BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2

NGUYỄN KIM SỸ

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP
THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC
CHƢƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT
ĐIỂM” VẬT LÍ 10 THPT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

HÀ NỘI, 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2

NGUYỄN KIM SỸ

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP
THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC
CHƢƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT
ĐIỂM” VẬT LÍ 10 THPT
Chuyên ngành: Phương pháp dạy học Vật lí
Mã số: 60 11 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thế Khôi

HÀ NỘI, 2016

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, khách quan và chƣa từng đƣợc
ai công bố trong bất kỳ một công trình khoa học nào khác.

Tác giả

Nguyễn Kim Sỹ


CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BTTN

: Bài tập thí nghiệm

BTVL

: Bài tập vật lí

ĐHSP

: Đại học sƣ phạm

GQVĐ

: Giải quyết vấn đề

GV

: Giáo viên


: Trung học phổ thông

TN

: Thí nghiệm

TNSP

: Thực nghiệm sƣ phạm

VĐ

: Vấn đề


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ...................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................... 2
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................................... 2
4. Giả thuyết khoa học ................................................................................... 3
5. Nhiệm vụ nghiên cứu................................................................................. 3
6. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................... 3
7. Đóng góp của luận văn .............................................................................. 4
8. Cấu trúc của luận văn ................................................................................ 4
Chƣơng 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC BÀI
TẬP THÍ NGHIỆM CHƢƠNG “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VẬT LÍ 10 THPT .............................................................................................. 6
1.1. Bài tập thí nghiệm về vật lí ..................................................................... 6

chất điểm” – Vật lí 10THPT ........................................................................ 51
2.2.1. Hệ thống bài tập thí nghiệm ........................................................... 51
2.2.1.1. Bài tập thí nghiệm định tính................................................... 51
2.2.1.2. Bài tập thí nghiệm định lƣợng ............................................... 55
2.2.2. Soạn thảo tiến trình dạy học bài tập thí nghiệm, một số kiến
thức chƣơng “Động lực học chất điểm” – Vật lí 10 THPT ..................... 56
2.2.1.1. Bài tập thí nghiệm trong bài học xây dựng kiến thức mới .... 56
2.2.2.2. Bài tập thí nghiệm trong bài học thực hành thí nghiệm
vật lý .................................................................................................... 61
Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ........................................................ 65
3.1. Mục đích, đối tƣợng và phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm ............... 65


3.1.1. Mục đích ......................................................................................... 65
3.1.2. Đối tƣợng và phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm......................... 65
3.2. Xây dựng phƣơng thức và tiêu chí đánh giá ......................................... 66
3.2.1. Phƣơng thức và tiêu chí đánh giá mặt định lƣợng ........................ 66
3.2.2. Phƣơng thức và tiêu chí đánh giá mặt định tính ............................ 67
3.3. Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm ............................... 67
3.3.1. Các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm ..................... 67
3.3.2. Phân tích hiệu quả của các tiến trình dạy học đã soạn thảo ......... 68
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ............................................................................ 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 75
PHỤ LỤC ............................................................................................................


1

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài

BTVL sẽ rèn luyện cho HS khả năng vận dụng kiến thức, các kĩ năng cơ bản
giúp cho HS hiểu sâu hơn những qui luật, hiện tƣợng vật lí, biết phân tích và
giải thích đƣợc những hiện tƣợng vật lí thƣờng gặp. Thông qua bài tập HS có
điều kiện sử dụng kiến thức đã học để tự lực giải quyết những tình huống cụ
thể khác nhau. Nhờ vậy, kiến thức trở nên sâu sắc, hoàn thiện hơn và trở thành
kiến thức thực sự của HS.
Trong các loại bài tập thì việc giải BTTN là một hình thức HĐ nhằm
nâng cao chất lƣợng học tập, tăng cƣờng hứng thú, gắn học với hành, lí luận
với thực tế, kích thích tính tự chủ tích cực, tự lực, trí thông minh sáng tạo,
tháo vát… của từng HS. Đây cũng là một biện pháp để phát hiện đúng những
HS khá, giỏi về vật lí.
Từ những phân tích ở các đề tài (luận án, luận văn, tài liệu tham khảo,...)
có liên quan đến hƣớng nghiên cứu của tác giả: Nghiên cứu những nội dung
trọng tâm nào? Còn cái gì chƣa giải quyết hay giải quyết chƣa triệt để? Ta
thấy rằng để nâng cao hiệu quả dạy và học môn vật lí, GV cần quan tâm đến
việc sử dụng BTTN vật lí trong quá trình dạy và học. Với mong muốn đóng
góp một phần nhỏ vào việc nâng cao chất lƣợng dạy học vật lí ở trƣờng phổ
thông, tôi chọn đề tài: “Xây dựng và sử dụng bài tập thí nghiệm trong dạy
học chƣơng “Động lực học chất điểm” – Vật lí 10 THPT”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu, xây dựng hệ thống BTTN và soạn thảo tiến trình dạy học
một số kiến thức thuộc chƣơng “Động lực học chất điểm” – Vật lí 10 THPT,
trong đó có sử dụng các bài tập đã xây dựng nhằm phát triển tính tích cực
nhận thức, năng lực sáng tạo của HS.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
a. Đối tƣợng nghiên cứu: HĐ dạy học bài tập vật lí ở trƣờng THPT.


3


6.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lí thuyết:
- Nghiên cứu các tài liệu về lí luận dạy học vật lí, đặc biệt là lí luận về dạy
giải BTVL; những tài liệu liên quan đến TN và BTVL 10.
- Vận dụng các quan điểm lí luận hiện đại về việc thiết kế tiến trình HĐ
dạy học một kiến thức cụ thể, để soạn thảo tiến trình dạy học giải một số
BTTN thuộc chƣơng “Động lực học chất điểm” – Vật lí 10 THPT.
- Nghiên cứu các tài liệu về tâm lí học, lí luận và phƣơng pháp dạy học,
các luận án, luận văn, các bài báo liên quan đến việc đổi mới phƣơng pháp
dạy học.
6.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn.
- Điều tra việc đổi mới phƣơng pháp dạy học ở trƣờng THPT.
- Điều tra, thăm dò hiểu biết ban đầu của HS về chƣơng “Động lực học
chất điểm” – Vật lí 10 THPT.
- Điều tra những khó khăn thuận lợi của GV và HS trong việc xây dựng
và sử dụng BTTN chƣơng “Động lực học chất điểm” – Vật lí 10 THPT.
6.3. Phƣơng pháp TNSP: Đánh giá tính khả thi và hiệu quả của hệ thống
BTTN đã đƣợc thiết kế.
6.4. Phƣơng pháp thống kê toán học: Xử lí số liệu thu đƣợc từ TNSP.
7. Đóng góp của luận văn
- Làm sáng tỏ cơ sở lí luận của việc dạy học kết hợp với BTTN ở THPT
nhằm phát huy tính tích cực và năng lực sáng tạo, giải quyết vấn đề của HS.
- Vận dụng cơ sở lí luận đó để thiết kế tiến trình dạy học theo hƣớng sử
dụng các BTTN thuộc chƣơng “Động lực học chất điểm” – Vật lí 10 THPT.
- Bổ sung thêm vào nguồn tài liệu tham khảo cho GV, HS THPT và học
viên cao học cùng chuyên ngành.
8. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn
gồm ba chƣơng:



vận dụng các kiến thức của họ vào thực tiễn.
Trong quá trình dạy học vật lí, mỗi vấn đề xuất phát do nghiên cứu tài
liệu giáo khoa chính là một bài tập đối với HS. HS tìm tòi câu trả lời và tiến
hành giải đáp cho VĐ đó chính là HS đã giải bài tập. Giữa bài tập và lí thuyết
có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, về một khía cạnh nào đó thì BTVL đƣợc
coi là phƣơng tiện để dạy học vật lí.


7

1.1.1.2. Tác dụng của bài tập vật lí trong dạy học
Trong quá trình dạy học vật lí, việc giải BTVL là một trong những loại
HĐ tự lực quan trọng của HS. BTVL có vai trò quan trọng đặc biệt, chúng
đƣợc sử dụng trong nhiều giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học.
- BTVL có thể coi nhƣ là phƣơng tiện nghiên cứu hiện tƣợng mới hoặc
xây dựng một khái niệm mới cho HS, nhằm đảm bảo cho HS lĩnh hội đƣợc
kiến thức mới một cách sâu sắc và vững chắc. Khi nghiên cứu một vấn đề
mới, HS đƣợc tiếp cận với bản chất của hiện tƣợng vật lí bằng nhiều con
đƣờng khác nhau nhƣ: Kể chuyện, tiến hành TN, giải BTTN…Qua đó, tính
tích cực của HS sẽ phát triển và do đó chiều sâu cũng nhƣ độ vững chắc của
kiến thức sẽ đạt đến mức tối đa khi “Tình huống” có vần đề đƣợc tạo ra.
Trong nhiều trƣờng hợp nhờ tình huống này có thể làm xuất hiện một dạng
bài tập mà trong quá trình giải HS sẽ phát hiện lại quy luật vật lí, chứ không
phải tiếp thu quy luật vật lí dƣới hình thức sẵn có. Để đạt đƣợc mục đích này,
ta có thể sử dụng bài tập định tính hay định lƣợng hoặc BTTN.
- BTVL là một trong những phƣơng tiện rất quý báu để rèn luyện cho HS
kĩ năng, kĩ xảo, khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn. BTVL còn giúp
cho HS rèn luyện thói quen vận dụng các kiến thức của mình, để phân tích
các hiện tƣợng vật lí khác nhau xảy ra trong hiện tƣợng tự nhiên, kĩ thuật và
đời sống. Đối với việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp, BTVL có một ý nghĩa to

tƣợng vật lí đƣợc đề cập và trên cơ sở kiến thức vật lí, toán để nghĩ tới những
mối quan hệ có thể có của các cái đã cho và các cái phải tìm, sao cho có thể
thấy đƣợc cái phải tìm có liên hệ trực tiếp hoặc gián tiếp với cái đã cho. Từ đó
chỉ rõ đƣợc mối liên hệ tƣờng minh trực tiếp của cái phải tìm với những cái đã
biết, tức là tìm đƣợc lời giải đáp [9].
Vì vậy, HĐ giải BTVL có hai công việc cơ bản sau:
+ Xác lập đƣợc những mối liên hệ cơ bản, cụ thể dựa trên sự vận dụng
kiến thức vật lí vào điều kiện cụ thể của bài toán đã cho.


9

+ Tiếp tục luận giải, tính toán đi từ những mối liên hệ đã xác lập đƣợc,
đến kết luận cuối cùng của việc giải đáp vấn đề đặt ra trong bài toán.
Điều đó có nghĩa là, việc giải BTVL là phải xác lập đƣợc những mối liên
hệ cụ thể cần thiết giữa cái phải tìm và cái đã cho, dựa trên sự vận dụng kiến
thức vật lí vào điều kiện cụ thể của bài toán. Tức là phải trả lời đƣợc câu hỏi:
“Việc giải bài toán này cần xác định đƣợc những mối liên hệ cơ bản nào? Sự
xác lập các mối liên hệ cơ bản cụ thể này dựa vào vận dụng kiến thức vật lí
gì? Vào điều kiện cụ thể gì của bài toán?”.
Việc nắm vững những điều đó sẽ giúp cho GV có sự định hƣớng phƣơng
pháp dạy giải BTVL một cách đúng đắn và có hiệu quả. Đối với những bài
tập đơn giản khi vận dụng kiến thức vật lí vào điều kiện cụ thể, ta có thể thấy
ngay đƣợc mối liên hệ trực tiếp của cái phải tìm với những cái đã cho. Nhƣng
đối với những bài tập phức tạp hơn, thƣờng không thể dẫn ra ngay đƣợc mối
liên hệ trực tiếp giữa cái phải tìm với cái đã cho. Vì vậy, GV cần có sự hƣớng
dẫn giúp đỡ HS đúng lúc và đúng chỗ.
Đối với những bài tập định tính, không cần tính toán phức tạp nhƣng vẫn
cần có sự suy luận lôgic từng bƣớc để đi đến kết luận.
Đối với BTTN, quá trình giải bài toán chính là quá trình làm rõ những

khác, đó là tiết học mà họ thu đƣợc kiến thức mới, hoặc tuy không thu đƣợc
kiến thức mới nhƣng có cách hiểu biết mới về kiến thức đã học, hoặc thấy rõ
phạm vi, giới hạn áp dụng kiến thức.
Trong các tiết học này, BTVL có thể đƣợc sử dụng ở một khâu đề xuất
VĐ, GQVĐ, củng cố hoặc tất cả các khâu đó.
 Bài tập đề xuất vấn đề
Mỗi một kiến thức khoa học đều là một lời giải đáp cho một câu hỏi. Nếu
không có câu hỏi, không có VĐ thì không thể có kiến thức khoa học. Cho nên
việc nghiên cứu tài liệu mới thƣờng bắt đầu bằng việc nêu VĐ. Theo
I.Ia.Lerner: “Cái đƣợc gọi là vấn đề dạy học là một câu hỏi xuất hiện hay
đƣợc đặt ra đối với ngƣời chƣa hề biết trƣớc câu trả lời mà phải tìm tòi sáng


11

tạo, và để tìm ra câu trả lời đó ngƣời ta phải có những tài liệu nào đó làm cơ
sở xuất phát”.
N.M.Zvereva đã vạch ra rằng: Trong quá trình xây dựng VĐ, có thể sử
dụng một số biện pháp. Trong số đó, “việc xây dựng các vấn đề dạy học bằng
các bài tập không những sẽ kích thích đƣợc hứng thú cao của học sinh đối với
những tài liệu mới sắp đƣợc học, mà còn tạo đƣợc khả năng củng cố những
kiến thức đã có, và xây dựng đƣợc mối liên quan giữa những kiến thức đã có
và cả những kiến thức mới” [24, tr.28].
V.G.Razumôvxki gọi bài tập đề xuất VĐ “là bài tập, trong đó nêu ra một
yêu cầu xác định đƣợc thực hiện trên cơ sở hiểu biết các định luật vật lí,
nhƣng lại không có chỉ dẫn trực tiếp, tƣờng minh các định luật nào để giải bài
tập ấy.
Có những bài tập đầu giờ học mà việc giải nó không những giúp xây
dựng đƣợc một VĐ dạy học, mà còn chuẩn bị cho việc nghiên cứu nó.
 Bài tập GQVĐ

Các phƣơng pháp dạy học đƣợc sử dụng trong trƣờng phổ thông rất
phong phú. Căn cứ vào tính chất của HĐ nhận thức do HS thực hiện khi lĩnh
hội những dạng nội dung khác nhau, vào tính chất HĐ của GV – ngƣời tổ
chức HĐ đa dạng đó của HS, M.N.Xcatkin và I.Ia.Lerner đã phân chia chúng
thành năm loại: 1) Giải thích – minh họa; 2) Tái hiện; 3) Trình bày nêu VĐ;
4) Tìm tòi từng phần (ơrixtic); 5) Nghiên cứu. Chúng lại đƣợc phân làm hai
nhóm: Tái hiện; Sáng tạo. Tìm tòi từng phần thuộc nhóm sáng tạo, là phƣơng
pháp dạy học trong đó: “Giáo viên tổ chức cho học sinh tham gia giải quyết
từng bƣớc tìm tòi…Giáo viên xây dựng bài làm, chia nó thành những bài tập
phụ, vạch ra các bƣớc tìm tòi, còn học sinh thì thực hiện các bƣớc ấy” [1,
tr.80]. Phƣơng pháp dạy học đƣợc thể hiện dƣới ba hình thức:
+ Đƣa HS tuần tự tiến dần tới việc giải quyết tự lực các VĐ bằng cách sơ
bộ dạy cho họ hoàn thành từng bƣớc việc giải quyết, từng giai đoạn nghiên
cứu, hình thành dần dần cho các em kĩ năng;


13

+ Chia bài tập phân hóa thành một loạt các bài tập bộ phận, bài tập cơ
bản. Mỗi bài tập ấy giúp tiến dần một cách dễ dàng tới việc giải quyết bài tập
phân hóa ban đầu.
+ Tổ chức đàm thoại ơrixtic, bao gồm một loạt các câu hỏi liên hệ lẫn
nhau, mỗi câu hỏi là một bƣớc trên con đƣờng dẫn tới việc GQVĐ và phần
lớn đòi hỏi ở HS không những phải tái hiện kiến thức, mà còn phải thực hiện
một sự tìm tòi nho nhỏ.
Hình thức 1 rất hay đƣợc áp dụng trong thực tiễn dạy học. Nhƣ vậy, theo
quan điểm lí luận dạy học, việc giải bài tập dẫn đến hình thành kiến thức mới
đối với HS có thể đƣợc tổ chức theo phƣơng pháp tìm tòi từng phần dƣới cả
ba hình thức kể trên.
 Bài tập củng cố

Giải BTVL là một quá trình tiếp cận VĐ, đƣợc tổ chức để thực hiện việc
thu thập và xử lí thông tin theo từng giai đoạn. Khi giải muốn đạt đƣợc kết
quả chắc chắn thì đó phải là một hành động đƣợc tổ chức một cách có kế
hoạch, chặt chẽ và có hiệu quả, nhằm đạt đƣợc một mục đích xác định. Không
thể có một phƣơng pháp chung vạn năng nào để có thể áp dụng giải mọi
BTVL. Tuy nhiên từ việc phân tích HĐ giải BTVL, ta có thể tùy theo từng
dạng bài tập mà có những hƣớng dẫn chung về phƣơng pháp giải nhƣ sau.
 Bƣớc 1: Tìm hiểu đề bài
- Đọc và tìm hiểu ý nghĩa vật lí của các từ ngữ trong đề bài đã cho, ghi
ngắn gọn các dữ liệu xuất phát và cái phải tìm bằng các kí kiệu, các chữ cái
theo qui ƣớc SGK.
- Mô tả lại hiện tƣợng đƣợc nêu trong bài, vẽ hình minh họa (nếu cần),
đổi các đơn vị của các đại lƣợng trong cùng một hệ thống thống nhất.
- Nếu cần phải dùng đồ thị hoặc TN để thu thập dữ liệu cần thiết.
 Bƣớc 2: Xác lập mối liên hệ giữa các dữ liệu đã biết và cái phải tìm.


15

- Căn cứ vào những điều đã cho biết xác định xem bản chất hiện tƣợng
vật lí đã cho trong đề bài, nghĩ đến các kiến thức nào, hiện tƣợng đó biểu diễn
qua những giai đoạn nào?
- Thiết lập mối liên hệ cơ bản và cụ thể của cái đã cho và cái cần tìm.
- Nếu hiện tƣợng trong bài là một hiện tƣợng phức tạp thì phải phân tích
chúng thành những hiện tƣợng đơn giản hơn. Hiện tƣợng đó chỉ bị chi phối
bởi một nguyên nhân, một qui tắc hay một định luật vật lí xác định.
 Bƣớc 3: Rút ra kết quả cần tìm.
- Xác định một hệ thống chặt chẽ các lập luận lôgic, tìm mối liên hệ gữa
các cái đã cho biết và cái phải tìm thông qua các mối liên hệ trung gian.
- Từ các mối liên hệ đã thiết lập đƣợc, lập luận giải và thực hiện các

17

vậy, hƣớng dẫn Angôrit là sự hƣớng dẫn chỉ rõ cho HS những hành động cụ
thể cần thực hiện và trình tự thực hiện các hành động sơ cấp, HS hiểu một
cách đơn giản và nắm vững hành động đó, đòi hỏi HS phải tự mình thực hiện
các hành động đã đƣợc GV chỉ ra. Trên cơ sở đó, HS sẽ giải đƣợc bài tập với
kết quả nhƣ ý muốn. Vì vậy, đòi hỏi GV phải phân tích một cách khoa học
việc giải bài tập để xác định đƣợc một trình tự chính xác chặt chẽ của các
hành động, đảm bảo các hành động đó là hành động sơ cấp đối với HS, đòi
hỏi GV phải sử dụng đƣợc Angôrit giải bài tập. Để từ đó HS áp dụng mẫu này
giải bài tập khác cùng loại và tƣơng tự.
Kiểu hƣớng dẫn Angôrit thƣờng đƣợc áp dụng khi cần vận dụng cho HS
phƣơng pháp giải một loại bài tập điển hình cụ thể nào đó, nhằm luyện tập
cho HS kĩ năng giải một loại toán xác định nào đó. Ngƣời ta xây dựng các
Angôrit giải cho từng loại toán cơ bản điển hình là để luyện tập cho HS kĩ
năng giải các loại bài tập đó dựa trên việc làm cho HS thực hiện Angôrit giải.
Kiểu hƣớng dẫn Angôrit có ƣu điểm là nó đảm bảo cho HS giải đƣợc bài
tập đƣợc giao một cách chắc chắn, kĩ năng giải toán của HS đƣợc rèn luyện có
hiệu quả. Tuy nhiên, khi giải bài tập mà GV chỉ hƣớng dẫn cho HS áp dụng
theo mẫu thì HS chỉ quen chấp hành những hành động đã đƣợc chỉ dẫn theo
một mẫu có sẵn, do đó ít có tác dụng rèn luyện cho HS khả năng tìm tòi, sáng
tạo, sự phát triển tƣ duy sáng tạo của HS bị hạn chế, không phát huy hết tác
dụng của việc giải bài tập đối với các đối tƣợng khác nhau của HS trong lớp.
Cho nên tùy theo từng hoàn cảnh và trình độ của HS mà GV có thể truyền đạt
cho HS Angôrit giải một loại bài tập xác định theo những cách khác nhau:
- Một là: Chỉ dẫn cho HS Angôrit dƣới dạng có sẵn để áp dụng.
- Hai là: Thông qua việc giải vài bài tập mẫu, GV phân tích phƣơng pháp
giải và chỉ dẫn cho HS Angôrit giải loại bài đó, rồi HS áp dụng để giải các bài
tập tiếp theo, có nhƣ vậy mới lôi cuốn HS vào quá trình xây dựng Angôrit