i
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC
NGUYỄN VĂN NAM HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP VẬT LÍ
PHẦN DAO ĐỘNG CƠ HỌC VÀ DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VẬT LÍ LỚP
12 NÂNG CAO THEO PHƯƠNG PHÁP TƯƠNG TỰ

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÍ

Chuyên ngành : LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC
(BỘ MÔN VẬT LÍ)
Mã số: 60 14 10

Người hướng dẫn khoa học: TS. Phạm Kim Chung

HÀ NỘI – 2012 v


1.6. Suy luận tương tự 26
1.6.1. Định nghĩa và cấu tạo của suy luận tương tự 26
1.6.2. Cấu tạo của suy luận tương tự 28
1.6.3. Các quy tắc suy luận tương tự. 29
1.6.4. Các kiểu suy luận tương tự 30
1.6.5. Sử dụng phương pháp tương tự trong dạy học vật lí 32
1.7.1. Phương pháp điều tra 37
1.7.2. Kết quả điều tra 37
1.8. Kết luận chương 1 40
Chƣơng 2. XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN HỌC
SINH GIẢI BÀI TẬP PHẦN DAO ĐỘNG CƠ VÀ DAO ĐỘNG ĐIỆN
TỪ VẬT LÝ LỚP 12 NÂNG CAO THEO PHƢƠNG PHÁP TƢƠNG
TỰ 41
2.1. Sự tương tự trong phần dao đông cơ học và dao động điện từ, chương
trình vật lí lớp 12 nâng cao 41
2.1.1. Sự tương tự trong phần dao đông cơ học và dao động điện từ 41
2.1.2. Mối quan hệ tương đồng giữa điện cơ 43
2.1.2.1. Mối quan hệ tương đồng qua các hàm dao động 43
2.1.2.2. Mối quan hệ tương đồng qua năng lượng : 45
2.1.2.3. Mối quan hệ tương đồng qua cách mắc thành bộ : 48
2.1.2.4. Mối quan hệ tương đồng qua tổng trở : 50 vii
2.3. Xây dựng hệ thống bài tập “phần dao động cơ và dao động điện từ thuộc
chương trình vật lí lớp 12 nâng cao” 51
2.3.1. Dạng 1. Viết phương trình dao động 51
2.3.2.Dạng 2. Tính quãng đường - Điện tích 56
2.3.3. Dạng 3. Xác định thời gian dao động 57
2.3.4. Dạng 4. Bài toán cực trị 62

theo các dạng bài và vận dụng toán học để giải các bài tập.
Sự suy luận tương tự là một phương pháp suy luận lôgíc từ sự giống
nhau về các dấu hiệu xác định của hai hay nhiều đối tượng, từ đó suy ra
sự giống nhau về các dấu hiệu khác của chúng, từ việc xác định các
điểm giống và khác nhau giữa các dạng bài tập sẽ giúp hệ thống hóa các
dạng bài tập và giúp học sinh phát triển kĩ năng giải các dạng bài tập.
Trong chương trình vật lí lớp 12, các hiện tượng vật lí liên quan đến
dao động có vai trò quan trọng, có mối liên hệ chặt chẽ với nhau, các
dạng bài tập và cách giải có nhiều nét tương tự giữa dao động cơ học và
dao động điện từ, học sinh sẽ được học ở các phần sau.
Từ những lí do trên tôi chọn đề tài “Hướng dẫn học sinh giải bài tập
vật lí phần dao động cơ học và dao động điện từ vật lí lớp 12 nâng cao
theo phương pháp tương tự”.
2
2. Mục tiêu nghiên cứu
Vận dụng phương pháp suy luận tương tự để hướng dẫn học sinh giải
bài tập thuộc phần “dao động cơ học và dao động điện từ” phần này
nhằm phát huy tính tích cực và chủ động cho học sinh.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu chương trình vật lí phổ thông hiện hành, các dạng bài
tập phần dao động cơ học và dao động điện từ vật lí lớp 12 nâng cao, hệ
thống hoá các dạng bài tập và phương pháp giải các bài tập phần này.
- Vận dụng phương pháp suy luận tương tự để xây dựng hệ thống các
dạng phần trên nhằm giúp HS giải các bài tập hiệu quả.
- Xây dựng tiến trình dạy học hướng dẫn học sinh giải bài tập theo
phương pháp suy luận tương tự.
- Thực nghiệm sư phạm.
4
CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Mục đích của việc bài tập và vai trò trong dạy học vật lí
1.1.1. Mục đích của việc giải bài tập vật lí trong dạy học
Trong thực tế dạy học bài toán vật lí được hiểu là một vấn đề được đặt
ra đòi hỏi những suy luận logic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên
cơ sở các định luật và các phương pháp vật lí.
Quá trình giải một bài tập vật lí là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài
toán, xem xét hiện tượng vật lí đề cập, dựa vào kiến thức vật lí để tìm ra
những cái chưa biết trên cơ sở những cái đã biết. Thông qua hoạt động
giải bài tập, học sinh cách suy nghĩ, lập luận để hiểu rõ bản chất của vấn
đề, và có cái nhìn đúng đắn khoa học.
1.1.2. Vai trò của bài tập trong dạy học vật lí
Bài tập vật lí là một phương tiện rất tốt để phát triển tư duy, óc tưởng
tượng, khả năng độc lập trong suy nghĩ và hành động, tính kiên trì trong
việc khắc phục khó khăn trong cuộc sống của học sinh.
Để giúp học sinh khả năng tự học, người giáo viên phải biết lựa chọn
bài tập sao cho phù hợp, sắp xếp chúng một cách có hệ thống từ dễ đến

Bài tập định tính thường có hai dạng : giải thích hiện tượng và dự
đoán hiện tượng sẽ xảy ra.
+ Bài tập giải thích hiện tượng:
Xây dựng lập luận :
- Tìm trong đầu bài những dấu hiệu có liên quan đến một tính chất vật
lí, một định luật vật lí đã biết.
- 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. 6
+ Bài tập dự đoán hiện tượng
Về mặt logic 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 kuận (phán đoán khẳng định
riêng).
2. Xây dựng lập luận trong giải bài tập định lượng
Có hai phương pháp xây dựng lập luận : phương pháp phân tích và
phương pháp tổng hợp.
Phương pháp phân tích.
Phương pháp tổng hợp.
1.4. Hƣớng dẫn học sinh giải bài tập vật lí
- Hướng dẫn theo mẫu (Angorit)
- Hướng dẫn tìm tòi
- Định hướng khái quát chương trình hóa
1.5. Lựa chọn và sử dụng bài tập trong dạy học vật lí
1.5.1. Lựa chọn bài tập

1) Số lượng các đặc điểm giống (hoặc khác) nhau ở hai đối tượng so
sánh càng nhiều, thì kết luận càng chính xác.
2) Các đặc điểm giống (hoặc khác) nhau đó càng bản chất, thì kết luận
rút ra càng chính xác hơn.
3) Mối liên hệ giữa các đặc điểm giống (hoặc khác) với đặc điểm
được rút ra ở kết luận càng chặt chẽ, hữu cơ, mang tính quy luật bao
nhiêu, thì kết luận cũng sẽ càng chính xác.
1.6.4. Các kiểu suy luận tương tự
a) Các kiểu tương tự căn cứ vào tính chất giống nhau.
Chia ra thành hai dạng cơ bản :
- Suy luận tương tự về thuộc tính của các đối tượng có đặc điểm là,
dựa trên cơ sở sự giống nhau về thuộc tính nào đó của hai đối tượng
(hay nhóm đối tượng) để rút ra kết luận, chúng có thể giống nhau ở một 8
số thuộc tính khác nữa.
- Suy luận tương tự về quan hệ giữa các đối tượng, đặc điểm là các
đối tượng được so sánh không có những thuộc tính như nhau, mà lại có
những thuộc tính hoàn toàn khác nhau, ở một nghĩa nào đó, thậm chí là
không thể so với nhau được, nhưng chúng có những mối quan hệ như
nhau với các đối tượng khác.
b) Các kiểu tương tự theo mức giống nhau của các đối tượng.
Sự giống nhau giữa các thuộc tính hay các mối quan hệ qua lại của các
đối tượng có thể có những mức độ khác nhau. Vì thế phép tương tự còn
có các dạng khác nữa - khoa học hoặc phổ thông.
1.6.5. Sử dụng phương pháp tương tự trong dạy học vật lí
1.6.5.1. Sự cần thiết của việc sử dụng SLTT trong DHVL
Sử dụng suy luận tương tự giúp cho học sinh làm quen với một
phương pháp được sử dụng trong nghiên cứu vật lí. Việc sử dụng PPTT
10
CHƢƠNG 2
XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ HƢỚNG DẪN
HỌC SINH GIẢI BÀI TẬP PHẦN DAO ĐỘNG CƠ VÀ
DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ VẬT LÝ
LỚP 12 NÂNG CAO THEO PHƢƠNG PHÁP TƢƠNG TỰ
2.1. Sự tƣơng tự trong phần dao đông cơ học và dao động điện từ,
chƣơng trình vật lí lớp 12 nâng cao
2.1.1. Sự tương tự trong phần dao đông cơ học và dao động điện từ
Dao động con lắc lò xo và mạch dao động LC tuy khác nhau về bản chất
nhưng có những sự tương tự khác thú vị. Dựa vào sự so sánh này ta có thể
hiểu rõ và nắm chắc hơn kiến thức nội dung này (bảng 2.1, bảng 2.2).
Ta nhận thấy rằng : Trong phương trình mô tả dao động cơ học và dao
động điện từ, có các đại lượng từng cặp tương cặp tương ứng đóng vai
trò tương tự nhau.
2.1.2. Mối quan hệ tương đồng giữa điện cơ
- Mối quan hệ tương đồng qua các hàm dao động
- Mối quan hệ tương đồng qua năng lượng :
- Mối quan hệ tương đồng qua cách mắc thành bộ :
- Mối quan hệ tương đồng qua tổng trở.
2.3. Xây dựng hệ thống bài tập “phần dao động cơ và dao động điện
từ thuộc chƣơng trình vật lí lớp 12 nâng cao”
Trên cơ sở phân tích các yêu cầu của chương trình vật lí phổ thông và
các dạng bài tập thường gặp trong phần dao động cơ học và dao động
điện từ, đề tài soạn hệ thống bài tập tương tự giữa 2 phần trên và hướng

v = x’ = - Asin( t + )
i = q’ = - Q
0
sin( t + )
2 2 2
()
v
Ax

2 2 2
0
()
i
qq

F = - kx = - m
2
x
2
q
u L q
C

W
đ
=
1
2
mv
2

q (Điện tích)
(Vận tốc) v = x’

i = q’ (Cường độ dòng điện)
(Khối lượng) m

L (Độ tự cảm)
(Độ cứng lò xo) k

(Nghịch đảo điện dung)
(Lực) F

U (Hiệu điện thế)
(Động năng)
2
1
mv
22
1
Li
2
(Năng lượng từ) 12
(Thế năng)
2

C
q
= hằng số
(ĐL bảo toàn cơ năng) (ĐL bảo toàn năng lượng điện từ)
2.3.1. Dạng 1. Viết phương trình dao động
Các bước giải bài tập dạng này như sau :
Dao động cơ học
Dao động điện từ
* Phương trình dao động có dạng :
x = Acos( t + )
Bước 1 : Tìm tần số góc dựa vào
các thông số đầu bài cho ( =
m
k
;
)
Bước 2 : Tìm các giá trị A, φ dựa
vào điều kiện ban đầu tại thời điểm t
= 0.
?cos
?sin
?cos
2
Aa
Av
Ax

Sau khi viết phơng trình dạng Cos,
đổi về dạng Sin có thể dùng công
thức :

cáctrường hợp kéo vật lệch ra khỏi vị
trí cân bằng theo chiều dương một
đoạn 5cm rồi thả nhẹ. Chọn t = 0 lúc
thả vật.
Giải
Giả sử phương trình dao động có
dạng : x = Acos( t + )
Ta có :
)/(10
2
200
srad
m
k

1.Tìm A và φ dựa vào trạng thái dao
động ban đầu (t = 0). Ta có :
0sin
5cos
Av
Ax

)2(
)1(

Từ (2)
0

kết hợp (1), ta chọn nghiệm :
0

10.4.10.4,0
11
7
123
srad
LC

Tại thời điểm t = 0 thì :

0sin
cos
o
oo
Qi
QQq0

Vậy :
))(10.5,2cos(10)cos(
79
CttQq
o2.5. Soạn thảo tiến trình dạy học
Trong một tiết bài tập vật lí không yêu cầu học sinh phải giải nhiều
bài toán mà chỉ cần 1 hoặc 2 bài. Ngoài ra một bài tập vật lí cần bao quát
các nội dung khác nhau của một bài học hoặc của một chương, hay nói

Ở bước này giáo viên cho học sinh thảo luận để phân tích những điểm
giống nhau của hai phần trên. Để quá trình này có hiệu quả, giáo viên có
thể mở rộng, thu hẹp, điều chỉnh lại khi cần thiết, để học sinh hiểu được
những đặc điểm chung cơ bản. Những tương tự được chỉ ra là kết quả
của quá trình thiết lập sự tương ứng giữa nguồn và mục tiêu. 15
Bƣớc 3 : Suy xét. Trong bước này, giáo viên cần xét xem nguồn có rõ
ràng và hữu ích hay gây nhầm lẫn, để từ đó có thể đưa ra kết luận về
nguồn của phép tương tự. Sau đó, cũng nên xem xét lại tâm điểm từ các
kết luận được rút ra, đồng thời đề ra những thay đổi để cải tiến cho lần
sau.
Cuối giờ học giáo viên có thể có thêm những biện pháp thích hợp để
học sinh thư giãn như :
- Cho HS làm bài tập và chấm điểm cho 5 HS làm nhanh nhất.
- Có thể giáo viên đưa ra những bái tập định tính vui để học sinh có
thể suy nghĩ trả lời liền hoặc về nhà tự giải.

Trình độ của 2 nhóm về học môn vật lí là tương đương nhau.
3.3. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm
3.3.1. Phân tích định tính
+ Ở lớp thực nghiệm :
Trước khi giải bài tập giáo viên tổ chức, hướng dẫn, định hướng tổng
quát phương pháp giải, hướng dẫn học sinh thực hiện theo tiến trình giải
bài tập. Thông qua phương pháp đàm thoại bằng các câu hỏi gợi mở để 17
tổ chức có hiệu quả hoạt động thầy và trò, từng bước giải đáp vấn đề đặt
ra của bài toán. Xác định các đại lượng biết, đại lượng cần tìm, phân tích
bài toán theo logic các điều kiện bài tập và kiến thức vật lí. Khích lệ học
sinh chủ động tích cực xây dựng bài và giải bài tập một cách tốt nhất
(Bằng những lời khen, bằng ghi điểm đúng mức). Đồng thời qua bài tập
rèn luyện, phát triển các kỹ năng cho học sinh. Trong giờ học giáo viên
không làm thay bài tập, khi học sinh có thể làm được, dù chỉ là số ít.
Các bước cơ bản sau :
Bước 1: Giáo viên hướng dẫn, kiểm tra kiến thức liên quan đến bài
tập về phần dao động điện từ.
Giáo viên thực hiện công tác tổ chức, giới thiệu nội dung bài học; đặc
câu hỏi gọi học sinh trả lời nhắc các học sinh khác tập trung lắng nghe,
chuẩn bị nhận xét, góp ý trả lời của bạn. Sau khi học sinh (được kiểm
tra) thực hiện xong, giáo viên cho các học sinh khác nhận xét góp ý bổ
sung. Về cơ bản học sinh nhớ được các công thức xác định các đại lượng
Z; U; I; P… Để học sinh được khắc sâu kiến thức, tiện theo dõi và vận
dụng thì giáo viên nên ghi vắn tắt đáp án, công thức liên quan ở góc phải
bảng và giữ lại trong tiết học.
Bước 2 : Giáo viên tổ chức giao các bài tập cơ bản. Để học sinh tự
giải trong 3 phút. Gọi một học sinh lên bảng giải bài, cả lớp cùng giải

sinh ôn tập lại kiến thức đã học, tạo được mối liên hệ giữa kiến thức cũ
và kiến thức mới, mà còn giúp học sinh tiếp thu bài nhanh hơn và tránh
được các sai lầm.
3.3.2. Phân tích định lượng
Để có căn cứ đánh giá và với sự góp ý của giáo viên trường THPT,
chúng tôi đã tiến hành soạn thảo và tổ chức cho học sinh làm bài kiểm
tra với thời gian 45 phút sau khi kết thúc bài học. Bài kiểm tra có tác
dụng một lần nữa kiểm định lại những khó khăn, sai lầm của học sinh
mà đề tài tìm hiểu trước đó, đông thời đó là căn cứ để đánh giá năng lực 19
tư duy vật lí, và tính sáng tạo của học sinh (Đề và đáp án bài kiểm tra đã
được trình bày ở phần phụ lục).
Cụ thể thông qua điểm kiểm tra giữa học kì 1 lớp 12 và bài kiểm tra
sau tiết dạy thực nghiệm đã thu được kết quả như sau
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát trƣớc khi thực hiện
Nhóm
Số
HS
Giỏi
Khá
TB
Yếu - Kém
SL
%
SL
%
SL
%

Yếu
SL
%
SL
%
SL
%
SL
%
Đối chứng
85
8
9%
60
71%
9
11%
8
9%
Thực
nghiệm
91
15
16%
66
73%
8
9%
2
2%

7.54
1.128
.118
Đối chứng
85
7.11
1.604
.174
Điểm trung bình lớp thực nghiệm là 7.54, lớp đối chứng là 7,11. Như
vậy với đối tượng học sinh như nhau, kết quả kiểm tra đã cho thấy chất
lượng của bài dạy ở lớp thực nghiệm cao hơn so với ở lớp đối chứng.
* Kiểm định sự khác nhau của các trung bình cộng (từ tổng thể chung
có phương sai khác nhau). 21
Để khẳng định chắc chắn sự khác biệt này, nhóm tiến hành thực hiện
kiểm định thống kê T-test về sự sai khác giá trị trung bình điểm số của
các lớp bằng phần mềm SPSS
Bảng 3.6. Kiểm định sự khác nhau của các trung bình cộng

Nhận xét :
- Điểm trung bình cộng của lớp thực nghiệm (7,54) cao hơn lớp đối
chứng (7,11), Phép kiểm định Independent Samples Test trên phần mềm
SPSS cho thấy các hệ số có ý nghĩa đều dưới 0.05 (Thỏa mãn giá trị cho
phép). Do vậy, có thể khẳng định sự sai khác trên là có ý nghĩa chứng tỏ
việc áp dụng các biện pháp đã đề xuất có hiệu quả tốt hơn phương pháp
dạy học thông thường.
- Từ bảng 3.2 cho thấy độ lệch chuẩn (Std. Deviation) giá trị điểm số
của lớp thực nghiệm (1.118) nhỏ hơn lớp đối chứng (1.174) nghĩa là độ