Khoá luận tốt nghiêp Trờng Đại học vinhSV: Nguyễn Duy Cờng Khoa vật lý 0o0 Nguyễn Duy Cờng Khoá luận tốt nghiệp Chuyên Ngành : phơng pháp giảng dạy vật lý Vinh, năm 2007 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng Lời cảm ơn Trong trình làm khoá luận tốt nghiệp với đề tài là: Sử dụng thí nghiệm đệm không khí - VideoCom - máy vi tính để thực số thí nghiệm phần học thuộc chơng trình vật lý 10 - trung học phổ thông nhận đợc giúp đỡ nhiều ngời nhiều mặt nh kiến thức, t tởng, tình cảm, sở vật chất Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới: Bố, mẹ ngời cho ý chí phấn đấu, sở vật chất học tập, thầy giáo Nguyễn Cảnh Vạn tận tình trực tiếp hớng dẫn suốt thời gian qua, thầy cô giáo nhà trờng Cảm ơn anh chị em, bạn bè thời gian qua động viên, khích lệ, giúp đỡ hoàn thành khóa luận này! Vinh, tháng năm 2007 Tác giả Nguyễn Duy Cờng II Mục đíc cứu Mục lục Lời cảm ơn Phần : Mở đầu I Lý chọn đề tài 5 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng III Đối tợng khách thể nghiên cứu IV.Giả thuyết khoa học V.Nhiệm vụ nghiên cứu VI.Phơng pháp nghiên cứu Phần hai : Chơng I Nội dung Cơ sở lý luận đề tài 1.1 Thí nghiệm dạy học vật lý 1.1.1.Các đặc điểm thí nghiệm vật lý 1.1.2 Các chức thí nghiệm vật lý dạy học vật lý 1.1.3 Các loại thí nghiệm đợc sử dụng dạy học vật lý 11 1.1.4 Các yêu cầu chung việc sử dụng thí nghiệm 11 1.2 Phơng pháp thực nghiệm 11 13 1.2.1 Phơng pháp thực nghiệm nghiên cứu khoa học 1.2.2 Phơng pháp thực nghiệm dạy học vật lý 14 1.3 Một số phơng pháp khảo sát chuyển động thẳng vật 1.3.2 Ph14 pháp thí nghiệm vật lý trung học phổ thông ơng 1.3.1 Phơng pháp sử dụng đồng hồ đo thời gian có cần rung kết hợp với chụp ảnh giấy ghi hoạt nghiệm Trang 1.3.3 Phơng pháp sử dụng Camera (VideoCo m), phần Khoá luận tốt nghiêp mềm VideoCom -kết nối máy SV: Nguyễn Duy Cờng vi tính Chơng II: Sử dụng thí nghiệm đệm không khí VideoCom - máy vi tính để thực số thí nghiệm phần học thuộc chơng trình vật lý 10 - trung học phổ thông 2.1 Các bớc chung để tiến hành thí nghiệm 2.2 Thí nghiệm chuyển động thẳng 17 2.3 Thí nghiệm chuyển động thẳng nhanh dần 2.4 Thí nghiệm chuyển động thẳng nhanh dần nh hàm 18 lực Kết luận chung 30 Tài liệu tham khảo 33 35 41 44 45 Phần một: Mở đầu I Lý chọn đề tài Vật lý môn khoa học thực nghiệm Do phơng pháp thực nghiệm phơng pháp quan trọng nghiên cứu khoa học mà dạy học vật lý Thí nghiệm khâu phơng pháp thực nghiệm Dạy học có thí nghiệm, học sinh hiểu rõ đợc chất tợng, trình vật lý cần nghiên cứu, góp phần nâng cao hiệu dạy học Hiện khoa vật lý trờng Đại học Vinh đợc trang bị nhiều thí nghiệm đại Việc trang bị thiết bị nhằm mục đích đào tạo ngời giáo viên s phạm vật lý giỏi kiến thức lý thuyết mà cần phải có kỹ thực hành phải tiếp cận với để sau trờng góp phần đào tạo nguồn nhân lực cho đất nớc Nhận thức đợc điều dới hớng dẫn thầy giáo Nguyễn Cảnh Vạn chọn đề tài: Sử dụng thí nghiệm đệm không khí - VideoCom - máy vi Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng tính để thực số thí nghiệm phần học thuộc chơng trình vật lý 10 trung học phổ thông để làm khoá luận tốt nghiệp II Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu phơng pháp khảo sát chuyển động thẳng vật - Sử dụng thí nghiệm đệm không khí - VideoCom - máy vi tính để thực số thí nghiệm khảo sát chuyển động thẳng vật thuộc phần học vật lý 10 trung học phổ thông (THPT) III Khách thể đối tợng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy học môn vật lý bậc THPT theo chơng trình sách giáo khoa - Đối tợng nghiên cứu Đệm không khí - VideoCom - kết nối máy vi tính thí nghiệm giáo khoa IV Giả thuyết khoa học Nếu sử dụng đệm không khí VideoCom - kết nối máy vi tính thí nghiệm cách phù hợp nâng cao tính xác phép đo, trình, tợng Vật lý cần nghiên cứu Từ nâng cao chất lợng dạy học Vật lý bậc THPT V Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu thí nghiệm đệm không khí VideoCom máy vi tính - Tìm hiểu vai trò thí nghiệm phơng pháp thực nghiệm dạy học vật lý phổ thông - Thực trạng sử dụng đệm không khí dạy học vật lý - Nghiên cứu sách giáo khoa Vật lý theo chơng trình - Khai thác sử dụng đệm không khí VideoCom - máy vi tính thực số thí nghiệm thuộc phần học vật lý 10 VI Phơng pháp nghiên cứu - Phơng pháp phân tích, tổng hợp lý thuyết để nghiên cứu sở lý thuyết đề tài - Phơng pháp thực nghiệm dạy học vật lý - Các phơng pháp toán học để xử lý số liệu Khoá luận tốt nghiêp Phần hai: SV: Nguyễn Duy Cờng Nội Dung Chơng I: Cơ sở lý luận đề tài 1.1 Thí nghiệm dạy học vật lý 1.1.1 Các đặc điểm thí nghiệm vật lý Thí nghiệm vật lý tác động có chủ định, có hệ thống nguời vào đối tợng thực khách quan Thông qua phân tích điều kiện mà diễn tác động kết tác động ta thu đợc tri thức Sau số đặc điểm thí nghiệm vật lý: - Các điều kiện thí nghiệm phải đợc chọn đợc thiết lập có chủ định cho thông qua thí nghiệm trả lời đợc câu hỏi đặt ra, kiểm tra đợc giả thuyết hệ suy từ giả thuyết - Các điều kiện thí nghiệm làm biến đổi đợc để ta nghiên cứu phụ thuộc đại lợng đại lợng khác đợc giữ không đổi - Các điều kiện thí nghiệm phải đợc khống chế, kiểm soát nh dự định nhờ sử dụng thiết bị thí nghiệm có độ xác mức độ cần thiết phân tích thờng xuyên yếu tố đối tợng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa nhiễu - Đặc điểm quan trọng thí nghiệm tính quan sát đợc biến đổi đại lợng khác - Chúng ta làm làm lại nhiều lần thí nghiệm mà tợng, trình vật lý diễn nh lần trớc 1.1.2 Các chức thí nghiệm dạy học vật lý 1.1.2.1 Các chức thí nghiệm vật lý theo quan điểm lý luận nhận thức Theo quan điểm lý luận nhận thức thí nghiệm vật lý có chức sau: - Thí nghiệm phơng tiện việc thu nhận tri thức (nguồn trực tiếp tri thức) - Thí nghiệm phơng tiện để kiểm tra tính đắn tri thức thu nhận đợc - Thí nghiệm phơng tiện việc vận dụng tri thức thu đợc vào thực tiễn - Thí nghiệm phận phơng pháp nhận thức vật lý 1.1.2.2 Các chức thí nghiệm vật lý theo quan điểm lý luận dạy học Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng - Thí nghiệm sử dụng tất giai đoạn khác trình dạy học + Giai đoạn định hớng mục đích nghiên cứu sử dụng thí nghiệm để đề xuất vấn đề cần nghiên cứu Đặc biệt có hiệu việc sử dụng thí nghiệm để tạo tình có vấn đề + Giai đoạn hình thành kiến thức Nó cung cấp cách hệ thống liệu thực nghiệm, để từ khái quát hoá quy nạp, kiểm tra đợc tính đắn giả thuyết hệ logic rút từ giả thuyết đề xuất hình thành kiến thức + Giai đoạn củng cố (ôn tập, đào sâu mở rộng hệ thống hoá vận dụng) kiến thức, kỹ học sinh Việc sử dụng thí nghiệm giai đoạn giúp học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức biết học sinh, giúp học sinh thấy đợc biểu tự nhiên, ứng dụng đời sống sản xuất kiến thức + Thí nghiệm phơng tiện kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ học sinh Thông qua hoạt động học sinh nh: Thiết kế phơng án thí nghiệm, dự đoán giải thích tợng, trình vật lý diễn thí nghiệm, lựa chọn dụng cụ thí nghiệm cần thiết, lắp ráp bố trí thí nghiệm, tiến hành, thu nhận xử lý kết thí nghiệm, học sinh chứng tỏ khả kiến thức lý thuyết mà kiến thức phơng pháp kỹ Qua hoạt động giáo viên kiểm tra đánh giá kiến thức kỹ học sinh - Thí nghiệm phơng tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện học sinh + Thí nghiệm vật lý phơng tiện nâng cao chất lợng kiến thức rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vật lý học sinh + Thí nghiệm phơng tiện kích thích hứng thú học tập vật lý, tổ chức trình tích cực học tập, tự lực sáng tạo học sinh Quá trình làm việc tự lực với thí nghiệm học sinh khiêu gợi hứng thú nhận thức, lòng ham muốn nghiên cứu, tạo niềm vui thành công giải đợc nhiệm vụ đặt góp phần phát triển động lực trình học tập học sinh + Thí nghiệm phơng tiện tổ chức hình thức làm việc tập thể khác bồi dỡng phẩm chất đạo đức học sinh - Thí nghiệm phơng tiện đơn giản hoá trực quan hoá dạy học vật lý + Khác với quan sát thực tiễn thí nghiệm vật lý có tác động chủ định nên tợng, trình xảy khống chế đợc, thay đổi đợc, quan sát đo đạc đơn Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng giản, dễ dàng để tới nhận thức đợc nguyên nhân tợng mối liên hệ có tính quy luật chúng với + Thí nghiệm phơng tiện trực quan giúp học sinh nhanh chóng thu đợc thông tin chân thực tợng, trình vật lý 1.1.3 Các loại thí nghiệm đợc sử dụng dạy học vật lý 1.1.3.1 Thí nghiệm biểu diễn Thí nghiệm giáo viên trình bày lớp gọi thí nghiệm biểu diễn Căn vào mục đích cần đạt đợc trình nhận thức học sinh mà chia thí nghiệm biểu diễn làm loại sau: - Thí nghiệm mở đầu thí nghiệm dùng để giới thiệu cho học sinh tợng nghiên cứu nhằm để tạo tình có vấn đề, gây hứng thú học tập cho học sinh, lôi học sinh vào hoạt động nhận thức - Thí nghiệm nghiên cứu tợng thí nghiệm nhằm xây dựng kiến thức kiểm chứng lại kiến thức đợc suy luận đờng lý thuyết Đợc sử dụng giai đoạn nghiên cứu kiến thức Thí nghiệm nghiên cứu tợng bao gồm + Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát thí nghiệm nhằm cung cấp liệu để từ quy nạp, kiểm tra tính đắn giả thuyết khoa học hệ logic suy từ giả thuyết, giải đợc vấn đề đặt đầu học, từ xây dựng kiến thức + Thí nghiệm nghiên cứu minh họa thí nghiệm nhằm kiểm chứng lại kiến thức đợc xây dựng đờng lý thuyết, dựa suy luận logic chặt chẽ - Thí nghiệm củng cố thí nghiệm nêu lên biểu kiến thức học tự nhiên, đề cập ứng dụng kiến thức đời sống, đòi hỏi phải vận dụng kiến thức học để dự đoán giải thích tợng hay chế hoạt động thiết bị hay dụng cụ kỹ thuật 1.1.3.2 Thí nghiệm thực tập Là thí nghiệm học sinh tự tiến hành lớp, nhà với mức độ tự lực khác Có ba loại thí nghiệm thực tập - Thí nghiệm trực diện + Cũng nh thí nghiệm biểu diễn tuỳ theo mục đích sử dụng, thí nghiệm trực diện thí nghiệm mở đầu, thí nghiệm nghiên cứu tợng đợc tiến hành dới dạng nghiên cứu khảo sát hay nghiên cứu minh hoạ thí nghiệm củng cố + Thí nghiệm trực diện đợc tổ chức dới hình thức thí nghiệm đồng loạt nhóm học sinh, nhng dới hình thức thí nghiệm cá thể, nhóm tiến Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng hành thí nghiệm khác nhằm giải phận để tới giải nhiệm vụ tổng quát - Thí nghiệm thực hành Thí nghiệm học sinh thực lớp (hoặc phòng thí nghiệm) gọi thí nghiệm thực hành Loại thí nghiệm đòi hỏi tự lực làm việc cao so với thí nghiệm trực diện + Thí nghiệm thực hành vật lý có nội dung định tính hay định lợng, song chủ yếu kiểm nghiệm lại định luật, quy tắc học xác định đại lợng vật lý mà nội dung điều kiện thực thí nghiệm trực diện + Thí nghiệm thực hành đợc tổ chức dới hình thức sau: Thí nghiệm thực hành đồng loạt, tất nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm giống với dụng cụ giống theo mục đích Thí nghiệm thực hành cá thể, với nhiều phơng án khác nhau, nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm với đề tài khác với dụng cụ khác nhằm đạt mục đích khác - Thí nghiệm vật lý nhà + Thí nghiệm vật lý nhà loại tập thực hành cho học sinh Để hoàn thành dạng tập học sinh phải tiến hành quan sát, chế tạo, lắp ráp, đo đạc, xử lý kết quả, Loại thí nghiệm có đặc điểm hớng dẫn trực tiếp giáo viên nên đòi hỏi cao tính tự lực, tự giác học sinh học tập, thông qua sử dụng dụng cụ thí nghiệm + Thí nghiệm vật lý nhà có tác dụng nhiều mặt việc phát triển nhân cách học sinh + Thí nghiệm vật lý nhà đào sâu, mở rộng kiến thức học mà nhiều trờng hợp, kết mà học sinh thu đợc liệu thực nghiệm cho việc nghiên cứu kiến thức học sau lớp 1.1.3.3 Thí nghiệm t Học sinh làm thí nghiệm mà khai thác số liệu cho từ thí nghiệm đợc trình bày sách giáo khoa để rút kết luận Loại thờng dành cho thí nghiệm phức tạp khó thực thời gian thực tiết học 1.1.3.4 Thí nghiệm ảo Loại thí nghiệm phải sử dụng phần mềm thí nghiệm ảo để mô thí nghiệm chứng minh hay thí nghiệm thực hành Khi tiến hành, giáo Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng viên ngời trực tiếp sử dụng máy tính để truy xuất phần mềm thích hợp theo sổ địa có, học sinh quan sát trả lời câu hỏi giáo viên để nhận xét kết luận Hiện sách giáo khoa vật lý 10 ban khoa học tự nhiên giới thiệu số thí nghiệm ảo phần cơ-nhiệt: Chuyển động tròn, chuyển động vật bị ném ngang, lực đàn hồi kéo, nén lò xo, lực đàn hồi bị uốn, nguyên lý làm lạnh, 1.1.3.5 Thí nghiệm lý tởng (TNLT) TNLT phơng pháp suy luận lý thuyết hành vi đối tợng có thực tế TNLT dạng làm việc với đối tợng thực điều kiện lý tởng với mô hình lý tởng đối tợng thực Cũng lý tởng hoá này, tiến hành TNLT nhờ thí nghiệm thực thực đợc thực tế 1.1.4 Các yêu cầu chung việc sử dụng thí nghiệm dạy học vật lý - Xác định rõ logic tiến trình dạy học, việc sử dụng thí nghiệm phải phận hữu trình dạy học, nhằm giải nhiệm vụ cụ thể tiến trình nhận thức Trớc thí nghiệm, phải đảm bảo cho học sinh ý thức đợc cần thiết thí nghiệm hiểu rõ đợc mục đích thí nghiệm - Xác định rõ dụng cụ cần sử dụng, sơ đồ bố trí chúng, tiến trình thí nghiệm (để đạt đợc mục đích thí nghiệm, cần sử dụng dụng cụ nào, bố trí làm sao, cần tiến hành thí nghiệm theo bớc nào, cần quan sát, đo đạc gì?) Không xem nhẹ thí nghiệm đơn giản - Đảm bảo cho học sinh ý thức đợc rõ ràng tham gia tích cực vào tất giai đoạn thí nghiệm cách giao cho học sinh thực nhiệm vụ cụ thể - Thử nghiệm kỹ lợng thí nghiệm trớc học, đảm bảo thí nghiệm phải thành công (hiện tợng xảy quan sát đợc rõ ràng, kết đo có độ xác chấp nhận đợc) - Việc sử dụng dụng cụ tiến hành thí nghiệm phải tuân theo quy tắc an toàn 1.2 Phơng pháp thực nghiệm 1.2.1 Phơng pháp thực nghiệm nghiên cứu khoa học Phơng pháp thực nghiệm thống lý thuyết thực nghiệm, nhằm mục đích nhận thức tự nhiên Phơng pháp thực nghiệm cho phép bớc mở rộng hiểu biết tự nhiên làm chủ tự nhiên Quá trình nhận thức tự nhiên trình lâu dài, khó khăn đầy hấp dẫn 10 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng tự đệm không khí *Lắp đặt VideoCom - Gắn VideoCom lên chân đế Đặt khoảng cách từ VideoCom tới đệm không khí khoảng 2m - Điều chỉnh chiều cao VideoCom tơng ứng với chiều cao đệm không khí - Đặt VideoCom nằm ngang (đèn nháy thành hai hàng nằm ngang) điều chỉnh cho vị trí cân - Cung cấp nguồn cho VideoCom thông qua Apdapter kết nối máy vi tính qua chân SRS:232 - Cài đặt phần mềm VideoCom, chọn loại ngôn ngữ trình cài đặt * Xác định tọa độ quét VideoCom - Gắn xe (có gắn phản quang) vào nam châm giữ Đặt xe lại (có gắn phản quang) lên đệm không khí tắt nguồn khí Điều chỉnh khoảng cách hai phản quang 1m - Khởi động phần mềm xử lý số liệu cài đặt chọn phần VideoCom motions, Click vào nút Intesity Test - Hệ thống quét VideoCom cho ta hai điểm Peak xuất hình máy vi tính hình VideoCom - Có thể xuất nhiều điểm Peak ta phải làm phông chắn phía sau để ánh sáng phản xạ từ thiết bị không mong muốn - Nếu không xuất điểm Peak xuất điểm Peak phải kiểm tra lại phản quang dán chiều cha, điều chỉnh hớng VideoCom vào khoảng hai xe trợt đảm bảo khoảng cách đệm không khí VideoCom 2m * Hiệu chỉnh lại độ lệch - Đặt hai phản quang cách 5cm - Chuyển sang phần path chơng trình - Mở menu cài đặt Settings/path calibration với nút ấn F5 - Nhập giá trị toạ độ 0m 0.05m hai phản quang vào ô tơng ứng phần path calibration - Click nút Read pixels from display click nút Apply calibration 28 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng - Mở lại menu cài đặt Settings/path calibration nhập thông số sau vào ô tơng ứng sổ này: t Flash Smoothing Measurement stop S - Bắt đầu đo cách ấn nút xe trợt 50ms (20fps) Auto Standard (4*dt) At End of path e.g.0.9m ấn phím F9 để ghi nhận chuyển động - Sau ấn nút Suggest lineari zation Nếu xuất vị trí góc quét 0, vị trí VideoCom đệm không khí cha xác - Bỏ qua việc chấp nhận hiệu chỉnh nút Cancel - Điều chỉnh lại độ lệch chân giá VideoCom hớng - Xoá giá trị đo cũ biểu tợng ấn phím F4, ghi nhận lại chuyển động xe trợt góc lệch - Lặp lại bớc độ lệch ấn nút Apply lineari Zation chấp nhận độ lệch *Hiệu chỉnh quảng đờng chuyển động - Tắt nguồn khí gắn xe trợt vào nam châm giữ xe đặt đệm không khí đầu lại cho khoảng cách hai phản quang hai xe 1m - Nhập giá trị 0m 1m vào vị trí tơng ứng phần Path calibration menu Setting/path calibration - ấn nút Read pixels from display click nút Apply calibration 2.2 Thí nghiệm chuyển động thẳng 2.2.1 Thí nghiệm1 Thí nghiệm ghi đồ thị quảng đờng-thời gian chuyển động thẳng a Mục đích thí nghiệm Xây dựng đồ thị quảng đờng-thời gian chuyển động b Bố trí thí nghiệm 29 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng - Các thiết bị: Đệm không khí, máy bơm khí, xe trợt, VideoCom, máy vi tính phụ kiện - Thí nghiệm bố trí nh hình vẽ Hình 15: Lắp đặt thí nghiệm chuyển động thẳng c Tiến hành thí nghiệm kết - Chỉnh cho đệm không khí thăng - Chạy chơng trình phần mềm VideoCom - Click vào nút path sổ VideoCom - Đặt xe trợt lên đầu đệm không khí - Dùng ngón tay đẩy nhẹ cho xe trợt đệm không khí, đồng thời click vào biểu tợng ấn phím F9 để bắt đầu ghi nhận giá trị Chơng trình thực phép đo ghi số liệu cho kết nh hình vẽ S (m) 30 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng S t (s) Hình 16: Đồ thị quảng đờng-thời gian chuyển động thẳng - Lu kết thu đợc biểu tợng nhấn phím F2 d ứng dụng vào dạy học - Dùng thí nghiệm để minh họa phụ thuộc quảng đờng theo thời gian chuyển động thẳng đều, để dạy 2: Chuyển động thẳng (sách giáo khoa vật lý 10) 2.2.2 Thí nghiệm Thí nghiệm ghi đồ thị vận tốc-thời gian chuyển động thẳng a Mục đích Xây dựng đồ thị vận tốc - thời gian chuyển động b Bố trí thí nghiệm Nh thí nghiệm c Tiến hành thí nghiệm kết - Chạy chơng trình phần mềm VideoCom - Click vào nút Velocity cửa sổ phần mềm VideoCom - Đẩy nhẹ cho xe trợt đệm không khí, bắt đầu ghi nhận kết cách click vào biểu tợng nhấn phím F9 Chơng trình thực ta đợc kết nh hình vẽ v(m/s) 31 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng t(s) Hình 17 Đồ thị vận tốc-thời gian chuyển động thẳng - Lu kết thu đợc biểu tợng nhấn phím F2 d ứng dụng vào dạy học - Dùng thí nghiệm để minh họa vận tốc chuyển động thẳng không thay đổi theo thời gian, để dạy 2: Chuyển động thẳng (sách giáo khoa vật lý 10) 2.3 Thí nghiệm chuyển động thẳng nhanh dần 3.1 Thí nghiệm Thí nghiệm ghi đồ thị quảng đờng-thời gian chuyển thẳng động nhanh dần a Mục đích Xây dựng đồ thị quảng đờng-thời gian chuyển động nhanh dần b Bố trí thí nghiệm Dụng cụ gồm: Đệm khí, máy vi tính, bơm khí, gia trọng, cuộn chỉ, xe trợt, VideoCom, phụ kiện Bố trí thí nghiệm nh hình vẽ 32 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng Hình 18 Lắp đặt thí nghiệm chuyển động thẳng nhanh dần c Tiến hành thí nghiệm kết - Chạy chơng trình phần mềm VideoCom - Click vào nút Path, xoá giá trị cũ biểu tợng F4 - Cho xe trợt lên đệm khí, đầu buộc vào sợi chỉ, đầu sợi gắn gia trọng vắt qua ròng rọc - Khởi động nguồn khí lúc cho khí thổi ổn định, sau thả tay cho xe chạy, đồng thời Click vào biểu tợng ấn phím F9 để máy tính xử lý thông tin Chơng trình phần mềm cho ta kết đồ thị nh hình vẽ S(m) 33 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng t(s) Hình 19 Đồ thị quảng đờng-thời gian chuyển động thẳng nhanh dần - Lu kết thu đợc biểu tợng nhấn phím F2 d ứng dụng vào dạy học - Dùng thí nghiệm chuyển động thẳng nhanh vật để minh họa cho học sinh dạy Chuyển động thẳng biến đổi (sách giáo khoa vật lý 10) 2.3.2 Thí nghiệm Thí nghiệm ghi đồ thị vận tốc-thời gian chuyển động nhanh dần a Mục đích Xây dựng đồ thị vận tốc - thời gian chuyển động thẳng nhanh dần b Bố trí thí nghiệm Giống thí nghiệm c Tiến hành kết thí nghiệm - Chạy chơng trình phần mềm VideoCom - Click vào nút Velocity, xoá giá trị cũ biểu tợng F4 - Cho xe trợt lên đệm khí, đầu buộc vào sợi chỉ, đầu sợi gắn gia trọng vắt qua ròng rọc - Khởi động nguồn khí lúc cho khí thổi ổn định, sau thả tay cho xe chạy, đồng thời Click vào biểu tợng ấn phím F9 để máy tính xử lý thông tin Chơng trình phần mềm cho ta kết đồ thị nh hình vẽ v (m/s) 34 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng v (m/s) t (s) Hình 20 Đồ thị vận tốc-thời gian chuyển động thẳng nhanh dần - Lu kết thu đợc biểu tợng nhấn phím F2 d ứng dụng vào dạy học - Dùng thí nghiệm để minh họa cho học sinh dạy mục II.2 3: Chuyển động thẳng biến đổi (sách giáo khoa vật lý 10) 2.3.3 Thí nghiệm Thí nghiệm ghi đồ thị gia tốc-thời gian chuyển động thẳng nhanh dần a Mục đích thí nghiệm Xây dựng đồ thị gia tốc-thời gian chuyển động thẳng nhanh dần b Bố trí thí nghiệm Giống thí nghiệm c Tiến hành thí nghiệm kết - Click vào nút Accelerration, xoá giá trị cũ biểu tợng F4 - Cho xe trợt lên đệm khí, đầu buộc vào sợi chỉ, đầu sợi gắn gia trọng vắt qua ròng rọc - Khởi động nguồn khí lúc cho khí thổi ổn định, sau thả tay cho xe chạy, đồng thời Click vào biểu tợng ấn phím F9 để máy tính xử lý thông tin Chơng trình phần mềm cho ta kết đồ thị nh hình vẽ a (m/s2) 35 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng a (m/s2) at t(s) Hình 21 Đồ thị gia tốc-thời gian chuyển động thẳng nhanh dần - Lu kết thu đợc biểu tợng nhấn phím F2 d ứng dụng vào dạy học - Dùng thí nghiệm minh họa cho học sinh dạy mục II.1 3: Chuyển động thẳng biến đổi (sách giáo khoa vật lý 10) 2.3.4 Thí nghiệm Thí nghiệm đo gia tốc trọng trờng a Mục đích Đo gia tốc trọng trờng nơi làm thí nghiệm b Cơ sở lý thuyết Có nhiều cách đo gia tốc trọng trờng, nhng để lợi dụng u điểm thí nghiệm đệm không khí thiết kế theo cách sau Vận dụng định lý động ta xét hệ nh hình vẽ Vật m2 chuyển động không ma sát mặt phẳng ngang Hai vật bắt đầu chuyển động vị trí vật m cách mặt đất đoạn h 36 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng m2 m1 h Hình 23 Sơ đồ nguyên tắc đo gia tốc trọng trờng áp dụng định lý động năng: (m P1.h = + m2 ) v 2 Trong v vận tốc hai vật trớc vật m1 chạm đất Từ suy ra: ( g= m m )v 2hm + 2 (2) Nh đo h, v, cân m1, m2 ta đo đợc g c Bố trí tiến hành thí nghiệm - Sử dụng xe trợt có khối lợng m2= 100g nặng m1= 6g - Lắp đặt thí nghiệm nh hình vẽ 23, đặt xe trợt lên sát nam châm giữ, đo khoảng cách h nặng chắn - VideoCom-phần mềm máy vi tính đo vận tốc v theo đồ thị sau: v (m/s) 37 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng t(s) t (s) Hình 24 Đồ thị vận tốc-thời gian hai xe sau gia trọng chạm vào giá đỡ - Tính gia tốc trọng trờng theo công thức (2) d Kết - Ta đợc: h = 17,2cm - Vận tốc trung bình m2 sau gia trọng m1 chạm vào giá đỡ là: V= 0,4392 m/s - Suy ra: g = 9,9065 m/s2 đ ứng dụng vào dạy học - Dùng để làm thí nghiệm thực hành dạy 8: Thực hành: Khảo sát chuyển động rơi tự - Xác định gia tốc rơi tự 2.4 Thí nghiệm Thí nghiệm chuyển động thẳng nhanh dần nh hàm lực a Mục đích thí nghiệm Xây dựng đồ thị quảng đờng-thời gian chuyển động thẳng nhanh dần lực tác dụng vào xe trợt thay đổi b Bố trí thí nghiệm Giống thí nghiệm c Tiến hành thí nghiệm kết 38 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng - Chạy chơng trình phần mềm VideoCom - Click vào nút Path, xoá giá trị cũ biểu tợng F4 - Cho xe trợt lên đệm khí, đầu buộc vào sợi chỉ, đầu sợi lần lợt gắn gia trọng có số lợng khác vắt qua ròng rọc - Khởi động nguồn khí lúc cho khí thổi ổn định, sau thả tay cho xe chạy, đồng thời Click vào biểu tợng ấn phím F9 để máy tính xử lý thông tin Chơng trình phần mềm cho ta kết đồ thị nh hình 25 s (m) t (s) t(s) Hình 25 - Lu kết thu đợc biểu tợng nhấn phím F2 ứng với gia trọng m = 8g ứng với gia trọng m = 4g ứng với gia trọng m = 6g ứng với gia trọng m = 2g 39 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng Nhận xét giải thích Trong chuyển động nhanh dần quảng đờng nh hàm lực Khi lực tác dụng vào vật tăng quảng đờng tăng nhanh (đồ thị dốc hơn) Điều lý giải nh sau Ta có: S = v0 t + a t2 Khi lực tác dụng tăng gia tốc a tăng lên dẫn tới quảng đờng S tăng d ứng dụng vào dạy học - Dùng làm thí nghiệm thực hành nhằm khắc sâu, nâng cao kiến thức cho học sinh Kết luận chung Trong trình triển khai thực đề tài, vào mục đích nhiệm vụ đặt ra, ngời làm thí nghiệm thực đợc kết sau - Tìm hiểu đợc số phơng pháp khảo sát chuyển động thẳng vật, đặc biệt phơng pháp mà đề tài quan tâm: Sử dụng thí nghiệm đệm không khí VideoCom - máy vi tính để thực số thí nghiệm phần học thuộc chơng trình vật lý 10 - trung học phổ thông - Sử dụng thí nghiệm nêu thực đợc thí nghiệm phần động học sau: + Thí nghiệm ghi đồ thị quảng đờng-thời gian chuyển động thẳng + Thí nghiệm ghi đồ thị vận tốc-thời gian chuyển động thẳng 40 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng + Thí nghiệm ghi đồ thị quảng đờng-thời gian chuyển động thẳng nhanh dần + Thí nghiệm ghi đồ thị vận tốc-thời gian chuyển động thẳng nhanh dần + Thí nghiệm ghi đồ thị gia tốc-thời gian chuyển động thẳng nhanh dần + Thí nghiệm đo gia tốc trọng trờng + Thí nghiệm chuyển động thẳng nhanh dần nh hàm lực Kết với thí nghiệm có độ xác cao - Trên sở thí nghiệm tiến hành, định hớng ứng dụng chúng vào dạy học vật lý sau cho thân ngời làm đề tài - Hớng phát triển đề tài Do thời gian làm đề tài có hạn nên khai thác đợc thí nghiệm thuộc phần động học Trong tơng lai tiếp tục sử dụng thí nghiệm để thực số thí nghiệm phần: Động lực học; định luật bảo toàn vv Tài liệu tham khảo Nguyễn Đức Thâm-Nguyễn Ngọc Hng-Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh dạy học vật lý trờng phổ thông NXBĐHQG Hà Nội-2001 Nguyễn Đức Thâm-Nguyễn Ngọc Hng-Phạm Xuân Quế-Phơng pháp dạy học vật lý trờng phổ thông NXBĐH s phạm-2003 Lơng Duyên Bình (Tổng chủ biên kiêm chủ biên)-Nguyễn Xuân Chi-Tô GiangTrần Chí Minh-Vũ Quang-Bùi Gia Thịnh a Vật lý 10 - SGK ban bản.NXBGD-2006 b Vật lý 10 - SGK ban bản-sách giáo viên.NXBGD-2006 Tạp chí khoa học-Tập XXXV Đại học Vinh Số1A-2006 Nguyễn Cảnh Vạn-Thí nghiệm vật lý phổ thông Tập 1: Cơ-Nhiệt Đại học Vinh Tài liễu hớng dẫn-Bộ thí nghiệm động học, động lực học với đệm không khí thẳng-kết nối máy vi tính Công ty thiết bị giáo dục thắng lợi Hà nội-2005 Phơng tiện dạy học vật lý-Bài giảng đại học s phạm Huế - 2001 Đào Văn Phúc-Lịch sử vật lý NXBGD.2001 Nguyễn Quang Lạc-Mai Văn Trinh Máy vi tính làm phơng tiện dạy học.Vinh 2002 41 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng 42 [...]... ở những thí nghiệm biểu diễn mang tính chất định tính, cha đợc khai thác triệt để trong quá trình dạy học Chơng II: Sử dụng bộ thí nghiệm đệm không khí - videocom máy vi tính để thực hiện một số thí nghiệm phần cơ học thuộc chơng trình vật lý 10 - THpt 2.1 Các bớc chung để tiến hành các thí nghiệm *Lắp đặt đệm khí Hình 14 Lắp đặt đệm khí - Lắp đặt thiết bị nh sơ đồ hình vẽ - Gắn đệm không khí lên chân... định luật Niutơn, Đệm không khí có thể sử dụng trong các thí nghiệm biểu diễn của giáo vi n hoặc trong các thí nghiệm thực hành của học sinh 1.3.3.4 Thực trạng vi c sử dụng đệm không khí trong dạy học ở bậc THPT hiện nay Cơ học là một phần quan trọng của vật lý lớp 10 THPT chuyên ban, chiếm tổng số 47 tiết theo phân phối chơng trình Vi c dạy cơ học 10 đòi hỏi cần phải có một số thí nghiệm biểu diễn... đệm khí, VideoCom, phần mềm VideoCom - máy vi tính a Bộ đệm không khí Hình 5 Bộ đệm không khí - kết nối với máy vi tính + Đệm không khí 1a 1b 1c 1d 1e Hình 6 Đệm không khí 1a Nam châm giữ; 1b Đệm khí; 1c Giá đỡ đệm khí; 1d Và 1e Hai thanh trụ; Đệm không khí đợc cấu tạo bởi thanh hợp kim nhôm, tiết diện hình chữ nhật (hoặc hình chữ V ngợc), thẳng và nhẵn, dài 1,5m, giữa rỗng, một đầu của đệm khí đợc... các thí nghiệm đó, Sử dụng đệm không khí là một phơng án đạt hiệu quả cao Theo điều tra thì đệm không khí đã có nhiều ở các trờng phổ thông nh: Trờng PTTH Nam Đàn I, các trờng ở thành phố VinhNhng không dùng phần mềm VideoCom kết nối máy vi tính mà sử dụng cổng quang điện nối với đồng hồ hiện số Tuy nhiên, trình bày của sách giáo khoa lớp 10 mới không sử dụng đệm không khí mà chủ yếu là sử dụng máng... bị: Đệm không khí, máy bơm khí, một xe trợt, VideoCom, máy vi tính các phụ kiện - Thí nghiệm bố trí nh hình vẽ Hình 15: Lắp đặt thí nghiệm chuyển động thẳng đều c Tiến hành thí nghiệm và kết quả - Chỉnh cho đệm không khí thăng bằng - Chạy chơng trình phần mềm VideoCom - Click vào nút path trên của sổ của VideoCom - Đặt một xe trợt lên đầu đệm không khí - Dùng ngón tay đẩy nhẹ cho xe trợt trên đệm không. .. hoạt nghiệm chúng ta xác định đợc vị trí và các quảng đờng mà vật đi đợc trong những khoảng thời gian tơng ứng từ đó ta xác định đợc gia tốc rơi tự do của vật 1.3.3 Phơng pháp sử dụng Camera (VideoCom) , phần mềm VideoCom kết nối máy vi tính 1.3.3.1 Bộ thí nghiệm đệm không khí VideoCom máy vi tính 16 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng Bộ thí nghiệm là sự kết hợp giữa ba bộ phận chính: Bộ đệm khí, ... máy vi tính Bộ thí nghiệm đệm không khí hoạt động theo nguyên tắc sau: Khi bơm, không khí đợc thổi vào bộ phận đệm khí, nó sẽ đợc thoát ra từ các lỗ nhỏ trên mặt công tác của đệm khí Đặt vật trợt có mặt dới phù hợp với mặt công tác của đệm khí thì giữa vật trợt và đệm khí hình thành một lớp không khí mỏng, lớp không khí này đóng vai trò nh một lớp dầu nhờn có ma sát rất nhỏ Vật trợt lơ lững trên lớp không. .. đệm không khí *Lắp đặt VideoCom - Gắn VideoCom lên chân đế Đặt khoảng cách từ VideoCom tới đệm không khí khoảng 2m - Điều chỉnh chiều cao VideoCom tơng ứng với chiều cao của đệm không khí - Đặt VideoCom nằm ngang (đèn nháy thành hai hàng nằm ngang) và điều chỉnh sao cho nó ở vị trí cân bằng - Cung cấp nguồn cho VideoCom thông qua Apdapter và kết nối máy vi tính qua chân SRS:232 - Cài đặt phần mềm VideoCom, ... bị bộ nhớ ngoài của máy vi tính + Sử dụng máy vi tính trong dạy học cũng tạo điều kiện thuận lợi để sử dụng phơng pháp mô hình hoá Máy vi tính có thể xây dựng các mô hình tĩnh hoặc động với chất lợng cao thể hiện ở độ trung thực của màu sắc, các vận động tuân theo những quy luật khách quan của hiện tợng mà ngời lập trình đã đa vào trong chơng trình Phần mềm xử lý số liệu VideoCom Phần mềm dạy học. .. lững trên lớp không khí này VideoCom - kết nối máy vi tính cùng với phần mềm VideoCom sẽ cho ta số liệu và đồ thị trên màn hình máy vi tính u điểm của bộ thí nghiệm là ma sát đợc giảm tới mức tối thiểu và có phần mềm xử lý số liệu VideoCom 25 Khoá luận tốt nghiêp SV: Nguyễn Duy Cờng Ngoài ba phơng pháp trên còn có một số phơng pháp khác để khảo sát chuyển động thẳng của một vật mà tôi không đề cập ở đây ... phận chính: Bộ đệm khí, VideoCom, phần mềm VideoCom - máy vi tính a Bộ đệm không khí Hình Bộ đệm không khí - kết nối với máy vi tính + Đệm không khí 1a 1b 1c 1d 1e Hình Đệm không khí 1a Nam châm... dụng thí nghiệm đệm không khí - videocom máy vi tính để thực số thí nghiệm phần học thuộc chơng trình vật lý 10 - THpt 2.1 Các bớc chung để tiến hành thí nghiệm *Lắp đặt đệm khí Hình 14 Lắp đặt đệm. .. chuyển động thẳng vật - Sử dụng thí nghiệm đệm không khí - VideoCom - máy vi tính để thực số thí nghiệm khảo sát chuyển động thẳng vật thuộc phần học vật lý 10 trung học phổ thông (THPT) III Khách