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

SP Sư phạm
SV Sinh viên
VL Vật lí iii

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Bảng các đại lượng phản ánh sự tương tự giữa điện và cơ…
35
Bảng 1.2. Một số đại lượng điện và từ tương ứng…………… ………
35
Bảng 1.3. Kết quả điều tra học sinh về mức độ sử dụng suy luận tương tự
38
Bảng 2.1. Các phương trình tương ứng giữa DĐ cơ học và DĐ điện từ….
42
Bảng 2.2. Các đại lượng và định luật giữa DĐ cơ học và DĐ điện từ……
42
Bảng 2.3. Mối quan hệ tương đồng qua cách mắc thiết bị thành bộ……
48
Bảng 3.1. So sánh kết quả khảo sát trước thực nghiệm…………………
80
Bảng 3.2. So sánh kết quả khảo sát sau thực nghiệm……………………
80
Bảng 3.3. Tần suất điểm lớp đối chứng…………………………………
82
Bảng 3.4. Tần suất điểm lớp thực nghiệm
82

năng của học sinh, có thể đƣợc sử dụng nhƣ là một phƣơng tiện nghiên cứu tài
liệu mới trong giai đoạn hình thành kiến thức mới cho học sinh, giúp cho học
sinh lĩnh hội đƣợc kiến thức mới một cách sâu sắc và vững chắc.
Trong dạy học vật lí việc hƣớng dẫn học sinh giải bài tập vật lí sao cho
thuần thục và nhanh nhạy thì phải tốn nhiều thời gian và công sức hơn. Vì khi
giải bài tập đòi hỏi phải vận dụng lý thuyết đã học và kèm theo các công thức
toán học. Tiết bài tập vật lí giữ một vai trò quan trọng giúp học sinh củng cố, đào
sâu và nắm vững kiến thức, nó là một hình thức tổng hợp kiến thức của một bài,
một chƣơng. Nó là thƣớc đo mức độ sâu sắc và vững vàng kiến thức mà học sinh
thu nhận đƣợc.
Trong thực tế việc dạy học vật lí ở các trƣờng trung học phổ thông
(THPT) cho thấy việc hƣớng dẫn học sinh giải bài tập vẫn còn rập khuôn theo
các dạng bài và vận dụng toán học để giải các bài tập. Đặc biệt trong giai đoạn
hiện nay, việc áp dụng thi trắc nghiệm càng dẫn đến việc coi trọng vận dụng toán
học để giải bài tập vật lí mà ít quan tâm đến phát triển tƣ duy vật lí. Học sinh
phải nhớ một nội dung kiến tức rộng lớn và cần nhiều kĩ năng tính toán khác.

2

Sự suy luận tƣơng tự là một phƣơng pháp suy luận lôgíc từ sự giống nhau
về các dấu hiệu xác định của hai hay nhiều đối tƣợng, 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 phần trên sẽ giúp hệ thống hóa các dạng bài tập và giúp
học sinh phát triển kĩ năng giải các dạng bài tập phần dƣới. Sự tƣơng tự là một
đƣờng dẫn nghiên cứu, cho phép xây dựng các mô hình, các lí thuyết mới, đề
xuất những tƣ tƣởng mới. Các dạng bài tập vật lí đa dạng và phong phú nhƣng
giữa chúng có mối liên hệ khách quan, có dấu hiệu giống nhau. Vì vậy trong
nghiên cứu và dạy học Vật lí có thể vận dụng để so sánh, sắp xếp chúng vào một
hệ thống.
Việc sử dụng PPTT trong dạy học góp phần nâng cao hiệu quả của giờ

Vận dụng phƣơng pháp suy luận tƣơng 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 hƣớng dẫn học sinh giải bài tập theo phƣơng
pháp suy luận tƣơng tự.
Thực nghiệm sƣ phạm.
4. Phạm vi nghiên cứu
Xây dựng hệ thống và hƣớng dẫn học sinh giải bài tập vật lí phần dao
động cơ và dao động điện từ thuộc chƣơng trình vật lí lớp 12 nâng cao theo
phƣơng pháp tƣơng tự.

4

5. Giả thuyết khoa học
Vận dụng phƣơng pháp suy luận tƣơng tự để hƣớng dẫn học sinh giải bài
tập phần dao động cơ và dao động điện từ thuộc chƣơng trình vật lí lớp 12 nâng
cao, sẽ giúp học sinh tích cực, chủ động trong việc hệ thống hóa kiến thức, phát
triển kĩ năng giải bài tập cho học sinh.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu
6.1. Nghiên cứu lí luận
Nghiên cứu cơ sở lí luận để làm sáng tỏ vai trò của phƣơng pháp suy luận
tƣơng tự trong giải bài tập vật lí phần dao động cơ và dao động điện từ thuộc
chƣơng trình vật lí lớp 12 nâng cao.
Nghiên cứu chƣơng trình vật lí phổ thông, các giáo trình, tài liệu hƣớng
dẫn về học phần này, nội dung sách giáo khoa và những tài liệu tham khảo có
liên quan để xác định mức độ nội dung và yêu cầu về kiến thức, kĩ năng giải bài
tập mà học sinh cần nắm vững.
6.2. Nghiên cứu thực tiễn
Tìm hiểu nội dung chƣơng trình, phƣơng pháp và hình thức tổ chức việc
giải bài tập vật lí theo phƣơng pháp tƣơng tự phần dao động cơ và dao động điện
từ thuộc chƣơng trình vật lí lớp 12 nâng cao

do nghiên cứu tài liệu giáo khoa cũng chính là một bài toán đối với học sinh. Sự
tƣ duy định hƣớng một cách tích cực luôn luôn là việc giải bài toán”. [12,tr 89]
Giải bài tập vật lí là một trong những hình thức tập luyện chủ yếu và đƣợc
tiến hành nhiều nhất. Trong mỗi tiết học hoạt động giải BTVL tham gia vào quá
trình quá trình dạy học nhƣ một yếu tố then chốt, giúp học sinh nắm bắt kiến
thức mới một cách hiệu quả và đặc biệt là việc củng cố lại kiến thức đã học
Quá trình giải một bài tập vật lí là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài
toán, xem xét hiện tƣợng vật lí đề cập, dựa vào kiến thức vật lí để tìm ra những
cái chƣa biết trên cơ sở những cái đã biết. Thông qua hoạt động giải bài tập, học
sinh không những củng cố lý thuyết và tìm ra lời giải một cách chính xác, mà
còn hƣớng cho học sinh cách suy nghĩ, lập luận để hiểu rõ bản chất của vấn đề,
và có cái nhìn đúng đắn khoa học. Vì thế, mục đích cơ bản đặt ra khi giải bài tập
vật lí là làm cho học sinh hiểu sâu sắc hơn những quy luật vật lí, biết phân tích
và ứng dụng chúng vào những vấn đề thực tiễn, vào tính toán kĩ thuật và cuối
cùng là phát triển đƣợc năng lực tƣ duy, năng lực tƣ giải quyết vấn đề. [10,
tr337-338]

7

1.1.2. Vai trò của bài tập trong dạy học vật lí
Trƣớc hết, vật lí là một môn khoa học giúp học sinh hiểu đƣợc quy luật
vận động của thế giới vật chất và bài tập vật lí giúp học sinh hiểu rõ những qui
luật ấy, biết phân tích và vận dụng những qui luật ấy vào thực tiễn. Kiến thức sẽ
đƣợc nắm vững thật sự, nếu học sinh có thể vận dụng thành thạo chúng hoàn
thành vào những bài tập lí thuyết hay thực hành.
Bài tập vật lí có một vị trí đặc biệt trong dạy học vật lí ở trƣờng phổ thông.
Việc giải bài tập vật lí không chỉ nhằm mục đích giải toán, mà nó còn có ý nghĩa
to lớn trong việc rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng
tính toán, suy luận logic để giải quyết những vấn đề trong thực tế cuộc sống.
Giúp học sinh hiểu đƣợc một cách sâu sắc và đầy đủ những kiến thức quy định

1.1.3. Các dạng bài tập vật lí
1.1.3.1. Bài tập vật lí định tính
Bài tập định tính là bài tập mà học sinh không cần phải tính toán (Hay chỉ
có các phép toán đơn giản) mà chỉ vận dụng các định luật, định lý, qui luật để
giải thích các hiện tƣợng thông qua các lập luận có căn cứ, có lôgíc. Nội dung
của các câu hỏi khá phong phú, và đòi hỏi phải vận dụng rất nhiều các kiến thức
vật lí. Thông thƣờng để giải các bài toán này cần tiến hành theo các bƣớc :
* Phân tích câu hỏi

9

* Phân tích hiện tƣợng vật lí có đề cập đến trong câu hỏi để từ đó xác định
các định luật, khái niệm vật lí hay một qui tắc vật lí nào đó để giải quyết câu hỏi.
* Tổng hợp các điều kiện đã cho với các kiến thức tƣơng ứng để trả lời
câu hỏi.
1.1.3.2. Bài tập vật lí định lượng
Đó là loại bài tập vật lí mà muốn giải quyết nó ta phải thực hiện một loạt
các phép tính. Dựa vào mục đích dạy học ta có thể phân loại bài tập dạng này
thành hai loại :
- Bài tập tập dƣợt : Là bài tập đơn giản đƣợc sử dụng ngay khi nghiên cứu
một khái niệm hay một qui tắc vật lí nào dó để học sinh vật dụng kiến thức vừa
mới tiếp thu.
- Bài tập tổng hợp : Là những bài tập phức tạp mà muốn giải nó học sinh
vận dụng nhiều kiến thức ở nhiều phần, nhiều chƣơng, nhiều cấp học và thuộc
nhiều lĩnh vực. Đặc biệt khi các câu hỏi loại này đƣợc nêu dƣới dạng trắc
nghiệm khách quan, thì yêu cầu học sinh phải nhớ kết quả cuối cùng đã đƣợc
chứng minh trƣớc đó để giải nó một cách nhanh chóng. Vì vậy yêu cầu học sinh
phải hiểu bài một cách sâu sắc để vận dụng kiến thức ở mức độ cao.
1.1.3.3.Bài tập đồ thị
Đó là bài tập mà dữ kiện đề bài cho dƣới dạng đồ thị hay trong quá trình


11

quả của các phƣơng trình nhƣ con đƣờng đƣa đến kết quả cuối cùng, nên họ nghĩ
tất cả các bƣớc trung gian đều là những công thức quan trọng nhƣ nhau mà họ
phải học thuộc. [17, pp 80]
Trong quá trình hƣớng dẫn học sinh giải bài tập vật lí, những kĩ năng cần
rèn luyện cho học sinh là :
1. Phân tích hiện tƣợng vật lí (Có thể đơn giản hóa quá trình, hiện tƣợng
vật lí bằng hình vẽ). Xác định các dấu hiệu bản chất của hiện tƣợng, tƣ duy lại
kiến thức, xác định kiến thức liên quan và giải quyết bài toán theo trình tự hiện
tƣợng vật lí.
2. Thực hiện tiến trình giải một bài tập vật lí : Từ đọc kỹ đề, tóm tắt bài
toán (đã cho biết gì?, cần tìm cái gì?) phân trích mối quan hệ giữa yếu tố (đại
lƣợng) cho biết và yếu tố (đại lƣợng) cần tìm; quan hệ giữa hiện tƣợng vật lí của
bài toán và kiến thức liên quan; vẽ hình minh họa (nếu có). Định hƣớng tổng
quát phƣơng pháp và chọn cách giải nào là phù hợp nhất với giả thuyết bài toán.
3. Phân tích, tổng hợp, khái quát hóa vấn đề qua bài tập vật lí : Cần có
suy luận chặt chẽ theo logic kiến thức vật lí, đảm bảo tính chính xác khoa học
của bài toán, cụ thể là các phép biến đổi sau:
- Biến đổi tổng quát bằng chữ: trong thực hiện các phép tính. Đây là vấn
đề cần lƣu ý vì nhƣợc điểm hầu hết học sinh là suy luận yếu, thƣờng quen làm
phép tính từng bƣớc nhỏ, dùng máy tính để tính kết quả (dù các phép tính đơn
giản) hay với những giá trị đại lƣợng trung gian mà bài toán không cần tìm giá
trị cụ thể.

12

- Biến đổi ƣớc lƣợng (bằng chữ) đến biểu thức tối giản nhất mới thế giá trị
(bằng số) vào biểu thức và tiếp tục ƣớc lƣợng đến biểu thức tối giản bằng số (nếu

toán không yêu cầu, thì giá trị trung gian nên dùng bằng chữ (hoặc dạng phân số)
để thế vào giá trị đại lƣợng cần tìm, tiếp tục ƣớc lƣợng tới biểu thức tối giản rồi
mới thay và tính kết quả.
- Rèn luyện cho học sinh về tác phong khoa học, tính kiên nhẫn, nghiêm
túc trong giải toán, tránh trình trạng "xem thƣờng bài dễ - sợ trƣớc bài khó", luôn
phải suy nghĩ quyết tìm ra cách giải xem bài toán có bao nhiêu cách giải, nên
chọn cách giải nào là phù hợp nhất.
1.3. Phƣơng pháp giải bài tập
1.3.1. Các bước giải bài tập
Quá trình giải một bài tập vật lí thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện
của bài tập, xem xét hiện tƣợng vật lí, xác lập đƣợc những mối liên hệ cụ thể dựa
trên sự vận dụng kiến thức vật lí vào điều kiện cụ thể của bài tập đã cho. Từ đó
tính toán những mối liên hệ đã xác lập đƣợc để dẫn đến lời giải và kết luận chính
xác. Sự nắm vững những mối liên hệ này sẽ giúp cho giáo viên định hƣớng
phƣơng pháp dạy bài tập một cách hiệu quả.
Bài tập vật lí rất đa dạng, cho nên phƣơng pháp giải cũng rất phong phú.
Vì vậy không thể chỉ ra đƣợc một phƣơng pháp nào cụ thể mà có thể áp dụng để

14

giải đƣợc tất cả bài tập. Từ sự phân tích nhƣ đã nêu ở trên, có thể vạch ra một
dàn bài chung gồm các bƣớc chính nhƣ sau :
1. Tìm hiểu đầu bài, tóm tắt các dữ kiện
- Đọc kĩ đề bài, tìm hiểu ý nghĩa của những thuật ngữ quan trọng, xác định
đâu là ẩn số, đâu là dữ kiện.
- Dùng kí hiệu tóm tắt đề bài cho gì? Hỏi gì? Dùng hình vẽ mô tả lại tình
huống, minh họa nếu cần.
2. Phân tích hiện tƣợng
- Nhận biết các dữ liệu đã cho trong đề bài có liên quan đến những kiến
thức nào, khái niệm nào, hiện tƣợng nào, quy tắc nào, định luật nào trong vật lí.

làm sau. Quay lại những câu chƣa làm, đọc kĩ lại phần đề và gạch dƣới những
chữ quan trọng, và không nên dừng lại tìm lời giải cho một câu quá lâu. Cần lƣu
ý là không nên bỏ trống câu nào vì ta sẽ đƣợc xác suất 25% số câu trả lời đúng
trong số đó.
4. Lựa chọn cách giải cho phù hợp.
5. Kiểm tra, xác nhận kết quả và biện luận.
- Từ mối liên hệ cơ bản, lập luận giải để tìm ra kết quả.

16

- Phân tích kết quả cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phù hợp với
điều kiện đầu bài tập hoặc không phù hợp với thực tế. Việc biện luận này cũng là
một cách để kiểm tra sự đúng đắn của quá trình lập luận. Đôi khi nhờ sự biện
luận này mà học sinh có thể tự phát hiện ra những sai lầm của quá trính lập luận,
do sự vô lý của kết quả thu đƣợc.
1.3.2. Xây dựng lập luận trong giải bài tập
Xây dựng lập luận trong giải bài tập là một bƣớc quan trọng của quá trình
giải bài tập vật lí. Trong bƣớc này, ta phải vận dụng những định luật vật lí,
những quy tắc, những công thức để thiết lập mối quan hệ giữa đại lƣợng cần tìm,
hiện tƣợng cần giải thích hay dự đoán với những dữ kiện cụ thể đã cho trong đầu
bài. Muốn làm đƣợc điều đó, cần phải thực hiện những suy luận logic hoặc
những biến đổi toán học thích hợp. Có rất nhiều cách lập luận tùy theo loại bài
tập hay đặc điểm của từng bài tập. Tuy nhiên, tất cả các bài tập mà ta đã nêu ra
trong mục phân loại bài tập ở trên đều chứa đựng một số yếu tố của bài tập định
tính và bài tập tính toán tổng hợp. Dƣới đây, ta xét đến phƣơng pháp xây dựng
lập luận giải hai loại bài tập đó.
1. Xây dựng lập luận trong giải bài tập định tính
Bài tập định tính thƣờng có hai dạng : giải thích hiện tƣợng và dự đoán
hiện tƣợng sẽ xảy ra.
+ Bài tập giải thích hiện tƣợng:

18

- Xây dựng một luận ba đoạn để thiết lập mối quan hệ giữa định luật đó
với hiện tƣợng đã cho, nghĩa là giải thích đƣợc nguyên nhân của hiện tƣợng.
Trong trƣờng hợp hiện tƣợng phức tạp thì phải xây dựng nhiều luận ba đoạn liên
tiếp.
+ Bài tập dự đoán hiện tƣợng
Dự đoán hiện tƣợng thực chất là căn cứ vào những điều kiện cụ thể của
đầu bài, xác định những định luật chi phối hiện tƣợng và dự đoán đƣợc hiện
tƣợng gì xảy ra và xảy ra nhƣ thế nào. Từ đó tìm quy luật chung chi phối hiện
tƣợng cùng loại và rút ra kết luận. 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
Muốn giải đƣợc bài tập định lƣợng, trƣớc hết phải hiểu rõ hiện tƣợng xảy
ra, diễn biến của nó từ đầu đến cuối. Cho nên có thể nói phần đầu của bài tập
định lƣợng là một bài tập định tính. Do đó khi giải bài tập định lƣợng cần phải
thực hiện bƣớc 1 và 2 giống nhƣ khi giải bài tập định tính. Riêng bƣớc 3 về xây
dựng lập luận, có thể áp dụng các công thức và những cách biến đổi toán học
chặt chẽ, rõ ràng hơn
Có hai phƣơng pháp xây dựng lập luận : phƣơng pháp phân tích và
phƣơng pháp tổng hợp.
 Phƣơng pháp phân tích : phƣơng pháp phân tích bắt đầu bằng việc tìm
một định luật, một quy tắc diễn đạt bằng một công thức có chứa đại lƣợng cần