THIẾT KẾ MỘT SỐ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM PHẦN SÓNG CƠ TỪ NHỮNG VẬT LIỆU ĐƠN GIẢN

Thí nghiệm tự tạo hỗ trợ cho quá trình dạy học của giáo viên, giảm thờigian thuyết trình..., giáo viên sẽ thuận lợi trong nghiên cứu dạy học theo hướngtích cực, phù hợp cho từng nội dung

THIẾT KẾ MỘT SỐ DỤNG CỤ THÍ

NGHIỆM PHẦN SÓNG CƠ TỪ NHỮNG

VẬT LIỆU ĐƠN GIẢN.

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 9

1.1 Định hướng đổi mới phương pháp dạy học môn Vật Lý 9

1.1.1 Định hướng 1: Sử dụng các phương pháp truyền thống theo tinh thần phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo của học sinh 9

1.1.2 Định hướng 2: Chuyển từ phương pháp nặng về sự diễn giảng của giáo viên sang phương pháp nặng về tổ chức cho học sinh hoạt động để tự lực chiếm lĩnh kiến thức và kĩ năng 9

1.1.3 Định hướng 3: Tăng cường học tập cá nhân, phối hợp một cách hài hòa với học tập hợp tác 10

1.1.4 Định hướng 4: Coi trọng việc bồi dưỡng phương pháp tự học 10

1.1.5 Định hướng 5: Coi trọng việc rèn luyện kĩ năng ngang tầm với truyền thụ kiến thức 11

1.1.6 Định hướng 6: Tăng cường làm thí nghiệm vật lý trong dạy học 11

1.1.7 Định hướng 7: Đổi mới cách soạn giáo án ( Thiết kế bài học) 13

1.2 Phương tiện dạy học trong dạy học vật lý 14

1.2.1 Định nghĩa phương tiện dạy học 14

1.2.2 Phân loại phương tiện dạy học 14

1.2.3 Các chức năng của phương tiện dạy học 15

1.2.4 Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật Lý 16

1.2.5 Các loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học Vật lý 17

1.3 Xu hướng nghiên cứu và sử dụng thiết bị thí nghiệm Vật lý tự tạo 18

1.3.1 Xu hướng sử dụng thiết bị thí nghiệm tự tạo 18

1.3.2 Ưu điểm và hạn chế của thiết bị thí nghiệm tự tạo 19

1.3.3 Tiêu chí đánh giá chất lượng của thiết bị thí nghiệm tự tạo 19

1.4 Nguyên tắc trong thiết kế chế tạo 20

CHƯƠNG II THIẾT KẾ MỘT SỐ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM PHẦN SÓNG CƠ TỪ NHỮNG VẬT LIỆU ĐƠN GIẢN 21

2.1 Lý thuyết cơ bản 21

2.1.1 Sóng cơ 21

2.1.2 Giao thoa sóng 23

2.1.3 Sóng dừng 27

2.2 Thiết kế, chế tạo, khảo sát thiết bị sóng dừng trên dây 29

2.2.1 Mục đích 29

2.2.2 Yêu cầu của bộ thí nghiệm 29

2.2.3 Mô hình hiết kế 30

2.2.4 Cấu tạo và cách chế tạo 32

2.2.5 Hướng dẫn tiến hành một số thí nghiệm với thiết bị 33

2.2.6 Ưu điểm và nhược điểm của thiết bị 40

2.3 Thiết kế thiết bị tạo sóng trên mặt nước 41

2.3.1 Mục đích 41

2.3.2 Yêu cầu của bộ thí nghiệm 41

2.3.3 Mô hình thiết kế 41

2.3.4 Cấu tạo và cách chế tạo 43

2.3.5 Hướng dẫn tiến hành một số thí nghiệm với thiết bị 44

2.3.6 Ưu điểm và nhược điểm của thiết bị 48

KẾT LUẬN 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

MỤC LỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1: Hình ảnh minh họa sóng cơ 22

Hình 2.2: Hình ảnh minh họa giao thoa sóng 24

Hình 2.3: Đường truyền của sóng từ hai nguồn dao động A, B tới M 24

Hình 2.4: Hình ảnh minh họa giao thoa sóng với hai nguồn kết hợp cùng pha 25 Hình 2.5: Hình ảnh minh họa giao thoa sóng với hai nguồn kết hợp ngược pha .26

Hình 2.6: Hình ảnh minh họa sóng dừng trên dây 28

Hình 2.7 Mô hình thiết kế bộ thí nghiệm sóng dừng trên dây 30

Hình 2.8: Hình ảnh 3D của bộ thí nghiệm đo sóng dừng trên dây 31

Hình 2.9: Bộ thí nghiệm đo sóng dừng trên dây 33

Hình 2.10: Hình ảnh sóng dừng trên sợi dây đàn hồi 35

Hình 2.11: Đồ thị khảo sát điều kiện có sóng dừng trên dây 36

Hình 2.12: Hình ảnh sóng dừng trên dây đồng 38

Hình 2.13: Đồ thị khảo sát vận tốc truyền sóng trong môi trường khác nhau .39

Hình 2.14: Khảo sát sự phụ thuộc của số bụng sóng vào chiều dài sợi dây 40

Hình 2.15: Mô hình thiết kế bộ thí nghiệm tạo sóng trên mặt nước 42

Hình 2.16: Hình ảnh 3D bộ thí nghiệm tạo sóng trên mặt nước 43

Hình 2.17: Bộ thí nghiệm tạo sóng trên mặt nước 44

Hình 2.18: Hình ảnh sóng nước đồng tâm trên màn hứng 45

Hình 2.19: Hình ảnh sóng song song trên màn hứng 46

Hình 2.20: Hình ảnh sóng phản xạ trên màn hứng 47

Hình 2.21: Hình ảnh giao thoa sóng nước trên màn hứng 48

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 2.1: Bảng số liệu khảo sát sóng dừng trên dây 35Bảng 2.2: Bảng ghi kết quả khảo sát sự phụ thuộc sóng dừng trên dây vào lựccăng T 37Bảng 2.3: Bảng ghi số liệu khảo sát vận tốc truyền sóng đối với dây đàn hồi 38Bảng 2.4: Bảng ghi số liệu khảo sát vận tốc truyền sóng đối với dây đồng 38Bảng 2.5: Bảng số liệu thể hiện sự phụ thuộc của số bụng sóng vào chiều dài củasợi dây 40

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài.

Vật lý là khoa học thực nghiệm Việc giảng dạy vật lý có sử dụng thínghiệm trong nhà trường phổ thông là một điều hết sức cần thiết tuy nhiên vẫncòn một số hạn chế do những nguyên nhân sau:

 Nhiều thí nghiệm trong sách giáo khoa chưa thực hiện được do thiếuthiết bị

 Phương tiện thí nghiệm được trang bị thiếu thốn lạc hậu, kém chính xác.Không được cập nhật thường xuyên

 Nhiều bài thí nghiệm không được thực hiện do thời gian quy định củatiết học

 Học sinh chưa được quan tâm đúng mức về vấn đề học tập, rèn luyện vànâng cao khả năng tổ chức trong dạy học thí nghiệm vật lý

Để khắc phục những hạn chế trên, thông qua thí nghiệm tự tạo, giáo viên

có thể phát huy được tính tích cực, sáng tạo của học sinh trong quá trình dạyhọc Thí nghiệm tự tạo hỗ trợ cho quá trình dạy học của giáo viên, giảm thờigian thuyết trình , giáo viên sẽ thuận lợi trong nghiên cứu dạy học theo hướngtích cực, phù hợp cho từng nội dung bài học, tăng tính hấp dẫn của môn vật lýđối với học sinh và góp phần làm phong phú đồ dùng dạy học cho giáo viên.Ngoài ra, thí nghiệm có tác dụng rèn luyện cho học sinh tính tự lực, sáng tạo,ham học hỏi, tìm tòi khám phá tự nhiên, học sinh có niềm tin vào bản thân, giảiquyết được các tình huống xảy ra trong cuộc sống và tạo cho học sinh nhiều cơhội, tình huống phải suy nghĩ, những vấn đề phải giải quyết Khi tiến hành thínghiệm tự tạo, những yếu tố tiềm ẩn, bẩm sinh của học sinh như: tò mò, hiếu kì,hiếu động của học sinh bị kích thích, tăng mức độ hứng thú của học sinh, tạo sựsay mê tìm hiểu những hiện tượng thiên nhiên, qua đó học sinh sẽ yêu thích giờhọc vật lý hơn Học sinh được rèn luyện các kỹ năng thu thập thông tin, xử líthông tin, truyền đạt thông tin Các thông tin này là kết quả của một quá trìnhlao động, tư duy sáng tạo của thầy và trò Góp phần rèn luyện kỹ năngthực hành

2 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài.

 Thiết kế và chế tạo một số thiết bị thí nghiệm phần sóng cơ trong chươngtrình lớp 12

 Xây dựng quy trình làm việc cụ thể với một số bài thí nghiệm phầnsóng cơ

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài.

Xu hướng đổi mới phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực, tựgiác, chủ động, sáng tạo của học sinh, bồi dưỡng cho học sinh phương pháp tựhọc, rèn luyện kỹ năng, vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh là yêu cầubắt buộc với nhà trường phổ thông ở Việt Nam hiện nay, nó cũng là xu thếchung của các trường trên thế giới Điều cốt lõi của đổi mới phương pháp dạyhọc là hướng tới hoạt động học tập chủ động, chống lại thói quen học tập thụđộng [1] Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, con đường tìm ra kiến thức vật

lý cũng có những điểm khác biệt so với những môn học khác Muốn quá trìnhdạy học vật lý diễn ra vừa khoa học, vừa phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạocủa học sinh thì bài học không thể thiếu các bài thí nghiệm vật lý

Hiện nay, ở nhiều trường phổ thông vẫn còn tồn tại tình trạng thiếu thiết

bị thí nghiệm và chất lượng của các bộ thí nghiệm chưa cao, không đồng bộ.Đây là lí do khiến nhiều giáo viên dạy không có thí nghiệm, dẫn tới không pháthuy được tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh, giảm tính hấp dẫn củamôn học đối với học sinh

Một hướng trong các trường phổ thông nhằm nâng cao chất lượng giảngdạy, kích thích tính ham học hỏi, chủ động sáng tạo của học sinh, là thực hiệncác đề tài về chế tạo các thiết bị thí nghiệm vật lý phục vụ trong dạy học Ta cóthể kể đến một số đề tài điển hình và có tính thực tiễn cao như: "Thiết kế một sốthí nghiệm phương pháp Vật lý phổ thông" (2002) của Giang Văn Phú, khoa Vật

lý, trường Đại học An Giang; "Thiết kế, chế tạo các dụng cụ thí nghiệm đơngiản từ vỏ lon và chai nhựa để sử dụng trong phần dạy học tĩnh điện ở trườngphổ thông" của sinh viên Trần Ngọc Chất - K49CLC, khoa Vật lý, trường Đại

học Sư phạm Hà Nội - đoạt giải Nhất cấp Bộ công trình nghiên cứu khoa họccủa sinh viên năm 2003; luận văn thạc sỹ khoa học giáo dục " Thiết kế, chế tạo

và sử dụng bộ thí nghiệm về giao thoa song nước nhằm phát huy tính tích cựccủa học sinh trong dạy học bài giao thoa sóng " của Nguyễn Quang Linh (năm2009) ; khóa luận tốt nghiệp của Nguyễn Thị Dung, trường đại học Sư phạm

Hà Nội, đã lựa chọn đề tài:“Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm chuyển động thẳng

để phục vụ dạy học phần cơ học trong chương trình SGK lớp 10 THPT”….Trong những năm gần đây, trường Đại học Hùng Vương cũng đã thực hiện chếtạo thành công bộ thí nghiệm lực đẩy Ác-si-mét tham dự giao lưu Trung Bắcnăm 2009

ưu điểm, hạn chế của thiết bị

 Lắp ráp các thiết bị đã chế tạo thành các bộ thí nghiệm phục vụ giảng dạyphần sóng cơ và đưa ra các hướng dẫn sử dụng cần thiết

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Nội dung nghiên cứu.

Nội dung 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài.

Nội dung 2: Thiết kế một số dụng cụ thí nghiệm phần sóng cơ từ những

vật liệu đơn giản

2 Phương pháp nghiên cứu.

 Phương pháp nghiên cứu lý luận: tổng hợp khái quát hóa tài liệu nghiêncứu những tài liệu có liên quan đến đề tài

 Phương pháp thực nghiệm: thực nghiệm thiết kế chế tạo, thử nghiệm cácthiết bị thí nghiệm vật lý

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu.

a Đối tượng nghiên cứu:

Quy trình thiết kế và chế tạo thiết bị thí nghiệm trong giảng dạy mônvật lý.

b Phạm vi nghiên cứu:

Đề tài tập trung nghiên cứu về việc chế tạo các dụng cụ thí nghiệm đosóng dừng trên dây và giao thoa sóng trên mặt nước

1.1.1 Định hướng 1: Sử dụng các phương pháp truyền thống theo tinh thần phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo của học sinh.

Trong việc đổi mới phương pháp dạy học, ta không phủ định vai trò củacác phương pháp dạy học truyền thống, tuy nhiên ta sẽ sử dụng các phươngpháp đó theo tinh thần mới Giáo viên phải lựa chọn phương pháp dạy học theomột chiến lược nhằm phát huy được ở mức độ tốt nhất tính tích cực, chủ động,sáng tạo của học sinh trong những tình huống cụ thể

Việc thay đổi phương pháp dạy học không những có tác dụng khắc sâuđược kiến thức, kĩ năng mà học sinh cần chiếm lĩnh mà còn có tác dụng làm chotiết học đỡ nhàm chán, tạo thêm hứng thú học tập cho học sinh

1.1.2 Định hướng 2: Chuyển từ phương pháp nặng về sự diễn giảng của giáo viên sang phương pháp nặng về tổ chức cho học sinh hoạt động để tự lực chiếm lĩnh kiến thức và kĩ năng.

Theo quan niệm mới về việc dạy học, vai trò chính yếu của giáo viên là tổchức và hướng dẫn các hoạt động học tập của học sinh, sao cho học sinh có thể

tự lực chiếm lĩnh được kiến thức và kĩ năng mới Đó là vì các kiến thức, kĩ năng

và thái độ ứng xử chỉ có thể hình thành được ở mỗi con người bằng những hoạtđộng tìm tòi, khám phá, nghiền ngẫm, trao đổi và giao tiếp của chính người đó

Việc đổi mới phương pháp dạy của thầy phải đi đôi việc đổi mới phươngpháp học của trò Hoạt động học của học sinh rất đa dạng, tuy nhiên, ta có thểchia thành 3 nhóm, dựa theo cấu trúc khái quát của tiến trình giải quyết các vấn

đề có tính khoa học (tiến trình khoa học) Đó là các nhóm hoạt động sau :

 Nhóm các hoạt động thu thập thông tin

 Nhóm các hoạt động xử lí thông tin

 Nhóm các hoạt động truyền đạt thông tin.

Thành công của việc tổ chức các hoạt động học tập nói trên cho học sinhphụ thuộc không những vào khả năng của giáo viên mà còn phụ thuộc vào thóiquen và thái độ học của học sinh Chúng ta cần tiến hành từng bước, đổi mớidần dần từng hoạt động trên lớp để không những giáo viên quen dần với phươngpháp dạy học dựa trên nguyên tắc tổ chức cho học sinh hoạt động mà còn để họcsinh chuyển dần từ thói quen học tập thụ động sang thói quen học tập tích cực,sáng tạo Đây là một quá trình lâu dài, đòi hỏi phải thực hiện theo tinh thần kiêntrì, không nóng vội

1.1.3 Định hướng 3: Tăng cường học tập cá nhân, phối hợp một cách hài hòa với học tập hợp tác.

Các hình thức tổ chức học tập cá nhân, theo nhóm và theo lớp là các hìnhthức học tập vẫn được áp dụng trong những phương pháp dạy học truyền thống.Trong các hình thức trên, hình thức học tập cá nhân lâu nay vẫn được coi là hìnhthức học tập cơ bản nhất và có hiệu quả nhất Các hình thức học tập theo nhóm

và theo lớp là các hình thức học tập hỗ trợ

Hiện nay lại nảy sinh một xu thế ngược lại đó là "Hội chứng hoạt độngnhóm" Nhiều người quan niệm một cách sai lầm và cực đoan là: đổi mớiphương pháp dạy học thì phải tổ chức cho học sinh hoạt động theo nhóm, lấy đólàm tiêu chí của các phương pháp dạy học tích cực Điều đó dẫn đến việc dạyhọc theo nhóm một cách tràn lan hình thức, lãng phí thời gian và không có hiệuquả Cần chú ý rằng trong mọi phương pháp dạy học, hình thức học tập cá nhânvẫn là hình thức hoạt động chủ yếu giúp cho việc phát triển các năng lực củamỗi học sinh; các phương pháp dạy học tích cực đều nhằm mục đích thúc đẩyhoạt động nhận thức của mỗi cá thể

1.1.4 Định hướng 4: Coi trọng việc bồi dưỡng phương pháp tự học.

Dù là học ở trên lớp hay học ở nhà, mỗi học sinh phải thực sự động não

để tiếp thu những điều cần học Không ai có thể học thay ai được Vì vậy, trongnhững hoạt động cá nhân của tiết học, giáo viên phải có chiến lược bồi dưỡngphương pháp tự học cho học sinh.Việc rèn luyện cho học sinh khả năng tự học

còn là một biện pháp giúp ta giải quyết một khó khăn rất lớn là: mâu thuẫn giữamột bên là những yêu cầu cao về việc bồi dưỡng kiến thức và kĩ năng và mộtbên là sự hạn hẹp của thời gian dành cho mỗi môn học Giáo viên phải tính toáncân đối giữa nội dung dạy học trên lớp và nội dung dành cho học sinh tự tìmhiểu ở nhà Có như thế chúng ta mới có thời gian để thực hiện việc đổi mớiphương pháp dạy học.

1.1.5 Định hướng 5: Coi trọng việc rèn luyện kĩ năng ngang tầm với truyền thụ kiến thức.

Những kiến thức và kĩ năng cần thiết cho cuộc sống và lao động của conngười trong xã hội hiện đại đang càng ngày càng tăng lên một cách nhanhchóng Những kiến thức và kĩ năng đưa vào chương trình phổ thông tuy đã đượcchọn lọc cẩn thận nhưng không tránh khỏi tình trạng một số sẽ trở thành lạc hậu

và một số bị thiếu hụt so với yêu cầu của cuộc sống Trong nhà trường, chúng tachỉ dạy cho học sinh những nguyên tắc đại cương

Khi vào đời, học sinh sẽ gặp phải những tình huống thực tế vô cùngphong phú, đa dạng Làm sao các em có thể giải quyết được những tình huống

đó, vùng vẫy được để đem lại cuộc sống ấm no? Tất cả những thực tế đó đã đặtcho chúng ta nhiệm vụ phải bồi dưỡng cho học sinh những kĩ năng sống cầnthiết, bên cạnh việc truyền thụ hệ thống kiến thức Trong số những kĩ năng cầnrèn luyện cho học sinh, người ta đặc biệt chú ý tới các kĩ năng thực hiện các tiếntrình khoa học Đó là các kĩ năng thu thập thông tin, xử lí thông tin và truyền đạtthông tin Các kĩ năng này được đưa vào các hoạt động học tập thích hợp theomột chiến lược đã được hoạch định trước

1.1.6 Định hướng 6: Tăng cường làm thí nghiệm vật lý trong dạy học.

Vật lý học, đặc biệt là vật lý phổ thông, là một khoa học thực nghiệm Cáckhái niệm vật lý, các định luật vật lý đều phải gắn với thực tế.Trong chươngtrình vật lý phổ thông, nhiều khái niệm vật lý và hầu hết các định luật vật lýđược hình thành bằng con đường thực nghiệm Thông qua thí nghiệm, ta xâydựng được những biểu tượng cụ thể về sự vật và hiện tượng mà không một lời lẽnào có thể mô tả đầy đủ được Những biểu tượng này sẽ là nền tảng để học sinh

tiếp thu được những lí thuyết trừu tượng Trong thực hành, không những các kĩnăng thực hành như quan sát, sử dụng dụng cụ vật lý, lắp ráp thí nghiệm, vẽ đồthị, xác định sai số được rèn luyện, mà cả óc suy đoán, tư duy lí luận và nhất

là tư duy vật lý cũng được phát triển mạnh

Xét về mặt phương pháp dạy học, ta có thể chia các thí nghiệm vật lý phổthông thành ba loại:

 Các thí nghiệm do học sinh làm ngay trên lớp, trong tiết học, dưới hìnhthức cá nhân hay theo nhóm (thí nghiệm đồng loạt, )

 Các thí nghiệm do giáo viên hay một nhóm học sinh làm để biểu diễnngay trên lớp, trong tiết học (thí nghiệm biểu diễn, chứng minh )

 Các thí nghiệm mà học sinh thực hiện trong phòng thí nghiệm để lấy sốliệu, viết báo cáo dưới dạng một bài làm (thí nghiệm thực hành )

Hiện nay đối với chương trình vật lý đổi mới, gần như tất cả các thínghiệm chứng minh của các lớp 10, 11 và 12 đều đã được nghiên cứu thực hiện

và đưa vào sản xuất để cung cấp cho các trường phổ thông Về phía người giáoviên, phải cố gắng vượt qua những khó khăn thách thức, tận dụng những thiết bịsẵn có, tự làm thêm các đồ dùng dạy học mới

Số các bài thực hành vật lý của mỗi lớp đã tinh giản đến mức tối thiểu,nội dung các bài thực hành đã được lựa chọn đến mức hết sức đơn giản và cótính khả thi cao Do đó, việc thực hiện các bài thực hành của mỗi lớp coi nhưbắt buộc

So với các chương trình cũ thì nội dung của các thí nghiệm vật lý hầu nhưkhông có gì mới; tuy nhiên, sự đổi mới phải thể hiện ở phương pháp mà chúng

ta cho học sinh làm thí nghiệm Phải cho học sinh đến với thí nghiệm một cáchchủ động và phải tạo cho các em cơ hội phát huy được những suy nghĩ sáng tạotrong thực hành

Muốn thế, không thể cho học sinh làm thí nghiệm theo kiểu chỉ đâu, làmđấy một cách máy móc, mô tả một cách đơn giản hiện tượng vật lý xảy ra đã quá

rõ ràng Cần cho học sinh nắm được mục đích thí nghiệm, xây dựng phương

án thực hành, tham gia làm thí nghiệm, xử lí kết quả và thảo luận rút ra kết luậncần thiết.

Ngoài ra, đối với những thí nghiệm vật lý khó làm hoặc đòi hỏi nhiều thờigian thì ta có thể cung cấp cho học sinh các số liệu thực nghiệm mà người ta đãthu được trước đó để cho các em xử lí kết quả Hình thức này gọi là thí nghiệm

“giấy và bút chì” Chẳng hạn, ở chương trình vật lý 10, thí nghiệm về sự nóngchảy và đông đặc của băng phiến; ở chương trình vật lý 11, các đặc tuyến vôn -ampe của dòng điện trong chất khí, điốt bán dẫn, tranzito thường là thí nghiệmloại này

Hiện nay giáo viên vật lý cần tích cực học tập bồi dưỡng chuyên mônnghiệp vụ về phương pháp dạy học, thành thạo các phương pháp dạy học đặcthù bộ môn như: phương pháp dạy học nêu vấn đề, phương pháp dạy học thựcnghiệm, phương pháp dạy học bàn tay nặn bột, phương pháp dạy học theopha ; nắm vững các kỹ thuật dạy học tích cực như: Khăn trải bàn, các mảnhghép, công não, ; tổ chức tốt các hình thức học sinh học tập theo nhóm, cá nhânhoặc toàn lớp

1.1.7 Định hướng 7: Đổi mới cách soạn giáo án ( Thiết kế bài học).

Kế hoạch bài học trong trường trung học là bắt buộc phải có của giáo viên

để tổ chức cho học sinh chủ động học tập trong giờ học Kế hoạch bài học haygiáo án là văn bản ghi lại thiết kế bài học, là sản phẩm của thiết kế bài học

Kế hoạch bài học phải mô tả được mục tiêu, nội dung, phương pháp dạyhọc trong giờ dạy.Trong đó, coi trọng việc mô tả các hoạt động học tập của họcsinh và sự lựa chọn thiết bị dạy học, học liệu của giáo viên trong việc tổ chức,điều khiển, trợ giúp các hoạt động học tập

Thiết kế bài học phải bao quát đầy đủ những yếu tố cơ bản và xác lậpđược những liên hệ cần thiết, hợp lí giữa những yếu tố này.Đó là sự mô tả mụctiêu học tập, nội dung học tập, các thiết bị dạy học và học liệu, các hoạt độnghọc tập, tổng kết và hướng dẫn học tập Tất cả những yếu tố và liên hệ tạo nênmột qui trình rõ ràng về logic và nội dung Mỗi yếu tố như vậy đòi hỏi giáo viênphải tuân thủ những nguyên tắc, kĩ thuật nhất định để mô tả và thực hiện trong

giờ dạy.Điều quan trọng khi thiết kế bài học là giáo viên phải làm rõ được mụctiêu, nội dung và các hoạt động của người học trong giờ dạy.

1.2 Phương tiện dạy học trong dạy học vật lý.

1.2.1 Định nghĩa phương tiện dạy học.

Phương tiện dạy học còn gọi là đồ dùng, thiết bị dạy học là các vật thểhoặc một tập hợp các vật thể mà giáo viên và học sinh sử dụng trong quá trìnhdạy học để nâng cao hiệu quả của quá trình này.[1]

Các phương tiện dạy học theo nghĩa rộng có thể bao gồm: các thiết bị dạyhọc, phòng dạy học, phòng thí nghiệm,… dùng để hỗ trợ cho quá trình dạy vàhọc Phương tiện dạy học là điều kiện không thể thiếu được cho việc đổi mớiphương pháp dạy học hướng vào tính tích cực chủ động của học sinh

1.2.2 Phân loại phương tiện dạy học.

a Các phương tiện dạy học truyền thống:

Trong dạy học vật lý, các phương tiện dạy học sau đây thường được xem

là các phương tiện dạy học truyền thống:

 Các vật thật trong đời sống và kĩ thuật

 Các thiết bị thí nghiệm dùng để tiến hành các thí nghiệm của giáo viên vàcác thí nghiệm của học sinh

 Các mô hình vật chất

 Tranh ảnh và các bản vẽ sẵn

 Các tài liệu in: Sách giáo khoa, sách bài tập, sách hướng dẫn thí nghiệm

và các tài liệu tham khảo khác

b Các phương tiện dạy học hiện đại :

Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, các phương tiện dạy họccũng đã được hiện đại hóa để nâng cao hiệu quả và chất lượng dạy học, hỗ trợlao động dạy học của người giáo viên Trong thực tế dạy học Vật Lý hiện nay cócác phương tiện dạy học nghe - nhìn sau đang được sử dụng tương đối rộng rãi:

 Phim học tập: Phim đèn chiếu, phim chiếu bóng, phim học tập trên truyềnhình, phim video

 Các phần mềm máy vi tính mô phỏng, minh hoạ các hiện tượng, quá trìnhvật lý

Các phương tiện dạy học sử dụng trong dạy học vật lý là rất đa dạng vàphong phú Trong các thiết bị thí nghiệm dùng cho thí nghiệm của giáo viên vàthí nghiệm của học sinh có vai trò quan trọng hàng đầu và không thể thiếu được,

vì nó thể hiện đặc thù của vật lý là một môn khoa học thực nghiệm và sự cầnthiết cho học sinh thấy được các hiện tượng vật lý thực trong đời sống và trong

kĩ thuật

1.2.3 Các chức năng của phương tiện dạy học.

a Các chức năng của phương tiện dạy học theo quan điểm của lý luận dạy học:

Theo quan điểm lý luận dạy học, các phương tiện dạy học có các chứcnăng sau:

 Sử dụng phương tiện dạy học để tạo động cơ học tập, kích thích hứng thúnhận thức của học sinh, đặc biệt trong giai đoạn định hướng mục đíchnghiên cứu

 Sử dụng phương tiện dạy học để hình thành kiến thức, kĩ năng mới

 Phương tiện dạy học có thể được sử dụng để củng cố kiến thức, kĩ năngcủa học sinh (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hóa)

 Sử dụng phương tiện dạy học để kiểm tra kiến thức, kĩ năng mà học sinh

đã thu được

 Phương tiện dạy học góp phần phát triển năng lực nhận thức của học sinh

 Việc sử dụng phương tiện dạy học đem lại hiệu quả xúc cảm, thẩm mĩ chohọc sinh do những đặc tính bên ngoài (hình dạng, màu sắc), cách bố trí, do hìnhảnh, các hiện tượng quan sát được trái với quan niệm của học sinh hoặc khôngđược nhìn thấy hàng ngày

 Hiệu quả của việc điều khiển quá trình nhận thức của học sinh sẽ đượcnâng cao nếu các phương tiện dạy học được thiết kế, chế tạo và được giáo viênnghiên cứu sử dụng một cách hợp lí Có thể thấy rõ điều này khi sử dụng cácthiết bị thí nghiệm vật lý, các phần mềm dạy học và sự phối hợp giữa chúng

 Phương tiện dạy học góp phần thực hiện một trong các nhiệm vụ dạy họcvật lý là phát triển tối ưu nhân cách của từng học sinh.

b Các chức năng của phương tiện dạy học theo quan điểm tâm lý học học tập:

Theo quan điểm của tâm lý học học tập, hoạt động nhận thức của học sinhtrong quá trình học tập có thể diễn ra trên các bình diện khác nhau như:

 Bình diện hành động đối tượng - thực tiễn

 Bình diện trực quan trực tiếp

 Bình diện trực quan gián tiếp

 Bình diện nhận thức khái niệm ngôn ngữ

Trong đó vai trò của ngôn ngữ tăng dần và vai trò của trực quan giảm dần.Trong thực tiễn dạy học vật lý ở trường phổ thông hiện nay cho thấy tiềmnăng của phương tiện dạy học trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức củahọc sinh chưa được khai thác đầy đủ Đó là một trong các nguyên nhân làm chokiến thức của học sinh hời hợt, không bền vững, ít có khả năng vận dụng Đểnâng cao chất lượng nắm vững kiến thức của học sinh, người giáo viên vật lýcần nghiên cứu nắm vững ưu nhược điểm của từng loại phương tiện dạy học,biết phối hợp hài hòa chúng khi dạy học từng kiến thức, kỹ năng cụ thể, vừa làmcho quá trình dạy học hiệu quả, vừa tránh được sự phức tạp khi sử dụng cácphương tiện dạy học không hợp lí

1.2.4 Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật Lý.

Ngày nay, trong nhà trường trung học người ta đã thực hiện một hệ thốngthí nghiệm vật lý giáo khoa Nó dựa trên cơ sở nâng cao dần tính tự lực của họcsinh trong quá trình lĩnh hội kiến thức Trước hết các em làm quen với các hiệntượng vật lý do giáo viên biểu diễn, tiếp đó các em làm đồng loạt cùng một đềtài thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của giáo viên và sau cùng chỉ dùng tài liệuhướng dẫn các em tiến hành tự lực những nghiên cứu thực nghiệm nhỏ Có thểgiao cho học sinh những đề tài để các em hoàn toàn tự lực nghiên cứu dài hạnhay ngắn hạn, với những điều kiện ở nhà hay ở các buổi học nhóm vật lý

Thí nghiệm vật lý là yếu tố không thể thiếu được của quá trình nhận thứcvật lý Tùy theo mục đích sử dụng thí nghiệm trong dạy học, thí nghiệm vật lý

có thể thực hiện các chức năng khác nhau trong quá trình dạy học cũng nhưnhận thức vật lý.

 Thí nghiệm vật lý là cơ sở để xây dựng, chứng minh kiến thức vật lý

 Thí nghiệm vật lý có tác dụng rèn luyện kỹ năng, kĩ xảo, sử dụng cácdụng cụ đo và các dụng cụ thiết bị khác, bồi dưỡng cho học sinh phương phápthực nghiệm của vật lý

 Thí nghiệm góp phần vào việc phát triển toàn diện học sinh , có tác dụngbồi dưỡng cho học sinh nội dung kiến thức, giúp các em biết cách kết hợp lýthuyết với thực hành Đồng thời là phương tiện kích thích hứng thú học tập chohọc sinh

 Thí nghiệm giúp học sinh phát huy một số đức tính tốt như tính chính xác,tính trung thực, tính cẩn thận, kiên trì Đồng thời nâng cao sự tích cực, tự giác,chủ động sáng tạo, rèn luyện thói quen và khả năng tự học, có tinh thầnhợp tác

 Thí nghiệm vật lý có thể sử dụng như phương tiện để đề xuất vấn đề; đểcho học sinh vận dụng, củng cố kiến thức, để kiểm tra kiến thức vật lý củahọc sinh

 Thí nghiệm góp phần làm đơn giản hóa các hiện tượng và quá trìnhvật lý

1.2.5 Các loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học Vật lý [1]

a Thí nghiệm biểu diễn:

 Thí nghiệm mở đầu: giới thiệu cho học sinh biết qua về hiện tượng sắpnghiên cứu để tạo tình huống có vấn đề, tạo nhu cầu hứng thú học tập của họcsinh, lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhận thức

 Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng: xây dựng nên hoặc kiểm chứng lạikiến thức mới, được xây dựng trong giai đoạn nghiên cứu kiến thức mới

 Thí nghiệm củng cố: nêu lên những biểu hiện của kiến thức đã học trong

tự nhiên, đề cập các ứng dụng của kiến thức này trong sản xuất và đời sống, đòihỏi học sinh phải vận dụng kiến thức đã học để dự đoán hoặc giải thích hiệntượng hay cơ chế hoạt động của các thiết bị, dụng cụ kỹ thuật

1.3 Xu hướng nghiên cứu và sử dụng thiết bị thí nghiệm Vật lý tự tạo.[4]

1.3.1 Xu hướng sử dụng thiết bị thí nghiệm tự tạo.

Thiết bị tự tạo là những thiết bị được cải tiến từ những máy móc có trongphòng thí nghiệm hoặc theo ý tưởng sáng tạo của giáo viên và học sinh từ nhữngvật liệu đơn giản, dễ kiếm và rẻ tiền phù hợp với yêu cầu của nội dung bài học

Việc giáo viên và học sinh tự thiết kế, chế tạo và sử dụng các thiết bị thínghiệm qua các vật liệu đơn giản, dễ kiếm phải có tác dụng làm tăng tính trựcquan, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy

Trong nhiều trường hợp, các chi tiết của đồ dùng hiện đại có thể che lấp

đi các bản chất vật lý của các hiện tượng xảy ra trong phòng thí nghiệm vì vậycác đồ dùng tự làm sẽ giúp cho các em quan sát được hiện tượng rõ nét hơn

Việc thiết kế và chế tạo các dụng cụ thí nghiệm làm tăng hứng thú, tạoniềm vui bởi thành công trong việc dạy - học của giáo viên và học sinh Đồngthời kích thích tính tích cực, độc lập và phát huy khả năng sáng tạo của học sinh.Giáo viên cũng có thể cá thể hóa quá trình học tập của học sinh bằng cách chếtạo dụng cụ thí nghiệm tự làm cho các đối tượng học sinh khác nhau, hướng dẫnchế tạo, tiến hành thí nghiệm ở mức độ khó dễ khác nhau

Các dụng cụ thí nghiệm tự làm giải quyết một số khó khăn về thiết bị, tạođiều kiện cho các em tự lực làm việc nhiều hơn Nó không chỉ đòi hỏi khả năngthao tác chân tay đơn thuần mà còn phát triển năng lực hoạt động trí tuệ, thựctiễn của học sinh

1.3.2 Ưu điểm và hạn chế của thiết bị thí nghiệm tự tạo.

Việc sử dụng các bộ thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lý có một số ưu điểm như sau :

 Dụng cụ cho thí nghiệm là những dụng cụ đơn giản, dễ kiếm nên giáoviên và học sinh có thể tự chế tạo

 Thí nghiệm có hình thức gọn nhẹ, đơn giản, dễ lắp ráp, dễ sử dụng và cóthể thực hiện ở mọi lúc, mọi nơi

 Cùng một thí nghiệm có thể có một hoặc nhiều phương án

 Thí nghiệm dễ thành công, cho kết quả rõ ràng, thuyết phục mà lại tốn ítthời gian

 Thao tác tiến hành thí nghiệm không đòi hỏi phải có những kỹ năng đặcbiệt nên giáo viên nào cũng có thể làm được

 Không đòi hỏi khắt khe về cơ sở vật chất nên ở đâu cũng tiến hành đượcthí nghiệm

 Thí nghiệm phù hợp, bám sát với nội dung cần dạy nên thuận lợi trongquá trình dạy học

Bên cạnh những ưu điểm nêu trên, thiết bị thí nghiệm tự tạo còn tồn tại

một số nhược điểm như:

 Cần đầu tư thời gian, sức lực và trí tuệ để chế tạo ra được thiết bị thínghiệm đạt yêu cầu, có sức thuyết phục và phù hợp với nội dung bài học

 Thí nghiệm tự tạo hầu hết là những thí nghiệm định tính, rất ít thí nghiệmđịnh lượng

 Các dụng cụ thí nghiệm ít bền, dễ hư hỏng, đồng thời có sự hạn chế vềmặt thẩm mỹ

1.3.3 Tiêu chí đánh giá chất lượng của thiết bị thí nghiệm tự tạo.

Để đánh giá chất lượng của thiết bị thí nghiệm ta dựa vào các chỉ tiêu nhưsau: tính khoa học, tính sáng tạo, tính thực tiễn, tính thẩm mỹ và tính an toàn

a Tính khoa học:

 Là nguồn tri thức hoặc chuyển tải được nhiều nội dung kiến thức phục vụnội dung, chương trình sách giáo khoa hoặc kiến thức nâng cao, góp phần đổimới phương pháp dạy học.

 Đảm bảo tính chính xác và khoa học: Thiết bị đo cho kết quả trong phạm

vi sai số chấp nhận được, kích thước (độ lớn), màu sắc đảm bảo tính trực quan,cấu trúc gọn nhẹ, hợp lý không công kềnh, dễ lắp đặt và bảo dưỡng thuận lợi

Không gây độc hại, nguy hiểm với người sử dụng

1.4 Nguyên tắc trong thiết kế chế tạo

Để thiết bị thí nghiệm phát huy đầy đủ các chức năng của nó trong dạyhọc vật lý, khi tiến hành thiết kế và chế tạo bộ thí nghiệm cần phải đảm bảo một

số nguyên tắc về mặt kỹ thuật và mặt phương pháp dạy học như sau:

 Chuyển tải được nội dung, kiến thức phục vụ nội dung, chương trình sáchgiáo khoa vật lí phổ thông

 Đảm bảo tính chính xác và khoa học: Thiết bị đo cho kết quả trong phạm

vi sai số chấp nhận được, kích thước phải đảm bảo tính trực quan

 Thao tác và kĩ năng sử dụng không quá phức tạp để sinh viên dễ tiếp cận

và sử dụng giảng dạy có hiệu quả

 Các chi tiết phải vững chắc, phù hợp với kinh tế và đảm bảo yêu cầu về

độ an toàn

 Việc lắp ráp các chi tiết tốn ít thời gian, dễ dàng phối hợp thay đổi các chitiết và có thể khảo sát được nhiều đại lượng khác nhau trong một bộ thí nghiệm

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MỘT SỐ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM PHẦN SÓNG CƠ

TỪ NHỮNG VẬT LIỆU ĐƠN GIẢN.

2.1 Lý thuyết cơ bản.

2.1.1 Sóng cơ.

a Khái niệm sóng cơ

Sóng cơ là sự lan truyền những dao động cơ trong môi trường Khi sóng

cơ truyền đi chỉ có pha dao động của các phần tử vật chất lan truyền còn cácphần tử vật chất thì dao động xung quanh vị trí cân bằng cố định

b Phân loại sóng cơ:

 Sóng dọc: là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theophương trùng với phương truyền sóng (sóng âm, sóng trên lò xo, )

 Sóng ngang: là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theophương vuông góc với phương truyền sóng (sóng trên mặt nước, sóng trên sợidây cao su, )

c Giải thích sự tạo thành sóng cơ:

 Sóng cơ được tạo thành do giữa các phần tử vật chất trong môi trường cólực liên kết đàn hồi Khi liên kết đàn hồi xuất hiện biến dạng lệch thì môi trườngtruyền sóng ngang, khi lực kiên kết đàn hồi xuất hiện biến dạng dãn, nén thì môitrường truyền sóng dọc

 Sóng ngang chỉ truyền trong môi trường rắn và lỏng

 Sóng dọc truyền trong cả 3 môi trường vật chất rắn, lỏng, khí

 Chú ý: Sóng cơ không truyền được trong chân không

d Các đại lượng đặc trưng cho sóng cơ

 Biên độ sóng A(m): là biên độ dao động của các phần tử vật chất môitrường có sóng truyền qua Càng xa tâm dao động thì biên độ sóng càng giảm

 Tần số sóng f (Hz): là tần số dao động của các phần tử vật chất môitrường có sóng truyền qua

Chú ý: Quá trình truyền sóng là quá trình truyền pha dao động, khi sóng

lan truyền thì các thì các đỉnh sóng di chuyển còn các phần tử vật chất môitrường mà sóng truyền qua thì vẫn dao động xung quanh vị trí cân bằngcủa chúng

e Sóng từ một nguồn truyền đến một điểm

Giả sử có một nguồn sóng dao động tại O với phương trình:

Xét tại một điểm M trên phương truyền sóng, M cách O một khoảng d.

Do sóng truyền từ O đến M hết một khoảng thời gian t d

v

  ,với v là tốc độtruyền sóng nên dao động tại M chậm pha hơn dao động tại O Khi đó li độ daođộng tại O ở thời điểm t t bằng li độ dao động tại M ở thời điểm t Ta được:

d2B

d1A

Chú ý:   2kk  : Hai dao động cùng pha

2k 1 k 

2.1.2 Giao thoa sóng.

a Khái niệm giao thoa sóng

Hiện tượng giao thoa sóng: Là hiện tượng hai sóng kết hợp, khi gặp nhautại những điểm xác định, luôn luôn hoặc tăng cường nhau, hoặc làm yếu nhau[3] Hiện tượng giao thoa là hiện tượng đặc trưng của sóng

Điều kiện để có hiện tượng giao thoa: Là hai sóng phải xuất phát từ hainguồn kết hợp, nghĩa là hai nguồn dao động cùng phương, cùng tần số và có độlệch pha không đổi theo thời gian Hai sóng do hai nguồn kết hợp tạo ra gọi làhai sóng kết hợp

b Lý thuyết giao thoa

Giả sử có hai nguồn sóng kết hợp đặt tại hai điểm A và B dao động vớicùng biên độ, cùng tần số với phương trình tương ứng là:

24

Phương trình sóng tại M do sóng từ nguồn A truyền đến là:

+ Trường hợp 1: Hai nguồn dao động cùng pha: A B 0

Khi đó phương trình dao động của hai nguồn là: u A u B Acost AThay vào (2.3), ta được phương trình dao động tổng hợp tại M là: