“CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” VẬT LÝ LỚP 10 THPT - Tài Liệu Text

1. Trang chủ >
2. Thạc sĩ - Cao học >
3. Khoa học xã hội >

“CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” VẬT LÝ LỚP 10 THPT

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.05 MB, 121 trang )

39“Định luật bảo toàn động lượng phản ánh tính chất đồng tính của không gian. Địnhluật bảo toàn momen động lượng phản ánh tính đẳng hướng của không gian.Định luậtbảo toàn năng lượng phản ánh tính chất đồng nhất của thời gian.”[19]“Việc giải các bài toán động lực học thường nhẹ nhàng hơn rất nhiều nhờ sử dụng cácđịnh luật bảo toàn năng lượng, động lượng và momen động lượng là do luôn có mộtđại lượng không đổi trong bất kỳ thời điểm nào và như thế không cần quan tâm nhiềuđến tiến trình xảy ra sự kiện, hiện tượng. Đặc biệt hiệu quả là dùng các định luật nàytrong những trường hợp khi các lực biến thiên và việc giải trực tiếp các phương trìnhđộng lực học không thể thực hiện bằng toán học sơ cấp.” [2]Ở trường trung học phổ thông, cơ học được xây dựng trên nền tảng các định luậtNewton, như vậy các định luật bảo toàn được xây dựng trên cơ học Newton và đượcxem như hệ quả của các định luật Newton. Tuy nhiên các định luật không chỉ áp dụngtrong phạm vi vật lý học cổ điển mà còn được áp dụng trong vật lý học hiện đại nơi màcác định luật Newton bị vi phạm. “Ta hãy nhấn mạnh rằng các định luật bảo toàn nănglượng, xung lượng và momen xung lượng là các định luật chính xác, cũng đúng mộtcách nghiêm ngặt cả trong lĩnh vực tương đối tính”.[7]Chương trình vật lý lớp 10 học sinh làm quen với hai định luật bảo toàn đó là địnhluật bảo toàn động lượng và định luật bảo toàn cơ năng. Để nghiên cứu hai định luậtnày thì học sinh sẽ tiếp nhận các kiến thức mới: hệ kín, nội lực, ngoại lực, động lượng,xung lượng của lực,.. và nghiên cứu sâu thêm các kiến thức: công, động năng, thếnăng, cơ năng ở trường trung học cơ sở.2.2. Mục tiêu dạy học của chương “Các định luật bảo toàn” vật lý lớp 10 chươngtrình chuẩn2.2.1.Mục tiêuBảng 2.2Chương: Các định luật bảo toànTên bàiMục tiêu kiến thứcMục tiêu kỹ năngBài 23: Động lượng - Định nghĩa được xung- Vận dụng được địnhĐịnh luật bảo toànlượng của lực.luật bảo toàn độngđộng lượng- Định nghĩa được độnglượng để giải quyết valượngchạm mềm- Phát biểu định nghĩa hệ cô- Giải thích bằnglậpnguyên tắc chuyển động- Phát biểu được định luậtbằng phản lựcbảo toàn động lượng40Bài 24: Công và côngsuất- Phát biểu được định nghĩacông của một lực- Phát biểu được định nghĩacông suất- Phát biểu được định nghĩavà viết biểu thức của độngnăng- Phát biểu được định lí độngnăng- Vận dụng công thứctính công của một lựctrong trường hợp giản- Ý nghĩa của công suất- Vận dụng được định líđộng năng để giải bàitập.- Nêu được nhiều ví dụvề những vật có độngnăng sinh côngBài 26: Thế năng- Phát biểu được định nghĩatrọng trường, trọng trườngđều- Phát biểu được định nghĩavà viết được biểu thức củathế năng trọng trường- Phát biểu được định nghĩavà viết được biểu thức củathế năng đàn hồi- Vận dụng kiến thức vềthế năng trọng trường,thế năng đàn hồi cũngnhư định lý thế năng đểgiải các bài toán.- Chọn gốc thế năng phùhợp khi giải các bàitoán.Bài 27: Cơ năng- Viết được biểu thức tính cơnăng của một vật chuyểnđộng trong trọng trường.- Phát biểu được định luậtbảo toàn cơ năng ủa một vậtchuyển động trong trọngtrường.- Phát biểu được định luậtbảo toàn cơ năng của một vậtchuyển động dưới tác dụnglực đàn hồi của lò xo- Thiết lập được côngthức tính cơ năng củamột vật trong trọngtrường- Vận dụng được địnhluật bảo toàn cơ năngcủa một vật trong trọngtrường để giải một sốbài toán đơn giản.Bài 25: Động năng2.2.3. Một số nội dung kiến thức bổ sung theo định hướng mục đích nghiên cứu- Lực tương tác giữa các vật trong hệ gọi là nội lực.- Lực do vật ngoài hệ tác dụng lên vật trong hệ gọi là ngoại lực.- Một vật có khả năng sinh công thì vật đó có mang năng lượng.41- Thế năng là năng lượng mà một hệ vật (một vật) có được do có sự tương tác giữacác vật trong hệ (giữa các phần của vật) thông qua lực thế.- Lực mà có đặc điểm là công sinh ra không phụ thuộc hình dạng đường đi mà chỉ phụthuộc vào điểm đầu và điểm cuối được gọi là lực thế (trọng lực, lực đàn hồi,…).- Công của thế năng đàn hồi không dùng phương pháp đồ thị mà dùng khái niệm lựcđàn hồi trung bình tác dụng lên vật vì lực đàn hồi tỷ lệ thuận với độ biến dạng.- Tổng công của lực thế bằng độ giảm thế năngBiểu thức: Wt1 – Wt2 =Alt (lực thế)- Khi vật chịu tác dụng của lực thế và lực không thế thì cơ năng không bảo toànvà độbiến thiên cơ năng bằng tổng công của các lực không thế.Biểu thức: W2 – W1 = ΔW = Akt (lực không thế)2.3. Nội dung cơ bản và cấu trúc logic của chương “Các định luật bảo toàn” vật lý10 chương trình chuẩn2.3.1. Nội dung kiến thức cơ bản dạy học của chương2.3.1.1. Khái niệm- Hệ kín:+ Hệ không có tác dụng của ngoại lực.+ Hệ có ngoại lực tác dụng nhưng các ngoại lực cân bằng nhau.+ Một hệ lúc bình thường không là hệ cô lập. Trong một khoảng thời gianngắn Δt,trong hệ xảy ra va chạm hoặc phân hủy mạnh sao cho nội lực tương tácgiữa các bộphận có cường độ rất lớn so với ngoại lực. Trong khoảng thời gian Δt hệ được xem làhệ kín.- Va chạm mềm: trường hợp sau va chạm, hai vật dính vào nhau thành một khối chungvà chuyển động cùng vận tốc được gọi là va chạm mền hay va chạm hoàn toàn khôngđàn hồi.- Chuyển động bằng phản lực: Trong một hệ kín đứng yên, nếu có một phần của hệchuyển động theo một hướng, thì theo định luật bảo toàn động lượng, phần còn lại củahệ phải chuyển động theo hướng ngược lại. Chuyển động theo nguyên tắc như thế gọilà chuyển động bằng phản lực.2.3.1.2 Đại lượng42rp- Động lượng: Động lượngcủa một vật là một vector cùng hướng với vector vậntốc của vật, đo bằng tích của khối lượng và vận tốc của vật.rrp = mvBiểu thức:- Xung lượng của lực: Khi một lựcrF(không đổi) tác dụng lên vật trong khoảng thờigian Δt thì tích được định nghĩa là xung lượng của lực trong khoảng thời gian Δt.- Công của lực tác dụng: Nếu lực không đổirFtác dụng lên một vật và điểm đặtcủalực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực một góc α thì côngthực hiện bởi lực đo bằng tích độ lớn của lực với hình chiếu của độ dời điểm đặt trênphương của lực.A = F .s cos αBiểu thức:- Công suất: Công suất là đại lượng đặc trưng cho tốc độ sinh công nhanh haychậmvà có giá trị bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian.P=Biểu thứcAt- Động năng: Động năng của một vật là năng lượng do vật chuyển động mà có,nó cógiá trị bằng một nửa tích khối lượng và bình phương vận tốc của vật.Wd =Biểu thức:1 2mv2- Thế năng: gồm hai dạng:+ Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất vàvật, thế năng trọng trường phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường.Biểu thức: Wt = mgz+ Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng có được do biến dạng của lò xo, phụ thuộcvào độ biến dạng của lò xo.Biểu thức: Wdh =12kx2- Cơ năng của vật: bằng tổng động năng và thế năng của vật.Biểu thức: W = Wđ + Wt432.3.1.3 Định luật- Bảo toàn toàn động lượng: Nếu hệ là hệ kín hoặc nếu tổng ngoại lực tác dụng lên hệbằng không, thì động lượng toàn phần của hệ là không đổi.r rp1 + p2 = constBiểu thức:- Bảo toàn cơ năng: Khi vật chỉ chịu tác dụng của trong lực, lực đàn hồi thì cơ năngcủa vật là đại lượng bảo toàn.Biểu thức: W = Wđ + Wt = const2.3.1.4 Định lý- Biến thiên động lượng: Độ biến thiên động lượng của một vật trong một khoảng thờigian nào đó bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gianđó.Biểu thức:r r∆p = F .∆t- Biến thiên động năng: Độ biến thiên động năng bằng công của ngoại lực tác dụng lênvật.Biểu thức: ΔWđ = Wđ2 – Wđ1 = Angl- Định lý thế năng: Công của trọng lực bằng độ giảm thế năngBiểu thức: - ΔWt = Wt1 – Wt2 = AP- Biến thiên cơ năng: Khi vật chịu tác dụng của trọng lực, lực đàn hồi, lực cản, lực masát,...cơ năng không bảo toàn và độ biến thiên cơ năng bằng tổng công của các lực lựccản, lực ma sát,...Biểu thức: W2 – W1 = ΔW = Akt (lực cản, lực ma sát,….)2.3.2. Cấu trúc logic của chươngTrong quá trình dạy học theo định hướng DHGQVĐ việc nắm được cấu trúc logic sựphát triển nội dung của chương là cần thiết. Sau đây là Grap nội dung của chương"Các định luật bảo toàn"44Các định luật bảo toànĐộng lượng. Định luật bảo toàn động lượng Công suấtCông cơ họcNăng lượngXung lượngcủa lựcĐộng lượngBiến thiên động lượngBiến thiên động năngHệ cô lậpĐộ giảm thế năngĐộng năngThế năngVa chạm mềmĐịnh luật bảo toàn động lượngThế năng trọng trườngThế năng đàn hồiCơ năng trọng trườngChuyển động bằng phản lựcCơ năng đàn hồiĐịnh luật bảo toàn cơ năngSơ đồ 2.1. Cấu trúc của chương “Các định luật bảo toàn”452.4. Thực trạng dạy học chương “Các định luật bảo toàn” ở các trường THPTcủa quận Tân Phú thành phố HCMQua việc khảo sát và tìm hiểu ở các trường phổ thông trên địa bàn quận Tân Phú nóiriêng và thành phố Hồ Chí Minh nói chung tôi nhận thấy:* Về việc giảng dạy của giáo viên:- Trong một số trường, GV không dạy theo bộ đó là: Trong một tuần có 2 tiết cơ bảnvà 1 tiết luyện tập. Nhưng đa số phần lớn GV đã dạy theo chương trình 3 tiết cơ bảntrong một tuần và 1 tiết luyện tập đã làm nặng chương trình học của HS.- Phương pháp sử dụng nhiều nhất là thuyết trình, diễn giảng kết hợp với đàm thoạivà có sử dụng thí nghiệm kiểm chứng nhưng lại chưa nhiều.- Tuy nhiều GV đã có nhiều cải tiến trong phương pháp dạy học để nhằm mục đíchtạo ra không khí hoạt động tích cực cho HS trong giờ học. Nhưng các phương phápmà GV sử dụng còn nặng về diễn giải, giải thích hơn là sự kích thích sự tìm tòi. Dovậy kết quả đạt được không như mong muốn. Mặc dù HS hăng hái tham gia nhưngchưa thực sự được kích thích tự tìm tòi để phát triển tư duy.- Trong bài học có thí nghiệm phần lớn GV chỉ lập luận theo lý thuyết trong sách.Cũng có một số GV sử dụng công nghệ thông tin mô phỏng thí nghiệm , song lại ỷ lạivào quá nhiều các thiết bị này mà GV thuyết trình. Chỉ số ít GV quan tâm thực sự đếnsự kích thích tìm tòi học hỏi của HS tham gia.- Giáo viên chưa tìm cách tạo cho HS làm việc ở nhà như trên lớp học hay tổ chứccác nhóm cùng nghiên cứu chủ đề nào đó mà GV ra cho các em về nhà.- Những năm gần GV đã được đi học chuyên đề và đã được tiếp thu về phương phápgiảng dạy mới nhưng không nhiều giáo viên áp dụng triệt để.* Về học tập của học sinh- Đối với HS thì trước khi học bài mới rất ít HS tìm hiểu trước kiến thức, HS luôn thụđộng trong việc tiếp thu bài mới.- Các em ít có dịp được thao tác thực hành các thí nghiệm để nâng cao kỹ năng- Nhiều HS chưa biết cách đi sâu tìm hiểu bản chất vật lý của các hiện tượng. Đặcbiệt là liên hệ các định luật với hiện tượng trong đời sống và trong tự nhiên còn hạnchế.* Về đồ dùng dạy học:46- Hiện nay các trường đều có tương đối các thiết bị, dụng cụ thí nghiệm tuy nhiêncũng rất ít được sử dụng học sử dụng chưa thật hiệu quả.- Phương tiện hiện đại đã được các trường chú trọng và gần như trường nào cũng có.Nhưng lại GV không khai thác triệt để mặt tối ưu của nó.* Nguyên nhân của tình hình trênNguyên nhân khách quan:- Cơ sở vật chất của nhà trường còn thiếu thốn, dụng cụ thí nghiệm không đồng bộ,độ chính xác không cao, số lượng HS trong lớp đông dẫn đến khó khăn trong việctriển khai các bài học có yêu cầu thí nghiệm.- Áp lực thành tích, áp lực thi cử, cách thức thi cử còn nhiều nặng nề chưa hợp lý, tạora tình trạng đối phó của GV và HS. Giáo viên chỉ lo nhồi nhét kiến thức cho HS màít quan tâm đến việc rèn luyện khả năng tư duy sáng tạo cho HS.Nguyên nhân chủ quan:- Việc dạy học theo phương pháp thuyết trình, diễn giảng đã thành thói quen của đasố GV và từ đó tạo ra tâm lý thụ động trong nhận thức của HS.- Năng lực chuyên môn cũng như nghiệp vụ sư phạm của một số GV chưa đạt yêucầu, đủ khả năng tìm tòi sáng tạo cách truyền thụ trong các giờ dạy còn thiếu. Khảnăng tiếp thu của khá đông HS còn yếu, không thể tự mình tìm tòi nghiên cứu màthường thụ động chờ đợi.- Đời sống GV còn nhiều khó khăn, trong khi việc áp dụng các phương pháp dạy họctích cực đòi hỏi sự đầu tư lớn về thời gian và công sức của GV.2.5. Khả năng thực hiện dạy học giải quyết vấn đề một số kiến thức chương “Cácđịnh luật bảo toàn”Bảng 2.3ThứBàitựsố1232243425526627Tên bàiĐộng lượng. Định luật bào toàn động lượng ( Phần I)Động lượng. Định luật bào toàn động lượng ( Phần II )Công và Công suất (Phần I)Công và Công suất (Phần II)Bài tậpĐộng năngThế năng ( Phần I. I-2)Thế năng ( Phần I.3-II)Cơ năngMức độáp dụng222132112477Bài tập32.6. Chuẩn bị các điều kiện cần thiết cho việc tổ chức dạy học chương “Các địnhluật bảo toàn” theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề2.6.1.Vấn đề hoá nội dung dạy học của chươngĐể chuẩn bị cho việc triển khai dạy học theo định hướng dạy học giải quyết vấn đềthì nội dung dạy học của bài cần được sắp xếp thành từng chuỗi các vấn đề nhận thức.Để làm được điều đó giáo viên cần phải căn cứ vào mục tiêu, nhiệm vụ và yêu cầu củachương trình, sách giáo khoa, tiến hành sắp xếp lại theo từng vấn đề theo một logicnhất định vừa đảm bảo nội dung dạy học theo yêu cầu của chương trình vừa tạo nộidung dạy học nhằm phát triển năng lực nhận thức, năng lực giải quyết vấn đề cho họcsinh2.6.1.1 Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng- Trọng tâm của bài học:+ Động lượng+ Định luật bảo toàn động lượng- Bước 1. Thông qua việc phân tích thí dụ minh họa về sự tác dụng của lực lên vậttrong một khoảng thời gian ngắn. Từ đó xác định cần có một đại lượng đặc trưng chokhả năng biến đổi trạng thái của vật trong thời gian ngắn và đại lượng này là tích củalực tác dụng và khoảng thời gian gây ra tác dụng được gọi là xung của lực tác dụng.- Bước 2. Bằng cách sử dụng định luật II của Newton và kết hợp với đại lượng xunglượng của lực để khảo sát chuyển động của một vật m và đưa đến biểu thức liên hệgiữa xung lượng của lực và độ biến thiên của một đại lượng và đại lượng này được gọilà động lượng. Đây chính là biểu thức của định lí biến thiên động lượng, tuy nhiêntrong sách giáo khoa không nêu tên của định lí này (diễn đạt khác của định luật IINewton).- Bước 3. Từ định nghĩa động lượng sách giáo khoa dẫn đến biểu thức dạng khác củađịnh luật II của Newton và rút ra ý nghĩa của biểu thức này là: Lực đủ mạnh tác dụnglên một vật trong một khoảng thời gian hữu hạn thì có thể gây ra biến thiên độnglượng của vật.- Bước 4. Đưa ra khái niệm hệ kín, xây dựng định luật bảo toàn động lượng trên cơsở định luật III Newton kết hợp với định lý biến thiên động lượng cho từng vật.48- Bước 5. Trên cơ sở định luật bảo toàn động lượng thì khảo sát trường hợp va chạmmềm và giải thích chuyển động bằng phản lực.Ta có thể sơ đồ hóa bài 23: Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng như sau:Xung lượng của lực là gì? Nêu lên một số ví dụ về xung lượng của lực.Tác dụng xung lượng của lực có thể giải thích dựa vào đâuĐộng lượng.Định luật bảo toàn động lượngĐộng lượng của một vật là gì?Khi nào động lượng của vật biến thiên?Thế nào là hệ cô lập? Phát biểu nội dung định luật bảo toàn động lượngỨng dụng của định luật bảo toàn động lượng2.6.1.2 .Công và công suất- Trọng tâm của bài học:+ Khái niệm và biểu thức tính công+ Khái niệm và công thức tính công suất- Bước 1. Sử dụng phương pháp suy luận logic nhằm hình thành kiến thức về côngcủa lực tác dụng trong trường hợp chuyển dời của điểm đặt khác phương của lực trêncơ sở kiến thức về công đã học ở lớp 8.- Bước 2. Từ biểu thức công đã được thành lập thì biện luận giá trị của công, rút ra ýnghĩa về giá trị của công dương và công âm, nêu đơn vị và những lưu ý trong trườnghợp tính công của lực tác dụng.49- Bước 3. Thông qua việc phân tích ý nghĩa của thời gian thực hiện công trong thựctiễn đời sống, công nghệ và kỹ thuật, hình thành khái niệm công suất cũng như đơn vịcủa công suất.Ta có thể sơ đồ hóa bài 24: Công. Công suất như sau:Khi nào lực tác dụng sinh công? Công thức tính công trong trường hợp tổng quátCông cơ học có đặc điểm gì? Thế nào là công cản? Thế nào là công phát động?Công. Công suấtCông suất là gì? Các biểu thức tính công suất ?Giải thích công dụng của hộp số trong động cơ ô tô, xe máy?2.6.1.3 Động năng- Trọng tâm bài học:+ Khái niệm và biểu thức tính động năng.+ Định lý biến thiên động năng.- Bước 1. Xây dựng khái niệm động năng về mặt định tính và mối quan hệ giữa côngcủa lực tác dụng và động năng.- Bước 2. Thông qua tính công của một lực không đổi tác dụng lên một vật có khốilượng và làm nó dịch chuyển một đoạn theo phương của lực đưa đến biểu thức liên hệgiữa công của lực tác dụng và độ biến thiên của một đại lượng, đại lượng này được gọilà động năng.- Bước 3. Biểu thức liên hệ giữa công của lực tác dụng và độ biến thiên của đại lượngđộng năng gọi là định lý biến thiên động năng.- Hệ quả của nó

Xem Thêm

Tài liệu liên quan

• Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh chương Các định luật bảo toàn Vật lý lớp 10 theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề
  • 121
  • 1,840
  • 5
• bai8 sinh 8
  • 10
  • 741
  • 6
• kich ban dai hoi doi
  • 9
  • 544
  • 0
• PHÉP CỘNG CÓ TỔNG 100
  • 16
  • 279
  • 0

Tải bản đầy đủ (.docx) (121 trang)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(1.71 MB) - Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh chương Các định luật bảo toàn Vật lý lớp 10 theo định hướng dạy học giải quyết vấn đề-121 (trang) Tải bản đầy đủ ngay ×