Xây dựng và hướng dẫn học sinh giải hệ thống bài tập chương sóng cơ học vật lí 12 nâng cao nhằm phát triển tư duy và nâng cao hiệu quả tự học của học sinh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

ĐINH THỊ HƢƠNG

XÂY DỰNG VÀ HƢỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI
HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƢƠNG “SÓNG CƠ HỌC” VẬT LÍ 12 NÂNG
CAO NHẰM PHÁT TRIỂN TƢ DUY VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ TỰ
HỌC CỦA HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÝ
CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC
(BỘ MÔN VẬT LÝ)
Mã số: 60 14 01 11

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS. Nguyễn Huy Sinh

HÀ NỘI – 2015

1


LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên trong luận văn, tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo
Trƣờng Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội đã nhiệt tình giảng dạy và
giúp đỡ tôi trong suốt khóa học và quá trình nghiên cứu đề tài.
Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Nguyễn
Huy Sinh – ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn và tận tình chỉ bảo, tạo điều kiện thuận lợi
cho tôi trong quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô giáo và các em học

sinh Trƣờng trung học phổ thông Ngô Quyền, thành phố Hải Phòng đã tạo điều kiện
giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn.
Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến bố, mẹ, chồng và các
con đã luôn động viên và tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành khoá học tại
trƣờng Đại học giáo dục, Đại học quốc gia Hà Nội.

Hà Nội, ngày 28 tháng 11 năm 2012
Học viên

Đinh Thị Hương

i


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt

Viết đầy đủ

ĐC

Đối chứng

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

PPDH

Phƣơng pháp dạy học

SBT

Sách bài tập

SGK

Sách giáo khoa

STT

Số thứ tự

THPT

Trung học phổ thông

TN

Thực nghiệm

TNSP

Thực nghiệm sƣ phạm

ii


MỤC LỤC

Lời cảm ơn ................................................................................................................... i
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ......................................................................ii
Mục lục ..................................................................................................................... iii
Danh mục các bảng .................................................................................................... v
Danh mục các hình .................................................................................................... vi
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU .. 5
1.1.Vài trò của bài tập trong dạy học vật lý ............................................................... 5
1.1.1. Bài tập vật lý .................................................................................................... 5
1.1.2. Các kiểu bài tập vật lý ...................................................................................... 6
1.2. Phƣơng pháp giải bài tập vật lý ........................................................................... 7
1.2.1. Các bƣớc giải bài tập ........................................................................................ 7
1.2.2. Xây dựng lập luận trong giải bài tập ................................................................ 9
1.3. Hƣớng dẫn học sinh giải bài tập vật lý .............................................................. 12
1.3.1. Hƣớng dẫn theo mẫu ...................................................................................... 12
1.3.2. Hƣớng dẫn tìm tòi .......................................................................................... 13
1.3.3. Định hƣớng khái quát chƣơng trình hóa ........................................................ 14
1.3.4. Lựa chọn và sử dụng bài tập trong dạy học vật lí .......................................... 15
1.4. Tƣ duy trong giải bài tập vật lý ......................................................................... 16
1.4. Tự học ............................................................................................................... 16
1.5. Thực trạng sử dụng hệ thống bài tập vật lí ở trƣờng THPT ............................... 17
1.5.1. Phƣơng pháp điều tra ..................................................................................... 17
1.5.2. Phân tích kết quả điều tra và đánh giá chung ................................................. 22
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1.......................................................................................... 24
CHƢƠNG 2. XÂY DỰNG VÀ HƢỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI HỆ THỐNG

BÀI TẬP CHƢƠNG “SÓNG CƠ” VẬT LÝ 12 NÂNG CAO ........................... 25
2.1. Vị trí và vai trò của chƣơng “Sóng cơ” Vật lý 12 nâng cao THPT .................. 25
2.2. Cấu trúc chƣơng “Sóng cơ” ............................................................................... 26
2.3. Mục tiêu dạy học chƣơng “Sóng cơ” Vật lý 12 Nâng cao ................................ 34
2.2.1. Chuẩn kiến thức, kĩ năng phần sóng cơ ......................................................... 34
iii


2.2.2. Mục tiêu chi tiết về sóng cơ ........................................................................... 35
2.4. Phân loại bài tập chƣơng “Sóng cơ” THPT Vật lý 12 Nâng cao ...................... 38
2.5. Nguyên tắc xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chƣơng “Sóng cơ” Vật lý 12
Nâng cao ................................................................................................................... 39
2.5.1. Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập ........................................................... 39
2.5.2. Nguyên tắc sử dụng hệ thống bài tập ............................................................. 39
2.6. Xây dựng và hƣớng dẫn giải hệ thống bài tập chƣơng “Sóng cơ” Vật lý 12
nâng cao ...................................................................................................... 39
2.6.1. Dạng 1: Đại cƣơng về song ............................................................................. 40
2.6.2. Dạng 2: Giao thoa sóng .................................................................................. 46
2.6.3. Dạng 3: Sóng dừng: Dạng bài tập này đề cập đến các vấn đề liên quan đến
Sóng dừng bao gồm các bài tập ................................................................................ 57
2.6.4. Dạng 4: Tính các đại lƣợng đặc trƣng của sóng âm ..................................... 66
2.6.5. Dạng 5 : Hiệu ứng Đốp le : ............................................................................. 72
KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 .................................................................................... . 77
CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM .......................................................... 78
3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm ............................................. 78
3.2. Đối tƣợng và phƣơng thức thực nghiệm sƣ phạm ............................................. 78
3.3. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm ......................................... 79
3.3.1. Phân tích định tính trong quá trình TNSP ...................................................... 79
3.3.2. Phân tích định lƣợng ....................................................................................... 80
3.4. Hiệu quả của quá trình TNSP ............................................................................ 88

KẾT LUẬN CHƢƠNG 3.......................................................................................... 89
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ......................................................................... 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 91
PHỤ LỤC ................................................................................................................ 93

iv


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1a. Bảng thống kê điểm số bài kiểm tra trƣớc khi TNSP ............................ 82
Bảng 3.1b. Bảng thống kê điểm số bài kiểm tra sau TNSP ..................................... 82
Bảng 3.2a. Bảng thống kê số % bài kiểm tra đạt điểm Xi của bài kiểm tra trƣớc
TNSP ........................................................................................................................ 83
Bảng 3.2b. Bảng thống kê số % bài kiểm tra đạt điểm Xi của bài kiểm tra sau TNSP83
Bảng 3.3a. Tần suất tích lũy hội tụ lùi bài kiểm tra trƣớc TN .................................. 83
Bảng 3.3b. Tần suất tích lũy hội tụ lùi bài kiểm tra sau TN ..................................... 83
Bảng 3.4a. Bảng tổng hợp các tham số của nhóm ĐC và TN đối với bài kiểm tra
trƣớc TN. ................................................................................................................... 87
Bảng 3.4b. Bảng tổng hợp các tham số của nhóm ĐC và TN đối với bài kiểm tra
sau TNSP ................................................................................................................... 87

v


DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ
Hình 2.1. Sơ đồ cấu trúc nội dung chƣơng “Sóng cơ” Vật lý 12 chƣơng trình nâng
cao ............................................................................................................................. 26
Hình 2.2. Minh họa hiện tƣợng giao thoa của hai sóng kết hợp S1 và S2 ................. 28
Hình 2.3. Hiện tƣợng sóng dừng .............................................................................. 30
Hình 2.4. Sóng dừng trong trƣờng hợp hai đầu dây cố định .................................... 31

Hình 2.5. Sóng dừng trong trƣờng hợp một đầu dây cố định .................................. 31
Hình 2.6. Sơ đồ phân loại bài tập chƣơng “Sóng cơ” Vật lý 12 nâng cao THPT .... 38
Hình 2.7. Mô tả bài tập 11 ........................................................................................ 43
Hình 2.8. Giao thoa hai nguồn sóng dao động cùng pha ......................................... 48
Hình 2.9. Lời giải cho bài tập 3 ................................................................................ 52
Hình 2.10. Hình minh họa bài tập 5 .......................................................................... 56
Hình 2.11. Sóng dừng trên sợi dây với hai đầu là nút .............................................. 58
Hình 3.1. Biểu đồ phân bố điểm bài kiểm tra trƣớc TNSP ...................................... 84
Hình 3.2. Biểu đồ phân bố điểm bài kiểm tra sau TNSP ......................................... 84
Hình 3.3. Đồ thị phân phối tần suất điểm (bài kiểm tra trƣớc TNSP) ...................... 85
Hình 3.4. Đồ thị phân phối tần suất (bài kiểm tra sau TN) ....................................... 85
Hình 3.5. Đồ thị phân phối tần suất tích lũy bài kiểm tra trƣớc TNSP ..................... 86
Hình 3.6. Đồ thị phân phối tần suất tích lũy bài kiểm tra sau TNSP ........................ 86

vi


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong dạy học Vật lý việc sử dụng Hệ thống bài tập là hết sức quan trọng trong
việc phát triển tƣ cho học sinh. Bài tập vật lý có tác dụng giúp cho học sinh hình
thành, rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn và cho việc đào sâu,
mở rộng kiến thức. Giải bài tập vật lý sẽ giúp cho học sinh có đƣợc những kĩ năng
kĩ xảo cần thiết từ đó phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo.
Bài tập vật lý luôn giữ một vị trí đặc biệt quan trọng trong trong dạy học vật lí ở
trƣờng phổ thông, giúp thực hiện nhiệm vụ dạy học vật lí. Bài tập vật lý đƣợc sử
dụng là phƣơng tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng của học sinh, đƣợc sử
dụng nhƣ là một phƣơng tiện nghiên cứu tài liệu mới trong giai đoạn hình thành
kiến thức mới cho học sinh, giúp cho học sinh lĩnh hội đƣợc kiến thức một cách sâu
sắc và vững chắc. Bài tập vật lý là một phƣơng tiện để ôn tập, củng cố kiến thức lí

thuyết đã học, đồng thời là phƣơng tiện để rèn luyện tƣ duy hiệu quả. Thông qua bài
tập vật lý có thể bồi dƣỡng phƣơng pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh, đồng
thời cũng là một phƣơng tiện rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức
vào thực tiễn đời sống.
Trong các kiến thức vật lý ở lớp 12 trung học phổ thông thì kiến thức về sóng cơ
là một trong những mảng kiến thức quan trọng góp phần làm hoàn thiện hệ thống
vật lý tổng thể là mắt xích quan trọng trong hệ thống vật lý THPT.Chƣơng trình vật
lý 12 phần sóng cơ chiếm thời lƣợng nhƣ sau: phân phối chƣơng trình cho sách
giáo khoa (SGK) Vật lý 12 Nâng cao là 12 tiết chiếm 11% tổng số tiết dành cho cả
chƣơng trình, số câu trong đề thi đại học là 5 câu chiếm 10% trên tổng số câu.
Kiến thức chƣơng sóng cơ bao gồm cả kiến thức chung về sóng , sẽ còn đƣợc sử
dụng cho các chƣơng tiếp sau là chƣơng IV “ Dao động và sóng điện từ” và
chƣơngVI “Sóng ánh sáng”. Kiến thức về sóng cơ đƣợc xây dựng nhƣ kiến thức nền
tảng cho sóng không những chỉ là các đại lƣợng mà còn cả về các hiện tƣợng đặc
trƣng nhƣ giao thoa, nhiễu xạ... Nhƣ vậy thấy rằng học sinh cần phải nắm vững kiến

1


thức về sóng cơ ,nhận dạng và thực hiện giải bài toán sóng cơ một cách thành thạo
và bài bản.
Bài tập và hệ thống bài tập trong dạy học đã đƣợc nhiều nhà khoa học, nhà giáo
dục học quan tâm, xây dựng và phát triển. Các công trình trƣớc đây về vấn đề này
phần lớn còn mang tính lý thuyết và khái quát hóa cao. Do vậy để góp phần đƣa hệ
thống bài tập vào trong quá trình dạy và học ở trƣờng THPT,thì nên xây dựng và
hƣớng dẫn giải chi tiết hệ thống bài tập đó. Để ứng dụng hệ thống bài tập để dạy và
học có hiệu quả phần chƣơng “Sóng cơ” thuộc chƣơng trình vật lý 12 Nâng cao, tôi
chọn đề tài nghiên cứu là: “ Xây dựng và hƣớng dẫn giải hệ thống bài tập chƣơng “
Sóng cơ học” Vật lý 12 Nâng cao nhằm phát triển tƣ duy và nâng cao hiệu quả tự
học của học sinh”

2. Mục đích nghiên cứu
-Xây dựng hệ thống bài tập chƣơng „Sóng cơ”Vật lý 12 Nâng cao mang tính hệ
thống, khoa học theo các mức độ nhận thức của học sinh
-Hƣớng dẫn học sinh giải bài tập giúp học sinh nắm vững kiến thức, phát triển
đƣợc tƣ duy và nâng cao hiệu quả tự học trong hoạt động giải bài tập.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu chƣơng trình vật lý phổ thông hiện hành, chuẩn kĩ năng kiến thức,
các dạng bài tập và phƣơng pháp giải bài tập phần sóng cơ.
- Xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn học sinh giải bài tập về sóng cơ dựa
trên mục tiêu và chuẩn kĩ năng kiến thức đã đề ra.
- Thực nghiệm sƣ phạm.
4. Đối tƣợng nghiên cứu
Hoạt động dạy học của giáo viên và học sinh trong quá trình dạy học phần bài tập
về sóng cơ, vật lý 12 trung học phổ thông theo mục tiêu và chuẩn kiến thức kĩ
năng.

2


6. Giả thuyết nghiên cứu
- Xây dựng đƣợc một hệ thống bài tập phù hợp với mục tiêu dạy học và sử dụng
hợp lý các hình thức tổ chức hƣớng dẫn học sinh trong dạy giải bài tập vật lý thì
không những làm cho học sinh nắm vững kiến thức mà còn phát triển đƣợc tƣ duy
và nâng cao hiệu quả tự học của học sinh.
7. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu
- Xây dựng hệ thống và hƣớng dẫn học sinh giải bài tập chƣơng “ Sóng cơ”
Vật lý 12 Nâng cao tại trƣờng THPT Ngô quyền –Hải Phòng
8.Ý nghĩa khoa học của đề tài
- Góp phần nâng cao hiệu quả của việc dạy giải bài tập Vật lý tạo hứng thú cho
học sinh trong việc học tập và tự học của học sinh

- Luận văn này có thể đƣợc sử dụng nhƣ một tài liệu trong giảng dạy bộ môn
vật lý
9. Phƣơng pháp nghiên cứu
9.1. Nghiên cứu lí luận
- Nghiên cứu cơ sở lí luận để làm sáng tỏ vai trò hệ thống bài tập vật lý về sóng
cơ chƣơng trình vật lý 12 nâng cao trung học phổ thông
- Nghiên cứu chƣơng trình vật lí phổ thông, các giáo trình, tài liệu hƣớng dẫn
về sóng cơ nội dung sách giáo khoa và những tài liệu tham khảo có liên quan để xác
định mức độ nội dung và yêu cầu về kiến thức, kĩ năng giải bài tập mà học sinh cần
nắm vững.
9.2. Nghiên cứu thực tiễn
- Tìm hiểu nội dung chƣơng trình, phƣơng pháp và hình thức tổ chức việc giải
bài tập vật lí chƣơng sóng cơ.
- Điều tra thực tiễn việc sử dụng hệ thống bài tập trong giải bài tập vật lý phần
sóng cơ tại trƣờng trung học phổ thông

3


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bộ Giáo dục và đào tạo (2008), Sách Giáo Khoa Vật lí lớp 12 Nâng Cao, NXB
Giáo Dục, HN.
2. Bộ Giáo dục và đào tạo (2008), Sách Giáo Viên Vật lí lớp 12 Nâng Cao, NXB
Giáo Dục, HN.
3. Bộ Giáo dục và đào tạo (2008), Sách Bài Tập Vật lý 12 Nâng Cao, NXB Giáo
Dục, HN.
4. Bộ Giáo dục và đào tạo (2008), Sách Bài Tập Vật lý 12 NXB Giáo Dục, HN.
5. Bùi Quang Hân (1997), Giải Toán Vật lí lớp 12, NXB Giáo Dục, HN.
6. Nguyễn Cảnh Hòe, Nguyễn Mạnh Tuấn (2009), Phương pháp giải toán Vật lí
lớp 12 theo chủ đề, NXBGD Việt Nam, Hà Nội.

7. Nguyễn Văn Khải, Nguyễn Duy Chiến, Phạm Thị Mai (2004), Lí luận dạy
học Vật lí ở trường phổ thông, NXB GD, Hà Nội.
8. Vũ Thanh Khiết(2009), Kiến thức cơ bản nâng cao vật lý THPT, NXB Hà nội.
9. Vũ Thanh Khiết (2009), Tuyển tập các bài toán cơ bản và nâng cao vật lý
THPT, NXB đại học quốc gia Hà Nội.
10.Vũ Thanh Khiết (1999), Bài tập cơ bản nâng cao Vật lý 12, NXB đại học quốc
gia Hà Nội.
11. Vũ Thanh Khiết (2002), Giải các bài toán Vật lí sơ cấp, NXB Hà Nội.
12. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hƣng, Phạm Xuân Quế (2003). Phương
pháp dạy học Vật lí ở trường phổ thông. NXB ĐHSP Hà Nội, Hà Nội.
13. Phạm Hữu Tòng (2001). Lí luận dạy học vật lí ở trường trung học.. Nhà xuất
bản Giáo dục, Hà Nội.

4


14. Phạm Hữu Tòng (2004). Dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông theo
định hướng phát triển hoạt động học tích cực, tự chủ, sáng tạo và tư duy khoa
học, Nxb Đại học Sƣ phạm Hà Nội, Hà Nội.
15. Đỗ Hƣơng Trà, Phạm Gia Phách (2011), Dạy học bài tập Vật lí ở trường phổ
thông. NXB Đại học Sƣ phạm,Hà Nội.

5