Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGỌC VANL LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: - Vật lý học là một ngành khoa học thực nghiệm vì vậy các kiến thức vé mặt lý thuyết luôn cắn được thực nghiệm chứng minh,
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HỒ CHÍ MINH
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH
THY VIỆN Trường Đại-Học Su-Pham
TP HỒ -C¡ :(-021NH
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
THÁNG 5/2005
Trang 2LỜI CẢM ƠN
c3
chiếm lĩnh trị thức một cách trọn vẹn nhất, các thiết bị giảng dạy cũ dan dan
không đáp ứng được yêu cầu đó Do đó, việc áp dụng các thiết bị hiện đại vào
việc giảng day là một như cầu cấp thiết.
pé tài LAP RAP VÀ HƯỚNG DẪN THỰC HANH THÍ NGHIEM VAT LÝ
PHO THONG PHAN ĐIỆN.” Là một để tài hay mang tính thực tế cao Việc
nghiên cứu và phát triển để tài là phù hợp với xu hướng phát triển của môn học
đồng thời đáp ứng được nhu cầu học tập của học sinh.
Việc lấp ráp và hướng dẫn thực hành thí nghiệm là một vấn để khó khăn đối với
sinh viên do chưa có kinh nghiệm về thực hành và về kiến thức.Song nhờ sự
hướng dẫn, giúp đỡ của thay Lê Ngọc Vân và các thẩy cô trong tổ bộ môn nên
luận văn đã được hoàn thành đúng thời gian quy định Em xin chân thành cắm ơn.
Do còn một số hạn chế về kiến thức nên không tránh được những sai sót
Mong thấy cô và các bạn góp ý để xây dựng để tài ngày càng hoàn thiệ n
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH
TP HCM THANG 5/ 2005
Trang 3Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGỌC VAN
2 Sự ra đời của vật lý học thực nghi8mM, cccsessessssecsssesssersseeerssseereersseeers es 6.
3 Một số nhà vật lý thực nghiệm tiêu biỂUu 555 005500 6.
B Thí nghiệm trong day học vật lý cà nnnheieeeererrrrreree 9.
1 Các đặc điểm của thí nghiệm vật lý - 56-55 serrsree 9
2 Các chức năng của thi nghiệm trong day học vật lý - - 10.
a Theo quan điểm của lý luận nhận thức.
b Theo quan điểm của lý luận dạy học.
3 Phân loại của thí nghiệm được sử dụng trong dạy học vật lý 22.
3.1 Thi nghiém biéu dién
a Nội dung.
b Các loại thí nghiệm.
3.2 Thí nghiệm thực tập.
a, Nội dung.
b Các loại thí nghiệm thực tap.
4 Những yêu cẩu vé mặt kỹ thuật và phương pháp day học đối với việc sử
dung thí nghiệm trong day học vật Ïý .-.s so cssseeerereerrreererevrrrrsee 21.
a Những yêu câu chung đối với việc sử dụng thí nghiệm
b Những yêu cau đối với thí nghiệm biểu diễn.
c Những yêu cau đối với thí nghiệm trực diện.
CEE
SVTH: VŨ THỊ NGUYET ANH TRANG: |
Trang 4Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGỌC VAN
d Những yêu cầu đối với thí nghiệm thực hành
C¡ Lý tNYẾ wat a0 Lá 2cGi 22200 es ee i 32
RE ifiDiôB $Ð GBS BIBL, co 222100162466 (04419266 sa6 32
2 Khái niệm vỀ sai số phép đo 562.21 1101121115/2 10210, 33
2:1;Ffấu kii hieu saisÐ phếp ne nnnsnoonpnencanaquennn sanmnasonrseney reconsapaninper seeanee 34.
a, Phân loại theo nguyên nhân gây ra sai số
b Phân loại theo cách đánh giá.
47 SEGRE RRA GÀ bu Gas u24(ak-codiibceuaiccbaxiaaiuaau 31.
a Đối với phép đo trực tiếp.
b Đối với phép đo gián tiếp.
2.3 Cách làm tròn số và viết kết quả sec 41.
a Cách làm tròn số
b Cách viết kết quả.
2.4 Đồ thị vật lý trong thực nghiệm ni 42.
3 Tiến trình làm một bài thí nghiệm và viết báo cáo các kết quả 42.
a Tién trình làm một bài thí nghiệm.
b Mẫu báo cáo.
{:Eiên siệm TSUN cies sss >c<2<006n6á0 260 216i xeaeseseeosuseei 44
dị KIEN sess ccc esi cae LAS ili hep 48.
S:/\V(ŒÊNEGLb6t:6(0%144040I21200ii2à6(áđ81wG10iả84G166i( 2ï4)ïrGiidajv4äi 50.
Bs GD GÀ M c⁄//0á0/1/002100i0/1A6iG6WA046N866)(G6iAi0A05/4 Sl rE) Dos Se Á0G00216660AG0(G((1)86N XÃ) tttG0i865i0 00080 52
STV A NEIGH, n covorensssnesspesavonnipeenieensopsed pees boesopp sane sos iiwaa |4uad 6a Wwdteds| hasibéa abeats eseties 53.
7, Đồng hỗ van năng hiện sỐ 52L 19 11 131121012111121111 23,20 55.
pe EL A (J (, Ngư em sẽ ốẽăs.s 56
Bài I; Định luật Ohm pa ini enna 0040(0601310448)iby6EVídàx414915545 eS 56.
$$
SVTH: VŨ TH] NGUYỆT ANH TRANG: 2
Trang 5Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGỌC VAN
Bài 11: Định luật KirrchhoÍff - CS 554 4<C< CS TS sec 63 Bài TIT; Diod và Transistor trong mạch điện cài 61.
Bài TM WRC RG HE Hi NI «a6 &Abenieikedkeseeseseeeeseioses: —:;
Bài V:/Mac® BRL, mác nổi ĐẾN 022i neiir-r-ei 83.
Bài VÌ: Mạch RLC mắc nối tO poi sscessscecesssseccstsovsscoevevvseceninvensesenresevsoestnvevet novels 92.
WELK quá tiếng hi: eects ecstatic acta ainsi 100.
Đãi: Định QUO hiss iS NEE 100.
BA i AEs pana Was Kir tO isis cae secs caas asain ceaid nanan eaes i tamatgacs 105,
Bài II: Diod va Transistor trong mạch điện à ii 109,
HN vn“ ——m———m—messae=—~ 115 PRTG TUR Eo ae 119
Bãi.VT: MachRLC mắc đổi ED sic vaccorccnaviesvnsesscenssiscasbasaoss ovata vaccinia 122
VI BÀ Oe ieseeeosskoeeasaosdees 138
Trang 6Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGỌC VAN
L LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:
- Vật lý học là một ngành khoa học thực nghiệm vì vậy các kiến thức vé
mặt lý thuyết luôn cắn được thực nghiệm chứng minh, kiểm chứng, minh hoa
lại thì mới có thể đứng vững được
- Chính vì vậy việc giảng day bộ môn vật lý, bên cạnh việc giảng day lý
thuyết thì việc làm thí nghiệm luôn đóng một vai trò quan trọng Thí nghiệm là
phương tiện để kiểm tra tính đúng đấn của trì thức đã thu được, là sự vận dung
trị thức đã thu được vào thực tiễn.
- Hiện nay khoa Vật lý trường dai học sư phạm mới được trang bị một số thiết bị thí nghiệm mới, khá đẹp, hiện dai do hãng Pasco cung cấp Do đó can nhanh chóng đưa vào phục vụ cho việc giảng đạy và học tập của giảng viên
sinh viên trong khoa.
Đây chính là lý do em chọn để tài:
“LAP RAP VÀ HƯỚNG DẪN THỰC HANH TNVLPT PHAN ĐIỆN “
Il GIỚI HAN ĐỀ TAI
- Giáo trình hướng dẫn thực hành phần điện được sử dung cho các đối tượng
sau:
+ Sinh viên chuyên ngành Vật lý: khi tiến hành các thí nghiệm VLPT bằng
các thiết bị mới sẽ được tiếp cận với một số thiết bị hiện đại với độ chính xác
cao, gần gũi với chương trình vật lý phổ thông điểu này sẽ giúp cho cac sinh
viên có thể củng cố lại một số kiến thức phổ thông, nấm được cách sử dungmột số thiết bị hiện đại, nâng cao kỹ năng thực hành để có thể phục vụ cho
công tác giảng dạy sau khi ra trường.
+ Các giáo viên phổ thông ( Vật Lý) có nhu cầu nghiên cứu khoa học, tìm
hiểu các thiết bị mới hiện đại hoặc sử dung cho việc giảng dạy
+ Và tất cả các đối tượng có nhu cẩu tìm hiểu chương trình vật lý phổ thông.
Trang 7Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGỌC VAN
HI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1 Phương pháp nghiên cứu: Tìm kiếm tài liệu có liền quan đến để tài, doc
1.Vật lý học Aristote.
- Dưới ảnh hưởng của chế độ chiếm hữu nô lệ và giáo hội ( coi khinh lao
động chân tay,vì vậy không coi trọng thực nghiệm mà coi thực nghiệm là một
loại hoạt đông thủ công ) hệ tư tưởng Aristote đã thống trị trong một thời gian
đài.
- Vật lý học Aristote với phương pháp giáo điều, kinh viện là phương pháp
chính thức của khoa học trong thời kỳ này Các nhà khoa học thời này luôn coi
thường thực nghiệm, để cao sự suy lý nhưng tệ hại hơn nữa, họ không suy lýbằng đầu óc của mình mà bằng đầu óc kẻ khác Họ không dựa vào quan sắt,
vào thực nghiệm ma mà dựa vào những câu của kinh thánh và của Anstote.
- Chính vì vậy, đây chính là thời kỳ đen tối nhất trong lịch sử văn minh của
nhân loại, là thời kỳ mà sự phát triển khoa học bị kìm hãm Các nhà sử học đã
gọi thời kỳ này là " thời kỳ trì trệ”, là “đêm đài trung thế ky”.
- Tuy nhiên trong thời kỳ này cũng xuất hiện một số nhà khoa học đã có
những tư tưởng mới vé sự nhận thức khoa học: Roger Bacon (1214 - 1294),
Wilhiam Occam (1300 - 1349).
SVTH: VO TH] NGUYET ANH TRANG: 5
Trang 8Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thiy LÊ NGỌC VAN
2 Sự ra đời của Vật lý hoc thực nghiệm
- Đến giữa thế kỷ XV đã điển ra một sự chuyển mình vé mọi mặt: kinh tế.văn hoá, chính trị ở các nước Châu Âu dẫn đến việc mở đầu cho cuộc cách
mang khoa học lần thứ I Thắng lợi lớn nhất của cuộc cách mạng khoa học lầnthứ I chính là sự chuyển từ hệ Địa Tâm sang hệ Nhật Tâm ( mặt trời là trung
tâm của vũ trụ).
Trong quá trình xây dựing cơ sở lý thuyết cho Thuyết Nhật Tâm của
Copemic, Galile, một nhà khoa học thiên tài người Ý đã xây dựng những cơ sở
đầu tiên cho một nên Vật lý mới - vật lý học thực nghiệm ~ thay cho vật lý
học của Aristote.
- Từ đó, với sự phát triển của vật lý học thực nghiệm, con người nhận thấyring để tim ra những chân lý khoa học phản ánh đúng những quy luật vận
động khách quan của thế giới vật chất thì cẩn phải có một phương pháp nghiên
cứu khoa học mới thay cho phương pháp giáo điều, kinh viện của các nhà khoa
học trước đó.
- Các nhà khoa hoc: Francis Bacon, Descartes, sau này là Newton tiếp tục
xây dựng và trình bày các phương pháp nghiên cứu khoa học mới một cách hệ
thống:
+ Francis Bacon (1561 — 1626): phương pháp quy nạp.
+ Descartes (1569 — 1650): phương pháp diễn dịch
- Cuộc cách mạng khoa học lẫn thứ nhất mà Copemic là người khởi đầu từgiữa thé kỷ XVI đến giữa thế ky XVII, đã cho ra đời vật lý học thực nghiệm
với những tư tưởng mới, phương pháp mới và hình thức tổ chức mới
Vật lý học thực nghiệm ra đời đã chứng tỏ sự đúng din của nó trong việc
giải quyết nhiều vấn để thực tiễn mà vật lý học Aristote không thể nào giải
quyết được.
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 6
Trang 9Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGOC VAN
3, Các nhà vật lý học tiêu biểu.
© Galileo Galile (1564 - 1642).
- Sinh tại nước Ý.
- Ngay từ nhỏ đã bộc lộ là một nhà vật lý thực nghiệm tài ba với hàng loạt
các công trình thực nghiệm: nguyên lý con lắc (17 tuổi), cân thuỷ nh(22 tuổi)
- Đặc biệt thí nghiệm vé sự rơi tự do phủ định lại định luật vật lý của
Aristote: tốc độ rơi phụ thuộc trọng lượng của vật Ông chứng minh rằng các
vật sẽ roi cùng thời gian, trên cùng khoảng cách, nếu các vật chịu cùng lực cản
của không khí như nhau.Ong đã chứng minh lý thuyết của minh bằng thi
nghiệm tại thấp nghiêng Pisa.
Bên cạnh đó, Galile còn có nhiều đóng góp trong các lĩnh vực khác như:
Thiên văn, âm học, nhiệt học, quang học
-Galile được coi là người sáng lập ra phương pháp nghiên cứu thực
nghiệm, là ông tổ của vật ly học thực nghiệm
© NewTon (1642 - 1727).
- Sinh năm 1642, tại nước Anh đúng vào năm mat của Galile Newton được
đánh giá như người đặt nền móng cho tòan bộ cơ học cổ điển.
- Kể từ khi Galile khai sinh ra vật lý học thực nghiệm, các nhà khoa học đã
thu thập được nhiều sự kiện thực nghiệm, phát minh được nhiều định luật mới có
giá trị thực tế cao Tuy nhiên đó mới là những là định luật bộ phận , chưa thành
hệ thống Và Newton đã có những đóng góp quan trọng trong việc đưa ra những
định luật có tính tổng hợp, những học thuyết hỏan chỉnh trong các lĩnh vực: cơ
hoc, tóan học, quang hoc
+ Trong toan học: Newton va Leibniz (1646 — 1716) đã xây dựng được phép tính tích phân va vi phần.
+ Trong quang học: Thuyết hạt ánh sáng của Newton là thuyết khoa học dau
tiên giải thích được nhiều tính chất của ánh sáng vá có lề cỏ ảnh hưởng nhất định
đến tư duy của các nha khoa học đưa ra thuyết lượng tử sau này Ngoài ra, ông còn chế tạo thành công kính thiên văn phản xạ dầu tiên đã được sử dụng để quan
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 7
Trang 10Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGỌC VAN
sát các vệ tinh của sao Mộc, góp phan quan trọng vảo việc phát triển thiên vin
học thực nghiệm.
+ Trong cơ học: Newton được đánh gia như người đặt nên móng cho toan bộ
cơ học co điển với 3 định luật: định luật quan tính định luật II và định luật [II
Newton.
+ Kết qua quan trong nhất của Newton — cơ sở của việc xây dựng khoa học
mới chinh lä định luật van vật hap dẫn
- Ngày nay, cơ học Newton vẫn là một khoa học chính xác khi xét chuyển
động của các vật thé vĩ mô có tốc độ không đáng kể so với tốc độ ánh sáng.
- Tên tuổi và những cống hiển của Newton mãi được ghi bằng những nét trong
lịch sử vật lý học, cũng như trong lịch sử nhân lọai nói chung.
® Oersted (1777 — 1851).
- 1a một nhà vật lý giáo sư đại học người Dan Mach.
- Oersted hết sức tâm đắc với những công trình nghiên cứu về điện của các
nhà khoa học khác ( ông đặc biệt say mê với các thí nghiệm về điện của
Coulomb,Galvani, Voita ) và ông đã tự đặt cho minh nhiệm vụ phải nghiên
cứu mối liên hệ giữa điện vả từ.
- Từ đó, ông đã thực hiện không biết bao nhiêu thí nghiệm: người ta kể rằng
di đi đâu, dù ở chỗ nảo, Oersted cũng kẻ kẻ mang bên mình một kim nam châm
như một bảo bếi Và đến cuối năm 1819, ông khám phá ra hiện tượng kim nam
châm bị lệch khi được đặt gần một dòng điện và trong năm 1820, ông đã công bố
công trình của mình trong tác phẩm: “Những thí nghiệm về tác dụng của xung
đột điện lên một kim nam châm do ảnh hưởng của triết hoc Schelling nên ông
không gọi là dòng điện ma gọi là xung đột điện) Như vậy, Oersted đã phát hiện
ra mỗi trưởng đặc biệt xung quanh dây dẫn cỏ dòng điện ma ngảy nay ta hiểu đó
là từ trương.
- Phát minh của Oersted đã gây một tiếng vang rất lớn vì nó chỉ ra một hướng
nghiên cứu mới vẻ các hiện tượng điện và tử
Trang 11Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thấy LE NGỌC VAN
- Tuy phải bỏ học từ nhỏ ( 13 tuổi) vi nha quá nghéo nhưng với sy thong minh
và ham học, dng đã trở thành một nhà vật ly thực nghiệm xuất sắc.
- Khi biết đến công trình của Oersted ( biến điện thánh từ ) ông đã tự đặt cho
minh một nhiệm vụ ngược lại lả: ~ bien từ thành điện” Sau 8 năm miệt mai
nghiên cứu với nhiều thí nghiệm năm 1831, ông đã hòan thành nhiệm vụ củaminh một cách xuất sắc với việc phát hiện ra hiện tượng cảm ứng điện tử Như
vậy sau một thời gian nghiên cứu Faraday đã đạt được mục dich cua minh là
biến từ thành điện tuy nhiên, với lòng say mê khoa học ông không dừng ở đó
mà tiếp tục tim tòi và sáng tao dé tra lời câu hỏi: tại sao điện có thé biến thành từ
vả ngược lai? Va tir đó Faraday đã dé cập đến vai trò của một môi trường đặc
biệt xung quanh nam châm hoặc dây dẫn có dong điện ma sau này chúng ta gọi là
từ trừơng Va dé mỏ tả từ trường Faraday đã ding hình anh các đường sức.
- Trong lịch sử vật ly học, chưa có nhà vật lý nào làm nhiễu thí nghiệm như
Faraday va đặc biệt lả tằm quan trọng của các phát minh đỏ
- Faraday không những chỉ cho chúng ta thấy được định luật Cảm ứng điện từ,
du ara được hình ảnh trực quan vẻ đường sức của điện từ trừơng hay cho chúng
ta các quan niệm mới vẻ thể giới, ma ông còn để lại cho muôn đời một tắm
gương phấn đấu để trở thành một nhà khoa vi đại
- Quá thực, faraday là một nhà vật lý thực nghiệm xuất sắc nhất của thế kỷ
XIX và có lẽ của mọi thời đại.
B Thí nghiệm trong dạy học vật lý
1 Các đặc điểm của thí nghiệm vật lý.
- Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người
vào các đối tượng của hiện thực khách quan Thông qua sự phân tích các điểu
kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động la có
thể thu nhận được tri thức mới
Sau đây là một số đặc điểm của thí nghiệm vật lý:
Các điều kiện của thí nghiệm vật lý phải được lựa chon và được thiết lap 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
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 9
Trang 12Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGỌC VAN
nghiệm có ba yếu tố cấu thành cẩn được xác định rõ: đối tượng cẩn nghiên
cứu, phương tiện gây tác động lên đối tượng cẩn nghiên cứu và phương tiện
quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động.
- Các điểu kiện của thí nghiệm có thể làm biến đổi được để ta có thể
nphiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác được
giữ 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 cẩn
thiết, nhờ sư phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng nghiên cứu, làm
giảm tốt đa ảnh hưởng của các nhiễu
- Đặc điểm quan trọng nhất của thí nghiệm 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 nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện
quan sát, đo đạc.
Có thể lặp lại được thí nghiệm Điểu nay có nghĩa là: với các thiết bị thí
nghiệm, hiện tượng, quá trình vật lý phải dién ra trong thí nghiệm giống như ở
các lần thí nghiệm trước đó.
2 Các chức năng của thi nghiệm trong dey học vật lý.
a Theo quan điểm của lý luận nhận thức.
* Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức.
- Vai trò của thí nghiệm trong mỗi giai đoạn của quá trình nhận thức phụ
thuôc vào vến hiểu biết của con người vé đối tượng cẩn nghiên cứu Nếu học
sinh hoàn toàn chưa có hoặc có ít hiểu biết về đối tượng cẩn nghiên cứu thì thí
nghiệm được sử dụng để thu nhân những kiến thức đầu tiên về nó.Lúc này thì
nghiệm được sử dụng như là kẻ phân tích hiện thực khách quan và thông qua
quá trình thiết lập nó một cách chủ quan để thu nhận trí thức khách quan.
- Các dif liệu này tạo điều kiện cho học sinh đưa ra những giả thuyết, là cơ
sở cho những khái quát hoá về tính chất hay mối liên hệ phổ biến, có tính quy
SE ——— ——
Trang 13Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGỌC VAN
luật của các đai lượng vật lý trong hiện tượng quá trình vật lý được nghiên
cứu.
Vi dụ: Khi nghiên cứu hiện tượng khúc xạ ánh sáng thông qua thí
nghiệm học sinh không những quan sát được hiện tượng khúc xạ ánh sáng (
sự bẻ gay đột ngột đường đi của tia sáng tại chính mặt ngăn cách giữa hai môi
trường )mà còn thu thập được các số liệu vé góc tới và góc khúc xa tương ứng,tạo cơ sở để rút ra nội dung định luật khúc xạ ánh sáng
* Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đấn của tri thức đã thu
được.
- Theo quan điểm của lí luận nhân thức, một trong các chức nang của thí
nghiệm trong day học vật lý là dùng để kiểm tra tính đúng đấn của các tri thức
mà học sinh đã thu được trước đó Trong nhiều trường hợp, kết quả của thí
nghiệm phủ nhận tính đúng đắn của wi thức đã biết, đòi hỏi phải đưa ra giả
thuyết khoa học mới và lại phải kiểm tra nó ở các thí nghiệm khác Nhờ vậy,
thường sẽ thu được những tri thức có tính khái quát hơn, bao hàm các tri thức
đã biết trước đó như là những trường hợp riêng, trường hợp giới hạn.
Ví dụ: Khi học về tính chất sóng của ánh sáng ở lớp 12, dựa vào định luật
truyền thẳng của ánh sáng đã được học ở quang hình học, học sinh không thể
giải thích được kết quả thí nghiệm về sự nhiễu xạ ánh sáng qua một khe hẹp.
Dựa vào sự tương tự với sóng nước lan truyén qua một khe hẹp, học sinh dé
xuất giả thuyết mới: ánh sáng có tính chất sóng
- Trong dạy học vật lý ở trường phổ thông, có một số kiến thức được rút ra bằng suy luận logic chặt chẽ từ các kiến thức đã biết Trong những trường hợp
này, cẩn tiến hành thí nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của chúng.
Vi du: Khi học về lực Lorenxơ ở lớp 11, xuất phát từ việc cho rằng : lực từ
tác dụng lên đoạn day dẫn mang đòng điện bằng tổng các lực từ tác dụng lên các electron tạo thành dòng điện va dựa vào biểu thức tính độ lớn F của lực từ
tác dung lên đoạn dây dai | mang dòng điện có cường độ I đặt trong từ trường
Trang 14Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thấy LÊ NGỌC VÂN
đều B vuông góc với đường cảm ứng từ F = Ibl cũng như dựa vào định nghĩa
cường độ dòng điện | = nSve, học sinh rút ra được biểu thức tính độ lớn của lực Lorenxơ tác dung lên electron chuyển động trong từ trường f, = evB Sau đó,
khái quát cho trường hợp tổng quát, ta sẽ có biểu thức tính độ lớn của lực Lorenxơ tác dụng lên hạt mang điện mang điện tích q chuyển động với vận tốc
ÿ làm với véctơ B một góc a: f, = qvBsinø.
* Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào thực
tiễn.
- Trong việc vận dung 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 trí
thức cần sử dung, tính phức tạp chịu sự chỉ phối của nhiều định luật của các
thiết bi cẩn chế tao hoặc do lý do vé mặt kinh tế hay những nguyên nhân vé
mặt an toàn Khi đó thí nghiệm được sử dụng như là phương tiện tạo cơ sở cho
việc vận đụng các tri thức đã thu được vào thực tiễn
Ví dụ: Để thiết kế các phương tiện giao thông như tau thuỷ, máy bay, 6
tô các nhà kỹ thuật tiến hành thí nghiệm với các mô hình vật chất thu nhỏ
trên các kênh nước và các buồng gió Sau đó, dựa vào các lý thuyết đồng dang
để chuyển các kết quả thu được trên mô hình vào các đối tượng cần thiết kế.
- Lịch sử phát triển của vật lý cũng cho thấy các thí nghiệm cơ bản không
chỉ dẫn đến hình thành những thuyết vật lý mới mà còn làm xuất hiện nhiều
nghành kỹ thuật mới.
Ví du; Như thí nghiệm Stôlêtôp vé hiệu ứng quang điện không chỉ là xuất
phát điểm của việc xây đựng quang lượng tử mà còn tạo cơ sở cho sự ra đời
của ngành kỹ thuật quang điện.
- Chương trình vật lý ở trường phổ thông để cập tới một loạt các ứng dụng của vật lý trong đời sống và sản xuất Việc tiến hành thí nghiệm tạo cơ sở để
học sinh hiểu được các ứng dụng của những kiến thức đã học trong thực tiễn.
Thí nghiệm không những cho học sinh thấy được sự vận dụng trong thực tiễn
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 12
Trang 15Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thấy LE NGỌC VAN
của các kiến thức vật lý mà còn là bằng chứng sự đúng đấn của các kiến thức
này.
Ví dụ: Các thí nghiệm về sự co giãn vì nhiệt của băng kép giúp học sinh hiểu
được nguyên tắc cấu tạo và hoạt đông của rd le điểu nhiệt trong bàn là, bếp điện, thiết bị báo cháy tự động
* Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lý
-_ Việc bối dưỡng cho học sinh các phương pháp nhận thức dược dùng phổ
biển trong nghiên cứu vắt lý (phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình) là một trong những nội dung của việc hình thành những kiến thức cơ bản
vật lý ở trường phổ thông Thí nghiệm đóng vai trò quan trọng ở cả hai phương
pháp này.
# Vai trò của thí nghiệm trong phương pháp thực nghiệm
Phương pháp thực nghiệm bao gồm 4 giai đoạn:
- Làm nảy sinh vấn để cần giải đáp, câu hỏi cần trả lời
- Đề xuất giả thiết.
- Từ giả thiết dùng suy luận lôgic để rút ra hệ quả có thể kiểm tra được
bằng thí nghiệm.
- Xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm để kiểm tra hệ quả đã rút
ra Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với hệ quả đã rút ra thì giả thiết là
chân thực, nếu không phù hợp thì phải để xuất giả thiết mới
Như vậy thí nghiệm đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn dau và giai đoan cuối của phương pháp thực nghiệm O giai đoạn dau, đa số các thông tin vé
đối tượng cần nghiên cứu thường được thu nhận trong các thí nghiệm Đặc biệt
Ở giai đoạn cuối của phương pháp thực nghiệm , việc kiểm tra tính đúng din
của hệ quả rút ra phải thông qua việc xây dựng thực hiện phương án thí nghiệm
để nghiên cứu một hiện tượng một mối quan hệ đã được loại bỏ các yếu tố
không quan tâm nên thường không có trong tự nhiên.
SVTH: VŨ THỊ NGUYET ANH TRANG: 13
Trang 16Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thấy LÊ NGỌC VAN
* Vai trò của thi nghiệm trong phương pháp mô hình:
Phương pháp mỏ hình gồm 4 giải đoạn sau:
- Thu nhập các thông ta về đối tượng gốc
- Xây dựng mô hình
- Thao tác trên mô hình để suy ra các hệ quả lý thuyết.
- Kiểm tra hệ quả trên đối tượng gốc
Ở giải đoạn đầu của phương pháp mô hình, các thông tin về đối tượng gốc
thường được thu nhập nhờ thí nghiêm Thông qua thí nghiệm, nhờ việc chủ
động loại bỏ những yếu tố không quan tâm tác động lên đối tượng bố trí các
dụng cụ quan sát, thu thập và xử lý số liệu ta mới có thể tìm ra được các thuộc
tính, các mối quan hệ và bản chất của đối tượng gốc, để đưa ra được mô hình
phản ánh các mối quan hệ chính mà ta quan tâm Ở giai đoạn 3 cho mô hình
vận động (thao tác trên mô hình) đối với mô hình vật chất người ta phải tiến
hành các thí nghiệm thực với nó ở giai đoạn 4 thông qua thí nghiệm trên vật
gốc, đối chiếu kết quả thu được từ mô hình với những kết quả thu được trực
tiếp trên vật gốc, ta kiểm tra được tính đúng đấn của mô hình và rút ra giới hạn
áp dụng của mô hình.
b Theo quan điểm của lý luận dạy học.
* Thí nghiệm có thể được sử dung ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá
trình dạ y bọc:
- Ở giai đoạn định hướng các mục tiêu nghiên cứu có thể sử dụng thi
nghiệm để để xuất vấn để cẩn nghiên cứu Đặc biệt có hiệu quả là việc sửdụng thí nghiệm để tạo tình huống có vấn để Do kết quả thí nghiệm mâu
thuẫn với kiến thức đã biết, với kinh nghiệm sẵn có hoặc trái ngược với sự chờ
đợi của học sinh nên nó tạo nhu cẩu ,hứng thú dim tòi kiến thức của học sinh
Các thí nghiệm được sử dụng để tạo tình huống có vấn đẻ thường là các thínghiệm đơn giản, tốn ít thời gian chuẩn bị và tiến hành, như thí nghiệm về sự
Trang 17Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGOC VAN
rơi nhanh khác nhau của 2 tờ giấy nhu nhau nhưng 1 tờ là vo viên còn tờ kia để
nguyên (ảnh hưởng của sức cản không khí lên sự rơi của các vật.
* Thí nghiệm có vai trò quan trọng không có gì thay thế được trong giai đoạn
hình thành kiến thức mới Nó cung cấp một cách hệ thống các cứ liệu thực
nghiệm, để từ đó khái quát hoá quy nap, kiểm tra được tính đúng d4n của giả
thuyết hoặc hệ quả lôgic rút ra từ giả thuyết đã để xuất, hình thành kiến thức
mới.
Ví du: Thi nghiệm về sự rơi nhanh như nhau của các vật nặng khác nhau
(mẫu bấc, lông chim, cục chì nhỏ) trong ống thuỷ tinh đã rút hết khí xác nhận giả thuyết về sự ảnh hưởng của sức can không khí lên sự rơi của các vật; thi
nghiệm xác định thời gian rơi t nhờ thì kế điện của hòn bi rơi từ các độ cao h
khác nhau cho biết h ~t? , đã khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết; sự rơi
tự đo của các vật là chuyển động nhanh dan đều, giả thuyết này được để xuấtdựa trên phếp ngoại suy từ trường hợp vật chuyển động trên mặt phẳng
nghiêng mà học sinh đã biết là chuyển động nhanh dẫn đều
- Trong trương trình vật lý ở trường phổ thông, một số kiến thức được rút ra
bằng phép suy luận lôgic chặt chẽ từ các kiến thức đã được xác nhận là chính
xác Vì vậy, những kiến thức rút ra này là đúng đắn Tuy nhiên, để thực hiện
tính chất thực nghiệm của khoa học vật lý và làm tăng sự tin tưởng của hoc
sinh vào tinh chân thực của kiến thức thu được, giáo viên cũng cắn tiến hànhcác thí nghiệm kiểm nghiệm lại chúng
Ví dụ: Thí nghiệm kiểm nghiệm công thức tính độ lớn lực Lorenxơ đã trình
bày ở trên, thí nghiệm kiểm nghiệm quy luật dao động diều hoà của con lắc lò
xo ngang x=Asin(œI+o) ngoài ra do trình độ toán học của học sinh còn hạn
chế, do các thiết bị thí nghiệm ở trường phổ thông không cho phép tiến hành
các thí nghiệm phức tạp, với các các phép đo định lượng chính xác cao hoặc vì
thời gian co hẹp của tiết học nên một số kiến thức không thể xây dựng bằng con đường lý thuyết và cũng không thể xây dựng bằng con đường thực nghiệm.
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 15
Trang 18Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thấy LÊ NGỌC VAN
- Trong những trường hợp này giáo viên phải đưa ra những kết luận khái
quất do các nhà khoa học đã tìm ra, buộc học sinh phải thừa nhận Để giảm
tính áp đật, giáo viên có thể tiến hành thí nghiệm để minh hoạ kiến thức được
đưa ra trong một trường hợp cụ thể, đơn giản
Vị dụ |: Khi nghiên cứu hiện tượng điện phân ở lớp 11, trong điểu kiện của
lớp học khó có thể dựa vào thí nghiệm để thiết lập công thức định lượng của
định luật Faraday Giáo viên có thể tiến hành thí nghiệm minh hoạ một cách
định tính cho học sinh thấy được : khi điện phân dung dịch đồng sunfat
(CuSO, ) thì các ion đồng đến bám vào điện cực dương trong bình điện phân
và lớp đồng tăng theo thời gian.
* Thí nghiệm có thé được sử dụng một cách đa dang trong quá trình củng
cố (ôn tap, đào sâu mở rộng hệ thống hoá và vận dung) kiến thức, kỹ năng
của học sinh Việc củng cố kiến thức, kỹ năng của học sinh được tiến hành
ngay ở mỗi bài học nghiên cứu tài liệu mới, trong các bài học dành cho việc
luyện tập , các tiết ôn tập và các giờ thí nghiệm thực hành sau mỗi chương,
mỗi phắn của chương trình vật lý phổ thông Quá trình củng cố kiến thức, kỹ
năng của học sinh dién ra không những trong các giờ nội khoá mà cả trong
những giờ học ngoại khoá, ở lớp và ở nhà.
- Việc sử dụng các thí nghiệm ở giai đoạn củng cố không phải là sự lặp lại
nguyên si các thí nghiệm đã làm nhằm nhấc lại những kiến thức cũ mà phải có
những yếu tố mới nhằm đào sâu, mở rộng các 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.
- Các thí nghiệm được sử dụng trong giai đoạn củng cố có được thể tiến với
các thiết bị thí nghiệm sắn có ở trừơng phổ thông, với các 46 chơi có bán trên
thị trường hoặc với các dụng cụ sẵn có ở nhà, với các vật liệu dễ kiếm, các
dung cu thí nghiệm đơn giản do học sinh tự chế tao từ các vật liệu này trong
các thí nghiệm được sử dụng trong giai đoạn củng cố thí nghiệm thực hành
—————Ẫ — —ỄễEE_- -_- 7 TC
Trang 19Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thay LÊ NGỌC VÂN
của học sinh có vai trò nổi bật trong việc cũng cố kiến thức và rèn luyện kỳ
năng của học sinh.
- Cần chú ý rằng việc tiến hành các thí nghiệm trong giai đoạn củng cố
phải được giao cho học sinh dưới đang những nhiệm vu có nội dung sao cho
phát triển được nâng lực hoạt động trí tuệ - thực tiễn của học sinh, chứ không
đơn thuần chỉ là sự đòi hỏi hoạt động tay chân đơn giản.
- Thí nghiệm cũng có thể được sử dung để hỗ trợ cho quá trình hệ thống hoákiến thức mà học sinh đã học.việc tiến hành các thí nghiệm song song sẽ tạo
thuận lợi để học sinh so sánh, nhận ra được những điểm giống nhau, khác nhau
của các hiện tượng, quá trình vật lý.
Ví dụ: sử dụng các thí nghiệm song song trong việc hệ thống hoá các tính
chất (phản xa, khúc xa, nhiễu xạ, giao thoa) của sóng cơ học (sóng nước, sóng
âm), sóng điện từ và sóng ánh sáng.
* Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra, đánh gia kiến thức và kỹ năng của
học sinh Thông qua các hoạt đông trí tuệ - thực tiễn của học sinh trong quá
trình thí nghiệm (thiết kế phương án thí nghiệm, dự đoán hoặc giải thích hiện
tượng quá trình vật lý xảy ra trong thí nghiệm, lựa chọn các dụng cụ thí
nghiệm cẩn thiết, lấp rấp các dụng cụ và bố trí thí nghiệm, tiến hành thínghiệm, thu nhận và xử lý kết quả thí nghiệm ), học sinh sẽ chứng tỏ không
những kiến thức vé sự kiện mà cả kiến thức vé phương pháp, không những
kiến thức mà cả khả năng của mình.
- Dé kiểm tra mức độ nấm vững kiến thức và kỹ năng của học sinh, giáo
viên có nhiều cách thức sử dụng thí nghiệm với nhiều mức độ yêu cầu khác
nhau: từ việc sử dụng thí nghiệm quen thuộc hay sử dụng thí nghiệm hoàn toàn
mới, từ việc sử dụng thí nghiệm có bố trí đơn giản đến việc sử dụng thí nghiệm
có bố trí phức tạp, từ thí nghiệm có liên quan tới một mối liên hệ đến thí
nghiệm liên quan đến nhiều khái niệm, định luật vật lý, thí nghiệm có thể là
thí nghiệm định tính nhưng cũng có thể là thí nghiệm định lượng, học sinh được
Trang 20Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGỌC VAN
giao nhiệm vụ chỉ tiến hành | thí nghiệm nhưng cũng có thể giao nhiệm vụ
giải quyết một nhiệm vụ nhận thức mà trong đó thí nghiệm chỉ là một bộ phận
của quá trình giải quyết nhiệm vụ này Mức độ tự lực của học sinh trong quá
trình thí nghiệm cũng có thể khác nhau, từ việc tiến hành thí nghiệm theo bản
hưởng din chỉ tiết cho sấn đến việc học sinh hoàn toàn tự lực trong tất cả các
giai đoan thí nghiệm.
* Thí nghiệm là phương tiện góp phẩn phát triển nhân cách toàn diện của
học sinh.
Việc sử dung thí nghiệm trong day học vật lý góp phần quan trong vào việc
phát triển nhân cách toàn diện của học sinh.
œ Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn
luyện kỹ năng, kỹ xảo về vật lý của học sinh
- Chất lượng kiến thức của học sinh được xem xét qua các dấu hiệu : tính
chính xác, tính khái quát, tính hệ thống, tính bền vững và tính vận dụng được.
Bởi vì thí nghiệm luôn có mặt trong quá trình nghiên cứu các hiện tượng, quá
trình vật lý , soan thảo khái niệm, định luật vật lý, xây dụng các thuyết vật lý,
để cập các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của những kiến thức đã học
nên nó là phương tiện góp phần nâng cao chất lượng kiến thức của học sinh
theo các dấu hiệu nêu trên Thí nghiệm vật lý góp phan vào việc phát hiện và
khấc phục các sai lắm của học sinh.
- Do thí nghiệm vật lý là một bộ phân của các phương pháp nhận thức vật
lý nên trong mối quan hệ với quá trình thí nghiệm, học sinh sẽ được làm quen
và vận dung có ý thức các phương pháp hận thức này Các kiến thức về
phương pháp mà học sinh lĩnh hôi có ý nghĩa quan trọng, vượt ra khỏi giới hạn
môn vật lý.
- Trong các thí nghiêm do mình tự tiến hành, học sinh được rèn luyện các
kỹ năng kỹ xảo thí nghiệm như: sử dụng các nguồn điện, dụng cụ đo (thước,
các loại đồng hồ, cân, lực kế nhiệt kế, ampe kế, von kế, đồng hồ đo điện van
Trang 21Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGOC VAN
năng ), gia công bảng ghi các giá trị đo, đọc và lấp ráp thí nghiệm theo sơ đổ
thí nghiệm, sơ đổ mạch điện tương đối đơn giản và được giáo dục các thói
quen làm việc khoa học của người làm thí nghiệm như: tuân thủ các giai đoạn
của quá trình thí nghiệm (da kế hoạch thí nghiệm, lựa chọn dụng cụ và bố trí
thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm) tìm hiểu kỹ cách
sử dung các dung cụ thí nghiệm trước khi sử dung lắp ráp các bộ phận thành
các nhóm, bố trí thí nghiệm sáng sủa và kiểm tra sự hoạt động của hệ thống
các dụng cụ đã bố trí trước khi tiến hành thí nghiệm,tuân thủ các quy tắc an
toàn và chú ý đảm bảo các điểu kiện mà thí nghiệm phải thoả man trong khi
tiến hành thí nghiệm, đánh giá phân tích sai số khi xử lý kết quả thí nghiệm
Vi dụ: Can rèn luyện cho học sinh sử dụng thành thao đồng hỗ đo điện van
năng theo các bước sau: điều chỉnh kim về số 0 trước mỗi phép do, sử dụng
thang do lớn nhất ~ nếu số chỉ nhỏ mới giảm dẫn đến thang đo sao cho kim chỉ
một độ lệch dé đọc: quá trình xác định các giá trị đo phải diễn ra theo các
bước sau : xác định hệ số trong phép đo, đọc các số chỉ, đọc giá trị đo bằng
cách nhân hệ số với số chỉ Để phát triển kỹ năng, kỹ xảo thí nghiệm của học
sinh, cần tăng dẫn mức độ yêu cẩu đặt ra đối với học sinh trong các thí nghiệm
mà học sinh phải tiến hành: từ các thí nghiệm đơn giản để tập sử dụng các
dụng cụ đo đến các thí nghiệm phức tạp không chỉ phải đo một đại lượng mà
đo đồng thời nhiều đại lượng, từ thí nghiệm giải quyết một vấn để riêng lẻ đến
thí nghiệm giải quyết một nhiệm vụ phức hợp từ thí nghiệm có bản hướng dẫn
chỉ tiết đến thí nghiệm học sinh phải hoàn toàn tự lực.
# Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập vật lý, tổ chức
quá trình hoc tập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh.
- Trong quá trình thí nghiệm, học sinh phải tiến hành một loạt các hoạt đông
trí tuệ — thực tiễn: thiết kế phương án, kế hoạch thí nghiệm,vẽ sơ 46 thí
nghiệm, lập bảng giá trị đo, lựa chọn dụng cu, bố trí và tiến hành thí nghiệm,
thu nhận và sử lý kết quả thí nghiệm (bằng số, bằng dé thị), tính toán sai số.
——————————————ễễễễ
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH
Trang 22Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thay LÊ NGỌC VÂN
xác định nguyén nhân của sai số (nguyên nhân khách quan, nguyên nhân chủ
quan), tìm biện pháp làm giảm sai số Chính vì vậy, thí nghiêm là phương tiện
hữu hiệu để bồi dưỡng năng lực sáng tao của học sinh Trong quá trình thí
nghiệm, việc bồi dưỡng những yếu tố của năng lực hoạt động trí tuệ như: nang
lực để xuất giả thiết, phân tích mô tả các hiện tượng, quá trình vật lý, tổng hợp
các mat, các khía cạnh trong mối liên hệ với nhau, khái quát hoá thành nhữngkết luận tổng quát nhờ phép quy nạp, đối chiếu các kết luân này với giả thuyết(hoặc hệ quả) đã để xuất, giải thích, so sánh các hiện tượng, quá trình vật lý
các Ứng dung trong sản xuất và đời sống của kiến thức đã học Để phát triển
năng lực sáng tạo của học sinh, cẩn tân dung sử dụng nhiều hình thức khác
nhau của thí nghiệm học sinh, trong đó có thí nghiệm nhầm giải quyết các
nhiệm vụ thiết kế- kỹ thuật Cần tránh khuynh hướng sai lam chỉ chú trọng đến
việc rèn luyện kỹ năng thực hiện các thao tác chân tay mà không quan tâm tới
việc bồi dudng năng lực hoạt động trí tuệ của học sinh Déu đó dẫn đến kết
quả là không phát triển được tư duy vật lý của học sinh, học sinh không hiểu
được mối quan hệ giữa thực tế và tư duy, giữa những khái niệm, định luật trừu
tượng và những hiện tượng cụ thể quan sát được trong thực tế Khuynh hướng
sai lắm này thường dẫn đến đòi hỏi phải trang bị cho học sinh những thiết bị thí
nghiệm , dung cụ do lường chính xác đắt tiền mà nhiều khi học sinh không
hiểu nghuyên tắc hoạt động của chúng, coi nhẹ những thí nghiệm đơn giản, dễ
kiếm , dé làm trong cuộc sống hàng ngày mà học sinh lại thấy rõ cấu tạo, hiểu
rõ nguyên tắc hoạt động của chúng.
Quá trình làm việc tự lực với thí nghiệm của học sinh sẽ khêu gợi sự hứng
thú nhận thức lòng ham muốn nghiên cứu, tạo niém vui của sự thành công khi
giải quyết được nhiệm vụ đặt ra và góp phần phát triển động lực quá trình học
tập của học sinh.
SVTH: VŨ THỊ NGUYET ANH TRANG: 20
Trang 23Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGỌC VÂN
# Thí nghiệm là phương điện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác
nhau, bổi dưỡng các phẩm chất đạo đức của học sinh
- Các thí nghiệm do các nhóm học sinh tiến hành đòi hỏi sư phân công,
phối hợp những công việc tự lực của học sinh trong tập thể Vì vậy trong quá trình thí nghiệm đã dién ra một quá trình bổi dưỡng các phẩm chất đạo đức, xây dựng các chuẩn mực hành động tập thể Quá trình cùng nhau cố gắng giải
những nhiệm vụ đặt ra trong quá trình thí nghiệm có nhiều điểm chung với quátrình làm việc tập thể trong cuộc sống nghề nghiệp sau này của học sinh
Trong mối liên hệ với quá trình tự lực xây dựng kiến thức ở các thí nghiệm,
học sinh thu nhận được những quan điểm quan trọng của thế giới quan duy vật,
đặc biệt là vai rò của thực tiễn trong việc nhận thức thế giới, có niểm tin duatrên cơ sở vốn hiểu biết của mình về tính nhận thức được thế giới và sự tổn tại
khách quan của các mối liên hệ có tính quy luật trong tự nhiên.
* Thí nghiệm là phương điện đơn giản boá và trực quan trong đạy học vật
lý:
# Trong tự nhiên và kỹ thuật, rất ít các hiện tượng quá trình vật lý xảy
ra đưới đạng thuần khiết Chính nhờ thí nghiệm, ta có thể nghiên cứu các hiện
tượng, quá trình xảy ra trong những điều kiện có thể khống chế được, thay đổi
được, có thể quan sát đo đạc đơn giản hơn, dễ đàng hơn để đi tới nhận thức
được nguyên nhân của mỗi hiện tượng và mối quan hệ có tính quy luật giữa
chúng với nhau Ưu điểm nổi bật này của thí nghiệm vật lý có ý nghĩa không
chỉ xét nó theo quan điểm của lý luận nhận thức mà và theo quan điểm của lý
luân dạy học.
# Thí nghiệm là phương tiên trực quan giúp học sinh nhanh chóng thu
được những thông tín thu được về các hiện tượng, quá trình vật lý Đặc biệt
trong việc nghiên cứu các lĩnh vực của vật lý mà ở đó, đối tượng cần nghiên
cứu không thể trí giác trực tiếp bằng các giác quan của con người thì việc sử
dụng trong đạy học vật lý các thí nghiệm mô hình (các thí nghiệm được tiến
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 21
Trang 24Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thdy LÊ NGỌC VAN
hành trên những mô hình vat chất thay thế cho đốt tượng gốc cin nghiên cứu)
để trực quan hoá các hiện tượng quá trình cắn nghiên cứu là không thể thiếu
được Các hiện tượng, quá trình vật lý xảy ra trong thí nghiệm mô hình (vi du:
các thí nghiệm mô hình vé cấu tạo từ các hạt của các chất) đơn giản hoá các
hiện tượng, quá trình vật lý thực, nhằm cưng cấp cho học sinh các biểu tượng
về các hiện tương quá trình này.
Cúc thí nghiệm mô hình còn được sử dụng khi nghiên cứu các ứng dung của
vật lý trong kỹ thuật nhằm giới thiệu nguyễn tắc của ứng dụng nguyên tắc cấu
tạo và hoạt động của các máy móc, thiết bị: động cơ nhiệt, động cơ điện, máy
phát điện, các dụng cụ quang hoc
Ví dụ: Ở lớp 11, khi nghiên cứu "'#fiên (ương đính ướt và hiện tượng không
đính ướt": có thể để cập tới một ứng dụng trong sản xuất của kiến thức vật lý
này: sự làm giầu quặng bằng quá trình tuyển nổi
3 Phân loại thí nghiệm được sử dụng trong day học vật lý.
Do tác đụng trên nhiều mặt của thí nghiệm thực tập nên việc tăng cường các
thí nghiệm thực tập là một trong những nội dung của việc đổi mới chương
trình, nội dung và phương pháp day học vật lý ở trường phổ thông Phin lớn
các thí nghiệm vật lý được quy định trong chương trình trung học cơ sở mới là
thí nghiệm thực tập và các thí nghiệm thực tập cũng chiếm một tỷ lệ cao trong
tổng số các thí nghiệm bất buộc phải tiến hành ở chương trình trung học phổ
thông sắp tới Chỉ khi không có điểu kiện tổ chức cho tất cả các học sinh đồng
thời làm thí nghiệm trong quá trình nhận thức như không đủ dụng cụ thi
nghiệm, thí nghiệm qúa phức tạp mất nhiều thời gian, khó đảm bảo an toàn
trong quá trình học sinh làm thí nghiệm ) mới phải sử dung thí nghiệm biểu
dién,
3.1 Thí nghiệm biểu diễn:
- Thí nghiệm biểu diễn được giáo viên tiến hành ở trên lớp, trong các giờ
hoe nghiên cứu kiến thức mới và có thể ở các gid học củng cố kiến thức của
¬— =>
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 22
Trang 25Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thấy LÊ NGỌC VÂN
học sinh, Căn cứ vào mục đích lý luận dạy học của thí nghiệm biểu điển trongquá trình nhận thức của hoc sinh , thí nghiệm biểu diễn gồm những loại sau:
a Nội dung.
- Thí nghiêm mở dau là thí nghiệm nhầm giới thiệu cho học sinh biết qua
về hiện tượng sắp nghiên cứu, để tạo tình huống có vấn để, tạo nhu cầu hứng thú học tập của học sinh, lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhận thức
b Các loại thí nghiệm.
© Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng là thí nghiệm nhằm xây đựng nên
hoặc kiểm tra lại kiến thức mới, được sử đụng trong giai đoạn nghiên cứu kiếnthức mới Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng bao gồm :
e Thí aghiệm nghiên cứu khảo sát là thí nghiễm nhằm cung cấp các số
liệu thực nghiệm để từ đó khái quát hoá quy nạp, kiểm tra được tinh đúng đắncủa giả thuyết hoặc hệ quả lôgic rút ra từ giả thiết đã để xuất, giải quyết được
vấn để xuất hiện ở đầu giờ học, từ đó xây dựng nên kiến thức mới
Các thí nghiệm trong dạy học vật lý thuộc loại này là các thí nghiệm về tính
chất của sự rơi tự do , định luật 3 Niutơn, về khái niệm mômen lực và quy tắc
momen lực, định luật Bôilơ Mariôt , định luật cảm ứng điện từ, định luật khúc
xạ ánh sắng
e Thí nghiệm nghiên cứu minh hoạ là thí nghiệm nhằm kiểm chứng lại
kiến thức đã được xây dựng bằng con đường lý thuyết, dựa trên những phép
suy luận légic chặt chẽ (trong đó có suy luận toán học) như: quy luật dao động
điều hoà của con lắc lò xo ngang biểu thức tính độ lớn của lực Lorenxd
hoặc nhằm minh hoạ kiến thức mà do nhiều lý do: trình độ học sinh, thiết bị thí
nghiệm ở trường phổ thông, tính chất phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao của
thí nghiệm, thời gian tiết học , giáo viên phải thông báo, buộc học sinh thừa
nhân ( Ví dụ: thí nghiệm về định luật Faraday, thí nghiệm về độ cao h của chất
ldng dâng lên trong Sng mao dẫn - chỉ minh hoa một mối quan hệ trong công
thức ).
——————————
Trang 26Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thẩy LÊ NGỌC VAN
® Thí nghiệm củng cố là thí nghiệm nêu lên những biểu hiện của kiến thức
đã học trong tự nhiên, để cập các ứng dụng của kiến thức này trong sản xuất
và đời sống, đòi hỏi hoc sinh phải vận ung kiến thức đã học để dự đoán hoặc
giải thích hiện tương hay cơ chế hoạt động của các thiết bi, dung cu kỹ thuật
Thông qua đó giáo viên cũng có thể kiểm tra được mức độ nấm vững kiến
thức của học sinh.
3.2 Thí nghiệm thực tập:
a Nội dung.
- Thi nghiệm thực tập là thí nghiệm do học sinh tự tiến hành trên lớp (trong
phòng thí agiém) ngoài lớp ngoài nhà trường hoặc ở nhà với các mức độ tự
lực khác nhau.
b Các loại thí nghiệm
- Có thể chia thí nghiệm thực tập ra thành 3 loại: thí nghiệm trực diện ( thí
nghiệm do học sinh tiến hành trên lớp chủ yếu khi nghiên cứu kiến thức mới,
nhưng cũng có thể khi ôn tập trong tiết học bài mới hoặc trong tiết củng cố ),
thí nghiệm thực hành (thí nghiệm do học sình thực hiện trên lớp hoặc trong
phòng thí nghiệm sau mỗi chương, mỗi phần của chương trình vật lý nhằm
củng cố kiến thức đã học và chủ yếu để rèn luyện kỹ năng thí nghiệm), thí
nghiệm và quan sát vật lý ở nhà (thí nghiệm và quan sát do học sinh hoàn toàn
tự thực hiên ở nhà theo nhiệm vụ mà giáo viên đã giao).
- Thí nghiệm trực diện có thể được tổ chức đưới hình thức thí nghiệm đồng
loạt (giáo viên chia học sinh trong lớp thành các nhóm, tất cả các nhóm học
sinh cùng một lúc làm các thí nghiệm như nhau với dụng cụ giống nhau để giải
Trang 27Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thấy LÊ NGỌC VAN
quyết cùng một nhiệm vụ.) nhưng cũng có thể dưới hình thức thí nghiệm cá thể
(các nhóm học sinh cùng một lúc tiến các thí nghiệm khác nhau thường với
cùng một dung cụ nhằm giải quyết các nhiệm vụ bộ phận, để đi tới giải quyết
được một nhiệm vụ tổng quát)
Trong chương trình trung học cơ sở sắp tới, hầu hết các thí nghiệm cần tiếnhành đều là thí nghiệm trực điện đồng loạt
Ví dụ: về việc sử dung thí nghiệm trực điện cá thể khi nghiên cứu ở lớp
II độ lớn F của lực từ tác dung lên mỗi đoạn đây dài | mang dòng điện cócưỡng đỏ | dat trong từ trường đều của khối nam châm móng ngưa
© Thí ngiệm thực hành :
- Thí nghiệm thực hành là loại thí nghiệm do học sinh thực hiện trên lớp (
trong phòng thí nghiệm ) mà sự tự lực làm việc cao hơn so với ở thí nghiệm
trực diện Học sinh dựa vào tài liệu hướng dẫn đã in sin mà tiến hành thí
nghiệm.
- Thi nghiệm thực hành vật lý có thể có nội dung định tính hay định lượng,
song chủ yếu là kiểm nghiệm lại các định luật, các quy tắc đã học và xác định
các đại lượng vật lý mà các nội dung này không có điểu kiện để thực hiện ở
dạng thí nghiệm trực diện.
- Thí nghiệm thực hành có thể được tổ chức dưới một trong hai hình thức: thí
nghiệm thực hành đồng loạt (tất cả các nhóm học sinh tiến hành những thí nghiêm như nhau với dụng cụ giống nhau theo cùng một mục đích) hoặc thí
nghiệm thực hành cá thể với nhiều phương án khác nhau Ở hình thức tổ chức
thí nghiệm thực hành đồng loạt, ưu điểm nổi bật của nó là phát huy được tác
dụng của sự tương tác lẫn nhau giữa các nhóm học sinh, việc chỉ đao của giáo
viên đơn giản hơn, nhưng lại gap khó khăn vé việc trang bị đồng loat cùng
dung cu thí nghiệm cho tất cả các nhóm học sinh Ngược lại, ở hình thức tổchức thí nghiệm thực hành cá thể, tuy khắc phục được khó khăn này nhưng
Trang 28Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGỌC VÂN
giáo viên lai khó bao quát lớp, khó giúp đỡ kịp thời các nhóm hoc sinh khi g4p
khó khăn
© Thí nghiệm và quan sát vật lý ở nhà :
- Thí nghiệm và quan sát vật lý ở nhà là một loại bài làm mà giáo viên
giao cho từng học sinh hoặc các nhóm học sinh thực hiện ở nhà.
- Khác với các loại thí nghiệm khác, học sinh tiến hành thí nghiệm và quan
sất vật lý trong điểu kiện không có sư giúp đỡ, kiểm tra trực tiếp của giáo
viên Vì vậy, loại thí nghiệm này đòi hỏi cao độ tính tự giác tự lực của hoc
sinh trong học tập Chính đặc điểm này tạo nhiều cơ hội để phát triển năng lực
sáng tạo của học sinh trong việc thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ
nhằm hoàn thành nhiệm vụ được giao.
- Loại thí nghiệm này khác với các loại bài làm khác của học sinh ở nhà ở
chỗ: nó đòi hỏi sự kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, giữa hoại động trí óc
và hoạt đông tay chân của học sinh.
- Thí nghiệm và quan sát vật lý ở nhà không những nhằm đào sâu, mở
rộng các kiến thức đã học mà trong nhiều trường hợp, các kết quả học sinh thu
được sẽ là những cứ liệu thực nghiệm cho việc nghiên cứu kiến thức mới ở các
bài học sau trên lớp Vì vậy, nôi dung của các bài thí nghiệm vật lý ở nhà
không phải là sự lặp lại nguyên sỉ các thí nghiệm đã làm ở trên lớp mà phải có
nét mới không đơn thuần chỉ là sự tiến hành thí nghiệm với những hướng dẫn
cho tiết.
Ví dụ: Các thí nghiệm về hiện tượng cing mặt ngoài của lớp 11, nhất là thí nghiệm định lượng về mối liên hệ về độ lớn giữa lực căng mặt ngoài và chiều
dai của đường giới han mặt ngoài chất lỏng là những thí nghiệm khó có điều
kiện để thực hiện tron ven trên lớp Vì vậy trước khi nghiên cứu lực căng mal
ngoài trên lớp , giáo viên có thể hướng dẫn học sinh thực hiện ở nhà các công
Trang 29Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGỌC VAN
- Làm các vòng đây tròn bằng đồng có buộc những sợi chỉ tơ
- Chế tao 2 khung dây đồng hình chữ U có móc các thanh ngang với chiéu
dài khác nhau, dé dang vượt trên 2 cạnh của các khung dây Lam những gia
trọng là những móc nhỏ để treo vào điểm giữa của các thanh trượt.
- Tiến hành các thí nghiệm định tính và định lượng về lực căng mật ngoài
với những dụng cụ thí nghiệm đã chế tạo Kết quả của các thí nghiệm mà học
sinh thu được (những hiện tượng quan sát thấy khi chọc thủng các màng xà
phòng ở một số vi tri, đô lớn lực kéo cắn thiết để các màng xà phòng ở trang
thái cân bằng) sẽ là những số liệu thực nghiệm làm cơ sở cho việc nghiên cứu
hiện tượng căng mặt ngoài trong tiết học nghiên cứu về lực căng mặt ngoài
-mot tiết học có nhiều nội dung kiến thức cần để cập
4 Những yêu cầu về mặt kỹ thuật và phương pháp dạy học đối với việc sử dụng thí nghiệm trong đạy học vật lý.
Để thí nghiệm phát huy đẩy đủ các chức năng của nó trong dạy học vật lý
thì việc sử dụng thí nghiệm phải tuân theo một số yêu cầu chung vé mặt kỹ thuật và vé mặt phương pháp dạy học Ngoài những yêu cầu chung này, do
tính đặc thù của nó, từng loại thí nghiệm (thí nghiệm biểu diễn, thí nghiệm trực điện, thí nghiệm thực hành) còn tuân theo các yêu cầu riêng cụ thể.
a Những yêu cầu chung đối với việc sử dụng thí nghiệm
- Xác định rõ lôgic của tiến trình dạy hoc, trong đó việc sử dụng thí nghiệm
phải là một bộ phận hữu cơ của quá trình dạy học, nhầm giải quyết một nhiệm
vụ cụ thể trong tiến trình nhận thức Trước mỗi thí nghiệm, phải đảm bảo cho
học sinh ý thức được sự cần thiết của thí nghiệm và hiểu rd mục đích của thí
nghiệm.
- Xác định rd các dung cụ cẩn sử dụng sơ đổ bố trí chúng, tiến trình thí
nghiệm (để đạt được mục đích thí nghiệm, can sử dụng các dụng cụ nào, hố trí
ra sao, cân tiến hành thí nghiệm theo các bước nào, cẩn quan sát, đo đạc cái
gì?) không xem nhẹ các dụng cụ thí nghiệm đơn giản.
Trang 30Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thấy LÊ NGỌC VAN
- Đảm bảo cho học sinh ý thức được rõ ràng và tham gia tích cực vào tất cả
các giai đoạn thí nghiệm bằng cách giao cho học sinh thực hiện các nhiệm vụ
b Những yêu cầu đối với thí nghiệm biểu diễn:
Mặc dù thí nghiệm trực diện sẽ chiếm tỉ lệ cao trong toàn bộ các thí
nghiệm ở chương trình trung học cơ sở và trung học phổ thông sắp tới, thí
nghiệm biểu diễn vẫn cẩn thiết phải sử dụng trong việc giảng day vật lý ở
trường phổ thông đặc biệt ở những trường hợp sau:
Thí nghiệm quá phức tap, mất nhiều thời gian , khó đầm bảo an toàn trong
quá trình học sinh làm thí nghiệm, không đủ dụng cụ để trang bị đồng loạt cho
học sinh.
Việc sử dung thí nghiệm biểu dién phải tránh tình trạng lạm dụng thí nghiệm,
chỉ sử dung thí nghiệm như là một sự trình diễn đơn thuần và phải tuân thủ các
yếu của việc đặt kế hoạch thí nghiệm, chuẩn bị thí nghiệm, bố trí thí nghiệm,
tiến hành nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm.
e Các yêu cầu trong việc đặt kế hoạch thí nghiệm:
- Xác định chính xác mục tiêu của thí nghiệm cẩn phải tiến hành và chứcnăng lý luận day học của nó (để xuất vấn dé cin nghiên cứu,hình thành kiếnthức mdi, củng cố hay kiểm tra đánh gid)
- Xác định các nhiệm vụ mà học sinh cấn phải hoàn thành trong công
việc chẩn bị thí nghiệm, trong việc tiến hành thí nghiệm và trong việc xử lý
kết quả thí nghiệm.
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 28
Trang 31Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thay LÊ NGỌC VAN
- Từ mục đích thí nghiêm và vị trí của nó trong quá trình nhận thức của
học sinh, lựa chọn phương án thí nghiệm cắn biểu diễn đáp ứng các đòi hỏi sư
pham.
e Các yêu cầu trong việc chuẩn bị thí nhiệm :
- Nghiên cứu kỹ lưỡng tính năng của các dụng cu thí nghiệm đã được lựa
chon và sử dụng thành thạo chúng.
- Trước giờ học, phải kiểm tra sự hoạt động của các dung cụ sẽ sử dung và
thử nghiệm lại các thí nghiệm sẽ tiến hành dù là thí nghiệm đơn giản nhất, kịp
thời thay thế những những bộ phận hỏng hóc
Công việc chuẩn bị thí nghiệm chỉ kết thúc khi thí nghiệm có thể lặp lại
nhiều lần, cho kết quả rõ ràng đơn trị.
e Các yêu cầu trong việc bố trí thí nghiệm :
- Bố trí thí nghiệm phải đảm bảo sao cho mọi học sinh từ vị trí ngồi tronglớp học đều nhìn rõ mọi đụng cy, độ lệch của kim chỉ các dụng cụ do, đẹp về
thẩm mỹ Muốn vậy, cần thực hiện các yêu cầu sau:
- Lap rấp từng bước các dụng cụ trong thí nghiệm trước mắt học sinh
Trong trường hợp không cho phép, phải lấp ráp hoàn chỉnh trước giờ học thì
cắn phải phân tích kỹ lưỡng cách nối kết các bộ phận với hoc sinh.
- Những thiết bị mà học sinh mới gặp lin dau, phải mô tả, giải thích cho
học sinh hiểu rõ nguyên tắc hoạt động của chúng.
- Chỉ đặt lên bàn những dụng cụ can thiết cho thí nghiệm
- Bố trí các bung cụ thí nghiệm trên nhiều độ cao khác nhau Bố trí thí
nghiệm thẳng đứng (có thể sử dụng các giá, bảng sắt), nếu phải bố trí thí
nghiệm trên mặt phẳng nim ngang thì phải sử dụng các phương pháp chiếu
sáng (gương phẳng lớn đặt nghiêng 45 để học sinh quan sát ảnh thẳng đứng
trong gương, đèn chiếu sáng, camera) Thay đổi độ sáng của phòng hoc, nhất
là khi tiến hành các thí nghiệm quang hình học.
® Các yêu cầu trong việc tiến hành thí nghiệm
———_————_—————©S _—————
Trang 32Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGOC VÂN
- Trong quá trình tiến hành thí nghiệm, cẩn định hướng học sinh vào
những trọng điểm cần quan sắt
- Đối với thí nghiệm định lượng, phải lập bảng ghi các giá trị đo hợp lý trước khi tiến hành thí nghiệm.
- Trong suốt quá trình thí nghiệm, giáo viên phải đứng sau hoặc ở cạnh
dụng cụ thí nghiệm, không che khuất tầm quan sát của mọi học sinh.
- Thí nghiệm can được lặp lại vài lần chú ý đảm bảo các diéu kiện mà thínghiệm cần thoả mãn, phải cho những kết quả rõ rằng, đơn vị (yêu cầu này có
thể đạt được thông qua việc lựa chọn dụng cu thích hợp, lựa chọn các thông số
thuận tiên) ngắn gon.
e Các yêu cầu trong việc xử lý kết quả thí nghiệm.
- Việc thu nhận các số liệu thực nghiệm phải trung thực, đủ cho việc khái
quát hoá rút ra kết luận.
- Việc xử lý các kết quả thí nghiệm phải được giành đủ thời gian và đước
thực hiện một cách chu đáo như:
- Đối với thí nghiệm định tính, học sinh phải phát biểu các kết quả đã quan
sát thấy, phân tích, suy luận lôgic để rút ra kết luận
- Đối với thí nghiệm định lượng, các kết quả thí nghiệm phải rành mạch
chính xác , làm tròn có nghĩa các kết quả biểu dién các kết quả thu được qua
thí nghiệm dưới dạng biểu bảng, đổ thị (về nguyên tắc, không phải là sự nốicác điểm đo riêng biệt với nhau mà là vẽ đường cong gắn đúng) Phải tính
toán sai số (nếu có thể)
c Những yêu cầu đối với thí nghiệm trực diện:
e Các yêu cẩu trong việc lựa chọn thí nghiệm trực diện để sử đụng trong
dạy học vật lý
Mặc dù thí nghiệm trực điện có tác dụng to lớn trong việc phát triển năng
lực hoạt động nhận thức của học sinh nhưng do những khó khăn về dụng cụ thí
nghiệm nên không phải tất cả các thí nghiệm cẩn tiến hành trong day học
Trang 33Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thấy LÊ NGỌC VÂN
vật lý ở trường phổ thông (nhất là ở cấp trung học phổ thông ) đều có thể được
tiến hành dưới dạng thí nghiệm trực diệ n.
Việc lua chon các thí nghiệm để thực hiện dưới dang thí nghiêm trực diện
cin được cân nhắc kỹ lưỡng Các thí nghiệm trực diện sé được sử dung trong
các trường hợp sau:
- Nội dung của dé tài cẩn nghiên cứu chỉ đòi hỏi những thí nghiệm với các
dụng cu có sắn không quá phức tạp, việc bố trí và tiến hành thí nghiệm với
các dụng cu này cũng không quá khó đối với học sinh, hiện tượng vật lý diễn
ta trong các thí nghiệm dé quan sát, không quá phức tạp.
- Có thể sử dung những dụng cu, vật liêu dé kiếm trong đời sống hàng
ngày quen thuộc với học sinh.
Nếu thay can thiết, có thể điểu chỉnh nội dung yêu cau bài thí nghiệm
thực hành trong sách giáo khoa sao cho phù hợp với điểu kiện thiết bị của
trường.
d Những yêu cầu đối thí nghiệm thực hành.
e Để học sinh thực hiện bài thí nghiệm thực hành có ý thức và có hiệu
quả, giáo viên phải yêu cầu học sinh chuẩn bị ở nhà những công việc sau:
- Nghiên cứu nội dung bài thí nghiệm thực hành trong sách giáo khoa và
chuẩn bị sắn bản báo cáo thí nghiệm theo mẫu trong sách giáo khoa.
- Nội dung bài thí nghiệm thực hành gồm những phần chính sau: mục đích
thí nghiệm (néu lên các mục tiêu cu thể cẩn phải đạt được sau khi học sinh
làm thí nghiệm (xác định gia tốc của sự rơi tự do, nghiệm lại đình luật bảo toàn
động lượng, khảo sát bằng thực nghiệm các đặc tính của transistor), cơ sở lý
thuyết (nêu những điểm chính vé nội dung các kiến thức đã biết sẽ được vận
dung trong bài thí nghiệm thực hành), thiết bị thí nghiệm (liệt kê những dụng
cụ cắn sử dụng, giới thiệu nguyên tắc hoạt động và cách sử dụng chúng) tiến
trình thí nghiêm cách lắp ráp dung cu có sơ 46 kèm theo.trinh tự các thao tác
thi nghiệm, các phép đo, các bảng số liệu cẩn thu thập), xử lý kết quả thí
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 31
Trang 34Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thiy LE NGỌC VAN
nghiệm (bao gồm cả tinh sai số phép đo) và rút ra kết luận (đáp ứng các mục
tiêu đật ra), báo cáo thí nghiệm (nêu nội dung mà học sinh cần viết báo cáo).
- Ty tìm kiếm hoặc tự lam các dung cu đơn giản theo chỉ dẫn trong bài thí
nghiệm thực hành (nếu có).
e Các yêu cầu trong việc tổ chức và hướng dẫn hoạt động tự lực của học
sinh trong thí nghiệm thực hành.
- Việc phân nhóm thí nghiệm và bố trí các bàn thí nghiệm trong thí nghiệm
thực hành cũng giống như trong thí nghiệm trực diện.
- Vào buổi đầu thí nghiệm thực hành các giáo viên cắn tiến hành những
công việc sau: kiểm tra sự chuẩn bị ở nhà của học sinh thông qua các câu hỏi,
hướng dẫn cách sử dụng các đụng cụ mà học sinh chưa được làm quen, nhất là
những dụng cụ phức tạp, dễ hỏng, có thể gây nguy hiểm như các dụng cụ đo
điện, nguồn điện, nguồn sáng và cùng với toàn lớp thảo luận, giải đáp thắc
mắc của học sinh
- Trong lúc các nhóm học sinh thực hiện công việc, giáo viên cần theo dõi , giúp đỡ kịp thời khi học sinh gặp khó khăn, mấc sai sót để học sinh sử dụng
đúng quy tắc các dụng cụ, ghi lại đẩy đủ chính xác các hiện tượng quan sát
được, các kết quả đo đạc, trình bày các kết quả dưới dạng biểu bang, 46 thị,
câu kết luận một cách ngấn gọn, rd rằng theo nội dung mẩu báo cáo đã chuẩn
bị sẵn.
- Sau khi học sinh làm xong thí nghiêm, cần yêu cầu học sinh tháo rời các chỉtiết đã lắp rap, xắp xếp các dụng cụ gon gàng như lúc đầu Tuy theo nội dung
bài thí nghiệm thực hành và việc hoàn thành các công việc của học sinh, giáo
viễn có thể yêu cầu học sinh nộp ngay báo cáo thí nghiệm tai lớp hoặc cho về nhà hoàn chỉnh tiếp, nộp sau.
Trang 35Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thầy LÊ NGỌC VÂN
C Lý thuyết sai số
1 Khái niệm về các phép đo
- Những tính chất vật lý của vat thể của trường đều được đặc trưng bởi
những dai lượng val lý Các đại lượng vật lý phải được xác định một cách định
lượng muốn vậy phải tiến hành đo các đại lượng vật ly đó.
- Phép đo một đại lượng nào đó là so sánh nó với một đại lượng cùng loại
được chọn làm đơn vị Chẳng hạn muốn đo chiều dài của cái bàn ta phải sosánh chiều đài của cái bàn đó với một đơn vị chiểu dài mẫu đã được quy định.Nếu chiéu đài của cái bàn gấp P lan một đơn vị chiéu dài mẫu thì ta nói cái
bàn dài P đơn vị chiểu dai mẫu Trong hệ thống đơn vị quốc tế (SI), met được
chọn làm một đơn vị chiéu dai, Kg được chọn làm một đơn vị khối lượng và
giây được chọn làm một đơn vị thời gian.
- Vé phương diện tính toán, người ta chia các phép đo thành 2 loại: trực tiếp
và gián tiếp Cách đo trực tiếp là phép đo trong đó ta đọc được kết quả trực
tiếp trên các dụng cụ đo Ví dụ để đo cường độ dòng điện , người ta dùng
ampere kế : mắc ampere kế nối tiếp vào mạch cho đòng diện chạy qua và đọc
gia trị cường độ dòng điện ngay trên đồng hé đo Còn phép đo gián tiếp là
phép đo mà kết quả của nó được xác định thông qua những công thức và
những hàm số liên hệ giữa đại lượng cẩn đo và đại lượng được đo trực tiếp.
Ví du: muốn đo điện trở của dây tóc bóng đèn , người ta đo dòng điện qua
nó và hiệu điện thế giữa 2 đầu bóng đèn sau đó xác định điện trở bằng công
thức của định luật Ohm.
R=—
2 Khái niệm về sai số phép đo.
Ta biết rằng dd với sự quan sát khá chính xác các kết quả của các phép đo
cùng một đại lượng vẫn có những sai khác Do đó, ta không thể đo được chính
Trang 36Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thấy LÊ NGỌC VAN
xắc một cách tuyệt đối được Trong những lin đo khác nhau , ta thu được các
giá tri đo khác nhau, ta nói là do phép đo có mắc sai số
2.1 Phân loại sai số phép đo
a Phân loại sai số phép đo theo nguyên nhân gây ra sai số:
Tuy theo nguyên nhân gây ra sai số phép đo, người ta chia sai số phép do
ra làm 3 loại:
® Sai số thô:
Số liêu thu được bởi phép đo bị chênh lệch một cách rõ rệt và vô lý so
với giá trị có thể có của đại lượng cắn đo và chúng ta không thể sử dụng số
liệu đó, Ta nói số liệu đó có chứa sai số thô Sai số thô xuất hiện do các diéu
kiên cơ bản của phép đo bị vi phạm hoặc do sự sơ suất của người làm thí
nghiệm, hoặc do bị chấn đông đột ngột từ bên ngoài Chẳng hạn do thiếu ánh
sáng có thể đọc nhắm 3 thành 8 hoặc 171,78 thành 1717,8 v.v
Khi gặp kết quả có chứa sai số thô , chúng ta có thể dễ đàng loại trừ nó bằng
cách lập lại nhiều lần phép đo và mạnh dan loại bỏ nó ra khỏi bảng số liệu.
Như vậy trong phẩn tính toán sai số ta luôn xem rằng các kết quả đo không
chứa sai số thô.
e Sai số hệ thống:
Sai hệ thống là loai sai số mắc phải khi đo mà do bản thân dụng cụ gây nên.
Người ta thường chia sai số hệ thống làm 2 loại :
* Sai số hệ thống biết được chính xác nguyên nhân và độ lớn của nó Sai số
này xuất hiện khi dụng cụ đo đã bị sai lệch Chẳng hạn, khi chưa có dòng điện
chạy qua mà kim của ampere kế đã chỉ 0,1 A ;khí chưa kẹp vật cần đo chiéu
dài vào thước kẹp mà thước đã cho chiều dài là 0.1 mm Sai số loại này có
thể khử được bằng cách hiệu chỉnh kết quả (cộng thêm hoặc trừ bớt vào kết
quả thu được độ sai lệch ban đầu)
* Sai số hệ thống biết được nguyên nhân nhưng không biết chính xác độ
lớn Sai số này phu thuộc vào độ chính xác của dụng cu đo Mỗi dung cụ đo
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 34
Trang 37Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thấy LÊ NGỌC VAN
đều có đô chính xác nhất định của nó Thí du, khi trên nhiệt kế có ghi 0,5 °C
thì sai số hệ thống tối đa có thể mắc phải là 0.5 °C như vậy, khi đo nhiệt 46
của một vật nào đó mà nhiệt kế chỉ 20 °C có nghĩa là nhiệt độ của vật đó có giá trị từ 19,5 "C đến 20,5 °C Sai số này còn được gọi là sai số dụng cu.
© Sai số ngẫu nhiên:
- Sai số của phép đo còn lại sau khi đã khử tất cả các sai số hệ thống và
sai số thô được gọi là sai số ngdu nhiên Sai số ngẫu nhiên gây nên bởi một sốrất lớn các nhân tố mà ta không thể tách riêng và tính riêng biệt cho chúng
được (với inh độ kỹ thuật sấn có và độ chính xác của phép đo đã cho) có thể
xem sai số ngẫu nhiên là tác dụng tổng hợp của các nhân tố đó Chẳng hạn: do
bấm đồng ho không đúng lúc hiện tượng bất dau xảy ra, do điểu kiện thí
nghiệm thay đổi một cách ngẫu nhiên ta không thể biết được mà dẫn đến kết
quả do mắc sai số ,.v.v Sai số ngẫu nhiên có độ lớn và chiéu thay đổi hỗn loạn, chúng ta không thể khử chúng ra khỏi kết quả vì không thể biết chúng
một cách chấc chấn Muốn loại trừ chúng, chúng ta phải sử dụng các phương
pháp của lý thuyết xác suất
b Phân loại sai số theo cách đánh giá
Theo cách đánh giá, người ta chia sai số ra làm 2 loại : sai số tuyệt đối và
sai số tương đối.
e Sai số tuyệt đối:
Đó là giá trị tuyệt đối (modun) của hiệu số (nói đúng hơn là giới hạn trền
của hiệu số) giữa giá tri chân thật x và giá trị đo gần đúng X của nó và được
Trang 38Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thấy LE NGOC VAN
Ví dụ : khi xác định khối lượng một quả cầu nhỏ, người ta dùng cân và được
tuy nhiên sai số tuyệt đối chưa đánh giá được mức độ chính xác của kết quả.
Nếu ta lập tỉ lệ giữa sai số tuyệt đối với giá trị đo được của nó và so sánh 2
trường hợp trên ta thấy:
Am, 03 Am 3
—n —=2 và ~m——— = 0,2
" ss m, I0
Nhìn vào các kết quả tính toán ở (3) ta thấy rõ ràng khối lượng của quả cầu
lớn được cân chính xác gấp 10 lin khối lượng qủa cầu nhỏ Do đó , để xác định
được mức độ chính xác của phép đo phải đưa thêm vào một đại lượng khác
ngoài sai số tuyệt đối.
e Sai số tương đối:
Đó là ti số phần trăm của sai số tuyệt đối AX và giá trị đo X, ký hiệu là e :
c= ^ I00%
X
Sai số tương đối cho biết độ chính xác của kết quả đo Như ở ví dụ trên ta thấy phép cân thứ I có sai số tương đối và ở phép cân thứ 2 là £ = 0.2% Rõ ràng là nếu tính sai số tương đối ta sẽ biết được độ chính xác của các phép đo
cùng loại.
SVTH: VŨ THỊ NGUYỆT ANH TRANG: 36
Trang 39Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thấy LÊ NGỌC VAN
Tóm lại, muốn đánh giá đẩy đủ kết quả của phép đo một đại lượng vật lý,
chúng ta cần phải xác định được sai số tuyệt đối và sai số tương đối của nó
2.2 Cách tính sai số
a Đối với phép đo trực tiếp
© Giá trị trung bình và sai số ngẫu nhiên.
Từ công thức (1) ta thấy muốn tính sai số tuyệt đối cẩn phải biết được giá
trị thực x Vấn để đặt ra là phải tìm | giá trị nào đó gin đúng với giá trị thực
và nhận đó là ước lượng của đại lượng cin do
Giả sử một đại lượng vật lý có giá trị thực là x, ta thực hiện phép đo đó n lần.
Những giá trị đo được là V, Y,, XY, X, Như vây sai số thực trong mỗi
lan đo néng biệt là:
* Xác suất để các số liêu chứa sai số ngẫu nhiên càng lớn thì càng nhỏ
* Trị tuyệt đối của các sai số ngẫu nhiên không vượt quá một giới hạn xác
Trang 40Luận văn tốt nghiệp GVHD: Thay LÊ NGỌC VAN
Từ những giả thuyết đó, ta thấy nếu số lin đo đủ lớn thì tổng số
YY, =0 Ta thế kết quả đó vào (6) ta được :
hay:x= Y (7)
Ta đi đến một kết luận quan trọng: Nếu số lần đo đủ lớn thì giá trị thực x
gắn bằng giá trị trung bình của tất cả các lần đo đó.
Thay (7) vào (1) ta sẽ được sai số tuyệt đối của từng lần đo thứ ¡ :
((AX„), =|X,- |
chỉ số nn biểu thị đây là sai số ngẫu nhiên
Sai số tuyệt đối ( ngẫu nhiên ) trung bình của n lin đo sẽ là:
AX, trong (9) là giới hạn trên của sai số tuyệt đối thực của phép đo và được
chọn làm sai số thực của phép đo.
© Cách tính sai số dụng cụ:
- Trong phần này, ta chỉ trình bày cách tính sai số hệ thống khi biết được
nguyên nhân nhưng không biết được chính xác độ lớn của nó Đó là sai số
dụng cụ.
+ Trên một số dụng cụ đo có ghi sai số hệ thống tối đa có thể mắc phải Thí
dụ trên thước kẹp có ghỉ 0.05mm thì số đó là sai số dụng cụ của thước kẹp.
Nếu đo chiéu dai của một vật bằng thước kẹp, ta ghi được giá trị là 25,70mm
thì có nghĩa là chiếu dài của vật cin đo được xác định từ 25,65mm đến
25,75mm.
+ Đối với dụng cụ đo mà sai số hệ thống không được ghi rõ (trừ các dụng cu
điên) khi đó chúng ta có thể đánh giá sai số dụng cụ bằng 1⁄2 độ chia nhỏ nhất
trên dung cụ đo Chẳng han đo chiều dài bằng thước mét có vạch chia nhỏ
Ỳ—_——_ễẼẼ