Sáng kiến kinh nghiệm Xây dựng hệ thống bài tập tự luận và hướng dẫn giải bài tập phần chuyển động vật rắn

 XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẤP TỰ LUẬN VÀ 
 HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP PHẦN CHUYỂN ĐỘNG 
 VẬT RẮN 
1. Lí do chọn đề tài 
 Trong Luật giáo dục (ban hành năm 2005), điều 28 nêu rõ: “Phương 
pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng 
tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi 
dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ 
năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm 
vui, hứng thú cho học sinh”. Trong những định hướng ấy thì việc phát huy 
tính tích cực và sáng tạo của học sinh là cơ bản, nó làm cơ sở để thực hiện 
những định hướng tiếp theo. Đó cũng chính là mục tiêu chính trong việc đổi 
mới phương pháp dạy học của nước ta hiện nay. 
 Hòa chung với xu thế của việc đổi mới phương pháp dạy học của các 
môn học ở trường phổ thông thì phương pháp dạy học vật lý cũng đã có 
những đổi mới đáng kể. 
 Trong dạy học vật lý ở trường phổ thông, bài tập vật lý (BTVL) từ 
trước đến nay luôn giữ một vị trí đặc biệt quan trọng trong việc thực hiện 
nhiệm vụ dạy học vật lý bởi những tác dụng tích cực và quan trọng của nó. 
- BTVL là một phương tiện để ôn tập, cũng cố kiến thức lí thuyết đã học một 
cách sinh động và có hiệu quả. 
- BTVL là một phương tiện rất tốt để rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương 
pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh. 
 - BTVL là một phương tiện rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến 
thức vào thực tiễn, đời sống. 
- Thông qua hoạt động giải BTVL có thể rèn luyện cho học sinh những đức 
tính tốt như tinh thần tự lập, tính cẩn thận, tính kiên trì, tinh thần vượt khó. 
- BTVL là một phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng của học 
sinh. 
- BTVL có thể được sử dụng như là một phương tiện nghiên cứu tài liệu mới 
- 1 - năm trực tiếp đứng lớp, tham gia bồi dưỡng HSG các cấp, hệ thống bài tập đã 
 được tương đối hoàn chỉnh, phong phú, đa dạng về thể loại, có thể dành cho 
 nhiều đối tượng học sinh từ người mới học đến những HS chuyên lý, HSG 
 tỉnh, HSG quốc gia. Hệ thống bài tập này đã góp phần giúp HS dễ tiếp thu và 
 hiểu sâu sắc kiến thức hơn, phát triển được tư duy sáng tạo của các em. Đồng 
 thời, đây là nguồn tài liệu rất quý để các em học sinh có thể tự học, tự nghiên 
 cứu một cách có hiệu quả cao mà không mất quá nhiều thời gian mày mò tìm 
 nhặt trên rất nhiều những trang mạng, rất nhiều các cuốn sách, tạp chí Vật lý, 
 góp phần tiết kiệm thời gian công sức cho các em và tiết kiệm tiền của cho 
 phụ huynh. 
 Với những lí do trên, tác giả muốn chia sẻ với đồng nghiệp những kinh 
nghiệm đã tích lũy được, thông qua đề tài “Xây dựng hệ thống bài tập tự luận 
và hướng dẫn giải bài tập về phần Chuyển động của vật rắn”. Đồng thời 
cũng là nguồn tư liệu tham khảo cho HS nhằm nâng cao chất lượng dạy và học 
bộ môn Vật lí. 
2. Bố cục đề tài 
 Ngoài phần mở đầu, kết luận, Đề tài gồm 3 chương 
Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài 
Chương 2: Định dạng, phân loại và hướng dẫn giải bài tập phần Chuyển động 
của vật rắn. 
Chương 3: Hiệu quả của đề tài 
- 3 - mới mẻ. Trong dạy học VL, thí nghiệm có đó, “kho” bài tập có đó song không 
phải tự chúng có thể gây hứng thú và duy trì sự hứng thú cho HS. Đôi khi, nếu 
không biết sử dụng, chúng còn làm cho HS thấy nhàm chán hoặc coi là 
những khó khăn trong học tập. 
 Để môn Vật lý tạo ra và duy trì được hứng thú học tập và từ đó xuất 
hiện các phẩm chất khác của tính tích cực học tập, người giáo viên cần phải: 
- Chế biến mỗi bài học, mỗi sự kiện là một tình huống để HS tham gia giải 
quyết, không biến bài học lí thuyết trở thành một chuỗi những câu thuyết 
giảng, trừu tượng. 
- Đưa các nội dung bài học vào đời sống thực tế để HS nhìn thấy ích lợi của 
việc học, thấy cái hay, cái đẹp của VL 
- Sắp xếp lại các BTVL thành những chuyên đề nhỏ, theo các mức độ nhận 
thức của HS, sử dụng chúng có ý đồ phát triển rõ rệt. Các dạng bài tập phong 
phú, cách sử dụng đa dạng sẽ khai thác được tối đa tác dụng của chúng. 
 Những biểu hiện của tính tích cực học tập 
 Tính tích cực học tập biểu hiện ở những dấu hiệu như: hăng hái trả lời 
các câu hỏi của giáo viên, bổ sung các câu trả lời của bạn, thích phát biểu ý 
kiến của mình trước vấn đề nêu ra; hay nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ 
những vấn đề chưa đủ rõ; chủ động vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để 
nhận thức vấn đề mới; tập trung lắng nghe, theo dõi mọi hành động của giáo 
viên, chú ý vào vấn đề đang học; kiên trì hoàn thành các bài tập, không nản 
trước những tình huống khó khăn, có khả năng vận dụng kiến thức vào việc 
giải quyết những tình huống mới, có sáng tạo trong giải quyết vấn đề tìm ra 
cái mới. 
 Các cấp độ của tính tích cực học tập 
 Theo GS.TS. Trần Bá Hoành [6, tr.13], tính tích cực của học sinh được 
chia làm 3 cấp độ từ thấp đến cao: 
- Bắt chước: gắng sức làm theo mẫu hành động của thầy, của bạn bè 
- Tìm tòi: độc lập giải quyết vấn đề nêu ra, tìm kiếm những cách giải quyết 
- 5 - mới, tiến tới việc rèn luyện tư duy sáng tạo cho HS. 
1.3. Bài tập vật lí (BTVL) trong quá trình dạy học vật lý 
1.3.1. Khái niệm bài tập vật lý 
 Theo GS. Phạm Hữu Tòng [28, tr.89] thì “Bài tập vật lý được hiểu là 
một vấn đề đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy luận logic, những 
phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật 
lý ”. 
 Theo quan niệm này thì BTVL chỉ thuần túy là một nhiệm vụ mà HS 
phải làm để thể hiện mình nắm vững lí thuyết tới đâu. Điều này rất có lí nếu 
coi BTVL là công cụ để đánh giá những gì HS đã học trên lớp. Theo chúng 
tôi, để đánh giá đúng vai trò của BTVL, cần nhìn nhận chúng dưới các góc 
độ khác nhau về tầm quan trọng của chúng trong dạy học VL: 
- Nhìn BTVL dưới góc độ là công cụ đánh giá lí thuyết 
- Nhìn BTVL dưới góc độ là phương tiện để phát triển tư duy cho HS 
- Nhìn BTVL qua hai mặt: BT mang tính lí thuyết và BT mang tính thực tế. 
- Nhìn BTVL dưới góc độ phương pháp sử dụng chúng 
Có nhìn nhận như vậy thì ta mới đánh giá hết ý nghĩa của BTVL, đồng thời 
mới có đủ cơ sở để phân loại các BTVL một cách rõ ràng và chính xác 
1.3.2. Tác dụng của BTVL trong dạy học Vật lí 
 1. Bài tập giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức 
 Vật lí học không phải chỉ tồn tại trong óc chúng ta dưới dạng những mô 
hình trừu tượng do ta nghĩ ra mà là sự phản ánh vào trong óc chúng ta thực tế 
phong phú, sinh động. Tuy nhiên các khái niệm, định luật thì rất đơn giản 
nhưng biểu hiện của chúng trong tự nhiên lại rất phức tạp, Bài tập sẽ giúp cho 
HS biết phân tích để nhận biết những trường hợp phức tạp đó, nhờ thế mà HS 
nắm được những biểu hiện của chúng trong thực tế. 
 BTVL là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động. Khi giải 
bài tập, học sinh nhớ lại các kiến thức đã học, có khi phải sử dụng tổng hợp các 
kiến thức thuộc nhiều chương, nhiều phần của chương trình. 
- 7 - định tính yêu cầu HS giải thích hoặc dự đoán các hiện tượng. Do đó muốn giải 
được loại BT này, HS cần hiểu rõ bản chất các khái niệm, định luật Vật lí, nhận 
biết được các biểu hiện của chúng trong các trường hợp cụ thể. 
 Bài tập định tính có rất nhiều ưu điểm về phương pháp học. Nhờ đưa được 
lí thuyết vừa học lại gần cuộc sống xung quanh, các bài tập này làm tăng thêm 
ở HS hứng thú với môn học, tạo điều kiện phát triển óc quan sát của HS. 
 Do có tác dụng về nhiều mặt như trên nên BT định tính được sử dụng ưu 
tiên hàng đầu sau khi học xong lí thuyết, trong khi luyện tập, ôn tập lại kiến 
thức. 
 2. Bài tập tính toán 
 Bài tập tính toán là loại BT mà muốn giải chúng ta phải thực hiện một loạt 
các phép tính và kết quả thu được là một đáp số định lượng. 
 Có thể chia thành hai loại: bài tập tập dượt và bài tập tổng hợp 
a) BT tính toán tập dượt 
Là những BT cơ bản, đơn giản, trong đó chỉ đề cập đến một hiện tượng, một 
định luật, trong đó chỉ sử dụng những phép tính đơn giản. Những BT này có 
tác dụng củng cố kiến thức vừa học, giúp HS hiểu rõ hơn ý nghĩa của định luật, 
công thức biểu diễn chúng. 
 Ví dụ: Sau khi học xong nội dung “Mô men quán tính của vật rắn” giáo 
viên có thể ra bài tập để luyện tập việc sử dụng công thức tính mô men quán 
 2 2 2
tính I  mii R R m MR như sau: 
 Tính mô men quán tính của một vành tròn đồng chất có bán kính R, khối 
lượng M, bề dày không đáng kể.. 
b) Bài tập tính toán tổng hợp: 
 Là loại BT mà muốn giải nó phải vận dụng nhiều kiến thức, định luật, 
dùng nhiều công thức. Đó có thể là những kiến thức đã học trong nhiều bài 
trước đó. Loại BT này có tác dụng đặc biệt giúp HS đào sâu, mở rộng kiến 
thức, thấy rõ mối quan hệ giữa các phần của chương trình vật lí, tập cho HS 
biết cách phân tích những hiện tượng phức tạp thành những phần, những giai 
- 9 - đã cho với đại lượng cần tìm, hoặc giải thích một hiện tượng nào đó gắn liền 
với một dạng kiến thức đã học. Loại bài này thường dùng ngay sau khi học 
xong kiến thức mới. 
3. Bài tập vận dụng linh hoạt (vận dụng cấp cao hơn): 
 Đây là loại bài tập tổng hợp, cần phối hợp nhiều kiến thức để giải, hoặc 
nhiều phương trình mới giải được. Để làm loại BT này, HS cần phải nắm chắc 
kiến thức, hiểu sâu sắc mối liên hệ giữa các đại lượng vật lí và điều kiện áp 
dụng của chúng. Việc giải bài tập vận dụng linh hoạt giúp rèn luyện tư suy 
logic ở HS, phát triển tư duy sáng tạo, khả năng phân tích tổng hợp. Đây là loại 
bài tập thường dùng để luyện thi đại học và thi HSG. 
1.3.4. Phương pháp giải bài tập vật lí 
 Việc rèn cho HS biết cách giải bài tập một cách khoa học, đảm bảo đi 
đến kết quả một cách chính xác là một việc rất quan trọng, cần thiết. Nó không 
những giúp HS nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kĩ năng suy luận logic, 
làm việc một cách khoa học, có kế hoạch. 
 Bài tập vật lí rất đa dạng nên phương pháp giải cũng rất phong phú. Tuy 
nhiên có thể vạch ra một dàn bài chung gồm các bước sau đây: 
1. Tìm hiểu đề bài 
 Bước này bao gồm việc xác định ý nghĩa vật lí của các thuật ngữ, phân biệt 
đâu là ẩn số, đâu là dữ kiện bài cho. Với những bài tập tính toán thì cần dùng 
các kí hiệu để tóm tắt đề bài. Trong hầu hết các bài toán vật lí nên vẽ hình để 
biểu đạt những điều kiện của bài. Làm như thế sẽ giúp HS dễ tưởng tượng, 
hình dung hơn về diễn biến của hiện tượng, mối quan hệ giữa các đại lượng vật 
lí. 
2. Phân tích hiện tượng 
 Trước hết là nhận biết những giữ kiện cho trong đề bài có liên quan tới khái 
niệm, hiện tượng, quy tắc, định luật nào trong vật lí. Sau đó xem xét diễn biến 
hiện tượng và các định luật chi phối nó. HS cần phải phân tích đúng, chính xác 
hiện tượng xảy ra thì mới biết dùng kiến thức nào để giải. 
- 11 - - Có phương  mặt phẳng chứa r và V 
- Có chiều được xác định theo quy tắc đinh ốc. M
- Có độ lớn M r.V.sin V.d với d = OH (d: là 
cánh tay đòn của ) 
 Tính chất: O 
 r 
+ Nếu // thì M (V) = 0 
 O P 
 H V 
+ M(VOOO1 V) 2 M(V) 1 M(V) 2 
+ MOO ( V)  M (V2 )  là hằng số 
+ Nếu VV12 = 0 MO (V12 V ) = 0 
1.4.2. Cơ sở lý thuyết về vật rắn 
1.4.2.1. Khái niệm vật rắn 
- Vật rắn tuyệt đối là vật mà khoảng cách giữa hai điểm bất kỳ của nó không đổi. 
- Vật rắn có thể xem như một hệ chất điểm. Vật rắn tuyệt đối thường được xem 
là hệ chất điểm liên kết chặt chẽ với nhau. 
- Khái niệm vật rắn chỉ là tương đối. 
1.4.2.2. Lợi ích của khái niệm vật rắn 
- Để nghiên cứu một hệ chất nào đấy, ta phải đặc trưng chuyển động của từng 
điểm của hệ, điều này khiến ta phải đụng chạm đến một số rất nhiều thông số 
dẫn đến những phép tính rắc rối khó gỡ. 
- Nếu hệ được xem như vật rắn, số thông số phải tính đến trở nên vừa phải: 
Nhiều nhất là 6 thông số là đủ xác định chuyển động của vật rắn hoặc của hệ quy 
chiếu gắn với vật rắn. 
- Trong nhiều bài toán có thể coi vận rắn như một chất điểm. 
1.4.2.3. Các dạng chuyển động cơ bản của vật rắn 
- Chuyển động tịnh tiến. 
- Chuyển động quay xung quanh một trục cố định. 
- Chuyển động song phẳng. 
1.4.2.4. Các vấn đề cần chú ý trong khảo sát chuyển động của vật rắn: 
 1.4.2.4.1. Các chú ý về động học và động lực học vật rắn: 
 Các đại lượng , 0, ,  là đại lượng đặc trưng cho chuyển động quay 
của vật rắn. Trong một hệ quy chiếu,  có giá trị như nhau với các trục quay bất 
kì song song với nhau. 
- 13 -