BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
csEHsa
NGƠ SỸ HỒNG
KHAI THAC VA SU DUNG PHAN MEM INTERACTIVE PHYSICS VAO DAY HQC CHUONG “DONG HQC CHAT DIEM”
VAT LY LOP 10 TRUNG HQC PHO THONG
Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học môn vật lý Mã số : 60 14 10
LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS MAI VĂN TRINH
Trang 2LOI CAM ON
Trong quả trình thực hiện luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tinh của các thầy giáo, cô giáo, các đồng nghiệp, bạn bè và người thân Với những tình cảm chân thành và trân trọng nhất, tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Mai Văn Trinh, người trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện luận văn này
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn các thầy giáo, cô giáo khoa Vật lý, khoa Sau đại học trường Đại học Vĩnh, Lãnh đạo trường THPT Nghi Lộc 3, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình làm luận văn
Cuối cùng, tôi bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã giúp
đỡ, động viên, khuyến khích tôi an tâm học tập và hoàn thành luận văn này
Vinh, thang 11 ndm 2009
Ngơ Sỹ Hồng
Trang 3DANH MUC TU VIET TAT DC Đối chứng CNTT : Công nghệ thông tin GV : Giáo viên HDNT : Hoạt động nhận thức HS : Hoc sinh IP Interactive Physics PMDH : Phan mém day hoc PP Phuong phap
PPDH Phuong phap day hoc
QTDH : Qua trinh day hoc
SGK Sach giao khoa
THPT Trung học phô thông
TNMP : Thí nghiệm mô phỏng
TN : Thực nghiệm
Trang 4MUC LUC
Trang ph Dia 1
mie —Ằ-
LỜI Cảm ƠN - - ccc Ăn 0009 00000000 06036 08030600 6000 0000060908000 00050005 605 90 855 85 855 8555 8xse
1 Lý đo chọn đề tài - -6- Sts S2 S3 1 111 1010 1 1111 0011 1 1 1y, Mục tiêu của đề tài các ncnnnx TT TT TT TH TT TT 11211 Tre Giả thuyết khoa học - + 5s+E+s E9 E1 EE.E51513132115113151.1 1.1111 0 Nhiệm vụ nghiên cứu của để tài, TT Tan nn HH TH HH TT nen reg Đối tượng nghiên cứu ¿2-2 se SE 3 ke S E1 1 1311511115131 11t, © Pham vi nghién CU 20.0.0 Phuong phap nghién ctru cia dé tai cscscescscsescsccsescsessscstscsescssesens Xe® 0y vá, — o feo NN UN + C3 WN oo Oo œ OHO œ NHN NHN NHN WT OW NO Nhitng dong gOp ctia lua Vann NOI DUNG
Chuong 1 PHAN MEM INTERACTIVE PHYSICS VA VAN DE DOI MOI PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG TRUNG HOC PHO THONG — 10 1.1 Khả năng hỗ trợ của phần mềm dạy học vật lý đối với vẫn đề đổi mới
801149/11589)11585:-À 80/0011 10
Trang 5HDNT cho học sinh trong day hoc Vat LY cee cccsseececscesteaeeececeeeeeeecsceeeaes 31
1.3 Khai thác các chức năng của phần mềm Interactive Physics 32
1.3.1 Một số thao tác và chỉnh sửa cơ bản trong mô phỏng . 32
1.3.2 Các bước đề thiết kế một thí nghiệm mô phỏng - 5-5 <¿ 36 Kết luận chương lL - 2+2 SE SE E511 E151515 11111 1111111111111 cE 39
Chuong 2 THIET KE BAI GIANG VOI SU HO TRG CUA PHAN MEM INTERACTIVE PHYSICS ooo cee cecccceessecesseeceseeeesseeeceaceeseneeceeaecesanecseeseeaseesaes 42 2.1 Nội đung kiến thức chương “Động học chất điểm” trong chương trình vật l8 000s 7ä 11 ố.ố 42
2.1.1 Đặc điểm . + 22x v22 23221211211211111111111111121111111 1.11 cre 42 2.1.2 Chuẩn kiến thức, kỹ năng . - ¿E32 EE E3 1x cEvgt grxrtcrt 42 2.2 Quy trình thiết kế bài dạy học với sự hỗ trợ của phần mềm Interactive 6 46
2.2.1 Xác định mục tiêu của bài dạy hỌc . << ĂSSnSs.nke 46 2.2.2 Lựa chọn kiến thức cơ bản, trọng tâm và sắp xếp theo một cấu trúc 05190809) 02121115 46
2.2.3 Xác định các phương pháp dạy hỌC - cv kg 47 2.2.4 Chuẩn bị các thí nghiệm mô phỏng trên phần mềm Interactive Physic 47
2.2.5 Xác định hình thức tô chức các hoạt động học tập cho HS 48
2.2.6 Xác định hình thức và nội dung củng cố, vận dụng .- - 48
2.2.7 Xác định nội dung và phương pháp hướng dẫn về nhà cho HS 48
2.3 Thiết kế bài dạy với sự hỗ trợ của phần mém Interactive PhySICs 58
Trang 63.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm « - 69
3.1.1 Mục đích - - - cọ HH nu nên 69
ca ::-A 69 3.2 Đối tượng và nội đung của TNSP - + 252 2+EcE+EEEEcEEErkerrrxrerree 69 3.2.1 DOH HONG oe ceesece cece cesescsscecssececscsssscsvsececeveesscsssscansnsevavsnsavevensecenenees 69
c9 (O6 0 70
3.3 Phuong phap TNSP — 70
3.3.1 Chon mau TN 0 ccc ccccscsceccesceccecescecssccecsaceecsccesecaccececsssesecassaceeseccnevaeeess 70
3.2.2 Quan Sat BIO HOC 0.0 70
3.3.3 Bài kiỂm tra -. - - -Se c1 3211 3 141117111511 111 1177111131111 11T cy 71
3.4 Kết quả TNSP G5 -sSsSe SE 8S 11 1 111 1111111111518 1 xe reg 71 3.4.1 Kết quả định tínÌ: - - 2 2 6s +E SE S+EEe KEEEE E28 xxx 71
3.3.2 Kết quả định lượng + ©2<+S2SE+EEEE SE 3E kg ket cerre set 72 3.3.3 Kiểm định giả thuyết thống kê . +2 SEEEEEEEeEerkrkreeree 76 Kết luận chương 3 + 5< 33 E518 1 E3 151515 111117151111 111.11 11111 e T7
+ 0 79
Trang 7MO DAU
1 Ly do chon dé tai
Hiện nay chúng ta đang sống trong sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ và sự hội nhập hợp tác quốc tế của nước ta với cộng đồng quốc tế Việc nước ta đã gia nhập vào tô chức thương mại quốc tế (WTO) đã tác động vào tất cả các lĩnh vực của đời sống xã hội trong đó có lĩnh vực giáo dục Dé theo kip su phat trién cua khoa hoc va hoa nhap vao nén kinh té thé giới, toàn ngành giáo dục phải có sự đơi mới tồn diện và đồng bộ nhằm đào tạo ra những con người mới có trình độ văn hóa cao, ham học hỏi, tự tin, năng động, sáng tạo, có kỹ năng thực hành giỏi, biết sử dụng những phương tiện mới và hiện đại, chủ động đưa ra những cách thức tốt nhất để chiếm lĩnh tri thức, có ý thức vươn lên làm chủ khoa học công nghệ
Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ X xác định: " đấy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa và phát triển kinh tế trì thức, đưa nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp theo hướng hiện đại vào năm 2020 " [10]
Trong các nguồn luc dé phat trién đất nước nhanh, hiệu quả, bên vững, đúng định hướng thì nguồn lực con người là yếu tố cơ bản Muốn xây dựng nguồn lực con người, phải đây mạnh đồng bộ giáo dục đào tạo, khoa học công nghệ và xây dựng nên văn hóa tiên tiễn, đậm đà bản sắc dân tộc
Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, đổi mới và phát triển giáo đục Việt Nam là vẫn đề tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu đào tạo nguồn nhân lực cho một nền kinh tế tri thức hiện nay như Chỉ thị 58-CT/TW của Bộ Chính trị ngày 17/10/2000 đã khắng định: "Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin trong công tác giáo dục và đào tạo ở tất cả các cấp học, bác học, ngành học” [1]
Trang 8Trong thông báo kết luận của Bộ Chính Trị về tiếp tục thực hiện Nghị quyết Trung ương 2 (khóa VII) và phương hướng phát triển giáo dục và đào tạo đến năm 2020 có nhắn mạnh: “Tiếp fục đổi mới phương pháp dạy và học, khắc phục cơ bản lỗi truyền thụ một chiêu Phát huy phương pháp dạy học tích cực, sáng tạo, hợp tác + THIÌ
Tại điều 28 của Luật quy định: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thu học tập cho học sinh "[giáo dục được Quốc hội khóa XI, Kỳ họp thứ 7 thông qua ngày 14 tháng 6 năm 2005 21]
Chiến lược phát triển giáo dục 2001-2010 đã nêu: “Đổi mới và hiện đại hóa phương pháp giáo dục Chuyển từ việc truyễn thụ tri thức thụ động, thây giảng, trò chỉ sang hưởng dân người học chủ động tr duy trong quá trinh tiếp cận tri thức, day cho người học phương pháp tự học, tự thu nhận thông tin một cách có hệ thống và có tư duy phân tích, tổng hợp, phát triển năng lực của mỗi cá nhân; tăng cường tính chủ động, tính tự chủ của học sinh, sinh viên trong quả trình học tập " [3 |
Nhận thức được tâm quan trọng của công nghệ thông tin (CNTT) đối với đổi mới giáo dục, trong Chỉ thị số 29/2001/CT-BGD&ĐT, Bộ trưởng Bộ giáo dục và Đào tạo đã chỉ rõ: “Ứng dụng và phát triển công nghệ thông tin trong giáo đục và đào tạo sẽ tạo ra một bước chuyển biến cơ bản trong quá trình đổi mới nội dụng, chương trình, phương pháp giảng dạy, học tập va quan lý giáo đục” [2]
Trang 9Vật lý học là một khoa học thực nghiệm Vì vậy, trong quá trình dạy học, GV cần tích cực dùng thí nghiệm và các phương tiện dạy học khác nhau nhằm tái tạo
quá trình tìm kiếm tri thức vật lý, kiếm chứng tính đúng đăn của các định luật, giải
thích các hiện tượng vật lý nhờ đó kích thích hứng thú học tập, làm tăng niềm tin vào khoa học cho học sinh [24]
Hiện nay có nhiều phần mềm mô phỏng hỗ trợ đạy học vật lý như: CABRI- Géometre, Brad's physics, PAKMA, Working Model, Crocodile Physics, Interactive Physics Trong nhóm các phần mềm mô phỏng vé vat ly, Interactive Physics (IP) la mot phan mềm có nhiều tính năng, gọn nhẹ và sử dụng thuận tiện Phan mém IP cho phép thiết kế các thí nghiệm mô phỏng (TNMP) sinh động, hấp dẫn, mang lại hiệu quả trong việc phân tích các hiện tượng, đặc biệt là khi không thê thực hiện thí
nghiệm thực hoặc để giải các bài tập vật lý Những TNMP sẽ tạo điều kiện tốt hơn
cho HS quan sat, thu thập thông tin Nhờ đó HS sẽ hứng thú hơn, hoạt động nhận thức có hiệu quả hơn, từ đó góp phần nâng cao chất lượng đạy học ở trường phổ thông Dé tao nguồn tư liệu tham khảo, hỗ trợ việc day va hoc cho GV va HS, dap ứng xu hướng vận dụng công nghệ thông tin và đổi mới phương pháp dạy học, chúng tôi chọn đề tài: “Khai thác va sir dung phan mém Interactive Physics vao day học chương “Động học chất điểm” vật lý lớp 10 trung học phố thông "
2 Mục tiêu của đề tài
- Nghiên cứu khai thác và biên soạn tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm Interactive Physics
- Thiết kế và sử dụng một số TNMP bằng phần mém IP phuc vu cho viéc day học chương “Động học chất điểm”, thuộc chương trình Vật lý lớp I0 trung học phổ thông (THPT) nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức cho học sinh tử đó nâng cao chất lượng đạy học
3 Giá thuyết khoa học
Trang 104 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu lý luận về dạy học vật lý
- Nghiên cứu mục tiêu, nội dung, chương trình và sách giáo khoa vật lý THPT - Nghiên cứu khai thác phần mềm IP để thiết kế thí nghiệm mô phỏng
- Thiết kế các bài day học vật lý có sử dụng các thí nghiệm mô phỏng với IP
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm đề đánh giá hiệu quả của việc ứng dụng phần
mém IP trong day hoc vat ly, rút ra các kết luận cần thiết 5 Đối tượng nghiên cứu
- Quá trình dạy học vật lý ở trường phô thông - Phần mềm Interactive Physics
6 Phạm vỉ nghiên cứu
Đề tài chỉ tập trung khai thác và sử dụng phần mềm Interactive Physics dé thiết kế một số thí nghiệm mô phỏng trong chương “Động học chất điểm” thuộc chương trình vật lý 10 THPT
Phần thực nghiệm sư phạm sẽ được tiến hành ở trường THPT Nghi Lộc 3 — Nghệ An
7 Phương pháp nghiên cứu của đề tài
Đề hoàn thành tốt các nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài, chúng tôi sử dụng các phương pháp sau đây:
7.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, chính sách của nhà nước cùng với các chỉ thị của Bộ Giáo đục và Đào tạo về vẫn đề đối mới phương pháp dạy học hiện nay ở nhà trường phố thông
- Nghiên cứu lý luận về dạy học vật lý; nghiên cứu mục tiêu, nội dung, chương trình và sách giáo khoa vật lý trung học phố thông
- Nghiên cứu tài liệu về sử dụng phần mềm IP trong dạy học vật lý
7.2 Nghiên cứu thực tiễn
Trang 11khả năng hỗ trợ của phần mềm này trong QTDH vật lý ở trường trung học phổ thông
7.3 Thực nghiệm sư phạm
Tiến hành dạy một số tiết học có sử dụng TNMP thiết kế trên phần mềm IP chương “Động học chất điểm” vật lý lớp 10 ; quan sát, kiểm tra đánh giá hoạt động của HS khi học các giờ học này, sau đó so sánh với các lớp đối chứng; kết hợp với việc trao đôi ý kiến của GV về các bài học có sử dung IP
7.4 Thống kê toán học
Sử dụng phương pháp thống kê toán học để trình bày kết quả thực nghiệm sư phạm, so sánh kết quả học tập của hai nhóm thực nghiệm và đối chứng, từ đó rút ra
nhận xét nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài 8 Cầu trúc luận văn
Luận văn có cấu trúc như sau: - Phần mở đầu
- Phần nội dung
Chương 1: Phần mềm Interactive Physics va van dé d6i mới phương pháp dạy học vật lý ở trường trung học phô thông
Chương 2: Thiết kế bài giảng với sự hỗ trợ của phần mềm Interactive Physics Chương 3: Thực nghiệm sư phạm
- Phần kết luận - Tài liệu tham khảo - Phụ lục
9 Những đóng góp của luận văn
- Góp phần làm sáng tỏ những cơ sở lý luận của đổi mới phương pháp dạy học và vẫn đề đổi mới phương pháp dạy học với sự hỗ trợ của phan mém day hoc vat ly
- Hướng dẫn cách khai thác và sử dụng phần mềm IP để thiết kế các thí nghiệm mô phỏng thuộc chương “Động học chất điểm” vật lý lớp 10
Trang 12Chuong 1
PHAN MEM INTERACTIVE PHYSICS VA VAN DE DOI MOI PHUONG PHAP DAY HOC VAT LY O TRUONG
TRUNG HOC PHO THONG
1.1 Khả năng hỗ trợ của phần mềm dạy học vật lý đối với vẫn dé đối mới
phương pháp dạy học
1.1.1 Phương pháp day học vật lý theo định hướng đổi mới
Phương pháp là cách thức (kiểu) nhận thức, cũng là hệ thống cách thức tiến hành một công việc Các nhà nghiên cứu cho rằng khái niệm phương pháp bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp Theo nguyên nghĩa trong tiếng Hy Lạp, “mesthodos” có nghĩa là con đường, cách thức hoạt động để đạt mục đích Nói phương pháp biện chứng, phương pháp thực nghiệm, phương pháp khảo sát thực tế là nói tới phương pháp với ý nghĩa cách thức (kiểu) nhận thức Nhưng nói làm việc có phương pháp, phương pháp nghiên cứu, phương pháp học tập, phương pháp dạy học Lại là nói phương pháp với ý nghĩa hệ thống các cách thức làm việc, nghiên cứu, học tập, dạy học Với ý nghĩa rộng như vậy, phương pháp là một phương diện rất quan trọng của cuộc sống
Có nhiều định nghĩa khác nhau về PPDH, sau đây là một vài định nghĩa thường gap:
Theo Vũ Quốc Long: “PPDH là cách thức tiến hành hoạt động dạy học nhằm đạt mục tiêu cao và hiệu quả lớn trong việc hình thành nhân cách” [15]
Theo Nguyễn Ngọc Quang: “PPDH là cách thức làm việc của thầy và của trò trong sự phối hợp thống nhất và dưới sự chỉ đạo của thầy, nhằm làm cho trò tự giác, tích cực, tự lực đạt tới mục đích dạy học”
Theo Iu.K.Babanski: “PPDH là cách thức tương tác giữa thầy và trò nhằm giải quyết các nhiệm vụ giáo đưỡng, giáo dục và phát triển trong quá trình dạy học”
Theo I.Ia.Lecne: “PPDH là một hệ thống những hành động nhận thức và thực hành của HS, đảm bảo cho HS lĩnh hội nội dung học van”
Theo I.D.Dverev: “PPDH là cách thức hoạt động tương hỗ giữa thầy và trò nhằm đạt được mục đích dạy học Hoạt động này được thê hiện trong việc sử dụng
Trang 13cac nguồn nhận thức, các thủ thuật logic, các dạng hoạt động độc lập của HS và cách thức điều khiến quá trình nhận thức của thầy giáo”
Theo Meyer: “PPDH là những hình thức và cách thức, thông qua đó và bằng cách đó GV và HS lĩnh hội những hiện thực tự nhiên và xã hội xung quanh trong những điều kiện học tập cụ thể”
Ngoài ra còn có nhiều định nghĩa khác, mặc dù chưa có ý kiến thống nhất về định nghĩa khái niệm PPDH nhưng nhìn chung, có thể định nghĩa như sau:
PPDH là con đường, là cách thức, là hệ thống và trình tự các hoạt động giữa người dạy và người học, được người dạy sử đụng để tổ chức các hoạt động học tập và hướng dẫn người học tự lực, chủ động, tích cực đạt được kiến thức; rèn luyện và phát triển kĩ năng, các năng lực nhận thức cũng như góp phần hình thành các phẩm
chất nhân cách mà mục tiêu giáo dục đặt ra
Trong QTDH, không thê sử dụng một PP đơn nhất mà thường có sự phối hợp của một vài PP Trong đó có một PP đóng vai trò chủ đạo
Việc lựa chọn PP này hay PP khác là việc làm quan trọng của người GV Nó quyết định đến hiệu quả của việc dạy học Không có một PPDH nào được coi là vạn năng
Bản chất của quá trình dạy học là quá trình tổ chức các hoạt động nhận thức cho HS [24| Trong QTDH, có hai hoạt động, hoạt động dạy của thầy và hoạt động học của trò GV là chủ thể của hoạt động dạy, HS là chủ thể của hoạt động học
Người thầy đóng vai trò là người tổ chức, chỉ đạo, hướng dẫn HS tự tìm kiếm tri
thức, dạy HS phương pháp học; tô chức, kiểm tra, định hướng hoạt động học, thê chế hóa kiến thức còn HS luôn chủ động, tự giác, tích cực, sáng tạo để chiếm lĩnh tri thức; ý thức được nhiệm vụ cần giải quyết, tự tìm tòi nghiên cứu, trao đôi tranh luận trong quá trình giải quyết nhiệm vụ GV giao
Trong từng đơn vị kiến thức, PPDH phải thê hiện rõ từng hoạt động cụ thể của GV và HS
Tư tưởng cơ bản của đổi mới PPDH nói chung cũng như đổi mới PPDH vật lý
Trang 14cam, dem lai niém vui, hứng thú học tập cho HS; đưa Hồ vào vị trí chủ thể của quá trình nhận thức
Việc đổi mới PPDH đòi hỏi phải thực hiện chức năng mới của GV va HS, khac
với kiêu dạy học truyền thống Điều này phải được thê hiện ở tất cả các khâu: thiết kế bài học, tiến hành dạy bài học đã thiết kế và kiểm tra đánh giá kết quả học tập cua HS
1.1.2 Vấn đề tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh 1.1.2.1 Khái niệm tích cực hóa
Tích cực hóa là một tập hợp các hoạt động của thầy giáo và các nhà giáo dục nói chung, nhằm biến người học từ thụ động thành chủ động, từ đối tượng tiếp nhận tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập [25]
1.1.2.2 Đặc điểm tính tích cực
Tính tích cực của HS có mặt /# phát và mặt fự giác:
Mặt tự phát của tính tích cực là những yêu tố tiềm ân, bẩm sinh thể hiện ở tính tò mò, hiếu kỳ, hiếu động, linh hoạt và sôi nỗi trong hành vi mà ở mỗi đứa trẻ đều có, tùy theo mức độ khác nhau Cần coi trọng những yếu tố tự phát này, cần nuôi dưỡng phát triển chúng trong dạy học
Mặt tự giác của tính tích cực thể hiện chỗ tính tích cực có mục đích và đối
tượng rõ rệt, do đó có hoạt động dé chiếm lĩnh đỗi tượng đó Tính tích cực, tự giác thể hiện ở óc quan sát, tính phê phán trong tư duy, trí tò mò khoa học v.v
Tính tích cực nhận thức phát sinh không phải chỉ từ nhu cầu nhận thức mà cả từ những nhu cầu bậc thấp như nhu cầu sinh học, nhu cầu đạo đức; thâm mĩ, nhu cầu giao lưu văn hóa.v.vV
Hạt nhân cơ bản của tính tích cực nhận thức là hoạt động tư duy và tưởng tượng của cá nhân được tạo nên do sự thúc đây của hệ thống nhu cầu đa dạng
Tính tích cực nhận thức và tích cực học tập có liên quan chặt chẽ với nhau nhưng không phải là một Có một sé trường hợp, có thê tích cực học tập thê hiện ở sự tích cực bên ngoài, mà không phải là tích cực trong tư đuy Đó là điều cần chú ý khi đánh giá tính tích cực nhận thức của HS [25]
Trang 151.1.2.3.1 Biểu hiện của tính tích cực
Trong quá trình day học người GV có thể phát hiện tính tích cực của HS dựa vào các biểu hiện sau:
- - HS hăng hái tự nguyện tham gia vào mọi hình thức của hoạt động học tập - _ HS nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề GV trình bày mà
các em chưa rõ
- _ HS hiểu bài, ghi nhớ tốt những điều đã học
- _ HS hứng thú, có ý chí quyết tâm vượt qua khó khăn trong học tập
- - HS chủ động vận dụng linh hoạt những kiến thức, kỹ năng đã học để nhận
thức vẫn đề mới
- _ HS mong muốn đóng góp với thầy, với bạn những thông tin mới lẫy từ
những nguồn khác nhau, có khi vượt ra ngoài phạm vị bài học môn học 1.1.2.3.2 Mức độ tích cực của học sinh
Tùy vào việc huy động chủ yếu những chức năng tâm lý nào mà tính tích cực hoạt động nhận thức của HS thê hiện ba mức độ từ thấp đến cao như sau:
- _ Bắt chước: HS bắt chước hành động, thao tác của ŒV, của bạn cùng học Trong hành động bắt chước HS cũng phải chú ý quan sát, nhận xét, phân tích, tổng hợp thông tin để sau đó tái hiện lại
-Tìm tòi: HS tìm kiếm trong vốn kiến thức và phương pháp của mình để tự lực giải quyết một hoặc một số vấn đề cụ thể được GV nêu ra
- Sáng tạo: HS phát hiện van dé cần giải quyết hoặc tìm được cách giải mới khác hơn, hay hơn, độc đáo hơn Đây là mức độ tích cực cao nhất Dĩ nhiên, mức độ sáng tạo của mỗi HS là có giới hạn nhưng đó chính là nền tảng để phát triển óc sáng tạo về sau này
1.1.2.4 Các biện pháp phát huy tính tích cực của HS
Trang 16thì thông thường người học có thái độ bàng quan và có sự thụ động trí tuệ trong những trường hợp này, việc vận dụng những biện pháp ép buộc, phần lớn đều không mang lại kết quả tích cực Chính vì thế, GV phải hình thành ở người học tâm trạng tích cực đối với học tập khêu gợi những kích thích bên trong của tính tích cực nhận thức Để người học nhận thức được rằng, học tập trở thành một nhu cầu không thể thiếu được trong cuộc sống từ đó họ hứng thú và có động cơ đúng đắn trong học tập Trên cơ sở nhu cầu và hứng thú, sẽ hình thành động cơ học tập “Nếu hứng thú là nhu cầu mang màu sắc cảm xúc, thì động cơ là thái độ chủ quan của người học đối với học tập mà cơ sở là mục đích được tự giác đặt ra”
Vậy, van dé day hoc vat lý phải làm sao kích thích được hứng thú học tập của học
sinh, làm cho HS thay được ý nghĩa của việc học vat ly đỗi với đời sống, thực tiễn
và đối với bản thân học sinh
Vật lý là môn khoa học thực nghiệm nên sự hiểu biết không chỉ đơn thuần là nắm được các công thức, khái niệm, sự suy diễn loogic mà phải có sự trải nghiệm nhất định Do đó đổi mới PPDH là hướng tới việc tạo điều kiện cho HS tự chiếm
lĩnh kiến thức thông qua hoạt động thực nghiệm, thông qua việc giải quyết các vẫn đề thực tế Gần đây tư tưởng dạy học tích cực đã trở thành một chủ trương lớn của nghành giáo dục nước ta Vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu đề xuất các biện pháp nhằm phát huy tính tích cực của HS trong giờ lên lớp Những biện pháp này có thê tóm tắt như sau:
- Nội dung dạy học phải mới, cái mới ở đây không phải là quá xa lạ đối với học
sinh Cái mới phải kế thừa và phát triển cái cũ, kiến thực phải có thực tiễn, gần gũi với sinh hoạt, suy nghĩ hàng ngày, thỏa mãn nhu cầu nhận thức của HS
- Vận dụng và phối hợp các PPDH một cách hiệu quả, đặc biệt là các PPDH tích cực như: PPDH nêu vẫn đề, phương pháp thực nghiệm, phương pháp tương tác, phương pháp phát triển hệ thống câu hỏi Có như vậy mới khuyến khích tính tích
cực, tự lực va sang tao cua HS trong hoc tap
- Khởi động tư duy, gây hứng thú học tập cho học sinh HS càng hứng thú học tập bao nhiêu, thì việc tiếp thu kiến thức của các em càng chủ động tích cực bẫy nhiêu Vì vậy cân chú ý đên việc tạo tình huông có vân đê Những vân đê cân nhận
Trang 17thức nên được làm bộc lộ đột ngột, bất ngờ nhằm gây ra sự xung đột tâm lý của HS từ đó gây được sự tò mò, kích thích tính hiếu kỳ của HS
- Kích thích tính tích cực của HS qua thái độ, cách cư xử giữa GV và HS động viên khen thưởng kịp thời khi có thành tích học tập tốt
- Sử dụng nhiều phương tiện dạy học, đặc biệt ở các lớp dưới, dụng cụ trực quan có tác dụng tốt trong việc kích thích hứng thú của HS
- Luyện tập đưới nhiều hình thức khác nhau, vận dụng kiến thức vào thực tiễn, vào các tình huống mới
1.1.3 Khái niệm phần mềm dạy học vật lý
Theo từ điển tin học Anh - Việt, Nhà xuất bản Thanh niên 2000: "Phần mềm
(Software): Các chương trình hay thủ tục chương trình chắng hạn như một ứng dụng, tập tin, hệ thống, chương trình điều khiến thiết bị, cung cấp các chỉ thị chương trình cho máy tính"
Phần mềm là một bộ chương trình thực hiện một nhiệm vụ tương đối độc lập nhằm phục vụ cho một ứng dụng cụ thê như quản lý hoạt động của máy tính hoặc áp dụng máy tính trong các hoạt động kinh tế, quốc phòng, văn hóa, giáo dục, giải trí,
Theo chúng tôi, PMDH là phần mềm được thiết kế nhằm hỗ trợ có hiệu quả cho quá trình dạy của ŒV và quá trình học của HS bám sát mục tiêu, nội dung chương trình SGK
Không phải phần mềm nào được đưa vào sử dụng trong đạy học thì được gọi là PMDH, mà chỉ có thể nói đến việc khai thác những khả năng của phần mềm để hỗ trợ cho QTDH mà thôi [13], [27]
PMDH hiện nay có nhiều và đa dạng, nhưng có thé chia lam ba loại: PMDH được xây dựng dựa trên đối tượng sử dụng, nội dung các môn học và mục đích lý luận dạy học
Trang 18quản, dễ sử dụng PMDH có thể sử dụng những thành tựu hiện đại của công nghệ truyền thông đa phương tiện vào QTDH để nâng cao tính trực quan sinh động, hấp
han cia tài liệu nghe nhìn
PMDH vật lý là một PMDH được các chuyên gia tin hoc viết dựa trên cơ sở các kiến thức vật lý, các hiểu biết hợp lý đã được các nhà sư phạm, nhà vật lý soạn sẵn,
có thê được GV và HS dùng vào việc dạy và học các kiến thức vật lý thông qua may vi tinh
Một PMDH vật lý có chất lượng phải đảm bảo những tiêu chuẩn của một PMDH Trước hết phải đáp ứng một cách đầy đủ các yêu cầu sư phạm về nội dung, hình thức và PP, ngoài ra phần mềm phải có lợi và phù hợp với nội đung chương trình dạy học
Nội dung PMDH vật lý phải đảm bảo tính khoa học, tính thực tiễn, tính thiết thực, tính cập nhật của những kiến thức, kĩ năng theo mức độ quy định trong
chương trình vật lý PMDH phải tạo điều kiện thuận lợi cho việc đổi mới PPDH,
phát huy tính tích cực chủ động trong HĐNT của từng HS; chú ý đến tính khoa học về hình thức thao tác Tính đơn giản, dé sử dụng là một trong những yếu tổ quan trọng ảnh hưởng đến tâm lí của đông đảo người dùng
PMDH góp phần đổi mới nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức đạy học Có khả năng trình bày một cách trực quan, tinh giản, đễ hiểu, giúp HS dễ dang nam được nội dụng của chương trình Mặt khác PMDH cung cấp thêm những tài liệu phong phú, đa dạng dùng để tra cứu, tham khảo, đọc thêm, hệ thống hóa, luyện tập theo các mức độ khác nhau, cung cấp những tài liệu cần thiết cho mỗi môn học, thích hợp với nhiều đối tượng HS cùng lứa tuổi
PMDH phải là một thiết bị dạy học tong hợp giúp GV, Hồ làm việc một cách
dễ dàng nhanh chóng, hiệu quả, tiết kiệm nhiều thời gian, công sức
PMDH có thể biểu thị thông tin đưới dạng văn bản, kí hiệu, đồ thị, bản đồ, hình
vẽ Các tài liệu liên quan trong phan mềm được lựa chọn, thiết kế theo cách phối hợp tối ưu nhằm tận dụng được thế mạnh của từng loại trong dạy học Với đặc điểm gon nhẹ của PMDH, mỗi GV hay HS có thể đễ đàng có trong tay phương tiện đề tự mình chủ động thực hiện PPDH tích cực ở bất cứ nơi nào có máy tính Ngày nay giao tiếp với công nghệ đa phương tiện: âm thanh, hình ảnh, phim, đồ họa và văn
Trang 19ban được kết hợp với nhau thành một chỉnh thê rất hấp dẫn với HS PMDH phải đáp
ứng yêu cầu để cho GV lựa chọn các tài liệu trực quan cần cho từng phần của bài học Nó cho phép GV mô phỏng, minh họa nhiều quá trình, hiện tượng trong tự nhiên mà không thể quan sát trực tiếp được trong điều kiện nhà trường, không thể hoặc khó có thê thực hiện nhờ các phương tiện khác PMDH có thể sao chép ra đĩa CD hoặc in ra giấy một cách dễ dàng, ít tốn kém, tiết kiệm thời gian và công sức chuẩn bị PMDH có thê giúp HS tự tìm tri thức mới, tự ôn tập, tự luyện tập theo nội dung tùy chọn, thco các mức độ tùy theo năng lực của HS
Trong thời đại xã hội phát triển với tốc độ nhanh như hiện nay, việc dạy học không chỉ hạn chế trong giờ học tại trường dưới sự hướng dẫn trực tiếp của GV mà HS có thể tự học tại nhà PMDH có thể giúp cho việc cá thể hóa cao độ, do nó có khả năng mô phỏng kiến thức cần trình bày một cách phù hợp với trình độ HS
Ứng dụng công nghệ thông tin nói chung và PMDH nói riêng có thể giúp đổi mới được nội dung, phương pháp và hình thức tô chức dạy học; giúp HS học ở mọi nơi, học ở mọi lúc, học suốt đời; giúp GV dạy cho mọi người với mọi trình độ tiếp thu khác nhau
PMDH có thể được sử dụng ở tất cả các khâu của QTDH Tuy nhiên, cần cân nhắc lựa chọn, phối hợp với các phương tiện dạy học khác để sử dụng đúng lúc, đúng chỗ, đúng mức độ, cường độ, nhằm đạt hiệu quả dạy học cao, đáp ứng tốt các yêu cầu về đổi mới mục tiêu, nội đung và PPDH
PMDH có các chức năng mà các phương tiện dạy học khác không có PMDH giúp Hồ tự tìm tri thức mới, tự ôn tập, luyện tập theo nội dung tùy chọn, theo các mức độ tùy thuộc vào năng lực của HS Cho phép HS điều khiến máy tính và khuyến khích HS đưa ra các quyết định phù hợp với yêu cầu học tập của HS
1.1.4 Khả năng hỗ trợ của PMDH đối với vẫn đề tích cực hóa HĐNT cho HS
Các PMDH, cùng với máy vi tính được sử dụng vào QTDH với tư cách là một phương tiện đạy học PMDH góp phần đổi mới PPDH, có nhiều khả năng vận đụng vào các PP dạy học khác nhau, nhất là các PPDH theo hướng phát huy tính tích cực, độc lập, sáng tạo trong HDNT của HS (như PP tìm tòi, nghiên cứu, chương trình hoá ), đồng thời đảm bảo cho HS làm quen với PP khoa học, hình thành kỹ năng
Trang 20voi su phat triển của xã hội trong thời đại thông tin PMDH có tác dụng hỗ trợ nhiều mặt trong hoạt động dạy và học (như giảm bớt những công việc lao động chân tay cho GV, dễ dàng thuận tiện trong việc giám sát kiểm tra, đánh giá chất lượng học tập của HS, kích thích, hứng thú, tăng cường tính trực quan )
Với các hiện tượng, quá trình vật lý vi mô, để tạo điều kiện cho HS có thể tham
gia vào hoạt động tự chủ chiếm lĩnh kiến thức thì không thể thiếu được sự hỗ trợ của các phần mềm mô phỏng
Tùy vào mục đích sư phạm mà người ta có thê viết phần mềm mô phỏng cho phù hợp với từng giai đoạn hoạt động của HS Ở giai đoạn đầu, phần mềm có thể cho chạy tự động dé minh họa hiện tượng, tạo tình huéng có van dé nhằm chuyén giao nhiệm vu cho HS Với các quá trình có diễn biến nhanh và phức tạp như các chuyên động cong, dao động, phần mềm mô phỏng giúp HS có được cái nhìn sơ bộ về sự biến đối của từng đại lượng để từ đó định hướng được cho những hành động tiếp theo nhằm giải quyết vấn đề Sau khi HS đã ý thức được vấn đề, ở pha hoạt động tự chủ, tìm tòi giải quyết vẫn đề, phần mềm mô phỏng có thể được xây dựng để HS nghiên cứu tương tự như tiến hành thí nghiệm thực và qua đó giúp HS đưa ra giả thuyết Hỗ trợ HS trong việc thiết kế các thí nghiệm trong thực tế nhằm kiểm tra giả thuyết
Hỗ trợ HS hoạt động tự chủ chiếm lĩnh kiến thức đòi hỏi phải có các phương
tiện dạy học giúp HS có thể nhanh chóng thu thập được đữ liệu thực nghiệm, vẽ được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa các đại lượng làm cơ sở cho hoạt động tư duy như phân tích, so sánh, khái quát hóa và dự đoán xây dựng giả thuyết
Với một phần mềm được xây dựng để thực hiện các chức năng đó, trong dạy học chúng ta có thê sử dụng nó để hỗ trợ cho quá trình HĐNT của HS một cách có hiệu quả khi nghiên cứu các quá trình cơ học có diễn biến nhanh, nhất là các chuyên động cong như chuyển động ném ngang, ném xiên và dao động cơ học
Tóm lại, PMDH với tư cách là một phương tiện dạy học có những khả năng hỗ trợ rất đa dạng và phong phú đối với vấn đề tích cực hóa HĐNT của HS, đây cũng chính là mục tiêu của đôi mới PPDH vật lý hiện nay
Trang 211.2 Tổng quan vé phan mém Interactive Physics [14]
1.2.1 Đặc điểm và các chức năng cơ bản cia Interactive Physics
Interactive Physics là một phần mềm mô phỏng chuyên dụng: được sử dung trong lĩnh vực kỹ thuật, công nghiệp và có thể được sử dụng một cách có hiệu quả trong đạy học vật lý IP là một PMDH được thiết kế theo quan điểm vi thế gidi, gon nhẹ, có thể hoạt động trên tất cả các loại máy vi tính thông thường, có nhiều tính
năng và dễ sử dụng Tuy nhiên, để có thể sử dụng một cách có hiệu quả thì đòi hỏi người sử đụng phải có một trình có tiếng Anh và Tin học tương đối khá Với IP người sử dụng có thể thiết kế các thí nghiệm mô phỏng sinh động, hấp dẫn, những hiện tượng trong tự nhiên như được thu nhỏ lại trên màn hình, có thể sử dụng để giải các bài tập vật lý, giúp HS nắm bắt được các khái niệm, tính chất sự vật một cách chủ động và linh hoạt hơn khi vận dụng vào thực tế cuộc song
Phan mém IP cho phép phan tich thiết kế, đo đạc các đại lượng vật lý của bất kì đối tượng nảo trong hệ thống Kết quả cho được dưới dạng vectơ, giá trị số hay đồ thị IP cho phép thay đổi các thông số của các thành phần trong mỗi lần chạy mô phỏng Khi thiết kế, nếu thông số không phù hợp hiện tượng vật lý thì chương trình sẽ thông báo lỗi cụ thể để có thể điều chỉnh
Trong phần mềm IP có thư viện hình ảnh, âm thanh rất đa dạng và phong phú GV chỉ việc lựa chọn hình ảnh, âm thanh phù hợp để đưa vào thiết kế, không tốn nhiều thời gian cho việc tìm kiếm Việc đưa hình ảnh và âm thanh vào các mô phỏng sẽ làm tăng tính trực quan sinh động Những bộ phận phụ trong mô phỏng có thế được ân giấu để người học có cảm giác như đang dùng các phương tiện thông dụng để tìm kiếm các thông tin cần thiết
IP có thể được sử đụng trong việc kết hợp với các phần mềm khác để tạo ra giáo án điện tử, kết hợp với các PPDH một cách linh hoạt nhằm phát huy tính tích cực chủ động học tập của HS
IP còn có thể được sử dụng để dạy học đối với HS phổ thông và cả sinh viên
đại học Mặt khác, nó có khả năng hỗ trợ cho nhiều hình thức học tập: trên lớp, ở nhà, theo nhóm
Trang 221.2.2.1 Cai dat, khéi d6éng Interactive Physics
Muốn sử dụng Interactive Physics, trước hết phải cài đặt đĩa phần mềm IP vào trong máy hoặc cũng có thể copy phần mềm từ một máy khác Sau đó, có thể khởi động IP bằng các cách sau:
Cách I: Tu Start — All Program — Interactive Physics — Interactive Physics Cach 2: Tit My Computer — O dia C > Program Files > Interactive Physics — IP
Cach 3: Kich dup chuot trai vào biéu tượng TP trên màn hình Windows 1.2.2.2 Khảo sát giao diện của Interactive Physics
ee Interactive Physics - [Untitled1]
File Edit ‘World View Object Define Measure Script Window = et)
cH {mB SNATA SER Run 3
JULY 1a biel erie eral es whee ed eee le ee a Ske eee es Te elon ae ete ee ee ibe ie oi eae be eS ea eS eS eee ee eS eid _
Thanh thực đơn
ef
SỈ Tá: Thanh cong “Khong gian biểu diễn
4 err cpr oma Ee Na een ok BY rp ry hay ÔN => emicboct 2o gnynvnn.Š` địt y2 mE rah Gm ry sim nga A Eiicb s26 snnmaeae: =- on J0 28p quyespee:s=- sex cà SE là tuyesve-ee-eicb/ c2 dễ + lien kết TT La ai an an tả lap EE an garipapted gence Ý-liskeeeeciloa-W lá emitessva se: pr$f 3 — 4.08 3 “Thanh toạ độ Rasen emma penetra emmy 5 màn : LE IRE ERRORS pr Thanh điều khiển mô hon ie I — T rrrrrrrirrrrrrrrrirrrrrrr THTTTTTTTTTTTTTTTTTTT[TTTTTTTTT[TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTỊTTTTTTTTTTTTTTTTTTTỊ w& a of -2.000 -1.000 0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 ¥.000 8.0 | 5200 m yioo m Vý xị >] [an « | m 4 QGutput[1] Picture: Select picture and 4 body, then choose Attach Picture Hinh 1.1 Màn hình của IP gôm các phân sau:
- Thanh thực đơn: chứa các menu điều khiến
đ] Ele Edit World View Object Define Measure Script Window Help
- Thanh cong cu:
eh tate &? ROA PLA Run Stop!! Reset
Chứa các lệnh chuẩn điều khiển các hoạt động trong mô phỏng cũng như trong
IP như: Tạo flle mới ( Ì), mở các ñles có sẵn ( EÈ ), lưu fle (), cát ( ®), copy
Trang 23(=), dan (@), in (&), tro gitp ( ® ), arrow tool ( ©) biểu tượng này luôn nổi
khi mở một file mới cho phép đặt con trỏ ở chế độ hoạt động (con trỏ có dạng mũi tên) mà ta có thể lựa chọn đánh dấu các đối tượng, quay (3), văn bản (A),
phong to (*), thu nhỏ (® ), Zoom to extents ( g4 ), chạy mô phỏng ( RunÈ dừng
mơ phỏng ( S†9PÌÏ)_ đặt mô phỏng lai trang thai cai ( Reset)
- Workspace: không gian để tạo ra và biểu diễn thí nghiệm mô phỏng
- Thanh toa ao: | 42D m 92000 m 10400 m Ol0000 tad
- Thanh điều khiển mơ phóng: Ì'|P[[STIK&SS<=<< [TIP «pitty theo doi
quá trình mô phỏng nhờ đó có thể tiến hoặc lùi mô phỏng vào bất kì lúc nào
- Thanh các đối tượng: ở bên trái màn hình, gồm các đối tượng có đạng: hình tròn (S), hình vng (FÌ), hình chữ nhật (), hình đa giác (““), đa giác cong (“3) Để tạo ra các đối tượng hình tròn (Circle), hình vuông (Square), hình chữ nhật (Rectangle), chỉ cần kích vào biểu tượng của nó trên thanh công cụ sau đó kích vào vùng không gian làm việc và kéo Đối với các đối tượng hình đa giác (Polygon), đa giác cong (Curved Polygon), trước tiên cũng kích vào biểu tượng của nó trên thanh công cụ tiếp theo kích một điểm trong không gian làm việc để tạo đỉnh thứ nhất, tiếp tục kích chuột vào các vị trí khác để tạo các đỉnh tiếp theo Kết thúc băng cách kích lại vào điểm ban đầu hoặc kích đúp tại điểm cuối Mỗi đối tượng có các thông số xác định tính chất hoạt Động của nó khi chạy mô phỏng Ban đầu, gia trị của các thông SỐ này được mặc định Khi một đối tượng được tạo ra, chúng ta có thê thay đổi các tinh chat, sự xuất hiện cũng như các ràng buộc của nó
- Các công cụ liên kết (ràng buộc) trong IP gồm có: + M6 neo ( Le ): dùng để cỗ định vật
+ Point (điểm): gồm có Round Point (Điểm tròn Ÿ ) và Square Point (Điểm vuông ™ ) Chúng được dùng để nối (thay cho việc dùng công cụ nối) Ta sử đụng Điểm tròn cho cách nối Chốt (Pin jont), Điểm vuông cho cách nối Cứng (Rigid joint)
Trang 24+ Rigid joint (Nối cứng ™ ): cho phép néi cố định hai vật thể với nhau Muốn tạo ra được các mỗi nối Pin joint và Rigid join, trước hết chồng các vật muốn liên kết lên nhau rồi kích vào biểu tượng Pin joint ( 2) Rigid joint ( ~ ) trén thanh cong cụ Sau đó, kích vào nơi muốn đặt mối nối trong phần chồng lên nhau giữa các vật Nếu có vài vật chồng lên nhau thì chỉ có hai vật đầu là sẽ được nối với nhau
+ Slot (Rãnh): gồm có Straight (Rãnh thắng) với hai kiểu Ranh ngang (—), Rãnh Dọc ( | ) và Curved Slot (Rãnh cong) là Curved Slot (Rãnh Cong * ), Closed Curved Slot (Ranh Cong Kin ®) Slots được sử dụng kết hợp với Points để hình thành các Slot joints (Nối Rãnh) Chẳng hạn, ta có thể gắn một phần tử Rãnh
với nên, gắn một phần tử Điểm với vật và như vậy, Slot Joint đã nỗi vật và nền với nhau Có các Nối Ranh sau:
* Nối Ranh thang Straight Slot joints 1a Pin Slot joint ngang (™) va Pin Slot joint doc ( Ÿ ), cho phép một vật trượt và quay đối với chỉ tiết của vật khác Keyed Slot joint ngang (Néi Ranh Cimg ngang ™), Keyed Slot joint doc (Néi Ranh Cing doc tr ), cho phép một vật trượt chứ không quay được đối với chỉ tiết của vật khác
* Curved Slot joint (Nối Rãnh Cong k ), Closed Curved Slot joint (Néi Ranh Cứng kín @), Dé tao ra cdc Curved Slot joint, trước tiên, kích vào biểu tượng Curved Slot joint trén thanh céng cu rồi kích vào điểm mà ta cần nỗi trên vật, vật này chuyền động trên Slot Sau đó, kích những điểm điều khiển ta can dé tao ra Slot Kích đúp tại điểm điều khiến cuối để hoàn thành Slot
Lưu ý là ta có thể phá rời mối nối hoặc kết hợp lại bằng nút lệnh Split (Splut
hay joint (Jem ) trén thành công cụ
+ Rope (Dây thừng ““ ): gidi han khoảng cách giữa hai vật, không tác dụng lực lên vật khi dây thừng lỏng, nhưng sẽ tác dụng lực cực đại khi nó bị kéo căng
+ Spring (Lò xo ”"): tác dụng lực phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai điểm
cuối của nó tức độ biến dạng của lò xo, không tác dụng lực khi khoảng cách này bằng độ dài nghỉ của lò xo (lò xo không bị nén hoặc giãn)
Trang 25+ Rod (day —): tác dụng lực vào hai điểm của vật để giữ cho chiều dài cố định Trong cửa số thuộc tính, có thể thay đôi chiều dài hiện thời của đây
+ Separator (Day phân cách ””): như dây thừng nhưng nó hoạt động theo hướng đối diện, không tác dụng lực khi khoảng cách giữa hai endpoint lớn hơn khoảng cách giữa hai vật
+ Damper (Bộ phận tắt dao động hay bộ phận hãm “): tác dụng lực phụ thuộc vào sự khác nhau về vận tốc của hai endpoint cua no, khong tac dung luc néu các endpornt có cùng vận tôc
+ Damped Spring (Hãm lò xo Hel) là sự kết hợp của lò xo và bộ phận hãm, có lực tác dụng bằng tổng các lực của lò xo và thành phần hãm, có thể thay đổi
chiều dai và hệ số tắt dẫn
+ Actuator (Cần kích hay bộ phận truyền động PPÒ: là một ràng buộc vạn năng, sử dụng mọi tác động cần thiết để duy trì trình điễn có ràng buộc Có bốn loại: lực, chiêu dài, vận tôc và gia tôc
+ Force (Luc ””): không giống các ràng buộc khác, một lực chỉ xác định tại một điểm và phải được gắn với vật có bất cứ ảnh hưởng nào trong mô phỏng
Rope, Spring, Rod, Separator, Damper, Damped Spring, Actuator được gọi chung la Linear Constraint (Rang buộc tuyén tinh), tac dung luc tuyén tinh tai những điểm liên kết Ta dễ dàng tạo ra các Linear Constraints bằng cách trước tiên kích vào biểu tượng ràng buộc ta cần rồi kích tại vị trí ta muốn có endpoint dau tién sau đó kích vào vi tri endpoint thi hai
+ Motor (Mô tơ & ): là ràng buộc để duy trì sự quay giữa các vật
+ Rotational Spring (L6 xo quay S3, tác dụng một lực quay phụ thuộc vào sự khác nhau trong sự quay của hai vật gắn với endpoint Ta có thê thay đổi hệ số của lò xo và kiêu lò xo
1
Trang 26Motor, Rotational Spring, Rotational Damper được goi chung 1a Rotational Constraints (Rang budc quay), tac dung luc quay tai cac diém lién két Dé tao ra Rolational Constraint chỉ cần kích vào biểu tượng của nó trên thanh công cụ tồi kích vào nơi ta muôn đặt ràng buộc
+ Torque (Moment quay f° ): là một lực quay cưỡng bức có tác đụng day hoặc kéo vật làm cho vật quay một góc Nó chỉ làm việc trên những vật đơn lẻ
+ Gear (Bánh răng sự ): là công cụ ràng buộc giữa hai vật mà sự quay của chúng phụ thuộc lẫn nhau, làm hai vật trở nên ăn khớp với nhau, có sử dụng một sợi dây gắn săn Ta có thê tạo sự ràng buộc bằng Gears như sau: Trước tiên, tạo hai vật trong không gian làm việc (thông thường chúng có hình tròn), gắn một trong hai vật véi nén (Background) bằng Pin Joint rồi kích vào biểu tượng Gear trên thanh công cụ Sau đó, kích vào vật thứ nhất và kéo đến vật thứ hai
+ Pulley (Rong roc ): dùng để nối các vật với nhau, nó như một sợi dây đi qua nhiều điểm cô định và hai điểm cuối Ta có thể gắn mỗi điểm của Ròng rọc với nền (Background) hoặc vật Phải co it nhất một vật đề nối với rong roc Đề sử dụng ròng rọc, kích vào biểu tượng của ròng rọc trên thanh công cụ rồi kích công cụ ròng roc nay vao vat để tạo điểm bắt đầu của rong roc Tiép theo, kich vao nén dé tao những điểm khác trên ròng rọc, kích đúp tại điểm cuối cùng hoặc nhắn một phím bất kì sẽ hoàn thành việc tạo một ròng rọc
1.2.2.3 Các thành phan của thanh Menu File (Hình 1.2)
Trong Eile menu chứa các lệnh: Tạo một file mô phỏng mới (New), mở một file đã có sẵn (Open), đóng các ñle đã làm việc (Close), lưu file với các thay đổi theo tên file cũ (Save), lưu file với các thay đổi theo tên file mới (Save as), lưu file với các thay đổi lên cầu hình mới của IP-2.5 (Save as IP2.5), in toàn bộ nội dung màn hình mô phỏng (Print), xuất nội dung mô phỏng dưới dang file: *.dta, *.avi (Export), thoat khỏi chương trình Interactive Physics (Exit)
Trang 27File Edit World View Object Defir & Print Ctrl+P D new es Open Close fel Save Save As Save As IP2.5 Edit (Hinh 1.3) Edit World View Object Define e Undo Polygon CtrH-Z đồ Cut Ctrl+X | Copy Chrlt+c | GB Paste CtrlrW |X Delete Dal Select All Chl+a Duplicate Ctrrn Reshape Ctrl+-Y Player Mode Hinh 1.3 Ctrl+W Export Cor+-O 1 G:|New Folder\ \CDTrondeu Ctrl+ 2 G:\New Folder\ \CBLUc Ctrles 3 G;\New' Folder|\ \CDtreMIPM 4 G:|New Folder| \CDnemngang Exit Ctrl+Q Hình 1.2
Lệnh Undo Polygon cho phép trở lại một thao tắc trước đó Các lệnh Cut, Copy: cắt, lưu một vùng màn hình đưa vào bộ nhớ tạm, Paste: đưa nội dung trong bộ nhớ tạm vào màn hình, Delete: xóa đối tượng hay vùng màn hình được chọn, Select All: chọn toàn bộ vùng chứa đỗi tượng, Duplicate: nhân đôi đối tượng hay một vùng đã được chọn từ Select all, Reshape: thay đổi hình dạng một đối tượng đã được chọn (đối tượng đa giác mặt phẳng hoặc mặt cong, khe trượt cong hở & kín), Player Mode: thay đổi chế độ mô phỏng, (Ân 1 số Toolbar và không thể thay đổi thuộc tính của các đối tượng) World (Hình 1.4) World View Object Define Mei Gravity ` ^ : Ä Ấ on ^ : Gir Resistance
Dùng lệnh Gravity đê xuât hiện hộp thoại cho ` ° ` Electrostatics phép chọn giá trị và phương của gia tôc trọng trường Eorce Field
A L4 ` Run Ctrl+R
Chọn None: không có trường trọng lực, Vertical: | 044 Reset Ctrl+T trường trọng lực thăng đứng giông như trường trọng start Here CIHH 2 x x rs Ậ ` , Skip Frames } lực ở bê mat Trai Dat, Planetary: truong tương tác io › racking hấp dẫn giữa một cặp vật Air Resistance để chọn ba chế độ lực cản không *_ đutoErase Track,
Erase Track Ctrl+E ¥ Retain Meter Values
khí đôi với vật chuyên động trong không khí Có ba Ee eyes
lựa chọn: None khi không cân miêu tả sự ảnh hưởng Accuracy Pause Control
của không khí trong mô phỏng Low speed, High KT
Trang 28với vận của vật, với bình phương vận tốc của vật
Electrostatics: chọn chế độ mở hoặc tắt ảnh hưởng của trường tĩnh điện trong mô phỏng, Force Field: xác định các trường lực, kích vào lệnh này sẽ xuất hiện hộp thoại cho phép lựa chọn, thay đổi các trường tĩnh điện, trường trọng lực thăng,
trường hấp dẫn, trường từ
Lệnh Run: chạy chương trình mô phỏng, Reset: quay lại trạng thái ban đầu của chương trình mô phỏng, Start Here: bắt đầu chạy chương trình từ vị trí hiện hành, Skip Frames: lướt qua một số khung hình, mô phỏng nhanh, tăng tính linh hoạt, sinh động khi chạy mô phỏng
Tracking: lưu lại các vết chuyển động của một vật riêng lẻ hoặc tất cả các vật thể và những ràng buộc tại những khoảng thời gian có thể điều chỉnh được Các vật này sẽ dé lại những đường nét bên ngoài, khối tâm hoặc những vectơ trong suốt quá trình mô phỏng
AutoErase Track: tự động xóa vết chuyển động, chức năng này luôn được chọn sẵn khi tạo một file mô phỏng mới
Erase Track: xóa vết chuyển động,
Retain Meter Values: giữ lại các giá trị đo ở các lần mô phỏng trước đó Erase Meter Values: x6a di cac gia tri do
Accuracy: thay đổi độ chính xác của các giá trị trong mô phỏng (các sai số, số chữ số có ý nghĩa ) Khi thiết kế mô phỏng nên bắt đầu bằng việc đặt chế độ Accuracy Có thể thay đổi độ lớn của các Step Thời gian trong Animation Step càng nhỏ càng tăng độ chính xác; Time Animation Step lớn sẽ tăng tốc độ trong mô phỏng
Pause Control: tạo những điều khiến tạm dừng (Pause), dừng (Stop), đặt lại (Reset), lặp lại (Loop) chương trình với những điều kiện về thời gian do ta thiết lập
Khi bam Run, chương trình chỉ bắt đầu từ màn hình mô phỏng đã dừng lại trước đó, Preferences: Các tùy chọn chuẩn cho đối tượng khi mô phỏng như tự động tính toán các điều kiện đầu, vật va chạm theo mặc định, lặp lại khi băng ghi đây View (Hình 1.5)
Trang 29Lệnh Workspace: chọn các Toolbars, tọa độ, thước, ô lưới, hệ trục, điều khiển mô phỏng chậm, thanh trượt màn hình, thanh trạng thái
Grid Snap: khi kéo rê chuột, các đối tượng dịch chuyên đến các vị trí có tọa
độ xác định nằm trên ô lưới Khi không chon Grid Snap,
Mieww Object Define Measure
các đôi tượng dịch chuyên trên PIxel Workspace
~ Grid Snap ObJject Snap: có tác dụng nôi các Constraint tới ~ Stet snr
« System Center of Mass
các đỉnh, tâm hay trung điêm của các Body một cách chính Pees me
xac Numbers amd Units
View Size
System Center of Mass: hién thi khéi tam cua hé goon hc Eas Background Color
nhiéu đơi tượng c®?› new Reference Frame
; , Delete Reference Frame »
Lock Poimnts: khóa lại các điêm nôi In Ctr+0 Hamez+#2 Ctrl+1 Lock Controls: khóa vị trÍ các nút menu và các © circle Ctr+2 nút điêu khiên Hình 1.5 Numbers and Units: cach dinh dang tri số của các đại lượng và chọn hệ đơn vị vật lý
View S1ze: Xác định tỉ lệ phan trăm kích thước quan sát trên màn hình so với kích thước thực tương ứng với trị số trong Properties
Background Color: Chọn màu nên hay chèn các ảnh vào màn hình mô phỏng New Reference Frame: Tao khung qui chiếu mới tại một điểm hay trên một đối tượng khi quan sát hiện tượng mô phỏng Có thể gắn Reference Frame tới khối tâm và tới các vật Reference Frame mặc định là Background hoặc World, khung qui
chiếu được đánh dấu là khung đang được sử dụng hiện thời Delete Reference Frame: xóa khung qui chiếu mới
Home: Trở lại màn hình mô phỏng đầu tiên sau khi đã dịch chuyển các thanh truot (Scroll bars) đọc và ngang hay sau khi tạo một khung qui chiếu mới; Home#2, Circle: khung qui chiếu là nền và khung qui chiếu là vật tròn
Object (Hình 1.6)
Trang 30Elasticity: xac dinh hé số đàn hồi của các vật tương tác, Friction: xác định hệ số ma sát trượt của các vật chuyên động tương đối với nhau
Move to Front: chuyén đối tượng đang xét ra phía trước một đối tượng khác, Send to Back: chuyển đối tượng đang xét ra phía sau một đối tượng khác
Ghec De Ngang sanh Collide: cho các đôi tượng chuyên động trong
© Join CtrHF1 cùng một mặt phăng đê có thê va chạm với nhau
: Ctrl+F2 ¬ , k „
(phải click chọn cả 2 đôi tượng trước khi chọn
Elasticity , ;
Factions: “Collide”), Do not Collide: cho các đôi tượng chuyên
Move To Front cri+r động ở những mặt phăng khác nhau đê không va
Send To Back Ctrl+ rẻ a2 4° » ke ,
_ chạm với nhau (phải click chọn cả 2 đôi tượng trước
l Collide
© Do Not Collide khi chon “Do Not Collide”)
|_A Font Font: chon font, màu, kích thước và chế độ (tô
dam, nghiéng, gach dui) cua chit, Vary the Sound, Vary the Feel: thay d6i 4m thanh va cam giác âm thanh đưa vào mô phỏng
Hình 1.6 Attach Picture: Chèn ảnh vào màn hình mô phỏng
hoặc chồng lên trên các đối tượng được chọn Sử dụng Detach PIcture để tách ảnh
và đối tượng
Attach To Body: kết nỗi giữa các Body với các Constraint Nếu muốn tách các ràng buộc khỏi các vật, dùng lệnh Detach From Body
Define (Hinh 1.7)
Lénh Vectors: biéu dién su bién thién cia cdc dai lượng vật lý dưới dạng vectơ (Vectơ vận tốc, gia tốc, các loại vectơ lực ) tại mọi thời điểm của quá trình mô phỏng Dùng lệnh No Vector nếu không muốn biểu điễn
| Define Measure Script Window
¥ectors » cac dai luong nay bang vecto
No Vectors : VÀ x r x r `
: Vector Display: biêu diễn các vectơ gôm các thành
Vector Display
Vector Lengths phan theo phương X-Y có độ lớn, phương chiêu luôn
Trang 31New Button: tao nut diéu khién mé phỏng đặt trong vùng làm việc của thí nghiệm mô phỏng, giúp thực hiện các lệnh mô phỏng nhanh chóng và tiện lợi thay vì chọn lệnh từ các menu
New Control: tao nut diéu khiển để thay đổi các giả trị vật lý (tọa độ, vận tốc, gia tốc ban đầu, khối lượng, phương, ma sát tĩnh, ma sát động, độ đàn hồi, điện tích, bán kính ) trong giới hạn cực đại và cực tiểu
External Application Link: kết nối chương trình IP với các chương trình ứng dụng khác
Measure (Hình 1.8)
Total Force
Measure Script window Help Total Torque
Time Gravity Force
Position b Electrostatic Force
Velocity } Air Force
Acceleration } Force Field
Exe 4 “f° Hear the Collision
Center of Mass Position } cf > Hear the Motion
Center of Mass Welocity ` F Feel the Collision
Center of Mass Acceleration } F Feel the Motion
Momentum Kinetic Energy '
Angular Momentum Gravity Potential
Hinh 1.8
Time: đo thời gian mô phỏng hay xét khoảng thời gian khảo sát một đại lượng vật lý khi thực hiện mô phỏng
Position, Velocity, Acceleration: xac dinh toa d6, van tốc, gia tốc của vật khi nó chuyên động
P-V-A: đo cùng một lúc ba đại lượng tọa độ, vận tốc, gia tốc của vật khi vật chuyên động
Center of Mass Position, Center of Mass Velocity, Center of Mass Acceleration: do toa d6, van téc, gia tốc khối tâm của vật
Trang 32Total Force, Total Torque, Gravity Force, Electrostatic Force, Air Force, Force Field: do luc tong hop, tong mmomen quay, trọng lực, lực tĩnh điện, lực cản không khí, trường lực tác dụng lên vật chuyển động
Hear the Collition, Hear the Motion: nghe 4m thanh phat ra của sự va chạm và chuyên động có trong mô phỏng Bộ đếm thê hiện giá trị âm lượng và tần số
Feel the Collition, Feel the Motion: cho cảm nhận về sự va chạm và chuyên động Kinetic Energy, Gravity Potential: đo động năng, thế năng trọng trường của vật Script (Hinh 1.9) Script ‘Window Help Run Editar BLDCONS, WBS DOCINFO WES FLIPOLY WBS RR2OOM WBS MEASURE WBS Negateelacity whs RundlldemoFiles.wbs RundélibemoFilesWithRepeat.wbs RunPhysicsExperiments wbs Hinh 1.9 Window (Hinh 1.10) Window Help Properties Ctrl+T Appearance Ctrl+] Geometry Ctrl+E | 5 Cascade | ES Tile Arrange Icons ¥ 1 Untitled! Hinh 1.10
Editor: trinh soan thao
Measure WBS: đo khoảng cách giữa hai điểm bất kì trong mô phỏng
Run All Demo Files.wbs: chay tat ca cac file trong Demo
Properties: thay đổi các thuộc tính của đối tượng (khối lượng, vận tốc, tọa độ, tính đàn hồi, hệ số ma sát, điện tích
Appearance: thay đổi các thông số xác định hình thức (tên, màu sắc, đường bao ) của đối tượng
Geometry: thay đổi hình dạng và kích thước của đối tượng
Cascade, Tile: cho phép lựa chọn hình thức tôn tại của mô phỏng trên cửa số
màn hình IP và hiến thị các mô phỏng đang mở
Trang 33Help Menu (Hinh 1.11)
Help Menu này cho tìm hiêu về nội dung, giới thiệu vê
| Contents Fi x x r 2 r A ` x A
se Search for help on | phân mêm IP, cách sử dụng các công cụ thành phân đê
Using help tạo ra các mô phỏng
Licensing
About Interactive Physics
Hinh 1.11
1.2.3 Khả năng hỗ tro cia phan mém Interactive Physics đối với việc tổ chức HDNT cho hoc sinh trong day hoc vat ly
IP là một phần mềm mô phỏng, được thiết kế theo quan điểm vi thế giới nên cũng được xem như là một phương tiện dạy học Do đó, IP có một số khả năng hỗ trợ đối với việc tô chức HĐNT cho HS như sau:
- Tạo ra các TNMP thay thế cho các thí nghiệm chứng minh, minh họa mô tả các định luật, các hiện tượng vật lý mà việc quan sắt trực tiếp gap nhiều khó khăn do diễn ra trong các điều kiện lý tưởng, quá nhanh hoặc quá chậm, phức tạp, nguy hiểm Những thí nghiệm mà các thiết bị cồng kènh không thể mang lên lớp được làm cho bài giảng sinh động, dễ hiểu hơn, HS tích cực và chủ động hơn trong học tập
- GV có thê sử đụng các mô phỏng được thiết kế trên IP để tổ chức HĐNT cho HS băng cách tạo ra các tình huống học tập, quan sát các mô phỏng để từ đó xây
dựng kiến thức mới
- Hỗ trợ cho một số giai đoạn trong PP thực nghiệm - PPDH đặc trưng của vật lý học - GV có thể nêu sự kiện khởi đầu, hướng dẫn HS xây dựng mô hình giả thuyết và suy ra hệ quả logic từ giả thuyết ban đầu Sau đó, có thể sử dụng IP tiến hành các thí nghiệm kiểm tra
- GV có thê sử dụng dé dạy bài tập cho HS, thông qua các thí nghiệm mô phỏng, IP sẽ cho đáp án trực tiếp trên màn hình
Trang 34đối với các kiến thức vật lý Qua đó, động cơ, hứng thú học tập môn vật lý được hình thành và phát huy
- IP với giao diện thân thiện, hài hòa, có nhiều tính năng giúp thiết kế được những thí nghiệm sinh động hấp dẫn sẽ hỗ trợ cho GV trong quá trình tạo không khí lớp học - một môi trường thuận lợi để tổ chức HĐNT của HS diễn ra đạt hiệu quả cao
- Khi đã thiết kế được bài toán đưới dạng tổng quát, IP cho phép thay đổi các thông số của mô phỏng giúp GV đỡ mất thời gian suy nghĩ tính toán lại kết quả Như vậy, phần mềm IP tạo thuận lợi cho GV trong việc tạo ra các câu hỏi trắc nghiệm khách quan tương đương nhau
Tóm lại, mặc đù chưa phải là một phần mềm hoàn hảo nhưng nếu sử dụng nó một cách hợp lý, tích cực, khai thác và phát huy tối đa các khả năng hỗ trợ thì sẽ giúp đỡ một phần đáng kê trong quá trình tổ chức HĐNT cho HS
1.3 Khai thác các chức năng của phần mềm Interactive Physics 1.3.1 Một số thao tác và chỉnh sửa cơ bản trong mô phóng
+ Thay đổi tính chất các đối tượng: chọn đối tượng cần được thay đi tính chất rồi vào menu Window chọn Properties hoặc kích đúp vào đối tượng đó, xuất hiện hộp thoại ghi các thông số tính chất của vật
(Hình 1.12) Sau đó, ta có thể tự điều chỉnh theo A a " mong muôn 3 „ ke e ; 2 4 2 ˆ = = Circle + Di chuyên các đôi tượng: đê di chuyên một ia i As z A AN n Ỳ z x 2 ¥ -0,900 m đơi tượng có thê dùng chuột băng cách: đặt con trỏ , , ° : 10.000 tad Vx (0.000 més của chuột vào đôi tượng, vira nhan vira kéo dén vi ` ¥ 0.000 ms trí mong muốn Để di chuyển nhiều đối tượng tr- Vi {0.000 rad/s z A v Ẩ material |Standard x | ước hêt chọn Edit/Select All hoặc nhân Ctrl+A, TEX lo stat.Íric '.300 kin.frie 0.300 elastic (0.500
sau đó kích chuột vào một trong các đối tượng đó và kéo đên vị trí yêu câu
charge |1.000e-004 C
density 1.000 kaém*2
+ Copy và Paste: để copy một đối tượng,
Planar ¥
kích chuột vào nó và sử dụng lệnh Copy trong Edit moment |0.013 ĐEN
menu, hoặc biểu tượng Copy trên thanh công cụ, Hình 1.12
Trang 35hoặc nhấn Ctrl+C Sau đó nhắn nút Paste trong Edit menu hoặc biểu tượng Paste trên thanh công cụ, hoặc nhắn Ctrl+V để dán Khi muốn copy một lúc nhiều đối tư- ợng hay tất cả, có thê nhấn Shift dé chon đồng thời, hoặc kích chuột và kéo để chọn sao cho các đối tượng cần chọn nằm trọn trong hình hộp mà con chuột vừa tạo ra,
hoặc dùng Edit/Select All réi thực hiện tương tự như trường hợp một đối tượng
Nếu muốn copy các dữ liệu từ bộ đếm, ta chọn bộ đếm sau đó vào Edit/Copy Data rồi sang màn hình của Microsoft Office Word hoặc Microsoft Office Excel va nhan lệnh Paste
+ Xóa các đối tượng: chọn các đối tượng muốn xóa, nhẫn nút Delete trên bàn phím hoặc dùng lệnh Delete trong Edit menu
+ Liên kết các đối tượng hay nối các vật lại với nhau ta sử đụng các công cụ nối trong IP đã được trình bày ở trên
+ Nhập văn bản vào trong mô phỏng: để nhập văn bản vào mô phỏng, ta kích vào biểu tượng Text  trên thanh công cụ Tiếp theo, kích vào nơi muốn nhập văn bản trên màn hình mô phỏng và đánh nội dung văn bản vào Sau đó, sử dụng công cụ Arrow ` để chọn đối tượng văn bản (text obJect), sử dụng công cu Text dé chọn tất cả hay một phần của văn bản trong Text Object
Muốn thay đổi font chữ, vào ObJect/Font, xuất hiện hộp thoại cho phép chọn font chữ, kiểu chữ, cỡ chữ Đề viết tiếng Việt ta sử dụng bộ gõ Vietkey hoặc UniKey; với font chữ bắt đầu băng Vn dùng bảng mã TCVN3 (ABC), font chữ bắt đầu bằng VNI dùng bảng mã VNI Windows Để canh trái, canh phải hay canh giữa, lựa chọn màu sắc sự hiển thị văn bản, vào Window/Appearance để thực hiện Muốn xóa, kích công cụ Arrow để chọn văn bản rồi nhắn Delete
Trang 36được gán đi chuyển trên đối tượng Nếu muốn tách bức tranh ra khỏi đối tượng, chọn đối tượng có bức tranh rồi vào Edit/Detach Picture
+ Đưa âm thanh vào trong mô phỏng: kích chọn đối tượng mà ta cần có âm thanh thể hiện chuyên động của nó trong mô phỏng Tiếp theo, vào Measure/Hear the Motion (hoặc Hear the Collision) Sau đó, vào Object/Varry the Sound sẽ xuất hiện menu phụ để lựa chọn kiểu âm thanh, kích OK để hoàn thành việc đưa âm thanh vào mô phỏng
+ Chạy mô phồng (Run): có thể chạy mô phỏng băng cách kích lệnh Run trên thanh công cụ, hoặc vào World/Run, hoặc nhắn Ctrl+R
Trong quá trình mô phỏng, để cho mô phỏng chạy nhanh hơn ta thực hiện một số thay đôi sau:
- Vào World/Accuracy và đặt thời gian trong Animation Step đến giá trị phù hợp cho phép mô phỏng chạy ồn định và sai số là có thể chấp nhận được,
- Giảm số đối tượng tiếp xúc với nhau băng cách sử dụng lệnh Do Not Collide đối với mọi đối tượng không cần va chạm,
- Sử dụng Rigid joint (nối cứng) để xây dựng những vật thê phức tạp, - Dùng Rods thay cho Ropes, vì Rod gan các đối tượng bất cứ đâu có thẻ, - Giảm kích cỡ màn hình, số lượng màu sắc trong mô phỏng,
- Đặt hệ số ma sát của các đối tượng tiếp xúc đến 0 nếu ma sát là không cần thiết trong mô phỏng
Khi tạo một mô phỏng phức tạp, ta có thê phải chạy IP trong một thời gian dài mới đạt được kết quả Nếu muốn chạy một mô phỏng mà không cần giám sát, (IP sẽ tiếp tục tính toán một cách liên tục, tình trạng của hộp thoại phải được thiết lập sao cho mô phỏng tiếp tục không bị gián đoạn) ta thực hiện như sau:
Vào menu World/Aaccuracy kích vào More Choices rồi kích gỡ bỏ những lựa chọn trong vùng Warnings, cuối cùng kích OK Phải có đủ bộ nhớ để chạy mô phỏng và lưu giữ kết quả tính toán Để tăng bộ nhớ cho mô phỏng ta cần: đóng các tài liệu IP khác, tất cả các ứng đụng khác, tăng Time Step của mô phỏng để tăng khoảng cách giữa các frame và cho phép ta ghi lại mô phỏng trong thời gian dài
Trang 37+ Dừng mô phỏng (Stop): kích Stop trên thanh công cụ, hoặc vào World menu chọn Stop, hoặc nhắn Ctrl+R, hoặc kích vào bất cứ đâu trong màn hình mô phỏng
nếu con trỏ xuất hiện đấu hiệu Stop (ĐƯ)
+ Xác lập lại mô phóng (Reset): muốn xác lập lại trạng thái mô phỏng từ đầu nhắn Reset trên thanh công cụ hoặc vào World/Reset, hoặc nhân Ctrl+T
Sau khi kích Stop, có thê chạy lại mô phỏng mà không cần Reset, sự mô phỏng được tiếp tục từ trạng thái hiện thời của nó Để chủ động điều khiển mô phỏng ta có thé sir dung Tape Player (băng ghi) Tape Player cho phép chạy lùi mô phỏng, bỏ qua những khung và chạy mô phỏng nhanh hơn sau khi hồn thành tính tốn, điều khiển chỉ số những khung trong mô phỏng Cụ thể như sau: vào View/Workspace rồi chọn Tape Player Kích mỗi tên hướng về phải (trái) trên thanh chạy để chạy tới (chạy lùi) mô phỏng, kích vào vạch đôi để dừng mô phỏng Kích mũi tên hướng về phải (trái) có kèm vạch chuyển đến khung cần thiết Kéo trái chỉ báo khung để di chuyển nhanh chóng tới bất kì khung nào hoặc kích vào bất kì phần nào của cùng vùng xám thì chỉ báo khung sẽ được định vị ngay tại đó lập tức Sau khi di chuyên chỉ báo khung tới vị trí nào và kích chạy thì mô phỏng sẽ được chạy từ điểm đó Dùng Tape Player sẽ nâng cao tính linh hoạt khi nhìn chỉ tiết quá trình mô phỏng
+ Thay đối trường lực tác dụng vào mô phóng: Interactive Physics cho ta
định nghĩa những lực tác động trên mỗi đối tượng hay mỗi cặp đối tượng như sau:
vào World/Force Field, sau đó có thể chọn các lực sẵn có trong menu phụ, công thức cho lực đó sẽ được điền vào một cách tự động Khi chọn theo ý muốn ta phải tự nhập công thức vào, sau đó kích Pair-Wise nếu muốn lực mới sẽ làm việc giữa hai vật hoặc Field nếu muốn lực sẽ làm việc trên tất cả các đối tượng theo cùng một kiểu Cuối cùng kích OK
+ Liên kết mô phóng: có thể liên kết các mô phỏng với nhau để xây đựng những hoạt động liên tục Quá trình thực hiện liên kết này như sau: sau khi tạo ra những tài liệu mô phỏng cần liên kết ta nên lưu chúng trong cùng một folder Vào File/Open rồi xác định mô phỏng mà ta muốn bắt đầu từ nó và kích đúp Tiếp theo vào Defñne/New Button/Menu Button, xuất hiện hộp thoại New Menu Button cho phép lựa chọn các tính năng liên kết chắng hạn ở đây chọn nút Open Sau đó xác
Trang 38muốn liên kết với nhau Như vậy, nếu ta kích nút Open trong một tài liệu, khi tài liệu này đóng lại thì một tài liệu tiếp sẽ tự động được mở ra
+ Đo đạc các đại lượng trong Interactive Physics: trong IP, có thê đo một số đại lượng cơ bản bằng cách vào menu Measure như đã trình bày ở trên Lúc đó, công thức tính các đại lượng này sẽ tự động được điền vào menu phụ Properties Tuy nhiên, cũng có thể tự gõ vào các công thức tính các đại lượng theo yêu cầu, nếu công thức sai phần mềm sẽ tự động báo lỗi Sử dụng các phép tính, các hàm tính toán như: cộng (+), trừ (-), nhân (*), chia (/), bình phương (sqr), căn bac hai (sqrt), giá trỊ tuyệt đối (abs), sin, cos, Các đại lượng vật lý trong IP được diễn đạt theo quy định như sau:
Ví dụ như đối với đối tượng 1 ta có:
Tọa độ theo phương x: Body|l].p.x; tọa độ theo phương y: Body[] ].p.y; Vận tốc theo phương x: Body [I].v.x; vận tốc theo phương y: Body[l].v.y; Trị tuyệt đối của vận tốc là [Body[1].v| hoặc abs(Body[1].v);
Gia tốc theo phương x: Body[l].a.x; gia tốc theo phương y: Body[l].a.y; Khối lượng: Body[l].mass;
Việc lập trình tính toán tương tự như trong Microsoft Office Excel Chắng hạn: Công thức tính F = m.a, được viết như sau: Body[l].mass*Body[l].a.x; công thức 0.5.m.v” + mgh được viết như sau:
0.5*Body[l].mass* sar( Body[lJ V ) + Body[l].mass*10*Body[l].p.y 1.3.2 Các bước đề thiết kế một thí nghiệm mô phỏng
Trước khi thiết kế một thí nghiệm mô phỏng với phần mềm IP, cần phải chuẩn bị nội dung, ý tưởng thiết kế Sau khi đã có nội dung thiết kế, có thể thực hiện theo các bước cơ bản sau:
Bước 1: Cài đặt phần mềm IP vào trong máy tính
Bước 2: Mở một file mới: Vào File/New, hoặc kích vào biểu tượng New trên thanh công cụ hoặc nhắn đồng thời Ctrl+N
Trang 39Bước 3: Thiết lập một không gian thiết kế (có thể được bỏ qua) sẽ tạo rất nhiều
thuận lợi trong quá trình canh chỉnh khi thiết kế Sau khi thiết kế xong, có thể gỡ bỏ
những thiết lập này trả nền màn hình mô phỏng lại như ban đầu
Vao View/Workspace, xuất hiện hộp thoại cho phép ta lựa chọn sự hiển thị ô lưới thước, tọa độ, hệ trục X, Y
Bước 4: Xác lập sự chính xác, hệ đơn vị của mô phỏng, kích cỡ màn hình quan sát Trong IP việc này có thê được thực hiện một cách tự động
Bước 5: Tiến hành thiết kế, sử dụng các đối tượng, các công cụ ràng buộc, các lệnh trong menu để thiết kế theo nội dung đã được chuẩn bị Lưu ý đến việc đưa vào mô phỏng các âm thanh và hình ảnh để tăng tính sinh động cho mô phỏng
Bước 6: Chạy thử mô phỏng, chỉnh sửa
Bước 7: Đặt tên và lưu mô phỏng vừa tạo được bằng lệnh Save
Ví dụ: Để thiết kế mô phỏng khảo sát Sự rơi tự do của các vật như hình 1.13 ta tiên hành như sau: CO CD Hinh 1.13
Bước 1: Tạo file mới (lúc này Workspace là màn hình trống)
Bước 2: Vào World/Accuracy chọn chế độ tự động (hoặc theo ý muốn) Tiếp tục vào View/Number and Unit chọn hệ đơn vị SI, kiểu số là Fixed Point, số chữ số sau dau phay la 3; Vao View/View size chon kích thước màn hình quan sát 11.650, tỷ số giữa kích thước các đối tượng trong mô phỏng với kích thước của chúng trên
thực tế 0.021
Bước 3: Tiến hành thiết kế
Trang 40- Trước tiên kích vào biểu tượng Circle (9) trên thanh công cụ rồi sang màn hình thiết kế vừa kích và kéo để tạo vật có dạng hình tròn Vào Window/Appearance lựa chọn màu nền, hoa văn, đường vién, , vào Window/Properties dé thay đổi các thông số như tọa độ, khối lượng, tính đàn hồi,
- Kích vào vật rồi vào Window/Appearance để có thể xem được quỹ đạo chuyển động của vật (Track conect), vị trí của vật trong những khoảng thời gian liên tiếp bằng nhau (Track outline)
- Vào Measure/Time để đo thời gian vật rơi (ta nên khảo sát sự rơi trong khoảng thời gian tương đối ngắn, tính xem thời gian vật được đánh dấu cuối cùng là bao nhiêu Vào World/Pause Control chọn New Condition để khống chế thời gian vat roi
- Vao Define/New Button/New Button chon AutoErase Track để tạo nút ẫn có thể xóa quỹ đạo của vật Ta có thê đặt tên tiếng Việt của nút ân chức năng này bằng cách Vào Object/Font chon font VnBook-Antdqua cỡ chữ 10 vào Window/Appearance
Appearance
* Button %1 x lv Show
cña qui dao Iv
Calor s ƒ— Automatic name
Hinh 1.14
Gỡ bỏ đánh dẫu & 6 Aufomatic name, sau đó đánh tên mới vào ô hình chữ nhật phía
trên, ta có thể thay đổi màu nền ở ô Color (Hình 1.14)
- Nhấp vào vật chọn Measure/Velocity/Y Graph để chọn đồ thị vận tốc thời gian Nhấp chuột vào đồ thị sau đó vào 'Window/Appearance lựa chọn sự hiển thị của chúng (Hình 1.15)