Sử dụng đệm không khí thực hiện một số thí nghiệm trong dạy học phần cơ học vật lý 10 SGK thí điểm

Sử dụng đệm không khí thực hiện một số thí nghiệm trong dạy học phần cơ học – Vật lý 10 theo ch Vật lý 10 theo ch ơng trình mới... Nhận thức đợc tầm quan trọng của đệm không khí trong dạ

nguyễn bá kiên

sử dụng đệm không khí thực hiện một số thí nghiệm trong dạy học phần cơ học

III Khách thể và đối tợng nghiên cứu 4

IV Giả thuyết khoa học 4

V Nhiệm vụ nghiên cứu 5

VI Phơng pháp nghiên cứu 5

Phần hai : Nội dung Ch ơng một Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài 1.1 Thí nghiệm trong dạy học vật lý 6

1.1.1 Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý 6

1.1.2 Các loại thí nghiệm đợc sử dụng trong dạy học vật lý 7

1.1.3 Yêu cầu chung đối với việc sử dụng thí nghiệm 10

1.2 Phơng pháp thực nghiệm .10

1.2.1 Phơng pháp thực nghiệm trong nghiên cứu vật lý 10

1.2.2 Phơng pháp thực nghiệm trong dạy học vật lý 12

1.3 Đệm không khí 16

1.3.1 Nguyên tắc hoạt động 16

1.3.2 Chức năng của đệm không khí trong dạy học vật lý THPT 16

1.3.3 Thực trạng việc sử dụng đệm không khí trong dạy học vật lý ở bậc THPT hiện nay 16

Ch ơng hai Sử dụng đệm không khí thực hiện một số thí nghiệm trong dạy học phần cơ học – Vật lý 10 theo ch Vật lý 10 theo ch ơng trình mới. 2.1 Vai trò của đệm không khí trong dạy học phần cơ học – Vật lý 10 theo ch Vật lý 10 theo chơng trình mới 17

2.2 Giới thiệu sơ lợc về đệm không khí và các dụng cụ sử dụng kết hợp với nó 18

2.3 Sử dụng đệm không khí thực hiện một số thí nghiệm phần cơ học 10 21

2.4 Sử dụng các thí nghiệm trên đệm khí trong dạy học phần cơ học - vật lý 10 theo chơng trình mới… 38 38

Phần ba : Kết luận chung .40

Tài liệu tham khảo .42

2

Phần một : Mở đầu

I lý do chọn đề tài.– lý do chọn đề tài.

Chúng ta đang bớc đi trong những năm đầu của thế kỷ 21, thế kỷ mà thế giới sẽ

có nhiều chuyển biến mạnh mẽ Đặc biệt là cuộc cách mạng khoa học công nghệhiện đại phát triển, sự bùng nổ thông tin, tri thức nhân loại tăng vọt về cả chất l-ợng và số lợng Thế kỷ của nền kinh tế tri thức

Đất nớc ta đang trong thời kỳ đổi mới, nền kinh tế đang trên đà phát triển Trớctình hình đó, sự nghiệp giáo dục của nớc ta cũng cần có những bớc thay đổi cănbản để thích ứng nhanh chóng với xu thế thay đổi của thế giới, đáp ứng đòi hỏingày càng cao chất lợng đào tạo con ngời trong thời kỳ đổi mới

Trong những năm gần đây, Bộ giáo dục và đào tạo đang đẩy mạnh việc biênsoạn lại chơng trình và sách giáo khoa phổ thông Đây là một yêu cầu bức thiết đểnâng cao chất lợng đào tạo nguồn nhân lực cho sự nghiệp công nghiệp hoá - hiện

đại hoá đất nớc, để tiến kịp trình độ chung của các nớc trong khu vực khi nềnkinh tế tri thức phát triển mạnh mẽ

Theo TS Trần Viết Vợng – Vật lý 10 theo ch Viện khoa học giáo dục: “ Định hớng chung và cơbản nhất của việc đổi mới chơng trình và sách giáo khoa phổ thông là đa học sinhvào vị trí chủ thể của hoạt động nhận thức Thực chất của việc đổi mới phơngpháp dạy học là học sinh làm việc nhiều hơn, tranh luận nhiều hơn, suy nghĩnhiều hơn trên cơ sở các thí nghiệm, các thiết bị dạy học trực quan “

3

Để đạt đợc các mục tiêu kỹ năng trên thì thiết bị dạy học đóng vai trò rất quantrọng, là phơng tiện, công cụ chính để học sinh hoạt động, lĩnh hội tri thức.

Một trong những thiết bị dạy học hiện đại, góp phần nâng cao hiệu quả, độ chínhxác của các thí nghiệm Vật lý là “ đệm không khí ”

Với đệm không khí , ngời ta gần nh loại bỏ đợc lực ma sát, vật chuyển

động trên đệm khí chỉ chịu tác dụng của hai lực cân bằng, đó là trọng lực và phảnlực của đệm khí

Tuy nhiên, việc sử dụng đệm không khí nhằm nâng cao độ chính xác của cácthí nghiệm vật lý, đặc biệt là các thí nghiệm về chuyển động thẳng không có masát, ở phổ thông còn rất hạn chế, cha đợc nhiều giáo viên quan tâm, khai thác triệt

để Trong khi đó, với chơng trình và sách giáo khoa thí điểm Vật lý 10, đệmkhông khí là một thiết bị dạy học đợc sử dụng phổ biến, ở nhiều bài, nhiều chơng Nhận thức đợc tầm quan trọng của đệm không khí trong dạy học chơngtrình thí điểm mới, cùng với sự hớng dẫn của thầy giáo Nguyễn Cảnh Vạn, tôi đãlựa chọn đề tài “ Sử dụng đệm không khí thực hiện một số thí nghiệm trong dạy học phần cơ học - Vật lý 10 sách giáo khoa thí

điểm ” để làm khoá luận tốt nghiệp

II Mục đích nghiên cứu.– lý do chọn đề tài.

Khai thác việc sử dụng đệm không khí trong các thí nghiệm để nâng cao tínhchính xác của các phép đo, các quá trình, hiện tợng vật lý nghiên cứu Từ đó nângcao chất lợng kiến thức vật lý cũng nh chất lợng dạy và học vật lý ở bậc THPTtheo chơng trình mới

III Khách thể và đối t– lý do chọn đề tài. ợng nghiên cứu.

Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy và học môn Vật lý bậc THPT theo chơngtrình sách giáo khoa mới

Đối tợng nghiên cứu: Sử dụng đệm không khí trong các thí nghiệm giáo khoa

IV Giả thuyết khoa học.– lý do chọn đề tài.

Nếu sử dụng đệm không khí trong các thí nghiệm một cách phù hợp thì sẽ nâng cao tính chính xác của các phép đo, các quá trình, hiện tợng vật lý nghiêncứu Từ đó nâng cao chất lợng dạy học vật lý bậc THPT

V Nhiệm vụ nghiên cứu.– lý do chọn đề tài.

4

- Tìm hiểu vai trò của thí nghiệm và phơng pháp thực nghiệm trong dạy học vật

lý phổ thông

- Tìm hiểu đệm không khí và các thiết bị đo thời gian hiện số

- Thực trạng việc sử dụng đệm không khí trong dạy học vật lý phổ thông hiệnnay

- Nghiên cứu SGK vật lý bậc THPT theo chơng trình mới

- Khai thác, sử dụng đệm không khí thực hiện một số thí nghiệm trong dạy họcphần cơ học 10

VI Ph– lý do chọn đề tài. ơng pháp nghiên cứu.

Phơng pháp phân tích, tổng hợp lý thuyết để nghiên cứu lý thuyết

Phơng pháp quan sát, điều tra để nghiên cứu thực tiễn

Phơng pháp thực nghiệm vật lý

Phơng pháp thực nghiệm s phạm

Các phơng pháp toán học toán học để xử lý số liệu

Phần hai : Nội dung

1.1 Thí nghiệm trong dạy học Vật lý

Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con ngời vàocác đối tợng của hiện thực khách quan Thông qua sự phân tích các điều kiện màtrong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận

đợc tri thức mới

1.1.1 Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý.

1.1.1.1 Các chức năng của thí nghiệm theo quan điểm của lý luận nhận thức.

5

Theo quan điểm của lý luận nhận thức, trong dạy học vật lý ở trờng phổ thông,thí nghiệm có các chức năng:

- Thí nghiệm là phơng tiện của việc thu nhận tri thức

- Thí nghiệm là phơng tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu đợc

- Thí nghiệm là phơng tiện của việc vận dụng tri thức đã thu đợc vào thực tiễn

- Thí nghiệm là một yếu tố không thể thiếu đợc của quá trình nhận thức vật lý

1.1.1.2 Các chức năng của thí nghiệm theo quan điểm lý luận dạy học.

- Thí nghiệm có thể đợc sử dụng ở tất cả các giai đoạn của quá trình dạy học + Giai đoạn định hớng mục đích nghiên cứu: Có thể sử dụng thí nghiệm để đềxuất vấn đề cần nghiên cứu, tạo tình huống có vấn đề

+ Giai đoạn hình thành kiến thức mới: Thí nghiệm cung cấp một cách hệthống các cứ liệu thực nghiệm để từ đó khái quát hoá quy nạp, kiểm tra tính đúng

đắn của giả thuyết hoặc hệ quả logic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, hình thànhkiến thức mới

+ Giai đoạn củng cố kiến thức, kỹ năng: Thí nghiệm có thể đợc sử dụng mộtcách đa dạng nhằm ôn tập, mở rộng, hệ thống hoá và vận dụng các kiến thức, kỹnăng đã có của học sinh, giúp học sinh thấy đợc biểu hiện của các kiến thức nàytrong tự nhiên, các ứng dụng của chúng trong đời sống và sản xuất

+ Thí nghiệm là phơng tiện để kiểm tra, đánh giá kiến thức và kỹ năng củahọc sinh

- Thí nghiệm là phơng tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của học sinh + Thí nghiệm là phơng tiện nâng cao chất lợng kiến thức, rèn luyện kỹ năng

kỹ xảo về vật lý của học sinh

+ Thí nghiệm là phơng tiện kích thích hứng thú học tập vật lý, tổ chức các quátrình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh

+ Thí nghiệm là phơng tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau,bồi dỡng các phẩm chất đạo đức của học sinh

- Thí nghiệm là phơng tiện đơn giản hoá và trực quan hoá trong dạy học vật lý.Thông qua thí nghiệm mà ta có thể nghiên cứu các hiện tợng, các quá trình xảy ratrong điều kiện có thể khống chế đợc, có thể quan sát, đo đạc đơn giản hơn, dễdàng hơn để đi tới nhận thức đợc nguyên nhân của mỗi hiện tợng và mối quan hệ

có tính quy luật giữa chúng với nhau

1.1.2 Các loại thí nghiệm đợc sử dụng trong dạy học vật lý

6

1.1.2.1 Thí nghiệm biểu diễn.

Thí nghiệm biểu diễn là loại thí nghiệm đợc giáo viên tiến hành ở trên lớp,trong các giờ học nghiên cứu kiến thức mới và có thể ở các giờ học củng cố kiếnthức của học sinh

Căn cứ vào mục đích sử dụng của thí nghiệm trong quá trình nhận thức củahọc sinh, thí nghiệm biểu diễn gồm các loại:

- Thí nghiệm mở đầu: Là thí nghiệm nhằm giới thiệu cho học sinh biết qua về

hiện tợng sắp nghiên cứu, để tạo tình huống có vấn đề, tạo nhu cầu hứng thú họctập cho học sinh

- Thí nghiệm nghiên cứu hiện tợng: Là thí nghiệm nhằm xây dựng hoặc kiểm

chứng lại kiến thức mới, đợc sử dụng trong giai đoạn nghiên cứu kiến thức mới.Thí nghiệm nghiên cứu hiện tợng bao gồm:

+ Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát: Nhằm cung cấp các cứ liệu thực nghiệm để

từ đó khái quát hoá quy nạp, kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệquả logic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, giải quyết vấn đề đặt ra ở đầu giờ học,

từ đó xây dựng kiến thức mới

+ Thí nghiệm nghiên cứu minh hoạ: Là thí nghiệm nhằm kiểm chứng lại kiếnthức đã đợc xây dựng bằng con đờng lý thuyết

- Thí nghiệm củng cố: Là thí nghiệm nêu lên những biểu hiện của các kiến thức

đã học trong tự nhiên, đề cập các ứng dụng của kiến thức này trong sản xuất và

đời sống, đòi hỏi học sinh phải vận dụng kiến thức đã học để dự đoán hoặc giảithích hiện tợng hay cơ chế hoạt động của thiết bị, dụng cụ kỹ thuật

7

Thí nghiệm trực diện cũng có thể tổ chức dới hình thức thí nghiệm cá nhân,các nhóm cùng lúc tiến hành các thí nghiệm khác nhau nhằm giải quyết cácnhiệm vụ bộ phận để đi tới giải quyết đợc nhiệm vụ tổng quát.

- Thí nghiệm thực hành.

Là loại thí nghiệm do học sinh thực hiện sau khi học xong một chơng, mộtphần hay một học kỳ nhằm ôn tập củng cố và rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, dới sựhớng dẫn của trực tiếp của giáo viên

Thí nghiệm thực hành có thể có nội dung định tính hoặc định lợng, song chủyếu là kiểm nghiệm lại các nội dung lý thuyết đã học Thí nghiệm thực hành cóthể đợc tổ chức dới một trong các hình thức: Thí nghiệm thực hành đồng loạt thínghiệm thực hành cá thể, thí nghiệm chuyên biệt

Hệ thống các loại thí nghiệm đợc sử dụng trong dạy học vật lý phổ thông cóthể mô tả bằng sơ đồ sau:

8

TN

mở đầu nghiên cứuTN củng cốTN trực diệnTN thực hànhTN

TN và quan sát

ở nhà

TN thực tập

TN biểu diễn

TN VậT Lý

TN

nghiên cứu

khảo sát

TN nghiên cứu minh hoạ

TN

mở

đầu

TN Nghiên cứu

TN Củng cố

TN

Đồng loạt

TN Cá

thể

TN Chuyên biệt

1.1.3 Yêu cầu chung đối với việc sử dụng thí nghiệm.

- Xác định rõ logic của tiến trình dạy học, trong đó việc sử dụng thí nghiệmphải là một bộ phận hữu cơ của quá trình dạy học Phải đảm bảo cho học sinh ýthức đợc sự cần thiết của thí nghiệm và hiểu rõ mục đích của thí nghiệm

- Xác định rõ các dụng cụ cần sử dụng, sơ đồ bố trí thí nghiệm, các bớc tiếnhành thí nghiệm Không xem nhẹ các dụng cụ thí nghiệm đơn giản

- Đảm bảo cho học sinh ý thức đợc rõ ràng và tham gia tích cực vào tất cả cácgiai đoạn thí nghiệm

- Thử ngiệm kỹ lỡng thí nghiệm trớc giờ học, đảm bảo thí nghiệm phải thànhcông, kết quả thí nghiệm phải đáng tin cậy

- Đảm bảo các quy tắc an toàn khi sử dụng thí nghiệm

1.2 Phơng pháp thực nghiệm

1.2.1 Phơng pháp thực nghiệm trong nghiên cứu vật lý.

Phơng pháp thực nghiệm là một trong những phơng pháp cơ bản trong nghiêncứu vật lý học đợc ngời ta thờng dùng để thiết lập các định luật vật lý

gọi là các định luật thực nghiệm

Galilê đợc công nhận là ông tổ của Vật lý thực nghiệm, ngời sáng lập ra

ph-ơng pháp thực nghiệm Spaski đã nêu lên thực chất phph-ơng pháp thực nghiệm củaGalilê nh sau: Xuất phát từ quan sát thực nghiệm, nhà khoa học xây dựng một giảthuyết Giả thuyết đó không chỉ đơn giản là sự tổng quát hoá các thí nghiệm đãlàm, nó chứa đựng một cái gì mới mẻ, không có sẵn trong từng thí nghiệm cụ thể.Bằng phép suy luận logic và bằng toán học, nhà khoa học có thể từ giả thuyết đó

mà rút ra đợc một số hệ quả, tiên đoán một số sự kiện mới mà trớc đó cha biết

đến Những hệ quả và sự kiện mới đó lại có thể dùng thực nghiệm để kiểm tra lại

đợc Nếu sự kiểm tra đó thành công, nó khẳng định sự đúng đắn của giả thuyết vàkhi đó, giả thuyết đợc coi là một định luật vật lý chính xác

9

Phơng pháp thực nghiệm đã thể hiện một quan điểm mới mẻ, sâu sắc về nhậnthức tự nhiên, nhận thức chân lý Niutơn đã làm rõ quan điểm đó bằng bốn quytắc sau:

Quy tắc 1 : Đối với mỗi hiện tợng, không thừa nhận những nguyên nhân nào

khác ngoài những nguyên nhân đủ để giải thích nó Quy tắc này là sự khẳng địnhvai trò của lý trí con ngời trong nhận thức chân lý, gạt bỏ những luận điểm tôngiáo, kinh viện, không có liên quan đến khoa học

Quy tắc 2 : Những hiện tợng nh nhau luôn luôn đợc quy về cùng một nguyên

nhân Quy tắc thể hiện t tởng nhân quả, quyết định luận của Niutơn: Một nguyênnhân xác định phải gây ra một hệ quả xác định

Quy tắc 3 : Tính chất của tất cả các vật có thể đem ra thí nghiệm đợc, mà ta

không thể làm cho nó tăng lên hoặc giảm xuống thì đợc coi là tính chất của mọivật nói chung Quy tắc này là sự quy nạp khoa học, cho phép ta khái quát hoánhững trờng hợp riêng lẻ để tìm ra những định luật tổng quát

Quy tắc 4 : Bất kỳ khẳng định nào rút ra từ thực nghiệm, bằng phơng pháp

quy nạp đều là đúng chừng nào cha có những hiện tợng khác giới hạn hoặc mâuthuẫn với khẳng định đó Quy tắc này thể hiện quan điểm biện chứng về tính tơng

đối và tuyệt đối của chân lý Nó thừa nhận mỗi chân lý khoa học đều có thể đợcchính xác hoá thêm, đợc hoàn chỉnh thêm từng bớc một, nhng trong mỗi bớc củaquá trình nhận thức nó vẫn hoàn toàn có giá trị khoa học

Với phơng pháp và t tởng nói trên, Niutơn đã đạt đợc những thành tựu rực rỡtrong nghiên cứu cơ học và ảnh hởng sâu sắc đến toàn bộ sự phát triển của vật lýhọc trong nhiều thế kỷ sau

1.2.2 Phơng pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lý.

1.2.2.1 Các giai đoạn của phơng pháp thực nghiệm.

Trong dạy học vật lý, phơng pháp thực nghiệm cũng là phơng pháp quan trọng

để giúp cho học sinh bằng hoạt động của bản thân mình mà có thể tái tạo, chiếmlĩnh đợc các kiến thức vật lý Ngời giáo viên có thể phỏng theo phơng pháp thựcnghiệm của các nhà khoa học mà tổ chức cho học sinh hoạt động theo các giai

đoạn sau:

Giai đoạn 1 : Giáo viên mô tả một hoàn cảnh thực tiễn hay biểu diễn một vài thí

nghiệm và yêu cầu học sinh dự đoán diễn biến của hiện tợng, tìm nguyên nhân

10

hoặc xác lập một mối quan hệ nào đó Học sinh cần phải suy nghĩ tìm tòi mới trảlời đợc.

Giai đoạn 2 : Giáo viên hớng dẫn, gợi ý cho học sinh xây dựng một câu trả lời

dự đoán ban đầu, dựa vào sự quan sát tỷ mỉ kỹ lỡng, dựa vào kinh nghiệm bảnthân, vào những kiến thức đã có Những dự đoán này có thể còn thô sơ, có vẻ hợp

lý nhng cha chắc chắn

Giai đoạn 3 : Từ giả thuyết dùng suy luận logic hay suy luận toán học suy ra

một hay một số hệ quả: Dự đoán một hiện tợng trong thực tiễn, một mối quan hệ giữa các đại lợng vật lý

Giai đoạn 4 : Xây dựng và thực hiện một phơng án thí nghiệm để kiểm tra xem

hệ quả dự đoán trên có phù hợp với kết quả thực nghiệm không Nếu phù hợp thìgiả thuyết trên trở thành chân lý, nếu không phù hợp thì phải xây dựng giả thuyếtmới

Giai đoạn 5 : ứng dụng kiến thức Học sinh vận dụng kiến thức để giải thích

hay dự đoán một số hiện tợng trong thực tiễn, để nghiên cứu các thiết bị kỹ thuật.Thông qua đó, trong một số trờng hợp, ta đi tới giới hạn áp dụng của kiến thức vàxuất hiện mâu thuẫn nhận thức mới cần giải quyết

1.2.2.2 Các mức độ sử dụng phơng pháp thực nghiệm trong dạy học vật lý.

Giai đoạn 1

Mức độ 1: Học sinh tự lực phát hiện vấn đề, nêu câu hỏi Giáo viên giới thiệu

hiện tợng xảy ra đúng nh thờng thấy trong tự nhiên để học sinh tự lực phát hiệnnhững tính chất hay những mối quan hệ đáng chú ý cần nghiên cứu

Mức độ 2: Giáo viên tạo ra một hoàn cảnh đặc biệt trong đó xuất hiện một hiện

tợng mới lạ, lôi cuốn sự chú ý của học sinh, gây cho họ sự ngạc nhiên, sự tò mò

Từ đó, học sinh nêu ra một vấn đề, một câu hỏi cần giải đáp

Mức độ 3: Giáo viên nhắc lại một vấn đề, một hiện tợng đã biết và yêu cầu học

sinh phát hiện xem có chỗ nào cha đợc hoàn chỉnh, cha đầy đủ cần tiếp tụcnghiên cứu

Giai đoạn 2

Risa Fâyman cho rằng “ Các định luật vật lý có nội dung rất đơn giản nhngbiểu hiện của chúng trong thực tế lại rất phức tạp” Bởi vậy, từ sự phân tích cáchiện tợng thực tế đến việc dự đoán những mối quan hệ đơn giản nêu trong các

định luật là cả một nghệ thuật Cần cho học sinh làm quen dần

11

Mức độ 1: Dự đoán định tính: Trong những hiện tợng thực tế phức tạp, dự đoán

những nguyên nhân chính, mối quan hệ chính chi phối hiện tợng Có thể có rấtnhiều dự đoán mà ta sẽ phải lần lợt tìm ra cách bác bỏ

Mức độ 2: Dự đoán định lợng Những mối quan hệ định lợng thờng đợc biểu

diễn bằng một số ít hàm số đơn giản nh : Tỷ lệ thuận, tỷ lệ nghịch, hàm số bậcnhất, hàm số bậc hai, hàm lợng giác Việc dự đoán định lợng có thể dựa trên một

số cặp số liệu đợc biều diễn trên đồ thị, dựa trên dạng của đồ thị mà dự đoán mốiquan hệ hàm số giữa hai đại lợng

Mức độ 3: Những dự đoán đòi hỏi một sự quan sát chính xác, tỷ mỷ, một sự

tổng hợp nhiều sự kiện thực nghiệm, không có điều kiện thực hiện ở lớp, vợt quakhả năng của học sinh Khi này, giáo viên có thể dùng phơng pháp kể chuyện lịch

sử để giới thiệu các giả thuyết mà các nhà bác học đã đa ra

Giai đoạn 3

Việc suy ra hệ quả đợc thực hiện bằng suy luận logic hay suy luận toán học

Mức độ 1: Hệ quả có thể quan sát, đo lờng trực tiếp.

Mức độ 2: Hệ quả không quan sát đợc trực tiếp bằng các dụng cụ đo mà phải

tính toán gián tiếp qua việc đo các đại lợng khác

Mức độ 3: Hệ quả suy ra trong điều kiện lý tởng Có nhiều trờng hợp hiện tợng

thực tế bị chi phối bởi rất nhiều yếu tố tác động không thể loại trừ nhng ta chỉ xétquan hệ giữa một số ít yếu tố Nh vậy hệ quả suy ra từ giả thuyết chỉ gần đúng

Giai đoạn 4

Việc bố trí thí nghiệm kiểm tra thực chất là tạo ra những điều kiện đúng nhnhững điều kiện đã nêu trong việc suy luận ra hệ quả

Mức độ 1: Thí nghiệm đơn giản, học sinh đã biết cách thực hiện các phép đo, sử

dụng các dụng cụ đo

Mức độ 2: Học sinh đã biết nguyên tắc đo các đại lợng nhng việc bố trí thí

nghiệm cho sát với điều kiện lý tởng có khó khăn Giáo viên phải giúp đỡ bằngcách giới thiệu phơng án làm để học sinh thực hiện

Mức độ 3: Khi thí nghiệm kiểm tra là những thí nghiệm kinh điển rất phức tạp

và tinh tế, không thể thực hiện đợc ở trờng phổ thông, giáo viên mô tả cách bố tríthí nghiệm rồi thông báo kết quả các phép đo để học sinh gia công các số liệu, rút

ra kết luận hoặc giáo viên thông báo cả kết luận

Giai đoạn 5

12

Những ứng dụng của các định luật thờng có ba dạng: Giải thích hiện tợng, dự

đoán hiện tợng và chế tạo thiết bị đáp ứng một yêu cầu của đời sống, sản xuất

Mức độ 1: Học sinh chỉ cần vận dụng định luật vật lý để làm sáng tỏ nguyên

nhân của hiện tợng hoặc tính toán trong điều kiện lý tởng Đó có thể là những bàitập do giáo viên nghĩ ra

Mức độ 2: Xét một ứng dụng kỹ thuật đã đợc đơn giản hoá để có thể chỉ cần áp

dụng một vài định luật vật lý

Mức độ 3: Xét một ứng dụng kỹ thuật mà học sinh không những phải vận dụng

những định luật vật lý vừa đợc thiết lập mà còn phải vận dụng tổng hợp nhữnghiểu biết những kinh nghiệm về nhiều lĩnh vực khác của vật lý

Dạy học các kiến thức vật lý bằng phơng pháp thực nghiệm là một hớng utiên ở trờng phổ thông Để thực hiện mỗi giai đoạn của phơng pháp thực nghiệm

đòi hỏi phải có những suy nghĩ sáng tạo và có kỹ năng, kỹ xảo về nhiều mặt.Những bài học mà học sinh có thể tham gia đầy đủ vào cả 5 giai đoạn trên làkhông nhiều Đó là những bài mà việc xây dựng giả thuyết không đòi hỏi một sựphân tích qúa phức tạp và có thể kiểm tra giả thuyết bằng những thí nghiệm đơngiản, sử dụng những dụng cụ đo lờng mà học sinh đã quen thuộc

Bởi vậy, ngời giáo viên phải tuỳ thuộc theo nội dung của kiến thức, tuỳ theotrình độ học sinh, điều kiện trang bị cơ sở vật chất ở trờng phổ thông mà vận dụnglinh hoạt các mức độ sử dụng phơng pháp này Trong khi áp dụng phơng phápthực nghiệm, ngời giáo viên cần phối hợp với các phơng pháp nhận thức khác nhphơng pháp phân tích – Vật lý 10 theo ch tổng hợp, phơng pháp quy nạp – Vật lý 10 theo ch diễn dịch để hiệu quảdạy học là cao nhất

1.3 Đệm không khí

1.3.1 Nguyên lý hoạt động.

Dùng máy bơm thổi không khí nén qua các lỗ nhỏ trên mặt máng để nâng vậtlên Vật không tiếp xúc trực tiếp với máng, ma sát bị triệt tiêu

1.3.2 Chức năng của đệm không khí trong dạy học vật lý THPH.

Với đệm không khí, ta có thể tạo ra đợc một chuyển động gần nh loại bỏ đợclực ma sát Đó là chức năng nổi trội nhất của đệm không khí Từ đó đã giải quyết

đợc nhiều vấn đề trong quá trình dạy học vật lý, giúp nâng cao chất lợng kiếnthức vật lý cũng nh chất lợng dạy học môn vật lý ở trờng phổ thông

13

Chúng ta có thể sử dụng đệm không khí kết hợp với máy vi tính hoặc các thiết

bị đo thời gian hiện số, giúp cho việc giảng dạy một số vấn đề đợc trực quan hơn,hiệu quả hơn nh : Chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi đều, các

định luật Niwtơn, định luật bảo toàn động lợng, dao động cơ học

Đệm không khí có thể đợc sử dụng trong các thí nghiệm biểu diễn của giáo viênhoặc trong các thí nghiệm thực hành của học sinh

1.3.3 Thực trạng việc sử dụng đệm không khí trong dạy học vật lý ở bậc THPT hiện nay.

Cơ học là một phần quan trọng của vật lý 10 THPT hiện hành, chiếm tổng số

50 tiết theo phân phối chơng trình Việc dạy học cơ học 10 đòi hỏi cần có một sốthí nghiệm biểu biểu diễn trong quá trình xây dựng các khái niệm, các định luậtmới nh thí nghiệm về chuyển động thẳng đều, thẳng biến đổi đều, thí nghiệm xâydựng các định luật Niutơn, thí nghiệm về định luật bảo toàn động lợng … 38 Nhữngthí nghiệm này đều xét trong điều kiện lý tởng là không có ma sát Trong các thínghiệm đó, sử dụng đệm không khí là một phơng án đạt hiệu quả cao

Tuy nhiên, trình bày của sách giáo khoa vật lý 10 hiện hành không sử dụng

đệm không khí mà chủ yếu sử dụng các máng trợt Hơn nữa, việc trang bị đệmkhông khí cho các trờng phổ thông còn hạn chế Theo điều tra các trờng THPT ởthành phố Vinh, chỉ một số trờng nhng các thiết bị hỗ trợ kèm theo nh bơm nénkhí, đồng hồ đo thời gian … 38 cũng không đồng bộ, đầy đủ Không những vậy, sửdụng đệm không khí trong dạy học đòi hỏi nhiều về mặt thời gian Với 45 phútmỗi tiết học trên lớp, nếu giáo viên không có sự phân phối hợp lý thì rất khó hoànthành mục tiêu dạy học đề ra Vì vậy, việc sử dụng đệm không khí trong dạy họchiện nay gặp rất nhiều khó khăn, nếu có cũng mới dừng lại ở những thí nghiệmbiểu diễn mang tính chất định tính, cha đợc khai thác triệt để trong quá trình dạyhọc

14

ch ơng hai : sử dụng đệm không khí xây dựng một số thí

nghiệm trong dạy học phần cơ học – lý do chọn đề tài vật lý 10 theo ch

-ơng trình mới.

2.1 Vai trò của đệm không khí trong dạy học phần cơ học – vật lý 10 theo chơng trình mới.

Với u điểm nổi trội là có thể tạo ra đợc một chuyển động thẳng gần nh loại bỏ

đợc ma sát, đệm không khí kết hợp với các thiết bị đo thời gian là một thiết bị thínghiệm quan trọng, đợc sử dụng khi dạy học nhiều vấn đề, đặc biệt là ở phần cơhọc

Đệm không khí có thể đợc sử dụng trong các thí nghiệm biểu diễn của giáoviên Cụ thể gồm các thí nghiệm:

- Khảo sát thực nghiệm chuyển động thẳng đều, chuyển động thẳng biến đổi

đều

- Khảo sát chuyển động của một vật dới tác dụng của các lực cân bằng

- Khảo sát mối quan hệ giữa lực tác dụng và gia tốc

- Khảo sát tơng tác giữa hai vật

Các thí nghiệm về tơng tác giữa hai vật đợc thực hiện trên đệm không khí nhằmcung cấp các cứ liệu để đi đến xây dựng định luật bảo toàn động lợng

Đệm không khí là một thiết bị kỹ thuật, góp phần giáo dục kỹ thuật tổng hợpcho học sinh Giáo viên có thể cho học sinh làm quen với đệm không khí thôngqua các bài thực hành, kiểm chứng các kiến thức đã học nh đo gia tốc của mộtchuyển động thẳng

Tóm lại, sử dụng đệm không khí đã giúp cho việc dạy học phần cơ học – Vật lý 10 theo ch Vật

lý 10 đợc thuận lợi và hỉệu quả hơn, góp phần nâng cao chất lợng kiến thức vật lý,thúc đẩy việc sử dụng các hình thức dạy học tích cực, nâng cao chất lợng dạy họcvật lý phổ thông

15

2.2 Giới thiệu sơ lợc về đệm không khí và các dụng cụ sử dụng trong các thí nghiệm.

Hình 2

2.2.1 Băng đệm khí.

Băng đệm khí đợc làm từ hợp kim nhôm, có dạng một hộp rỗng dài 1,2m hoặc1,5m, hai đầu bịt bằng hai tấm nhựa cứng T1, T2 Đầu T1 kín, đầu T2 có lỗ nốithông với bơm nén khí Mặt trên của băng có dạng chữ V ngợc, rất phẳng vànhẵn, trên hai mặt băng có nhiều lỗ nhỏ đợc phân bố đều dọc theo băng cho khíphun ra

2.2.2 Bơm nén khí và ống dẫn khí nén.

2.2.3 Các cổng quang điện D, D':

Gồm một điốt Đ1 phát ra tia hồng ngoại và một điốt Đ2 nhận tia hồng ngoại

từ Đ1 chiếu sang Dòng điện cung cấp cho Đ1 đợc lấy từ đồng hồ đo thời gian.Khi có vật chắn chùm tia hồng ngoại từ Đ1 sang Đ2 sẽ phát ra tín hiệu truyềntheo dây dẫn đi tới máy đếm, điều khiển đồng hồ hoạt động tức thì, gần nh không

có quán tính

Hai cổng quang điện đợc lắp trên thanh đỡ có thể dịch chuyển dọc theo băng

đệm khí Thớc mm gắn trên băng và mũi tên trên thanh đỡ giúp ta xác định vị tríhai cổng quang điện

2.2.4 Động tử ( Xe trợt ).

16

1

4

Đó là các vật trợt có tiết diện hình chữ V ngợc, dài khoảng 150mm Khối lợng

động tử khoảng 200g, có thể đeo các gia trọng vào hai bên thành để thay đổi khốilợng của nó Trên động tử có rãnh để cắm các tấm cản quang có chiều dài l khácnhau Tấm cản quang có dạng chữ I hoặc chữ U

2.2.5 Dụng cụ đo thời gian.

2.2.5.1 Đồng hồ bấm giây điều khiển bằng các cổng quang điện (Hình 3)

Trong dụng cụ này, một đồng hồ bấm giây điện tử (1) đợc điều khiển đóng mởbằng một Rơle điện (2) Rơle này mắc nối tiếp với một điốt quang (3) và hoạt

động bằng nguồn một chiều cỡ 6V ánh sáng chiều vào điốt quang từ một đènmun (4) và đợc bố trí nh cổng quang điện

Khi không có vật chắn chùm sáng chiếu vào điốt quang, điện trở của nó lúcnày nhỏ, cỡ 100 , Rơ le hoạt động làm mạch đồng hồ mở

Khi có vật chắn chùm sáng chiếu vào điốt quang, điện trở của nó lúc này rấtlớn, Rơle không hoạt động, mạch đồng hồ đóng

Nh vậy, bằng việc điều khiển ánh sáng chiếu vào điốt quang này, ta có thể

điều khiển đợc hoạt động của đồng hồ bấm giây

2.2.5.2 Đồng hồ đo thời gian hiện số.

Là loại dụng cụ đo thời gian chính xác cao (độ chia nhỏ nhất 0,001- 0,01s)

Nó có thể hoạt động nh một đồng hồ bấm giây đợc diều khiển bằng các cổng quang điện

- Trên mặt đồng hồ có hai ổ cắm 5 chân, một nút ấn và một núm chuyển mạch + ổ E1 có 5 chân, đợc nối với cổng quang điện D, vừa cung cấp dòng điện chocổng D, vừa nhận tín hiệu từ D gửi về

17

Sơ đồ nguyên lý làm việc