Sử dụng phần mềm toán học mathematica trong việc hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lí chương Động lực học chất điểm Sách giáo khoa vật lí 10 nâng cao trong họ

1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC


NGUYỄN THỊ THU HUYỀN















SỬ DỤNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA TRONG
VIỆC HƢỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ
CHƢƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” SÁCH GIÁO
KHOA VẬT LÝ 10 NÂNG CAO TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học
(Bộ môn Vật lý)
Mã số : 60 14 10
LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ


Người hướng dẫn khoa học: GS. TS. TÔN TÍCH ÁI

HÀ NỘI - 2010

2
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, Tác giả xin trân trọng cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo
trong Trƣờng Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội đã nhiệt tình
giảng dạy truyền thụ cho tác giả về những kiến thức quý báu về PPDH và
hết lòng giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập và nghiên cứu đề tài.
Tác giả xin đƣợc bày tỏ lòng lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới
GS.TS Tôn Tích Ái, TS Ngô Diệu Nga các Thầy, Cô đã tận tình giảng dạy,
hƣớng dẫn và động viên khích lệ tác giả trong suốt quá trình học tập và làm
luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trƣờng Trung học phổ
thông Nguyễn Trãi – Ba Đình thành Phố Hà Nội đã động viên tạo mọi điều
kiện cho tác giả đƣợc đi học cũng nhƣ trong quá trình thực hiện đề tài.
Tác giả bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bè bạn và các bạn học
viên khóa 3, khóa 4 Cao học Lý luận và Phƣơng pháp Dạy học trƣờng Đại
học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội đã động viên, giúp đỡ tác giả
trong suốt quá trình học tập và có nhiều ý kiến quý báu giúp tác giả hoàn
thành luận văn tốt nghiệp.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhƣng luận văn chắc chắn không thể

tránh đƣợc những thiếu sót, tác giả mong nhận đƣợc những sự chỉ bảo, góp
ý của các Thầy, Cô giáo và các bạn.
Hà Nội, tháng 12 năm 2010
Tác giả


Nguyễn Thị Thu Huyền.

3
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

GV : Giáo viên
HS : Học sinh
NCTLM : Ngiêm cứu tài liệu mới
BTCB : Bài tập cơ bản
CNTT : Công nghệ thông tin
DH : Dạy học
BTPH : Bài tập Phức hợp
BTVL : Bài tập vật lý
ĐLHCĐ : Động lực học chất điểm
NXB : Nhà xuất bản
SGK : Sách giáo khoa
ĐHQG : Đại học quốc gia
O : Câu hỏi của giáo viên
# : Hƣớng dẫn của giáo viên

4
MỤC LỤC

Trang
MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
1
2. Mục tiêu nghiên cứu
2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
2
4. Phạm vi nghiêm cứu
2
5. Mẫu khảo sát
3
6. Vấn đề nghiên cứu

3
7. Giả thuyết nghiên cứu
3
8. Phƣơng pháp Nghiên cứu
3
9. Đóng góp của đề tài
4
10 . Cấu trúc luận văn
4
Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA HOẠT
ĐỘNG DẠY GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ PHỔ THÔNG CÓ SỰ
HỖ TRỢ CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN


5
1.1. Quan niệm về dạy học hiện đại
5
1.2. Những vấn đề lí luận về dạy giải bài tập vật lí
9
1.2.1. Khái niệm bài tập vật lý
9
1.2.2. Tác dụng của bài tập vật lý
10
1.2.3. Phân loại bài tập vật lý
12
1.2.4. Phƣơng pháp giải bài tập vật lý
19
1.2.5. Lựa chọn và sử dụng bài tập trong dạy học vật lý
25
1.3. Vai trò của công nghệ thông tin (CNTT) trong dạy học

26
1.4. Giới thiệu phần mềm toán học Mathematica
29
1.4.1. Quá trình hình thành và phát triển của Mathematica
29
1.4.2. Mathematica là hệ thống thực hiện các phép tính
30

5
1.4.3. Các lệnh trong Mathematica
34
1.5. Thực tiễn hoạt động hƣớng dẫn giải bài tập vật lí và việc ứng
dụng công nghệ thông tin trong dạy học vật lí ở một số trƣờng
THPT ở Hà Nội


44
1.5.1. Nội dung điều tra
45
1.5.2. Phƣơng pháp điều tra
45
1.5.3. Kết quả điều tra
46
Kết luận chƣơng 1
49
Chƣơng 2: SOẠN THẢO HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ TỔ
CHỨC HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CÓ SỬ
DỤNG PHẦN MỀM TOÁN HỌC MATHEMATICA VÀO
CHƢƠNG ''ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM '' VẬT LÝ LỚP 10
NÂNG CAO

51
2.1. Phân tích nội dung khoa học kiến thức phần “Động lực học
chất điểm”

51
2.1.1. Định luật Newton thứ nhất
52
2.1.2. Khối lƣợng và xung lƣợng của vật
54
2.1.3. Định luật Newton thứ hai
57
2.1.4. Các lực cơ học
61
2.2. Phân tích nội dung kiến thức chƣơng “Động lực học chất
điểm” vật lý 10 nâng cao

66
2.2.1. Sơ đồ cấu trúc nội dung chƣơng “Động lực học chất điểm”
66
2.2.2.Đặc điểm cấu trức nội dung chƣơng “Động lực học chất
điểm”

67
2.2.3. Mục tiêu dạy học
68
2.3. Soạn thảo hệ thống bài tập chƣơng “Động lực học chất điểm”

vật lý 10 nâng cao

74
2.3.1. Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập
74
2.3.2. Hệ thống bài tập
75
2.4. Tổ chức dạy học với hệ thống bài tập chƣơng “Động lực học chất điểm”
vật lý 10 nâng cao có sử dụng phần mềm toán học Mathematica

79

6
2.4.1. Phƣơng pháp
79
2.4.2. Hƣớng dẫn học sinh giải hệ thống bài tập đã soạn thảo
80
Kết luận chƣơng 2
107
Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM
108
3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm
108
3.2. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm
108
3.3. Phƣơng pháp thực nghiệm
108
3.4. Thời điểm thực nghiệm: 15/10/2010 đến 22/11/2010
109
3.5. Tiến trình thực nghiệm sƣ phạm

109
3.5.1. Những khó khăn gặp phải khi làm thực nghiệm sƣ phạm
109
3.5.2.Phân tích diễn biến thực nghiệm sƣ phạm
109
3.5.3. Đánh giá kết quả thực nghiệm
114
3.5.4. Xử lý kết qủa bằng thống kê toán học
118
Kết luận chƣơng 3
124
KẾT LUẬN
125
TÀI LIỆU THAM KHẢO
127
PHỤ LỤC


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Đổi mới phƣơng pháp dạy học, ứng dụng công nghệ dạy học hiện đại
theo hƣớng chủ động, tích cực hóa hoạt động của học sinh là một trong
những phƣơng hƣớng đã đƣợc xác định rõ, nhằm nâng cao chất lƣợng dạy
và học hiện nay. Điều này đã đƣợc xác định trong nghị quyết trung ƣơng 4
khoá VII, nghị quyết trung ƣơng 2 khoá VIII, đƣợc thể chế trong luật giáo
dục (2005). Luật giáo dục, điều 28.2, đã ghi "Phƣơng pháp giáo dục phổ
thông phải phát huy tích cực, tự giác, chủ động sáng tạo của học sinh; phù
hợp với đặc điểm từng lớp học môn học; bồi dƣỡng phƣơng pháp tự học,
khả năng làm việc theo nhóm, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào

thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hƣớng thú và trách
nhiệm học tập của học sinh”
Với đặc thù môn học Vật Lý phổ thông là quan sát, mô phỏng, giải
thích hiện tƣợng, việc sử dụng một phần mềm công nghệ để trong giảng
dạy bài tập sẽ giúp học sinh dễ dàng hiểu và vẫn dụng đƣợc, giúp giáo viên
và học sinh nâng cao chất lƣợng dạy và học. Mathematica là một trong
những phần mềm đó. Mathematica có những ƣu thế trong việc mô phỏng
các hiện tƣợng, đồ họa đẹp, thân thiện và dễ sử dụng, có khả năng ứng
dụng cao trong Vật Lý, hoàn toàn là một lựa chọn thích hợp trong việc dạy
bài tập Vật Lý phổ thông cho học sinh hiện nay.
Từ những lý do trên, với mong muốn sử dụng phần mềm
Mathematica trong việc hƣớng dẫn học sinh giải bài tập vật lý nhằm nâng
cao chất lƣợng dạy - học vật lý ở trƣờng phổ thông trung học ,tôi đã lựa
chọn đề tài: “Sử dụng phần mềm toán học Mathematica trong việc hướng
dẫn học sinh giải bài tập vật lý chương "Động học lực chất điểm" sách
giáo khoa vật lý 10 ban nâng cao trung học phổ thông”.

2
2. Mục tiêu nghiên cứu
Vận dụng lý luận về giải bài tập vật lý, soạn thảo hệ thống bài tập và
tổ chức hoạt động dạy học với hệ thống bài tập có sử dụng phần mềm toán
học Mathematica vào chƣơng "Động lực học chất điểm" sách giáo khoa
Vật Lý 10 nâng cao góp phần phát huy tính tích cực và tự chủ, bồi dƣỡng
năng lực sáng tạo của học sinh
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt đƣợc mục tiêu đề tài, chúng tôi có xác định có những nhiệm vụ:
- Nghiên cứu các quan điểm dạy học hiện đại về dạy học,đặc biệt chú
trọng về cơ sở lý luận của việc dạy giải bài tập vật lý.
- Nghiên cứu tài liệu về phần mềm toán học Mathematica.
- Nghiên cứu nội dung và phân phối chƣơng trình các kiến thức chƣơng

"Động lực học chất điểm" và các tài liệu có liên quan nhằm xác định
đƣợc mức độ nội dung các kiến thức cơ bản và các kỹ năng học sinh
cần đạt đƣợc.
- Tìm hiều thực tế dạy học phần kiến thức chƣơng "Động lực học chất
điểm" nhằm phát hiện những khó khăn của giáo viên và học sinh, những sai
lầm phổ biến của học sinh. Từ đề xuất nguyên nhân của các khó khăn, sai lầm
đó và nêu các biện pháp khắc phục.
- Soạn thảo hệ thống bài tập có sử dụng phần mềm toán học Mathematica
để giải và sử dụng hệ thống bài tập này vào việc tổ chức dạy học .
- Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm theo tiến trình dạy học đã soạn thảo để
đánh giá hiệu quả của hệ thống bài tập đã xây dựng và việc đƣa phần mềm toán
học Mathematica vào hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập.
4. Phạm vi nghiêm cứu
Sử dụng phần mềm toán học Mathematica trong việc hƣớng dẫn học
sinh giải hệ thống bài tập đã đƣợc lựa chọn khi dạy học chƣơng

3
"Động lực học chất điểm" Lớp 10 PTTH ban nâng cao.
5. Mẫu khảo sát
- Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy và học môn vật lý chƣơng "Động
lực học chất điểm" của giáo viên và học sinh lớp 10 ban nâng cao PTTH
- Đối tƣợng nghiên cứu: Phần mềm toán học Mathematica , ứng dụng vào
dạy giải bài tập vật lý chƣơng "Động lực học chất điểm" lớp10 ban nâng cao.
- Đối tƣợng khảo sát: học sinh lớp 10A1,10A2 trƣờng PTTH Nguyễn
Trãi Ba Đình ,Hà Nội .
6. Vấn đề nghiên cứu
Sử dụng phần mềm toán học Mathematica trong việc hƣớng dẫn học
sinh giải hệ thống bài tập đã đƣợc lựa chọn khi dạy học chƣơng "Động lực
học chất điểm" sách giáo khoa 10 nâng cao nhƣ thế nào để phát huy tính
tích cực và tự chủ, bồi dƣỡng năng lực sáng tạo của học sinh?

7. Giả thuyết nghiên cứu
Nếu học sinh có kiến thức về việc sử dụng phần mềm toán học
Mathematica và kiến thức vật lý của chƣơng "Động lực học chất điểm"
sách giáo khoa Vật Lý 10 nâng cao; Giáo viên soạn thảo đƣợc hệ thống bài
tập bám sát mục tiêu dạy học và tổ chức hoạt động dạy học hƣớng dẫn học
sinh với hệ thống bài tập đó có sử dụng phần mềm toán học Mathematica,
một cách phù hợp thì góp phần phát huy tính tích cực và tự chủ, bồi dƣỡng
năng lực sáng tạo của học sinh.
8. Phƣơng pháp Nghiên cứu
8.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận
- Nghiên cứu các tài liệu về Tâm lí học, Lí luận dạy học, Các tài liệu
về phƣơng pháp dạy học bộ môn vật lí…
- Nghiên cứu SGK vật lí 10 và các tài liệu khoa học đề cập đến vấn
đề "Động lực học chất điểm"

4
- Nghiên cứu tài liệu về phần mềm toán học Mathematica.
8.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Tìm hiểu việc sử dụng máy tính phục vụ giảng dạy các môn học và tìm
hiểu việc dạy tin học hiện nay ở các trƣờng trung học phổ thông Hà Nội.
- Điều tra thực tiễn hoạt động dạy giải bài tập vật lí và việc ứng dụng
công nghệ thông tin trong dạy học vật lý ở một số trƣờng THPT Hà Nội.
- Thực nghiệm sƣ phạm ở trƣờng THPH Nguyễn Trãi - Ba Đình, Hà Nội .
8.3. Phương pháp thống xử lý thông tin
Sử dụng thống kê toán để xử lý số liệu điều tra thực tế và thực
nghiệm sƣ phạm.
9. Đóng góp của đề tài
- Đề tài góp phần hoàn thiện lý luận và phƣơng pháp dạy học bậc THPH.
-Giúp giáo viên các biện pháp để sử dụng phần mềm toán học
Mathematica vào việc hƣớng dẫn học sinh giải bài tập vật lý chƣơng "Động

lực học chất điểm" thành công.
10 . Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo và phụ
lục, nội dung luận văn đƣợc trình bày trong 3 chƣơng:
Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của hoạt động dạy giải bài tập
vật lí phổ thông có sự hỗ trợ của công nghệ thông tin.
Chương 2. Soạn thảo hệ thống bài tập và tổ chức hoạt động dạy học
hƣớng dẫn học sinh giải bài tập vật lý với hệ thống bài tập có sử dụng phần
mềm toán học Mathematica vào chƣơng "Động lực học chất điểm " sách
giáo khoa Vật Lý 10 nâng cao nhằm phần phát huy tính tích cực và tự chủ,
bồi dƣỡng năng lực sáng tạo của học sinh.
Chương 3. Thực nghiệm sƣ phạm.


5
CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA HOẠT ĐỘNG DẠY GIẢI
BÀI TẬP VẬT LÍ PHỔ THÔNG CÓ SỰ HỖ TRỢ CỦA
CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
1.1. Quan niệm về dạy học hiện đại
Dạy và học là hai mặt của một quá trình thông nhất biện chứng - quá
trình dạy học. Tuy hai hoạt động dạy và học có cấu trúc khác nhau, nhƣng
lại có mối quan hệ khăng khít với nhau, không thể tách rời.
Theo kiểu dạy học thuyền thống cũ, điều quan tâm chủ yếu của giáo viên
là sự trình bày bài giảng của mình về các kiến thức cần dạy cho học sinh sao
cho đảm bảo đƣợc nội dung chính xác, sâu sắc, đầy đủ. Nghĩa là theo kiểu dạy
học này, trung tâm chỉ chú ý đến nội dung kiến thức cần dạy. Dần dần những
nhà nghiêm cứu lý luận dạy học, những nhà sƣ phạm đã nhận ra rằng; Nếu chỉ
quan tâm tới bản thân nội dung kiến thức cần dạy thì dù có trình bày tốt đến
đâu cũng vẫn chƣa phải là sự xác định một cách cụ thể học sinh cần đạt đƣợc

những khả năng gì trong hoặc sau khi học và bằng cách nào đảm bảo cho học
sinh đạt đƣợc những khả năng đó. Đó là một nhƣợc điểm cơ bản của kiểu dạy
học cũng. Nó hạn chế chất lƣợng và hiệu quả dạy học.
Trong mấy thập kỉ qua để khắc phục nhƣợc điểm của kiểu dạy học cũ,
trên thế giới những nhà nghiêm cứu lý luận dạy học, những nhà sƣ phạm
đã hình thành quan niệm về kiểu dạy học mà học sinh là trung tâm, chú ý là
những khả năng, những hành vi mà ngƣời học cần thể hiện ra đƣợc cần đạt
đƣợc trong hoặc sau khi học. Những khả năng này đƣợc xem là những kết
quả mà sự dạy học mang lại ở ngƣời học.
Sự khác biệt giữa các quan niệm truyền thống và cá quan niệm hiện
đại về dạy học đƣợc thể hiện rõ khi xem xét bản chất hành động của sự học

6
và chức năng của giáo viên trong sự tổ chức, kiển tra, định hƣớng hành
động học, cụ thể qua sự so sánh các quan niệm sau
a. Quan niệm về mục đích dạy học
Quan niệm truyền thống
(Giáo viên làm trung tâm)
Quan niệm hiện đại
(HS làm trung tâm)
Đào tạo trẻ em thành ngƣời lớn
thông qua những ngƣời lớn tuổi hơn,
những ngƣời hiểu biết, những hình
mẫu. Lí luận dạy học thiên về mệnh
lệnh, uy quyền
Xây dựng các chƣơng trình đào tạo
phù hợp với chủ thể, nhằm hình
thành các năng lực chuyên môn,
năng lực xã hội và cá nhân, khả
năng hành động. Lí luận dạy học

chú trọng năng lực tự chủ, khả năng
giao tiếp.
b. Quan niệm về nội dung dạy học
Quan niệm truyền thống
(Giáo viên làm trung tâm)
Quan niệm hiện đại
(HS làm trung tâm)
Các nhà chuyên môn xác định
những nội dung quan trọng, từ đó đề
ra những yêu cầu, tiêu chuẩn, những
điều bắt buộc. Sự lựa chọn nội dung
thiên về định hƣớng chuyên môn và
là bắt buộc
Ngƣời điều khiển quá trình dạy học
đƣa ra những nội dung tiêu biểu,
then chốt, cũng nhƣ những vấn đề
có ý nghĩa đối với đời sống xã hội.
Sự lựa chọn nội dung mang tính liên
môn và có sự thỏa thuận của ngƣời
học.
c. Quan niệm về phương pháp, phương tiện dạy học
Quan niệm truyền thống
(Giáo viên làm trung tâm)
Quan niệm hiện đại
(HS làm trung tâm)
Các phƣơng pháp truyền thụ và
thông báo chiếm ƣu thế, trong đó bao
Giờ học là sự phối hợp hoạt động
của ngƣời dạy và ngƣời học trong

7
gồm định hƣớng mục đích học tập và
kiểm tra.
Các phƣơng pháp nặng về định
hƣớng hiệu quả truyền đạt
việc lập kế hoạch thực hiện và
đánh giá.
Dạy học theo hƣớng, giải quyết
vấn đề, định hƣớng hành động
chiếm ƣu thế.
d. Quan niệm về đánh giá
Quan niệm truyền thống
(Giáo viên làm trung tâm)
Quan niệm hiện đại
(HS làm trung tâm)
Kết quả học tập đƣợc đo và dự báo
với nhiều phƣơng pháp khác nhau.
Dạy học và đánh giá là hai phần
khác nhau của quá trình dạy học.
Chú trọng khả năng tái hiện tri thức
chính xác.
Không phải chỉ kết quả học tập mà
chính quá trình học tập mới là đối
tƣợng đánh giá chủ yếu. Học sinh
đƣợc tham gia vào quá trình đánh
giá. Chú trọng việc ứng dụng tri
thức trong các tình huống hành
động.

Quá trình dạy học là quá trình hoạt động của giáo viên và của học

sinh trong sự tƣơng tác thống nhất biện chứng của ba thành phần trong hệ
dạy học, bao gồm: Giáo viên – Học sinh – Phƣơng tiện hoạt động dạy học.
Mỗi hoạt động diễn ra theo các pha: định hƣớng, chấp hành và kiểm
tra. Cơ sở định hƣớng của hành động có tầm quá trình đặc biệt với chất lƣợng,
hiệu quả của hành động. Giáo viên có vai trò quan trọng trong việc giúp đỡ
cho sự hình thành cơ sở định hƣớng khái quát hành động của học sinh. Cơ sở
định hƣớng bao gồm những nội dung cơ bản nhất, cần thiết nhất cho sự thành
công của hành động chủ thể. Hoạt động dạy của giáo viên phải có tác dụng
chỉ đạo hoạt động học của học sinh phù hợp với con đƣờng biện chứng của sự
hình thành, phát triển và hoàn thiện của hành động.

8
Theo quan điểm xã hội – tâm lý, học là hoạt động của tác nhân chiếm
lĩnh kinh nghiệm, xã hội lịch sử biến thành năng lực thể chất và năng lực
tinh thần của cá nhân, hình thành và phát triển nhân cách của cá nhân.
Sự học là quá trình hình thành và phát triển của các dạng thức hành
động xác định là sự thích ứng của chủ thể với tình huống qua đó chủ thế
chiếm lĩnh kinh nghiệm xã hội lịch sử biến thành năng lực thể chất và năng
lực tinh thần của cá nhân, hình thành và phát triển nhân cách cá nhân. Mỗi
tri thức mới học đƣợc, có chất lƣợng phải là kết quả của sự thích ứng của
ngƣời học với những tình huống mới xác định. Chính quá trình thích ứng
này của ngƣời học là hoạt động xây dựng nên tri thức mới với tính cách là
phƣơng tiện tối ƣu giải quyết tình huống.
Dạy học là dạy hành động (hành động chiếm lĩnh tri thức và hành
động vận dụng tri thức) và do đó trong dạy học, giáo viên cần tổ chức các
tình huống học tập đòi hỏi sự thích ứng của học sinh để qua đó học sinh
chiếm lĩnh đƣợc tri thức đồng thời phát triển trí tuệ và nhân cách toàn diện
của mình.
Trong sự vận hành của hệ tƣơng tác dạy học gồm: Ngƣời dạy (giáo
viên)- Ngƣời học (học sinh)- Tƣ liệu hoạt động dạy học (môi trƣờng) thì

giáo viên là ngƣời tổ chức, kiểm tra, định hƣớng hành động của học sinh
theo một chiến lƣợc hợp lý sao cho học sinh tự chủ chiếm lĩnh, xây dựng tri
thức của mình và do đó đồng thời năng lực trí tuệ và nhân cách toàn diện
của học sinh từng bƣớc phát triển.
Có thể mô tả sự tƣơng tác dạy học bằng sơ đồ nhƣ sau :





9
Sơ đồ 1.1 Sự tương tác dạy học











Hành động của giáo viên với tƣ liệu hoạt động dạy học là tổ chức tƣ
liệu và qua đó cung cấp tƣ liệu, tạo tình huống cho học sinh của học sinh.
Tác động của giáo viên tới học sinh là sự định hƣớng của giáo viên đối với
hoạt động của học sinh với tƣ liệu, định hƣớng của giáo viên với sự tƣơng
tác trao đổi giữa học sinh với nhau và qua đó định hƣớng cả sự cung cấp
những thông tin liên hệ ngƣợc từ phía học sinh cho giáo viên.
Hành động học của học sinh với tƣ liệu hoạt động dạy học là sự thích

ứng của học sinh với tình huống học tập, đồng thời là hành động chiếm
lĩnh, xây dựng tri thức cho mình. Tƣơng tác trực tiếp của học sinh với nhau
và giữa học sinh với giáo viên là sự trao đổi, tranh luận giữa các cá nhân và
nhờ đó học sinh tranh thủ sự hỗ trợ từ phía giáo viên và tập thể học sinh.
1.2. Những vấn đề lí luận về dạy giải bài tập vật lí
1.2.1. Khái niệm bài tập vật lý
- BTVL đƣợc hiểu là một vấn đề đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ
những suy luận lôgic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các
định luật, các thuyết vật lí.

10
- BTVL với tƣ cách là một phƣơng pháp dạy học giữ vai trò quan trọng
nhất trong việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lý ở trƣờng phổ thông.
- Theo nghĩa rộng BTVL đƣợc hiểu là mỗi vấn đề xuất hiện do nghiên
cứu tài liệu giáo khoa cũng chính là một bài toán đối với học sinh. Sự tƣ
duy tích cực luôn là việc giải bài tập.
1.2.2. Tác dụng của bài tập vật lý
Với hai ý nghĩa vận dụng kiến thức cũ và hình thành kiến thức mới,
BTVL giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình dạy và học vật lí.
1.2.2. 1. Bài tập giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức
Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, học sinh đã nắm đƣợc cái
chung, cái khái quát của các khái niệm, định luật và cũng là cái trừu tƣợng.
Trong các bài tập, học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu
tƣợng đó vào những trƣờng hợp cụ thể, rất đa dạng; nhờ thế mà học sinh
nắm đƣợc những biểu hiện cụ thể của chúng trong thực tế, phát hiện ngày
càng nhiều những hiện tƣợng thuộc ngoại diên của các khái niệm hoặc chịu
sự chi phối của các định luật hay thuộc phạm vi ứng dụng của chúng. Quá
trình nhận thức các khái niệm, định luật vật lý không kết thúc ở việc xây
dựng nội hàm của các khái niệm, định luật vật lý mà còn tiếp tục ở giai
đoạn vận dụng vào thực tế. Ngoài những ứng dụng quan trọng kỹ thuật, bài

tập vật lý sẽ giúp cho học sinh thấy đƣợc những ứng dụng quan trọng của
kỹ thuật muôn hình, muôn vẻ trong thực tiễn của các kiến thức đã học.
Vật lý học không phải chỉ tồn tại trong óc của chúng ta dƣới dạng
những mô hình trừu tƣợng do ta nghĩ ra, mà là sự phản ánh vào trong óc
chúng ta thực tế phong phú, sinh động. Tuy nhiên, các khái niệm, định luật
vật lý thì rất đơn giản, còn biểu hiện của chúng trong tự nhiên thì lại rất
phức tạp, bởi vì nhiều nguyên nhân đồng thời hay liên tiếp chồng chéo lên
nhau. Bài tập sẽ giúp luyện tập cho học sinh phân tích để nhận biết đƣợc

11
những trƣờng hợp phức tạp đó. Ví dụ: định luật thứ hai của Niutơn có dạng
rất đơn giản nhƣng qua bài tập, học sinh sẽ thấy đƣợc rằng định
luật này có thể áp dụng đẻ xác định chuyển động của tất cả các vật cực lớn
nhƣ các hành tinh, những vật chịu tác dụng c ủa một lực hay đồng thời của
nhiều lực.
Bài tập vật lý là một phƣơng tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh
động. Khi giải bài tập, học sinh phải nhớ lại các kiến thức đã học, có khi
phải sử dụng tổng hợp những kiến thức thuộc nhiều chƣơng, nhiều phần
của chƣơng trình.
1.2.2. 2. Bài tập có thể là điểm khởi đầu, để dẫn dắt đến kiến thức mới
Ở những lớp trên của bậc trung học phổ thong, với trình độ toán học
đã khá phát triển, nhiều khi các bài tập đƣợc sử dụng khéo léo có thể dẫn
học sinh đến những suy nghĩ về một hiện tƣợng mới hoặc xây dựng một
khái niệm mới để giải thích hiện tƣợng mới do bài tập phát hiện ra. Ví dụ:
Trong khi vận dụng định luật thứ hai của Niutơn để giải bài toán hai vật
tƣơng tác, có thể thấy một đại lƣợng luôn không đổi là tích của hai vật
tƣơng tác:
m
1
+ m

2
= m
1
+ m
2

Kết quả của việc giải bài tập đó dẫn đến việc cần thiết phải xây dựng khái
niệm động lƣợng và định luật bảo toàn động lƣợng.
1.2.2. 3. Giải bài tập vật lý rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết
vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát
Bài tập vật lý là một trong những phƣơng tiện rất quý báu để rèn
luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen
vận dụng kiến thức khái quát đã thu nhận đƣợc để giải quyết các vấn đề của
thực tiễn. Có thể xây dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó
yêu cầu học sinh phải vận dụng các kiển thức lý thuyết để giải thích các

12
hiện tƣợng thực tiễn hoặc dự đoán các hiện tƣợng có thể xảy ra trong thực
tiễn ở những điều kiện cho trƣớc.
1.2.2.4. Giải bài tập là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của
học sinh
Trong khi làm bài tập, do phải tự mình phân tích các điều kiện của
đầu bài, tự xây dựng những lập luận, kiểm tra và phê phán những kết luận
mà học sinh rút ra đƣợc nên tƣ duy học sinh đƣợc phát triển, năng lực làm
việc tự lực của học sinh đƣợc nâng cao, tính kiên trì đƣợc phát triển.
Cần lƣu ý rằng: việc rèn luyện cho học sinh giải các bào tập vật lý
không phải là mục đích dạy học. Mục đích cơ bản đặt ra khi giải bài tập vật lý
là làm sao cho học sinh hiểu sâu sắc hơn những quy luật vật lý, biết phân tích
và ứng dụng chúng vào những vấn đề thực tiễn, vào tính toán kĩ thuật và cuối
cùng phát triển đƣợc năng lực tƣ duy, năng lực giải quyết vấn đề.

1.2.2.5. Giải bài tập vật lý góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh
Có nhiểu bào tập vật lý không chủ dừng lại trong phạm vi vận dụng
những kiến thức đã học mà còn giúp bồi dƣỡng cho học sinh tƣ duy sáng
tạo. Đặc biệt là những bà tập giải thích hiện tƣợng, bìa tập thí nghiệm, bìa
tập thiết kế dụng cụ rất có ích về mặt này.
1.2.2.6. Giải bài tập vât lý để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh
Bài tập vật lý cũng là một phƣơng tiện có hiệu quả để kiểm tra mức độ
nắm bắt kiến thức của học sinh. Tùy theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta có
thể phân loại đƣợc các mức độ nắm vững kiến thức của học sinh, khiến cho
việc đánh giá chất lƣợng kiến thức của học sinh đƣợc chính xác.
1.2.3. Phân loại bài tập vật lý
Có nhiều cách phân loại BTVL theo nội dung; theo yêu cầu phát triển tƣ
duy; theo phƣơng thức cho điều kiện của bài toán hay theo phƣơng thức giải.
Mỗi đặc điểm khác nhau cho ta một cách phân loại bài tập.

13
1.2.3.1. Phân loại theo nội dung
- Phân loại theo đề tài vật lí: cơ, nhiệt, điện, quang.
- Phân loại theo bài tập có nội dung cụ thể hoặc trừu tƣợng
- Phân loại theo bài tập có nội dung lịch sử
- Phân loại bài tập kỹ thuật tổng hợp
1.2.3.2. Phân loại bài tập theo yêu cầu phát triển tư duy
- Bài tập luyện tập: là các bài tập mà việc giải chúng không đòi hỏi
tƣ duy sáng tạo của học sinh, chỉ yêu cầu học sinh nắm vững cách giải đối
với một loại bài tập nhất định đã đƣợc chỉ dẫn. Bài tập loại này đƣợc dùng
để rèn luyện học sinh sử dụng những công thức giải từng loại bài tập mẫu
xác định.
- Bài tập sáng tạo: là các bài tập dùng để phát triển tƣ duy học sinh,
việc giải bài tập loại này đòi hỏi tƣ duy sáng tạo của học sinh. Loại bài tập
này đƣờng lối giải thƣờng không rõ ràng, thƣờng che giấu các angôrit giải

và không có một angôrits chung mà luôn là mới mẻ đối với ngƣời giải. Học
sinh phải tự bổ sung lấy kiến thức khuyết thiếu, tự thực hiện thao tác tƣ duy
phức tạp để tiến hành kiểm tra suy nghĩ của mình và đánh giá.
1.2.3.3. Phân loại bài tập theo phương thức cho điều kiện hay theo phương
thức giải của bài tập
Có nhiều cách phân loại bài tập lý. Nếu dựa vào các phƣơng tiện
giải, có thể chia bài tạp vật lý thành bài tập định tính, bài tập tính toán, bài
tập thí nghiệm, bài tập đồ thị. Nếu dựa vào mức độ khó khăn của bài tập
đối với học sinh, có thể chia bài tập vật lý thành bài tập tập dƣợt, bài tập
tổng hợp, bài tập sáng tạo.
a. Bài tập định tính
Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải, học sinh không cần
phải thực hiện các phép tính phức tạp hay chỉ phải làm những phép tính

14
đơn giản, có thể tính nhẩm đƣợc. Muốn giải những bài tập định tính, học
sinh phải thực hiện những phép suy luận loogic, do đó phải hiểu rõ bản chất
(nội hàm) của các khái niệm, định luật vật lý và nhận biết đƣợc những biểu
hiện của chúng trong các trƣờng hợp cụ thể. Đa số các bài tập định tính yêu
cầu học sinh giải thích hoặc dự đoán một số hiện tƣợng xảy ra trong những
điều kiện xác định.
Bài tập định tính có rất nhiều ƣu điểm về mặt phƣơng pháp học. Nhờ
đƣa đƣợc lý thuyết vừa học lại gần với đời sống xung quanh, các bài tập
này làm tăng thêm ở học sinh hứng thú với môn học, tạo điều kiện phát
triển tƣ duy của học sinh. Việc giải các bài tập đó rèn luyện cho học sinh
hiểu rõ đƣợc bản chất các hiện tƣợng vật lý và những quy luật của chúng,
dạy cho học sinh biết áp dụng kiến thức vào thực tiễn. Việc giải các bài tập
định tính này rèn luyện cho học sinh chú ý đến việc phân tích nội dung vật
lý của các bài tập tính toán.
Do có tác dụng về nhiều mặt nhƣ trên nên bài tập định tính đƣợc sử

dụng ƣu tiên hàng đầu sau khi học xong lý thuyết và trong khi luyện tập, ôn
tập về vật lý.
Bài tập định tính có thể là bài tập đơn giản, trong đó chỉ áp dụng một
định luật, một quy tắc, một phép suy luận lôgic.Ví dụ: Giải thích tại sau
thành ngoài của một cốc đựng nƣớc đá lại ƣớt, mặc dầu trƣớc khi đổ nƣớc
đá vào cốc, ta đã lau khô cốc.
Rất nhiều bài tập định tính có thể sử dụng
một hình vẽ đơn giản. Ví dụ: Máy chỉnh lƣu bán
dẫn dùng để chỉnh lƣu cả hai nửa chu kì một dòng
điện xoay chiều một pha đƣợc mắc theo sơ đồ
(Hình 1.1). Hãy chỉ rõ: dòng điện đã đƣợc chỉnh
lƣu cả hai nửa chu kỳ đi qua mạch nào và đƣờng
Hình 1.1

15
đi của dòng điện qua các đoạn mạch trong mỗi nửa chu kỳ của dòng điện
xoay chiều.
b. Bài tập tính toán
Bài tập tính toán là những bài tập mà muốn giải đƣợc chúng, ta phải
thực hiện một loạt các phép tính và kết quả thu đƣợc một đáp số định
lƣợng, tìm giá trị của một số đại lƣợng vật lý. Có thể chia bài tập tính toán
ra làm hai loại: bài tập tập dƣợt và bài tập tổng hợp.
b1. Bài tập tính toán tập dượt: Bài tập tính toán tập dƣợt là những bài tập
cơ bản, đơn giản, trong đó chỉ đề cập đến một hiện tƣợng, một định luật và
sử dụng một vài phép tính đơn giản. Những bài tập này có tác dụng củng cố
kiến thức cơ bản vừa học, làm cho học sinh hiểu rõ ý nghĩa của các định
luật và các công thức biểu diễn chúng, sử dụng các đơn vị vật lý và thói
quen cần thiết để giải những bài tập phức tạp hơn.
Ví dụ 1: sau khi học đề tài: “Lực trong chuyển động tròn đều”, giáo viên có
thể ra những bài tập dƣợt sau để luyện tập sử dụng các công thức:

Các ký hiệu trong các công thức đó, các đơn vị đo và điều kiện để có
chuyển động tròn đều:
Ví dụ 2: Một vật khối lƣợng 100g, buộc vào đầu một sợi dây dài 0,5 m và
quat tròn đều trong mặt phẳng nằm ngang với vận tốc góc 180 vòng/ phút.
Tính lực căng của dây và vận tốc dài của vật.
Ví dụ 3: Một sợi dây dài 1m chỉ chịu đƣợc lực nhiều nhất là 5N. Nếu dùng
dây ấy buộc một đầu vào một vật có khối lƣợng 100g và quay tròn đều
trong mặt phẳng nằm ngang, tâm vòng tròn là đầu kia sợi dây đƣợc giữ cố
định. Tìm vận tốc góc và vận tốc dài tối đa của vật đó để dây không bị đứt.



16
b2. Bài tập tính toán tổng hợp
Bài tập tính toán tổng hợp là bài tập mà muốn giải nó thì phải vận
dụng nhiều khái niệm, định luật, dùng nhiều công thức. Những kiến thức
cần sử dụng trong việc giải bài tập tổng hợp có thể là những kiến thức đã
học trong nhiều bài trƣớc. Loại bài tập này có tác dụng đặc biết giúp học
sinh đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy rõ những mối quan hệ khác nhau
giữa các phần của chƣơng trình vật lý, tập cho học sinh biết phân tích
những hiện tƣợng thực tế phức tạp ra thành những phần đơn giản tuân theo
một định luật xác định.
Ví dụ: Khi học đề tài: “Lực trong chuyển
động tròn đều”, giáo viên có thể ra cho
học sinh bài tập tính toán tổng hợp sau:
“Một vòng xiếc gồm một đƣờng dốc nối
liền với một đƣờng tròn nằm trong mặt
phẳng thẳng đứng (Hình 1.2).
Tính độ cao tối thiểu của điểm xuất phát

trên đƣờng dốc mà từ đó thả một viên bi để nó có thể lăn theo đƣờng dốc
rồi vƣợt điểm cao nhất của đƣờng tròn mà không bị rơi. Coi nhƣ ma sát
không đáng kể, bán kính của đƣờng tròn là R”.
Ta thấy ngay rằng, xét về thực chất thì bài tập tính toán tổng hợp
cũng nhằm mục đích làm sáng tỏ nội dung vật lý của các định luật, quy tắc
biểu hiện dƣới dạng các công thức. Khi giải bải tập này, học sinh thƣờng áp
dụng máy móc các công thức mà không chú ý đến ý nghĩa vật lý của
chúng. Bởi vậy, giáo viên cần lƣu ý học sinh làm nổi bật yếu tố định tính
của bải tập này trƣớc khi đi vào lựa chọn các công thức và thực hiện các
phép tính toán.

Hình 1.2

17
c. Bài tập thí nghiệm
Bài tập thí nghiệm là bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm
chứng lời giải lý thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải
bài tập. Những thí nghiệm này thƣờng là những thí nghiệm đơn giản có thể
làm ở nhà, với những dụng cụ đơn giản, dễ tìm hoặc tự làm đƣợc. Để giải
các bài tập thí nghiệm, đôi khi cũng cần đến những thí nghiệm đòi hỏi học
sinh phải phải tới phòng thí nghiệm vật lý của trƣờng phổ thông để thực
hiện, nhƣng dù sao cũng vẫn là những thí nghiệm đơn giản. Bài tập thí
nghiệm cũng có thể có dạng định tính hoặc định lƣợng.
Bài tập thí nghiệm có nhiều tác dụng tốt về cả ba mặt giáo dƣỡng,
giáo dục và giáo dục kỹ thuật tổng hợp, đặc biệt giúp làm sáng tỏ mối quan
hệ giữa lý thuyết và thực tiễn.
Ví dụ 1: Cầm đầu trên của một sợi cao su có một quả nặng buộc ở đầu
dƣới. Sợi dây cao su vẽ dãn ra hay co lại, nếu ta đột ngột nâng tay lên cao
hay hạ tay xuống thấp? Hãy làm thí nghiệm kiểm tra các dự đoán.
Ví dụ 2: Lấy chiếc kim ngắn cắm vào tâm một đĩa tròn bằng bìa phẳng,

theo phƣơng vuông góc với mặt đĩa. Đặt đĩa nằm trên mặt một chậu nƣớc,
đầu kim quay xuống nƣớc. Thay đổi chiều dài của phần chiếc kim chìm
trong nƣớc và đặt mắt ở gần sát mặt nƣớc để quan sát ảnh của đầu kim
chìm trong nƣớc. Đo bán kính đĩa tròn và chiều dài của phần kim chìm
trong nƣớc ở vị trí giới hạn bắt đầu từ đó không nhìn thấy đầu kim nữa.
Dựa vào các số liệu đo đƣợc, tính chiết suất của nƣớc trong chậu.
Cần lƣu ý rằng: trong các bài tập thí nghiệm thì thí nghiệm chỉ cho
các số liệu để giải bài tập, chứ không cho biết tại sao hiện tƣợng lại xảy ra
nhƣ thế. Cho nên, phần vận dụng các định luật vật lý để lý giải các hiện
tƣợng mới là nội dung chính của bài tập thí nghiệm.


18
d.Bài tập đồ thị
Bài tập đồ thị là bài tập trong đó các số liệu đƣợc dùng làm dữ kiện để
giải phải tìm trong các đồ thị cho trƣớc hoặc ngƣợc lại, đòi hỏi học sinh phải
biểu diễn quá trình diễn biến của hiện tƣợng nêu trong bài tập bằng đồ thị.
Ta đã biết: đồ thị là một hình thức để biểu đạt mối quan hệ giữa hai
đại lƣợng vật lý, tƣơng đƣơng với cách biểu đạt bằng lời hay bằng công
thức. Nhiều khi nhờ vẽ đƣợc chính xác đồ thị biểu diễn các số liệu thực
nghiệm mà ta có thể tìm đƣợc định luật vật lý mới. Bởi vậy, các bài tập
luyện tập sử dụng đồ thị hoặc xây dựng đồ thị có vị trí ngày càng quan
trọng trong dạy học vật lý.
Sơ đồ 1.2. Sơ đồ phân loại bài tập vật lý

Bài tập vật lý
Nội dung
Yêu cầu phát
triển tƣ duy
Phƣơng thức cho điều kiện
và phƣơng thức
Bài
tập
có
nội
dung
lịch
sử
BT có
nội
dung
cụ thể
hoặc
trừu
tƣợng

Đề
tài
vậ
t
lý

Kỹ
thuật
tổng
hợp

Bài
tập
luyện
tập

Bài
tập
sáng
tạo

Bài
tập
định
tính

Bài
tập
định
lƣợng

Bài
tập thí
nghiệm

Bài
tập
đồ
thị

Trắc
nghiệm
khách
quan
Cơ
Nhiệt
Điện
Quang

19
1.2.4. Phương pháp giải bài tập vật lý
1.2.4.1. Hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý
a.Định hướng hành động của học sinh giải bài tập vật lý
Muốn hƣớng dẫn học sinh giải một bài toán cụ thể nào đó thì dĩ nhiên
là giáo viên phải giải đƣợc bài toán đó, nhƣng nhƣ vậy chƣa đủ. Muốn cho
việc hƣớng dẫn giải bài toán đƣợc định hƣớng một cách đúng đắn giáo viên
phải phân tích đƣợc phƣơng pháp giải bài toán cụ thể, bằng cách vận dụng
những hiểu biết về tƣ duy logic giải bài toán vật lý để xem xét việc giải bài
toán cụ thể này. Mặt khác phải xuất phát từ mục đích sƣ phạm cụ thể của
việc cho học sinh giải bài toán để xác định kiểu hƣớng dẫn phù hợp. Nói

cách khác, cơ sở khoa học để suy nghĩ xác định phƣơng pháp hƣớng dẫn học
sinh giải một bài toán vật lý cụ thể nào đó là những hiểu biết khoa học về tƣ
duy giải bài toán vật lý đƣợc vận dụng vào việc phân tích phƣơng pháp giải
bài toán cụ thể này và những hiểu biết về đặc điểm của các kiểu hƣớng dẫn
giải toán, tƣơng ứng với các mục đích sƣ phạm khác nhau. Ta có thể minh
họa điều vừa nói bằng một sơ đồ dƣới đây:

Sơ đồ 1.3 Sơ đồ định hướng hành động của học sinh









Tƣ duy giải bài
toán vật lý
Phân tích phƣơng pháp giải
bài toán cụ thể
Mục đích sƣ
phạm
Xác định kiểu hƣớng dẫn

Phƣơng pháp
hƣớng dẫn
giải bài toán
cụ thể