Thí nghiệm có tác động mạnh đến các giác quan của học sinh, thông qua thí nghiệm và bằng thí nghiệm có thể tạo cho học sinh Thí nghiệm vật lí được trình bày trong chương trình và sách gi
Trang 1Các từ viết tắt trong khóa luận
Trang 2PHẦN I: MỞ ĐẦU 1
1 Lý do chọn đề tài 1
2 Mục đích nghiên cứu 3
3 Đối tượng nghiên cứu và khách thể nghiên cứu 3
3.1 Đối tượng nghiên cứu 3
3.2 Khách thể nghiên cứu 3
4 Phương pháp nghiên cứu 3
4.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết 3
4.2 Phương pháp điều tra 4
4.3 Phương pháp thực nghiệm 4
4.4 Phương pháp thống kê toán học 4
4.5 Phương pháp hệ thống hóa kiến thức 4
5 Phạm vi nghiên cứu 4
6 Giả thiết khoa học 5
7 Đóng góp của khóa luận 5
8 Cấu trúc của khóa luận 5
PHẦN II NỘI DUNG 6
CHƯƠNG I CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ TRONG DẠY HỌC Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 6
I CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA THÍ NGHIỆM VẬT LÝ 6
1 Thí nghiện vật lí 6
2 Đặc điểm của thí nghiệm vật lý 6
3 Sự khác nhau cơ bản của thí nghiệm và quan sát tự nhiên 7
II SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 7
1 Vai trò của thí nghiệm vật lí trong dạy học 7
2 Chức năng (tác dụng) của thí nghiệm vật lí 8
3 Các loại thí nghiệm trong dạy học 9
Trang 3III CÁC YÊU CẦU KHI TIẾN HÀNH CÁC THÍ NGHIỆM VẬT LÍ Ở
TRƯỜNG PHỔ THÔNG 10
1 Những yêu cầu chung về việc sử dụng thí nghiệm 10
2 Yêu cầu đối với thí nghiệm biểu diễn của giáo viên 11
3 Yêu cầu đối với thí nghiệm trực diện của học sinh 11
4 Yêu cầu đối với thí nghiệm thực hành của học sinh 12
CHƯƠNG II CƠ SỞ THỰC TIỄN VỀ THÍ NGHIỆM VẬT LÍ LỚP 10 13
1 Khái quát về chương trình và sách giáo khoa vật lí lớp 10 ban cơ bản 13
2 Thực tiễn về thí nghiệm vật lí 13
2.1 Trường THPT Thạch Kiệt 13
2.2 Trường THPT Minh Đài 14
2.3 Trường THPT Văn Miếu 15
2.4 Trường THPT số 2 Văn Bàn 16
2.5 Trường THPT Phù Yên 17
2.6 Trường THPT Trung Nghĩa 18
2.7 Trường THPT Thành Phố Điện Biên Phủ 19
2.8 Trường THPT Mai Sơn 20
CHƯƠNG III CÁCH TIẾN HÀNH CÁC THÍ NGHIỆM TRONG CHƯƠNG TRÌNH VÀ SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÍ LỚP 10 (BAN CƠ BẢN) 22
I CÁC THÍ NGHIỆM CƠ HỌC 22
1 Khảo sát chuyển động thẳng đều của viên bi trên máng ngang 22
1.1 Mục đích 22
1.2 Cơ sở lý thuyết 22
1.3 Dụng cụ thí nghiệm 23
1.4 Lắp ráp thí nghiệm 24
1.5 Tiến hành thí nghiệm 24
1.5.1 Chứng minh chuyển động của viên bi trên máng ngang P là chuyển động thẳng đều 24
1.5.2 Khảo sát các tính chất của chuyển động thẳng đều của viên bi trên máng ngang P 25
1.5.3 Xác định tốc độ của viên bi chuyển động thẳng đều trên máng ngang P 26
Trang 41.7 Kết quả thí nghiệm 26
2 Khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều của viên bi trên máng nghiêng Xác định vận tốc, gia tốc 27
2.1 Mục đích thí nghiệm 27
2.2 Cơ sở lí thuyết 27
2.3 Dụng cụ thí nghiệm 29
2.4 Lắp ráp thí nghiệm 29
2.5 Tiến hành thí nghiệm 31
2.5.1 Khảo sát chuyển động thẳng nhanh dần đều dựa vào bảng tính tỉ số 2 s t ………… 31
2.5.2 Khảo sát chuyển động nhanh dần đều dựa vào đồ thị 2 sf t 31
2.6 Kết quả thí nghiệm 31
3 Tổng hợp hai lực đồng quy 32
3.1 Mục đích thí nghiệm 32
3.2 Cơ sở lý thuyết 32
3.3 Dụng cụ thí nghiệm 33
3.4 Lắp ráp thí nghiệm 33
3.5 Tiến hành thí nghiệm 34
3.6 Kết quả thí nghiệm 35
3.7 Những điểm cần chú ý 35
4 Xác định hợp lực của hai lực song song 36
4.1 Mục đích thí nghiệm 36
4.2 Cơ sở lý thuyết 36
4.3 Dụng cụ thí nghiệm 36
4.4 Lắp ráp thí nghiệm 37
4.5 Tiến hành thí nghiệm 37
3.5.Những điều cấn chú ý 38
4.6 Kết quả thí nghiệm 38
Trang 55 Khảo sát chuyển động rơi tự do 39
5.1 Mục đích thí nghiệm 39
5.2 Cơ sở lí thuyết 39
5.3 Dụng cụ thí nghiệm 39
5.4 Lắp ráp thí nghiệm 40
5.5 Tiến hành thí nghiệm 41
5.6 Kết quả thí nghiệm 42
5.7 Những điều cần chú ý 42
6 Khảo sát chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng Xác định hệ số ma sát trƣợt 43
6.1 Mục đích thí nghiệm 43
6.2 Cơ sở lí thuyết 43
6.3 Dụng cụ thí nghiệm 44
6.4 Lắp ráp thí nghiệm 44
6.5 Tiến hành thí nghiệm 45
6.6 Kết quả thí nghiệm 46
6.7 Những điều cần chú ý khi làm thí nghiệm 46
7 Khảo sát lực đàn hồi Nghiệm định luật Húc 48
7.1 Mục đích thí nghiệm 48
7.2 Cơ sở lí thuyết 48
7.3.Dụng cụ thí nghiệm 48
7.4 Lắp ráp thí nghiệm 49
7.5.Tiến hành thí nghiệm 49
7.6 Kết quả thí nghiệm 50
8 Khảo sát sự cân bằng của vật rắn có trục quay cố định Nghiệm quy tắc mô men lực 51
8.1 Mục đích thí nghiệm 51
8.2 Cơ sở lí thuyết 51
8.3 Dụng cụ thí nghiệm 52
8.4 Lắp ráp thí nghiệm 52
8.5 Tiến hành thí nghiệm 52
Trang 69 Khảo sát lực quán tính li tâm trong chuyển động quay của vật rắn 55
9.1 Mục đích thí nghiệm 55
9.2 Cơ sở lí thuyết 55
9.3 Dụng cụ thí nghiệm 56
9.4 Tiến hành thí nghiệm 56
9.5 Kết quả thí nghiệm 59
9.6 Những điều cần chú ý 59
II CÁC THÍ NGHIỆM NHIỆT HỌC 60
1 Khảo sát quá trình đẳng nhiệt của chất khí Nghiệm định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt 60
1.1 Mục đích thí nghiệm 60
1.2 Cơ sở lý thuyết 60
1.3 Dụng cụ thí nghiệm 61
1.4 Lắp ráp thí nghiệm 61
1.5 Tiến hành thí nghiệm 62
1.6 Kết quả thí nghiệm 62
1.7 Những điểm cần chú ý 63
2 Khảo sát quá trình đẳng tích của chất khí Nghiệm định luật Sác-lơ 63
2.1 Mục đích thí nghiệm 63
2.2 Cơ sở lí thuyết 63
2.3 Dụng cụ thí nghiệm 64
2.4 Tiến hành thí nghiệm 64
2.5 Kết quả thí nghiệm 65
3 Thí nghiệm thiết lập phương trình trạnh thái của khí lí tưởng 65
3.1 Mục đích thí nghiệm 65
2.2 Cơ sở lí thuyết 65
2.3 Dụng cụ thí nghiệm 66
3.4 Lắp ráp thí nghiệm 66
3.5 Tiến hành thí nghiệm 67
3.6 Kết quả thí nghiệm 67
Trang 74 Quan sát các hiện tượng bề mặt của chất lỏng Hiện tượng dính ướt và
không dính ướt 68
4.1 Mục đích thí nghiệm 68
4.2 Dụng cụ thí nghiệm 68
4.3 Tiến hành thí nghiệm 68
5 Khảo sát hiện tượng căng mặt ngoài của chất lỏng Xác định hệ số căng mặt ngoài 70
5.1 Mục đích thí nghiệm 70
5.2 Cơ sở lí thuyết 70
5.3 Dụng cụ thí nghiệm 71
5.4 Lắp ráp thí nghiệm 71
5.5 Tiến hành thí nghiệm 72
5.6.Những điều cần chú ý 73
5.7.Kết quả thí nghiệm 74
5.8 Câu hỏi kiểm tra 75
CHƯƠNG IV: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 77
I MỤC ĐÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 77
1 Mục đích thực nghiệm 77
2 Phương pháp thực nghiệm 77
II Nội dung thực nghiệm 77
1 Thực nghiệm tại trường THPT Thạch Kiệt 77
2 Thực nghiệm tại trường THPT Tuần Giáo 79
3 Thực nghiệm tại trường THPT số 2 Văn Bàn 80
4 Thực nghiệm tại một số trường THPT 80
5 Đánh giá chung 81
PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 83
1 Kết luận 83
2 Đề nghị 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO 85
Trang 8để đáp ứng nhu cầu tuyển dụng ngày nay Nhiệm vụ đó đặt ra cho ngành phải đổi mới đồng bộ mục đích, nội dung, phương pháp, phương tiện dạy học có như vậy ngành giáo dục mới có thể đảm bảo tốt nhiệm vụ của nghị quyết TW 2 khóa VIII về đổi mới giáo dục và đào tạo con người mới hiện nay
Trong chương trình phổ thông, môn Vật lí có vai trò quan trọng trong việc thực hiện phương pháp giáo dục phổ thông Việc giảng dạy môn Vật lí có nhiệm
vụ cung cấp cho HS một hệ thống kiến thức cơ bản, bước đầu hình thành ở HS những kĩ năng và thói quen làm việc khoa học, góp phần hình thành ở học sinh những năng lực nhận thức, năng lực hành động và các phẩm chất nhân cách mà giáo dục đã đề ra
Ngoài ra môn Vật lí còn có thể hình thành ở HS niềm tin về bản chất khoa học tự nhiên cũng như khả năng nhận thức của con người, vật lý đã giúp con người cải tạo thế giới tự nhiên và phục vụ con người Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, vật lý đã có nhiều bước tiến nhảy vọt khẳng định vai trò của một ngành khoa học quan trọng giúp con người cải tạo hoàn thiện đối với tự nhiên
Vật lí với đặc thù của môn vật lí là môn khoa học tự nhiên thì việc tiến hành thí nghiệm trong các giờ học trên lớp và trong các giờ thực hành là rất cần thiết Vì vậy việc sử dụng thí nghiệm vào dạy học vật lí ở trường THPT không chỉ là việc bắt buộc, mà nó còn là biện pháp quan trọng giúp nâng cao chất lượng dạy và học, góp phần tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh
Trang 9Trong dạy học vật lí việc khai thác hiệu quả vai trò của thí nghiệm vật lí là một trong những vấn đề hết sức cần thiết vì thí nghiệm có vai trò rất quan trọng trong khoa học nói chung và trong dạy học vật lí nói riêng Thí nghiệm là nguồn cung cấp chính xác, dễ hiểu về sự vật hiện tượng, là phương tiện tốt để kiểm tra tính đúng đắn của vật lí, là phương tiện rèn luyện sự khéo léo của học sinh, thí nghiệm góp phần đánh giá năng lực tư duy giúp củng cố vận dụng kiến thức một cách vững chắc cho học sinh Thí nghiệm có tác động mạnh đến các giác quan của học sinh, thông qua thí nghiệm và bằng thí nghiệm có thể tạo cho học sinh
Thí nghiệm vật lí được trình bày trong chương trình và sách giáo khoa vật lí
10 (ban cơ bản) gồm 2 loại: thí nghiệm biểu diễn của giáo viên và thí nghiệm do học sinh thực hiện Trong các thí nghiệm học sinh có 3 bài thí nghiệm thực hành Còn lại với các thí nghiệm khác bao gồm cả thí nghiệm biểu diễn của giáo viên và thí nghiệm do học sinh tự tiến hành, có số lượng lớn tuy nhiên SGK lại trình bày các thí nghiệm này vắn tắt có nhiều bài chỉ có hình ảnh chứ không có hướng dẫn cách thực hiện, cách sử dụng dụng cụ thí nghiệm Đó là điều rất khó
Trang 10trường THPT
Việc trình bày chi tiết về mục tiêu, cơ sở lí thuyết, dụng cụ thí nghiệm, cách
sử dụng và các bước tiến hành thí nghiệm trong chương trình và SGK vật lí lớp
10 sẽ là tài liệu tham khảo giúp cho các thầy cô giải quyết được khó khăn trên để thực hiện thành công bài giảng của mình Đây là mục tiêu của đề tài hướng tới Với mong muốn góp phần nhỏ bé của mình trong việc nâng cao chất lượng giảng dạy và học môn vật lí ở trường trung học phổ thông, tôi lựa chọn đề tài
“phương pháp tiến hành các thí nghiệm vật lí lớp 10 ban cơ bản” Tôi rất mong
nhận được sự góp ý của các thầy cô và bạn bè Tôi xin chân thành cảm ơn !
2 Mục đích nghiên cứu
+ Đối với bản thân:
- Tập dượt làm công tác nghiên cứu khoa học
- Làm khóa luận tốt nghiệp
+ Đối với tập thể sinh viên: làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các ngành
sư phạm vật lí, và giáo viên THPT
3 Đối tượng nghiên cứu và khách thể nghiên cứu
3.1 Đối tượng nghiên cứu
Các bài thí nghiệm trong chương trình và SGK lớp 10 ban cơ bản
3.2 Khách thể nghiên cứu
Đặc điểm, tính chất, mục đích và cách thực hiện các thí nghiệm trong chương trình và sách giáo khoa lớp 10 ban cơ bản
4 Phương pháp nghiên cứu
4.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
+ Thu thập tài liệu có liên quan đến khóa luận
+ Sưu tập tài liệu ở nhiều nguồn khác nhau: Thư viện, muộn thầy cô, bạn bè
- Đọc các tài liệu có liên quan
- Nghiên cứu về phương pháp dạy học vật lí ở trường THPT
- Nghiên cứu về phương pháp dạy học vật lí ở phổ thông Đặc biệt trong vấn đề “sử dụng thí nghiệm vật lí trong dạy học”
Trang 11- Nghiên cứu nội dung chương trình SGK vật lí 10 ban cơ bản và ban nâng cao
- Tìm hiểu phương án thí nghiệm đã được xây dựng thuộc phạm vi đề tài nghiên cứu
+ Sắp xếp hệ thống những thông tin đã nghiên cứu có liên quan đến khóa luận lựa chọn
4.2 Phương pháp điều tra
+ Điều tra xem mong muốn của GV, HS trong học tập, công tác giảng dạy + Hiện trạng sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở các trường phổ thông + Hiệu quả sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở các trường phổ thông + Điều tra đối với sinh viên của trường ĐHTB
+ Điều tra đối với các giáo viên ở một số trường THPT
4.3 Phương pháp thực nghiệm
+ Tiến hành các phương án thí nghiệm nghiên cứu các bài thí nghiệm Vật lí lớp 10 kiểm tra tính đúng đắn của một số định luật Vật lí
+ Tiến hành làm thí nghiệm tại phòng thí nghiệm của trường ĐHTB
+ Tiến hành thực nghiệm một số bài ở một số trường THPT
+ Sau khi tiến hành thực nghiệm, dựa trên kết quả giờ dạy, tiến hành đánh giá mức độ khả thi của các phương án thí nghiệm
4.4 Phương pháp thống kê toán học
4.5 Phương pháp hệ thống hóa kiến thức
Sắp xếp và hệ thống hóa nội dung đã nghiên cứu sau đó tổng hợp lại các vấn đề đó để hoàn thành khóa luận
5 Phạm vi nghiên cứu
+ Do giới hạn về mặt thời gian, do năng lực và kinh nghiệm nghiên cứu khoa học còn hạn chế nên tôi chỉ chọn phần các thí nghiệm trong nội dung trương trình Vật lí lớp 10 ban cơ bản để nghiên cứu
+ Các thiết bị thí nghiệm vật lí tại phòng thí nghiệm vật lí trường ĐHTB + Một số trườngng THPT ở các tỉnh Phú Thọ, Điện Biên, Hòa Bình, Thái Bình, Lai Châu, Sơn La
Trang 12Việc tiến hành các thí nghiệm trong chương trình và SGK vật lí lớp 10 ban
cơ bản sẽ góp phần nâng cao trình độ chuyên môn, nghiệp vụ cho sinh viên sư phạm vật lý và tạo tiền đề sau này ra dạy học vật lý ở trường phổ thông tốt hơn
7 Đóng góp của khóa luận
+ Xây dựng và tiến hành được các bài thí nghiệm trong chương trình vật lí lớp 10 ban cơ bản
+ Cung cấp tài liệu về phương pháp tiến hành các thí nghiệm Vật lí 10 ban
8 Cấu trúc của khóa luận
Phần I Mở đầu
Phần II Nội dung
Chương I Cơ sở lí luận về thí nghiệm vật lí ở trường phổ thông Chương II Cơ sở thực tiễn về thí nghiệm vật lí
Chương III Cách tiến hành các thí nghiệm biểu diễn trong sách giáo khoa vật lí 10 ban cơ bản
Chương IV Thực nghiệm sư phạm
Phần III Kết luận và đề nghị
Trang 13PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG I CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ THÍ NGHIỆM VẬT LÍ
TRONG DẠY HỌC Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG
I CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA THÍ NGHIỆM VẬT LÍ
1 Thí nghiện vật lí
Thí nghiệm vật lí là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện tượng khách quan Thông qua sự phân tích có điều kiện mà trong đó diễn ra sự tác động, ta có thể thu được các tri thức mới
2 Đặc điểm của thí nghiệm vật lí
- Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua thí nghiệm, có thể trả lời các câu hỏi đã đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết Mỗi thí nghiệm cần phải có ba yếu tố cấu thành: Đối tượng cần nghiên cứu, phương tiện tác động lên đối tượng cần nghiên cứu
và phương tiện cần quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của tác động
- Các điều kiện của thí nghiệm có thể biến đổi được để ta nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác được giữ nguyên không đổi
- Các điều kiện của thí nghiệm phải được thống kê, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các dụng cụ thí nghiệm có mức độ chính xác cần thiết, nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối
đa các nhiễu (nghĩa là loại bỏ tối đa các điều kiện để không làm xuất hiện các tính chất các mối quan hệ không được quan tâm)
- Đặc điểm quan trọng nhất của thí nghiệm là tính có thể quan sát được sự biến đổi các đại lượng nào đó do sự biến đổi của đại lượng khác Điều này đạt được qua các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quan sát, đo đạc
- Có thể lặp lại các thí nghiệm Điều này có nghĩa là: với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiện thí nghiệm như nhau thì khi bố trí lại thí nghiệm, tiến hành lại các thí nghiệm, hiện tượng, quá trình vật lí diễn ra trong thí nghiệm phải giống nhau như các thí nghiệm trước đó
Trang 14Quan sát có chủ định là phương pháp thu thập tri thức dựa trên sự thu nhận tri giác cảm tính đối tượng nghiên cứu theo mục đích nhất định Về nguyên tắc, đối tượng cần quan sát cũng được lựa chọn có chủ định và được chủ thể quan sát một cách có ý thức
- Với các đặc điểm của thí nghiệm nêu trên, sự khác nhau cơ bản giữa thí nghiệm và quan sát tự nhiên là ở chỗ: trong quan sát, ta không có một sự tác động nào vào đối tượng cần quan sát Ngược lại trong thí nghiệm, ta tác động có chủ định vào đối tượng cần nghiên cứu, nhờ vậy thí nghiệm không những cho phép nghiên cứu các hiện tượng không xảy ra hoặc xảy ra dưới dạng thuần khiết trong tự nhiên mà còn làm cho sự quan sát, đo đạc được đơn giản dễ dàng hơn, tạo ra những hiện tượng ở cùng một thời điểm mong muốn và tạo điều kiện đi tới nhận thức được quá trình nào đó
- Việc nghiên cứu các mối quan hệ có tính quy luật nhưng chỉ mang tính chất bộ phận giữa các đại lượng vật lí ở từng thí nghiệm riêng biệt tạo cơ sở cho việc xem xét sự tác động đồng thời của nhiều định luật vật lí trong một hiện tượng, quá trình vật lí đầy đủ hơn, sâu sắc hơn
II SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG
1 Vai trò của thí nghiệm vật lí trong dạy học
Thí nghiệm vật lí là yếu tố không thể thiếu được trong quá trình nhận thức vật lí có thể thực hiện những chức năng khác trong tiến trình dạy học:
a Thí nghiệm vật lí là cơ sở để xây dựng, chứng minh kiến thức vật lí
b Thí nghiệm vật lí (thí nghiệm học sinh làm) có tác dụng bồi dưỡng cho học sinh phương pháp nghiên cứu vật lí, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, sử dụng các dụng cụ đo và các thiết bị khác
c Thí nghiệm vật lí có tác dụng bồi dưỡng cho học sinh kiến thức kĩ năng
kĩ thuật tổng hợp
d Thí nghiệm vật lí có thể được sử dụng như phương tiện để đề xuất vấn đề, để cho học sinh vận dụng, củng cố kiến thức, để kiểm tra kiến thức của học sinh
Trang 15e Thí nghiệm vật lí có tác dụng bồi dưỡng một số đức tính tốt cho học sinh như: tính chính xác, tính trung thực, tính cẩn thận, tính kiên trì, …
2 Chức năng (tác dụng) của thí nghiệm vật lí
1 Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí
Theo quan điểm của lí luận nhận thức, trong dạy học vật lí ở trường THPT thí nghiệm vật lí có các chức năng sau:
- Thí nghiệm vật lí là phương tiện của việc thu thập tri thức (nguồn thu trực tiếp của tri thức)
- Thí nghiệm vật lí là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của tri thức thu nhận được
- Thí nghiệm vật lí là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào thực tiễn
- Thí nghiệm vật lí là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lí
2 Các chức năng của thí nghiệm vật lí theo quan điểm lí luận dạy học
+ Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học
- Giai đoạn định hướng mục tiêu kiến thức kĩ năng của học sinh
- Giai đoạn hình thành kiến thức mới
- Quá trình củng cố kiến thức, kĩ năng của học sinh
- Kiểm tra, đánh giá kiến thức và kĩ năng của học sinh
+ Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của học sinh
- Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn kĩ năng, kĩ xảo về vật lí của học sinh
- Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập vật lí, tổ chức quá trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh
- Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dưỡng phẩm chất đạo đức của học sinh
- Thí nghiệm là phương tiện đơn giản hóa và trực quan các hiện tượng vật lí trong dạy học
Trang 16a Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên
Việc tổ chức thí nghiệm biểu diễn của giáo viên nhằm giới thiệu tương đối nhanh với học sinh chủ yếu là mặt định tính của các hiện tượng, các quá trình, các quy luật nghiên cứu…, những cái mà học sinh nhìn được bằng mắt
Tùy theo mục đích sử dụng, thí nghiệm biểu diễn theo các bước khác nhau của tiến trình dạy học, các thí nghiệm biểu diễn có thể chia làm ba loại thí nghiện mở đầu, thí nghiệm nghiên cứu các hiện tượng và thí nghiệm củng cố
- Thí nghiệm mở đầu
Thí nghiệm mở đầu là thí nghiệm được dùng làm mục đích đề xuất vấn đề cần nghiên cứu
- Thí nghiệm nghiên cứu hiện tƣợng
Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng là thí nghiệm nhằm xây dựng, chứng minh kiến thức mới, bao gồm:
- Thí nghiệm khảo sát: thí nghiệm nhằm khảo sát sự kiện, thu lượm dữ liệu thực nghiệm để từ đó rút ra kết luận khái quát, kiến thức mới vừa xây dựng
- Thí nghiệm kiểm tra, minh họa: thí nghiệm nhằm kiểm tra minh họa để xác nhận trên thực tế điều kết luận đã được nêu ra, là kiến thức mới cần dạy
- Thí nghiệm củng cố
Thí nghiệm củng cố là thí nghiệm nhằm giúp cho học sinh vận dụng kiến thức
đã học để giải thích, dự đoán hiện tượng, qua đó nắm vững kiến thức đã học
b Thí nghiệm do học sinh thực hiện
- Thí nghiệm trực diện đồng loạt của học sinh
Thí nghiệm do học sinh trực tiếp tiến hành đồng loạt cần thiết để tích lũy các sự kiện nhằm khái quát hóa lí thuyết và chủ yếu là để kiểm tra tính đúng đắn của các hệ quả lí thuyết Chúng giúp học sinh cụ thể hóa hoàn thiện và phát triển những kiến thức đã học, nghiên cứu các hiện tượng về mặt định lượng, rèn luyện
kĩ năng và thói quen ban đầu sử dụng các dụng cụ thí nghiệm
- Thí nghiệm thực hành vật lý
Thí nghiệm Vật lí cũng được dùng mục đích như thí nghiệm trực diện Nhưng mức độ tự lực của học sinh ở đây cao hơn, họ áp dụng kiến thức vào những điều kiện mới Thực hành vật lí tạo ra khả năng ôn tập những kiến thức
Trang 17đã học ở trình độ cao hơn, đào sâu, mở rộng và tổng hợp các kiến thức, phát triển kĩ năng và thói quen sử dụng các dụng cụ và thiết bị phức tạp và hoàn thiện hơn, gần gũi với kĩ thuật hơn, làm quen với các yếu tố tự lực thực nghiệm
c Các bài toán thí nghiệm
Các bài toán thí nghiệm đòi hỏi phải tìm tòi bằng thực nghiệm tự lực những
số liệu khởi đầu để giải quyết về mặt lí thuyết các bài toán đó và kiểm tra tiếp theo bằng thực nghiệm tính đúng đắn của kết quả thu được
d Thí nghiệm và quan sát ở nhà
Thí nghiệm và quan sát ở nhà là một loại bài tập thực hiện tự lực (không có
sự kiểm tra của giáo viên trong tiến hành công việc) các thí nghiệm đơn giản nhất Như vậy là theo hệ thống các thí nghiệm nói trên, tất cả các học sinh đều đi dần dần từ những kiến thức ban dầu thu nhận được ngay trong thời gian giáo viên làm thí nghiệm biểu diễn, đến chỗ đào sâu, chính xác hóa kiến thức đó, có được hàng loạt kĩ năng và các thói quen thực hành trong thí nghiệm trực diện và sau đó dẫn đến chỗ mở rộng, hoàn thiện và đào sâu chính xác hóa kiến thức, có được hàng loạt kĩ năng và thói quen trong thí nghiệm thực hành Đồng thời các
em giải các bài tập thí nghiệm là những bài tập mở ra những con đường vật lí theo mục đích đã đề ra Cuối cùng một số học sinh có khả năng áp dụng các kiến thức vào trong thực tế và thực hiện các bài làm thí nghiệm ở nhà, là những bài tập cho quen dần việc nghiên cứu tự lực các hiện tượng, năng lực và hứng thú hơn sẽ phát triển những yếu tố sáng tạo khoa học kĩ thuật trong các nhóm vật lí
và nắm được phương pháp làm việc với các dụng cụ vật lí kĩ thuật
III CÁC YÊU CẦU KHI TIẾN HÀNH CÁC THÍ NGHIỆM VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG
1 Những yêu cầu chung về việc sử dụng thí nghiệm
a Cần xác định rõ sơ đồ thí nghiệm và mục đích thí nghiệm (Dùng thiết bị gì? Trình tự thao tác thế nào? Cần quan sát, đo đạc cái gì? Để làm gì?)
b Thí nghiệm phải thành công, có kết quả rõ ràng
c Mọi dụng cụ thiết bị và cách tiến hành thí nghiệm phải đảm bảo những quy tắc an toàn
Trang 18a Cần đảm bảo cho học sinh ý thức được sự cần thiết của tiến hành thí nghiệm, mục đích thí nghiệm và tham gia vào quá trình quan sát thí nghiệm, phân tích kết quả thí nghiệm
b Cần xác định rõ lôgic của tiến trình bài dạy, trong đó việc tiến hành biểu diễn thí nghiệm của giáo viên xuất hiện đúng lúc cần thiết trong mối quan hệ giữa việc giáo viên giảng giải và hướng dẫn hoạt động học tập của học sinh Cần chú ý tránh tình trạng lạm dụng thí nghiệm vật lí, sử dụng thí nghiệm đơn thuần như một phương tiện trực quan không có tác dụng tích cực đối với việc bồi dưỡng phương pháp nhận thức khoa học (mà ngược lại làm hình thành ở học sinh quan điểm kinh nghiệm chủ nghĩa trong nhận thức khoa học)
c Cố gắng sao cho các phần căn bản các chi tiết quan trọng của thiết bị dụng cụ được mọi học sinh trong lớp đều được nhìn rõ Muốn vậy cần phải chú ý: Kích thước của dụng cụ đo đủ lớn, để hở, màu sắc sáng của chi tiết, các dụng
cụ chính chủ yếu thì để hở dễ quan sát, các dụng cụ phụ nên lắp ráp trong các vỏ đậy kín để khỏi làm lạc sự chú ý của HS khỏi dụng cụ chính, chủ yếu, sử dụng phông nền, cách chiếu sáng, đánh dấu để đối chiếu các giai đoạn trước sau của thí nghiệm Đảm bảo cho HS tri giác được rõ ràng hiện tượng biểu diễn
d Mỗi thí nghiệm cần chuẩn bị cẩn thận, thử đi thử lại để đảm bảo thành công Thí nghiệm biểu diễn phải ngắn gọn không kéo dài trong giờ học
e Trong một giờ học không nên có quá nhiều các thí nghiệm biểu diễn làm phân tán sự chú ý của HS khỏi những vấn đề của kiến thức
f Để thực hiện giáo dục kĩ thuật tổng hợp người ta quan tâm việc sử dụng những thí nghiệm biểu diễn có nội dung kĩ thuật (những mô hình hoạt động) không những giúp cho việc phát hiện bản chất vật lí mà còn chỉ ra được những ứng dụng quan trọng
3 Yêu cầu đối với thí nghiệm trực diện của học sinh
a Thời gian sử dụng thí nghiệm trực diện khoảng từ 5 tới 10 phút để nhằm tích cực hóa, kiến thức hóa hoạt động nhận thức của HS trong quá trình GV giảng giải kiến thức mới Thí dụ thực hiện một thí nghiệm định tính cơ bản
Trang 19(quan sát hiện tượng dẫn nhiệt), nghiên cấu tạo hoạt động của một dụng cụ nào đó (lực kế, nhiệt kế…) hoặc có thể là thí nghiệm trực diện dự tính cho khoảng 1 giờ, dành cho việc kiểm nghiệm một quy luật nào đó, đo một đại lượng vật lí nào đó
b Công việc thí nghiệm vật lí cần được tiến hành đồng thời với cả lớp và với cùng một thiết bị đơn giản (cần có nhiều bộ thí nghiệm)
Những chỉ dẫn bằng lời của GV rất cần thiết trong tiến trình thí nghiệm Khi cần thì hướng dẫn HS thảo luận tập thể kết quả thí nghiệm để rút ra kết luận
4 Yêu cầu đối với thí nghiệm thực hành của học sinh
a Thí nghiệm thực hành chỉ được tiến hành khi HS đã có kĩ năng thí nghiệm ban đầu qua các thí nghiệm trực diện
b Để làm thí nghiệm thực hành, HS được chia thành từng nhóm làm một bài riêng và bản hướng dẫn thực hiện Nội dung hướng dẫn bao gồm các điểm sau:
- Đề tài thí nghiệm
- Mô tả dụng cụ thí nghiệm
- Sơ đồ ghi các kết quả quan sát và phương pháp xử lí kết quả
- Những câu hỏi đòi hỏi hiểu sâu sắc thí nghiệm mới trả lời được và đôi khi
có thể đề ra thí nghiệm bổ sung
- Nội dung cần viết báo cáo
Trang 20VẬT LÍ LỚP 10
1 Khái quát về chương trình và sách giáo khoa vật lí lớp 10 ban cơ bản
Trong chương trình sách giáo khoa vật lí lớp 10 có 3 bài thí nghiệm thực hành và nhiều bài thí nghiệm biểu diễn 3 bài thí nghiệm thực hành do học sinh thực hiện đều có hướng dẫn rất chi tiết về mục đích thí nghiệm, dụng cụ thí nghiệm, cơ sở lí thuyết, cách tiến hành Nhưng các bài thí nghiệm biểu diễn do giáo viên và thí nghiệm do học sinh thực hiện thì SGK lại trình bày hết sức vắn tắt, khiến cho việc tiến hành thí nghiệm gặp khó khăn
2 Thực tiễn về thí nghiệm vật lí
Qua các đợt kiến tập phổ thông, thực tập cho thấy trong quá trình giảng dạy vật lí việc sử dụng thí nghiệm vật lí ở trường phổ thông còn rất hạn chế Vì rất nhiều lí do như thiếu sách hướng dẫn, thiếu thiết bị thí nghiệm, cơ sở vật chất đang xây dựng … Chỉ những trường điểm trường ở khu vực thành phố giáo viên mới sử dụng thí nghiệm cho học sinh quan sát hoặc cho học sinh thực hành Nhiều giáo viên cho biết để chuẩn bị được 1 tiết dạy vật lí mà có sử dụng thí nghiệm rất vất vả, phải chuẩn bị thí nghiệm trước nhiều ngày, thao tác nhiều lần, kết hợp tốt với học sinh không sẽ cháy giáo án Làm rất nhiều giáo viên gặp khó khăn và chọn phương pháp dạy chay cho nhanh Cụ thể một số trường như sau:
1 Khảo sát chuyển động thẳng đều của viên
2 Khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều
Trang 214 Xác định hợp lực của hai lực song song 3 1 2
6 Khảo sát chuyển động của vật trên mặt
8 Khảo sát sự cân bằng của vật rắn có trục
9 Khảo sát lực quán tính li tâm trong
10 Khảo sát quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích,
phương trình trạng thái khí lí tưởng, 2 1 1
11 Quan sát các hiện tượng bề mặt chất lỏng
Hiện tượng dính ướt và không dính ướt 2 2 0
12 Khảo sát hiện tượng căng mặt ngoài của
- Sử dụng vào dạy học vật lí
Giáo viên dạy học vật lí của trường THPT Thạch Kiệt cho biết Do điều kiện nhà trường đang xây dựng nên chưa có phòng thí nghiệm nên việc tiến hành các thí nghiệm cho học sinh gặp nhiều khó khăn Do vậy các thí nghiệm rất
ít khi được tiến hành Dụng cụ thí nghiệm để lâu ngày giờ mang ra sử dụng phải sửa chữa lắp ráp gặp nhiều khó khăn, mất nhiều thời gian
1 Khảo sát chuyển động thẳng đều của viên
2 Khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều
Trang 224 Xác định hợp lực của hai lực song song 3 2 1
6 Khảo sát chuyển động của vật trên mặt
8 Khảo sát sự cân bằng của vật rắn có trục
9 Khảo sát lực quán tính li tâm trong
10 Khảo sát quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích,
phương trình trạng thái khí lí tưởng, 3 1 2
11 Quan sát các hiện tượng bề mặt chất lỏng
Hiện tượng dính ướt và không dính ướt 2 1 1
12 Khảo sát hiện tượng căng mặt ngoài của
- Sử dụng vào dạy học vật lí
Dụng cụ thí nghiệm của nhà trường đã được mua từ lâu nên chất lượng có giảm sút kém chất lượng nhưng các thầy cô trong nhà trường vẫn cố gắng khắc phục và tiến hành thí nghiệm cho học sinh quan sát Nhưng cũng chỉ được một
1 Khảo sát chuyển động thẳng đều của viên
2 Khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều
Trang 234 Xác định hợp lực của hai lực song song 2 1 1
6 Khảo sát chuyển động của vật trên mặt
8 Khảo sát sự cân bằng của vật rắn có trục
9 Khảo sát lực quán tính li tâm trong
10 Khảo sát quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích,
phương trình trạng thái khí lí tưởng, 2 1 1
11 Quan sát các hiện tượng bề mặt chất lỏng
Hiện tượng dính ướt và không dính ướt 2 2 0
12 Khảo sát hiện tượng căng mặt ngoài của
- Sử dụng vào dạy học vật lí
Các thầy cô dạy vật lí cho biết dụng cụ thí nghiệm thì có ở trong kho đấy nhưng lâu ngày không ai mang ra sử dụng nên bụi bẩn, hư hỏng giờ muốn dùng thì phải tìm và chọn lọc, thử xem bộ nào dùng được, hay không dùng được mất rất nhiều thời gian, nên bình thường rất ít khi làm thí nghiệm mà chỉ khi thao giảng hay thi giáo viên giỏi, dự giờ thì mới chuẩn bị thí nghiệm mà thôi
1 Khảo sát chuyển động thẳng đều của viên
2 Khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều
Trang 244 Xác định hợp lực của hai lực song song 3 1 2
6 Khảo sát chuyển động của vật trên mặt
10 Khảo sát quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích,
phương trình trạng thái khí lí tưởng, 2 1 1
11 Quan sát các hiện tượng bề mặt chất lỏng
Hiện tượng dính ướt và không dính ướt 2 2 0
12 Khảo sát hiện tượng căng mặt ngoài của
- Sử dụng vào dạy học vật lí
- Thầy cô trong nhà trường cho biết, nhà trường nằm trong khu vực đặc biệt khó khăn Học sinh chủ yếu là người dân tộc, gia đình còn khó khăn nên không quan tâm nhiều đến việc học Do đó cũng ảnh hưởng đến quá trình dạy học của giáo viên Đặc biệt là thí nghiệm thì lại ít được quan tâm do nhà trường thiếu phòng thí nghiệm và việc chuẩn bị cho một bài thí nghiệm cũng khá công phu, phức tạp do thiếu tài liệu hướng dẫn về thí nghiệm nên việc tiến hành thí nghiệm
1 Khảo sát chuyển động thẳng đều của viên
Trang 252 Khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều
4 Xác định hợp lực của hai lực song song 3 1 2
6 Khảo sát chuyển động của vật trên mặt
8 Khảo sát sự cân bằng của vật rắn có trục
9 Khảo sát lực quán tính li tâm trong
10 Khảo sát quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích,
phương trình trạng thái khí lí tưởng, 2 0 2
11 Quan sát các hiện tượng bề mặt chất lỏng
Hiện tượng dính ướt và không dính ướt 2 1 1
12 Khảo sát hiện tượng căng mặt ngoài của
- Sử dụng vào dạy học vật lí
Thầy giáo quản lí phòng thiết bị cho biết các bộ thí nghiệm nhà trường mua
đã lâu rồi, lại ít khi sử dụng đến nên hầu hết là đã hỏng chỉ còn một số ít là dùng được nhưng cũng không con chính xác nữa Do vậy các thầy cô chủ yếu là dạy chay chứ rất ít làm thí nghiệm trừ một số bài bắt buộc phải làm mà thôi
2.6 Trường THPT Trung Nghĩa
- Dụng cụ thí nghiệm
Chất lượng Tốt Đã hỏng
1 Khảo sát chuyển động thẳng đều của viên
2 Khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều
Trang 264 Xác định hợp lực của hai lực song song 3 2 1
6 Khảo sát chuyển động của vật trên mặt
8 Khảo sát sự cân bằng của vật rắn có trục
9 Khảo sát lực quán tính li tâm trong
10 Khảo sát quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích,
phương trình trạng thái khí lí tưởng, 2 1 1
11 Quan sát các hiện tượng bề mặt chất lỏng
Hiện tượng dính ướt và không dính ướt 2 2 0
12 Khảo sát hiện tượng căng mặt ngoài của
- Sử dụng vào dạy học vật lí
Các thầy cô trong nhà trường cho biết vài năm gần đây nhà trường đã mua thêm nhiều bộ thí nghiệm thay thế cho những bộ đã hỏng nên đa phần các bộ thí nghiệm là sử dụng được và nhà trường đầu tư xây dụng phòng thí nghiệm nên đa phần các bài thí nghiệm đều được tiến hành, chỉ một số ít giáo viên mới về trường còn ngại việc chuẩn bị do thiếu tài liệu hướng dẫn tiến hành thí nghiệm mới không tiến hành thí nghiệm mà thôi
1 Khảo sát chuyển động thẳng đều của viên
2 Khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều
Trang 273 Tổng hợp hai lực đồng quy 3 3 0
4 Xác định hợp lực của hai lực song song 3 2 1
6 Khảo sát chuyển động của vật trên mặt
8 Khảo sát sự cân bằng của vật rắn có trục
9 Khảo sát lực quán tính li tâm trong
10 Khảo sát quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích,
phương trình trạng thái khí lí tưởng, 2 2 0
11 Quan sát các hiện tượng bề mặt chất lỏng
Hiện tượng dính ướt và không dính ướt 2 2 0
12 Khảo sát hiện tượng căng mặt ngoài của
- Sử dụng vào dạy học vật lí
Trường nằm ở trung tâm thành phố và là trường đạt chuẩn nên các thầy cô cho biết dụng cụ thí nghiệm năm nào cũng được mua bổ sung thay thế cho những bộ đã hỏng Nhà trường có phòng thí nghiệm nên đa số các bài thí nghiệm đều được tiến hành, và được chuẩn bị một cách chu đáo
1 Khảo sát chuyển động thẳng đều của viên
2 Khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều
Trang 284 Xác định hợp lực của hai lực song song 3 2 1
6 Khảo sát chuyển động của vật trên mặt
8 Khảo sát sự cân bằng của vật rắn có trục
9 Khảo sát lực quán tính li tâm trong
10 Khảo sát quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích,
phương trình trạng thái khí lí tưởng, 3 3 0
11 Quan sát các hiện tượng bề mặt chất lỏng
Hiện tượng dính ướt và không dính ướt 2 2 0
12 Khảo sát hiện tượng căng mặt ngoài của
- Sử dụng vào dạy học vật lí
Là một trường nằm ở trung tâm thị trấn nên việc đầu tư cho học tập của các bậc phụ huynh cũng được đề cao Do đó việc dạy và học của thầy và trò trường THPT Mai Sơn cũng được quan tâm chú ý Đặc biệt là môn vật lí, do đó việc dùng thí nghiệm trong dạy học của nhà trường cũng được chú ý quan tâm Hầu hết các bài thí nghiệm đều được tiến hành trước học sinh và việc chuẩn bị cho thí nghiệm cũng khá công phu kĩ lưỡng
Trang 29CHƯƠNG III CÁCH TIẾN HÀNH CÁC THÍ NGHIỆM TRONG CHƯƠNG TRÌNH VÀ SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÍ LỚP 10
Chuyển động thẳng đều là chuyển động có quỹ đạo là đường thẳng và có
tốc độ trung bình như nhau trên mọi đoạn đường: vtb s
t
const Như vậy trong chuyển động đều:
+ Tỉ số s
t là một đại lượng không đổi, hay đoạn đường đi được s tăng tỉ lệ thuận với thời gian chuyển động t
+ Đồ thị sf t biểu diễn quan hệ hàm số giữa s và t là một đường thẳng
đi qua gốc tọa độ và có hệ số góc: tan vtb v
Trong thí nghiệm này, ta khảo sát tính chất chuyển động thẳng đều của viên
Trang 30Nếu tỉ số
t có giá trị không đổi, hoặc đường biểu diễn đồ thị sf t là đường thẳng đi qua gốc tọa độ thì kết quả thí nghiệm chứng tỏ s tăng tỉ lệ thuận với t Từ đó suy ra chuyển động của viên bi trên máng ngang là chuyển động thẳng đều
c Từ kết quả của các phép đo nêu trên, ta có thể xác định tốc độ v của viên
Trang 311.4 Lắp ráp thí nghiệm
- Đặt máng ngang P lên giá đỡ Nới vít hãm và đặt cổng quang điện E cách chân phần dốc của máng ngang P khoảng 10cm và đặt cổng quang điện F cách cổng E một đoạn s = 10cm Nối hai cổng quang điện E và F với hai ổ cắm A, B
ở mặt sau của đồng hồ đo thời gian
- Đặt nam châm N cố định tại đỉnh phần dốc của máng P Nối nam châm điện với ổ cắm C ở mặt sau đồng hồ đo thời gian MC-964 qua hộp công tắc kép 15
- Vặn núm xoay của đồng hồ MC-964 đến vị trí MODE A+B và gạt núm chọn thang đo sang vị trí 9,999s Cắm phích lấy điện của đòng hồ MC-964 vào ổ điện ~220V Bật công tắc K ở mặt sau đồng hồ để các số hiển thị phát sáng
- Phối hợp dịch chuyển khớp nối đa năng dọc theo trục thép Φ10 đến vị trí thích hợp, vặn các vít chỉnh cân bằng của đế ba chân và của chân ống chữ U sao cho dây dọi song song với mặt phẳng của thước đo góc và trùng đúng với số 0 của thước này Khi đó máng ngang P nằm cân bằng thẳng ngang
Có thể kiểm tra mức độ thẳng ngang của máng lăn P bằng cách đặt nhẹ viên
bi thép vào khoảng giữa hai cổng E và F, nếu viên bi đứng yên là được
1.5 Tiến hành thí nghiệm
1.5.1 Chứng minh chuyển động của viên bi trên máng ngang P là chuyển động thẳng đều
- Đặt viên bi thép lên máng ngang P tại vị trí tiếp xúc với nam châm điện N
và bị giữ lại ở đó Nhấn nút RESET của đồng hồ MC-964 để chuyển các số hiển
thị về giá trị ban đầu 0.000
- Nhấn nút của hộp công tắc kép để ngắt điện vào nam châm N Viên bi lăn
xuống và chuyển động đi qua hai cổng quang điện E và F trên máng ngang P
Khi viên bi đi qua cổng quang E, đồng hồ MC-964 chỉ khoảng thời gian
1
t
, đúng bằng khoảng thời gian chắn tia hồng ngoại của viên bi tại cổng E Khi
viên bi tiếp tục đi qua cổng F trong khoảng thời gian
2
t
, đồng hồ MC-964 chỉ tiếp khoảng thời gian t t1 t2, tức là bằng tổng hai khoảng thời gian chắn
tia hồng ngoại của viên bi tại hai cổng E và F Từ đó suy ra:
t t t
Trang 32N Nhấn nút RESET của đồng hồ MC-964 để chuyển các số hiển thị về 0.000
- Nhấn nút của hộp công tắc kép để ngắt điện vào nam châm N Viên bi lăn xuống và chuyển động và đi qua hai cổng quang điện E và F trên máng ngang P Khi viên bi lăn tới chạm tia hồng ngoại của cổng E, đồng hồ MC-964 bắt đầu đếm Khi viên bi lăn tới chạm tia hồng ngoại của cổng F, đồng hồ ngừng đếm Khoảng thời gian t để viên bi đi qua đoạn đường s = 10cm giữa hai cổng E
và F hiển thị trên đồng hồ MC-964 Ghi giá trị t vào bảng 2
- Dịch chuyển cổng F ra xa dần cổng E, mỗi lần thêm 5cm Với mỗi giá trị
s = 15, 20, 25, 30cm, thực hiện lại các động tác trên ghi giá trị của t trong mỗi lần đo vào bảng 2
b Vẽ đồ thị sf t
Căn cứ vào các giá trị đo được của s và t ghi trong bảng 2 vẽ đồ thị sf t
từ đó rút ra kết luận về tính chất chuyển động thẳng đều của viên bi
Trang 331.5.3 Xác định tốc độ của viên bi chuyển động thẳng đều trên máng ngang P
b Tốc độ của viên bi tính bằng: vtb v s
t
với t là thời gian chuyển động
của viên trên đoạn đường đi được s tương ứng (bảng 2)
c Tốc độ của viên bi tính bằng : vtb v tan với tanα là độ dốc của đường thẳng biểu diễn đồ thị sf t
Kết luận: viên bi có đường kính không đổi nếu t2 t1 thì chuyển động
của viên bi trên máng ngang P là “chuyển động thẳng đều”
- Xác định tốc độ viên bi (bảng 2)
Trang 34- Khảo sát tính chất chuyển động của viên bi trên máng nghiêng Dựa vào hết
quả thí nghiệm để rút ra kết luận về chuyển động thẳng biến đổi đều của viên bi
- Xác định vận tốc và gia tốc của viên bi chuyển động trên máng nghiêng
2.2 Cơ sở lí thuyết
Trong chuyển động thẳng nhanh dần đều, vận tốc v của vật tăng dần theo thời gian t Khi đó gia tốc của vật là đại lượng không đổi:
0 0
Trang 35Nếu v0 0 và t0 0, thì vận tốc tức thời v của vật ở thời điểm t được xác định theo công thức: vat
và đường đi s của vật tăng tỉ lệ với 2
t
2
ats2
là đại lượng không đổi
- Đồ thị sf t 2 vẽ trong hệ tọa độ s và t là một đường thẳng đi qua 2gốc tọa độ và có hệ số góc (độ dốc)
atan
2
Có thể khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều của viên bi trên máng nghiêng theo các phương án khác nhau Trong thí nghiệm này, ta sẽ khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều của viên bi trên máng nghiêng bằng cách
a Dùng đồng hồ đo thời gian hiện số điều khiển bằng cổng quang điện đo các khoảng thời gian chuyển động t của viên bi trên những đoạn đường s khác nhau
b Tìm quan hệ giữa s và t để xác định tính chất của chuyển động thẳng 2nhanh dần đều theo hai phương án
Trang 367 Trị thép inôc, đường kinh Φ10mm
8 Trụ thép inôc, đường kính Φ8mm, có khớp nối đa năng gắn với trụ thép inôc Φ10mm
9 Thước đo góc 00 900, có dây dọi
10 Đồng hồ đo thời gian hiện số MC-964
số 0 của thước này một góc α (cỡ 100150)
- Đặt nam châm điện N tại vị trí ở đầu máng nghiêng P và nối nó với ổ C
cỉa đồng hồ MC-964 qua hộp công tắc kép
Trang 37- Đặt cổng quang điện F cách E một đoạn s (ban đầu s = 10cm) và nối chúng với hai ổ A, B của đồng hồ đo thời gian MC-964 Đồng hồ đo thời gian
hiện số MC-964 đặt làm việc ở MODE A↔B thang đo 9,999s
Khi viên bi lăn qua cổng E, đồng hồ bắt đầu đếm và khi viên bi lăn tới cổng
F, đồng hồ dừng đếm Khoảng thời gian chuyển động t của viên bi giữa hai cổng
E, F hiển thị trên đồng hồ MC-964
- Muốn xác định vị trí ban đầu của viên bi, ta đặt đồng hồ MC-964 làm việc
ở MODE A↔B và thang đo 9,999s Nhấn nút RESET của đồng hồ này để chuyển các chữ số hiển thị về 0.000 Nới vít hãm và dịch chuyển dần cổng quang điện E lại gần viên bi cho tới khi tia hồng ngoại của cổng E chạm viên bi thì các số hiển thị bắt đầu nhảy Đọc vị trí này trên thước milimet gắn với giá đỡ
máng ngang P
+ Muốn đo vận tốc tức thời của viên bi khi nó đi qua một trong hai cổng quang điện E hoặc F, ta vặn chuyển mạch MODE của đồng hồ MC-964 đến vị trí A (cổng E nối với ổ A) hoặc đến vị trí B (cổng F nối với ổ B) Khi đó đồng
hồ sẽ chỉ khoảng thời gian t, là khoảng thời gian viên bi chắn tia hồng ngoại
khi nó đi qua cổng E hoặc cổng F
+ Dùng thước kẹp đo đường kính D của viên bi Ta có thể xác định được
vận tốc tức thời v của viên bi tại cổng E hoặc cổng F:
Dvt
- Muốn đo vận tốc tức thời của viên bi chuyển động đi qua cổng E và F, ta vặn chuyển mạch MODE của đồng hồ MC-964 đến vị trí A+B khi đó đồng hồ lần lượt chỉ các khoảng thời gian t1 và t2, với t1 là khoảng thời gian viên
bi chắn tia hồng ngoại tại công E, còn t là tổng của hai khoảng thời gian viên
bi chắn tia hồng ngoại tại cả hai công E và F Do đó khoảng thời gian viên bi chắn tia hồng ngoại tại cổng E là t2 t t1 Như vậy vận tốc tức thời của viên bi tại cổng E và cổng F tính bằng:
Trang 382.5.1 Khảo sát chuyển động thẳng nhanh dần đều dựa vào bảng tính tỉ số
2
st
- Sử dụng MODE A↔B của đồng hồ MC-964, cổng E nối với ổ B, nam
châm điện N nối qua hộp công tắc kép đến ổ A
- Xác định vị trí ban đầu của viên bi trên máng nghiêng P Đo các khoảng thời gian chuyển động t của viên bi ứng với các đoạn đường đi được s = 30; 120;
270; 480mm Ghi các giá trị của t vào bảng 1
- Tính các tỉ số
2
st
của mỗi lần đo
- Nêu nhận xét và kết luận
2.5.2 Khảo sát chuyển động nhanh dần đều dựa vào đồ thị sf t 2
- Sử dụng MODE A↔B của đồng hồ MC-964, cổng E nối với ổ B, nam châm điện N nối qua hộp công tắc kép đến ổ A
- Đo các khoảng thời gian chuyển động t của viên bi trên máng nghiêng ứng với các đoạn đường s = 0; 100; 200; 300; 400; 500mm Ghi các giá trị của t vào bảng 2
Trang 39- Gia tốc a của chuyển động theo hệ số góc của đường biểu diễn đồ thị
Trang 40O, tạo thàng hai cạnh của một hình bình hành, thì
đường chéo kẻ từ O của hình bình hành này sẽ biểu
diễn hợp lực F của hai lực F và 1 F 2
(mm), sơn tĩnh điện màu trắng
4 Thước đo góc 00 900, bằng giấy
trắng dày, ép plastic, đương kính Φ180
5 Nam châm gắn bảng, đường kính Φ16
6 Nam châm gắn bảng, đường kính Φ32
7 Đế ba chân, có vít chỉnh cân bằng
và trụ thép inoc Φ10, dùng làm giá đỡ đỡ
bảng thép
8 Lò xo 5N gắn với nam châm Φ32
9 Bộ dây treo gồm; dây AB dài 20 cm có khuyên treo ở hai đầu, dây OC dài
10 cm buộc nút thắt ở đầu O và có khuyên treo ở đầu C móc vào lò lo Φ32 Ngoài ra cần có thêm; bút chì, thước thẳng, compa, giấy trắng
3.4 Lắp ráp thí nghiệm
- Móc một đầu của lò xo 8 vào khuyên treo của sợi dây OC và móc đầu còn lại của lò xo này vào nam châm 6 Dùng nam châm 6 làm vật cố định đặt tại điểm D nằm ở giữa gần cạnh dưới của bảng thép
- Đặt hai lực kế L1 và L2 lên mặt bảng thép, lồng sợi dây AB qua nút thắt của sợi dây OC, rồi móc mỗi đầu khuyên của sợi dây AB vào một đầu móc treo vật của hai lực kế L1 và L2