SKKN Công tác bồi dưỡng học sinh giỏi hiệu quả qua hệ thống các bài toán về phương án thí nghiệm

SKKN Công tác bồi dưỡng học sinh giỏi hiệu quả qua hệ thống các bài toán về phương án thí nghiệm 1 1 MỞ ĐẦU 1 1 Lý do chọn đề tài Thưa các đồng chí và các em, từ lâu việc tìm kiếm, phát hiện, và bồi d[.]

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Thưa đồng chí em, từ lâu việc tìm kiếm, phát hiện, bồi dưỡng học sinh giỏi môn vật lý trở thành quan trọng với tất “Hiền tài nguyên khí quốc gia” ta phải làm để tìm tài em ngồi ghế nhà trường Hàng năm công việc tổ chức thi học sinh giỏi cấp lại việc quan trọng thiếu hoạt động quan giáo dục từ cấp trường, Huyện, Sở, cấp Bộ Theo phát triển khoa học công nghệ nước nhà, đặc biệt ngành khoa học vật lý, nước ta cần nhiều nhà vật lý có đủ trình độ lực góp sức vào công chuyển biến đất nước Việc đổi chương trình đào tạo làm thay đổi yêu cầu việc tuyển chọn học sinh giỏi, nên yêu cầu cấp thiết trình phát bồi dưỡng học sinh giỏi cần phải thay đổi cho phù hợp Nhiều đồng nghiệp cho cho em học tốt chương trình nâng cao đáp ứng yêu cầu đề thi học sinh giỏi, Đề thi học sinh giỏi yêu cầu thí sinh phải nắm kiến thức phải triển khai tốt kiến thức toán cụ thể, nên thí sinh cần phải có đủ kĩ khả ứng biến, phát hiện tượng vật lý bài… Như em cần có thời gian ôn luyện kĩ lưỡng cần phải chuẩn bị tốt mặt kiến thức lẫn kĩ Phần tập thực hành phần tập khó thường chiếm phần điểm đề thi học sinh giỏi, phần có số dạng phương pháp giải phong phú Mặt khác tập thí nghiệm thực hành ln gây nhiều hứng thú, gắn với tượng thực tế vấn đề khó giải em Hiểu tầm quan trọng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi, thân tâm xây dựng cho chun đề hay, tích lũy tập hay, lạ đặc biệt sâu nghiên cứu tập phương án thực hành thí nghiệm, kết trình dạy đội tuyển, nhiều khó song em học sinh thấy vui hứng thú tiếp cận vấn đề thành công công tác bồi dưỡng học sinh giỏi nhiều năm phụ trách Do đưa vào sáng kiến nghiệm mong chia với đồng nghiệp Sáng kiến có tên “Cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi hiệu qua hệ thống toán phương án thí nghiệm” Sáng kiến kinh nghiệm tập trung cung cấp kiến thức trọng tâm đưa số dạng tập thí nghiệm cụ thể giúp đồng nghiệp em mức độ với hy vọng việc ơn thi học sinh giỏi khơng cịn q khó với đồng nghiệp 1.2 Mục đích nghiên cứu Xây dựng phương pháp ôn thi học sinh giỏi Cung cấp kiến thức phương pháp giải tập liên quan tới phần thí nghiệm thực hành Với mục đích sáng kiến tập trung nhiệm vụ cung cấp số kiến thức nghiệm thực hành nâng cao phương pháp giải tốn thí nghiệm thực hành khơng nhắc tới chương trình học, tìm giải pháp luyện thi học sinhh giỏi phần kiến thức khó có đề thi 1.3 Đối tượng nghiên cứu SangKienKinhNghiem.net Xây dựng phương pháp tiến hành làm thí nghiệm phương án thực hành vật lí q trình dạy đội tuyển vật lý 1.4 Phương pháp nghiên cứu Tổng hợp, vận dụng kiến thức thí nghiệm thực hành nâng cao học để giải dạng tập liên quan đến tốn thí nghiệm thực hành vật lí NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận 2.1.1 Phép đo đại lượng Vật Lý a, Định nghĩa: - Phép đo đại lượng vật lý phép so sánh với đại lượng loại quy ước làm đơn vị b, Phân loại: - Phép so sánh trực tiếp nhờ dụng cụ đo gọi phép đo trực tiếp - Phép xác định đại lượng vật lý thông qua công thức liên hệ với đại lượng đo trực tiếp gọi phép đo gián tiếp 2.1.2 Sai số phép đo: a, Sai số hệ thống sai số ngẫu nhiên: - Sai số hệ thống loại sai số có tính quy luật ổn định VD: dùng thước có độ chia nhỏ mm có sai số dụng cụ 0,5 mm (vì đo vật có độ dài thực 12,7 mm chẳn hạn khơng thể đọc phần lẻ thước đo) - Sai số ngẫu nhiên loại sai số tác động ngẫu nhiên gây nên VD: người bấm đồng hồ để đo thời gian sớm hay muộn tí gây nên sai số b, Giá trị trung bình: - Giá trị TB đo nhiều lần đại lượng A cho công thức: A A1  A   A n n coi giá trị gần với giá trị thực đại lượng A c, Cách xác định sai số phép đo: * Sai số tuyệt đối ứng với lần đo: ΔA1 = | A – A1| ; ΔA2 = | A – A2| …; ΔAn = | A – An| * Sai số ngẫu nhiên (cũng sai số tuyệt đối trung bình n lần đo): A  A1  A   A n n * Sai số dụng cụ ΔA’: - Có thể lấy nửa độ chia nhỏ dụng cụ - Trường hợp công thức xác định đại lượng đo gián tiếp tương đối phức tạp dụng cụ đo có độ xác cao (đồng hồ thời gian, ampe kế số…) bỏ qua sai số dụng cụ d, Sai số tỉ đối: SangKienKinhNghiem.net - Là tỉ số sai số tuyệt đối giá trị TB Sai số tỉ đối nhỏ phép đo xác - Cơng thức: A  A 100% A e, Cách xác định sai số phép đo gián tiếp: - Giả sử A đại lượng đo gián tiếp thông qua đại lượng X, Y ,Z đo trực tiếp thì: ▪ A = X + Y – Z → ΔA = ΔX + ΔY +ΔZ ▪A= X.Y → Z δA = δX + δY + δZ  A   X   Y   Z ▪ A = Xn → δA = n.δX ▪ AnX → δA = X n 2.1.3 Chữ số có nghĩa: Định nghĩa: Chữ số có nghĩa chữ số (kể chữ số 0) tính từ trái sang phải kể từ chữ số khác không Giả sử sai số tuyệt đối tương đối đại lượng A nhận giá trị sau: + 0,97:  có chữ số có nghĩa + 0,0097:  có chữ số có nghĩa + 2,015:  có chữ số có nghĩa (phải tính chữ số đằng sau) + 0,0669:  có chữ số có nghĩa (chữ số lặp lại phải tính) + 9,0609:  có chữ số có nghĩa 2.1.4 Cách viết kết đo: - Kết đo đại lượng A viết dạng: A  A  A Trong đó: A  A  A ' gọi sai số tuyệt đối phép đo A lấy tối đa đến hai chữ số có nghĩa ▪ A viết đến bậc thập phân tương ứng với ΔA VD: phép đo độ dài quãng đường s cho giá trị trung bình s  1,36832 m với sai số phép đo tính s  0, 0031 m kết đo viết (với s lấy đến chữ số có nghĩa) là: s = 1,368 ± 0,003 (m) 2.2 Thực trạng vấn đề - Việc ôn thi học sinh giỏi vật lý cần thiết, để đạt hiệu cao cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi phần tập thí nghiệm thực hành hay khó khơng thể thiếu qúa trình dạy học sinh đội tuyển 2.3 Các giải pháp sử dụng - Tìm hiểu yêu cầu đổi phương pháp luyện thi học sinh giỏi - Nêu phân tích vai trị thí nghiệm thực hành, làm tập thí nghiệm thực hành dạy học SangKienKinhNghiem.net - Nêu lý thuyết chung liên quan tới thí nghiệm thực hành trường THPT - Nêu dạng thí nghiệm, phương án thí nghiệm thực hành bậc học - Giải thành công khâu q trình giải tốn thí nghiệm thực hành vật lý Sau dạng tập cho học sinh khai thác, mong chia sé với đồng nghiệp 2.3.1 Dạng : Bài tốn sai số cách tính sai số Bài toán 1: Dùng đồng hồ đo thời gian có độ chia nhỏ 0,001 s để đo n lần thời gian rơi tự vật bắt đầu rơi từ A đến B, ta bảng kết bên: n Trung bình t 0,398 0,399 0,408 0,410 0,406 0,405 0,402 ti t ' Hãy tính thời gian rơi TB, sai số ngẫu nhiên, sai số dụng cụ sai số phép đo thời gian? Viết kết đo thời gian? Phép đo trực tiếp hay gián tiếp? Nếu đo lần kết đo bao nhiêu? Dùng thước đo có độ chia nhỏ mm để đo lần khoảng cách hai điểm A B nói cho kết s = 789 mm Tính sai số phép đo viết kết đo? Biết CT tính vận tốc B CT tính gia tốc rơi tự là: v  2s 2s g  Dựa t t vào kết đo quy tắc tính sai số đại lượng đo gián tiếp, tính viết kết cuối v, g? HƯỚNG DẪN Ý nghĩa kí hiệu: ▪ n: lần đo ▪ t: thời gian đo ▪ Δti: sai số tuyệt đối ứng với lần đo ▪ Δt’: sai số dụng cụ n t (s) Δti Δt’ 0,398 0,006 0,399 0,005 0,408 0,004 0,410 0,006 0,406 0,002 0,405 0,001 0,402 0,002 TB 0,404 0,004 0,0005 SangKienKinhNghiem.net Ta có: ▪ Thời gian rơi TB: t  0, 404 s ▪ Sai số ngẫu nhiên: t  0, 004 s ▪ Sai số dụng cụ: Δt’ = 0,0005 s ▪ Sai số phép đo thời gian: t  t  t '  0, 0045 s ▪ KQ đo thời gian: t  t  t  0, 404  0, 0045 s ▪ Đây phép đo trực tiếp từ dụng cụ (đồng hồ) *Chú ý : Nếu đo lần (n = → 3) kết đo phải lấy sai số cực đại (của n = → 3): t = 0,404 ± 0,006 Cả lần đo (lớn nên coi tương đối xác) có kết sai số phép đo đánh giá sai số dụng cụ (Δs = 0,5 mm) Do đó, kết đo là: s = 789 ± 0,5 mm Từ CT: v  2s t suy ra: ▪ δv = δs + δt  v s t 0,5 0, 0045      0, 012 v s t 789 0, 404 2s 2.0, 789   3,95 m/s 0, 404 t v suy ra: v  v.v  3,95.0, 012  0, 05 m/s Mặt khác, từ CT: v  v Vậy: v  v  v  3,95  0, 05 m/s 2s Tương tự, từ CT: g  suy ra: ▪ δg = δs + 2δt t g s t 0,5 0, 0045  2  2  0, 023 0, 404 g s t 789 ▪ v ▪ g Mặt khác, từ CT: g  Vậy: g g 2s t  suy ra:   2.0, 789  9, 67 m/s2 0, 4042 g  g.g  9, 67.0, 023  0, 22 g  g  g  9, 67  0, 22 m/s2 Bài toán 2: Dùng đồng hồ bấm giây có thang chia nhỏ 0,01s để đo chu kỳ (T) dao động lắc Kết lần đo thời gian dao động toàn phần sau: 3,00s; 3,20s; 3,00s; 3,20s; 3,00s (Ta có bảng sau) Lần đo T (s) 3,00 3,20 3,00 3,20 3,00 Tìm chu kì T ? HƯỚNG DẪN 3.3, 00  2.3, 20  3, 08( s ) T1  3,00  3,08  0,08s   T1   T2  0,096s   T  T2  3, 20  3,08  0,12 s  Sai số tuyệt đối: T  T  Tdc  0, 096  0, 005  0,101( s ) Giá trị trung bình: T  Kết quả: T = 3,08  0,101(s) SangKienKinhNghiem.net *Chú ý: Lỗi em hay mắc phải quên cộng sai số dụng cụ Tdc *Vấn đề phát sinh: thường người ta ko đo dao động toàn phần để xác định chu kỳ thời gian chu kỳ ngắn Để tăng độ xác phép đo người ta đo lần cỡ 10 dao động toàn phần từ tính chu kỳ dao động Vấn đề sai số tính ta? Mục sau giúp bạn giải tình Bài tốn 3: Một học sinh đo gia tốc trọng trường vị trí đia lí nơi trường đặt địa 4 2l điểm thực nghiệm theo công thức g  Trong thí nghiệm học sinh T dùng lắc có độ dài l = ( 500  1)mm đo chu kì T  (1, 45  0, 05) s Hãy tính gia tốc trọng trường g  ( g  g ) HƯỚNG DẪN 4 2l 4 l Từ công thức g   g  T T g l 2T l 2T    g  g (  ) Và g l T l T Thay số ta được: g  4 0,5  9,3885(m / s ) 1, 45 103 2.0, 05  )  0, 6663(m / s ) 0,5 1, 45 Vậy g  9,3885  0, 6663(m / s ) g  9,3885( Bài tốn 4: Đo tốc độ truyền sóng sợi dây đàn hồi cách bố trí thí nghiệm cho có sóng dừng sợi dây Tần số sóng hiển thị máy phát tần f = 1000Hz  1Hz Đo khoảng cách nút sóng liên tiếp cho kết quả: d = 20cm  0,1cm Kết đo vận tốc v ? HƯỚNG DẪN Bước sóng  = d = 20cm  0,1cm v  λf  20000 cm/s v  f =0,6% v    v f  v   v.v  120(cm / s ) Kết quả: v = 20.000  120 (cm/s) Bài tốn 5: Dùng thí nghiệm giao thoa khe Young để đo bước sóng xạ đơn sắc Khoảng cách hai khe sáng S1S2 nhà sản xuất cho sẵn a = 2mm  1% Kết đo khoảng cách từ quan sát đến mặt phẳng chưa hai khe D = 2m  3% Đo khoảng cách 20 vân sáng liên tiếp L = 9,5mm  2% Kết đo bước sóng =? HƯỚNG DẪN Khoảng cách 20 vân sáng liên tiếp 19 khoảng vân: L = 19i  i = L/19 Giá trị trung bình i: i  L 9,5   0,5mm 19 19 SangKienKinhNghiem.net Bước sóng trung bình: λ  Sai  số tương a i 2.0,5   0,5μm D đối bước a i D a L D        a   L   D = 6% a i D a L D  i L với =  i   L i L Sai số tuyệt đối bước sóng:   . =6%.0,5=0,03(  m)   sóng:  Kết quả:  = 0,5µm  6%  = 0,5µm  0,03 µm Bài tốn 6: Để xác định chiết suất lăng kính P có tiết diện thẳng tam giác ABC người ta chiếu vào mặt bên AB tia sáng đơn sắc nằm mặt phẳng tiết diện thẳng lăng kính cho tia khúc xạ tới mặt bên AC ló khỏi lăng kính mặt bên AC Người ta đo góc chiết quang A góc lệch cực tiểu Dm tia sáng đơn sắc đó, kết đo sau: A  600  10 Dm  300  10 Tính chiết suất n lăng kính ánh sáng đơn sắc sai số tương đối phép đo chiết suất HƯỚNG DẪN Khi có góc lệch cực tiểu Dmin : n  n n Dm  A (1) A sin sin + Với A  600 , Dm  300  n   1, 414 Dm  A Dm  A D A A d( ) sin( m )cos 2 2 (2) + Lấy vi phân (1) ta có: dn   A A sin sin 2 Dm  A dn 1 A + Lấy (2) chia (1) ta được:  cot g d ( Dm  A)  cot g dA n 2 2 Dm  A Dm  A n 1 A + Sai số tương đối:  cot g Dm  cot g  cot g A n 2 2 n Thay số ta được:  15.103 n Vậy n  n  n  1, 414  0, 021 cos 2.3.2.Dạng : Thiết kế phương án thí nghiệm Bài tốn 1: Cho dụng cụ sau: - Một mặt phẳng nghiêng - Một mẫu gỗ có khối lượng m biết - Một thước đo có độ chia tới mm - Một động hồ bấm giây Hãy đề xuất phương án để xác định nhiệt lượng tỏa khối gỗ trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng Yêu cầu: - Nêu sở lí thuyết xây dựng công thức cần thiết SangKienKinhNghiem.net - Vẽ sơ đồ bố trí thí nghiệm, trình bày bước tiến hành, đo đac tính tốn HƯỚNG DẪN: Cơ sở lí thuyết để tiến hành : - Nhiệt lượng tỏa phần vật trượt đến chân mặt nghiêng Gọi h chiều cao mặt nghiêng, l chiều dài mặt nghiêng Chọn mốc chân mặt nghiêng Vận tốc ban đầu Vận tốc chân mặt nghiêng v Q  mgh  mv 2 Với v  2al , l  h at 2l  Q  m( gh  ) t l  Cách tiến hành: -Thả cho vật trượt xuống không vận tốc đầu từ đỉnh mặt nghiêng đến chân mặt nghiêng Đồng thời bấm đồng hồ đo thời gian t vật chuyển động từ đỉnh tới chân mặt phẳng nghiêng - Đo chiều cao h mặt phẳng nghiêng - Đo chiều dài l mặt phẳng nghiêng Thay vào công thức xác định Q Bài tốn 2: Thiết kế phương án thí nghiệm để xác định khối lượng viên bi Cho dụng cụ sau đây: Hai viên bi( hai viên biết khối lượng), bột dẻo, giá thí nghiệm, thước đo độ, hai sợi dây chiều dài HƯỚNG DẪN: - Buộc viên bi có khối lượng m1 vào sợi dây dài l , kéo lệch góc 1 đo thước đo góc buông Tại điểm thấp quỹ đạo chuyển động viên bi m1 treo viên bi chưa biết khối lượng m2 có gắn mẩu bột dẻo khối lượng m nhỏ - Khi chuyển động viên bi khối lượng m1 va chạm vào viên bi khối lượng m2 có bột dẻo nên va cham viên bi va chạm mềm, sau chúng dính vào nghiêng góc  theo định luật bảo toàn động lượng: m1v1  m1  m2  m v2 (1) - Ta tìm vận tốc v1 viên bi biết khối lượng vào lúc va chạm từ định luật bảo toàn m1 v1  v1  gh1  gl (1  cos1 ) - Vì khối lượng m nhỏ nên bỏ qua Tương tự ta tìm v2 mgh1  v2  gh2  gl (1  cos ) Thay v1 v2 vào (1) ta tìm được: 1     cos1   sin  m2  m1   1  m2  m1   1    cos   sin    Bài toán 3: Cho dụng cụ sau: SangKienKinhNghiem.net - Một ống thủy tinh hình chữ U - Một thước có độ chia nhỏ đến mm - Một lọ nước (Đã biết trước khối lượng riêng nước) - Một lọ dầu Hãy trình bày giải thích phương án thí nghiệm để xác định gần khối lượng riêng dầu HƯỚNG DẪN: - Để ống chữ U thẳng đứng - Đổ nước vào ống chữ U - Đổ thêm dầu vào nhánh chữ U Mặt thoáng hai nhánh chênh lệch, bên dầu có mặt thống cao - Lập biểu thức tính áp suất thủy tĩnh: + Tại điểm A(mặt phân cách dầu nước): p A  p0   d ghd + Tại điểm B (cùng độ cao nhánh bên ): pB  p0   n ghn - Vì p A  pB suy  d   n hn hd - Đo hn , hd biết  n tính khối lượng riêng dầu  d Bài toán 4: Để đo gia tốc trọng trường vị trí mặt đất với dụng cụ gồm: lò xo nhẹ, thước đo chiều dài, đồng hồ bấm giây, số vật nhỏ a Trình bày sở lý thuyết cách đo b Nêu sơ lược bước thực HƯỚNG DẪN: a Cơ sở lý thuyết : - Ở lắc lò xo treo thẳng đứng T  2 m (1) k - Khi cân lò xo dãn l  mg k (2) - Từ (1) (2) suy T  2 l  g  4 2l (3) g T b.- Đo chiều dài tự nhiên lò xo thước mét - Treo lò xo thẳng đứng vào điểm cố định, vật m dưới, m cân dùng thước mét đo độ dài lị xo, tính độ dãn l - Kích thích cho vật m dao động theo phương thẳng đứng, dùng đồng hồ bấm giây đo chu kì dao động T (đo thời gian thực số nguyên lần dao động tính T) - Lặp lại bước nhiều lần với nhiều vật lấy giá trị trung bình l T - Thay vào cơng thức (3) tính g - Tính sai số viết kết phép đo Bài toán 5: Cho dụng cụ gồm: - Một hình trụ rỗng có khối lượng bán kính chưa biết SangKienKinhNghiem.net Mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng thay đổi được, nối tiếp với mặt phẳng ngang - Đồng hồ - Thước chia độ - Ống thăng - Thước kẹp Yêu cầu: 1) Xác định hệ số ma sát lăn hình trụ 2) Xác định bán kính hình trụ cách cho lăn hai mặt phẳng - HƯỚNG DẪN: VA = A h s1 VB VC =  B s2 C Thả cho hình trụ bắt đầu lăn xuống từ đỉnh A mặt phẳng nghiêng, hình trụ lăn xuống B tiếp tục mặt ngang dừng lại C Ta có: WA = mgh WC = WA – WC = Ams= .mg(s1+s2) ( góc  đủ nhỏ  cos  1) mgh = .mg(s1+s2)    h (1) s1  s Chọn mốc mặt phẳng ngang Cơ B có giá trị cơng lực ma sát đoạn đường BC: 1 mVB2  I  B2   mg.s 2 V Có  B  B I  m R  r R   Với: R: bán kính ngồi hình trụ r: bán kính hình trụ  V2  g s R 1 m  3R mVB2  R  r B2   mg.s  r  2 VB2 R   Mặt khác đoạn đường s1 ta có: Từ (1), (2) (3): r  R s1  at1 ; (2) v B  at1  v B  s1 (3) 2t1 g h.t12 s2  3 s1  s  s1 Bài toán 6: Cho dây nối, bóng đèn dây tóc có hiệu điện định mức 12V, bình acquy có suất điện động 12V điện trở bé, ôm kế, vôn kế, ampekế nhiệt kế Hãy đề xuất phương án thí nghiệm để xác định nhiệt độ SangKienKinhNghiem.net 10 dây tóc bóng đèn sáng bình thường Hệ số nhiệt độ điện trở vônfam làm dây tóc biết HƯỚNG DẪN: Cơ sở lí thuyết: Điện trở vật dẫn kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ theo quy luật: (1) R  R (1  t) Như xác định điện trở dây tóc nhiệt độ đèn làm việc bình thường nhiệt độ suy nhiệt độ sáng bình thường Giả sử nhiệt độ phòng (ứng với nhiệt độ t1) điện trở dây tóc là: R1  R (1  t1 )  R  R1   t1 (2) Khi đèn sáng bình thường, giả sử hiệu điện cường độ dòng điện qua đèn tương ứng U I điện trở bóng đèn là: R2  U I (3) Thay biểu thức (2) (3) vào (1), ta nhận được: R2   R1 1 U (1  t )  t   (1  t1 )  1 (4)   t1   IR1  Từ đưa phương án thí nghiệm theo trình tự sau: + Đọc nhiệt kế để nhận nhiệt độ phịng t1 + Dùng ơm kế để đo điện trở dây tóc bóng đèn đèn chưa thắp sáng để nhận điện trở R1 Khi dùng ơm kế có dịng nhỏ qua dây tóc thay đổi nhiệt độ dây tóc khơng đáng kể + Mắc mạch điện cho đèn sáng bình thường, ampe kế mắc nối tiếp vôn kế mắc song song với bóng đèn + Đọc số vơn kế ampe kế để nhận U I + Thay số liệu nhận vào công thức (4) để tính nhiệt độ dây tóc Bài tốn 7: Để đo độ sâu hồ bơi, bạn Nam cầm ống nghiệm hình trụ có chia độ lặn xuống đáy hồ Sau lặn, bạn tính độ sâu cần tìm Theo em bạn Nam làm cách nào? Giải thích? HƯỚNG DẪN: - Úp ống nghiệm thẳng đứng, sau lặn xuống hồ đến nơi cần đo độ sâu, giữ nguyên tư ống nghiệm - Đánh dấu mực nước dâng lên ống nghiệm - Áp dụng định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt cho khối khí ống nghiệm (coi nhiệt độ khơng đổi) poVo=pV  poSlo=pSl Mà: p=po+hg  polo=(po+hg)l h po (lo  l )  gl h: độ sâu nơi cần đo po: áp suất khí lo: độ dài ống nghiệm l: độ dài khối khí ống nghiệm lúc đáy hồ SangKienKinhNghiem.net 11 : khối lượng riêng nước g: gia tốc trọng trường Bài toán 8: Cho dụng cụ: ăcquy chưa biết suất điện động điện trở nó, ampe kế, điện trở R0 biết giá trị, điện trở Rx chưa biết giá trị, dây dẫn Bỏ qua điện trở ampe kế dây dẫn Trình bày phương án xác định giá trị điện trở Rx HƯỚNG DẪN: - Gọi E, r suất điện động điện trở nguồn điện - Lần thứ nhất, mắc mạch điện nối tiếp gồm ăcquy, ampe kế điện trở R0 Dòng điện chạy qua mạch I1: I1 = E (1) R0 + r - Lần thứ hai, thay điện trở Rx vào vị trí R0 mạch điện Dịng điện qua mạch trường hợp : I = E (2) Rx + r - Để xác định đại lượng E, r, Rx ta cần ba phương trình Do cần phải có thêm phương trình Lần thứ ba, ta mắc R0 Rx nối tiếp vào mạch điện đo cường độ dòng điện I3 mạch : I3 = E R0 + Rx + r (3) - Giải hệ phương trình (1), (2) (3) ta có : R x = I (I3 - I1 ) R0 I1 (I3 - I ) Chú ý: trình bày cách mắc R0 // Rx mắc vào mạch lần mắc thứ ba Khi đó, cường độ dịng điện mạch : I4 = E R 0R x +r R0 + Rx - Giải hệ pt (1), (2) (3’) ta có: R x = (3’) I1 (I - I ) R0 I (I - I1 ) Bài tốn 9: Trình bày phương án thực nghiệm xác định giá trị hai điện trở R1 R2 với dụng cụ sau đây: * nguồn điện có hiệu điện chưa biết * điện trở có giá trị R0 biết * ampe kế có điện trở chưa biết * điện trở cần đo: R1 R2 * Một số dây dẫn có điện trở không đáng kể Chú ý: Để không làm hỏng dụng cụ đo, không mắc ampe kế song U song với điện trở HƯỚNG DẪN: R0 A Làm thí nghiệm a) Mắc nối tiếp R0 với ampe kế điện trở RA nối với cực Hình nguồn có hiệu điện U ampe kế I0 Ta có: R + R A = U I0 (1) SangKienKinhNghiem.net 12 I0 b) Thay R0 R1: R1 + R A = Thay R1 R2: R + R A = U I1 U I2 (2) U I 1  U U Lấy (4) trừ (3): R1 = - = U  -  I I2  I I2  1  Lấy (4) trừ (2): R = U  -   I I1  U U Lấy (1) trừ (2): R - R1 = I0 I I1 R1 (3) Thay R2 R1 + R2: R1 + R + R A = R0 = U A Hình (4) U (5) I2 R2 A (6) Hình U I 1 1 1 U U - + R1 = U  + - -  (7) I0 I1  I0 I I1 I  1 1 1  + - -  R  I0 I I1 I  = Chia (7) cho (5): R1 1   -   I I2  1   -   I I2  Vậy R1 = R 1 1 1  + - -   I0 I I1 I  R1 R2 A Hình + A U - K1 R0 K2 Rb Cùng chia (7) cho (6) tính tương tự ta được: 1   -   I I1  R2 = R0 1 1 1  + - -   I0 I I1 I  Bài toán 10: Cho dụng cụ: ống thủy tinh giống hình trụ, ống cao su (có tiết diện lỗ phù hợp với tiết diện ống thủy tinh), nút bấc, phễu, giá đỡ, thước kẻ chia đến milimét, cốc, nước (coi biết khối lượng riêng nước) Hãy xây dựng phương án đo áp suất khí dùng dụng cụ cho HƯỚNG DẪN: - Làm ống hình chữ U ống thủy tinh cao su - Dùng phễu rót nước vào ống đo chiều cao l1 cột không khí ống SangKienKinhNghiem.net 13 - Dùng nút bấc bịt kín miệng bên ống (gọi ống A) nâng ống lên (gọi ống B) rót thêm nước vào ống B, đo giá trị l2 cột khơng khí độ chệnh lệch h mực nước ống - Áp dụng định luật Bôilơ – Mariốt cho thể tích khí bị giam ống A p0l1  ( p0   gh)l2 Với:  khối lượng riêng nước p0 áp suất khí g gia tốc trọng trường  ghl2 Từ suy áp suất khí quyển: p0  l1  l2 Bài toán 11: Cho số dụng cụ: Bộ dụng cụ điện phân, nguồn điện, cân có cân, ampe kế, đồng hồ bấm giây, dây nối có điện trở khơng đáng kể Hãy thiết lập cách bố trí thí nghiệm, trình bày phương án tiến hành thí nghiệm tìm cơng thức để xác định độ lớn điện tích nguyên tố HƯỚNG DẪN: Thiết lập mạch điện, phương án tiến hành thí nghiệm: - Mắc mạch điện theo sơ đồ thơng thường mạch kín bao gồm: Nguồn điện - Ampe kế - Bình điện phân - Dùng Ampe kế xác định dòng điện I chạy qua dung dịch điện phân - Dùng đồng hồ đếm thời gian để xác định thời gian Δt mà dòng điện qua - Xác định khối lượng m chất bám vào điện cực: Bằng cách dùng cân để đo khối lượng m1 điện cực trước mắc vào mạch, sau đo khối lượng m2 điện cực sau cho dịng điện qua chất điện phân tính khối lượng: m = m2 - m1 (1) Lập công thức xác định độ lớn e điện tích nguyên tố: - Gọi n hóa trị chất Số nguyên tử xuất điện cực: N q It (2)  ne ne - Mặt khác: Gọi NA số Avogadro, A khối lượng mol chất ta có: m (3) A A I t A I t  Từ (2) (3) ta tìm được: e  (4) n m.N A n (m2  m1 ).N A Số nguyên tử là: N  N A - Bài toán 12: Xác định suất điện động nguồn điện hai vơn kế khác có điện trở chưa biết không lớn Dụng cụ: Hai vơn kế, nguồn điện, dây nối Hãy trình bày phương án tiến hành thí nghiệm, vẽ sơ đồ mạch điện, lập công thức để xác định suất điện động nguồn điện HƯỚNG DẪN: - Phương án : Lập sơ đồ mạch điện, mắc đọc số sơ đồ: U1, U2, U1’, U2’ - Vẽ sơ đồ mạch điện Gọi E suất điện động nguồn điện; RV1 , RV2 điện trở hai vôn kế Lập công thức : Theo định luật Om cho mạch kín, ta có : I1  U1 R v1 ; I2  U2 R v2 (1) SangKienKinhNghiem.net 14 E = U1  r.I1  U1  r U1 R v1 E = U  r.I  U  r U2 R v2 (2) (3) Sơ đồ thứ , hai vôn kế mắc nối tiếp ta có : U '2 U1'  R v2 (4) R v1 Khử r (2) (3) kết hợp với (4) ta :  U1 R v2 U R v1  U '2 U1 hay : U1' U2 E - U1 E - U2  (5) E - U1 E - U2 Ta tìm suất điện động : E  (6) U1.U (U '2 - U1' ) U1 U '2 - U U1' (7) Kết luận: Dùng sơ đồ mạch điện khảo sát đọc số hai vơn kế ta tìm suất điện động nguồn điện Bài toán 13: Nêu phương án thực nghiệm xác định điện trở nguồn điện chiều Dụng cụ gồm: nguồn điện chiều chưa biết suất điện động điện trở trong, ampe kế có điện trở khơng đáng kể, điện trở R0 biết giá trị, biến trở chạy Rb có điện trở tồn phần lớn R0, hai công tắc điện K1 K2, số dây dẫn đủ dùng Các công tắc điện dây dẫn có điện trở khơng đáng kể Chú ý: Không mắc ampe kế trực tiếp vào nguồn HƯỚNG DẪN: * Phương án thực hành: Bố trí mạch điện hình vẽ (hoặc mơ tả cách mắc) + A _ U K1 R0 K2 Rb - Bước 1: Chỉ đóng K1: số ampe kế I1 Ta có: E = I1(r + R0) (1) - Bước 2: Chỉ đóng K2 dịch chuyển chạy để ampe kế I1 Khi phần biến trở tham gia vào mạch điện có giá trị R0 - Bước 3: Giữ nguyên vị trí chạy biến trở bước đóng K1 K2, số ampe kế làI2 Ta có: E = I2(r + R0/2) (2) Giải hệ phương trình (1) (2) ta tìm được: r  (2 I1  I ) R0 2( I  I1 ) Bài toán 14: SangKienKinhNghiem.net 15 Lập phương án thực hành xác định suất điện động nguồn điện Cho dụng cụ sau: - nguồn điện không đổi; - vôn kế; - ngắt điện; - Các dây nối cần thiết Yêu cầu: a) Vẽ sơ đồ mạch điện (nếu có) b) Nêu sở lý thuyết xây dựng cơng thức cần thiết c) Trình bày bước tiến hành thí nghiệm, lập bảng biểu cần thiết HƯỚNG DẪN: a) Vẽ hai sơ đồ mạch điện: E,r E,r k k V2 V1 V1 Mạch Mạch b) Cơ sở lý thuyết: Gọi E, r suất điện động điện trở nguồn, ta có: - Mạch 1: U1  E  r U1 R1 (1) U1' - Mạch 2: U  U  E  r R1 ' U1 U  E U1  U1' ' ' (2) c) Các bước tiến hành thí nghiệm, lập bảng số liệu: - Bước 1: Mắc mạch điện 1, đóng khóa k, đọc số U1 - Bước 2: Mắc mạch điện 2, đóng khóa k, đọc số U’1, U’2 - Lặp lại bước với lần đo khác - Lập bảng số liệu: Lần U1 U ’1 U ’2 E đo … - Tính giá trị trung bình: E  E1  E   E n n E1  E2  E3  E4  E5 Viết kết E  E  E - Tính sai số E  Bài toán 15: SangKienKinhNghiem.net 16 Cho dụng cụ sau: Một cuộn chỉ, vật nhỏ có khối lượng 20g, đồng hồ Hãy trình bày giải thích phương án thí nghiệm để xác định gần diện tích lớp học bạn Coi lớp học gần hình chữ nhật HƯỚNG DẪN: Tạo lắc đơn: lấy vật nhỏ làm nặng sợi làm dây treo Dùng đồng hồ đo chu kì lắc đơn, tìm độ dài dây treo để lấy làm thước dây đo độ dài Dùng cuộn đo độ dài cạnh a, b lớp học, so sánh với thước dây tạo Nếu độ dài cạnh a, b không số nguyên thước dây ban đầu phải cắt phần khơng ngun tạo thành lắc để đo phần chiều dài Từ tính diện tích S = a.b A HƯỚNG DẪN: Chọn chiều dương chiều chuyển động Chiếu lên chiều dương - Kéo vật lên thẳng đều: Fl   P cos   P sin  (1) - Kéo vật xuống thẳng đều: Fx   P cos   P sin  (2) Từ (1)(2) suy ra: sin   Fl  Fx 2P cos = Fl  Fx 2 P sin   cos 2  F  Fx   l 4P2  (Fl  Fx ) 1 4 P Fl  Fx  P  Fl  Fx  - Dùng lực kế kéo vật trượt lên xác định Fl - Kéo vật trượt xuống xác định Fx - Móc vật xác định P Bài tốn 17: Cho dụng cụ sau: - Một máy biến áp - Dây dẫn đủ dài có lớp cách điện - Một vơn kế xoay chiều lí tưởng có nhiều thang đo - Một nguồn điện xoay chiều ổn định Hãy trình bày phương án thí nghiệm để xác định số vịng cuộn dây máy biến áp mà tháo đếm số vòng? HƯỚNG DẪN: - Vận dụng công thức máy biến áp: U1 = N1 (1) U2 N2 SangKienKinhNghiem.net 17 ? Bài toán 16: Nêu cách đo hệ số ma sát trượt vật A mặt phẳng nghiêng mà dùng lực kế Biết mặt phẳng nghiêng không làm vật tự trượt Từ suy  - Để hở mạch thứ cấp, mắc cuộn sơ cấp vào nguồn điện xoay chiều - Dùng vôn kế đo hiệu điện hai đầu cuộn sơ cấp U1 cuộn thứ cấp U2 - Quấn sợi dây nhỏ quanh lõi từ máy biến áp N3 vịng - Dùng vơn kế đo hiệu điện hai đầu cuộn dây vừa quấn, đo giá trị U3 - Ta có U3 ứng với N3 vịng dây, từ áp dụng cơng thức (1) tính số vịng ứng với U1 U2 Bài tốn 18: Có hai hộp kín, biết bên hộp chứa điện trở R, hộp chứa tụ C Hãy lập phương án thí nghiệm đơn giản ( có giải thích ) để hộp chứa R, hộp chứa C với dụng cụ sau: vơn kế nhiệt có điện trở lớn, ống dây cảm có độ tự cảm L (ZL ≠ ZC), nguồn điện xoay chiều u = U cos2πft (V) (U, f không thay đổi) HƯỚNG DẪN: * Cách xác định: - Dùng vôn kế đo điện áp hiệu dụng đầu đoạn mạch U - Mắc nối tiếp hộp X hộp với ống dây L mắc vào mạch xoay chiều - Dùng vôn kế đo điện áp hiệu dụng đầu ống dây đầu hộp X UL UX - Nếu số UL UX > U  Hộp X chứa tụ C - Nếu số UL ; UX < U  Hộp X chứa R ฀ ฀ ฀ - Nếu hộp X chứa tụ C  U = U L + U C Hay U = | UL - UC | Vậy: Hoặc U = UL - UC  UL = U + UC > U Hoặc U = UC – UL  UC = U + UL > U ฀ ฀ ฀ - Nếu hộp X chứa R  U = U L + U R Hay U2 = UL2 + UR2 Vậy : UR ; UL < U Bài toán 19: Cho dụng cụ sau: - Một gỗ phẳng, đủ dài đặt nằm nghiêng cố định (mặt phẳng gỗ hợp với phương nằm ngang góc  ), có vạch sẵn đường thẳng hướng theo đường dốc - 01 lị xo coi lí tưởng - 01 bút chì - 01 cuộn mảnh, không dãn - 01 thước đo độ dài - 01 khối gỗ hình hộp có gắn sẵn móc Hãy thiết kế phương án thí nghiệm xác định hệ số ma sát trượt  khối gỗ ván cho? HƯỚNG DẪN: Bước 1: - Dùng thước đo chiều dài tự nhiên l0 lò xo - Treo vật nặng lên lò xo, đo chiều dài lò xo - Xác định độ cứng lò xo k  mg l0 Bước 2: Buộc sợi vào đầu lò xo, đầu buộc vào vật nặng ( sợi đủ dài) Đặt hệ thống lên gỗ cho sợi có phương trùng với vạch kẻ sẵn Cố định đầu tự sợi (phía trên) SangKienKinhNghiem.net 18 - Kéo khối gỗ xuống đoạn l1  n1l0 (chọn n1 nguyên) sử dụng bút chì đánh dấu vị trí khối gỗ, thả cho khối gỗ trượt lên theo phương dốc Đo quãng đường l1 mà khối gỗ trượt - Định luật bảo toàn lượng: k l12   mgl1cos  mgl1 sin  (1) Bước 3: - Tương tự bước 2, đặt ngược lại, đầu tự lị xo gắn cố định ( phía dưới) Kéo khối gỗ lên đoạn l2  n2 l0 (chọn n1 ngun), sử dụng bút chì đánh dấu vị trí khối gỗ, thả cho khối gỗ trượt theo phương dốc chính.Dùng thước đo quãng đường l2 mà khối gỗ trượt - Định luật bảo toàn lượng: + Thay k vào (1), (2): k l22   mgl2 cos  mgl2 sin  (2) n12 l0   cos  sin  (3) 2l1 n22 l0   cos  sin  (4) 2l2 Giải hệ phương trình (3), (4) ta được: sin   l0 (  l n n n12 n22  ), cos  (  ) l1 l2  l1 l2 l0 n12 n22 l0 n2 n2 (  ) (  2) cos  l1 l2  sin  l1 l2 Bước 4: Lặp lại bước 2, hoàn thành bảng số liệu Lần đo n1 n2 l1(mm) l2(mm)  Bước 5: Xử lí số liệu      - Tính   - Sai số tuyệt đối ứng với lần đo: i    i Sai số tuyệt đối trung bình n lần đo ( sai số ngẫu nhiên):   2  3  4  5   Kết phép đo:      2.4 Hiệu hoạt động Qua trình nghiên cứu thực nội dung đề tài, giải vấn đề sau: Tìm hiểu yêu cầu đổi phương pháp luyện thi học sinh giỏi Nêu phân tích vai trị thí nghiệm thực hành , làm tập thí nghiệm thực hành dạy học Nêu lý thuyết chung liên quan tới thí nghiệm thực hành trường THPT SangKienKinhNghiem.net 19 Nêu dạng thí nghiệm, phương án thí nghiệm thực hành bậc học Giải thành cơng khâu q trình giải tốn thí nghiệm thực hành vật lý Đưa tập điển hình có lược giải, số bái tập bổ sung nhằm giúp đồng nghiệp em có điều kiện áp dụng mà sáng kiến đề Kết luận kiến nghị 3.1 Kết luận vấn đề Thông qua tập chuyên đề dành cho học sinh, với cách thức tiến hành hợp lí, giúp cho học sinh có cách nhìn tổng qt phần thí nghiệm thực hành.Bước đầu hình thành tư học sinh cách tổng qt hóa tốn phần thí nghiệm thực hành tạo cho học sinh hứng thú định Trên sở tạo em cách tiếp cận vấn đề tổng quát Quá trình triển khai tới lớp học sinh dược em tiếp cận chủ động kết đạt mong muốn Vấn đề tơi trình bày phần nhỏ kiến thức, góp phần khơng nhỏ việc giúp học sinh chiếm lĩnh tri thức, tạo cho em động lực niềm tin việc tiếp cận kiến thức vật lí mơn khoa học nói chung Do giới hạn khn khổ chương trình học, yêu cầu sáng kiến kinh nghiệm đưa thực tế giảng dạy Tơi mạnh dạn trình bày kinh nghiệm nhỏ thân việc trợ giúp học sinh chủ động chiếm lĩnh tri thức bậc học, mong kinh nghiệm động lực cho học sinh bước học tập để hoàn thiện dần kiến thức vật lí bậc học tạo nhiều học sinh giỏi cho nước nhà 3.2 Kiến nghị Sau thực đề tài, thấy số vấn đề khó phần thí nghiệm thực hành giải hiệu Vì mong đồng chí có biện pháp để lưu giữ sáng kiến làm nguồn tài ngun bổ ích cho thầy trị Các vấn đề thí nghiệm, phương án thí nghiệm tạo cho học sinh hứng thú định, xong giải vấn đề lại tốn lớn, cần phải có phương pháp tốn phù hợp, đề nghị đồng nghiệp chia sẻ sẵn sàng giúp đỡ đồng nghiệp học trò phép tốn vi phân tích phân Mong có mơi trường trao đổi cơng vô tư Cuối chúc thầy em học sinh có kết tốt với tốn thí nghiệm thực hành thành công công tác bồi dưỡng học sinh giỏi XÁC NHẬN CỦA ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 30 tháng năm 2018 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Đào Thị Loan SangKienKinhNghiem.net 20 ... Việc ôn thi học sinh giỏi vật lý cần thiết, để đạt hiệu cao công tác bồi dưỡng học sinh giỏi phần tập thí nghiệm thực hành hay khó khơng thể thiếu qúa trình dạy học sinh đội tuyển 2.3 Các giải pháp... đề dành cho học sinh, với cách thức tiến hành hợp lí, giúp cho học sinh có cách nhìn tổng qt phần thí nghiệm thực hành.Bước đầu hình thành tư học sinh cách tổng qt hóa tốn phần thí nghiệm thực... khó phần thí nghiệm thực hành giải hiệu Vì mong đồng chí có biện pháp để lưu giữ sáng kiến làm nguồn tài nguyên bổ ích cho thầy trị Các vấn đề thí nghiệm, phương án thí nghiệm tạo cho học sinh hứng