(SKKN 2022) Một số giải pháp nâng cao hiệu quả của các bài thực hành thí nghiệm trong chương trình Vật lí lớp 11

Mục đích của các thí nghiệm thực hành vật lí trong trường trung học phổthông được xây dựng để rèn luyện cho học sinh kĩ năng thực nghiệm cơ bản vềVật lí, làm quen với một số dụng cụ và m

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT THỌ XUÂN 4

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA CÁC BÀI THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM TRONG CHƯƠNG

TRÌNH VẬT LÍ LỚP 11

Người thực hiện: Trịnh Văn Toàn Chức vụ: Tổ phó chuyên môn SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Vật lí

THANH HOÁ NĂM 2022

MỤC LỤC Trang

1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục đích nghiên cứu 2

1.3 Đối tượng nghiên cứu 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

1.5 Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm . 2

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 3

2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm 3

2.1.1 Những yêu cầu về mặt kĩ thuật và phương pháp dạy học đối với việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí 3

2.1.2 Các bài thí nghiệm thực hành trong chương trình Vật lí 11……….…3

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm…………10

2.2.1 Thực trạng của các thí nghiệm thực hành trong chương trình Vật lí trung học phổ thông hiện nay……… ……….10

2.2.2 Những ưu điểm và nhược điểm của các thí nghiệm thực hành trong chương trình vật lý 11 11

2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề 12

2.3.1 Cải tiến thí nghiệm đo suất điện động và điện trở trong của pin điện hóa………….…………12

2.3.2 Cải tiến thí nghiệm xác định tiêu cự của thấu kính phân kì ……….16

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường………….… 18

3 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 19

3.1 Kết luận 19

3.2 Kiến nghị 20

1 MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài

Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018 nêu lên 10 nội dung cốt lõi màhọc sinh cần đạt được trong quá trình học phổ thông Bên cạnh việc hình thành,phát triển các năng lực chung , chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí tiếnhành bồi dưỡng năng lực vật lí trong đó nhận thức vật lí là một năng lực thành tốcủa năng lực vật lí Để phát triển năng lực nhận thức vật lí, giáo viên cần chú ýtạo cơ hội cho học sinh huy động những hiểu biết, kinh nghiệm sẵn có để thamgia hình thành kiến thức mới, chú ý tổ chức các hoạt động; trong đó học sinh cóthể diễn đạt hiểu biết bằng cách riêng, so sánh, phân loại, hệ thống hóa kiếnthức, kỹ năng; vận dụng kiến thức, kỹ năng đã được học để giải thích các sự vật,hiện tượng, hay giải quyết vấn đề đơn giản; qua đó kết nối được kiến thức, kỹnăng mới với vốn kiến thức, kỹ năng đã có Những yêu cầu của thời đại ngàynay đòi hỏi nhà trường phổ thông không chỉ dừng lại ở việc trang bị cho họcsinh những kiến thức và kỹ năng loài người đã tích lũy được mà còn phải bồidưỡng cho học sinh năng lực tự thu nhận tri thức, tự phát hiện và giải quyết vấn

đề do nhiệm vụ học tập đề ra, năng lực sáng tạo những kiến thức mới, phươngtiện mới và cách giải quyết mới Do đó, trên thế giới, mọi cuộc cách mạng vềphương pháp dạy học ở trường phổ thông đều nổi lên xu hướng chung: tích cựchóa và cá thể hóa hoạt động nhận thức của học sinh Đối với môn Vật lí, mộtmôn khoa học thực nghiệm, thì xu hướng đó được thể hiện trên nhiều mặt, trong

đó có việc tăng cường các hoạt động thực nghiệm của học sinh

Mục đích của các thí nghiệm thực hành vật lí trong trường trung học phổthông được xây dựng để rèn luyện cho học sinh kĩ năng thực nghiệm cơ bản vềVật lí, làm quen với một số dụng cụ và máy móc thực nghiệm, tạo điều kiện chohọc sinh biết cách tiến hành các phép đo một số đại lượng vật lí Giúp học sinhhình thành nên những nét nhân cách con người thông qua những kĩ năng khoahọc và các thao tác tư duy logic vật lí; đồng thời rèn luyện tính kiên trì, chínhxác, trung thực và khách quan đối với người làm công tác khoa học Thông quacác bài thực hành, học sinh hiểu sâu sắc hơn các khái niệm và hiện tượng vật lí,tin tưởng vào các chân lí khoa học, quan sát được một số hiện tượng bổ sungcho bài học, củng cố những kiến thức đã học được từ các bài giảng lí thuyết, tậpcho các em khả năng vận dụng lí luận vào thực tiễn và giải thích được các hiệntượng vật lí đơn giản đang xảy ra trong thế giới tự nhiên

Tuy nhiên, các mục đích trên khó đạt được vì số lượng các bài thực hànhtrong chương trình ít, chất lượng dạy học tiết thực hành chưa cao do phụ thuộcnhiều yếu tố như điều kiện cơ sở vật chất, kĩ năng hướng dẫn của giáo viên, thờigian, sự chuẩn bị của giáo viên và học sinh, một số thiết bị thí nghiệm đo khôngchính xác, không đồng bộ Vì vậy, bên cạnh sự cần thiết phải trang bị các thiết

bị hiện đại và chờ cấp kinh phí để mua mới hay sửa chữa các thiết bị hư hỏng thì

mỗi giáo viên phải cố gắng tự khắc phục những hạn chế của các bộ thí nghiệmthực hành trong khả năng của mình bằng những phương án đơn giản, kinh tế,hiệu quả nhưng vẫn đảm bảo tính sư phạm Để góp phần nâng cao chất lượngcủa các tiết dạy thực hành vật lí, cùng với niềm đam mê thí nghiệm, tôi quyếtđịnh lựa chọn và tiến hành nghiên cứu đề tài sáng kiến kinh nghiệm:

“Một số giải pháp nâng cao hiệu quả của các bài thực hành thí nghiệm trong chương trình Vật lí lớp 11”

1.2 Mục đích nghiên cứu

Cải tiến một số thí nghiệm trong chương trình Vật lí lớp 11 về mặt thiết bị,phương án và kĩ thuật tiến hành nhằm thực hiện được các mục tiêu của bài thựchành đặt ra, qua đó nâng cao hiệu quả của việc thực hành thí nghiệm vật lí ởtrường phổ thông

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Các phương án cải tiến một số thí nghiệm thực hành trong chương trình Vật

lí lớp 11 về mặt thiết bị, phương án và kỹ thuật tiến hành

Quá trình dạy học các bài thí nghiệm thực hành Vật lí 11

1.4 Phương pháp nghiên cứu

1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu các tài liệu liên quan về lí luận dạy học, tâm lí học, giáo dục học

và các tài liệu khoa học cơ bản liên quan đến đề tài, đặc biệt nghiên cứu kĩnhững cơ sở lí luận về thí nghiệm thực hành Vật lí

1.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Điều tra về thực trạng của việc dạy học các tiết thực hành Vật lí trong

chương trình trung học phổ thông, những thuận lợi và khó khăn trong việc dạyhọc các bài thí nghiệm thực hành, tổng hợp ý kiến các giáo viên dạy Vật lí ở cáctrường trung học phổ thông về tình trạng thiết bị thí nghiệm thực hành Vật lí

1.4.3 Thực nghiệm sư phạm

Tiến hành thực nghiệm có đối chứng để đánh giá hiệu quả của các giải phápcải tiến, phân tích và tổng hợp các số liệu thực nghiệm

1.4.4 Phương pháp thống kê toán học.

Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lý các kết quả thực nghiệm sưphạm

1.5 Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm

Trong khuôn khổ nghiên cứu giới hạn của đề tài, tôi đã cố gắng thực hiệnnhững phương án cải tiến khả thi, các giải pháp cải tiến đã làm cho việc thựchiện một số thí nghiệm thực hành trong chương trình Vật lí lớp 11 trở nên đơngiản và có độ chính xác cao hơn, góp phần duy trì sự đam mê nghiên cứu khoahọc của giáo viên và học sinh Đề tài nghiên cứu của tôi sẽ đóng góp một phầnnhỏ bé trong việc nâng cao hiệu quả của việc thực hành thí nghiệm vật lí ởtrường phổ thông

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm

2.1.1 Những yêu cầu về mặt kĩ thuật và phương pháp dạy học đối với việc

sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí

Để thí nghiệm được sử dụng phát huy đầy đủ các chức năng của nó trong dạyhọc Vật lí thì việc sử dụng thí nghiệm phải tuân theo một số yêu cầu chung vềmặt kĩ thuật và về mặt phương pháp dạy học sau:

- Xác định rõ lôgic của tiến trình dạy học, trong đó việc sử dụng thí nghiệmphải là một bộ phận hữu cơ của quá trình dạy học, nhằm giải quyết một nhiệm

vụ cụ thể trong tiến trình nhận thức, đáp ứng yêu cầu về mặt lí luận dạy học.Trước mỗi thí nghiệm, phải đảm bảo cho học sinh ý thức được sự cần thiết củathí nghiệm và hiểu rõ mục đích của thí nghiệm

- Xác định rõ các dụng cụ cần sử dụng, sơ đồ bố trí chúng, tiến trình thínghiệm (để đạt được mục đích thí nghiệm, cần sử dụng các dụng cụ nào, bố trí

ra sao, cần tiến hành thí nghiệm theo các bước nào, cần quan sát, đo đạc cái gì?).Không xem nhẹ các dụng cụ thí nghiệm đơn giản

- Giao cho học sinh thực hiện các nhiệm vụ cụ thể để học sinh ý thức được rõràng và tham gia tích cực vào tất cả các giai đoạn thí nghiệm

- Thử nghiệm kĩ lưỡng mỗi thí nghiệm trước giờ học, đảm bảo thí nghiệmphải thành công (hiện tượng xảy ra quan sát được rõ ràng, kết quả có độ chínhxác chấp nhận được)

- Việc sử dụng các dụng cụ và tiến hành thí nghiệm phải tuân theo các quytắc an toàn (đặc biệt là đối với các thiết bị điện - điện tử)

2.1.2 Các bài thí nghiệm thực hành trong chương trình Vật lí 11

● Bài số 1: Xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hóa

I Mục đích thí nghiệm

- Áp dụng biểu thức hiệu điện thế của đoạn mạch chứa nguồn điện và địnhluật Ohm đối với toàn mạch để xác định suất điện động và điện trở trong củamột pin điện hóa

- Sử dụng các đồng hồ đo điện vạn năng để đo các đại lượng trong mạch điện

II Cơ sở lý thuyết và phương án thực hành

- Định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện:

* Ta xác định E và r theo hai phương án sau:

Phương án 1:

a Thực hiện đo các giá trị U và I tương

ứng khi thay đổi R, ta vẽ đồ thị mô tả mối

quan hệ đó, tức U = f(I) → U = E – I(R0 + r)

c Vẽ đồ thị y = f(x) biểu diễn gián tiếp mối liên hệ giữa I và R

d Xác định tọa độ của xm và yO là các điểm mà đồ thị trên cắt trục hoành vàtrục tung

III Dụng cụ thí nghiệm

- Pin cũ, pin mới cần xác định

- Biến trở núm xoay (có giá trị từ 10 - 100Ω)

- Hai đồng hồ đo điện đa năng hiện số: dùng

- Không chuyển đổi chức năng của thang đo của đồng

hồ khi có dòng điện chạy qua nó.

- Không dùng nhằm thang đo I mà đo U.

- Khi thao tác xong các phép đo, phải tắt các thiết bị.

- Khi giá trị của đồng hồ hiện giá trị âm, phải đổi chiều của chuôi cắm lại.

I

    

E 1 ( )

   E

V Báo cáo thí nghiệm

Bảng giá trị của phép đo :

Giá trị của RO = ………… Ω ; RA =………… Ω

I y

10090807060504030

● Bài số 2: Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn và đặc tính

khuếch đại của tranzito

I Mục đích

- Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt Vẽ đặc tuyến V – A của điôt

- Khảo sát đặc tính khuếch đại của tranzito bằng một mạch điện đơn giản vàxác định hệ số khuếch đại của mạch tranzito

II Cơ sở lý thuyết và phương án thực hành

* Điôt bán dẫn

- Điôt là một linh kiện bán dẫn được cấu tạo bởi hai lớp bán dẫn p, n  hìnhthành lớp chuyển tiếp p – n Điện cực nối với miền p gọi là Anốt A; điện cực nốivới miền n gọi là Katôt K

- Ký hiệu:

- Do tác dụng của lớp chuyển tiếp p – n nên điôt có đặc tính chỉnh lưu dòngđiện, tức là cho dòng điện chạy qua nó theo một chiều thuận từ p sang n.

- Trong thí nghiệm ta khảo sát đặc tính này bằng cách dùng đồng hồ đo điện

đa năng Bằng cách đo dòng điện phân cực thuận Ith , dòng điện phân cực ngược

Ing , và hiệu điện thế

* Tranzito

- Tranzito cũng là một linh kiên bán dẫn nhưng có hai lớp chuyển tiếp p – n

- Cấu tạo của tranzito:

- Cực E gọi là cực phát ( Emister); cực B gọi là cực gốc ( Base); cực C gọi làcực góp ( colector)

- Trong bài ta khảo sát tranzito n-p-n bằng cách dùng các đồng hồ đo điện đanăng đo các giá trị của dòng điện trong ba cực E, B, C và tìm hệ số khuếch đạitranzito dựa vào biểu thức:

- Đồng hồ đo điện đa năng hiện số : 2 cái

- Điốt chỉnh lưu: 1 cái

- Nguồn điện U ( AC/DC)

- Biến trở núm xoay ( loại 10 - 100)

- Điện trở bảo vệ RC = 820 

- Bảng mạch điện

- Các dây dẫn và khóa K

* Khảo sát đặc tính khuếch đại của tranzito

- Đồng hồ đo điện đa năng hiện số : 2 cái

- Tranzito lưỡng cực : 1 cái

- Nguồn điện U ( AC/DC)

Biến trở núm xoay ( loại 10

- Khi mắc mạch xong, khóa K phải ở vị trí mở

- Sau khi mắc mạch điện như sơ đồ, cần kiểm tra lại mạch điện và các thang

đo Sau đó, đóng khóa K và ghi trị của hiệu điện đế và cường độ dòng điện quađiôt khi thay đổi giá trị của biến trở vào bảng ( nên lấy khoảng 5 – 7 số liệu)

Kết thúc thí nghiệm: gạt công tắc, tắt các đồng hồ đo điện, sau đó mới

tháo các dụng cụ và vệ sinh nơi thực hành.

* Khảo sát đặc tính khuếch đại của tranzito

- Sau khi mắc mạch điện như sơ đồ, cần kiểm tra lại mạch điện và các thang

đo Sau đó, đóng khóa K và điều chỉnh biến trở sao cho ampe kế A1 chỉ giá trị IB

lớn nhất Ghi giá trị của IB và IC tương ứng vào bảng

- Lặp lại hai lần thí nghiệm và ghi các giá trị vào bảng

Kết thúc thí nghiệm: gạt công tắc, tắt các đồng hồ đo điện, sau đó mới

tháo các dụng cụ và vệ sinh nơi thực hành.

V Báo cáo thí nghiệm

* Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điôt bán dẫn

Điôt phân cực thuận Điôt phân cực nghịch

U (V) I th (mA) U (V) I ng (A)

- Vẽ đồ thị I = f(U) cho trường hợp phân cực thuận Nhận xét và kết luận

* Khảo sát đặc tính khuếch đại của tranzito

- Rèn luyện kỹ năng sử dụng giá quang học để xác định tiêu cự của các thấukính

II Cơ sở lý thuyết và phương án thí nghiệm

- Chúng ta biết tính chất ảnh của thấu kính phân kì, đó là qua thấu kính phân kìvật thật cho ảnh ảo, cùng chiều vật, và ta không xác định được vị trí của ảnh ảonày Để khắc phục khó khăn này, người ta đã tiến hành phương pháp sau:

+ Đặt vật AB ở vị trí (1) trước thấu kính hội

tụ LO để thu được ảnh thật A’B’ rõ nét trên

màn M Ta cố định vị trí của thấu kính hội

tụ LO và màn M này

+ Ghép thấu kính phân kì L đồng trục với

thấu kính hội tụ LO (đặt thấu kính phân kì

trước thấu kính hội tụ) Di chuyển vật AB ra

xa thấu kính phân kì đến ví trị khác sao cho,

trên màn ta quan sát thấy ảnh A2’B2’ hiện ra

rõ nét trên màn ( ảnh này nhỏ hơn ảnh

A’B’) Khi đó, ảnh ảo A1’B1’ của vật AB

qua thấu kính phân kì nằm trùng với vị trí

(1) của vật AB

+ Đo khoảng cách d và d’ ta sẽ xác định

được tiêu cự của thấu kính phân kì trong thí

nghiệm theo công thức : f d d.d d''



+ Lưu ý là d’ trong thí nghiệm ta lấy giá trị âm

III Dụng cụ thí nghiệm

Bộ dụng cụ thí nghiệm thực hành “Xác định tiêu cự của thấu kính phân kì”gồm:

- Giá quang học, có gắn thước đo 75cm

Để đo tiêu cự thấu kính phân kì ta sẽ lắp các dụng cụ quang học theo thứ tự:

- Lắp đèn, giá số 1(vật AB), thấu kính hội tụ, màn M

- Bật đèn và điều chỉnh vị trí thấu kính và màn sao cho ảnh thu được trên màn

rõ nét

- Đánh dấu vị trí vật AB lúc này Cố định thấu kính hội tụ và màn M

- Đặt thấu kính phân kì cần đo tiêu cự vào giữa thấu kính hội tụ và vật AB

- Dịch AB để thu được ảnh rõ nét qua hệ Đo các khoảng cách d và d’ như chỉ

- Vật AB đặt trước thấu kính hội tụ khoảng 10 – 15 cm

- Khi dùng thấu kính mà thấy ảnh không rõ, có thể do: thấu kính bị bẩn, hệ lắpkhông đồng trục

- Khi di chuyển vật ta nên di chuyển từ từ và để ý ảnh trên màn sao cho rõ nét

- Khi đặt thấu kính phân kì vào, thì ta dịch chuyển vật AB ra xa lúc đầukhoảng 5cm

- Thực hiện thêm 2 lần các thao tác trên và ghi các giá trị đo được vào bảng

Kết thúc thí nghiệm: tắt đèn, tháo các dụng cụ ra theo thứ tự và vệ sinh

nơi thực hành.

V Báo cáo thí nghiệm

- Ghi các giá trị đo được của d và d’ vào bảng sau:

Vị trí (1) của vật AB:…….…….(mm) Lần thí

1 2 3 Giá trị trung bình

- Tính các giá trị :

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm

2.2.1 Thực trạng của các thí nghiệm thực hành trong chương trình Vật lí trung học phổ thông hiện nay

Yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học Vật lí hiện nay gắn liền với đổi mớithiết bị và phương pháp sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí Trong nhữngnăm qua, mặc dù tất cả các trường phổ thông của nước ta đã được trang bị đầy

đủ các thiết bị theo Danh mục thiết bị dạy học tối thiểu của Bộ Giáo dục và Đàotạo nhưng hiệu quả sử dụng chúng vẫn còn nhiều hạn chế, vì vậy mà thí nghiệmthực hành chưa đáp ứng được yêu cầu Tình trạng đó do một số nguyên nhânchính sau:

- Điều kiện để sử dụng thí nghiệm còn hạn chế: thời gian chuẩn bị ít, địa điểmkhông phù hợp, thiếu phòng học bộ môn hoặc trang thiết bị không phù hợp

- Trách nhiệm của nhà sản xuất (có thiết bị mà không dùng được, có dùngđược thì cũng chóng hỏng)

- Năng lực thí nghiệm của giáo viên còn hạn chế cả về kĩ thuật tiến hành lẫnphương pháp sử dụng trong dạy học Phần đông giáo viên ít quan tâm về tư duythực nghiệm mà hay thiên về tư duy toán học qua các bài tập tính toán, dẫn tớihọc sinh học Vật lí gần như học Toán nên năng lực vận dụng kiến thức Vật lítrong cuộc sống của học sinh rất hạn chế

- Bản thân thiết bị còn hạn chế về chất lượng và khả năng hỗ trợ hoạt độngnhận thức của học sinh theo phương pháp mới

- Hầu hết các thí nghiệm thực hành được trình bày dưới hình thức là bày sẵntừng bước dẫn tới việc hạn chế sự sáng tạo của học sinh

- Nhiều trường được trang bị quá ít các bộ thí nghiệm giống nhau nên việccho thực hành đồng loạt với cả lớp là rất khó, dù đã vận dụng nhiều phương án

tổ chức khác nhau như chia lớp thành các nhóm nhỏ, khi một nửa số nhóm thựchành thì nửa còn lại viết báo cáo, sưu tầm thêm phương án với các dụng cụ tựchế nhưng vẫn còn gặp rất nhiều khó khăn

- Ở một số bài thực hành, số thí nghiệm cần thực hiện quá nhiều, trong khithời gian tiết thực hành cố định

- Về nguyên tắc, ngay từ đầu năm học hoặc kết thúc mỗi học kì, Ban giámhiệu nhà trường cần chỉ đạo các tổ chuyên môn tiến hành rà soát, đánh giá tìnhtrạng trang thiết bị dạy học, lập bảng kiểm kê, bổ sung sửa chữa thiết bị dạy họccũng như mua sắm các vật liệu tiêu hao Riêng tổ chuyên môn phải có kế hoạchthực hành cho học sinh trong năm học, thống nhất mẫu báo cáo thực hành, biên

f %

f

