TÀI LIỆU ÔN THI CUỐI KÌ HỌC PHẦN XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

HỌC PHẦN: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Câu 3 (LT). Giáo dục STEM thông qua dạy học thí nghiệm gắn kết cuộc sống ....2 Câu 4 (LT). Khái niệm năng lực, cấu trúc một số năng lực: NL thực nghiệm, NL Vật lý, NL sáng tạo, NL giải quyết vấn đề,.. Biện pháp sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lý nhằm phát triển năng lực của học sinh. ..................................................................................................4 Câu 5 (LT). Xác định các thí nghiệm Vật lý trong chương trình và SGK môn Vật lý 2018 8 Câu 7 (LT). Đánh giá ưu điểm, hạn chế của các thí nghiệm Vật lý trong SGK hiện nay khi triển khai trong thực tiễn dạy học ......................................................................................43 Câu 8 (LT). Đề xuất bổ sung, loại bỏ, thay thế phương án các thí nghiệm trong SGK Vật lý THPT/KHTN THCS nhằm phù hợp với mục tiêu dạy học phát triển phẩm chất và năng lực học sinh ...............................................................................................................................48 Câu 2 (TH). Đề xuất cải tiến, thiết kế thí nghiệm mới trên các bộ dụng cụ thí nghiệm đã có phù hợp với SGK/Chương trình GDPT 2018..................................................................52 Câu 5 (TH). Xây dựng kế hoạch bài dạy thí nghiệm theo định hướng giáo dục STEM

HỌC PHẦN: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

Câu 3 (LT) Giáo dục STEM thông qua dạy học thí nghiệm gắn kết cuộc sống 2

Câu 4 (LT) Khái niệm năng lực, cấu trúc một số năng lực: NL thực nghiệm, NL Vật lý, NL sáng tạo, NL giải quyết vấn đề, Biện pháp sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lý nhằm phát triển năng lực của học sinh 4

Câu 5 (LT) Xác định các thí nghiệm Vật lý trong chương trình và SGK môn Vật lý 2018 8 Câu 7 (LT) Đánh giá ưu điểm, hạn chế của các thí nghiệm Vật lý trong SGK hiện nay khi triển khai trong thực tiễn dạy học 43

Câu 8 (LT) Đề xuất bổ sung, loại bỏ, thay thế phương án các thí nghiệm trong SGK Vật lý THPT/KHTN THCS nhằm phù hợp với mục tiêu dạy học phát triển phẩm chất và năng lực học sinh 48

Câu 2 (TH) Đề xuất cải tiến, thiết kế thí nghiệm mới trên các bộ dụng cụ thí nghiệm đã có phù hợp với SGK/Chương trình GDPT 2018 52

Câu 5 (TH) Xây dựng kế hoạch bài dạy thí nghiệm theo định hướng giáo dục STEM 59

Câu 3 (LT) Giáo dục STEM thông qua dạy học thí nghiệm gắn kết cuộc sống

+ Các hình thức tổ chức giáo dục STEM sau được áp dụng linh hoạt tùy thuộc vào các đặc điểm như điều kiên cơ

sở vật chất, đặc thù môn học …:

Dạy học môn khoa học theo bài học STEM: được tổ chức chủ yếu trong nhà trường trung học Giáo viên là người thiết kế các bài học STEM nhằm triển khai dạy học theo hướng tiếp cận liên môn Chủ đề bám sát được vào chương trình học của các môn học thành phần và không phát sinh thời gian học tập khác

Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM: được tổ chức trong câu lạc bộ hay các hoạt động trải nghiệm thực tế Nội dung của mỗi buổi trải nghiệm được thiết kế thành một bài học cụ thể, mô tả rõ mục đích, yêu cầu, tiến trình và dự kiến kết quả Nhà trường có thể kết hợp với các đơn vị khác như doanh nghiệp, trung tâm nghiên cứu, trung tâm STEM để tổ chức các hoạt động trải nghiệm mà ở đó học sinh được làm thí nghiệm, chế tạo ra các mô hình kĩ thuật …

Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật: được thực hiện dưới dạng một đề tài, dự án nghiên cứu Hình thức này dành cho các học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, nghiên cứu khoa học, kĩ thuật để giải quyết vấn đề thực tiễn thông qua tổ chức dạy học các bài học STEM và hoạt động trải nghiệm STEM

3.2 Thí nghiệm gắn kết cuộc sống

ó Khái niệm thí nghiệm gắn kết với cuộc sống

Thí nghiệm Vật lí gắn kết với cuộc sống là các thí nghiệm xuất phát từ các vấn đề thực tiễn cuộc sống, được thực hiện bằng các phương tiện gần gũi, thực hiện trong các hoàn cảnh cuộc sống và trả lời các câu hỏi Vật lí cũng như câu hỏi gần gũi khác từ cuộc sống” (Thuấn, 2018)

Vậy có thể hiểu thí nghiệm Vật lí gắn kết với cuộc sống học sinh ở hai phương diện:

(1) Thí nghiệm xuất phát từ các tình huống có vấn đề trong cuộc sống, học sinh phát hiện được nhưng chưa giải thích được Để giải thích tình huống đó, cần sử dụng kiến thức Vật lí

(2) Học sinh có thể sử dụng những dụng cụ, thiết bị đơn giản, quen thuộc trong cuộc sống hằng ngày hoặc gia công lại một số vật liệu quen thuộc để chế tạo được các dụng cụ thí nghiệm đơn giản trên cơ sở có sự hướng dẫn từ giáo viên

ó Các đặc trưng của thí nghiệm gắn kết cuộc sống

Bảng 0 Một số đặc trưng của thí nghiệm gắn kết cuộc sống

phương tiện, hoặc trên các đối

tượng gần gũi với cuộc sống

Thí nghiệm cho thấy sự tồn tại và áp suất gây ra bởi không khí có thể chỉ gồm 1 khăn tay (hoặc nắm giấy báo vo tròn), li thủy tinh, bình đựng nước bằng thủy tinh: Nhét chặt khăn vào li sao cho không bị rơi khi li úp ngược, đổ nước đầy bình và tiến hành úp miệng ly xuống nhúng vào bình nước, sau khoảng thời gian lấy ra khăn tay vẫn khô

3 Giải quyết các vấn đề của

cuộc sống

Thí nghiệm về sự nổi có thể giúp học sinh giải thích được sư nổi và vận dụng

để làm mô hình áo phao, nhà nổi hiệu quả

4 Có sự hợp tác của các cá thể

(sự hợp tác, tham gia, quan

Các thí nghiệm phức tạp, gồm nhiều bước làm, cần phải cẩn thận hay phải gia công nhiều vật liệu: thí nghiệm cho thấy tác dụng của lực từ tác dụng lên khung

sát của người khác, cha mẹ

6 Có tính liên môn, xuyên môn Thí nghiệm khảo sát suất điện động thực vật liên quan đến sinh – Vật lí

Thí nghiệm dòng điện trong chất điện li liên quan đến Hóa học – Vật lí

7

Có thể quảng bá rộng rãi, có

sức hút cao, giúp học sinh

tiếp tục nghiên cứu thí

nghiệm và phát triển năng

lực

Thí nghiệm về chuyển động bằng phản lực - tên lửa nước trên mạng Internet, tăng cường tính tương tác, phản hồi từ xã hội Các cuộc thi chế tạo trong phạm

vi lớn được tổ chức kích thích học sinh tìm tòi, nghiên cứu thêm

ó Vai trò thí nghiệm gắn kết cuộc sống sử dụng trong dạy học Vật lí

Thứ nhất, thí nghiệm gắn kết cuộc sống sử dụng trong dạy học Vật lí là phương tiện để bồi dưỡng và phát triển kĩ

năng, năng lực của người học, là cơ hội đổi mới dạy và học Vật lí theo định hướng phát triển năng lực học sinh

Thứ hai, thí nghiệm gắn kết cuộc sống sử dụng trong dạy học Vật lí tạo được động cơ học tập tốt cho học sinh Thứ ba, thí nghiệm gắn kết cuộc sống sử dụng trong dạy học Vật lí đem lại hiệu quả sư phạm cao hơn so với các

dụng cụ do nhà máy, cơ sở sản xuất

Thứ tư, thí nghiệm gắn kết cuộc sống sử dụng trong dạy học Vật lí có vai trò nhất định về mặt kinh tế

Thứ năm, thí nghiệm gắn kết cuộc sống giúp học sinh hình thành khả năng tư duy độc lập, hoàn thiện quá trình tư

duy của HS, bắt đầu từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, bồi dưỡng năng lực tự học và năng lực sáng tạo

Thứ sáu, thí nghiệm gắn kết cuộc sống bồi dưỡng cho học sinh tinh thần vượt khó, ý thức tiết kiệm, bảo vệ môi

trường, hình thành tinh thần trách nhiệm

ó Sử dụng thí nghiệm gắn kết cuộc sống trong dạy học Vật lí

Để sử dụng thí nghiệm gắn kết cuộc sống có hiệu quả cao trong dạy học Vật lí và không xa rời bản chất của thí nghiệm, bên cạnh các yêu cầu chung của thí nghiệm trong dạy học, giáo viên và học sinh cần lưu ý một số yêu cầu đối với việc xây dựng các thí nghiệm và dụng cụ thí nghiệm (Ánh, 2017):

− Phải đảm bảo tính khoa học

− Phải đảm bảo tính sư phạm:

− Phải đảm bảo tính thẩm mĩ:

− Phải đảm bảo tính khả thi:

Thí nghiệm gắn kết cuộc sống trong dạy học Vật lí có các chức năng như như thí nghiệm Vật lí, do đó có thể được sử

dụng ở các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học như: sử dụng trong đề xuất vấn đề nghiên cứu, sử dụng trong giải quyết vấn đề và sử dụng trong củng cố, vận dụng kiến thức (Anh, 2015)

3.3 Giáo dục STEM thông qua thí nghiệm gắn kết với cuộc sống

Nội dung bài học STEM được gắn kết với các vấn đề thực tiễn đời sống và học sinh được yêu cầu tìm các giải pháp để giải quyết vấn đề, chiếm lĩnh kiến thức, đáp ứng yêu cầu cần đạt của bài học

Quy trình xây dựng bài học STEM thông qua dạy học thí nghiệm Bước 1: Xác định vấn đề thực tiễn cuộc sống Xây dựng chủ đề STEM bằng cách xác định vấn đề thực tiễn trong

cuộc sống Nội dung chủ đề có thể là một nhóm bài, một chương hay một bài Trên cơ sở của bộ môn Vật lí, giáo viên sẽ nghiên cứu, kết nối gữa yêu cầu cần đạt của chương trình, thí nghiệm với những vấn đề trong thực tiễn Chỉ ra các kiến thức liên quan trong nội dung thí nghiệm gắn kết cuộc sống (Vật lí, các môn khoa học tự nhiên, Toán học, Công nghệ thuộc lĩnh vực STEM) GV xem xét những kiến thức đóng góp cho việc sử dụng thí nghiệm để giải quyết vấn đề thực tiễn trên trên thuộc các lĩnh vực nào đặc biệt là với các môn học thuộc lĩnh vực STEM

Bước 2: Lên ý tưởng sư phạm Giáo viên xây dựng nội dung học tập theo định hướng giáo dục STEM thông qua thí

nghiệm gắn kết với cuộc sống, cụ thể hóa mục tiêu kiến thức của chủ đề dạy học nhằm hướng tới hình thành các năng lực chung và năng lực chuyên biệt

Bước 3: Xác định mục tiêu dạy học Dựa trên cơ sở nội dung chủ đề STEM, giáo viên xây dựng các nhiệm vụ học

tập, tiến hành thí nghiệm tương ứng Khi xây dựng các nhiệm vụ, cần hướng đến hình thành các năng lực giải quyết vấn

đề, năng lực hợp tác, năng lực tự học, năng lực quản lí, sáng tạo, giao tiếp, thuyết trình và các năng lực chuyên biệt đã xác định trong môn Vật lí ở trường THPT

Bước 4: Chuẩn bị vật liệu, dụng cụ Giáo viên, học sinh chuẩn bị các dụng cụ đơn giản sẵn có, hoặc gia công các vật

liệu gần gũi với đời sống để thực hiện thí nghiệm có thể giải quyết được vấn đề thực tiễn Các vật liệu, dụng cụ này phải đơn giản, quen thuộc, dễ sử dụng đối với học sinh

Bước 5: Chế tạo thí nghiệm Bố trí, thực hiện thí nghiệm theo phương án đã được lựa chọn, thử nghiệm và đánh giá

trong quá trình thí nghiệm

Tiến trình tổ chức dạy học STEM thông qua thí nghiệm gắn kết cuộc sống

Dựa trên quy trình xây dựng bài học STEM, tiến trình tổ chức dạy học STEM thông qua thí nghiệm gồm 6 hoạt động

Hoạt động 1: Học sinh xác định các vấn đề thực tiễn liên quan đến thí nghiệm

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền cho thí nghiệm (kiến thức trong bài học cần sử dụng để giải quyết vấn đề) Hoạt động 3: Đề xuất giải pháp cho thí nghiệm (đưa ra bản thiết kế)

Hoạt động 4: Bảo vệ giải pháp, chứng minh và lựa chọn phương án tốt nhất (trong trường hợp có nhiều phương án) Hoạt động 5: Chế tạo thí nghiệm theo phương án đã được lựa chọn, thử nghiệm và đánh giá trong quá trình thí

nghiệm

Hoạt động 6: Trình bày và thảo luận về kết quả thí nghiệm, điều chỉnh, hoàn thiện để kết quả được chính xác nhất

Từ đó rút ra được cách thức giải quyết vấn đề tốt nhất

Các tiêu chí cho một chủ đề dạy học STEM thông qua thí nghiệm gắn kết cuộc sống

Để có thể định hướng chủ đề xây dựng thí nghiệm khoa học đơn thuần thành một chủ đề STEM, nhóm đưa ra một số tiêu chí như sau:

Tiêu chí 1: Tính thực tiễn của chủ đề: Chủ đề phải hướng tới các vấn đề trong thực tiễn: Vận dụng kiến thức STEM để

giải quyết vấn đề thực tiễn chính là mục tiêu của dạy học theo định hướng giáo dục STEM ở trường THPT Do vậy các thí nghiệm được đề xuất không phải là để giải quyết các vấn đề mang tính tưởng tượng và xa rời thực tiễn mà nó luôn hướng đến giải quyết các vấn đề, các tình huống trong xã hội, kinh tế, môi trường, trong cộng đồng địa phương cũng như toàn cầu

Tiêu chí 2: Tính tổng hợp của kiến thức trong quá trình học và vận dụng: Chủ đề phải hướng tới việc học sinh vận

dụng các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết, qua đó mới phát triển được những năng lực chuyên môn Vật lí liên quan

Tiêu chí 3: Định hướng thực hành, hình thành phát huy năng lực HS: HS sẽ được làm tự tìm tòi kiến thức, tự vận

dụng kiến thức vào các thí nghệm gắn kết cuộc sống và sau đó có thể truyền đạt lại kiến thức cho người khác Với cách học này, giáo viên không còn là người truyền đạt kiến thức thông thường mà là người tổ chức hướng dẫn, trợ giúp

Tiêu chí 4: Khuyến khích và kích lệ học sinh làm việc theo nhóm trong quá trình học tập và thực hiện thí nghiệm:

Chủ đề khuyến khích, khích lệ học sinh làm việc nhóm Trên thực tế, có những chủ đề dạy học thí nghiệm theo định hướng STEM vẫn có thể triển khai cá nhân Tuy nhiên, làm việc nhóm là hình thức làm việc phù hợp trong việc giải quyết các nhiệm vụ phức hợp gắn lý thuyết với thực hành, gắn với thực tiễn Làm việc nhóm là một kĩ năng quan trọng trong thế

kỉ XXI Bên cạnh đó, khi làm việc theo nhóm, học sinh sẽ đặt vào môi trường thúc đẩy các nhu cầu giao tiếp chia sẻ ý tưởng và cùng nhau phát triển

Câu 4 (LT) Khái niệm năng lực, cấu trúc một số năng lực: NL thực nghiệm, NL Vật lý, NL sáng tạo, NL giải quyết vấn đề, Biện pháp sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lý nhằm phát triển năng lực của học sinh

4.1 Khái niệm năng lực

Năng lực là một phạm trù được bàn đến trong mọi lĩnh vực của cuộc sống xã hội Có nhiều định nghĩa khác nhau về năng lực

Theo từ điển Tiếng Việt: “Năng lực là khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên sẵn có để thực hiện một hành động nào đó Năng lực là phẩm chất tâm lý và sinh lý tạo cho con người hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao” (Phê, 2003)

Trong tâm lý học, năng lực là tập hợp các tính chất hay phẩm chất của tâm lý cá nhân, đóng vai trò tạo điều kiện thuận lợi bên trong cho việc thực hiện tốt một dạng hoạt động nhất định (Dũng, 2008)

Theo chương trình giáo dục phổ thông tổng thể: “Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính

cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí Thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể” (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018)

Dựa các quan niệm được đưa ra ở trên, có thể hiểu năng lực là khả năng thực hiện thành công công việc nào đó thông qua hoạt động cụ thể và được đánh giá ở các mức độ khác dựa trên hiệu quả cách thức hoạt động của cá nhân

4.2 Cấu trúc năng lực

4.2.2 Năng lực sáng tạo

❖ Định nghĩa

Một số định nghĩa về năng lực sáng tạo:

− Trong tâm lí học: “Năng lực sáng tạo là năng lực tạo ra cái mới về chất hợp quy luật” (Uẩn, 2005)

− Giáo sư Huỳnh Văn Sơn (2009) cho rằng: “Năng lực sáng tạo là khả năng tạo ra những cái mới hoặc giải quyết vấn đề một cách mới mẻ của con người”

− Năng lực sáng tạo là khả năng tạo ra cái mới có giá trị của cá nhân dựa trên tổ hợp các phầm chất độc đáo của cá nhân đó (Dũng, 2013)

Như vậy, NL sáng tạo của HS được hiểu là HS phát hiện được vấn đề từ thực tiễn, đề xuất giải pháp và thực hiện giải pháp mang lại hiệu quả

[ST1] Đề xuất ý tưởng mới

Xác định được các thông tin có giá trị Kết nối được các thông tin theo góc nhìn riêng Đánh giá và khẳng định ý tưởng được đưa ra

[ST2] Đề xuất giải pháp mới

Tạo ra giải pháp mới từ các ý tưởng được đưa ra

Xem xét, đánh giá giải pháp Vận dụng giải pháp vào bối cảnh mới

[ST3] Lựa chọn cách thể hiện mới Chọn cách thức trình bày phù hợp, hấp dẫn

Tạo ra sản phẩm mang dấu ấn cá nhân

[ST4] Tò mò, say mê, khám phá

Tự đặt câu hỏi khi xem xét vấn đề Xem xét vấn đề theo nhiều chiều, nhiều góc nhìn khác nhau 4.2.3 Năng lực thực hành thí nghiệm

❖ Định nghĩa

Năng lực thực hành thí nghiệm của học sinh trong học tập là thuộc tính cá nhân được hình thành và phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng, thái độ và các thuộc tính tâm lí như hứng thú, niềm tin, ý chí… để thực hiện thành công các nhiệm vụ liên quan đến thực hành thí nghiệm (Nghĩa, 2022)

Dự đoán kết quả thí nghiệm [THTN2] Tiến hành thí

nghiệm

Bố trí, lắp ráp các dụng cụ thí nghiệm Thực hiện các bước của thí nghiệm Thu thập số liệu

[THTN3] Xử lí và đánh giá

kết quả thí nghiệm

Tính toán các đại lượng, sai số, vẽ đồ thị (nếu có) Rút ra kết luận, nhận xét kết quả

Nhận biết nguyên nhân sai số

Đề xuất biện pháp khắc phục sai số Thu dọn dụng cụ thí nghiệm

[THTN4] Thiết kế, chế tạo

dụng cụ thí nghiệm

Đề xuất dụng cụ thí nghiệm Xác định các vật liệu, dụng cụ cần thiết

Đề xuất các bước chế tạo Thực hiện các bước chế tạo Đánh giá kết quả thực hiện 4.2.4 Năng lực thực nghiệm

❖ Định nghĩa

Trong từ điển Tiếng Việt (Ý, 1999), năng lực thực nghiệm được định nghĩa là khả năng vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng, thái độ và hứng thú để hành động một cách phù hợp và có hiệu quả trong các tình huống đa dạng của cuộc sống”

Đề xuất giả thuyết thí nghiệm

Đề xuất các phương án thí nhiệm

[TN2] Thiết kế phương án thí nghiệm

Xác định phương án thí nghiệm Lựa chọn thiết bị, dụng cụ

Mô tả/thiết kế thí nghiệm Xác định quy trình thí nghiệm

[TN3] Tiến hành thí nghiệm

Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ

Sử dụng thiết bị, dụng cụ Thực hiện quy trình thí nghiệm Thu thập các thông tin từ thí nghiệm

[TN4] Xử lí, phân tích, báo cáo kết quả và rút ra

kết luận về kết quả thí nghiệm

Xử lí kết quả Phân tích kết quả Báo cáo kết quả Rút ra kết luận và kiểm tra 4.2.5 Năng lực giải quyết vấn đề

❖ Định nghĩa

Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh được hiểu là sự huy động tổng hợp kiến thức, kỹ năng, thái độ, cảm xúc, động cơ của học sinh đó để giải quyết các tình huống thực tiễn trong bối cảnh cụ thể mà các giải pháp không có sẵn ngay

[GQVĐ2] Thiết lập không gian

thông tin về vấn đề

Thu thập được thông tin về kiến thức, phương pháp cần sử dụng để giải quyết vấn

đề Chọn được nguồn thông tin có tính chính xác và độ tin cậy cao về vấn đề Đánh giá được thông tin liên quan đến vấn đề

[GQVĐ3] Đề xuất, lựa chọn giải

[GQVĐ5] Đánh giá kết quả thực

hiện giải pháp

Đánh giá quá trình giải quyết vấn đề và điều chỉnh, đề xuất giải pháp cải tiến Đánh giá khả năng ứng dụng của các giải pháp giải quyết vấn đề

[GQVĐ6] Tư duy sáng tạo

Tiếp nhận và đánh giá vấn đề dưới góc nhìn khác nhau Đưa ra các lập luận logic và thuyết phục

Vận dụng được giải pháp vào bối cảnh mới

4.3 Biện pháp sử dụng phương tiện thí nghiệm trong dạy học Vật lí nhằm phát huy tính tích cực và năng lực của học sinh

Bảng 0.5 Một số biện pháp sử dụng được đề xuất

Đưa thí nghiệm nghiên cứu khảo sát, nghiên cứu minh họa đúng lúc để giải quyết vấn đề cụ thể BP02

Sử dụng các thí nghiệm nhằm kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết BP04 Phối hợp nhiều hình thức tổ chức học tập đa dạng và phong phú nhằm đáp ứng nhu cầu học tập như: cá

nhân, nhóm, tập thể, tham quan, phòng thí nghiệm, tổ chức thảo luận, báo cáo,… BP05 Kết hợp thí nghiệm biểu diễn của giáo viên với thí nghiệm thực hành của học sinh BP06 Chú trọng rèn luyện cho học sinh kĩ năng giải bài tập thí nghiệm BP07 Thảo luận ở lớp về các phương án thiết kế, chế tạo, tiến hành thí nghiệm và các khả năng ứng dụng vào

Sử dụng máy vi tính để tiến hành thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng BP09

Sử dụng phối hợp thí nghiệm với các phương tiện trực quan khác BP10

Tổ chức hoạt động dạy học thí nghiệm gắn kết cuộc sống của học sinh BP 11

Tăng cường sử dụng các thí nghiệm biểu diễn phù hợp gắn với bài giảng BP 14

Thực hiện đầy đủ các bài thí nghiệm thực hành BP15 Tăng cường giao nhiệm vụ cho học sinh thực hiện các thí nghiệm vật lí ở nhà BP16 Tăng cường cho học sinh tìm hiểu các ứng dụng kỹ thuật của vật lí BP17

Tổ chức cho HS chế tạo các dụng cụ dựa trên các ứng dụng kỹ thuật BP19

Tổ chức cho HS chế tạo các dụng cụ cần thiết để phục vụ cuộc sống, có nguyên lí hoạt động liên quan đến

Câu 5 (LT) Xác định các thí nghiệm Vật lý trong chương trình và SGK môn Vật lý 2018

VẬT LÍ – LỚP 10, LỚP 11

KHỐI 10 Mạch nội

độ tức thời của vật)

– Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, đo được tốc độ bằng dụng cụ thực hành

– Thực hiện thí nghiệm và lập luận dựa vào sự biến đổi vận tốc trong chuyển động thẳng, rút ra được công thức tính gia tốc; nêu được ý nghĩa, đơn vị của gia tốc – Khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều (đo

được tốc độ tức thời tại từng thời điểm của vật chuyển động biến đổi)

– Thực hiện thí nghiệm (hoặc dựa trên số liệu cho trước), vẽ được đồ thị vận tốc – thời gian trong chuyển động thẳng

– Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, đo được gia tốc rơi

tự do bằng dụng cụ thực hành

– Thực hành đo gia tốc rơi tự do

– Thực hiện được dự án hay đề tài nghiên cứu tìm điều kiện ném vật trong không khí ở độ cao nào đó để đạt độ cao hoặc tầm xa lớn nhất

– Dự án học tập tìm điều kiện ném vật trong không khí ở độ cao h xác định để đạt được tầm

xa lớn nhất

Động lực

học

(9 TN)

– Thực hiện thí nghiệm, hoặc sử dụng số liệu cho trước

để rút ra được a ~ F, a ~ 1/m, từ đó rút ra được biểu thức a = F/m hoặc F = ma (định luật 2 Newton)

– TN1: Khảo sát mối liên hệ về độ lớn của gia tốc và độ lớn lực tác dụng khi vật có khối lượng không đổi

– TN2: Minh hoạ mối liên hệ về độ lớn của gia tốc và khối lượng của vật khi vật chịu tác dụng của lực có độ lớn không đổi

– Thực hiện được dự án hay đề tài nghiên cứu ứng dụng sự tăng hay giảm sức cản không khí theo hình dạng của vật

– Thí nghiệm thả rơi giấy vo tròn và tờ giấy thẳng

– Mô tả được bằng ví dụ thực tiễn và biểu diễn được bằng hình vẽ: Lực ma sát

– Thí nghiệm đo hệ số ma sát nghỉ cực đại và hệ

số ma sát trượt

– Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, tổng hợp được hai lực đồng quy bằng dụng cụ thực hành

moment lực tác dụng lên vật (đối với một điểm bất kì) bằng không

– Thí nghiệm kiểm chức quy tắc moment với vật không có trục quay cố định

– Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, tổng hợp được hai lực song song bằng dụng cụ thực hành

– Thí nghiệm tổng hợp 2 lực song song cùng chiều

– Thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn cơ năng

Động lượng

(2 TN)

– Thực hiện thí nghiệm và thảo luận, phát biểu được định luật bảo toàn động lượng trong hệ kín

– Thí nghiệm kiểm chứng định luật III Newton

và định luật bảo toàn động lượng

– Thực hiện thí nghiệm và thảo luận được sự thay đổi năng lượng trong một số trường hợp va chạm đơn giản

– Thí nghiệm khảo sát va chạm đàn hồi và va chạm mềm

– Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án, thực hiện phương án, xác định được tốc độ

và đánh giá được động lượng của vật trước và sau va chạm bằng dụng cụ thực hành

Biến dạng

của vật rắn

(2 TN)

– Thực hiện thí nghiệm đơn giản (hoặc sử dụng tài liệu

đa phương tiện), nêu được sự biến dạng kéo, biến dạng nén; mô tả được các đặc tính của lò xo: giới hạn đàn hồi, độ dãn, độ cứng

– Thí nghiệm khảo sát biến dạng kéo và biến dạng nén với các dụng cụ đơn giản

– Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, tìm mối liên hệ giữa lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo, từ đó phát biểu được định luật Hooke

– Thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi và độ biến dạng của lò xo

– Thí nghiệm với con lắc lò xo có treo vật nặng, con lắc đơn

- Dùng đồ thị li độ – thời gian có dạng hình sin (tạo

ra bằng thí nghiệm, hoặc hình vẽ cho trước), nêu được định nghĩa: biên độ, chu kì, tần số, tần số góc,

– Thí nghiệm tạo sóng cơ, sóng mặt nước – Thí nghiệm khảo sát sóng truyền trên sợi dây khi kích thích dọc theo trục lò xo và vuông góc với trục lò xo

– Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, đo được tần số của sóng âm bằng dao động kí hoặc dụng cụ thực hành

–Thí nghiệm đo tần số của sóng âm bằng loa điện động và máy dao động kí điện tử

– Thực hiện (hoặc mô tả) được thí nghiệm chứng minh sự giao thoa hai sóng kết hợp bằng dụng cụ thực hành sử dụng sóng nước (hoặc sóng ánh sáng)

– Thí nghiệm Young giao thoa ánh sáng qua 2 khe hẹp

– Thí nghiệm khảo sát giao thoa sóng

– Thực hiện thí nghiệm tạo sóng dừng và giải thích được sự hình thành sóng dừng

– Thí nghiệm khảo sát định tính hiện tượng sóng dừng

– Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, đo được tốc độ truyền âm bằng dụng cụ thực hành

– Thí nghiệm đo tốc độ truyền âm trong không khí bằng ống cộng hưởng và máy dao động kí điện tử

Trường điện

(Điện trường)

(1 TN)

– Thực hiện thí nghiệm hoặc bằng ví dụ thực tế, mô

tả được sự hút (hoặc đẩy) của một điện tích vào một điện tích khác

– Thí nghiệm minh hoạ sự nhiễm điện của các vật: do cọ xát, do tiếp xúc, do hưởng ứng bằng các dụng cụ đơn giản

– Thí nghiệm kiểm chứng tác dụng mạnh hay yếu của dòng điện

– Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, đo được suất điện động và điện trở trong của pin hoặc acquy (battery hoặc accumulator) bằng dụng cụ thực hành

– Thí nghiệm đo suất điện động và điện trở trong của nguồn điện (pin chưa qua sử dụng và pin đã sử dụng)

Trên trục của xe này (hình 1.6) có gắn bộ đo mã hoá (encoder) để đo độ dịch chuyển của xe thông qua tốc độ quay của trục bánh xe trong những khoảng thời gian bằng nhau Bộ đo thời gian cho phép đặt được độ dài mỗi khoảng thời gian đến 0,01 s Biết quãng đường xe đi trong mỗi khoảng thời gian đã định trước, ta sẽ xác định được tốc độ chuyển động của xe Lắp các dụng cụ như trên hình

+ Đặt máng đỡ nghiêng so với phương ngang đề xe có thể chuyển động trên máng đỡ

+ Cắm đầu nối dây của cổng quang điện vào ổ A của đồng hồ đo thời gian hiện số và chọn kiểu đo là A / B

+ Cho xe chuyển động qua cổng quang điện, ghi thời gian trên đồng hồ đo thời gian hiện số Đo ít nhất 3 lần

• Ưu điểm

- Dễ sử dụng và lắp ráp

Các dụng cụ như máng nghiêng, xe kỹ thuật số, đồng hồ đo thời gian hiện số được thiết kế đơn giản, phù hợp với học sinh phổ thông

Thao tác lắp đặt và tiến hành thí nghiệm rõ ràng, dễ thực hiện

- Độ chính xác tương đối cao

Đồng hồ đo thời gian hiện số cho kết quả chính xác đến mili giây, giúp giảm sai số do quan sát thủ công

• Nhược điểm

- Sai số do ma sát và lực cản không khí

Ma sát giữa xe và máng nghiêng có thể ảnh hưởng đến kết quả đo, đặc biệt khi góc nghiêng nhỏ

Lực cản không khí có thể làm giảm tốc độ thực tế của xe

- Phụ thuộc vào độ chính xác của cổng quang điện

Nếu cổng quang điện không nhạy hoặc bị lệch, thời gian đo có thể không chính xác

Cần kiểm tra và hiệu chỉnh cổng quang điện trước khi thí nghiệm

- Hạn chế về phạm vi đo

Máng nghiêng có giới hạn chiều dài, nên chỉ phù hợp với các thí nghiệm đo tốc độ trong phạm vi ngắn

- Thực hiện thí nghiệm và lập luận dựa vào sự biến đổi vận tốc trong chuyển động thẳng, rút ra được công thức tính gia tốc; nếu được ý nghĩa, đơn vị của gia tốc

Chân trời sáng tạo

Thí nghiệm đo tốc độ: Đo được tốc độ tức thời của vật chuyển động thẳng

• Dụng cụ

- Đồng hồ đo thời gian hiện số (Hình 6.1) có sai số dụng cụ 0,001 s (1)

- Máng định hướng thẳng dài khoảng 1 m có đoạn dốc nghiêng (độ dốc không đổi) và đoạn nằm ngang (2)

- Viên bi thép (3); Thước đo độ có gắn dây dọi (4); Thước thẳng độ chia nhỏ nhất là 1 mm (5); Nam châm điện (6); Hai cổng quang điện (7); Công tắc điện (8); Giá đỡ (9); Thước kẹp

Bước 5: Ghi nhận giá trị thời gian hiển thị trên đồng hồ đo vào bảng số liệu như gợi ý trong Bảng 6.2

Lưu ý: Nhấn nút RESET của đồng hồ do Thực hiện lại bước 3 và 4 thêm ít nhất 4 lần

- Báo cáo kết quả thí nghiệm

Tính tốc độ tức thời của viên bi, ghi kết quả vào bảng

• Ưu điểm

- Trang bị đầy đủ và chuyên dụng:

Bộ dụng cụ có đồng hồ hiện số MC964, cổng quang điện, nam châm điện, máng nhôm, thước đo góc, thước cặp, => phù hợp để đo vận tốc trung bình và tức thời

- Độ chính xác cao trong đo thời gian:

Đồng hồ hiện số kết nối với cổng quang điện cho phép đo thời gian với độ phân giải mili giây, đảm bảo kết quả đo chính xác

• Nhược điểm và đề xuất cải tiến

- Sử dụng nam châm điện

+ Nam châm điện giữ và thả vật rơi sai số do thao tác tay nhấn nút và phần từ tính còn lại của nam châm bị triệt tiêu chưa hoàn toàn làm trễ quá trình lăn của vật nặng

+ Khắc phục: lựa chọn công tắc có độ nhạy cao

- Thời gian bấm công tắc:

+ Thời gian bấm công tắc ảnh hưởng đến xung điện gửi đến đồng hồ đo Xung quá dài hay quá ngắn đều ảnh hưởng đến đồng hồ đo

+ Khắc phục: thực hiện nhấn công tắc nhanh và gọn

- Độ ma sát nhỏ nhưng không triệt tiêu hoàn toàn:

- Dù máng nhôm làm giảm ma sát,

+ Vẫn có ma sát giữa viên bi và máng trượt có thể ảnh hưởng đến kết quả

+ Điều chỉnh máng trượt nghiêng 1o để khử ma sát

Bước 3: Đọc giá trị đường kính ở của viên bi thép trong bộ thí nghiệm

Bước 4: Đưa bi thép lại gắn nam châm điện sao cho nó bị nam châm hút dính vào nam châm

Bước 5: Chọn chế độ đo thời gian vật chuyển động từ cổng quang điện A đến B (1) Tiến hành thí nghiệm 3 lần để xác định thời gian chuyển động của viên bi ứng với từng quảng đường Ghi kết quả đo vào trong bảng số liệu như gợi ý trong Bảng

Bước 6: Chọn chế độ để đo thời gian vật chân cống quang điện B (1) Tiến hành thí nghiệm 3 lần để xác định thời gian chắn cống quang điện B của viên bi tại từng vị trí ứng với bước 5 Ghi kết quả đo vào trong bảng số liệu như gợi ý trong Bảng

Lưu ý: Thực hiện thí nghiệm với nhiều khoảng cách AB khác nhau

• Ưu điểm

Tương tự như Thí nghiệm đo tốc độ: Đo được tốc độ tức thời của vật

• Nhược điểm

- Mặt phẳng nghiêng có độ nhám không đồng đều

- Tương tự như Thí nghiệm đo tốc độ: Đo được tốc độ tức thời của vật

Kết nối tri thức (đưa bảng số liệu vận tốc tức thời của một chuyển động mà không có nhắc đến thí nghiệm)

Cánh diều (đưa sẵn bảng số liệu thu từ thí nghiệm như trên)

- Thực hiện thí nghiệm (hoặc dựa trên số liệu cho trước), vẽ được đồ thị vận tốc – thời gian trong chuyển động thẳng

Chân trời sáng tạo (cho hai bảng số liệu mà không có nhắc đến thí nghiệm)

Kết nối tri thức (đưa bảng số liệu độ dịch chuyển và thời gian của một chuyển động mà không có nhắc đến thí nghiệm)

Cánh diều (đưa bảng số liệu độ dịch chuyển và thời gian của một chuyển động mà không có nhắc đến thí nghiệm)

- Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, đo được gia tốc rơi tự do bằng dụng cụ thực hành

Chân trời sáng tạo Thí nghiệm đo tốc độ tức thời của vật chuyển động thẳng biến đổi

• Dụng cụ

- Giá đỡ (thanh nhôm) có gắn dây dọi (1)

- Cổng quang điện (2)

- Đồng hồ đo thời gian hiện số (3)

- Nam châm điện (4)

Bước 1: Bố trí thí nghiệm như gợi ý trong Hình 8.2:

+ Lắp nam châm điện ở đầu trên của thanh nhôm, nối với cổng A của đồng hồ điện tử thông qua công tắc điện

+ Cổng quang điện ở dưới, cách nam châm điện một đoạn d và được nối vào cổng B của đồng hồ

Bước 2: Điều chỉnh cho giá đỡ thẳng đứng bằng các vít ở đế sao cho quả nặng của dây dọi sẽ nằm ở tâm lỗ tròn Thiết lập đồng hồ đo thời gian hiện số chế độ A → B để đo thời gian từ lúc thả đến khi vật chắn cổng quang điện

Bước 3: Đặt vật rơi vào vị trí nam châm điện, dùng êke vuông ba chiều để xác định vị trí ban đầu của vật Ân nút RESET trên mặt đồng hồ để đưa chỉ thị số về giá trị 0.000 Nhấn công tắc điện để kích thích vật rơi và khởi động đồng hồ đo thời gian hiện số

Bước 4: Khi vật rơi và chắn các tia hồng ngoại của cổng quang điện, đồng hồ sẽ dừng Đọc thời gian rơi trên đồng hồ và ghi số liệu vào Bảng

Lưu ý: Thực hiện thí nghiệm với ít nhất 3 giá trị ở khác nhau Ứng với mỗi giá trị của d, tiến hành đo thời gian rơi của vật

5 lần

• Ưu điểm

- Thiết bị đơn giản, dễ lắp đặt và thao tác:

Chỉ cần máng đứng, cổng quang điện và đồng hồ hiện số Học sinh dễ dàng thao tác trong điều kiện lớp học phổ thông

- Đo thời gian chính xác

Đồng hồ hiện số (6) ghi lại thời gian vật rơi đến vị trí cổng quang điện (4) với độ chính xác cao

- Có thể thay đổi độ cao đo:

Cổng quang điện (4) trượt được trên máng đứng, vì vậy có thể thay đổi khoảng cách rơi

• Nhược điểm

- Sử dụng nam châm điện

+ Nam châm điện (3) giữ và thả vật rơi sai số do thao tác tay nhấn nút và phần từ tính còn lại của nam châm bị triệt tiêu chưa hoàn toàn làm trễ quá trình rơi của vật nặng

+ Khắc phục: lựa chọn công tắc có độ nhạy cao

- Thời gian bấm công tắc:

+ Thời gian bấm công tắc ảnh hưởng đến xung điện gửi đến đồng hồ đo Xung quá dài hay quá ngắn đều ảnh hưởng đến đồng hồ đo

+ Khắc phục: thực hiện nhấn công tắc nhanh và gọn

• Đề xuất cải tiến

- Sử dụng bộ thí nghiệm này vào dạy học bài “Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng”

- Nam châm điện lắp trên đỉnh giá đỡ thẳng đứng (vị trí A), được nối qua công tắc vào ổ cắm A của đồng hồ đo thời gian hiện số Ổ A vừa cấp điện cho nam châm, vừa nhận tín hiệu từ công tắc chuyển về

- Cổng quang điện E lắp ở phía dưới cách nam châm một khoảng nhất định (vị trí B) Cổng quang này được cắm vào ổ B của đồng hồ Trong thí nghiệm này chỉ sử dụng một cổng quang Đồng hồ được sử dụng ở chế độ B, với thang đo 9,999s

- Dùng mắt quan sát thước đo để ghi nhận độ cao h từ đó tính được thế năng của vật tại vị trí A

- Đồng hồ đo thời gian sẽ ghi nhận giá trị trong quá trình vật chắn cổng quang, ta có thể tính được v tức thời của vật tại vị trí này nhờ vào công thức B s

v t

= (với s là chiều dài vật và t là thời gian vật chắn cổng quang tại B)

TN 1: Thả rơi một viên bi và một chiếc lá

TN 2: Thả hai tờ giấy giống nhau, nhưng một tờ được vo tròn, một tờ để nguyên

mô

TN 3: Thả rơi hai viên bi có cùng kích thước, một bằng sắt và một bằng thuỷ tinh

Từ những thí nghiệm trên, rút ra nhận xét về sự rơi trong không khí

• Ưu điểm

Đơn giản, dễ thực hiện: Các vật dụng như viên bi, tờ giấy, lá cây… dễ kiếm, không cần thiết bị phức tạp

Trực quan: Học sinh dễ quan sát và rút ra kết luận về ảnh hưởng của lực cản không khí

Có thể thực hiện ngoài lớp học: Không yêu cầu môi trường chuyên biệt

Đo gia tốc rơi tự do

- Giá đỡ có để ba chân, có vít chỉnh cân bằng và trụ thép (5)

- Đồng hồ đo thời gian hiện số (6)

- Công tắc kép (7)

• Tiến hành thí nghiệm

1 Cắm nam châm điện vào ổ A và cổng quang vào ổ B ở mặt sau của đồng hồ đo thời gian hiện số

2 Đặt MODE đồng hồ đo thời gian hiện số ở chế độ thích hợp

3 Đặt trụ thép tại vị trí tiếp xúc với nam châm điện N và bị giữ lại ở đó

4 Nhấn nút RESET của đồng hồ MC964 để chuyển các số hiển thị về giá trị ban đầu 0.000

5 Nhấn nút của hộp công tắc kép để ngắt điện vào nam châm điện: Trụ thép rơi xuống và chuyển động đi qua cổng quang điện

6 Ghi lại các giá trị thời gian hiển thị trên đồng hồ vào Bảng 11.1

7 Dịch chuyển cổng quang điện ra xa dần nam châm điện, thực hiện lại các thao tác 3, 4, 5, 6 bốn lần nữa Ghi các giá trị thời gian t tương ứng với quãng đường s vào Bảng 11.1 trong báo cáo thực hành

• Ưu điểm

- Thiết bị đơn giản, dễ lắp đặt và thao tác:

Chỉ cần máng đứng, cổng quang điện và đồng hồ hiện số Học sinh dễ dàng thao tác trong điều kiện lớp học phổ thông

- Đo thời gian chính xác

Đồng hồ hiện số (6) ghi lại thời gian vật rơi đến vị trí cổng quang điện (4) với độ chính xác cao

- Có thể thay đổi độ cao đo:

Cổng quang điện (4) trượt được trên máng đứng, vì vậy có thể thay đổi khoảng cách rơi

• Nhược điểm

- Sử dụng nam châm điện

Nam châm điện (3) giữ và thả vật rơi sai số do thao tác tay nhấn nút và phần từ tính còn lại của nam châm bị triệt tiêu chưa hoàn toàn làm trễ quá trình rơi của vật nặng

- Sai số do dụng cụ

Nếu mặt cắt của vật rơi (trụ thép) không vuông góc hoặc không đi chính xác qua cảm biến, có thể gây sai số về thời điểm ghi nhận

• Đề xuất cải tiến

- Thao tác bấm nút thả vật nặng nhanh và dứt khoát

- Thực hiện thí nghiệm, hoặc sử dụng số liệu cho trước để rút ra được a tỉ luận thuân với F và tỉ lệ nghịch với m, từ

đó rút ra được biểu thức a=F/m hoặc F=ma (định luật Newton)

Chân trời sáng tạo

Tiến hành thí nghiệm khảo sát mối liên hệ về độ lớn của gia tốc và độ lớn lực tác dụng

• Dụng cụ

- Xe con tích hợp cảm biến gia tốc và cảm biến lực (1); Ray định hướng (2); Ròng rọc nhẹ (3); Cảm biến gia tốc (4); Các gia trọng (5) có khối lượng bằng nhau (mỗi gia trọng không quá 20,0 g); Sợi dây nhẹ, không dãn (6); Cân có độ chia nhỏ nhất 0,1 g

• Tiến hành thí nghiệm

Bước 1: Bố trí thí nghiệm như hình

Đặt cố định cảm biến gia tốc lên xe con

Dùng cân để đo khối lượng của mỗi gia trọng, hệ gồm xe con và cảm biến gia tốc

Bật đệm không khí Điều chỉnh độ cao hai đầu đệm sao cho xe con nằm cân bằng, không di chuyển

Vắt sợi dây qua ròng rọc, một đầu gắn vào cảm biến gia tốc, đấu còn lại gắn vào một gia trọng

Đặt 3 gia trọng lên xe con

Giữ xe con đứng yên ở một đầu đệm không khí

Bước 2:Thả nhẹ cho hệ bắt đầu chuyển động

Đo độ lớn gia tốc chuyển động a của hệ Ghi kết quả đo vào bảng số liệu như gợi ý trong Bảng

Lưu ý: Thực hiện đo gia tốc của hệ 3 lần ứng với mỗi giá trị khối lượng của gia trọng được treo

Bước 3: Lấy 1 quả nặng trên xe gắn vào móc treo gia trọng Thực hiện lại bước 2

• Ưu điểm

- Trực quan, dễ thao tác:

Sơ đồ bố trí rõ ràng, các dụng cụ được sắp xếp hợp lý giúp học sinh dễ dàng lắp ráp và quan sát hiện tượng vật lý

- Sử dụng thiết bị hiện đại:

Xe con tích hợp cảm biến gia tốc và cảm biến lực, cho phép đo đạc nhanh chóng, chính xác và hạn chế phụ thuộc vào thao tác thủ công

• Nhược điểm

- Ma sát chưa triệt tiêu hoàn toàn:

Dù có ray định hướng nhưng vẫn còn ma sát giữa xe và ray hoặc giữa ròng rọc và trục quay, có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của gia tốc đo được

- Sai số từ thiết bị:

Nếu cảm biến không được hiệu chỉnh kỹ càng hoặc dây treo bị giãn thì kết quả thu được có thể bị sai lệch

• Đề xuất cải tiến

- Bôi trơn trục ròng rọc để làm giảm thiểu ma sát

- Hiệu chỉnh cảm biến trước khi thực hiện thí nghiệm

Thí nghiệm vận dụng định luật II Newton

Trong trò chơi thổi viên bi, mỗi bạn sử dụng một ống bơm khí từ vật liệu đơn giản như trên, thổi khí vào viên bị được đặt trên ray định hướng Người chơi sẽ chiến thắng khi thối viên bị đi xa hơn sau ba lần

Vận dụng định luật II Newton giải thích làm thế nào để có thể chiến thắng trò chơi này

Kết nối tri thức Thí nghiệm minh hoạ định luật 2 newton

• Dụng cụ

Một xe trượt có khối lượng M = 200 g được buộc vào một sợi dây vắt qua rãnh của ròng rọc Coi dây không dãn và có khối lượng không đáng kể

Một hộp đựng 10 quả nặng giống nhau, có cùng khối lượng m = 50 g

Một máng trượt đệm khí với các lỗ nhỏ thổi không khí (nhằm giảm tối đa ma sát khi xe di chuyển trên máng trượt)

Bộ đếm thời gian gồm: một đồng hồ điện tử, hai cổng quang (đặt cách nhau 0,5 m) và tấm chắn sáng dài 10 cm

Vật ở thí nghiệm này phải được hiểu là hệ vật gồm xe trượt và các quả nặng Như vậy khối lượng của vật có thể là (M + m), (M + 2.m), còn lực kéo F là trọng lượng của các quả nặng, cụ thể là F₁ = m.g, F2 = 2.m.g

• Ưu điểm

- Giảm ma sát nhờ máng trượt đệm khí:

Sử dụng máng đệm khí giúp loại bỏ gần như hoàn toàn lực cản, từ đó đo gia tốc gần đúng nhất với lý thuyết

- Có thể thay đổi lực kéo và khối lượng hệ vật:

Tăng khối lượng quả nặng → tăng lực F, hoặc thay đổi tổng khối lượng xe trượt để khảo sát mối liên hệ giữa F và a

• Nhược điểm

- Sai số do lực ma sát dây và ròng rọc:

Dù máng đệm khí giảm ma sát, nhưng ma sát trục ròng rọc và ma sát dây – ròng vẫn tồn tại và ảnh hưởng đến lực kéo thực tế

- Dây kéo có khối lượng nhỏ nhưng khá đáng kể trong tính toán thực tế:

Khối lượng dây và lực căng không đều hai đầu có thể gây sai số nếu không giả định đúng

• Đề xuất cải tiến

- Sử dụng máy bơm có thể thay đổi được công suất để điều chỉnh được áp suất khí

- Bôi trơn trục ròng rọc và dây

Cánh diều (không có thí nghiệm)

- Phát biểu định luật 1 Newton và minh hoạ được bằng ví dụ cụ thể

Chân trời sáng tạo Thí nghiệm đẩy một vật trên các bề mặt khác nhau

Mục đích: dạy khái niệm quán tính

Thí nghiệm chỉ mô tả không yêu cầu học sinh thực hiện

Xét một vật chuyển động với tốc độ ban đầu là v thí nghiệm trong Hình 10.4, vật sẽ giữ nguyên trạng thái chuyển động thẳng đều khi không có lực tác dụng lên vật theo phương chuyển động (Hình 10.4c)

Kết nối tri thức Thí nghiệm minh hoạ quán tính của vật

• Dụng cụ

Một tấm ván dài khoảng 1 m làm mặt phẳng nghiêng, xe lăn, vật nhỏ đặt trên xe lăn, vật chắn (có thể dùng quyển sách dày)

• Tiến hành thí nghiệm

Đặt các vật nhỏ lên xe lăn Giữ các vật và xe đứng yên trên đỉnh mặt phẳng nghiêng

Thả cho xe trượt xuống dốc, dọc theo mặt phẳng nghiêng

Quan sát hiện tượng xảy ra đối với xe và các vật trên xe

Giải thích tại sao khi xe trượt xuống dốc và bị cản lại ở cuối dốc thì vật nhỏ bị văng về phía trước

Làm thế nào để giữ cho vật trên xe không bị văng đi?

• Đề xuất thí nghiệm

Có thể thay thế bằng hai thí nghiệm sau

Thí nghiệm 1: Giật nhanh khăn bàn không làm đổ cốc

Chuẩn bị: Một tấm khăn mỏng, một cái ly hoặc cốc nhẹ, mặt bàn nhẵn

Tiến hành:

- Trải khăn lên mặt bàn, đặt cái ly lên khăn

- Giật mạnh và nhanh khăn theo phương ngang

Quan sát hiện tượng:

- Ly gần như đứng yên hoặc chỉ dịch chuyển rất ít, không bị đổ

Thảo luận

- Ly có quán tính nên có xu hướng giữ nguyên trạng thái đứng yên khi khăn bị kéo đi

- Nếu kéo khăn từ từ, ly sẽ bị kéo theo do có ma sát

- Để ly không bị đổ, phải giật khăn thật nhanh và dứt khoát

Thí nghiệm 2: Đồng xu và tờ giấy trên cốc

Chuẩn bị: Một cốc thủy tinh, tờ giấy cứng (như bìa), đồng xu

Tiến hành:

- Đặt tờ giấy lên miệng cốc

- Đặt đồng xu ở giữa tờ giấy

- Dùng tay gạt nhanh tờ giấy theo phương ngang

- Quan sát hiện tượng:

- Tờ giấy bị gạt ra nhưng đồng xu rơi thẳng vào cốc

Thảo luận:

- Đồng xu có quán tính nên giữ trạng thái đứng yên khi tờ giấy bị kéo ra

- Nếu kéo chậm, đồng xu sẽ bị kéo theo

- Để đồng xu rơi vào cốc, phải gạt giấy thật nhanh và ngang

- Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, tổng hợp được hai lực đồng quy bằng dụng cụ thực hành

Chân trời sáng tạo

Bước 1: Bố trí thí nghiệm theo gợi ý ở Hình 13.11:

– Hiệu chỉnh lực kế (điều chỉnh lực kế sao cho khi chưa do lực thì kim chỉ thị nằm đúng vạch số 0)

Móc một đầu lò xo vào chốt của đế nam châm gắn trên bảng từ

– Móc hai lực kế gắn lên bảng vào đầu dưới của lò xo nhờ sợi dây ba nhánh

Bước 2: Kéo hai lực kế về hai phía cho lò xo dãn ra một đoạn (trong giới hạn đàn hồi)

Bước 3: Đặt thước đo góc lên bảng từ sao cho tâm thước trùng với vị trí giao nhau của ba nhánh dây Lưu ý dùng êke ba chiều để căn chỉnh dây nối lò xo có phương trùng với vạch số 0

Bước 4: Đo góc a hợp bởi hai nhánh dây nối với lực kế, đọc số chỉ số đo của hai lực kế F, F₂ Ghi số liệu theo mẫu Bảng 13.1

Bước 5: Bỏ bớt một lực kế, canh chỉnh lực kế còn lại sao cho vị trí giao nhau của ba nhánh dây trở lại tâm thước và dây nối lò xo có phương trùng với vạch số 0 như ban đầu Đọc số chỉ F trên lực kế và ghi theo mẫu Bảng 13.1

Lưu ý: Thực hiện thí nghiệm 3 lần và ghi số liệu theo mẫu Bảng 13.1

• Ưu điểm

- Lực kế ống tiện dụng, dễ trang bị:

Hai lực kế ống (2) có gắn nam châm, dễ gắn/tháo lên bảng thép, phù hợp với thí nghiệm tại lớp học phổ thông

- Học sinh có thể điều chỉnh lực và hướng

Việc dịch chuyển lực kế và thay đổi góc giữa hai dây giúp học sinh khám phá quan hệ giữa phương chiều độ lớn của lực tổng hợp

• Nhược điểm

- Lực kế có thể không chính xác tuyệt đối:

Khi dùng các lực kế để kéo, nếu lò xo trong ống chạm vào vỏ gây nên ma sát,

làm giảm trị số của lực kế

• Đề xuất cải tiến

- Bố trí thí nghiệm cân bằng trước khi đo

- Thay lực kế lò xo thành lực kế điện tử

Kết nối tri thức (tương tự) Tổng hợp hai lực đồng quy Cánh diều (tương tự) Tổng hợp hai lực đồng quy

– Hãy biểu diễn các lực thành phần F₁, F₂ trong thí nghiệm

– Nhận xét về liên hệ giữa hợp lực F của hai lực F₁, F₂ với trọng lực của chùm 5 quả cân Từ đó, thảo luận đề xuất phương

Dây có thể bị lệch nhẹ, làm cho việc đo góc hoặc xác định chính xác lực hợp F khó chính xác tuyệt đối

• Đề xuất cải tiến

- Trang bị thêm thước đo góc tròn gắn vào trong bảng

– Thảo luận để rút ra được điều kiện để vật cân bằng: lực tổng hợp tác dụng lên vật bằng không và tổng moment lực tác dụng lên vật (đối với một điểm bất kì) bằng không

Chân trời sáng tạo Không có thí nghiệm Cánh diều Không có thí nghiệm Kết nối tri thức

Thí nghiệm quy tắc moment lực (điều kiện cân bằng của một vật rắn có trục quay cố định)

• Ưu điểm

- Thiết kế trực quan, dễ quan sát:

Sử dụng đĩa tròn có lỗ đều nhau, trọng lượng đặt đối xứng, học sinh dễ hiểu về vị trí đặt lực và cánh tay đòn

- Dễ dàng thay đổi biến số:

Có thể thay đổi lực và cánh tay đòn giúp học sinh có cơ hội thực nghiệm và kiểm tra lại quy tắc moment

• Nhược điểm

- Ma sát trục quay và lực cản không khí gây sai số

- Đĩa bị cứng không ở trạng thái cân bằng

• Đề xuất cải tiến

- Chú ý tra dầu để tránh trường hợp đĩa bị cứng

- Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, tổng hợp được hai lực song song bằng dụng cụ thực hành

Chân trời sáng tạo Tổng hợp hai lực song song cùng chiều

• Dụng cụ

- Thước nhôm nhẹ (1) có độ chia đến mm, có móc treo di chuyển được; Các quả cân (2) có khối lượng 50 g.; Hai

lò xo (3); Bảng từ, nam châm (4); Thước định vị (5)

• Tiến hành thí nghiệm

Bước 1: Bố trí thí nghiệm theo gợi ý: gắn hai đầu thước nhôm nhẹ với hai lò xo và treo lên bảng từ bằng hai nam châm Bước 2: Treo vào hai điểm A, B ở hai đầu của thước nhôm một số quả cân (khối lượng mỗi bên khác nhau) Đánh dấu vị trí cân bằng mới này của thước nhờ vào êke ba chiều (Hình 13.12) Ghi giá trị trọng lượng P, P₁ của các quả cân mỗi bên theo mẫu Bảng 13.2

Bước 3: Treo các quả cân vào cùng một vị trí trên thước AB (số lượng các quả cân và vị trí treo có thể thay đổi) sao cho thước trở lại đúng vị trí đánh dấu lúc đầu (Hình 13.13) Đo các giá trị AO và BO trên thước ghi theo mẫu Bảng 13.2 Lưu ý: Thực hiện thí nghiệm 3 lần và ghi số liệu theo mẫu Bảng 13.2

• Ưu điểm

- Dễ dàng thay đổi các thông số:

Có thể điều chỉnh số lượng quả cân và vị trí treo để làm nhiều phép thử, hỗ trợ rút ra quy luật chung

- Thiết bị đơn giản, rẻ, dễ tự làm:

Có thể thực hiện trong các phòng thí nghiệm phổ thông với dụng cụ cơ bản như thước nhôm, lò xo, quả cân, bảng từ

• Nhược điểm

- Yêu cầu kỹ năng quan sát chính xác vị trí cân bằng:

Cần sử dụng êke ba chiều và thước chia mm chính xác, nếu không sẽ khó đánh dấu đúng vị trí cân bằng

- Khó kiểm soát rung lắc:

Khi treo các quả cân, thước dễ bị dao động làm ảnh hưởng đến kết quả nếu không đợi thước ổn định hoàn toàn

Kết nối tri thức (tương tự) Tổng hợp hai lực song song cùng chiều

Cánh diều (tương tự) Tổng hợp hai lực song song cùng chiều

3 Công, năng lượng, công suất

- Chế tạo mô hình đơn giản minh họa được định luật bảo toàn năng lượng, liên quan đến một số dạng năng lượng khác nhau

Chân trời sáng tạo Học sinh thực hiện nhiệm vụ thiết kế thí nghiệm

Kết nối tri thức Học sinh thực hiện nhiệm vụ thiết kế thí nghiệm

- Thả viên bị từ điểm A trên đường ray

- Viên bị có thể chuyển động tới điểm D không? Tại sao? Làm thí nghiệm để kiểm tra

Mô hình minh họa định luật bảo toàn năng lượng

và làm quả cầu 1 di chuyển lên vị trí C, thấp hơn B và A Quá trình này lặp lại cho đến khi hai quả cầu dừng hẳn ở vị trí cân bằng

Thế năng của quả cầu 1 dự trữ được ở vị trí A do tay người thực hiện công Thế năng này sau đó giảm nhưng không mất đi

mà chuyển hoá thành động năng, năng lượng nhiệt và năng lượng âm thanh

• Ưu điểm

- Có thể tự chế hoặc mua mô hình có sẵn

- Dễ dàng quan sát trực quan hiện tượng

• Nhược điểm

Lực cản không khí có thể gây dao động tắt dần nhanh, chưa thể hiện rõ bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

• Đề xuất cải tiến

- Tắt quạt trước khi thao tác thí nghiệm

4 Động lượng

- Thực hiện thí nghiệm và thảo luận, phát biểu được định luật bảo toàn động lượng trong hệ kín

- Thực hiện thí nghiệm và thảo luận được sự thay đổi năng lượng trong một số trường hợp va chạm đơn giản

- Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án, thực hiện phương án, xác định được tốc độ và đánh giá được động lượng của vật trước và sau va chạm bằng dụng cụ thực hành

Chân trời sáng tạo Tìm hiểu khái niệm động lượng

• Tiến hành thí nghiệm

Xét thí nghiệm như Hình18.2: Lần lượt thả từng viên bi nhỏ có cùng hình dạng và kích thước nhưng có khối lượng khác nhau (một viên bằng sắt và một viên bằng thuỷ tinh) từ cùng một độ cao trên mặt phẳng nghiêng nhẫn, không vận tốc đầu Sau đó, thả một trong hai viên bị từ hai độ cao khác nhau

Trong từng trường hợp, ta đặt một khúc gỗ nhỏ tại chân mặt phẳng nghiêng

Từ thí nghiệm trong Hình 18.2:

Dự đoán độ dịch chuyển của khúc gỗ trong các trường hợp và cho biết độ dịch chuyển đó phụ thuộc vào những yếu tố nào của viên bị Tiến hành thí nghiệm kiểm chứng

• Đề xuất cải tiến

- Tích hợp thêm thước đo trên máng để ghi nhận số liệu về độ dịch chuyển của vật chắn

- Đề xuất thêm bộ thí nghiệm con lắc đơn, tích hợp thước đo góc và vật nặng (quả bóng, chai nước )

Chân trời sáng tạo Thí nghiệm khảo sát định luật bảo toàn động lượng

- Đề xuất sử dụng bộ thí nghiệm định luật bảo toàn động lượng cho nội dung đo tốc độ chuyển động thẳng của vật

- Hai cổng quang điện (5) được nối với hai đồng hồ đo thời gian hiện số (6) (có độ chính xác đến 1 ms)

- Thước đo chiều dài có độ chia nhỏ nhất là 1 mm

- Cân có độ chính xác đến 0,1 g để xác định khối lượng m của mỗi xe và Am của mỗi quả nặng

• Tiến hành thí nghiệm

Bước 1: Gắn miếng dính vào đầu của xe 1 Gắn 2 tấm chẳn cổng quang điện lên mỗi xe

Bước 2: Đo tổng khối lượng của xe 1 và xe 2 sau khi đã gắn miếng dính và tấm chắn cổng quang điện, ghi vào bảng số liệu như gợi ý trong Bảng

Bước 3: Giữ xe 2 đứng yên, đẩy cho xe 1 chuyển động đến va chạm với xe 2

Bước 4: Đo thời gian hai xe đi qua cổng quang điện trước và sau va chạm

Lưu ý: Vectơ động lượng của nhiều vật bằng tổng các vectơ động lượng của các vật đó

Thí nghiệm khảo sát va chạm đàn hồi và va chạm mềm

* Mục đích:

- Xác định được tốc độ của hai vật trước và sau khi xảy ra va chạm

- Đánh giá được động lượng, năng lượng của từng vật và của hệ trước và sau khi xảy ra va chạm

Dụng cụ: Tương tự như thí nghiệm khảo sát định luật bảo toàn động lượng trong Bài 18

* Tiến hành thí nghiệm:

- Thí nghiệm 1 - Va chạm đàn hồi: Các bước tiến hành tương tự như thí nghiệm khảo sát định luật bảo toàn động lượng trong Bài 18 với sự điều chỉnh trong Bước 1: Thay miếng dính bằng lò xo được gắn vào đầu của một xe

- Thí nghiệm 2 – Va chạm mềm: Tương tự như thí nghiệm khảo sát định luật bảo toàn động lượng trong Bài 18

* Báo cáo kết quả thí nghiệm:

- Thí nghiệm 1: Ghi số liệu đo được vào bảng số liệu như gợi ý trong Bảng 19.1

- Thí nghiệm 2: Sử dụng kết quả thí nghiệm trong Bài 18

• Ưu điểm

- Giảm thiểu ma sát nhờ đệm khí

Bàn đệm khí giúp xe trượt gần như trên mặt phẳng lý tưởng, giảm tối đa ma sát => kết quả sát với lí thuyết bảo toàn động lượng

- Có thể thay đổi khối lượng linh hoạt

Bộ quả nặng đi kèm cho phép điều chỉnh khối lượng xe để tạo ra nhiều kịch bản va chạm giúp học sinh kiểm chứng định luật ở nhiều điều kiện khác nhau

- Sử dụng cảm biến quang điện và đồng hồ đo thời gian chính xác

Đo vận tốc qua hai cổng quang điện giúp xác định tốc độ trước và sau va chạm một cách định lượng

• Nhược điểm

- Phụ thuộc nhiều vào kỹ năng lắp ráp và điều chỉnh ban đầu:

Nếu không cân bằng bàn đệm khí hoặc lắp lệch cổng quang dẫn đến kết quả đo bị sai lệch

- Cần thiết bị hỗ trợ hoạt động ổn định (bơm khí, điện áp ổn định ):

Nếu nguồn điện yếu, máy nén khí không đủ áp suất => dễ gây ra ma sát

- Sai số khi xác định tốc độ bằng thời gian ngắt cổng quang

- Tốc độ được tính từ thời gian chắn cổng quang và chiều dài tấm cản, vì vậy nếu tấm cản lệch hoặc cong có thể gây sai

số

• Đề xuất cải tiến

- Điều chỉnh công suất máy bơm không khí

- Lựa chọn tấm chắn thẳng và gắn đúng vị trí vào xe

- Điều chỉnh các thiết bị cân bằng trước khi thực hiện thí nghiệm

- Đề xuất về cách sử dụng: có thể cải tiến thành thí nghiệm đo vận tốc trung bình và vận tốc tức thời của vật

- Về dụng cụ:

+ Vẫn sử dụng đệm không khí và phần khung của bộ thí nghiệm, tuy nhiên thiết kế thêm phần dốc với mục đích thả xe cùng vị trí ở các lần đo

+ Chỉ sử dụng 1 chiếc xe có tấm chắn cổng quang, giữ nguyên 2 cổng quang và kết nối với đồng hồ đo thời gian ở hai cổng A và B

- Về tiến trình thực hiện

Bước 1: Gắn tấm chẳn cổng quang điện lên xe

Bước 2: Đo khối lượng của xe sau khi đã và tấm chắn cổng quang điện, ghi vào bảng số liệu như gợi ý trong Bảng 18.1 Bước 3: Thả xe trượt tại vị trí đầu dốc để di chuyển qua hai cổng quang điện

Bước 4: Đo thời gian xe đi qua cổng quang điện ở hai trường hợp

+ Đo vận tốc trung bình: chỉnh chế độ đo thời gian từ cổng A sang cổng B, đọc khoảng cách giữa hai cổng quang điện, áp dụng công thức tính ra vận tốc trung bình

+ Đo vận tốc tức thời: chỉnh chế độ đồng hồ đo thời gian tấm chắn đi qua cổng quang A hoặc B, đo chiều dài tấm chắn, vận tốc tức thời bằng thương số giữa độ dài tấm chắn và thời gian tấm chắn đi qua cổng quang

Bước 5: Thực hiện thí nghiệm nhiều lần và ghi vào bảng số liệu

Kết nối tri thức (tương tự) Tìm hiểu khái niệm động lượng Thí nghiệm khảo sát định luật bảo toàn động lượng

Cánh diều Tìm hiểu khái niệm động lượng

• Dụng cụ

Viên bi, đất nặn

• Tiến hành thí nghiệm

Để xem xét ảnh hưởng của sự va chạm giữa các vật, ta có thể dùng thí nghiệm thả các viên bi có cùng kích thước nhưng

có khối lượng khác nhau xuống một khối đất nặn Căn cứ vào độ lún sâu của viên bi vào khối đất nặn, ta có thể đánh giá được tác động của viên bị đang chuyển động đối với vật cản là đất nặn

+ Lần lượt thả một viên bi để nó chạm vào đất nặn với các tốc độ khác nhau

+ Lần lượt thả các viên bi cùng kích thước nhưng có khối lượng khác nhau để chúng chạm vào đất nặn với cùng tốc độ Kết quả thí nghiệm cho thấy, với cùng một viên bi, tốc độ khi va chạm càng lớn, nó càng lún sâu vào đất nặn

Với các viên bi cùng kích thước, viên bi nào khối lượng càng lớn, càng lún sâu vào đất nặn

Như vậy độ lún sâu vào đất nặn của viên bị phụ thuộc vào cả khối lượng và tốc độ của nó khi va chạm

Cánh diều Đánh giá động lượng và năng lượng của vật va chạm bằng dụng cụ thực hành

• Tiến hành thí nghiệm

Để xác định động lượng và năng lượng của các vật trước và sau va chạm, trong trường hợp thế năng của chúng không đổi,

ta chỉ cần xác định tốc độ của các vật trước và sau khi va chạm, do đó có thể làm thí nghiệm như hình 2.1

Đặt hai xe có khối lượng bằng nhau lên giá đỡ nằm ngang Cho hai xe va chạm vào nhau Sau va chạm hai xe chuyển động rời xa nhau Đọc và ghi tốc độ của từng xe trước và sau va chạm (ví dụ như bảng 2.1) Từ kết quả thu được, tính và đánh giá động lượng, năng lượng của hai xe trước và sau va chạm

• Nhược điểm

Phương án thí nghiệm không nói rõ ràng về tiến trình thực hiện và cách biểu diễn bảng số liệu

• Đề xuất cải tiến

- Đề xuất trang bị thêm đệm không khí để giảm thiểu ma sát giữa hai xe và giá đỡ

- Hướng dẫn chi tiết tiến trình thực hiện

5 Biến dạng vật rắn

5.1 Biến dạng kéo và biến dạng nén: Đặc tính của lò xo

- Thực hiện thí nghiệm nghiệm đơn giản (hoặc sử dụng tài liệu đa phương tiện) nêu được sự biến dạng kéo, biến dạng nén; mô tả được các đặc tính của lò xo giới hạn đàn hồi, độ dãn, độ cứng

Chân trời sáng tạo

Thí nghiệm về biến dạng kéo

* Tiến hành thí nghiệm: Dùng các ngón tay bóp quả bóng cao su và một miếng xốp rửa bát rồi thả (Hình 22.3)

* Báo cáo kết quả thí nghiệm: Nhận xét về sự thay đổi hình dạng, kích thước quả bóng nhựa và miếng xốp rửa bát Kết nối tri thức (tương tự)

Cánh diều (chỉ có ví dụ)

5.2 Định luật Hooke

- Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án tìm mối liên hệ giữa lực đàn hồi

và độ biến dạng của lò xo, từ đó phát biểu được định luật Hooke

Chân trời sáng tạo (đưa sẵn bản số liệu thí nghiệm)

Kết nối tri thức ( HS thiết kế phương án thí nghiệm)

- Lần lượt treo các vật có khối lượng 10 g, 20 g, 30 g, … vào đầu dưới của lò xo

- Ghi các độ giãn của lò xo tương ứng vào bảng số liệu

• Đề xuất cải tiến

- Thêm dụng cụ lực kế để đo trọng lượng của quả nặng

- Có thể sử dụng bộ thí nghiệm này để chứng minh định luật Hooke

- Ghi nhận giá trị độ giãn tương ứng với từng trọng lượng, lập tỉ số và chứng minh được định luật Hooke (lực đàn hồi tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo)

Lớp 11

1 Dao động

- Thực hiện thí nghiệm đơn giản tạo ra được dao động và mô tả được một số ví dụ đơn giản về dao động tự do

Chân trời sáng tạo

Thí nghiệm mô tả dao động

• Dụng cụ

Lò xo nhẹ, dây nhẹ không dãn, vật nặng và giá đỡ

• Tiến hành thí nghiệm

- Thí nghiệm với lò xo:

Cố định một đầu của lò xo, gắn vật nặng vào đầu còn lại của lò xo Kéo vật nặng xuống một đoạn theo phương thẳng đứng và buông nhẹ

- Thí nghiệm với dây nhẹ không dãn:

Cố định một đầu của dây nhẹ không dãn, gắn vật nặng vào đầu còn lại của dây Kéo vật nặng để dây treo lệch một góc xác định và buông nhẹ

=> Quan sát và mô tả chuyển động của các vật, nêu điểm giống nhau về chuyển động của chúng

- Báo cáo kết quả thí nghiệm:

Cả hai vật đều dao động quanh một vị trí cân bằng (VTCB) xác định: đối với con lắc lò xo thì VTCB là vị trí sau khi treo quả nặng đến khi lò xo cân bằng; đối với con lắc đơn là vị trí thấp nhất của vật (khi sợi dây có phương thẳng đứng) Trong quá trình dao động thì vật sẽ chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng đó Con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng Con lắc đơn dao động trên một cung tròn với biên độ góc xác định

Kết nối tri thức

Thí nghiệm mô tả dao động (tương tự chân trời sáng tạo)

Thí nghiệm minh họa mối liên hệ giữa dao động của con lắc lò xo và chuyển động tròn đều

+ Treo quả cầu vào giá thí nghiệm

+ Khi quả cầu đứng yên tại vị trí cân bằng, dây treo có phương thẳng đứng, kéo quả cầu khỏi vị trí cân bằng một đoạn nhỏ rồi buông tay cho quả cầu chuyển động

+ Mô tả chuyển động của quả cầu

- Kết quả thí nghiệm

Quả cầu sẽ chuyển động từ vị trí bắt đầu được thả (tạm gọi là biên A) về vị trí cân bằng (vị trí lúc chưa bị kéo lệch đi – vị trí B) và chuyển động sang phía đối diện tạm gọi là biên C (có độ cao bằng với độ cao của biên A) Sau đó từ vị trí biên C chuyển động về vị trí cân bằng B và trở về biên A Cứ như thế, chuyển động sẽ lặp đi lặp lại nhiều lần Nếu không có ma sát thì chuyển động của quả cầu diễn ra trong khoảng thời gian rất dài

Thêm các thiết bị khác (cổng quang, đồng hồ đo thời gian hiện số ) để xác định chu kì dao động điều hòa

• Đề xuất cải tiến

Dưới đây là đề xuất thí nghiệm minh họa dao động có thể thay thế cho thí nghiệm trên

- Về dụng cụ: âm thoa, trống

- Về tiến trình thực hiện:

Chạm nhẹ ngón tay lên nhánh âm thoa và mặt trống sau khi gõ Mô tả cảm giác và nhận xét khi âm thoa, mặt trống phát ra

âm thanh thì chúng có đặc điểm gì giống nhau?

- Về kết quả thí nghiệm: Khi âm thoa, mặt trống phát ra âm thanh thì tất cả các vật dụng này đều dao động qua lại vị trí cân bằng

- Dùng đồ thị li độ – thời gian có dạng hình sin (tạo ra bằng thí nghiệm, hoặc hình vẽ cho trước), nêu được định nghĩa: biên độ, chu kì, tần số, tần số góc, độ lệch pha

Chân trời sáng tạo: Thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc tọa độ của vật dao động theo thời gian

• Dụng cụ

Hệ thống giá đỡ (1) và con lắc lò xo (2), cảm biến khoảng cách (3), dây cáp nối cảm biến với bộ ghi số liệu (4), bộ ghi số liệu (5), dây cáp nối bộ ghi số liệu và máy tính (6), máy tính (7)

• Tiến hành thí nghiệm

Tiến hành bố trí thí nghiệm như hình Khởi động các thiết bị để sẵn sàng ghi nhận tín hiệu, sau đó kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn nhỏ theo phương thẳng đứng và buông cho vật bắt đầu dao động không vận tốc ban đầu Tọa độ của vật nặng tại từng thời điểm khác nhau được hiển thị trên máy tính và đồ thị tọa độ-thời gian của vật dao động

• Ưu điểm

Bộ thí nghiệm có dụng cụ hiện đại, có độ chính xác cao

Hiển thị đồng thời số liệu và đồ thị, giúp học sinh quan sát trực quan số liệu và hình ảnh

• Nhược điểm

- Phụ thuộc vào thiết bị điện tử

Bộ thí nghiệm cần kết nối nhiều thiết bị như cảm biến, bộ ghi số liệu và máy tính, khiến việc triển khai phức tạp và phụ thuộc nhiều vào thiết bị công nghệ

Kéo xe theo phương trùng với trục của lò xo ra khỏi vị trí cân bằng (vị trí xe đứng yên) rồi buông tay, xe sẽ dao động

• Đề xuất tạo thí nghiệm định lượng

- Điều chỉnh vị trí cổng quang điện sao cho quả nặng phải chắn chùm tia sáng khi cổng quang điện hoạt động

- Gắn dây nối cổng quang vào ổ A của đồng hồ đo Chọn Mode T trên đồng hồ và độ chính xác là 1/100 s

- Bật công tắc của máy đo thời gian, đưa con lắc đến vị trí chắn chùm sáng của cổng quang, nhấn nút RESET trên đồng hồ

đo thời gian Buông con lắc và quan sát giá trị chu kì đo được trên đồng hồ

- Lần lượt thay đổi quả nặng, chiều dài con lắc, biên độ; xác định chu kì dao động con lắc Nhận xét về kết quả

- Sử dụng đồ thị, phân tích và thực hiện phép tính cần thiết để mô tả được sự chuyển hoá động năng và thế năng trong dao động điều hoà

Chân trời sáng tạo

Thí nghiệm với con lắc đơn

chạm vào tấm gỗ hay không? Vì sao? Trong quá trình dao động, vật nặng có những dạng năng lượng gì và sự chuyển hoá giữa chúng như thế nào?

Kết nối trí thức (không thực hiện thí nghiệm)

Cánh diều (không thực hiện thí nghiệm)

– Nêu được ví dụ thực tế về dao động tắt dần, dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng

Chân trời sáng tạo

Thí nghiệm khảo sát chuyển động của con lắc trong các chất

• Ưu điểm

- Trực quan giúp HS dễ quan sát bằng mắt thường:

Đường vẽ trên giấy/tấm nhựa tạo thành đồ thị sóng hình sin với biên độ giảm dần giúp học sinh dễ hình dung quá trình mất dần năng lượng dao động

- Dữ liệu định tính và định lượng:

• Nhược điểm

- Độ chính xác phụ thuộc vào chuyển động của tấm nhựa:

Nếu tấm nhựa không chuyển động đều => đồ thị bị méo, không đúng dạng sin đều dẫn đến việc khó phân tích

- Bút dạ có thể bị tắc, mòn hoặc trượt:

Làm mất nét hoặc làm sai lệch dữ liệu ghi được → cần bảo trì và thử nghiệm trước

- Sai số do khâu xác định chu kì, biên độ bằng thủ công:

Đo bằng thước cơ, dùng mắt thường đọc số, vì vậy có thể có sai số khi học sinh thực hành

• Đề xuất cải tiến

- Đặt mắt vuông góc khi đọc số liệu

- Kiểm tra mực bút trước khi tiến hành thí nghiệm để kịp thời thay mới

Thí nghiệm về dao động cưỡng bức

• Dụng cụ

Chuẩn bị

- Một thanh cứng hình trụ hai đầu thanh được gắn vào hai ổ trục để thanh có thể xoay dễ dàng quanh trục của nó

- Một con lắc điều khiển Đ, ba con lắc thử 1, 2 và 3 được treo vào thanh cứng hình trụ

Khi thả con lắc điều khiển Đ thì các con lắc khác có dao động

Con lắc số (3) dao động mạnh nhất vì con lắc dao động mạnh nhất là con lắc có chu kì gần nhất với chu kì dao động của con lắc điều khiển, mặt khác chu kì dao động của các con lắc đơn lại tỉ lệ với chiều dài → con lắc (3) có chiều dài gần nhất với chiều dài của con lắc do đó sẽ dao động với biên độ lớn nhất

Cánh diều (không thực hiện thí nghiệm)

2 Sóng

2.1 Mô tả sóng

– Từ đồ thị độ dịch chuyển – khoảng cách (tạo ra bằng thí nghiệm, hoặc hình vẽ cho trước), mô tả được sóng qua các khái niệm bước sóng, biên độ, tần số, tốc độ và cường độ sóng

Chân trời sáng tạo

Thí nghiệm mô tả dao động

Kết quả thí nghiệm

- Mặt cắt của nước có dạng hình sin

- Miếng xốp C dao động lên xuống tại chỗ, còn những biến dạng của mặt nước lan truyền đi từ nguồn O ra xa cho ta hình ảnh về sóng có trên mặt nước O là nguồn sóng, nước là môi trường truyền sóng, đường thẳng OC là phương truyền sóng

- Đồ thị sóng được mô tả như hình

Cánh diều (không thực hiện thí nghiệm)

– Thực hiện thí nghiệm (hoặc sử dụng tài liệu đa phương tiện), thảo luận để nêu được mối liên hệ các đại lượng đặc trưng của sóng với các đại lượng đặc trưng cho dao động của phần tử môi trường

Không có bộ sách nào thực hiện thí nghiệm

2.2 Sóng dọc và sóng ngang

– Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, đo được tần số của sóng âm bằng dao động kí hoặc dụng cụ thực hành

Chân trời sáng tạo

Thí nghiệm đo tần số của sóng âm

• Dụng cụ

– Nguồn nhạc âm (1)

+ Loa điện động được kết nối với máy phát tần số

+ Âm thoa, búa và âm thoa gắn trên hộp cộng hưởng

– Micro (2) để chuyển dao động âm thành dao động điện

– Dao động kí điện tử (3)

• Tiến hành thí nghiệm

Bước 1: Bố trí thí nghiệm như Hình

Bước 2: Sử dụng nguồn âm là loa điện động, đặt loa gần micro (chú ý đảm bảo không có nguồn âm khác ở gần)

Bước 3: Bật micro và dao động kí ở chế độ làm việc

Bước 4: Bật máy phát tần số

Bước 5: Điều chỉnh dao động kí để ghi nhận tín hiệu Lặp lại bước 2 đến bước 5 khi sử dụng nguồn âm là âm thoa Báo cáo kết quả thí nghiệm

Dựa vào đồ thị dao động trên màn hình dao động kí, ghi kết quả đo vào bảng số liệu

Từ số liệu đo được, xác định tần số sóng âm

• Ưu điểm

- So sánh được nhiều loại nguồn âm:

Có thể thay đổi nguồn âm (loa điện động, âm thoa) để so sánh sự khác nhau về tần số và dạng sóng thu được

• Nhược điểm

Có thể nhiễu sóng từ các nguồn âm khác:

• Đề xuất cải tiến

Cần môi trường yên tĩnh, cách ly tốt

Kết nối tri thức (tương tự)

Cánh diều (tương tự)

2.3 Giao thoa sóng kết hợp

– Thực hiện (hoặc mô tả) được thí nghiệm chứng minh sự giao thoa hai sóng kết hợp bằng dụng cụ thực hành sử dụng sóng nước (hoặc sóng ánh sáng)

Chân trời sáng tạo

Thí nghiệm khảo sát hiện tượng giao thoa sóng nước

• Dụng cụ

Khay nước (1), đèn chiếu (2), màn (3), hai viên bi nhỏ (4) gắn vô cùng một cần rung, máy phát tần số (5), gương phẳng (6)

• Tiến hành thí nghiệm

Bước 1: Bố trí thí nghiệm như hình

Bước 2: Gắn hai viên bi vào cần rung và nối cần rung vào máy phát tần số

Bước 3: Đặt hai viên bi sao cho chúng khẽ chạm vào mặt nước

Bước 4: Bật đèn chiếu Bật máy phát tần số để hai viên bi dao động theo phương thẳng đứng là hai nguồn tạo ra sóng lan truyền trên mặt nước

Bước 5: Điều chỉnh tần số để quan sát rõ hiện tượng

Báo cáo kết quả thí nghiệm: Quan sát hình ảnh sóng nước được chiếu lên màn và rút ra kết luận về hiện tượng

• Ưu điểm

- Trực quan sinh động – học sinh dễ quan sát hiện tượng:

- Hình ảnh vân giao thoa được phản chiếu rõ ràng lên màn (3) qua gương (6), giúp học sinh thấy rõ điểm cực đại, cực tiểu

• Nhược điểm

- Phụ thuộc điều kiện ánh sáng và mặt nước:

- Nếu nước đục, ánh sáng không đủ mạnh hoặc rung lắc thì vân giao thoa bị mờ, khó quan sát rõ

- Cần thao tác cẩn thận để bi không lặn sâu hay lệch:

- Việc đặt viên bi (4) phải thật chính xác, nếu chạm mạnh hoặc nghiêng lệch sẽ làm sai lệch sóng

Thí nghiệm giao thoa khe Young sử dụng nguồn laser đỏ

• Dụng cụ

Gồm các bộ phận sau: đèn la-ze bán dẫn 6 V- DC, màn chứa 3 khe Young có khoảng cách a khác nhau: a = 0,10 mm; 0,15 mm; 0,20mm, màn hứng hệ vân giao thoa có thước đo mỗi bên đến 4 cm, giá đỡ có thước đo có thể kéo trượt để thay đổi khoảng cách D từ 50 cm đến 100 cm

• Tiến hành thí nghiệm

- Cố định đèn laze và màn chứa khe Young lên giá đỡ,

- Nối đèn vào nguồn điện một chiều 6 V và điều chỉnh màn chứa khe Young sao cho chùm tia laze phát ra từ đèn chiếu đều vào khe Young kép, a = 0,15 mm,

- Đặt màn hứng vân song song và cách tấm chứa khe Young kép khoảng D = 1 m, chỉnh màn để làm xuất hiện trên màn hệ vân giao thoa rõ nét nhất

• Ưu điểm

- Mô phỏng rõ bản chất giao thoa ánh sáng:

Thí nghiệm giúp học sinh quan sát được các vân sáng – tối rõ ràng, từ đó hiểu hiện tượng giao thoa ánh sáng và bản chất sóng của ánh sáng

- Thao tác đơn giản:

Thiết bị thường gồm nguồn sáng đơn sắc (laser), tấm chắn có hai khe, màn chắn hoặc thước đo – dễ lắp đặt và thực hiện

• Nhược điểm

- Phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường:

Ánh sáng xung quanh, độ rung, bụi hoặc ánh sáng không đơn sắc dễ làm mờ hoặc nhiễu vân giao thoa

- Khó quan sát nếu không điều chỉnh đúng:

Nếu đèn laser chiếu lệch, vân giao thoa có thể không hiện rõ, gây khó khăn cho học sinh quan sát

- Đo đạc dễ sai số:

Khoảng vân rất nhỏ (mm), khi đo bằng thước thường dễ sai số

• Đề xuất cải tiến

- Giảm độ sáng của môi trường để dễ dàng quan sát vân sáng và vân tối

- Dùng camera kết nối máy tính hiển thị hình ảnh lên máy chiếu/phòng học thông minh

- Điều chỉnh khe hẹp đúng vị trí đèn laser chiếu vào

- Thực hiện thí nghiệm nhiều lần để giảm thiểu sai số

Kết nối tri thức

• Dụng cụ