BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC
NGUYỄN THỊ THƯƠNG
CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
CHƯƠNG “SÓNG CƠ” VẬT LÍ NÂNG CAO 12
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC SƠN LA, NĂM 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy, cô giáo trong tổ bộ môn Vật
lí khoa Toán – Lí – Tin, thư viện trường Đại học Tây Bắc đã tạo điều kiện giúp
đỡ em trong thời gian thực hiện khoá luận này.
Chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Văn Thanh và tập thể lớp 12A, 12C
trường THPT Trần Phú – Huyện Nga Sơn – Tỉnh Thanh Hoá, cùng toàn thể các
bạn sinh viên lớp K50 – ĐHSP Vật lí đã đóng góp ý kiến và tạo điều kiện thuận
lợi cho em trong suốt thời gian qua.
Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn để
khoá luận được hoàn thiện hơn.
Sơn La, ngày 08 tháng 04 năm 2013
Người thực hiện
Nguyễn Thị Thương
KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT
THPT Trung Học Phổ Thông
ĐHSP Đại học sư phạm
ĐHQG Đại học Quốc Gia
NXB Nhà xuất bản
TB Trung bình
TN Thực nghiệm
ĐC Đối chứng
MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU 1
1. Lý do chọn đề tài. 1
2. Mục đích của đề tài. 1
3. Đối tượng nghiên cứu. 2
4. Giả thuyết khoa học. 2
5. Nhiệm vụ của đề tài. 2
6. Phương pháp nghiên cứu. 2
1.7. Trắc nghiệm khách quan trong vật lí. 12
1.7.1. Khái niệm. 12
1.7.2. Yếu tố hình thành câu hỏi trắc nghiệm khách quan. 13
1.7.3. Các hình thức câu hỏi trắc nghiệm khách quan. 14
1.7.3.1. Câu trắc nghiệm đúng sai 14
1.7.3.2. Câu trăc nghiệm ghép đôi. 14
1.7.3.3. Câu hỏi điền khuyết 15
1.7.3.4. Câu trắc nghiệm nhiều lựa chọn. 15
1.7.4. Cách làm bài tập trắc nghiệm khách quan. 15
1.7.4.1. Câu lý thuyết chủ yếu yêu cầu nhận biết. 16
1.7.4.2. Câu lý thuyết yêu cầu phải hiểu và vận dụng được kiến thức vào những tình
huống mới 16
1.7.4.3. Bài toán. 16
KẾT LUẬN CHƯƠNG I 17
CHƯƠNG 2: PHÂN LOẠI CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 18
2.1 Kiến thức cơ bản trong chương “sóng cơ học”. 18
2.1.1. Sóng cơ học. 18
2.1.2. Những đại lượng đặc trưng của chuyển động sóng. 18
2.1.3. Phương trình sóng. 19
2.1.4. Sóng dừng. 20
2.1.5. Giao thoa sóng. 21
2.1.6. Sóng âm. 23
2.1.7. Hiệu ứng Đốp-ple. 23
2.2 Lựa chọn hệ thống bài tập và hướng dẫn giải. 24
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 24
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 28
Dạng 1. PHƯƠNG TRÌNH SÓNG CƠ 28
I. Phương pháp: 28
II. Bài tập mẫu: 30
III. Bài tập hướng dẫn: 32
Vật lí học là ngành khoa học thực sự thú vị và hữu ích. Với những thành
tựu của mình, vật lí học đã giúp con người tìm hiểu, khám phá, cải tạo thế giới
tự nhiên phục vụ con người. Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, vật lí
học có nhiều bước tiến nhảy vọt. Hiện nay, vật lí đang từng bước khẳng định vai
trò của mình là một trong những ngành khoa học quan trọng giúp con người cải
tạo, hoàn thiện khả năng làm chủ đối với thế giới tự nhiên.
Trong chương trình trung học phổ thông, bộ môn vật lí có vai trò quan
trọng trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo của giáo dục phổ thông. Việc giảng
dạy bộ môn này có nhiệm vụ cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức cơ bản,
bước đầu hình thành ở học sinh những năng lực nhận thức, năng lực hành động
và phẩm chất nhân cách mà mục tiêu giáo dục đề ra.
Đặc biệt trong chương trình lớp 12, bộ môn vật lí đưa ra nhiều phần, nhiều
dạng bài tập, các kiến thức cơ bản phục vụ cho các em học sinh ôn tập phục vụ
cho kì thi cuối cấp và thi đại học. Trong các phần hay dạng bài tập mà các em
được học, sóng cơ - phần học nghiên cứu quy luật chuyển động của sóng và
những hiện tượng đặc trưng của sóng. Việc nghiên cứu chuyển động sóng có
những ứng dụng quan trọng trong đời sống và kĩ thuật.
Để giúp các em học sinh vận dụng thành thạo các kĩ năng giải bài tập đồng
thời phân biệt các dạng bài tập trong phần học này, tôi đã mạnh dạn chọn đề tài:
Các dạng bài tập và phương pháp giải chương “Sóng cơ” Vật lí nâng cao 12. Tôi
hi vọng đây sẽ là một trong những tài liệu tham khảo cho các bạn sinh viên sư
phạm vật lí và giáo viên dạy vật lí ở các trường phổ thông cũng như các em học
sinh lớp 12.
2. Mục đích của đề tài
Nêu ra hệ thống các dạng bài tập và phương pháp giải bài tập giúp nâng cao
khả năng vận dụng lí thuyết, tạo lòng hứng thú, yêu thích môn học, phát huy tính
tích cực, sáng tạo ở các em học sinh trong quá trình vận dụng. 2
3
8. Kế hoạch thực hiện đề tài
Từ tháng 9/2012 đến tháng 11/2012: Nghiên cứu lý thuyết, lý luận và
hoàn thành đề cương chi tiết của đề tài.
Từ tháng 11/2012 đến tháng 12/2012: Phân loại các dạng bài tập và
phương pháp giải.
Từ tháng 1/2013 đến tháng 2/2013: Viết đề tài.
Từ tháng 2/2013 đến tháng 4/2013: Thực nghiệm sư phạm.
Từ tháng 4/2013 đến tháng 5/2013: Chỉnh sửa đề tài.
Tháng 5/2013: Bảo vệ đề tài.
4
PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG I: LÝ LUẬN VỀ BÀI TẬP VẬT LÍ
1.1. Khái niệm bài tập vật lí
Bài tập vật lí là một yêu cầu học tập đặt ra cho học sinh, được học sinh giải
quyết trên cơ sở các suy luận lôgic, phép tính toán, thí nghiệm, dựa vào các kiến
thức về khái niệm, định luật và các thuyết vật lí.
Trong quá trình giảng dạy, phải gắn liền việc giảng dạy lý thuyết với việc
giải bài tập, dùng lý thuyết làm cơ sở lý luận để làm bài tập. Việc giải bài tập
chính là đi soi sáng lại lý thuyết.
1.2. Mục đích sử dụng bài toán trong dạy học
1.2.1. Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức
Trong giai đoạn xây dựng kiến thức, học sinh đã nắm được cái chung, cái
khái quát của các khái niệm, định luật và cũng là cái trừu tượng.
Trong các bài tập, học sinh phải vận dụng các kiến thức khái quát và trừu
tượng đó vào những trường hợp cụ thể rất đa dạng, nhờ thế mà học sinh nắm
được những biểu hiện cụ thể của nó trong thực tế, phát hiện ngày càng nhiều
hiện tượng thuộc ngoại diên của các khái niệm hoặc chịu sự chi phối của các
Dựa vào các phương tiện giải:
+ Bài tập định tính
+ Bài tập tính toán
+ Bài tập thí nghiệm
+ Bài tập đồ thị
Dựa vào mức độ khó khăn của bài tập đối với học sinh:
+ Bài tập dượt
+ Bài tập tổng hợp
+ Bài tập sáng tạo
1.4. Những yêu cầu chung đối với dạy học về bài tập vật lí
1.4.1. Trong dạy học vật lí giáo viên phải dự tính cho toàn bộ công việc về
bài toán, với từng đề bài, từng tiết học cụ thể. Có như vậy mới phát huy được
khả năng của bài toán trong thực hiện những yêu cầu của dạy học vật lí. Cần
phải thực hiện những yêu cầu sau đây:
6
Lựa chọn chuẩn bị các bài toán nêu vấn đề để sử dụng trong các tiết
nghiên cứu tài liệu mới nhằm kích thích hứng thú học tập và phát triển tư duy
của học sinh.
Lựa chọn chuẩn bị các bài toán nhằm củng cố, bổ sung, hoàn thiện những
kiến thức vật lí cụ thể đã học. Cung cấp cho học sinh những hiểu biết thực tế, kỹ
thuật có liên quan đến kiến thức lý thuyết.
Lựa chọn, chuẩn bị các bài toán điển hình nhằm hướng dẫn cho học sinh
vận dụng các kiến thức đã học để giải các bài toán cơ bản, hình thành phương
pháp chung cho mỗi bài toán đó.
Lựa chọn chuẩn bị các bài toán nhằm kiểm tra, đánh giá chất lượng kiến thức
kỹ năng của học sinh về từng kiến thức cụ thể và về từng phần của chương trình.
Sắp xếp các bài toán đã lựa chọn thành hệ thống, định rõ kế hoạch và
phương pháp sử dụng trong tiến trình dạy học.
1.4.2. Trong việc giải bài toán vật lí phải dạy cho học sinh biết vận dụng kiến
+ Phát triển lập luận hoặc biến đổi công thức này theo các dữ kiện đã cho.
+ Tìm được một công thức chỉ chứa mối quan hệ giữa ẩn số đó với các dữ
kiện đã cho.
Phương pháp tổng hợp.
+ Xuất phát từ những dữ kiện của đầu bài.
+ Xây dựng lập luận hoặc biến đổi công thức diễn đạt mối quan hệ giữa các
dữ kiện đã cho với các đại lượng khác để tiến dần đến các công thức cuối cùng
có chứa ẩn số và các dữ kiện đã cho.
1.5.1.4. Biện luận
Phân tích kết quả cuối cùng.
Loại bỏ những kết quả không phù hợp với điều kiện bài tập hoặc không
phù hợp với thực tế.
1.5.2. Xây dựng lập luận trong giải bài tập
Xây dựng lập luận trong giải bài tập là một bước quan trọng trong quá trình
giải bài tập vật lí. Trong bước này ta phải vận dụng những định luật, những quy
tắc, những công thức để thiết lập mối quan hệ giữa đại lượng cần tìm, hiện
tượng cần giải thích hay dự đoán với những dữ kiện cụ thể đã cho trong đề bài.
Muốn làm được điều đó, cần phải thực hiện những suy luận lôgic hoặc những
8
biến đổi toán học thích hợp. Có rất nhiều cách lập luận tùy theo loại bài tập hay
đặc điểm của từng loại bài tập. Ở đây, ta đi xét phương pháp xây dựng lập luận
trong giải bài tập định tính và bài tập tính toán tổng hợp.
1.5.2.1. Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính
Bài tập định tính thường có hai dạng: giải thích hiện tượng và dự đoán hiện
tượng xảy ra.
a. Bài tập giải thích hiện tượng
Giải thích hiện tượng thực chất là cho biết một hiện tượng và lý giải xem vì
sao hiện tượng xảy ra như thế. Nói cách khác là biết hiện tượng và phải giải
thích nguyên nhân của nó. Đối với học sinh, nguyên nhân đó là những đặc tính,
Phát biểu đầy đủ tính chất đó, định luật đó.
Xây dựng một luận ba đoạn để thiết lập mối quan hệ giữa định luật đó với
hiện tượng đã cho, nghĩa là giải thích được nguyên nhân của hiện tượng. Trong
trường hợp hiện tượng phức tạp thì phải xây dựng nhiều luận ba đoạn liên tiếp.
b. Bài tập dự đoán hiện tượng
Dự đoán hiện tượng thực chất là căn cứ vào những điều kiện cụ thể của đầu
bài, xác định những định luật chi phối hiện tượng và dự đoán hiện tượng xảy ra
và xảy ra như thế nào. Như vậy là, ta đã biết được điều kiện cụ thể (một trường
hợp riêng), bây giờ phải tìm quy luật chung chi phối hiện tượng cùng loại và rút
ra kết luận. Về mặt lôgic, ta phải thiết lập một luận ba đoạn, trong đó ta mới biết
tiên đề thứ hai (phán đoán khẳng định riêng), cần phải tìm tiên đề thứ nhất (phán
đoán khẳng định chung) và kết luận (phán đoán khẳng định riêng).
1.5.2.2. Xây dựng lập luận trong giải bài tập tính toán
Muốn giải được bài tập tính toán, trước hết phải hiểu rõ hiện tượng xảy ra,
diễn biến của nó từ đầu đến cuối. Cho nên có thể nói phần đầu bài của bài tập
tính toán là một bài tập định tính. Do đó, khi giải bài tập tính toán cần phải thực
hiện bước 1 và bước 2 giống như khi giải bài tập định tính, riêng bước 3 về xây
dựng lập luận, có thể áp dụng những công thức và những cách biến đổi toán học
chặt chẽ. Rõ ràng hơn, ta sẽ xét kỹ dưới đây:
1.5.2.2.1. Phương pháp phân tích
Phương pháp phân tích bắt đầu bằng việc tìm một định luật, một quy tắc
10
diễn đạt bằng một công thức có chứa đại lượng cần tìm và một vài đại lượng
khác chưa biết. Công việc tiếp theo là tiếp tục tìm những định luật, công thức
khác cho biết mối quan hệ giữa những đại lượng chưa biết này với các đại lượng
đã biết. Thực chất của phương pháp phân tích là phân tích một bài toán phức tạp
thành nhiều bài toán đơn giản hơn.
1.5.2.2.2. Phương pháp tổng hợp
Theo phương pháp tổng hợp, việc giải bài tập bắt đầu từ những đại lượng
Kiểu hướng dẫn angôrit đòi hỏi giáo viên phải phân tích một cách khoa học
việc giải bài toán để xác định được một trình tự chính xác chặt chẽ của các hành
động cần thực hiện để giải được bài toán.
Kiểu hướng dẫn angôrit có ưu điểm là nó đảm bảo học sinh giải được bài
toán đã cho một cách chắc chắn, nó giúp cho việc rèn luyện kỹ năng giải bài
toán của học sinh có hiệu quả. Tuy nhiên, nếu việc hướng dẫn học sinh giải bài
toán chỉ luôn luôn áp dụng kiểu hướng dẫn angôrit thì học sinh chỉ quen chấp
hành những hành động đã được chỉ dẫn theo một mẫu đã có sẵn, do đó ít có tác
dụng rèn luyện cho học sinh khả năng tìm tòi, sáng tạo. Sự phát triển tư duy của
học sinh bị hạn chế.
1.6.2. Hướng dẫn tìm tòi
Hướng dẫn tìm tòi là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho học sinh suy
nghĩ tìm tòi cách giải quyết không phải là giáo viên chỉ dẫn cho học sinh chỉ
việc chấp hành các hành động theo một mẫu đã có để đi tới kết quả mà là giáo
viên gợi mở để học sinh tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hành động cần
thực hiện để đạt được kết quả.
Ưu điểm của kiểu hướng dẫn này là tránh được tình trạng giáo viên làm
thay học sinh trong việc giải bài toán. Nhưng kiểu hướng dẫn này đòi hỏi học
sinh phải tự lực tìm tòi cách giải quyết chứ không phải chỉ chấp hành các hành
động đã được chỉ ra, nên không phải bao giờ cũng đảm bảo cho học sinh giải
được bài toán một cách chắc chắn. Khó khăn của kiểu hướng dẫn này là ở chỗ
giáo viên phải hướng dẫn sao cho không được đưa học sinh đến chỗ chỉ việc
chấp hành các hành động theo mẫu, nhưng đồng thời không được hướng dẫn
12
viển vông, quá chung chung không giúp ích được cho sự định hướng tư duy của
học sinh vào phạm vi cần và có thể tìm tòi phát hiện cách giải quyết.
1.6.3. Định hướng khái quát chương trình hóa
Định hướng khái quát chương trình hóa cũng là sự hướng dẫn học sinh tự
tìm tòi cách giải quyết (chứ không thông báo ngay cho học sinh cái có sẵn). Nét
Có sự đoán mò.
Khó khảo sát được mức độ cao của các quá trình tư duy.
Khó kiểm tra được khả năng sáng tạo của học sinh.
b. Một vài cách khắc phục những nhược điểm trên.
Đưa ra câu hỏi có nhiều câu trả lời nhiễu có vẻ đúng, lập luận có vẻ có lý
để khắc phục khả năng đoán mò, đoán bừa của học sinh.
Tăng thêm các câu hỏi đòi hỏi có sự lập luận, giải thích chứ không chỉ có
câu hỏi yêu cầu ghi nhớ tái hiện.
Kiểm tra thường xuyên, nhiều lần.
c. Các tiêu chuẩn của câu hỏi trắc nghiệm.
Câu hỏi phải được trình bày sáng sủa, đúng từ ngữ với những chỉ dẫn rõ
ràng, xác định đối với học sinh. Ngôn từ chính xác và phù hợp với lứa tuổi của
người học.
Câu hỏi rõ ràng, chỉ rõ những điều đã biết và cái phải tìm.
Câu hỏi phải có đủ điều kiện để học sinh giải quyết được.
Câu hỏi có câu trả lời là đơn trị.
Mức độ câu hỏi phù hợp, không quá cao để học sinh có thể trả lời trong
thời gian tương đối ngắn.
Câu hỏi phải có nội dung thỏa đáng, nghĩa là câu hỏi có sự đánh giá vào
bài trắc nghiệm hay không.
Tránh đến mức tối đa khả năng lựa chọn một cách ngẫu nhiên, hoặc ra
nhiều câu hỏi về cùng một vấn đề nhưng viết dưới dạng khác nhau.
1.7.2. Yếu tố hình thành câu hỏi trắc nghiệm khách quan
Xác định vấn đề (tôi muốn) dưới dạng lời dẫn.
Đưa ra yêu cầu dưới dạng câu hỏi.
Những giải pháp cho trước.
14
1.7.3. Các hình thức câu hỏi trắc nghiệm khách quan
1.7.3.1. Câu trắc nghiệm đúng sai
1.7.3.3. Câu hỏi điền khuyết
Hình thức: Một vài nội dung cần kiểm tra được đưa ra trong câu nhưng
còn thiếu một hoặc một vài từ ở dấu ba chấm làm cho thông tin không hoàn
chỉnh. Khi trả lời học sinh chỉ cần điền thêm một số từ vào chỗ trống để được
thông tin hoàn chỉnh.
Ưu điểm: Thời gian kiểm tra ngắn, dễ biên soạn câu hỏi.
Nhược điểm: Chỉ kiểm tra được khả năng nhớ, thậm chí nhớ một cách
máy móc của học sinh, ít khách quan.
1.7.3.4. Câu trắc nghiệm nhiều lựa chọn
Hình thức: Mỗi câu hỏi có từ 3 đến 5 câu trả lời có sẵn, trong đó chỉ có một
đáp án đúng hoặc đúng nhất. Khi trả lời học sinh lựa chọn một đáp án đúng nhất.
Ưu điểm: Xác suất ngẫu nhiên không cao, kiểm tra được nhiều trình độ tư
duy của học sinh.
Nhược điểm: Biên soạn công phu, tỉ mỉ, mất nhiều thời gian.
Khi soạn cần chú ý:
+ Phần gốc: Có thể là một câu hỏi hoặc một câu bỏ lửng và phần lựa chọn
là phần bổ sung để phần gốc trở nên đủ nghĩa. Phần gốc cần ngắn gọn, mạch lạc,
sáng sủa về mặt ngữ nghĩa, liên kết với phần lựa chọn thành một mệnh để có cú
pháp chặt chẽ và có ý nghĩa.
+ Phần lựa chọn: Có từ 3 đến 5 câu, cố gắng sao cho các câu nhiễu đều hấp
dẫn như nhau, đều làm cho học sinh chưa hiểu kỹ cho là đúng, những câu này
không nhằm mục đích gây nhiễu hoặc gài bẫy mà mà để phân biệt học sinh giỏi
với học sinh kém.
+ Tránh hai câu lựa chọn đều cho là đúng nhất.
+ Tránh sắp xếp câu trả lời và câu hỏi tương ứng nhau.
+ Các câu nhiễu dựa trên những sai lầm của học sinh đi trước.
+ Không nên đưa nhiều bài tập vật lí đòi hỏi kỹ thuật, thủ thuật tính toán
phức tạp vào câu hỏi trắc nghiệm khách quan.
1.7.4. Cách làm bài tập trắc nghiệm khách quan
Để tránh sơ suất khi làm bài trắc nghiệm vật lí, không sa vào bẫy của các
Với những loại câu trắc nghiệm này, sau khi đọc xong phần dẫn, nếu đọc
ngay phần lựa chọn thì rất có thể có một phương án sai hấp dẫn học sinh, làm
17
ảnh hưởng đến cách giải cũng như cách tính toán của các em, và sẽ dẫn đến làm
sai câu trắc nghiệm. Do vậy nên tiến hành theo quy trình sau:
Đọc đầu bài toán ra trong phần dẫn.
Giải bài toán để tìm đáp số.
So sánh đáp số vừa tìm được với các đáp số có trong phần lựa chọn.
Chọn phương án đúng.
KẾT LUẬN CHƯƠNG I
Trong chương I đã trình bày cơ sở nghiên cứu lý luận về bài tập vật lí, các
khái niệm về bài tập vật lí cũng như đã đưa ra mục đích, đi phân loại và yêu cầu
đối với dạy học về bài tập vật lí. Trong chương I này cũng đã đưa ra phương
pháp chung cho việc giải bài toán vật lý và trình bày ba kiểu hướng dẫn học sinh
giải toán điển hình. Bên cạnh đó, theo yêu cầu đổi mới giáo dục trong chương
trình này đã đưa ra các khái niệm liên quan đến bài tập trắc nghiệm, đi phân loại
và đưa ra yêu cầu đối với việc biên soạn câu hỏi trắc nghiệm. Đồng thời đưa ra
một số cách làm bài tập trắc nghiệm để học sinh thuận lợi hơn trong việc giải
quyết bài tập trắc nghiệm và đạt hiệu quả cao.
18
CHƯƠNG 2: PHÂN LOẠI CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ
PHƯƠNG PHÁP GIẢI
2.1 Kiến thức cơ bản trong chương “sóng cơ học”
2.1.1. Sóng cơ học
Sóng cơ học là những dao động cơ học lan truyền trong một môi trường
đàn hồi theo thời gian.
Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng và truyền pha dao động.
Có 2 loại: