Thống kê chức năng gốc, chức năng trong thí nghiệm sử dụng điện thoại thông minh và tỉ lệ trang bị của một số loại cảm biến [5].. Trên thé giới, việc nghiên cứu ứng dụng các loại điện th
Trang 1TRUONG DAI HỌC SU PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH
KHOA VAT LÝ
TP HỒ CHÍ MINH
KHOA LUAN TOT NGHIEP
Thiết kế một số phương án thi nghiệm
sử dụng điện thoại thông minh
Họ và tên: Nguyễn Hồ Đăng Khoa
MSSY: 46.01.102.029
Thành phố Hỗ Chí Minh, ngày 22 tháng 4 năm 2024
Trang 2TRƯỜNG DAI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH
KHOA VAT LÝ
TP HỒ CHI MINH
KHOA LUAN TOT NGHIEP
Thiết kế một số phương án thí nghiệm
sử dụng điện thoại thông minh
Ho và tên: Nguyễn Hồ Đăng Khoa
MSSV: 46.01.102.029
GVHD: TS Nguyễn Thanh Tú
Thanh phố Hỗ Chí Minh, ngày 22 tháng 4 năm 2024
Trang 3Thành phô Hồ Chí Minh,ngày tháng năm
Xác nhận của Giảng viên hướng dẫn
Trang 4LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây la công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi Các
dữ liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực có nguồn gốc rõ ràng vàđược tham khảo từ các nguôn chính thống, đáng tin cậy Các tài liệu tham khảo được trích dẫn rõ ràng, day đủ và chính xác theo như quy định của Trường Dai học Sư phạm Thành phô Hồ Chí Minh và cộng đồng khoa học.
Tác giả khoá luận
Nguyễn Hỗ Đăng Khoa
Trang 5LỜI CẢM ƠN
Đây là lần đầu tiên em thực hiện một nghiên cứu khoa học với hàm lượngkhoa học cao, cùng thời lượng thực hiện dài hạn nên nếu không có sự giúp đỡ, hướngdẫn, động viên từ nhiều phía thì chắc chắn em đã không thê hoàn thiện được khoá
luận này một cách trọn vẹn.
Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến TS Nguyễn Thanh Tú, người thầy đã hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện khoá luận vừa qua Trong suốt quá rình làm khoá luận, dù lịch công tác day đặc nhưng thay đã luôn hướng dẫn tận tinh, có những đóng góp chuyên môn quý giá, chỉ tiết dé giúp em hoàn thành khoá luận này.
Bên cạnh đó, em xin cảm ơn các thầy khoa Vật lí nói riêng và trường Dại học
Sư phạm Thành phố Hỗ Chí Minh nói chung đã tạo điều kiện thuận lợi nhất trong 4 năm học vừa qua để em có thẻ học tập và rèn luyện bản thân Ngoài ra, trong suốtquá trình làm khoá luận, quý thầy cô đã giúp đỡ tao điều kiện cho em sử dụng các
phòng thí nghiệm, dung cụ thí nghiệm cũng như có những đóng góp quý báu dé em
hoàn thiện dược khoả luận.
Em cũng xin cảm ơn trường thay Phạm Gia Khánh, giáo viên hướng dẫn thựctập của em và trưởng Trung học Thực hành — Đại học Sư phạm Thanh pho Hỗ Chí
Minh và các em học sinh lớp 10.1 niên khoá 2024 - 2027 đã nhiệt tình giúp đỡ dé em
có thẻ thu thập ý kiến đánh giá trên học sinh
Ngoài ra, em cũng xin cảm ơn 4 thầy cô chuyên gia đã đồng ý thực hiện khảosát, đánh giá những thí nghiệm do em xây dựng đề em có thẻ nhìn thấy những cái đạtđược và chưa đạt được và hoàn thiện các thí nghiêm nhiều hơn.
Cuỗi cùng, em xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh hỗ tro, động
viên, cho em sức mạnh cả về sức khoẻ lẫn tinh than trong suốt thời gian thực hiện
khoá luận này.
Trân trọng,
Nguyễn Hồ Đăng Khoa
Trang 6MỤC LỤC
BGI bi: 0.1 Ì0 co co c ng iiBOD GRIMIOON toa nga huong ii6ii0201011G00306691031615980016016400120)3603386014608833146018830H60108306 iii
MỤC LLỤC 5c << HH THỌ HH TH TH TT 0g 0010080400080080108 80800808 iv
DANH MU CÁC HÌNH VỀ, DO! TH wssssssicssvesscsssssescsassvcsvnssnscieesassosssesssvsssness viiiDANHMUE CÁC BANG BIẾU co ieeeeeeeeeeeeeeiareniniineananene XDANH MỤC CÁC TU VIET TT sssssssicssssessssssssossssosssvassonsssvessasssscossacssssasaveasivans xi
MỜ ĐẦU sssssssccesssssessoscssussssssouscsssssssssoveestsssstsovecsstsssasasvecsisssssssieonstsasesssvesssesisssieesisss 1
CHUONG 1: TONG QUAN 5< 5<<< c5 ss5s90S959391366886663068984089866808988662 5
Ld Thí nghiệm trong day học Vat licccccccccccccccccccccccesecccscsesessecesecsseesseeccseceeneuseeeseeees 5
DUG), HhẤT HIỆP ::ic:::cccic¿cic2cci2222202222222122221021122612021165115600226535538558338881368518555585383536 5 1.1.2 Vai trò của thi nghiệm trong dạy học Vat lí [I8] - 52.225 <<2⁄ 9
1.1.3 Các loại thí nghiệm sử dụng trong day học Vật lí - <<e- 6
1.2 Sw dụng cam bién dién thoai trong việc thực hiện thí nghiệm Vật Ìí 8
1.2.1 Ứng dụng PHY PRHOK s scessccssscssecsssnsssrecsressnossnessnesseassvassvnssseessensosasonasosesioonse 8
1.2.2 Chức năng gốc, kha năng ứng dụng vào thí nghiệm, tỉ lệ được trang bị trong
điện thoại của một số loại cảm biến trong điện thoại [5], [6] [21], [22] 9
CHƯƠNG 2: THIẾT KE MOT SO PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM SỬ DỤNGĐIỆN THOẠI THONG MINH PHAN DONG HỌC VÀ DONG LỰC HỌC VAT
2.1 Phân tích yêu cau cần đạt từ CTVL 2018, hình thành ý tưởng và dé xuất hướng
Si 00011011T111N8HIGIN 2 4 .:32.322.12121212-521132:23052303252330023152013823232120253523039201305192320233025255.122 13
2.1.1 Thí nghiệm do gia tốc rơi tự đo -2¿-++22+22z22c22zzzzzecrrerrrerrree lầ2.1.2 Thí nghiệm đo hệ số ma sat nghỉ cực đại và đo hệ số ma sát trượt 14
iv
Trang 72.1.3 Thí nghiệm tìm hiểu về mỗi liên hệ giữa gia tốc hướng tâm và tốc độ góc
So 140011001161 12201121019110101431)12213113026111511303014213/61100)00011210119210140122113613126131131531313120101661 517 15
2.2 Thi nghiệm do gia tốc rơi 72 15
#;:1:(VIUÔ!0IGH(UfHIfBHICTiE:aossissssisinitiisitio3i130101303510131051353858838558188383838983938381558 15
8:0:IC0IEIIII[HDWBE-¿sniocornosogx20912106211240093216381036982203530435308300933332318521892i812312903086308 l6 2.2.3 Nguyên tắc thí nghiệm - 2 2222222EE22EE22E222EE222222222222222E2e re l6
2,2:đ.iDUnie:c0iiiiiEHiÔTfii:issisisiisiiiiitiiitiaiii2i1108010211141124111231134115313281884552281355 l6
2.2.5 Lắp đặt, thiết lập dụng cụ thí nghiệm 52c <<cseeses~e 18
2.2.6 Các bước tiễn hành thí nghieM ccccccssessesssssesssssssssseevessssvensessesveeseenes 212.2.7 Kết quả thí nghiệm tham khảo - 2- 2£©2z££Sz££EZ££ZZ£EEzcEzzzrxecrree 22 2.2.8 Nhận xét kết quả thí nghiệm 2-2222 S12221122112221222272-222- 22-2 242.2.9 Nguyên nhân và biện pháp khắc phục sai sỐ -2 c:ec-: 242.3 Thí nghiệm do hệ số ma sát nghỉ cực địi csc-sccscccsSrscsersrrsrrrereee 25
2.3.7 Kết quả thí nghiệm tham khảo 22-222222222E2E22EEEzreczvercvxrcrrred 29
2.3.8 Nhận xét kết qua thí nghiệm - ¿26c 1 221222122221222102210212222 302.3.9 Nguyên nhân và biện pháp khắc phục sai sỐ -2 ©5e55zcz 312.4 Thí nghiệm xác định hệ SỐ MA sắt [FEỢT, S101 S111 1 n1 811102211221 xo 3]
Vv
Trang 82.3.1 Mute Gich thin QhiGM.« :.<ss:ccissasseseseseseseisessesossessscoenesaseasiscassesszeasseazveseses! 44
2.5.2 Cơ sở lí thuyẾt 2-52 2222 2222223122112 11211711271172127217210721012 112012 44
55:5 Nguyênnfáo thíipEHiỢBtaoaenannitnsidoiiiioindiniauiiatainanaasnel 44
2:5:4 Dụng cv thíngBÏỆNH:.::: :-.:.-::-:::cccccccccciccieoioeiiieniiaiisssiirsiisssisesrssssaaassai 45
2.5.5 Lắp đặt, thiết lập dụng cụ thí nghiệm - -55ccsscccscsssee 452.5.6 Các bước tiền hành thí nghiệm -22222©E2Z2EEEEEEztEZzrtrzrrrzrrre 452.5.7 Kết quả thí nghiệm tham khảo - ĩ5 5 0 2922 21011 111111112102 xe 472.5.8 Nhận xét kết quả thí nghiệm 2© z£z+£z£tzzzrxzrrxzcrxee 50 2.5.9 Nguyên nhân sai số và cách khắc phục - -:cc-ccsscsc-sc - SOCHƯƠNG 3: KET QUÁ VÀ BÀN LUẬN ìccecconeeeeeeeeee 513.1 Mục đích phân tích và đánh giá kết Que o c0.ccccccceecseecsseesssesssesssvessseseseesesueesuses 513.2 Doi tượng thực hiện khảo sat danh giá kết 10th nh 51
3.3 Phương pháp phân tích và đánh giá Kt quá - -ccccccccceccsecsrrrsrrree ‹Il
3.3.1 Phương pháp điều tra bằng bảng hỏi - 5c ccccccsrrsrrrreeo 513.3.2 Phương pháp thống kê tốn học -2-2222222zz+czxercvxeecrred 52
vì
Trang 93.4.1 Khao sát ý kiến HS ng HH 2n 121 gu 52 3.4.2 Khảo sát ý kiến chuyên gia -22- 22 2S 2SE2S21222222222222222222e xe 54
KẾT LUẬN kacnkonsinbeiosbootieoiiiitooitii1000100010001316010100016103381G6868036163686586088880553586858) 61
AD HIẾU THÁM KHẢO co ggggaaaoioieoeioosaband 64
PL 1: KHBD THAM KHẢO 1 csssssssssssssssssssassssssasssanssassssassosssovasssacsssesasessossssssses PLI
EL2:KHBBDTHAM KHẢO Ổ so gggaaganaooiooboiioiobdoootosbee PL8
PL 3: KHBD THAM KHAO 3 issssssscssccssssanssscsscanssssssconsssanscscsssossssasssenssssssiesssias PLI2
PL 4: KHBD THAM KHAO 4 6sc‹ css5Sess922s6995469032869058s6900460 PL16
PL 5: BANG SO LIEU THÍ NGHIEM ROI TỰ DO THÁM KHẢO VỚI DỤNG
CU CHUVEN DUNG saanaaiananniriiiironirriorontrditrgirriogtoirooao PL25
Vil
Trang 10DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐÒ THỊ
Hình 2.1 Hình ảnh (nhìn từ bên cạnh) dụng cụ thí nghiệm đo gia tốc rơi tự do theo CACH 01 T QdđIHA)) aĂẮK&ỪỪ 19
Hình 2.2 Hình anh (nhìn từ trên xuống) bố trí dụng cụ thí nghiệm đo gia tốc rơi tự
do theo cách bố trí l "ma M 㬠19
Hinh 2.3 Minh hoa thiét lap chế độ đo của thi nghiệm đo gia tốc rơi tự đo 20
Hình 2.4 Hình ảnh (nhìn từ bên cạnh) bố trí dụng cụ thí nghiệm do gia tốc rơi tự do Hi8Biefpii|lÔIlTfIZ s.-scsossssgz6:s540622411201120862158360323382313088211638083378451346123243203021812318401823662 21 Hình 2.5 Hình ảnh (nhìn từ trên xuống) bó trí thí nghiệm do gia tốc rơi tự do theo CÁ HD nan nannnnnnnnnsne 21 Hình 2.6 Mô hình phân tích lực của thí nghiệm do hệ số ma sat nghỉ cực dal 25
Hình 2.7 Bồ trí thí nghiệm đo hệ số ma sát nghi cực đại 555cc c2 28 Hình 2.8 Minh hoa kết quả đo góc nghiêng thu được trong thí nghiệm do hệ số ma SAU ngDliCC 6 Í:ecseiooooagiagiiiiioiiiotiioiitisi1i4131441021116513051555318551635138855655583585565565138558888885 29 Hình 2.9 Mô hình phân tích lực của thí nghiệm đo hệ số ma sat trượt 32
Hình 2.10 Bồ trí thí nghiệm đo hệ số ma sat trượt -.2-55255s5csscs-ce .- 35
Hình 2.11 Minh hoạ hình anh đồ thị sau 4 lần thả vật trượt cho thí nghiệm đo hệ số Hình 2.12 Hình ánh phóng to vùng lân cận đỉnh thứ nhất của đồ thị Hình 2.11 37
Hình 2.13 Hình ảnh phóng to vùng lân cận đình thứ hai của đồ thị Hình 2.1L 37
Hình 2.14 Hình ảnh phóng to lân cận đỉnh thứ ba của đồ thị Hình 2.11 38
Hình 2.15 Hình ảnh phóng to vùng lân cận đỉnh thứ tu của đồ thị Hình 2.11 38
Hình 2.16 Hình ảnh minh hoa thu thập số liệu từ đô thị Hình 2.13 8
Hình 2.17 Bồ trí và thực hiện thí nghiệm tham khảo khảo sát mối liên hệ giữa tốc độ dai và tốc độ góc trong chuyền động tròn -2-22222+22EE££zErtcSeerzxercrrrcrrvee 46 Hình 2.18 Kết qua thí nghiệm thực hiện trong Hình 2.]7 -s.:55255:c55: 47
Vili
Trang 11Hình 2.19 Kết quả thí nghiệm tìm hiểu mỗi liên hệ gia tốc hướng tâm và tốc độ góc
Hình 2.21 Kết quả thí nghiệm tìm hiểu mỗi liên hệ gia tốc hướng tâm và tốc độ góch1 nẽ.131DzŒ.,B,H, à ,),) à)à))à ).),),H,.àÀ.à, 48
Hình 2.22 Kết quả thí nghiệm tìm hiểu mối liên hệ gia tốc hướng tâm và tốc độ góc
Hình 3.1 Biểu 46 cột chong thé hiện kết quả HS đánh giá thí nghiệm rơi tự do (mức
Š cao nhất) i1 2110121040/0110112:1002:122)/21022201131014))0241200.42211221232/142101-12302.1200.23331271221011)10.11202 52 53
ix
Trang 12DANH MỤC CÁC BANG BIEU
Bang 1.1 Thống kê chức năng gốc, chức năng trong thí nghiệm sử dụng điện thoại
thông minh và tỉ lệ trang bị của một số loại cảm biến [5] [6] [21], [221 IIBảng 2.1 Kết quả thí nghiệm rơi tự do theo cách bố trí 1 z+2csz+ccscee 23Bang 2.2 Kết quả thí nghiệm rơi tự đo theo cách bố trí 2 s52 s22 23Bảng 2.3 Kết quả thí nghiệm đo hệ số ma sát nghỉ 22-22222222 S2zzc2zzc- 30Bảng 2.4 Kết qua đồ thị thứ nhất thí nghiệm minh hoa đo hệ số ma sat trugt 39
Bảng 2.5 Kết quả đồ thị thứ hai thí nghiệm minh hoạ đo hệ số ma sắt trượt 40
Bảng 2.6 Kết quả đồ thị thứ ba thí nghiệm minh hoa đo hệ sO ma sat trượt 41Bang 2.7 Kết qua đồ thi thứ tư thí nghiệm minh hoa do hệ số ma sat trượt 4I
Bang 3.1 Kết qua HS đánh giá thí nghiệm rơi tự do (mức 5 cao nhất) 53Bang 3.2 Kết qua khảo sát ý kiến chuyên gia cho thí nghiệm rơi tự do (mức 5 cao
Bảng 3.3 Kết quả khảo sát ý kiến chuyên gia cho thí nghiệm đo hệ số ma sat nghỉcực đại (mức 5 cao nhất) 2 ss Ss 112 124115211 11115211111 21215 211112221111 21212 11121 ce2 56
Bang 3.4 Kết quả khảo sát ý kiến chuyên gia cho thí nghiệm đo hệ số ma sat trượt(mức Š cao nhất) 2n 2101121111121 011 1111012011 110201 011011102101 10g12 xe 58
Bang 3.5 Kết quả khảo sát ý kiến chuyên gia cho thí nghiệm tìm hiểu mối liên hệgiữa gia tốc hướng tâm và tốc độ góc 262 21 21122117291 211 2110211211210 xe s9Bang PL 1 Bang số liệu thí nghiệm rơi tự do được thực hiện với dụng cụ chuyên
dung tại phòng thí nghiệm vật lí phd thông trường Dai học Sư phạm Thành phó Hồ
Chí Minh ngày, 19/05/2023) ccsrcsecsersscsivedsccerecessonrssansncssoesioceseetesvessoassvadiscdseersseness PL25
Trang 13DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TÁT
xi
Trang 14MỞ DAU
1 Lý do chọn đề tài
Vật lí là một môn khoa học mà ở đó thực nghiệm mang tính quyết định một
trí thức là chính xác hay chưa chính xác [1], [2] Điều này cho ta thay được tầm quan
trọng cua thí nghiệm trong nghiên cứu trí thức Vật lí nói chung và trong day học Vat
lí nói riêng.
Bên cạnh đó, hiện nay Việt Nam đang bước vào thời kì chuyển đôi căn ban
và toàn điện về giáo dục thông qua các văn bản Nghị quyết số 90/NQ-TW ngày 3tháng 11 năm 2013, Nghị quyết 88/2014/QH13 ngày 28 tháng 11 năm 2014 và Quyếtđịnh sé 404/QD-TTg ngày 27 tháng 3 năm 2015 Dac biệt, vào ngay 26 tháng 12 năm
2018, CT 2018 được Ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT càngminh chứng rõ hơn về điều đó CT 2018 có mục tiêu là giúp HS phát triển các phẩmchat và năng lực cần thiết Trong đó CTVL 2018 đã khang định rằng “chuong trình
Vật lí chú trọng rèn luyện cho HS khả năng tìm hiểu các thuộc tính của đối tượng Vật
lí thông qua các nội dung thí nghiệm, thực hanh dưới các góc độ khác nhau." [2], [3]
Như vậy xét về đặc điểm môn học và cả về bối cảnh giáo dục hiện tại, dạy
học Vật lí can đặc biệt chú trong đến các nội dung thí nghiệm, thực hành Tuy nhiên,
việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí hiện tại còn gặp nhiều hạn chế Trong
đó, lí do về lỗi kĩ thuật của các thí nghiệm chiếm hơn 70% theo một khảo sát được tác giả Nguyễn Thị Thu Thuỷ tiễn hành năm 2020 [4] Chính vì thé, việc xây dựngnhững bộ thí nghiệm từ những dụng cụ, thiết bị đơn giản, để tìm nhưng trực quan và
có độ tin cậy cao là một yêu cầu vô cùng cấp thiết
Một trong những giải pháp được đưa ra chính là việc sử dụng điện thoại thông
mình Điện thoại thông minh có ưu điểm là tiện lợi, nhỏ gọn, vả đặc biệt quan trọng
là được trang bị nhiều loại cảm biến chuyên dụng dé thực hiện các tinh năng, có thê
kể đến như cảm biến gia tốc, từ kể, cảm biến cân băng (cảm biến con quay hồi
chuyên) cảm biến áp suat, microphone, cam biến ánh sáng [5], [6] Các loại cam
biến này nếu được khai thác để sử dụng một cách thích hợp sẽ trở nên vô cùng hữu
hiệu trong việc xây dựng các thí nghiệm Vật lí ứng dụng trong việc dạy học giáo dục.
Trang 15Trên thé giới, việc nghiên cứu ứng dụng các loại điện thoại thông minh trong
thí nghiệm Vật lí nói chung và trong việc đạy học thí nghiệm Vật lí nói riêng đã được
thực hiện bởi rất nhiều nhà nghiên cứu Nồi bật trong số đó phải kê đến nhóm tác giảMartin Monteiro, Cecilia Cabeza, Arturo C Marti cùng một số nhà khoa học đã tiễnhành một loạt thí nghiệm ứng dụng cảm biến của điện thoại thông minh dé tìm hiểu
về mới liên hệ giữa tốc độ góc và gia tốc hướng tâm, năng lượng quay của con lắc vật
lí, xác định từ trường của nam châm điện, đo chiều cao bằng cách sử dụng điện thoại
như một chiếc phong vũ biều [7], [8] [9] hai tác giả Patrik Vogt và Jochen Kuhn
với những thí nghiệm như phân tích rơi tự do, các quá trình va chạm, gia tốc hướng
tâm [10] [11] [12] Ngoài ra, sự ra đời của các ứng dụng như Physics Toolbox Suite của các tác giả Rebecca E Vieyra và Chrystian Vieyra, phyphox của nhóm tác
giả thuộc Khoa Vật lí 2 của trường Đại học RWTH Aachen đã thúc đây việc nghiên
cứu các thí nghiệm Vật lí ứng dụng điện thoại thông minh, đặc biệt là được sử dụng
trong day học Vật lí mà minh chứng là đã có nhiều thí nghiệm Vật lí đã được xâydựng mà trong đó các ứng dụng này đóng vai trò chủ yếu {13] {14] [15] [16] [17].
Tại Việt Nam, một số nghiên cứu cũng được tiền hành trên các ứng dụng của
điện thoại thông mình như của các tác gia Duong Bích Thao và Dinh Thi Quynh Thi
đã dùng ứng dụng Phyphox để đo gia tốc rơi tự do [5], nhóm tác giả Tưởng Duy Hải
và cộng sự khai thác ứng dụng điện thoại đề thực hiện dạy học STEM chủ dé nhàcách âm [6] Tuy nhiên cho đến nay chưa có nghiên cứu nào có tính hệ thong cho chủ
Trang 16Thiết kế và xây dựng được một số thí nghiệm phan Động học va Động lực
học chương trình Vật lí 10 theo CTVL 2018 sử dụng ứng dụng trên điện thoại thông
minh.
Nghiên cứu các văn bản, tài liệu, bài báo
trong nước và quốc tế, CT 2018
Nghiên cứu và đưa ra cơ sở lí luận cho
thoại thông minh
Đánh giá kết qua tính hiệu quả của thí | Thực hiện khảo sát bằng phiếu hỏi đối
nghiệm với HS và các chuyên gia dé đánh giá về
các thí nghiệm đã xây dựng.
- Các thí nghiệm phần Động học và Động lực học Vật lí 10 theo Chương
trình Vật lí 2018.
Š Phương pháp nghiên cứu
*Phuong pháp nghiên cứu lí luận
Phương pháp nảy được sử dụng thông qua việc tìm hiéu các bài báo, nghiêncứu khoa học, luận văn trong nước và quốc tế, CTTT 201 8, CTVL 2018 để tìm hiểucác kiến thức, dit liệu cần thiết, có liên quan đến đề tài như khái niệm về thí nghiệm
Vật lí, vai trò của thí nghiệm Vật lí, phân loại thí nghiệm Vật lí, thực trạng sử dụng thí nghiệm trong đạy học Vật lí
*Phương pháp thực nghiệm khoa học
Trang 17Phương pháp này được sử dụng để thiết kế và xây dựng, chế tạo dụng cụ thínghiệm Điều này thẻ hiện cụ thé qua các bước xác định mục tiêu, lựa chọn dụng cụ, lắp đặt dụng cụ thực hiện và xử lí số liệu thí nghiệm, đánh giá kết quả thí nghiệm.
*Phương pháp thống kê toán học
Sau khi đã xây dựng được các bộ thí nghiệm, các khảo sát được tiền hành
trên HS và các chuyên gia dé đánh giá các bộ thí nghiệm đó Từ các số liệu thu thập
được, các thao tác thống kê, so sánh kết quả từ khảo sát sẽ được tiền hành đề rút ranhững kết luận và nhận xét.
7 Đóng góp của khóa luận
Xây dựng phương án cho 4 bai thí nghiệm sử dụng điện thoại thông minh
Các bộ thí nghiệm được hình thành trong đề tài góp phan vào việc xây dựng các bộthí nghiệm tiện dụng, dé thực hiện, tiết kiệm nhưng van dam bảo tính hiệu quả, trực
quan và chính xác trong quá trình dạy học Vật lí phần Động học và Động lực học.
8 Cấu trúc của khóa luận
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và các phụ lục, phần nội dung của đề tài gồm các chương:
Chương 1: Tông quan
Chương 2: Thiết kế một số phương án thí nghiệm sử dụng điện thoại thông
minh phân động học và động lực học lớp 10
Chương 3: Kết quả và bàn luận
Chương 4: Kết luận
Trang 18CHƯƠNG 1: TONG QUAN
1.1 Thi nghiém trong day hoc Vat li
ta có thê thu nhận được tri thức mới." [I8]
Như vậy, ta có thé hiệu thí nghiệm Vật lí nói chung là các tác động đến các
sự vật, hiện tượng của thể giới khách quan một cách có chủ đích đề từ đó có thê phântích điều kiện và kết quả của sự tác động dẫn đền việc thu nhận được những kiến thức
mới.
Một cách cụ thê hơn, đối với thí nghiệm trong dạy học Vật If, các tác giả,Nguyễn Văn Khai, Nguyễn Duy Chiến và Phạm Thị Mai đã có định nghĩa sau “Thinghiệm Vật lí học tập được hiểu là sự tái tạo nhở các công cụ đặc biệt các hiện tượng
Vật lí trên lớp học trong những điều kiện thuận tiện nhất dé nghiên cứu chúng." [19]
Như vậy, ngoài những tính chất đã nêu của thí nghiệm Vật lí nói chung, thínghiệm Vật lí trong dạy học Vật lí có thêm một đặc điểm mới là thí nghiệm được thực hiện trên lớp học Tuy chi xuất hiện thêm một đặc điểm nhưng mục đặc điểm nay đã mo rộng mục tiêu của việc thực hiện thí nghiệm Vật lí Đối với thí nghiệmVật lí nói chung, mục tiêu là để thu nhận được những tri thức mới Còn đối với thínghiệm trong dạy học Vật lí, mục tiêu ngoài việc dé HS có thé thu nhận được nhữngkiến thức mới mà thông qua đó còn hình thành cho các em những pham chat và năng
lực phù hợp [19].
1.1.2 Vai trò của thí nghiệm trong day học Vật li [ 1S]
1.1.2.1 Về phương điện nhận thức
~ Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận ti thức.
- Thí nghiệm là phương tiện rút ra tính đúng đắn của tri thức đã thu được
5
Trang 19- Thí nghiệm là phương tiện của việc vận dụng tri thức vào thực tiễn.
- Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức Vat lí.
1.1.2.2 Vẻ phương điện lí luận day học Vật lí
- Thí nghiệm la phương tiện góp phan phát trién nhân cách toàn điện của HS
Cu thé hơn:
+ Thí nghiệm là phương tiện dé nâng cao năng lực Vật lí ở HS.
+ Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập Vật lí, tô chức quá
1.1.3 Các loại thí nghiệm sử dung trong dạy học Vật li
1.1.3.1 Thí nghiệm biểu diễn
Thí nghiệm biểu điển là những được GV thực hiện hoặc thực hiện với sự giúp
đỡ của HS dé có thé hình thành được những biểu tượng ban đầu của các hiện tượng,quá trình và định luật Vật lí, bên cạnh đó là cau tạo và tác đụng của một số thiết bị,dụng cụ kĩ thuật Thí nghiệm biêu diễn thường được sử dụng vào những tiết dạy kiến
thức mới hoặc đôi khi trong các tiết ôn tập, củng cỗ kiến thức cho HS [18], [19]
- Thí nghiệm mở đầu: có nhiệm vụ giới thiệu sơ lược vẻ hiện tượng sắp nghiên cứu cho HS Từ đó tạo ra tình huỗng có vấn dé, tạo ra mâu thuẫn về mặt nhận thức và tạo cho HS hứng thú học tập Thí nghiệm mở đầu thường đòi hỏi sự ngắn
gọn, hiện tượng xảy ra nhanh và dụng cụ thiết bị đơn giản [18], [19].
- Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng: có thê được phân ra thành hai loại nhỏ
hon là thí nghiệm nghiên cứu khảo sát và thí nghiệm nghiên cứu minh hoa.
Trang 20+ Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát được tiễn hành theo con đường quy nạpkiến thức: từ những dữ liệu thực nghiệm, băng tư duy logic va tư duy phân tích dékiêm tra tính đúng đắn của gia thuyết được đặt ra và hình thành kiến thức mới [18].
kiến thức đã học dé dự đoán hoặc giải thích các hiện tượng và ứng dụng đó Bằng
cách này mà GV cũng có thê kiểm tra được mức độ nắm vững kiến thức của các em
[18], [19].
1.1.3.2 Thí nghiệm thực tap
Thí nghiệm thực tập là thí nghiệm do HS trực tiếp thực hiện trên lớp trong
phòng thí nghiệm, ngoài lớp, ngoài nha trường hoặc tai nhà với những mức độ hoạt
động tự lực khác nhau So với thí nghiệm biéu diễn, thí nghiệm thực tập có một điểmnổi bật hơn đó chính là việc HS hoạt động tự lực điều này khiến cho thí nghiệm thực
tập có kha năng phát huy tinh tính cực độc lập, sang tạo của các em [18], [19].
Có nhiều cách dé phân loại thí nghiệm thực tập, nhưng trong thực tiễn, người
ta thường phân ra thành ba loại: thí nghiệm trực diện, thí nghiệm thực hành, thí
nghiệm và quan sát Vật lí ở nhà
- Thí nghiệm trực điện: là thí nghiệm được HS tiền hành khi tim hiểu tài liệumới, có thê thuộc phần mở dau, khảo sát nghiên cứu minh hoạ hay củng cô kiến thức.Dưới sự hướng dẫn của GV, HS thực hiện những quan sát ngắn, thí nghiệm đơn giản
dé từ đó đưa ra được một kết luận hoặc minh hoa cho một kiến thức đã được học [18],
[19].
- Thí nghiệm thực hành Vật lí: là loại thí nghiệm được tô chức sau khi đã học xong một đề tài lớn hay một chương của chương trình Thí nghiệm thực hành có nội
7
Trang 21dung phong phú về nhiều mặt nên thường kéo dài khoảng 1 đến 2 giờ, cần thời gian
dé thực hiện và được thực hành trên lớp (trong phòng thí nghiệm) [18], [19].
~ Thí nghiệm và quan sát Vật lí ở nhà: là loại thí nghiệm ma GV giao cho HS
vẻ nhà thực hiện, có thé là định tính hoặc định lượng với nội dung trong các van dé
trong nội dung Vật lí, ngoài ra có thê mở rộng sang các ứng dụng kĩ thuật của Vật lí Thí nghiệm loại này có tác dụng giúp giáo dục kĩ thuật tông hợp cũng như khơi gợi
ứng dụng cũng được chia sẻ rộng rãi thông qua website phyphox.org, kênh Youtube
phyphox § (https://www-.youtube.com/c/PhyphoxOrg), mang xã hội Facebook (hutps://www.facebook.com/phyphox/), mạng xã hội Twitter (nay là X)
(https://twitter.com/rwth_phyphox) Ngoài ra, đề theo dõi Song song số liệu khi thực
hiện thí nghiệm một cách trực quan nhất, nhà phát hành đã tạo ra những đường link
đề kết nối giữa thiết bị thực hiện thí nghiệm và thiết bị thứ hai được sử dụng dé theođõi số liệu thu thập được từ thí nghiệm [20]
Ứng dụng phyphox đã khắc phục được hai nhược điểm lớn của việc thực hiện thí nghiệm bằng điện thoại thông minh Một là không thé quan sát được số liệu trong khi thu thập được vì bản thần điện thoại là một phan của thí nghiệm Hai là thông tin
dữ liệu điện thoại thu thập không thê hiéu được néu không được phân tích trên máytính Phyphox bằng việc tạo ra những đường link cho phép truy cập từ xa từ các thiết
bị khác mà có thê giải quyết được van dé thứ nhất Còn van dé thứ hai được giải quyếtthông qua việc xử lí số liệu trực tiếp trên điện thoại và xuất số liệu ra thành dạng các
đồ thị ở một số thí nghiệm mà HS có thé quan sat được sự thay đôi của đại lượng này
Trang 22so với đại lượng khác như độ dịch chuyền theo thời gian, vận tốc theo thời gian, giatốc hướng tâm theo tốc độ góc một cách trực quan nhất [5], [20].
1.2.2 Chức năng gốc, khả năng ứng dụng vào thí nghiệm, tỉ lệ được trang
bị trong điện thoại của một số loại cảm biến trong điện thoại [5], [6], [21] [22]
Tính theo số thiết bị: 99,9%
Tính theo số
Tự động bật màn hình người sử dung:
khi nhắc điện thoại, đếm | Do gia tốc theo 3 100%
| số bước chân, sử dụng ' trục Ox, Oy, Ox của
cho một số trường hợp ' điện thoại Tính theo số
yêu cầu lắc điện thoại thiết bị: 70,9%
Trang 23thay đôi góc nghiêng của | phăng vuông góc
nhau
Do tốc độ góc của
điện thoại khi quay
Đo cường độ từ
Xác định phương hướng | trường, xác định
bang từ trường Trái Đất _' khoảng cách giữa
hai nam châm
Được sử dụng như một
phong vũ biểu và kết hợp | Do áp suất không
với GPS dé đo chiều cao | khí tác dụng lên điện
của điện thoại so với mực | thoại
Tính theo số
thiết bị: 21,7% Tính theo số
Trang 24chat video
Bảng Ld Thong kê chức năng góc chức nang trong thí nghiệm sử dung điện
thoại thông minh và tỉ lệ trang bị của một số loại cam biến [5], [6] [21] [22]
Bảng trên cho ta thay được chức năng gốc, kha năng ứng dụng của các loại
cảm biến vào trong thí nghiệm và tỉ lệ được trang bị của các loại cảm biến ấy của gần
35000 chiếc điện thoại thông minh [21] Nhìn chung, ta thay được rằng cảm biến giatốc được trang bị nhiều nhất và cảm biến nhiệt độ được trang bị ít nhất dù tính theothiết bị hay tính trên đầu người
Tính trên cả hai tiêu chí thiết bị hay đầu người thì những loại cảm biến đượctrang bị trong hơn 50% thiết bị được tiến hành bởi khảo sát là cảm biến đo gia tốc,
cảm biến do gia tốc (không tính gia tốc trọng trường, cảm biên con quay hôi chuyên,
từ kế và cảm biến ánh sáng Từ đó, ta thấy được rằng các thí nghiệm ứng dụng các
loại cám biến này như đo gia tốc, đo góc nghiêng, đo cường độ từ trường sẽ dédang được tiền hành.
Với cùng hai tiêu chí trên, được trang bị đưới 50% là các loại cảm biển áp
suất, nhiệt độ và tiệm cận Diéu này giúp ta hiéu rằng các thí nghiệm như đo áp suất,
nhiệt độ dù có thé được tiến hành nhưng phạm vi áp dụng sẽ khá nhỏ
Ngoài ra, dù không được thống kê số liệu nhưng ta có thê thấy rằng chức
năng cơ bản của một chiếc điện thoại là nghe và gọi Vì thé, microphone là một thiết
ll
Trang 25bị không thé thiếu của điện thoại, đặc biệt là điện thoại thông mình Như vậy, nhữngthí nghiệm đo khoảng cách bằng âm thanh, đo cường độ âm, độ cao của âm cũng sẽ
dé dang được thực hiện bởi nhiều loại điện thoại và bởi nhiều người khác nhau.
Trang 26CHUONG 2: THIẾT KE MOT SO PHƯƠNG AN THÍ NGHIỆM SỬ
DỤNG ĐIỆN THOẠI THONG MINH PHAN DONG HỌC VÀ DONG
LỰC HỌC VAT LÍ LỚP 10
2.1 Phân tích yêu cầu cần đạt từ CTVL 2018, hình thành ý tưởng và đềxuất hướng sử dụng thí nghiệm
2.1.1 Thí nghiệm đo gia tốc rơi tự do
*Yéu cầu cần đạt được khai thác:
- Thảo luận đề thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, đo được gia tốc rơi tự do bằng dụng cụ thực hành.
*Phan tích yêu cầu cần đạt:
Yêu cầu cần đạt trên có hai mục tiêu chính;
- Mục tiêu 1: HS thiết kế hoặc lựa chọn được phương án thí nghiệm dé đođược gia tốc rơi tự do
- Mục tiêu 2: HS thực hiện được thí nghiệm đã thiết kế bằng dụng cụ thực
hành.
Đề đáp ứng cho các mục tiêu trên, thí nghiệm có thê được thiết kế và triển
như sau:
- Thí nghiệm sẽ thông qua việc sử dung microphone, chế độ đồng hồ bam giờ
âm dé đo được khoảng thời gian từ khi vật rơi đến khi chạm mặt đất kết hợp với việc
đo khoảng cách tir vị trí vật rơi đến mặt đất dé tìm ra giá trị của gia tốc rơi tự đo g
- GV sẽ sử dụng thí nghiệm này ở dạng thí nghiệm thực tập loại thực hành
Vật lí bằng cách cung cấp các dụng cụ thí nghiệm hướng dẫn HS thảo luận đẻ thiết
kế phương án rồi thực hiện, thu thập và xứ lí số liệu nhằm củng cô kiến thức vẻ rơi
tự do, bồi dưỡng kĩ năng thực hành thí nghiệm cũng như hợp tác, làm việc nhóm của
các em HS (Xem KHBD minh hoa ở PL 1).
13
Trang 272.1.2 Thí nghiệm đo hệ số ma sát nghỉ cực đại và đo hệ số ma sát trượt
*Yêu cầu cần đạt được khai thác:
- Mô tả bằng ví dụ thực tiễn và biéu diễn được bằng hình vẽ lực ma sát
- Dùng hình vẻ, phân tích được một lực thành các thành phan vuông góc.
*Phan tích yêu cầu cần đạt, ý tưởng và đề xuất hướng sử dụng thí
nghiệm:
Các yêu câu cần đạt trên có hai mục tiêu chính:
- Mục tiêu 1: HS mô ta được lực ma sat bằng ví dụ thực tiễn
- Mục tiêu 2: HS biéu dién được lực ma sát băng hình vẽ
- Mục tiêu 3: HS có thé phần tích được một lực thành các thành phan vuông góc bằng hình vẽ.
Đê đáp ứng cho các mục tiêu trên, thí nghiệm có thê được thiết kế và triển
khai như sau:
- Thí nghiệm sẽ (thông qua việc sử dung cam biến con quay hồi chuyền, từ
kế và chế độ góc nghiêng) đo được góc nghiêng giữa mặt phẳng nghiêng so vớiphương ngang; cảm biến gia tốc dé do gia tốc của vật chuyên động Kết hợp các thông
số trên với giá trị gia tốc trọng trường g dé suy ra hệ số ma sát nghỉ cực đại và hệ số
ma sat trượt.
- GV sé sử dung thí nghiệm nay ở dạng thí nghiệm thực tap, loại trực diện
hoặc thí nghiệm và quan sát Vật lí ở nhà
+ Đối với cách sử dụng ở vai trò thí nghiệm trực điện, thí nghiệm sẽ được tiến hành tại lớp học hoặc phòng thí nghiệm Cụ thẻ, GV sẽ cùng cấp dụng cụ thí nghiệm, yêu câu HS phân tích lực và thực hiện thí nghiệm, ghi nhận và xử lí số liệu
dé củng cô kiến thức vé lực ma sát (Xem KHBD minh hoa ở PL 2 và PL 3)
+ Đôi với cách sử dụng ở vai trò thí nghiệm và quan sát Vật lí ở nhà, thínghiệm sẽ được HS tiền hành ở nhà Trong trường hợp này, GV sẽ cung cấp dụng cụ
l4
Trang 28và hướng dẫn cho các em thực hiện thí nghiệm trên lớp, sau đó giao cho các em vềnhà thực hiện, ghi nhận và xử lí số liệu dé củng cô kiến thức về lực ma sát.
2.1.3 Thí nghiệm tìm hiểu về mỗi liên hệ giữa gia tốc hướng tâm và tốc độ
góc
*Yéu cầu cần đạt được khai thác:
a a , £ + a 2 yì
- Vận dụng được biêu thức gia tốc hướng tâm a = Ro’, a= R
*Phan tích yêu cau cần đạt, ý tưởng và dé xuất hướng sử dung thí
nghiệm:
Yêu cầu cần đạt trên có mục tiêu vận dụng được biểu thức gia tốc hướng tâm
a= Re, a= =: Tuy nhiên, trước khi có thê vận dụng được thì HS cần được hình
thành kiến thức về gia tốc hướng tâm Chính vi thé, thí nghiệm có thê được thiết kế
và trién khai như sau dé học sinh nêu được biéu thức tính gia tốc hướng tâm a = Ra”
- Băng cách sử dụng thông tin thu thập được về gia tốc hướng tâm và tốc độgóc (từ cảm biến gia tốc và cảm biến con quay hôi chuyên) ứng dụng phyphox thôngqua chế độ gia tốc hướng tâm sẽ vẽ được đồ thị mối liên hệ giữa gia tốc hướng tâm
và tốc độ góc dé nhận xét được mỗi tương quan giữa hai đại lượng này.
- GV sẽ sử dụng thí nghiệm này ở dạng thí nghiệm biều diễn nghiên cứu hiệntượng dé nghiên cứu khảo sát mối liên hệ giữa hai đại lượng Từ đó đưa ra kết qua délàm rõ hơn công thức a = Ra” , kết hợp với công thức v = Re dé thu được công thức
a= 7 (Xem KHBD minh hoa 6 PL 4).
2.2 Thí nghiệm đo gia tốc rơi tự do
2.2.1 Mục đích thí nghiệm
Đo được gia tốc ro tự do bằng cảm biến âm thanh của điện thoại thông mình
thông qua ứng dụng Phyphox
15
Trang 292.2.2 Cơ sở lí thuyết
Thả một vật rơi không vật tốc đầu từ một một độ cao được chọn xuống một
vị trí cách vị trí ban đầu thì khi đó vật đã di chuyên một quãng đường fh Khi đó, vật
sẽ chịu tác dụng của trọng lực và các lực cản của môi trường Xét trong môi trường
không khí nếu b6 qua lực cản không khí thi vật sẽ chi chịu tác dụng của trọng lực.Chính vì thé, gia tốc rơi của vật lúc đó đúng bằng gia tốc trọng trường # (tại mựcnước biên gia tốc trọng trường g =9,8 m/s*) Và công thức dé tính độ cao trong
trưởng hợp này là
2.2.3 Nguyên tắc thí nghiệm
Cảm biến âm thanh sẽ ghi nhận âm thanh lúc kích hoạt vật rơi và lúc vật rơi
xuống trên một quãng đường mà ta đã định sẵn, đo được thời gian giữa hai lần âm
thanh vang lên Từ đó tính được gia tốc trọng trường theo công thức
2.2.4 Dụng cụ thí nghiệm
Điện thoại thông minh có
cái đặt sẵn ứng dụng Do thời gian rơi của viên bi.
phyphox
Cổ định viên bị tại vị trí trước khi
rơi, tạo ra âm thanh vào thời điểm
l6
Trang 30G6 vào thước kim loại, làm thước
Vật gõ bằng kim loại lệch phương làm cho viên bi bat đầu
rơi
Tao âm thanh lớn khi viên bi rơi
Nắp hộp bánh xuống, đánh dau thời điểm kết thúc
việc đo thời gian.
Thước dây mm Do quãng đường viên bi rơi
Bàn Tạo quãng đường giúp viên bi
chuyên động
Thiết bị hiển thị có thẻ kết Tae Hién thị kết quả thi nghiệm lên màn
; chon
nôi internet k hình lớn
Điện thoại thông mình có
cái đặt sẵn ứng dụng Do thời gian rơi của viên bi
phyphox
Cổ định viên bị tại vị trí trước khi
Thước kim loại rơi, tạo ra âm thanh vào thời điểm
viên bi bắt đầu rơi
G6 vào thước kim loại, làm thước
Vật gõ bằng kim loại lệch phương làm cho viên bi bắt đầu
rơi
Trang 31Tao âm thanh lớn khi viên bi rơi
Nắp hộp bánh xuống, đánh dau thời điểm kết thúc
việc đo thời gian.
- Tạo chuyên động quay quanh cạng
Ban le
ban cho thước
Băng keo hai mặt dạng xốp Có định thước và bi
Bi ve Vật nặng
Bàn Tạo độ cao giúp viên bi chuyên động
Thước dây Do quảng đường viên bi rơi
Thiết bị hiển thị có thẻ kết Hién thị kết quả thí nghiệm lên màn
nối internet hình lớn
2.2.5 Lắp đặt, thiết lập dụng cụ thí nghiệm2.2.5.1 Cách bồ trí Ì
- Thước dai 1 m lên mặt bàn có một phần chìa ra ngoài, đặt hộp kim loại
xuống mặt đất sao cho khi bi rơi từ phan chìa bên ngoài xuống thì có thé rơi thăng
đứng vào hộp kim loại
- Do khoảng cách từ mặt trên của thước 1 m đến mặt trên của hộp kim loại bằng thước dây.
18
Trang 32Hình 2.1 Hình ảnh (nhìn từ bên cạnh) ˆ Hình 2.2 Hình ảnh (nhìn từ trên xuống)
dung cụ thí nghiệm do gia tóc rơi tự bồ trí dụng cụ thí nghiệm do gia tóc rơi
do theo cách bé trí 1 tự do theo cách bổ trí 1
- Mở ứng dụng phyphox trên điện thoại, chọn chế độ “Đồng hồ bam giờ âm(Acoustic Stopwwatch)” Điều chỉnh ngưỡng một cách phù hợp sao cho trên tiếng ônmôi trường dé không ghi nhận tạp âm nhưng dưới âm thanh kích hoạt dé có thê ghi
nhận sự thay đổi âm thanh khi viên bi được thả và chạm đất Điều chỉnh độ trễ tối
thiểu đẻ tránh các kích hoạt âm thanh ngắn hơn thời gian đó, chẳng hạn như tiếng
ccho hay tiếng vang Đặt điện thoại lên một vị trí cô định, không quá xa vị trí thước
và hộp kim loại.
- Ở góc phải màn hình, ta thiết lập “Cho phép truy cập từ xa” sao cho xuất
hiện ô tick màu cam, khi đó sẽ có một đường link dẫn hiện lên ở góc dưới màn hình.
19
Trang 33Nhập link đó vào thiết bị trình chiều hoặc thiết bị muốn dùng đề quan sát số liệu để
xuất hiện trên màn hình thiết bị đó.
Tương tự cách bồ trí 1, tuy nhiên thay vì dé thước trực tiếp lên mặt ban, ta sẽ
sử dụng băng keo và bản lề dé có định thước Nguyên nhân của việc này là dé khi ta
gõ thước, ta sẽ không gõ theo phương ngang làm thước lệch qua một bên mà sẽ làm
cho thước quay quanh bản lẻ tạo không gian cho bi rơi xuống đúng theo phương
thăng đứng.
Trang 34bồ trí dung cụ thí nghiệm do gia tốc rơi _ xuống) bổ trí thí nghiệm do gia tốc rơi
tự do theo cách bỏ trí 2 tự do theo cách bố trí 2
2.2.6 Các bước tiến hành thí nghiệm2.2.6.1 Cách bo trí I
BI: Đặt bi lên thước | m sao cho bi cố định
B2: Bam "Đặt lại" dé thời gian trở về 0, bam “Play” dé bắt đầu đo
B3: Dùng vật gõ, gõ nhanh vào thước | m lệch sang một bên sao cho vang
lên âm thanh và bi rơi theo phương thăng đứng Khi này điện thoại sẽ ghi nhận âm
thanh đầu tiên Khi viên bi rơi chạm vào hộp kim loại thì âm thanh sẽ được ghi nhậnlần 2 Điện thoại sẽ ghi nhận thời gian chênh lệch giữa hai âm thanh
B4: Lặp lại thí nghiệm nhiều lần, thu thập và xử lí số liệu
21
Trang 352.2.6.2 Cách bồ trí 2
Tương tự như tiễn hành ở cách bố trí 1 nhưng ta sẽ gõ thước theo phươngthắng đứng
Link video thực hiện thí nghiệm minh hoa: https://youtu.be/hAzz8GrsemY
2.2.7 Kết quả thí nghiệm tham khao
2.2.7.1 Cách bố trí I
22
Trang 36Bảng 2.1 Kết quá thí nghiệm rơi tự do theo cách bồ trí I2.2.7.2 Cách bồ trí 2
Độ cao h =(0,79+0.01)m
23
Trang 372.2.8 Nhận xét kết quả thí nghiệm2.2.8.1 Về độ chính xác (accuracy)
Khi so sánh với lí thuyết về độ lớn của gia tốc trọng trường Kết quả cho thấy
độ lệch lí thuyết của kết quả thu được từ bài thí nghiệm tương đối nhỏ ở hai cách bỗtri, lần lượt là 2,21% và 1.74%
Hơn nữa, khi so sánh với kết quả thu được từ bộ thí nghiệm đo gia tốc trọng
trường sử dụng bộ thí nghiệm đo gia tốc rơi tự do sử dụng công quang điện và đồng
hồ đo hiện số có ở các trường trung học phô thông (xem PL §) Kết quả thu được cho thay giữa việc sử dung dụng cụ chuyên dung va sử dụng điện thoại thông minh va các dụng cụ đơn giản đều cho ra kết quả có sự chênh lệch không quá lớn Điều này
càng chứng tỏ tính hiệu quả của thí nghiệm sử dụng điện thoại thông minh.
2.2.8.2 Về độ tụ của kết quả (precision)
Ta có kết quả sai số tương đối nhỏ ở cả hai cách bố trí, lần lượt là 1,38% và1,34% Diều này cho thay thí nghiệm có độ tụ của kết qua (precision) cao
Như vay, ta thay rang thí nghiệm này tương đối ôn định và có thé được sử dụng dé day học Vật lí ở trường phô thông Tuy nhiên khi day học cần lưu ý với HS
về những nguyên nhân gây sai số dé giải quyết mâu thuẫn giữa kết qua lí thuyết và
kết quả thực nghiệm thu được
2.2.9 Nguyên nhân và biện pháp khắc phục sai số
- Môi trường nơi thực hiện thí nghiệm có những điều kiện ảnh hưởng đếnnhư gió, áp suất không khí, nhiệt 46, độ âm sẽ gây anh hưởng đến kết quả thí
nghiệm
> Khắc phục: Chúng ta có thé hạn chế bằng cách tắt quạt, tránh dé bộ thínghiệm rung lắc dé hạn chế Tuy nhiên, có những điều kiện môi trưởng ta không
thay đổi được như áp suất không khí, nhiệt độ, độ am thì ta phải chap nhận sai số
và giải thích cho HS về các nguyên nhân đó
- Cảm biến âm thanh không thực sự ghi nhận âm thanh ngay lúc vật vừa rơi
đo có sự truyền âm trong không khí
24
Trang 38> Khác phục: Đặt điện thoại gần với bộ thí nghiệm giúp quãng đường âmthanh đi ngắn hơn và từ đó giám thiểu được thời gian âm thanh truyền từ vị trí phátđến điện thoại gây ra sai sé.
- Thao tác của người thực hiện thí nghiệm chưa thành thục.
> Khắc phục: Luyện tập nhiều lần cho thành thục lấy số liệu nhiều làn Đặc
biệt, néu muốn sử dụng thí nghiệm, trước khi lên lớp, GV can luyện tập làm thí
nghiệm nhiều đảm bao thao tác nhanh gọn, thành thục giúp đỡ tốn thời gian và kết
quả chính xác thì mới khai thác được thí nghiệm hiệu quả.
2.3 Thí nghiệm đo hệ số ma sát nghỉ cực đại
2.3.1 Mục đích thí nghiệm
Đo được hệ số ma sắt nghỉ giữa hai mặt tiếp xtic bang cách sử dụng điện thoại
thông minh có cai dat ứng dụng phyphox
2.3.2 Cơ sở lí thuyết
Xét bài toán một vật đặt đứng yên trên dốc có góc nghiêng @ so với phương nằm ngang dưới tác dụng của trọng lực và không có lực kéo hay lực đây khác Khi
đó, vật chịu tác dụng của trọng lực, phản lực của dôc và lực ma sát nghỉ
Hình 2.6 Mô hình phân tích lực của thí nghiệm đo hệ so ma sát nehi cực đại
Trang 39® Theo định luật I Newton, ta có:
nghỉ cực đại và đồng thời tại góc nghiêng đó vật sẽ bắt đầu có xu hướng trượt xuống
Từ đó ta sẽ tác định được hệ số ma sát nghỉ cực đại của hai mặt tiếp xúc theo công
thức /„„„ = tan ở,
2.3.3 Nguyên tắc thí nghiệm
Tang dan góc nghiêng @ của mặt phăng so với phương nằm ngang Đến một
góc nghiêng a, nhất định thì vật sẽ bắt đầu có xu hướng chuyên động Góc đó sẽđược ghi nhận bằng cam biến con quay hồi chuyển trong điện thoại thông minh, từ
đó ta sẽ tìm được giá trị của hệ số ma sắt nghỉ cực đại theo công thức
HM, = tana,
2.3.4 Dung cụ thí nghiệm
26
Trang 40Điện thoại thông minh có : :
ae : Do góc nghiêng mà tam gỗ nhỏ bắt
cài đặt san ứng dụng
đầu chuyên động
phyphox
Op lưng phù hợp với điện Kết hợp dé cỗ định vật nên tam gỗ
thoại sử dụng nhỏ, từ đó làm giảm thiệt hại cho
điện thoại.
mm m3
Ngoài ra, băng keo hai mặt còn đề cô
Băng keo hai mặt ¬ định bọt biển lên tắm gỗ dài
Tam gỗ dài có kích thước 70 l
Máng trượt nghiêng
cm x 10cm
Tấm gỗ ngắn có kích thước
Vật trượt 10cm x 10cm
Giảm tác động đến điện thoại khi vật
Bọt biển trượt dừng lại đột ngột sau khi trượt
trên mặt phăng nghiêng
Thiết bị hiển thị có thẻ kết Hiển thị kết quả thí nghiệm lên màn
Roe Ty chon
noi internet hinh lon
2.3.5 Lắp đặt, thiết lap dung cụ thí nghiệm
- Dùng băng keo hai mặt dé có định mặt gai của băng gai dính lên mặt trênvật chuyên động, mặt bông dinh lên mặt sau của ốp lưng điện thoại
- Gắn điện thoại vào ốp lưng
- Gắn bọt biên lên phan cuỗi của mặt phẳng nghiêng
- Bật ứng dụng phyphox, chọn “D6 nghiêng”, chế độ “Mặt phẳng”
27