Thí nghiệm phương pháp 1

Các chức năng của thí nghiệm vật lý Tùy theo mục đích sử dụng thí nghiệm trong dạy học, thí nghiệm vật lý có thể thực hiện được các chức năng khác nhau của quá tr nh dạy học như: - Thí

Tài liệu giảng dạy học phần “Thí nghiệm phương pháp 1”, do thạc sỹ Trần Quốc Duyệt công tác tại Bộ môn Vật lý - Khoa Sư phạm và thạc sỹ Trịnh Thị Hồng công tác tại Khu thí nghiệm trung tâm đồng thực hiện Các tác giả đã báo cáo nội dung và được Hội đồng Khoa học và Đào tạo Khoa thông qua ngày……….,

và được Hội đồng Khoa học và Đào tạo Trường Đại học An Giang thông qua ngày……….,

LỜI CÁM ƠN

Chúng tôi xin gửi lời cám ơn đến quý đồng nghiệp ở Bộ môn Vật lý cũng như quý đồng nghiệp đang công tác tại bộ phận Vật lý ở Khu thí nghiệm thực hành đã chân thành góp ý chỉnh sửa và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện tài liệu giảng dạy học phần Thí nghiệm phương pháp 1 góp phần cho tài liệu giảng dạy này hoàn thành đúng hạn

Tôi cũng xin gửi lời cám ơn đến các bạn sinh viên ngành Sư phạm Vật lý các khóa DH10LY, DH11LY, DH13LY, DH14LY đã có những phản hồi tích cực để tôi chỉnh sửa tài liệu này phù hợp với điều kiện học tập của sinh viên chuyên ngành sư phạm

An Giang, ngày 20 tháng 06 năm 2016

LỜI CAM KẾT

Chúng tôi xin cam đoan đây là tài liệu giảng dạy của riêng chúng tôi Nội dung trong tài liệu giảng dạy có xuất xứ rõ ràng

An Giang, ngày 20 tháng 06 năm 2016

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN Trang ii LỜI CAM KẾT Trang iii MỤC LỤC Trang iv DANH SÁCH BẢNG Trang vi DANH SÁCH HÌNH Trang ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Trang xiii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TH NGHIỆM VẬT L Trang 01 1.1 ĐẶC ĐIỂM VÀ CHỨC NĂNG CỦA TH NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT

LÝ Trang 01 1.2 CÁC LOẠI TH NGHIỆM ĐƯ C SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC VẬT L Trang 02 1.3 YÊU CẦU VỀ KỸ THUẬT VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC ĐỐI VỚI

VIỆC SỬ DỤNG TH NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT L Trang 05 1.4 PHƯƠNG PHÁP TH NGHIỆM BIỂU DIỄN VẬT L Trang 08 1.5 PHƯƠNG PHÁP TH NGHIỆM THỰC HÀNH VẬT L Trang 12 1.6 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN M T BÀI THÍ NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP Trang 13 1.7 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG M T SỐ DỤNG CỤ CƠ BẢN Trang 16 1.8 M T SỐ V DỤ VỀ GIÁO ÁN HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH Trang 22 1.9 M T SỐ V DỤ ĐỀ CƯƠNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CÁC ĐƠN VỊ

KIẾN THỨC CÓ SỬ DỤNG THIẾT BỊ TH NGHIỆM Trang 34 CHƯƠNG 2 CÁC BÀI TH NGHIỆM VẬT L LỚP 10 VÀ 11 Trang 50 2.1 CHUYỂN Đ NG THẲNG ĐỀU CHUYỂN Đ NG THẲNG BIẾN ĐỔI ĐỀU Trang 50 2.2 SỰ RƠI TỰ DO Trang 54 2.3 HAI QUY TẮC TỔNG H P LỰC Trang 64 2.4 THỰC HÀNH XÁC ĐỊNH HỆ SỐ MA SÁT Trang 73 2.5 KHẢO SÁT LỰC ĐÀN HỒI CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN CÓ TRỤC QUAY

QUI TẮC MOMEN LỰC Trang 77 2.6 ĐỊNH LUẬT BOYLE – MARIOTTE ĐỊNH LUẬT CHARLES Trang 81 2.7 HIỆN TƯ NG MAO DẪN Trang 84 2.8 THỰC HÀNH XÁC ĐỊNH HỆ SỐ CĂNG MẶT NGOÀI CỦA CHẤT LỎNG

……….Trang 85 2.9 TH NGHIỆM VỀ ĐIỆN T CH, ĐIỆN TRƯỜNG Trang 90 2.10 THỰC HÀNH VỀ DÕNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI Trang 95 2.11 DÕNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG Trang 109 2.12 ĐO THÀNH PHẦN NẰM NGANG CỦA TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT

Trang 111 2.13 TH NGHIỆM VỀ LỰC TỪ ĐỊNH LUẬT AMPERE Trang 115 2.14 HIỆN TƯ NG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ DÕNG ĐIỆN FOUCAULT Trang 118

2.15 B TH NGHIỆM VỀ HIỆN TƯ NG TỰ CẢM Trang 121 2.16 THỰC HÀNH ĐO CHIẾT SUẤT CỦA NƯỚC Trang 122 2.17 B TH NGHIỆM QUANG HÌNH BIỂU DIỄN Trang 126 2.18 XÁC ĐỊNH TIÊU CỰ CỦA THẤU K NH PHÂN KÌ Trang 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 135

DANH SÁCH BẢNG

5 Bảng 1.4: Bảng số liệu quy tắc hợp lực song song 37

12 Bảng 1.7: Khảo sát góc tới và góc khúc xạ ánh sáng 48

13 Bảng 2.1 Số liệu thí nghiệm rơi tự do 56

14 Bảng 2.2 Khảo sát chuyển động rơi tự do 59

16 Bảng 2.4 Tổng hợp hai lực song song cùng chiều 70

19 Bảng 2.7 Số liệu thí nghiệm định luật Boyle – Mariotte 81

20 Bảng 2.8 Kết quả đo đường kính ngoài và đường kính trong của

21 Bảng 2.9 Kết quả đo lực căng bề mặt của chất lỏng 87

22 Bảng 2.10 Bảng số liệu định luật Ohm toàn mạch 94

23 Bảng 2.11 Khảo sát đặc tính khuếch đại của Tranzito 96

24 Bảng 2.12a Bảng số liệu để xử lí theo các phương án 1 và 2 99

25 Bảng 2.12b Bảng số liệu để xử lí theo phương án 2 100

26 Bảng 2.13: Khảo sát dòng điện thuận qua diod 106

27 Bảng 2.14: Cường độ dòng điện và cảm ứng từ ứng với cuộn dây 200 112

30 Bảng 2.17 Thay đổi dòng điện qua khung 116

31 Bảng 2.18 Thay đổi khung dây (chiều dài khung dây) 116

32 Bảng 2.19 Cố định từ trường nam châm ở các giá trị I khác 117

33 Bảng 2.20 Các khung dây khác nhau ứng I qua khung không đổi 117

34 Bảng 2.21 Góc xoay khung dây thay đổi 117

35 Bảng 2.22 Xác định chiết suất của nước 124

37 Bảng 2.24 Xác định tiêu cự thấu kính phân kỳ 132

DANH SÁCH HÌNH

1 H nh 1.1 Các loại thí nghiệm trong dạy – học Vật lý 02

2 H nh 1.2 Sinh viên tham gia thí nghiệm thực hành 04

10 H nh 2.1 Thí nghiệm khảo sát chuyển động thẳng đều 51

11 H nh 2.2 Thí nghiệm khảo sát chuyển động nhanh dần đều 53

13 H nh 2.4 Bộ thí nghiệm đo gia tốc rơi tự do 58

14 H nh 2.5 Nguyên lí khảo sát chuyển động rơi tự do 60

15 H nh 2.6 Nguyên lí cấu tạo công tắc kép 61

16 H nh 2.7 Nguyên lí cải tiến công tắc kép 62

28 H nh 2.19 Thí nghiệm khảo sát định luật Boyle – Mariotte 80

29 H nh 2.20 Thí nghiệm khảo sát định luật Charles 81

30 H nh 2.21 Thí nghiệm hiện tượng mao dẫn 83

31 H nh 2.22 Mô h nh vòng nhôm đang được nâng lên khỏi mặt nước 84

32 H nh 2.23 Bộ dụng cụ đo hệ số căng bề mặt của chất lỏng 85

33 H nh 2.24 Thí nghiệm đo hệ số căng mặt ngoài của nước 86

39 H nh 2.30 Thí nghiệm sự phân bố điện tích ở vật dẫn 91

40 H nh 2.31 Thí nghiệm điện trường trong vật dẫn tích điện 92

41 Hình 2.32 Các dụng cụ bộ thí nghiệm thực hành dòng điện không

42 Hình 2.33: Định luật Ohm cho toàn mạch 94

42 H nh 2.34: Dụng cụ khảo sát đặc tính khuếch đại của Tranzito 95

44 H nh 2.35 Sơ đồ thực hành đo suất điện động và điện trở trong của

53 H nh 2.44 a)Đường đặc trưng Volt – Ampere và b)Diod 106

54 H nh 2.45 Thí nghiệm dòng nhiệt điện 108

55 H nh 2.46 Thí nghiệm về dòng điện trong chất điện phân 109

56 H nh 2.47 Thí nghiệm về dòng điện trong chất khí 109

58 H nh 2.49 Thí nghiệm đo từ trường nằm ngang của Trái Đất 113

59 H nh 2.50 Dụng cụ thí nghiệm lực từ và cảm ứng điện từ 114

60 H nh 2.51 Thí nghiệm nghiên cứu phương chiều và độ lớn lực từ 114

62 H nh 2.53 Thí nghiệm hiện tượng cảm ứng điện từ 118

65 H nh 2.56 Thí nghiệm hiện tượng tự cảm khi đóng ngắt mạch 121

66 Hình 2.57 Sự khúc xạ của tia tới SI tại thành cốc 122

67 H nh 2.58 Xác định chiết suất của nước 123

68 H nh 2.59 Bộ thí nghiệm quang h nh biểu diễn 126

69 Hình 2.60 Thí nghiệm với thấu kính r a mỏng 127

70 H nh 2.61 Thí nghiệm với thấu kính r a dày 128

71 H nh 2.62 Thí nghiệm với lăng kính tam giác đều 129

72 H nh 2.63 Thí nghiệm với lăng kính tam giác vuông cân 129

73 H nh 2.64 Xác định tiêu cự thấu kính phân kì 131

74 H nh 2.65 Bộ thí nghiệm đo tiêu cự của thấu kính phân kỳ 131

75 H nh 2.66 Bộ thí nghiệm xác định tiêu cự của thấu kính phân k 132

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÍ NGHIỆM VẬT L

1.1 ĐẶC ĐIỂM VÀ CHỨC NĂNG CỦA THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT L

Thí nghiệm vật lý là yếu tố không thể thiếu được của quá tr nh nhận thức vật lý Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào đối tượng của hiện thực khách quan Thông qua sự phận tích các hiện tượng vật lý xảy ra trong các thí nghiệm với các điều kiện cụ thể mà diễn tả các quá tr nh vật lý đã xẩy ra

và từ đó học sinh nhận được tri thức mới

1.1.1 Đặc điểm của thí nghiệm vật lý

Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua thí nghiệm, có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết Mỗi thí nghiệm có ba yếu tố cấu thành cần phải phân biệt rõ: đối tượng cần nghiên cứu, phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện quan sát, đo đạc để thu được kết quả của sự tác động

Các điều kiện của thí nghiệm có thể làm biến đổi được, để có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác không đổi

Các điều kiện của thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa ảnh hưởng của các nguyên nhân thứ yếu

Đặc điểm quan trọng nhất là tính có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của đại lượng khác Điều này đạt được là nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quan sát, đo đạc

Có thể lập lại được thí nghiệm, tức là: với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiện thí nghiệm như nhau th khi bố trí lại thí nghiệm, tiến hành lại thí nghiệm kết quả vẫn giống như các lần thí nghiệm trước đó

1.1.2 Các chức năng của thí nghiệm vật lý

Tùy theo mục đích sử dụng thí nghiệm trong dạy học, thí nghiệm vật lý có thể

thực hiện được các chức năng khác nhau của quá tr nh dạy học như:

- Thí nghiệm vật lý là cơ sở để xây dựng, chứng minh kiến thức vật lý Nếu học sinh hoàn toàn chưa có hoặc có rất ít hiểu biết về đối tượng cần nghiên cứu th thí nghiệm được sử dụng để thu nhận những kiến thức đầu tiên về các đối tượng đó Thí nghiệm được sử dụng để phân tích hiện thực khách quan và thông qua quá tr nh thiết lập nó một cách chủ quan để thu nhận tri thức khách quan

- Thí nghiệm vật lý có tác dụng bồi dưỡng cho học sinh phương pháp nghiên cứu vật lý, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo sử dụng các dụng cụ đo và các thiết bị thí nghiệm khác

- Thí nghiệm vật lý có tác dụng bồi dưỡng cho học sinh kiến thức, kỹ năng kỹ xảo, kỹ thuật tổng hợp Trong việc vận dụng các tri thức lý thuyết vào việc thiết kế, chế tạo các thiết bị kỹ thuật, người ta thường gặp nhiều khó khăn do tính trừu tượng của tri thức cần sử dụng, tính phức tạp do bị chi phối bởi nhiều định luật Khi đó, thí nghiệm được sử dụng như là phương tiện tạo cơ sở cho việc vận dụng các tri thức đã thu được vào thực tiễn

- Thí nghiệm vât lý có thể được sử dụng như phương tiện để đề xuất vấn đề, để cho học sinh vận dụng, củng cố kiến thức, để kiểm tra kiến thức của học sinh Sử dụng thí nghiệm ở giai đoạn củng cố không phải là sự lập lại thí nghiệm một cách nguyên xi, mà có những yếu tố mới nhằm đào sâu, mở rộng kiến thức đã biết của học sinh, giúp học sinh thấy được các biểu hiện trong tự nhiên, các ứng dụng trong đời sống và sản xuất của các kiến thức này

- Thí nghiệm vật lý có tác dụng bồi dưỡng một số đức tính tốt cho học sinh đó là:

 Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo về vật lý cho học sinh

 Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập vật lý của học sinh, tổ chức quá tr nh học tập tích cực, tự lực và sáng tạo

 Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các h nh thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của học sinh

1.2 CÁC LOẠI THÍ NGHIỆM ĐƯ C SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC VẬT

L

H nh 1.1 Các loại thí nghiệm trong dạy học Vật lý

1.2.1 Thí nghiệm biểu diễn

Thí nghiệm biểu diễn được 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 kiến thức của học sinh theo lý luận dạy học vật lý và mục đích của thí nghiệm biểu diễn trong quá tr nh nhận thức của học sinh, th thí nghiệm biểu diễn gồm ba loại sau đây:

1.2.1.1 Thí nghiệm mở đầu

Thí nghiệm trong dạy học Vật lý

Thí nghiệm biểu diễn

Thí nghiệm

mở đầu cứu vấn đề TN nghiên Thí nghiệm củng cố

Thí nghiệm thực tập

Thí nghiệm trực diện Thí nghiệm thực hành Thí nghiệm ở nhà

Là thí nghiệm nhằm giới thiệu cho học sinh biết sơ lược về hiện tượng sẽ nghiên cứu để tạo t nh huống có vấn đề, tạo nhu cầu hứng thú học tập của học sinh, nhằm lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhận thức

1.2.1.2 Thí nghiệm nghiên cứu vấn đề

Là thí nghiệm nhằm xây dựng kiến thức hoặc kiểm chứng lại kiến thức mới, thí nghiệm nghiên cứu gồm hai loại:

- Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát là thí nghiệm nhằm cung cấp các dữ liệu thực nghiệm để từ đó khái quát hóa, quy nạp, kiểm tra được tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả logic rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, giải quyết được vấn đề đã nêu ở đầu giờ học

- Thí nghiệm nghiên cứu minh họa là thí nghiệm nhằm kiểm chứng lại kiến thức đã được xây dựng bằng con đường lý thuyết dựa trên những phép suy luận logic chặt chẽ hoặc nhằm minh họa kiến thức mà do nhiều lý do không tiến hành được thí nghiệm khảo sát

1.2.1.3 Thí nghiệm củng cố

Là thí nghiệm 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, đòi hỏi học sinh phải vận dụng kiến thức đã học để dự đoán hoặc giải thích hiện tượng hay cơ chế hoạt động của các thiết bị, dụng cụ kỹ thuật Thông qua đó giáo viên có thể biết được mức

độ nắm kiến thức của học sinh

Thí nghiệm củng cố cũng có thể sử dụng trong các giờ luyện tập và hệ thống hóa kiến thức đã học

1.2.2.1 Thí nghiệm trực diện (học sinh tiến hành trên lớp khi học bài mới)

Tùy theo mục đích sử dụng mà thí nghiệm trực diện có thể là thí nghiệm mở đầu, thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng, được tiến hành dưới dạng nghiên cứu khảo sát hay nghiên cứu minh họa và cũng có thể là thí nghiệm củng cố

Thí nghiệm trực diện có thể được tổ chức dưới h nh thức thí nghiệm đồng loạt hoặc có thể là cá thể

So với thí nghiệm biểu diễn, ngoài các tác dụng về rèn luyện kỹ năng thí nghiệm, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu, giáo dục thái độ tác phong và phương pháp làm việc tập thể, thí nghiệm trực diện còn có ưu điểm hơn ở chỗ: các kết luận được rút ra

trên cơ sở, các số liệu đã được các nhóm học sinh so sánh, bổ sung nên học sinh thấy được tính khách quan của các quy luật

1.2.2.2 Thí nghiệm thực hành (học sinh thực hiện trên lớp, trong phòng thí

nghiệm)

Thí nghiệm thực hành là loại thí nghiệm do học sinh thực hiện trên lớp, thí nghiệm này yêu cầu tính tự lực làm việc cao hơn so với thí nghiệm trực diện Hoc sinh dựa vào tài liệu hướng dẫn đã in sẵn mà tiến hành thí nghiệm rồi viết báo cáo thí nghiệm

H nh 1.2 Sinh viên tham gia thí nghiệm thực hành Thí nghiệm thực hành vật lý có thể có nội dung định tính hay định lượng, nhưng chủ yếu là kiểm nghiệm lại các định luật, các quy tắc đã học và xác định lại các đại lượng vật lý mà các nội dung này không có điều kiện thực hiện ở thí nghiệm trực diện

Thí nghiệm thực hành được tiến hành từ 1 đến 2 tiết sau khi học xong một chương, một phần của chương tr nh, do vậy nó thường có nội dung phong phú và đòi hỏi các thiết bị, dụng cụ thí nghiệm phải hoàn chỉnh và phức tạp hơn so với thí nghiệm trực diện Yêu cầu đối với học sinh ở thí nghiệm này cũng cao hơn so với thí nghiệm trực diện Phải thực hiện nhiều thao tác, tiến hành nhiều phép đo, xử lý nhiều

số liệu định lượng mới t m ra kết quả cần thiết

Thí nghiệm thực hành có thể tổ chức theo hai h nh thức sau:

+ Thí nghiệm thực hành đồng loạt: tất cả các nhóm đều tiến hành những thí nghiệm như nhau với dụng cụ giống nhau, với cùng một mục đích Ở h nh thức này

ưu điểm nổi bật của nó là phát huy được tác dụng tương tác lẫn nhau giữa các nhóm học sinh, việc chỉ đạo của giáo viên cũng đơn giản Nhưng khó khăn là việc trang bị đồng loạt dụng cụ thí nghiệm cho tất cả các nhóm học sinh

+ Thí nghiệm thực hành cá thể: các nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm về những

đề tài khác nhau với dụng cụ khác nhau, nhằm đạt mục đích khác nhau, hoặc cùng đề tài, cùng mục đích nhưng với dụng cụ thí nghiệm khác nhau, hoặc cùng đề tài cùng mục đích nhưng nhằm giải quyết nhiệm vụ khác nhau Thí nghiệm thực hành cá thể khắc phục được khó khăn thiếu dụng cụ đồng loạt, nhưng giáo viên khó bao quát lớp, khó thực hiện giúp đỡ các nhóm học sinh khi gặp khó khăn

1.2.2.3 Thí nghiệm và quan sát vật lý ở nhà

Thí nghiệm và quan sát vật lý ở nhà là một loại bài tập của giáo viên cho từng học sinh, nhóm học sinh thực hiện ở nhà Học sinh tiến hành thí nghiệm và quan sát trong điều kiện không có sự giúp đỡ của giáo viên, không có sự kiểm tra trực tiếp của giáo viên Vậy nên đòi hỏi học sinh có tính tự lập cao, phải tự giác trong học tập

Thí nghiệm và quan sát vật lý ở nhà chỉ đòi hỏi học sinh sử dụng các dụng cụ thông thường, trong đời sống hoặc các đồ chơi, các dụng cụ rẻ tiền, dễ kiếm, hoặc do học sinh tự tạo Chính điều này tạo điều kiện cho học sinh tư duy sáng tạo để thiết

kế, chế tạo dụng cụ, đòi hỏi ở học sinh phải biết kết hợp giữa lý thuyết và thực hành, giữa hoạt động trí óc với hoạt động chân tay

Thí nghiệm và quan sát vật lý ở nhà có tác dụng phát triển nhân cách học sinh đó là: khi thiết kế phương án thí nghiệm, lập kế hoạch thí nghiệm, chế tạo hoặc lựa chọn dụng cụ, bố trí và tiến hành thí nghiệm xử lý kết quả là góp phần phát triển năng lực hoạt động trí tuệ

Loại thí nghiệm này giúp học sinh cá thể hóa quá tr nh học tập của học sinh bằng cách giao cho các nhóm học sinh thuộc các đối tượng khác nhau, những nhiệm vụ khác nhau, phù hợp với đối tượng đó Cần bố trí thời gian để các nhóm học sinh báo cáo kết quả của nhóm, tr nh bày giới thiệu sản phẩm do các nhóm tạo ra Phải có sự đánh giá công khai của giáo viên về từng nhóm

Thí nghiệm và quan sát vật lý ở nhà còn có tác dụng đào sâu và mở rộng kiến thức Do vậy cần những thí nghiệm có nội dung mới phong phú và có nhiều dạng khác nhau

1.3 YÊU CẦU VỀ KỸ THUẬT VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC ĐỐI VỚI VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT L

Để thí nghiệm vật lý phát huy đầy đủ chức năng của nó trong dạy học Vật lý

th sử dụng thí nghiệm phải theo một số yêu cầu chung về mặt kỹ thuật, ngoài ra trong mỗi loại thí nghiệm còn có yêu cầu riêng của nó

1.3.1 Yêu cầu chung đối với việc sử dụng thí nghiệm

1.3.1.1 Xác định rõ logic của tiến tr nh dạy học, trong đó việc sử dụng dụng cụ thí

nghiệm phải gắn bó hữu cơ của quá tr nh dạy học nhằm giải quyết một nhiệm vụ cụ thể trong tiến tr nh nhận thức Trước khi thí nghiệm phải làm cho học sinh ý thức được sự cần thiết của thí nghiệm và hiểu rõ mục đích của thí nghiệm

1.3.1.2 Xác định rõ các dụng cụ cần sử dụng, sơ đồ bố trí thí nghiệm, tiến tr nh thí

nghiệm, không xem nhẹ các dụng cụ thí nghiệm đơn giản

1.3.1.3 Bằng cách giao cho học sinh những nhiệm vụ thí nghiệm cụ thể, để học

sinh ý thức được công việc và tham gia tích cực vào các giai đoạn của thí nghiệm

1.3.1.4 Phải làm thử các bài thí nghiệm trước khi tiến hành thí nghiệm để đảm

bảo thí nghiệm phải thành công

1.3.1.5 Sử dụng các dụng cụ thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm phải đảm bảo an

toàn, đúng quy định của phòng thí nghiệm

1.3.2 Những yêu cầu đối với thí nghiệm biểu diễn

Mặc dù thí nghiệm trực diện có vai trò và vị trí cao trong các thí nghiệm ở chương tr nh vật lý phổ thông Nhưng thí nghiệm biểu diễn cũng rất cần thiết và đặc biệt cần thiết khi các bài thí nghiệm quá phức tạp, mất nhiều thời gian, khó đảm bảo

an toàn trong quá tr nh học sinh làm thí nghiệm, không đủ dụng cụ để trang bị đồng loạt cho học sinh Nhưng sử dụng thí nghiệm biểu diễn cũng cần tránh lạm dụng thí nghiệm, sử dụng thí nghiệm như tr nh diễn đơn thuần Thí nghiệm biểu diễn phải tuân thủ các yêu cần sau đây:

1.3.2.1 Các yêu cầu về soạn kế hoạch thí nghiệm

- Xác định chính xác mục đích của thí nghiệm cần phải tiến hành và chức năng

lý luận dạy học của nó gồm : đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, đề xuất kiến thức mới, củng cố kiến thức cũ, kiểm tra đánh giá kiến thức

- Xác định nhiệm vụ mà học sinh phải hoàn thành trong việc chuẩn bị thí nghiệm, trong khi tiến hành thí nghiệm và trong khi xử lý kết quả thí nghiệm

- Từ mục đích và vị trí của thí nghiệm nên lựa chọn phương án thí nghiệm biểu diễn để đạt được kết quả cao trong quá tr nh nhận thức của học sinh, các thí nghiệm biểu diễn phải có tính sư phạm, tính trực quan, tính hiệu quả và tính an toàn

- Phải soạn kế hoạch tiến hành một chuỗi các thí nghiệm sao cho có đủ căn cứ thực nghiệm và khoa học để khái quát hóa được cho các hiện tượng cùng loại, phải chọn thời điểm hợp lý và dự trù thời gian cần thiết cho mỗi thí nghiệm biễu diễn

1.3.2.2 Các yêu cầu về chuẩn bị các thí nghiệm

- Yêu cầu bố trí thí nghiệm cơ bản nhất là: mọi học sinh trong lớp phải quan sát được rõ ràng toàn bộ thí nghiệm biểu diễn

- Lắp ráp từng bước thí nghiệm trước mắt học sinh, nếu điều kiện không cho phép th phải giới thiệu và phân tích kỹ lưỡng, cách nối kết các bộ phận của thí nghiệm

- Những thiết bị thí nghiệm học sinh mới gặp lần đầu phải mô tả, giải thích cặn

kẽ, để học sinh nắm được nguyên tắc hoạt động của chúng

- Chỉ trưng bày trên bàn những dụng cụ cần thiết cho thí nghiệm đang tiến hành

- Bố trí thí nghiệm nên bố trí trong mặt phẳng thẳng đứng, còn trường hợp nếu

bố trí trên mặt phẳng nằm ngang th nên sử dụng gương phẳng đặt nghiêng 450

để học sinh quan sát rõ ràng hơn

- Sắp xếp các dụng cụ thí nghiệm sao cho chúng không che khuất lẫn nhau, làm nổi bật bộ phận chính của thí nghiệm

- Dùng các bộ phận chỉ thị màu thích hợp để học sinh dễ quan sát và dễ theo dõi sự thay đổi của các hiện tượng cần nghiên cứu Sử dụng phông màn, ánh sáng và đảm bảo an toàn, mỹ quan

- Có h nh vẽ, bố trí thí nghiệm sát với thực tế

1.3.2.3 Các yêu cầu về tiến hành thí nghiệm

- Định hướng học sinh quan sát vào những trọng điểm của quá tr nh thí nghiệm

- Phải lập bảng quan sát các giá trị đo được trước khi tiến hành thí nghiệm

- Giáo viên chọn thế đứng phù hợp khi tiến hành thí nghiệm để không che khuất tầm quan sát của học sinh đối với thí nghiệm đang tiến hành

- Biểu diễn thí nghiệm có thể lập lại vài lần, không nhanh quá, không chậm quá, kết quả thí nghiệm phải rõ ràng, phải có đơn vị

1.3.2.4 Các yêu cầu về sử dụng kết quả thí nghiệm

- Số liệu thu được từ thí nghiệm phải đảm bào trung thực đủ độ tin cậy và có thể dùng khái quát hóa, rút ra kết luận

- Xử lý kết quả thí nghiệm phải chính xác, khoa học và có thời gian xử lý, phải cho học sinh phân tích các kết quả đã quan sát đựoc để phân tích, suy luận rút ra được kết quả cần thiết Các kết quả tính toán bằng số liệu phải rành mạch, chính xác, làm tròn số phải đảm bảo ý nghĩa của kết quả, biểu diễn được kết quả thí nghiệm bằng biểu bảng, đồ thị

- Từ việc xử lý các kết quả thí nghiệm, hướng dẫn học sinh rút ra các kết luận

về dấu hiệu, mối liên hệ bản chất trong các hiện tượng, các quá tr nh vật lý trong nghiên cứu, phát biểu chúng bằng lời hay biểu thức toán học

1.3.3 Những yêu cầu đối với thí nghiệm thực hành

1.3.3.1 Các yêu cầu trong việc chuẩn bị thí nghiệm thực hành

a Đối với giáo viên

T m hiểu kỹ nội dung bài thí nghiệm thực hành trong sách giáo khoa để xác định

rõ các nhiệm vụ giáo dục cho học sinh và cách kiểm tra đánh giá, việc thực hiện các nhiệm vụ đó

Chuẩn bị đầy đủ và kiểm tra chất lượng các dụng cụ thí nghiệm cần thiết cho mỗi nhóm học sinh, có thể huy động một số học sinh tham gia chuẩn bị

Phải làm thử tất cả các thí nghiệm trong bài thí nghiệm thực hành để dự kiến những khó khăn mà học sinh sẽ gặp khi làm thí nghiệm Phải chuẩn bị cách thức hướng dẫn, giúp đỡ học sinh vượt qua khó khăn đó

Nếu thấy cần thiết th có thể thay đổi nội dung, yêu cầu của bài thí nghiệm thực hành trong sách giáo khoa cho phù hợp với yêu cầu thiết bị hiện có của nhà trường, giao thêm nhiệm vụ cho học sinh giỏi

b Đối với học sinh

Nghiên cứu trước nội dung bài thí nghiệm thực hành ở nhà, chuẩn bị mẫu báo cáo thí nghiệm trong sách giáo khoa

Nội dung chuẩn bị trước gồm: Mục đích thí nghiệm, cơ sở lý thuyết, thiết bị thí nghiệm, tiến tr nh thí nghiệm, xử ý kết quả thí nghiệm, rút ra kết luận, báo cáo thí nghiệm

Qua việc nghiên cứu trước nội dung bài thí nghiệm thực hành trong sách giáo khoa, học sinh phải nắm được mục đích thí nghiệm, ôn tập các kiến thức có liên quan trả lời các câu hỏi nêu trong bài thí nghiệm thực hành, nắm vững nội dung và tiến

tr nh thực hiện các thí nghiệm, ghi chép những vấn đề cần hỏi lại giáo viên khi thực hành

Tự t m kiếm và làm những dụng cụ thí nghiệm đơn giản theo chỉ dẫn của sách giáo khoa nếu có

Các công việc chuẩn bị của thầy và trò có tác dụng rất lớn đến kết quả của buổi thí nghiệm thực hành, tránh việc lãng phí thời gian, làm hư dụng cụ thí nghiệm

1.3.3.2 Các yêu cầu trong việc tổ chức và hướng dẫn hoạt động tự lực của học sinh trong thí nghiệm thực hành

Phân nhóm và bố trí các bài thí nghiệm thực hành giống như thí nghiệm trực diện

- Vào thí nghiệm cần: kiểm tra sự chuẩn bị ở nhà, hướng dẫn cách sử dụng các dụng cụ mà học sinh chưa biết

- Khi học sinh tiến hành thí nghiệm th giáo viên quan sát chung, theo dõi, giúp đỡ học khi cần thiết

- Sau khi học sinh thực hiện xong thí nghiệm th yêu cầu tháo lắp, sắp xếp trật

tự, làm vệ sinh phòng thí nghiệm, có thể nộp ngay báo cáo, hoặc về nhà xử lý xong

số liệu rồi nộp sau

1.4 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM BIỂU DIỄN VẬT LÍ

1.4.1 Kĩ thuật và phương pháp tiến hành thí nghiệm biểu diễn

1.4.1.1 Kĩ thuật tiến hành thí nghiệm biểu diễn

Khi tiến hành một thí nghiệm biểu diễn, GV phải chú ý làm đúng những kĩ thuật

biểu diễn sau Kĩ thuật này có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả của thí nghiệm

- Thí nghiệm phải được sắp đặt đúng cách Những dụng cụ chính của thí

nghiệm phải được đặt ở những vị trí dễ thấy nhất, đặc biệt là những dụng cụ đo Những dụng cụ có tính chất bổ trợ th không nhất thiết phải đưa ra mà có thể che khuất cho học sinh dễ tập trung Thí dụ, như nguồn điện, các dây nối, các thiết bị chiếu sáng

- Phải t m cách đánh dấu và làm nổi bật những đại lượng thay đổi để học sinh

có thể theo dõi được Thí dụ như khi theo dõi sự thay đổi chiều cao của cột nước th phải thêm phẩm màu vào nước Theo dõi vị trí rơi của các viên bi th trải một lớp cát mỏng cho in dấu của các vị trí đó Theo dõi đường đi của tia sáng th phải cho tia sáng đó trượt trên một mặt phẳng Theo dõi sự tạo thành các gợn sóng trên mặt nước

th phải chiếu sáng mặt nước lên một mặt phẳng

- Phải làm cho toàn bộ học sinh theo dõi được các dụng cụ và tiến tr nh thí nghiệm Thường thí các thí nghệm được tiến hành trên mặt phẳng ngang V thế cần

có sự sắp xếp lại lớp học để đảm bảo tất cả học sinh đều theo dõi được Người ta cũng quan tâm tới việc chuyển các kết quả của thí nghiệm lên mặt phẳng đứng để dễ theo dõi Cần chú ý đến việc chiếu sáng các dụng cụ thí nghiệm

- Phải cho học sinh theo dõi được số chỉ của các loại dụng cụ đo Các dụng cụ

đo là yếu tố cơ bản của các thí nghiệm định lượng V vậy, việc đọc được các số liệu

là rất quan trọng

- Phải cho học sinh thấy được sự thay đổi của các đại lượng phụ thuộc sự thay đổi yếu tố nào của thí nghiệm Thí dụ, thay đổi vị trí của vật trên máng nghiêng để thay đổi vận tốc của vật ở chân máng

1.4.1.2 Phương pháp tiến hành thí nghiệm biểu diễn

Các thí nghiệm biểu diễn và phương pháp tiến hành chúng rất đa dạng Tuy

nhiên có những bước cơ bản cần đảm bảo khi tiến hành loại thí nghiệm này Cần lưu

ý rằng không nhất thiết một thí nghiệm biểu diễn nào cũng cần có đầy đủ các bước trên và cũng không nhất thiết phải theo đúng tr nh tự các bước đó Sự vận dụng linh hoạt chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố và do giáo viên quyết định

+ Bước 1: Nêu rõ mục đích và phương hướng tiến hành thí nghiệm

Học sinh cần phải biết trước thí nghiệm này được tiến hành nhằm mục đích g

và cách thức mà người ta sẽ làm để đạt được mục đích đó Có thể ghi tóm tắt mục đích của thí nghiệm lên một góc bảng để giúp định hướng cho học sinh Thí dụ, trong thí nghiệm khảo sát định luật III Newton (Sách giáo khoa vật lí 10), mục đích của thí nghiệm là t m mối quan hệ giữa gia tốc mà hai vật thu được khi chúng tương tác với nhau Từ đó khảo sát lực và phản lực trong tương tác Lập luận bằng các kiến thức cũ cho thấy 1 1

a  s nên phương hướng tiến hành thí nghiệm là cho hai xe lăn đẩy nhau và thông qua tương tác đó để xác định tỉ số s /s1 2 Như vậy mối quan hệ giữa hai gia tốc được xác định gián tiếp qua đường đi của hai xe sau tương tác

+ Bước 2 : Vạch kế hoạch thí nghiệm

Là nêu tr nh tự các thao tác của thí nghiệm và các phép đo tương ứng Có thể ghi tóm tắt kế hoạch này lên bảng để học sinh có thể theo dõi Thí dụ, trong thí nghiệm nêu trên th các thao tác cơ bản là : cho hai xe đẩy nhau bằng một lò xo nén,

đo quãng đường hai xe đi được sau cùng một khoảng thời gian bất k , làm lại từ 3 đến 5 lần, ghi kết quả vào một bảng tương ứng, cuối cùng cân để xác định khối lượng hai xe

+ Bước 3 : Giới thiệu dụng cụ và lắp đặt thí nghiệm

Cần phải lần lượt giới thiệu riêng từng dụng cụ và giới thiệu sơ đồ thí nghiệm chung Sau đó tiến hành lắp đặt thí nghiệm theo sơ đồ Nếu những thí nghiệm phức tạp th việc lắp đặt chúng phải làm trước để đảm bảo thời gian Phải chú ý đến các dụng cụ đo, cách đo và cách đọc các số đo trên dụng cụ đó Tóm lại phải làm cho học sinh thấy được trong thí nghiệm này có những dụng cụ g , chúng vận hành như thế nào, sử dụng chúng để làm g Chỉ nên giới thiệu kĩ những dụng cụ chính để làm cho thí nghiệm đơn giản hơn Thí dụ, trong thí nghiệm nêu trên th các dụng cụ đều đơn giản, cái chính là giới thiệu cho học sinh cách xác định quãng đường hai xe đi được sau cùng một khoảng thời gian Trước hết phải cho hai xe trượt trên mặt phẳng

có gắn một thước đo để dễ dàng đọc kết quả Thứ hai là v có hai xe nên cần phải có hai người cùng phối hợp đọc kết quả

+ Bước 4 : Kiếm tra lại toàn bộ thí nghiệm trước khi tiến hành

Bước này bao gồm việc kiểm tra xem thí nghiệm đã được lắp đặt đúng chưa,

đã đảm bảo cho học sinh theo dõi được đầy đủ hay không Nếu có sai sót phải kịp thời bổ sung, sửa chữa

+ Bước 5 : Tiến hành thí nghiệm theo kế hoạch đã định

Bước này giáo viên có thể cho học sinh cùng tham gia hoặc cho một số học sinh làm phụ tá cho m nh Thí dụ, trong thí nghiệm nêu trên th ít nhất giáo viên cần một học sinh làm phụ tá cho m nh để đọc quãng đường một xe đi được hoặc cho cả hai học sinh lên đọc kết quả

+ Bước 6 : Phân tích kết quả Rút ra kết luận

Bước này là bước xử lí số liệu Nó cần gắn với mục đích đặt ra ở đầu và gắn với lí thuyết Kết luận rút ra là một kiến thức vật lí cần phải xây dựng hoặc kiểm chứng thông qua thí nghiệm Kết luận này cần được học sinh ghi chép đầy đủ Thí

dụ, kết quả của thí nghiệm trên là thu được tỉ số 1 2

+ Bước 7 : Tổng kết thí nghiệm

Là nhận xét toàn diện về thí nghiệm vừa tiến hành và những điều cần lưu ý tiếp theo Thí dụ, tổng kết thí nghiệm trên cần chỉ ra những nguyên nhân làm cho

phép đo có sai số như hai xe chuyển động chưa thật thẳng, lúc đọc quãng đường hai

xe đi được chưa thật sự đồng bộ Điều cần lưu ý là bằng nhiều thí nghiệm khác ngoài thí nghiệm trên người ta cũng thu được kết quả tương tự và động viên học sinh tham gia thiết kế thí nghiệm khác để khẳng định kết luận vừa thu được

1.4.2 Thí dụ về các bước tiến hành thí nghiệm khảo sát để xây dựng định luật Ohm cho đoạn mạch Sách giáo khoa Vật lí 11

+ Bước 1: Nêu mục đích thí nghiệm là t m sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong một đoạn mạch vào hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch đó Phương hướng tiến hành thí nghiệm là mắc một đoạn mạch điện rồi thay đổi hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch để t m các dòng điện tương ứng Từ đó t m ra sự phụ thuộc giữa hai đại lượng

+ Bước 2: Kế hoạch tiến hành thí nghiệm

o Thiết kế một mạch điện sao cho có thể dễ dàng thay đổi hiệu điện thế trên hai đầu đoạn mạch

o Mắc sơ đồ mạch điện theo thiết kế

o Lần lượt thay đổi U và đo I tương ứng nhờ các vôn kế và ampe kế Ghi kết quả vào bảng

+ Bước 3: Giới thiệu dụng cụ và sơ đồ thí nghiệm Lắp đặt thí nghiệm

o Vẽ sơ đồ mạch điện lên bảng

o Giới thiệu các dụng cụ như nguồn, bóng đèn, công tắc, các vôn kế, ampe

kế và cách đọc số chỉ của chúng

o Lắp đặt thí nghiệm theo sơ đồ

+ Bước 4: Kiểm tra lại sơ đồ Đóng mạch thử xem có dòng điện hay chưa Chú ý xem học sinh có thể đọc được các số chỉ của các dụng cụ đo hay không

+ Bước 5: Tiến hành thí nghiệm với sự tham gia của học sinh

+ Bước 6: Phân tích kết quả thu được I tỉ lệ với U hoặc dưới dạng toán học

I = kU Với k là một hệ số tỉ lệ

+ Bước 7: Tổng kết thí nghiệm Qua thí nghiệm đã xác định được mối quan

hệ giữa I và U Tuy nhiên ta vẫn phải tiếp tục t m hiểu về hệ số tỉ lệ k để từ đó đi đến khái niệm điện trở R của vật dẫn Cuối cùng mới dẫn đến nội dung của định luật Ohm

1.4.3 Ưu nhược điểm của phương pháp thí nghiệm biểu diễn

1 Phương pháp này góp phần làm rõ một phương pháp nghiên cứu đặc trưng của vật lí là phương pháp thực nghiệm V vậy, học sinh sẽ nắm được kiến thức đồng thời với phương pháp nghiên cứu chúng Các kiến thức thu được có cơ sở nên sẽ được bền vững hơn, sâu sắc hơn

2 Nó đáp ứng được nguyên tắc trực quan trong dạy học V vậy, hiệu quả của dạy học cao Học sinh hứng thú học tập, ghi nhớ kiến thức nhanh chóng, dễ tái hiện

và vận dụng

3 Nó là phương tiện tốt để học sinh rèn luyện tư duy, kĩ năng và các phẩm chất cần thiết của người làm công tác nghiên cứu Nó còn là phương tiện tốt để giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh

4 Tuy nhiên, phương pháp này còn một số hạn chế như nó đòi hỏi phải có những thiết bị dạy học phức tạp và những cơ sở vật chất tương ứng Các thiết bị thí nghiệm phải đồng bộ và thống nhất trong cả nước Thực hiện phương pháp này

sẽ tốn nhiều thời gian hơn nên lượng kiến thức sẽ phải hạn chế bớt Giáo viên phải chuẩn bị nhiều hơn và công việc giảng dạy sẽ phức tạp và nặng nhọc hơn Học sinh vẫn chủ yếu là quan sát thụ động nên chưa phát huy được tính tích cực trong học tập

1.4.4 Kết luận

Hiện nay, điều kiện cơ sở vật chất chung và các trang thiết bị trong nhà trường còn rất thiếu và không đồng bộ Thời gian dành cho mỗi bài học rất ngắn, thậm chí không đủ cho cả phương pháp diễn giảng Các thí nghiệm chưa được qui định một cách thống nhất Một số thí nghiệm trong chương tr nh chưa có tính thực tiễn V vậy việc sử dụng phương pháp này còn rất hạn chế Tuy nhiên chúng ta có thể tăng cường sử dụng các thí nghiệm biểu diễn mở đầu là các thí nghiệm không đòi hỏi về thiết bị và thời gian, lại có hiệu quả tốt

1.5 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH VẬT LÍ

1.5.1 Công việc chuẩn bị cho thí nghiệm thực hành

Công việc chuẩn bị và hướng dẫn của giáo viên cho học sinh gồm những yếu

tố sau:

 Cho học sinh ôn lại những kiến thúc có liên quan

 Cho học sinh ghi chép bản hướng dẫn Nội dung thường là :

– Tóm tắt các lí thuyết liên quan

– Nêu mục đích thí nghiệm

– Mô tả các dụng cụ thí nghiệm và phương pháp sử dụng chúng

– Cách lập thí nghiệm và hệ thống các thao tác

– Cách lấy số liệu vào các bảng biểu

– Báo cáo kết quả thí nghiệm

 Tổ chức học sinh thành nhóm Dặn dò các yêu cầu cần thiết

 Theo dõi và hướng dẫn cho học sinh thực hành

 Nhận xét buổi thí nghiệm và đánh giá kết quả

1.5.2 Yêu cầu đối với giáo viên và học sinh

Giáo viên phải chú trọng đến phương pháp tổ chức và vận dụng vào từng loại thí nghiệm cho phù hợp để có thể đảm bảo an toàn cho học sinh khi tham gia thí

nghiệm, đảm bảo toàn bộ học sinh đều tham gia thực hành và phát huy hết được khả năng cũng như tính tích cực của họ

Giáo viên phải nắm vững các thí nghiệm thực hành của học sinh và phải t m cách hướng dẫn cho học sinh tự làm chứ không làm thay cho họ

Học sinh phải chủ động tích cực thực hành nhưng phải có kỷ luật và tuân theo hướng dẫn của giáo viên

1.5.3 Ưu nhược điểm của phương pháp thí nghiệm thực hành

Học sinh phát huy được tính tích cực chủ động, rèn luyện được kĩ năng, kĩ xảo, phát triển được tư duy sáng tạo và khả năng hoạt động độc lập Rèn luyện được những phẩm chất tốt của người làm công tác nghiên cứu và biết cách nghiên cứu

Kiến thức thu được chắc chắn, sâu sắc Học sinh hứng thú học tập nên hiệu quả của dạy học được nâng cao

Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là các trang thiết bị và cơ sở vật chất đòi hỏi phải đầy đủ và đồng bộ Giáo viên cũng phải tăng cường độ làm việc nhiều lần so với các phương pháp khác Thời gian học cũng bị kéo dài Tr nh độ học sinh không đồng đều cũng là một khó khăn lớn cho việc thực hiện phương pháp này

1.5.4 Kết luận

Hiện nay, v điều kiện trang thiết bị còn rất thiếu nên trong các trường học của chúng ta mới chỉ thực hiện được một số thí nghiệm thực hành trên phòng thí nghiệm Thực tế cho thấy có thể tăng cường loại thí nghiệm này với các thiết bị đơn giản và

tự tạo Vấn đề này đòi hỏi sự đóng góp cụ thể của mỗi giáo viên trong giảng dạy

1.6 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN MỘT BÀI THÍ NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP 1.6.1 Xác định chính xác mục đích của thí nghiệm cần tiến hành

Trả lời các câu hỏi sau: Khảo sát cái g ? Kiểm nghiệm, minh họa cái g ? Xác định đại lượng Vật lý nào cần đo và cách đo (đo trực tiếp hay đo gián tiếp)?

Lắp ráp các dụng cụ theo sơ đồ đã vẽ sao cho hệ thống các dụng cụ vững chắc,

dễ quan sát, dễ kiểm tra sự hoạt động của hệ thống các dụng cụ, loại bỏ được tối đa các hiện tượng phụ không mong muốn, đảm bảo an toàn cho người và dụng cụ

d : Đối với thí nghiệm biểu diễn: có thể bố trí các dụng cụ trên nhiều độ cao

khác nhau, các dụng cụ chính ở mặt trước, không che khuất nhau, dùng vật chỉ thị như vật làm mốc, chất chỉ thị màu… để làm nổi bật bộ phận chính, đánh dấu sự diễn biến của hiện tượng cần theo dõi

Các dây nối, đặc biệt trong các thí nghiệm điện nên có màu sắc khác nhau, bố trí không được cắt nhau)

1.6.3.2 Tiến hành thí nghiệm

Quá tr nh thí nghiệm phải đảm bảo các điều kiện mà thí nghiệm phải thỏa mãn

và tuân thủ các quy tắc an toàn

Thí nghiệm cần được lặp lại ít nhất 3 lần, đủ cho việc khái quát hóa rút ra kết luận Thí nghiệm phải cho những kết quả rõ ràng, đơn trị (yêu cầu này có thể đạt được thông qua việc lựa chọn dụng cụ thích hợp, lựa chọn các thông số thuận tiện) Ghi lại các hiện tượng đã quan sát được, các số liệu thu được trong thí nghiệm vào bảng, làm tròn có ý nghĩa các số liệu thu được, bỏ số liệu khác xa các giá trị đo khác

1.6.3.4 Kết th c thí nghiệm

Sau khi làm thí nghiệm, tháo rời các dụng cụ đã lắp ráp, sắp xếp các dụng cụ gọn gàng như lúc đầu

1.6.4 Viết bài báo cáo theo yêu cầu

Mỗi sinh viên phải tự lấy số liệu và viết một bài báo cáo (các trường hợp sao chép sẽ bị xử lý theo qui định), đồng thời đảm bảo các yêu cầu theo mẫu báo cáo thí nghiệm (thí nghiệm biểu diễn và thí nghiệm thực hành).Tr nh bày trên khổ giấy A4,

rõ ràng, sạch sẽ, nộp báo cáo đúng thời gian qui định Thể hiện đầy đủ các nội dung:

MẪU BÁO CÁO THÍ NGHIỆM BIỂU DIỄN

3 Trả lời câu hỏi 7 0đ

3.1 Trả lời câu hỏi cuối mỗi bài thí nghiệm 1đ 3.2 Xây dựng đề cương tiến trình dạy học có sử dụng bài thí

nghiệm 6đ

3.2.1 Đề cương tiến trình 3 5đ

a Mục tiêu dạy học

b Đặt vấn đề

c Đề xuất giả thuyết về các phương án thí nghiệm

d Kiểm tra giả thuyết bằng thí nghiệm

e Bảng số liệu

3.2.2 Phân tích ý tưởng sư phạm 2 5đ

a Mục đích thí nghiệm

b Kết luận kiến thức và câu hỏi vấn đề tương ứng

c Phương tiện dạy học và phương án thí nghiệm khảo sát

4 Nhận x t – kết luận 1 0đ

4.1 Ưu điểm, khuyết điểm 4.2 Kiến nghị

MẪU BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH

Họ và tên: Lớp: Nhóm: Ngày làm thực hành: Viết báo cáo theo các nội dung sau:

1.7 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MỘT SỐ DỤNG CỤ CƠ BẢN

1.7.1 Đồng hồ đa năng

1.7.1.1 Giới thiệu

Đồng hồ đa năng điện tử là thiết bị đo điện hiện đại, ứng dụng kỹ thuật số,

có khả năng đo hầu hết các thông số điện năng, cho kết quả chính xác nhanh chóng Hiện nay có nhiều loại đồng hồ vạn năng điện tử nhưng về cơ bản đều có chung các tính năng cũng như cách thức sử dụng như nhau Sau đây là các ứng dụng cơ bản và thao tác khi sử dụng đồng hồ vạn năng điện tử

Hình 1.3: Đồng hồ đa năng

1.7.1.2 Cách sử dụng

a Sử d ng đồng hồ vạn năng điện tử đo dòng điện

Sử dụng đồng hồ vạn năng hiển thị số đo dòng điện một chiều (A.DC) và dòng điện xoay chiều (A.AC)

Bước 1: Để đồng hồ ở thang đo A để đo dòng điện xoay chiều và thang A-

để đo dòng điện một chiều

Bước 2: Que đen cắm cổng chung COM, que đỏ cắm vào cổng 20A nếu đo dòng có cường độ lớn cỡ A và cổng mA nếu đo dòng có cường độ nhỏ cỡ mA

Bước 3: Cắm que đo màu đen vào đầu COM, que đo màu đỏ vào đầu (+) Bước 4: Đặt chuyển mạch của đồng hồ ở thang DC.A – 250mA

Bước 5: Tắt nguồn điện của các mạch thí nghiệm

Bước 6: Kết nối que đo màu đỏ của đồng hồ về phía cực dương (+) và que đo màu đen về phía cực âm (-) theo chiều dòng điện trong mạch thí nghiệm Mắc đồng

hồ nối tiếp với mạch thí nghiệm

Bước 7: Bật điện cho mạch thí nghiệm

Bước 8: Đọc kết quả trên màn h nh LCD

Chú ý: Khi kết quả đọc được nhỏ hơn 25mA, đặt chuyển mạch sang vị trí DC.A – 25mA để được kết quả chính xác hơn.Tương tự, khi kết quả nhỏ hơn 2,5mA

th đặt chuyển mạch sang vị trí DC.A – 2,5mA

b Sử d ng đồng hồ vạn năng điện tử đo điện áp

Bước 1: Để đồng hồ ở thang ( V- ) để đo điện áp một chiều và (V~ ) để đo điện áp xoay chiều

Bước 2: Que đen cắm cổng chung COM, que đỏ cắm vào cổng V/Ω

Bước 3: Cắm que đo màu đen vào đầu COM, que đo màu đỏ vào đầu (+) Bước 4: Đặt chuyển mạch ở thang đo DC.V (AC.V) lớn hơn nhưng gần nhất với giá trị cần đo để kết quả đo là chính xác nhất

Bước 5: Đặt 2 que đo vào 2 điểm cần đo (đo song song) Nếu đo DC.V th đặt que đen vào điểm có điện thế thấp, que đỏ vào điểm có điện thế cao, nếu đo AC.V th không cần quan tâm đến cực tính của đồng hồ

Bước 6: Đọc kết quả trên màn h nh

c Sử d ng đồng hồ vạn năng điện tử đo điện trở

Các bước thực hiện:

Bước 1: Để đồng hồ ở thang đo điện trở

Bước 2: Que đen cắm cổng chung COM, que đỏ cắm vào cổng V/Ω

Bước 3: Cắm que đo màu đen vào đầu COM, que đo màu đỏ vào đầu (+) Bước 4: Đặt 2 que đo vào 2 đầu điện trở (Đo song song) Chọn thang đo sao cho khi đo điện trở cần xác định, độ lệch của kim ở khoảng ½ thang đo

Bước 5: Đo điện trở lại một lần nữa, kết quả lần này là chính xác

Bước 6: Đọc kết quả trên màn hiển thị

đo làm giảm kết quả đo

d Sử d ng đồng hồ vạn năng điện tử kiểm tra thông mạch và tiếp giáp bán dẫn

Kiểm tra thông mạch:

- Để đồng hồ ở thang đo điốt/thông mạch

- Que đen cắm cổng chung COM, que đỏ cắm vào cổng V/Ω

- Chạm hai đầu que đo vào đoạn mạch cần kiểm tra, nếu đồng hồ có tiếng kêu

“bip” tức đoạn mạch đó thông và ngược lại

Kiểm tra tiếp giáp P-N:

- Để đồng hồ ở thang đo điốt/thông mạch

- Que đen cắm cổng chung COM, que đỏ cắm vào cổng V/Ω

- Khi diode được phân cực thuận th sụt áp <1 (khoảng 0.6 đối với Si, 0,4 đối với loại Ge) còn khi diode được phân cực ngược th không có sụt áp (giái trị bằng

“1”) th diode đó hoạt động tốt Lưu ý khi sử dụng đồng hồ vạn năng hiển thị số kiểm tra lớp tiếp giáp th que đen sẽ là (-) nguồn pin và que đỏ là (+) nguồn pin

- Ứng dụng thang đo này để kiểm tra, xác định vị trí chân các linh kiện bán dẫn như diode, transistor.v.v

1.7.2 Đồng hồ đo thời gian hiện số - cổng quang điện

H nh 1.4: Đồng hồ đo thời gian hiện số (sử dụng kết nối cổng quang)

- Nếu núm chuyển mạch đặt ở vị trí A (MODE A), cổng quang điện nối với ở

A hoạt động, đồng hồ đo thời gian cổng quang điện này bị chắn

- Nếu núm chuyển mạch đặt ở vị trí B (MODE B), cổng quang điện nối với ở B hoạt động, đồng hồ đo thời gian cổng quang điện này bị chắn

- Nếu núm chuyển mạch đặt ở vị trí A+B, bắt buộc phải có hai cổng quang điện nối vào hai ổ A và B, đồng hồ đo thời gian chắn cổng quang điện nối với ổ A và tổng thời gian chắn cả hai cổng quang điện (hình 03)

- Nếu núm chuyển mạch đặt ở vị trí A B, bắt buộc phải có hai cổng quang điện nối vào hai ổ A và B, đồng hồ đo khoảng thời gian từ lúc bắt đầu chắn cổng quang điện nối với ổ A tới lúc bắt đầu chắn cổng quang điện nối với ổ B

- Nếu núm chuyển mạch đặt ở vị trí T th đồng hồ đo chu kỳ dao động

1.7.2.2 Cách sử dụng:

Bước 1: Ổ A nối với hộp công tắc

Bước 2: Ổ B nối với cổng quang điện E

Bước 3: Chọn thang đo (9,999 s hoặc 99,99 s)

Bước 4: Chuyển mạch MODE để chọn kiểu làm việc cho đồng hồ

Bước 5: Nhấn RESET để đưa đồng hồ về giá trị 0.000

Bước 6: Nhấn công tắc nối với cổng A th đồng hồ đo bắt đầu hoạt động

H nh 1.5: Cổng quang điện

Lưu ý trong các th nghiệm có sử d ng đồng hồ đo thời gian hiện số: các thao

tác ấn và nhả công tắc để ngắt điện và khởi động bộ đếm thời gian phải đủ nhanh, gọn

1.7.3 Nguồn điện bộ nguồn ổn áp AC/DC

1.7.3.1 Giới thiệu

Bộ nguồn ổn áp AC/DC (hình 1.6) là nguồn cung cấp điện AC: max 3A, DC: max 2A Nguồn sử dụng HĐT đầu vào 220V 50Hz Mặt trước có núm xoay chọn HĐT cần cấp cho mạch đo (3V, 6V, 9V, 12V, 15V), 4 lỗ cắm 3 lỗ màu đỏ và 1 lỗ màu xanh để cắm cực – của HĐT cần cung cấp Nút màu xanh dùng để bật, nút màu

đỏ dùng để tắt va Led báo có điện vào nguồn Mặt sau có nút vặn đen trong đó chứa cầu ch bảo vệ Dây nối với nguồn xoay chiều cung cấp điện cho nguồn

H nh 1.6: Nguồn ổn áp AC/DC

1.7.3.2 Các bước sử dụng

- Bước 1: Chọn vị trí sử dụng AC hay DC để nối 2 dây vào 2 lỗ cắm tương ứng Nếu dùng DC phân biệt màu đỏ nối với cực +, màu xanh nối với cực - Nếu AC không cần phân biệt

- Bước 2: Xoay núm đen chọn HĐT 3V, 6V, 9V, 12V hay 15V

- Bước 3: Cấp điện AC cho nguồn (220V, 50Hz)

- Bước 4: Nhấn nút xanh (bật) kiểm tra Led xem có điện vào nguồn không? Led đỏ là có điện và bắt đầu sử dụng

- Bước 5: Nhấn nút đỏ (tắt) và rút dây điện nếu thôi không sử dụng

1.7.4 Điện kế chứng minh

1.7.4.1 Giới thiệu

- Điện kế chứng minh (hình 1.7) là đồng hồ đo điện dùng kim chỉ thị, thường

có các chức năng:

- Đo cường độ dòng điện một chiều với hai thang đo: 0,5 A và 2,5 A

- Đo hiệu điện thế một chiều với hai thang đo: 2,5 V và 10 V

Sử dụng làm điện kế để phát hiện sự xuất hiện dòng điện có cường độ nhỏ hơn

Bước 2: Nếu dùng điện kế chứng minh để đo cường độ dòng điện một chiều

th phải mắc nối tiếp điện kế với đoạn mạch cần đo cường độ đòng điện chạy qua, sao cho dòng điện đi vào chốt “2,5 A” hoặc chốt “0,5 A” và đi ra khỏi chốt “ ” của điện kế Nếu dùng điện kế để đo hiệu điện thế một chiều th phải mắc điện kế song

song với đoạn mạch, chốt “10 V” hoặc chốt “2,5 V” được nối với đầu đoạn mạch có điện thế cao, còn chốt “ ” được nối với đầu đoạn mạch có điện thế thấp hơn

Chú ý: Trước khi tiến hành phép đo, cần xoay núm ở mặt sau điện kế để điều chỉnh cho kim của điện kế chỉ số 0

- Nắm được tính năng của đồng hồ đo thời gian hiện số

- Biết cách phân tích số liệu, vẽ đồ thị, lập được báo cáo hoàn chỉnh

2 Về kĩ năng

- Biết thao tác chính xác với bộ thí nghiệm

- Vận dụng công thức để tính toán được gia tốc g và sai số của phép đo g

- Rèn luyện kĩ năng làm việc theo nhóm

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên

- Chuẩn bị cho mỗi nhóm học sinh 1 trong 2 bộ thí nghiệm

- Phương án 1: Bộ rung đo thời gian, quả nặng, dây treo, kẹp, thước đo dẹt có GHĐ 30cm ĐCNN 1mm

- Phương án 2: Đồng hồ đo thời gian hiện số, dụng cụ đo gia tốc rơi tự do, nam châm điện, cổng quang điện

2 Học sinh

- Đọc kĩ bài thực hành, nhất là cơ sở lí thuyết

- Ôn lại kiến thức về sai số

- Chuẩn bị giấy viết báo cáo

III THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN DẠY HỌC

Hoạt động 1: Kiểm tra sự chuẩn bị của học sinh 10 phút

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Đặt câu hỏi, gọi học sinh lên trả lời

- Mục đích của giờ thực hành này

th ta cần phải đo cái g ? Phương án

chung để làm thí nghiệm này là g ?

Phương án chung: đo thời gian rơi giữa hai điểm khác nhau trong không gian và khoảng cách giữa hai điểm đó

Hoạt động 2: Giới thiệu dụng cụ đo (20 phút)

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Giới thiệu bộ thí nghiệm 1:

Đối với đồng hồ đo thời gian hiện số, cần

bật điện và chỉ cho học sinh từng chi tiết

trên mặt đồng hồ: mặt hiện số, nút reset,

ổ A nối với nam châm và đưa tín hiệu

khởi động đến bộ đếm thời gian, ổ B nối

với cổng quang điện, núm chọn thang

thời gian, chuyển mạch chọn MODE làm

việc

- Giải thích cho học sinh nguyên tắc làm

việc của máy đếm thời gian: dòng điện

cung cấp cho nam châm điện được lấy từ

ổ A, khi bấm nút, nam châm bị ngắt điện

làm vật rơi, đồng thời phát ra tín hiệu

khởi động bọ đếm thời gian Khi vật rơi

đến cổng quang điện sẽ có một tín hiệu

phát ra từ cổng quang điện theo dây dẫn

chuyển đến ổ B làm ngứng đếm

- Giới thiệu giá đỡ, cách điều chỉnh thẳng

đứng nhờ quả dọi sao cho vật được thả

rơi đúng lỗ tròn của cổng quang điện

- Cách xác định vị trí ban đầu của trụ và

Giới thiệu bộ thí nghiệm 2

Lưu ý cho học sinh là khoảng thời gian

giữa hai lần nhỏ giọt liên tiếp đều bằng

nhau và bằng 0,02s

Học sinh quan sát GV giới thiệu các thiết

bị thí nghiệm và lưu ý những điều cần

thiết

Hoạt động 3: Tìm phân tích các phương án thí nghiệm 15 phút)

Yêu cầu học sinh đọc sách giáo khoa và

nêu các bước tiến hành thí nghiệm

đặt câu hỏi: trong mỗi bài thí nghiệm cần

có các số liệu g

Đọc SGK và nêu các bước tiến hành thí nghiệm

Đối với thí nghiệm 1 th cần đo khoảng cách giữa các chấm và ghi thời gian tương ứng

Đối với thí nghiệm 2 cần đo thời gian rơi ứng với các khoảng cách khác nhau Giáo viên đặt vấn đề: trong hai thí

nghiệm th theo các em thí nghiệm nào sẽ

có độ chính xác cao hơn

Giáo viên khẳng định lại là thí nghiệm 1

kém chính xác hơn, yêu cầu cả lớp làm

thí nghiệm 2

Suy nghĩ trả lời câu hỏi: Thí nghiệm 1 xuất hiện ma sát giữa tay và băng giấy,

ma sát giữa kim và băng giấy, vết mực

to, khó đo chính xác được khoảng cách

Hoạt động 4: Cho học sinh tiến hành thí nghiệm 40 phút)

GV cần tiến hành đo trước để biết được

giá trị đo nằm trong khoảng nào để đánh

giá kết quả đo của học sinh, nếu học sinh

có kết quả quá sai lệch th yêu cầu học

sinh thao tác lại thí nghiệm

Trong quá tr nh thí nghiệm, giáo viên đi

đến từng nhóm để kiểm tra

Sau khi hết giờ làm thí nghiệm, yêu cầu

học sinh thu dọn dụng cụ và nộp lại số

liệu

Học sinh làm việc theo nhóm, tiến hành các thao tác và ghi số liệu

Hoạt động 5: Tổng kết dặn dò 5 phút)

Yêu cầu học sinh viết báo cáo thí nghiệm

theo các số liệu thu được, dặn ngày nộp

báo cáo

yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi SGK

trang 56

Nhận nhiệm vụ

Đọc phần tổng kết chương và chuẩn bị

kiểm tra 1 tiết

IV RÖT KINH NGHIỆM

1 Của giáo viên

- Cần làm trước hai phương án thí nghiệm

- Chuẩn bị các bộ thí nghiệm

2 Của học sinh

- Nắm vững mục tiêu, lí thuyết, cách tiến hành mỗi phương án

- Chuẩn bị giấy để làm báo cáo

III THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN DẠY HỌC

Hoạt động 1: Kiểm tra sự chuẩn bị của học sinh 20 phút

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Đặt câu hỏi, gọi học sinh lên

Suy nghĩ trả lời câu hỏi

- Lực ma sát nghỉ xuất hiện khi có ngoại lực

tác dụng lên vật, ngoại lực này có xu hướng làm cho vật chuyển động nhưng chưa đủ để thắng lực ma sát Ma sát nghỉ nằm trong mặt tiếp xúc giữa hai vật và ngược chiều với ngoại lực

Fmsn≤µN

- Ta có NPF ms m a

Hoạt động 2: Giới thiệu các phương án thí nghiệm 20 phút

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Phương án 1

- Giới thiệu dụng cụ thí nghiệm

* Đồng hồ đo thời gian hiện số: hoạt động

như đã giới thiệu ở bài đo gia tốc rơi tự do

* Hướng dẫn học sinh chỉnh mpn sao cho

dây dọi song song với mặt thước đo góc

- Đặt câu hỏi:

a Như bài toán mặt phẳng nghiêng đã

phân tích ở trên, th để đo được hệ số ma

sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng ta cần

đo cái g ?

b Vậy với dụng cụ như vậy th ta xác định

gia tốc như thế nào

Giới thiệu: với phương án này ta thay đổi

góc α rồi đo thời gian rơi, tính µ cho mỗi

- Giới thiệu dụng cụ: dụng cụ ở bài này

đơn giản hơn chỉ với tấm ván, khối gỗ,

thước và lực kế

- Đặt câu hỏi

a Như trong bài toán về mặt phẳng

nghiêng ở trên, khi vật đứng yên hoặc

chuyển động thẳng đều th cần có điều

kiện g

Đặt vấn đề: Ta thấy ở một số góc nhất

định th khi nghiêng mặt phẳng nghiêng ta

thấy vật không trượt xuống là do lực ma

sát nghỉ, vật chỉ trượt xuống khi thành

phần Pcosα ≥ lực ma sát nghỉ cực đại Khi

vật bắt đầu trượt xuống th lúc đó Pcosα

bằng với lực ma sát nghỉ cực đạt Lúc đó

thì tan với µ là hệ số ma sát nghỉ

cực đại

Vậy với dụng cụ như thế, ta đặt vật lên

mặt phẳng nghiêng, rồi nâng từ từ cho đến

khi vật bắt đầu trượt và tính tanα là tính

được µ

Yêu cầu học sinh nghiên cứu tiếp phương

án đo hệ số ma sát trượt và đặt câu hỏi:

Phải kéo miếng gỗ như thế nào và khi nào

Hoạt động 3: Cho học sinh tiến hành thí nghiệm 45 phút)

Trong quá tr nh học sinh làm thí nghiệm

dạo quanh lớp để giải đáp thắc mắc cũng

như điều chỉnh thao tác cho học sinh

Sau khi học sinh làm thí nghiệm sau yêu

cầu nộp lại số liệu

Các nhóm tiến hành làm thí nghiệm theo hướng dẫn của SGK và giáo viên, ghi lại

số liệu Sau khi làm thí nghiệm thu dọn dụng cụ

lại như cũ Hoạt động 4: Cũng cố dặn dò (5 phút)

Yêu cầu học sinh viết báo cáo thí nghiệm

theo các số liệu thu đƣợc, tính sai số, và hẹn

ngày nộp báo cáo

yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi SGK trang

- Biết cách xác định hợp lực của hai lực đồng quy và quy tắc momen lực

- Biết cách tiến hành thí nghiệm kiểm nghiệm kết quả

2 Về kĩ năng

- Sử dụng các dụng cụ thí nghiệm

- Tính toán cẩn thận trong làm bài thí nghiệm, xử lí sai số

- Trình bày báo cáo thí nghiệm