Skkn hướng dẫn học sinh làm một số dụng cụ đơn giản để kiểm chứng kiến thức vật lí

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT YÊN ĐINH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH LÀM MỘT SỐ DỤNG CỤ ĐƠN GIẢN ĐỂ KIỂM CHỨNG KIẾN THỨC VẬT LÝ Người thực hiện: Nguyễn Văn Thúy Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực: môn vật lý THANH HÓA NĂM 2021 skkn Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài Mục đích của việc học là gì: học để biết, để hiểu, để thi, để làm, để vận dụng vào thực tiễn đời sống… Với quan điểm đổi mới sách giáo khoa của Bộ GD và ĐT lần cải cách này là sau học thì học sinh làm được gì Do đó đới với chương trình giáo dục ngày địi hỏi người giáo viên học sinh không ngừng đổi nhằm nâng cao phương pháp dạy học, đồng thời phải đảm bảo chất lượng giáo dục, đào tạo trí tuệ nhân cách sống Để đạt hiệu mong muốn, người giáo viên phải nắm bắt tâm lí học sinh mơn học giảng dạy, từ có phương pháp dạy – học hợp lí, tạo hứng thú, giúp học sinh dễ dàng tiếp nhận kiến thức ghi nhớ Vật lí mơn khoa học mang tính tư duy, tính ứng dụng cao, đa phần các kiến thức có được môn Vật lý chủ yếu được đúc rút qua thực nghiệm, nên dạy học Vật lí muốn đạt kết tốt cần có kết hợp hài hịa lí thuyết thực nghiệm Học lý thuyết và áp dụng lý thuyết đó thực tiễn tiêu chí quan trọng tất môn học, không riêng cho Vật lí, nhằm giúp học sinh cảm thụ ghi nhận kiến thức lĩnh hội từ thực tế lâu dài sâu sắc Vì việc lồng ghép thí nghiệm kiểm chứng hay minh họa vào tiết dạy Vật lí cần thiết phù hợp với đặc trưng môn Để giải quyết được vấn đề thì người giáo viên giảng dạy môn Vật lí có thể chủ động làm các thiết bị thí nghiệm đơn giản và hướng dẫn học sinh có thể tự làm, tự thực hiện quá trình làm thí nghiệm, quá trình kiểm chứng Từ đó kích thích được tư sáng tạo của các em đồng thời rèn luyện kĩ năng, thao tác kỹ thuật cho học sinh Từ những lý đưa sáng kiến kinh nghiệm: Hướng dẫn học sinh làm một số dụng cụ đơn giản để kiểm chứng kiến thức Vật lí Đề tài tập trung vào việc hướng dẫn sơ lược cách tạo sản phẩm đơn giản làm từ vật liệu ngày, dễ tìm thể tượng Vật lí đời thường, đơi quan tâm tới 1.2 Mục đích nghiên cứu a Kiến thức Giúp học sinh tiếp cận kiến thức một cách thực tế, trực quan, giúp các em “sờ, nắm” được kiến thức b Kĩ Giúp học sinh tự xây dựng phương án thí nghiệm, thiết kế, tự làm được một số dụng cụ, thiết bị để kiểm chứng các kiến thức các quy luật vật lý đã được học skkn Rèn luyện cho các em kĩ làm việc theo nhóm, thói quen quan sát và nhìn nhận vấn đề 1.3 Đối tượng nghiên cứu Học sinh khối 10 và chương trình vật lý 10 1.4 Phương pháp nghiên cứu Thí nghiệm, thực nghiệm kiểm chứng Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm 1.1 Cơ sở vật lý Môn vật lý là một môn khoa học thực nghiệm, phần đa các kiến thức môn vật lý có được đều thông qua thực tế, xây dựng lý thuyết, xây dựng phương án thí nghiệm, làm thí nghiệm thực nghiệm kiểm chứng Do đó truyền đạt kiến thức cho học sinh nếu ta thực hiện theo tiến trình thì việc tiếp thu kiến thức sẽ dễ dàng rất nhiều 1.2 Cơ sở thực tiễn Ngày nay, nhiều tài liệu, sách in khoa học xuất rộng rãi, nhằm mục đích đáp ứng nhu cầu học hỏi, mở rộng kiến thức thực tế cho học sinh người đọc lứa tuổi Đặc biệt, có hàng loạt đầu sách mang nội dung nâng cao kỹ thực hành từ việc ứng dụng kiến thức phổ thông đơn giản, điển “Trị chơi khoa học vui” tác giả Vũ Kim Dũng (Nhà xuất Văn hóa – Thơng tin), “Những thí nghiệm đơn giản bạn làm nhà” tác giả Tomislav Sencanski (Nhà xuất Kim Đồng) hay “Vật lí vui” tác giả Ia.I.Pê – Ren – Man (Nhà xuất giáo dục) …Không thế, hiện cũng có nhiều trang mạng điện tử tập trung vào chủ đề Đặc biệt là yêu cầu của xã hội hiện là cần những người có khả làm việc, khả thực hành giỏi là lý thuyết giỏi Nên việc trang bị cho học sinh một số kĩ thực hành là rất cần thiết 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Đa phần quá trình học tập thì học sinh tiếp thu kiến thức một cách thụ động và đa phần là học lý thuyết xuông, các em không thể hiểu được kiến thức mình học có được áp dụng gì đời sống hay khoa học kỹ thuật không Hơn nữa các em ít được thực hành và vận dụng vào thực tiễn dẫn đến kĩ thực hành vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn còn kém 2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm hoặc giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề Xuất phát từ tình hình thực tiễn mạnh dạn đưa sáng kiến kinh nghiệm “Hướng dẫn học sinh làm một số dụng cụ đơn giản để kiểm chứng các kiến skkn thức vật lý” Đề tài chủ yếu tập trung vào cách thức tạo sản phẩm hoạt động dựa kiến thức khoa học chương trình Vật lí lớp 10 liên quan đến định luật bảo toàn động lượng chuyển động phản lực; va chạm mềm, va chạm đàn hồi, định luật Bec-nu-li,cân vật rắn, sự giãn nở vì nhiệt của vật rắn Thông qua số gợi ý hướng dẫn kèm theo hình ảnh minh họa đề tài, hi vọng người đọc đón nhận tự thao tác tạo nên sản phẩm vật lí đơn giản, giúp ích cho nhu cầu học tập, vui chơi hay giảng dạy Ở phạm vi của mợt sáng kiến kinh nghiệm nên chỉ đưa một vài dụng cụ bản và dễ làm 2.3.1 Thiết kế dụng cụ bài cân bằng của vật rắn: Làm chú hề thăng bằng - Cơ sở lý thuyết: Xét cân vật có điểm tựa hay trục quay cố định Vật trạng thái cân trọng lực tác dụng lên vật có giá qua điểm tựa trục quay Có ba dạng cân cân bền, cân không bền cân phiếm định Khi kéo vật khỏi vị trí cân chút mà trọng lực vật có xu hướng : + Kéo trở vị trí cân bằng, vị trí cân bền + Kéo xa vị trí cân vị trí cân khơng bền + Giữ đứng n vị trí vị trí cân phiếm định Nguyên nhân gây dạng cân khác vị trí trọng tâm vật + Trường hợp cân khơng bền, trọng tâm vị trí cao so với vị trí lân cận + Trường hợp cân bền, trọng tâm vị trí thấp so với vị trí lân cận + Trường hợp cân phiếm định, trọng tâm không thay đổi độ cao không đổi Vậy muốn tăng mức vững vàng của cân bằng thì ta làm để trọng tâm của vật thấp nhất có thể - Dụng cụ chuẩn bị: tấm bìa cứng, keo dán giấy, keo nến, bu lông hoặc động xu, hình chú hề ( hình) - Cách làm: dùng keo dán giấy dán hình chú hề vào tấm bìa cứng sau đó cắt theo hình đã dán Dán đồng xu hoặc bu lông vào phần tay của chú hề - Sản phẩm: sau làm ta thu được sản phẩm hình ảnh skkn - Nguyên tắc hoạt động: chưa dán bu lông vào bàn tay thì chú hề không thể thăng bằng được, còn dán vào thì khả thăng bằng tốt hơn, nếu bu lông càng nặng thì khả thăng bằng cang cao - Ứng dụng: muốn tăng mức vững vàng của một vật nào đó thì ta cố gắng hạ thấp trọng tâm của vật: lọ hoa, lục bình, chai nước, chân quạt, chân cắm ô 2.3.2 Thiết kế dụng cụ bài: va chạm mềm và va chạm đàn hồi: Làm lắc va chạm liên thông - Cơ sở lý thuyết: va chạm đàn hồi xuyên tâm ta có vận tốc của mỗi vật sau va chạm được xác định theo công thức v1'  v 2'   m1  m2  v1  2m2 v m1  m2  m2  m1  v  2m2 v m1  m2 Nhận xét: nếu hai qua cầu có khố lượng nhau: m1  m2 v1  v2 ; v2  v1 => Có trao đổi vận tốc, đó vận tốc của vật này sẽ truyền hoàn toàn cho vật Nếu ta cho các vật có cùng khối lượng va chạm đàn hồi xuyên tâm với và bỏ qua hao phí thì tốc độ của vật cuối sẽ bằng tốc độ của vật đầu tiên - Dụng cụ chuẩn bị: giá đỡ bằng gỗ hoặc bằng kim loại, viên bi có móc treo có độ đàn hồi tốt: bi sắt hoặc bi ve, dây treo nhẹ - Cách làm: treo các viên bi vào bằng dây theo kiểu chữ V, cho dao động thì các viên bi chỉ chuyển động cùng một mặt phẳng ( không bị dung, lắc) và vị trí cân bằng của các viên bi sát vào ' skkn ' - Sản phẩm: sau làm ta thu được một vài sản phẩm của học sinh hình ảnh skkn - Nguyên tắc hoạt động: kéo viên bi ngoài cùng đến dây treo lệch góc nhất định rồi thả nhẹ, vì quá trình va chạm liên tiếp giữa các viên bi là va chạm đàn hồi xuyên tâm nên viên bi cuối sẽ có vận tốc bằng vận tốc của viên bi ngoài cùng, theo định luật bảo toàn viên bi cuối cũng sẽ lên đến độ cao viên bi ban đầu, quá trình sẽ lặp lặp lại Thực tế thì có hao phí nên hệ sẽ chuyển động tắt dần, hệ sẽ chuyển động càng lâu nếu hao phí càng nhỏ 2.3.3 Thiết kế dụng cụ bài: chuyển động bằng phản lực- làm ô tô phản lực hoặc tên lửa nước - Cơ sở lý thuyết: một hệ kín đứng yên, nếu có một phần của hệ chuyển động theo một hướng, phần còn lại của hệ phải chuyển động theo hướng ngược lại, chuyển động theo nguyên lý được gọi là chuyển động bằng phản lực - Dụng cụ chuẩn bị: ô tô đồ chơi, quả bóng bay, ống hút nước dây buộc - Cách làm: thiết kế hệ thống ống dẫn khí xe hợp lý, thổi khí vào quả bóng bay và buộc chặt vào hệ thống dẫn khí ô tô đã được thiết kế từ trước - Sản phẩm: sau làm ta thu được sản phẩm hình skkn Cấu tạo của hệ thớng ớng khí của tơ Ơ tơ sau thổi khí - Nguyên tắc hoạt động: hệ gồm quả bóng bay( đã thổi) và ô tô là một hệ kín, đó ta bỏ bịt đầu ống khí thì khí sẽ phụt về phía sau và ô tô chuyển động về phía trước theo nguyên tắc chuyển đợng bằng phản lực Ơ tơ càng nhẹ, ma sát càng nhỏ thì xe sẽ càng nhanh và càng xa - Ứng dụng: chế tạo động phản lực, chế tạo tên lửa 2.3.4 Thiết kế dụng cụ bài: ứng dụng của định luật Béc-lu-ni - Cơ sở lý thuyết: một ống dòng nằm ngang, tổng áp suất động và áp suất tĩnh tại một điểm bất kỳ là hằng số Do đó áp suất động tăng lên thì áp suất tĩnh giảm xuống - Dụng cụ chuẩn bị: bình đựng nước bằng nhựa có nắp, ống nước, kéo, dao cắt giấy, keo nến - Cách làm: đục các lỗ nắp bình sau đó gắn các ống hút hình vẽ - Sản phẩm: sau làm ta thu được một vài sản phẩm học sinh tự làm hình skkn - Nguyên tắc hoạt động: đổ đầy nước vào bình chứa, sau đó dùng thổi mạnh vào ống nằm ngang Theo định luật Bec nu li đó áp suất tĩnh tại ống thẳng đứng sẽ giảm xuống và nhỏ áp suất khí quyển, nước ở bình sẽ bị đẩy lên và theo dòng bay ngoài ( Chú ý nắp bình phải khoét thủng thêm lỗ và mực nước đổ vào phải ngập ống thẳng đứng) - Ứng dụng: để làm bình tưới cây, pha sơn, phun tinh dầu… skkn 2.3.5 Thiết kế dụng cụ bài: sự nở vì nhiệt của chất rắn- Làm băng kép - Cơ sở lý thuyết: nhiệt độ thay đổi thì kích thước của vật cũng bị tha đổi, nếu xét theo một phương thì gọi là sự nở dài, còn xét theo tất cả các phương thì gọi là nở khối Các kim loại khác thì có hệ số nở dài khác Cho kim loại khác về hệ số nở dài khác được gắn chặt với bị đốt nóng có hệ số nở dài khác thì sẽ sẽ bị cong về phía kim loại co hệ số nở dài nhỏ Tùy theo yêu cầu kĩ thuật của dụng cụ người ta sẽ thiết kế để băng kép cong theo chiều mong muốn - Dụng cụ chuẩn bị: kim loại có kích thước giống hệt nhau, một bằng nhôm và một bằng sắt, đinh tán, đục sắt, búa, đèn cồn - Cách làm: đục các lỗ thủng kim loại, sau đó dùng đinh tán cố định chặt kim loại với skkn - Sản phẩm: sau làm ta thu được sản phẩm hình 10 skkn Băng kép trước bị đốt nóng Băng kép bị đốt nóng - Nguyên tắc hoạt động: bị đốt nóng nhôm có hệ số nở dài lớn sắt nên đó nó sẽ có chiều dài lớn sắt và làm băng kép bị bẻ cong về phía thép - Ứng dụng: làm các thiết bị đóng mở tự động hoạt động dựa vào nhiệt độ 2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường Đề tài kiểm nghiệm năm học giảng dạy vật lý lớp 10, học sinh đồng tình đạt kết khả quan Các em hứng thú học tập hơn, có thể kiểm chứng được các kiến thức vật lý đã học, từ đó có niềm tin sâu sắc vào bộ môn và ghi nhớ kiến thức một cách bản chất, lâu dài Kết luận, kiến nghị 3.1 Kết luận Đề tài giải vấn đề sau: - Đưa một số kiến thức vật lý đến gần với cuộc sống đời thường, để quá trình tiếp thu kiến thức cảm thấy dễ dàng, gần gũi, thân quen không có gì là xa lạ 11 skkn - Giúp các em rèn luyện kỹ làm việc theo nhóm, kỹ thực hành vật lý, nâng cao khả vận dụng kiến thức vào thực tiễn đời sống - Giúp học sinh rèn luyện kỹ phát hiện và giải quyết vấn đề 3.2 Kiến nghị Đề tài thử nghiệm trường phổ thông, xong việc áp dụng phạm vi hẹp Do vậy, để đề tài kiểm nghiệm mang lại hiệu thiết thực cần thử nghiệm phạm vi rộng Với trình độ cịn hạn chế, kiến thức rộng nên viết cịn có sai sót Kính mong góp ý trao đổi chân tình quý đồng nghiệp để đề tài hồn thiện có tác dụng hữu ích Xin chân thành cảm ơn XÁC NHẬN CỦA LÃNH ĐẠO Thanh Hóa, ngày 16/05/2021 Tơi xin cam đoan SKKN viết khơng chép người khác Tác giả Nguyễn Văn Thúy 12 skkn Tài liệu tham khảo - SGK vật lý 10 nâng cao - Sách tập vật lý 10 bản và nâng cao 13 skkn MỤC LỤC Mở đầu: 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu Nội dung sáng kiến III Trang 01 01 01 01 02 2.1 Cơ sở lí luận đề tài Thực trạng đề tài Các biện pháp giải vấn đề Hiệu của skkn…… Kết luận và đề suất 02 02 03 10 11 Tài liệu tham khảo 12 14 skkn ... nhân cách sống Để đạt hiệu mong muốn, người giáo viên phải nắm bắt tâm lí học sinh mơn học giảng dạy, từ có phương pháp dạy – học hợp lí, tạo hứng thú, giúp học sinh dễ dàng tiếp nhận kiến thức ghi... dẫn sơ lược cách tạo sản phẩm đơn giản làm từ vật liệu ngày, dễ tìm thể tượng Vật lí đời thường, đơi quan tâm tới 1.2 Mục đích nghiên cứu a Kiến thức Giúp học sinh tiếp cận kiến thức một... nhu cầu học hỏi, mở rộng kiến thức thực tế cho học sinh người đọc lứa tuổi Đặc biệt, có hàng loạt đầu sách mang nội dung nâng cao kỹ thực hành từ việc ứng dụng kiến thức phổ thơng đơn giản, điển