Xây dựng và hướng dẫn giải bài tập chương các định luật bảo toàn vật lí 10 với sự hỗ trợ của phần mềm mathematica

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN THỊ HOÀNG MƠ

XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP
CHƯƠNG " CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN "- VẬT LÍ 10
VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM MATHEMATICA

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

HÀ NỘI - 2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN THỊ HOÀNG MƠ

XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP
CHƯƠNG " CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN" - VẬT LÍ 10
VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM MATHEMATICA

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ
Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC
(BỘ MÔN VẬT LÝ)
Mã số: 60 14 01 11

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Tôn Tích Ái

HÀ NỘI - 2014

LỜI CẢM ƠN
Luận văn này là kết quả của quá
trình học tập và nghiên cứu của tôi
tại Đại học Giáo dục - ĐHQG Hà
Nội. Với tình cảm chân thành, tôi
xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới
các Thầy, các Cô trong trường Đại
học Giáo dục - ĐHQG Hà Nội đã
quan tâm, giúp đỡ tôi trong quá
trình học tập và thực hiện đề tài
này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo GS.TS
TônTích Ái. Mặc dù bận rất nhiều công việc, thầy vẫn luôn quan tâm, khích lệ, để
em có cách làm việc khoa học , hiệu quả hơn và hoàn thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong tổ vật lí trường THPT Lý
Tử Tấn, cảm ơn các bạn học viên thạc sĩ Lý luận và phương pháp dạy học Vật
lý, các em học sinh, người thân trong gia đình và bạn bè đã tạo điều kiện thuận
lợi, động viên tôi thực hiện đề tài này. Đặc biệt, em gửi tình cảm và lời cám ơn đến
anh Vương Minh đã luôn ở bên động viên hai mẹ con hoàn thành luận văn.
Cuối cùng, dù rất tâm huyết và hết sức cố gắng xong bản luận văn chắc
chắn còn rất nhiều thiếu sót. Kính mong được sự chỉ dẫn của các nhà khoa học và
các bạn đồng nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 10 năm 2014
Học Viên

Nguyễn Thị Hoàng Mơ
i

DANH MỤC VIẾT TẮT
ĐC

Đối chứng

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

TN

Thực nghiệm

TNSP

Thực nghiệm sư phạm

THPT

Trung học phổ thông

CNTT

Công nghệ thông tin

BTVL

Bài tập Vật lí

THPT

Trung học phổ thông

TBDH

Thiết bi dạy học

PTDH

Phương tiện dạy học

i
i


MỤC LỤC
Lời cảm ơn ……… ....……………….…………………………………………. i
Danh mục viết tắt…… ... ………….…………………………………………… ii Mục
lục……………..... ……… ………………………………………………. iii Danh mục
các bảng…… ... ……………………………………………………..vi Danh mục các
hình …... ………………………………………………….........vii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI............................................................ 4
1.1. Quan điểm hiện đại về dạy học ............................................................................ 4

1.1.1. Bản chất của quá trình dạy học .......................................................................... 4
1.1.2. Các nhiệm vụ của quá trình dạy học .................................................................. 4
1.1.3. Phương pháp dạy học ........................................................................................ 5
1.2. Cơ sở lí luận về dạy giải bài tập vật lý phổ thông ................................................. 6
1.2.1. Khái niệm về bài tập vật lý ................................................................................ 6
1.2.2. Tác dụng của bài tập vật lý trong dạy học vật lý ............................................... 7
1.2.3. Phân loại bài tập vật lí ....................................................................................... 8
1.2.4. Lựa chọn bài tập vật lí ..................................................................................... 12
1.2.5. Hướng dẫn hoạt động giải bài tập vật lí ........................................................... 13
1.2.6. Những yêu cầu chung trong dạy học về bài tập vật lí ...................................... 16
1.3. Vai trò, ý nghĩa của Công nghệ thông tin trong dạy học .................................... 17
1.3.1. Dạy và học theo quan điểm CNTT .................................................................. 17
1.3.2. CNTT với vai trò PTDH, TBDH .................................................................... 18
1.4. Vài nét chính về Mathematica ............................................................................ 18
1.4.1. Mathematica là hệ thống thực hiện các phép tính ............................................ 18
1.4.2. Vẽ đồ thị ......................................................................................................... 19
1.4.3. Mathematica là ngôn ngữ lập trình .................................................................. 20
1.4.4. Mathematica là hệ thống biểu diễn kiến thức toán học .................................... 21
1.4.5. Mathematica là môi trường tính toán ............................................................... 21
1.4.6. Các lệnh trong Mathematica ............................................................................ 22
1.4.7. Các lệnh cơ bản của Mathematica trong tính toán bằng số .............................. 22
iii


1.4.8. Đồ họa trong Mathematica ............................................................................. 25
Kết luận chương 1 .................................................................................................... 33
Chương 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG
DẠY HỌC VỚI HỆ THỐNG BÀI TẬP CÓ SỬ DỤNG PHẦN MỀM
MATHEMATICA VÀO CHƯƠNG " CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN" SGK VẬT
LÍ 10 THPT..................................................................................................... 34

2.1. Phân tích nội dung khoa học kiến thức chương " Các định luật bảo toàn" lớp 10
THPT ........................................................................................................................ 34
2.1.1. Động lượng ..................................................................................................... 34
2.1.2. Công và công suất ........................................................................................... 36
2.1.3. Động năng ...................................................................................................... 37
2.1.4. Trường lực thế ................................................................................................ 39
2.1.5. Thế năng ......................................................................................................... 40
2.1.6. Định luật bảo toàn cơ năng trong trường lực thế .............................................. 40
2.2. Cấu trúc nội dung chương "Các định luật bảo toàn" trong chương trình vật lý 10
.................................................................................................................................. 41
2.2.1. Vị trí chương "Các định luật bảo toàn trong chương trình vật lý phổ thông 41
2.2.2. Cấu trúc nội dung chương "Các định luật bảo toàn" trong chương trình vật lý 10
cơ bản ...................................................................................................................... 42
2.2.3. Nội dung kiến thức chương "Các định luật bảo toàn" vật lý 10 ...................... 44
2.3. Mục tiêu dạy học chương " Các định luật bảo toàn"........................................... 48
2.3.1. Mục tiêu về kiến thức và trình độ nhận thức.................................................... 48
2.3.2. Kỹ năng của học sinh khi học chương "Các định luật bảo toàn" ..................... 52
2.4. Phân loại bài tập vật lý chương "Các định luật bảo toàn" ................................... 53
2.5. Xây dựng hệ thống bài tập chương " Các định luật bảo toàn" ............................ 54
2.5.1. Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập ............................................................. 54
2.5.2. Hệ thống bài tập chương "Các định luật bảo toàn" vật lý 10 ............................ 55
2.6. Dự kiến sử dụng hệ thống bài tập đã soạn thảo trong dạy học chương "Các định luật
bảo toàn" vật lý 10 ............................................................................................ 62 2.7.
Lựa chọn một số bài tập chương "Các định luật bảo toàn" có sử dụng phần mềm
Mathematica. ............................................................................................................ 62

iv


2.8. Giáo viên sử dụng phần mềm Mathematica để hướng dẫn học sinh giải bài tập

chương " Các định luật bảo toàn" ............................................................................ 63
2.8.1. Phương pháp chung ........................................................................................ 63
2.8.2 .Hướng dẫn học sinh ....................................................................................... 63 Kết
luận chương 2 .................................................................................................... 82
Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM............................................................... 83
3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm ................................................................... 83
3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm ......................................................................... 83
3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ................................................................... 83
3.4. Thời điểm thực nghiệm sư phạm ........................................................................ 84
3.5. Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm ............................................................ 84
3.5.1. Tiêu chí để đánh giá ........................................................................................ 84
3.5.2. Diễn biến thực nghiệm sư phạm ...................................................................... 84
3.5.3. Sơ bộ đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học đã soạn thảo ........................... 85
3.5.4. Kiểm tra, đánh giá chất lượng kiến thức của học sinh....................................... 86
Kết luận chương 3 .................................................................................................... 91
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ......................................................................... 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 94
PHỤ LỤC ................................................................................................................ 96

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1 : Kết quả bài kiểm tra 30 phút ..................................................................... 87
Bảng 3.2: Các thông số đặc trưng đã được xử lý sau khi tiến hành TNSP của nhóm TN và
nhóm ĐC .............................................................................................................. 88
Bảng 3.3: Giá trị các tham số trung bình cộng ( X ), phương sai (S2), độ lệch chuẩn
(S), hệ số biến thiên (V)............................................................................................. 88
Bảng 3.4: Bảng phân phối tần suất (Wi)..................................................................... 88
Bảng 3.5: Bảng phân phối tần số tích lũy ( i ) ........................................................... 89

vi


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ mô tả đặc điểm của phương pháp dạy học .......................................... 4
Hình 1.2. Sơ đồ phân loại bài tập vật lí ........................................................................ 9
Hình 1.3: Đồ thị hàm Cos(xy) dưới dạng 3D ............................................................. 20
Hình 1.4: Đồ thị hàm 1+sin(2t) trong hệ tọa độ cực. .................................................. 20
Hình 1.5: Đồ thị hàm số f(x)= 4x^3+6x^2-9x+2 ....................................................... 25
Hình 1.6: Đồ thị hàm f(x), g(x), h(x).......................................................................... 27
Hình 1.7 : Đồ thị hàm y(x) với x= sint ; y=sin2t................................ 28
Hình 1.8. Đồ thị hàm hai biến ba chiều f(x,y) = x2/4 +y2/16 trên đoạn [-5,5]. .......... 28
Hình 1.9 : Đồ thị tham số : x=cost, y=sint, z=t/5 trong khoảng biến thiên của t từ : 0,
8Pi ............................................................................................................................. 29
Hình 1.10 : Đồ thị tham số x=tcos2t, y=tsin2t, z=t/5 trong khoảng biến thiên của t từ : 0,
8Pi ......................................................................................................................... 29 Hình
1.11: Đồ thị động sóng hình Sin........................................................................ 31 Hình
1.12: Đồ thị đường xoắn ốc động ...................................................................... 31
Hình 2.1. Vectơ động lượng p.................................................................................... 34 ⃗
Hình 2.2. Hình vẽ hệ kín gồm 3 chất điểm ................................................................. 35


Hình 2.3. Chất điểm khối lượng m chịu tác dụng của một lực F chuyển dời từ vị trí 1
sang vị trí 2................................................................................................................ 37
Hình 2.4. Chất điểm chuyển động từ vị trí M đến vị trí N bất kỳ................................ 39
Hình 2.5. Sơ đồ cấu trúc nội dung chương "Các định luật bảo toàn".......................... 45
Hình 2.6. Sơ đồ phân loại bài tập chương "Các định luật bảo toàn" vật lý.................. 53
Hình 2.7. Hình cho bài 14.......................................................................................... 58
Hình 2.8. Hình cho bài 15.......................................................................................... 58

Hình 2.9. Hình cho bài 16.......................................................................................... 59
Hình 2.10. Mô phỏng cho bài tập 1 ............................................................................ 65
Hình 2.11. Mô phỏng cho bài tập 2ª........................................................................... 67
Hình 2.12. Mô phỏng cho bài tập 2b .......................................................................... 68
Hình 2.13. Mô phỏng cho bài tập 2c .......................................................................... 69
Hình 2.14. Mô phỏng cho bài tập 8 ............................................................................ 71
Hình 2.15. Mô phỏng cho bài tập 15 .......................................................................... 74
vii


Hình 2.16. Hình cho lời giải bài 16 ............................................................................ 74
Hình 2.17. Mô phỏng cho bài 16................................................................................ 75
Hình 2.18. Hình cho lời giải bài 17 ............................................................................ 76
Hình 2.19. Mô phỏng cho bài 17................................................................................ 78
Hình 2.20. Mô phỏng cho bài 20................................................................................ 81
Hình 3.1. Đồ thị đường phân bổ tần suất.................................................................... 89
Hình 3.2. Đồ thị đường phân bố tần suất tích lũy i %............................................... 90

viii


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Chúng ta đang sống trong thế kỷ XXI, thế kỷ của trí tuệ sáng tạo, của sự bùng nổ
thông tin, của nền kinh tế tri thức. Tình hình phát triẻn kinh tế, xã hội của đất nước, đòi
hỏi ngành giáo dục và đào tạo phải có những đổi mới cơ bản, mạnh mẽ, vươn tới ngang
tầm với sự phát triển chung của khu vực và thế giới. Sự nghiệp giáo dục đào tạo phải góp
phần quyết định vào việc bồi dưỡng trí tuệ khoa học, năng lực sáng tạo cho thế hệ trẻ.
Chính vì vậy chúng ta cần phải đổi mới phương pháp dạy - học.
Vật lí là một trong những môn học rất quan trọng của học sinh trung học phổ

thong. Vật lí không chỉ là một môn học rất hay, được nhiều học sinh yêu thích mà nó còn
là một môn khoa học tự nhiên được xếp vào loại môn học khó đối với học sinh. Để học
tốt vật lí học sinh vừa phải nắm vững những kiến thức lý thuyết bao gồm: Những hiện
tượng vật lý, những qui luật, định luật vật lý, những công thức, những phương trình vật
lý vừa phải biết cách vận dụng linh hoạt những kiến thức lý thuyết vào việc giải các bài
tập vật lý.
Dạy giải bài tập vật lý phổ thông là một trong những học phần bắt buộc trong
chương trình đào tạo sinh viên các trường sư phạm. Hiện nay, sách tham khảo cho
giáo viên và học sinh phổ thông về các bài tập vật lý rất nhiều, nhưng sách hướng dẫn
giáo viên dạy cho học sinh kĩ năng phân tích hiện tượng vật lý để giải quyết các bài tập vật
lý trong chương trình vật lý phổ thông còn rất thiếu. Mà 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 rèn luyện
kỹ năng suy luận logic, làm việc một cách khoa học, có kế hoạch. Với cương vị là một
giáo viên dạy môn vật lý ở trường THPT tôi rất quan tâm đến vấn đề này.
Bên cạnh đó việc vận dụng thành tựu của công nghệ thông tin cùng với các phần
mềm vào giảng dạy nhắm đổi mới phương pháp dạy học ở trường phổ thông là một tất
yêu để nâng cao chất lượng dạy học. Mathematica có những ưu thế trong việc mô phỏng
các hiện tượng khoa học và kỹ thuật khác nhau, có đồ họa đa chức năng và sinh động,
thân thiện và dễ sử dụng. Mathematica có khả năng ứng dụng cao trong vật lý và có thể
được xem là một lựa chọn thích hợp để sử dụng như một phần bổ trợ cho việc giảng dạy
bài tập vật lý phổ thông.
1


Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi chọn đề tài: "Xây dựng và hướng
dẫn giải bài tập chương " Các định luật bảo toàn" Vật lý 10 với sự hỗ trợ của
phần mềm Mathematica".
2. Mục đích nghiên cứu
Vận dụng lý luận dạy học hiện đại về giảng dạy 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 thuộc chương " Định luật bảo toàn" -SGK Vật lý lớp 10 THPT, góp
phần đổi mới phương pháp giảng dạy, nâng cao chất lượng dạy học.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu các quan điểm hiện đại về dạy học, nghiên cứu cơ sở lý luận về giải bài
tập vật lý, nghiên cứu phần mềm toán học Mathematica.
- Nghiên cứu nội dung và phân phối chương trình các kiến thức "Định luật bảo toàn"
và các tài liệu liên quan nhằm xác định được mức độ nội dung các kiến thức cơ bản và các
kỹ năng học sinh cần nắm vững.
- Soạn thảo hệ thống bài tập, trong đó có một số bài tập có sử dụng phần mềm
Mathematica để giải và sử dụng hệ thống bài tập này vào việc tổ chức hoạt động dạy học
giải bài tập chương " Các định luật bảo toàn".
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo tiến trình dạy học đã soạn thảo để đánh giá
hiệu quả của hệ thống bài tập đã xây dựng và việc đưa phần mềm toán học
Mathematica vào giảng dạy.
4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
Khách thể nghiên cứu là quá trình dạy và học môn Vật lí chương "Các định luật
bảo toàn" Vật lí 10 của giáo viên và học sinh.
Đối tượng nghiên cứu là phần mềm Mathematica, ứng dụng vào giảng dạy bài tập
chương "Các định luật bảo toàn" Vật lí 10.
5. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu soạn thảo hệ thống bài tập, trong đó có một số bài tập có sử
dụng phần mềm Mathematica để giải và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương "Các
định luật bảo toàn" vật lý 10.
6. Giả thuyết khoa học

2


Nếu soạn thảo được một hệ thống bài tập phù hợp với mục tiêu dạy học và sử dụng

phần mềm Mathematica để giải thì khi vận dụng hệ thống bài tập đó vào dạy học Vật lý
sẽ giúp học sinh ôn tập củng cố kiến thức và bồi dưỡng được tính tự chủ, năng lực sáng
tạo của học sinh.
7. Phương pháp nghiên cứu
7.1. Nghiên cứu lí luận
- Nghiên cứu các tài liệu về tâm lý học, về lý luận dạy học nói chung và tài liệu về lý
luận dạy học vật lý nói riêng có liên quan đến đề tài.
- Nghiên cứu chương trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên, xác định mức độ
nội dung các kiến thức mà học sinh cần nắm vững.
- Nghiên cứu tài liệu về phần mềm toán học Mathematica.
7.2. Nghiên cứu thực tiễn
- Tìm hiểu việc giáo viên sử dụng máy tính phục vụ giảng dạy các môn học ở trường
THPT.
- Điều tra thực tế dạy và học kiến thức chương "Các định luật bảo toàn "ở trường
THPT hiện nay.
7.3 Nhóm phương pháp xử lý thông tin
Định lượng, định tính, thống kê và phân tích thống kê.
8. Đóng góp của đề tài
- Đề tài góp phần hoàn thiện lý luận và phương pháp dạy học Vật Lý.
- Xây dựng hệ thống bài tập đảm bảo tính hệ thống, khoa học theo các mức độ nhận
thức: nhận biết, hiểu, vận dụng.
- Giúp giáo viên các biện pháp để sử dụng phần mềm toán học Mathematica vào dạy học
giải bài tập Vật Lý chương "Các định luật bảo toàn" thành công.
9. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn được trình bày
trong ba chương:
Chương 1: Cơ sở lý luận của đề tài.
Chương 2: Xây dựng hệ thống bài tập và tổ chức hoạt động dạy học với hệ thống bài
tập có sử dụng phần mềm Mathematica vào chương : "Các định luật bảo toàn" SGK
Vật lí 10.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.
3


CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Quan điểm hiện đại về dạy học
1.1.1. Bản chất của quá trình dạy học
Quá trình dạy học được tổ chức trong nhà trường bằng phương pháp sư phạm đặc
biệt nhằm trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức khoa học và hình thành hệ thống kỹ
năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn.
- Bản chất của quá trình dạy học là một chỉnh thể toàn vẹn thống nhất được tạo nên bởi các
thành tố như: Mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện, người dạy, người học cùng
với môi trường văn hóa - chính trị - xã hội - kinh tế - khoa học kỹ thuật của đất nước trong
trào lưu phát triển chung của thời đại. Các thành tố này có mối quan hệ mật thiết, chặt chẽ
với nhau theo nhiều tầng bậc ở nhiều cấp độ khác nhau.
- Bản chất của quá trình dạy học được thể hiện thông qua mối quan hệ tương tác giữa giáo
viên và học sinh. Dạy học là toàn bộ những hoạt động chung của cả thầy và trò trong đó thầy
giữ vai trò chủ đạo còn trò giữ vai trò chủ động, độc lập, tích cực sáng tạo lĩnh hội tri thức
nhằm thực hiện tốt các nhiệm vụ dạy học.
- Bản chất của quá trình dạy học được xem như là một quá trình nhận thức. Vì quá trình
dạy học xét cho cùng cũng là vì học trò, học trò nắm được những gì, học được những
gì, vận dụng như thế nào.
1.1.2. Các nhiệm vụ của quá trình dạy học
Chức năng xã hội tổng quát của giáo dục là truyền kinh nghiệm, thành tựu phát triển
của loài người đã được tích lũy bởi thế hệ đi trước cho thế hệ trẻ, đảm bảo sự hình thành
và phát triển những con người có văn hóa cao. Các thành tựu giáo dục phát triển đã được
con người tích lũy và truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác.
Khi tham gia các hoạt động đa dạng liên kết đến các yếu tố khác của văn hóa, vật
chất, tinh thần dưới sự hướng dẫn của thế hệ đã trưởng thành, thế hệ đang lớn lên nắm

được những tài sản văn hóa và phát triển tài sản đó ở thế hệ mình. Điều đó biểu hiện những
năng lực được kết tinh trong các yếu tố văn hóa. Hoạt động của con người vô cùng đa
dạng và phức tạp, đặc trưng cho các nghề nghiệp và chuyên môn khác nhau. Vì thế
trước khi lý luận dạy học xuất hiện, một vấn đề được đặt ra là cần tìm ra những cái
chung, phân biệt các yếu tố văn hóa cần thiết mà thế hệ trẻ cần chiếm lĩnh để trở thành
con người có văn hóa. Trên cơ sở đó, thực tế đặt ra những nhiệm vụ dạy học và
4


tổ chức những hoạt động học tập để rèn luyện giáo dục đảm bảo cho người học chiếm
lĩnh nội dung văn hóa đó.
1.1.3.Phương pháp dạy học
Phương pháp dạy học là tổ hợp các cách thức hoạt động, tương tác giữa thầy và
trò trong quá trình dạy học nhằm đạt được mục đích dạy học. Phương pháp dạy học là
một trong những yếu tố quan trọng nhất của quá trình dạy học và luôn là trung tâm chú
ý của các nhà giáo dục trên thế giới. [10]
Phương pháp là hình thức tự vận động bên trong của nội dung, nên cùng với sự
biến đổi của nội dung, phương pháp dạy học cũng đang được đổi mới theo hướng hiện đại
hóa. Việc đổi mới phương pháp dạy học đòi hỏi phải tìm kiếm phương pháp dạy học
mới và cải tiến các phương pháp cổ truyền cho phù hợp với nội dung hiện đại, theo
hương nâng cao tính tích cực, độc lập, sáng tạo, nâng cao năng lực nội sinh của người
học, nhằm đổi mới cách điều khiển quá trình dạy học và đưa công nghệ hiện đại
vào trong nhà trường. Cụ thể là các phương pháp dạy học phải hướng tới mục tiêu:
- Góp phần hình thành động cơ nhận thức, các phương pháp nhận thức. Bồi dưỡng
cho HS phương pháp tự học, tự khám phá để chiếm lĩnh tri thức.
- Nhằm nâng cao tính tích cực, độc lập, sáng tạo và phát huy năng lực vận dụng tri
thức vào thực tiễn cho HS.
Trong bối cảnh nền kinh tế thị trường, mở cửa, hội nhập và phát triển nền kinh tế tri
thức, việc cạnh tranh trên lĩnh vực "trí tuệ" đang diễn ra gay gắt thì cách đào tạo con
người có trí tuệ, giàu tính sáng tạo càng có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Các phương

pháp dạy học phải phản ánh trong mình nó những thành tựu của mỗi khoa học. Bởi vì
việc nắm vững các phương pháp này có tác dụng đến việc hình thành và phát triển tính
độc lập sáng tạo của mỗi HS.
Phương pháp dạy học có đặc điểm riêng, khác biệt với phương pháp tác động của
con người lên các đối tượng vô tri trong hoạt động sản xuất vật chất nói chung. Đối với
việc học, giáo viên là chủ thể của hoạt động dạy học và HS là đối tượng của hoạt động
học, đồng thời là chủ thể của quá trình dạy học.

5


Hành động
của HS

Hành động
của GV

Kết quả

Mục đích
của GV

đạt
được
của HS

Mục đích
của HS

Phương tiện

của GV

Phương tiện
của HS

H
ì
n
h
1
.
1
.
S
ơ
đ
ồ
m
ô
t
ả
đ
ặ
c
đ
i
ể
m
c
ủ

a
p
h
ư
ơ
n
g
p
h
á
p
d
ạ
y
h
ọ
c


Hình
1.1 mô tả đặc
điểm của
phướng pháp
dạy học nó
thể hiện mối
quan hệ giữa
chủ thể của
hoạt động
học và đối
tượng của

hoạt động
học. Có
nghĩa là mục
đích của
người giáo
viên đề ra và
tiến hành
một hệ thống
hành động
cùng với
những
phương tiện
mà GV có để
tác động tới
người học để
người học tự
đề ra mục
đích học tập
của mình. Từ
mục đích
học tập đó
người học sẽ
thực hiện
một hệ thống
hành động

cùng với

chức hoạt

chiếm lĩnh

ả

phương tiện

động

được nội

i

học tập để

nhận thức

dung dạy

nhằm lĩnh

và thực

học, đạt

b

hội nội dung

hành của

được mục

à

kiến thức

HS, đảm

tiêu đề ra.

i

đáp ứng mục

bảo cho

1

tiêu học tập.

HS lĩnh

.

t

hội nội

2

ậ

với hoạt

dung học

.

p

động dạy

vấn.
C

v

ơ

ậ

Đối

học, GV cần

N

suy nghĩ,

ói cách

thảo luận về

khác,

phương

phương

s

pháp gắn

pháp dạy

ở

liền với

học

việc tổ

hoạch

l

chức tình

định sự

í

huống học

tương tác

tập và

cần thiết

l

định

của giáo

u

hướng

viên và

ậ

t

hoạt động

HS.

n

Trong

h

nhận thức
của HS.

tiến trình

Tóm

này, giáo

lại, phương

viên tổ

pháp dạy

chức

học là

hoạt

những hành

động của

động có mục

HS sao

đích của

cho kết

giáo viên

quả là

nhằm tổ

HS

t
l
ý
p
h
ổ

ô
v

n

ề

g

d

1

ạ

.

y

2
.

g

1

i

.


lý ở trường
K

phổ thông.

h

Nó góp phần

á

vào việc

i

củng cố, đào
sâu, mở

n

rộng, hoàn

i

thiện kiến

ệ

thức về mặt

m

lý thuyết và
rèn luyện

v

cho học sinh

ề

khả năng
vận dụng

b

kiến thức

à

vào thực

i

tiễn. Hoạt
động giải bài

t

tập vật lí

ậ

không

p

những là
một trong

v

những cách

ậ

thức để học

t

sinh vận
dụng kiến

l

thức cũ mà

ý

còn có thể
giúp cho học
Bài

sinh tự lực

tập vật lý có

phát hiện ra

một ý nghĩa

kiến thức

đặc biệt quan

6

trọng trong
dạy học vật


mới, qua đó tạo cơ sở cho tính tự lực, tích cực trong học tập của học sinh. Bài tập vật lí
được hiểu là một vấn đề được đặt ra đòi hỏi phải giải quyết bằng những suy luận lôgic,
phép toán và thí nghiệm trên cơ sở các khái niệm, các thuyết, các định luật vật lý.
Theo nghĩa rộng bài tập vật lí được hiểu là vấn đề xuất hiện do nghiên cứu tài liệu
giáo khoa chính là bài tập đối với học sinh. Sự tư duy, tìm tòi, giải quyết vấn đề gặp phải
đó là học sinh đã giải bài tập vật lí.
1.2.2. Tác dụng của bài tập vật lý trong dạy học vật lý
Mục tiêu của dạy học vật lí ở trường phổ thông là phải đảm bảo trang bị đầy đủ
cho học sinh những kiến thức phổ thông cơ bản, hiện đại, làm cho học sinh có thể vận
dụng những kiến thức đó để giải quyết nhiệm vụ học tập. Để đạt được những nhiệm vụ
trên đòi hỏi học sinh phải được rèn luyện một cách thường xuyên, kết hợp nhiều
phương pháp. Bài tập vật lí là một trong những phương pháp được vận dụng có hiệu quả
trong dạy học vật lí. Nó có một tầm quan trọng đặc biệt góp phần vào việc hoàn thành

nhiệm vụ dạy học vật lý ở trường phổ thông. Tùy thuộc vào những tình huống cụ thể, bài
tập vật lí được sử dụng theo các mục đích khác nhau.
- Bài tập giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức [13, 337]
Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, học sinh đã nắm được cái chung, cái khái
quát của các khái niệm, định luật và cũng là cái trừu tượng. Trong các bài tập, học sinh
phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tượng đó vào những trường hợp cụ thể rất
đa dạng, nhờ thế mà học sinh nắm được những biểu hiện cụ thể của chúng trong thực tế,
phát hiện ngày càng nhiều những biểu hiện thuộc ngoại diên của các khái niệm hoặc chịu sự
chi phối của các định luật hay thuộc phạm vi ứng dụng của chúng.
Bài tập vật lí là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động. Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến 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 đến những suy
nghĩ về một hiện tượng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện tượng
mới do bài tập phát hiện ra.
- Giải bài tập vật lí rèn luyện kĩ năng, kĩ 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 kĩ năng, kĩ
xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát
7


đã thu nhận được 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 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.
- 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 được nên
tư duy học sinh được phát triển, năng lực làm việc tự lực của họ được nâng cao, tính kiến
trì được phát triển.

- 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 kiến thức đã học mà
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. - 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.
1.2.3. Phân loại bài tập vật lí
Có nhiều cách phân loại BTVL dựa trên các cơ sở khác nhau. Trong nghiên cứu
của mình, tôi phân loại BTVL theo nội dung; theo yêu cầu phát triển tư duy; theo
phương thức cho điều kiện của bài toán hay theo phương thức giải. Trên cơ sở đó tôi có
bảng phân loại BTVL (xem hình 1.2) [10].

8


SƠ ĐỒ PHÂN LOẠI BÀI TẬP VẬT LÝ

Phân loại theo nội dung

Bài
tập
vật
lí

Bài tập
có nội
dung lịch

sử

Bài tập có
nội dung cụ
thể hoặc
trừu
tượng

Đề
tài
vật
lí

Cơ

Kỹ
thuật
tổng
hợp

Điện

Quang

Nhiệt

Phân loại theo yêu cầu
phát triển tư duy

Bài tập

luyện tập

Bài tập
sáng tạo

Phân loại theo phương thức
cho điều kiện và phương
thức giải

Bài tập
định tính

Bài tập
định
lượng

Bài tập
đồ thị

Hình 1.2. Sơ đồ phân loại bài tập vật lí

9

Bài tập
thí
nghiệm

Bài tập
trắc
nghiệm

khách quan


1.2.3.1. Phân loại BTVL theo nội dung
- Theo đề tài của tài liệu vật lý
Bài tập vật lý đó được phân biệt thành các bài tập cơ học, điện học, nhiệt học,
quang học… Các bài tập này thường xuất hiện ngay sau khi nghiên cứu tài liệu mới về một vấn đề
nào đó. Sự phân chia này chỉ mang tính chất quy ước, bởi vì kiến thức được sử dụng
trong giả thiết của BTVL thường không chỉ lấy ở một chương mà có thể lấy ở những phần
khác nhau trong chương trình vật lí đã học. - Bài tập có nội dung trừu tượng và bài tập có
nội dung cụ thể
BTVL có nội dung trừu tượng là những bài tập trong điều kiện của nó, bản chất vật
lí của hiện tượng đã được nêu lên, những chi tiết không bản chất đã được lược bỏ bớt.
Bài tập loại này sẽ giúp học sinh nhận ra cần phải sử dụng những công thức, định luật
hay kiến thức vật lí nào để giải quyết bài tập đó. Do đó, bài tập loại này thường được áp
dụng cho học sinh tập dượt, vận dụng các công thức vừa học.
Bài tập có nội dung cụ thể là bài tập mà trong điều kiện của nó, những số liệu chi
tiết của bài tập đã được nêu cụ thể còn bản chất vật lí của hiện tượng vật lí chưa được
sáng tỏ. Khi giải bài tập vật lí loại này học sinh phải nhận ra rõ bản chất của hiện tượng
vật lí và phải phân tích các dữ kiện để làm sáng tỏ vấn đề.
- Bài tập có nội dung kỹ thuật tổng hợp
Là các bài tập có nội dung chứa đựng các kiến thức về kỹ thuật, về sản xuất về
công nông nghiệp, về giao thông vận tải… Các bài tập loại này sẽ giúp học sinh liên hệ được
lý thuyết với thực hành, học tập với thực tiễn cuộc sống, cho học sinh thấy được khoa
học vật lý ở xung quanh chúng ta.
- Bài tập có nội dung lịch sử
Là các bài tập có chứa đựng các kiến thức có liên quan đến lịch sử, những dữ
kiện về các thí nghiệm vật lý cổ điển, những phát minh sáng chế hay những câu chuyện
có tính chất lịch sử.
- Bài tập vui

Là các bài tập có sử dụng các dữ kiện, hiện tượng kì lạ hoặc vui, dí dỏm, hài
hước. Loại bài tập này sẽ làm cho tiết học thêm sinh động, hấp dẫn, từ đó nâng cao hứng
thú học tập của học sinh.
1.2.3.2. Phân loại BTVL theo phương thức cho điều kiện hoặc phương thức giải
- Bài tập định tính
10


Là những bài tập mà khi giải, học sinh chỉ phải thực hiện các phép tính đơn
giản, có thể tính nhẩm được. Muốn giải được những bài tập loại này học sinh phải thực
hiện những phép suy luận lôgic, do đó phải hiểu rõ bản chất của các khái niệm, định luật
vật lý và nhận biết được những biểu hiện của chúng trong các trường hợp cụ thể. Loại
bài tập này dùng để vận dụng kiến thức vào đời sống, sản xuất. Nó thường được dùng
làm bài tập mở đầu nghiên cứu tài liệu mới, giúp học sinh nắm vững bản chất vật lí của
các hiện tượng, tạo sự say mê, hứng thú học tập cho học sinh.
- Bài tập định lượng
Là loại bài tập tính toán có dữ liệu là các số cụ thể, học sinh phải giải chúng
bằng các phép toán, sử dụng công thức để xác lập mối quan hệ phụ thuộc định lượng
giữa các đại lượng phải tìm và nhận được kết quả dưới dạng một công thức hoặc một giá
trị bằng số.
Bài tập tính toán tập dượt là những bài tập cơ bản, đơn giản trong đó chỉ 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 biểu diễn chúng, sử dụng các đơn vị vật lý và thói quen cần
thiết để giải những bài tập phức tạp hơn.
Bài tập tính toán tổng hợp là loại bài tập mà muốn giải được nó thì yêu cầu ta
phải sử dụng nhiều khái niệm, định luật, công thức. Bài tập loại này giúp học sinh đào
sâu, mở rộng kiến thức, thấy được mối quan hệ giữa các thành phần của chương trình,
biết phân tích và lựa chọn kiến thức đã học để giải quyết vấn đề do bài tập đặt ra.
- Bài tập thí nghiệm

Là loại bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lý thuyết hoặc
để tìm ra những số liệu cần thiết cho bài tập. Bài tập thí nghiệm có 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 lý thuyết và thực tiễn.
- Bài tập đồ thị
Là loại bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện để giải bài tập phải tìm
trong các đồ thị cho trước hoặc ngược lại đòi hỏi học sinh phải biểu diễn quá trình diễn
biến của hiện tượng nêu trong bài tập bằng đồ thị.
- Bài tập trắc nghiệm khách quan

11


Là bài tập thường được dùng để kiểm tra kiến thức trong một phạm vi rộng, số
lượng người được kiểm tra nhiều, kết quả thu được khách quan không phụ thuộc vào người
chấm. Bài tập dạng này yêu cầu học sinh phải nhớ, hiểu và vận dụng đồng thời rất nhiều
các kiến thức liên quan.
1.2.3.3. Phân loại bài tập vật lý theo yêu cầu luyện tập kỹ năng, phát triển tư duy
trong quá trình dạy học
- Bài tập luyện tập
Là loại bài tập dùng để củng cố kiến thức lý thuyết cơ bản đã học, hoặc sau khi
học xong một kiến thức vật lý mới, giúp học sinh hiểu sâu sắc hơn các khái niệm, định
luật vật lí mới nghiên cứu, nắm vững cách giải đối với một loại bài tập nhất định đã
được chỉ dẫn cách thức giải.
- Bài tập sáng tạo
Là loại bài tập phát triển tư duy sáng tạo của học sinh. Có thể chia bài tập sáng
tạo thành hai loại:
Bài tập nghiên cứu: Là loại bài tập cần giải thích một hiện tượng chưa biết trên cơ sở mô
hình trừu tượng thích hợp rút ra từ lí thuyết vật lí.
Bài tập thiết kế: Là loại bài tập vận dụng các kiến thức lí thuyết đã biết để đưa ra mô

hình phù hợp với mô hình trừu tượng đã cho.
1.2.4. Lựa chọn bài tập vật lí
1.2.4.1. Căn cứ để lựa chọn bài tập vật lí
- Mục đích sử dụng
- Trình độ xuất phát của học sinh
- Thời gian cho phép sử dụng
1.2.4.2. Số lượng và nội dung bài tập được lựa chọn cần đáp ứng những yêu cầu
- Phù hợp với mức độ nội dung các kiến thức cơ bản và các kỹ năng giải bài tập. - Hệ
thống bài tập bao gồm nhiều thể loại.
- Chú ý thích đáng về số lượng và nội dung các bài tập nhằm giúp học sinh vượt qua
những khó khăn chủ yếu, khắc phục những sai lầm phổ biến. - Các bài tập đưa ra phải có
tính hệ thống.
- Các bài tập phải đảm bảo tính vừa sức đối với học sinh đại trà, đồng thời có chú ý đến
sự phân hóa học sinh.

12


1.2.5. Hướng dẫn hoạt động giải bài tập vật lí
1.2.5.1. Phương pháp giải bài tập vật lí
Việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải bài tập vật lí 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 rèn luyện kỹ năng suy luận lôgic, 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 những bước chính sau: [13, 347]
Bước 1: Tìm hiểu đề bài
- Đọc đầu bài, ghi tóm tắt những dữ kiện đã cho, những dữ kiện phải tìm của bài toán
bằng những kí hiệu vật lí.
- Đổi đơn vị về hệ đơn vị hợp pháp.

- Mô tả lại hiện tượng vật lí được nêu trong bài, vẽ hình minh họa (nếu cần thiết).
Bước 2: Phân tích hiện tượng
Trước hết là nhận biết những dữ kiện cho 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 toàn bộ diễn biến của 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 hiện tượng, tránh được sự mò mẫm, máy móc áp dụng các công thức.
Bước 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 luận để
giải: phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp.
Theo phương pháp phân tích thì xuất phát từ ẩn số của bài tập, tìm ra mối quan
hệ giữa ẩn số đó với một đại lượng nào đó theo một định luật đã xác định ở bước số 2, 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 các dữ kiện đã cho. Cuối cùng, tìm được một công thức chỉ chứa mối
quan hệ giữa ẩn số với các dữ kiện đã cho.
Theo phương pháp tổng hợp thì trình tự làm ngược lại: điểm xuất phát không
phải từ ẩn số mà từ những dữ kiện của đầu bài, xây dựng lập luận hoặc biến đổi các
13