe. Bước 2. HS làm thí nghiệm khám phá ứng dụng chuyển động li tâm. 11
GV đặt vấn đề giới thiệu thí nghiệm: Trong khi vắt quần áo máy giặt cho lồng quay lực liên kết giữa nước và vải không đủ để đóng vai trò là lực hướng tâm. Khi đó nước tách ra khỏi vải thành giọi và bắn ra ngoài theo lỗ lưới. Các nhóm hãy thiết kế thí nghiệm tương tự như chuyển động li tâm này từ các dụng cụ đã chuẩn bị được hay không? – GV chia HS thành các nhóm từ 8–10 học sinh (Dành thời gian cho các nhóm bầu nhóm trưởng, thư kí). – GV nêu mục đích và hướng dẫn tiến hành thí nghiệm. Mục đích: Tiến hành thí nghiệm để nghiên cứu chuyển động li tâm phụ thuộc vào yếu tố nào. GV phát nguyên liệu và phiếu hướng dẫn làm thí nghiệm cho các nhóm để các nhóm tự tiến hành thí nghiệm: Nguyên vật liệu: Mỗi nhóm HS sẽ nhận được một số vật liệu và dụng cụ sau: + Dây mềm nhẹ; + Vật nặng; + Mô tơ điện; + Keo dính. Phiếu hướng dẫn làm thí nghiệm: + Buộc vật nặng vào đầu dây rồi quay cho vật chuyển động tròn nhanh dần, quan sát cho biết hiện tượng xảy ra. + Dùng keo gắn vật vào trục mô tơ, cho mô tơ quay cho biết hiện tượng xảy ra khi lượng keo bám giảm dần + Ghi kết quả vào nhật kí học tập cá nhân. Bước 3. Giao nhiệm vụ cho HS và xác lập tiêu chí đánh giá sản phẩm 12
GV nêu nhiệm vụ: Căn cứ vào kết quả thí nghiệm vừa tiến hành, các nhóm sẽ thực hiện dự án “Thiết kế máy tập cầu lông”. Sản phẩm máy tập cầu lông cần đạt được các tiêu chí về tầm bay xa, tầm bay cao, khả năng tùy chỉnh điểm rơi, hình thức, chi phí và được đánh giá cụ thể như sau: Phiếu đánh giá số 1: Đánh giá sản phẩm máy tập cầu lông Tiêu chí Điểm tối đa Điểm đạt được Nguyên lý hoạt động máy tập cầu lông dựa trên việc vận dụng 5,0 KT cơ bản của chuyển động ném ngang, ném xiên Máy được chế tạo từ vật liệu dễ kiếm, giá thành rẻ, độ bền khá tốt 5,0 Hình thức đẹp, gọn gàng, cơ động 5,0 Máy có hiệu quả giúp cho người tập cầu ở 1 vị trí xác định đồng 5,0 thời giúp cho người tập di chuyển ở mọi vị trí trên sân Máy có thông số kỹ thuật: 10,0 - Tầm bay xa (từ 4m đến 8,7m) - Tầm bay cao (qua lưới) - Khả năng tùy chỉnh điểm rơi của cầu Tổng điểm 30 13
Bước 4. GV thống nhất kế hoạch triển khai Hoạt động chính Thời lượng Hoạt động 1: Giao nhiệm vụ dự án Tiết 1 Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền , đề xuất Tiết 2 giải pháp. và chuẩn bị bản thiết kế sản phẩm để báo cáo. Hoạt động 3: Đề xuất các bản thiết kế, lựa chọn Tiết 3 phương án thiết kế máy tập cầu lông. Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm máy 1 tuần (HS tự làm ở nhà theo nhóm). Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết Tiết 4 kế. 14
Hoạt động 2: NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC NỀN, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP (Tiết 2 – 45 phút) A. Mục đích của hoạt động Nghiên cứu các kiến thức Vật lí, Toán học, Công nghệ liên quan B. Nội dung hoạt động Học sinh phải nắm được kiến thức nền sau: Vật lý: Chuyển động của vật bị ném * Ném ngang: Chuyển động của một vật bị ném ngang có thể xem là sự kết hợp của hai chuyển động: rơi thẳng đứng và đều theo phương nằm ngang. Hai chuyển động xảy ra độc lập với nhau và tổng hợp hai chuyển động này ta có chuyển động của vật ném ngang. Chọn hệ trục toạ độ và gốc thời gian. ur u Chọn hệ trục toạ độ Đề-các xOy, trục Ox hướng theo véc tơ vận tốc v0 , trục u r Oy hướng theo véc tơ trọng lực P Chọn gốc thời gian lúc bắt đầu ném. Phân tích chuyển động Chuyển động của các hình chiếu Mx và My trên các trục Ox và Oy gọi là các chuyển động thành phần của vật M. + Trên trục Ox ta có : ax = 0 ; vx = vo ;  x = vot 1 2 + Trên trục Oy ta có : ay = g ; vy = gt ; y = gt 2 Chuyển động này xảy ra độc lập đối với chuyển động kia. Kết hợp lại có chuyển động vật ném. Công thức tính + Thời gian vật bay trong không khí : Cả 3 thời gian vật bay trong không khí, 2h rơi chạm đất, đi hết quãng đường L đều bằng nhau:  t= g 15
2h + Tầm ném xa: L = xmax = v0 .t = v0 . g + Vận tốc của vật: Tại điểm bất kỳ: v = vx + v y v 2 = ( gt ) 2 + v0 2 2 2 v = ( gt ) 2 + v0 2 Tại điểm chạm đất : v = 2 gh + v0  v = vx + v y = v0 + 2 gh 2 2 2 2 2 Phương trình quỹ đạo: y phụ thuộc x. Phương trình không có mặt thời gian: g 2 y= x 2v0 y * Ném xiên: Chuyển động của một vật bị ném xiên có thể xem là sự kết hợp của hai chuyển động: thẳng đứng lên trên chậm dần đều với gia tốc có độ lớn bằng g và 0 H đều theo phương nằm ngang. Hai chuyển động xảy ra độc lập với nhau và tổng L hợp hai chuyển động này ta có chuyển x động của vật ném lên xiên góc đối với ngang. - Chọn hệ trục toạ độ và gốc thời gian. Chọn hệ trục toạ độ Đề-các xOy, trục Ox hướng cùng chiều ném , trục Oy hướng lên trên ngược hướng véc tơ trọng ur lực P Chọn gốc thời gian lúc bắt đầu ném. - Phương trình chuyển động Xét chuyển động của vật được ném lên với vận tốc ban đầu hợp với phương nằm ngang góc α ( trọng trường coi là đều và bỏ qua lực cản của không khí) 16
Chuyển động của các hình chiếu Mx và My trên các trục Ox và Oy gọi là các chuyển động thành phần của vật M. ax = 0 + Trên trục Ox ta có : vx = v0 cos α x = v0 cos α .t ay = − g v0 y = v0 sin α + Trên trục Oy ta có v y = v0 sin α − gt gt 2 y = v0 sin α .t − 2 Chuyển động của vật ném là tổng hợp hai chuyển động thành phần: x = v0 cos α .t (1) gt 2 y = v0 sin α .t − (2) 2 -Phương trình quỹ đạo của vật x gx 2 Từ (1) rút ra t = thay vào (2)  y=− 2 + tan α .x v0 cos α 2v0 cos 2 α Từ phương trình quỹ đạo : quỹ đạo chuyển động của vật ném xiên là một parabol - Thời gian vật bay trong không khí: t=0 Từ (2) cho y = 0  t = 2v0 sin α Hai nghiệm ứng với thời điểm ném, và thời g điểm chạm đất. Thời gian vật chuyển động có thể tính bằng thời gian vật lên đến đỉnh rồi rơi xuống đất: vt − v0 0 − v0 sin α 2v0 sin α Thời gian vật lên đỉnh cao nhất: t1 = = t= a −g g -Tầm bay cao và tầm bay xa: v0 sin 2 α 2 + Tầm bay cao : v yt − voy = 2 gH H= 2 2 2g 17
Hoặc: gt2 v sin α . g v0 sin α . 2 v sin α 2 2 H = ymax = v0 sin α .t1 − 1 = v0 sin α . 0 − ( ) H = 0 2 g 2 g 2g 2v0 sin α v0 sin 2α 2 + Tầm bay xa: L = xmax = v0 x .t = v0 cos α . = g g Từ công thức này thấy với cùng vận tốc ném thì góc ném là 45 0 sẽ cho khoảng 2 v0 cách vật bay xa nhất là Lmax = g Toán học: Quỹ đạo chuyển động của vật: đường parabol, Liên quan đến đồ thị của hàm số bậc hai: y = ax 2 + bx + c Kĩ thuật công nghệ: Quy trình thiết kế kĩ thuật, Bản vẽ kĩ thuật, động cơ điện. C. Sản phẩm + HS hoàn thành phiếu học tập của nhóm mình. + Phiếu học tập này do GV thiết kế một số bài toán liên quan đến các kiến thức đã học, liên quan đến việc chế tạo máy tập cầu lông? PHIẾU HỌC TẬP I. TRẮC NGHIỆM Câu 1. Công thức tính thời gian chuyển động của vật ném ngang là: 2h h A. t . B. t . C. t 2h . D. t 2g . g g Câu 2. Công thức tính tầm ném xa của vật ném ngang là: h 2h A. L v0 . B. L v0 . C. L v0 2h . D. L v0 2 g . g g Câu 3. Chọn phát biểu đúng . Quỹ đạo chuyển động của vật ném ngang là A. đường thẳng. B. đường tròn. C. đường gấp khúc. D. đường parapol Câu 4. Viết phương trình quỹ đạo của một vật ném ngang với vận tốc ban đầu là 10m/s. Lấy g = 10m/s2. A. y = 10t + 5t2. B. y = 10t + 10t2. C. y = 0,05 x2. D. y = 0,1x2. Câu 5. Một vật được ném ngang từ độ cao h = 80 m với vận tốc đầu v 0 = 20 m/s. Lấy g = 10 m/s2. Thời gian và tầm bay xa của vật là: A. 1s và 20m. B. 2s và 40m. C. 3s và 60m. D. 4s và 80m. II. TỰ LUẬN 18
Bài toán: Từ độ cao H (Độ cao AC=H=3,6m) người ta thả rơi tự do một vật, cùng lúc đó tại B cách C một đoạn BC=H=L người ta ném một vật khác với vận tốc r v0 hợp với phương ngang 1 góc α. Tính v0 và α để chúng gặp được nhau trong quá trình chuyển động? D. Cách thức tổ chức hoạt động - GV hướng dẫn cho HS vận dụng các kiến thức tìm hiểu chuyển động nén ngang và ném xiên của vật, đồ thị hàm bậc 2, bản vẽ kĩ thuật, động cơ điện. - GV cho các nhóm báo cáo thảo luận dựa trên cơ sở hoàn thành phiếu học tập của nhóm mình. Phiếu đánh giá số 2: Đánh giá kiến thức nền Tiêu chí Điểm tối đa Điểm đạt được Đầy đủ nội dung yêu cầu cần Chuyển động ném ngang 4,0 báo cáo Chuyển động ném xiên 4,0 Chuyển động tròn đều 4,0 Chuyển động li tâm 4,0 Lực ma sát, trọng lực 4,0 Bài trình chiếu hài hòa, bố cục hợp lý 10,0 Tổng điểm 30 19
Trong đó, GV nêu rõ nhiệm vụ ở nhà của hoạt động 3: 1. Mỗi thành viên vẽ ít nhất 2 ý tưởng thiết kế sản phẩm. Cập nhật vào nhật kí cá nhân. 2. Các thành viên thảo luận tất cả các ý tưởng của các thành viên và lựa chọn 1 ý tưởng tốt nhất. Vẽ vào nhật kí học tập của nhóm. 3. Vẽ phác hoạ thiết kế của sản phẩm. Ghi rõ – Chú thích từng bộ phận của sản phẩm – Liệt kê các nguyên vật liệu ứng với từng bộ phận – Dự kiến về kích thước, hình dáng, khối lượng, các thông số kĩ thuật liên quan đến vật liệu dự định sử dụng để thiết kế cho từng sản phẩm – Vận dụng các kiến thức về chuyển động ném ngang, ném xiên, chuyển động tròn, lực ma sát trọng lực cũng như các kiến thức khác liên quan để giải thích cơ chế hoạt động của máy cũng như sự lựa chọn các nguyên vật liệu và các thông số kĩ thuật. Hoạt động 3. ĐỀ XUẤT CÁC BẢN THIẾT KẾ, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY TẬP CẦU LÔNG (Tiết 3: 45 phút) A. Mục đích: Sau hoạt động này, HS có khả năng: 1. Mô tả được bản thiết kế máy tập cầu lông; 2. Vận dụng các kiến thức về chuyển động ném ngang, ném xiên, chuyển động tròn và các lực cơ học để lí giải và bảo vệ cơ sở khoa học và nguyên tắc hoạt động đã lựa chọn trong phương án thiết kế máy tập cầu lông; 3. Lựa chọn phương án thiết kế tối ưu để thực hiện chế tạo máy tập cầu lông. B. Nội dung: Học sinh ở nhà đã hoàn thành nhiệm vụ: 1. Mỗi thành viên vẽ ít nhất 2 ý tưởng thiết kế sản phẩm. Cập nhật vào nhật kí cá nhân. 2. Các thành viên thảo luận tất cả các ý tưởng của các thành viên và lựa chọn 1 ý tưởng tốt nhất. Vẽ vào nhật kí học tập của nhóm. 20