Vận dụng lý thuyết kiến tạo vào dạy học chương "Cân bằng và chuyển động của vật rắn" Vật lý 10 Trung học phổ thông (THPT) ban cơ bản

ỘNG CỦA VẬT RẮN” VẬT LÝ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG BAN CƠ BẢN Chuyên ngành : Lý luận và phương pháp dạy học Vật lý Mã số : 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. PHẠM THỊ PHÚ Thành phố Hồ Chí Minh – 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH *****  ***** Trần Thị Ngọc Thảo VẬN DỤNG LÝ THUYẾT KIẾN TẠO VÀO DẠY HỌC CHƯƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN” VẬT LÝ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG BAN CƠ BẢN Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học môn Vật lý Mã số: 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. PHẠM THỊ PHÚ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Trần Thị Ngọc Thảo LỜI CẢM ƠN Cùng với việc triển khai và hoàn thành luận văn đúng thời hạn như ngày hôm nay, tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến: - Ban lãnh đạo Trường Đại học Sư phạm Tp. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi có thể học tập tại trường. - Quý thầy cô giáo khoa Vật lý, khoa Anh Văn, khoa Giáo dục Chính Trị Trường Đại học Sư Phạm Tp.Hồ Chí Minh và quý thầy cô thuộc Viện Nghiên Cứu Giáo Dục, Trường Đại học Vinh, Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội đã tận tình giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành các chuyên đề học tập của mình. - Thư viện của trường đã giúp tôi trong học tập và nghiên cứu trong suốt ba năm vừa qua. - Đặc biệt, em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Phạm Thị Phú – người hướng dẫn khoa học đã định hướng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn, giảng dạy, và động viên em trong suốt quá trình thực hiện luận văn. - Ban giám hiệu và quý thầy cô tổ Vật lý, các em học sinh Trường THPT Phú Mỹ và quý thầy cô ở các trường THPT thuộc tỉnh Bà Rịa – Vũng tàu đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình triển khai đề tài. - Các bạn cùng khóa 17 đã nhiệt tình tham gia đóng góp ý kiến và trao đổi trong học tập. - Cuối cùng, con xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ba, mẹ và các anh, em đã luôn ủng hộ cho con trong suốt thời gian vừa qua. Tp.HCM, ngày 20 tháng 08 năm 2009 Tác giả Trần Thị Ngọc Thảo MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục các chữ viết tắt MỞ ĐẦU.............................................................................................................1 Chương 1 - LÝ THUYẾT KIẾN TẠO TRONG DẠY HỌC Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG ...............................................................................................5 1.1. Lý thuyết kiến tạo trong dạy học ............................................................5 1.1.1. Cơ sở tâm lý học của lý thuyết kiến tạo .........................................5 1.1.2. Cơ sở triết học của lý thuyết kiến tạo.............................................5 1.1.3. Một số luận điểm cơ bản của lý thuyết kiến tạo trong dạy học......6 1.1.4. Dạy học kiến tạo............................................................................9 1.1.4.1. Cách tiếp cận kiến tạo trong dạy học ......................................9 1.1.4.2. Các loại kiến tạo trong dạy học.............................................10 1.1.4.3. Một số năng lực cơ bản kiến tạo kiến thức ...........................13 1.1.4.4. Vai trò của giáo viên và học sinh trong quá trình dạy học kiến tạo...................................................................................14 1.2. Vận dụng lý thuyết kiến tạo trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông ....................................................................................................15 1.2.1. Đặc thù của môn Vật lý................................................................15 1.2.2. Điều kiện cần thiết để tổ chức dạy học Vật lý theo quan điểm kiến tạo........................................................................................15 1.2.3. Tiến trình chung của việc vận dụng lý thuyết kiến tạo trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông .............................................17 Kết luận chương 1........................................................................................22 Chương 2 – THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN” THEO LÝ THUYẾT KIẾN TẠO NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DẠY HỌC VẬT LÝ...................................................................24 2.1. Mục tiêu dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”.....24 2.2. Phân tích cấu trúc, nội dung dạy học chương.......................................26 2.3. Thiết bị dạy học chương đáp ứng yêu cầu dạy học theo lý thuyết kiến tạo ................................................................................................29 2.4. Tìm hiểu thực trạng dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” ở một số trường THPT thuộc tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu .........37 2.5. Điều tra quan niệm của học sinh về các kiến thức liên quan đến cân bằng và chuyển động của vật rắn trước khi dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”.......................................................40 2.6. Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” theo lý thuyến kiến tạo...............................49 Kết luận chương 2........................................................................................70 Chương 3 – THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ...........................................................72 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm............................................................72 3.2. Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm ...............................72 3.3. Nội dung thực nghiệm ..........................................................................73 3.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm ..............................................................79 Kết luận chương 3........................................................................................84 KẾT LUẬN ......................................................................................................86 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..............................................................................88 PHỤ LỤC ......................................................................................................PL1 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐC : Đối chứng GV : Giáo viên HS : Học sinh LTKT : Lý thuyết kiến tạo PĐT : Phiếu điều tra PHT : Phiếu học tập PPDH : Phương pháp dạy học SGK : Sách giáo khoa SGK VL : Sách giáo khoa Vật lý SL : Số lượng STT : Số thứ tự THPT : Trung học phổ thông TN : Thực nghiệm TNKQ : Trắc nghiệm khách quan TNSP : Thực nghiệm sư phạm MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Đổi mới toàn diện giáo dục ở các bậc học, cấp học là vấn đề thời sự và cấp bách hiện nay. Việc đổi mới phải được tiến hành ở tất cả các yếu tố của quá trình giáo dục và ở mọi cấp độ từ vĩ mô đến vi mô bao gồm: quan điểm giáo dục, mục tiêu giáo dục, nội dung, phương pháp, phương tiện và kiểm tra đánh giá quá trình giáo dục. Trong đó đổi mới quan điểm giáo dục được coi là điểm xuất phát và là sợi chỉ đỏ xuyên suốt quá trình giáo dục, dạy học. Đổi mới PPDH trong từng bài học là sự cụ thể hóa việc đổi mới các yếu tố khác của quá trình dạy học. Trong nghị quyết TW 2 (khóa VIII) nêu rõ: “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục và đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học. Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh ”. Điều 24.2 Luật giáo dục quy định: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác dụng đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh”. Có nhiều lý thuyết là cơ sở cho các phương pháp dạy học hiện đại trong đó có lý thuyết kiến tạo. Dạy học theo lý thuyết kiến tạo tập trung vào người học, đề cao vai trò, hoạt động của học sinh nên việc nghiên cứu vận dụng lý thuyết kiến tạo vào dạy học Vật lý là điều cần thiết. Việc vận dụng lý thuyết kiến tạo vào dạy học đã sớm phát triển ở các nước trên thế giới nhưng ở nước ta vẫn chưa phổ biến. Hiện nay, đã có hai luận án Tiến sĩ Giáo dục học nghiên cứu dạy học một số kiến thức Vật lý theo quan điểm kiến tạo và một số luận văn Thạc sĩ nghiên cứu vấn đề này. Bên cạnh đó, trong chương trình Vật lý lớp 10, chương trình chuẩn thì chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” là chương quan trọng không những về mặt lý thuyết mà còn có ý nghĩa trong thực tế. Kiến thức của chương rất gần gũi với học sinh và có nhiều cơ sở về nội dung dạy học và thiết bị dạy học để tổ chức dạy học theo quan điểm kiến tạo. Tuy nhiên, chưa có luận văn nào vận dụng lý thuyết kiến tạo vào dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” Vật lý 10 THPT, chương trình chuẩn. Trên cơ sở đó, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu vận dụng lý thuyết kiến tạo vào dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” Vật lý 10 THPT, chương trình chuẩn” để góp phần vào công cuộc đổi mới phương pháp dạy học Vật lý trong trường phổ thông nhằm nâng cao chất lượng dạy học trong giai đoạn hiện nay. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu vận dụng lý thuyết kiến tạo vào quá trình dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” Vật lý 10 THPT nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học. 3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Học sinh lớp 10 THPT - Đối tượng nghiên cứu: Quá trình dạy học Vật lý 4. Phạm vi nghiên cứu Chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” lớp 10 THPT, chương trình chuẩn. 5. Giả thuyết khoa học Có thể tổ chức dạy học một số kiến thức của chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” theo quan điểm kiến tạo trong điều kiện hiện nay của trường THPT đảm bảo các yêu cầu về tính khoa học, sư phạm, khả thi; từ đó góp phần nâng cao chất lượng dạy học Vật lý. 6. Nhiệm vụ nghiên cứu 6.1 . Tìm hiểu lý thuyết kiến tạo trong dạy học, các phương án dạy học dựa trên quan điểm kiến tạo nhằm nâng cao chất lượng dạy học Vật lý. 6.2 . Xác định mục tiêu dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”. 6.3 . Phân tích nội dung kiến thức chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” lớp 10 THPT, chương trình chuẩn. Xác định điều kiện cần thiết tổ chức dạy học theo quan điểm kiến tạo. 6.4 . Tìm hiểu thực tế dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” ở một số trường THPT thuộc tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. 6.5 . Soạn thảo tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” lớp 10 THPT, chương trình chuẩn theo quan điểm của lý thuyết kiến tạo nhằm nâng cao chất lượng dạy học Vật lý. 6.6 . Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT nhằm xác định mức độ phù hợp, tính khả thi và tính hiệu quả của các tiến trình dạy học đã thiết kế. 7. Phương pháp nghiên cứu 7.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận - Nghiên cứu các tài liệu lý luận dạy học nhằm tìm hiểu lý thuyết kiến tạo và các phương án dạy học theo quan điểm kiến tạo. - Nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa, sách giáo viên, sách bài tập (định tính và định lượng) để xác định nội dung, cấu trúc logic của các kiến thức mà học sinh cần nắm vững. 7.2. Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” Tìm hiểu thực tế dạy học chương thông qua dự giờ, trao đổi với giáo viên, sử dụng phiếu điều tra, phân tích kết quả và đề xuất một số nguyên nhân của những khó khăn, sai lầm và hướng khắc phục. 7.3. Phương pháp thực nghiệm - Thực nghiệm Vật lý: Tiến hành các thí nghiệm giáo khoa thuộc nội dung chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”. - Thực nghiệm sư phạm. 8. Đóng góp mới của đề tài * Về lý luận: Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lý luận của LTKT trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông. * Về thực tiễn: - Điều tra được 26 quan niệm sai phổ biến của HS về kiến thức thuộc chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”. - Điều tra được thực trạng dạy học môn Vật lý ở một số trường THPT thuộc tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. - Lắp ráp và thực hiện 10 thí nghiệm dùng cho dạy học chương. - Thiết kế được 5 tiến trình dạy học theo quan điểm kiến tạo một số kiến thức chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” đảm bảo yêu cầu khoa học, sư phạm và khả thi trong điều kiện hiện nay của nhà trường THPT Việt Nam. - Tổ chức TNSP theo các tiến trình đã thiết kế góp phần nâng cao chất lượng dạy và học đồng thời rèn luyện một số kỹ năng cho HS phù hợp với yêu cầu đổi mới giáo dục trong giai đoạn hiện nay. * Một bài báo (Tạp chí giáo dục) đã nhận đăng phản ánh một phần kết quả của đề tài. Tên bài báo: Khai thác quan niệm sai của HS khi dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”, Vật lý 10 THPT ban cơ bản. 9. Cấu trúc của luận văn Luận văn dày 150 trang gồm các phần sau: Phần mở đầu gồm 4 trang: giới thiệu về đề tài nghiên cứu Chương 1. Lý thuyết kiến tạo trong dạy học ở trường phổ thông: gồm 19 trang Chương 2. Thiết kế tiến trình dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” theo quan điểm của lý thuyết kiến tạo nhằm nâng cao chất lượng dạy học Vật lý: gồm 48 trang Chương 3. Thực nghiệm sư phạm: gồm 14 trang Kết luận : gồm 2 trang Tài liệu tham khảo: gồm 3 trang Phụ lục: gồm 55 trang Chương 1 : LÝ THUYẾT KIẾN TẠO TRONG DẠY HỌC Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 1.1. Lý thuyết kiến tạo trong dạy học 1.1.1. Cơ sở tâm lý học của lý thuyết kiến tạo Lý thuyết kiến tạo xuất phát từ một quan điểm của J.Piaget (nhà tâm lý học lỗi lạc người Thụy Sĩ, 1896 - 1980) về các cấu trúc nhận thức [4], [7]. Theo quan điểm này, hoạt động nhận thức của con người liên quan đến việc tổ chức thông tin và thích nghi với môi trường mà người học tri giác nó thông qua quá trình đồng hóa và điều ứng. Tổ chức thông tin là cách mà thông tin được tổ chức, hình thành trong đầu óc của con người liên quan đến các đối tượng cụ thể, ý tưởng hoặc hành động. Thông tin được tổ chức được gọi là nội dung. Nội dung hòa nhập vào cấu trúc nhận thức của chủ thể thông qua quá trình đồng hóa và điều ứng. Sự phát triển nhận thức bao gồm ba quá trình cơ bản: đồng hóa, điều ứng và sự cân bằng [23]. Đồng hóa là một phần của sự thích nghi, là cơ chế giữ gìn cái đã biết và cho phép người học vận dụng những cái đã biết để giải quyết tình huống mới. Còn sự điều ứng chỉ thực sự xuất hiện khi những gì đã học không đủ để giải quyết các tình huống mới. Để giải quyết các tình huống này, người học có thể điều chỉnh, thậm chí là bác bỏ các nhận thức, quan niệm cũ. Cân bằng là sự điều chỉnh của chủ thể giữa hai quá trình đồng hóa và điều ứng. Như vậy, đồng hóa không làm thay đổi nhận thức mà chỉ mở rộng cái đã biết, còn điều ứng là làm thay đổi nhận thức và khi một học sinh tiếp xúc với một thông tin mới, sự mất cân bằng sẽ bắt đầu xuất hiện cho tới khi có sự thích nghi với thông tin mới và khi đó sẽ có sự cân bằng. 1.1.2 . Cơ sở triết học của lý thuyết kiến tạo[22] Quá trình nhận thức của con người là một quá trình học tập dưới nhiều hình thức khác nhau từ mang tính chất tự phát cho đến tự giác, có tổ chức chặt chẽ theo một chương trình có tính khoa học cao. Quá trình học tập của con người là một quá trình hoạt động tâm sinh lý với hàng loạt các thao tác và hành động liên tiếp được thực hiện trước hết bởi các cơ quan thụ cảm, sau đó bởi các cơ quan của hệ thần kinh trung ương. Đồng thời nhờ có ngôn ngữ và các ký hiệu mà kết quả của quá trình đó được kiến tạo thành hệ thống tri thức của con người nhằm phản ánh thế giới hiện thực khách quan. Trong triết học duy vật biện chứng, tư tưởng chính của lý thuyết kiến tạo đã được nhận thức luận Mác – Lênin khẳng định trong luận đề: Thế giới tự nhiên được tạo nên bởi vật chất, vật chất luôn vận động và tồn tại khách quan, con người có thể phản ánh được sự tồn tại và vận động của vật chất trong tư duy và hành động của mình. Như vậy, con người phải kiến tạo nên hệ thống tri thức để phản ánh thực tại xung quanh mình. Nếu hệ thống tri thức càng phong phú thì thực tại khách quan càng được phản ánh một cách sâu sắc và đầy đủ hơn. Một số hiện tượng con người chưa giải thích được đó là do hệ thống tri thức chưa được kiến tạo một cách đầy đủ. Khi đó, xuất hiện yêu cầu mở rộng tri thức và điều này thúc đẩy con người không ngừng nổ lực hoạt động và con người ngày càng nhận thức được thực tại sâu sắc hơn và tiệm cận với chân lý hơn. Ta thấy rằng: tư tưởng nền tảng của lý thuyết kiến tạo là đặt vai trò của chủ thể nhận thức lên vị trí hàng đầu của quá trình nhận thức. Trong quá trình học tập, người học không ngừng nổ lực tư duy để vượt qua những khó khăn nhận thức, nhiều khi phải thay đổi những quan niệm không phù hợp để xây dựng quan niệm mới. 1.1.3 . Một số luận điểm cơ bản của lý thuyết kiến tạo trong dạy học[4] Dạy học là quá trình tổ chức hoạt động nhận thức của người học một cách tự giác, chặt chẽ theo một chương trình có tính khoa học để đạt được hiệu quả cao nhất vì thế phải dựa trên các cơ sở tâm lý học và triết học của hoạt động nhận thức. Những cơ sở tâm lý học và triết học của LTKT nêu trên là cơ sở khoa học để tạo lập LTKT trong dạy học. Là một trong những người tiên phong trong việc vận dụng lý thuyết kiến tạo vào dạy học, Von Glasersfeld (nhà triết học người Đức, sinh năm 1917) đã nhấn mạnh một số luận điểm cơ bản làm nền tảng của lý thuyết kiến tạo như sau: a) Tri thức được tạo nên một cách tích cực bởi chủ thể nhận thức chứ không phải tiếp thu một cách thụ động từ bên ngoài. Luận điểm này khẳng định vai trò quyết định của chủ thể trong quá trình học tập, nó hoàn toàn phù hợp với thực tiễn trong quá trình nhận thức. Trong dạy học điều này cũng được thực hiện rõ ràng, chẳng hạn: khái niệm cùng phương và cùng giá. Mặc dù GV có thể đưa ra nhiều ví dụ khác nhau xoay quanh hai khái niệm trên nhưng chúng chỉ có thể được tạo nên trong chính tư duy của HS. b) Nhận thức là một quá trình thích nghi và tổ chức lại thế giới quan của chính mỗi người. Nhận thức không phải là khám phá một thế giới độc lập đang tồn tại bên ngoài ý thức của chủ thể. Theo quan điểm này, nhận thức không phải là quá trình HS thụ động thu nhận những chân lý do người khác áp đặt, mà họ được đặt trong một môi trường có dụng ý sư phạm. Ở đó HS được khuyến khích vận dụng những kỹ năng đã có để thích nghi với những đòi hỏi của môi trường mới, từ đó hình thành nên tri thức mới. Như vậy, luận điểm này hoàn toàn phù hợp với quy luật nhận thức của loài người. Chẳng hạn, sau khi HS đã có kiến thức về điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực, HS dựa vào đó để đưa ra phương pháp xác định trọng tâm của một vật phẳng, mỏng có hình dạng bất kỳ. c) Học là một quá trình mang tính xã hội trong đó học sinh dần dần tự hòa mình vào các hoạt động trí tuệ của những người xung quanh. Trong lớp, học sinh không chỉ tham gia vào việc khám phá mà còn tham gia vào quá trình xã hội bao gồm việc giải thích, trao đổi, đàm phán và đánh giá. Chẳng hạn, khi GV đưa ra câu hỏi: Trọng tâm của vật rắn nằm ở đâu? HS thảo luận nhóm và đưa ra các câu trả lời: Nhóm 1: Nằm tại điểm chính giữa vật Nhóm 2: Nằm tại tâm hình học của vật rắn Nhóm 3: Nằm trên vật Nhóm 4: Nằm tại điểm đặt của trọng lực Các HS đều đưa ra lý lẽ để bảo vệ ý kiến của mình, ở đây xuất hiện các mối quan hệ tương tác với nhau. d) Kiến thức và kinh nghiệm mà cá nhân thu nhận phải tương xứng với những yêu cầu mà tự nhiên và xã hội đặt ra. Luận điểm này định hướng cho việc dạy học theo quan điểm kiến tạo không lệch khỏi mục tiêu của giáo dục phổ thông, tránh tình trạng HS phát triển một cách tự do dẫn đến tri thức thu được trong quá trình học tập là lạc hậu hoặc quá xa vời tri thức khoa học phổ thông, không phù hợp với lứa tuổi, không phù hợp với những đòi hỏi của thực tiễn. Như ở ví dụ trên, các ý kiến khác nhau của các nhóm HS đưa ra chỉ có ý kiến của nhóm 4 phù hợp với thực tiễn, 3 ý kiến còn lại đều mắc phải sai lầm và phải được điều chỉnh lại thế giới quan của mình cho phù hợp với yêu cầu tự nhiên. e) Học sinh đạt được kiến thức mới theo chu trình: Dự báo -> Kiểm nghiệm -> Thất bại -> Thích nghi -> Kiến thức mới. Đây có thể coi là chu trình học tập mang tính đặc thù của LTKT. Nó hoàn toàn khác với chu trình học tập mang tính thụ động ở đó tri thức được truyền một chiều từ GV đến HS. Chu trình trên phản ánh sự sáng tạo không ngừng và vai trò chủ động, tích cực của HS trong quá trình học tập. Ví dụ: GV đưa ra câu hỏi: Lực có tác dụng làm một vật quay quanh một trục khi nào? HS đưa ra các dự đoán thảo luận: Dự đoán 1: Lực có giá nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay và cắt trục quay Dự đoán 2: Lực có giá nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay và không cắt trục quay Dự đoán 3: Lực có giá song song với trục quay Dự đoán 4: Lực có giá cắt trục quay Kiểm chứng các dự đoán trên bằng thí nghiệm thì thấy chỉ có dự đoán 2 là phù hợp, từ đó HS xây dựng được tri thức mới. Năm luận điểm trên là cơ sở xây dựng mô hình mới – dạy học kiến tạo. 1.1.4 . Dạy học kiến tạo 1.1.4.1 . Cách tiếp cận kiến tạo trong dạy học Từ năm luận điểm của Von Glasersfeld có thể trình bày cách tiếp cận của mô hình dạy học kiến tạo (gọi tắt là cách tiếp cận kiến tạo) như sau [16]: Mục đích của dạy học không phải chỉ truyền thụ kiến thức mà chủ yếu là biến đổi nhận thức của học sinh, tạo điều kiện cho học sinh kiến thức, thông qua đó mà phát triển trí tuệ và nhân cách. Muốn làm biến đổi nhận thức của học sinh, giáo viên cần phải tổ chức dạy học sao cho học sinh nắm bắt được vấn đề, tạo ra được những mâu thuẫn nhận thức giữa quan niệm cũ vốn có trong suy nghĩ của học sinh với thực tiễn quan sát và từ đó kiến tạo kiến thức. Cách tiếp cận kiến tạo trong dạy học nhấn mạnh đến mối liên tưởng kiến thức vốn có với những kiến thức cần học, đòi hỏi người giáo viên phải tạo ra được môi trường học tập thúc đẩy sự biến đổi nhận thức, có nghĩa là: - Tạo cơ hội để học sinh trình bày, thể hiện những kiến thức vốn có. - Cung cấp tình huống có vấn đề có ý nghĩa (liên quan đến kiến thức vốn có của học sinh). - Tạo cơ hội cho học sinh suy nghĩ tìm ra cách giải quyết vấn đề (đề xuất giả thuyết, tạo ra kiến thức mới). - Động viên học sinh thể hiện, trình bày kiến thức mới. - Tạo môi trường thuận lợi để học sinh tích cực tham gia vào quá trình dạy học. Như vậy, trong quá trình dạy học, giáo viên không được đơn thuần truyền thụ kiến thức mà phải là người động viên học sinh tham gia vào quá trình kiến tạo kiến thức; là người dự đoán, tìm hiểu những suy nghĩ, kiến thức vốn có trong đầu của học sinh trước giờ học cũng như trong giờ học; là người chỉ dẫn học sinh kiến tạo những tri thức có ý nghĩa, thúc đẩy quá trình biến đổi nhận thức của học sinh. Theo Irene.N.Valencia[9], dạy học là phải tạo cơ hội làm cho những ý nghĩ riêng của người học bộc lộ ra, tạo những hiện tượng thực nghiệm liên quan đến những quan niệm có sẵn của người học, tạo điều kiện cho người học suy nghĩ về các sự kiện thực nghiệm, thử nghiệm các ý kiến mới, thay đổi các ý kiến đã có. Quan điểm này nhấn mạnh việc dạy học phải làm bộc lộ các quan niệm có sẵn của học sinh và tổ chức cho học sinh hoạt động nhận thức trên cơ sở những quan niệm có sẵn đó. Theo Minstrel[9], trong dạy học phải thường xuyên kiểm tra các quan niệm có sẵn của học sinh để đưa chúng ra công khai thảo luận, đánh giá, cần giúp học sinh phản ánh được các mối liên hệ giữa các quan niệm đã có của họ với các tri thức khoa học. Quan niệm này nhấn mạnh việc cần làm cho học sinh bộc lộ quan niệm có sẵn và việc tổ chức cho học sinh trình bày trước tập thể, tạo sự va chạm giữa các ý kiến khác nhau. Ta thấy rằng, các tác giả có thể đã nhấn mạnh một vài khía cạnh khác nhau nhưng đều thống nhất các quan điểm cơ bản chung như sau: a) Dạy học phải xuất phát từ vốn kinh nghiệm đã có của học sinh. b) Trong quá trình dạy học, phải tổ chức cho học sinh tích cực, tự lực hoạt động nhận thức, xây dựng kiến thức bằng cách vượt qua các khó khăn trong nhận thức. c) Trong quá trình dạy học phải luôn luôn có sự tương tác giữa người học với giáo viên và bạn học. 1.1.4.2 . Các loại kiến tạo trong dạy học[4] Từ giả thuyết do Von Glaserfeld đề xuất, Paul Ernest đã phân thành các loại kiến tạo như sau: i. Kiến tạo cơ bản Kiến tạo cơ bản là gì? Trong cách phân chia này, kiến tạo cơ bản là một quan điểm nhận thức, nhấn mạnh đến cách thức các cá nhân xây dựng tri thức cho bản thân mình trong quá trình học tập. Hay nói khác đi, theo tâm lý học phát triển và tâm lý học trí tuệ của Piaget và Vygosky, học tập là quá trình cá nhân đồng hóa và điều ứng, tiếp nhận thông tin từ môi trường, xử lý thông tin đó và thích ứng với môi trường, nhờ đó mà kiến tạo cho mình một hệ thống quan niệm về thế giới xung quanh, quá trình tự học tập này là sự kiến tạo cơ bản. Nerida F.Ellerton và M.A.Clementes cho rằng: “Tri thức trước hết được kiến tạo một cách cá nhân thông qua cách thức hoạt động của chính họ”[4]. Điều này cũng hoàn toàn phù hợp với quan điểm của Von Glaserfeld là : “Tri thức là kết quả của hoạt động kiến tạo của chính chủ thể”. Kiến tạo cơ bản đề cao vai trò chủ động và tích cực của mỗi cá nhân trong quá trình nhận thức và cách thức cá nhân xây dựng tri thức cho bản thân. Kiến tạo cơ bản quan tâm đến sự chuyển hóa bên trong của cá nhân trong quá trình nhận thức, đồng thời coi trọng những kinh nghiệm của học sinh trong quá trình hình thành thế giới quan cho bản thân. Tóm lại, kiến tạo cơ bản quan niệm quá trình nhận thức là quá trình học sinh thích nghi với môi trường thông qua các hoạt động đồng hóa và điều ứng để dẫn đến sự cân bằng. Tuy nhiên, quá trình này không phải là sự sắp xếp một cách cơ học các kiến thức đã có và các kiến thức mới, mà bao gồm quá trình chủ thể nhận thức, suy nghĩ để loại bỏ những tri thức cũ không phù hợp, chọn lọc những tri thức đúng, phù hợp. Do vậy, tri thức mới được hình thành bao gồm cả quá trình loại bỏ, kế thừa và phát triển các quan niệm sẵn có của học sinh. Theo quan điểm kiến tạo cơ bản quá trình nhận thức của học sinh là quá trình thích nghi và tiến hóa. Ưu điểm nổi bật của kiến tạo cơ bản là đề cao vai trò tự lực của các cá nhân trong hoạt động nhận thức và chỉ ra cách thức cơ bản để người học xây dựng nên tri thức cho bản thân trong quá trình học tập. Song khi coi trọng quá mức vai trò của các cá nhân trong quá trình nhận thức cũng chính là đặt học sinh vào tình trạng cô lập, làm mất đi sự xung đột mang tính xã hội trong nhận thức. Do vậy, kiến thức được kiến tạo thiếu đi tính xã hội. Biểu hiện là kết quả của kiến tạo cơ bản thường dẫn đến những quan niệm khác nhau của các cá nhân về cùng một sự kiện. Trong số đó, có cái phù hợp, có cái chưa phù hợp, thậm chí có cái hoàn toàn sai trái với tri thức khoa học. Những kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy, những quan niệm sai trái và chưa phù hợp với tri thức khoa học thường có sức bền kỳ lạ và chúng trở thành chướng ngại trên con đường tổ chức nhận thức cho học sinh trong dạy học. Hạn chế này của kiến tạo cơ bản sẽ được khắc phục nhờ kiến tạo xã hội. ii. Kiến tạo xã hội Kiến tạo xã hội là gì? Con người thường không tồn tại một cách đơn lẻ mà thường sinh sống trong gia đình, trong tập thể, trong cộng đồng xã hội. Đồng thời con người có ngôn ngữ để giao tiếp với nhau trong cộng đồng. Do đó, theo Vygosky, sự học tập của con người không chỉ dừng lại ở quá trình kiến tạo cơ bản mà đồng thời được thực hiện thông qua sự tương tác, sự tranh luận trong cộng đồng. Vì vậy, kiến thức được tạo nên có tính chất xã hội, người ta gọi đây là kiến tạo xã hội hay kiến tạo ngoại sinh. Theo Nor Joharuddeen Mohd nor[4], kiến tạo xã hội là quan điểm nhấn mạnh đến vai trò của các yếu tố văn hóa, các điều kiện xã hội và sự tác động của các yếu tố đó đến sự hình thành kiến thức. Quan điểm này được xây dựng dựa trên các tư tưởng cơ bản sau: - Tri thức được cá nhân tạo nên phải xứng đáng với các yêu cầu của tự nhiên và thực trạng xã hội đặt ra. - Người học đạt được các tri thức mới bởi quá trình nhận thức: Dự báo -> Kiểm nghiệm -> Thất bại -> Thích nghi -> Tri thức mới. Kiến tạo xã hội xem xét cá nhân trong mối quan hệ chặt chẽ với các lĩnh vực xã hội. Theo Paul Ernest thì kiến tạo xã hội xem xét chủ thể nhận thức và lĩnh vực xã hội như là một sự kết nối mang tính trường tồn. Nhân cách của chủ thể được hình thành thông qua sự tương tác của họ với những người khác, và điều này cũng quan trọng như những quá trình nhận thức mang tính cá nhân của chính họ. Kiến tạo xã hội nhìn nhận chủ thể nhận thức trong mối quan hệ sống động với môi trường, nó không muốn nhấn mạnh một cách cô lập tiềm năng tư duy mang tính cá nhân mà nhấn mạnh đến khả năng tiềm ẩn của con người trong sự đối thoại. Tư duy được xem như là một phần của hoạt động mang tính xã hội của cá nhân. Dễ thấy ưu điểm của kiến tạo xã hội là nhấn mạnh vai trò của các yếu tố xã hội trong quá trình kiến tạo tri thức, bởi vì trong quá trình kiến tạo tri thức nếu xung đột mang tính cá nhân chỉ có ý nghĩa quan trọng trong một số giai đoạn thì sự xung đột giữa các cá nhân mới là động lực quan trọng trong quá trình phát triển trí tuệ của người học. Vì vậy nếu quá thiên về kiến tạo xã hội thì vai trò của chủ thể trong quá trình nhận thức không được thể hiện một cách rõ nét. Ta nhận thấy rằng, cả kiến tạo cơ bản và kiến tạo xã hội đều mang những ưu nhược điểm nhất định. Trong khi kiến tạo cơ bản đề cao vai trò của cá nhân thì kiến._. tạo xã hội đề cao vai trò của những tác nhân bên ngoài ảnh hưởng đến quá trình nhận thức của người học. Chính vì vậy, để tổ chức hoạt động dạy học có hiệu quả, người giáo viên phải biết tạo ra những môi trường học tập thuận lợi, sao cho nhờ những kinh nghiệm cùng với những kiến thức, kỹ năng đã có, người học có thể mở rộng và thiết kế lại sự hiểu biết, kiến thức và kỹ năng của bản thân. Đồng thời, không thể coi nhẹ vai trò của giáo viên và các bạn đồng môn. Người học sẽ quan sát giáo viên trong hành động, tư duy và tìm cách tiếp cận nó như là một mô hình mẫu. Mỗi cá nhân HS cần phải được tạo môi trường, điều kiện để trao đổi tương tác với các bạn trong lớp (Kiến tạo xã hội). Thông qua đó, những kinh nghiệm cũ và kiến thức mới sẽ được kết hợp và định hướng vào sự hiểu biết của bản thân. Mô hình do giáo viên đưa ra sẽ không được chủ thể tiếp nhận hoàn toàn mà được điều chỉnh cho phù hợp với sự hiểu biết riêng của bản thân học sinh. 1.1.4.3 . Một số năng lực cơ bản kiến tạo kiến thức[5],[29] Để người học thực hiện có hiệu quả kiến tạo cơ bản và kiến tạo xã hội trong quá trình lĩnh hội kiến thức, kỹ năng mới cần dần từng bước bồi dưỡng cho họ những năng lực cơ bản sau: a) Năng lực dự đoán phát hiện vấn đề dựa trên cơ sở các quy luật tư duy biện chứng, tư duy tiền logic, khả năng liên tưởng và di chuyển các liên tưởng. b) Năng lực định hướng tìm tòi cách thức giải quyết vấn đề, tìm lời giải các bài toán. c) Năng lực huy động kiến thức để giải quyết vấn đề Vật lý. Các thành tố chủ yếu của năng lực này là: năng lực lựa chọn các công cụ thích hợp để giải quyết một vấn đề, năng lực chuyển đổi ngôn ngữ, năng lực quy lạ về quen nhờ biến đổi các vấn đề, biến đổi các bài toán về dạng tương tự. d) Năng lực lập luận logic, lập luận có căn cứ giải quyết chính xác các vần đề đặt ra. e) Năng lực đánh giá, phê phán 1.1.4.4 . Vai trò của giáo viên và học sinh trong quá trình dạy học kiến tạo[12] i. Vai trò của giáo viên trong quá trình dạy học kiến tạo - Tạo không khí dạy học. - Tạo điều kiện để học sinh bộc lộ quan niệm riêng. - Tổ chức cho học sing tranh luận về những quan niệm của mình. - Là trọng tài trong những trường hợp ý kiến tranh luận không ngã ngũ. - Tạo điều kiện và giúp học sinh nhận ra các quan niệm sai lệch của mình và tự giác khắc phục chúng. - Trình bày tính hiển nhiên của các quan niệm khoa học - Tổ chức cho học sinh vận dụng kiến thức thu nhận. ii. Vai trò của học sinh trong quá trình dạy học kiến tạo - Học sinh phải chủ động và tích cực trong việc đón nhận tình huống học tập mới, chủ động trong việc huy động những kiến thức, kỹ năng đã có vào khám phá tình huống học tập mới. - Học sinh phải chủ động bộc lộ những quan điểm và những khó khăn của mình khi đứng trước tình huống học tập mới. - Học sinh phải chủ động và tích cực trong việc thảo luận, trao đổi thông tin với bạn học và với giáo viên. Việc trao đổi này phải xuất phát từ nhu cầu của chính học sinh trong việc tìm những biện pháp để giải quyết những tình huống học tập mới hoặc khám phá sâu hơn những tình huống đó. - Người học phải tự điều chỉnh lại kiến thức của bản thân sau khi đã lĩnh hội được các tri thức mới thông qua việc giải quyết các tình huống học tập. 1.2 . Vận dụng lý thuyết kiến tạo trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông 1.2.1 . Đặc thù của môn Vật lý[25] Thời cổ đại, khi các hoạt động lao động bằng chân tay bị coi khinh trong khi các hoạt động trí óc được tôn vinh thì Vật lý học là một bộ phận của triết học. Các khái niệm, quy luật, định luật Vật lý lúc bấy giở được hình thành chỉ thông qua con đường hoạt động tư duy, lập luận logic nên có nhiều kiến thức bị sai lệch, không đúng với bản chất vốn có của sự vật hiện tượng. Từ đó dẫn đến nhiều cuộc đấu tranh bảo vệ chính kiến của các nhà khoa học. Đến thế kỷ XVI, với sự đóng góp to lớn của nhà khoa học người Ý Galille, Vật lý học được biết đến như một khoa học thực nghiệm. Bởi hệ thống kiến thức về các khái niệm, các định luật Vật lý được xây dựng chủ yếu bằng thực nghiệm. Các nhà khoa học đã tự kiến tạo kiến thức cho bản thân và trở thành kiến thức chung cho nhân loại. Chính vì vậy, các kiến thức Vật lý đã ngày càng tiệm cận với chân lý hơn trong một giai đoạn nhất định nào đó. Mặt khác, những kiến thức của Vật lý học được ứng dụng trực tiếp, rộng rãi vào trong cuộc sống, kỹ thuật. Đặc biệt, trong những thập kỷ gần đây, cùng với những ngành khoa học khác, Vât lý học đã góp phần không nhỏ vào công cuộc chinh phục vũ trụ và nâng cao chất lượng cuộc sống của con người. Với những đặc thù cơ bản như vậy, chúng tôi nhận thấy rằng: Có thể tổ chức các hoạt động nhận thức của học sinh theo quan điểm kiến tạo đi theo phương pháp thực nghiệm của các nhà khoa học. Hơn nữa, học sinh khi tiếp xúc thực tế cuộc sống sẽ tích lũy cho mình một số kiến thức về Vât lý học cho bản thân. Đây cũng là một thế mạnh để giáo viên tìm hiểu các quan niệm đúng sai của học sinh trước khi tổ chức dạy học cho học sinh theo quan điểm kiến tạo. 1.2.2 . Điều kiện cần thiết để tổ chức dạy học Vật lý theo quan điểm kiến tạo a) Nội dung dạy học, nội dung nhận thức phải gắn liền với thực tiễn cuộc sống. Song song với quá trình học tập trong nhà trường, học sinh trong quá trình tiếp xúc với thực tế đã kiến tạo cho bản thân một số khái niệm cơ bản có thể đúng hoặc sai. Người giáo viên có nhiệm vụ phát hiện ra những quan niệm sai đang tồn tại ở người học để thiết kế các quá trình dạy học thích hợp nhằm giúp học sinh phá vỡ những quan niệm cũ, sai lệch để kiến tạo nên kiến thức mới.[9] Như vậy, trong dạy học theo quan điểm kiến tạo, các kiến thức, kỹ năng sẵn có của học sinh là một trong các tiền đề quan trọng giúp giáo viên lựa chọn tri thức và phương pháp dạy học phù hợp. Tuy nhiên, nếu câu hỏi đặt ra đã có trong vốn kinh nghiệm của học sinh thì hoạt động tư duy không xảy ra. Còn nếu đặt câu hỏi quá khó, học sinh đã nổ lực hết sức vẫn không trả lời được, học sinh sẽ cảm thấy chán nản và quá trình tư duy có thể vẫn diễn ra nhưng không đạt được hiệu quả dẫn đến không đạt được mục tiêu của quá trình dạy học. Để khắc phục, giáo viên có thể sử dụng các biện pháp sư phạm sau đây[23]: - Ôn tập các kiến thức cũ mà học sinh đã học có liên quan đến kiến thức mới. - Có thể dùng những câu hỏi giúp học sinh nhớ lại những kiến thức cũ đã học có liên quan đến bài học mới. - Dùng phép tương tự để dạy học tri thức mới. b) Trong quá trình dạy học, khi phát hiện học sinh có biểu hiện sai lầm, giáo viên không nên bác bỏ ngay mà tạm thời chấp nhận ý kiến của học sinh, tìm hiểu nguyên nhân tại sao học sinh lại có những biểu hiện sai lầm như vậy. Đối với những sai lầm do sơ suất thì có thể chỉ cho học sinh tự sửa chửa. Còn đối với những sai lầm do quan niệm sai đưa đến thì cần phải tổ chức một quá trình hoạt động nhận thức để học sinh tự thấy các cái sai trong quan niệm của mình, tự nguyện muốn thay đổi; khi đó, giáo viên sẽ giúp cho học sinh xây dựng tri thức mới để đáp ứng nhu cầu muốn thay đổi quan niệm sai. Thái độ như vậy sẽ giúp học sinh tự thay đổi quan niệm sai mà không cảm thấy bị áp đặt, bị bắt buộc. Còn nếu khi học sinh có biểu hiện sai lầm mà giáo viên bác bỏ ngay lập tức và đưa ra quan niệm đúng thì về mặt hình thức, do uy quyền của người giáo viên, học sinh có vẻ như đã thay đổi quan niệm sai nhưng khi không còn sự quản lý của giáo viên, học sinh sẽ quay về với quan niệm vốn có của mình. c) Điều kiện trang thiết bị phải đáp ứng được nhu cầu học tập, nghiên cứu của học sinh. Trong quá trình dạy học theo quan điểm kiến tạo, học sinh phải tự kiến tạo kiến thức cho bản thân dưới sự hỗ trợ của giáo viên nên con đường đi tìm tri thức Vật lý của học sinh cũng giống như các nhà khoa học. Học sinh cũng tự mày mò để thiết kế các phương án thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm với các dụng cụ có sẵn để giải quyết các mâu thuẫn nhận thức hay giải quyết các vấn đề đã đặt ra. Trong đó, giáo viên phải là người chủ động trong việc điều khiển hoạt động tư duy của học sinh, phải tạo được nhu cầu và hứng thú học tập cho học sinh bằng cách đưa ra một tình huống có vấn đề để đưa chủ thể vào một trạng thái tâm lý đặc biệt, mong muốn giải quyết vấn đề và lúc đó hoạt động tư duy bắt đầu diễn ra. Giáo viên phải tạo ra môi trường học tập cho học sinh có điều kiện thuận lợi để thảo luận, trao đổi ý kiến của mình với bạn bè, với giáo viên. 1.2.3 . Tiến trình chung của việc vận dụng lý thuyết kiến tạo trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông. i.Tiến trình dạy học kiến tạo theo một số tác giả phương Tây[9] Hiện nay, các nhà nghiên cứu đang tìm ra các phương pháp dạy học cụ thể có thể thực hiện các quan diểm của dạy học kiến tạo. Theo Minstrel việc tìm hiểu những quan niệm có sẵn của học sinh gợi ý cho việc xây dựng các phương pháp dạy học cũng như các tiến trình dạy học cụ thể. Các hướng nghiên cứu đều nhấn mạnh tầm quan trọng của sự phát triển các kiến thức được xây dựng chung giữa thầy và trò trong quá trình dạy học. Cuối cùng, quan niệm của thầy, đại diện cho quan điểm khoa học phải là quan niệm chỉ đạo. Tuy nhiên, hiện có sự bàn cãi về việc đánh giá các quan niệm có sẵn của học sinh để làm chúng bộc lộ ra. Do vậy, các hướng đề xuất có các chi tiết khác nhau tùy theo quan điểm về các quan niệm có sẵn của học sinh. Một số phương pháp dạy học cụ thể đã được đề xuất như sau: - Phương pháp của Nossbaun và Novick, gồm ba bước: Bước 1: Bộc lộ quan niệm có sẵn. Bước 2: Tạo mâu thuẫn nhận thức. Bước 3: Thúc đẩy việc xây dựng kiến thức mới. - Phương pháp của Lawson, cũng gồm ba bước: Bước 1: Thăm dò quan niệm có sẵn Bước 2: Thành lập kiến thức mới trong mối quan hệ với kiến thức có sẵn. Bước 3: Áp dụng - Phương pháp của Cosgrove và Osborne: Bước 1: Thăm dò các quan niệm sai có sẵn của học sinh và lựa chọn tri thức khoa học có thể dùng để thách thức các quan niệm sai có sẵn của học sinh. Bước 2: Tạo tình huống kích thích học sinh bộc lộ quan niệm sai có sẵn, tạo điều kiện cho học sinh trình bày quan điểm của bản thân trước tập thể và xem xét quan điểm của người khác. Bước 3: Giới thiệu các chứng cứ khoa học, giúp học sinh so sánh các quan điểm của học sinh với các quan điểm khoa học. Bước 4: Áp dụng quan điểm khoa học mới - Phương pháp do nhóm CLIS (Children’s Learning in Science) đề nghị: Biểu diễn bằng sơ đồ sau: Bộc lộ kiến thức có sẵn Định hướng Xem xét lại các kiến thức có sẵn Trao đổi và làm rõ các kiến thức có sẵn Đưa ra các tình huống mâu thuẫn Xây dựng các kiến thức mới Đánh giá Áp dụng các kiến thức mới So sánh với các kiến thức có sẵn - Phương pháp của Guy Robardet và Jean Claudde: Biểu diễn bằng sơ đồ sau: Quan niệm của học sinh Vấn đề Rất nhiều mô hình khả dĩ(mô hình giả định) Thí nghiệm kiểm tra Giả thuyết được khẳng định hay mô hình được xác lập Củng cố Giáo viên đề xuất Hay mô tả Một dự án thực nghiệm Một tình huống Hình thành những liên tưởng của các giả thuyết Lựa chọn thông số phù hợp Xây dựng bởi học sinh Thảo luận về phương án thực nghiệm Đánh giá Vận dụng mô hình vào việc tiên đoán và giải thích các hiện tượng mới Bài tập ii. Tiến trình dạy học kiến tạo theo một số tác giả trong nước Theo Nguyễn Quang Lạc[22], tiến trình dạy học theo quan điểm kiến tạo được chia làm ba bước như sau: Bước 1: Làm bộc lộ quan niệm của học sinh. Giáo viên đưa ra tình huống thuận lợi (thông qua thí nghiệm, bài tập, câu chuyện…), tạo không khí cởi mở để học sinh phát biểu những quan niệm của học về vấn đề học tập. Điều cơ bản là phải tôn trọng các quan niệm của học sinh, giáo viên chưa cần nhận xét và phê phán các quan niệm sai mà chỉ cần tạo điều kiện để học sinh trình bày được nội dung của quan niệm đó. Bước 2: Giáo viên tổ chức hướng dẫn và điều khiển học sinh thảo luận. Trong bước này, điều quan trọng là giáo viên phải tạo được không khí sư phạm dân chủ để khuyến khích học sinh tập tranh luận bảo vệ lý lẽ của mình, từ đó những học sinh có quan niệm sai biết nhận ra nguyên nhân và từ bỏ nó; biết cách lập luận để chấp nhận quan niệm đúng. Cuối cùng, giáo viên thể chế hóa kiến thức về vấn đề học tập cho cả lớp. Bước 3: Giáo viên tổ chức để học sinh vận dụng kiến thức. Giáo viên phải giúp học sinh luyện tập được kỹ năng phân tích, xây dựng lập luận để có những dự đoán, giải thích sự tiến triển của một sự kiện mới, có cách giải quyết vấn đề trong tình huống mới liên quan đến nội dung của vấn đề học tập. Nhờ đó mà, học sinh vừa củng cố được nội dung của bài học vừa luyện tập và dần dần hình thành phương pháp nhận thức, kiến tạo tri thức cả trên hai bình diện kiến tạo cơ bản và kiến tạo xã hội. - Theo Dương Bạch Dương, tiến trình dạy học kiến tạo theo hướng để học sinh bộc lộ quan niệm sai và xây dựng các quan niệm đúng gồm các bước như sau: Bước 1: Tìm hiểu những quan niệm sai thường gặp của học sinh theo trình tự sau: + Tìm hiểu những biểu hiện sai lầm của học sinh. + Tìm nguyên nhân dẫn đến các sai lầm để xác định các quan niệm sai. + Tìm hiểu nguồn gốc hình thành của quan niệm sai. Bước 2: Để học sinh bộc lộ quan niệm sai của mình. Bước 3: Giáo viên tổ chức để học sinh thảo luận để thấy rõ các câu trả lời sai. Bước 4: Giáo viên hướng dẫn học sinh rút ra kết luận, hợp thức hóa kiến thức. Bước 5: Học sinh vận dụng để thấy rõ ý nghĩa của các quan niệm đúng vừa xây dựng được. Ta nhận thấy: các phương pháp dạy học ở trên đều đòi hỏi phải tiến hành thăm dò các quan niệm có sẵn của học sinh, khuyến khích học sinh bộc lộ và đưa học sinh vào những tình huống, trong đó việc sử dụng những quan niệm có sẵn sẽ đưa đến những tiên đoán cần kiểm chứng, học sinh trao đổi để xem xét lại các quan niệm có sẵn và xây dựng quan niệm mới phù hợp hơn và chính xác hơn. iii. Tiến trình dạy học kiến tạo trong môn Vật lý ở trường phổ thông Kết hợp với các phương pháp đã nêu, chúng tôi đề xuất tiến trình dạy học kiến tạo như sau: Khâu chuẩn bị: Đây là khâu quan trọng nhất, quyết định sự thành công hoặc thất bại của bài giảng. Trước khi dạy, giáo viên cần: - Xác định mục tiêu, yêu cầu của bài học. Mục tiêu của bài học phải được thể hiện bằng những kiến thức, kỹ năng mà người học chiếm lĩnh được sau giờ học. - Điều tra làm rõ sự hiểu biết của học sinh về những vấn đề liên quan đến nội dung bài học. Đây là khâu rất quan trọng và thể hiện nét đặc thù của dạy học kiến tạo. Có thể thực hiện khâu này theo cách: + Chuẩn bị phiếu điều tra: Trong phiếu này, giáo viên cần đưa ra những câu hỏi về những vấn đề mà trước đó giáo viên chưa dạy hay đề cập đến, yêu cầu học sinh cho biết những hiểu biết của mình về những vấn đề trong bài học sắp tới. + Phát phiếu điều tra cho các nhóm thảo luận và trả lời. + Tiến hành phân tích những kiến thức vốn có của học sinh qua phiếu điều tra. - Xây dựng phương án dạy học: + Xác định rõ những kiến thức nào cần thảo luận, những kiến thức nào sẽ cho học sinh tự xây dựng, tìm tòi. + Chuẩn bị các thí nghiệm để xây dựng các tình huống học tập (nếu có). + Dự kiến, phân tích câu hỏi, câu trả lời có thể có của học sinh trong giờ học. + Dự kiến cách tổ chức các nhóm học sinh làm thí nghiệm và thảo luận. + Dự kiến trình tự, nội dung ghi bảng. + Xác định nội dung đánh giá, xây dựng câu hỏi để kiểm tra – đánh giá. Tiến trình dạy học: - Giáo viên nêu ra những vấn đề cần giải quyết trong bài học. - Giáo viên tổ chức hướng dẫn và điều khiển học sinh giải quyết lần lượt từng vấn đề nêu ra theo các bước sau: + Bước 1: Làm bộc lộ quan niệm của học sinh. + Bước 2: Giáo viên tổ chức điều khiển cho học sinh tự thảo luận và thể chế hóa kiến thức. + Bước 3: Giáo viên tổ chức để học sinh vận dụng tri thức mới Kết luận chương 1 Trên đây, chúng tôi đã trình bày cơ sở lý luận của dạy học theo LTKT. Chúng tôi có những kết luận sau: - Dạy học theo LTKT có thể đáp ứng nhu cầu đổi mới trong giáo dục cụ thể là đổi mới phương pháp dạy học trong giai đoạn hiện nay. Các quan điểm của dạy học theo LTKT phù hợp với các kết quả nghiên cứu trong tâm lý học, giáo dục học hiện đại và trong nhận thức luận. - Với điều kiện hiện nay ở trường phổ thông và đặc thù của môn Vật lý, việc tiến hành dạy học theo lý thuyết kiến tạo hoàn toàn có tính khả thi. - Các nhà nghiên cứu đã đề xuất một số tiến trình dạy học theo LTKT và bước đầu thực nghiệm sư phạm thành công chủ yếu ở THCS và một phần THPT, trên cơ sở đó, chúng tôi đã nghiên cứu và đưa ra tiến trình dạy học chung cho quá trình dạy học một số kiến thức Vật lý theo LTKT phù hợp với điều kiện hiện có ở trường phổ thông. PPDH đã đề xuất có đặc điểm sau: Giúp HS thay đổi quan niệm sai một cách tự nguyện bằng hoạt động nhận thức của bản thân, quan niệm đúng do HS tự xây dựng nên sẽ tồn tại bền vững. Chương 2 : THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN” THEO LÝ THUYẾT KIẾN TẠO NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DẠY HỌC VẬT LÝ Để thiết kế được các tiến trình dạy học theo quan điểm kiến tạo không xa rời thực tiễn, phù hợp với tri thức khoa học thì việc đầu tiên là phải xác định được mục tiêu dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”. 2.1. Mục tiêu dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” 2.1.1. Kiến thức - Phân biệt được khái niệm vật rắn và chất điểm. - Phát biểu được điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực. Phân biệt được điều kiện cân bằng của vật rắn và điều kiện cân bằng của chất điểm. - Phát biểu được định nghĩa trọng tâm và tính chất đặc biệt của trọng tâm. - Phát biểu được quy tắc và biết tổng hợp hai lực có giá đồng quy. - Phát biểu được điều kiện cân bằng của một chất điểm chịu tác dụng của ba lực đồng phẳng không song song. - Phát biểu được định nghĩa, viết công thức tính momen lực và biết được đơn vị đo của momen lực. - Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật rắn có trục quay cố định. - Phát biểu được quy tắc hợp lực song song và biết tổng hợp hai lực song song cùng chiều. - Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế. Phân biệt được các dạng cân bằng bền, cân bằng không bền, cân bằng phiếm định của vật rắn có mặt chân đế. - Phát biểu được định nghĩa của chuyển động tịnh tiến và nêu được ví dụ minh họa. - Viết được công thức định luật II Newton cho chuyển động tịnh tiến. - Hiểu được tác dụng của momen lực đối với vật rắn quay quanh trục. - Biết được các yếu tố ảnh hưởng đến momen quán tính của vật. - Phát biểu được định nghĩa ngẫu lực và viết được công thức tính momen ngẫu lực. - Hiểu được khi vật rắn chịu tác dụng của một momen lực khác không thì vật rắn quay chậm dần hoặc nhanh dần. 2.1.2. Kỹ năng - Biết đề xuất phương án thí nghiệm xác định điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và ba lực không song song. - Biết phân tích để nắm được mục đích thí nghiệm, lắp ráp và tiến hành thí nghiệm. - Biết đề xuất phương án thí nghiệm để xác định trọng tâm của vật rắn. - Vận dụng tính chất đặc biệt của trọng tâm để giải quyết các trường hợp cụ thể. - Biết đề xuất giả thuyết và giải quyết vấn đề về tác dụng của lực đối với vật rắn có trục quay cố định. - Biết phân tích để nắm được mục đích thí nghiệm, lắp ráp và tiến hành thí nghiệm xác định tác dụng của lực đối với vật rắn có trục quay cố định từ đó đưa ra quy tắc momen lực. - Biết xác định cánh tay đòn của lực trong trường hợp bất kỳ. - Vận dụng quy tắc momen lực để xác định các lực tác dụng lên một vật có trục quay cố định. - Biết đề xuất phương án thí nghiệm để tìm hợp lực của hai lực song song. Từ đó biết phân tích để nắm được mục đích thí nghiệm, lắp ráp và tiến hành thí nghiệm. - Biết xác định phương, chiều, điểm đặt, độ lớn của hợp lực song song. - Xác định được mặt chân đế của một vật đặt trên mặt phẳng đỡ. - Giải thích được vì sao một vật ở trạng thái cân bằng bền, không bền hoặc cân bằng phiếm định. - Biết tiến hành thí nghiệm để xác định điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế. - Biết cách làm tăng mức vững vàng của cân bằng.- Vận dụng các kiến thức đã học của chương để giải một số bài tập Vật lý liên quan và giải thích một số hiện tượng Vật lý thường gặp trong đời sống, kỹ thuật. 2.1.3. Thái độ - Có hứng thú học Vật lý, yêu thích tìm tòi khoa học. - Có thái độ khách quan, trung thực, tích cực; có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác, có tinh thần hợp tác trong học tập. 2.2. Phân tích cấu trúc, nội dung dạy học chương 2.2.1. Cấu trúc chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” Ở chương I và II của sách giáo khoa Vật lý 10 THPT ban cơ bản, học sinh đã được tìm hiểu và khảo sát điều kiện cân bằng và chuyển động của những vật được xem là chất điểm. Nhưng chất điểm là một khái niệm rất trừu tượng còn trong thực tế chúng ta chủ yếu tiếp xúc với các vật rắn. Chính vì vậy, việc đưa chương III “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” nối tiếp chương I và II là điều cần thiết và hết sức hợp lý. Nội dung của chương được phân làm hai phần: - Điều kiện cân bằng của vật rắn - Chuyển động của vật rắn. Sơ đồ cấu trúc nội dung của chương: Vật rắn Cân bằng 0  hlF 0321   FFF 021   FF 21 MM   Cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song. Cân bằng của một vật chịu tác dụng của 2 lực. Cân bằng của một vật quay quanh một trục Trọng tâm rơi trên mặt chân đế Cân bằng của một vật có mặt chân đế. Cách xác định trọng tâm Chuyển độ Quay Tịnh tiến 0M 0M Quay đều Quay nhanh dần hoặc chậm dần. ( tăng dần hoặc giảm dần) m Fa    Momen ngẫu lực Cân bằng không bền Cân bằng phiếm định Cân bằng bền 2.2.2. Nội dung của chương Chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” bao gồm các kiến thức cơ bản sau: - Các quy tắc hợp lực: + Quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy. + Quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều. - Các điều kiện cân bằng của một vật rắn : + Vật rắn chịu tác dụng của hai lực. + Vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song. + Vật rắn quay quanh một trục. + Vật rắn có mặt chân đế. - Các khái niệm: trọng tâm, momen lực, mặt chân đế, các dạng cân bằng. - Chuyển động của vật rắn: + Chuyển động tịnh tiến. + Chuyển động quay quanh một trục. + Tác dụng của ngẫu lực đối với vật rắn. Chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” bao gồm 6 bài: Bài 1: Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và ba lực không song song. Bài 2: Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực Bài 3: Quy tắc hợp lực song song cùng chiều. Bài 4: Các dạng cân bằng. Cân bằng của một vật có mặt chân đế. Bài 5: Chuyển động tịnh tiến của vật rắn. Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định. Bài 6: Ngẫu lực Nội dung kiến thức của chương Bài 1.Cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực và ba lực không song song. - Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực là hai lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều (hai lực trực đối). - Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song: + Ba lực đó phải có giá đồng phẳng và đồng quy. + Hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba. - Quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy: Muốn tổng hợp hai lực có giá đồng quy, trước hết ta phải trượt hai vecto lực đó trên giá của chúng đến điểm đồng quy, rồi áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực. Bài 2. Cân bằng của một vật có trục quay cố định. Momen lực - 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: M = Fd - Điều kiện cân bằng của một vật quay quanh trục: Tổng các momen lực có xu hướng làm cho vật quay theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ. Bài 3. Quy tắc hợp lực song song cùng chiều - Hợp lực của hai lực song song cùng chiều là một lực song song, cùng chiều và có độ lớn bằng tổng độ lớn của hai lực ấy. - Giá của hợp lực chia khoảng cách giữa hai giá của hai lực song song thành những đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực ấy. Bài 4. Các dạng cân bằng. Cân bằng của một vật có mặt chân đế - Có ba dạng cân bằng: cân bằng bền, cân bằng không bền và cân bằng phiếm định. + Cân bằng bền: trọng tâm của vật ở vị trí thấp nhất so với các vị trí khác. Khi một vật bị lệch ra khỏi vị trí cân bằng bền thì tự nó có thể trở về vị trí đó được. + Cân bằng không bền: trọng tâm của vật ở vị trí cao nhất so với các vị trí khác. Khi một vật bị lệch ra khỏi vị trí cân bằng không bền thì không thể tự trở về vị trí đó được. + Cân bằng phiếm định: vị trí trọng tâm không thay đổi hay trọng tâm có độ cao không thay đổi. Vật đứng yên ở mọi vị trí. - Mặt chân đế: là hình đa giác lồi nhỏ nhất chứa các điểm tiếp xúc. - Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế: giá của trọng lực phải đi qua mặt chân đế (hay trọng tâm “rơi” trên mặt chân đế). - Mức vững vàng của cân bằng: Muốn tăng mức vững vàng của cân bằng, người ta tăng diện tích mặt chân đế và hạ thấp trọng tâm của vật. Bài 5. Chuyển động tịnh tiến của vật rắn. Chuyển động quay của vật rắn. - Chuyển động tịnh tiến của một vật rắn là chuyển động trong đó đường thẳng nối hai điểm bất kỳ của vật luôn song song với chính nó. - Gia tốc của chuyển động tịnh tiến được xác định bằng định luật II Newton: m Fa    Hay amF   - Momen lực tác dụng vào một vật quay quanh một trục cố định làm thay đổi tốc độ góc của vật. - Mọi vật quay quanh một trục đều có mức quán tính. Mức quán tính của vật càng lớn thì vật càng khó thay đổi tốc độ góc và ngược lại. - Mức quán tính của một vật quay quanh một trục phụ thuộc vào khối lượng của vật và sự phân bố khối lượng đó đối với trục quay. Bài 6. Ngẫu lực - Hệ hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật gọi là ngẫu lực. - Ngẫu lực tác dụng vào một vật chỉ làm vật quay chứ không tịnh tiến. - Momen của ngẫu lực: M = Fd - Momen của ngẫu lực không phụ thuộc vào vị trí của trục quay vuông góc với mặt phẳng chứa ngẫu lực. 2.3. Thiết bị dạy học chương đáp ứng yêu cầu dạy học kiến tạo 2.3.1. Các thí nghiệm Thí nghiệm 1 : - Mục đích: Xác định điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của hai lực - Dụng cụ : Bìa cứng và nhẹ, hai ròng rọc, hai sợi dây , hai vật có khối lượng bằng nhau (hai lực kế). - Tiến hành: Móc hai lực kế vào vật, quan sát đặc điểm của hai lực khi vật rắn ở trạng thái cân bằng. - Kết luận: Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của hai lực là hai lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều (hai lực trực đối). Thí nghiệm 2 : - Mục đích: Biết cách xác định trọng tâm của một vật mỏng, phẳng. - Dụng cụ : Một chân đế, một thanh trụ, một gia trọng, một sợi dây, những tấm phẳng có hình dạng bất kỳ và có hình dạng đặc biệt (hình chữ nhật, hình vuông, hình tròn, vành tròn). - Tiến hành: + Bước 1: Buộc dây vào một điểm A trên vật rồi treo lên. Vẽ đường AB đi qua sợi dây. + Bước 2: Buộc dây vào một điểm C, tương tự vẽ một đường CD đi qua sợi dây. - Kết luận: Giao điểm của hai đường AB và CD là trọng tâm của vật. Thí nghiệm 3 : B O A C D G - Mục đích: Xác định điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song. - Dụng cụ : Hai lực kế, một vật phẳng mỏng đã biết trọng tâm, một dây dọi. - Tiến hành: Hình 1 Hình 2 P  ) bằng một lực kế ( F ), dùng phấn vẽ P và F+ Treo vật ( theo một tỉ lệ xích nhất định. Vật ở ng thái cân bằng => trạ P + F = 0 + Thay F  bằng 1F  và 2F  sao cho vật giữ nguyên vị trí cũ, khi đó dùng phấn vẽ 1F  và 2F  theo một t ất định. + Dùng quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy để tìm hợp lực ỉ lệ xích nh 'F  của 1F  và 2F  . + So sánh 'F  và F  - Kết luận: 'F  = F  => 1F  + 2F  = F  => 1F  + 2F  + P  = 0 => Điều kiện cân bằng của một vật chịu tác dụng của ba lực không song song: + Ba lực đó phải có giá đồng phẳng và đồng quy. + Hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba. Thí nghiệm 4 : Hình 3 - Mục đích: Xác định điều kiện để lực có tác dụng làm quay vật. - Dụng cụ: Vật có trục quay cố định có đục 4 lỗ có chốt để gắn sợi dây, giá đỡ trục quay. - Tiến hành thí nghiệm: + Dùng tay tác dụng lực kéo vào dây nối với chốt theo phương cắt trục quay. (Hình 4b) Quan sát. + Dùng tay tác dụng lực kéo vào dây nối với chốt theo phương song song trục quay (Hình 4a). Quan sát. 1O 2O + Dùng tay tác dụng lực kéo vào dây nối với chốt nằm trong mặt vuông góc với trục quay và cắt trục quay. Quan sát. + Dùng tay tác dụng lực kéo vào dây nối với chốt nằm trong mặt vuông góc với trục quay và không cắt trục quay (Hình 4c). Quan sát. - Kết luận: Lực có tác dụng làm quay một vật khi giá của lực nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay và không cắt trục quay. Thí nghiệm 5 : 3O 4O Hình 4c Hình 4a Hình 4b Trường hợp 1: Hai lực song song - Mục đích: Xác định điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định khi vật chịu tác dụng của hai lực song song - Dụng cụ : Đĩa momen, có quả nặng, dây treo. - Tiến hành: + Treo hai quả nặng vào hai vị trí A và B của đĩa momen (Hình 5a). + Khi đĩa cân bằng, so sánh momen của hai lực 1F  và 2F  . - Kết luận: Vật cân bằng khi 2211 dFdF  . Nghĩa là momen của lực 1F  bằng momen của lực 2F  nhưng ngược chiều. Hình 5a Trường hợp 2: Hai lực không cùng phương - Mục đích: Xác định điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định và chịu tác dụng của hai lực không cùng phương. - Thiết bị: Đĩa momen, quả nặng, dây treo, ròng rọc. - Tiến hành thí nghiệm: + Buộc vào chốt A một sợi dây vắt qua ròng rọc rồi treo vào đầu kia của sợi dây một quả nặng. + Buộc vào ch._.3 46,34 44,74 PHỤ LỤC 4. ĐỀ KIỂM TRA KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH SAU KHI HỌC CHƯƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN” BÀI KIỂM TRA Thời gian: 60 phút Họ và tên HS: Trường: Lớp: 1/ Chỉ có thể tổng hợp được hai lực không song song nếu hai lực đó : A vuông góc với nhau. B hợp với nhau một góc nhọn. C hợp với nhau một góc tù. D đồng quy. 2/ Khi có một lực tác dụng vào vật rắn,yếu tố nào kể sau của lực có thể thay đổi mà không ảnh hưởng đến tác dụng của lực? A Điểm đặt B Phương C Chiều D Độ lớn 3/ Điều kiện nào sau đây là cần để hệ ba lực tác dụng lên cùng một vật rắn là cân bằng? A Ba lực đồng quy. B Ba lực đồng phẳng. C Ba lực đồng phẳng và đồng quy. D Hợp của hai trong ba lực phải cân bằng với lực thứ ba. 4/ Vật nào sau đây không thể coi là vật rắn A Quả bóng cao su khi bị đá B Viên bi lăn trên sàn nhà C Cây cầu bắc qua sông D Ô tô bị sa lầy 5/ Một vật cân bằng chịu tác dụng của hai lực thì hai lực đó sẽ : A được biểu diễn bằng hai vecto giống hệt nhau. B có giá vuông góc với nhau và cùng độ lớn. C cùng giá, cùng chiều và cùng độ lớn. D cùng giá, ngược chiều và cùng độ lớn. 6/ Treo một vật rắn không đồng chất bằng một sợi dây. Khi cân bằng ,dây treo không trùng với A đường thẳng đứng đi qua trọng tâm của vật B đường thẳng đứng đi qua điểm treo vật C trục đối xứng của vật D đường thẳng đứng nối điểm treo với trọng tâm của vật 7/ Một vật được bố trí như hình vẽ: . Vật nằm yên. Xác định áp lực của vật lên mặt phẳng nghiêng? 030,100  gm A. N1 B. N5,0 C. N35,0 D. N3 8/ Vật nào có trục đối xứng nên trọng tâm của vật có vị trí ở trên trục này ? A (1) B (1) + (2) C (1) + (3) D (1) + (2) + (3) 9/ Trong 2 cân : Cân Rơbecvan, cân đồng hồ , cân nào sử dụng quy tắc momen ? A Cân Rơbecvan B Cân đổng hồ C Cả 2 cân D Không có cân nào 10/ Một thước AB có thể chuyển động quay xung quanh một trục nằm ngang O ma OA = AB/3. Muốn thước được ân bằng (AB nằm ngang ), ta phải có: A 3 2 1 PP  B 21 3PP  C 2 2 1 PP  D 21 2PP  11/ Một quả cầu có trọng lượng 20N được treo vào tường nhờ một sợi dây. Dây làm với tường một góc 300. Bỏ qua ma sát ở chỗ tiếp xúc giữa quả cầu và tường. Hãy xác định độ lớn của phản lực của tường tác dụng lên quả cầu. 321 A N 3 20 B N320 C N10 D N310 12/ Một cái cân có hai cánh tay đòn không bằng nhau.Nếu người bán hàng đặt quả cân vào đĩa cân có cánh tay đòn ngắn hơn thì có ai bị thiệt không ? A Người mua thiệt B Người bán hàng thiệt C Không ai bị thiệt D Cả 2 đều bị thiệt 13/ Chiều dài tổng cộng hai cánh tay đòn của cái cân là 60cm, hiệu hai cánh tay đòn là 4mm.Người ta đặt ở đĩa cân bên cánh tay đòn dài một trọng lượng P1 = 40N. Hỏi phải đặt ở đĩa cân bên kia một trọng lượng là bao nhiêu để cân được cân bằng? A 20,15N B 19,15N C 19,27N D 20,27N 14/ Phát biểu nào sau đây chưa chính xác ? A Vật rắn cân bằng dưới tác dụng của hai lực 1F  và 2F  thì 021   FF B Vật rắn treo vào đầu một sợi dây ở trạng thái cân bằng thì dây treo có phương thẳng đứng đi qua trọng tâm của vật. C Vật rắn đặt trên một mặt bàn nằm ngang ở vị trí cân bằng thì trọng lực P tác dụng lên vật trực đối với phản lực N của mặt bàn tác dụng lên vật. D Vật rắn cân bằng dưới tác dụng của hai lực thì hai lực này phải cùng phương, ngược chiều và có độ lớn bằng nhau. 15/ Điều kiện cân bằng của một vật rắn có trục quay cố định là : A Tổng các lực đặt lên vật triệt tiêu,trục quay phải đi qua trọng tâm. B Tổng các lực đặt lên vật triệt tiêu. C Tổng Momen của các lực có khuynh hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng tổng các momen lực làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ. D Trục quay phải đi qua trọng tâm của vật. 16/ Tìm câu đúng nhất A Điều kiện cân bằng bền của một vật là giá của trọng lực phải đi qua mặt chân đế. B Điều kiện cân bằng bền của một vật là trọng tâm của vật phải nằm ở vị trí thấp nhất. C Điều kiện cân bằng bền của một vật là diện tích mặt chân đế phải đủ lớn. D Điều kiện cân bằng bền của môt vật là trọng tâm của nó phải nằm ở vị trí thấp nhất , đồng thời diện tích mặt chân đế phải đủ lớn. 17/ Ngẫu lực : A là một lực tác dụng lên vật có trục quay cố định. B là hệ hai lực song song , cùng chiều ,cùng độ lớn tác dụng vào một vật. C là hệ hai lực song song, ngược chiều, cùng độ lớn tác dụng vào một vật. D là hệ hai lực song song , ngược chiều, cùng độ lớn tác dụng vào hai vật. 18/ Trạng thái của một vật là cân bằng bền khi : A Trọng tâm có vị trí thấp nhất B Trọng tâm có vị trí cao nhất C Trọng tâm có vị trí không đổi D Trọng tâm rơi trên mặt chân đế 19/ Trạng thái của người làm xiếc đi trên sợi dây là : A Cân bằng bền B Cân bằng không bền C Cân bằng phiếm định D Không cân bằng vì người này chuyển động 20/ Khi chịu tác dụng của ngẫu lực, vật sẽ : A Chuyển động thẳng B Quay tròn C Chuyển động tròn D Đứng yên 21/ Cánh tay đòn của ngẫu học là : A Trung bình khoảng cách từ giá của 2 lực đến trục quay B Khoảng cách từ giá của lực gần hơn đến trục quay C Khoảng cách giữa hai giá của lực D Khoảng cách giữa điểm đặt của hai lực 22/ Khi vật rắn quay quanh 1 trục cố định thì: A Mọi điểm trên vật có cùng vật tốc B Mọi điểm trên vật có cùng tốc độ góc C Mọi điểm trên vật có tốc độ góc khác nhau D Mọi điểm trên vật có tốc độ góc không đổi 23/ Hai lực và song song, cùng chiều tác dụng vào một vật. Hợp lực của 1F  2F  hai lực và 1F  2F  thỏa điều kiện: A 1 2 2 1, F F 2 d dFF  1F  B 2 1 2 1, F F 2 d dFF  1F  C 1 2 2 1 F F  1, F N05, 025, 029, 058, 2 , d dF  1.FF 1F  F2 F2 F2 F2 D 1222 dFdFF  24/ Hai lực tác dụng vào một vật tạo thành ngẫu lực khi hai lực: A cùng giá, ngược chiều và có độ lớn bằng nhau. B cùng giá, cùng chiều và có độ lớn bằng nhau. C song song , cùng chiều và có độ lớn bằng nhau. D song song, ngược chiều và có độ lớn bằng nhau. 25/ Điều nào sau đây là đúng khi nói về mặt chân đế : A Mặt chân đế là mặt đáy của vật B Mặt chân dế là phần diện tích tiếp xúc với mặt phẳng đỡ của nó C Mặt chân đế là hình đa giác lồi nhỏ nhất bao bọc tất cả các diện tích tiếp xúc với mặt phẳng đỡ D Mặt chân đế là hình đa giác lồi lớn nhất bao bọc tất cả các diện tích tiếp xúc với mặt phẳng đỡ 26/ Câu nào sau đây là đúng : A Trọng tâm của bất kì vật rắn nào cũng đặt tại một điểm trên vật đó B Để vật rắn có mặt chân đế cân bằng thì trọng tâm phải nằm trên mặt chân đế C Trọng tâm là điểm đặt của các lực tác dụng lên vật rắn khi vật rắn cân bằng D Các vật rắn đồng chất có dạng hình học đói xứng thì trọng tâm là điểm đối xứng của vật 27/ Ở 2 điểm A và B cách nhau 40cm, người ta tác dụng một ngẫu lực có momen M =0,01N.m. Hỏi 2 lực tạo thành ngẫu lực có độ lớn bằng bao nhiêu : A F 01  B NF 01  C NF 01  D NF 01  28/ Một người gánh hai thùng , một thùng gạo nặng 260N, một thùng ngô nặng 200N, đòn gánh dài 1m. Hỏi người đó đặt vai ở vị trí nào cho hợp lý ? Bỏ qua trọng lượng của đòn gánh. A OA = 0,44m ; OB = 0,56m B OA = 0,4m ; OB = 0,6m C OA = 0,6m ; OB = 0,4m D OA = 0,5m ; OB = 0,5m 29/ Lực có tác dụng làm cho vật quay quanh trục khi : A momen lực bằng 0 B momen lực khác 0 C giá của lực song song với trục quay D giá của lực cắt trục quay 30/ Người ta đã vận dụng hiện tượng vật lý nào chủ yếu để khi các loại phương tiện ô tô , xe đua hoạt động sẽ giảm bớt tai nạn? A Hiện tượng quán tính B Quy tắc Momen C Quy tắc ngẫu lực D Mức vững vàng của cân bằng PHỤ LỤC 5. CÁC PHIẾU HỌC TẬP 1. PL5.1: Các PHT của Bài 18 SGK VL 10 PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 - BÀI 18 SGK VL 10 Nhóm HS: Lớp: Trường : Sau khi làm thí nghiệm, nhóm ….. rút ra kết luận: Lực có tác dụng làm quay vật quanh một trục cố định khi: PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 - BÀI 18 SGK VL 10 Nhóm HS: Lớp: Trường : 1. Làm thế nào để quay vật được dễ dàng? …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………… 2. Tác dụng làm quay vật của một lực phụ thuộc vào những yếu tố nào? …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… 3. Trong trường hợp, vật chịu tác dụng của hai lực làm cho vật quay theo hai chiều ngược nhau thì điều kiện để cho vật cân bằng không quay là gì? …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………… 4. Thiết kế phương án thí nghiệm kiểm chứng. …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3 - BÀI 18 SGK VL 10 Nhóm HS: Lớp: Trường : 1. Sau khi tiến hành thí nghiệm, nhóm ….. rút ra kết luận: Trong trường hợp vật rắn chịu tác dụng của hai lực làm cho vật rắn quay theo hai chiều ngược nhau thì điều kiện để cho vật rắn cân bằng không quay là: …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… 2. Hãy giải thích vì sao lực có giá cắt trục quay hoặc song song với trục quay thì không làm cho vật quay? …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… 3. Hãy nêu nguyên tắc hoạt động của cân đòn. …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ 4 - BÀI 18 SGK VL 10 HS: Lớp: Trường : 1. Vật rắn có trục quay O chịu tác dụng của ba lực 321 ,, FFF  (như hình vẽ). Biết và các lực hợp nhau góc 1200. Lúc đầu vật đứng yên, ta có thể kết luận gì về tình trạng của vật? 321 FFF  A. Vật quay theo chiều kim đồng hồ quanh O. B. Vật quay ngược chiều kim đồng hồ quanh O. C. Vật ở trạng thái cân bằng. D. Vật không ở trạng thái cân bằng. 1F  O 2F  3F  2. Hai cánh tay đòn của một cái cân lần lượt là d1 = 159,2 mm và d2 = 160,4 mm. Ở đĩa cân bên trái, ta đặt các quả cân có khối lượng m1 = 320 g. Hỏi khối lượng của các quả cân mà đĩa cân bên phải đặt vào là bao nhiêu? A. 322,4 g B. 320,2 g C. 317,6 g D. 315,8 g 2. PL5.2: Các PHT của bài 19 SGK VL 10 PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 - BÀI 19 SGK VL 10 Nhóm HS: Lớp: Trường : 1. Hợp lực của hai lực song song cùng chiều có đặc điểm như thế nào? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……… 2. Hãy thiết kế phương án thí nghiệm để xác định hợp lực của các lực song song cùng chiều. Gợi ý: 2.1 Ta có thể đo hợp lực này bằng lực kế hay không? ……………………………………………………………………………………… ….. 2.2 Dựa vào định luật III Newton hãy đưa ra phương án xác định lực tổng hợp m1 mm m2? d1 d2 ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……… PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 - BÀI 19 SGK VL 10 Nhóm HS: Lớp: Trường : Sau khi tiến hành thí nghiệm xác định hợp lực song song, nhóm… rút ra kết luận: 1. Hợp lực của hai lực song song cùng chiều có đặc điểm: - Điểm đặt: - Phương, chiều: - Độ lớn: 2. Hãy dựa vào quy tắc hợp lực song song để giải thích vì sao trọng tâm của chiếc nhẫn lại nằm ngoài phần vật chất của vật? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …….. 3.Vận dụng quy tắc hợp lực song song, cùng chiều hãy nêu những đặc điểm của hệ ba lực song song cân bằng. ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …… PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3 - BÀI 19 SGK VL 10 HS: Lớp: Trường : 1. Hai lực và song song với nhau đặt tại hai điểm A và B. Hợp lực của chúng là 1F  2F  F  đặt tại C trong đoạn AB mà 4 CB CA . Hỏi tỷ số 2 1 F F bằng bao nhiêu? A. 4 B. 4 1 C. 3 1 D. 2 1 2. Thanh AB tựa trên trục quay O (OB = 2 OA) và chịu tác dụng của hai lực AF  và BF  ) 2 3( BA FF  . Thanh AB sẽ quay quanh O theo chiều nào? A. Chiều kim đồng hồ. B. Ngược chiều kim đồng hồ. C. Không quay, nằm cân bằng. D. Chưa đủ dữ liệu để trả lời câu hỏi. 3. PL5.3: Các PHT bài 10 SGK VL 10 PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 - BÀI 20 SGK VL 10 Nhóm HS: Lớp: Trường : 1. Làm thí nghiệm với một cây thước có trọng tâm G, trục quay O trong 3 trường hợp dưới đây và giải thích cho từng trường hợp cụ thể. B C A 2F  1F  A O B AF  BF  2. Nói trạng thái của con lật đật là cân bằng bền là đúng hay sai? ………………………………………………………………………………… 3. Nói trạng thái của người làm xiếc đi trên một sợi dây là không cân bằng là đúng hay sai? ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 - BÀI 20 SGK VL 10 Nhóm HS: Lớp: Trường : 1. Hãy xác định mặt chân đế của một khối hộp trong các trường hợp sau: 2. Hãy xác định trường hợp nào khối hộp ở vị trí cân bằng bền? trường hợp nào khối hộp ở vị trí cân bằng không bền? trường hợp nào vật bị đổ? Có nhận xét gì về các trường hợp này? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 3. Hãy nêu điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế. ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……… 4. Hãy giải thích: Vì sao oto chất trên nóc nhiều hàng nặng dễ bị lật đỗ ở chỗ đường nghiêng? Vì sao tháp Pisa (Ý) nghiêng nhưng không bị đổ xuống? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… 5. Để tăng mức vững vàng cho một vật thì ta cần phải làm gì? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… 6. Nói vật càng nặng đứng càng vững là đúng hay sai? ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… 7. Nói vật càng cao càng dễ ngã là đúng hay sai? ………………………………………………………………………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3 - BÀI 20 SGK VL 10 HS: Lớp: Trường : 1. Muốn tăng mức vững vàng của một vật có mặt chân đế thì cần A. hạ thấp trọng tâm và tăng diện tích mặt chân đế. B. hạ thấp trọng tâm và giảm diện tích mặt chân đế. C. nâng cao trọng tâm và giảm diện tích mặt chân đế. D. nâng cao trọng tâm và tăng diện tích mặt chân đế. 2. Hình mô tả ba oto chở hàng leo dốc. Hình nào cho biết oto dễ gây tai nạn nhất. B CA A. Hình A B. Hình B C. Hình C D. Không có hình nào cả 4. PL5.4: Các PHT của bài 22 SGK VL 10 PHIẾU HỌC TẬP BÀI 22 SGK VL 10 HS: Lớp: Trường : 1. Một vật rắn đang quay đều quanh một trục cố định, nếu có thêm một ngẫu lực tác dụng lên vật cùng chiều quay thì: A. vật tiếp tục quay quanh trục quay cũ với tốc độ góc không đổi. B. vật tiếp tục quay quanh trục quay cũ với tốc độ góc thay đổi. C. vật quay quanh trục quay mới với tốc độ góc không đổi. D. vật dừng lại, không chuyển động quay nữa. 2. Hai tay lái của ghi đông xe đạp cách trục cổ một đoạn 25 cm. Nếu tác dụng vào mỗi bàn tay cầm một lực 180 N thì momen của ngẫu lực là bao nhiêu? A. 90 N.m B. 45 N.m C. 9000 N.m D. 4500Nm PHỤ LỤC 6. MỘT SỐ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC NỘI DUNG KIẾN THỨC CỦA CHƯƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN” THEO LTKT Bài 20: CÁC DẠNG CÂN BẰNG CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT CÓ MẶT CHÂN ĐẾ Tiết 31 theo phân phối chương trình Vật lý 10 THPT ban cơ bản I. Mục tiêu 1. Kiến thức - Phân biệt được ba dạng cân bằng. - Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế. - Phát biểu được định nghĩa mặt chân đế. 2. Kỹ năng - Xác định được mặt chân đế của một vật trên mặt phẳng đỡ. - Vận dụng được điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế trong thực tế. - Biết cách làm tăng mức vững vàng của cân bằng. - Biết tiến hành thí nghiệm, quan sát và biết được nguyên nhân gây ra các dạng cân bằng khác nhau. - Biết tiến hành thí nghiệm để xác định điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế. 3. Thái độ - Tích cực, hứng thú, thích tìm tòi và tiến hành các thí nghiệm Vật lý - Khách quan, trung thực trong khi xử lý kết quả thí nghiệm. - Có tinh thần hợp tác, trao đổi trong học tập. II. Ý tưởng sư phạm - Phần lớn học sinh (75%) đều quan niệm sai về cân bằng của một vật có mặt chân đế (Vật càng nặng đứng càng vững, vật càng cao càng dễ ngã). Cho quan niệm sai vận hành, kiểm tra bằng thực nghiệm để thấy rằng không phải vật nào nặng thì mức vững vàng của vật càng tăng hay vật càng cao thì mức vững vàng của vật sẽ càng thấp. Những thí nghiệm đơn giản do chính học sinh tiến hành sẽ bác bỏ quan niệm sai, trên cơ sở đó, học sinh sẽ tự điều chỉnh quan niệm của mình: vật cân bằng khi trọng tâm của vật rơi trên mặt chân đế. - Phần lớn học sinh đều biết cách để làm tăng mức vững vàng của cân bằng, đây cũng là một thuận lợi trong quá trình giảng dạy. Giáo viên chỉ cần nêu câu hỏi đơn giản: Làm thế nào để tăng mức vững vàng của cân bằng của một vật có mặt chân đế có thể bằng một ví dụ cụ thể, học sinh sẽ trả lời ngay vì kiến thức về lĩnh vực này đã được khắc sâu trong tâm trí của học sinh. - Phần lớn học sinh quan niệm sai về trạng thái cân bằng không bền của một vật. Giáo viên tổ chức cho học sinh tiến hành thí nghiệm để phân biệt ba trạng thái cân bằng, trên cơ sở đó, học sinh sẽ tự điều chỉnh quan niệm của mình một cách tự nguyện. Từ đó, kiến thức sẽ được khắc sâu hơn. III. Chuẩn bị 1. Điều tra quan niệm của học sinh (đã thực hiện ở mục 2.5) 2. Xây dựng phương án dạy học dựa trên phiếu điều tra - Kiến thức thảo luận, bổ sung: Ba dạng cân bằng, điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế, mức vững vàng của cân bằng. - Kiến thức thông báo: mặt chân đế 3. Các thí nghiệm và dụng cụ thí nghiệm: - Thí nghiệm 7: Xem trang 39 - Thí nghiệm 8: Xem trang 40 4. Nội dung ghi bảng (dự kiến) Bài 20: Các dạng cân bằng Cân bằng của một vật có mặt chân đế I. Các dạng cân bằng: 1. Cân bằng không bền Trọng tâm của vật ở vị trí cao nhất so với các vị trí khác. Khi một vật bị lệch ra khỏi vị trí cân bằng không bền thì không thể tự trở về vị trí đó được. 2.Cân bằng bền Trọng tâm của vật ở vị trí thấp nhất so với các vị trí khác. Khi một vật bị lệch ra khỏi vị trí cân bằng bền thì tự nó có thể trở về vị trí đó được. 3. Cân bằng phiếm định: Vị trí trọng tâm không thay đổi hay trọng tâm có độ cao không thay đổi. Vật đứng yên ở mọi vị trí. => Vị trí trọng tâm đã gây nên các dạng cân bằng khác nhau. II. Cân bằng của một vật có mặt chân đế 1. Mặt chân đế là gì? Mặt chân đế là hình đa giác lồi nhỏ nhất bao bọc tất cả các diện tích tiếp xúc. 2. Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế: Trọng tâm “rơi” trên mặt chân đế. 3. Mức vững vàng của cân bằng Mức vững vàng của cân bằng xác định bởi độ cao của trọng tâm và diện tích của mặt chân đế. 5. Các phiếu học tập Xem PL5.3 IV. Tiến trình dạy học 1. Giáo viên nêu những vấn đề cần giải quyết trong bài học Vấn đề 1: Điều gì đã gây nên các dạng cân bằng khác nhau của vật? Vấn đề 2: Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là gì? 2. Giáo viên tổ chức cho học sinh giải quyết những vấn đề đã nêu Vấn đề 1: Điều gì đã gây nên các dạng cân bằng khác nhau Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Nêu vấn đề: Ta nói: trạng thái của một người làm xiếc đi trên một sợi giây giăng ngang giữa hai trụ cây là không cân bằng đúng hay sai. - Nếu đúng: vì sao không bị ngã xuống. - Nếu sai: trạng thái của người làm xiếc là - Các nhóm học sinh thảo luận và bộc lộ quan niệm của nhóm: + Đúng + Sai gì? - Phát PHT số 1 cho các nhóm học sinh và yêu cầu học sinh trả lời câu 1. - So sánh vị trí trọng tâm của vật trong ba trường hợp với vị trí trọng tâm ở trạng thái ban đầu của vật. - Giáo viên nhận xét và giới thiệu ba dạng cân bằng: + Trạng thái của vật ở trường hợp 1 là cân bằng không bền. + Trạng thái của vật ở trường hợp 2 là cân bằng bền. + Trạng thái của vật ở trường hợp 3 là - Các nhóm tiến hành thí nghiệm (Hình 8a,b,c trang 40) và rút ra nhận xét: + Trường hợp 1: Khi vật bị lệch ra khỏi vị trí cân bằng thì vật không thể trở lại trạng thái ban đầu. Giải thích: Momen của trọng lực làm vật quay ra xa vị trí cân bằng. + Trường hợp 2: Khi vật bị lệch ra khỏi vị trí cân bằng thì vật có thể trở lại trạng thái ban đầu. Giải thích: momen của trọng lực làm vật quay về trạng thái ban đầu. + Trường hợp 3: Vật cân bằng ở mọi trạng thái. Giải thích: trọng lực có điểm đặt tại trục quay nên không gây ra momen làm quay vật. - Trường hợp 1: vị trí trọng tâm của vật cao nhất so với các vị trí khác. - Trường hợp 2: vị trí trọng tâm của vật thấp nhất so với các vị trí khác. - Trường hợp 3: vị trí trọng tâm của vật không thay đổi. - Đại diện nhóm trình bày kết quả hoạt động nhóm. cân bằng phiếm định. - Điều gì đã gây nên các dạng cân bằng khác nhau của vật? - Yêu cầu học sinh hoàn thành câu 2 và câu 3 của PHT. - Giáo viên nhận xét câu trả lời của học sinh từ đó nhấn mạnh lại: vị trí của trọng tâm đã gây nên các dạng cân bằng khác nhau. - Vị trí trọng tâm của vật. - Thảo luận và ghi câu trả lời vào PHT: + Câu 2: Trạng thái của con lật đật là cân bằng bền vì khi lệc khỏi vị trí cân bằng này con lật đật có thể trở về vị trí cũ. + Câu 3: Trạng thái của người làm xiếc đi trên một sợi dây là cân bằng không bền vì khi lệch khỏi vị trí này thì người làm xiếc sẽ bị rơi xuống. Vấn đề 2: Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là gì? Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Giới thiệu khái niệm mặt chân đế. - Nêu vấn đề: một vật có mặt chân đế sẽ cân bằng khi nào? - Hướng dẫn HS tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng. - Lắng nghe và tiếp thu. - Các nhóm học sinh thảo luận và bộc lộ quan niệm của mình: + Vật càng nặng. + Vật thấp - Tiến hành thí nghiệm: (Hình 7 trang 39) Làm thí nghiệm với 1 khúc gỗ và một khối sắt => mâu thuẫn. Làm thí nghiệm với một vật có độ cao thấp nhưng mặt chân đế nhỏ còn phía trên đặt một vật nặng và có diện tích rộng => mâu thuẫn. - Phát PHT số 2 và yêu cầu HS trả lời câu 1 và câu 2 của PHT. - Nhận xét kết quả hoạt động của các nhóm. Từ đó yêu cầu HS nêu điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế. (Trả lời câu 3 của PHT số 2) - Giáo viên nhận xét và thể chế hóa điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế. - Yêu cầu HS hoàn thành những câu còn lại của PHT số 2 - Nhận xét kết quả hoạt động nhóm và phát PHT số 3. - Các nhóm HS thảo luận và ghi câu trả lời vào PHT sau đó trình bày trước lớp. - Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế: giá của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế hay trọng tâm của vật phải “rơi” trên mặt chân đế. - Các nhóm HS thảo luận và đưa ra câu trả lời: + Câu 4: Ôtô chất trên nóc nhiều hàng nặng dễ bị lật đỗ ở chỗ đường nghiêng vì trọng tâm dễ bị rơi ra khỏi mặt chân đế. Tháp Pisa (Ý) nghiêng nhưng không bị đổ xuống vì trọng tâm rơi trên mặt chân đế nên tháp ở trạng thái cân bằng + Câu 5: Để tăng mức vững vàng của cân bằng thì ta phải hạ thấp trọng tâm của vật đồng thời tăng diện tích của mặt chân đế. + Câu 5, 6: Sai - Mỗi HS hoàn thành PHT của mình và nộp lại cho giáo viên. V. Củng cố - Dặn dò - Phân biệt ba dạng cân bằng. - Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế. - Làm bài tập về nhà. Bài 22: NGẪU LỰC Tiết 34 theo phân phối chương trình Vật lý 10 THPT ban cơ bản I. Mục tiêu 1. Kiến thức - Phát biểu được định nghĩa ngẫu lực và viết được công thức tính momen ngẫu lực. - Hiểu được tác dụng của ngẫu lực đối với vật rắn. 2. Kỹ năng - Vận dụng được công thức tính momen lực đã học để viết được công thức tính momen của ngẫu lực. - Biết cách xác định cánh tay đòn của ngẫu lực. - Biết quan sát thực tế và tiến hành các thí nghiệm đơn giản về ngẫu lực từ đó hiểu rõ tác dụng của ngẫu lực đối với vật rắn. - Vận dụng các kiến thức về ngẫu lực để giải thích các hiện tượng thực tế và giải một số bài tập Vật lý. 3. Thái độ - Tích cực, hứng thú, thích tìm tòi và tiến hành các thí nghiệm Vật lý - Khách quan, trung thực trong khi xử lý kết quả thí nghiệm. - Có tinh thần hợp tác, trao đổi trong học tập. II. Ý tưởng sư phạm Theo kết quả điều tra quan niệm của học sinh trước khi học chương: cân bằng và chuyển động của vật rắn, chúng tôi nhận thấy: phần lớn học sinh không biết khi mở vòi nước ta đã tác dụng vào thanh ngang của vòi nước hai lực cùng phương, ngược chiều. Học sinh còn nhầm lẫn giữa một vật quay tròn và một vật chuyển động tròn. Tổ chức cho học sinh tiến hành những thí nghiệm đơn giản để bác bỏ những quan niệm sai đã tồn tại trước đó. Đồng thời vận dụng những kiến thức đã học để khẳng định quan niệm: khi một vật chịu tác dụng của hai lực cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn vật sẽ quay tròn, đồng thời xây dựng công thức tính momen của hệ hai lực này. III. Chuẩn bị 1. Điều tra quan niệm của học sinh (đã thực hiện ở mục 2.5) 2. Xây dựng phương án dạy học dựa trên việc phân tích phiếu điều tra. - Kiến thức thảo luận, bổ sung: ngẫu lực và tác dụng của ngẫu lực đối với một vật rắn. - Kiến thức học sinh tự tìm tòi: momen ngẫu lực. 3. Các thí nghiệm và dụng cụ thí nghiệm Thí nghiệm 10: Xem trang 41 4. Nội dung ghi bảng (dự kiến) Bài 22: Ngẫu lực I. Ngẫu lực là gì? 1. Định nghĩa: Hệ hai lực song song, ngược chiều, có độ lớn bằng nhau và cùng tác dụng vào một vật gọi là ngẫu lực. 2. Ví dụ II. Tác dụng của ngẫu lực đối với một vật rắn 1. Trường hợp vật không có trục quay cố định: Vật chỉ chịu tác dụng của ngẫu lực quay quanh một trục đi qua trọng tâm và vuông góc với mặt phẳng chứa ngẫu lực. 2. Trường hợp vật có trục quay cố định: Dưới tác dụng của ngẫu lực, vật quay quanh trục cố định. 3. Momen ngẫu lực FdM  (d: cánh tay đòn của ngẫu lực) 5. Phiếu học tập Xem PL5.4 IV. Tiến trình dạy học 1. Giáo viên nêu những vấn đề cần giải quyết trong bài Vấn đề 1: Ngẫu lực là gì? Vấn đề 2: Ngẫu lực có tác dụng như thế nào đối với một vật rắn. 2. Giáo viên tổ chức cho học sinh hoạt động giải quyết những vấn đề đã nêu Vấn đề 1: Ngẫu lực là gì? Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Nêu vấn đề: Khi mở vòi nước, tay ta đã tác dụng vào thanh ngang của vòi nước mấy lực? Những lực này có đặ điểm như thế nào? - Tổ chức cho học sinh tiến hành thí nghiệm với các dụng cụ thí nghiệm đã chuẩn bị. - Nếu ta xem hai lực tác dụng vào thanh ngang có độ lớn bằng nhau thì hệ hai lực đã tác dụng vào thanh ngang của vòi nước được gọi là ngẫu lực. - Nhận xét và thể chế hóa định nghĩa ngẫu lực, nhấn mạnh: ngẫu lực là hệ gồm hai lực. - Yêu cầu học sinh lấy một số ví dụ về ngẫu lực. - Thảo luận nhóm và bộc lộ quan niệm của mình: + Tác dụng vào thanh ngang hai lực cùng phương, cùng chiều. + Tác dụng vào thanh ngang hai lực cùng phương, ngược chiều. - Các nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm với vòi nước (Hình 10 trang 41) và sau khi thảo luận thì thấy: tay ta đã tác dụng vào thanh ngang hai lực cùng phương, ngược chiều. - Rút ra được định nghĩa ngẫu lực: là hệ hai lực song song, ngược chiều, cùng độ lớn và cùng tác dụng vào một vật. - Làm thí nghiệm với một cái nắp chai để thấy rằng khi mở nắp chai , tay ta đã tác dụng vào nắp chai một ngẫu lực. Vấn đề 2: Tác dụng của ngẫu lực đối với vật rắn Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Nêu vấn đề: Khi ta tác dụng vào vật rắn một ngẫu lực, vật rắn sẽ như thế nào? - Thảo luận nhóm, tiến hành thí nghiệm và đưa ra kết quả: + Trường hợp vật có trục quay cố định: Làm thí nghiệm với vòi nước thì thấy: thanh ngang quay quanh trục cố định. => Khi chịu tác dụng của ngẫu lực, vật rắn - Hãy nhận xét về chuyển động của trọng tâm của vật rắn trong hai trường hợp. - Đưa câu hỏi cho học sinh thảo luận: Khi chế tạo bánh xe, bánh đà, tại sao phải làm cho trục quay đi qua trọng tâm các vật đó? - Nhận xét câu trả lời của học sinh và nhấn mạnh: ngẫu lực chỉ làm cho vật quay chứ không tịnh tiến. - Hãy xác định momen của ngẫu lực. Gợi ý: Nhận xét chiều tác dụng làm quay của hai lực 21 , FF  tạo thành ngẫu lực. sẽ quay quanh trục cố định. + Trường hợp vật không có trục quay cố định: Làm thí nghiệm với nắp chai và con quay, dễ dàng nhận ra được: vật quay quanh trục đi qua trọng tâm của vật. - Nhận xét: + Trường hợp vật có trục quay cố định: nếu trục quay không đi qua trọng tâm thì trọng tâm chuyển động tròn quanh trục quay. + Trường hợp vật không có trục quay cố định: trọng tâm đứng yên. - Thảo luận nhóm và đưa ra câu trả lời: Dưới tác dụng của ngẫu lực, vật sẽ quay quanh trục, nếu trục quay không đi qua trọng tâm thì trọng tâm sẽ chuyển động tròn quanh trục quay. Vật có xu hướng chuyển động li tâm nên tác dụng lực vào trục quay làm trục quay bị biến dạng. Khi vật quay càng nhanh, xu hướng chuyển động li tâm càng lớn, trục quay có thể biến dạng càng nhiều đến mức có thể cong hoặc gãy. - Thảo luận và tìm ra công thức tính momen của ngẫu lực. + Tác dụng vào vật một ngẫu lực: + Hai lực 21 , FF  làm vật quay cùng chiều. + Vận dụng công thức tính momen của hai lực 21, FF  => FdM  - Yêu câu các nhóm HS chứng minh rằng: Momen của ngẫu lực không phụ thuộc vào vị trí của trục quay vuông góc với mặt phẳng chứa ngẫu lực. - Nhận xét kết quả hoạt động nhóm của học sinh và khẳng định lại công thức tính momen ngẫu lực. - Phát PHT cho học sinh. Trong đó: d: khoảng cách giữa hai giá của hai lực, còn gọi là cánh tay đòn của ngẫu lực. -Thảo luận và đưa ra câu trả lời trước lớp. - Mỗi HS hoàn thành PHT của mình và nộp lại cho giáo viên. V. Củng cố - Dặn dò - Định nghĩa ngẫu lực. - Tác dụng của ngẫu lực đối với vật rắn. - Công thức tính momen ngẫu lực, cách xác định cánh tay đòn của ngẫu lực. - Làm bài tập về nhà. PHỤ LỤC 7. MỘT SỐ KẾT QUẢ HOẠT ĐỘNG TRÊN PHT CỦA HS PHỤ LỤC 8. MỘT SỐ HÌNH ẢNH TNSP ._.