ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS VÀO THIẾT KẾ THÍNGHIỆM VẬT LÝ PHẦN CƠ HỌC LỚP 10 ĐỂ NÂNG CAO KỶ NĂNGTHỰC HÀNH CỦA HỌC SINH

Bản thân tôi nhận thấy những hạn chế trên sẽđược khắc phục nếu giáo viên sử dụng phần mềm thí nghiệm ảo Crocodile Physics.Đề tài ứng dụng phần mềm Crocodile Physics vào giảng dạy vật lý

3.3 Quy trình nghiên cứu

3.4 Đo lường và thu thập dữ liệu

4 Phân tích dữ liệu và kết quả

5 Kết luận và khuyến nghị

6 Tài liệu tham khảo

7 Phụ lục

7.1 Phụ lục 1: Bảng điểm bài kiểm tra 15 phút

7.2 Phụ lục 2: Bảng điểm trung bình các bài thực hành

7.3 Phụ lục 3: Kết quả các thông số thống kê của đề tài

7.4 Phụ lục 4: Câu hỏi kiểm tra

7.5 Phụ lục 5: Các bài học có sử dụng thí nghiệm ảo

2 2 3 3 4 4 6 6 7 8 8 8 10 12 14 15

ĐỀ TÀI

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS VÀO THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ PHẦN CƠ HỌC LỚP 10 ĐỂ NÂNG CAO KỶ NĂNG

THỰC HÀNH CỦA HỌC SINH

1 TÓM TẮT

Trong những năm qua, được sự quan tâm của Sở Giáo dục và Đào tạo PhúYên, Ban Giám hiệu trường THPT Trần Quốc Tuấn, các thiết bị thí nghiệm nóichung và thiết bị thí nghiệm vật lý nói riêng được trang bị và nâng cấp tương đốiđầy đủ Tuy nhiên để mô phỏng các hiện tượng vật lý theo ý đồ sư phạm của giáoviên thì một vấn đề cấp thiết đặt ra là cần những thí nghiệm có tính linh hoạt hơn

mà những thiết bị đã có không đáp ứng được

Hiện nay, đa số giáo viên đều lựa chọn giải pháp dùng hiệu ứng của phầnmềm PowerPoint hoặc Flash để minh họa những thí nghiệm này Mặc dù nhữngphần mềm trên phần nào đã làm cho bài giảng vật lý trở nên sinh động hơn, nhưng

để minh họa rõ ràng hơn về những thí nghiệm có thông số vật lý thay đổi thì nhữngphần mềm trên lại không đáp ứng được Điều này được khắc phục nếu giáo viên sửdụng phần mềm Crocodile Physics

Từ thực tiễn đó, tác giả đã mạnh dạn áp dụng phần mềm Crocodile Physicsvào giảng dạy vật lý cho một số lớp, cụ thể là phần cơ học vật lý lớp 10 Và kết quảcho thấy đã mang lại hiệu quả cao

2 GIỚI THIỆU

Qua khảo sát, các giáo viên và học sinh trường THPT Trần Quốc Tuấn đềunhất trí cho rằng việc ứng dụng những phần mềm công nghệ thông tin nhưPowerPoint hoặc Flash đã mang lại những hiệu quả nhất định cho việc giảng dạymôn Vật lý Tuy nhiên việc ứng dụng công nghệ thông tin hiện nay chủ yếu là trìnhbày những bài giảng được xây dựng dưới dạng giáo án điện tử trên phần mềm

PowerPoint kết hợp với các tài liệu có sẵn như các đoạn phim giáo khoa, các hìnhảnh tư liệu, các mô phỏng…chứ chưa chú trọng đến việc tạo các điều kiện tươngtác giữa người học với thông tin và người dạy để người học có cơ hội đi trên lộtrình nhận thức riêng của chính mình Bản thân tôi nhận thấy những hạn chế trên sẽđược khắc phục nếu giáo viên sử dụng phần mềm thí nghiệm ảo Crocodile Physics.

Đề tài ứng dụng phần mềm Crocodile Physics vào giảng dạy vật lý đã đượcmột số tác giả quan tâm nghiên cứu như: tác giả Phạm Phú Thanh Sơn trường Đạihọc Đà Nẵng với đề tài “Ứng dụng phần mềm Crocodile Physics vào thiết kế bàigiảng “Thấu kính mỏng” trong chương trình vật lý lớp 11 nâng cao” Hoặc tác giả

Lê Phước Hải, Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Thanh Hóa với đề tài “Ứng dụng phầnmềm Crocodile Physics kết hợp với phần mềm Powerpoint trong dạy học vậtlý”….Những đề tài tuy đã đề cập nhiều đến lợi ích của việc ứng dụng phần mềmCrocodile Physics trong dạy học vật lý Tuy nhiên chưa có đề tài nào đề cập cụ thểđến việc ứng dụng phần mềm Crocodile Physics vào giảng dạy phần cơ học vật lýlớp 10

Trong đề tài này, tác giả đặt ra giả thuyết là việc ứng dụng phần mềmCrocodile Physics vào giảng dạy phần cơ học vật lý lớp 10 sẽ tạo các điều kiệntương tác giữa người học với thông tin thí nghiệm thực tế

Để chứng minh giả thuyết trên, tác giả tiến hành nghiên cứu nội dung cụ thểlà:Ứng dụng tạo một số thí nghiệm và hướng sử dụng trong giảng dạy phần cơ họcvật lý lớp 10

- Về điêm xét tuyển đầu vào lớp 10, hai lớp tương đương nhau về điểm sốcủa tất cả các môn.

- Có nhiều điểm tương đồng nhau về tỉ lệ giới tính, dân tộc

3.3 Quy trình nghiên cứu

* Chuẩn bị của giáo viên:

- Lớp đối chứng không sử dụng phần mềm Crocodile Physics trong khi

giảng dạy phần cơ học, quy trình chuẩn bị như bình thường

- Lớp thực nghiệm có sử dụng phần mềm Crocodile Physics trong khi giảng

dạy phần cơ học

*Tiến hành thực nghiệm:

Thời gian tiến hành thực nghiệm vẫn tuân theo thời gian biểu, kế hoạch của nhàtrường để đảm bảo tính khách quan Cụ thể:

Bảng 3: Thời gian thực nghiệm

Tư

Vận tốc trong chuyển động thẳng.Chuyển động thẳng đều

30/10/2014

Vật lý

24 Chuyển động của vật bị némSáu

7/11/2014

Vật lý

26 Lực đàn hồiTư

26/12/2014

Vật lý

37 Cân bằng của vật rắn dưới tác

dụng của hai lực Trọng tâmBảy

Dữ liệu thu thập được trong quá trình nghiên cứu của chúng tôi là bảng kết quảcủa bài kiểm tra 15 phút, kết quả chung của ba bài thực hành “Xác định gia tốc rơi tựdo”, “Xác định hệ số ma sát”, “Tổng hợp hai lực” của N1 và N2.

Thông tin về 2 dữ liệu này ở phụ lục 1, và phụ lục 2 (Phần phụ lục đề tài)

4 PHÂN TÍCH DỮ LIỆU VÀ BÀN LUẬN KẾT QUẢ

 Kết quả các thông số thống kê trước và sau tác động:

Bảng 4

Phép kiểm chứng t-test phụ thuộc (theo cặp)

NHÓM THÍ NGHIỆM

NHÓM ĐỐI CHỨNG KT

trước tác động

KT sau tác động

KT trước tác động

KT sau tác động

Giá trị p

0,0413

Căn cứ vào kết quả của Bảng 4, hàm T-test (độc lập) cho kết quả p1 = 0.366

> 0.05 là không có ý nghĩa, điều này chứng tỏ 2 nhóm được chọn trước tác độngtương đương nhau

Sau khi tác động kiểm chứng chênh lệch trung bình bằng hàm T-test(phụthuộc) cho ta giá trị p2 = 0.041393 < 0.05, điều này cho thấy chênh lệch giá trịtrung bình giữa 2 lần kiểm tra trước và sau tác động của nhóm thực nghiệm là rất

có ý nghĩa, tức là chênh lệch về giá trị điểm trung bình của kiểm tra sau tác độngcao hơn kiểm tra trước tác động là không ngẫu nhiên mà do kết quả của việc tácđộng khi sử dụng hệ thống các giải pháp mới mang lại

Điều này cũng chứng minh sự chênh lệch giữa điểm trung bình nhóm thựcnghiệm và nhóm đối chứng rất có ý nghĩa, tức là chênh lệch kết quả điểm trungbình nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng là không ngẫu nhiên mà do kếtquả của tác động.

- Học sinh hứng thú hơn trong giờ học, tiếp thu bài nhanh hơn

- Giáo viên dễ dàng thực hiện ý đồ sư phạm đã được chuẩn bị của mình

- Rất dễ dàng đánh giá được khá rõ ràng năng lực toàn diện của giáo viênthông qua một bài giảng điện tử ứng dụng phần mềm Crocodile Physics, do đó đốivới những giáo viên có năng lực, uy tín của họ đối với học sinh sẽ được khẳng định

Projector và mua bản quyền phần mềm này thông qua trang web:http://www.crocodile-clips.com

Đề nghị Sở GD-ĐT Phú Yên và trường THPT Trần Quốc Tuấn mua bản quyền

phần mềm này

6 TÀI LIỆU THAM KHẢO

Bộ Giáo dục và Đào tạo, Sách giáo khoa Vật lý lớp 10 nâng cao, Nxb Giáo

dục Việt Nam, 2010

Bộ Giáo dục và Đào tạo, giáo trình phương pháp dạy học vật lý ở trường

phổ thông Tác giả Trần Thế - Đại học An Giang, 2007

7 PHỤ LỤC

7.1 Phụ lục 1: Bảng điểm bài kiểm tra 15 phút

KẾT QUẢ BÀI KIÊM TRA 15 PHÚT ĐẦU NĂM

6 Nguyễn Ngọc Thùy Dung 8 6 Nguyễn Trần Mỹ Diện 7

7 Trương Thị Phương Duyên 7 7 Huỳnh Tiến Dũng 7

8 Phan Thị Thanh Hằng 6 8 Đàm Thị Bích Hồng 6

9 Nguyễn Thị Thanh Hằng 7 9 Nguyễn Việt Hương 7

11 Nguyễn Thị Thúy Hiền 7 11 Phạm Ngọc Lập 8

12 Trần Trung Hiếu 7 12 Trần Thị Thanh Lương 6

13 Trần Thị Minh Hoài 8 13 Huỳnh Thị Cẩm Lựu 7

18 Nguyễn Thị Mỹ Liên 6 18 Nguyễn Thị Tuyết Nga 6

19 Huỳnh Thị Kim Loan 7 19 Trần Thị Quế Ngỡ 7

20 Nguyễn Thị Thu Lý 6 20 Nguyễn Thị Bích Ngọc 7

22 Võ Hồ Bình Nguyên 7 22 Bùi Thị Trúc Nhã 6

23 Nguyễn Thị Nhung 8 23 Huỳnh Thị Mỹ Nhung 7

24 Nguyễn Thị Thùy Nhung 3 24 Nguyễn Thị Xuân Ni 6

26 Nguyễn Thị Hoài Thi 6 26 Lê Thị Bích Phê 9

28 Huỳnh Thị Bích Thọ 6 28 Nguyễn Thị Kim Phụng 8

29 Nguyễn Thị Bảo Thoa 6 29 Nguyễn Thị Duy Phương 7

30 Phan Thị Mỹ Thuận 6 30 Hà Thị Trúc Phương 9

31 Đào Châu Thương Thương 6 31 Trần Thị Ngọc Quý 6

33 Nguyễn Thị Mai Thúy 5 33 Nguyễn Thị Như Quỳnh 8

35 Nguyễn Thị Hoài Trâm 6 35 Nguyễn Thị Thanh Tâm 9

37 Nguyễn Thị Bảo Trân 7 37 Nguyễn Thị Lệ Thi 7

38 Trần Thị Thùy Trang 8 38 Đoàn Xuân Nam Thoại 6

39 Đoàn Thị Thùy Trang 7 39 Nguyễn Lâm Uyển Thương 6

40 Lê Thị Thảo Trang 4 40 Nguyễn Thành Tiến 4

41 Nguyễn Mai Trinh 7 41 Đặng Nguyễn Bảo Trân 7

42 Trần Bích Tuyền 4 42 Huỳnh Thị Quyền Trinh 7

45 Trần Thị Mỹ Vương 7 45 Nguyễn Băng Viên 7

46 Trần Thị Hoài Yên 8 46 Nguyễn Thái Bình 6 7.2 Phụ lục 2: Bảng điểm trung bình các bài thực hành

ĐIỂM TRUNG BÌNH BA BÀI THỰC HÀNH

BA BÀI THỰC

S T T

TRUNG BÌNH HAI BÀI

HÀNH THỰC

HÀNH

6 Nguyễn Ngọc Thùy Dung 8 6 Nguyễn Trần Mỹ Diện 7

7 Trương Thị Phương Duyên 7 7 Huỳnh Tiến Dũng 8

8 Phan Thị Thanh Hằng 8 8 Đàm Thị Bích Hồng 6

9 Nguyễn Thị Thanh Hằng 7 9 Nguyễn Việt Hương 7

12 Trần Trung Hiếu 8 12 Trần Thị Thanh Lương 7

13 Trần Thị Minh Hoài 8 13 Huỳnh Thị Cẩm Lựu 7

18 Nguyễn Thị Mỹ Liên 8 18 Nguyễn Thị Tuyết Nga 6

19 Huỳnh Thị Kim Loan 7 19 Trần Thị Quế Ngỡ 7

20 Nguyễn Thị Thu Lý 8 20 Nguyễn Thị Bích Ngọc 5

23 Nguyễn Thị Nhung 9 23 Huỳnh Thị Mỹ Nhung 8

24 Nguyễn Thị Thùy Nhung 8 24 Nguyễn Thị Xuân Ni 6

26 Nguyễn Thị Hoài Thi 8 26 Lê Thị Bích Phê 6

28 Huỳnh Thị Bích Thọ 6 28 Nguyễn Thị Kim Phụng 7

29 Nguyễn Thị Bảo Thoa 8 29 Nguyễn Thị Duy Phương 5

30 Phan Thị Mỹ Thuận 7 30 Hà Thị Trúc Phương 7

31 Đào Châu Thương Thương 9 31 Trần Thị Ngọc Quý 7

33 Nguyễn Thị Mai Thúy 7 33 Nguyễn Thị Như Quỳnh 4

35 Nguyễn Thị Hoài Trâm 7 35 Nguyễn Thị Thanh Tâm 7

37 Nguyễn Thị Bảo Trân 9 37 Nguyễn Thị Lệ Thi 7

38 Trần Thị Thùy Trang 8 38 Đoàn Xuân Nam Thoại 7

39 Đoàn Thị Thùy Trang 8 39 Nguyễn Lâm Uyển Thương 4

40 Lê Thị Thảo Trang 7 40 Nguyễn Thành Tiến 7

41 Nguyễn Mai Trinh 9 41 Đặng Nguyễn Bảo Trân 7

42 Trần Bích Tuyền 8 42 Huỳnh Thị Quyền Trinh 7

44 Lê Duy Vũ 8 44 Phạm Thị Tường Vi 6

7.3 Phụ lục 3: Kết quả các thông số thống kê của đề tài

Phép kiểm chứng t-test phụ thuộc (theo cặp)

NHÓM THÍ NGHIỆM

NHÓM ĐỐI CHỨNG

Số thứ tự học sinh

KT trước tác động

KT sau tác động

KT trước tác động

KT sau tác động

- Giải bài toán trên bằng đồ thị.

B, Yêu cầu bài báo cáo thí nghiệm

Viết báo cáo theo các nội dung sau

- Mục đích của thí nghiệm

- Cơ sở lí thuyết của phương án thí nghiệm

- Nêu lí do chọn phương án, nêu các thao tác chính đã làm

Bảng số liệu của các lần thí nghiệm

- Kết quả: tìm giá trị gần đúng và sai số, nhận xét về các giá trị thu được,nhận xét về các đồ thị thu được

- Nhận xét về phép đo

- Nêu những nguyên nhân gây ra sai số và cách khắc phục

- Trình bày một phương án thí nghiệm khác

7.5 Phụ lục 5: Các bài học có sử dụng thí nghiệ m ảo (mục lục SGK)

Bài 2 Vận tốc trong chuyển động thẳng Chuyển động thẳng đều

Bài 4 Chuyển động thẳng biến đổi đều

Bài 6 Rơi tự do

Bài 15 Định luật II Newton

Bài 18 Chuyển động của vật bị ném

Bài 19 Lực đàn hồi

Bài 26 Cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của hai lực Trọng tâm

Bài 37 Định luật bảo toàn cơ năng

Bài 38 Va chạm đàn hồi và không đàn hồi

Bài 2 Vận tốc trong chuyển động thẳng Chuyển động thẳng đều

Thí nghiệm: Khảo sát chuyển động thẳng đều

a Mô hình thí nghiệm

b Hướng dẫn sử dụng

Chú ý:

Nút hiện như thế là đang ở trạng thái Pause

Nút hiện như thế là đang ở trạng thái Play

Nút dùng để tải lại thí nghiệm từ file gốc trong bộ nhớ

Nút dùng phóng to đầy màn hình khi tiến hành thí nghiệm

Xe chạy trên mặt đất

+ Vận tốc được xác định bởi: Number2

+ Tọa độ x được xác định bởi: Number1

Trục tọa độ là 2 đường vuông góc mờ

màu xám (như thí nghiệm trên) Thông

thường, trục tọa không được hiện ra mà ta

phải “lôi nó ra” (Crocodile giấu rất kĩ nó

mặc dù nó rất quan trọng)

Right click vào khung làm việc, chọn

Scene Properties Trong mục Properties,

chọn Motion trong hộp Text Chọn mục

Visual setting Thiết kế các ô check như

hình vẽ, trục tọa độ sẽ hiện ra ngay

Muốn di chuyển trục chỉ cần click

mouse vào nó rồi kéo đi thôi Còn rất nhiều

Làm cho đồ thị hiển thị tòan chiều dài trục hoành (Fix to X - asxis)

Làm cho đồ thị hiển thị tòan chiều dài trục tung (Fix to Y - axis)

Phóng toThu nhỏRestart, xóa màn hình đồ thị hiện tại

Sử dụng vẽ Đồ thị (x, t)

Load file thí nghiệm Để ở trạng thái ban đầu

Chỉnh Number1 = 0 để đưa xe về vị trí gốc tọa độ

Chỉnh Number1 = 3 m.s-1 (chú ý đổi đơn vị bằng cách click vào đơn vịrồi chọn đơn vị phù hợp) để cấp vận tốc đầu v cho xe

Cách 1: Click để load file thí nghiệm ở trạng thái ban đầu

Cách 2: Pause thí nghiệm rồi chỉnh các thông số vận tốc, tọa độ thích hợp

Đưa mouse vào Graph, xuất hiện dãy nút, chọn nút để thiết lậptrạng thái đầu cho graph ( restart)

Kết quả

Thấy được hiện tượng

Học sinh quan sát được các dạng đồ thị của chuyển động thẳng đều, từ đó

so sánh với lý thuyết

Học sinh tính được vận tốc xe từ đồ thị, so sánh với kết quả thực tế thínghiệm để kiểm nghiệm công thức sgk:

Dạy phần 5: Dùng đồ thị để rút ra dạng phương trình chuyển động (tuyến tính).Dùng toán học xây dựng dạng chi tiết Sau đó, sử dụng thí nghiệm với các thông sốkhác nhau kiểm chứng lại lý thuyết vừa xây dựng.

Dạy phần 6: Dựa vào phương trình chuyển động, xây dựng bằng toán học côngthức tính v, tiến hành đo đạc và tính toán bằng thực nghiệm, kiểm chứng lại lýthuyết

Bài 4 Chuyển động thẳng biến đổi đều

Thí nghiệm Khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều

a Mô hình thí nghiệm

Bài thí nghiệm này gồm có 2 mô hình

Kết quả

Thấy được hiện tượng

Học sinh thấy được đồ thị vận tốc theo thời gian và so sánh với lý thuyếtThấy được gia tốc không đổi trong chuyển động và có thể kiểm tra lại gia tốc

Sử dụng dạy bài Chuyển động thẳng biến đổi đều (Sgk 10), phần 2, 3

Dạy phần 3: Thí nghiệm là một ví dụ về chuyển động nhanh dần đều (phần 2a).Dùng đồ thị để rút ra dạng phương trình vận tốc (tuyến tính) Dùng toán học xâydựng dạng chi tiết Sau đó, sử dụng thí nghiệm với các thông số khác nhau kiểmchứng lại lý thuyết vừa xây dựng

Dạy phần 3c: Dựa vào phương trìnhvận tốc, xây dựng bằng toán học công thứctính a, tiến hành đo đạc và tính toán bằng thực nghiệm, kiểm chứng lại lý thuyết

Sử dụng dạy bài Phương trình chuyển động thẳng biến đổi đều (Sgk 10), phần 1

Phần 1: Dùng đồ thị để rút ra dạng phương trình chuyển động (parabol) Dùngtoán học xây dựng dạng chi tiết như sgk Sau đó, sử dụng thí nghiệm với các thông

số khác nhau (v0, x0) để kiểm chứng lại lý thuyết vừa xây dựng

Bài 6 Rơi tự do

Thí nghiệm: Khảo sát sự rơi tự do

Thí nghiệm mô tả hiện tượng quả cam và lông chim cùng rơi ngoài không khí và rơi trong chân không

Load file, chọn scene “roi tu do”, thí nghiệm đang ở trạng thái Pause

Kéo mouse chọn cả lông chim và quả cam (kéo mouse chọn – xem phần trên),đưa chúng lên cao

Click nút Play để quan sát hiện tượng.

Làm tương tự với quả cam và lông chim trong ống chân không

Kết quả

Thấy được hiện tượng rơi tự do, thấy được rằng sự rơi tự do phải là sự rơi chỉchịu tác dụng của trọng lực, thấy được sự rơi chịu sức cản của không khí (ngoàikhông khí, lông chim rơi chậm hơn quả cam)

Ứng dụng

Dạy bài "Sự rơi tự do", phần nhập đề hoặc phần 1 để cho học sinh thấy đượchiện tượng rơi tự do, thấy được rằng sự rơi tự do phải là sự rơi chỉ chịu tác dụngcủa trọng lực

Thí nghiệm vẽ đồ thị của chuyển động rơi tự do từ đó, chứng minh được rơi

tự do là chuyển động có gia tốc, xác định được gia tốc (g)

Load file, chọn scene « khao sat », thí nghiệm đang ở trạng thái Pause

Dùng mouse đưa vật lên cao sao cho phần dưới của vật ngan hàng với đầu thước(1.2 m) rồi thả Click nút Play Khi vật chạm đất thì click nút Pause

Quan sát đồ thị, dùng các chức năng Fit to Y – axis, zoom (xem thí nghiệm phầntrên) để quan sát rõ đồ thị

Kết quả

Thấy được đồ thị (v, t) của chuyển động rơi tự do, đo được g

Ứng dụng

Dạy bài "Sự rơi tự do", phần 2, 3, 4

Phần 2: Quan sát sự rơi của viên bi thấy rơi theo đường thẳng

Phần 3: Chứng minh được rằng rơi tự do là một chuyển động nhanh dần đềuthông qua dạng đồ thị (v, t) (đường thẳng)

Phần 4: Dựa vào đồ thị, xác định g có thể cho học sinh tiến hành theo 2 cách:Cách 1 : Dùng công thức phần chuyển động nhanh dần đều để xác định g :

Đo một giá trị v rồi một giá trị nữa v0, đo khoảng thời gian chuyển động giữa 2 tốc độ đó (t) rồi tìm g:



Với s = 1.2 m Và t xác định như sau: (phóng to đồ thị lên để đo t được chính xác)