SKKN Thiết kế một số phương án thực hành đo hệ số ma sát dùng cho học sinh lớp 10

SKKN Thiết kế một số phương án thực hành đo hệ số ma sát dùng cho học sinh lớp 10 1 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM THIẾT KẾ MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN THỰC HÀNH ĐO H[.]

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG - SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM THIẾT KẾ MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN THỰC HÀNH ĐO HỆ SỐ MA SÁT DÙNG CHO HỌC SINH LỚP 10 Người thực hiện: Tào Thị Hạnh Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực mơn: Vật lý THANH HỐ NĂM 2016 SangKienKinhNghiem.net MC LC Trang Mở đầu 2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm giải pháp đà sử dụng để giải vấn đề 2.2 Một số tập lập phương án thực hành 2.3 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 10 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân đồng nghiệp nhà trường Kết luận kiến nghị 10 10 Tài liệu tham khảo 11 SangKienKinhNghiem.net THIT K MT S phương án thực hành đo hệ số ma sát DùNG CHO học sinh líp 10 1- mở đầu Vật lý mơn khoa học thực nghiệm, định luật tượng rút từ thực nghiệm kiểm chứng thực nghiệm Vậy trình dạy học thân tơi cịn gặp nhiều khó khăn dạy tiết thực hành dạy tiết học có định luật tượng rút từ thí nghiệm Có nhiều ngun nhân dẫn đến khó khăn như: Các thí nghiệm phịng thí nghiệm nhà trường chưa đảm bảo số lượng chất lượng Mỗi lớp thường khoảng 45 học sinh thực hành khoảng 3,4 dùng được, nên nhiều học sinh dù muốn trực tiếp làm thí nghiệm khơng làm mà đứng quan sát bạn làm; Một khó khăn thời gian dành cho việc làm thí nghiệm tiết học ngắn Nếu thí nghiệm biểu diễn giáo viên vài bạn làm, lớp qua sát ghi số liệu để rút định luật tượng…Thời gian làm thí nghiệm ngắn tiết học vừa phải làm thí nghiệm, vừa phải xử lí số liệu để rút kết luận Học sinh quan sát mà bạn ngồi bàn khó mà quan sát HiÖn nay, xu hướng đổi phương pháp dạy học trường phổ thơng tÝch cùc ho¸ qu¸ trình hoạt động nhận thức học sinh Đối với môn Vật lý, xu hướng thể rõ nhiều mặt, có việc tăng cường hoạt đng thực nghiệm học sinh không học khoá mà học ngoại khoá kể nhà Việc bồi dưỡng cho em có kĩ thực nghiệm xây dựng phương pháp thí nghiệm riêng từ toán thí nghiệm giúp em hiểu chất môn Vật Lý từ em yêu thích môn vật lý tích cực vận dụng kiến thức vật lý vào sáng tạo kĩ thuật đời sống SangKienKinhNghiem.net Việc bồi dưỡng cho em kĩ thực nghiệm đòi hỏi giáo viên nhiều công sức: tìm tòi tài liệu, tổ chức cho em thực hành Một điều khó phải suy nghĩ tìm tòi cách dạy cho học sinh ham mê thí nghiệm, em làm tập định sẵn mà phải tự sáng tạo tập thực nghiệm, phương pháp riêng Theo hướng đó,qua thực tế đà soạn số thực nghiệm dành cho em học sinh phổ thông thấy chúng giúp ích nhiều việc nâng cao niềm đam mê học sinh môn học Vật lý Sau xin trình bày số phương án thực hành đo hệ số ma s¸t dïng cho häc sinh líp 10 Néi dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm giải pháp đà áp dụng để giải vấn đề Phương án 1: Đo hệ số ma sát nghỉ cách thay đổi khối lượng vật dùng cân để xác định khối lượng từ xác định hệ số ma sát nghØ a,C¬ së lÝ thut M Fms Cho c¬ hƯ hình vẽ M T - khối lượng vật m nhỏ hệ chưa chuyển động lực ma sát T nghỉ Fms vật M mặt ph¼ng ngang m b»ngvíi träng lùc P cđa vËt m - Tăng dần khối lượng vật m đến P M bắt đầu trượt lực ma sát nghỉ đạt giá trị cực đại Fms = Mg = mg Từ tính hệ số ma sát nghỉ   m g (1) b, TiÕn hµnh thÝ nghiƯm Bố trí thí nghiệm hình vẽ, ban đầu để khối lượng vật m nhỏ để hệ không chuyển động Tăng dần khối lượng m đến hệ bắt đầu chuyển SangKienKinhNghiem.net động dừng lại Cân khối lượng M m, thay vào công thức (1) tính hệ số ma sát nghỉ *) Nhận xét : Trong phương án này, thay hệ dây xích Khi vật bắt đầu x tự trượt = x Lx x L tỉ lệ với số mắt đếm c, Kết đo theo phương án 1: Lần đo m m M M 25g 1g 100g 1g 0,250 50g 1g 200g 1g 0,250 80g 1g 300g 1g 0,267 *) Sai sè:   0.256   = ( KÕt qu¶ m M  ) = 0.01 m M  = 0.26 0.01 Phương án 2: Đo hệ số ma sát trượt cách cho vật chuyển động chậm dần ®Ịu M a,C¬ së lÝ thut Chän hai vËt cã khối lượng m = M Thả m cho rơi từ ®é cao h Sau m tíi ®Êt, M cßn thêm đoạn s Ta có: h -Lúc đầu thả cho m từ độ cao h hai vật chuyển động với gia tốc a mg   Mg mg   mg g   1    mM mm - VËn tốc hệ trước m chạm đất SangKienKinhNghiem.net v  2ah  gh 1  (2.1) - Khi m chạm đất vật M đI thêm đoạn đường s dừng lại áp dụng định luật bảo toàn lượng cho vật M đoạn đường s ta có : Mv   Mg s  v  gs (2.2) Từ (2.1) (2.2) tìm ®­ỵc :   h h  2s Gäi L quÃng đượng tổng cộng mà M L=h+ss=L–h VËy   h 2L  h (3.2) b, Tiến hành thí nghiệm Bố trí thí nghiệm hình vÏ, chän vËt cã khèi l­ỵng nh­ Ban đầu giữ hệ cho vật m cách mặt đất độ cao h -Đo độ cao h đánh dấu vị trí ban đầu vật M -Thả cho m chuyển động đến M dừng lại đánh dấu vị trí M - Đo tổng quÃng đường L=h+s mà M đà *Thay giá trị đo vào biểu thức (3.2) để tính Ưu điểm phương pháp nàylà cách bố trí tiến hành thí nghiệm đơn giản loại bỏ sai số chủ quan Kết đo theophương án 2: Lần đo h (m) h L (m) L 0,30 0,01 0,73 0,01 0,30 0,01 0,75 0,01 0,30 0,01 0,74 0,00 Trung b×nh h = 0,30 h = 0,01 L = 0,74 L = 0,01 h = 0,30  0,01 L = 0,74  0,01 SangKienKinhNghiem.net  *) Sai sè: h = 0,254 2L  h  =  ( KÕt qu¶: h 2L h   )  0,05 h 2L  h 2L  h  = 0,25 0,05 Phương án : Đo hệ số ma sát trượt cách cho vật trượt từ mặt phẳng nghiêng xuống mặt phẳng nằn ngang a,Cơ sở lí thuyết Mặt phẳng nghiêng mặt ngang hệ số ma sát Bố trí thí nghiệm hình vẽ A h m  B D C Cho vËt tr­ỵt tõ A không vận tốc ban đầu Vật trượt xuống mặt phẳng nghiêng dừng lại D mặt phẳng ngang áp dụng định luật bảo toàn lượng ta cã : mg.AB =  mgcos.AC +  mg.CD Víi AC.cos = BC ta tìm : AB h  BC  CD l (4.1) ( Víi l = BD ) b, TiÕn hµnh thÝ nghiƯm B­íc 1: Bè trÝ thÝ nghiƯm nh­ h×nh vÏ L­u ý sư dụng vật kích thước nhỏ mặt nghẳng AC, CD phải dài, góc nhỏ để khắc phục va chạm vật với mặt phẳng ngang C Bước 2: Đánh dấu điểm A mặt phẳng nghiêng,đo ®é cao cđa ®iĨm A: h=AB SangKienKinhNghiem.net B­íc 3: Thả cho vật trợt không vận tốc ban đầu từ điểm A Vật trượt xuống mặt phẳng nghiêng dừng lại D mặt phẳng ngang Đo khoảng cách l=BD * Thay giá trị h l đà đo vao (4.1) để tìm Kết đo theo phương án 3: Lần đo h (m) h l (m) l 0,15 0,01 0,575 0,003 0,15 0,01 0,562 0,010 0,15 0,01 0,580 0,008 Trung b×nh h = 0,15 h = 0,01 l = 0,572 l = 0,007 h = 0,15  0,01   *) Sai sè : l = 0,572  0,007 h  0,262 l  h l         0,021 l   h KÕt qu¶  = 0,26 0,02 Phương án 4: Đo hệ số ma sát trượt cách dùng vật lò xo đàn hồi a,Cơ sở lí thuyết *Treo vật khối lượng m vào đầu lò xo l0 ( hình ) Khi vật vị trí cân lò xo giÃn ®o¹n l mg l  l  l0  k l l (3.1) *Gắn chặt đầu lò xo vào giá đỡ ( hình 2) Đặt cho vật tiếp xúc lò xo A ( không gắn với lò xo ) O B đánh dấu vị trí O vật Đưa vật tới điểm A cho lò xo bị nén đoạn l thả nhẹ vật chuyển động SangKienKinhNghiem.net đoạn đường s đến B dừng lại áp dụng định luật bảo toàn lượng ta cã:  mgs k l   mgs  l  2 k Tõ (3.1) vµ (3.2) ta cã : (3.2)  l l  l0  2s 2s (3.3) b, TiÕn hµnh thÝ nghiƯm Bước1 Dùng thước đo chiều dài tự nhiên l0 lò xo chiều dài l lò xo vật nằm cân Bước : Gắn chặt đầu lò xo vào giá đỡ (hình 2) Đặt cho vật tiếp xúc lò xo ( không gắn với lò xo ), đánh dấu vị trí O vật Bước 3: Trên mặt phẳng ngang, lấyđiểm A với OA = l Bước 4: Đưa vật đến vị trí A, lò xo nén đoạn l Thả vật tự do, vật đến vị trí B dừng lại Đo khoảng cách AB = s * Thay giá trị l, l0, s đà đo vào (3.3) ta tìm Phương án : Đo hệ số ma sát nghỉ cách kéo cho vật đổ a,Cơ sở lí thut ¸p dơng víi khèi cã kÝch th­íc lín Lóc đầu tác dụng F M gần A cho vật bắt đầu trượt: F = mg Nâng dần điểm đặt M lên cao đến vị trí N vật bắt đầu quay quanh A Vậy l mg = F.h = .mgh l  = 2h r F r P M (5.1) B l h A b, TiÕn hµnh thÝ nghiƯm r B­íc 1: bè trí thí nghiệm hình vẽ, ban dầu tác dụng lực F vào điểm M cho vật trượt mặt phẳng nằm ngang SangKienKinhNghiem.net r Bước 2: Nâng dần điểm đặt lực tác dụng F đến vị trí N vật bắt đầu quay quanh A §o h = AN, l = AB * Thay giá trị h, l đo vào (5.1) ta tính Ưu điểm: không cần biết F nên ta tránh sai số Phương án 3: sử dụng mặt phẳng nghiêng Lần đo h (m) h l (m) l 0,15 0,01 0,575 0,003 0,15 0,01 0,562 0,010 0,15 0,01 0,580 0,008 Trung b×nh h = 0,15 h = 0,01 l = 0,572 l = 0,007 h = 0,15  0,01   *) Sai sè : l = 0,572  0,007 h  0,262 l  h l         0,021 l   h KÕt qu¶  = 0,26  0,02 2.2 Mét sè bµi tËp lập phương án thực hành Bài tập 1: Giả sử có ván gỗ, loại gỗ thước HÃy đưa phương pháp đo hệ số ma sát giữ gỗ gỗ Bài tập 2: Làm xác định hệ số ma sát mặt phẳng nghiêng mà dùng lực kế Biết độ nghiêng mặt phẳng không đổi không đủ lớn tự trượt Bài tập 3: Cho dây xích gồm nhiều mắt xích nhỏ giống Tìm cách xác định hệ số ma sát dây xích mặt bàn mà không dùng thêm dụng cụ 10 SangKienKinhNghiem.net Bài tập : Lập phương án xác định hệ số ma sát trượt khối gỗ hình hộp mặt cong 2.3 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Trước áp dụng sáng kiến nhận thấy học sinh chưa thực hiểu chất vai trò môn vật lý Học sinh häc vËt lý chđ u häc thc lÝ thut vµ giải toán Vật lý thuộc đủ loại phức tạp khác nhau, không cần hiểu để làm gặp đâu đời ngoại trừ trường hợp gặp lúc thi Chính mà học sinh chưa thực say mê với môn học chưa vận dụng kiến thức đà học vào cuốc sống 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường Khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm vào trình dạy học nhận thấy học sinh đà hiểu đầy đủ hay, đẹp môn Vật lý Vật lý phương trình số mà tất toán phức tạp giúp đo đặc tìm thông số cần thiết để ứng dụng vào khoa học kĩ thuật Khi dạy cho học sinh thiết kế phương án thực hành, học sinh đà thực say mê với môn học hơn, say mê giải toán Vật lý thiết kế phương án thực hành đơn giản từ kết toán Vật lý phức tạp Học sinh không tích cực, chủ động, sáng tạo học lớp mà say mê học, tìm tòi tự làm thực nghiệm lúc nhà Việc thiết kế phương án thực nghiệm giúp học sinh hiểu đầy đủ ý nghĩa môn học, học sinh không tích cực học mà biết vận dụng tốt kiến thức môn học vào sống khoa học sáng tạo kĩ thuật Kết luận kiến nghị Qua thực tế giảng dạy, thấy việc dạy cho em thiết kế phương án thực hành đà làm cho học sinh thực hứng thú say mê với môn học Học sinh xác định đắn mục đích học tập Học sinh không say sưa học tập mà em có sáng kiến khoa học kĩ thuật, góp phần vào tiến khoa học công nghệ 11 SangKienKinhNghiem.net Tài liệu tham khảo 1- V LANGUé - Những tập hay thí nghiệm Vật Lí Người dịch : Nguyễn văn thiều NXBGD 2- Ngun tó anh, vị nh­ ngäc, vị ngäc hång, ngun khôi, nguyễn trọng hải, lê hương quỳnh Thực hành vật lí đại cương tập I NXBGD Nguyễn thượng chung-Thí nghiệm thực hành Vật lí chọn lọc.NXBGD 4- GS Dương trọng bái, TS Cao ngọc viễn - Các thi quốc gia chọn học sinh giỏi THPT NXB §HQGHN XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG Thanh Hố, ngày 12 tháng 03 năm 2016 ĐƠN VỊ Tơi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Tào Thị Hạnh 12 SangKienKinhNghiem.net ... phương án thực hành, học sinh đà thực say mê với môn học hơn, say mê giải toán Vật lý thiết kế phương án thực hành đơn giản từ kết toán Vật lý phức tạp Học sinh không tích cực, chủ động, sáng tạo học. .. 2.2 Một số tập lập phương án thực hành Bài tập 1: Giả sử có ván gỗ, loại gỗ thước HÃy đưa phương pháp đo hệ số ma sát giữ gỗ gỗ Bài tập 2: Làm xác định hệ số ma sát mặt phẳng nghiêng mà dùng. .. n©ng cao niềm đam mê học sinh môn học Vật lý Sau xin trình bày số phương án thực hành đo hệ số ma sát dùng cho häc sinh líp 10 Néi dung s¸ng kiÕn kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm