Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Ứng dụng kiến thức Cơ học Vật lý 10 vào giải các bài tập thực tế, sáng tạo nhằm bồi dưỡng kiến thức và năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến "Ứng dụng kiến thức Cơ học Vật lý 10 vào giải các bài tập thực tế, sáng tạo nhằm bồi dưỡng kiến thức và năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh" nhằm đưa ra được khái niệm về bài tập thực tế, sáng tạo; Chỉ ra tác dụng của bài tập thực tế, sáng tạo trong dạy học vật lý với việc phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh; Đề xuất các dạng bài tập sáng tạo vật lý.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Ứng dụng kiến thức Cơ học Vật lý 10 vào giải các bài tập thực tế, sáng tạo nhằm bồi dưỡng kiến thức và năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

SỞ GD & ĐT NGHỆ AN TRƯỜNG PT HERRMANN GMEINER - - - SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: " Ứng dụng kiến thức Cơ học Vật lý 10 vào giải các bài tập thực tế, sáng tạo nhằm bồi dưỡng kiến thức và năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh." LĨNH VỰC: VẬT LÝ Giáo viên : Bùi Thị Hoài Điện thoại : 0973.623.623 Đơn vị :Trường PT Hermann Gmeiner Nghệ An, tháng 4/2022
PHỤ LỤC MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài ........................................................................................ 1 2. Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................... 1 3. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................ 1 4. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 2 5. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 2 NỘI DUNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN...................................................................................... 3 1.1. Bài tập sáng tạo ...................................................................................... 3 1.2. Bài tập có nội dung thực tế .................................................................... 5 1.3. Phương pháp dạy học tích cực .............................................................. 6 1.4. Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo ................................................ 7 2. XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THỰC TẾ, SÁNG TẠO PHẦN “CƠ HỌC” VẬT LÝ 10 BAN CƠ BẢN TRUNG HỌC PHỔ THÔNG .. 8 2.1. Thực trạng dạy bài tập có nội dung thực tế, sáng tạo phần “Cơ học” vật lý 10 trung học phổ thông, nguyên nhân và cách khắc phục.............. 8 2.1.1. Thực trạng dạy bài tập có nội dung thực tế, sáng tạo phần “Cơ học” vật lý 10 trung học phổ thông ............................................................. 8 2.1.2. Nguyên nhân ........................................................................................ 9 2.1.2. Cách khắc phục ................................................................................... 9 2.2. Yêu cầu chung về hệ thống bài tập thực tế, sáng tạo phần “Cơ học” vật lý 10 ban cơ bản ...................................................................................... 9 2.3. Hệ thống bài tập thực tế, sáng tạo ........................................................ 10 2.4. Kế hoạch sử dụng bài tập trong các chủ đề, bài học .......................... 22 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................................................................... 24 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ........................................................... 24 3.2. Đối tượng, phương pháp thực nghiệm sư phạm ................................. 24 3.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm .............................................................. 24 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Thực tiễn quá trình dạy học vật lý đã khẳng định bài tập thực tế, sáng tạo có vai trò và tác dụng rất tốt đối với việc phát huy tính tích cực nhận thức và bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho học sinh. Do đó sử dụng bài tập thực tế, sáng tạo trong dạy học vật lý là một trong những hướng đáp ứng được yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học vật lý hiện nay. Thế nhưng qua điều tra tôi thấy rằng việc sử dụng bài tập thực tế, sáng tạo trong dạy học vật lý còn chưa nhiều ở các trường trung học phổ thông. Trong khi đó điều kiện để sử dụng bài tập thực tế, sáng tạo trong dạy học vật lý thì không khó, chỉ đòi hỏi thiết bị đơn giản, thời gian thực hiện trên lớp hoặc ở ngoài giờ lên lớp. Hiện nay lượng bài tập thực tế, sáng tạo trong sách giáo khoa vật lý trung học phổ thông còn hạn chế nên học sinh rất ít được tiếp cận loại bài tập này, vì thế không phát huy được ưu thế của bài tập thực tế, sáng tạo trong việc nâng cao chất lượng, bồi dưỡng tư duy sáng tạo khoa học kỹ thuật cho học sinh. Từ thực tế và kinh nghiệm giảng dạy của tôi ở Trường THPT ……, tôi đã chọn đề tài: “Ứng dụng kiến thức Cơ học Vật lý 10 vào giải các bài tập thực tế, sang tạo nhằm bồi dưỡng kiến thức và năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh”. 2. Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu - Đưa ra được khái niệm về bài tập thực tế, sáng tạo. - Chỉ ra tác dụng của bài tập thực tế, sáng tạo trong dạy học vật lý với việc phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh. - Đề xuất các dạng bài tập sáng tạo vật lý. - Nghiên cứu và xây dựng hệ thống bài tập thực tế, sáng tạo phần “Cơ học” vật lý 10 ban cơ bản trung học phổ thông. - Đánh giá những thuận lợi và khó khăn khi triển khai đề tài. - Kết luận và các kiến nghị, đề xuất. - Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy giải bài tập thực tế, sáng tạo trong dạy học vật lý phổ thông. - Điều tra thực trạng dạy bài tập sáng tạo trong dạy học vật lý ở một số trường trung học phổ thông. - Soạn thảo hệ thống bài tập thực tế, sáng tạo phần “Cơ học” đảm bảo tính hệ thống, khoa học. 3. Đối tượng nghiên cứu - Nội dung kiến thức phần “Cơ học” - vật lý 10 ban cơ bản. 1
- Hoạt động soạn và hướng dẫn giải bài bài tập thực tế, sáng tạo phần “Cơ học” vật lý 10 ban cơ bản trung học phổ thông. 4. Phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu soạn thảo hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập thực tế, sáng tạo phần “Cơ học” vật lý 10 ban cơ bản theo hướng phát huy tính tích cực và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh. 5. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu các cở sở lý luận về giải bài tập thực tế, sáng tạo vật lý phổ thông và lý luận về dạy học tích cực, các biện pháp phát huy tính tích cực và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh trong hoạt động giải bài tập vật lý. - Phương pháp điều tra: Tìm hiểu việc dạy (thông qua dự giờ, trao đổi với giáo viên) và việc học (thông qua trao đổi với học sinh, bài kiểm tra) để tìm hiểu quá trình dạy và học bài tập vật lý ở phổ thông. - Phương pháp thực nghiệm sự phạm. 2
NỘI DUNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1. Bài tập sáng tạo 1.1.1. Khái niệm về bài tập sáng tạo vật lý Khái niệm bài tập sáng tạo về vật lý được V.G.Razumôpxki người Nga nêu ra từ những năm 60 của thế kỷ 20. Đó là bài tập mà giả thiết không có thông tin đầy đủ liên quan đến hiện tượng quá trình vật lý, có những đại lượng vật lý ẩn dấu; điều kiện bài toán không chứa đựng chỉ dẫn trực tiếp và gián tiếp về angôrít giải hay kiến thức vật lý cần sử dụng. Loại bài tập này dùng cho việc bồi dưỡng các phẩm chất của tư duy sáng tạo: tính linh hoạt, mềm dẻo, độc đáo, nhạy cảm. Tính chất sáng tạo thể hiện ở chỗ không có angôrít cho việc giải bài tập, đề bài che giấu dữ kiện khiến người giải liên hệ tới một angôrít đã có. Với bài tập sáng tạo người giải phải vận dụng kiến thức linh hoạt trong những tình huống mới (chưa biết), phát hiện điều mới (về kiến thức, kĩ năng hoạt động hoặc thái độ ứng xử mới). Việc phân chia này mang tính tương đối bởi “cái mới” có tính tương đối phụ thuộc vào đối tượng giải bài tập và phụ thuộc thời điểm sử dụng: “mới” tại thời điểm này nhưng sau đó khi đã biết thì lại trở thành bài tập luyện tập. 1.1.2. Tác dụng của bài tập sáng tạo Bài tập sáng tạo gây ra cho học sinh nhiều hứng thú, việc giải thành công các bài tập đó, đặc biệt là bài tập thí nghiệm vật lý mà kết quả xác nhận điều tiên đoán lý thuyết, gây cho học sinh cảm giác hài lòng, vui sướng. Giải các bài tập sáng tạo mà học sinh tự lực thực hiện thực sự đã tích cực hoá hoạt động nhận thức của chính bản thân họ. Việc sử dụng đều đặn những bài tập sáng tạo về vật lý không những phát triển ở học sinh năng lực dự đoán trực giác mà còn hình thành ở họ một trạng thái tâm lý quan trọng: kiến thức cần thiết không phải là để nhớ chúng một cách máy móc và “hoàn lại” cho giáo viên khi bị hỏi, chúng cần thiết để giải thích những hiện tượng chưa biết, để hiểu cơ chế của chúng, hoặc thu nhận những kiến thức mới. Giải bài tập sáng tạo là một trong những hình thức hoạt động sáng tạo đối với học sinh. 1.1.3. Phân loại bài tập sáng tạo Có nhiều cách phân loại bài tập sáng tạo trong vật lý. 3
V.G. Ra-zu-môp-xki dựa theo sự tương tự giữa quá trình sáng tạo khoa học với tính chất của quá trình tư duy trong giải các bài tập sáng tạo, chia bài tập sáng tạo thành hai loại: - Bài tập nghiên cứu đòi hỏi trả lời câu hỏi “Tại sao?” tương tự với “phát minh” trong sáng tạo khoa học. - Bài tập thiết kế đòi hỏi trả lời câu hỏi “làm thế nào?” tương tự với “sáng chế” trong sáng tạo khoa học kỹ thuật. Sự phân loại trên có tính khái quát cao nên khó vận dụng trong thực tiễn. Để vận dụng trong thực tiễn dạy học thì người ta thường phân loại bài tập sáng tạo theo các phẩm chất của tư duy sáng tạo. Tư duy sáng tạo bộc lộ các phẩm chất: tính mềm dẻo, linh hoạt, độc đáo và nhạy cảm. Bốn phẩm chất này có tính độc lập tương đối ở một mức độ nào đó, có thể khai thác trong dạy học các bài tập sáng tạo nhằm bồi dưỡng từ duy sáng tạo cho học sinh. Từ đó ta có thể có các dấu hiệu nhận biết bài tập sáng tạo như sau: 1.1.3.1. Bài tập có nhiều cách giải 1.1.3.2. Bài tập có hình thức tương tự nhưng nội dung biến đổi: đây là những bài tập có nhiều hơn một câu hỏi, ở câu hỏi thứ nhất là một bài tập luyện tập, các câu hỏi tiếp theo có hình thức tương tự, nếu vẫn áp dụng phương pháp như trên sẽ dẫn đến bế tắc vì nội dung câu hỏi đã có sự thay đổi về chất. 1.1.3.3. Bài tập thí nghiệm Bài tập thí nghiệm định tính về vật lý gồm các bài tập thiết kế phương án thí nghiệm theo một mục đích cho trước và bài tập thiết kế dụng cụ dựa trên nguyên tắc vật lý nào đó. 1.1.3.4. Bài tập cho thiếu hoặc thừa dữ kiện Đây là bài tập có ý nghĩa rất lớn về mặt giáo dưỡng, giáo dục kỹ thuật tổng hợp vào giáo dục ý thức tiết kiệm của công, song nó còn có tác dụng lớn về bồi dưỡng tư duy sáng tạo. Trong bài toán này tất cả các dữ kiện trực tiếp để giải đều thiếu, người giải phải tự tìm bằng quan sát, thống kê số liệu thực tế, tra cứu. Lập kế hoạch thu thập dữ liệu, triển khai thực hiện kế hoạch là công việc sáng tạo gần như một công trình nghiên cứu khoa học nhỏ. 1.1.3.5. Bài tập nghịch lý, nguỵ biện Đây là những bài toán mà trong đề bài chứa đựng một sự nguỵ biện nên đã dẫn đến nghịch lý, các bài tập dạng này có tác dụng bồi dưỡng tư duy phê phán, phản biện cho học sinh, giúp cho tư duy có tính độc đáo, nhạy cảm. 4
1.2. Bài tập có nội dung thực tế Bài tập vật lý có nội dung thực tế là những bài tập mà nội dung của chúng là các tình huống cụ thể hoặc mô phỏng các tình huống có thể nảy sinh trong thực tế của cuộc sống xung quanh chúng ta. Những bài tập này thể hiện được mối liên hệ giữa các kiến thức, định luật vật lý mà học sinh đã được học với các thành tựu và ứng dụng của những tri thức đó trong khoa học và kỹ thuật. Bài tập vật lý có nội dung thực tế là một trong những phương tiện để hình thành kiến thức lý thuyết và phát triển kỹ năng thực hành cho học sinh. Các bài tập vật lý có nội dung thực tế giúp chúng ta hiểu rõ bản chất vật lý của các khách thể trong tự nhiên, sản xuất và cuộc sống hàng ngày mà con người tương tác trong quá trình hoạt động thực tiễn của mình. Chức năng dạy học của các bài tập có nội dung thực tế là khi giải chúng sẽ góp phần cụ thể hóa và hệ thống hóa kiến thức của học sinh; xây dựng hệ thống tri thức mới, về các ngành sản xuất chủ yếu và hướng chính phát triển công nghiệp, về sự vận dụng các định luật vật lý trong cuộc sống hàng ngày của con người; hiểu biết sâu sắc các quy luật vật lý; làm giàu nội dung và khối lượng kiến thức; hình thành các khái niệm kỹ thuật và kỹ thuật tổng hợp; thiết lập mối liên hệ giữa các loại khái niệm khác nhau; nắm vững cách diễn đạt của các định luật và các định nghĩa; hình thành cho học sinh các hoạt động liên quan đến việc vận dụng kiến thức vào các tình huống cụ thể trong cuộc sống và kinh nghiệm hoạt động thực tiễn. Trong quá trình giải các bài tập với nội dung thực tế cho thấy sự thống nhất của kiến thức trong các phương diện lý thuyết và thực tiễn (kiến thức và kỹ năng có được là cơ sở để hình thành kinh nghiệm cuộc sống cá nhân của học sinh), đảm bảo sự liên kết kiến thức với các lĩnh vực khoa học và thực tiễn. Bài tập với nội dung thực tế cho phép thực hiện việc kiểm tra cơ sở kiến thức và kỹ năng của học sinh, thiết lập mối liên hệ ngược giữa mức độ nhất định của kiến thức lý thuyết đã lĩnh hội được và sự phát triển kỹ năng thực hành trong thực tế, xác định mức độ sẵn sàng của học sinh để thực hiện các hoạt động thực tiễn. 1.3. Phương pháp dạy học tích cực Phương pháp dạy học tích cực hướng tới việc hoạt động hóa, tích cực hóa hoạt động nhận thức của người học, nghĩa là tập trung vào phát huy tính tích cực của người học chứ không phải là tập trung vào phát huy tính tích cực của người dạy. Bản chất của dạy học tích cực là đề cao chủ thể nhận thức, chính là phát huy tính tự giác, chủ động của người học, lấy người học làm trung tâm. Trong dạy học tích cực, giáo viên giúp học sinh tự khám phá trên cơ sở tự giác và được tự do suy nghĩ, tranh luận, đề xuất giải quyết vấn đề. Giáo viên trở thành người thiết kế và tạo môi trường cho phương pháp học tích 5
cực, khuyến khích, ủng hộ, hướng dẫn hoạt động của học sinh, thử thách và tạo động cơ cho học sinh, khuyến khích đặt câu hỏi và đặt ra vấn đề cần giải quyết. Học sinh trở thành người khám phá, khai thác, tư duy, liên hệ, người thực hiện, chủ động trao đổi, xây dựng kiến thức và cao hơn nữa là “người nghiên cứu”. Qua kiểu dạy học này, học sinh được tập dượt giải quyết những tình huống vấn đề sẽ gặp trong đời sống. 1.4. Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo có thể được mô tả như sau: - Nhận ra ý tưởng mới : Biết xác định và làm rõ thông tin, ý tưởng mới; biết phân tích, tóm tắt những thông tin liên quan từ nhiều nguồn khác nhau. - Phát hiện và làm rõ vấn đề: Phân tích được tình huống trong học tập; phát hiện và nêu được tình huống có vấn đề trong học tập. - Hình thành và triển khai ý tưởng mới: Phát hiện yếu tố mới, tích cực trong những ý kiến của người khác; hình thành ý tưởng dựa trên các nguồn thông tin đã cho; đề xuất giải pháp cải tiến hay thay thế các giải pháp không còn phù hợp; so sánh và bình luận được về các giải pháp đề xuất. - Đề xuất, lựa chọn giải pháp: Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin liên quan đến vấn đề; đề xuất được giải pháp giải quyết vấn đề. - Thiết kế và tổ chức hoạt động: Lập được kế hoạch hoạt động với mục tiêu, nội dung, hình thức hoạt động phù hợp; biết phân công nhiệm vụ phù hợp cho các thành viên tham gia hoạt động; đánh giá được sự phù hợp hay không phù hợp của kế hoạch, giải pháp và việc thực hiện kế hoạch, giải pháp. - Tư duy độc lập: Biết đặt các câu hỏi khác nhau về một sự vật, hiện tượng, vấn đề; biết chú ý lắng nghe và tiếp nhận thông tin, ý tưởng với sự cân nhắc, chọn lọc; biết quan tâm tới các chứng cứ khi nhìn nhận, đánh giá sự vật, hiện tượng; biết đánh giá vấn đề, tình huống dưới những góc nhìn khác nhau. Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong môn vật lý là khả năng huy động, tổng hợp kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân nhằm giải quyết một nhiệm vụ học tập môn vật lý, trong đó có biểu hiện của sự sáng tạo. Sự sáng tạo trong quá trình giải quyết vấn đề được biểu hiện trong một bước nào đó, có thể là một cách hiểu mới về vấn đề, hoặc một hướng giải quyết mới cho vấn đề, hoặc một sự cải tiến mới trong cách thực hiện giải quyết vấn đề, hoặc một cách nhìn nhận đánh giá mới. 6
2. XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP THỰC TẾ, SÁNG TẠO PHẦN “CƠ HỌC” VẬT LÝ 10 BAN CƠ BẢN TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 2.1. Thực trạng dạy bài tập có nội dung thực tế, sáng tạo phần “Cơ học” vật lý 10 trung học phổ thông, nguyên nhân và cách khắc phục 2.1.1.Thực trạng dạy bài tập có nội dung thực tế, sáng tạo phần “Cơ học” vật lý 10 trung học phổ thông - Trong chương trình vật lý phổ thông nói chung và phần cơ học lớp 10 nói riêng, các bài tập có nội dung thực tế, sáng tạo rất ít, chủ yếu là các câu hỏi định tính, hầu như không có bài tập thí nghiệm. - Hệ thống bài tập các giáo viên soạn thảo có số lượng bài tập rất nhiều nhưng số lượng bài tập có nội dung thực tế, sáng tạo lại rất ít. - Một số giáo viên đã sử dụng bài tập thực tế, sáng tạo vào dạy giải bài tập, nhưng số lượng bài tập rất ít, không thường xuyên, ít có bài tập thí nghiệm. - Việc dạy bài tập nhiều khi còn nặng về số lượng bài tập, nặng về tính toán, nội dung không gắn liền thực tế nên không hấp dẫn, không phát triển được năng lực sáng tạo của học sinh. - Việc vận dụng những kiến thức vật lý vào giải thích những hiện tượng thực tế, việc sử dụng dụng cụ để giải quyết các nhiệm vụ thực tế còn nhiều hạn chế. 2.1.2. Nguyên nhân - Trong cách kiểm tra, đánh giá kiến thức hiện này còn chưa chú trọng đến bài tập có nội dung thực tế, bài tập sáng tạo. Trong các đề số lượng bài tập có nội dung thực tế, sạng tạo là rất ít, đặc biệt là các bài tập thí nghiệm mang tính sáng tạo cao. - Nhiều giáo viên chưa ý thức được tầm quan trọng của bài tập có nội dung thực tế, sáng tạo. Hệ thống bài tập của nhiều giáo viên chưa có nội dụng thực tế, sáng tạo để giúp học sinh vận dụng kiến thức vật lý vào thực tiễn. Một số giáo viên đã sử dụng bài tập có nội dung thực tế, sáng tạo vào dạy bài tập nhưng số lượng còn ít, chưa phù hợp với các đối tượng học sinh, sử dụng chưa nhiều, không thường xuyên nên chưa bỗi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh một cách thường xuyên, nên việc vận dụng kiến thức vật lý vào thực tế còn yếu. - Chương trình học hiện nay còn nặng về dạy kiến thức nên học sinh có rất ít thời gian để giải các bài tập có nội dụng thực tế, sáng tạo. 2.1.3. Cách khắc phục - Cần phải đổi mới cách kiểm tra, đánh giá, trong các đề kiểm tra cần cho số lượng bài tập có nội dung thực tế, sáng tạo nhiều hơn. 7
- Giáo viên cần ý thức được tầm quan trọng của bài tập có nội dung thực tế, sáng tạo đề bồi dưỡng được năng lực sáng tạo cho học sinh. Giáo viên phải soạn thảo được một hệ thống bài tập có nội dung thực tế, sáng tạo cho phần cơ học và kế hoạch sử dụng hệ thống đó một cách thường xuyên để phát huy được tính tích cực, chủ động và bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh. 2.2. Yêu cầu chung về hệ thống bài tập thực tế, sáng tạo phần “Cơ học” vật lý 10 ban cơ bản Hệ thống các bài tập thực tế, sáng tạo phần “Cơ học” vật lý 10 ban cơ bản phải thoả mãn các yêu cầu sau: - Phù hợp với các kiến thức cơ bản của chương trình sách giáo khoa và phải thiết thực gần gũi với cuộc sống hàng ngày của học sinh. - Phải dải đều nội dung phần cơ học và đa dạng về thể loại. - Các bài tập cần phải sử dụng thiết bị thì các thiết bị thí nghiệm phải đơn giản, dễ tìm, dễ chế tạo hoặc có sẵn ở phòng thí nghiệm. Các thao tác thí nghiệm không quá khó. 2.3. Hệ thống bài tập thực tế, sáng tạo Bài tập 1: Một em bé đang dạo chơi cùng với một con chó của mình thì gặp một người bạn đang lại gần. Mừng rỡ, con chó chạy tới người bạn rồi quay lại với chủ của nó rồi lại quay lại với người bạn, cứ như thế nhiều lần. Hỏi con chó đã chạy trong bao nhiêu lâu và được một quãng đường bao nhiêu? Cho biết hai em cùng tiến lại nhau với vận tốc 4 km/h, vận tốc của chó là 30 km/h và khoảng cách bạn đầu của hai em là 400m. Hướng dẫn giải: Thời gian chuyển động của hai em tới gặp nhau bằng thời gian chó chuyển động giữa hai em. Bài giải: Thời gian chuyển động của hai em tới gặp nhau bằng thời gian chó chuyển động giữa hai em. s 0,4 Thời gian chó chạy: t = = = 0,05 giờ v 8 Quãng đường chó chạy được: s’ =v’.t = 0,05.30 = 1,5 km. Bài tập 2: Một người đang cầm hai lò xo có độ cứng và chiều dài ban đầu như nhau. Lần lượt móc hai quả nặng 0,5g, 20g vào lò xo thứ nhất và lò xo thứ hai. Nếu người đó vào thang máy và thả cho thang rơi tự do thì chiều dài của lò xo sẽ như thế nào? Bỏ qua lực cản không khí. 8
Hướng dẫn giải: Người cùng lò xo, quả nặng rơi như thế nào? Bài giải: Khi không có sức cản của không khí: - Các vật có hình dạng và khối lượng khác nhau đều rơi như nhau. - Mọi vật chuyển động ở gần mặt đất đều có gia tốc rơi tự do Người cùng với lò xo, quả nặng đều rơi tự do theo thang máy, chính vì vậy tất cả rơi vào trạng thái không trọng lượng các quả nặng không còn tác dụng lực vào lò xo nữa. Vậy chiều dài của hai lo xo là như nhau. Bài tập 3: Một ly nước đặt trong một thang máy. Điều gì sẽ xảy ra nếu trong thời gian thang rơi tự do ta úp ngược cốc nước? Hướng dẫn giải: Thang máy rời tự do thì cốc nước và nước trong cốc chuyển động như thế nào? Bài giải Sự rơi tự do là sự rơi của các vật trong chân không chỉ dưới tác dụng của trọng lực, trọng lượng khi vật đang rơi bằng không tức là ở trạng thái không trọng lượng. Thang máy đang rơi tự do kéo theo cốc và nước trong cốc cũng rơi tự do. Vì vậy, nước không đổ ra ngoài, chúng chuyển động như nhau và không có chuyển động tương đối với nhau. Bài tập 4: Làm thế nào để đo đường kính của một quả bóng đá chỉ bằng một chiếc thước cứng thẳng? Hướng dẫn giải: Quãng đường bóng lăn một vòng bằng bao nhiêu? Bài giải: Một quả cầu lăn trên một mặt phẳng được trọn một vòng sẽ đi được một quãng đường đúng bằng chu vi vòng tròn lớn của nó. Bài tập 5: Một máy tiện đang hoạt động, trục của máy tiện quay rất nhanh. Nếu dùng một bút bi và một chiếc đồng hồ bấm giây hãy nêu phương án để xác định vận tốc góc của trục quay? Hướng dẫn giải: n Từ công thức  = có cách nào ta đo được số vòng quay n trong thời t gian t bằng cách dùng bút bi và một chiếc đồng hồ bấm giây không? 9
Bài giải: n Vận tốc góc của chuyển động tròn là  = (n là số vòng, t là thời gian), t dùng bút tì vào trục quay của máy, vết mực tạo trên trục có dạng xoắn có nhiều vòng, ta đếm được n, dùng đồng hồ đo thời gian để trục tạo nên vòng n xoắn đó là là t. Vận tốc góc của trục quay máy tiện là:  = (vòng/ giây). t Bài tập 6: Để các tia nước từ cái bánh xe đạp không thể bắn vào người đi xe, phía trên bánh xe người ta gắn những cái chắn bùn. Khi đó phải gắn những cái chắn bùn như thế nào? Hướng dẫn giải: Dựa vào phương chiều của vận tốc dài. Bài giải: Phải gắn những cài chắn bùn sao cho mép dưới cắt đường tiếp tuyến đi qua điểm thấp nhất của bàn đạp với mép trước của bánh xe. Bài tập 7: Ban ngày và ban đêm, khi nào chúng ta chuyển động quanh Mặt Trời nhanh hơn? Theo bạn có trường hợp như vậy không ? Hãy giải thích? Hướng dẫn giải: Dựa vào kiến thức tính tương đối của chuyển động và sự khác nhau giữa chiều quay của ta quanh Trái Đất và chiều quay của ta quanh Mặt Trời giữa ngày và đêm. Bài giải: Trong hệ Mặt Trời chúng ta thực hiện hai chuyển động đồng thời: quay quanh trục của Trái Đất và cùng với Trái Đất quay quanh Mặt Trời. Vào nửa đêm vận tốc quay cộng thêm vào vận tốc tịnh tiến của Trái Đất (vì cùng hướng) còn vào giữa trưa thì ngược lại hai vận tốc trừ lẫn nhau. Vậy vào lúc nửa đêm chúng ta chuyển động trong hệ Mặt Trời nhanh hơn lúc trưa. Điều này quả thật đã xảy ra đối với chúng ta. Bài tập 8: Tại sao diễn viên xiếc ngồi trên ngựa đang phi nhanh, người đó nhảy lên cao, khi rớt xuống vẫn đúng vào yên ngựa? Hướng dẫn giải: Dựa vào tính tương đối về chuyển động giữa người và ngựa. Bài giải: Vì vận tốc theo phương ngang của người và ngựa bằng nhau. 10
Bài tập 9: Một người chặt cây và hai người phụ kéo cho cây đổ, để cây đổ theo ý muốn người ta phải dùng hai sợi dây cột tại một điểm trên cao rồi kéo về hai phía khác nhau không trùng với phương mà người đó mong muốn.Tại sao không cột một sợi dây rồi kéo thẳng xuống nơi cây phải đổ mà phải cột hai dây như vậy và kéo hai sợ dây như thế nào để cho cây đổ chính xác? Hướng dẫn giải: Dựa vào kiến thức tổng hợp lực. Bài giải: Tổng hợp lực là thay thế nhiều lực tác dụng đồng thời vào một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt như toàn bộ các lực ấy. Trường hợp dùng một sợ dây lực nguyên vẹn nhưng gây nguy hiểm đối với người kéo dây. Trường hợp kéo bằng hai sợ dây theo phương khác là để tạo ra một hợp lực có tác dụng tương tự, không gây nguy hiểm đối với người kéo. Để cây đổ đúng thì áp dụng quy tắc hình bình hành. Nếu hai lực đồng quy được biểu diễn về độ lớn và về hướng bằng hai cạnh của một hình bình hành vẽ từ điểm đồng quy, thì hợp lực của chúng được biểu diễn về độ lớn và về hướng bằng đường chéo của hình bình hành đó. Vậy tổng hợp hai lực sao cho đường chéo hình bình hành tạo thành trùng với điểm cây phải đổ. Bài tập 10: Khi bửa củi, với những khúc gỗ lớn người ta thường đặt vào cái nêm cắm vào khúc củi sao đó dùng búa đập mạnh vào nêm.Tại sao khi gõ mạnh búa vào một cái nêm hình tam giác đang cắm vào một khúc gỗ thì khúc gỗ bị bửa ra? Hướng dẫn giải: Dựa vào kiến thức phân tích lực. Bài giải: Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực có tác dụng giống hệt như lực ấy. 11
Giả sử AB = h: AB=BC=l. ta có thể phân tích F do búa tác dụng vào nêm thành hai lực thành phần F1 và F2 vuông góc với hai má nêm. Dựa vào hình ta thấy rằng hai tam giác IF1 và ABC là hai tam giác đồng dạng. vậy: l F1 = F2 = F h Thường nêm có l khá lớn so với h, nên F1 và F2 khá lớn so với F. vậy khúc gỗ bị bửa ra. Bài tập 11: Ở các sân bay thường người ta thiết kế đường băng rất dài. Tại sao phải thiết kế như vậy, mà không làm ngắn hơn? Hướng dẫn giải: Dựa vào định nghĩa mức quán tính và điều kiện để máy bay cất cánh được. Bài giải: Theo định luật II Niu- tơn ta có thể rút ra kết luận vật có khối lượng càng lớn thì quán tính càng lớn, máy bay có khối lượng lớn thì tính ì của nó cũng lớn. Đường băng dài để máy bay đặt vận tốc lớn cần thiết để cất cánh. Bài tập 12: Tại sao chạy lấy đà trước ta lại nhảy được xa hơn là đứng tại chỗ nhảy ngay? 12
Hướng dẫn giải: Dựa vào định nghĩa mức quán tính. Bài giải: Trong trường hợp này chuyển động do quán tính được cộng thêm vào chuyển đông xuất hiện do việc đẩy người rời khỏi mặt đất. Bài tập 13: Con chó săn to khỏe và chạy nhanh hơn con thỏ. Tuy thế nhiều khi con thỏ bị chó săn rượt đuổi vẫn thoát nạn nhờ vận dụng chiến thuật luôn luôn đột ngột thay đổi hướng chạy làm chó săn lỡ đà. Điều này trong vật lý được giải thích ra sao? Hướng dẫn giải: Dựa vào định nghĩa mức quán tính. Bài giải: Sự khác nhau về khối lượng (hay mức quán tính) đã đưa đến sự khác nhau về mức độ thay đổi trạng thái chuyển động. Con thỏ có khối lượng nhỏ hơn chó săn nên dễ dàng thay đổi chuyển động hơn về hướng và độ lớn của 13
vận tốc. Do đó khi thỏ đột ngột thay đổi vận tốc thì chó săn không kịp thay đổi chuyển động và bị lỡ đà. Bài tập 14: Một hành khách đi trên xe buýt cho biết, lúc đầu xe còn ít khách khi qua chỗ đường xấu, xe bị xóc nhiều làm người ngồi trên xe rất khó chịu. nhưng khi xe đã đông khách, lại thấy êm hơn kể cả khi đi qua những chỗ đường xấu. Cảm giác ấy có đúng không? Hãy giải thích? Hướng dẫn giải: Giữa vào định nghĩa mức quán tính. Bài giải: Càng đông khách khối lượng xe và người càng lớn gia tốc xe thu được khi tương tác với đường (chỗ đường xấu xe bị xóc) sẽ nhỏ, sự thay đổi vận tốc theo phương thẳng đứng của xe rất bé nên người ngồi trên xe có cảm giác êm hơn. Bài tập 15: Một phi hành gia sau khi chuẩn bị đầy đủ phương tiện kĩ thuật đã ra khỏi tàu và làm việc trong không gian tuy nhiên ông lại quên một việc hết sức quan trọng là không buộc sợi dây giữa mình và con tàu. Tại sao việc buộc dây là hết sức quan trọng? Bằng cách nào người đó có thể về tàu? Hướng dẫn giải: Dựa vào kiến thức định luật III Niu –tơn. Bài giải: Phi hành gia không thể đi bộ về tàu được. Muốn về tàu thì phi hành gia phải kéo vào sợi dây một lực, lực căng của sợi dây sẽ kéo phi hành gia về tàu. Nếu không có dây thì phi hành gia phải ném các thiết bị ra không gian để tạo phản lực trở về tàu. 14
Bài tập 16: Dùng lực kế xác định khối lượng của một vật có trọng lượng lớn hơn giới hạn đo của lực kế nhưng không quá gấp đôi. Cho dụng cụ và vật liệu: lực kế, vật nặng, dây treo. Hướng dẫn giải: Dựa vào điều kiện căng bằng của vật và kiến thức lực đàn hồi. Bài giải: Phải treo vật nặng bằng hai sợi dây, trong đó lực kế được buộc vào một mg sợi. Khi đó số chỉ lực kế sẽ bằng: F = . 2 Lúc này số chỉ lực kế là F, từ đó ta suy ra m. Bài tập 17: Làm thế nào để xác định hệ số ma sát trượt µ của gỗ trên gỗ nếu bạn chỉ có các dụng cụ là: Bảng gỗ, thỏi gỗ, thước đo? Hướng dẫn giải: Thỏi gỗ đặt trên tấm bảng được làm nghiêng đến góc α là góc mà tại đó thỏi gỗ bắt đầu trượt đều xuống phía dưới. Dựa vào định luật II Niu tơn xac định hệ thức tính hệ số ma sát.khi ta chạm nhẹ vào bảng. Dùng động lực học xác định được µ = tanα. Bài giải: Thỏi gỗ đặt trên tấm bảng được làm nghiêng đến góc α là góc mà tại đó thỏi gỗ bắt đầu trượt đều xuống phía dưới khi ta chạm nhẹ vào bảng. Dùng động lực học xác định được µ = tanα, dùng thước đo chiều cao ban đầu của vật và chiều dài của bảng từ đó xác định được góc α. Bài tập 18: Khi chế tạo dây cáp, người ta không dùng một sợi to mà dùng nhiều sợi nhỏ bện lại với nhau. Vì sao cần như vậy? Hướng dẫn giải: Khi các dây xoắn lại với nhau, thì lực ma sát dọc theo mỗi dây là lớn hay nhỏ? 15
Bài giải: Khi các dây xoắn lại với nhau, thì lực ma sát dọc theo mỗi dây là rất lớn, lực đặt vào đầu dây để kéo phải thắng được lực ma sát đó thì mới làm cho các dây thẳng ra và mới làm cho chúng đứt được. Nếu số sợi dây bện của cáp càng nhiều, dây càng xoắn chặt, lực ma sát càng lớn và dây càng bền. Bài tập 19: Hãy xác định vận tốc ban đầu của viên đạn được bắn ra từ khẩu súng đồ chơi trẻ em mà chỉ dùng một chiếc thước dây. Lấy g = 9,8 m/s2. Hướng dẫn giải Sử dụng kiến thức bài ném ngang. Bài giải: 2h Áp dụng công thức: L = v0 , dùng thước đo độ cao h từ nòng súng g xuống đất và tầm bay xa L, từ đó tính được vận tốc ban đầu v0 Bài tập 20: Tại sao khi mở cổng loại có bản lề thì ta hay kéo những điểm cách xa bản lề ? Giải thích. Hướng dẫn giải: Dựa vào kiến thức về momen lực. Bài giải: Momen lực đối với một trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực và được đo bằng tích của lực với cánh tay đòn của nó, càng xa bản lề cánh tay đòn càng lớn nên tác dụng làm quay của bản lề khá đáng kể. Bài tập 21: Tại sao khi gập khuỷu tay ta có thể nâng được vật nặng hơn so với trường hợp duỗi thẳng tay theo phương ngang? Hướng dẫn giải: Dựa vào kiến thức mo men lực. Bài giải: Khi gập khuỷu tay, “cánh tay đòn” thu lại ngắn hơn nên có thể giữ được với lực lớn hơn. Bài tập 22: Xác định lực căng lớn nhất của một sợi dây cước dùng làm dây câu cá. Dụng cụ: Một giá thí nghiệm, một dây cước đường kính 0,1 – 0,2 mm, thước thẳng, những quả nặng khối lượng 0,5 – 1 kg. Hướng dẫn giải: 16
- Thiết kế một thí nghiệm để đo được lực căng theo trong lượng các quả nặng. - Thiết kế cách làm tăng lực căng tác dụng vào dây cho đến khi dây đứt. Bài giải: Dùng thước thẳng làm đòn bẩy, dây đặt thước một đầu buộc xuống bà, đầu kia treo các quả nặng (hình bên). Dịch chuyển điểm tựa một cách nhẹ nhàng cho đến khi dây đứt. Theo quy tắc momen, ta có: l1 Fk .l2 = P.l1  Fk = mg l2 Bài tập 23: Tại sao những công nhân khi vác những bao hàng nặng họ thường chúi người về phía trước một chút? Hướng dẫn giải: Dựa vào kiến thức các dạng cân bằng có mặt chân đế. Bài giải: Mục đích của việc công nhân chúi người về phía trước là để trọng tâm của bao hàng rơi vào mặt chân đế. Bài tập 24: Hai học sinh cùng khiêng một thùng nước nặng được treo lên một thanh đòn dài, trong đó một em khỏe hơn, để giúp cho bạn yếu sức hơn thì hai bạn đó phải đặt thùng nước sao cho hợp lí? Hướng dẫn giải: Dựa vào kiến thức bài tổng hợp hai lực song song cùng chiều. Bài giải: 17
Hợp lực của hai lực song song cùng chiều là một lực song song, cùng chiều và có độ lớn bằng tổng các độ lớn của hai lực ấy, tổng hợp lực do hai vai tác dụng lên thanh phải bằng trọng lượng của thùng nước. Cần dịch chuyển phía treo thùng về phía học sinh khỏe để phần đòn khiêng dài về phía học sinh yếu, khi đó lực tác dụng lên vai học sinh này nhỏ hơn lực tác dụng lên vài học sinh khỏe. Bài tập 25: Một người lái đò đang đứng ở mũi thuyền. Thuyền đậu sát bờ trên mặt nước yên lặng. Khi thấy có khách đi đò người lái đò đã đi từ mũi thuyền để đón khách. Hỏi người lái thuyền có đón được khách không? Tại sao? Hướng dẫn giải: Vận dụng định luật bảo toàn động lượng. Bài giải: Người lái thuyền không đón được khách. Vì khi dịch chuyển từ mũi đên lái, người ấy đã vô tình làm thuyền dịch chuyển theo hướng ngược lại tức là làm cho rời khỏi bờ. Bài tập 26: Chuyển động bằng phản lực là chuyển động của một vật sau khi nó phóng về một hướng một phần của chính nó. Hãy tìm hiểu nguyên lí hoạt động của tên lửa, nghiên cứu chế tạo một mô hình tên lửa bằng những vật liệu đơn giản. Hướng dẫn giải: Đưa ra nguyên lí hoạt động của tên lửa. Trong trường hợp đơn giản ta có thể thay nhiên liệu đốt trong tên lửa bằng nước và bơm hơi. Đưa ra nguyên lí hoạt động của tên lửa nước. Yêu cầu các nhóm dựa vào nguyên lí hoạt động của tên lửa nước về nhà hoàn thành sản phẩm. Bài giải: Nhận xét các mô hình tên lửa nước của các nhóm. Bài tập 27: Từ mặt đất ném thẳng đứng một quả bóng lên phía trên. Thời gian nào sẽ lớn hơn: lúc bóng bay lên hay lúc bóng rơi xuống? 18