Vấn dé đặt ra cho việc day học vật lý ở trường phổ thông hiện nay theo tôi là cần thiết phải đổi mới phương pháp giáng dạy sao cho học sinh tiếp cận được với con đường hình thành kiến th
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO _ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP.HO CHÍ MINH
Trang 2Luin vin tt nghiép GVHD: Nguyén Manh Hing
MUC LUC
BEUAOU IIIA ie 4
PHAN |: KIÊN THUC BO TRỢ
CHƯƠNG | :THÍ NGHIỆM TRONG DAY HOC VAT LÝ
A-CAC ĐẶC DIEM CUA THÍ NGHIEM VAT LY 15
ue a el WR epee te Reet tate ner re eT 15
II-Một số đặc điểm của thí nghiệm Vật lý so 555cc ccseccccvssece 1s
B-CÁC CHỨC NANG CUA THÍ NGHIỆM
NV TT ———==e—=——— l6
LTheo quan điểm của lý luận nhận thức 5-6 52s v21 cv cze l6
HI.Theo quan điểm của lý luận đạy học, thí nghiệm có các chức nắng sau 20
CHUONG II: PHAN LOẠI THÍ NGHIEM VAT LY
A-THÍ NGHIỆM BIEU DIỄN ,.- cscccscsecssesssceccosssssuecessecssseecansessaseesentecees 2
BE |, no a eT 22
II Phân loại thí nghiệm biểu diễn (sen 22
BTIHINGHEMTHỨC TAP ce scctesesacasscenrrsesinescie sntqaiintesidnsentasi itascainnici 23
WEST yal eget Lae WR Gis 00C ee eas 23
II Phân loại thí nghiệm thực tp s sveeccseeesssveecsnesssseserevsseeseensenssenvensssstenneneersnees 23
CHƯƠNG III: NHỮNG YEU CAU VE MAT KỸ THUẬT
VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HOC ĐÓI VỚI VIỆC
SỬ DUNG THÍ NGHIÊM TRONG DẠY HỌC VẶT LÝ
A-NHỮNG YÊU CAU CHUNG DOI VỚI VIỆC
SỪỮPỤNGTHỈNGHIỀM <——=—— 25
B-NHỮNG YÊU CAU RIENG DOI VỚI TUNG LOẠI
THÍ HGHIỆN ists lease aN 25
1 Những yêu cầu đối với thí nghiệm biểu diễn - 22 2222222222211 26
I Những yêu cầu đổi với thí nghiệm trực điện 55000555 27
III Những yêu cau doi với thi nghiệm thực hảnh 52-55525229 28
CHUONG IV: ĐO LƯỜNG VA SAI SỐ
SVTH: Diệp Như Quỳnh |
Trang 3Luin oăn tit nghiép GVHD: Nguyén Manh Hing
1 Do lường đại lượng vật lý 170191700144 2050) 1142225562-227 CV 32
Il Phân loại cách đo đại lượng vật lý 752 5-s-<<scexereeesesecrrre~essezee 33
B-SAI SO CUA PHÉP DO CÁC ĐẠI LƯỢNG VẶT LY 34
Bs: bition Meet NÌ a0 G0016 202-425420001/(00060100GG4612/00 00005246 0626641012223 2S20% 34
IL Cách xác định sai sé của phép do các đại lượng đo trực tiếp 35
III Một số quy tắc làm tròn sai sỐ n0 06xeesieessee 36
CHUONG V: TRÌNH BAY KET QUÁ THÍ NGHIỆM
A-TRINH BẢY DƯỚI DANG BẢNG, 222222222 vvcccvzsrvsrcc 3?
B-TRINH BẢY KET QUÁ DƯỚI DANG DO THỊ, 38
PHAN II: THÍ NGHIEM KIEM CHUNG ĐỊNH LUAT
BẢO TOANĐÔNGLƯƠNG sissies eet sl
CHUONG |: GIỚI THIEU SƠ LƯỢC VE HAI BỘ DUNG CỤ:
XE ĐỘNG LUC VA DEM KHÔNG KHÍ
A-BỘ DUNG CỤ XE DONG LỰC -z-<cc7ZZC222.zeee 40
1 Thanh ray (Dynamics Cart track) co ereeekekgee 40
V,Giao điện Science Workshop 750 ccoSiereerrrrrrrrerrrdrrrrerrrvee 43
AE BATE asses erensirunssennneneneenmnennnnneannad tome maieninnnes iemmunreenicee 43
C- HUONG DAN CACH LAP RAP MOT SO DUNG CU
GUA BỘ PM KH ke 44 1.Cách nối ống dẫn khí vào băng đệm khí 222©2cc.zeczxescrrrxerree 44
II.Cách nói cổng quang vảo bộ giao diện Science Workshop 750 +4
III.Cách gắn bộ va chạm đàn hỗi vào hai đầu băng đệm khí 45
Trang 4Luin săn tit nghiép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
IV.Cách gắn một số phụ kiện vào xe trượt - : 522222522 320221210211331 45
D-HƯỚNG DAN SỬ DỤNG PHAN MEM DATA STUDIO 46
LEKIó bị THÍ SOR Bi cceaign2eaeecooioesoeiobeedtrsese<eesesee 46
II.Hướng dẫn cách đo vận tốc trượt của xe bằng công quang - 49
CHƯƠNG Il: KIEM CHUNG ĐỊNH LUAT BẢO TOAN ĐỘNG LƯỢNG
SỬ DỰNG BO DUNG CU XE ĐỘNG LUC VÀ
DEM KHÔNG KHi
A- TRƯỜNG HOP VA CHAM DAN HOD cccssscssssessesessesessneeseesnveconnnens §2
1 Hai xe có vận tốc đầu bằng 0 (Vọi “ VoqTM O) cssecccseessuecsnneecssscesseessnssssnseensussssnnnensns 52
II.Xe | chuyển động với vận tốc vo) đến va chạm vao xe 2
ng đê VĂN Gas 223510666i4G82220002x4014)144666644x64 6s Yckeesestoivasssskge 61
Ill-Hai xe chuyển động ngược chiều với vận tốc dau vo), vex
đến va chạm dan hỗi với nhau 2-25-5s+ cceSCcsc+eeExarccreerrserrecrrr 72
B- TRƯỜNG HỢP VA CHAM MÊM 25555 81
IL Thực nghiệm với bộ dụng cụ xe động lực ccccscseseoserenesseneenenessnesnsntnensnseennnes 84
IIL, Thực nghiệm với bộ đệm không khí eo 91
IV Đánh giá thi nghiệm va chạm m@m - 0 cscsccseessonceeensnessessueessusunessonnansce 96
CHUONG III: NHAN XÉT VA DE XUẤT
À:NHẬN NSW G234 cess isabel Nati ae eb 98
MORSE LUẬN sca cl a aca aed: 101
PHU LUC: CAC PHUONG AN THI NGHIEM BA VA DANG
ĐƯỢC SU DUNG Ở CÁC TRƯỜNG
Trang 5Luin oăn tit nghiép GVHD: Nguyén Manh Hing
nghệ thông tin, sự phong phú của nguén tải liệu mà bat ki một ai cũng có thẻ tự học
vật lý qua sách báo, tap chí, thậm chi họ chỉ cần ngồi tại nhà với một cái máy vi tính
được nỗi mạng toan cầu, Như vậy, học sinh bay giờ chỉ cần học cách tìm kiếm, lưu trữ
vả xử lý thông tin để làm việc với máy tính, các nguồn tài liệu từ đó tự tìm ra kiến thức
cho chính mình, họ không còn phải ngồi hàng giờ, hàng ngảy, thậm chí hàng năm ở
trưởng dé học vat lý!
Vấn dé đặt ra cho việc day học vật lý ở trường phổ thông hiện nay theo tôi là
cần thiết phải đổi mới phương pháp giáng dạy sao cho học sinh tiếp cận được với con
đường hình thành kiến thức một cách khoa học như nó đã được hình thành trong lịch
chỉ từ một hoặc hai thí nghiệm đơn giản) là khó có thể chấp nhận được
Tôi xin lấy ví dụ, chẳng hạn như bài *Định luật bảo toàn động lượng” trong
trình như sau:
1 Khái niệm hé kín.
2 Các định luật bảo toàn:
- Định luật bảo toàn là gì?
- Tầm quan trọng của định luật bảo toàn.
3 Dinh luật bảo toàn động lượng.
- Từ việc xét hai trường hợp va chạm của hai viên bi (cùng khối lượng và
khác khối lượng) đưa ra lý do nghiên cứu tích m.v của hệ hai viên bi trước
và sau va chạm.
SVTH: Diệp Như Quỳnh 4
Trang 6Luin oăm tắt nghiép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
- Trinh bày thí nghiệm va chạm giữa viên bi thép và viên bi ve với dụng cụ
máng nghiêng.
- Định nghĩa động lượng.
- Phát biểu định luật bảo toàn động lượng.
4 Dạng khác của định luật hai Viutơn.
~ Định nghĩa xung của lực.
- Phát biểu định lý biến thiên động lượng
Theo tôi nhận thay, tiền trình day nảy có những hạn chế sau:
- Khái niệm hệ kín được đưa ra ở đầu bài sẽ làm học sinh không hiều mục
dich của bài học.
- Việc hình thành định luật bảo toan động lượng chi từ một thí nghiệm là
phản khoa học, điều này sẽ khiến học sinh lầm lẫn đây chính là quá trình
hình thành định luật mà trong lịch sử các nhà bác học đã tìm ra Hơn nữa,
ban thân thí nghiệm nay khó thực hiện thành công vì chuyển động của các
viên bi sau va chạm còn có thêm chuyển động quay Do đó, rất khó thuyết
phục khi đưa ra định luật báo toàn động lượng tử kết quả của thí nghiệm
này, làm cho độ tin cậy của lý thuyết không cao.
~ Học sinh bị thụ động trong quá trình tham gia hình thành kiến thức mới.
Định luật này thuộc loại kiến thức “quan hệ nhân - quả" và quá trình hình thành
nó tuân theo các bước của phương thức hoạt động nhận thức thực nghiệm:
Tinh huống vật lý —> vấn để nhận thức —> các giả thuyết — thí nghiệmkiểm chứng giả thuyết —> kết luận —> vận dung —* kiến thức thực nghiệm
Sau khi tham khảo một số tải liệu, tôi có để xuất ve tiễn trình day bai nảy như
sau:
\ Xác định những loại kiến thức vật lý trong bài học:
- Đại lượng vật lý: động lượng xung của lực.
- Quan hệ nhân — quả: định luật bảo toàn động lượng.
2 TỔ chức tình huống vật lý có vấn đề:
SVTH: Diệp Như Quỳnh 5
Trang 7Lufin năm tit nghiép GVHD: Nguyén Manh Hing
- Nêu ba trường hợp va cham của hai viên bi, dé nghị học sinh dự đoán
chuyển động của hai viên bi sau va chạm trong từng trường hợp một:
Trường hợp 1: hai viên bi có khối lượng bằng nhau.
Học sinh có thé dựa vào kiến thức kinh nghiệm (thông qua các trò chơi thường ngày)
để đưa ra cúc dự đoán sau:
Trường hợp 1: bi (2) chuyển động về phía trước với vận tốc gần bằng vận
tốc ban đầu của bi (1), bi một có thé đứng yên hoặc chuyển động cùng chiều với bi (2)
- Tiến hành thí nghiệm để xác nhận các dự đoán của học sinh vả đưa ra
nhận xét: vận tốc của các viên bi sau va chạm còn phụ thuộc vào khối
lượng của chúng.
SVTH: Diệp Như Quỳnh 6
Trang 8Luin oăn tit nghiép GVHD: Nguyén Manh Hang
- Đưa ra nhiệm vụ ma học sinh cin giải quyết trong bai này: xác định vận
tốc của các viên bi sau va chạm
Công cụ duy nhất mà các học sinh có lúc này là kiến thức về các định luật cơ học của
Niuton, do đó học sinh sẽ suy luận như sau: muốn xác định v phải tinh gia tốc a mà các
xe thu được sau va chạm, muốn tính a can phải xác định lực tác dụng F Tới đây sẽ nay
sinh mâu thuẫn mà kiến thức cũ không giải quyết được, đó chính là việc xác định lựctác dụng F? Và chính mâu thuẫn nhận thức nay sẽ kích thích học sinh tham gia vào quá
trình xây dựng nội dung bài học.
3 Đưa ra giả thuyết:
- Từ công thức định nghĩa gia tốc, phương trình định luật II Niutơn:
Ar
Giáo viên hướng dẫn và cùng với học sinh dùng phương pháp suy luận để hình thành
khái niệm xung của lực, từ đó đưa ra biêu thức định lý biển thiên động lượng:
mv'—mv = F.At
- Từ phương trình nảy sẽ xuất hiện đại lượng vật lý mới: m > định nghĩa
động lượng và phát biểu định lý biến thiên động lượng:
AP = F At
- Xét hệ gdm hai vật tương tác với nhau Gọi F,.F, lần lượt là tổng hợp lực
tác dụng lên vật 1, vật 2, thời gian tương tác là Ar ta có:
-e Nếu Ar=0:AP + AP, =0= động lượng của hệ được bảo toàn
G giai đoạn này có thể định nghĩa hệ kín
SVTH: Diệp Như Quỳnh 7
Trang 9Luiin viin tot nghiép GVHD: Nguyén Manh Hing
4 Xây dựng phương án thí nghiệm và tiền hành thí nghiệm kiếm chứng các
kệ quả được rút ra từ suy luận logic.
5 Phát biểu định luật.
Theo tiến trình này, kiến thức vật lý được hinh thành theo con đường suy luận
logic và được kiểm chứng bằng thi nghiệm, do đó thuyết phục hơn va phát huy vai tro
chú đạo của người học nhiều hơn.
Trong các giai đoạn hình thành định luật báo toàn động lượng như trên, giai
đoạn 4 (xây dựng phương án thi nghiệm và tiên hành thi nghiệm kiêm chứng các hệ
quả rút ra từ suy luận logic) là rất quan trọng Giai đoạn nảy mang tính sáng tạo cao,
động thời thông qua thí nghiệm giúp học sinh rèn luyện các kỹ nang, kỹ xảo vật lý và
giúp học sinh tự hoản thiện nhân cách của mình Chính vì vậy mà tôi đã chọn dé tải
này với mong muốn tim được một bộ dụng cụ thí nghiệm tốt nhất có thé tiến hành nhiều trường hợp thí nghiệm phục vụ cho bài giảng.
Ngày nay, với sự trợ giúp của các dụng cụ, thiết bị thí nghiệm ngày cảng hiệndai, độ chính xác càng cao, các phương án thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn
động lượng cũng rất phong phú, va kết qua thí nghiệm thuyết phục hơn
Trong nội dung luận văn này, tôi xin phép trình bày một số phương án thí
nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng với hai bộ dụng cụ: bộ dụng cụ xe
động lực với thanh ray 1,2 mét và bộ đệm không khí kết nếi với máy tính
B.Mục đích của đề tài:
Khai thác các thí nghiệm kiểm chứng định luật “Bảo toàn động lượng” với hai
bộ dụng cụ: xe động lực va đệm không khi.
C.Phương pháp nghiên cứu: phương pháp thực nghiệm.
D.Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Nghiên cứu lý thuyết đại cương vẻ thí nghiệm trong day học Vật lý
- Khai thác hai bộ dụng cụ xe động lực và đệm không khí dé xay dựng các
phương án thí nghiệm kiểm chứng Định luật bảo toàn động lượng.
Do giới hạn về thời gian nghiên cứu và một số khó khăn nhất định: tài liệuhướng dẫn quá sơ sài, không có tài liệu gốc, nên không thé tránh khỏi những thiếu sót
SVTH: Diệp Như Quỳnh 8
Trang 10Luin van tit nghiép GVHD: Nguyén Manh Hing
khi thực hiện dé tài Vì vậy, tôi rat mong nhận được sự đóng góp nhiệt tình của quỷ
thay cô vả các bạn.
Cuối cing, tôi xin chan thành cảm ơn quỷ thầy cô:
© Thay Nguyễn Mạnh Hùng (Tỏ phương pháp - Khoa vật lý - Trường Dai
Trang 11Lufin săn tỐt nghiép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
có thé là sự khác nhau trong quan niềm về mục đích của hai hoạt động: nhận thức
khoa học và dạy các món khoa học Dạy học không phải nhằm mục đích thiết lập, biện
minh hay đánh giá lý thuyết mà là TRUYEN THU lý thuyết và SỬ DỤNG lý thuyết, quan niệm học tập là qué trình TICH LOY kién thức Chính vì quan niệm này mà +
khuynh hướng trong day học là dành tất cá ưu tiên làm sao cho việc truyén thy ly
thuyết một cách tự nhiên nhất, thuyết phục nhất, hiệu quả nhất Do đó, người day luôn dẫn dat lớp học đi đến thiết lập định luật được cho rằng cỏ thé rit ra từ thi nghiệm theo các giai đoạn chủ yếu: quan sát thí nghiệm, tiến hành đo đạc, làm cho định luật
xuất hiện một cách hiển nhiên Và định luật được phát biểu như sự mô tả tổng quát,
toàn vẹn và tuyệt đỗi thực tại (tức là khi người ta nghĩ về định luật cũng đẳng nghĩa
với việc hình dung ra một thực tại trùng khớp với những gì định luật đó mô tả ).
Ngày nay, chúng ta vẫn thưởng xuyên bắt gặp những chiến lược dạy học này, cụ thé là trong chương trình Vật lý Phả thông.
Vi dụ: bài định luật Il Newton, định luật bảo toàn động lượng trong sách giáo
khoa Vật lý lớp 10 hiện hành |!
Đường lỗi quy nạp trong dạy học tỏ ra rất ưu thể vì sự đơn giản, nhanh chóng tự
nhiên, it tốn kém, dé thành công, kiến thức được cung cấp nhanh, tống quái, giúp
người dạy tránh được sự ngờ vực, van veo tranh luận từ phía người học Tuy nhiên
đường lỗi quy nạp trong dạy học cũng gây ra những hậu quả rất nghiêm trọng về mặt
nhận thức:
* Giáo trình Didactic Vật lý (trang 3 5 — bai 2)
SVTH: Diệp Như Quỳnh 10
Trang 12Luin oiin tit nghiép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
1/ Làm cho người học không còn phan biệt được sự khác biệt giữa thực tại và ly
thuyết, coi lý thuyết như sự mô tả toàn ven và tuyệt đối thực tại, coi lý thuyết là hoàn
toàn trùng khớp với thực tại.
2/ Học sinh hiểu sai bản chất của ly thuyết
3/ Coi học tập như quá trình tích lity kiến thức chứ không phải là quá trình xảy
dựng và phát triển các khái niệm.
4/ Hiểu không đúng vẻ các hoạt động khoa hoc, một hoạt động nhận thức thực
su, điều này gay rất nhiều khó khăn không những trong việc vận dụng lý thuyết vào
thực tiễn mà còn can trở lớn đến hoại động nhận thức sáng tạo, hoạt động tư duy, cản
trở sự phát triển ne duy.
Ngày nay, xu hướng chung trong day học ở hau hết các nước trên thé giới dé là
“phat huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh” trước các vấn đề khoa họcnói riêng và các vấn để mà cuộc sống đặt ra nói chung.
Dé làm được điều nay, dạy học vật lý phải cỗ ging tiếp cận với con đường nhận
thức khoa học để giúp học sinh không tiếp nhận một cái nhinh sai lệch về hoạt động
khoa học (đơn giản như những gì họ được học: tim ra một định luật vĩ đại chi từ một
thí nghiệm đơn giản!!!) và từng bước giúp học sinh làm quen với các bước của hoạt
động nhận thức khoa học, đó chính là phương thức hoạt động nhận thức thực nghiệm
và phương thức hoạt động nhận thức lý thuyết Theo hai phương thức này, con đường
nhận thức đi qua các giai đoạn sau:
SVTH: Diệp Như Quỳnh H
Trang 13Luin vin tot nghiép GVHD: Nguyén Manh Hing
nghiệm, định luật, quy tắc
thực nghiệm.
* Giáo trình Didactic Vật lý (trang 3 ~ bài 4)
SVTH: Diệp Như Quỳnh 12
Trang 14.tuận năn tỐt nghiép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
*Phương thức hoạt động nhân thức lý thuyết:”
Kiến thức, kinh
nghiệm đã có Giả thuyết
-Mé hình gia thuyết doi
tượng, hiện tượng nghiên cửu.
-Nghién cứu mô hình (vận
hành mô hình, cụ thé hóa giả thuyết nhờ công cụ
toán), xác định các khải niệm, đại lương đặc trưng của mô hình và các môi
quan hệ giữa chúng (băng
phương trình lý thuyết).
~Hệ quả (những tiên đoán
về các sự kiện sẽ xảy ra trên đối tượng thực.
* Giáo trình Didactic Vật lý (trung Š - bai 4)
Trang 15“tuậm vin tỐt nghigép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
Trong cá hai quá trình nhận thức trên, khâu thí nghiệm kiểm chứng là rất quan
trọng, kết quả của thí nghiệm có tính quyết định đến sự đúng đắn của các giả thuyếtđưa ra ( phương thức 1) cũng như của các hệ quả suy ra tir giả thuyết ( phương thức 2).Tir đó khẳng định hay bác bỏ giả thuyết Nếu kết quả thí nghiệm bác bỏ các giả thuyết
đưa ra thi quá trình nhận thức phái di lại từ dầu
Như vậy, thi nghiệm đóng một vai trò quan trọng trong quá trình hình thành
kiến thức Dé hiểu rd hơn vai trò của thí nghiệm, sau đây tôi xin trình bay sơ lược một
số vấn để trong dạy học Vật lý ở trường Phỏ thông
SVTH: Điệp Như Quỳnh l4
Trang 16Luiin căm tit „giiiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động ta có thẻ thu nhận được tri thức.
Vĩ dụ: khi làm thí nghiệm biêu diễn về hiện tượng khúc xạ ánh sáng, người ta
chủ động thay đổi góc tới của tia sáng và thay đổi môi trường khúc xạ cho kết qua: góc khúc xạ thay đổi.Từ các kết quả thí nghiệm và quá trình phân tích lý thuyết phức tạp để
tim ra tri thức mới: mối liên hệ giữa góc tới và góc khúc xạ:
sini _ ø;
sinr n,
H-Một số đặc diém của thí nghiệm Vật lý :
II.1-Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua thí nghiệm, có thé trả lời được câu hoi đặt ra, có thể kiểm tra
được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết Mỗi thí nghiệm có ba yếu tố cấu
thành được xác định rõ: đối tượng cần nghiên cứu phương tiện gây tác động lên đổi tượng cin nghiên cứu và phương tiện quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quá của sự
tác dong.
II.2-Các điều kiện của thí nghiệm có thé làm biến đổi được dé ta có thể nghiên
cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác giữ không đối.
Vĩ dụ: thí nghiệm đưa ra khái niệm diện trở: mắc một trở kháng vào mạch điện
và đặt vào đó một hiệu điện thé U, ta xác định cường độ dòng điện | tương ứng trong
mạch.Thay đổi U ta sẽ xác định được các giá trị cường độ đòng điện tương ứng trong
SVTH: Điệp Như Quỳnh 15
Trang 17Luin oan tit s+gk¿ôp GVHD: Nguyén Manh Hing
mach, từ đó xác lập được 1 ~ U, Lap lại thí nghiệm với các trở kháng khác ta cũng xác
lập dược I ~ U.
Từ việc phân tích diéu kiện thí nghiệm va các kết quá thí nghiệm ta đưa ra định nghĩa:
R= U/L.
Nhu vậy ta thay trong mỗi trường hợp thi nghiệm trên day, ta chủ động giữ cho
R không đổi ( dùng một trở kháng ) để khảo sát mỗi quan hệ giữa U và |, từ đó đưa ra
định nghĩa điện trở R = UI.
II.3-Các điều kiện của thí nghiệm phải được không chế, kiêm soát đúng như dựđịnh nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự
phan tích thường xuyên các yếu tế của đổi tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa ảnh hướng của các loại nhiều
Vi dụ: Đề đảm báo điều kiện hệ kín khí kiểm chứng dinh luật bảo toản động
lượng, người ta thường chọn các thiết bị có thể hạn chế tối đa ảnh hưởng của ma sát
trong chuyên động của các vật (cho các vật chuyển động đều) Ngày nay thiết bị có khả
năng hạn chế ma sát tốt nhất theo tôi được biết là đệm không khí.
II.4-Đặc điểm quan trọng nhất là tính chất có thé quan sát được các biến đổi của
đại lượng nào đó do sự bién đôi của đại lượng khác Điều này nhờ các giác quan của
con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quan sát, đo đạc.
Ví dụ: Khao sat sự biến đổi của vận tốc chuyển động của các xe thông qua sự
biến đôi thời gian chuyển động của các xe trong những quãng đường như nhau.
II.S-Một đặc điểm nữa của thí nghiệm Vật lý là có thé lặp lại thí nghiệm Diéu
này có nghĩa là: với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiện thí nghiệm như nhau thì khi
bỗ tri lại hệ thí nghiệm, tiễn hành lại thí nghiệm, hiện tượng, qua trình Vật lý phải diễn
ra trong thí nghiệm giổng như ở các lần thí nghiệm trước đó
B-CÁC CHỨC NANG CUA THÍ NGHIỆM
TRONG DẠY HỌC VAT LÝ L.Theo quan điểm của lý luận nhận thức:
Theo quan điểm của lý luận nhận thức trong day học vật lý ở trường phổ thông,
thí nghiệm có 4 chức năng sau;
SVTH: Diệp Như Quỳnh l6
Trang 18“Cuậm căn tit mgi¿ệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
1.1.Thí nghiệm la phương tiện của việc thu nhận tri thức:
Trong mỗi giai đoạn của quá trình nhận thức, tuỳ thuộc vẻ vốn hiệu biết của con
người về đối tượng cẩn nghiên cứu mà vai trò của thí nghiệm được thé hiện ở các mức
độ khác nhau.
Nếu học sinh hoản toản chưa biết hoặc biết rat ít về đối tượng cần nghiên cứu,
thì lúc nảy thí nghiệm được sử dụng như là phương tiện để thu nhận những kiến thứcđầu tiên về đối tượng cin nghiên cứu, Khi đó thí nghiệm được sử dụng như là “câu hỏi
đối với tự nhiên”, Việc thiết kế phương án thi nghiệm, việc tiên hành thí nghiệm va
việc xử lý các kết quả quan sát, đo đạc từ thí nghiệm chính là quá trình tim câu trả lời
cho câu hỏi dat ra.
Trong những trường hợp nảy, phan lớn những dữ liệu ma thí nghiệm cung cap lả
những di liệu cảm tính (các biểu tượng, số liệu đo đạc) về hiện tượng, quá trình vật lý
đang khảo sat Các dữ liệu này tạo điều kiện cho học sinh đưa ra những giả thuyết, là
cơ sở cho những khái quát hoá về tinh chất hay mối liên hệ phỏ biến, có tính quy luật
của các đại lượng vật lý trong hiện tượng, quá trình vật lý được nghiên cứu.
Ví dụ: Khi dạy về hiện tượng khúc xạ và định luật khúc xạ ánh sáng:
Hiện tượng: Đặt một cái thìa vào một cốc thuỷ tỉnh chứa nước sao cho có một phần thìa ở trong nước và một phần ở ngoài nước Cho học sinh quan sát cái thìa trong cốc
nước và phát biểu kết quả quan sát: dường như cái thìa bị gãy khúc —> câu hỏi: dây là
hiện tượng gì?
Từ câu hỏi đặt ra giáo viên đưa ra phương án thí nghiệm khác về hiện tượng: chiếu
một tia sáng đơn sắc (màu đỏ) vào một bản thuỷ tinh Thông qua thí nghiệm này, học
sinh không những quan sát được hiện tượng khúc xạ ánh sáng (sự bẻ gãy đột ngột
đường đi của tia sáng tại chính mặt phân cách giữa hai môi trường), mả còn thu thập
được các số liệu về góc tới và góc khúc xạ tương ứng (khi thay đổi góc tới, đo góc
khúc xa tương ứng) tao cơ sở dé rút ra định luật khúc xạ ánh sang.
Như vậy, thí nghiệm được sử dụng như phương tiện để phân tích hiện thực
khách quan và thông qua quá trình thiết lập nó một cách chủ quan đẻ thu nhận wi thức
khách quan.
SVTH: Diệp Như Quynh 17
Trang 19Luin olin tit nghigp GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
1.2.Thi nghiệm là phương tiện dé kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu
điược.
Trong vật lý, các kiến thức vật lý nếu chưa được thực nghiệm xác nhận thì vẫn
còn ở dạng các giả thuyết Trong nhiều trường hợp, kết quả của thí nghiệm kiểm chứng
phu định tính đúng đắn của tri thức đã biết (vi dụ thí nghiệm của Michelson phủ nhận
lý thuyết vẻ sự tổn tại của môi trường ête), do đó đòi hỏi phải đưa ra gid thuyết khoa
học mới và lại phải tiến hành kiểm tra giả thuyết này bằng thí nghiệm khác Chính nhờ
vậy ma tri thức thu nhận được ngay cảng có tinh khái quát cao hơn, tri thức mới không
phú định hẳn trí thức đã biết mà nó bao hàm các tri thức đã biết như lả những trường
hợp riêng, trường hợp giới hạn (cơ học tương đối tính bao hàm cả cơ học cổ điển
Niuton, chứ không phủ định hin cơ học cô điển Niutơn, khi đó co học Niuton trở thànhtrường hợp giới han của cơ học tương đối tính: khi vận tốc chuyển động của vật rất nhỏ
so với vận tốc ánh sáng).
Ngoài ra, trong dạy học vật lý ở phô thông, có một số kiến thức được rút ra bằng
suy luận logic chặt chẽ từ các kiến thức đã biết Trường hợp nảy cũng can tiến hành thí
nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của kiến thức vừa thu được.
Vị dụ: trong chương trình vật lý lớp 11, khi học về lực Lorentz, xuất phát từ giảthuyết: lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện bằng tổng các lực từ tác dụng
lên các electron tạo thành đòng điện và dựa vào biểu thức tính lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện, bằng các suy luận toán học hình thành biểu thức tính độ lớn
của lực Lorentz:
lJo+9+ o›_————e—>
I
-Xét một đoạn dây dẫn tiết điện §, dai |, mang dòng điện I như hình vẽ
Lực từ tác dụng lên đoạn day dẫn này là: F = /.B1
SVTH: Điệp Như Quỳnh 18
Trang 20Lufin săn tit nghiép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
Gọi n là mật độ hat electron,
v là vận tốc chuyển động có hướng của electron,
N là số hạt electron qua tiết diện S trong thời gian t
Tacỏ: Điện lượng O = NJel = nV|d|=n.S.v2e|
củ ie đại - Suet
=> F =|elv.BN,
BỊ = viel BnS1
N,: số hat electron trong đoạn day dẫn.
Nếu gọi / là lực Lorentz (lực tir tác dụng lên một hat electron) thi:
Kiến thức vật lý được ứng dụng rộng rai trong thực tiễn ( đặt biệt là việc chế tạo
các thiết bị kĩ thuật) Tuy nhiên, từ kiến thức lý thuyết đến thực tiễn là cả một quá trình
gian nan và phức tạp, do:
- Tinh trừu tượng của các lý thuyết cần sử dụng
- Tinh phức tạp chịu sự chỉ phối bởi nhiều định luật của thiết bị can chế tao
Các nguyên nhân vẻ mặt an toàn, van dé kinh tế,
Và khi này, thí nghiệm được sử dụng như là phương tiện để tạo cơ sở cho việc
vận dụng các tri thức đã thu được vào thực tiễn.
Ví dụ: Đề thiết kế các phương tiện giao thông như tau thuỷ, máy bay, Ôtô, các
nhà kĩ thuật tiến hành thí nghiệm với các mô hình vật chất thu nhỏ trên các kênh nước,
các buông gió Sau đó, dựa vào lý thuyết đồng dang dé chuyên các kết qua thu được
SVTH: Điệp Như Quỳnh 19
THU Vien
Trường Đai-Học “rr
Trang 21-uậm căm tỐt nghiép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
trên mô hinh vào các đối tượng cần thiết kế, và thực hiện các thí nghiệm kiểm tra độ antoàn khi xảy ra sự có rồi mới đưa vào sản xuất hàng loạt,
Ngoài ra, các thí nghiệm vật lý còn làm xuắt hiện nhiều ngành kĩ thuật mới bên
cạnh việc din đến hình thành những ly thuyết vật lý mới
Vi dụ: Thí nghiệm Stoletop về hiệu ứng quang điện không chi là xuất phát điểm
cua việc xây dựng lý thuyết quang lượng tử ma còn tạo cơ sở cho sự ra đời của nghành
kì thuật quang điện.
L4 Thí nghiệm la một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lý.
Một trong những nội dung cơ bản của việc dạy học vật lý ở trường phô thông là
bỏi đường cho học sinh các phương pháp nhận thức được ding phd biến trong nghiên
cứu vật lý, như: phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hinh, phương pháp tương
tự, phương pháp suy luận, trong đó phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô
hình được sử dụng nhiều trong day học vật lý ở trường phổ thong
-Trong cả hai phương pháp nhận thức nảy, thí nghiệm đều đóng một vai trò rất
quan trọng Thí nghiệm không chỉ được sử dụng dé thu thập thông tin vẻ đối tượng gốc
mà còn được sử dụng & khâu cuối để kiểm tra tính đúng đắn của các hệ quả suy ra từgiả thuyết, từ đó khẳng định tinh đúng đẫn của già thuyết và hình thành tri thức mới
II.Theo quan điểm của lý luận day học, thí nghiệm có các chức năng sau:
ILL.Thi nghiệm có thể được sử dụng ở tắt ca các giai đoạn khác nhau của quá
trinh dạy hoc:
-Õ giai đoạn định hướng mục dich bài học, thí nghiệm được sử dung để tạo ra
tinh hudng vật lý có vấn để, từ đó nêu ra vấn dé cần nghiên cứu trong bài học (mục
địch bài học).
-Õ giai đoạn hình thành kiến thức mới, thi nghiệm được sử dụng nhằm cung cấp
một cách hệ thống các cứ liệu thực nghiệm, để từ đó quy nạp khái quát hóa, kiểm tra
được tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết
-Ở giai đoạn củng cố kiến thức, kĩ năng vật lý cua học sinh, thí nghiệm có vaitrò quan trọng trong việc mở rộng các kiến thức đã biết của học sinh, giúp học sinhthấy được các biểu hiện trong tự nhiên, các ứng dụng trong đời sống va sản xuất của
SVTH: Điệp Như Quỳnh 20
Trang 22Ludn vin tt nghigép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
các kiến thức này thông qua các bài thí nghiệm thực hành trên lớp, hay các bải tập thí
nghiệm ở nhà
-O giai đoạn đánh giá chất lượng day học, thí nghiệm được sử dụng như phương
tiện để kiểm tra, đánh giá kiến thức, các kĩ nang, kĩ xảo vật lý của học sinh
IH.2.Thí nghiệm là phương tiện góp phan phát triển nhân cách toàn điện của
học sinh, thé hién:
-Thi nghiệm là phương tiện dé nang cao chất lượng kiến thức và rèn luyện ki
năng, kì xảo về vật lý của học sinh Nó góp phần vào việc phát hiện và khắc phục kịp
thời những sai lim của học sinh vẻ nhận thức, vi du: thí nghiệm về sự tạo ảnh của một
vật qua một thấu kinh hội tụ đã bị che một nửa sẽ bác bỏ được dự đoán sai lắm của một
số học sinh cho rằng chi có ảnh của một nửa vật
Hơn nữa, khi học sinh tự tiến hành thí nghiệm, các em sẽ được rén luyện các kĩ
năng, kĩ xảo vật lý như: cách sử dụng các dụng cụ thí nghiệm, cách gia công, trình bảy
kết quả thí nghiệm
-Thi nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập vật lý, tổ chức quá trình
học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh.
-Thi nghiệm góp phần bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức cần thiết cho học sinh
khi làm việc trong một tập thể: cách tổ chức, phân công công việc, tỉnh thần tự giác,
hợp tác,
11.3 Thí nghiệm là phương tiện đơn giản hoá và trực quan trong day học vật ff.
-Thi nghiệm là phương tiện đơn giản hoá trong day học vật lý: nhờ đặc điểm củathí nghiệm là có thể chủ động khống chế các điều kiện cần thiết để hiện tượng xảy ra
có thé quan sát, đo đạc dé dang hon, từ đó có thé nghiên cứu được nguyên nhân xáy ra
hiện tượng và các quy luật vật lý tiểm dn trong hiện tượng đó
-Thi nghiệm còn là phương tiện trực quan giúp học sinh thu được những thông
tin chân thực vẻ các hiện tượng quá trình vật lý, nó có ý nghĩa đặc biệt quan trọng
trong việc nghiên cứu các mỏ hình vật lý.
SVTH: Diệp Như Quỳnh 2l
Trang 23Luin viin tỐt nghiép GVHD: Nguyén Manh Hing
CHƯƠNG II
PHAN LOẠI THÍ NGHIEM VAT LÝ
> # œ8
Trong dạy học vật ly & trường pho thông có hai loại thí nghiệm vật lý được sử
dụng: thí nghiệm biểu diễn vả thí nghiệm thực tập.
A THÍ NGHIEM BIEU DIEN:
I Thí nghiệm biểu diễn:
Là loại thí nghiệm được giáo viên tiến hanh ở trên lớp (có thé có sự hỗ trợ củahọc sinh, nhưng giáo viên tiến hành là chính) trong các giờ học nghiên cứu kiến thức
mới hoặc có thé ở các giờ học củng cô kiến thức của học sinh
H Phân loại thí nghiệm biểu diễn:
ILL Thí nghiệm mở đâu: :
La những thí ghiệm đơn giản về dụng cụ và về quá trình thực hiện, chiếm
khoảng từ 5 đến 10 phút đầu tiết học
Muc đích: + Tạo ra hiện tượng vật lý, từ đó đặt ra trước học sinh một vin đểcần nghiên cứu, cần giải quyết trong tiết học.(tạo ra tình huéng có vấn đẻ)
+ Nhằm kích thích học sinh hứng thú giải quyết van dé.
H2 Thi nghiệm nghiên cứu:
Là những thí nghiệm có mức độ và quy mô lớn vẻ thiết bị, về hệ thống thao tác
và về thời gian Những thí nghiệm này thường chiếm phần lớn thời gian tiết học hoặc
phải tiến hành tại phòng thí nghiệm.
Mục đích: tác động trực tiếp lên đối tượng dé nghiên cứu những thuộc tinh vật
lý của chúng hoặc tìm ra những quy luật vật lý.
Thí nghiệm này được chia thành hai loại:
*Thi nghiệm khảo sát :là loại thí nghiệm được tiến hành theo con đường
quy nạp.
Từ những kết quả của nhiều lần thí nghiệm, trong cùng những điểu kiện nhất định mà
khái quát hóa thành một kết luận chung cho các hiện tượng cùng loại.
SVTH: Điệp Như Quỳnh 22
Trang 24Luin săn tit nghiép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
V{ dụ: thí nghiệm khảo sát về quy tắc hợp lực song song, thí nghiệm khảo sát
định luật khúc xạ ánh sáng
*Thí nghiệm kiểm chimg-minh họa: là loại thí nghiệm được tién hành theo
con đường diễn dịch Những kết quả của các thí nghiệm này sẽ kiểm chứng hoặc minh họa cho những kết luận được rút ra theo con đường tiên để hoặc là từ những suy luận
toán học, những giả thuyết
Vĩ dụ: thí nghiệm minh họa cho quy luật rơi tự do, thi nghiệm kiểm chứng định
luật Bernoulli,
LH 3 Thí nghiệm cùng cỗ:
Là loại thí nghiệm trình bảy những ứng dụng của vật lý vào trong khoa học, kỳ
thuật va đời sống, hoặc những thí nghiệm thé hiện hiện tượng vật lý đã học.
Muc dich: dé học sinh thấy được vai trò của vật lý trong thực tế và dé vận dụng
lý thuyết đã học vào việc giải thích các hiện tượng mà thí nghiệm đặt ra, qua đó nắm
vững kiến thức vật lý.
B.THÍ NGHIỆM THỰC TẬP
1 Thí nghiệm thực tập
Thí nghiệm thực tập là loại thí nghiệm do học sinh tự tiến hành trên lớp (trong
phòng thí nghiệm) hoặc thực hiện ở nhà với các mức độ tự lực khác nhau.
IL Phân loại thí nghiệm thực tập
Thí nghiệm thực tập được chia thành 3 loại: thí nghiệm trực diện, thí nghiệm
thực hành và thí nghiệm quan sát vật lý ở nhà.
ILLThi nghiệm trực diện:
Thí nghiệm này thường được tổ chức một cách đồng loạt tức là tất cả các nhómhọc sinh (trong một lớp) đều làm cùng lúc các thí nghiệm giống nhau, với cùng dụng
cụ Hoặc tổ chức theo hình thức cá thể: mỗi nhóm làm một thí nghiệm để nghiên cứu
một van dé nhỏ, từ đó tổng hợp các kết quả nghiên cứu của các nhóm lại dé giải quyết một van dé lớn (nội dung bai học)
Hiện nay, thí nghiệm trực diện đồng loạt đang được áp dụng ở chương trình vật
lý trung học cơ sở.
SVTH: Điệp Như Quỳnh 3
Trang 25Luin vin tit nghiép GVHD: Nguyén Manh Hing
1.2 Thí nghiệm thực hanh
La loại thí nghiệm do học sinh tự thực hiện trên lớp (hay trong phỏng thi
nghiệm) dưới sự hướng dẫn trực tiếp của giáo viên Ở loại thí nghiệm này, khả năng tự
lực làm việc của học sinh được thể hiện ở mức độ cao (học sinh phải tự lực tìm hiểu
dụng cụ trước khi tiễn hanh, phải tự lực thực hiện thí nghiệm, tự lực đánh giả kết quảthí nghiệm và tự lực viết báo cáo thí nghiệm )
Phản lớn các thi nghiệm thực hành nhằm mục đích kiếm nghiệm lại các định
luật quy tắc đã được học hoặc định lượng các đại lượng vật lý Thông thường các thí
nghiệm thực hành được tổ chức dưới hinh thức thi nghiệm đồng loạt va được tiến hành
trên phóng thí nghiệm.
SVTH: Diệp Như Quynh 24
Trang 26.tuận oăn tit nghiép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
CHƯƠNG IIE:
NHỮNG YÊU CAU VE MAT KỸ THUẬT
VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC
ĐÓI VỚI VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM
TRONG DAY HỌC VAT LÝ
Œ4 # t)
Thi nghiệm đóng một vai trò quan trọng trong tiến trình dạy học vật lý xét theo
cả đường lối quy nạp lẫn nhận thức luận hiện đại Tuy nhiên, để cho thí nghiệm được
sử dụng phát huy day đủ các chức năng của nó thi không đơn giản chút nào Do đó,
trong dạy học vật ly, việc sử dụng thí nghiệm phải tuân theo một số yêu cầu vẻ mặt kỹ
thuật và về mặt phương pháp dạy học.
A-NHỮNG YÊU CAU CHUNG DOI VỚI VIỆC SỬ DUNG THÍ NGHIỆM
- Trước mỗi thí nghiệm, phải đảm bảo cho học sinh ý thức được sự cần thiết của
thí nghiệm và hiểu rõ mục đích của thí nghiệm.
- Xác định rõ các dụng cụ, thiết bị cần sử dung, sơ do bố trí chúng và các bước
tiến hành thí nghiệm.
- Giao cho học sinh thực hiện các nhiệm vụ cụ thể để học sinh tham gia tích cực
vào tất cả các giai đoạn thí nghiệm.
- Thử nghiệm kỹ lưỡng mỗi thí nghiệm trước giờ học, đảm bảo thí nghiệm phải
thành công (nghĩa là hiện tượng xảy ra cỏ thể quan sát được rd ràng, kết quả có độ
chính xác chấp nhận được)
- Việc sử dụng các dụng cụ và tiến hành thí nghiệm phải tuân theo các quy tắc
an toàn (đặc biệt là đối với các thiết bị điện- điện tử)
B-NHỮNG YÊU CAU RIÊNG DOI VỚI TUNG LOẠI THÍ NGHIỆM
- Trong xu thé đổi mới phương pháp giảng day nhằm mục tiêu “phat huy tinh
tích cực chủ động, sang tạo của học sinh", thi nghiệm trực diện và thí nghiệm thực
hành đóng một vai trò rất quan trọng Song, thí nghiệm biéu diễn cũng rất cần thiết
trong các trường hợp: trang thiết bị không đủ dé trang bị déng loạt, các yêu cầu vẻ an
SVTH: Diệp Như Quỳnh 25
Trang 27“tuậm oăn tỐt nghiép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
toàn khó đám bảo khi học sinh trực tiếp làm thi nghiém, 6 đây, tôi xin phép được
trình bày sơ lược về các yêu câu đổi với thí nghiệm biểu điển va thí nghiệm trực diện.chỉ chú trọng những yêu cầu đối với thí nghiệm thực hảnh
I Những yêu cầu đối với thí nghiệm biểu diễn:
LI.Các yêu cau trong việc đặt kế hoạch thí nghiệm:
- Xác định chính xác mục đích của thí nghiệm va chức năng day học của nó.
- Xác định các nhiệm vụ ma học sinh phải hoàn thành trong việc chuẩn bị thí
nghiệm, tiến hành thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm
- Lựa chọn phương án thí nghiệm cần biểu diễn đáp ứng các đòi hỏi sư phạm:
© Tính trực quan.
e Tính hiệu quả.
© Tinh an toản.
và đặt kế hoạch tiến hành một chuỗi các thí nghiệm sao cho có đủ cứ liệu để khái quát
hoá, chú ý việc xác định thời điểm sử dụng và thời gian cần thiết cho mỗi thí nghiệm
trong giờ học.
1.2 Các yêu cầu trong việc chuẩn bị thí nghiệm:
- Nghiên cứu kỹ lưỡng tính năng của các dụng cụ thí nghiệm đã được lựa chọn
vả sử dụng thành thạo chủng.
- Kiểm tra lại hoạt động của các dụng cụ sẽ sử dụng và thử nghiệm lại các thi
nghiệm sẽ tiến hành trước giờ học kịp thời thay thế, sửa chữa lại các dụng cụ bị hong
Công việc chuẩn bị thí nghiệm chỉ kết thúc khi thí nghiệm có thé lặp lại nhiều
lần, cho kết qua rõ rang, đơn trị
1.3 Yêu câu trong việc bé trí thí nghiệm:
- Bế trí thí nghiệm phải đảm bảo sao cho tat cả mọi học sinh trong lớp déu nhìn
thấy rd tất cả các dụng cụ, có thé quan sat rõ quá trình thí nghiệm
- Bố trí thí nghiệm dam bảo tính logic, rd ràng và đẹp vẻ thâm mỹ
- Đối với mỗi thí nghiệm phải có một hình vẽ trên bảng sao cho thống nhất tối
đa với cách bế trí thí nghiệm.
L4.Các yêu cầu về việc tiến hành thí nghiệm:
SVTH: Diệp Như Quỳnh 26
Trang 28Luin oăn tit nghiép GVHD: Nguyén Manh Hang
- Dinh hướng hoc sinh vào những trọng điểm cần quan sát trong quá trình tiến
hành thí nghiệm.
- Lập sẵn bảng ghỉ số liệu trước khi tiến hành
- Trong suốt quá trình thí nghiệm, giáo viên phải đứng ở vị trí sao cho không
che khuất tam quan sát của học sinh
- Lap lại thí nghiệm vai lan, chú ý các điều kiện ma thi nghiệm phải thoả mãn
1.5.Các yêu cầu trong việc xử {ý kết qua thí nghiệm:
- Số liệu thí nghiệm thu nhận được phải trung thực
- Việc xử ly kết qua thí nghiệm phải rõ rang, chu đáo:
e© Đối với thí nghiệm định tính: cho học sinh phát biểu kết quá quan sát,
phân tích, suy luận đẻ đưa ra kết luận
© Đối với thí nghiệm định lượng: cần biểu diễn các kết quả đưới dang
bang, dé thị, tính toán sai số (nếu cỏ thể), hướng dẫn học sinh rút ra
những kết luận cần thiết
H Những yêu cầu đối với thí nghiệm trực diện:
H.1.Các yêu cầu trong việc lựa chon thí nghiệm trực diện dé sử dung trongday học vật ly:
Các thi nghiệm trực điện sẽ được sử dụng trong các trường hợp sau:
- Các dụng cụ được sử dụng việc bé trí, tiến hanh thí nghiệm không quá phứctạp đối với học sinh Hiện tượng dé quan sát
- Có thé sử dụng những dụng cụ vật liệu dễ kiểm trong đời sống hằng ngày,
quen thuộc với học sinh.
- Nội dung thí nghiệm chủ yếu mang tính định tính
- Việc bé trí va tiến hành thí nghiệm không đòi hỏi nhiều thời gian
- Việc sử dung các dụng cụ thí nghiệm phải đảm bảo an toàn cho học sinh.
I.2 Các yêu cầu cho khâu chuẩn bị thí nghiệm:
1L2 1 Đổi với giáo viên:
SVTH: Diệp Như Quỳnh 27
Trang 29“uậm vain tit nghiép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
- Chuẩn bị trước các phương án thí nghiệm và đự đoán các phương án thí
nghiệm mà học sinh có thé dé xuất, phân tích ưu nhược điểm của từng phương án đề từ
đó có thể lựa chọn một phương án phù hợp nhất.
- Tién hành việc chia nhóm học sinh: mỗi nhóm học sinh có từ 2 đến 3 em.
- Giảm bớt ghi chép của học sinh trên lớp: soạn sẵn một bang hướng dẫn học
sinh hướng suy nghĩ va các thao tac chủ yếu can thực hiện các sé liệu cần thu thập, câu
hỏi can giải đáp dưới dang điền khuyết ( giéng như cách trình bảy của các sách giáo
khoa vật lý trung học cơ sở hiện nay).
11.2.2 Déi với học sinh:
Thực hiện các nhiệm vụ mà giáo viên đã giao: tìm vật liệu, dụng cụ có sẵn hoặc
tự che các dụng cụ đơn giản
IHH.3.Các yêu cầu trong việc tb chức và hướng dẫn hoạt động tự lực của học
sinh trong thí nghiệm true điện:
-Cách bế trí lớp học: chăng hạn xét một lớp gồm 45 học sinh, được chia thành
15 nhóm thí nghiệm, mỗi nhóm gồm 3 học sinh.
* - Bồ trí các bàn thí nghiệm thành hình vòng cung (hoặc chữ U):
——Ì [| L—
* Bé trí các bàn thành cụm song song nhau sao cho có du khoảng cách để
giáo viên tiện đi lại theo dõi:
SVTH: Điệp Như Quỳnh 28
Trang 30Luin viin tit nghiép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
- Sử dụng thí nghiệm trực diện trong day học vật lý phải thoả man các yêu cầu
sau:
* Tắt cả các học sinh đều tích cực, tự lực hoạt động trong giờ học
* Phối hợp làm việc cá nhân, làm việc theo nhóm và làm việc chung cả lớp
đưới sự hướng dẫn của giáo viên.
* Giáo viên đóng vai trò là người tổ chức, hướng dẫn và là “trong tải" Sựhướng dẫn của giáo viên chi đúng lúc, đúng chỗ va với mức độ can thiết
Ill Những yêu cau đối với thí nghiệm thực hành:
IIL !.Các yêu cầu trong việc chuẩn bị thí nghiệm thực lành:
HỊ 1.1.Đỗi với giáo viên:
- Cần tìm hiểu kĩ nội dung bài thí nghiệm thực hành trong sách giáo khoa để xác
định rõ rang các nhiệm vụ giao cho học sinh và cách thức kiểm tra, đánh giá việc thực
hiện các nhiệm vụ đó.
Ví dụ: Trước khi làm bài thí nghiệm về định luật bảo toàn động lượng, giáo viên
yêu cầu học sinh phải đọc bai hướng dẫn thực hành va tìm hiểu cơ sở lý thuyết của bài
thí nghiệm này Việc kiểm tra mức độ chuẩn bị của học sinh có thể thực hiện thông qua
các câu hoi:
> Mục dich của bai thí nghiệm này là gì?
> Tại sao trong bài thi nghiệm này người ta lại sử dụng chuyến động ném
Trang 31“tuậm oăn tỐt nghiép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
- Lam tat cả các thí nghiệm trong bài thực hành trước giờ lên lớp dé có thể dự kiến được những khó khăn ma học sinh có thé gặp phải trong khi làm thí nghiệm, từ đó
có thé dé ra cách thức hướng dẫn, giúp đỡ học sinh vượt qua những khó khăn đó.
- Có thể diéu chỉnh nội dung, yêu cầu của bai thí nghiệm thực hành trong sách
giáo khoa cho phủ hợp với điều kiện thiết bị của trưởng.
Vị dụ: Đối với bài “Do gia tóc của chuyên động nhanh dan đều”, phương iin thi
nghiệm trình bay trong sách giáo khoa khó thực hiện va cho kết quả thiếu chính xác.
Nếu điều kiện trang thiết bị thí nghiệm của trường tốt, ta có thé cho học sinh làm bai
thực hành này với các dung cụ: bộ rung điện, xe lăn, máng nghiêng va bang giấy dài,
khi đó có thé xác định được quãng đường dịch chuyền trong những khoảng thời gian
bằng nhau của vật chuyển động thing nhanh dan đều từ đó suy ra gia tốc a chính xác
hơn.
tHỊ 1.2 Đối với học sinh:
~ Nghiên cứu nội dung bài thực hành trong sách giáo khoa trước giờ lên lớp:
* Mục đích của bai thí nghiệm Vi du: xác định gia tốc của vật trong
chuyển động thing nhanh dan đều, kiểm nghiệm lại quy tắc hợp lực song
song hợp lực đông quy
* Co sở lý thuyết: đọc kĩ những nội dung lý thuyết cần thiết sẽ vận dụng
trong bải thí nghiệm.
* Dung cụ thí nghiệm: chủ ý tên gọi và nguyên tắc hoạt động tương ứng
của từng dụng cụ.
®- Tiến trình thí nghiệm: cách bế tri dụng cụ thí nghiệm, trình tự thao tac thi
nghiệm, các phép do, các số liệu can thu thập
- Chuẩn bị sẵn mẫu bảo cáo thí nghiệm:
* Thông tin vẻ nhóm thực hiện (tên nhóm, tên từng thành viên trong nhóm,
Trang 32Luiin viin tỐt nghiép GVHD: Nguyén Manh Hing
* Kết qua thí nghiệm gdm các bảng số liệu, tính toán các sai số, đồ thị biểu
diễn, và phan nhận xét kết qua thí nghiệm.
® Tra lời các câu hỏi liên quan đến các kiến thức liên quan trong bai thí
nghiệm.
-Tự lâm hoặc tim các dụng cụ đơn giản theo chi dẫn trong bai thực hành (nếu
có).
Hiệu quả của bải thí nghiệm thực hành phụ thuộc rất nhiều vào sự chuẩn bị của
cả giáo viên và học sinh trước khi lén lớp.
11.2.Caéc yêu cầu trong việc tổ chức và hướng dẫn hoạt động tự lực của học
sinh trong thí nghiệm thực hành:
-Phân công nhỏm và bé trí các ban thí nghiệm như trong thí nghiệm trực diện.
Nên phân công mỗi nhóm từ 2 đến 3 người, giáo viên thực hiện việc phân công nhóm
một cách ngẫu nhiên (vi dụ: cắt nhóm theo danh sách lớp, từ trên xuống ), tránh tình
trạng đê cho học sinh tự lập nhóm.
-Trước khi cho học sinh tiến hành thí nghiệm, giáo viên nên kiểm tra công tác
chuẩn bị của học sinh thông qua các câu hỏi có liên quan đến mục đích hay cơ sở lý
thuyết của thi nghiệm; hướng dẫn học sinh cách sử dụng thiết bị và các nguyên tắc dam
bảo an toan khi sử dụng thiết bị.
- Trong giờ thí nghiệm, giáo viên cần theo dõi, giúp đỡ kịp thời khi học sinh gặp
khó khăn.
- Giáo viên cần hướng dẫn chỉ tiết về mẫu báo cáo thí nghiệm.
- Trước khi rời phỏng thí nghiệm, giáo viên yêu cầu học sinh tháo rời tất cả các
dụng cu thi nghiệm và sắp xếp gọn gàng như cũ.
- Việc nộp bài báo cáo thí nghiệm có thé thực hiện vào cuối giờ học hoặc cho về
nha làm tuỳ theo nội dung bài thi nghiệm.
SVTH: Diệp Như Quỳnh 31
Trang 33Luin oăn tit nghiép GVHD: Nguyén Manh Hing
CHUONG IV:
ĐO LUONG VA SAI SO
C4 # tr)
A-ĐO LUONG.
Trong khoa học, đo lường là một trong những biện pháp căn bản đẻ nhận thức
về thé giới tự nhiên, từ thể giới vi mô (hạt nhân, nguyên tử ) đến thẻ giới vĩ mô (cáchành tinh, vũ trụ ) Sự phát triển của khoa học đặc biệt là vật lý học luôn gắn liễn
với những tiền bộ của phương pháp đo va phương tiện do.
Điều kiện cần để thực hiện thành công một thí nghiệm vật lý là phải nắm vững
phương pháp do, cỏ kĩ năng, kĩ xảo đo để thu được những kết quả định lượng chínhxác Ở đây tôi xin nêu ra một vài khái niệm cơ bản nhất về đo lường đại lượng vật lý:
L Do lường đại lượng vật lý:
-Do lường đại lượng vật lý là một quá trình đánh giá định lượng đại lượng cần
do để có kết quả bằng số so với đơn vị đo
Hay: đo lưởng một đại lượng vật lý là so sảnh đại lượng đó với một đại lượng cùng loại được chọn làm đơn vị.
-Kết quá đo lường là giá trị bằng số của đại lượng vật lý (X) cần do Ax, nó bằng
tỷ số giá trị thực của đại lượng vật lý cần đo X và đơn vị đo X„ Điều này có nghĩa là
Ax cho ta biết đại lượng vật lý cần đo X lớn hơn hay nhỏ hơn bao nhiêu lần đơn vị củanó:
X=Ax%, Đây chính là phương trình cơ bản của phép đo.
Giá trị bằng số của kết quá đo Ay được gọi là số đo của đại lượng vật lý cần đo
Nếu thay đổi đơn vị đo thì số đo cũng thay đổi, do đó về nguyên tắc, mỗi phép
đo phải kẻm theo đơn vị đo.
SVTH: Diệp Như Quỳnh 32
Trang 34-tuận oăm tit nghiép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
Hệ thống đơn vị do được dùng phổ biến hiện nay là hệ đơn vị SI và các đơn vị
dẫn xuất.
2 Các đại lượng cơ =
- Vận toc Mét trên giây
- Gia tốc Mét trên giây bình phương
- Năng lượng và công
Il Phân loại cách đo đại lượng vật lý
HH.1.Đo trực tiếp:
Là cách đo mà kết quả nhận được trực tiếp từ một phép đo duy nhất Kết quả đo
được đọc trực tiếp ngay trên dụng cụ.
Ví dụ: Do chiều dai của một vật bằng thước thing, đo đường kính của một vật
bằng thước kẹp,
LI.2.Đo gián tiếp:
Là cách đo ma số đo của một đại lượng vật lý được suy ra từ việc đo trực tiếp
những đại lượng có liên quan với đại lượng vật lý cần đo theo một công thức
Vi dụ: đề đo điện trờ, ta cần đo hiệu điện thé hai đầu điện trở U(V), đo cường độ
dong điện qua mạch I(A), rồi sử dung công thức định luật Om suy ra:
U R=—7 (2)
11.3.Do thống kê:
SVTH: Diệp Như Quỳnh 3
Trang 35“tuậm vin tit nghiép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
Đề đảm bảo độ chính xác của phép đo, nhiều khi người ta cần phải sử dụng
phép đo thống kẻ Tức là ta phải đo nhiều lần, sau đó lấy giá trị trung binh
Thông thường trong các thí ghiệm vật lý ở trường phô thông thường sử dụng kết
hợp phép đo thống kê với các phép đo khác.
B-SAI SO CUA PHÉP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG VAT LÝ
I Phân loại sai số:
I.1.Sai số cha quan:
La sai số phạm phải do sự kém hoàn hao của các giác quan, của kha nang phan
xạ vả kĩ năng, kĩ xảo của cá nhân người do.
Dé hạn chế sai số chủ quan, người đo cẳn luyện tập thành thạo, tinh mắt, khéo
tay và tập trung chủ ý khi đo.
1.2.Sai số hệ thống:
Là sai số khi lặp đi lặp lại nhiều lằn phép đo một đại lượng với cùng một dụng
cụ do, bang cùng một phương pháp đo.
Sai số hệ thống thường xuất hiện do:
-Anh hướng của môi trường tới dụng cụ đo và đối tượng đo.
Ví dụ: Phần lớn các dụng cụ đo được chia độ ở điều kiện 20°C, khi ding dụng
cụ ở điều kiện nhiệt độ qua cao hay qua thắp so với chuẩn thi kết quả đo không còn
chính xác.
-Anh hướng của sự thiếu sót trong phương pháp đo, của việc ding công thức
gan đúng trong phép đo gián tiếp.
-Lắp đặt, điều chỉnh dụng cụ đo không đúng quy định kỹ thuật,
Vĩ dụ: cần đo vận tốc đều theo phương ngang mà đặt xe trên thanh ray khôngthăng bằng.
-Anh hưởng của sai số dụng cụ.
Trang 36Luin oăn tit nghiép GVHD: Nguyén Manh Hang
-Thông thường sai số dung cụ (không kẻ thiết bj đo điện và thiết bị đo hiện số)
lấy bằng giá trị một độ chia nhỏ nhất của dụng cụ đo, trừ trường hợp một độ chia nhỏnhất của dụng cụ có kích thước quá lớn so với khả năng phân giải của mắt người làm
thí nghiệm thì có thé lấy nứa độ chia.
-Đối với các thiết bị đo hiện số:
(AA)„ = ð(%).A + nø
6: cấp chính xác của thang đo.
A: giá trị đo hiển thị trên man hình.
œ: độ phân giải của thang do.
n: số nguyên phụ thuộc vào dung cụ đo được quy định bởi nhà sản xuất.
1.4.Sai số ngẫu nhiên:
Là loại khiến cho kết qua đo khi thi lớn hơn, khi thi nhỏ hon giá trị thực của đại
lượng cần đo, :
Ví dụ: Khi đo thời gian của một vật chuyển động thang, ta không thé bam đồng
hỏ đúng thời điểm vật bắt đầu chuyển động va thời điểm vật đi hết quãng đường đãđịnh.
Đặc điểm của loại sai số này là không thể khử được mà chỉ có thể làm giảm giá
trị của nó bằng cách thực hiện phép đo thống kê
Il Cách xác định sai số của phép đo các đại lượng đo trực tiếp:
Xét đại lượng cần đo F có giá trị chính xác A.
Thực hiện n lần phép đo đại lượng F trong cùng điều kiện ta thu được các giá
trị: Ay, Az, Aa, ,Áa.
A+A,+ +A, 1
n nm
Khi đó 4 = A
N càng lớn thì 4 càng gần A
Ta sẽ cỏ một số định nghĩa về sai số của phép đo này như sau:
-Sai số tuyệt đối của đại lượng cin đo F trong mdi lan đo:
SVTH: Diệp Như Quynh 35
Trang 37“Đuận vin tot nghiép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
AA, =|4, - 4|
-Sai số tuyệt đối trung bình của đại lượng cần đo F trong n lan do:
Mi BA + A, + + BA, aly a4,
Hệ
"
Hay còn gọi là sai số ngẫu nhiên trung bình của phép đo
-Sai số tuyệt đổi của phép do:
e được sử dụng dé đánh giá độ chính xác của kết qua phép đo
£ được biểu diễn theo tỷ lệ phần tram
IIL Một số quy tắc làm tròn sai số:
LIL 1.Sai số tuyệt đi của phép đo không bao giờ nhỏ hơn sai số dung cụ
111.2.Vige làm tròn sai số theo quy ước sau: các phần bỏ đi hoặc thêm vào phải
nhỏ hon 1/10 giá trị phan gốc.
Ví dụ: 0.2674 được làm tròn thành 0,27 vi phan thêm vào là 0,0026< 1/10 của 0.2674.
Việc bỏ bớt đi hay thêm vao được thực hiện sao cho số làm tròn sai khác ít nhất
so với số trước khi lam tròn, thường thi các số <4 được bỏ đi, còn với các số >5 thì
thêm vào cho thành 10.
Thông thường, sai số tuyệt đổi và tương đếi được quy tròn với hai chữ số có
có nghĩa cùng bậc với sai số tuyệt đối của nó Trong một số trường hợp khác có thể lấy
£=
SVTH: Diệp Như Quỳnh 36
Trang 38Luin viin tỐI nghiép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
CHƯƠNG V:
TRÌNH BAY KET QUA THÍ NGHIEM
C4 # tm›
Việc đo đạc tinh toan là rất quan trong trong thi nghiệm vật lý, tuy nhiên việc
trình bảy kết qua đo được cũng quan trọng không kém Ở phô thông, thông thưởng kết
qua thi nghiệm được trình bay dưới hai dang:
A-TRINH BAY DƯỚI DANG BANG
Khi trình bay dưới dang bang, kết quả thí nghiệm sẽ được sắp xép một cách có
hệ thong rd rang gọn và tiện cho việc đánh giá
Bing hệ thông bảng số liệu, ta có thé trình bày những kết qua của nhiều lần đo
các đại lượng trực tiếp, từ dé tiện tính ra kết qua đo gián tiếp hoặc nhận biết mỗi quan
hệ của các đại lượng đang khảo sat, Ngoai ra, trên bang số liệu ta có thé tinh các sai
số của phép đo.
Vi dụ: Tiên hành thí nghiệm đo vận tốc chuyển động đều của xe thông qua đo
thời gian xe đi được một quãng đường xác định.
- Quang đường đi được của xe là: S = 50 cm.
- _ Thời gian chuyển động của xe (t) qua 10 lần do là:
U63 063s 065s 0.63s 065s 0623 0.66s
0.65s 0.62s 0.63s
SVTH: Diệp Như Quynh 37
Trang 39-uậm vin tit nghiép GVHD: Nguyễn Mạnh Hùng
B-TRINH BAY KET QUA DƯỚI DANG ĐỎ THỊ
Khi biểu diễn kết qua phép đo bằng dé thị ta có thé thé hiện một cách trực quan
sự phụ thuộc ham số của một đại lượng vật lý này vào một đại lượng vật lý khác:
- 6 thị là đoạn thăng: quan hệ ty lệ bậc nhất
Đỏ thị là nhánh hyperbol: quan hệ ty lệ nghịch.
Đỏ thị là nhánh parabol: quan hệ tỷ lệ bậc n
- Đỗ thị là nhánh parabol quay bề lõm về phía gốc trục hoảnh: quan hệ ty lệ
bậc n<l.
Các bước tiến hành vẽ đồ thị đại lượng F =f{A).
- _ Vẽ một hệ trục toa độ vuông góc trên giấy Chọn tỷ lệ thích hợp trên các trục
để dé thị cân đối, rð ràng, chính xác, sao cho dé thị chiếm hết khổ giấy.
quanh điểm đó: là một hình chữ nhật có cạnh ngang bang sai số của đại
lượng được xác định trên trục hoành, cạnh đứng được xác định bằng sai số
của đại lượng được xác định trên trục tung.
- _ Vẽ đường biểu điển thành một đường liên tục (thăng hoặc cong) sao cho các
điểm vừa xác định phân bố đều cả hai bên đường biểu diễn đó Đường biểu điển như vậy gọi là đường trung bình của các điểm đo được.
- Sau khi vẽ xong đỗ thị F =f(A), ta có thé tìm giá trị của F tương ứng với một
giả trị đã cho của A bằng cách đánh dấu giá trị A trên trục hoành kẻ một
đường qua điểm A và song song với trục tung cắt dé thị tại một điểm N nào
đó, khi đó tung độ của N sẽ cho ta biết giá trị F Muốn xác định sai số AF
SVTH: Điệp Như Quỳnh 38
Trang 40Luin vin tit nghiép GVHD: Nguyén Manh Hing
của đại lượng F ta lấy giá trị +A4 trên trục hoành rồi ké hai đường song
song với trục tung, di qua - A4 va + A4, cất đỗ thị tại hai điểm I,K Vẽ hình
chữ nhật quanh N với đường chéo IK ta có ô sai sé.
Vi dụ: Thí nghiệm nghiên cứu sự phụ thuộc của điện trở dây dẫn vào nhiệt độ:
R =f(t), ta có bang số liệu sau:
Đề thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ: R f(t)
Dựa vào đỗ thị này ta có thé kết luận mối quan hệ của R và nhiệt độ t là quan hệ phụ thuộc tuyến tinh.
SVTH: Diệp Như Quỳnh 39