Sử Dụng Phương Pháp Graph Hướng Dẫn Học Sinh Giải Bài Tập Phần Giao Thoa Sóng Cơ, Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

HÀ THỊ MINH PHƯỢNG

SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GRAPH HƯỚNG DẪN HỌC SINH
GIẢI BÀI TẬP PHẦN GIAO THOA SĨNG CƠ,
VẬT LÍ LỚP 12 NÂNG CAO

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ Chuyên ngành:
LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MÔN
VẬT LÝ)

Người hướng dẫn khoa học: TS. PHẠM KIM CHUNG

HÀ NỘI – 2012


MỤC LỤC
Trang
Lời cảm ơn……………………………………………………………...

i

Danh mục viết tắt……………………………………………………….

ii

Danh mục bảng biểu……………………………………………………

iii

Danh mục sơ đồ, hình vẽ……………………………………………….

iv

Mục lục……………………………………………………………........

v

MỞ ĐẦU…………………………………………………………….....

1

Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

5

NGHIÊN CỨU………………………………………………………...
1.1. Bài tập vật lí và vai trị trong dạy học vật lí ……………………….

5

1.1.1. Bài tập vật lí ………......................................................................

5

1.1.2. Phân loại bài tập vật lí ………......................................................

6

1.2. Phương pháp giải bài tập vật lí ……………………………………

8

1.2.1. Các bước giải bài tập vật lí………………………………………

8

1.2.2. Xây dựng lập luận trong giải bài tập tính tốn …………………

10

1.3. Phương pháp Graph trong dạy học vật lí …………………………

13

1.3.1. Graph…………………………………………………………….

13

1.3.2. Phân loại Graph………………………………………………….

14

1.3.3. Các bước lập graph giải bài tập vật lí…………………………..

16

1.3.4. Giải bài tập vật lí bằng Graph……………………………………

17

1.4. Một số nguyên tắc sử dụng graph trong DH vật lí ở trường THPT.

20

1.5. Thực trạng việc sử dụng phương pháp Graph trong dạy học vật lí.

21

1.5.1. Mục đích điều tra tìm hiểu………………………………………

21

1.5.2. Nội dung tìm hiểu………………………………………………..

21

1.5.3. Phương pháp điều tra tìm hiểu…………………………………..

22

1.5.4. Kết quả điều tra tìm hiểu………………………………………..

22

1.5.5. Nhận xét chung…………………………………………………..

26

1.6. Kết luận chương 1………………………………………………….

27

v


Chƣơng 2: SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP GRAPH HƢỚNG DẪN
HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP PHẦN GIAO THOA SĨNG CƠ VẬT
LÍ LỚP 12 NÂNG CAO ………………………………………………

29

2.1. Yêu cầu về kiến thức, kỹ năng. ………………………………….
2.1.1. Yêu cầu về kiến thức ……………………………………………
2.1.2. Yêu cầu về kỹ năng ……………………………………………

29
29
30

2.2. Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí bằng Graph………………
2.3. Xây dựng hệ thống bài tập và Graph hướng dẫn học sinh giải bài

31

tập phần giao thoa sóng cơ……………………………………………
2.3.1. Kiến thức, kĩ năng cần thiết để giải bài tập chương Sóng cơ…...

33

33

2.3.2. Các dạng bài tập và phương pháp giải các dạng bài tập phần giao
thoa sóng cơ, vật lí 12 nâng cao………………………………………..
2.4. Xây dựng tiến trình dạy học giải bài tập vật lí bằng Graph……….

41
54

2.5. Kết luận chương 2…………………………………………………

57

Chƣơng 3: THỰC NGHIỆP SƢ PHẠM……………………………..
3.1. Mục đích, nhiệm vụ, đối tượng thực nghiệm sư phạm…………….
3.1.1. Mục đích của thực nghiệm…………………………….................
3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm………………………………...

59
59
59
59

3.1.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm………………………………..

59

3.2. Cách thức tiến hành thực nghiệm sư phạm ………………………
3.3. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm …………….

60
61

3.3.1. Phân tích định tính diễn biến các giờ học trong q trình TNSP..

61

3.3.2. Phân tích bài kiểm tra……………………………………………

65

3.3.3. Hiệu quả của phương pháp Graph đối với việc hướng dẫn học
sinh giải bài tập vật lí…………………………………………………...
3.4. Kết luận chương 3…………………………………………………

69
70

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ……………………………………
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………….

72
74

PHỤ LỤC………………………………………………………………

76

vi

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Trong dạy học vật lí ở trường phổ thơng, bài tập vật lí ln giữ một vị
trí đặc biệt quan trọng trong việc thực hiện nhiệm vụ dạy học vật lí. Nghiên
cứu thực tế việc giảng dạy bài tập vật lí ở các trường trung học phổ thông cho
thấy việc hướng dẫn học sinh giải bài tập vẫn cịn rập khn theo các dạng
bài và vận dụng cơng thức tốn học để giải các bài tập. Việc vận dụng kiến
thức vật lí và các phương pháp nhận thức của vật lí để giải các bài tập đó cịn
hạn chế, ít quan tâm đến phát triển tư duy vật lí.
Phương pháp Graph giúp xây dựng lơgíc tiến trình giải bài tập với tốc
độ nhanh, hiệu quả. Trong chương trình vật lí lớp 12 nâng cao, chương “Sóng
cơ” có vai trị quan trọng trong việc tạo nền tảng kiến thức về các hiện tượng
vật lí có bản chất sóng, việc dạy và học phần này hiệu quả, sẽ giúp cho học
sinh học các phần sau hiệu quả hơn.
Từ những lí do trên tơi chọn đề tài “Sử dụng phương pháp Graph
hướng dẫn học sinh giải bài tập phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng
cao”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Sử dụng phương pháp Graph hướng dẫn học sinh giải bài tập phần giao
thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao nhằm nâng cao kĩ năng giải bài tập cho
học sinh.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu chương trình vật lí phổ thơng hiện hành, các dạng bài tập
vật lí phần giao thoa sóng cơ. Hệ thống hoá các dạng bài tập và phương pháp
giải các bài tập phần này.
- Vận dụng phương pháp Graph để xây dựng các dạng Graph giúp học
sinh giải các bài tập hiệu quả.
- Xây dựng tiến trình dạy học hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí
bằng Graph.

- Thực nghiệm sư phạm.
1


4. Phạm vi nghiên cứu
Sử dụng phương pháp Graph hướng dẫn học sinh giải bài tập phần giao
thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao.
5. Giả thuyết nghiên cứu
Sử dụng phương pháp Graph hướng dẫn học sinh giải bài tập phần giao
thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao sẽ giúp học sinh tích cực, chủ động trong
việc hệ thống hóa kiến thức và nâng cao hiệu quả của quá trình giải bài tập.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu
6.1. Nghiên cứu lí luận
- Nghiên cứu cơ sở lí luận để làm sáng tỏ vai trò của phương pháp Graph
trong dạy học vật lí.
- Nghiên cứu chương trình vật lí phổ thông hiện hành, nội dung sách giáo
khoa cơ bản và nâng cao, các giáo trình, tài liệu hướng dẫn về phần giao thoa
sóng cơ và những tài liệu tham khảo có liên quan để xác định mức độ nội
dung kiến thức và yêu cầu HS cần nắm vững.
6.2. Nghiên cứu thực tiễn
- Điều tra thực tiễn việc sử dụng phương pháp Graph trong quá trình dạy của
giáo viên và học của học sinh khi giải bài tập, phần giao thoa sóng cơ, vật lí
lớp 12 nâng cao tại trường trung học phổ thông.
6.3. Thực nghiệm sư phạm
- Tiến hành giảng dạy song song nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm ở
trường trung học phổ thông theo phương án đã xây dựng.
- Phân tích định tính và định lượng để đánh giá tính khả thi và tính hiệu quả
của các biện pháp do đề tài đưa ra.
7. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, phụ lục,

luận văn được trình bày trong 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài.
Chương 2: Sử dụng phương pháp Graph hướng dẫn học sinh giải bài tập phần
giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao.
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.
2


CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Bài tập vật lí và vai trị trong dạy học vật lí
1.1.1. Bài tập vật lí
Bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề được đặt ra mà trong trường hợp
tổng qt địi hỏi những suy luận lơgíc, những phép tốn và thí nghiệm dựa
trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí.
Bài tập vật lí là những bài luyện tập được lựa chọn một cách phù hợp
với mục đích, hình thành các kiển thức, phát triển tư duy vật lí và rèn luyện
kỹ năng vận dụng kiến thức của học sinh vào thực tiễn.
1.1.2. Phân loại bài tập vật lí
Các loại bài tập vật lí như sau:
- Bài tập định tính
- Bài tập tính tốn
- Bài tập thí nghiệm
- Bài tập đồ thị
1.2. Phƣơng pháp giải bài tập vật lí
1.2.1. Các bước giải bài tập vật lí
Những bước giải bài tập như sau:
+ Tìm hiểu đầu bài
+ Phân tích hiện tượng
+ Xây dựng lập luận

+ Biện luận
1.2.2. Xây dựng lập luận trong giải bài tập tính tốn
Trong phạm vi đề tài luận văn, ta xét đến phương pháp xây dựng lập
luận giải bài tập tính tốn. Có hai phương pháp xây dựng lập luận: phương
pháp phân tích và phương pháp tổng hợp.

3


1.3. Phƣơng pháp Graph trong dạy học vật lí
1.3.1. Graph
Graph là một cấu trúc gồm các đỉnh và các cạnh (vơ hướng hoặc có
hướng) nối các đỉnh đó.
1.3.2. Phân loại Graph
1.3.2.1.Graph vô hướng
Graph vô hướng G = (V, E) gồm tập V ≠ Ø mà các phần tử của nó gọi
là các đỉnh và một tập E mà các phần tử của nó gọ i là các cạnh.
1.3.2.2. Graph có hướng
Graph có hướng G = (V, E) gồm tập V ≠ Ø mà các phần tử gọi là các
đỉnh và một tập E mà các phần tử của nó gọ i là các cạnh, đó là các cặp sắp
thứ tự của các phần tử thuộc V.
1.3.3. Các bước lập graph giải bài tập vật lí
* Bước 1: Xác định các đỉnh của graph.
* Bước 2: Thiết lập các cung.
* Bước 3: Hồn thiện graph (bố trí các đỉnh và các cung).
1.3.4. Giải bài tập vật lí bằng Graph
Quy ước: Cái đã cho – kí hiệu chữ hoa: A,B,C...) và cái phải tìm (X),
thơng qua các cái chưa biết (chữ thường: a,b,c).
Hai dạng Graph vơ hướng và Graph có hướng, cụ thể như sau:
+ Mơ hình hóa giải bài tập vật lí bằng Graph vơ hướng:

* Bước 1: Xác định các đỉnh của graph.
Tóm tắt, phân tích đầu bài tốn, xác định các đại lượng đã cho và đại lượng
cần tìm . Đặt vào các đỉnh.
* Bước 2: Thiết lập các cung.
Dựa vào các mối quan hệ giữa các đỉnh của gra ph, nối chúng lại để
diễn tả mối liên hệ giữa các đỉnh.
* Bước 3: Hoàn thiện graph.

4


Xếp các đỉnh theo 1 lơgíc khoa học.
G1(V1)

A

a?

b?

X?

a?

c?

E2{B,b}
G2(V2)

B

X(a,b)
E1{A,a}
E3{C,c}
G3(V3)

c

D

Sơ đồ 1.1. Mơ hình hóa giải bài tập vật lí bằng Graph vơ hƣớng
+ Mơ hình hóa giải bài tập vật lí bằng Graph có hướng
Graph có hướng cho thấy các bước giải cụ thể.
G1(a,b)

X(a,b)

G2’(a,b)

G2
G3

c

Sơ đồ 1.2. Mơ hình hóa giải bài tập vật lí bằng Graph có hƣớng
1.4. Một số ngun tắc sử dụng graph trong DHVL
- Tránh tính hình thức trong việc lập và sử dụng grap h.
- Tránh lạm dụng graph.
1.5. Thực trạng việc sử dụng phƣơng pháp Graph trong DHVL
1.5.1. Mục đích điều tra tìm hiểu

Tìm hiểu tình hình dạy và học bài tập vật lí phần giao thoa sóng cơ học,
vật lí lớp 12 nâng cao ở trường THPT Thái Phiên thành phố Hải Phòng làm
cơ sở thực hiện đề tài.
5


1.5.2. Nội dung tìm hiểu
- Thực trạng trang thiết bị phục vụ bộ mơn vật lí và phong trào chung của nhà
trường.
- Tình hình dạy của giáo viên.
- Tình hình học tập của học sinh.
- Tìm hiểu thực trạng của việc ứng dụng Graph vào dạy học bài tập vật lí.
1.5.3. Phương pháp điều tra tìm hiểu
- Gặp gỡ lãnh đạo nhà trường, trao đổi.
- Dự giờ, gặp và trao đổi với tổ trưởng bộ môn và giáo viên bộ môn.
- Nghiên cứu giáo án của các giáo viên trong tổ khi dạy về giải bài tập phần
giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao.
- Trao đổi trực tiếp với học sinh lớp 12 của trường.
- Nghiên cứu vở bài tập của học sinh về phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12
nâng cao.
- Dự giờ, quan sát học sinh học trên lớp khi học về phương pháp giải bài tập
phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao.
1.5.4. Kết quả điều tra tìm hiểu
Về hoạt động dạy của giáo viên, qua tìm hiểu cho thấy: sự tiếp thu kiến
thức phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao của học sinh chỉ ở mức ghi
nhớ máy móc, chưa nắm vững được các khái niệm cơ bản trong phần này; vận
dụng một cách khó khăn các trường hợp tương tự khi đã có sự thay đổi.
1.6. Kết luận chƣơng 1
Bài tập vật lí có vai trị quan trọng trong việc rèn luyện cho học sinh
khả năng vận dụng kiến thức vật lí giải quyết các vấn đề thực tiễn, việc giải

bài tập vật lí địi hỏi những suy luận lơgíc, những phép tốn và thí nghiệm
dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí. Việc giải bài tập địi
hỏi sự tư duy định hướng một cách tích cực.
Phương pháp Graph là phương pháp khoa học sử dụng graph để mơ tả
sự vật, hoạt động, cho phép hình dung một cách trực quan các mối liên hệ
giữa các yếu tố trong cấu trúc của sự vật, cấu trúc lơgíc của qui trình triển
6


khai hoạt động (con đường từ lúc bắt đầu đến lúc kết thúc hoạt động) giúp
con người qui hoạch tối ưu, điều khiển tối ưu các hoạt động. Graph có tác
dụng mơ hình hố các đối tượng nghiên cứu và mã hố các đối tượng đó bằng
một loại “ngơn ngữ” vừa trực quan, vừa cụ thể và cô đọng.
Việc sử dụng Graph trong hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí giúp học
sinh thu nhận kiến thức một cách khoa học hơn, hiểu vấn đề một cách khái
quát hơn.
Trên cơ sở nghiên cứu lí thuyết về Graph, đề tài nghiên cứu sử dụng
vơ hướng và graph có hướng để hỗ trợ việc hướng dẫn học sinh giải bài tập
vật lí, cụ thể là sử dụng graph vơ hướng để tìm mối quan hệ giữa các đại
lượng đã biết và đại lượng cần tìm, từ đó xây dựng graph có hướng để xác
định các bước giải bài tập vật lí.
Trên cơ sở tìm hiểu tình hình dạy và học bài tập vật lí nói chung và
phần giao thoa sóng cơ học, vật lí lớp 12 nâng cao nói riêng ở trường THPT
Thái Phiên thành phố Hải Phịng, xác định khó khăn của giáo viên khi dạy và
học sinh khi học giải bài tập vật lí, đồng thời tìm hiểu thực trạng của việc sử
dụng Graph hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí. Từ đó xây dựng phương
án xây dựng Graph hỗ trợ hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí.

7

CHƢƠNG 2
SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP GRAPH HƢỚNG DẪN HỌC SINH
GIẢI BÀI TẬP PHẦN GIAO THOA SĨNG CƠ VẬT LÍ LỚP 12 NC
2.1. Yêu cầu về kiến thức, kỹ năng
2.1.1. Yêu cầu về kiến thức
Trên cơ sở nghiên cứu chương trình, nội dung và các dạng bài tập phần
giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao, đề tài xác định yêu cầu về kiến
thức cơ bản để học sinh giải tốt các bài tập vật lí phần này.
2.1.2. Yêu cầu về kỹ năng
Nghiên cứu các dạng bài tập phần này, đề tài xác định yêu cầu về kĩ
năng để học sinh giải tốt các bài tập vật lí.
2.2. Hƣớng dẫn học sinh giải bài tập vật lí bằng Graph
Chúng tơi xây dựng quy trình hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí
gồm 4 bước như sau:
* Bước 1. Phân tích bài tốn, xây dựng graph vơ hướng định hướng tìm lời giải.
* Bước 2. Thiết lập các phương trình, xây dựng Graph có hướng xác định
các bước giải.
* Bước 3. Giải bài toán theo các bước đã lập.
* Bước 4. Trình bày lời giải
Căn cứ vào Graph có hướng và kết quả tính tốn để giải bài tốn.
Ví dụ: Trong thí nghiệm giao thoa trên mặt nước có 2 nguồn kết hợp S1, S2
dao động cùng pha, cùng tần số f = 10 Hz. Tại điểm M cách S1, S2 lần lượt là
d1 = 16cm, d2 = 10cm có một cực đại. Giữa M và đường trung trực S 1S2 có
hai cực đại. Tìm tốc độ truyền sóng.
* Bước 1. Phân tích bài tốn, xây dựng graph vơ hướng định hướng tìm lời
giải.
Tóm tắt đầu bài:
f=10Hz, d1=16cm, d2 =10cm
C(M,d) -> k =2

v=?
8


Mỗi đại lượng ta đặt vào một đỉnh, đồng thời căn cứ trên yêu cầu đòi
hỏi xác định v, cần xác định , vậy ta đặt

vào 1 đỉnh. Dựa vào các quan hệ

giữa các đại lượng để xác định các cung.
G1

d1

n

f

d2

v?

E2
G2

c

k

E1

E1.
= |d1-d2|/k+1
E2. v = λ f

Sơ đồ 2.1. Sử dụng Graph vơ hƣớng để phân tích bài tốn
* Bước 2. Thiết lập các phương trình, xây dựng Graph có hướng xác định
các bước giải
v?
G1(f,d1,d2)

v=λf

G2 (c,k)

n

ĐK cực đại

= |d1-d2|/k+1

n= k+1

Sơ đồ 2.2. Sử dụng Graph có hƣớng xác định bƣớc giải bài toán
* Bước 3. Giải bài toán theo các bước đã lập.
E1 :
E2.

d2

d1

n

d2

d1

d2

n

d1

k 1

v = λ f = 2.10 = 20 cm/s

* Bước 4. Trình bày lời giải
Ta có giữa trung trực S1S2 và M có k cực đại , suy ra n = k +1.

9


Điều

kiện

cực

đại:

d2

d1

n

d2

d1
n

d2

d1

k 1

=

2

cm.

v = λ f = 2.10 = 20 cm/s
2.3. Xây dựng hệ thống bài tập và Graph hƣớng dẫn học sinh giải bài tập
phần giao thoa sóng cơ
2.3.1. Kiến thức, kĩ năng cần thiết để giải bài tập chương Sóng cơ
Theo chương trình mơn Vật lí lớp 12 trung học phổ thông (nâng cao),

những kiến thức, kĩ năng cơ bản phần sóng cơ như sau:
1. Xác định bước sóng
2. Thiết lập phương trình sóng
3. Xác định độ lệch pha giữa 2 điểm cách nguồn một khoảng x 1, x2
4. Xác định điều kiện và các đặc điểm giao thoa sóng:
a. Xác định điều kiện giao thoa
b. Xác định phương trình sóng tại một điểm
c. Xác định các đặc điểm khi có giao thoa sóng
5. Xác định điều kiện và các đặc điểm giao thoa sóng trên dây – hiện tượng
sóng dừng
a.Xác định điều kiện để có sóng dừng và đặc điểm sóng dừng.
b. Thiết lập phương trình sóng dừng trên sợi dây
6. Xác định các đặc điểm của sóng âm
a. Xác định cường độ âm
b. Xác định mức cường độ âm
c. Xác định tần số âm được phát ra bởi nhạc cụ
2.3.2. Các dạng bài tập và phương pháp giải các dạng bài tập phần giao
thoa sóng cơ, vật lí 12 nâng cao
Trên cơ sở phân tích trên, đề tài soạn hệ thống bài tập theo các dạng đã
xác định và xây dựng các graph để hướng dẫn giải bài tập.
Ví dụ đối với dạng “Viết phương trình sóng tại M cách S1, S2 lần lượt là
d1, d2”, bài tập và graph cũng như lời giải như sau:

10


Bài 1: Trên mặt nước có hai nguồn kết hợp S1,S2 cách nhau 12 cm dao động
với phương trình u = 2.cos80πt cm. Viết phương trình sóng tại M cách S1,S2
lần lượt là 10cm và 6 cm, biết tốc độ truyền sóng trên mặt nước v = 0,8 m/s.
* Bước 1. Phân tích bài tốn, xây dựng graph vơ hướng.

d=12cm, u = 2.cos80πt cm
M: d1=10, d2=6cm, v = 0,8 m/s
uM = ?
G1

d1

d

G2

E
1

v

d2

uM

E2

f

u

E1

E1. u = 2.cos80πt cm
E2: uM = 2a.cos

d .cos[ t

(d1 d2 )]

Sơ đồ 2.3. Graph vơ hƣớng bài tốn 1
* Bước 2. Xây dựng Graph có hướng
G1(d1,d2)

u
M

E2
G2 (d,u)

f
= v/f

E2: uM = 2a.cos

d .cos( t

( d1

d 2 )) .

Sơ đồ 2.4. Graph có hƣớng bài tốn 1
* Bước 3. Giải bài toán.
E1 :

v = 80 cm/s , f = 40 Hz

= v/f =2 cm.

11


E2.

uM = 2.2 cos

2

4

.cos(80πt -

2

uM = 4cos(80πt - 8π) cm

.16)

* Bước 4. Trình bày lời giải
Ta có cơng thức: uM = 2a.cos
v = 80 cm/s , f = 40 Hz
=> uM = 2.2 cos

2

4

d .cos( t

( d1

d 2 )) .

= v/f =2 cm.

.cos(80πt -

2

.16)

uM = 4cos(80πt - 8π) cm.

2.4. Xây dựng tiến trình dạy học giải bài tập vật lí bằng Graph
Dựa trên tư tưởng “bài toán con đường ngắn nhất” của lý thuyết graph
trong dạy học, nhằm thực hiện bài toán theo hướng tối ưu hoá, tức là xác định
các phương án khác nhau để triển khai bài học. Phát huy trí tưởng tượng
khơng gian; biết quy lạ về quen; rèn luyện tư duy lôgic cho học sinh. Sử dụng
Graph hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí có tổ chức cho học sinh sử dụng
cả ở trên lớp và tự học ở nhà:
- Ở trên lớp, thực hiện các hoạt động dưới sự tổ chức của giáo viên để tự lập
được graph nội dung (hệ thống hoá khái niệm), qua đó hiểu bản chất vấn đề,
chiếm lĩnh tri thức nội dung học tập.
- Ở nhà, học sinh tự học bằng graph để ghi nhớ nội dung bài học và có thể
vận dụng linh hoạt trong các trường hợp cần thiết.

Căn cứ vào các kiểu Graph và cách xây dựng Graph cũng như tác dụng
của các Graph đó, kết hợp với các bước giải bài tập vật lí nói chung, chúng
tơi xây dựng tiến trình hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí gồm các hoạt
động như sau:
* Hoạt động 1: Ôn tập (kiểm tra bài cũ)
Trong hoạt động này, giáo viên hướng dẫn học sinh ôn lại các kiến thức
liên quan đến các dạng bài tập. Giáo viên có thể sử dụng Graph để hệ thống
hóa các kiến thức liên quan.
* Hoạt động 2: Giao bài tập
Giáo viên nêu đề bài và hướng dẫn học sinh tìm hiểu đề bài, phân tích
hiện tượng. Trong hoạt động này giáo viên nêu đề bài còn học sinh tự suy
12


nghĩ giải quyết, ngồi việc thực hiện vai trị cố vấn cho học sinh khi cần thiết
(gợi ý, giải đáp các thắc mắc, chi chưa rõ của đề bài...). Giáo viên phân tích,
ghi trên bảng các bài tập điển hình, nêu các câu hỏi, tổ chức và động viên tập
thể học sinh tham gia vào cơng việc giải bài tốn đặt ra.
Giáo viên hướng dẫn học sinh thực hiện:
1. Tìm hiểu đề bài
a) Ở bước này cần xác định rõ các điều kiện và làm rõ ý nghĩa các thuật ngữ,
các cụm từ quan trọng.
b) Ghi vắn tắt các điều kiện, có thể sử dụng các kí hiệu, vẽ hình hoặc sơ đồ
nếu cần thiết.
2. Phân tích hiện tượng
Phân tích nội dung BT với mục đích làm rõ bản chất Vật lí của các hiện
tượng được mơ tả trong bài, gợi lại trong đầu óc của HS những khái niệm,
định luật có liên quan, cần thiết cho việc giải BT.
* Hoạt động 3: Tổ chức HS xây dựng lập luận giải bài tập.
Trong bước này, giáo viên hướng dẫn học sinh tóm tắt đầu bài và u

cầu bài tốn xác định các đỉnh Graph và dựa vào các đỉnh để tìm mối liên hệ
giữa cái đã biết và cái cần tìm bằng phương pháp phân tích hoặc phương
pháp tổng hợp. Để có hiệu quả, giáo viên nên dành thời gian để từng học sinh
có thời gian suy nghĩ và làm việc độc lập tự lực.Giáo viên có thể hướng dẫn
học sinh theo các bước:
Bước 1. Xây dựng graph vô hướng định hướng tìm lời giải.
Bước 2. Xây dựng Graph có hướng xác định các bước giải.
Bước 3. Giải bài toán theo các bước đã lập.
Bước 4. Trình bày lời giải của nhóm hoặc cá nhân.
* Hoạt động 4. Thảo luận
Giáo viên tổ chức cả lớp phân tích và thảo luận bài tốn, học sinh ghi cách
giải lên bảng, trình bày lời giải bằng Graph và thảo luận tìm lời giải tối ưu.
Chính nhờ những hoạt động này, giáo viên kiểm tra được độ sâu sắc, sự vững
chắc, sự sáng tạo, tư duy Vật lí của học sinh, đồng thời cũng thấy được
13


những sai sót điển hình của học sinh qua đó rút ra kinh nghiệm cho việc dạy
học của mình.
* Hoạt động 5. Củng cố, mở rộng
Hoạt động này giúp giáo viên áp dụng các biện pháp để cá biệt hoá học
sinh trong việc giải các BTVL: biến đổi mức độ yêu cầu của bài tập ra cho
các đối tượng học sinh khác nhau như mức độ trừu tượng của đề bài, loại vấn
đề cần giải quyết, phạm vi và tính phức tạp của các số liệu cần xử lí, loại và
số lượng các thao tác tư duy logic và các phép biến đổi toán học phải sử
dụng, phạm vi và mức độ kiến thức, kĩ năng cần huy động; biến đổi mức độ
yêu cầu về số lượng bài tập cần giải, về mức độ tự lực của học sinh trong quá
trình giải bài tập.
2.5. Kết luận chƣơng 2
Trên cơ sở phân tích yêu cầu về kiến thức, kĩ năng giải bài tập phần

giao thoa sóng cơ theo chương trình vật lí lớp 12 nâng cao, đề tài đã xác định
những kiến thức cơ bản và kĩ năng giải bài tập phần này, từ đó làm căn cứ
xác định các dạng bài tập cơ bản trong phần trên.
Căn cứ vào các kiểu Graph và cách xây dựng Graph cũng như tác dụng
của các Graph đó, kết hợp với các bước giải bài tập vật lí nói chung, xây
dựng quy trình hướng dẫn học sinh giải bài tập gồm 4 bước như sau:
Bước 1. Phân tích bài tốn, xây dựng graph vơ hướng định hướng tìm lời
giải.
Bước 2. Thiết lập các phương trình, xây dựng Graph có hướng xác định các
bước giải.
Bước 3. Giải bài toán theo các bước đã lập.
Bước 4. Trình bày lời giải.
Từ việc xác định các dạng bài tập phần trên, đề tài đã soạn hệ thống các
bài tập từ đơn giản đến phức tạp. Với mỗi dạng bài tập đều có hướng dẫn học
sinh xây dựng lập luận giải các bài toán bằng Graph.
Dựa trên tư tưởng “bài toán con đường ngắn nhất” của lý thuyết
graph trong dạy học, nhằm thực hiện bài toán theo hướng tối ưu hoá, tức là
14


xác định các phương án khác nhau để triển khai bài học. Đề tài đã xây dựng
tiến trình dạy học sinh giải bài tập bằng Graph.
Mặc dù các bài tập vật lí khác nhau về loại và mục đích sử dụng trong
dạy học, người thầy giáo không chỉ đơn giản trình bày cách giải cho học sinh
mà phải dạy học sinh tự lực giải được bài tập vật lí. Vì vậy, việc sử dụng
Graph hướng dẫn học sinh giải bài tập giúp giáo viên trình bày cách giải mẫu
mỗi loại bài, hình thành cho học sinh thói quen phân tích đúng bài tốn, ghi
chép và tính tốn một cách hợp lí, rèn luyện tư duy logic. Học sinh có thể sử
dụng Graph như cơng cụ để tìm lời giải tối ưu cho mỗi dạng bài tập.

15


CHƢƠNG 3
THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM
3.1. Mục đích, nhiệm vụ, đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm
3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
Thực nghiệm sư phạm nhằm mục đích kiểm tra tính đúng đắn của giả
thuyết khoa học mà đề tài đã nêu ra từ đó đánh giá tính khả thi của đề tài, cụ
thể là kiểm nghiệm việc áp dụng phương pháp Graph hướng dẫn học sinh
giải bài tập phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao tại trường THPT
Thái Phiên, thành phố Hải Phòng.
3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
Trong quá trình thực nghiệm sư phạm, đề tài đã thực hiện các nhiệm vụ sau:
- Tổ chức dạy học phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao tại lớp thực
nghiệm.
- So sánh đối chiếu kết quả học tập ở lớp thực nghiệm và lớp đối chứng để sơ
bộ đánh giá hiệu quả của việc áp dụng phương pháp Graph hướng dẫn học
sinh giải bài tập phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao.
- Đánh giá tính khả thi và hiệu quả của việc áp dụng phương pháp Graph
hướng dẫn học sinh giải bài tập phần giao thoa sóng cơ.
3.1.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm
Tổng số học sinh khảo sát là 78 học sinh ở hai lớp:
- Lớp đối chứng: lớp 12A4 với 40 học sinh, học sinh nam là 22 và 18
học sinh nữ, do thầy giáo Hoàng Long, giáo viên Vật lí của trường giảng dạy.
- Lớp thực nghiệm: lớp 12A5 với 38 học sinh, học sinh nam là 20 và
18 học sinh nữ, do tôi trực tiếp giảng dạy.
Qua bài kiểm tra của chương “Dao động cơ học” chúng tôi thấy chất
lượng học tập của học sinh hai lớp này được coi gần như tương đương nhau.
3.2. Cách thức tiến hành thực nghiệm sƣ phạm

Trong quá trình thực nghiệm sư phạm, chúng tôi tiến hành dạy song
song ở lớp thực nghiệm và lớp đối chứng trong cùng một thời gian, cùng nội
dung phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao.
16


Ở lớp đối chứng, giảng dạy với phương pháp truyền thống.
Ở lớp thực nghiệm, tôi trực tiếp giảng dạy, áp dụng phương pháp Graph
để hướng dẫn học sinh giải bài tập.
Cuối đợt thực nghiệm sư phạm chúng tôi đã cho học sinh làm một bài
kiểm tra viết 45 phút để sơ bộ đánh giá kết quả của tiến trình dạy học đã
soạn. Ngồi ra, chúng tơi tổ chức điều tra để đánh giá về hứng thú của học
sinh trong khi học bằng Graph.
3.3. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm
3.3.1. Phân tích định tính
+ Ở lớp thực nghiệm 12A5:
Tiết học đầu, chúng tôi hướng dẫn học sinh cách thức xây dựng graph
để giải các bài tập vật lí với các bài tập xác định các đại lượng cơ bản của
sóng (bài 1,2). Giáo viên hướng dẫn học sinh làm quen với cách xác định các
đỉnh graph, dựa vào các đỉnh xác định các mối liên hệ và xây dựng graph vơ
hướng. Sau đó giáo viên u cầu học sinh tự xác định các bước giải bài tập
và xây dựng graph có hướng, trình bày lời giải bằng graph, ghi chép vào vở
để chuẩn bị cho thảo luận.
Ở tiết học thứ 2, tiết học này chúng tôi quan sát và sử dụng kết quả để
so sánh với lớp đối chứng.
Hầu hết học sinh đã xây dựng được các grahp để giải bài tập, nhưng khi
yêu cầu tìm lời giải tối ưu hoặc giải thích cách xây dựng lập luận giải bài tập,
đa số học sinh rất lúng túng. Về tinh thần học tập của học sinh, số đơng học
sinh có sự quan tâm và tham gia việc đóng góp xây dựng bài với một khơng
khí sơi nổi và tích cực hơn. Trong khi thảo luận với cả lớp, việc sử dụng

graph đã đem lại sự tranh luận sơi nổi giữa các học sinh, nhóm học sinh bảo
vệ quan điểm của mình và các nhóm khác có quan điểm khác.
+ Ở lớp đối chứng 12A4:
Giáo viên sử dụng cách hướng dẫn như thường dạy, gồm các bước:
Củng cố kiến thức, giới thiệu dạng bài tập, giải bài tập mẫu và giao bài tập
tương tự. Để có thể so sánh kĩ năng giải bài tập ở hai lớp đối chứng và thực
nghiệm, chúng tôi cũng sử dụng các bài tập như đối với lớp thực nghiệm.
17


Với bài tập đơn giản học sinh sử dụng máy tính rất nhanh và ra ngay
kết quả, thời gian giải bài tập ít hơn so với lớp đối chứng (chỉ khoảng 2 phút)
vì bài tập này đơn giản là áp dụng cơng thức và tính tốn. Tuy nhiên, khi
giao bài tập 5, ở bài này không đơn thuẩn là áp cơng thức tính mà địi hỏi suy
luận, học sinh tỏ ra lúng túng. Một số học sinh giải được bài tốn, nhưng khi
u cầu trình bày và giải thích cách giải thì học sinh rất lúng túng, chỉ trình
bày được lời giải mà không hiểu cách lập luận.
Nhận xét chung:
Hệ thống các graph đã lập được đã giúp cho bài học trở nên phong phú
hơn, sinh động hơn và thu hút được sự chú ý của học sinh.
3.3.2. Phân tích bài kiểm tra
Để có căn cứ đánh giá chúng tơi đã soạn thảo và tổ chức cho học sinh
làm bài kiểm tra viết với thời gian 45 phút. Nội dung bài kiểm tra bao gồm
một số kiến thức cơ bản mà học sinh phải nắm vững và phải vận dụng được
vào giải bài tập.
* Phân tích số liệu
Sau khi tổ chức cho học sinh làm bài kiểm tra viết chúng tơi tiến hành
chấm bài và xử lí kết quả thu được theo các phương pháp thống kê toán học
bằng phần mềm SPSS 16.
* Thống kê kết quả bài kiểm tra:

Sử dụng chức năng thống kê mô tả tần suất (Frequencies) và vẽ đồ thị, kết
quả như sau (bảng 3.1; 3.2 và hình 3.1):
Bảng 3.2.Bảng tần suất điểm - Lớp thực nghiệm
Frequency
Vali 5
d
6
7
8
9
Total

1
5
5
17
10
38

Percent Valid Percent
2.6
2.6
13.2
13.2
13.2
13.2
44.7
44.7
26.3
26.3

100.0
100.0
18

Cumulative
Percent
2.6
15.8
28.9
73.7
100.0


Bảng 3.1. Bảng tần suất điểm - Lớp đối chứng

Frequency
Valid 3

Percent

Valid Percent

Cumulative
Percent

1

2.5

2.5

1
1
4
17
15
1
40

4
5
6
7
8
9
Total

2.5
2.5
2.5
10.0
42.5
37.5
2.5
100.0

2.5
2.5
10.0
42.5

37.5
2.5
100.0

5.0
7.5
17.5
60.0
97.5
100.0

Hình 3.1. Đồ thị tần suất điểm số lớp thực nghiệm và lớp đối chứng.
Bảng 3.3. Các tham số thống kê
Std.
nhom
KTA

N

Mean

Std. Deviation Mean

Thuc nghiem 38

7.789

1.0694

.1735

Doi chung

7.100

1.1503

.1819

40

19

Error


Nhìn trên đồ thị chứng tỏ lớp thực nghiệm HS đồng đều hơn lớp đối
chứng. Điểm trung bình lớp thực nghiệm: 7,79; lớp đối chứng là 7,1. Tuy
nhiên để khẳng định chắc chắn sự khác biệt này, nhóm tiến hành thực hiện
kiểm định thống kê T-test về sự sai khác giá trị trung bình điểm số của các
lớp bằng phần mềm SPSS.
Bảng 3.4. Bảng kiểm định kết quả kiểm tra T – test.
Levene's
Test

t-test for Equality of Means

Sig. t

df

Mean

(2F

Std. Error

95% CID

Sig.

Differenc Differenc Lowe

tailed) e

e

r

Upper

.008

.6895

.2518

.1879 1.1910

2.743 75.967 .008

.6895

.2513

.1889 1.1901

KT Equal
A

variances

.103 .749 2.738 76

assumed
Equal
variances
not assumed

- Đồ thị tần suất cho thấy số điểm nhiều nhất của lớp thực nghiệm tập
trung ở điểm 8, còn lớp đối chứng chỉ tập trung ở điểm 7. Miền giá trị của lớp
thực nghiệm từ 4,5- 9,5, độ lệch chuẩn 1,7; lớp đối chứng 2,5-9,5, độ lệch
chuẩn 1,8; như vậy ở lớp thực nghiệm độ phân tán ít hơn chứng tỏ lớp thực
nghiệm học sinh đồng đều hơn lớp đối chứng.
- Điểm trung bình cộng của học sinh lớp thực nghiệm (7,79) cao hơn
lớp đối chứng (7,1). Phép kiểm định T-test trên phần mềm SPSS chứng tỏ
việc sử dụng phương pháp Graph hướng dẫn học sinh giải bài tập phần giao
thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao có hiệu quả tốt hơn phương pháp dạy học
thơng thường.
20

Như vậy, xét về mặt định lượng việc sử dụng phương pháp Graph hướng
dẫn học sinh giải bài tập phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao đã
đem lại hiệu quả bước đầu trong việc nâng cao chất lượng nắm vững kiến
thức của học sinh.
3.3.3. Hiệu quả của phương pháp Graph đối với việc hướng dẫn học sinh
giải bài tập vật lí
Với phương pháp Grahp, học sinh nắm được nội dung các khái niệm đã
học, biết vận dụng định nghĩa, khái niệm để giải các bài tập cụ thể, tuy nhiên
còn một số học sinh còn mắc sai lầm khi tính tốn, biến đổi, lập luận thiếu
chặt chẽ do đó dẫn đến kết quả sai.
3.4. Kết luận chƣơng 3
Qua một số tiết học ít ỏi của quá trình thực nghiệm sư phạm, với số
lượng học sinh hạn chế, chưa đủ để khẳng định giá trị phổ biến của việc sử
dụng phương pháp Graph hướng dẫn học sinh giải bài tập phần giao thoa
sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao. Tuy nhiên, với những kết quả bước đầu thu
được có thể chứng tỏ rằng việc xây dựng bài tập vật lí bằng graph một cách
hợp lý, hỗ trợ việc giảng dạy, tổ chức thảo luận, hướng dẫn học sinh giải
quyết nhiệm vụ nhận thức trong quá trình hướng dẫn học sinh giải bài tập
phần giao thoa sóng cơ, vật lí lớp 12 nâng cao sẽ có tác dụng nâng cao chất
lượng dạy học, giúp học sinh nắm vững kiến thức; phát triển hứng thú, óc
sáng tạo; phát huy tính tích cực, tự lực của học sinh trong q trình học tập.
Tuy nhiên, thơng qua thực nghiệm chúng tơi thấy cịn một số hạn chế:
- Để có các giờ học lơi cuốn được học sinh tích cực, tự lực tìm tịi giải quyết vấn
đề hoặc tham gia thảo luận giải bài tập bằng graph đòi hỏi giáo viên phải có sự
đầu tư thời gian, sự chuẩn bị cơng phu, với sự khéo léo điều khiển lớp học.
- Kết quả khả quan bước đầu trong đợt thực nghiệm sư phạm theo định
hướng của đề tài đã cho phép chúng tơi kết luận rằng hồn tồn có thể vận
dụng được lý thuyết graph vào dạy học giải bài tập vật lí ở trường THPT,

đem lại những kết quả tích cực hơn bằng việc kết hợp vận dụng phương pháp
21


Graph dạy học với các phương pháp, các xu hướng dạy học mới như phương
pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề. Những nghiên cứu lý luận và
thực nghiệm đã chứng tỏ rằng giả thiết khoa học mà đề tài đã đề ra là chấp
nhận được.

22