SKKN Phương pháp giải Bài tập liên kết phần cơ học và điện học trong các đề thi

A. ĐẶT VẤN ĐỀ
Học tập là quốc sách hàng đầu, nhưng “học phải gắn với đời sống thức tế” để khi ra khỏi phạm vi nhà trường học sinh không còn bỡ ngỡ trước một thế giới vô cùng phức tạp và phong phú, có đủ hiểu biết, kỹ năng sống và bản lĩnh để tiếp cận và chinh phục mọi thứ. Chính vì vậy giáo dục hiện nay đang thay đổi theo chiều hướng tích cực với tiêu chí: học để hiểu, học để biết, học để làm, học để chung sống và học để làm người. Trước đây nội dung còn mang nặng tính hàn lâm, học chủ yếu chỉ hướng tới các kỳ thi cử mà rất ít chú trọng hướng đến thực tế, giáo viên chủ yếu dạy các em kiến thức, công thức, định luật và không chỉ cho các em thấy vấn đề, định luật này xuất hiện trong thực tế ở đâu, diễn ra như thế nào. Vì vậy học sinh tiếp cận kiến thức một cách máy móc, mơ hồ. Nhiều học sinh cứ tự đặt câu hỏi: Học đạo hàm, tích phân để làm gì? Định luật Niu Tơn có tác dụng gì cho cuộc sống không? Kết quả là học sinh nghi ngờ tính hiệu quả của kiến thức và trở nên chán nản. Hơn nữa kiến thức trong các chương thì rời rạc, trong các bộ môn toán, lý, hóa… thì chồng chéo, chính vì vậy nội dung hiện nay đang xây dựng theo hướng “tích hợp liên môn, dạy học theo chủ đề” tạo hứng thú cho học sinh và hướng nội dung đến thực thế cuộc sống. Rất ủng hộ sự chuyển biến tích cực của giáo dục tôi quyết định xây dựng sáng kiến kinh nghiệmvới đề tài: “phương pháp giải Bài tập liên kết phần cơ học và điện học trong các đề thi”.
Vấn đề đưa ra với khối lượng kiến thức rộng liên kết hai mảng kiến thức lớn cơ học và điện học, trong đó bài tập có tính kích thích tư duy của học sinh và gần gũi với thực tế, với cuộc sống hàng ngày. Tuy nhiên tôi cũng mạnh dạn bổ sung thêm vào một số bài toán tương đối phức tạp liên kết nhiều kiến thức và kỹ năng để một số học sinh giỏi phát huy trí tuệ và sự sáng tạo của các em. Vì đề tài mang đậm yếu tố mới nên trước mắt những học sinh có năng lực khá, giỏi mới có thể tiếp cận ngay được. sau đó cải tiến và dần hoàn thiện phương pháp phù hợp với tất cả học sinh, đưa yếu tố thực tế vào nhiều hơn liên quan đến các máy móc thiết bị Cơ – Điện, từ đó học sinh hiểu được các nguyên lý hoạt động và có thể tự sửa chữa hoặc điều chỉnh được các thiết bị cơ điện trong gia đình như: quạt điện, máy sấy tóc…, đồng thời tạo hiệu quả trong việc ôn luyện thi đội tuyển học sinh giỏi ở các cấp như: học sinh giỏi cấp trường, kỳ thi học sinh giỏi cấp tỉnh…
B. NỘI DUNG
I. CƠ SƠ LÝ LUẬN
1.1 Phương pháp
1.1.1 Đọc kỹ đề bài để tìm hiểu ý đồ của bài toán. Cụ thể là: yêu cầu bài toán liên quan đến định luật nào, hiện tường nào trong thực tế điện và cơ; đề cho các dữ kiện đó có tác dụng gì, dự kiện nào không thấy xuất hiện trong SGK sẽ phải tìm qua google hoặc qua tìm hiểu thực tế được không? Từ đó chọn phương án khả thi nhất để giải bài tập hoặc giải thích hiện tượng.
1.1.2 Tóm tắt bài toán, đổi các đơn vị cần thiết. Nếu các hằng số không cho chúng ta tự tìm qua các tài liệu hoặc qua mạng.
1.1.3 Xây dựng các phương án xẩy ra bài toán, hiện tượng, đưa ra hướng giải quyết.
1.1.4 Kết quả thu được phải so sánh với điều kiện bài toán giới hạn hoặc so sánh với thực tế xem có hợp lý không.
1.2. Lý thuyết mới ( ngoài SGK) bổ sung thêm:
1.2.1. Bổ sung toán
1.2.1.1 Đạo hàm
* Tính đạo hàm theo định nghĩa
– Dùng định lý O- G tìm được điện trường của một số vật đối xứng cho ra kết quả rất nhanh và được áp dụng cho nhiều trường hợp khác.
+) Thế năng tương tác của các điện tích điểm
– Các điện tích tương tác lực với nhau, hoặc điện trường tương tác lên điện tích tức có khả năng sinh công hay nói các khác có năng lượng, năng lượng này tồn tại dưới tương tác tích điện

– Thế năng tương tác giữa hai điện tích:
– Thế năng tương tác giữa nhiều điện tích:
1.2.3. Phần cơ
+) Định luật Niu-tơn II cho chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay
– Trong trường hợp tổng quát, khi chịu các lực tác dụng, vật rắn vừa chuyển động tịnh tiến vừa quay quanh khối tâm.
Cần chú ý là, khi vật ở trạng thái cân bằng tĩnh thì M = 0 không chỉ đối với trục đi qua khối tâm, mà đối với cả một trục bất kỳ.
– Đối với một vật rắn quay quanh một trục cố định thì chuyển động tịnh tiến của vật bị khử bởi phản lực của trục quay.
+) Năng lượng của vật rắn.
– Thế năng của vật rắn:
Xét với vật rắn tuyệt đối, trong trọng trường có gia tốc g, Z là độ cao của khối tâm G tính từ một mốc nào đó, vật rắn có thế năng bằng thế năng của khối tâm mang tổng khối lượng của vật rắn: U = MgZ.
– Động năng của vật rắn:
Trường hợp tổng quát
– “Ðộng năng toàn phần của vật rắn bằng tổng động năng tịnh tiến của khối tâm mang khối lượng của cả vật và động năng quay của nó xung quanh trục đi qua khối tâm”.
– Nếu vật quay quanh tâm quay tức thời K
– Định luật bảo toàn cơ năng:
– Nội dung: Khi các lực tác dụng lên vật rắn là lực thế, thì cơ năng E của hệ vật rắn được bảo toàn: W = Wđ + Wt = const.
– Nếu trong quá trình biến đổi của hệ từ trạng thái 1 sang trạng thái 2, có lực ma sát, lực cản… tác dụng mà ta tính được công A của các lực ấy thì có thể áp dụng định luật bảo toàn năng lượng dưới dạng:
W2 – W1 = A.
II. TÌNH TRẠNG GIẢI PHÁP ĐÃ BIẾT
2.1. Nội dung tóm tắt giải pháp
– Nghiên cứu mối liên kết kiến thức giữa hai mảng vật lý khác nhau: Cơ và Điện, đồng thời tìm hiểu các máy móc cơ điện xuất hiện trong thực tế, từ đó xây dựng các bài toán.
– Xây dựng hệ thống bài tập đơn giản, sát với kiến thức THPT và gần gủi với cuộc sống hàng ngày.
– Mở rộng một số bài toán trong các tiết học tự chọn, hộ trợ thêm cho các giáo viên bồi dưỡng học sinh giỏi.
2.2. Ưu điểm
– Bồi dưỡng năng khiếu vật lý, khả năng tư duy lo gic, kiến thức thực tiễn.

– Tạo cơ hội cho học sinh tiếp cận với các nguyên lý của các máy móc Cơ – Điện trong thực tế, gây hứng thú đam mê từ đó có thể định hướng nghề nghiệp cho học sinh sau này.
2.3. Nhược điểm
Kiến thức mặc dù đơn giản, dễ hiểu, tuy nhiên bài toán chứa đựng cả hai mảng kiến thức lớn, hơn nữa bài tập đòi hỏi tư duy cao hướng tới thức tế nên yêu cầu học sinh cần nắm vững kiến thức và chịu khó tìm hiểu thực tế cuộc sống nữa. Do đó trước mắt sáng kiến sử dụng trong phạm vi hẹp, chỉ dành cho học sinh thuộc ban khoa học tự nhiên của trường hoặc các học sinh có học lực khá giỏi ở các lớp.
III. NỘI DUNG GIẢI PHÁP
3.1. Bối cảnh, động lực ra đời
Các bài tập vật lý hiện nay còn mang tính lý thuyết trừu tường và rời rạc thiếu thực tế. Các bài tập cơ chỉ phản ánh các định luật, định lý, các bài toán có từ xa xưa đã lỗi thời nhưng vẫn cứ dạy lặp đi lặp lại một cách nhàm chán. Các bài điện thì thiết lập các mạch điện mà thực tế chắc chưa bao giờ xuất hiện các mạch điện như vậy. Chính vì vậy cần có một chuyên đề thể hiện tính mới, tính thực tế thoát khỏi cái cũ kỹ, cái lỗi thời của các bài tập hàn lâm rời rạc như xưa tạo ra một hệ thống bài tập chính thống phục vụ cho quá trình học tập, rèn luyện kỹ năng suy luận, sáng tạo nhưng hướng đến cuộc sống mà không xa rời với thực tế, không còn mang nặng những phép toán mơ hồ, trừu tượng, hàn lâm mà không mang lại hiệu quả. Từ đó giúp học sinh nắm chắc lý thuyết, hiểu sâu về bản chất các khái niệm, các hiện tượng định luật, các thuyết Vật lý.
3.2. Mục tiêu giải pháp đạt được

Cuộc sống thực là sự tổng hòa của nhiều yếu tố cấu thành nên để hiểu và giải thích được các hiện tượng trong tự nhiên chúng ta cần sử dụng một lúc nhiều kiến thức ở nhiều chương, nhiều bộ môn khác nhau. Chính vì vậy khi dạy cho học sinh không nên tách thành các khối lượng kiến thức riêng biệt khiến học sinh hiểu sự vật hiện tượng một cách phiến diện. Do đó tôi mạnh dạn đưa ra một chuyên đề nhỏ có tính chất liên chương: liên kết giữa chương cơ học và điện học để thấy rõ trong cuộc sống các hiện tượng xẩy ra, các máy móc lại là sự biến đổi qua lại giữa hai yếu tố cơ – điện. Từ đó học sinh được trang bị những tri thức cần thiết về bộ môn và hướng đến cho học sinh có kỹ năng tự tìm tòi cái mới và xử lí được các tình huống khó khăn gặp phải trong cuộc sống và trong kỹ thuật, cũng như trong công cuộc ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật vào vào đời sống thực tế.
3.3. Tính mới của giải pháp
Việc làm các bài tập cơ – điện có tác dụng rất lớn về ba mặt: Giáo dục, giáo dưỡng, và giáo dục kĩ thuật tổng hợp, giúp học sinh hiểu sâu, hiểu rộng về quan hệ giữa lý thuyết và thực tế. Càng có tác dụng tích cực nếu trong quá trình giảng dạy có sự lựa chọn cận thận và phân loại bài tập khoa học, nội dung tích hợp và bám sát mục đích dạy học, cuối cùng là làm cho học sinh lĩnh hội một cách có kết quả nhất các kiến thức bộ môn và biết cách vận dụng kiến thức vào thực tiễn.

II. PHẠM VI ẢNH HƯỞNG CỦA GIẢI PHÁP
Qua kết quả đã đạt được cho thấy sáng kiến kinh nghiệm đã phản ánh kết quả thực tế, có tính khả thi và hiệu quả. Tham khảo ý kiến học sinh, hầu hết học sinh cho rằng với cách sắp xếp kiến thức trong sáng kiến kinh nghiệm học sinh dễ nắm vững được kiến thức hơn so với sách giáo khoa và tài liệu tham khảo. Nếu sáng kiến có thể phát triển thêm nữa có thể dụng cho đa số học sinh theo ban khoa học tự nhiên chứ không chỉ dừng lại ở các lớp có học sinh khá, giỏi, trường chuyên và đội tuyển học sinh giỏi ở các trường phổ thông. Sáng kiến đã đáp ứng những yêu cầu trong chương trình giáo dục phổ thông mới:
– Tính mới, tính sáng tạo: Đây là đề tài đã được nghiên cứu và đúc rút từ kinh nghiệm có tính thực tiễn cao. Đề tài đã thực hiện nguyên lý “Học đi đôi với hành, lý luận gắn liền với thực tiễn, nhà trường gắn liền với gia đình và xã hội”. Đề tài đã tìm ra và thực hiện một hướng đi mới trong dạy học chương trình vật lí THPT.
– Về hiệu quả kinh tế: Đề tài có giá trị lớn trong chủ trương đổi mới đồng bộ mục tiêu, phương pháp, hình thức tổ chức dạy học, đánh giá chất lượng giáo dục. Gắn liền giáo dục trong nhà trường với thực tiễn cuộc sống, giúp học sinh được trãi nghiệm thực tiễn, gắn các hoạt động dạy học với nội dung dạy học để thấy được ý nghĩa thực tiễn của cuộc sống, góp phần hình thành một số phẩm chất và năng lực của học sinh, góp phần thực hiện giáo dục hướng nghiệp, định hướng phân luồng cung cấp nhân lực trực tiếp cho địa phương. Đề tài có khả năng ứng dụng rộng rãi trong việc dạy học , bồi dưỡng học sinh giỏi góp phần định hướng lựa chọn nghề nghiệp cho học sinh THPT.
– Về hiệu quả xã hội: Đề tài đã tạo hiệu ứng tốt cho việc dạy của giáo viên và việc học của học sinh, đã tạo hứng thú, kích thích tinh thần tìm tòi, học hỏi, sáng tạo trong việc dạy, học vật lí. Đồng thời tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức, nâng cao năng lực nhận thức và năng lực hành động, hình thành phẩm chất, phát huy tính chủ động, sáng tạo của học sinh, giúp học sinh nhận thức rõ mỗi đơn vị kiến thức vật lý đều có tính ứng dụng thực tiễn cao, liên quan đến nhiều ngành nghề khác nhau trong xã hội, góp phần định hướng và lựa chọn nghề nghiệp.

III. KIẾN NGHỊ, ĐỀ XUẤT.
Cần có nhiều sự đóng góp của đồng nghiệp để xây dựng hệ thống bài tập hay hơn nữa, hiệu quả hơn nữa, gắn liền với xu thế thời đại, phù hợp cách nghĩ, cách làm của học sinh, có tính thực tế và hữu ích, đừng quá xa rời thực tế như một số tài liệu tham khảo hiện nay.
Khi các em đã nắm được chuyên đề này thi các em sẽ tự tháo gỡ được những khó khăn khi giải quyết các bài toán thực tế là sự tổng hợp của nhiều khối lượng kiến thức thuộc nhiều chương, nhiều bộ môn khác nhau. Với bài toán liên kết chương điện học và cơ học giúp các em hiểu được một cách tổng thể các hiện tượng xẩy trong cuộc sống để các em thấy rằng mọi thứ trong tự nhiên đều liên quan chặt chẽ với nhau đặc biệt năng lượng cơ có thể tạo ra năng lượng điện và năng lượng điện cũng có thể tạo ra năng lượng cơ. Khoa học muốn phát triển chỉ khi người ta biết lấy những ý tưởng từ tự nhiên cuộc đống để chế tạo ra những cổ máy hiện đại phục vụ con người. Vì vậy người thầy không chỉ biết dạy những kiến thức vô vị, sáo rổng, hàn lâm mang tính lý thuyết mà cần chỉ cho học sinh lý thuyết với được minh họa bằng thức tế và chúng liên kết chặt chẽ với nhau. Đồng thời người thầy cần truyền sự đam mê cho các em, hãy dẫn dắt các em tìm hiểu, khám phá. Theo chiều ngược lại, chính học sinh làm nguồn động lực để người thầy tìm hiểu, nghiên cứu.
Do thời gian có hạn nên đề tài này chưa được áp dụng rộng rãi và chắc chắn không tránh được những thiếu sót. Vì vậy rất mong được sự góp ý của quý thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để đề tài được hoàn thiện hơn và được áp dụng thực hiện rộng rãi hơn trong các năm học sắp tới.
Xin chân thành cảm ơn!