Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương động lực học vật rắn – vật lí 12 (nâng cao) nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

ĐẶNG VIẾT MẠNH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG
GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN – VẬT LÍ 12
(NÂNG CAO) NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG.

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ

HÀ NỘI - 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

ĐẶNG VIẾT MẠNH

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG
GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN – VẬT LÍ 12
(NÂNG CAO) NHẰM BỒI DƢỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

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

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS. TS. NGUYỄN QUANG BÁU

HÀ NỘI – 201


MỤC LỤC
Lời cảm ơn………………………………………………………………...…………i
Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt……………………………………...………ii
Danh mục các bảng…………………………………………………………………vi
Danh mục các biểu đồ……………………………………….……………………..vii
MỞ ĐẦU....................................................................................................................1
Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ,
HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ , XÂY DỰNG HỆ
THỐNG BÀI TẬP. .................................................................................................... 5
1.1. Tổng quan về học sinh giỏi Vật lí... .....................................................................5
1.1.1. Khái niệm về học sinh giỏi Vật lí ................................................................... 5
1.1.2. Mục tiêu dạy học sinh giỏi .. ............................................................................ 6
1.1.3. Những năng lực, phẩm chất cần có của học sinh giỏi .... ..................................6
1.1.4. Một số biện pháp bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí ... .. ...................................... 7
1.2. Cơ sở lý luận về hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lí… ...... ……............... 10
1.2.1. Khái niệm về bài tập Vật lí ... .........................................................................10
1.2.2. Vai trò, tác dụng của bài tập Vật lí .............................................................. 10
1.2.3. Những yêu cầu chung trong dạy học về bài tập Vật lí .... ................................11
1.2.4. Phân loại bài tập Vật lí ... ................................................................................12
1.2.5. Lựa chọn bài tập Vật lí ......... ..........................................................................17
1.2.6. Tƣ duy trong giải bài tập Vật lí .. ....................................................................17
1.2.7. Phƣơng pháp giải bài tập Vật lí . .................................................................... 18
1.2.8. Hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập Vật lí cho học sinh.... .... ........................... 23
1.3. Xây dựng hệ thống bài tập vật lí… ...………………………..………………...27
1.3.1. Vai trò của hệ thống bài tập Vật lí .................................................................27
1.3.2. Mối quan hệ giữa hệ thống bài tập và hƣớng dẫn giải bài tập Vật lí.. ..... ......... 28

1.3.3. Sử dụng bài tập Vật lí nhằm phát hiện và bồi dƣỡng học sinh giỏi .. .... .........28
1.4. Cơ sở thực tiễn. Thực tiễn hoạt động bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí tại trƣờng
THPT Ứng Hòa A – Hà Nội... ................................................................................. 29
1.4.1. Vài nét chung về trƣờng THPT Ứng Hòa A.. ................................................ 29

3


1.4.2. Thực tiễn chung của hoạt động dạy học sinh giỏi tại trƣờng THPT Ứng Hòa
A ....... ....... ................................................................................................................32
TIỂU KẾT CHƢƠNG 1 ..........................................................................................34
CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HOẠT
ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP CHƢƠNG ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN .................... 35
2.1. Đặc điểm cấu trúc nội dung chƣơng "Động lực học vật rắn" ........ ............................35
2.1.1. Đặc điểm của chƣơng ......................................................................................35
2.1.2. Sơ đồ cấu trúc của chƣơng .. ...........................................................................35
2.2. Chuẩn kiến thức, kĩ năng..... ............................................................................. 36
2.2.1. Kiến thức . .....................................................................................................36
2.2. Kĩ năng........ ..................................................................................................... 36
2.3. Hệ thống bài tập chƣơng “Động lực học vật rắn” .... ..... ................................... 36
2.3.1. Mục tiêu....... ...................................................................................................36
2.3.2. Các hệ thống bài tập .... ...................................................................................37
2.4. Hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập ....…………………………………………..39
2.5. Hệ thống bài tập nâng cao chƣơng “Động lực học vật rắn” và hƣớng dẫn hoạt
động giải các bài tập đó…… ...........……………………...………………………...41
2.5.1. Hệ thống bài tập có hƣớng dẫn hoạt động giải ...………………...…………41
2.5.2. Hệ thống bài tập tự giải… ..………………………………………...………..69
TIỂU KẾT CHƢƠNG 2 ..........................................................................................78
CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ......................................................... 79
3.1. Mục đích của thực nghiệm sƣ phạm ................................................................79

3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm .... ............................................................79
3.3. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm ...... .................................................................79
3.4. Tiến trình thực nghiệm sƣ phạm... .....................................................................80
3.5. Thời gian thực nghiệm ............ .........................................................................80
3.6. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm .. ...... ................................80
3.6.1. Tiêu chí để đánh giá .. .....................................................................................80
3.6.2. Phân tích, đánh giá kết quả về mặt định tính .... .............................................81
3.6.3. Phân tích, đánh giá các kết quả về mặt định lƣợng .... .... ................................81
3.6.4. Đánh giá chung về thực nghiệm sƣ phạm .......... ........................................... 89

4


TIỂU KẾT CHƢƠNG 3 ..........................................................................................91
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ... ....................................................................92
Kế t luâ ̣n ..................................................................................................................... 92
Khuyế n nghi ..............................................................................................................
93
̣
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................94
PHỤ LỤC ........ .......................................................................................................95

5


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Từ xƣa cho đến nay, giáo dục vẫn đƣợc coi là quốc sách hàng đầu. “Đƣờng
lối giáo dục của Đảng chỉ rõ: Phát triển giáo dục nhằm nâng cao dân trí, đào tạo
nhân lực, bồi dƣỡng nhân tài, đào tạo những con ngƣời có kiến thức văn hóa khoa

học, có kĩ năng nghề nghiệp, lao động tự chủ sáng tạo và có kỉ luật, giàu lòng nhân
ái, yêu nƣớc, yêu CNXH, sống lành mạnh, đáp ứng nhu cầu phát triển của đất nƣớc
…” [7, tr.164] .
Đào tạo học sinh giỏi (HSG) ở bậc Trung học Phổ thông (THPT) là một quá
trình mang tính khoa học đòi hỏi phải có chiến lƣợc lâu dài và có phƣơng pháp phù
hợp. Đây là nhiệm vụ quan trọng của tất cả các trƣờng THPT, đòi hỏi nhà trƣờng
phải quan tâm sát sao đến việc đầu tƣ chuyên môn nhằm phát hiện và bồi dƣỡng
năng lực, kĩ năng tƣ duy cho học sinh (HS). Để làm tốt nhiệm vụ này nhà trƣờng
phải tiến hành đầu tƣ đồng bộ ở tất cả các môn học, trong đó Vật lí là môn khoa học
tự nhiên, đề cập đến nhiều vấn đề của khoa học, gần gũi với đời sống, giúp HS rèn
luyện tƣ duy khoa học một cách tốt nhất. Giải bài tập Vật lí là nội dung gây đƣợc sự
hứng thú, rèn khả năng tƣ duy cho HS. Bài tập Vật lí không những có tác dụng rèn
luyện kỹ năng vận dụng, đào sâu và mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động,
phong phú; mà thông qua việc giải bài tập HS đƣợc ôn tập, rèn luyện một số kỹ
năng cần thiết về Vật lí, rèn luyện tính tích cực, tự lực, trí thông minh sáng tạo.
Cũng thông qua bài tập Vật lí giáo viên kiểm tra, đánh giá việc nắm vững kiến thức
và kĩ năng vận dụng kiến thức Vật lí của HS.
Trong chƣơng trình bộ môn Vật lí ở THPT hiện nay, HS đƣợc luyện nhiều
bài tập khó dẫn đến quen, còn nặng về tính toán đôi khi chƣa phát huy đƣợc óc quan
sát, khả năng phát hiện vấn đề. Còn thiếu những nghiên cứu và hƣớng dẫn chi tiết
cho công tác bồi dƣỡng học sinh giỏi Vật lí ứng với từng chƣơng bài và chủ đề cụ
thể.
Thời gian gần đây, dạng bài toán “Động lực học vật rắn” thƣờng đƣợc chọn
đƣa vào các đề thi đại học, thi HSG các cấp, thu hút sự quan tâm của đội ngũ giáo
viên và sự chú ý của học sinh. Nhằm mục đích phục vụ cho việc giảng dạy của GV
và nghiên cứu của HS trong các kì thi Đại học và thi HSG các cấp, tôi chọn nghiên
6


cứu đề tài luận văn "Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài

tập chương“Động lực học vật rắn” Vật lí 12 (nâng cao) nhằm bồi dưỡng học
sinh giỏi Vật lí THPT" nhằm góp phần nâng cao chất lƣợng bồi dƣỡng HSG, nâng
cao chất lƣợng giảng dạy Vật lí ở các trƣờng THPT hiện nay.
2. Lịch sử vấn đề nghiên cứu
Về vấn đề xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập để
bồi dƣỡng học sinh giỏi THPT hay THPT chuyên, đã có một số học viên cao học
nghiên cứu nhƣ: Đinh Thị Vui với đề tài Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn
hoạt động giải bài tập chương “Sóng cơ học” nhằm bồi dưỡng HSG chuyên Vật lí.
Phạm Thành Công với đề tài Xây dựng hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động
giải bài tập chương “Dao động và sóng điện từ” Vật lý 12 nhằm bồi dưỡng HSG của
học sinh THPT chuyên. Phạm Thị Lan Anh với đề tài Xây dựng hệ thống bài tập và
hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương “Cảm ứng điện từ” Vật lý 11 nhằm bồi
dưỡng HSG của học sinh THPT chuyên ... Về chƣơng “Động lực học vật rắn”: Các
tác giả viết sách giáo khoa và sách bài tập Vật lí phổ thông cũng đã soạn thảo hệ
thống bài tập bám sát các chủ đề Vật lí phổ thông. Có nhiều công trình nghiên cứu
khác đề cập đến hệ thống bài tập chƣơng Động lực học vật rắn, nhƣng các công
trình đó với mục đích chủ yếu là trình bày các dạng toán để luyện thi đại học, chƣa
quan tâm đến việc bồi dƣỡng học sinh giỏi ở THPT.
3. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
3.1. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng Động
lực học vật rắn - Vật lí 12 (nâng cao) nhằm bồi dƣỡng những năng lực, phẩm chất
cần có của học sinh giỏi vật lí THPT.
3.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Tìm hiểu đặc điểm, năng lực, phẩm chất của học sinh giỏi, học sinh giỏi Vật lí
THPT
- Tìm hiểu lý luận về phƣơng pháp bồi dƣỡng học sinh giỏi, học sinh giỏi Vật lí ở
trƣờng THPT
- Tìm hiểu lý luận về vai trò, tác dụng, phƣơng pháp giải bài tập Vật lí.
- Nghiên cứu nội dung kiến thức chƣơng “Động lực học vật rắn”

- Lựa chọn, xây dựng hệ thống bài tập về “Động lực học vật rắn”
7


- Định hƣớng, xây dựng phƣơng pháp giải bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài
tập chƣơng “Động lực học vật rắn”
- Thực nghiệm sƣ phạm để đánh giá ƣu điểm, nhƣợc điểm và hiệu quả của hệ thống
bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập chƣơng “Động lực học vật rắn”
4. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu
- Khách thể nghiên cứu: Nhóm HSG vật lí khối 12 trƣờng THPT Ứng Hòa A
- Đối tƣợng nghiên cứu: Hệ thống bài tập và phƣơng pháp hƣớng dẫn hoạt động giải
bài tập chƣơng “Động lực học vật rắn”
5. Vấn đề nghiên cứu
Vận dụng lí luận dạy học hiện đại xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn
hoạt động giải bài tập chƣơng “Động lực học vật rắn” nhƣ thế nào sẽ bồi dƣỡng
đƣợc những năng lực và phẩm chất cần có của học sinh giỏi Vật lí THPT.
6. Giả thuyết khoa học
Nếu có hệ thống bài tập chƣơng Động lực học vật rắn – vật lí 12 (nâng cao)
kết hợp với phƣơng pháp hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập phù hợp, giáo viên có
thể phát hiện, tuyển chọn và bồi dƣỡng đội ngũ học sinh giỏi bộ môn Vật lí THPT
đạt kết quả tốt hơn.
7. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu
- Áp dụng với chƣơng Động lực học vật rắn – Vật lí 12 (nâng cao) - THPT.
- Nghiên cứu cho nhóm HSG môn Vật lí 12 ở lớp chất lƣợng cao khối A – Trƣờng
THPT Ứng Hòa A
8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Ý nghĩa lý luận: Tìm hiểu những đặc điểm và yêu cầu cần có của HSG – THPT.
Từ đó biên soạn hệ thống bài tập chƣơng “Động lực học vật rắn” và áp dụng các
phƣơng pháp hƣớng dẫn giải bài tập phù hợp giúp bồi dƣỡng HSG Vật lí.
- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu có thể đƣợc áp dụng trong việc giảng dạy

chƣơng “Động lực học vật rắn” ở các trƣờng THPT khác trong cả nƣớc. Đồng thời
nó còn có giá trị tham khảo cho các thầy, cô ở các trƣờng THPT khi luyện tập cho
HSG để tham gia các kỳ thi HSG các cấp.
9. Phƣơng pháp nghiên cứu
9.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận
Nghiên cứu lí luận về dạy học bài tập Vật lí.
8


Nghiên cứu cơ sở lí luận để làm sáng tỏ vai trò của việc xây dựng hệ thống
và hƣớng dẫn giải bài tập Vật lí chƣơng “Động lực học vật rắn”
Nghiên cứu chƣơng trình Vật lí phổ thông, nội dung sách giáo khoa Vật lí 12
nâng cao 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.
Lựa chọn các dạng bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập, sách tham khảo
phù hợp với nội dung, kiến thức của chƣơng.
9.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
Điều tra việc thực tiễn công tác bồi dƣỡng HSG của học sinh ở trƣờng
THPT Ứng Hòa A, những ƣu điểm và nhƣợc điểm từ đó đƣa ra những phƣơng pháp
cụ thể.
Tập hợp và nghiên cứu nội dung sách giáo khoa Vật lý lớp 12 nâng cao, các
đề thi HSG, đề thi vào đại học và cao đẳng, các tài liệu tham khảo khác để tuyển
chọn và xây dựng hệ thống bài tập.
Trao đổi với GV và HS lớp chất lƣợng cao khối 12 trƣờng THPT Ứng Hòa A
– Hà Nội.
9.3. Phương pháp thống kê toán học
Thống kê các kết quả đo đƣợc trong quá trình thử nghiệm.
So sánh kết quả.
10. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần Mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính của

luận văn đƣợc trình bày trong 03 chƣơng.
Chƣơng 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn về xây dựng hệ thống bài tập, hƣớng
dẫn hoạt động giải bài tập Vật lí và bồi dƣỡng HSG Vật lí.
Chƣơng 2: Xây dựng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập
chƣơng “Động lực học vật rắn”
Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm

9


Chƣơng 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN
VỀ HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ,
HƢỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ,
XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP.
1.1. Tổng quan về học sinh giỏi Vật lí .
1.1.1. Khái niệm về học sinh giỏi Vật lí .
Học sinh giỏi là những học sinh có khả năng thể hiện xuất sắc hoặc năng lực
nổi trội trong các lĩnh vực trí tuệ, sự sáng tạo, khả năng lãnh đạo, nghệ thuật, hoặc
các lĩnh vực lí thuyết chuyên biệt. Những HS này thể hiện tài năng đặc biệt của
mình từ tất cả các bình diện xã hội, văn hóa và kinh tế.
“Học sinh giỏi là học sinh chứng minh đƣợc trí tuệ ở trình độ cao và có khả
năng sáng tạo, thể hiện một động cơ học tập mãnh liệt và đạt xuất sắc trong lĩnh vực
lý thuyết, khoa học, cần một sự giáo dục đặc biệt và sự phục vụ đặc biệt để đạt đƣợc
trình độ tƣơng ứng với năng lực của ngƣời đó”.[15, tr.1]
Nhiều nƣớc quan niệm: HSG là những đứa trẻ có năng lực trong các lĩnh vực
trí tuệ, sáng tạo, nghệ thuật và năng lực lãnh đạo hoặc lĩnh vực lí thuyết. Những học
sinh này cần có sự phục vụ và những hoạt động không theo những điều kiện thông
thƣờng của nhà trƣờng nhằm phát triển đầy đủ các năng lực.
Có thể nói, hầu nhƣ tất cả các nƣớc đều coi trọng vấn đề đào tạo và bồi

dƣỡng HSG trong chiến lƣợc phát triển chƣơng trình GD phổ thông. Nhiều nƣớc
ghi riêng thành một mục dành cho HSG, một số nƣớc coi đó là một dạng của giáo
dục đặc biệt hoặc chƣơng trình đặc biệt.
Học sinh giỏi Vật lí là ngƣời có năng lực quan sát tốt, nắm vững bản chất của
hiện tƣợng Vật lí mong muốn khám phá các hiện tƣợng Vật lí và vận dụng tối ƣu
các kiến thức thức Vật lí để giải quyết một hay nhiều vấn đề mới, bài tập mới có thể
chƣa đƣợc học hoặc thấy bao giờ.
Nói chung HSG và HSG Vật lí đều có đặc điểm là tích cực, chủ động, sáng
tạo trong học tập có năng lực tƣ duy phát triển. Trong quá trình dạy học để lựa chọn
phƣơng pháp dạy học phù hợp giáo viên luôn phải quan tâm đến những đặc điểm
này.
10


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Quang Báu (2007), Bài tập Vật lí nâng cao 12, Nxb Đại học Sƣ phạm.
2. Ban tổ chức kỳ thi Olympic truyền thống 30/4 (2012), Tổng tập đề thi
Olympic 30-4, Vật lí 10, Nhà xuất bản Đại học Sƣ Phạm.
3. Dƣơng Trọng Bái (2003), Chuyên đề bồi dƣỡng học sinh giỏi vật lí trung học
phổ thông. Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.
4. Lƣơng Duyên Bình (2006), Vật lí đại cương (tập 1), Nhà xuất bản Giáo dục Việt
Nam.
5. Lƣơng Duyên Bình (2006), Bài tập vật lí đại cương (tập 1), Nhà xuất bản Giáo
dục Việt Nam.
6. Nguyễn Xuân Chi, Đặng Quang Khang (2000), Vật lí đại cương, Đại học Bách
Khoa – Hà Nội
7. Phạm Kim Chung (2006), Bài giảng phương pháp dạy học Vật lí ở trường
Trung học phổ thông, Đại học Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà Nội.
8. Vũ Cao Đàm (2011) Phương pháp luận nghiên cứu khoa học, Nhà xuất bản
Giáo dục Việt Nam.

9. Nguyễn Phú Đồng (2013), Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý, tập 2, Nhà xuất
bản Tổng hợp thành phố Hồ Chí Minh.
10. Phạm Minh Hạc (1996), Tuyển tập Tâm lý học J.Piaget, NXB Giáo dục.
11. Nguyễn Thị Mỹ Lộc ( 2009), Tâm lý học giáo dục, Nhà xuất bản Đại học quốc
gia Hà Nội.
12. Nguyễn Đức Thâm (2002), Phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông.
Nxb Đại học Sƣ phạm.
13. Phạm Hữu Tòng (1989), Phương pháp dạy bài tập vật lí, Nxb Giáo dục.
14. Phạm Hữu Tòng (1994), Bài tập về phương pháp dạy bài tập vật lí, Nxb Giáo
dục.
15. Đỗ Ngọc Thống (2007), “Bồi dƣỡng học sinh giỏi ở một số nƣớc phát triển”,


11