skkn một số phương án thực hành đo gia tốc rơi tự do dùng cho học sinh THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁTRƯỜNG THPT HÀM RỒNG ---SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN THỰC HÀNH ĐO GIA TỐC RƠI TỰ DO DÙNG CHO HỌC SINH THPT Người thực hiện: Tào Thị Hạnh Chức

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG

-SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN THỰC HÀNH ĐO GIA TỐC RƠI TỰ

DO DÙNG CHO HỌC SINH THPT

Người thực hiện: Tào Thị Hạnh Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc lĩnh vực môn: Vật lý

THANH HOÁ NĂM 2018

MỤC LỤC

1 Më ®Çu

Trang 3

2 Néi dung s¸ng kiÕn kinh nghiÖm

2.1.Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm và giải pháp đã sử dụng

để giải quyết vấn đề

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

2.3 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục,

với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường

3 Kết luận và kiến nghị

Tài lệu tham khảo

3

3 9

10 10 11

1 MỞ ĐẦU

1.1 Lí do chọn đề tài.

Vật lý là một môn khoa học thực nghiệm, mọi định luật hiện tượng đều được rút ra từ thực nghiệm hoặc được kiểm chứng bằng thực nghiệm Chính vì vậy mà từ lâu, thực nghiệm đã trở thành một phần không thể thiếu trong các bài giảng môn vật lí Vậy nhưng trong quá trình dạy học bản thân tôi còn gặp nhiều khó khăn khi dạy các tiết thực hành Có nhiều nguyên nhân

dẫn đến khó khăn trên như: Các bộ thí nghiệm như trong bài học thực hành ở phòng thí nghiệm của nhà trường còn chưa đảm bảo về số lượng cũng như chất lượng Mỗi lớp thường khoảng 45 học sinh nhưng mỗi bài thực hành chỉ khoảng 1,2 bộ có thể dùng được , vậy nên rất nhiều học sinh dù rất muốn trực tiếp làm thí nghiệm nhưng không được làm mà chỉ có thể đứng quan sát các bạn làm Vì vậy tôi đã hướng dẫn các em xây dựng những phương án thực hành khác và tận dụng các thiết bị đang có ở phòng thí nghiệm để thực hiện theo phương án thực hành mới

1.2 Mục đích nghiên cứu

Hiện nay, xu hướng đổi mới về phương pháp dạy học ở trường phổ thông

là tích cực hoá quá trình hoạt động nhận thức của học sinh Đối với bộ môn Vật lý, xu hướng trên được thể hiện rõ trong nhiều mặt, trong đó có việc tăng cường hoạt động thực nghiệm của học sinh.Trong khi dạy các bài thực hành phải làm sao để từ những cơ sở lý thuyết và các bài toán đã làm học sinh tích cực xây dựng các phương án thực hành mới, chứa không chỉ tìm hiểu mình phương án thực hành mà sách giáo khoa đã đưa ra Việc bồi dưỡng cho các

em các kĩ năng thực nghiệm và xây dựng những phương pháp thí nghiệm mới của riêng mình từ những bài toán thí nghiệm giúp các em hiểu đúng hơn về bản chất của môn Vật Lý từ đó các em sẽ yêu thich môn vật lý hơn và tích cực vận dụng kiến thức vật lý vào sáng tạo kĩ thuật và đời sống

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Trong bài sáng kiến kinh nghiệm này tôi trình bày một số phương án có thể áp dụng để xác định gia tốc rơi tự do nhằm làm đa dạng thêm cho các phương án thực nhiệm

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Bằng phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết từ những công thức

đã học, những bài toán vật lý đã làm từ đó xây dựng các phương án thí nghiệm Trong cùng giờ thực hành sẽ phân cho các tổ khác nhau tiến hành đo

theo các phương án khác nhau, tín hành thu thập thông tin, xử lý số liệu, so sánh kết quả của các tổ với nhau và rút ra ưu nhược điểm của từng phương án

2

NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm và các giải pháp đã xử dụng

để giải quyết vấn đề

Phương án xác định gia tốc trọng trường bằng chuyển động rơi tự do

1 cơ sở líthuyết

Khi một vật rơi trong không khí mà sức cản của không khí rất nhỏ so với trọng lực tác dụng lên vật thì ta có thể coi đó là chuyển động rơi tự do

Trong chuyển động rơi tự do, ta có công thức :

1 2

2

h gt ;   s g t2

Trong đó : h là quãng đường vật rơi được trong thời gian t

s là hiệu quãng đường vật đi được sau những khoảng thời gian t liên tiếp

Do đó có thể xác định gia tốc trọng trường theo hai phương án

Phương án 1: Đo độ cao nơi thả vật, thời gian vật rơi từ đó tính gia tốc

trọng trường theo công thức : g 2h2

t



Phương án 2 : Cố định khoảng thời gian t, xác định vị trí của vật rơi

sau những khoảng thời gian t liên tiếp

Từ đó tính ∆s = s2 - s1 = s3 - s2

Tính gia tốc trọng trường theo công thức: g 2s

t





2.

Thực nghiệm

*) Phương án 1:

a Dụng cụ :

Bộ thí nghiệm gồm một máy đo thời gian,

một giá có vạch chia độ được gắn một nam châm

1 2 k

điện, khoá K có hai chốt 1 và 2

b Tiến hành thí nghiệm

Lúc đầu cho khoá K đóng vào chốt 1 khi đó

nam châm điện được nuôi bởi nguồn điện sẽ hút

chặt viên bi sắt Đưa kim chỉ của đồng hồ về vạch

số 0

Gạt khoá K sang chốt 2, dòng điện qua nam châm bị ngắt viên bi được nhả ra và rơi tự do đồng thời đồng hồ bắt đầu chạy Tới khi viên bi rơi chạm thanh Q, đồng hồ sẽ dừng chạy Đọc thời gian rơi t của viên bi trên đồng hồ

và độ cao h trên thước ta xác định được g

* Phương án 2

a Dụng cụ

Một giá thí nghiệm có gán thước, phía trên gắn một nam châm được kết nối với camera

Một viên bi sắt có gắn tấm phản quang

Một đầu thu có kết nối với máy tính

b Tiến hành thí nghiệm

Khởi động chương trình VideoCom trên máy tính để màn hình hiện lên

đồ thị toạ độ, thời gian của vật

Gắn viên sắt có tấm phản quang lên giá bằng lực hút của nam châm Bấm F9 trên bàn phím, máy bắt đầu đo, dòng điện nuôi nam châm bị ngắt, viên bi rơi xuống, camera sẽ phát ra ánh sáng đỏ, ánh sáng này được phản xạ trên các tấm phản quang và được camera thu lại Nhờ tín hiệu phản

xạ, camera có thể xác định được vị trí của vật và vẽ đồ thị x - t Từ đồ thị hoặc

từ bảng số liệu máy tính thu được ta có thể tính gia tốc trọng trường theo công thức

2

t

s

a

Phương án xác định gia tốc trọng trường bằng đệm không khí

1, Cơ sở lớ thuyết

Xột chuyển động của một hệ vật m1, m2

m1, đặt trờn mặt phẳng ngang khụng ma sỏt

Gia tốc hệ vật: 2 2

(1)

a

Gọi độ cao của vật lỳc đầu là h

1 2 22 (2)

2

h

t

Từ (1) và (2) 1 2 2

2

2

*

g



2

2

*

g



2, thực nghiệm

a Dụng cụ

Đệm khụng khớ là một ống hỡnh hộp dài, trờn mặt cú đục cỏc lỗ nhỏ Khi bơm nộn khớ hoạt động, nú sẽ thổi khụng khớ vào trong ống, khụng khớ sẽ thoỏt ra từ cỏc lỗ nhỏ đú Đặt một xe trượt cú mặt dưới phự hợp với bề mặt của đệm khụng khớ lờn trờn thỡ giữa xe trượt và đệm khụng khớ hỡnh thành một lớp khụng khớ mỏng Trong quỏ trỡnh chuyển động xe chỉ trượt trờn lớp khụng khớ mà khụng chạm trực tiếp lờn đệm do đú lực ma sỏt tỏc động lờn xe

là rất nhỏ và cú thể bỏ qua

Cỏc dụng cụ cần cho thực nghiệm gồm: đệm khụng khớ, xe trượt, cỏc quả nặng, cõn, đồng hồ bấm giõy, giỏ cú gắn thước

b Tiến hành thực nghiệm

+ Điều chỉnh sự cõn bằng của đệm khụng khớ

+ Cõn cỏc khối lượng m1, m2

+ Đặt xe trợt m1 lên đệm không khí và cho m1 giữ bởi nam châm điện

+ Xác định độ cao của m2

+ Ngắt dòng điện nuôi nam châm đồng thời cho đồng hồ bấm dây hoạt

động Khi m2 chạm đất, cho đồng hồ ngừng hoạt động

m2

m1

+ Xác định thời gian chuyển động t và thay các đại lợng đo đợc vào công thức ta xác định đợc gia tốc trọng trờng

Phương ỏn xỏc định gia tốc trọng trường bằng mỏy Atỳt

1, Cơ sở lí thuyết

Xột hai vật m1, m2 nối với nhau bởi sợi dõy khụng dón vắt qua rũng rọc

cố định, cú khối lượng khụng đỏng kể

Gia tốc của hệ vật: 1 2 1 2

Gọi độ cao ban đầu của hệ vật là h,

thời gian kể từ khi hệ chuyển động đến khi m1 chạm đất là t

Ta cú: 1 2 22

2

h

t

  

Do đú: 2 1 2

1 2

g

t







1 2 2

1 2

2

g

t



 Xỏc định được h, t, m1, m2 ta xỏc định được g

2, thực nghiệm

a Dụng cụ

Dụng cụ thớ nghiệm gồm một giỏ cú gắn rũng rọc và thước một, hai vật

m1, m2 được nối với nhau qua sợi dõy khụng dón, đồng hồ bấm dõy, cõn

2 Tiến hành thớ nghiệm

+ Cõn khối lượng m1, m2 và lắp lờn hệ rũng rọc

+ Giữ cố định m2, đo khoảng cỏch từ m1 đến mặt đất

+ Thả cho m2 chuyển động đồng thời cho đồng hồ hoạt động

+ Khi m1 chạm đất ngắt đồng hồ

Dựa vào cỏc hiệu số đo được, thay vào cụng thức tớnh g

Phương ỏn xỏc định gia tốc trọng trường bằng mặt phẳng nghiờng

1, Cơ sở lí thuyết

h

m 2

m 1

Xét một vật chuyển động trợt trên một mặt phẳng nghiêng với góc nghiêng α

Gia tốc của vật a = g(sinα - kcosα )

sin -kcos

a g

Gọi l là chiều dài mặt phẳng nghiêng

1 2 22

2

l

t

Do đó 22 1

sin cos

l g

k



 Nếu nâng dần độ cao của mặt phẳng nghiêng thì khi    0 mà tag0= k vật

bắt đầu trợt Do đó: 2

0

l g

tg





Để tính α ta đo độcao h và chiều dài của mặt phẳng nghiêng

sin h

l

  cos  1 sin 2

2, Thực nghiệm

a Dụng cụ

Dụng cụ thí nghiệm gồm một mặt phẳng nghiêng, một xe trợt, thớc đo,

đồng hồ bấm dây

b Tiến hành thực nghiệm

+ Đặt vật trên máng nghiêng và nâng dần góc nghiêng cho tới khi vật bắt đầu trợt Đo h, l tính tg0

h tg

 

 + Nâng độ cao của mặt phẳng nghiêng lên để  > 0

+ Đặt vật m lên trên đỉnh mặt phẳng nghiêng và thả vật đồng thời cho

đồng hồ chạy Tới khi vật chạm chân mặt phẳng nghiêng thì ngắt đồng hồ

+ Đo các giá trị h, l để tính các giá trị sin, cos, và thay các giá trị tìm

đợc vào công thức tính g

* Chú ý:

Nếu dùng đệm không khí ta có thể bỏ qua ma sát và do đó:

m

h

s



2 2

sin sin

g

t

Phương án xác định gia tốc trọng trường bằng con lắc đơn

1, c¬ së lÝ thuyÕt

Con lắc đơn là con lắc gồm một vật nặng m gắn vào một sợi dây mảnh, nhẹ, không dãn chiều dài l được treo tại điểm O

Khi con lắc dao động với góc cực đại ỏ0 nhỏ, chu kì dao động của con lắc là

Đo T, l ta xác định được g

2, thực nghiệm

a Dụng cụ

Dụng cụ thực nghiệm là một con lắc đơn có chiều dài cỡ 1m, quả nặng

cỡ 1Kg, thước mét, cân, đồng hồ bấm giây

b Tiến hành thực nghiệm

+ Đo chiều dài l cuả dây treo, đo khối lượng m của quả nặng

+ Treo con lắc đơn lên trên điểm treo O rồi cho con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ

+ Đo thời gian để con lắc dao động 50 T bằng đồng hồ bấm giây

+ Tính T và thay vào công thức tính gia tốc trọng trường

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

Trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm học sinh thường chỉ phụ thuộc vào

phương án thí nghiệm đã được trình bày trong sách giáo khoa, chưa chịu khó làm nhiều dạng bài tập từ đó có cơ sở lý thuyết để xây dựng nhiều phương án thí nghiệm mới Một hạn chế nữa là trong phòng thực hành của nhà trường

g

l

T  2 

2 2

2 2

4

4

T

l g

g

l T













nhiều khi chỉ có một hoặc vài bộ thí nghiệm dùng cho bài thực hành đã được trình bày trong sách giáo khoa mà lớp lại đông học sinh nên nhiều em không trực tiếp được tham gia làm thí nghiệm Khi xây dựng được nhiều phương án thí nghiệm, giáo viên sẽ tạo cho học sinh sự say mê nghiên cứu và tư duy sáng tạo trong học tập đồng thời có thể kết hợp nhiều thiết bị sẵn có trong phòng thực hành để tạo thành các bộ thí nghiệm khác nhau cho cả lớp cùng làm thí nghiệm

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

Khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm trên vào quá trình dạy học tôi nhận thấy học sinh đã hiểu đầy đủ hơn cái hay, cái đẹp của môn Vật lý Vật lý không phải chỉ là những phương trình những con số mà tất cả những bài toán phức tạp đó đều giúp chúng ta đo đặc và tìm ra được những thông số cần thiết để ứng dụng vào khoa học kĩ thuật Khi dạy cho học sinh thiết kế các phương án thực hành, học sinh đã thực sự say mê với môn học hơn, say mê cả giải toán Vật lý và thiết kế phương án thực hành rất đơn giản từ kết quả của những bài toán Vật lý phức tạp Học sinh không chỉ tích cực, chủ động, sáng tạo trong các giờ học trên lớp mà còn say mê học, tìm tòi tự làm thực nghiệm lúc ở nhà Việc thiết kế các phương án thực nghiệm giúp học sinh hiểu đầy đủ hơn ý nghĩa của môn học, học sinh không chỉ tích cực học mà còn biết vận dụng tốt kiến thức môn học vào cuộc sống và khoa học sáng tạo kĩ thuật

3.KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Qua thực tế giảng dạy, tôi thấy rằng việc dạy cho các em thiết kế phương án thực hành đã làm cho học sinh thực sự hứng thú và say mê với môn học Học sinh xác định đúng đắn hơn mục đích học tập Học sinh không chỉ say sưa học tập hơn mà các em còn có sáng kiến trong khoa học kĩ thuật, góp phần vào sự tiến bộ của khoa học và công nghệ

XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG

ĐƠN VỊ

Thanh Hoỏ, ngày 20 thỏng 04 năm 2018

Tụi xin cam đoan đõy là SKKN của mỡnh viết, khụng sao chộp nội dung của

người khỏc

Tào Thị Hạnh

Tài liệu tham khảo

1- V LANGUé - Những bài tập hay về thí nghiệm Vật Lí – Ngời dịch : Nguyễn văn thiều – NXBGD

2- Nguyễn tú anh, vũ nh ngọc, vũ ngọc hồng, nguyễn thế khôi, nguyễn trọng hải, lê hơng quỳnh – Thực hành vật

lí đại cơng tập I – NXBGD

3 – Nguyễn thợng chung-Thí nghiệm thực hành Vật lí chọn lọc.NXBGD

4- GS Dơng trọng bái, TS Cao ngọc viễn - Các bài thi quốc gia chọn học sinh giỏi THPT NXB ĐHQGHN

DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÀ TÁC GIẢ

ĐÃ ĐƯỢC SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐÁNH GIÁ ĐẠT TỪ LOẠI C

TRỞ LÊN

1 Giúp học sinh giải nhanh một số bài toán

Vật Lý

2007-2008 C

2 Phương pháp giải bài tập về dòng điện

xoay chiều

2010-2011 C

3 Một số kinh nghiệm làm học sinh yêu

thích môn học vật lý

2012-2013 C

4 Thiết kế một số phương án thực hành đo

hệ số ma sát

2015-2016 C