(SKKN 2022) Một số giải pháp nâng cao hiệu quả của các bài thực hành thí nghiệm trong chương trình Vật lí lớp 11

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT THỌ XUÂN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA CÁC BÀI THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ LỚP 11 Người thực hiện: Trịnh Văn Tồn Chức vụ: Tổ phó chun mơn SKKN thuộc lĩnh vực (mơn): Vật lí THANH HỐ NĂM 2022 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm 2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1 Những yêu cầu mặt kĩ thuật phương pháp dạy học việc sử dụng thí nghiệm dạy học Vật lí 2.1.2 Các thí nghiệm thực hành chương trình Vật lí 11……….…3 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm…………10 2.2.1 Thực trạng thí nghiệm thực hành chương trình Vật lí trung học phổ thơng nay………………………………… …………….10 2.2.2 Những ưu điểm nhược điểm thí nghiệm thực hành chương trình vật lý 11 .11 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 12 2.3.1 Cải tiến thí nghiệm đo suất điện động điện trở pin điện hóa…………………………………………………………………….…………12 2.3.2 Cải tiến thí nghiệm xác định tiêu cự thấu kính phân kì ……….16 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường…………………………………….… 18 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 19 3.1 Kết luận .19 3.2 Kiến nghị 20 MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Chương trình giáo dục phổ thơng năm 2018 nêu lên 10 nội dung cốt lõi mà học sinh cần đạt q trình học phổ thơng Bên cạnh việc hình thành, phát triển lực chung , chương trình giáo dục phổ thơng mơn Vật lí tiến hành bồi dưỡng lực vật lí nhận thức vật lí lực thành tố lực vật lí Để phát triển lực nhận thức vật lí, giáo viên cần ý tạo hội cho học sinh huy động hiểu biết, kinh nghiệm sẵn có để tham gia hình thành kiến thức mới, ý tổ chức hoạt động; học sinh diễn đạt hiểu biết cách riêng, so sánh, phân loại, hệ thống hóa kiến thức, kỹ năng; vận dụng kiến thức, kỹ học để giải thích vật, tượng, hay giải vấn đề đơn giản; qua kết nối kiến thức, kỹ với vốn kiến thức, kỹ có Những yêu cầu thời đại ngày địi hỏi nhà trường phổ thơng khơng dừng lại việc trang bị cho học sinh kiến thức kỹ lồi người tích lũy mà phải bồi dưỡng cho học sinh lực tự thu nhận tri thức, tự phát giải vấn đề nhiệm vụ học tập đề ra, lực sáng tạo kiến thức mới, phương tiện cách giải Do đó, giới, cách mạng phương pháp dạy học trường phổ thông lên xu hướng chung: tích cực hóa cá thể hóa hoạt động nhận thức học sinh Đối với mơn Vật lí, mơn khoa học thực nghiệm, xu hướng thể nhiều mặt, có việc tăng cường hoạt động thực nghiệm học sinh Mục đích thí nghiệm thực hành vật lí trường trung học phổ thông xây dựng để rèn luyện cho học sinh kĩ thực nghiệm Vật lí, làm quen với số dụng cụ máy móc thực nghiệm, tạo điều kiện cho học sinh biết cách tiến hành phép đo số đại lượng vật lí Giúp học sinh hình thành nên nét nhân cách người thông qua kĩ khoa học thao tác tư logic vật lí; đồng thời rèn luyện tính kiên trì, xác, trung thực khách quan người làm công tác khoa học Thông qua thực hành, học sinh hiểu sâu sắc khái niệm tượng vật lí, tin tưởng vào chân lí khoa học, quan sát số tượng bổ sung cho học, củng cố kiến thức học từ giảng lí thuyết, tập cho em khả vận dụng lí luận vào thực tiễn giải thích tượng vật lí đơn giản xảy giới tự nhiên Tuy nhiên, mục đích khó đạt số lượng thực hành chương trình ít, chất lượng dạy học tiết thực hành chưa cao phụ thuộc nhiều yếu tố điều kiện sở vật chất, kĩ hướng dẫn giáo viên, thời gian, chuẩn bị giáo viên học sinh, số thiết bị thí nghiệm đo khơng xác, khơng đồng Vì vậy, bên cạnh cần thiết phải trang bị thiết bị đại chờ cấp kinh phí để mua hay sửa chữa thiết bị hư hỏng giáo viên phải cố gắng tự khắc phục hạn chế thí nghiệm thực hành khả phương án đơn giản, kinh tế, hiệu đảm bảo tính sư phạm Để góp phần nâng cao chất lượng tiết dạy thực hành vật lí, với niềm đam mê thí nghiệm, định lựa chọn tiến hành nghiên cứu đề tài sáng kiến kinh nghiệm: “Một số giải pháp nâng cao hiệu thực hành thí nghiệm chương trình Vật lí lớp 11” 1.2 Mục đích nghiên cứu Cải tiến số thí nghiệm chương trình Vật lí lớp 11 mặt thiết bị, phương án kĩ thuật tiến hành nhằm thực mục tiêu thực hành đặt ra, qua nâng cao hiệu việc thực hành thí nghiệm vật lí trường phổ thơng 1.3 Đối tượng nghiên cứu Các phương án cải tiến số thí nghiệm thực hành chương trình Vật lí lớp 11 mặt thiết bị, phương án kỹ thuật tiến hành Q trình dạy học thí nghiệm thực hành Vật lí 11 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Nghiên cứu tài liệu liên quan lí luận dạy học, tâm lí học, giáo dục học tài liệu khoa học liên quan đến đề tài, đặc biệt nghiên cứu kĩ sở lí luận thí nghiệm thực hành Vật lí 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Điều tra thực trạng việc dạy học tiết thực hành Vật lí chương trình trung học phổ thơng, thuận lợi khó khăn việc dạy học thí nghiệm thực hành, tổng hợp ý kiến giáo viên dạy Vật lí trường trung học phổ thơng tình trạng thiết bị thí nghiệm thực hành Vật lí 1.4.3 Thực nghiệm sư phạm Tiến hành thực nghiệm có đối chứng để đánh giá hiệu giải pháp cải tiến, phân tích tổng hợp số liệu thực nghiệm 1.4.4 Phương pháp thống kê toán học Sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lý kết thực nghiệm sư phạm 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm Trong khuôn khổ nghiên cứu giới hạn đề tài, cố gắng thực phương án cải tiến khả thi, giải pháp cải tiến làm cho việc thực số thí nghiệm thực hành chương trình Vật lí lớp 11 trở nên đơn giản có độ xác cao hơn, góp phần trì đam mê nghiên cứu khoa học giáo viên học sinh Đề tài nghiên cứu tơi đóng góp phần nhỏ bé việc nâng cao hiệu việc thực hành thí nghiệm vật lí trường phổ thông NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1 Những yêu cầu mặt kĩ thuật phương pháp dạy học việc sử dụng thí nghiệm dạy học Vật lí Để thí nghiệm sử dụng phát huy đầy đủ chức dạy học Vật lí việc sử dụng thí nghiệm phải tuân theo số yêu cầu chung mặt kĩ thuật mặt phương pháp dạy học sau: - Xác định rõ lơgic tiến trình dạy học, việc sử dụng thí nghiệm phải phận hữu trình dạy học, nhằm giải nhiệm vụ cụ thể tiến trình nhận thức, đáp ứng yêu cầu mặt lí luận dạy học Trước thí nghiệm, phải đảm bảo cho học sinh ý thức cần thiết thí nghiệm hiểu rõ mục đích thí nghiệm - Xác định rõ dụng cụ cần sử dụng, sơ đồ bố trí chúng, tiến trình thí nghiệm (để đạt mục đích thí nghiệm, cần sử dụng dụng cụ nào, bố trí sao, cần tiến hành thí nghiệm theo bước nào, cần quan sát, đo đạc gì?) Khơng xem nhẹ dụng cụ thí nghiệm đơn giản - Giao cho học sinh thực nhiệm vụ cụ thể để học sinh ý thức rõ ràng tham gia tích cực vào tất giai đoạn thí nghiệm - Thử nghiệm kĩ lưỡng thí nghiệm trước học, đảm bảo thí nghiệm phải thành công (hiện tượng xảy quan sát rõ ràng, kết có độ xác chấp nhận được) - Việc sử dụng dụng cụ tiến hành thí nghiệm phải tuân theo quy tắc an toàn (đặc biệt thiết bị điện - điện tử) 2.1.2 Các thí nghiệm thực hành chương trình Vật lí 11 ● Bài số 1: Xác định suất điện động điện trở pin điện hóa I Mục đích thí nghiệm - Áp dụng biểu thức hiệu điện đoạn mạch chứa nguồn điện định luật Ohm toàn mạch để xác định suất điện động điện trở pin điện hóa - Sử dụng đồng hồ đo điện vạn để đo đại lượng mạch điện II Cơ sở lý thuyết phương án thực hành - Định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn điện: ξ, r R E U = – I(R0 + r) V - Mặt khác, chọn vơn kế có điện trở lớn: U = I( R+RA) K R A - Suy : I  IA  E R  RA  R0  r - Với RA, R điện trở ampe kế biến trở Biến trở dùng để điều chỉnh điện áp dịng điện - Trong thí nghiệm ta chọn R O khoảng 20Ω để cường độ dòng điện qua pin không 100 mA - Ta đo RA cách dùng đồng hồ vạn thang đo DC; đo hiệu điện hai cực Ampe kế cường độ dòng điện qua mạch để tính điện trở RA Tiến hành đo RO tương tự * Ta xác định E r theo hai phương án sau: Phương án 1: U a Thực đo giá trị U I tương ứng thay đổi R, ta vẽ đồ thị mô tả mối U0 quan hệ đó, tức U = f(I) → U = E – I(R0 + r) b Ta xác định U O Im điểm mà đường kéo dài đồ thị U = f(I) cắt trục Im I tung trục hoành:  I   U  U0  E  U  E  I ( R0  r )   E E,r U   I  I m  R  r  Phương án 2: E a Từ : I  1  ( R  RA  R0  r ) I E R  RA  R0  r 1 Đặt : y  I ; x  R; b  RA  R0  r  y  E ( x  b) y  y0 xm x b Căn giá trị R I phương án 1, ta tính giá trị tương ứng x y c Vẽ đồ thị y = f(x) biểu diễn gián tiếp mối liên hệ I R d Xác định tọa độ xm yO điểm mà đồ thị cắt trục hoành trục tung  y   xm  b  ( R  RA  r )  r  b   x   y0  E  E  III Dụng cụ thí nghiệm - Pin cũ, pin cần xác định - Biến trở núm xoay (có giá trị từ 10 - 100Ω) - Hai đồng hồ đo điện đa số: dùng làm DCmA DCV - Điện trở bảo vệ R O có giá trị khoảng 20 Ω RA khoảng 5,5 Ω - Bộ dây dẫn - Khóa điện - Bảng điện IV Lắp ráp thí nghiệm Mắc mạch điện hình vẽ : * Chú ý: - Ampe kế Volt kế trạng thái tắt - Khóa K vị trí tắt - Biến trở R vị trí 100Ω - Khơng chuyển đổi chức thang đo đồng hồ có dịng điện chạy qua - Khơng dùng nhằm thang đo I mà đo U - Khi thao tác xong phép đo, phải tắt thiết bị - Khi giá trị đồng hồ giá trị âm, phải đổi chiều chi cắm lại V Báo cáo thí nghiệm Bảng giá trị phép đo : Giá trị RO = ………… Ω ; RA =………… Ω x = R (Ω) I ( mA) U (V) y  ( A ) I 100 90 80 70 60 50 40 30 * Phương án 1: a Vẽ đồ thị U = f (I) với tỷ lệ xích thích hợp b Nhận xét kết luận: c Xác định tọa độ UO Im Từ suy giá trị E r E = ………………(V); r = ……………….(Ω) * Phương án 2: a Tính giá trị tương ứng x y b Vẽ đồ thị y = f(x) với tỷ lệ xích thích hợp c Nhận xét kết luận d Xác định tọa độ xm yO Từ suy giá trị E r E = ………………(V); r = ……………….(Ω) ● Bài số 2: Khảo sát đặc tính chỉnh lưu điơt bán dẫn đặc tính khuếch đại tranzito I Mục đích - Khảo sát đặc tính chỉnh lưu điôt Vẽ đặc tuyến V – A điôt - Khảo sát đặc tính khuếch đại tranzito mạch điện đơn giản xác định hệ số khuếch đại mạch tranzito II Cơ sở lý thuyết phương án thực hành * Điôt bán dẫn - Điôt linh kiện bán dẫn cấu tạo hai lớp bán dẫn p, n  hình thành lớp chuyển tiếp p – n Điện cực nối với miền p gọi Anốt A; điện cực nối với miền n gọi Katôt K - Ký hiệu: - Do tác dụng lớp chuyển tiếp p – n nên điơt có đặc tính chỉnh lưu dịng điện, tức cho dịng điện chạy qua theo chiều thuận từ p sang n - Trong thí nghiệm ta khảo sát đặc tính cách dùng đồng hồ đo điện đa Bằng cách đo dòng điện phân cực thuận I th , dòng điện phân cực ngược Ing , hiệu điện * Tranzito - Tranzito linh kiên bán dẫn có hai lớp chuyển tiếp p – n - Cấu tạo tranzito: - Cực E gọi cực phát ( Emister); cực B gọi cực gốc ( Base); cực C gọi cực góp ( colector) - Trong ta khảo sát tranzito n-p-n cách dùng đồng hồ đo điện đa đo giá trị dòng điện ba cực E, B, C tìm hệ số khuếch đại I C tranzito dựa vào biểu thức:   I B III Dụng cụ thí nghiệm * Khảo sát đặc tính chỉnh lưu điơt bán dẫn - Đồng hồ đo điện đa số : - Điốt chỉnh lưu: - Nguồn điện U ( AC/DC) - Biến trở núm xoay ( loại 10 - 100) - Điện trở bảo vệ RC = 820  - Bảng mạch điện - Các dây dẫn khóa K * Khảo sát đặc tính khuếch đại tranzito - Đồng hồ đo điện đa số : - Tranzito lưỡng cực : - Nguồn điện U ( AC/DC) - Biến trở núm xoay ( loại 10 100) - Điện trở bảo vệ RC = 820  - Điện trở bảo vệ RB = 300 k - Bảng mạch điện - Các dây dẫn khóa K IV Lắp ráp thí nghiệm * Khảo sát đặc tính chỉnh lưu điơt bán dẫn: Lắp mạch theo hình vẽ: - Trong thí nghiệm này, tiến hành đo dịng điện phân cực nghịch, ta cần đổi chiều dòng điện nguồn * Lưu ý: - Ampe kế A vị trí DCA 20m ( đo dịng điện thuận); DCA 200μ ( đo dịng điện nghịch) - Vơn kế V vị trí DCV 20V - Nguồn điện U vị trí 6V DC - Khi mắc mạch xong, khóa K phải vị trí mở - Sau mắc mạch điện sơ đồ, cần kiểm tra lại mạch điện thang đo Sau đó, đóng khóa K ghi trị hiệu điện đế cường độ dịng điện qua điơt thay đổi giá trị biến trở vào bảng ( nên lấy khoảng – số liệu) Kết thúc thí nghiệm: gạt cơng tắc, tắt đồng hồ đo điện, sau tháo dụng cụ vệ sinh nơi thực hành * Khảo sát đặc tính khuếch đại tranzito Lắp mạch theo hình vẽ: * Lưu ý: - Khóa K vị trí OFF - Nguồn AC: 6V - Ampe kế A1 vị trí DCA 200μ; Ampe kế A2 vị trí DCA 20 - Các giá trị điện trở khơng giống hình vẽ - Sau mắc mạch điện sơ đồ, cần kiểm tra lại mạch điện thang đo Sau đó, đóng khóa K điều chỉnh biến trở cho ampe kế A1 giá trị IB lớn Ghi giá trị IB IC tương ứng vào bảng - Lặp lại hai lần thí nghiệm ghi giá trị vào bảng Kết thúc thí nghiệm: gạt công tắc, tắt đồng hồ đo điện, sau tháo dụng cụ vệ sinh nơi thực hành V Báo cáo thí nghiệm * Khảo sát đặc tính chỉnh lưu điơt bán dẫn Điơt phân cực thuận Điôt phân cực nghịch U (V) Ith (mA) U (V) Ing (A) - Vẽ đồ thị I = f(U) cho trường hợp phân cực thuận Nhận xét kết luận * Khảo sát đặc tính khuếch đại tranzito Với RC = 820 .( hay 680 ) Lần TN IB ( A) IC ( mA)  IC IB - Tính giá trị trung bình hệ số khuếch đại:  = …………… Và ()max = ……………  =   ()max = ……………… - Vẽ đồ thị IC = f( IB) ● Bài số 3: Xác định tiêu cự thấu kính phân kì I Mục đích - Biết phương pháp xác định tiêu cự thấu kính phân kỳ cách ghép đồng trục với thấu kình hội tụ để tạo ảnh thật vật thật qua hệ hai thấu kính, - Rèn luyện kỹ sử dụng giá quang học để xác định tiêu cự thấu kính II Cơ sở lý thuyết phương án thí nghiệm - Chúng ta biết tính chất ảnh thấu kính phân kì, qua thấu kính phân kì vật thật cho ảnh ảo, chiều vật, ta không xác định vị trí ảnh ảo Để khắc phục khó khăn này, người ta tiến hành phương pháp sau: + Đặt vật AB vị trí (1) trước thấu kính hội tụ LO để thu ảnh thật A’B’ rõ nét M Ta cố định vị trí thấu kính hội tụ LO M + Ghép thấu kính phân kì L đồng trục với thấu kính hội tụ L O (đặt thấu kính phân kì trước thấu kính hội tụ) Di chuyển vật AB xa thấu kính phân kì đến ví trị khác cho, ta quan sát thấy ảnh A 2’B2’ rõ nét ( ảnh nhỏ ảnh A’B’) Khi đó, ảnh ảo A1’B1’ vật AB qua thấu kính phân kì nằm trùng với vị trí (1) vật AB + Đo khoảng cách d d’ ta xác định tiêu cự thấu kính phân kì thí nghiệm theo cơng thức : f  d d ' d  d' + Lưu ý d’ thí nghiệm ta lấy giá trị âm III Dụng cụ thí nghiệm Bộ dụng cụ thí nghiệm thực hành “Xác định tiêu cự thấu kính phân kì” gồm: - Giá quang học, có gắn thước đo 75cm - Đèn chiếu loại AC 12V – 21W - Bản chắn sáng, màu đen, mặt có lỗ trịn nhỏ mang hình số 1, dùng làm vật AB - Thấu kính phân kỳ L - Thấu kính hội tụ LO - Màn ảnh M, đế trượt để cắm vật, đèn, thấu kính - Nguồn điện AC/DC - Các dây nối IV Lắp ráp thí nghiệm Để đo tiêu cự thấu kính phân kì ta lắp dụng cụ quang học theo thứ tự: - Lắp đèn, giá số 1(vật AB), thấu kính hội tụ, M - Bật đèn điều chỉnh vị trí thấu kính cho ảnh thu rõ nét - Đánh dấu vị trí vật AB lúc Cố định thấu kính hội tụ M - Đặt thấu kính phân kì cần đo tiêu cự vào thấu kính hội tụ vật AB - Dịch AB để thu ảnh rõ nét qua hệ Đo khoảng cách d d’ sơ đồ Chú ý d mang giá trị âm, từ tính f theo công thức: f  d d ' d  d' * Lưu ý: - Vật AB đặt trước thấu kính hội tụ khoảng 10 – 15 cm - Khi dùng thấu kính mà thấy ảnh khơng rõ, do: thấu kính bị bẩn, hệ lắp khơng đồng trục - Khi di chuyển vật ta nên di chuyển từ từ để ý ảnh cho rõ nét - Khi đặt thấu kính phân kì vào, ta dịch chuyển vật AB xa lúc đầu khoảng 5cm - Thực thêm lần thao tác ghi giá trị đo vào bảng Kết thúc thí nghiệm: tắt đèn, tháo dụng cụ theo thứ tự vệ sinh nơi thực hành V Báo cáo thí nghiệm - Ghi giá trị đo d d’ vào bảng sau: Vị trí (1) vật AB:…….…….(mm) Lần thí d ' (mm) d (mm) f (mm) f(mm) nghiệm Giá trị trung bình - Tính giá trị : f  f  f  (  )mm  f  % f 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.2.1 Thực trạng thí nghiệm thực hành chương trình Vật lí trung học phổ thơng u cầu đổi phương pháp dạy học Vật lí gắn liền với đổi thiết bị phương pháp sử dụng thí nghiệm dạy học Vật lí Trong năm qua, tất trường phổ thông nước ta trang bị đầy đủ thiết bị theo Danh mục thiết bị dạy học tối thiểu Bộ Giáo dục Đào tạo hiệu sử dụng chúng nhiều hạn chế, mà thí nghiệm thực hành chưa đáp ứng u cầu Tình trạng số ngun nhân sau: - Điều kiện để sử dụng thí nghiệm cịn hạn chế: thời gian chuẩn bị ít, địa điểm khơng phù hợp, thiếu phịng học mơn trang thiết bị không phù hợp - Trách nhiệm nhà sản xuất (có thiết bị mà khơng dùng được, có dùng chóng hỏng) - Năng lực thí nghiệm giáo viên cịn hạn chế kĩ thuật tiến hành lẫn phương pháp sử dụng dạy học Phần đơng giáo viên quan tâm tư thực nghiệm mà hay thiên tư tốn học qua tập tính tốn, dẫn tới học sinh học Vật lí gần học Tốn nên lực vận dụng kiến thức Vật lí sống học sinh hạn chế - Bản thân thiết bị hạn chế chất lượng khả hỗ trợ hoạt động nhận thức học sinh theo phương pháp - Hầu hết thí nghiệm thực hành trình bày hình thức bày sẵn bước dẫn tới việc hạn chế sáng tạo học sinh 10 - Nhiều trường trang bị thí nghiệm giống nên việc cho thực hành đồng loạt với lớp khó, dù vận dụng nhiều phương án tổ chức khác chia lớp thành nhóm nhỏ, nửa số nhóm thực hành nửa cịn lại viết báo cáo, sưu tầm thêm phương án với dụng cụ tự chế gặp nhiều khó khăn - Ở số thực hành, số thí nghiệm cần thực nhiều, thời gian tiết thực hành cố định - Về nguyên tắc, từ đầu năm học kết thúc học kì, Ban giám hiệu nhà trường cần đạo tổ chun mơn tiến hành rà sốt, đánh giá tình trạng trang thiết bị dạy học, lập bảng kiểm kê, bổ sung sửa chữa thiết bị dạy học mua sắm vật liệu tiêu hao Riêng tổ chun mơn phải có kế hoạch thực hành cho học sinh năm học, thống mẫu báo cáo thực hành, biên soạn câu hỏi gợi mở hướng dẫn thực hành xử lí kết quả, cách thức kiểm tra đánh giá, tránh bị sơ cứng rập khuôn theo sách giáo khoa tài liệu hướng dẫn Thực tế nhiều trường khơng thực nghiêm túc yêu cầu Càng ngày giáo viên yêu thích tâm huyết với thí nghiệm kéo theo việc thực hành thí nghiệm quan tâm - Thiếu quản lí đạo, động viên, khuyến khích sử dụng cải tiến sáng tạo thí nghiệm thực hành có - Một yêu cầu thí nghiệm thực hành tính đồng bộ, thực tế lại không Thiết bị có trường phần lớn thiếu số lượng chất lượng, điều phần ảnh hưởng đến tâm lý giáo viên học sinh Do chất lượng nên kết đo không xác, khó thực thao tác, sau đợt thực hành có tổn hao việc thay chúng diễn thời gian dài 2.2.2 Những ưu điểm nhược điểm thí nghiệm thực hành chương trình vật lý 11 ● Bộ thí nghiệm thực hành: Xác định suất điện động điện trở pin điện hóa * Ưu điểm - Phương án đo có tính đến điện trở ampe kế yêu cầu thực nghiệm - Bộ thiết bị gồm mạch điện linh kiện thiết kế hộp nhỏ gọn - Các phương án thiết kế rèn luyện kĩ xử lí kết đồ thị - Bộ thiết bị có biến trở chạy biến trở xoay, tạo điều kiện thực phương án hai sách giáo khoa * Nhược điểm - Các tiếp điểm mạch (hộp pin, biến trở, phích cắm dây nối bảng mạch điện) khơng tốt, có tác động ngoại cảnh (như làm rung bàn thí nghiệm, đụng chạm vào dây dẫn ) kết hiển thị đồng hồ đo số thay đổi, khơng ý kết thu khơng xác (đo điện trở r giá trị âm) - Một số điện trở bảo vệ biến trở xoay có giá trị khơng thơng báo, khơng đo lại tăng sai số phép đo 11 - Phương án dùng đồ thị để xử lí kết đo cho kết ngoại suy xác Tuy nhiên, bắt buộc người làm thí nghiệm phải nắm vững phương pháp đồ thị, hay sử dụng thành thạo phần mềm công nghệ thông tin vẽ đồ thị thực nghiệm - Phương án dùng điện trở bảo vệ R yêu cầu mặt sư phạm (tránh tình trạng người làm khơng để ý cho giá trị biến trở tạo dịng đoản mạch làm pin nóng lên) Tuy nhiên, việc mắc vôn kế vào hai đầu đoạn mạch chứa nguồn R0 làm cho biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch chứa nguồn có thêm R0, điều khơng gây phức tạp tính tốn lại gây sai số xác định sai R0 - Phương án dùng hai cặp giá trị (U, I) để giải hệ tìm E , r nhanh kết giải từ việc lấy ngẫu nhiên có lại âm lệch xa - Thí nghiệm địi hỏi kĩ vẽ đồ thị cao ● Bộ thí nghiệm thực hành: Khảo sát đặc tính chỉnh lưu điơt bán dẫn đặc tính khuếch đại tranzito - Bài thực hành giảm tải nên dùng để dạy cho lớp chuyên - Mạch điện khảo sát tương đối phức tạp ● Bộ thí nghiệm thực hành: Xác định tiêu cự thấu kính phân kì * Ưu điểm - Bộ thiết bị đảm bảo đồng trục thấu kính, di chuyển đọc vị trí dụng cụ dễ dàng giá, dùng để giảng dạy kiến thức ống nhòm * Nhược điểm - Các đèn chiếu sáng thiết bị không giống độ rộng chùm sáng nên ảnh thu có độ sắc nét hình dạng khơng giống Để chùm sáng phát từ đèn chiếu sáng tồn vật phải dịch chuyển xoay bóng đèn chút để dây tóc bóng đèn nằm tiêu diện kính tụ quang Khi đó, ảnh dịch chuyển dọc theo băng quang học, ta thu vết sáng có dạng gần trịn, có kích thước gần kích thước mặt kính tụ quang - Việc thiết kế số chắn sáng khiến dễ hiểu lầm số vật (số sơn đen) Thực chất phần suốt xung quanh số vật phát sáng, nhà sản xuất lợi dụng tương phản ảnh sáng lúc số đen - Kết thu thực hành theo phương án sách giáo khoa phụ thuộc nhiều vào việc tìm vị trí ảnh thật, tức phụ thuộc kĩ người làm thí nghiệm Việc xác định vị trí ảnh rõ nét chủ quan, người đo không tin tưởng vào khả nhìn mắt Sau thời gian cố gắng nhìn mỏi mắt 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 12 2.3.1 Cải tiến thí nghiệm đo suất điện động điện trở pin điện hóa 2.3.1.1 Khắc phục tình trạng số liệu hiển thị đồng hồ không ổn định ● Khi tiến hành thí nghiệm này, người làm thường hay gặp tình trạng số liệu hiển thị đồng hồ đo điện nhảy liên tục ngun nhân sau: - Pin điện hóa ln có điện trở r khác khơng, có dịng điện I chạy qua pin hiệu điện U hai cực pin nhỏ suất điện động E pin Hơn cường độ dòng điện I lớn pin điện hóa bị phân cực mạnh (do chất khử cực tác dụng không kịp) nên điện trở r pin tăng Khi đó, hiệu điện U hai cực pin điện hóa nhỏ so với suất điện động E pin, đồng thời giá trị cường độ dòng điện I chạy qua pin không ổn định - Các đồng hồ số có đặc điểm nhạy với thay đổi điện áp hay dòng điện - Điện trở mạch không ổn định chỗ tiếp xúc mạch (hộp pin, biến trở, phích cắm dây nối bảng mạch điện) không tốt, dẫn đến kết thay đổi có tác động bên ngồi bàn thí nghiệm bị rung, dây dẫn bị đụng chạm - Điện trở pin biến trở tăng theo nhiệt độ thời gian phát điện lâu, thay đổi làm cho dòng điện mạch thay đổi theo ● Tôi tiến hành cải tiến mặt thiết bị sau: - Để trình điện hóa pin ổn định biến trở khơng bị dịng điện làm tăng nhiệt độ liên tục lần đọc số liệu xong nên sử dụng công tắc để ngắt mạch điện chờ vài giây sau đóng mạch lại - Để khắc phục điện trở tiếp xúc, tơi thay hộp pin ó to thí nghiệm hộp pin ó nhỏ (hộp pin hộp pin) sử dụng kẹp cá sấu để có tiếp xúc tốt Việc sử dụng hộp pin có thuận lợi tạo nguồn mắc nối tiếp có điện trở lớn - Các dây dẫn chế tạo công ty nước hàn chì đầu dây, sau dùng ốc vít vặn lại thời gian ốc vít bị lung lay điện trở chỗ tiếp xúc khơng ổn định Tìm hiểu cấu tạo dây dẫn Đức phịng thí nghiệm nhà trường, tơi thấy sợi dây hàn chì chặt vào phích cắm, mà điện trở mạch không bị thay đổi chạm vào dây Áp dụng điều này, tơi hàn chì lại tất phích cắm dây dẫn dùng thí nghiệm 13 2.3.1.2 Cải thiện kĩ vẽ đồ thị biểu diễn kết đo giấy kẻ ô li Trong nhiều thí nghiệm thực hành, giá trị đại lượng Vật lí xác định từ đồ thị Kĩ vẽ đồ thị tay kĩ thực nghiệm quan trọng cần rèn luyện cho người làm thực nghiệm, thiếu tài liệu hướng dẫn luyện tập thường xuyên nên người đo thường mắc nhiều sai sót tốn nhiều thời gian vẽ đồ thị Tôi xin đưa số cách vẽ đồ thị hiệu sau: ● Dùng phần mềm vẽ đồ thị công cụ hữu ích để kiểm tra nhanh kết thực nghiệm - Khi tiến hành thí nghiệm vơn kế mắc vào hai đầu đoạn mạch chứa pin R 0, vôn kế để thang DCV 20, ampe kế để thang DCA 200m, sử dụng pin ó to - Khi mạch hở (tháo dây nối ampe kế khỏi mạch): Vôn kế U = E = 1,58 V - Khi mạch kín di chuyển chạy biến trở, ta thu số liệu sau: Giá trị RO = 20,3 Ω ; RA = 1,6 Ω - Đồ thị U = f(I) vẽ Excel với số liệu bảng trên: x = R (Ω) I ( mA) U (V) y  ( A  ) y = -20.779x + 1.5802 I 100 12,8 1,31 78,1 90 14,0 1,28 71,4 80 15,4 1,25 64,9 70 17,1 1,22 58,5 60 19,1 1,17 52,4 50 21,8 1,12 45,9 40 25,3 1,04 39,5 30 30,2 0,94 33,1 20 37,2 0,80 29,9 10 48,8 0,56 20,5 14 Có thể thấy mức độ hiệu kết cải tiến qua đồ thị vẽ phần mềm Excel Ta có phương trình đồ thị U = f(I)vẽ Excel là: y = -20,779x + 1,5802 So sánh với phương trình U = E - I (r + R0) ta suy E = 1,5802V r = 0,479 Ω ● Cách vẽ đồ thị trang giấy với ý chung sau: - Vì số liệu cần đo có giá trị dương nên đồ thị vẽ nằm góc phần tư thứ hệ trục OIU Do đó, ta vẽ phần dương hai trục tọa độ vạch ngồi trang giấy - Để ý giá trị I U đo thực tế ta thấy giá trị I biến thiên khoảng rộng nên ta vẽ trục I (trục hoành) chiều dọc trang giấy trục U (trục tung) chiều ngang trang giấy - Khi lấy số liệu, ta di chuyển biến trở khoảng đủ rộng để giá trị thu cách xa khoảng tương đối, đồng nghĩa với điểm đồ thị cách xa khoảng đủ để chấm khơng gần khít Về ngun tắc, có nhiều cặp số liệu đồ thị vẽ chuẩn xác Ở chọn từ đến 10 cặp giá trị (I , U) với Imax, Umax nằm trang giấy - Để chia độ trục I trục U ta ý giá trị I max Umax, sau tính tốn xem nửa li trục tương ứng với mA, mV cho điểm cách xa tương đối khơng gian trang cịn đủ để thực phép ngoại suy - Khi vẽ đồ thị phải ý chia giá trị cho gần độ chia q nhỏ nên khơng u cầu phải xác cách tuyệt đối - Sau xác định điểm ứng với cặp giá trị chọn đồ thị ta tiến hành vẽ đoạn thẳng qua điểm Chú ý ta không cần vẽ ô sai số hay chữ thập chúng có kích thước nhỏ mà cần thể chấm Sai số chủ yếu vẽ đồ thị tay cách thực vẽ đồ thị phụ thuộc nhiều vào yếu tố chủ quan thước kẻ, nét bút, mắt quan sát 15 - Độ chia trục: trục hoành ô li mA, trục tung 1/3 ô li 0,01 V - Từ đồ thị U = f(I), ta tìm giá trị : Với I =  U0 = E = 1,58 V Với U =  Im = 76 mA Suy : r = 0,489 Ω ; E = 1,58 V 2.3.2 Cải tiến thí nghiệm xác định tiêu cự thấu kính phân kì 2.3.2.1 Giúp đảm bảo đồng trục thấu kính Bộ thiết bị với ưu điểm hệ thống giá quang học trượt thiết kế dọc theo đường giá đảm bảo đồng trục hệ thấu kính, di chuyển đọc vị trí thấu kính dễ dàng giá Tuy nhiên, trình thực hành, người đo thường không ý đến việc phải đảm bảo đồng trục thấu kính mặt thấu kính phải vng góc với trục chính, dẫn đến kết đo không chuẩn xác Để cải thiện điều này, trượt trục cắm ta dán vạch đứng trùng Khi thực hành, người đo dựa vào vạch để canh chuẩn xem mặt thấu kính có thật vng góc với giá khơng có cao khơng Có thể dùng dây dọi thực tế cho thấy thao tác canh chuẩn dây dọi tốn nhiều thời gian 2.3.2.2 Tăng độ xác kết xác định vị trí ảnh Trong thí nghiệm này, kết thu phụ thuộc nhiều vào kĩ chủ quan người thực việc tìm vị trí ảnh thật Theo hướng dẫn tài liệu, để giảm sai số mắc phải sau dịch chuyển tìm vị trí ảnh rõ nét, ta cần xê dịch tiến lùi quanh vị trí nhằm 16 tìm vị trí mắt cảm thấy ảnh rõ nét nhất, loại bỏ lần đo có kết sai lệch nhiều Tuy nhiên, thực tế sau nhiều lần thí nghiệm người làm mỏi mắt không tin tưởng vào khả nhìn mắt Vì cần thiết phải có hệ thống tương đối đơn giản bổ trợ cho việc quan sát mắt Theo lí thuyết, ảnh thu rõ nét lượng ánh sáng tập trung lớn Vì vậy, tơi sử dụng quang điện trở, có đặc điểm điện trở quang điện trở bị giảm mạnh chiếu sáng Do đó, việc dùng quang điện trở kết hợp với việc quan sát mắt giúp phát xác vị trí ảnh rõ nét Tơi thiết kế sơ đồ tạo ảnh vật qua thấu kính với gắn quang điện trở sau: thấu kính, hệ thấu kính A vật sáng ảnh U (3V) LDR Trong sơ đồ trên, quang điện trở LDR gắn hứng ảnh tự chế giấy bìa cứng mica lắp vào mạch kín hình Nếu ánh sáng chiếu vào nhiều điện trở nhỏ, U giữ khơng đổi ampe kế giá trị lớn ứng với ảnh thu rõ nét Tơi thiết kế mạch điện có quang điện trở gắn hứng ảnh tự chế hình bên 2.2.2.3 Thiết kế chữ L suốt thay cho số chắn sáng Trong thí nghiệm này, việc thiết kế số chắn sáng khiến hầu hết học sinh hiểu lầm số vật sáng (số sơn đen) Thực chất phần suốt xung quanh số vật phát sáng, việc thực tìm ảnh rõ nét dựa tương phản hình ảnh (khi ảnh sáng lúc số đen nhất) Mặt khác, ảnh tâm đèn qua hệ thấu kính xuất điều chỉnh tìm vị trí ảnh rõ nét nên gây nhầm lẫn Vì vậy, tơi sử dụng phương pháp thiết kế chữ L suốt thay cho số chắn sáng Việc thiết kế chữ L suốt có cơng ty thiết bị ngồi nước Ở tơi giới thiệu vật dụng cách thức làm với phương 17 châm lồng ghép vào thiết bị có để đảm bảo tính hệ thống đồng trục Các bước thực sau: - Tháo phần tròn có số khỏi đế giữ cách cạy từ từ vòng tròn nẹp - Cắt hai miếng bìa nhựa suốt cứng với kích thước phần tròn, dùng viết bi vẽ đường viền chữ L với kích cỡ tùy ý lên hai miếng bìa trên, dùng băng keo hai mặt dán phim đen lấy đĩa A (hoặc giấy bìa màu đen) lên theo viền chữ L đặt lại vào đế - Đặt miếng bìa cịn lại ép vào miếng bìa chữ L trước đặt vịng trịn nẹp lại 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường Những cải tiến thực với mục đích giúp cho thí nghiệm thực hành chương trình Vật lý 11 tiến hành đơn giản hiệu hơn, kết cải tiến đánh giá số liệu ghi nhận học sinh tiến hành thí nghiệm thực hành ý kiến đóng góp từ đồng nghiệp học sinh Dưới xin đưa hiệu sau cải tiến thí nghiệm so sánh với việc thực thí nghiệm trước cải tiến: Trước cải tiến Sau cải tiến Bài thí nghiệm thực hành: Xác định suất điện động điện trở pin điện hóa - Số liệu hiển thị đồng hồ - Sau hàn lại đầu dây đo khơng ổn định chỗ tiếp xúc khơng cịn tình trạng nhảy số liệu lung mạch không tốt Kết số tung nữa, nhóm thực hành bình liệu đo bị thay đổi tác động thường với tâm lí thoải mái Các ngoại cảnh khiến người đo không hộp pin kẹp cá sấu mua thị biết đọc giá trị cho đồng trường hoạt động tốt, tạo điều kiện hồ bị hư thuận lợi cho việc thực thí nghiệm đo suất điện động điện trở pin - Việc vẽ đồ thị tay học sinh - Việc vẽ đồ thị tay học cải thiện nhiều, em sinh nhiều thời gian làm tốt cho kết xác 18 khơng xác dẫn đến kết ngoại suy sai lệch theo - Khi thực vẽ đồ thị phần mềm máy tính cho kết nhanh xác Bài thí nghiệm thực hành: Xác định tiêu cự thấu kính phân kì - Vật dụng để thí nghiệm vật có - Vạch đối chiếu giúp kiểm tra nhanh kích thước, đặt khơng thẳng đồng trục dụng cụ khó quan sát vị trí xác cần - Việc sử dụng quang điện trở có đọc nên kết đo thường sai lệch làm cho thí nghiệm thêm cồng kềnh nhiều so với kết nhà sản xuất người đo có thêm phương tiện đưa ra, tốn nhiều thời gian để đọc kết kiểm chứng kết quan sát mình, nhờ tăng độ tin cậy kết đo, - Giá trị đo mang tính ngẫu giảm sai số phép đo nhiên có chênh lệch nhiều - Khơng cịn tình trạng nhầm lẫn đâu lần đo vật sáng thực hành với chữ L suốt, số liệu thu gần với giá trị nhà sản xuất cung cấp - Kết đo tiêu cự thấu kính - Kết đo tiêu cự thấu kính phân kì lần thí nghiệm phân kì lần thí nghiệm sau chưa cải tiến kết sau: cải tiến kết sau: Vị trí (1) vật AB: 200 (mm) Vị trí (1) vật AB: 200 (mm) f (mm) Lần thí nghiệm d (mm) 89,0 (mm) 35,7 f (mm) - 59,6 5,1 90.0 39,8 - 71,4 6,7 92.0 37,4 - 63,0 - 64,7 Lần thí nghiệm d (mm) d' Giá trị trung bình (mm) f (mm) f (mm) 89.0 39 - 69,4 1,7 90.0 40 - 72,0 0,9 1,7 90.0 40 - 72,0 0,9 4,5 Giá trị trung bình f = - 71,1 f =1,2 f  f  f   64,  4,5  mm   f f  6,9 % d' f  f  f   71,1  1,  mm   f f  1, % - So sánh số liệu thu thập trước sau cải tiến thí nghiệm tơi khẳng định chắc cải tiến thu kết khả quan Các thí nghiệm sau cải tiến giúp cho học sinh tự tin thực hiện, kết đo đạc xác Qua kích thích cho học sinh đam mê sáng tạo, bồi dưỡng tình yêu em lĩnh vực Vật lí thực nghiệm nói riêng mơn Vật lí nói chung KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 19 3.1 Kết luận Để nâng cao chất lượng sử dụng thí nghiệm dạy học, trước hết cần phải nâng cao chất lượng thiết bị Muốn vậy, bên cạnh việc nghiên cứu để thiết kế thí nghiệm phù hợp với yêu cầu đổi phương pháp dạy học cần phải nghiên cứu để hồn thiện qui trình sản xuất kiểm tra chất lượng sản phẩm Đặc biệt phải thống khn mẫu để đảm bảo tính đồng thiết bị nhằm đảm bảo tính thẩm mĩ, độ xác, độ bền vững khả thay thế, sữa chữa Ngồi thí nghiệm với dụng cụ đo truyền thống, ngày việc sử dụng máy vi tính hỗ trợ thí nghiệm vật lí sử dụng phổ biến, thí nghiệm ảo dùng để thay cho thí nghiệm truyền thống điều kiện Tuy nhiên, số trường phổ thông việc trang bị thêm thiết bị thí nghiệm gặp nhiều khó khăn Ngồi ra, sử dụng thí nghiệm ảo cho dù có thiết kế để tạo kết xác khơng thể thay thí nghiệm truyền thống Khi vào phịng thí nghiệm tiến hành thí nghiệm Vật lí nghĩa, giáo viên học sinh thực trải nghiệm trình nghiên cứu Vật lí thật Là giáo viên Vật lí có niềm đam mê với thí nghiệm thực hành nghiên cứu đưa cải tiến đơn giản giúp cho việc thực số thí nghiệm Vật lý 11 đạt hiệu tốt hơn, hy vọng cải tiến giúp cho thực hành quan tâm nhiều hơn, tạo thêm nhiều hứng thú cho học sinh tiến hành thí nghiệm thực hành 3.2 Kiến nghị Do thời gian nghiên cứu ngắn, tài liệu cập nhật chưa nhiều, vấn đề nêu tìm tịi riêng thân q trình dạy học nên khơng tránh khỏi sai sót, hạn chế đề tài Vì tơi mong nhận cổ vũ đóng góp ý kiến Hội đồng khoa học, đồng nghiệp bạn đọc để đề tài hoàn thiện áp dụng rộng rãi ngành XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày tháng năm 2022 Tơi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Trịnh Văn Toàn 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sách giáo khoa vật lí 11 – Cơ bản, NXB Giáo Dục [2] Sách giáo khoa vật lí 11 – Nâng cao, NXB Giáo Dục [3] Sách giáo viên vật lí 11 ( bản, nâng cao), NXB Giáo Dục [4] Phương pháp thực nghiệm khoa học vật lí, PGS.TS Ngơ Quang Huy, [5] Tài liệu Thí nghiệm thực hành trường THPT Mơn Vật lí , Bộ GD&ĐT [6] Phương pháp dạy học Vật lí trường phổ thông, PGS Nguyễn Đức Thâm, TS Nguyễn Ngọc Hưng, TS Phạm Xuân Quế [7] Nâng cao chất lượng sử dụng thí nghiệm dạy học vật lí trường phổ thơng, PGS.TS Nguyễn Xn Thành [8] Thí nghiệm vật lí trường Trung học phổ thơng, NXBGD [9] Hướng dẫn sử dụng dụng cụ thí nghiệm thực hành lí 11, Cơng ty cổ phần sách thiết bị trường học TPHCM [10] Tài liệu hướng dẫn thực hành thí nghiệm Vật lí lớp 11 phổ thơng theo chương trình cải cách giáo dục, NXB Trẻ 21 DANH MỤC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM NGÀNH GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN, TỈNH VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Trịnh Văn Toàn Chức vụ đơn vị cơng tác: Tổ phó chun môn – trường THPT Thọ Xuân TT Tên đề tài SKKN Cấp đánh giá xếp loại Kết đánh giá xếp loại Năm học đánh giá xếp loại Tổ chức hoạt động Cấp tỉnh lên lớp theo chủ đề sử dụng lượng tiết kiệm hiệu C 2010 Sử dụng phép toán véc tơ Cấp tỉnh toán liên quan tới động lượng C 2011 Sử dụng vòng tròn để giải Cấp tỉnh C 2012 22 toán liên quan đến quãng đường dao động điều hòa Khai thác sử dụng tập Cấp tỉnh thực tế dạy học phần quang hình học trương trình Vật lí 11 Khai thác sử dụng tập Cấp tỉnh thực tế dạy học phần Nhiệt học trương trình Vật lí 10 Khai thác có hiệu “sơ đồ Cấp tỉnh tạo ảnh” việc giải toán mắt dụng cụ quang học chương trình Vật lí 11 C 2017 C 2018 C 2019 23 ... sáng kiến kinh nghiệm: ? ?Một số giải pháp nâng cao hiệu thực hành thí nghiệm chương trình Vật lí lớp 11? ?? 1.2 Mục đích nghiên cứu Cải tiến số thí nghiệm chương trình Vật lí lớp 11 mặt thiết bị,... tiến hành nhằm thực mục tiêu thực hành đặt ra, qua nâng cao hiệu việc thực hành thí nghiệm vật lí trường phổ thơng 1.3 Đối tượng nghiên cứu Các phương án cải tiến số thí nghiệm thực hành chương trình. .. trạng thí nghiệm thực hành chương trình Vật lí trung học phổ thơng nay………………………………… …………….10 2.2.2 Những ưu điểm nhược điểm thí nghiệm thực hành chương trình vật lý 11 .11 2.3 Các giải pháp