SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT HOÀNG LỆ KHA
-----ššššš-----

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHÁT TRIỂN NĂNG
LỰC CHUYÊN BIỆT TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH
GIỎI MÔN VẬT LÝ Ở TRƯỜNG THPT

Người thực hiện: Nguyễn Tố Hữu
Chức vụ: Tổ phó chuyên môn
SKKN thuộc môn: Vật lý

THANH HÓA, NĂM 2016


MỤC LỤC
Mục
A
I
II
III
IV
B
I
II
1
2
2.1
2.2

Kết luận
Kiến nghị
Phần phụ lục I: Xây dựng minh họa 01 đề thi
chọn HSG cấp tỉnh có đủ các năng lực chuyên
biệt cần thiết đặc thù bộ môn Vật lý
Phần phụ lục II: Các chuyên đề bổ sung làm đề
tài giảng dạy, bồi dưỡng HSG; làm đề thi HSG
đầy đủ dạng và năng lực.
Chuyên đề 3: Sóng cơ
Chuyên đề 4: Dao động và sóng điện từ
Chuyên đề 5: Dòng điện xoay chiều
Chuyên đề 6: Sóng ánh sáng
Chuyên đề 7: Lượng tử ánh sáng
Tài liệu tham khảo

Trang
1
1
1
1
2
2
2
2
2
3
3
3
3
5

với kiểm tra đánh giá trong quá trình học tập để có thể tác động kịp thời nhằm nâng cao
chất lượng của các hoạt động dạy học và giáo dục.
Trước bối cảnh đó và để chuẩn bị quá trình đổi mới chương trình, sách giáo khoa
giáo dục phổ thông, cần thiết phải đổi mới đồng bộ phương pháp dạy học và kiểm tra
đánh giá kết quả giáo dục.
Trong quá trình giảng dạy bộ môn Vật lý, mục tiêu chính của người dạy là giúp
việc học tập những kiến thức về lý thuyết, hiểu và vận dụng được các lý thuyết chung
của vật lý vào những lĩnh vực cụ thể, một trong những lĩnh vực đó là việc giải bài tập
vật lý.
Bài tập vật lý có vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình nhận thức và phát
triển năng lực tư duy của học sinh, giúp cho học sinh ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến
thức, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, ứng dụng vật lý vào thực tiễn, phát triển tư duy sáng
tạo cũng như các năng lực cá nhân khác. Bài tập Vật lý còn là công cụ hữu hiệu trong
việc đánh giá năng lực Vật lý ở người học, đặc biệt trong các kỳ thi học sinh giỏi.
Lý do ra đời đề tài: “Xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực chuyên
biệt trong bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý ở trường THPT” từ mục đích xây dựng
một hệ thống bài tập nhằm phát triển các năng lực thành phần, năng lực chuyên biệt
trong bộ môn Vật lý cho học sinh trong ôn luyện, bồi dưỡng và tham gia các kỳ thi học
sinh giỏi nói riêng và các quá trình học tập nói chung.
II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu phương pháp dạy học, kiểm tra, đánh giá theo định hướng phát triển năng
lực.
- Nghiên cứu các năng lực chuyên biệt đặc thù của bộ môn Vật lý cần phát triển ở học
sinh nói chung và đối tượng học sinh giỏi nói riêng.
- Xây dựng một hệ thống bài tập được biên soạn theo tinh thần phát triển năng lực
chuyên biệt cho đối tượng học sinh giỏi để làm tài liệu giảng dạy bồi dưỡng học sinh
giỏi hoặc làm đề thi chọn học sinh giỏi trong mỗi kỳ thi cấp trường, cấp tỉnh.
III. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
- Học sinh giỏi lớp 12 cấp trường, cấp tỉnh.
- Đề thi chọn học sinh giỏi cấp trường, cấp tỉnh.

chiều. Giáo viên nên là người hướng dẫn học sinh chủ động trong quá trình lĩnh hội tri
thức vật lí.
Hiện tại chưa có một hệ thống bài tập nào được biên soạn để sử dụng phổ biến
nhằm phát triển năng lực chuyên biệt cho người học ở các bộ môn nói chung và môn
Vật lý nói riêng.
Hệ quả của thực trạng trên.
Chương trình dạy học định hướng nội dung dẫn đến xu hướng việc kiểm tra đánh
giá chủ yếu dựa trên việc kiểm tra khả năng tái hiện tri thức mà không định hướng vào
khả năng vận dụng tri thức trong những tình huống thực tiễn.
Do phương pháp dạy học mang tính thụ động và ít chú ý đến khả năng ứng dụng
nên sản phẩm giáo dục là những con người mang tính thụ động, hạn chế khả năng sáng
tạo và năng động. Do đó chương trình giáo dục này không đáp ứng được yêu cầu ngày
càng cao của xã hội và thị trường lao động đối với người lao động về năng lực hành
động, khả năng sáng tạo và tính năng động.
II. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA SKKN
1. Sự cần thiết của đề tài:
Trước yêu cầu cần phải đổi mới chương trình dạy học định hướng nội dung sang
chương trình dạy học định hướng phát triển năng lực người học, bài tập Vật lý cần phải
được biên soạn theo tinh thần này để phục vụ cho công tác giảng dạy của người giáo
viên và nhiệm vụ học tập của người học sinh.
Trong thời gian qua, Bộ GD&ĐT và các Sở GD&ĐT đã tổ chức tập huấn cho
giáo viên phổ thông trong cả nước hai chuyên đề về đổi mới kiểm tra đánh giá và dạy
học theo định hướng phát triển năng lực. Đề tài này ra đời vừa để thực hiện việc kết
hợp được cả hai chuyên đề, vừa để thực thi yêu cầu đổi mới của sự nghiệp giáo dục
nước nhà trong giai đoạn hiện nay.
2. Phương pháp dạy học theo định hướng phát triển năng lực
Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa

2


vấn đề, năng lực sáng tạo, năng lực quản lý.
Nhóm năng lực về quan hệ xã hội: năng lực giao tiếp, năng lực hợp tác.
Nhóm năng lực công cụ: năng lực sử dụng công nghệ thông tin, năng lực sử dụng
ngôn ngữ, năng lực tính toán.
2. Cách xây dựng các năng lực chuyên biệt dựa trên đặc thù môn học
- Chia nhỏ các năng lực: năng lực giải quyết, năng lực hợp tác vấn đề, năng lực thực
nghiệm, năng lực quan sát, năng lực tự học, năng lực sáng tạo… thành các năng lực
thành phần
- Chỉ ra các thao tác liên quan đến từng năng lực thành phần có thể nhận biết được và
đưa ra chỉ báo rõ ràng về mức độ chất lượng của từng thao tác.
2.3. Phương pháp xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực chuyên biệt:
Hệ thống bài tập được xây dựng theo các nhóm năng lực sau:
Nhóm năng lực chuyên biệt liên quan đến sử dụng kiến thức Vật lý (ký hiệu: K; từ
K1 đến K4)
- K1: Trình bày được kiến thức về các hiện tượng, đại lượng, định luật, nguyên lí vật lí
cơ bản, các phép đo, các hằng số vật lí
- K2: Trình bày được mối quan hệ giữa các kiến thức vật lí
- K3: Sử dụng được kiến thức vật lí để thực hiện các nhiệm vụ học tập
+ K4: Vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra giải pháp, đánh giá giải pháp )
kiến thức vật lí vào các tình huống thực tiễn.
Nhóm năng lực chuyên biệt về phương pháp (tập trung vào năng lực thực nghiệm và
năng lực mô hình hóa (ký hiệu: P; từ P1 đến P9)
Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa

3


SKKN:“Xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực chuyên biệt
trong bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý ở trường THPT”


- C2: Lập kế hoạch và thực hiện được kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập vật lí
nhằm nâng cao tŕnh độ bản thân.
- C3: Chỉ ra được vai trò (cơ hội) và hạn chế của các quan điểm vật lí đối trong các
trường hợp cụ thể trong môn Vật lí và ngoài môn Vật lí
- C4: So sánh và đánh giá được - dưới khía cạnh vật lí- các giải pháp kĩ thuật khác
nhau về mặt kinh tế, xã hội và môi trường
- C5: Sử dụng được kiến thức vật lí để đánh giá và cảnh báo mức độ an toàn của thí
nghiệm, của các vấn đề trong cuộc sống và của các công nghệ hiện đại
- C6: Nhận ra được ảnh hưởng vật lí lên các mối quan hệ xã hội và lịch sử.
(Ghi chú: Các thành phần năng lực C3, C5 và C6 ít được thể hiện và được tổ chức
đánh giá ở HS).
Ngoài ra, hệ thống bài tập còn được phân loại theo 3 bậc cấp độ năng lực sau:
* Nhóm Năng lực sử dụng kiến thức
+ KI Tái hiện kiến thức: Tái hiện được các kiến thức và đối tượng vật lí cơ bản.
+ KII Vận dụng kiến thức: Xác định và sử dụng kiến thức vật lí trong tình huống đơn
giản; Sử dụng phép tương tự.
+ KIII Liên kết và chuyển tải kiến thức: Vận dụng kiến thức trong tình huống có phần
mới mẻ; Lựa chọn được đặc tính phù hợp.
* Năng lực về phương pháp
Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa

4


SKKN:“Xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực chuyên biệt
trong bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý ở trường THPT”

+ PI Mô tả lại các phương pháp chuyên biệt: Áp dụng, mô tả các phương pháp vật lí,
đặc biệt là phương pháp thực nghiệm.
+ PII Sử dụng các phương pháp chuyên biệt: Sử dụng các chiến lược giải bài tập.

thù của bộ môn Vật lý.
+ Các năng lực chuyên biệt chỉ được sử dụng trong đề tài khi năng lực đó có quan hệ
trực tiếp đến việc giải bài tập Vật lý nhằm đánh giá kiến thức, kỹ năng, thái độ của
người học.
+ Vì đối tượng của đề tài là học sinh giỏi nên cấp độ năng lực thường được áp dụng ở
cấp độ II và III.
III. XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP
CHUYÊN ĐỀ 1: ĐỘNG LỰC HỌC VẬT RẮN
1. DẠNG NĂNG LỰC K2 (năng lực về kiến thức): Đưa ra được mối liên hệ giữa các
kiến thức vật lý (Nhận diện Mã bài tập theo cấp độ năng lực: K2-I; K2-II; K2-III)
* Đặc trưng năng lực K2: Năng lực thành phần này có thể được đánh giá qua các bài
tập cần diễn đạt các mối liên hệ giữa các kiến thức hay giữa các phần kiến thức của
học sinh.
Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa

5


SKKN:“Xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực chuyên biệt
trong bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý ở trường THPT”

Bài tập số 1-K2.III (CƠ VẬT RẮN): Một thanh AB đồng
chất tiết diện đều, khối lượng m chiều dài l, đặt trên mặt
phẳng ngang và dễ dàng quay quanh trục quay cố định đi qua
trọng tâm G và vuông góc mặt phẳng nằm ngang. Ban đầu
thanh nằm yên. Một hòn bi khối lượng m chuyển động với
vận tốc v0 (theo phương nằm ngang và có hướng vuông góc
với thanh AB) đập vào đầu A của thanh. Va chạm là hoàn toàn
đàn hồi. Biết hệ số ma sát giữa thanh và mặt phẳng nằm
ngang là µ. Tìm góc quay cực đại của thanh sau va chạm.

 3v 
3 v02
ml2  0 ÷ = µmg φ . Vậy: φ =
2 12
4
2 µgl
 l 

(2)

Bài tập có thể đánh giá được: năng lực trình bày được mối quan hệ giữa các kiến
thức, giữa các phần kiến thức của học sinh.
2. DẠNG NĂNG LỰC K3 (năng lực về kiến thức): Sử dụng kiến thức vật lý để thực
hiện nhiệm vụ học tập (Nhận diện Mã bài tập theo cấp độ năng lực: K3-I; K3-II; K3III)
* Đặc trưng năng lực K3: Các nhiệm vụ học tập ở đây có thể được giao trong quá
trình học tập bao gồm: Suy luận từ giả thuyết để rút ra hệ quả; Suy luận từ kiến thức
cũ để đưa ra kiến thức mới; Sử dụng kiến thức cũ làm căn cứ đề xuất giả thuyết; Tính
toán công thức làm cơ sở lí thuyết cho các phép đo. Tổng quát hơn, có thể sử dụng kiến
thức vật lý để giải bài tập.
Bài tập số 2-K3.III (CƠ VẬT RẮN): Một quả cầu bán kính R, khối lượng m đặt trên
mặt phẳng không nhẵn nghiêng một góc α so với mặt phẳng ngang. Quả cầu được giữ
cân bằng nhờ sợi dây AC song song với mặt phẳng nghiêng như hình vẽ. Biết quả cầu
còn nằm cân bằng với góc α lớn nhất α0. Hãy tính:
a. Hệ số ma sát giữa quả cầu với mặt phẳng nghiêng
b. Lực căng T của dây AC khi đó.
Hướng dẫn giải: a. Tìm hệ số ma sát: Điều kiện
cân
bằng
của quả cầu:
ur uu


Thay (3), (4) vào (5):

b. Lực căng dây ứng với α = α0. Từ (3’) T = Psinα - Fms = Psinα - kN;
T = Psinα0 - kPcosα0.
Bài tập có thể đánh giá được: năng lực sử dụng kiến thức vật lý để giải bài tập của
học sinh.
3. DẠNG NĂNG LỰC K4 (năng lực về kiến thức): Vận dụng (giải thích, dự đoán,
tính toán, đề ra giải pháp, đánh giá giải pháp,…) kiến thức vật lí vào các tình
huống thực tiễn (Nhận diện Mã bài tập theo cấp độ năng lực: K4-I; K4-II; K4-III)
* Đặc trưng cơ bản của năng lực K4: Tình huống thực tiễn có thể là các tình huống
liên quan đến: nhiệm vụ, nhu cầu bản thân,…; Các hoạt động thực tiễn trong gia đình:
làm bếp, đồ gia dụng,… Các vấn đề cấp thiết: ô nhiễm môi trường, năng lượng tái
tạo, bảo vệ nguồn nước,… Các vấn đề chung về kinh tế, xã hội, đời sống...
Bài tập số 3-K4.III (CƠ VẬT RẮN): Một sợi dây vắt qua ròng rọc, ở hai đầu sợi dây
có hai người đu vào. Biết khối lượng của mỗi người lớn gấp 4 lần khối lượng ròng rọc.
Người A bắt đầu leo theo dây với vận tốc tương đối với dây là u. Tính vận tốc của
người B so với mặt đất? coi như khối lượng ròng rọc phấn bố
đều trên vành .
r
Hướng dẫn giải: Gọi v B là vận tốc của dây đối với đất, (và
cùng là vận tốc của người B đối với đất ).
Theo công thức cộng vận tốc ta có vận tốc của người A đối với r
B
r
r r
u
vA = u + vB
đất là:
(1)

⇔ R.m.vA − R.m.vB − I.ω = 0 ⇔ R.m.(U − VB ) − R.m.vB −

Ta tìm được: vB =

4u
9

Bài tập có thể đánh giá được: năng lực vận dụng (giải thích, dự đoán, tính toán, đề ra
giải pháp, đánh giá giải pháp) kiến thức vật lí vào các tình huống thực tiễn.
4. DẠNG NĂNG LỰC P4 (năng lực về phương pháp): Vận dụng sự tương tự và các
mô hình để giải quyết bài toán vật lý (Nhận diện Mã bài tập theo cấp độ năng lực: P4I; P4-II; P4-III)
* Đặc trưng năng lực P4: Năng lực thành phần này gắn với 2 phương pháp nhận thức
khá phổ biến trong nhận thức vật lí đó là phương pháp tương tự và phương pháp mô
hình. Để đánh giá năng lực thành phần này, có thể xây dựng các nhiệm vụ như: vận
Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa

7


SKKN:“Xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực chuyên biệt
trong bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý ở trường THPT”

dụng sự tương tự để đề xuất giả thuyết; vận dụng sự tương tự để giải các bài tập; vận
dụng các mô hình để giải thích các hiện tượng vật lí; vận dụng những mô hình được
mô tả bằng các phương trình vật lí - toán làm cơ sở xuất phát các suy luận lí thuyết để
rút ra các kết luận mới (mang tính chất dự đoán), sau đó chúng được thí nghiệm kiểm
chứng sẽ trở thành kiến thức vật lí mới.
Bài tập số 4-P4.III (CƠ VẬT RẮN): Tính chu kì dao động thẳng đứng của tâm C của
hình trụ đồng nhất khối lượng m, bán kính R, có momen quán tính đối với trục là
1


T 02
C
R

Mà T2 = Fđ = k( ∆l +2x)
+ Định luật II Newton: - (T2+T1) + mg = mx”
rút ra x”+

T 01

O

T01
x

8k
8k
x = 0 với ω =
3m
3m

g

T02

ω
C

Chu kì dao động của khối tâm C: T =

3

tính I =

thanh dao động điều hòa? Tìm chu kỳ dao động của
thanh?
Hướng dẫn giải:
+ Ta có: cos OAˆ C =

AC AB
3
=
=
R
2R
2

⇒ OC =

Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa

R
2
8


SKKN:“Xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực chuyên biệt
trong bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý ở trường THPT”

+ Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng , gốc thế năng tại O:

Bài tập số 7-X1.III (CƠ VẬT RẮN): Hai vật A và
TBT N
B r
B được nối với nhau bằng một sợi dây không dãn,
T
P2
A
khối lượng không đáng kể và vắt qua một ròng rọc
r
trên đỉnh một mặt phẳng nghiêng góc α = 30o như TA
P2 r
hình vẽ. Khối lượng của hai vật lần lượt là m A = 2kg,
PB
mB = 3kg. Ròng rọc 1 có bán kính R1 = 10cm và
momen quán tính đối với trục quay là I1 = r
PA
0,05kg.m2. Bỏ qua mọi lực cản, coi rằng sợi dây
không trượt trên ròng rọc và lấy g = 10m/s 2. Thả cho hai vật chuyển động không vận
tốc ban đầu. Tính áp lực của dây nối lên ròng rọc?
Hướng dẫn giải: - Chuyển động của hai vật nặng là chuyển động tịnh tiến, chuyển
động của ròng rọc là chuyển động quay quanh một trục cố định. Vì P A > PBsin α nên vật
A chuyển động đi xuống, vật B chuyển động đi lên.
- Phân tích lực tác dụng vào ròng rọc và các vật A và B như hình vẽ. Trọng lực của ròng
rọc và phản lực của trục quay tác dụng vào ròng rọc cân bằng nhau.
- Áp dụng định luật II Niutơn cho chuyển động tịnh tiến của hai vật nặng:
PA − TA = m A a (1)
TB − PB sin α = m Ba (2)
- Áp dụng phương trình động lực học cho ròng rọc chuyển động quay quanh một trục
cố định: M = ( TA − TB ) R = Iγ (3)



P − P sin α
 PA − TB =  2 + m A ÷a ⇒ a = A B
I
R

Giải hệ hai phương trình (1) và (2’): 
mA + mB + 2
T − P sin α = m a
R
B
 B B
PA − TB = I

a

2

Thay số tính được gia tốc của hai vật: a = 0,5m/s 2.
Thay a = 0,5m/s2 vào (1): TA = m A a + PA = 2.0,5 + 2.10 = 21N
1
2

Thay a = 0,5m/s2 vào (2): TB = m Ba + PB sin α = 3.0,5 + 3.10. = 16,5N
Áp lực của dây lên ròng rọc là tổng hợp lực của hai lực căng T A và TB :
T = TA2 + TB2 + 2.TA .TB cos ( 90 − α ) = 1059, 75 ≈ 32.55N .
Bài tập có thể đánh giá được: năng lực đánh giá, năng lực trao đổi kiến thức và ứng
dụng vật lí bằng ngôn ngữ vật lí, năng lực diễn tả đặc thù của vật lí
8. DẠNG NĂNG LỰC C1 (năng lực cá thể): Xác định được trình độ hiện có về kiến
thức, kĩ năng, thái độ của cá nhân trong học tập vật lí (Nhận diện Mã bài tập theo

1
1



- Tại vị trí vật M có toạ độ x bất kì: P + 3F = ma (3)
Chiếu (3) lên trục toạ độ Ox: mg - 3k(∆l 0 + 3x) =
ma = mx’’ (4)
9k
x = 0 ↔ x' '+ω 2 x = 0 (5)
m
- Phương trình (5) có nghiệm: x = Acos( ωt + ϕ ) trong

- Từ (2) và (4): x' '+

những hằng số. Vậy vật M dao động điều hoà.
9k
=
+ Chọn gốc thời gian là lúc thả vật. ω =
m

Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa

F

T

T

R

Tại thời điểm t =0 : 

→ A = 5cm và ϕ = 0

Vậy phương trình dao động: x = 5cos45t (cm).
b. Tại vị trí cân bằng: 2mg = 3k∆ℓ (1)
Tại li độ x của M: mg – T3 = ma (2)
T3 + mg – 2T1 – T2 = ma (3)
T1 = k(∆ℓ + 3x) (4)
(T2 – T1)R = I.γ; I = 0,5mR2; γ = a/R (5)
Thay (2), (4), (5) vào (3):
2mg - 2k(∆ℓ + 3x) - k(∆ℓ + 3x) - ma/2 = 2ma
kết hợp với (1) → - 9kx = 2,5mx”
→ x” + ω2x = 0 với ω =

18k
rad/s Phương trình dao động: x = 5cos28,5t (cm)
9m

Bài tập có thể đánh giá được: trình độ hiện có về kiến thức, kĩ năng, thái độ trong học
tập vật lí của học sinh.
CHUYÊN ĐỀ 2: DAO ĐỘNG CƠ
1. DẠNG NĂNG LỰC K2 (năng lực về kiến thức): Đưa ra được mối liên hệ giữa các
kiến thức vật lý (Nhận diện Mã bài tập theo cấp độ năng lực: K2-I; K2-II; K2-III)
* Đặc trưng năng lực K2: Năng lực thành phần này có thể được đánh giá qua các bài
tập cần diễn đạt các mối liên hệ giữa các kiến thức hay giữa các phần kiến thức của
học sinh.
Bài tập số 1-K2.III (DAO ĐỘNG CƠ): Cho cơ hệ gồm có một vật nặng có khối
lượng m được buộc vào sợi dây không dãn vắt qua ròng rọc C, một đầu dây buộc cố
định vào điểm A. Ròng rọc C được treo vào một lò xo có độ cứng k. Bỏ qua hối lượng

M

∆l o + x o
Tại VTCB mới: F + P - k 2
= 0 (với xo là khoảng cách giữa VTCB mới so với
2

VTCB cũ).
Khi vật có li độ x lò xo giãn: ∆lo + x o + x:
∆lo + x o + x
k
F+P- k
= mx’’ ⇒ x’’ +
x=0
2
4m
2
Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa

11


SKKN:“Xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực chuyên biệt
trong bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý ở trường THPT”

Vậy vật DĐĐH với phương trình: x = Acos( ωt + ϕ ) Trong đó ω =
Như vậy chu kì dao động của vật T = 2π
T
4m
=π

∆l o + x o + A
A
= Mg -k ≥ 0 ⇒ F ≤ Mg
2
4
2

Bài tập có thể đánh giá được: năng lực trình bày đựơc mối quan hệ giữa các kiến
thức, giữa các phần kiến thức của học sinh.
2. DẠNG NĂNG LỰC K3 (năng lực về kiến thức): Sử dụng kiến thức vật lý để thực
hiện nhiệm vụ học tập (Nhận diện Mã bài tập theo cấp độ năng lực: K3-I; K3-II; K3III)
* Đặc trưng năng lực K3: Các nhiệm vụ học tập ở đây có thể được giao trong quá
trình học tập bao gồm: Suy luận từ giả thuyết để rút ra hệ quả; Suy luận từ kiến thức
cũ để đưa ra kiến thức mới; Sử dụng kiến thức cũ làm căn cứ đề xuất giả thuyết;
Tính toán công thức làm cơ sở lí thuyết cho các phép đo. Tổng quát hơn, có thể sử
dụng kiến thức vật lý để giải bài tập.
Bài tập số 2-K3.III (DAO ĐỘNG CƠ): Vật nặng có khối lượng m nằm trên một mặt
phẳng nhẵn nằm ngang, được nối với một lò xo có độ cứng
k
F
k, lò xo được gắn vào bức tường đứng tại điểm A như hình A
m
1. Từ một thời điểm nào đó, vật nặng bắt đầu chịu tác dụng
của một lực không đổi F hướng theo trục lò xo như hình vẽ.
Hình 1
a. Hãy tìm quãng đường mà vật nặng đi được và thời gian
vật đi hết quãng đường ấy kể từ khi bắt đầu tác dụng lực cho đến khi vật dừng lại lần
thứ nhất.
b. Nếu lò xo không không gắn vào điểm A mà được nối
k

Tại tọa độ x bât kỳ thì độ biến dạng của lò xo là (x–x0), nên hợp lực tác dụng lên
vật là: − k ( x − x0 ) + F = ma.
Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa

12


SKKN:“Xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực chuyên biệt
trong bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý ở trường THPT”


Thay biểu thức của x0 vào: − k  x +

F
2
 + F = ma ⇒ − kx = ma ⇒ x"+ω x = 0.
k


Trong đó ω = k m . Nghiệm của phương trình này là: x = Acos(ωt + ϕ ).

Như vậy vật dao động điều hòa với chu kỳ T = 2π

m
. Thời gian kể từ khi tác
k

dụng lực F lên vật đến khi vật dừng lại lần thứ nhất (tại ly độ cực đại phía bên phải) rõ
ràng là bằng 1/2 chu kỳ dao động, vật thời gian đó là: t =
F

.
k

Để sau khi tác dụng lực, vật m dao động điều hòa thì trong quá trình chuyển động
của m, M phải nằm yên.
Lực đàn hồi tác dụng lên M đạt độ lớn cực đại khi độ biến dạng của lò xo đạt cực
đại khi đó vật m xa M nhất (khi đó lò xo giãn nhiều nhất và bằng: x0 + A = 2 A ).
Để vật M không bị trượt thì lực đàn hồi cực đại không được vượt quá độ lớn của
ma sát nghỉ cực đại:
lớn lực F: F

trong bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý ở trường THPT”

c. Vẽ đồ thị vận tốc của vật m theo thời gian trong chuyển động ở ý (b).
Hướng dẫn giải: a. Hệ số đàn hồi của dây:
m
4π 2 m 40.0, 2
N
T = 2π
⇒k =
=
= 2  ÷.
2
2
k
T
2
m

A

l0

Vận tốc của vật ở vị trí D: v = ω A2 − x 2 = π 0,12 − 0, 052 = 0, 27 ( m / s ) .
Thời gian vật đi từ C đến D: ∆t =

T 1
= ( s) .
6 3

K


t(s)
K

B A

mg 0, 2.10
=
= 1m .
k
2

x0 được tính từ định luật bảo toàn năng lượng:
Cơ năng ở A bằng cơ năng ở L (chọn mốc thế năng ở B):
mgl0 =

1
1
1
1
2
k ( x '+ x0 ) − mg ( x '+ x0 ) ⇒ x0 = 3 . Hoặc: mvB2 + kx '2 = kx02 ⇒ x0 = 3 .
2
2
2
2
2l0
t = 2. ( t AB + t BK + t KL ) ; t AB =
= 0, 447 ( s )
g

12

mặt sàn. Hệ số ma sát giữa vật m1 và m2 là µ12 = 0, 6 . Cho g = 10m/s2.
a. Giả sử m2 bám m1, m0 có vận tốc ban đầu
v0 đến va chạm đàn hồi xuyên tâm với m 1,
sau va chạm hệ (m1 + m2) dao động điều hoà
với biên độ A = 1 cm .
- Tính v0.
Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa

K

m2

m1
O

m0

x
14


SKKN:“Xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực chuyên biệt
trong bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý ở trường THPT”

- Chọn gốc thời gian ngay sau va chạm, gốc toạ độ tại vị trí va chạm, chiều dương
của trục toạ độ hướng từ trái sang phải (hình vẽ). Viết phương trình dao động của hệ
(m1 + m2). Tính thời điểm hệ vật đi qua vị trí x = + 0,5 cm lần thứ 2011 kể từ thời
điểm t = 0.

v = −ω A sin ϕ < 0

- Lúc t = 0: 

Phương trình dao động của hệ (m1 + m2) là: x = cos(20t + π / 2)cm .
+ Dùng PP véc tơ quay, ta tìm được thời điểm vật đi qua vị trí có li độ x = + 0,5 cm lần
thứ 2011 là: t = t1 + t2 =

7π
7π
π 12067π
+ 1005T =
+ 1005. =
≈ 315, 75s
120
120
10
120

b. Khi hai vật đứng yên với nhau thì lực làm cho vật m 2 chuyển động chính là lực ma
sát nghỉ giữa hai vật, lực này gây ra gia tốp cho vật m 2 :
Fmsn = m2a = −m2ω 2 x < µ12 m2 g ⇒ A

r
khối lượng m = 100g bay dọc theo trục của lò xo với vận tốc v đến va chạm hoàn toàn mềm
với A (sau va chạm C dính liền với A). Bỏ qua thời gian va chạm. Lấy g = 10m/s2.
a. Cho v = 10m/s. Tìm độ nén cực đại của lò xo.
b. Tìm giá trị nhỏ nhất của v để B có thể dịch chuyển sang trái.
Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa

15


SKKN:“Xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực chuyên biệt
trong bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý ở trường THPT”

1. Gọi x là độ co lớn nhất của lò xo, v o là vận tốc của hệ A và viên đạn ngay sau va
chạm, áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: mv = (m 1+m)vo→ vo=1m/s
- Định luật bảo toàn năng lượng cho:

1
1
(m1 + m)vo2 − kx 2 = µ(m1 + m)gx
2
2

→ 15 x 2 + 2 x − 1 = 0 → x = 0,2m

2. Để B có thể dịch sang trái thì lò xo phải giãn một đoạn ít nhất là x o sao cho:
Fđh = Fms→ kxo = µm2g → 150xo = 40 → xo = 4/15(m).
- Như thế, vận tốc vo mà hệ (m1 + m) có khi bắt đầu chuyển động phải làm cho lò xo có
độ co tối đa x sao cho khi nó dãn ra thì độ dãn tối thiểu phải là x o
1 2

được không? Tại sao?
c. Hình bên là sơ đồ của một trọng trường kế
dùng quả nặng, có thể dùng để xác định độ cao
với sai số là 5m. Ba thanh OB, OC, OD có cùng
chiều dài l, trọng lượng không đáng kể, được gắn
với nhau thành một khung cứng; ba điểm B, O, D
thẳng hàng; OC vuông góc với BD. Điểm B được gắn vào đầu một đinh vít A của giá
máy nhờ một lò xo có độ cứng k. Ở các đầu C và D có gắn các quả nặng có khối lượng
lần lượt là m và M. Khung BCD được đặt nằm trong mặt phẳng thẳng đứng và có thể
quay không ma sát quanh một trục đi qua O vuông góc với mặt phẳng khung. Góc quay
của thanh BOD có thể xác định chính xác đến 0,5 0.
- Nêu nguyên tắc hoạt động của trọng trường kế này.
- Cho l = 20 cm; m = 100 g. Tìm hệ thức giữa M và k.

Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa

16


SKKN:“Xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực chuyên biệt
trong bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý ở trường THPT”

mM

d
Hướng dẫn giải: (Trọng trường kế) a. mg0 = G R2 ;

m( g0 − ∆g) = G

mM d

b.

; 1−

∆g
1
2h
;
; 1−
2h
g0 1+
R
R

∆ g 1,53 − 5
;
.10 ; 1,56.10− 6
g0 9,8

l
→ ln T = ln 2π + 0,5ln l − 0,5ln g
g
∆T ∆l ∆g
∆g ∆l
∆T
=
−
→
=
−2

Bài tập có thể đánh giá được: năng lực thực nghiệm (dự đoán, thiết kế, tiến hành thí
nghiệm), sử dụng ngôn ngữ Vật lý để giải thích hiện tượng, năng lực thu thập, xử lí
thông tin, trình bày thông tin theo các dạng khác nhau.
2

7. DẠNG NĂNG LỰC X1 (năng lực trao đổi thông tin): Trao đổi kiến thức và ứng
dụng vật lí bằng ngôn ngữ vật lí và các cách diễn tả đặc thù của vật lí (Nhận diện Mã
bài tập theo cấp độ năng lực: X1-I; X1-II; X1-III)
* Đặc trưng năng lực X1: Nhìn chung năng lực thành phần này được rèn luyện và
phát triển thường xuyên thông qua những bài tập, trao đổi giữa GV và HS, giữa HS với
HS. Các bài tập tự luận cũng giúp HS hình thành năng lực thành phần này.
Bài tập số 7-X1.III (DAO ĐỘNG CƠ):
Hai quả cầu nhỏ m1 và m2 được tích điện q và -q, chúng
K
được nối với nhau bởi một lò xo rất nhẹ có độ cứng K (hình m ,q
K
m 2, - q
1). Hệ nằm yên trên mặt sàn nằm ngang trơn nhẵn, lò xo 1
không biến dạng. Người ta đặt đột ngột một điện trường
x
o
đều cường độ E , hướng theo phương ngang, sang phải.

.

Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa

17



2

qE
m2
, v 2=
m1 (m1 + m2 )
k

m1
m2 (m1 + m2 )

Bài tập có thể đánh giá được: năng lực tính toán, thành tố năng lực đánh giá, năng
lực trao đổi kiến thức và ứng dụng vật lí bằng ngôn ngữ vật lí, năng lực diễn tả đặc thù
của vật lí
8. DẠNG NĂNG LỰC C1 (năng lực cá thể): Xác định được trình độ hiện có về kiến
thức, kĩ năng, thái độ của cá nhân trong học tập vật lí (Nhận diện Mã bài tập theo
cấp độ năng lực: C1-I; C1-II; C1-III)
* Đặc trưng năng lực C1: Thành phần năng lực này thường được đánh giá thông qua
những kì kiểm tra mang tính chất hệ thống cả về kiến thức và kĩ năng cũng như thái độ.
Đối với từng cá nhân HS, qua quá trình tổ chức dạy học, GV có hình dung khái quát về
trình độ kiến thức, kĩ năng và thái độ của từng HS, nhưng từng HS chưa chắc đã tự
đánh giá được trình độ của mình.
Bài tập số 8-C1.III (DAO ĐỘNG CƠ): Cho hệ hai con lắc lò xo như hình vẽ, hai lò xo
có khối lượng không đáng kể, độ cứng lần lượt là k1 và k2, hai vật m1 và m2 có khối lượng
bằng nhau. Ban đầu các lò xo không bị biến dạng, hai vật tiếp xúc nhau và có thể trượt
không ma sát dọc thanh cứng AB nằm ngang. Kéo vật m1 để lò xo k1 bị nén lại một đoạn
A1 rồi thả nhẹ. Va chạm giữa hai vật là xuyên tâm đàn hồi.
Hãy tính độ nén lớn nhất
k2
k1

2
2
2
m


vì m1 = m2 = m
Sau va chạm, hai vật trao đổi vận tốc cho nhau: m 1 đứng yên còn m2 chuyển động với
vận tốc như trước của m 1. Sau đó m2 chuyển động như một vật DĐĐH đi từ VTCB ra
biên rồi chuyển động về VTCB va chạm đàn hồi xuyên tâm với m 1.
Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa

18


SKKN:“Xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực chuyên biệt
trong bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý ở trường THPT”

Biên độ dao động của m2 (độ nén lớn nhất của lò xo k2):

1
1
k1
2
k 2 A 22 = mv02
⇒ A2 =
A1
2
2
k2

* Đề tài có thể làm tài liệu tham khảo tốt cho giáo viên giảng dạy vật lý và học sinh
THPT trong thực hiện nhiệm vụ bồi dưỡng, ôn thi học sinh giỏi.
* Dựa trên cơ sở của đề tài, giáo viên có thể sáng tác hệ thống các bài tập hoặc dạng bài
tập tương tự theo chủ ý của mình.
2. KIẾN NGHỊ:
Song song với việc áp dụng phương pháp dạy học theo định hướng phát triển
năng lực theo yêu cầu đổi mới hiện nay của sự nghiệp giáo dục nước nhà thì, nhiệm vụ
phải xây dựng các chuyên đề, các hệ thống bài tập phát triển năng lực người học để sử
dụng trên lớp, sử dụng trong các kỳ thi…là việc làm hết sức cần thiết và cấp bách của
người giáo viên.
Trong quá trình nghiên cứu, vì đây là vấn đề mới, lại chưa có một chuyên đề nào
tương tự đã có nên việc thiết kế và thi công đề tài còn mang nặng tính chủ quan của tác
giả. Điều đó cho thấy đề tài còn những thiếu sót là điều không thể tránh khỏi. Rất mong
quý thầy cô, bạn đọc góp ý xây dựng, bổ sung để đề tài hoàn thiện hơn, nhằm vận dụng
và sử dụng đạt hiệu quả tốt nhất vào các quá trình dạy học hiện nay.

Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa

19


SKKN:“Xây dựng hệ thống bài tập phát triển năng lực chuyên biệt
trong bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý ở trường THPT”

XÁC NHẬN CỦA
THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ

Thanh Hóa, ngày 15 tháng 05 năm 2016
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình
viết, không sao chép nội dung của người khác.

m = M/5. Phần dây AB song song với mặt
phẳng nghiêng, khối trụ lăn không trượt trên mặt phẳng nghiệng. Bỏ qua ma sát lăn, ma
sát ở ròng rọc.
a.Viết phương trình động lực học cho chuyển động các vật.
b.Tính gia tốc a0 của trục khối trụ và gia tốc a của vật m.
c.Tính lực căng dây và lực ma sát giữa khối
B
trụ và mặt phẳng nghiêng.
Hướng dẫn giải:
+ Phương trình định luật II Newton cho chuyển
N
+
A
T
T a
động tịnh tiến của các vật khi chiếu trên các trục
C
với chiều dương nh đã chỉ ra trên hình vẽ:
f

α

T − mg = m.a
Mg sin α − T − f ms = M .a0

(1)

- Đối với chuyển động quay quanh trục của khối
trụ:
f ms .R − T .

 
a
=
R
+
.
ε
=
.
a


0

2
2
 
Mg sin α
Từ (2) và (3) rút ra: f ms =
3

2M sin α − 3m
4g
3
2M sin α − 3m
2g
.g =
> 0 ⇒ a = a0 =
.g =
3( 3m + 2M )

phẳng ma sát không đáng kể. Đặt vật thứ hai có khối lượng m 2 = m1 sát với vật thứ nhất
rồi đẩy chậm cả hai vật cho lò xo nén lại 10cm. Khi thả chúng ra, lò xo đẩy hai vật
chuyển động về bên phải. Lấy π 2 = 10
a. Tìm khoảng thời gian hai vật chuyển động cùng nhau cho tới khi vật thứ hai
tách ra.
b. Xác định vận tốc lớn nhất của vật thứ nhất.
m1 m2
c. Khi lò xo giãn cực đại lần đầu tiên thì hai vật
cách xa nhau bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
a. Khoảng thời gian cùng nhau:
T 2π m1 + m2
t= =
= 0,5s
4
4
k
1 2 m1 + m2 2
kx =
vM
b. Vận tốc cực đại của vật 1 là thỏa mãn
2
2
Tìm được vM = 31,6cm/s
c. Khi hai vật tách ra thì vật 1 dao động điều hòa với T ' = 2π
Biên độ mới của vật 1 thỏa mãn

m1
= 2s
k

⋅I

⋅S

2

x

Hình
1

2. Trong không gian, phía trên mặt nước có một
chất điểm chuyển động mà hình chiếu (P) của nó ở mặt nước chuyển động với phương
trình quĩ đạo y = x + 2 và có tốc độ v 1 = 5 2 cm/s. Trong thời gian t = 2 s kể từ lúc
(P) có tọa độ x = 0 thì (P) cắt bao nhiêu vân cực đại trong vùng giao thoa của 2 sóng?
Hướng dẫn giải:
Lập phương trình sóng tại một điểm B cách 2 nguồn những đoạn d 1 và d2
π
π
u = 2a cos (d 2 − d1 )cos(ωt- (d1 + d 2 )
λ
λ
π
Biên độ sóng tại điểm B là A = 2a cos (d 2 − d1 )
λ
Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa

21(PL)




1≡

N

⋅ ⋅ ⋅S

O

S1S22 + S1N 2 = 11,18 cm

d2

I

E

2

x

∆dC = 9,18 cm = 9,18λ

Tại D có:
S1D = S1E 2 + ED 2 = 15,62 cm
S2D = S2 E 2 + ED2 = 10,04 cm
∆dD = 5,58 cm = 5,58λ
Từ phương trình sóng, ta được vân đi qua I là vân cực đại.
Số vân cực đại cắt đoạn CD là 15 vân.
Số điểm có biên độ cực đại cắt CD là 15

Tại thời điểm t:
- Điện tích trên tụ của mạch 1 có độ lớn: q1 =

4.10−6
( C ) bằng điện tích cực đại của tụ.
π

Vì cường độ dòng điện trong hai mạch vuông pha nên điện tích của tụ điện trong mạch
dao động 2: q2 = 0.

Nguyễn Tố Hữu – THPT Hoàng Lệ Kha – Thanh Hóa

22(PL)