CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
III.5. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm
III.5.1. Đánh giá định tính
Bài “ Định luật bảo toàn động lượng”
Trước khi bắt tay vào việc soạn giáo án cho bài giảng chúng tôi đã đi tìm hiểu những hiểu biết an đầu cũng như khó khăn, sai lầm HS hay mắc phải khi học bài này.
Thông qua việc điều tra, với những kết quả thu được, tôi đã vận dụng các ước trong tiến trình của dạy học kiến tạo:
Hoạt động 1: Làm nảy sinh vấn đề và phát biểu vấn đề
- Sau khi GV thông báo về hệ kín, HS lấy được ví dụ minh họa về hệ kín.
Với tình huống trong thực tế người thực hiện nhảy từ trên bờ xuống dưới thuyền, HS đã đưa ra dự đoán của mình bằng những hiểu biết an đầu của các em đề cho rằng người nhảy xuống với vận tốc lớn hơn => vận tốc của thuyền lớn hơn, người có khối lượng lớn hơn => vận tốc của thuyền lớn hơn.
- Từ dự đoán của HS, GV đặt câu hỏi: “Vậy vận tốc sau va chạm của thuyền và người phụ thuộc vào những yếu tố nào”. Hầu hết các em đều có câu trả vận tốc của thuyền sau va chạm phụ thuộc vào vận tốc an đầu của người, khối lượng của người.
Tuy nhi n đã có em trả lời được: “ Vận tốc của thuyền sau va chạm không chỉ phụ thuộc vào vận tốc an đầu của người mà còn phụ thuộc cả vào khối lượng của người, khối lượng của thuyền”
92
- Nhưng khi GV hỏi: “Vậy giữa chúng có hệ thức nào cụ thể biểu th mối liên hệ với nhau” thì các em không trả lời được.
- Để lí giải được, GV đưa ra ài toán va chạm giữa hai hòn bi, HS phân tích được quá trình trước, trong và sau va chạm. Từ đó phát iểu lại được vấn đề cần giải quyết: “Có hệ thức nào biểu th mối liên hệ giữa các vận tốc ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗ , ⃗⃗⃗⃗ của hai bi trước và sau tương tác không”.
Hoạt động 2: Suy đoán giải pháp, GQVĐ nhờ SLLT và thực hiện giải pháp đã đề ra
- Từ gợi ý của GV, HS trao đổi với nhau đã xác đ nh được kiến thức cần vận dụng để GQVĐ. Tuy nhi n trong quá trình thực hiện giải pháp một số em còn b sai sót. Cụ thể, các em viết được công thức tính gia tốc, đ nh luật II Niutơn, đ nh luật III Niutơn nhưng khi trong quá trình biến đổi lại quên mất dấu “-” dẫn đến kết quả b sai.
Hoạt động 3: Thiết kế phương án thí nghiệm và tiến hành kiểm nghiệm định luật bảo toàn động lượng
Thiết kế phương án thí nghiệm:
- HS đưa ra được phương án thí nghiệm cho hai vật chuyển động va chạm vào nhau, đo khối lượng các vật bằng cân, đo vận tốc của các vật trước và sau va chạm.
- Sau đó GV đặt câu hỏi: “ Làm thế nào đo được đồng thời vận tốc của các vật trước và sau va chạm? ”. Với gợi ý của GV, HS nhận thấy được vận tốc không đo trực tiếp được mà có thể đo thông qua quãng đường và thời gian vật đi được quãng đường đó.
- GV tiếp tục gợi ý: “ Có thể đo quãng đường và thời gian bằng cách nào”. HS đã phân tích an đầu các vật đứng y n để vật chuyển động được ta phải tác dụng vào các vật 1 lực đủ lớn, chuyển động của vật lúc đầu là nhanh dần đều sau đó mới chuyển động đều. Đến lúc đó ta mới đo quãng đường và thời gian mà vật đi được, HS đã nghĩ tới việc chọn s, đo t sử dụng cảm quang điện (do các em đã được làm thí nghiệm ở bài rơi tự do) chọn s, tính t. Tuy nhiên các em lại không đưa ra được cách tiến hành như thế nào và cũng không đề xuất được phương án TNg sử dụng bộ TNg đệm không khí do HS chưa được biết.
- GV tiếp tục hỏi: “ Ngoài cách chọn s, đo t ta còn có cách nào khác không”. HS phát hiện ra phương án 2 chọn t đo s; đã đề xuất đo thời gian bằng đồng hồ và đồng
93
phải đánh dấu được v trí của vật trong khoảng thời gian đó. Tới đây HS lại gặp khó khăn vì chưa iết đến bộ TNg cần rung điện n n không đề xuất được bộ thí nghiệm để kiểm nghiệm. Do đó, GV phải thông báo tới HS các bộ TNg dùng để kiểm nghiệm với 2 phương án:
Phương án 1: Chọn s, tính t (bộ TNg ăng đệm khí và đồng hồ đo thời gian)
Phương án 2: Chọn t, đo s (đồng hồ cần rung).
Đ nh hướng HS theo phương án thứ 2.
- Sau khi GV giới thiệu về các bộ phận và vai trò của các bộ phận trong bộ TNg cần rung điện thì HS phát hiện được trong bộ TNg này chỉ có một đồng hồ cần rung nên sẽ chỉ đo được vận tốc trước và sau va chạm của một vật. GV nêu câu hỏi để đi tới thu hẹp phạm vi kiểm nghiệm kết quả: “Vậy làm thế nào để có thể chỉ dùng một đồng hồ cần rung mà xác đ nh được đồng thời các vận tốc này? ”. HS suy nghĩ đề xuất ra phương án cho vật 1 chuyển động đến va chạm vào vật 2 đứng yên sau khi va chạm thì hai vật dính chặt vào nhau, cùng chuyển động.
- Tiếp tục đặt câu hỏi: “Làm thế nào để hai xe dính chặt vào nhau”. Một HS đưa ra phương án dùng nam châm gắn vào đầu mỗi xe sau va chạm chúng hút nhau, HS khác đưa ra phương án gắn lên mỗi xe 1 miếng nhôm như nhau sau va chạm 2 xe sẽ móc vào nhau. Tuy nhiên các em đã đánh giá được phương án của bạn thứ 2 khả thi hơn phương án ạn thứ 1. Vì ở phương án 1 có thể lực hút của nam châm không đủ để giữ 2 xe cùng chuyển động.
- Ở đây sử dụng 2 xe có khối lượng bằng nhau do đó HS rút ra hệ quả cần kiểm nghiệm: sau va chạm, hai xe có tiếp tục chuyển động theo chiều chuyển động của xe 1 lúc trước va chạm không và = không.
Tiến hành thí nghiệm
Do HS chưa được sử dụng bộ TNg cần rung điện bao giờ nên GV phải hướng dẫn HS cách bố trí và tiến hành thí nghiệm thông qua phiếu hướng dẫn. Trước khi tiến hành làm GV lưu ý với HS: “Đ nh luật bảo toàn động lượng chỉ đúng cho hệ kín, vậy cần thực hiện bằng cách nào để triệt tiêu ma sát. Từ việc phân tích, biểu diễn các lực tác dụng lên mỗi xe HS phát hiện ra có thể làm triệt tiêu ma sát bằng cách cho 2 xe trượt trên một máng nghi ng. GV đặt câu hỏi: “Khi chuyển động trên máng nghiêng liệu xe
94
1 có chuyển động thẳng đến va chạm vào xe 2 rồi hai xe tiếp tục chuyển động thẳng được không”. HS nhận thấy có thể xảy ra trường hợp các xe b lệch hướng. GV tiếp tục đặt câu hỏi: “ Làm thế nào để 2 xe chuyển động không b lệch hướng”. HS đưa ra biện pháp tạo đường rãnh nhỏ trên máng nghiêng. GV thông báo việc khử ma sát nếu sử dụng bộ TNg đệm không khí ta khử ma sát bằng cách cho vật chuyển động trên đệm khí.
GV đặt câu hỏi: „Điều cần kiểm nghiệm trong thí nghiệm là gì” HS thứ 1: “ xem xem sau va chạm, hai xe có tiếp tục chuyển động theo chiều chuyển động của xe 1 lúc trước va chạm không và = không. HS 2 lại phát hiện ra: “sau va chạm, hai xe có tiếp tục chuyển động theo chiều chuyển động của xe 1 lúc trước va chạm không và = không”. Vì theo em thời gian như nhau mà các xe chuyển đều nên có thể đo và tr n ăng giấy để rút ra kết luận.
Các hướng dẫn thao tác và nhiệm vụ GV đã trình ày trong phiếu hướng dẫn làm thí nghiệm. Tuy nhiên trong quá trình làm, nhóm 1 các em còn bỡ ngỡ GV phải hỗ trợ các em ở một số chỗ. Ví dụ trong việc khử ma sát giữa xe và máng (nhận biết chuyển động của các xe như thế nào thì được coi là đã khử ma sát), điều chỉnh bút chấm thế nào để khi cần rung điện hoạt động bút chấm chấm l n ăng giấy những vệt mực rõ,….Tới các nhóm tiếp theo các em đã tự tiến hành làm được TNg, thao tác thành thạo hơn. Vì chỉ có 1 bộ thí nghiệm nên các nhóm phải chờ để làm lần lượt dẫn đến mất rất nhiều thời gian. Kết quả ghi lại từ các nhóm và tr n ăng giấy các em nộp lại cho số liệu tương đối chính xác, sai số ít.
Hoạt động 4: GV tổng kết và bổ sung kiến thức về đại lượng động lượng và định luật bảo toàn động lượng. Vận dụng kiến thức mới để giải các bài tập định tính, định lượng.
- Sau khi GV và HS hệ thống lại toàn bộ kiến thức của bài, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi tình huống ở đầu bài. Bằng việc vận dụng đ nh luật bảo toàn động lượng HS đã trả lời được chính xác bằng đ nh lượng. Qua tình huống thực tế HS được vận dụng kiến thức vừa học để trả lời. Để củng cố thêm kiến thức GV cho HS làm 2 bài tập trong phiếu học tập.
95
- Với bài tập 1các em trả lời rất tốt nhưng sang tới bài tập 2 mặc dù được làm việc theo nhóm nhưng ở phần a các em nhóm 1 lại b mắc lỗi sai khi không vận dụng đ nh luật bảo toàn động lượng dưới dạng vectơ mà lại áp dụng ở dạng vô hướng.
Nhóm 2 các em làm rất tốt phần này. Phần b nhóm 3,4 đã làm ra kết quả các em biết áp dụng đ nh luật bảo toàn theo phương ngang để làm. Nhưng lại chưa đưa ra kết luận với trường hợp m << M thì vận tốc của xe thay đổi như thế nào mà chỉ đưa ra kết luận với trường hợp m < M và lí giải được vì sao vận tốc của xe lại tăng l n trong trường hợp này. Sau phần bài tập GV lưu ý lại khi áp dụng đ nh luật bảo toàn động lượng để giải bài tập.
Trong buổi học đầu tiên, lúc đầu các em còn rụt rè, chỉ tập trung ở một số em tích cực xây dựng bài. Trong quá trình GQVĐ còn cần đến sự hướng dẫn của GV.
Khi được làm thí nghiệm để kiểm chứng hệ quả các em rất sôi nổi, hứng thú.
Một số hình ảnh thực nghiệm
96
Bài “ Định luật bảo toàn cơ năng”
Kiến thức: Định luật bảo toàn cơ năng.
Hoạt động 1: Làm nảy sinh vấn đề và phát biểu vấn đề
- GV đưa ra tình huống, HS trả lời câu hỏi tình huống ra giấy sau khi quan sát GV làm 3 TNg: rơi tự do, dao động của con lắc đơn, con lắc lò xo. Sau đó thu lại ý kiến của HS và gọi 1 số HS trả lời.
- Với câu a đa số HS đều nhận xét với con lắc đơn, con lắc lò xo vận tốc tại điểm nằm trong khoảng từ v trí cân bằng đến v trí biên (tại M) nhỏ hơn vận tốc tại v trí cân bằng. Tuy nhiên có 1 vài HS lại cho rằng vận tốc như nhau. Đến câu b hầu như tất cả HS đều không có câu trả lời, có 1vài em dự đoán vận tốc tại M sẽ bằng 1 nửa vận tốc tại v trí cân bằng.
- Sau khi gợi ý, GV đặt câu hỏi: “Để xác định được vận tốc tại M ta cần phải thông qua mối liên hệ giữa những đại lượng nào”. HS phát hiện và phát biểu được vấn đề cần giải quyết.
Hoạt động 2: Suy đoán giải pháp, GQVĐ nhờ SLLT và thực hiện giải pháp đã đề ra Với trường hợp rơi tự do.
- Sau khi GV nhắc lại câu hỏi: “Trong quá trình vật chuyển động vật ch u tác dụng của các lực làm cho vận tốc của vật tăng => động năng tăng, độ cao giảm => thế năng giảm. Vậy có mối quan hệ gì giữa độ tăng động năng và độ giảm thế năng”.
- Từ sự gợi ý của GV, HS trao đổi với nhau xác đ nh được các kiến thức có liên quan cần vận dụng để GQVĐ.
97
Tương tự với trường hợp con lắc lò xo nằm ngang dao động, HS tự xác đ nh kiến thức để GQVĐ.
- HS tự lực thực hiện giải pháp với 2 trường hợp. Trong quá trình thực hiện giải pháp một số HS viết chưa biểu thức tính công của lực thế, các em viết công của lực thế bằng độ biến thiên thế năng dẫn đến kết quả cuối cùng chưa chính xác.
Đa số HS thực hiện đúng giải pháp.
Hoạt động 3: Thiết kế phương án thí nghiệm và tiến hành kiểm nghiệm định luật bảo toàn cơ năng
Thiết kế phương án thí nghiệm
- GV đặt câu hỏi: Làm thế nào kiểm nghiệm được nhờ TNg kết quả đã rút ra”.
HS đề xuất luôn được phương án TNg thả vật rơi tự do xác đ nh vận tốc, độ cao của vật tại 2 v trí bất kì với việc sử dụng bộ TNg máng CT10-1 và đồng hồ đo thời gian hiện số MC-964
- Từ việc khó khăn khi sử dụng 2 cổng quang điện GV nêu câu hỏi để đi tới thu hẹp phạm vi kiểm nghiệm kết quả: “ Làm thế nào để chỉ dùng 1 cổng quang điện mà xác đ nh được vận tốc của 2 vật tại 2 v trí”. HS đưa ra phương án chọn 1 v trí bất kì đặt cổng quang điện tính cơ năng, v trí còn lại tại v trí lúc bắt đầu thả vật. Từ đó suy ra được hệ quả cần kiểm nghiệm.
- Vì HS đã được học ở ài “ Đ nh luật bảo toàn động lượng” sử dụng đồng hồ cần rung đo được vận tốc. GV tiếp tục đặt câu hỏi: “ Ta có thể kiểm nghiệm nhờ TNg nào khác được không”. HS đã nghĩ tới việc sử dụng bộ TNg cần rung điện, xác đ nh hệ quả cần kiểm nghiệm nhờ TNg
Tiến hành TNg
- Các nhóm tiến hành TNg với bộ TNg máng CT 10-1 đều tự bố trí tiến hành làm được, nhưng nhóm sử dụng bộ TNg cần rung điện , lúc đầu các em lại gặp khó khăn trong cách bố trí TNg. Đó là không lắp máng nhôm vào đầu gỗ và dựng thẳng đứng dẫn đến khi tiến hành làm không có thanh đỡ để treo kẹp nhựa giữ ăng giấy mà thay vào đó là giữ bằng tay. Do tay các em giữ chưa đúng theo phương thẳng đứng, không giữ được thăng ằng nên các chấm mực tr n ăng giấy b lệch đi, cho kết quả không chính xác. Sau khi được GV gợi ý, HS lắp th m để tiến hành lại.
98
Hoạt động 4: GV tổng kết và bổ sung kiến thức về đại lượng động lượng và định luật bảo toàn cơ năng. Vận dụng kiến thức mới để giải các bài tập định tính, định lượng.
Sau khi hế thống lại toàn bộ kiến thức vừa học, GV yêu cầu HS làm việc theo nhóm trả lời câu hỏi tình huống đầu bài. Nhóm 1,2 với trường hợp con lắc lò xo; nhóm 3,4 làm với trường hợp con lắc đơn. Do chỉ cần áp dụng đ nh luật bảo toàn cơ năng đẻ giải nên các nhóm hoàn thành rất tốt.
Một số hình ảnh thực nghiệm
Trong buổi học thứ 2, HS mạnh dạn hơn, sôi nổi xây dựng bài. Việc thực hiện nhiệm vụ tích cực và chủ động hơn rất nhiều. Đôi khi mới cần đến sự hỗ trợ từ GV. Khi GV đưa ra tình huống, các em cũng nhanh chóng phát hiện và xác định được vấn đề bài học. Việc thực hiện giải pháp hầu như ít mắc lỗi hơn và tiến hành làm TNg với sự trợ
99
giúp của GV là rất ít. ác nhóm đều phân tích được kết quả thực nghiệm và rút ra kết luận