Đang tải... (xem toàn văn)
Với mong muốn góp phần nhỏ bé của mình vào sự nghiệp giáo dục chung của nước nhà, nâng cao chất lượng dạy và học môn vật lí ở trường phổ thông, tôi mạnh dạn đưa ra sáng kiến: “Cách tiến hành một số thí nghiệm biểu diễn trong chương trình Vật lí 10 ban cơ bản”
I ĐẶT VẤN ĐỀ I.1 Lý chọn đề tài Vật lí mơn khoa học thực nghiệm, hầu hết kiến thức vật lí rút từ quan sát thí nghiệm Vì vậy, dạy học vật lí trường phổ thơng, thí nghiệm phương tiện quan trọng, có tác dụng to lớn việc chiếm lĩnh kiến thức, kĩ năng, HS Nó khơng làm tăng tính hấp dẫn môn học, giúp HS hiểu sâu sắc kiến thức lý thuyết học mà quan trọng tạo cho HS trực quan nhạy bén Đối với trường phổ thông địa bàn tỉnh Sơn La đặc biệt trường đóng địa bàn xã biên giới, khu vực có điều kiện kinh tế đặc biệt khó khăn trường THPT Sốp Cộp hầu hết học sinh em dân tộc thiểu số, chất lượng đầu vào thấp, kiến thức lớp khiếm khuyết, trình độ tiếp thu hạn chế Nên việc truyền thụ kiến thức vật lí cho học sinh điều khó khăn Qua nhiều năm dạy vật lí trường, tơi nhận thấy rằng: với tiết học có sử dụng thí nghiệm, học sinh tỏ hứng thú hiểu Thực tế theo đa số học sinh cho rằng: Vật lí mơn học q khó khô khan, nên để tạo hứng thú cho học sinh việc học tập mơn vật lí việc làm cần thiết Để thực điều này, tiết học có u cầu thí nghiệm chứng minh, giáo viên nên tiến hành Hiện với đời công nghệ thông tin phương tiện kĩ thuật đại với phần mềm thí nghiệm, giúp giáo viên giải phần khó khăn tiết dạy có thí nghiệm Tuy nhiên, thí nghiệm thực có sức thuyết phục thí nghiệm ảo Cho nên theo tơi tiết học sử dụng thí nghiệm thực giáo viện nên làm thí nghiệm thực, khơng nên q lạm dụng cơng nghệ thơng tin Hơn thí nghiệm vật lí trình bày SGK Vật lí THPT gồm hai loại chính: Thí nghiệm thực hành cho học sinh thí nghiệm biểu diễn giáo viên Với thí nghiệm thực hành cho học sinh SGK trình bày cụ thể chi tiết từ mục đích, sở lí thuyết, dụng cụ thí nghiệm bước tiến hành thí nghiệm có đầy đủ báo cáo kết thí nghiệm Còn thí nghiệm biểu diễn giáo viên với số lượng lớn thí nghiệm thực hành, nhiên SGK lại trình bày vắn tắt, có có hình ảnh mà khơng có hướng dẫn cách thực hiện, cách sử dụng thiết bị thí nghiệm Đó điều khó khăn giáo viên không giỏi thực hành giáo viên công tác trường sở vật chất nghèo nàn, việc sử dụng thí nghiệm hạn chế q trình dạy học vật lí trường THPT Việc trình bày chi tiết mục tiêu, sở lý thuyết, dụng cụ thí nghiệm, cách sử dụng bước tiến hành thí nghiệm biểu diễn chương trình, giáo khoa sách vật lí phổ thông tài liệu tham khảo giúp thầy giải khó khăn trên, để thực thành cơng giảng Với mong muốn góp phần nhỏ bé vào nghiệp giáo dục chung nước nhà, nâng cao chất lượng dạy học mơn vật lí trường phổ thông, mạnh dạn đưa sáng kiến: “Cách tiến hành số thí nghiệm biểu diễn chương trình Vật lí 10 ban bản” I.2 Mục tiêu, nhiệm vụ đề tài Xác định vai trò thí nghiệm, đặc biệt thí nghiệm biểu diễn dạy học vật lí phổ thơng Tìm hiểu thực trạng việc dạy học sử dụng thí nghiệm biểu diễn trình dạy học vật lí trường phổ thơng Tiến hành nghiên cứu thí nghiệm biểu diễn chương trình SGK Vật lí lớp 11 ban Trực tiếp làm thí nghiệm, sau trình bày mục đích, sở lý thuyết, dụng cụ, bước tiến hành thí nghiệm đó, làm tài liệu tham khảo cho giáo viên công tác giảng dạy Rút kết luận sư phạm nhằm nâng cao hiệu việc sử dụng thí nghiệm dạy học trường phổ thơng I.3 Đóng góp đề tài - Cơ sở lý luận phương pháp dạy học sử dụng thí nghiệm biểu diễn trường phổ thơng - Trình bày mục đích, sở lý thuyết, dụng cụ, bước tiến hành số thí nghiệm biểu diễn trương trình Vật lí 10 ban bản, làm tài liệu tham khảo cho giáo viên công tác giảng dạy - Rút kết luận sư phạm nhằm nâng cao hiệu việc sử dụng thí nghiệm dạy học trường phổ thơng II GIẢI QUYẾT VẪN ĐỀ II.1 Cơ sở lý luận II.1.1 Thí nghiệm vật lí gì? Thí nghiệm vật lí tác động có chủ định, có hệ thống người đối tượng thực khách quan Thơng qua phân tích điều kiện mà diễn tác động kết tác động, ta thu nhận tri thức II.1.2 Đặc điểm thí nghiệm vật lí - Các điều kiện thí nghiệm phải lựa chọn thiết lập có chủ định cho thơng qua thí nghiệm, trả lời câu hỏi đặt ra, kiểm tra giả thuyết hệ suy từ giả thuyết Mỗi thí nghiệm có ba yếu tố cấu thành cần xác định rõ: đối tượng cần nghiên cứu,phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu phương tiện quan sát, đo đạc để thu nhận kết tác động - Các điều kiện thí nghiệm làm biến đổi để ta nghiên cứu phụ thuộc đại lượng, đại lượng khác giữ không đổi - Các điều kiện thí nghiệm phải khống chế, kiểm sốt dự định nhờ sử dụng thiết bị thí nghiệm có độ xác mức độ cần thiết, nhờ phân tích thường xuyên yếu tố đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa ảnh hưởng nhiễu (nghĩa loại bỏ tối đa số điều kiện để không làm xuất tính chất, mối quan hệ khơng quan tâm ) - Đặc điểm quan trọng thí nghiệm tính quan sát biến đổi đại lượng biến đổi đại lượng khác Điều đạt nhờ giác quan người hỗ trợ phương tiện quan sát, đo đạc - Có thể lặp lại thí nghiệm Điều có nghĩa là: với thiết bị thí nghiệm, điều kiện thí nghiệm bố trí lại thí nghiệm, tiến hành lại thí nghiệm, tượng, q trình vật lí phải diễn thí nghiệm giống lần thí nghiệm trước II.1.3 Các chức thí nghiệm dạy học vật lí Theo quan điểm lý luận nhận thức, dạy học vật lí trường phổ thơng, thí nghiệm vật lí có chức sau: - Thí nghiệm vật lí phương tiện việc thu nhận tri thức (nguồn trực tiếp tri thức) - Thí nghiệm vật lí phương tiện để kiểm tra tính đắn tri thức thu - Thí nghiệm vật lí phương tiện việc vận dụng tri thức thu vào thực tiễn - Thí nghiệm vật lí phận phương pháp nhận thức vật lý II.1.4 Các chức thí nghiệm theo quan điểm lý luận dạy học Thí nghiệm sử dụng tất giai đoạn khác trình dạy học - Giai đoạn định hướng mục đích nghiên cứu - Giai đoạn hình thành kiến thức - Quá trình củng cố kiến thức, kĩ học sinh - Kiểm tra, đánh giá kiến thức kĩ học sinh + Thí nghiệm phương tiện góp phần phát triển nhân cách tồn diện học sinh - Thí nghiệm phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vật lí học sinh - Thí nghiệm phương tiện kích thích hứng thú học tập vật lí, tổ chức q trình học tập tích cực, tự lực sáng tạo học sinh - Thí nghiệm phương tiện tổ chức hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dưỡng phẩm chất đạo đức học sinh + Thí nghiệm phương tiện đơn giản hoá trực quan dạy học vật lí II.1.5 Thí nghiệm biểu diễn gì? - Thí nghiệm biểu diễn thí nghiệm giáo viên tiến hành lớp, học nghiên cứu kiến thức học củng cố kiến thức học sinh II.1.6 Phân loại thí nghiệm biểu diễn Căn vào mục đích lý luận dạy học thí nghiệm biểu diễn q trình nhận thức học sinh, thí nghiệm biểu diễn gồm ba loại sau: - Thí nghiệm mở đầu thí nghiệm nhằm giới thiệu cho học sinh biết qua tượng nghiên cứu, để tạo tình có vấn đề, tạo nhu cầu hứng thú học tập học sinh, lôi học sinh vào hoạt động nhận thức - Thí nghiệm nghiên cứu tượng thí nghiệm nhằm xây dựng nên kiểm chứng lại kiến thức mới, sử dụng giai đoạn nghiên cứu kiến thức Thí nghiệm nghiên cứu tượng bao gồm: + Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát thí nghiệm nhằm cung cấp liệu thực nghiệm để từ khái qt hố quy nạp, kiểm tra tính đắn giả thuyết hệ lôgic rút từ giả thuyết đề xuất, giải vấn đề xuất đầu học, từ xây dựng nên kiến thức +Thí nghiệm nghiên cứu minh hoạ thí nghiệm nhằm kiểm chứng lại kiến thức xây dựng đường lý thuyết, dựa phép suy luận lơgic chặt chẽ (trong có suy luận tốn học) - Thí nghiệm củng cố thí nghiệm nêu lên biểu kiến thức học tự nhiên, đề cập ứng dụng kiến thức sản xuất đời sống, đòi hỏi học sinh phải vận dụng kiến thức học để dự đốn giải thích tượng hay chế hoạt động thiết bị, dụng cụ kĩ thuật Thông qua đó, giáo viên kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức học sinh Thí nghiệm củng cố sử dụng tiết học nghiên cứu kiến thức hay luyện tập hệ thống hoá kiến thức học II.1.7 Những yêu cầu mặt kĩ thuật mặt phương pháp việc sử dụng thí nghiệm biểu diễn dạy học Việc sử dụng thí nghiệm biểu diễn phải tránh tình trạng lạm dụng thí nghiệm, sử dụng thí nghiệm trình diễn đơn phải tuân thủ yêu cầu việc đặt kế hoạch thí nghiệm, chuẩn bị thí nghiệm, bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm xử lý kết thí nghiệm a Các yêu cầu việc đặt kế hoạch thí nghiệm - Xác định xác mục đích thí nghiệm cần phải tiến hành chức lý luận dạy học (đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, hình thành kiến thức mới, củng cố hay kiểm tra đánh giá) - Xác định nhiệm vụ mà học sinh cần phải hồn thành việc chuẩn bị thí nghiệm, việc tiến hành thí nghiệm việc xử lý kết thí nghiệm - Từ mục đích thí nghiệm vị trí q trình nhận thức học sinh, lựa chọn phương án thí nghiệm cần biểu diễn đáp ứng đòi hỏi sư phạm: tính trực quan (các dụng cụ phải có kích thước đủ lớn để lớp nhìn rõ, có cấu tạo đơn giản, thể rõ nguyên tắc khoa học tượng cần nghiên cứu, có màu sắc thích hợp, hình dạng đẹp đẽ lơi ý học sinh, chi tiết chính, biểu kết thí nghiệm; bố trí thí nghiệm sáng sủa, dễ hiểu, nhận thấy rõ ràng kết thí nghiệm, loại bỏ cách tối đa tượng khơng muốn), tính hiệu (các dụng cụ tối thiểu, hoạt động tốt, có độ xác cao; ưu tiên thí nghiệm đơn giản, thí nghiệm có tiến hành nhanh chóng; sử dụng thí nghiệm song song), tính an tồn (dụng cụ, cách bố trí tiến hành thí nghiệm phải đảm bảo an tồn cho người dụng cụ, bố trí thí nghiệm vững chắc, di chuyển dễ dàng) đặt kế hoạch tiến hành chuỗi thí nghiệm cho có đủ liệu để khát qt hố, có việc xác định thời điểm sử dụng, thời gian cần thiết cho thí nghiệm học b Các yêu cầu việc chuẩn bị thí nghiệm - Nghiên cứu kĩ lưỡng tính dụng cụ thí nghiệm lựa chọn sử dụng thành thạo chúng - Trước học, phải kiểm tra hoạt động dụng cụ sử dụng thử nghiệm lại thí nghiệm tiến hành, dù thí nghiệm đơn giản nhất, kịp thời thay phận hỏng hóc Cơng việc chuẩn bị thí nghiệm kết thúc thí nghiệm lặp lại nhiều lần, cho kết rõ ràng, đơn trị c Các yêu cầu việc bố trí thí nghiệm Bố trí thí nghiệm phải đảm bảo cho học sinh từ vị trí ngồi lớp học nhìn rõ dụng cụ, độ lệch kim dụng cụ đo, đẹp thẩm mỹ Muốn vậy, cần thực yêu cầu sau: - Lắp ráp bước dụng cụ thí nghiệm trước mắt học sinh Trong trường hợp khơng cho phép, phải lắp ráp hoàn chỉnh trước học cần phải phân tích kỹ lưỡng cách nối kết phận với học sinh - Những thiết bị học sinh gặp lần đầu, phải mơ tả, giải thích cho học sinh hiểu rõ nguyên tắc hoạt động chúng - Chỉ đặt bàn dụng cụ cần thiết cho thí nghiệm - Bố trí dụng cụ thí nghiệm nhiều độ cao khác Bố trí thí nghiệm thẳng đứng (có thể sử dụng giá, bảng sắt), phải bố trí thí nghiệm mặt phẳng nằm ngang phải sử dụng phương pháp chiếu sáng (gương phẳng lớn đặt nghiêng 45o để học sinh quan sát ảnh thẳng đứng gương, đèn chiếu sáng, camera) Thay đổi độ sáng phòng học, tiến hành thí nghiệm quang hình học - Cần xếp dụng cụ mà tượng mong muốn diễn nằm bên phải dụng cụ khác, dụng cụ mặt trước, không che khuất nhau, phận thiết bị phải nằm cạnh - Dùng vật thị để làm bật phận chính, đánh dấu diễn biến tượng mà học sinh cần theo dõi (vật làm mốc, chất thị màu…) - Bố trí dây nối, đặc biệt thí nghiệm điện khơng cắt Dùng dây nối có màu sắc khác để dễ phân biệt Chọn mặt sau (phơng) thích đặt phía sau máy đo suốt - Đối với thí nghiệm, phải có hình vẽ (trên bảng, giấy) thống tối đa với bố trí thí nghiệm d Các yêu cầu việc tiến hành thí nghiệm - Trong q trình tiến hành thí nghiệm, cần định hướng học sinh vào trọng điểm cần quan sát - Đối với thí nghiệm định lượng, phải lập bảng ghi giá trị hợp lý trước tiến hành thí nghiệm - Trong suốt q trình tiến hành thí nghiệm, giáo viên phải đứng sau cạnh dụng cụ thí nghiệm, khơng che khuất tầm quan sát học sinh - Thí nghiệm cần lặp lại vài lần, ý đảm bảo điều kiện mà thí nghiệm phải thoả mãn, phải cho kết rõ ràng, đơn trị (u cầu đạt thơng qua việc lựa chọn dụng cụ thích hợp, lựa chọn thơng số thuận tiện), ngắn gọn e Các yêu cầu việc xử lý kết - Việc thu nhận liệu thực nghiệm phải trung thực, đủ cho việc khái quát hóa rút kết luận - Việc xử lý kết thí nghiệm phải dành đủ thời gian thực cách chu đáo như: • Đối với thí nghiệm định tính, học sinh phải phát biểu kết quan sát thấy, phân tích, suy luận lơgic để rút kết luận • Đối với thí nghiệm định lượng, kết phải dành mạch, xác, làm tròn có ý nghĩa kết Biểu diễn kết thu qua thí nghiệm dạng biểu bảng, đồ thị (về nguyên tắc, nối điểm đo riêng biệt với mà vẽ đường cong gần đúng) Phải tính tốn sai số (nếu có thể) Từ việc xử lý kết thí nghiệm, hướng dẫn học sinh rút kết luận dấu hiệu, mối liên hệ chất tượng, q trình vật lí nghiên cứu, phát triển chúng lời hay biểu thức toán học II.2 Thực trạng việc sử dụng thí nghiệm biểu diễn dạy học Vật lí Thực tế theo đa số học sinh cho rằng: Vật lí mơn học q khó khơ khan, nên để tạo hứng thú cho học sinh việc học tập mơn vật lí việc làm cần thiết Để thực điều này, tiết học có u cầu thí nghiệm nên tiến hành Hiện với phát triển công nghệ thông tin phương tiện kĩ thuật đại với phần mềm thí nghiệm biểu diễn, giúp giáo viên giải phần khó khăn tiết dạy có thí nghiệm Tuy nhiên để sử dụng CNTN vào thiết kế thí nghiệm vật lí khơng phải giáo viên làm được, đặc biệt giáo viên nhiều tuổi khả ứng dụng CNTT hạn chế Ngồi với trường đóng địa bàn thuộc xã có điều kiện kinh tế - xã hội đặc biệt khó khăn trước sở vật chất thiếu thốn, đặc biệt thiết bị thí nghiệm nên việc tiếp xúc sử dụng thí nghiệm thường xuyên hạn chế Nay quan tâm đầu tư nhà nước xã hội nên điều kiện sở vật chất nhà trường đảm bảo hơn, đặc biệt đầu tư trang thiết bị dạy học có dụng cụ thí nghiệm giáo viên lúng túng khó khăn sử dụng tiến hành thí nghiệm biểu diễn thực Thường gặp trở ngại giáo viên phải dạy “chay” nên chất lượng dạy chưa cao Chính vấn đề làm cho học sinh nắm kiến thức cách mơ hồ, máy móc, khơng hiểu rõ chất, tượng quy luật vật Việc trình bày chi tiết mục tiêu, sở lý thuyết, dụng cụ thí nghiệm, cách sử dụng bước tiến hành thí nghiệm biểu diễn chương trình, 10 quãng đường s1 = cm, s2 =20 cm s3 = 80 cm Lập, so sánh tỉ số s1 : s2 : s3 t12 : t22 : t32 để rút kết luận * Phương án 2: Tính gia tốc chuyển động viên bi Lặp lại bước thí nghiệm với chuyển động viên bi ứng với góc nghiêng khác máng * Phương án 3: Minh hoạ quy luật ∆l ~ τ2 chuyển động thẳng nhanh dần - B1: Đặt cổng quang điện (7) cách viên bi cm cổng quang điện (8) cách cổng quang điện (7) đoạn s = 15cm, nối cổng quang điện với hai ổ A, B đồng hồ đo thời gian - B2: Ngắt điện nam châm để thả cho viên bi lăn qua hai cổng quang điện Đọc thời gian τ1 hiển thị đồng hồ để viên bi chuyển động hai cổng quang điên - B3: Dịch cổng quang điện (7) đến vị trí cổng quang điện (8) dịch cổng quang điện (8) đến vị trí cách vị trí cổng (7) khoảng 25 cm Cho viên bi chuyển động từ vị trí ban đầu đọc thời gian τ2 để viên bi hết quãng đường -B4: Tiếp tục dịch cổng (7) đến vị trí cổng (8) dịch cổng (8) đến vị trí cách vị trí cổng (7) đoạn 35 cm , lại cho viên bi chuyển động từ vị trí ban đầu đọc thời gian τ3 để viên bi hết quãng đường - B5: So sánh τ1,τ2 ,τ3 tính gia tốc chuyển động viên bi - Lặp lại bước thí nghiệm với chuyển động viên bi ứng với góc nghiêng khác máng II THÍ NGHIỆM LỰC ĐÀN HỒI VÀ QUY TẮC MOMEN LỰC Thí nghiệm khảo sát độ lớn lực đàn hồi lò xo 1.1 Mục đích thí nghiệm Khảo sát mối liên hệ độ lớn lực tác dụng vào lò xo độ giãn lò xo để xây dựng nội dung định luật Húc hình thành khái niệm độ cứng (hệ số đàn hồi ) lò xo 1.2 Cơ sở lý thuyết 15 - Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn lực đàn hồi lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạng lò xo: Fđh = k.|∆l| - Độ cứng (hệ số đàn hồi) lò xo phụ thuộc vào kích thước lò xo vật liệu dùng làm lò xo 1.3 Dụng cụ thí nghiệm Bộ thí nghiệm biểu diễn (Hình 3) gồm phận sau: - Bảng thép (1) nắp đế - Ba lò xo (2) dài 60 mm, có độ cứng khác - Thước đo độ dài (3) nam châm gắn bảng - Hộp đựng gia trọng 50 g (4) 1.4 Tiến trình thí nghiệm - B1: Bố trí thí nghiệm hình - B2: Lần lượt treo gia trọng 50 g vào đầu lò xo tuỳ chọn Đọc độ giãn tương ứng lò xo Từ độ lớn lực mà gia trọng tác dụng vào lò xo, biết độ lớn lực đàn hồi suy Fđh ~ ∆l - B3: Tính độ cứng k lò xo lần thí nghiệm theo công thức: k mg , k ∆k | l | - B4: Treo đồng thời vào lò xo số gia trọng đọc độ giãn ∆l tương ứng, để rút kết luận: k lò xo khác có độ lớn khác Thí nghiệm khảo sát điều kiện cân vật rắn có trục quay cố định 2.1 Mục đích thí nghiệm Khảo sát điều kiện cân vật rắn có trục quay cố định để rút quy tắc mơmen lực hình thành khái niệm mômen lực trục quay 16 r 2.2 Cơ sở lý thuyết F r - Mômen lực F trục quay vng góc với mặt phẳng chứa lực đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay lực có độ lớn M = F.d, F độ lớn lực tác dụng d khoảng cách từ trục quay đến giá lực - Muốn cho vật rắn có trục quay cố định nằm cân tổng mơmen lực có khuynh hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ tổng mômen lực có khuynh hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ 2.3 Dụng cụ thí nghiệm Bộ thí nghiệm biểu diễn (Hình 4) gồm dụng cụ sau: - Bảng thép lắp đế (1) - Đĩa nhựa tròn (2) có lỗ nhỏ nằm đường tròn đồng tâm quay quanh trục cố định tâm đĩa - Ròng rọc gắn đế nam châm (3) - Hộp đựng gia trọng 50 g (4) - Dây dọi, dây treo có vít cắm đầu 2.4 Tiến trình thí nghiệm B1: Lần lượt treo sợi dây có buộc gia trọng vào điểm khác đĩa, quan sát nhận xét: lực tác dụng lên đĩa không làm đĩa quay, lực tác dụng lên đĩa làm đĩa quay quay theo chiều nào? - 17 Hình - B2: Treo đồng thời lên đĩa (Hình 5) sợi dây có buộc gia trọng điểm A sợi dây có buộc hai gia trọng điểm B (đĩa đứng yên), điểm C (đĩa quay), D (đĩa đứng yên), E (đĩa đứng yên) cuối vào điểm C qua ròng rọc (đĩa đứng yên), để rút kết luận điều kiện cân vật rắn có trục quay cố định (quy tắc mơmen lực) hình thành khái niệm mơmen lực III THÍ NGHIỆM LỰC HƯỚNG TÂM Mục đích thí nghiệm Kiểm nghiệm biểu thức tính độ lớn lực hứng tâm ba trường hợp: - Khi m, ω khơng đổi Fht ~ r - Khi ω, r khơng đổi Fht ~ m - Khi m, r khơng đổi Fht ~ ω2 Cơ sở lý thuyết Lực (hay hợp lực lực) tác dụng vào vật chuyển động tròn gây cho vật gia tốc hướng tâm gọi lực hướng tâm Lực hướng tâm có độ lớn: F ma ht ht mv m2r r 18 Dụng cụ thí nghiệm Bộ thí nghiệm biểu diễn (Hình 6) bao gồm: - Hai bánh đai nhôm (1) (2) lắp mặt đế, liên kết với nhờ đai truyền (3) Bánh đai (1) có đĩa tròn với bán kính R 1, R2, R3; bánh đai (2) có đĩa tròn với bán kính R’1, R’2, R’3; R1 = R’1, R2 = 2R’2 R3 = 3R’3 Bằng cách thay đổi vị trí đai truyền (3) liên kết đĩa bánh đai, ta thay đổi dược mối tương quan tốc độ quay (tốc độ góc ω 1) bánh đai (1) tốc độ quay (tốc độ góc ω 2) bánh đai (2) theo tỉ số 1:1, 1:2, 1:3 - Trên trục tâm bánh đai có lắp lực kế N (4) (5) Hai lực kế liên kết với máng ngang dài (6) máng ngang ngắn (7) nhờ lẫy (8), (9) (10) hoạt động cấu đòn bẩy Máng dài (6) có hai vị trí rãnh để đặt viên bi, máng ngắn (7) có vị trí rãnh để đặt viên bi, nhằm tạo chuyển động tròn hai viên bi hai máng có bán kính r theo tỉ lệ 1:1 2:1 - Bánh đà có đai truyền đai truyền phía dưới, làm quay nhờ tay quay (11) 19 - Hai viên bi thép (12) có khối lượng m = 100 g kích thước, viên bi nhơm (13) có kích thước có khối lượng m2 m1 50g Tiến trình thí nghiệm * Phương án : Kiểm nghiệm Fht ~ r m, ω không đổi - B1: Lắp đai truyền liên kết hai đĩa có bán kính Đặt hai viên bi thép máng hai vị trí cho bán kính chuyển động tròn chúng gấp đôi nhau: r1 = 2r2 - B2: Quay tay quay tăng dần tốc độ quay đạt tốc độ quay ổn định Đọc độ lớn lực hướng tâm hai lực kế để kiểm nghiệm: Fht1 = 2Fht2 * Phương án 2: Kiểm nghiệm Fht ~ m ω, r không đổi - B1: Giữ nguyên liên kết hai đĩa có bán kính nhờ đai truyền Đặt viên bi thép viên bi nhôm máng hai vị trí cho chuyển động tròn chúng có bán kính nhau: r1 = r2 - B2: Quay tay quay tăng dần tốc độ quay đạt tốc độ quay ổn định Đọc độ lớn lực hướng tâm hai lực kế để kiểm nghiệm: Fht1 = 2Fht2 * Phương án 3: Kiểm nghiệm Fht ~ ω2 m, r không đổi 20 - B1: Lắp đai truyền liên kết hai đĩa có bán kính R R’2 (R2 = 2R’2) để tạo chuyển động tròn có ω2 = 2ω1 Đặt hai viên bi thép máng hai vị trí để chuyển động tròn chúng có bán kính r nhau: r1 = r2 - B2: Quay tay quay tăng dần tốc độ quay đạt tốc độ quay ổn định Đọc độ lớn lực hướng tâm để kiểm nghiệm F ht1 = 4Fht1 - B3: Lắp đai truyền liên kết hai đĩa có bán kính R R’3 (R3 = 3R’3) Và lặp lại thí nghiệm kiểm nghiệm Fht2 = 9Fht1 IV THÍ NGHIỆM KIỂM CHỨNG ĐỊNH LUẬT BƠI-LƠ – MA-RI-ỐT VÀ ĐỊNH LUẬT SÁC - LƠ Thí nghiệm kiểm chứng định luật Bôi - lơ – Ma - ri - ốt 1.1 Mục đích thí nghiệm Khảo sát phụ thuộc áp suất p khối khí xác định vào thể tích V q trình biến đổi trạng thái đẳng nhiệt, để rút nội dung định luật Bôi - lơ – Ma - ri - ốt Bôilơ-Mariốt 1.2 Cơ sở lý thuyết Ở nhiệt độ khơng đổi, tích áp suất p thể tích V khối khí xác định số: pV = số 1.3 Dụng cụ thí nghiệm Bộ thí nghiệm biểu diễn (Hình 7) gồm phận sau: - Ống xilanh (1) có píttơng (2) thuỷ tinh (trongpíttơng có chứa lượng dầu nhờn, mức dầu cao mm so với lỗ hở nằm thân píttơng) - Áp kế khí (3) 0,5 �105 ÷ 2,0 �105 Pa - Giá đỡ xilanh có thước đo thể tích khí (4) - Nút cao su để bịt kín đầu xilanh - Thanh trượt có vít hãm phía sau giá đỡ 21 - Chân đế có trụ thép inox 1.4 Tiến trình thí nghiệm - B1: Nới vít hãm phía sau giá đỡ kéo từ từ píttơng lên tới vị trí cho khối khí chứa xilanh tích V hai đơn vị thước đo giá đỡ xilanh Vặn nhẹ vít hãm để giữ píttơng vị trí Áp xuất khí xilanh áp xuất khí p = 1.10 Pa đọc trực tiếp thang đo áp kế Chờ khoảng phút , dùng nút cao su nút kín đầu xilanh lại Ghi lại thể tích V áp suất p khối khí - B2: Nới vít hãm phía sau giá đỡ Kéo (hoặc nén) píttơng để thay đổi thể tích khối khí xilanh cho V bốn, ba, đơn vị ghi thước đo bảng chia độ Vặn nhẹ vít hãm để giữ píttơng vị trí Đọc ghi lại áp suất p tương ứng khối khí thang đo áp kế - B3: Tính so sánh tích số pV khối khí ứng với lần đo để rút nội dung định luật Bôi - lơ – Ma - ri - ốt - B4: Khi làm xong thí nghiệm, cần nới vít hãm phía sau giá đỡ, mở nút cao su đẩy píttơng xuống sát đầu xilanh Sau đó, lại dùng nút cao su nút kín đầu xilanh lại Thí nghiệm kiểm chứng định luật Sác-lơ 2.1 Mục đích thí nghiệm Khảo sát phụ thuộc áp suất p khối khí xác định vào nhiệt độ T q trình biến đổi trạng thái đẳng tích, để rút nội dung định luật Sác-Lơ 2.2 Cơ sở lý thuyết Trong trình biến đổi trạng thái đẳng tích khối khí xác định, áp suất P khối khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối T nó: p = T số 2.3 Dụng cụ thí nghiệm Bộ thí nghiệm biểu diễn (Hình 8) gồm phận sau: 22 - Ống xilanh (1) có píttơng (2) thuỷ tinh (trong píttơng có chứa lượng dầu nhờn, mức dầu cao mm so với lỗ hở nằm thân píttơng) - Áp kế khí (3) 0,5 �105 ÷ 2,0 �105 Pa - Giá đỡ xilanh có thước đo thể tích khí (4) - Nút cao su để bịt kín đầu xilanh - Bình đun nước nóng (5) - Nhiệt kế (6) - Thanh trượt có vít hãm phía sau giá đỡ - Chân đế có trụ thép inox 2.4 Tiến trình thí nghiệm - B1: Vặn chặt ốc vít cố định vị trí píttơng để giữ cho thể tích khối khí xilanh không đổi chiếm khoảng hai phần ba thể tích xilanh, nút xilanh lại nút cao su - B2: Nhúng xilanh vào ấm đun nước có chứa nước nhiệt độ phòng cho phần chứa khí xilanh ngập hồn tồn nước Dùng nhiệt kế đo giá trị nhiệt độ nước ấm đọc giá trị áp suất khối khí xilanh áp kế - B3: Bật công tắc cho ấm nước hoạt động, đọc cặp giá trị P-T khối khí xilanh nhờ áp kế nhiệt kế (do kích thước xilanh tương đối nhỏ nên nhiệt độ khối khí xilanh coi gần nhiệt độ nước ấm) - B4: Từ cặp giá trị P-T thu được, rút nội dung định luật Sác-Lơ với khối khí tích khơng đổi V Thí nghiệm kiểm chứng tượng mao dẫn Mục đích thí nghiệm Minh hoạ tượng mao dẫn Dụng cụ thí nghiệm Bộ thí nghiệm biểu diễn (Hình 9) bao gồm: 23 -Ba ống thuỷ tinh hở hai đầu, có đường kính khác 1- mm, dài 120 mm, lắp chung giá đỡ - Nước ấm pha chanh dấm - Nước cất - Phẩm màu (nếu có) Cơ sở lý thuyết Hình Hiện tượng mức chất lỏng bên ống có đường kính nhỏ dâng cao hạ thấp so với bề mặt chất lỏng bên ống gọi tượng mao dẫn Các ống xảy tượng mao dẫn gọi ống mao dẫn Tiến trình thí nghiệm - B1: Hút nước ấm pha chanh dấm vào ba ống thuỷ tinh để rửa thành bên ống - B2: Nhỏ nước cất vào đầy ba lỗ mặt nhựa gắn với chân đế giá đỡ Khi cắm ba ống thuỷ tinh thẳng đứng vào ba lỗ chứa đầy nước cất theo thứ tự đường kính ống giảm dần, ta thấy nước dâng lên ống thuỷ tinh dâng cao đường kính nhỏ II.4 Tính hiệu sáng kiến kinh nghiệm Để đánh giá hiệu việc hướng dẫn tiến hành số thí nghiệm biểu diễn chương trình vật lí 11 ban Tôi tiến hành điều tra nhận thức, mức độ, hiệu sử dụng thí nghiệm biểu diễn giáo viên (Thông qua phiếu điều tra (phụ lục)) Trên sở cung cấp tài liệu “Cách tiến hành số thí nghiệm biểu diễn chương trình Vật lí 10 ban bản” cho số giáo viên dạy môn vật lý trường THPT Sốp Cộp huyện Sốp Cộp; THPT Mường Lầm huyện Sông Mã, THPT Co Mạ huyện Thuận Châu sử dụng đánh giá hiệu tài liệu - Kết khảo sát mức độ nhận thức giáo viên việc sử dụng thí nghiệm dạy học trường THPT: Mức độ nhận thức lí A Mức độ nhận thức: Số phiếu Tỉ lệ % 24 - Rất cần thiết 72,7 - Cần thiết 27,3 - Khơng cần thiết B Lí 0 72,7 dạy học 81,8 - Đảm bảo kiến thức vững 81,8 - Chuẩn bị công phu thời gian 54,5 - Hiệu dạy không cao 0 - Kích thích hứng thú học tập học sinh - Phát huy tính tích cực, độc lập, sáng tạo học sinh trình - Khơng thi cử 18,2 Kết thu cho thấy: Đa số giáo viên đánh giá cao tầm quan trọng cần thiết việc sử dụng thí nghiệm dạy học vật lí 100% giáo viên khẳng định khơng thể thiếu thí nghiệm dạy học vật lí Theo đánh giá giáo viên việc sử dụng thí nghiệm biểu diễn dạy học vật lý kích thích hứng thú học tập học sinh (72,7%) phát huy tính tích cực, độc lập, sáng tạo học sinh ( 81,8%) đảm bảo cho học sinh nắm vững kiến thức (81,8%) Từ thấy giáo viên nhận thức đắn tầm quan trọng sử dụng thí nghiệm dạy học vật lí Từ cho thấy mức độ cần thiết tầm quan trọng việc sử dụng thí nghiệm dạy học vật lí - Kết khảo sát mức độ sử dụng thí nghiệm dạy học vật lí trường phổ thơng Mức độ sử dụng - Thường xuyên Số phiếu Tỉ lệ % 18,2 - Thỉnh thoảng 72,7 - Không sử dụng 0,9 25 Kết cho thấy giáo viên sử dụng thí nghiệm dạy học chưa thường xuyên (Số giáo viên sử dụng (72,7%), khơng sử dụng(0,9%) Từ nhận thấy nhận thức vai trò thí nghiệm dạy học vật lí thực tế mức độ sử dụng thí nghiệm giáo viên chưa thường xuyên Mâu thuẫn có nguyên nhân nhiều yếu tố khách quan chủ quan Trong có nguyên nhân giáo viên chưa thực thành thạo bước tiến hành thí nghiệm biểu diễn lớp dẫn tới khó khăn việc tiến hành thí nghiệm - Kết điều tra hiệu sử dụng tài liệu “ Cách tiến hành số thí nghiệm biểu diễn chương trình Vật lí 11 ban bản” Nội dung - Có tính khả thi sử dụng làm Số phiếu Tỉ lệ % 72,7 - Không khả thi 0 - ý kiến khác: 27,3 tài liệu tham khảo Từ kết điều tra cho thấy nhu cầu sử dụng tài liệu hướng dẫn tiến hành thí nghiệm biểu diễn dạy học vật lí giáo viên có Sáng kiến kinh nghiệm tài liệu tham khảo cho giáo viên Với việc trình bày đầy đủ theo bước: mục đích, sở lý thuyết, dụng cụ, bước tiến hành thí nghiệm giúp giáo viên khắc phục khó khăn chuẩn bị tốt cho số thí nghiệm biểu diễn mơn vật lí 11 ban Từ giúp học sinh nắm vững kiến thức hơn, chủ động việc chiếm lĩnh tri thức, hình thành lực cho học sinh Đạt thành công dạy 26 III KẾT LUẬN III.1 Kết luận Qua nghiên cứu lí luận thực nghiệm dạy học mơn Vật lí trường THPT Sốp Cộp tơi nhận thấy việc sử dụng thí nghiệm dạy học góp phần quan vào việc hoàn thiện phẩm chất lực HS, đưa đến phát triển toàn diện cho người học Trước hết, thí nghiệm phương tiện nhằm góp phần nâng cao chất lượng kiến thức rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo cho HS, phát huy tính tích cực, động sáng tạo HS Nhờ thí nghiệm HS hiểu sâu chất vật lí tượng, định luật, q trình nghiên cứu có khả vận dụng kiến thức vào thực tiễn HS linh hoạt hiệu Trên thực tế nhận thấy nhận thức vai trò thí nghiệm dạy học vật lí thực tế mức độ sử dụng thí nghiệm giáo viên chưa thường xuyên Nguyên nhân vấn đề nhiều yếu tố khách quan chủ quan Trong nguyên nhân phần đa giáo viên chưa thực thành thạo bước tiến hành thí nghiệm biểu diễn lớp dẫn tới khó khăn việc tiến hành thí nghiệm 27 Với việc sử dụng sáng kiến kinh nghiệm có nội dung trình bày chi tiết mục tiêu, sở lý thuyết, dụng cụ thí nghiệm, cách sử dụng bước tiến hành số thí nghiệm biểu diễn chương trình, giáo khoa sách vật lí lớp 11 tài liệu tham khảo giúp thầy giải khó khăn trên, để thực thành công giảng Góp phần nâng cao chất lượng dạy học mơn vật lí trường phổ thơng Ngồi việc sử dụng sáng kiến kinh nghiệm giúp giáo viên nhận thức hiểu sâu mặt lí luận sử dụng thí nghiệm biểu diễn dạy học vật lí phổ thơng, giúp giáo viên có nhìn tổng quan phương pháp dạy học tích cực có sử dụng thí nghiệm biểu diễn dạy học vật lí Do điều kiện thời gian, sở vật chất nhà trường đặc biệt dụng cụ thí nghiệm hạn chế, nên tơi nghiên cứu trình bày số thí nghiệm biểu diễn chương trình SGK Vật lí 11 ban bẩn Đây hướng phát triển tiếp tục nghiên cứu tất thí nghiệm lại chương trình SGK Vật lí THPT trình bày lại cách thực thí nghiệm để phục vụ cho việc giảng dạy môn học tập môn Vật lí trường THPT III.2 Kiến nghị - Ban giám hiệu, tổ chuyên môn nên thường xuyên động viên giúp đỡ, khuyến khích giáo viên sử dụng thí nghiệm vào dạy học nói chung vào dạy học mơn Vật lí nói riêng; Tổ chức buổi học chun đề, hội thảo sử dụng thí nghiệm biểu diễn dạy học, ứng dụng CNTT dạy học; Đầu tư nâng cấp phòng thực hành thí nghiệm Đầu tư trang thiết bị dạy học đặc biệt dụng cụ thí nghiệm, thực hành - Sở Giáo dục Đào tạo Sơn La quan tâm tới dự án đầu tư, cung cấp trang thiết bị, thí nghiệm dạy học cho trường phổ thơng, đặc 28 biệt trường THPT đóng địa bàn huyện, xã có điều kiện kinh tế xã hội đặc biệt khó khăn 29 ... đích thí nghiệm Khảo sát mối liên hệ độ lớn lực tác dụng vào lò xo độ giãn lò xo để xây dựng nội dung định luật Húc hình thành khái niệm độ cứng (hệ số đàn hồi ) lò xo 1.2 Cơ sở lý thuyết 15 -... thuộc áp suất p khối khí xác định vào thể tích V q trình biến đổi trạng thái đẳng nhiệt, để rút nội dung định luật Bôi - lơ – Ma - ri - ốt Bôilơ-Mariốt 1.2 Cơ sở lý thuyết Ở nhiệt độ khơng đổi, tích... tương ứng khối khí thang đo áp kế - B3: Tính so sánh tích số pV khối khí ứng với lần đo để rút nội dung định luật Bôi - lơ – Ma - ri - ốt - B4: Khi làm xong thí nghiệm, cần nới vít hãm phía sau giá