Khắc phục quan niệm sai lầm của học sinh thông qua việc sử dụng một số bài toán nghịch lý và nguỵ biện phần cơ học lớp 10

Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý

Lời cảm ơn

Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn,
em đà nhận đợc sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo, cô
giáo trong khoa, đặc biệt là thầy giáo h ớng dẫn PGS. TS
Nguyễn Quang Lạc- Chủ nhiệm bộ môn ph ơng pháp giảng
dạy (Khoa Vật lý - Đại học Vinh) Đồng thời em cũng
nhận đợc sự giúp đỡ của các thầy, các cô và đồng nghiệp
ở trờng THPT Nguyễn Công Trứ - Nghi xuân - Hà tĩnh.
Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy giáo h ớng
dẫn cùng các thầy, cô giáo trong khoa, thầy cô ở tr ờng
phổ thông cùng các bạn sinh viên đà quan tâm giúp đỡ
em, đóng góp ý kiến giúp em hoàn thành luận văn này.
Vinh, ngày tháng 5 năm 2002

Sinh viên: Vũ Thị

Minh

1


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý

Phần mở đầu
I. Lý do chọn đề tài:

Chúng ta đang sống trong thÕ kû XXI, thÕ kû cđa nỊn kinh tÕ tri thức
phát triển, thế kỷ không ngừng hội nhập của các nớc trong khu vực và trên
thế giới. Và do đó đây cũng là một thời kỳ nhân tố con ngời đợc quan tâm và
phát triển mạnh mẽ nhất.
Bởi vậy những năm gần đây ngành giáo dục đà chủ trơng thực hiện đổi
mới mục tiêu, nội dung, phơng pháp, hình thức tổ chức dạy học, nhằm tích
cực hoá hoạt động học tập phát huy tính chủ động sáng tạo và năng lực tự
học, tự nghiên cứu của học sinh.
Để đạt đợc điều đó chúng ta phải xem xét quá trình dạy học trong một
tổng thể thống nhất dới sự tác động qua lại biện chứng của tất cả các yếu tố
chi phối nó, bao gồm yếu tố khách quan và yếu tố chủ quan nh: điều kiện tự
nhiên, xà hội, cơ sở vật chất, thiết bị cũng nh các yếu tố gây nhiễu đối với
quá trình dạy học.
Nhiễu ở đây có thể là các điều kiện khách quan nh: môi trờng học
tập, điều kiện xà hội, bạn bè... hay yếu tố chủ quan nh : sự phân tán t tởng, sù
thiÕu høng thó häc tËp ... Trong ®ã, “nhiƠu” cã ảnh hởng đáng kể nhất đến
quá trình dạy học là: quan niệm riêng của học sinh, đó là sự hiểu biÕt cđa
häc sinh mang ®Õn tríc giê häc.
Thùc tÕ cho thấy quan niệm riêng của học sinh đối với các sự vật, hiện
tợng trong đời sống là đa dạng và phong phú, nó ăn sâu vào tiềm thức của
mỗi ngời, vì vậy, để việc giảng dạy đạt kết quả tốt, ngời giáo viên cần phải
phát hiện ra quan niệm riêng của học sinh, bởi có hiểu biết đợc quan niệm
riêng của học sinh ta mới chế ngự đợc chúng. Từ đó ta mới tìm phơng pháp
khắc phục quan niệm sai lầm của các em. Nhằm giúp các em, nhận thức và

lĩnh hội đợc tri thức khoa học .

2


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý

Xuất phát từ lý do trên em chọn đề tài: Khắc phục quan niệm sai
lầm của học sinh thông qua việc sử dụng một số bài toán nghịch lý và
ngụy biện phần Cơ học lớp 10
II. Mục đích của đề tài:

Sử dụng một số bài toán vui nghịch lý và ngụy biện để phát hiện tra
quan niệm sai lầm của học sinh, từ đó khắc phục các quan niệm sai lầm ấy,
giúp cho các em giữ đúng bản chất của sự vật, hiện tợng, quá trình vật lý đợc
nghiên cứu trong phần Cơ học lớp 10.
III. Giả thuyết khoa học :

Nếu thầy giáo phát hiện đợc những quan niệm riêng của học sinh về
các hiện tợng, quá trình vật lý sẽ đợc nghiên cứu trong giờ học và đề xuất đợc
những giải pháp s phạm hợp lý để khắc phục quan niệm sai lệch thì các em sẽ
nhận ra đợc sai lầm, từ đó nhận thức và lĩnh hội đợc tri thức khoa học, đồng
thời củng cố, khắc sâu kiến thức, nâng cao hiệu quả giờ dạy.
IV. Nhiệm vụ:

- Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về quan niệm của học sinh và

ảnh hởng của nó đối với quá trình dạy học.
- Nghiên cứu chơng trình SGK Vật lý THPT để từ đó đa ra một số bài
toán nghịch lý và ngụy biện. Đồng thời đề xuất một số biện pháp s phạm cụ
thể nhằm khắc phục quan niệm sai lầm của học sinh.
- Thực nghiệm s phạm để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các
biện pháp s phạm đà đề xuất.
V. Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu:

1. Đối tợng:
Nghiên cứu hoạt động dạy và học của giáo viên và học sinh ở trờng
phổ thông trong phần Cơ học 10.
2. Phơng pháp:
- Phơng pháp nghiên cứu lý luận.
- Phơng pháp nghiên cứu thực tiễn.
3


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý

+ §iỊu tra quan niƯm häc sinh vỊ mét sè kh¸i niệm phần Cơ học lớp 10.
+ Thực nghiệm s phạm: ở trờng phổ thông, để đánh giá tính khả thi
của ®Ị tµi.

4

Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý

Phần nội dung
Chơng I : Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài
1) Cơ sở lý luận .

1.1. Bài tËp vËt lý víi viƯc «n tËp, cđng cè kiÕn thức cho học sinh.
1.1.1. Bài tập vật lý là gì ?
Ngời ta gọi những vấn đề không lớn đợc giải quyết nhờ phép biến đổi
toán học, nhờ thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật vật lý và các phơng
pháp vật lý là những bài tập vật lý.
1.1.2. Vai trò của bài tập vật lý đối với việc củng cố, khắc sâu kiến
thức cho học sinh .
Bài tập vật lý là những phơng tiện rất tốt để thực hiện các nhiệm vụ
dạy học vật lý, trong đó nhiệm vụ củng cố và khắc sâu kiến thức cho học sinh
là næi bËt.
- Häc sinh chØ biÕt kiÕn thøc lý thuyÕt một cách chung chung thì kiến
thức cũng chỉ là kiến thức chết mà thôi. Chỉ khi nào học sinh biết vận dụng
kiến thức lý thuyết vào việc giải các bài tập, khi đó học sinh mới lĩnh hội đợc tri thức một cách sâu sắc, dần dần sẽ hoàn thiện tri thức và biến những gì
thuộc về tri thức nhân loại thành vốn riêng của mình.
- Giải một bài tập các em không chỉ huy động kiến thức vừa học mà
phải kết hợp nhiều thao tác t duy, sử dụng tất cả những gì mình đà học. Sau
mỗi lần giải bài tập các em không chỉ khắc sâu thêm kiến thức vừa học mà
còn củng cổ, ôn tập đợc rất nhiều kiến thức cũ có liên quan.
1.2. Bài tập vật lý nghịch lý và ngụy biện
1.2.1. Khái niệm

- Bài tập vật lý nghịch lý là những bài tập đợc soạn thảo dựa trên
những định luật cơ bản của vật lý học và phơng pháp trình bày các định luật

5


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý

đó trong SGK, các sách tham khảo, sách Didactic vật lý và một số tài liệu
đọc thêm khác.
- Bài tập vật lý mang tính ngụy biện: là những bài tập đợc soạn thảo
dựa trên những suy luận sai lầm của học sinh.
1.2.2. Đặc điểm:
- Bài tập vật lý mang tính nghịch lý có thể là bài tập định tính cũng có
thể là bài tập định lợng. Để giải các bài tập kiểu này học sinh phải nắm vững
nội dung, phạm vi ứng dụng của định luật.
- Bài tập vật lý mang tính ngụy biện thờng là những bài tập vật lý phản
ánh những quan niệm sai lệch của học sinh ở một số hiện tợng các em đợc
biết, đặc biệt là các hiện tợng diễn ra trong đời sống hằng ngày của các em.
Trong quá trình giải bài tập này, câu trả lời các em đa ra thờng phạm
phải những sai lầm có tính chất tinh vi, đôi khi khó nhận thấy đợc, có thể là
do không chú ý tới tất cả các dữ kiện của bài toán hay áp dụng một cách
không đúng các công thức hay định luật.
1.2.3. Vai trò
Bài tập vật lý nghịch lý và ngụy biện cũng có vai trò nh các bài tập vật
lý đơn thuần. Tuy nhiên, loại bài tập này đợc soạn thảo dựa trên các định luật

vật lý và những suy luận sai lầm của học sinh nên ngoài tác dụng củng cố,
khắc sâu thêm kiến thức đà học, nó còn phát hiện ra quan niệm sai lầm của
học sinh. Từ đó giáo viên mới có hớng khắc phục quan niệm phi khoa học
của các em một cách hiệu quả.
1.3. Bài tập vật lý nghịch lý và ngụy biện với quan niệm riêng của
học sinh.
1.3.1. Quan niệm riêng của học sinh
1.3.1.1. Khái niệm
Quan niệm là sự hiểu biết của con ngời về những hiện tợng sự vật, khái
niệm ... trong tự nhiên. Những khái này đợc tiềm ẩn trong nÃo và đợc tái hiƯn
l¹i khi cã kÝch thÝch.
6


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý

Quan niệm riêng là sự hiểu biết của mỗi cá nhân nên nó thể hiện tính
cá biệt cao, cùng một sự vật, hiện tợng nhng mỗi ngời hiểu theo một cách
khác nhau. Nếu để những quan niệm riêng này hình thành một cách tự phát
và mang yếu tố chủ quan của cá nhân thì thờng thiếu khách quan và không
khoa học.
Tóm lại quan niệm riêng của học sinh là sự biểu biết về những quan
niệm, hiện tợng, quá trình vật lý mà học sinh đà có sẵn trớc khi nghiên cứu
chúng trong giờ học.
Trong những quan niệm riêng có nhiều quan niệm không phản ánh
đúng bản chất vật lý, bản chất khoa học vốn có của sự vật, hiện tợng, các

khái niệm và quá trình vật lý. Ngời ta gọi là những quan niệm riêng sai lệch.
1.3.1.2. Nguồn gốc
Nguồn gốc quan niệm riêng của học sinh bắt nguồn từ kinh nghiệm
sống hay do ngôn ngữ phong phú.
1.3.1.3. Đặc điểm
Quan niệm riêng của học sinh thờng rất bền vững và bảo thủ, rất nhiều
quan niệm riêng sai lệch. Về mặt bản chất chúng không phù hợp với tri thức
khoa học. Do đó nó thờng gây ra rất nhiều khó khăn trong quá trình dạy học
vật lý ở trờng phổ thông.
1.3.1.4. Quan niệm sai lệch đa đến những khó khăn đáng kể trong dạy
học vật lý.
Ta không thể coi những biểu biết ban đầu của học sinh (quan niệm
riêng) là cơ sở để nghiên cứu vật lý, bởi mỗi học sinh hiểu theo một cách
riêng, hiểu sai xuất phát từ những cơ sở rất khác nhau.
Do vậy, quan niệm riêng của học sinh nh vật cản trên con đờng nhận
thức sự vật, hiện tợng.
Nếu ngời thầy không áp dụng những biện pháp nhằm vô hiệu hoá
những vật cản, khắc phục và sửa chữa những quan niệm sai lệch thì kiến

7


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý

thức mà học sinh thu nhận đợc sẽ trở nên méo mó thậm chí sai lệch về bản
chất vật lý.

1.3.2. Bài tập vật lý nghịch lý và ngụy biện với quan niƯm sai lƯch
cđa häc sinh.
1.3.2.1. Ph¸t hiƯn ra quan niƯm sai lƯch cđa häc sinh.
Khi ®a ra mét vÊn ®Ị nào đó của vật lý (có thể là các hiện tợng gần gũi
trong đời sống), học sinh có thể đa ngay câu trả lời theo hiểu biết của bản
thân các em.
Song cũng hiện tợng và quá trình ấy ta đa ra dới dạng một bài toán
nghịch lý và ngụy biện thì lại khác. Trong bài tập nghịch lý và ngụy biện thờng đà có một số phơng án trả lời, vấn đề là các em phải lựa chọn hoặc các
em phải giải thích, nhng việc đó không dễ dàng gì. Bởi khi đó trong t duy của
các em xuất hiện sự xung đột tâm lý giữa kiến thức cũ và mới, giữa những
điều đang nghĩ trái với thực tế đang diễn ra.
Chính từ đó kích thích, thôi thúc các em tìm lời giải đáp. Nếu ngời
giáo viên biết tổ chức quá trình dạy học, tạo ra không khí dạy học tốt sẽ giải
phóng đợc sự lo sợ của học sinh, từ đó các em sẽ tự bộc lộ quan niệm riêng
của mình.
1.3.2.2. Khắc phục quan niệm riêng sai lầm của học sinh.
Sau khi tạo đợc trong t duy của các em sự xung đột tâm lý hay đà đặt
học sinh vào tình huống có vấn đề sẽ thôi thúc học sinh trả lời. HÃy để cho
học sinh bộc lộ hết quan niệm riêng của mình, giáo viên phải là ngời biết
lắng nghe tất cả các quan niệm riêng của các em, dù là quan niệm riêng sai
lệch.
Dới sự hớng dẫn của giáo viên, bằng những câu hỏi nêu vấn đề sẽ gợi
ý cho các em có thể suy nghĩ và tìm ra câu trả lời đúng. Khi đó các em tự
nhận thấy tính đúng đắn của câu trả lời và tự bỏ đi quan niệm sai lệch trớc
đây.
1.3.2.3. Củng cố và khắc sâu kiến thức đà học
8


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý

Thông qua một giờ học bình thờng, các em chỉ hiểu đợc kiến thức đÃ
học một cách chung nhất. Một giờ dạy có sử dụng các bài toán nghịch lý và
ngụy biện các em có thể đào sâu kiến thức về mọi khía cạnh trong đời
sống, kỹ thuật, các em nhận thấy đợc phạm vi sử dụng của định luật vật lý,
liên hệ ứng dụng trong thực tế.
Mặt khác thông qua hƯ thèng bµi tËp nµy häc sinh nèi kÕt kiÕn thức cũ
và mới thành một khối lôgic chặt chẽ,.
Loại bài tập này dù là định tính hay định lợng đều có thể sử dụng vào
các mục đích: tập dợt, ôn tập, củng cố, khắc sâu kiến thức hay kiểm tra kiến
thức học sinh một cách thuận tiện.
Khác với các loại bài tập khác, bài toán nghịch lý và ngụy biện có
nhiều chi tiết thú vị, hiện tợng, quá trình đa ra rất gần gũi với đời sống của
các em nên các em sẽ cảm thấy rất hứng thú khi giải loại bài tập này.
Bài tập ngắn gọn, các em có thể làm trong khoảng 5 - 7 phút, đồng
thời nó kích thích đợc ở các em tính tò mò, ham hiểu biết về tất cả các hiện tợng quá trình hay các khái niệm mà các em đà đợc học ở trờng hoặc đà đợc
biết trong đời sống.
Chính lẽ đó mà tác dụng củng cố, khắc sâu kiến thức, khả năng khắc
phục quan niệm sai lầm của học sinh hơn hẳn những chú ý suông ở trong
SGK.
Ví dụ: Khi học xong khái niệm Vận tốc trung bình, giáo viên có chú
ý các em phân biệt khái niệm này với khái niệm Trung bình vận tốc song
các em lại quên ngay. Điều này đợc minh chứng bằng kết quả của cuộc điều
tra về khái niệm này ở lớp 10C và 10D trờng THPT Nguyễn Công Trứ (Nghi
Xuân - Hà Tĩnh) với bài toán ngụy biện sau:
Một ô tô chuyển động đều từ A đến B với vận tốc 20km/h và chuyển

động ®Ịu tõ B vỊ A víi vËn tèc 30km/h. H·y xác định vận tốc trung bình của
ô tô trong cả quá trình ?
Lớp 10C có 48 học sinh
9


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý
Lớp 10D có 49 học sinh

Kết quả là : Tất cả sè häc sinh cđa hai líp (97 häc sinh ) đều giải nh
sau:
Vận tốc trung bình của ô tô trong cả quá trình là :
V=

V1 + V2 20 + 30
=
= 25( km / h)
2
2

Nh vậy các em đà hoàn toàn nhầm lẫn hai khái niệm Vận tốc trung
bình và Trung bình vận tốc.
Trong khi đó kết quả đúng là :
V=

AB + BA

= 24( km / h )
AB BA
+
20
30

Nh vËy, chóng ta đà thấy rằng, rõ ràng dù giáo viên đà chú ý cho học
sinh phân biệt hai khái niệm này song các em vẫn nhầm.
Sau khi tôi chữa bài tập này cho cả 2 lớp các em mới thực sự nắm đợc,
phân biệt đợc hai khái niệm này.
Tôi nghĩ rằng các em không thể có quan niệm sai lầm một lần nữa về
hai khái niệm này vì đà đợc khắc sâu bằng một bài toán tởng rất đơn giản
song lại rất lý thú này.
2. Cơ sở thực tiễn

2.1. Thực trạng dạy học Vật lý ở trờng phổ thông .
Thực hiện Nghị quyết trung ng II về đổi mới phơng pháp dạy học ,
các trờng phổ thông đều đề cao phơng pháp dạy học nêu vấn đề, lấy học sinh
làm trung tâm, các giáo viên phải chú ý tới quan niệm riêng của các em.
Song trên thực tế họ chỉ quan tâm tới những quan niệm riêng phù hợp với
bản chất vật lý của hiện tợng, quá trình vật lý sắp nghiên cứu và làm sao để
học sinh trả lời đúng câu hỏi nêu ra trong quá trình truyền thụ tri thức mới,
Những quan niệm riêng sai lệch họ thờng thờ ơ và phủ nhận.
Họ không biết các em đà có quan niệm riêng gì về các hiện tợng, quá
trình vật lý sắp nghiên cứu trong giờ học. Do vậy mặc dù giáo viên trình bày
10


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý

một vẫn đề rất kỹ song học sinh vẫn mắc sai lầm trong khi vận dụng hiểu biết
của mình vào giải quyết bài toán cụ thể.
Vậy để học sinh hiểu biết đúng một vấn đề, giáo viên cần phải phất
hiện và kh¾c phơc quan niƯm sai lƯch cđa häc sinh vỊ vấn đề đó.
ở đây tôi xin đề ra một trong những cách khắc phục quan niệm riêng
sai lệch của học sinh là : Phát hiện và khắc phục quan niệm sai lệch của học
sinh thông qua việc sử dụng các bài toán nghịch lý và ngụy biện vào trong
tiết dạy qua đó sẽ củng cố và khắc sâu kiến thức vừa học cho học sinh trong
phần cơ học lớp 10
2.2. Các quan niệm riêng của học sinh trong phần cơ học lớp 10.
2.2.1. Vị trí, vai trò của phần cơ học lớp 10.
Cơ học lớp 10 nói riêng và cơ học Niutơn nói chung có một vị trí quan
trọng trong chơng trình vật lý. Các ứng dụng của nó trong cuộc sống thật
không kể xiết, nắm vững đợc kiến thức cơ học, các em sẽ giải thích đợc
nhiều hiện tợng gần gũi với cuộc sống hàng ngày, đồng thời đó là cơ sở để
các em học lên nữa.
2.2.2. Các khó khăn khi học sinh học phần này .
- Học sinh cha nắm vững kiến thức toán nh: Véc tơ, tính toán lợng
giác, hệ quy chiếu, công thức cộng vận tốc...
- Từ phía giáo viên: Bài giảng hầu nh không có thí nghiệm, ít liên hệ
với các hiện tợng trong cuộc sống, giáo viên luôn thờ ơ hoặc phủ nhận các
quan niệm riêng sai lệch của các em mà không tìm cách khắc phục nó. Vậy
nên học sinh thờng lấy quan niệm riêng cuả mình về các hiện tợng vật lý để
nghiên cứu phần cơ học lớp 10. Vì vậy các em đà phạm phải những sai lầm
trong suy luận vật lý.
2.2.3. Các quan niệm riêng của học sinh trong phần cơ học lớp 10.

Mỗi hiện tợng hay quá trình diễn ra học sinh đều có một số quan niệm
riêng về nó. Nh vậy quan niệm riêng thì rất phong phú và đa dạng. ở đây tôi
xin trình bày một vài quan niƯm riªng tiªu biĨu.
11


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý
* Quan niệm về vận tốc trung bình.
Khi đợc hỏi, các em vẫn cho biết

V=

S
t

.

Song vào trong một bài toán cụ thể hầu hết các em lại có quạn niệm:
V

=

V1 + V2 + .... + Vn
n

.

Nh vËy häc sinh thêng xuyªn nhầm lẫn hai khái niệm vận tốc trung
bình và Trung bình các vận tốc .
* Quan niệm về gia tốc r¬i tù do.
RÊt nhiỊu häc sinh cho r»ng gia tèc tỉ lệ thuận với trọng lực tức vật
nặng rơi nhanh h¬n vËt nhĐ trong khi gia tèc r¬i tù do của mọi vật là g =
const .
* Quan niệm riêng của học sinh về khái niệm Công.
Công của lực F tác dụng lên vật làm vật dịch chuyển một quảng đờng
S đợc xác định bằng công thức: A = FS cos .
Khi nâng một vât có trọng lợng 1N lên cao 1m . Theo các em công mà
ta thực hiện đợc là 1J và chỉ 1J thôi.
Thực tế, nó chỉ đúng trong trờng hợp nâng vật chuyển động đều lên
1m. Nếu nâng vật có trọng lợng 1N chuyển động có gia tốc lên cao 1m thì
công thực hiện đợc > 1J .
* Quan niƯm vỊ lùc híng t©m:
Lùc híng tâm là một lực hay hợp lực của tất cả các lực tác dụng vào
vật làm cho vật chuyển động tròn đều. Song hầu hết học sinh lại luôn cho
rằng lực hớng tâm chỉ là một lực tác dụng độc lập nh trọng lực, phản lực...
nên trong quá trình biểu diễn lực tác dụng vào vật ngoài các lực thông thờng
tác dụng lên vật học sinh thờng biểu diễn thêm lực hớng tâm.
Ví dụ: HÃy biểu diễn các lực tác dụng
lên xe ô tô khi nó chuyển động đến đỉnh cao
nhất của một chiếc cầu vồng ( coi là là mét

Fms

V

Fht

12


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý
cung tròn). Học sinh thờng biểu diễn nh hình
vẽ :

Học sinh cho rằng: Fht tỷ lệ thuận với bán kính R
Vì Fht = mω2R
Song cã em l¹i nãi : Fht tû lệ nghịch với R vì F ht =

lệ

2

V
R

mv 2
R

Thực tế th× Fht tû lƯ thn víi R v× khi R tăng vận tốc tăng theo, tỷ
tăng hay R tăng Fht tăng và ngợc lại Fht tỷ lệ thuËn víi R.

13

Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý
Chơng II

Một số bài toán nghịch lý và ngụy biện trong phần cơ
học lớp 10 và dự kiến tiến trình sử dụng
2.1. Một số bài toán nghịch lý và ngụy biện trong phần cơ học lớp 10
Qua quá trình nghiên cứu chơng trình SGK Vật lý 10 và tham khảo
một số tài liệu tôi đà su tầm và chọn lọc đợc một số bài toán nghịch lý và
ngụy biện sau:
2.1.1. Một « t« chun ®éng ®Ịu tõ A ®Õn B víi vËn tèc 20km/h,
chun ®éng ®Ịu tõ B vỊ A víi vận tốc 30km/h. Xác định vận tốc trung bình
của ô tô trong cả quá trình?
Giải :
Bạn A làm nh sau:
Gọi ®é dµi qu·ng ®êng AB lµ S, vËn tèc trung bình cần tìm là :
V=

S+S
= 24
S
S
+
20 30

(km/h)

Bạn B lý luận:
Do vận tốc của ô tô lúc đi là 20km/h, lúc về là 30km/h nên vận tốc của
ô tô trong cả quá trình là :
V=

20 + 30
2

= 25 (km/h)

HÃy cho biết bạn ................ đúng ?
ý kiến khác ...................................
2.1.2. Một vật nặng treo bằng một sợi dây ở trong khoang một con tàu
đang chạy nhanh. Tại sao nó bị lệch về một phía mặc dù nó không bị cái gì
tác dụng lên cả. Điều này có mâu thuẫn với định luật I Niutơn không?
2.1.3. Dính chặt một đầu sợi dây vào tờng và kéo đầu dây còn lại một
lực F. Thì sức căng tại mỗi điểm của sợi dây bằng F. Nhng sợi dây lại có vô
số điểm. Vậy lực căng của sợi dây là vô cùng lớn. Điều này lại không thể xẩy
ra, mâu thuẫn ở đây là gì ?
14


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý
2.1.4. Theo định luật II Niutơn : a =

F
m

Tức gia tốc tỷ lệ thuận với lực tác dụng.
Vậy gia tốc rơi tù do tû lƯ thn víi träng lùc. Hay nãi cách khác vật
nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ.
Nhng rõ ràng gia tốc rơi tự do là nh nhau đối với tất cả các vật. Giải
quyết mâu thuẫn đó nh thế nào ?
2.1.5. Việc bôi trơn dầu lên các bề mặt tiếp xúc giữa các bộ phận đang
hoạt động làm giảm ma sát, nhng tại sao giữ cán rìu bằng tay khô lại chắc
hơn so với tay ớt ?
2.1.6. Ngời ta giảm ma sát bằng cách bôi trơn, tại sao ngời ta lại không
bôi dầu nhớt vào các thanh ray của đờng sắt ?
2.1.7. Một học sinh khẳng định rằng định luật II Niutơn là không
đúng, vì nếu tác dụng bằng phản tác dụng thì không thể xẩy ra bất kỳ một
chuyển động nào, bởi dù cho lực đặt vào vật là bao nhiêu đi nữa thì lực đó
cũng gây ra ở vật một lực cản cân bằng với nó. Sai lầm của học sinh này ở
chỗ nào ?
2.1.8. Theo định luật III Niutơn thì các lực tác dụng và lực cản tác
dụng có giá trị bằng nhau. Nhng khi xẩy ra tai nạn va chạm giữa ô tô con và
ô tô tải thì chủ yếu ô tô con bị h hỏng. HÃy giải thích?
2.1.9. Ngời ta chế tạo ra một dụng cụ
gồm một hình nón kép bằng gỗ và hai tấm gỗ
dạng những tam giác vuông giao nhau một
góc . Mở rộng các tấm gỗ ra đến một góc
nào đó thì hình nón kép bắt đầu từ dới đỉnh
của góc nhị diện lăn lên phía trên. HÃy giải
thích nghịch lý ?

15


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý

2.1.10. Nâng một vật có trọng lợng 1N lên cao 1m. Trong công việc đó
ngời ta đà thực hiện công là 1J. Song có thể thực hiện công đó lớn hơn 1J
hay không ? Khi nào ?
2.1.11. Để nâng hòn đó có trọng lợng 1N lên cao 1m trong nớc chỉ cần
một lực nhỏ hơn 1N, song thực tế cho thấy công thực hiện trong trờng hợp
này là 1J. Mâu thuẫn đợc giải quyết nh thế nào ?
2.1.12. Một ròng rọc cố định làm thay đổi hớng chuyển động của dây
thừng ®i 900. Ta biÕt r»ng nÕu lùc vu«ng gãc víi hớng của đờng đi thì nó
không thực hiện công. Trong khi đó làm cho trọng vật dịch chuyển nhờ ròng
rọc con ngời vẫn thực hiện một công, mặc dù sử dụng lực vuông góc với hớng chuyển động của trọng vật ? HÃy giải thích điều mâu thuẫn đó ?
2.1.13. Một hòn đá có khối lợng m, cách mạng cùng với tàu hoả có
vận tốc V1. Hòn đá sẽ có một động năng là bao nhiêu đối với trái đất nếu nó
đợc ném theo hớng chuyển động của đoàn tàu với vận tốc V2 đối với tàu:
Bạn A: Động năng Wđ =

2
mV12 mV2
+
2
2

Bạn B: Động năng Wđ =

m(V1 + V2 ) 2
2

Theo em bạn nào đúng ? Vì sao ?
2.1.14. Ngời ta nâng một bó củi lên tầng thứ 2, củi sẽ có một thế năng
nào đó. Sau đó ngời ta đốt củi ở trong lò. Vì năng lợng không thể mất đi mà
do sự cháy của củi ta thu đợc nhiệt, nên suy ra thế năng đó của củi sẽ chuyển
thành nhiệt. Vậy lò đốt cháy củi ở nơi càng cao sẽ càng nóng nhng thực tế lại
không phải nh vậy ?
Mâu thuẫn này giải quyết nh thế nào ?

16


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý
2.1.15. Một quả cầu trợt không ma sát

O

theo mặt trong của một cái đĩa tròn. Khi này
có trọng lực

P

và phản lực của giá đỡ

dụng lên nó. Hợp lực của
Rõ ràng

F

P

và

Q

Q

là

tác

F

F

.

không hớng dọc theo bán

kính tới điểm O ( O là tâm của vòng tròn

P

chuyển động của quả cầu).
Quả cầu chuyển động theo quỹ đạo tròn, vậy lực hớng tâm ở đâu? Giải
quyết nghịch lý này nh thế nào ?
2.1.16. Nếu m là khối lợng của một chất điểm, R là bán kính đờng tròn
trên đó chất điểm chuyển động với vận tốc dài V; vận tốc góc thì lực hớng
tâm giữ cho chất điểm chuyển động trên đờng tròn đợc tính bởi công thức F
= m2R hoặc F =

mv 2
R

.

Nhng có thể nào cùng một đại lợng lại đồng thời tỷ lệ thuận với bán
kính và tỷ lệ nghịch với bán kính đợc, nghịch lý này đợc giải quyết nh thế
nào ?
2.1.17. Ta đà biết lực quán tính ly tâm tỷ lệ nghịch với bán kính đờng
tròn trên đó chất điểm chuyển động. Do đó khi mà bán kính đủ nhỏ lực này
có thể đạt giá trị lớn tuỳ ý. Nhng tại sao những hạt nằm ở gần cực của trái đất
lại không bị văng ra và bay vào khoảng không gian vũ trụ.
2.1.18. Một đoàn tàu chuyển động với vËn tèc V. Tõ cưa ra cđa mét
toa sau ngêi ta ném hòn đá theo hớng ngợc với hớng chuyển ®éng cđa ®oµn
tµu, víi vËn tèc V ®èi víi tµu. Vận tốc tuyệt đối của hòn đá đối với trái đất
bằng O. Nên động năng của nó đối với trái đất bằng O. Mà trớc lúc ném, hòn
đá chuyển động cùng với đoàn tàu nên nó có một năng lợng nào đó. Khi ném
hòn đá ngời ta thực hiện công và tiêu hao năng lợng.
Mâu thuẫn này đợc giải quyết ra sao ?

17

Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý

2.1.19. Nếu có một lực không đổi tác dụng lên một vật, làm di chuyển
một quÃng đờng S thì có một công đợc thực hiện A = F. Scos.
Nếu cũng lực F = Const tác dụng lên vật nằm trong môi trờng gây ra
sự cản trở đối với sự chuyển động của vật mà khi đó vật chuyển động đều thì
công A = 0, vì có hai lực cân bằng nhau tác dụng lên vật. Có thể bỏ qua (một
cách có suy nghĩ) các lực đó và coi rằng không có lực nào tác dụng lên vật.
Điều này không đúng với thực tế. Giải quyết mâu thuẫn này nh thế nào
?
2.1.20. Nếu thả một hòn bi thép lên phiến đá cứng thì hòn bi thép sẽ
nảy lên một số lần. Đôi khi có một trong số lần nảy lên lại cao hơn lần trớc
đó ( nhng không cao hơn độ cao mà từ đó ngời ta thả viên bi).
Có gì mâu thuẫn với định luật bảo toàn năng lợng hay không ?
2.2. Dự kiến tiến trình sử dụng các bài toán nghịch lý và ngụy
biện.
Bài toán nghịch lý và ngụy biện có thể đợc sử dụng và các mục đích
của một tiết học vật lý. Đó là :
- Đặt vấn đề.
- Củng cố, khắc sâu kiến thức vừa học
- Ôn tập .
- Kiểm tra.
2.2.1. Sử dụng bài toán nghịch lý và ngụy biện vào việc đặt vấn đề cho
bài học mới.

Mục đích: Thông qua bài toán nghịch lý và ngụy biện này đặt học sinh
vào tình huống có vấn đề, tạo ra trong t duy các em sự xung đột tâm lý giữa
những cái đà có và những gì đang diễn ra, thôi thúc các em tìm câu trả lời
bằng cách bớc vào bài học mới.
Ví dụ 1: Trớc khi dạy bài Định luật III Niutơn ta có thể vào đề bằng
một bài toán ngụy biện.

18


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý

Đính chặt một đầu sợi dây vào tờng và kéo đầu dây còn lại với lực F
thì lực căng tại mỗi điểm của sợi dây là F. Mà sợi dây lại có vô số điểm, do
vậy, lực đặt vào toàn bộ của sợi dây là vô cùng lớn.
Thực tế lại không phải nh vậy. Vậy sai lầm trong suy luận này là chỗ
nào ? Bài học hôm nay sẽ giúp cho chúng ta giải quyết đợc điều đó.
Ví dụ 2: Lan phàn nàn với An.
Sáng nay mình phải mất 2 tiếng đứng chờ ngoài ngà t tốn bao nhiêu
công mà không bắt đợc xe đi Hà Nội
Đứng chờ xe liệu có phải tốn rất nhiều công nh Lan nói không ?
Chúng ta học song bài Công, Công suất sẽ rõ điều đó.
2.2.2. Sử dụng bài toán nghịch lý và ngụy biện vào khoảng thời gian 5
đến 10 phút cuối của tiết học nhằm củng cố, khắc sâu kiến thức vừa học,
đồng thời khắc phục quan niệm sai lầm cho học sinh.
Ví dơ: Sau khi häc sinh häc xong kh¸i niƯm “VËn tốc trung bình ta

có thể cho các em tập dợt bằng một bài tập nguỵ biến (1.1) đà nêu ở đầu chơng.
Qua bài tập này học sinh sẽ bộc lộ quan niệm sai lầm trong quá trình
giải là : Đồng nghĩa hai khái niệm vận tốc trung bình và trung bình các vận
tốc.
Sau khi học sinh bộc lộ quan niệm riêng sai lệch, giáo viên sẽ hớng
dẫn học sinh đi tìm câu trả lời đúng bằng các câu hỏi nêu vÊn ®Ị:
- H·y viÕt biĨu thøc tÝnh vËn tèc trung bình.
- HÃy xác định các đại lợng có mặt trong biểu thức đó ?
- Tính vận tốc trung bình ?
- Trung bình các vận tốc đợc tính nh thế nào ?
- Trung bình vận tốc và vận tốc trung bình có phải cùng một khái niệm
hay không ?
Qua đó, học sinh sẽ tự nhận thấy kiến thức đúng và phân biệt rõ đợc 2
khái niệm này.
19


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý

Nh vậy, kiến thức về vận tốc trung bình ở đây không chỉ đợc khắc sâu
mà còn đợc mở rộng và nhấn mạnh.
2.2.3. Sử dụng bài toán nghịch lý và ngụy biện vào việc tổng kết, hệ
thống hoá kiến thức đà học.
Khi kết thúc chơng Định luật bảo toàn năng lợng ta có thể cho học
sinh ôn tập bằng bài tập (2.1.14) đà nêu ở trên.
Để trả lời bài tập này học sinh phải nắm đợc các kiến thức :

- Động năng, thế năng
- Nhiệt lợng
- Định luật bảo toàn năng lợng
Qua bài tập này, học sinh củng cố, khắc sâu một điều đó là :
Tổng năng lợng trớc và sau một quá trình nào đó trong một hệ kín là
bằng nhau. Đồng thời khắc phục đợc sai lầm của học sinh: Khi tính năng lợng không chú ý tới thế năng của sản phẩm sinh ra.
2.2.4. Sử dụng một số bài toán nghịch lý và ngụy biện làm các bài kiến
thức
Mỗi bài toán nghịch lý và ngụy biện đều có thể dùng để kiểm tra học
sinh trong vòng 5 - 10 phút. Hoặc có thể ghép với một số bài tập khác làm
thành một đề kiểm tra 45 phút hay 120 phút... Tuỳ theo dung lợng kiến thức
đề ra.
Sử dụng loại bài tập này làm đề kiểm tra học sinh không chỉ cho ta
đánh giá chất lợng của tiết học mà còn giúp cho ngời giáo viên nắm đợc quan
niệm riêng của học sinh. Có thể là các quan niệm riêng phù hợp với tri thức
khoa học, có thể là quan niệm riêng sai lệch.
Từ đó ta tìm đợc biện pháp hữu hiệu để khắc phục quan niệm riêng sai
lệch của học sinh.
Ví dụ 1:
Khi học xong 3 định luật Niutơn, giáo viên có thể ra 1 bài kiểm tra 15
phót.
20


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý
Bài 1: Bài (2.1.2)

Dính chặt một đầu sợi dây vào tờng và kéo đầu dây còn lại một lực F.
Thì sức căng tại mỗi điểm của sợi dây bằng F. Nhng sợi dây lại có vô số
điểm. Vậy lực căng của sợi dây là vô cùng lớn. Điều này lại không thể xẩy
ra, mâu thuẫn ở đây là gì ?
Bài 2: Bài (2.1.4)
Theo định luật II Niutơn : a =

F
m

Tức gia tèc tû lƯ thn víi lùc t¸c dơng.
VËy gia tèc r¬i tù do tû lƯ thn víi träng lùc. Hay nói cách khác vật
nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ.
Nhng rõ ràng gia tốc rơi tự do là nh nhau đối với tất cả các vật. Giải
quyết mâu thuẫn đó nh thế nào ?
Bài 3: Bài (2.1.8)
Theo định luật III Niutơn thì các lực tác dụng và lực cản tác dụng có
giá trị bằng nhau. Nhng khi xẩy ra tai nạn va chạm giữa ô tô con và ô tô tải
thì chủ yếu ô tô con bị h hỏng. HÃy giải thích?
Ví dụ 2:
Học xong bài Công, công suất, giáo viên cã thĨ ra 1 bµi kiĨm tra 15
phót :
Bµi 1: Bài (2.1.10)
Nâng một vật có trọng lợng 1N lên cao 1m. Trong công việc đó ngời ta
đà thực hiện công là 1J. Song có thể thực hiện công đó lớn hơn 1J hay không
? Khi nào ?
Bài 2: Bài (2.1.11)
Để nâng hòn đó có trọng lợng 1N lên cao 1m trong nớc chỉ cần một
lực nhỏ hơn 1N, song thực tế cho thấy công thực hiện trong trờng hợp này là

1J. Mâu thuẫn đợc giải quyết nh thế nào ?

21


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý

Ngoài ra, giáo viên có thể dùng 1 trong 20 bài cùng với một số bài
định lợng khác để làm thành đề kiểm tra 45 phút.
2.3. Đề xuất các biện pháp sử phạm nhằm sử dụng bài toán nghịch lý
và ngụy biện trong việc khắc phục quan niệm sai lầm của học sinh
Để khắc phục quan niệm sai lầm của học sinh, trớc tiên ta cần phát
hiện ra quan niệm sai lầm của các em.
+ Tạo ra không khí dạy học tốt, giải phóng sự căng thẳng về tâm lý
cho học sinh để các em có thể bộ lộ ý nghĩ của mình một cách thoải mái.
+ Lựa chọn hệ thống bài tập vật lý nghịch lý và ngụy biện. Tuỳ theo
mục đích sử dụng của giáo viên vào việc đặt vấn đề, củng cố, khắc sâu kiến
thức hay kiểm tra mà ta chọn nội dung, bố cục, đề bài tập cho hợp lý. Nhng
dù là sử dụng ở vị trí nào của tiết học chúng ta cũng phải trải qua khâu lựa
chọn nội dung bài tập sao cho vui, gây sự xung đột tâm lý trong t duy của các
em, kích thích tính tò mò, hiếu động và lòng ham học hỏi của các em, đối với
các sự vật, hiện tợng, quá trình gần gũi trong đời sống thì càng tốt.
Với việc đặt vấn đề : Ta thờng chọn loại bài tập mang tính nghịch lý.
Với mục đích phát hiện quan niệm của các em, đồng thời củng cố khắc
sâu kiến thức, ta thờng chọn các bài toán mang tính ngơy biƯn.
§Ĩ kiĨm tra kiÕn thøc häc sinh ta cã thể dùng cả 2 dạng bài tập nghịch

lý và ngụy biện.
Đa loại bài tập vừa lựa chọn ra một cách tự nhiên, có thể trớc hoặc sau
kiến thức ta quan tâm. Bài tập sẽ đa các em vào tính huống có vấn đề, đòi hỏi
thúc đẩy các em trả lời.
- Khi đó giáo viên cho các em tự do đa ra ý kiến của mình, dù ý kiến là
đúng hay sai giáo viên cũng nên khuyến khích các em trả lời. Bằng quan
niệm riêng lấy từ đời sống sẽ có rất nhiều em hiểu sai lệch vấn đề.
- Giáo viên cho học sinh thảo luận, đấu tranh bảo vệ ý kiến cá nhân.
Trong thời gian thảo luận nếu các em đồng quan điểm thì sẽ cùng nhau xây
dựng tri thức mới hoặc biết cách vận dụng kiến thức vào thực tiÔn. NÕu tån
22


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý

tại những ý kiến khác nhau, thậm chí trái ngợc nhau thì giáo viên sẽ đóng
vai trò là ngời trọng tài trong viƯc thĨ chÕ ho¸ kiÕn thøc vỊ sù kiƯn đang đợc
nghiên cứu,
- Giáo viên có thể cho học sinh lµm mét sè bµi tËp cã sư dơng kiÕn
thøc, nhËn đợc từ bài tập vui nghịch lý và ngụy biện ở trên để ghi nhớ, khắc
sâu kiến thức vừa học.

23


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý

Chơng III
Thực nghiệm s phạm
3.1. Mục đích - đối tợng của thực nghiệm s phạm .

3.1.1. Mục đích thực nghiệm .
Thực nghiệm s phạm đợc tiến hành nhằm kiểm tra giả thuyết khoa học
của đề tài. Tổ chức dạy học có vật lý theo tiến trình dạy học có sử dụng một
số bài toán nghịch lý và ngụy biện nhằm khắc phục quan niệm sai lầm của
học sinh, đồng thời củng cố khắc sâu kiến thức đà học.
3.1.2. Đối tợng thực nghiệm .
Để thu đợc số liệu đáng tin cậy chúng tôi đà tiến hành nghiệm s phạm
trên các đối tợng là 2 lớp của trờng THPT Nguyễn Công Trứ:
Lớp 10A : cã 48 häc sinh: Líp thùc nghiƯm
Líp 10B : có 48 học sinh : Lớp đối chứng .
Trình độ học vật lý ban đầu của hai lớp là tơng đơng nhau(dựa trên sổ
điểm và nhận xét của giáo viên dạy ở hai lớp này). .
3.2. Tiến trình thực nghiệm s phạm. và nội dung thực
nghiệm s phạm

3.2.1. Tiến trình thực nghiệm s phạm
3.2.1.1. Điều kiện hình thành tiến trình .
Xuất phát từ điều kiện học tập tại trờng Đại học, tôi chỉ đợc tiếp cận
với học sinh trong vòng 2 th¸ng thùc tËp (tõ th¸ng 2 - th¸ng 4). Đến thời gian
này học sinh đà học gần xong chơng trình Cơ học lớp 10, nên tôi chọn tiến
trình thực nghiệm s phạm sau:

3.2.1.2. Tiến trình thực nghiệm s phạm:
- Soạn thảo giáo án "Ôn tập phần động học " nhằm phát hiện ra quan
niệm của học sinh phần Động học. Từ đó khắc phục quan niệm sai lệch của
học sinh đồng thời củng cố kiến thức đà học phần §éng häc.

24


Luận văn tốt nghiệp

Vũ Thị Minh - K39A2 - Vật

lý

- Soạn thảo 1 giáo án (Tiết 1 của bài 44- 45: Năng lợng, động năng,
thế năng) theo tiến trình có sử dụng bài toán nghịch lý và ngụy biện nhằm
phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm của học sinh, nhờ đó giúp các em
nắm vững các khái niệm năng lợng cơ học, động năng và thế năng:
- Cho học sinh làm bài kiểm tra để đánh giá kết quả thực nghiệm.
3.2.2. Nội dung thực nghiệm s phạm.
3.2.2.1. Soạn thảo một số giáo án có sử dụng bài toán nghịch lý và
ngụy biện.
Giáo án số 1
Ôn tập phần động học (60 phút)
Đặt vấn đề:
Các hiện tợng trong tự nhiên có muôn hình muôn vẻ. Một trong những
loại hiện tợng phổ biến là chuyển động của các vật, nghĩa là có sự thay đổi vị
trí của vật này so với vật khác theo thời gian. Phần động học chúng ta đÃ
nghiên cứu đợc các dạng chuyển động cơ học đó là :
+ Chuyển động thẳng đều.

+ Chuyển động thẳng biến đổi đều
+ Chuyển động tròn đều
Chúng ta sẽ ôn lại từng dạng chuyển động đó.
I - Mục đích yêu cầu .
- Phát hiện quan niệm sai lầm của học sinh về một số khái niệm phần
động học nh: Vận tốc,gia tốc, lực hớng tâm ... Thông qua một số bài toán
nghịch lý và ngụy biện, nhằm khắc phục quan niệm sai lầm đó, đồng thời
củng cố, khắc sâu, hệ thống hoá kiến thức đà học phần Động học.

25