Vận dụng kiến thức của học phần cơ học và nhiệt học để giải thích các hiện tượng vật lí thường gặp

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 6
CÁC KIẾN THỨC THUỘC HỌC PHẦN CƠ HỌC VÀ NHIỆT HỌC 6
1.1.4. Trọng trường 7
1.2. Các kiến thức thuộc học phần nhiệt học 9
1.2.1. Các định luật thực nghiệm về khí ở áp suất thông thường 9
1.2.2. Các khái niệm về công, nhiệt lượng và nội năng 10
1.2.3. Định luật thứ nhất nhiệt động lực học 11
1.2.4. Phát biểu nguyên lí hai của nhiệt động lực học của Thomson và Clausiuts 12
CHƯƠNG 2 14
PHƯƠNG PHÁP CHUNG ĐỂ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ 14
2.1.2. Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt những kiến thức mới 14
2.1.3. Giải bài tập vật lí rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn
luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát 15
2.1.5. Giải bài tập vật lí góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh 15
2.1.6. Giải bài tập vật lí để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh 16
2.2. Phân loại bài tập vật lí 16
2.2.1. Dựa vào phương tiện giải 16
2.2.2. Dựa vào mức độ khó khăn của bài tập đối với học sinh 18
2.3. Phương pháp chung giải bài tập vật lí 19
2.3.1. Tìm hiểu đầu bài 19
2.3.2. Phân tích hiện tượng 20
2.3.3. Xây dựng lập luận 20
2.3.4. Biện luận 20
2.4. Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính 21
2.4.1. Bài tập giải thích hiện tượng 21
2.4.2. Bài tập dự đoán hiện tượng 21
1
CHƯƠNG 3 26
GIẢI THÍCH CÁC HIỆN TƯỢNG VẬT LÍ BẰNG KIẾN THỨC THUỘC HỌC PHẦN
CƠ HỌC VÀ NHIỆT HỌC 26

3.1.2. Định luật vạn vật hấp dẫn 32
3.1.6. Lực đẩy Achimede 44
2
MỞ ĐẦU
1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài
Hiện nay, Các đề tài nghiên cứu khoa học của sinh viên trong nước nói chung
và sinh viên chuyên nghành vật lí trường ĐH Hùng Vương nói riêng thường nghiên
cứu về ứng dụng các phần mềm tin học trong giảng dạy môn vật lí, định dạng và
phương pháp chung để giải bài tập vật lí… mà chưa có đề tài nghiên cứu khoa học
nào về giải thích các hiện tượng vật lí thường gặp.
Bên cạnh đó, xung quanh chúng ta có rất nhiều hiện tượng vật lí thường gặp với
những biểu hiện cụ thể của nó. Hiện tượng vật lí trong sinh hoạt hằng ngày cũng có
ý nghĩa vô cùng to lớn. Chúng giúp cho người học nhìn thấy khoa học vật lí xung
quanh chúng ta, giúp người học có khả năng quan sát. Trong khi giải bài tập này,
học sinh có thể vận dụng kiến thức của mình để phân tích các hiện tượng vật lí
khác nhau trong đời sống; trong kỹ thuật, có những bài tập đòi hỏi phải có kinh
nghiệm lao động, thực tế hàng ngày mới có thể giải thích được. Thông qua việc giải
thích các hiện tượng vật lí có thể giới thiệu về các quan điểm, tư tưởng tiến bộ, các
định luật, các nhà vật lí vĩ đại của nhân loại.Tuy nhiên, hiện nay có rất ít tác giả
viết các cuốn sách về giải thích các hiện tượng vật lí. Đặc biệt ở các trường phổ
thông thì trong các bài giảng các giáo viên ít khi đưa kiến thức vừa học vào thực
tiễn để giải thích các hiện tượng vật lí thường gặp. Vì vậy, khi gặp những hiện
tượng vật lí đa phần học sinh thường gặp khó khăn. Đồng thời, các đề tài nghiên
cứu khoa học của sinh viên chủ yếu tập chung vào các phương pháp và cách giải
bài tập định lượng hơn là các bài tập định tính. Học sinh không biết các kiến thức
mình học được biểu hiện trong thực tế như thế nào? Và vận dụng nó để tạo ra
những thiết bị gì phục vụ trong đời sống?
Sinh viên lớp K10- Đại Học Sư Phạm Vật lí mới chỉ học hai học phần cơ học
và nhiệt học. Vì vậy chúng em đã vận dụng các kiến thức đã học thuộc học phần cơ
học và nhiệt học để giải thích một số hiện tượng vật lí thường gặp.

3
2. Lý do chọn đề tài
Vật lí là một môn khoa học cơ sở của kĩ thuật, được ứng dụng rộng rãi trong sản
xuất và đời sống. Vì vậy, trong đời sống, trong tự nhiên, trong lao động sản xuất, ta
luôn gặp các hiện tượng vật lí. Các hiện tượng vật lí luôn diễn ra hàng ngày, hàng
giờ. Ta có thể gặp ở bất cứ nới đâu, luôn có những câu hỏi được đặt ra. “Sự việc
xảy ra như thế nào? Tại sao lại xảy ra như thế này mà không xảy ra như thế kia?”
Ta có thể sử dụng kiến thức vật lí và đặc biệt là các kiến thức thuộc học phần cơ
học và nhiệt học để giải thích một số hiện tượng vật lí thường gặp. Việc áp dụng
các kiến thức thuộc học phần cơ học và nhiệt học để giải thích các hiện tượng vật lí
thường gặp sẽ làm tăng tính hấp dẫn của môn học, giúp học sinh hiểu sâu sắc hơn
các kiến thức đã học và rèn luyện kĩ năng vận dụng. Quan trọng hơn là nó từng
bước tạo cho học sinh một trực giác nhạy bén quan sát và giải thích các hiện tượng
vật lí. Có hiểu biết những hiện tượng đó, học sinh mới có thể nhận thức đúng đắn
về tự nhiên và những việc làm của mình.
Marie Curie đã từng nói: “Cuộc sống không có gì khiến ta phải sợ hãi
Cuộc sống chỉ là để ta tìm hiểu và khám phá”
Thật vậy! Tri thức là vô cùng rộng lớn với nhiều vấn đề đòi hỏi con người
phải tìm hiểu, khám phá và giải đáp. Vì vậy việc cần làm của chúng ta là áp dụng
các kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề cơ bản là rất cần thiết. Dân gian ta có
câu tục ngữ: “Học đi đôi với hành” nêu lên tầm quan trọng của việc kết hợp học tập
giữa lý thuyết và vận dụng chúng. Học vật lí đồng thời dùng chính lý thuyết mình
học được để giải thích các hiện tượng thú vị trong cuộc sống hàng ngày là một
công việc có ý nghĩa thiết thực.
Tuy nhiên, trong các bài giảng của giáo viên vật lí phổ thông thường thiếu phần
vận dụng giải thích các hiện tượng thường gặp trong cuộc sống hàng ngày nên học
sinh học vật lí không biết để làm gì, dẫn đến sự nhàm chán…
4
Hơn thế nữa, các cuộc thi Olympic vật lí sinh viên được tổ chức hàng năm,
trong đề thi, bài tập giải thích các hiện tượng vật lí (bài tập định tính) chiếm một

phần, quyết định không nhỏ tới thành tích của thí sinh.
Xuất phát từ các lý do trên và mong muốn góp phần làm phong phú hơn nữa các tài
liệu của môn học này để các sinh viên chuyên ngành vật lí và mọi người quan tâm
xem đó như một tài liệu tham khảo. Đó là lý do chúng em chọn đề tài: “Vận dụng
kiến thức của học phần cơ học và nhiệt học để giải thích các hiện tượng vật lí
thường gặp”.
3. Mục tiêu đề tài
Giải thích các hiện tượng vật lí thường gặp trong đời sống thuộc học phần cơ học
và nhiệt học.
4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
+) Đối tượng nghiên cứu: Các hiện tượng vật lí thường gặp trong đời sống.
+) Phạm vi nghiên cứu: Học phần cơ học và nhiệt học.
5
CHƯƠNG 1
CÁC KIẾN THỨC THUỘC HỌC PHẦN CƠ HỌC VÀ NHIỆT HỌC
1.1. Các kiến thức thuộc học phần cơ học
1.1.1. Các định luật của Newton
a) Định luật thứ nhất của Newton
Khi một chất điểm cô lập (tức là không chịu tác dụng của ngoại lực), nếu đang
đứng yên vật sẽ tiếp tục đứng yên, nếu đang chuyển động thì vật sẽ tiếp tục chuyển
động thẳng đều.
Ta có thể phát biểu lại định luật I Newton: Một chất điểm cô lập bảo toàn trạng thái
chuyển động của nó.
b) Định luật thứ hai của Newton
Chuyển động của một chất điểm chịu tác dụng của các lực có tổng hợp lực
0F
≠
ur
là
một chuyển động có gia tốc. Gia tốc chuyển động của chất điểm tỉ lệ với tổng hợp

lực tác dụng
F
ur
và tỉ lệ nghịch với khối lượng của chất điểm ấy.

F
a
m
=
ur
r

hay
F ma
=
r
r
(1.1)
Trong đó:

a
r
là vectơ gia tốc chuyển động của chất điểm.
m là khối lượng của chất điểm.
Phương trình (1.1) là phương trình cơ bản của cơ học chất điểm.
c) Định luật thứ ba của Newton
Khi chất điểm A tác dụng lên chất điểm B một lực
F
AB
r

thì đồng thời chất điểm B
cũng tác dụng lên chất điểm A một lực
F
BA
r
. Hai lực
F
AB
r
và đồng thời tồn tại, cùng
phương, ngược chiều, cùng cường độ và đặt lên hai chất điểm A và B khác nhau.

F F
BA AB
= −
ur ur
(1.2)
6
Một trong hai lực sẽ gọi là lực tác dụng, lực còn lại sẽ gọi là phản lực. Tổng vectơ
của lực tác dụng và phản lực bằng 0 nhưng hai lực này không khử nhau vì điểm đặt
của chúng là lên hai vật khác nhau.
1.1.2. Định luật vạn vật hấp dẫn
Hai chất điểm khối lượng
1 2
,m m
đặt cách nhau một khoảng r sẽ tác dụng tương hỗ
lên nhau những lực hút bằng nhau, phương tác dụng là đường thẳng nối hai chất
điểm, độ lớn tỉ lệ với tích khối lượng của hai chất điểm và tỉ lệ nghịch với bình
phương khoảng cách giữa chúng.

3
mM
F G r
r
= −
r
r
(1.3)
Trong đó:

11 2 2
6,67.10 /G Nm kg
−
=
gọi là hằng số hấp dẫn.
1.1.3. Định luật bảo toàn động lượng
Tổng động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn.

K const
=
uur uuuuur

hay
1 1 2 2

n n i i
i
m v m v m v m v const
+ + + = =
∑

uuuuur
r r r r
(1.4)
Trong đó:
K
r
là vectơ động lượng của hệ
m
i
và
i
v
r
lần lượt là khối lượng và vận tốc của phần tử thứ i trong hệ cô lập.
1.1.4. Trọng trường
+) Công của chất điểm chuyển động trong trọng trường: Ta có một chất điểm khối
lượng m đặt trong không gian thì chất điểm luôn chịu tác dụng của trọng lực:

P mg
=
ur ur
(1.5)

b b
a b a b
a a
A dA Pdz Pz Pz mgz mgz
= = − = − = −
∫ ∫
(1.6)

7
Ta thấy rằng công A của chất điểm dịch chuyển trong trọng trường chỉ phụ thuộc
vào vị trí điểm đầu và điểm cuối, do vậy trọng trường đều là một trường lực thế.
+) Định luật bảo toàn cơ năng:
Đối với chất điểm khối lượng m chuyển động trong trọng trường đều thì cơ năng
được bảo toàn.

2
2
mv
W mgh const
= + =
(1.7)
1.1.5. Lực ma sát
Trong thực tế, ở chỗ tiếp xúc giữa hai vật ngoài các lực liên kết còn xuất hiện lực
ma sát.
a) Lực ma sát trượt (hay lực ma sát động)
Khi hai mặt tiếp xúc dịch chuyển tương đối đối với nhau thì xuất hiện lực ma sát
trượt (hay lực ma sát động).
Ta có thể giải thích lực ma sát động một cách đơn giản như sau : sở dĩ lực ma sát
động có giá trị nhỏ hơn f
ms
là vì khi hai mặt trượt trên nhau, độ ghồ ghề của chúng
giảm đi. Thực vậy, khi chưa trượt, các điểm tiếp xúc giữa hai mặt được coi như bị
hàn lạnh nên dính hai mặt với nhau. Một khi các mặt trượt trên nhau, các vết hàn li
ti đó bị phá vỡ ra, ma sát đó giảm đi.
b) Lực ma sát lăn
Khi một vật lăn trên mặt một vật khác thì xuất hiện lực ma sát lăn. Thực nghiệm
cho thấy rằng, với cùng một áp lực thì lực ma sát lăn nhỏ hơn lực ma sát trượt hàng
chục lần.

c) Lực ma sát nghỉ
Khi hai mặt tiếp xúc có xu hướng trượt nhưng chưa dịch chuyển tương đối đối với
nhau thì xuất hiện lực ma sát nghỉ. Ma sát nghỉ bao giờ cũng trực đối với ngoại lực.
Lực ma sát nghỉ là trường hợp riêng của lực ma sát trượt và lực ma sát lăn.
1.1.6. Lực đẩy Achimede
8
Giả sử ta có một chất lưu ở trạng thái nghỉ (trạng thái đứng yên). Chọn hệ trục tọa
độ Oz hướng thẳng đứng lên trên, gốc tại biên tiếp xúc mặt chất lưu – không khí.
Giả sử chất lưu là không nén:

const
ρ
=

Lực đẩy Achimede, có giá trị bằng:

( )
2 1 2 1
F p A p A p p A ghA gV
ρ ρ
= − = − = =
(1.8)
Trong đó:

V hA
=
là thể tích phần vật rắn ngâm trong chất lưu.
gV
ρ
là trọng lượng của khối chất lưu có thể tích

V
.
+) Nội dung định luật Achimede:
Lực đẩy hướng từ dưới lên trên có trị bằng trọng lượng của khối chất lưu mà thể
tích bằng phần thể tích vật rắn ngâm trong chất lưu.
1.2. Các kiến thức thuộc học phần nhiệt học
1.2.1. Các định luật thực nghiệm về khí ở áp suất thông thường
a) Định luật Bôilơ – Mariôt: Ở nhiệt độ không đổi, tích của áp suất p và thể tích V
của một lượng khí xác định là một hằng số.
pV = const (1.9)
b) Định luật Saclơ: Đối với một lượng khí đã cho, khi giữ nguyên thể tích thì áp
suất của khí biến thiên theo hàm bậc nhất đối với nhiệt độ.

)1(
0
tpp
t
γ
+=
(1.10)
c) Định luật Gay Luyxac: Độ biến thiên tương đối của thể tích của lượng khí đã cho
tỉ lệ thuận với biến thiên nhiệt độ khi áp suất không đổi.

const
V
T
=
hay
)1(
0

t
VV
t
α
+=
(1.11)
Trong đó: V
t
và V
0
lần lượt là áp suất ở t
0
C và 0
0
C

273
1
=
α
: Hệ số nhiệt biến đổi thể tích đẳng áp của khí.
9
d) Định luật Đantôn: Áp suất của hỗn hợp khí bằng tổng các áp suất riêng phần của
các khí có trong hỗn hợp khí đó.
p = p
1
+ p
2
+ p
3

+… (1.12)
Trong đó:
p
1
, p
2
,

p
3
,

…là các áp suất riêng phần của mỗi chất khí trong hỗn hợp
p là áp suất chung của cả hỗn hợp khí.
Chú ý: Các định luật Bôilơ – Mariôt và Gay Luyxac chỉ đúng khi chất khí ở nhiệt
độ vá áp suất thông thường của phòng thí nghiệm. Khi áp suất của khối khí quá lớn
hay nhiệt độ của khối khí quá thấp thì các chất khí không tuân theo các định luật đó
nữa.
1.2.2. Các khái niệm về công, nhiệt lượng và nội năng
a) Công: Trong quá trình biến đổi trạng thái, hệ sẽ trao đổi công với môi trường
bên ngoài. Quy ước hệ nhận công thì công âm và hệ sinh công thì công dương.
Biểu thức tính công trong NĐLH:

pdVδA
=
(1.13)
b) Nhiệt lượng
Các phân tử trong một vật chuyển động hỗn loạn càng nhanh, thì động năng trung
bình của các phân tử càng lớn, vật càng nóng, tức là nhiệt độ càng cao.
Phần năng lượng mà vật nhận được hay mất đi trong quá trình truyền nhiệt được

gọi là nhiệt lượng và được tính bằng công thức:
Q = mc(t
2
– t
1
) = mcΔt (1.14)
Trong đó: c là nhiệt dung riêng của chất cấu tạo nên vật (J/kg.K)
m là khối lượng của vật (kg)
Δt là độ biến thiên nhiệt độ
Q là nhiệt lượng vật thu vào hay tỏa ra.
d) Nhiệt dung của một hệ: là đại lượng được xác định bởi tỷ số giữa nhiệt lượng mà
hệ nhận được và độ tăng nhiệt độ của hệ.
10

2 1
2 1
( )
Q
C Q C t t
t t
= ⇒ = −
−
(1.15)
- Nhiệt dung riêng là nhiệt dung của một hệ (hay vật) có khối lượng bằng đơn vị
trong quá trình đang xét:

2 1
2 1
( )
( )

Q
c Q mc t t
m t t
= ⇒ = −
−
(1.16)
- Nhiệt dung mol (nhiệt dung phân tử)
Nếu lấy khối lượng của hệ là 1 mol của chất cấu tạo nên hệ thì ta có nhiệt dung
mol:

2 1
( )
Q
C C c
n t t
µ µ
µ
= ⇒ =
−
(1.17)
e) Nhiệt biến đổi trạng thái
Có những trường hợp hệ trao đổi nhiệt với vật khác hay với môi trường mà nhiệt
độ của nó không đổi.
Sự biến đổi trạng thái của chất là sự chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác
của chất. Trong quá trình biến đổi trạng thái, nhiệt độ của hệ không đổi mặc dù hệ
vẫn nhận hay tỏa nhiệt. Nhiệt lượng trao đổi trong quá trình biến đổi trạng thái
được gọi là nhiệt biến đổi trạng thái.

m.LQ
=

(1.18)
Trong đó:
L là nhiệt biến đổi trạng thái riêng, đơn vị của L là J/kg.
1.2.3. Định luật thứ nhất nhiệt động lực học
a) Cơ sở thực nghiệm:
Giả sử muốn đưa một lượng khí từ trạng thái đầu đến trạng thái cuối bằng nhiều
cách:
Kết luận từ thực nghiệm: Tổng đại số nhiệt lượng và công (Q – A) mà hệ nhận vào
là như nhau với mọi quá trình, tổng đại số này chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và
trạng thái cuối của hệ, trong khi giá trị cụ thể của Q và A phụ thuộc vào đường đi
đưa hệ từ trạng thái đầu đến trạng thái cuối.
11
b) Phát biểu định luật thứ nhất của NĐLH:
Tổng đại số công A và nhiệt lượng Q mà hệ trao đổi với môi trường ngoài bằng độ
biến thiên nội năng của hệ
;UUU
12
−=∆
Độ biến thiên nội năng này không phụ
thuộc vào quá trình cụ thể được thực hiện mà chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu (1)
và trạng thái cuối (2) của quá trình.
c) Biểu thức của định luật:

AQUUU
12
−=−=∆
(1.19)
Hoặc
AUQ
+∆=

(1.20)
Đối với một quá trình nguyên tố, định luật thứ nhất của NĐLH được viết:

dU Q A Q dU A
= δ −δ ⇔ δ = + δ
(1.21)
d) Định luật thứ nhất – trường hợp riêng của định luật bảo toàn năng lượng.
Ta có thể coi định luật thứ nhất của NĐLH như sự vận dụng định luật bảo toàn
năng lượng cho nội năng của hệ và cho các quá trình có thực hiện công và truyền
nhiệt.
1.2.4. Phát biểu nguyên lí hai của nhiệt động lực học của Thomson và Clausiuts
+) Phát biểu của Thomson:
“Không thể biến được toàn bộ nhiệt thành công mà không để lại dấu vết gì ở môi
trường xung quanh”
Nói cách khác:
“Không thể chế tạo động cơ vĩnh cửu loại hai”
+) Phát biểu của Claudiut:
“Nhiệt không thể truyền từ vật lạnh sang vật nóng hơn mà không để lại dấu vết gì
cho môi trường xung quanh”.
Nói cách khác:
“Nhiệt không tự động truyền từ lạnh sang nóng”.
+) Sự tương đương giữa 2 cách phát biểu định luật thứ hai của NĐLH.
Để chứng minh sự tương đương giữa hai cách phát biểu, phải chứng minh hai mệnh
đề sau:
12
Mệnh đề 1: Nếu Thomson sai thì Claudiut sai.
Mệnh đề 2: Nếu Claudiut sai thì Thomson sai.
1.2.5. Thuyết động học phân tử
- Tất cả các vật đều cấu tạo bởi các nguyên tử và phân tử.
- Các phân tử và nguyên tử luôn luôn chuyển động (gọi là chuyển động nhiệt).

- Các tính chất của các vật thể vĩ mô được giải thích bằng tương tác của các phân
tử đã tạo thành chúng.
Chuyển động nhiệt của các phân tử được đặc trưng bởi động năng trung bình W
đn

của một phân tử, còn tương tác giữa các phân tử được giải thích bằng thế năng
tương tác W
tn
các phân tử. Tuy nhiên, đối với các chất khí, đặc biệt khi chất khí ở
các áp suất thấp, do các khoảng cách giữa các phân tử lớn nê ta có thể bỏ qua thế
năng tương tác W
tn
của các phân tử. Rõ ràng, với giả thiết đó đối với tất cả các chất
khí đủ loãng, người ta phải tìm được những định luật tổng quát cho các chất khí.
13
CHƯƠNG 2
PHƯƠNG PHÁP CHUNG ĐỂ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ
2.1. Tác dụng của bài tập trong dạy học vật lí
2.1.1. Bài tập giúp cho việc đào sâu, mở rộng kiến thức
Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, học sinh
nắm được cái chung, cái khái quát của các định luật, các khái niệm và cũng là cái
trừu tượng. Trong các bài tập, học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát,
trừu tượng đó vào trong những trường hợp cụ thể rất đa dạng, nhờ vậy mà học sinh
nắm được cái biểu hiện cụ thể của chúng trong thực tế, phát hiện ngày càng nhiều
những hiện tượng thuộc ngoại diện của các khái niệm hoặc chịu chi phối của các
định luật hay thuộc phạm vi ứng dụng của chúng. Quá trình nhận thức các khái
niệm, định luật vật lí không kết thúc ở việc xây dựng nội hàm của các khái niệm,
định luật vật lí mà còn tiếp tục ở giai đoạn vận dụng vào thực tế.
Vật lí không phải tồn tại trong đầu chúng ta dưới dạng những mô hình trừu
tượng do ta nghĩ ra, mà là sự phản ánh thực tế phong phú, sinh động. tuy nhiên, các

khái niệm, định luật vật lí thì rất đơn giản, còn biểu hiện của chúng trong tự nhiên
thì rất phức tạp bởi vì các hiện tượng có thể chi phối bởi nhiều định luật, 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 được những trường hợp phức tạp đó.
Bài tập vật lí là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động. Khi giải bài
tập, học sinh phải nhớ lại kiến thức đã học, có khi phải sử dụng tổng hợp những
kiến thức thuộc nhiều chương, nhiều phần của chương trình.
2.1.2. Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt những kiến thức mới
Ở những lớp trên của bậc trung học phổ thông, với trình độ toán học đã khá
phát triển, nhiều khi các bài tập được sử dụng khéo léo có thể dẫn học sinh tới
những suy nghĩ về một hiện tượng mới do bài tập phát hiện ra. Ví dụ, trong khi vận
dụng định luật thứ hai của Newton để giải bài toán hai vật tương tác, có thể thấy
một đại lượng không đổi là động lượng của hai vật tương tác. Kết quả của việc giải
14
bài tập đó dẫn đến việc cần thiết phải xây dựng khái niệm động lượng và định luật
bảo toàn động lượng.
2.1.3. Giải bài tập vật lí 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 lí là một trong những phương tiện rất quý báu để rèn luyện kỹ
năng, kỹ xảo vận dụng lí thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến
thức khái quát đã thu nhận được để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Có thể xây
dựng rất nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó yêu cầu học sinh phải vận
dụng kiến thức lí thuyết để giải thích các hiện tượng thực tiễn hoặc dự đoán các
hiện tượng có thể xảy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước.Theo
M.A.Đanilov: “Kiến thức sẽ được nắm vững thật sự, nếu học sinh có thể vận dụng
thành thạo chúng hoàn thành vào những bài tập lí thuyết hay thực hành”.
2.1.4. 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 đề bài, tự
xây dựng những lập luận. Kiểm tra và phê bình những kết luận mà học sinh rút ra
được nên tư duy của học sinh được phát triển, năng lực làm việc tự lực của họ được

nâng cao, tính kiên trì được phát triển. Mục đích đặt ra khi giải bài tập vật lí là làm
sao cho học sinh hiểu sâu sắc hơn những quy luật vật lí, biết phân tích và ứng dụng
chúng vào những vấn đề thực tiễn, tính toán kỹ thuật và cuối cùng phát triển được
năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề.
2.1.5. Giải bài tập vật lí góp phần làm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh
Có nhiều bài tập vật lí không chỉ dừng lại trong phạm vi vận dụng những kiến
thức đã học còn giúp bồi dưỡng cho học sinh tư duy sáng tạo. Đặc biệt là những bài
tập giải thích hiện tượng, bài tập thí nghiệm, bài tập thiết kế dụng cụ rất có ích về
mặt này.
Trong thực tiễn dạy học, tư duy vật lí của học sinh thường hiểu là kĩ năng quan sát
hiện tượng vật lí, phân tích một hiện tượng phức tạp thành những bộ phận thành
phần và xác lập ở trong chúng những mối liên hệ giữa các mặt định tính và định
15
lượng của các hiện tượng và của các đại lượng vật lí, đoán trước các hệ quả từ các
lí thuyết và áp dụng được kiến thức của mình. Trừ một số bài tập đơn giản chỉ đề
cập đến một hiện tượng vật lí đa số các hiện tượng nêu lên trong những bài tập là
phức tạp. Để giải được chúng, phải phân tích hiện tượng phức tạp ấy thành các bài
tập đơn giản. Đồng thời thông thường trong quá trình giải quyết các tình huống cụ
thể nêu lên trong bài tập, học sinh phải vận dụng các thao tác tư duy để tìm hiểu,
giải quyết vấn đề và rút ra kết luận cần thiết. Nhờ thế, tư duy được phát triển và
năng lực làm việc tự lực của học sinh được nâng cao.
2.1.6. Giải bài tập vật lí để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh
Bài tập vật lí cũng là một phương tiện có hiệu quả để kiểm tra mức độ nắm
vững kiến thức của học sinh. Tùy theo cách đặt câu hỏi kiểm tra, ta có thể phân loại
được các mức độ nắm vững kiến thức của học sinh, khiến cho việc đánh giá chất
lượng kiến thức của học sinh được chính xác.
Kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng và kĩ xảo, đặc biệt là giúp phát hiện trình độ
phát triển trí tuệ, làm bộc lộ những khó khăn, sai lầm của học sinh trong học tập
đồng thời giúp họ vượt qua những khó khăn và khắc phục các sai lầm đó.
2.2. Phân loại bài tập vật lí

Có nhiều cách phân loại bài tập vật lí, ở đây ta phân loại bài tập vật lí theo
phương tiện giải và mức độ khó khăn của bài tập đối với học sinh.
2.2.1. Dựa vào phương tiện giải
● Dạng 1: Bài tập định tính
Bài tập định tính là những bài tập khi giải chỉ cần làm những phép tính đơn
giản, có thể tính nhẩm, yêu cầu giải thích hoặc dự đoán một hiện tượng xảy ra trong
những điều kiện xác định.
Bài tập định tính giúp hiểu rõ bản chất của các hiện tượng vật lí và những quy luật
của chúng, áp dụng những tri thức lý thuyết vào thực tiễn. Bài tập định tính có rất
nhiều ưu điểm vè mặt phương pháp học. Nhờ đưa được lý thuyết vừa học lại gần
16
với đời sống xung quanh, các bài tập này làm tăng thêm ở học sinh hứng thú với
môn học, tạo điều kiẹn phát triển óc quan sát của học sinh.
Đối với loại bài tập định tính, việc xác lập lời giải thường gây cho học sinh nhiều
khó khăn vì nó đòi hỏi phải lập luận một cách lôgic, có căn cứ đầy đủ và xác đáng
về mặt kiến thức. Thực tế giảng dạy cho thấy, do ít được vận dụng kiến thức vào
thực tiễn, ít được tiếp cận với các dạng bài tập định tính trong quá trình học tập,
nên đứng trước những bài tập định tính, học sinh thường có xu hướng đưa ra những
lời giải đáp không thỏa đáng, hời hợt, thậm chí không chính xác, nhiều học sinh đã
thu gọn toàn bộ những lập luận cần thiết vào một cái tên gọi của khái niệm, của
định luật hay của một hiện tượng vật lí nào đó. Chẳng hạn, với câu hỏi: “Tại sao
người ngồi trên xe ô tô đang chuyển động có xu hướng bị ngã xô tới phía trước nếu
xe dừng lại đột ngột?” Câu trả lời theo kiểu mượn tên của khái niệm như “Sở dĩ
người ngồi trên xe có xu hướng bị ngã xô tới phía trước nếu xe dừng lại đột ngột là
do người đó có quán tính” là không thể chấp nhận được.
Để giải bài tập định tính, có khi học sinh chỉ cần áp dụng một định luật, một quy
tắc hay một phép suy luận lôgíc là có thể giải quyết được (như loạibài tập định
tínhđơn giản); cũng có khi học sinh phải áp dụng một chuỗi các phép suy luận lôgíc
dựa trên cơ sở của các định luật, quy tắc có liên quan mới có thể giải quyết được
(như loại với cácbài tập định tínhtổng hợp); thậm chí có khi học sinh phải dựa vào

vốn kiến thức của mình về sự hiểu biết các quy tắc, định luật, trên cơ sở các phép
suy luận lôgic mới có thể tự lực tìm ra những phương án tốt nhất để giải quyết yêu
cầu của đề bài (như loại bài tập định tính sáng tạo).
● Dạng 2: Bài tập định lượng
Bài tập định lượng là dạng bài tập khi giải cần phải thực hiện một loạt các
phép tính và kết quả thu được một đáp số định lượng, tìm được một số giá trị của
một số đại lượng vật lí. Có thể chia bài tập tính toán thành hai loại: bài tập tập dượt
và bài tập tổng hợp.
17
Bài tập tính toán tập dượt: là những bài tập cơ bản, đơn giản, trong đó đề cập
đến một hiện tượng, 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 biẻu diẽn của chúng, sử dụng các đơn vị
vật lí và thói quen cần thiết để giải những bài tập phức tạp hơn.
Bài tập tính toán tổng hợp: là bài tập mà muốn giải quyết nó thì phải vận dụng
nhiều khái niệm, định luật, công thức. Những kién thức cần sử dụng trong viẹc giải
bài tập tổng hợp có thể là những kiến thức đã học trong nhiều bài trước. Loại bài
tập này có tác dụng đặc biệt giúp học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy rõ
những mối liên hệ khác nhau giữa các phần của chương trình vật lí, tập cho học
sinh biết phân tích những hiện tượng thực tế phức tạp thành những phần đơn giản
tuân theo một định luật xác định.
● Dạng 3: Bài tập đồ thị
Bài tập đồ thị là bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện để giải
phải tìm trong các đồ thị cho trước hoặc ngược lại, đò hỏi học sinh phải biểu diễn
quá trình diễn biến của hiện tượng nêu trong bài tập bằng đồ thị.
● Dạng 4: Bài tập thí nghiệm
Bài tập thí nghiệm là bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời
giải lí thuyết để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập. Những thí nghiệm
này thường là những thí nghiệm đơn giản có thể làm ở nhà, với những dụng cụ đơn
giản dễ tìm hoặc tự làm được. Để giải bài tập thí nghiệm, đôi khi cũng cần đến

những thí nghiệm đòi hỏi học sinh phải tới phòng thí nghiệm vật lí của trường phổ
thông để thực hiện, nhưng dù sao thì vẫn là những thí nghiệm đơn giản. Bài tập thí
nghiệm cũng có thể có dạng định tính và định lượng. Bài tập thí nghiệm có nhiều
tác dụng tốt về cả ba mặt giáo dưỡng, giáo dục và giáo dục kỹ thuật tổng hợp, đặc
biệt giúp làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lí thuyết và thực tiễn.
2.2.2. Dựa vào mức độ khó khăn của bài tập đối với học sinh
● Dạng 1: Bài tập cơ bản, áp dụng
18
Là những bài cơ bản, đơn giản đề cập tới một hiện tượng, một định luật vật lí
hay sử dụng vài phép tính đơn giản giúp học sinh củng cố kiến thức vừa học, tìm
hiểu các ý nghĩa định luật và nắm vững các công thức các bài tập vật lí để giải các
bài tập phức tạp hơn.
● Dạng 2: Bài tập tổng hợp và nâng cao
Là những bài tập khi giải cần vận dụng nhiều kiến thức, định luật, sử dụng kết
hợp nhiều công thức. Loại bài tập này có tác dụng giúp học sinh đào sâu, mở rộng
kiến thức, thấy đực mối liên hệ giữa các phần của chương trình vật lí và biết phân
tích những hiện tượng phức tạp trong thực tế thành những thành phần đơn giản theo
một định luật vật lí xác định. Loại bài tập này cũng nhằm mục đích giúp học sinh
hiểu rõ nội dung vật lí của các định luật, quy tắc biểu hiện dưới dạng công thức.
2.3. Phương pháp chung giải bài tập vật lí
Việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập một cách khoa học, đảm bảo
đi đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết. Nó không những giúp
học sinh nắm vững kiến thức mà còn giúp học sinh rèn luyện kỹ năng suy luận
logic, làm việc một cách khoa học, có kế hoạch. Bài tập vật lí rất đa dạng, cho nên
phương pháp giải cũng rất phong phú. Tuy nhiên có thể vạch ra một dàn bài chung
gồm các bước chính như sau:
2.3.1. Tìm hiểu đầu bài
Bước này bao gồm việc xác định ý nghĩa vật lí của các thuật ngữ, phân biệt
đâu là ẩn số, đâu là dữ kiện. Trong rất nhiều trường hợp, ngôn ngữ trong đầu bài
không hoàn toàn trùng với ngôn ngữ dùng trong lời phát biểu các định nghĩa, các

định luật, các quy tắc vật lí, cần chuyển sang ngôn ngữ vật lí tương ứng thì mới dễ
áp dụng các định nghĩa, quy tắc, định luật vật lí.
Với những bài tập tính toán, sau khi tìm hiểu đầu bài cần dùng các kí hiệu để
tóm tắt đầu bài cho gọn. Trong trường hợp cần thiết, phải vẽ hình để diễn đạt
những điều kiện của đầu bài. Nhiều khi hình vẽ giúp học sinh dễ nhận biết diễn
biến các hiện tượng, mối quan hệ giữa các đại lượng vật lí.
19
2.3.2. Phân tích hiện tượng
Trước hết là nhận biết những dữ liệu trong đầu bài có liên quan đến những khái
niệm nào, hiện tượng nào, quy tắc nào, định luật nào trong vật lí. Xác định các giai
đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đầu bài, mỗi giai đoạn bị chi phối bởi
những đặc tính nào, định luật nào. Cần phải hình dung rõ toàn bộ diễn biến của các
hiện tượng và các định luật chi phối nó trước khi xây dựng bài giải cụ thể. Có như
vậy mới hiểu rõ được bản chất của các hiện tượng, tránh sự mò mẫm, máy móc áp
dụng các công thức.
2.3.3. Xây dựng lập luận
Thực chất của bước này là tìm quan hệ giữa ẩn số phải tìm với các dữ kiện đã
cho. Đối với những bài tập tổng hợp phức tạp, có hai phương pháp xây dựng lập để
giải là phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp.
+) Theo phương pháp phân tích thì xuất phát từ ẩn số, tìm ra mối quan hệ giữa ẩn
số đó với một đại lượng nào đó theo một định luật đã xác định, diễn đạt bằng một
công thức có chứa ẩn số. Sau đó, tiếp tục phát triển lập luận hoặc biến đổi công
thức này theo những dữ kiện đã cho, tìm được công thức giữa ẩn và dữ kiện đã cho.
+) Theo phương pháp tổng hợp thì ngược lại, điểm xuất phát không phải là ẩn số
mà từ dữ kiện của đầu bài, xây dựng lập luận hoặc biến đổi công thức diễn đạt mối
quan hệ giữa các dữ kiện đã cho với các đại lượng khác để dẫn tới công thức chứa
ẩn và dữ kiện đã cho.
2.3.4. Biện luận
Trong bước này, ta phân tích kết quả cuối cùng để loại bỏ những kết quả
không phù hợp với điều kiện đầu bài tập hoặc không phù hợp với thực tế. Việc biện

luận này cũng là một cách để kiểm tra sự đúng đắn của quá trình lập luận. Đôi khi
nhờ sự biện luận này mà học sinh có thể tự phát hiện ra những sai lầm của quá trình
lập luận, sự vô lý của kết quả thu được.
20
2.4. Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính
Bài tập định tính là những bài tập khi giải học sinh không cần phải thực hiện
các phép tính phức tạp hay chỉ làm những phép tính đơn giản có thể nhẩm được.
Muốn giải được những bài tập này học sinh phải thực hiện những phép suy luận
logic, do đó phải hiểu rõ được bản chất của các khái niệm, các định luật vật lí và
nhận biết được cái biểu hiện của chúng. Bài tập định tính có hai dạng: giải thích
hiện tượng và dự đoán hiện tượng.
2.4.1. Bài tập giải thích hiện tượng
Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết hiện tượng và giải thích xem vì sao
hiện tượng đó lại xảy ra như thế. Nói cách khác là biết hiện tượng và giải thích
nguyên nhân của nó. Nguyên nhân đó là những đặc tính, những định luật vật lí. Bài
tập giải thích hiện tượng là những suy luận logic, là bài tập tư duy tốt với học sinh.
Ngôn ngữ dùng trong lời phát biểu các định nghĩa, các định luật vật lí nhiều khi lại
không phù hợp với ngôn ngữ thông thường dùng để mô tả hiện tượng. Vì vậy cần
mô tả hiện tượng theo ngôn ngữ vật lí, phân tích hiện tượng phức tạp ra các hiện
tượng đơn giản.
2.4.2. Bài tập dự đoán hiện tượng
Bài tập dự đoán hiện tượng là căn cứ vào điều kiện cụ thể của đầu bài, xây
dựng các định luật chi phối hiện tượng và dự đoán hiện tượng gì xảy ra và xảy ra
như thế nào. Như vậy là ta đã biết những điều kiện cụ thể để tìm ra quy luật chung
chi phối hiện tượng và rút ra kết luận.
2.4.3. Các bước giải bài tập định tính
a) Tìm hiểu đề bài
Trong nhiều trường hợp, ngôn ngữ dùng trong đề bài không hoàn toàn trùng với
ngôn ngữ dùng trong lời phát biểu của các định nghĩa, định luật, các quy tắc vật lí
thì phải chuyển chúng sang ngôn ngữ vật lí tương ứng để thấy rõ được mối liên

quan giữa hiện tượng đã nêu trong đề bài với nội dung các kiến thức vật lí tương
ứng.
21
Đọc kĩ đề bài tập để tìm hiểu các thuật ngữ chưa biết, tên gọi các bộ phận của cấu
trúc, xác định ý nghĩa vật lí của các thuật ngữ, tóm tắt đầy đủ các giả thiết và nêu
bật câu hỏi chính của bài tập (cần xác định cái gì? mục đích cuối cùng của bài giải
là gì). Khảo sát chi tiết các đồ thị, sơ đồ, hình vẽ đã cho trong bài tập hoặc nếu
cần thiết phải vẽ hình để diễn đạt những điều kiện của đề bài, điều này có ý nghĩa
quan trọng trong việc nhận biết diễn biến của hiện tượng hay nhận biết mối quan hệ
giữa các đại lượng vật lí.
b) Phân tích hiện tượng
Sau khi đã chuyển các ngôn ngữ thông thường sang ngôn ngữ vật lí, ta tìm hiểu
xem các dữ kiện của đề bài đề cập đến hiện tượng vật lí nào, hình dung toàn bộ
diễn biến của hiện tượng. Nghiên cứu các dữ kiện ban đầu của bài tập (những
hiện tượng gì, sự kiện gì, những tính chất gì của vật thể, những trạng thái nào của
hệ ) để nhận biết chúng có liên quan đến những khái niệm nào, quy tắc nào,
định luật nào đã học trong vật lí. Tiếp theo cần tìm xem các giai đoạn diễn biến
của hiện tượng có liên quan đến những khái niệm, những định luật vật lí nào để
dựa vào đó xây dựng lập luận.
c) Xây dựng lập luận
Vận dụng các định luật, quy tắc vật lí (đã xác định ở khâu phân tích hiện tượng)
để thiết lập mối quan hệ giữa hiện tượng cần giải thích hay dự đoán với những dữ
kiện cụ thể đã cho.
- Đối với bài tập giải thích hiện tượng: Dạng bài tập này đã cho biết hiện tượng
và yêu cầu giải thích nguyên nhân diễn ra hiện tượng ấy. Nguyên nhân chính là
những đặc tính, những định luật vật lí. Do đó ta cần:
+ Tìm xem đề bài đã đề cập đến những dấu hiệu có liên quan đến tính chất, định
luật vật lí nào. Phát biểu đầy đủ tính chất, định luật đó.
+ Thiết lập được mối quan hệ giữa một hiện tượng cụ thể với một số đặc tính của
sự vật hay định luật vật lí, tức là phải thực hiện được phép suy luận lôgic, trong

đó cơ sở kiến thức phải là một đặc tính chung của sự vật hoặc định luật vật lí có
22
tính tổng quát áp dụng vào điều kiện cụ thể của đề bài mà kết quả cuối cùng chính
là hiện tượng đã được nêu ra trong đề bài.
Những hiện tượng thực tế thường rất phức tạp, trong khi đó các định luật vật lí lại
khá đơn giản, nên thoạt nhìn thì khó có thể phát hiện ngay được mối quan hệ giữa
hiện tượng đã cho với những định luật vật lí đã biết. Trong những trường hợp như
thế, cần phân tích hiện tượng phức tạp ra các hiện tượng đơn giản, sao cho mỗi hiện
tượng đơn giản chỉ tuân theo một định luật hay một quy tắc nhất định.
Thực tế cho thấy, khi giải thích hiện tượng, vì trong đề bài đã nêu rõ hiện tượng và
kết quả của hiện tượng, nên nhiều khi trong lời giải thích có chỗ bị sai mà không
xác định được mình sai ở điểm nào. Nên hết sức thận trọng khi phát biểu các định
luật, các quy tắc dùng làm cơ sở cho lập luận, việc phát biểu đầy đủ, chính xác về
nội dung có tác dụng tránh được những sai sót trong lời giải thích hiện tượng.
- Đối với bài tập dự đoán hiện tượng: Dạng bài tập này yêu cầu phải dựa vào những
điều kiện cụ thể đã cho ở đề bài, tìm những định luật chi phối hiện tượng và dự
đoán được hiện tượng sẽ diễn ra cũng như quá trình diễn ra hiện tượng đó.
Đối với loại câu hỏi dự đoán hiện tượng, trước hết cần phải “khoanh vùng” kiến
thức bằng cách căn cứ vào những dấu hiệu ban đầu (các dụng cụ thí nghiệm, dạng
đồ thị, cấu tạo vật thể, trạng thái ban đầu của hệ ) để liên tưởng, phán đoán chúng
có thể liên quan đến những quy tắc nào, định luật vật lí nào đã biết. Kết quả của
việc “khoanh vùng” ban đầu là hết sức quan trọng bởi lẽ nếu “khoanh vùng” quá
rộng thì quá trình giải sẽ càng thêm phức tạp, còn nếu sai lầm ở khâu này thì chắc
chắn sẽ dẫn đến những dự đoán sai về bản chất của hiện tượng.
Với các trường hợp có quá trình diễn biến phức tạp, cần phân tích rõ các giai đoạn
diễn biến của cả quá trình, phải tìm được mối liên hệ gắn kết giữa các quy tắc, định
luật vật lí với mỗi giai đoạn diễn biến tương ứng. Cuối cùng, từ những phân tích về
diễn biến của quá trình và việc vận dụng các kiến thức vật lí liên quan đã tìm được
cho phép ta có thể dự đoán hiện tượng một cách chính xác.
d) Biện luận

23
Phân tích xem hiện tượng được giải thích (hay dự đoán) như thế đã phù hợp với các
yêu cầu và các dữ kiện của đề bài cũng như đã phù hợp với thực tế hay chưa. Kiểm
tra lại toàn bộ quá trình giải bài tập và nêu kết quả cuối cùng.
24
25