KHÓA LUẬN thiết kế và chế tạo bộ thí nghiệm chuyển động thẳng trong dạy học vật lí 10 THPT

MỤC LỤCMục lục………………………………………………………………………………….1Danh mục các kí hiệu viết tắt…………………………………………………………....4MỞ ĐẦU………………………………………………………………………………..51.Lí do chọn đề tài……………………………………………………………….... 52.Mục đích nghiên cứu……………………………………………………………..63.Khách thể và đối tượng nghiên cứu……………………………………………....64.Giả thuyết khoa học……………………………………………………………....75.Nhiệm vụ nghiên cứu…………………………………………………………….76.Các phương pháp nghiên cứu………………………………………………….....77.Những đóng góp của đề tài…………………………………………………….....88.Cấu trúc khóa luận………………………………………………………………..8PHẦN NỘI DUNG……………………………………………………………………..9Chương I: Cơ sở lí luận của việc sử dụng thí nghiệm trong tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh…………………………………………………………..…....91.Mục tiêu, nhiệm vụ dạy học vật lí ở trường phổ thông………………….…….....92.Quá trình dạy học vật lí…………………………………………………...……...102.1Quá trình dạy học.............................................................................................102.2 Quá trình dạy học vật lí...................................................................................103.Phương pháp dạy học vật lí....................................................................................153.1 Hệ thống các phương pháp dạy học.................................................................153.2 Lựa chọn và sử dụng phối hợp các phương pháp dạy học ..............................16 4. Các bước cần tiến hành để thiết kế phương án dạy một tiết học..............................16 5. Thí nghiệm trong dạy học vật lí................................................................................165.2 Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí.........................................175.3 Các loại thí nghiệm trong dạy học vật lí..........................................................185.4 Những yêu cầu về mặt kĩ thuật và phương pháp dạy học đối với việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí.................................................................20Kết luận chương I............................................................................................................23Chương II: Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng để phục vụ dạy học phần cơ học trong chương trình SGK Vật lí 10 THPT..................241.Yêu cầu đối với bộ thí nghiệm sử dụng khi dạy học một số kiến thức về chuyển động thẳng trong chương trình vật lí 10...........................................................................241.1 Chuyển động thẳng đều........................................................................................241.2 Khảo sát thực nghiệm chuyển động thẳng...........................................................241.3 Chuyển động thẳng biến đổi đều..........................................................................251.4 Định luật I Niu – tơn............................................................................................251.5 Định luật II Niu – tơn...........................................................................................261.6 Định luật III Niu – tơn..........................................................................................261.7 Định luật bảo toàn động lượng............................................................................262.Các bộ thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng đã có............................................272.1Bộ thí nghiệm cần rung ........................................................................................272.2Bộ thí nghiệm băng đệm khí .................................................................................282.3Bộ thí nghiệm máng CT 102 ...............................................................................292.4Bộ thí nghiệm tương tác giữa hai xe lăn...............................................................292.5Bộ thí nghiệm sử dụng đồng hồ tương tác từ....................................................... 302.6Bộ thí nghiệm định luật III Niu – tơn ...................................................................313. Thiết kế bộ thí nghiệm............................................................................................... 333.1Ý tưởng..................................................................................................................333.2 Mô hình bộ thí nghiệm.........................................................................................354.Chế tạo bộ thí nghiệm.................................................................................................355.Tiến hành thí nghiệm...................................................................................................405.1Thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng đều....................................................405.2Thí nghiệm nghiên cứu chuyển động nhanh dần đều............................................425.3Thí nghiệm nghiên cứu định luật II Niu – tơn.......................................................445.4Thí nghiệm nghiên cứu định luật bảo toàn động lượng........................................455.5Thí nghiệm nghiên cứu định luật III Niu – tơn......................................................476.Nhận xét bộ thí nghiệm sau khi chế tạo......................................................................526.1Những điểm mới....................................................................................................526.2 Hướng phát triển..................................................................................................527.Soạn thảo tiến trình dạy học sử dụng bộ thí nghiệm...................................................537.1Chuyển động thẳng đều.........................................................................................537.2Chuyển động thẳng biến đổi đều...........................................................................567.3Định luật I Niu – tơn.............................................................................................607.4Định luật II Niu – tơn............................................................................................637.5Định luật III Niu – tơn...........................................................................................677.6Định luật bảo toàn động lượng.............................................................................72Kết luận chương II...........................................................................................................78KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...........................................................................................79Lời cảm ơn.........................................................................................................................80Tài liệu tham khảo.............................................................................................................81Phụ lục...............................................................................................................................82

MỤC LỤC Mục lục……….1

Danh mục các kí hiệu viết tắt……… 4

MỞ ĐẦU……… 5

1 Lí do chọn đề tài……… 5

2 Mục đích nghiên cứu……… 6

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu……… 6

4 Giả thuyết khoa học……… 7

5 Nhiệm vụ nghiên cứu……….7

6 Các phương pháp nghiên cứu……… 7

7 Những đóng góp của đề tài……… 8

8 Cấu trúc khóa luận……… 8

PHẦN NỘI DUNG……… 9

Chương I: Cơ sở lí luận của việc sử dụng thí nghiệm trong tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh……… … 9

1 Mục tiêu, nhiệm vụ dạy học vật lí ở trường phổ thông……….…… 9

2 Quá trình dạy học vật lí……… …… 10

2.1 Quá trình dạy học 10

2.2 Quá trình dạy học vật lí 10

3 Phương pháp dạy học vật lí 15

3.1 Hệ thống các phương pháp dạy học 15

3.2 Lựa chọn và sử dụng phối hợp các phương pháp dạy học 16

4 Các bước cần tiến hành để thiết kế phương án dạy một tiết học 16

5 Thí nghiệm trong dạy học vật lí 16

5.2 Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí 17

5.3 Các loại thí nghiệm trong dạy học vật lí 18

5.4 Những yêu cầu về mặt kĩ thuật và phương pháp dạy học đối với việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí 20

Kết luận chương I 23

Chương II: Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng để phục vụ dạy học phần cơ học trong chương trình SGK Vật lí 10 THPT 24

1 Yêu cầu đối với bộ thí nghiệm sử dụng khi dạy học một số kiến thức về chuyển động thẳng trong chương trình vật lí 10 24

1.1 Chuyển động thẳng đều 24

1.2 Khảo sát thực nghiệm chuyển động thẳng 24

1.3 Chuyển động thẳng biến đổi đều 25

1.4 Định luật I Niu – tơn 25

1.5 Định luật II Niu – tơn 26

1.6 Định luật III Niu – tơn 26

1.7 Định luật bảo toàn động lượng 26

2 Các bộ thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng đã có 27

2.1 Bộ thí nghiệm cần rung 27

2.2 Bộ thí nghiệm băng đệm khí 28

2.3 Bộ thí nghiệm máng CT 10-2 29

2.4 Bộ thí nghiệm tương tác giữa hai xe lăn 29

2.5 Bộ thí nghiệm sử dụng đồng hồ tương tác từ 30

2.6 Bộ thí nghiệm định luật III Niu – tơn 31

3 Thiết kế bộ thí nghiệm 33

3.1 Ý tưởng 33

3.2 Mô hình bộ thí nghiệm 35

4 Chế tạo bộ thí nghiệm 35

5 Tiến hành thí nghiệm 40

5.1 Thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng đều 40

5.2 Thí nghiệm nghiên cứu chuyển động nhanh dần đều 42

5.3 Thí nghiệm nghiên cứu định luật II Niu – tơn 44

5.4 Thí nghiệm nghiên cứu định luật bảo toàn động lượng 45

5.5 Thí nghiệm nghiên cứu định luật III Niu – tơn 47

6 Nhận xét bộ thí nghiệm sau khi chế tạo 52

6.1 Những điểm mới 52

6.2 Hướng phát triển 52

7 Soạn thảo tiến trình dạy học sử dụng bộ thí nghiệm 53

7.1 Chuyển động thẳng đều 53

7.2 Chuyển động thẳng biến đổi đều 56

7.3 Định luật I Niu – tơn 60

7.4 Định luật II Niu – tơn 63

7.5 Định luật III Niu – tơn 67

7.6 Định luật bảo toàn động lượng 72

Kết luận chương II 78

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79

Lời cảm ơn 80

Tài liệu tham khảo 81Phụ lục 82

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

để hòa nhập vào nền kinh tế tri thức trong thế kỉ XXI, sự nghiệp giáo dục cũng phải

nhanh chóng đổi mới nhằm đào tạo thế hệ trẻ phát triển nhân cách toàn diện có đức có tài,

có trí tuệ thông minh, có tư tưởng thẩm mĩ, có sức khỏe dồi dào, sẵn sàng thực hiện nghĩa

vụ lao động và bảo vệ tổ quốc, tạo nên nhân cách người Việt Nam vừa truyền thống, vừhiện đại, phù hợp với xu thế phát triển chung của thế giới

Nhưng trên thực tế, quá trình giáo dục chưa đáp ứng được mục tiêu đã đề ra Nềngiáo dục của ta chưa thực sự đào tạo được thế hệ trẻ đáp ứng được với xu thế phát triểncủa thế giới Chúng ta thiếu những con người có tính năng động cá nhân, có tư duy sángtạo, có kĩ năng thực hành giỏi và tác phong công nghiệp

Tình hình đó đòi hỏi nền giáo dục phải được làm một cuộc cách mạng toàn diện,sâu sắc và triệt để Trong đó, mấu chốt là đổi mới toàn bộ quá trình dạy học bao gồmnhiều thành tố: nội dung dạy học, phương pháp dạy học, hình thức tổ chức dạy học, cáchthức kiểm tra, đánh giá kết quả học tập [1] Nói cách khác, quá trình dạy học là một quátrình dưới sự lãnh đạo, tổ chức, điều khiển của người giáo viên, người học tự giác, tíchcực, chủ động tự tổ chức, tự điều khiển hoạt động nhận thức của mình nhằm thực hiệnnhững nhiệm vụ dạy học Sự đổi mới phải làm cho quá trình dạy học vừa đảm bảo tínhkhoa học vừa đảm bảo phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh

Nghị quyết hội nghị lần thứ IV Ban chấp hành Trung ương Đảng cộng sản ViệtNam khóa VII về tiếp tục đổi mới sự nghiệp giáo dục và đào tạo đã chỉ rõ “Đổi mớiphương pháp dạy và học ở tất cả các cấp học, bậc học…áp dụng những biện pháp giáodục hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấnđề” [8]

Triển khai nghị quyết đó, ngành giáo dục nước ta đã và đang có nhiều đổi mới vềmục tiêu, chương trình, nội dung sách giáo khoa, phương pháp dạy học Trong đó cómôn vật lí trung học phổ thông

Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, con đường tìm ra kiến thức vật lí cũng cónhững điểm khác biệt so với những môn học khác Muốn quá trình dạy học vật lí diễn ravừa khoa học, vừa phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh thì bài học khôngthể thiếu các bài thí nghiệm thực hành

Tuy nhiên, qua tìm hiểu tình hình dạy học môn vật lí ở trường phổ thông, kết quảchỉ ra rằng: thực trạng dạy học vật lí hiện nay không đáp ứng được tính khoa học thựcnghiệm của bộ môn vật lí Tình trạng thiếu thiết bị, dụng cụ hoặc có nhưng chất lượngthấp, không đồng bộ là hiện tượng phổ biến ở hầu hết các trường phổ thông, đây là một lí

do khiến nhiều giáo viên dạy không có thí nghiệm Một số trường có thiết bị nhưng ngay

cả thí nghiệm biểu diễn giáo viên cũng ít làm vì nhiều lí do, học sinh thường chẳng baogiờ được làm thí nghiệm trực diện mà chủ yếu là học “chay” Do đó không phát huy được

nghiệm đó chưa đáp ứng một cách tốt nhất nhu cầu người sử dụng.

Để giải quyết vấn đề trên, chúng tôi nhận thấy cần nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộthí nghiệm mới, khắc phục được các khó khăn của các bộ thí nghiệm cũ Và sau đó, sửdụng bộ thí nghiệm mới vào dạy học sao cho hiệu quả

Với những lí do trên, chúng tôi đã chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm chuyển động thẳng để phục vụ dạy học phần cơ học trong chương trình SGK lớp 10 THPT”

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu: tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh

- Đối tượng nghiên cứu: tính tích cực tự chủ sáng tạo của học sinh trong hoạt động họctập kiến thức về chuyển động thẳng

4 Giả thuyết khoa học

Ở nhiều trường phổ thông, dạy học phần kiến thức liên quan đến chuyển độngthẳng (SGK Vật lí 10 NC) chưa phát huy được tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của họcsinh Tồn tại tình trạng đó là do giáo viên chưa tổ chức được quá trình dạy học hợp lí, các

bộ thí nghiệm đã có còn nhiều bất tiện gây khó khăn cho giáo viên khi đổi mới quá trìnhdạy học Nếu thiết kế, chế tạo được một bộ thí nghiệm mới khắc phục được những nhượcđiểm của bộ thí nghiệm cũ và sử dụng bộ thí nghiệm mới vào dạy học một cách thích hợpthì sẽ phát huy được tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh khi học tập kiến thức vềchuyển động thẳng

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng khắc phục được nhữngnhược điểm của các bộ thí nghiệm đã có trước đó Phân tích kiến thức về chuyển độngthẳng, từ đó đặt ra nhiệm vụ cần thiết kế bộ thí nghiệm như thế nào, tìm hiểu các bộ thínghiệm đã có xem đã đáp ứng được nhu cầu chưa, còn cần bổ sung gì; thiết kế, chế tạo bộthí nghiệm mới theo yêu cầu đã đặt ra.

- Soạn thảo tiến trình dạy học các bài học có sử dụng bộ thí nghiệm: dựa vào các kết luậnthu được từ phần cơ sở lí luận để soạn thảo tiến trình dạy học phát huy được tính tích cực,

tự chủ, sáng tạo của học sinh

6 Các phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lí luận: nghiên cứu các vấn đề là cơ sở lí thuyết cho đề tài;nghiên cứu tài liệu về lí luận dạy học hiện đại, SGK, sách giáo viên,…soạn thảo các kiếnthức liên quan đến chuyển động thẳng

- Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm về việc thiết kế, chế tạo một số thiết bị thí nghiệm

- Phương pháp điều tra thăm dò : điều tra tình trạng của việc dạy học các kiến thức vềchuyển động thẳng ở trường phổ thông, điều tra hiện trạng của các bộ thí nghiệm nghiêncứu chuyển động thẳng đã có

- Phương pháp thống kê toán học được sử dụng trong quá trình xử lí các số liệu thựcnghiệm

- Sử dụng bộ thí nghiệm, soạn thảo được tiến trình dạy học các bài: chuyển động thẳngđều, chuyển động thẳng biến đổi đều, định luật I Niu tơn, định luật II Niuton, định luật IIINiu tơn, định luật bảo toàn động lượng

8 Cấu trúc khóa luận

Khóa luận gồm ba phần: phần mở đầu, phần nội dung, phần kết luận và kiến nghị

Ở phần mở đầu, khóa luận nêu lên đặc điểm chung của đề tài, phần này gồm có 8 mụcnhỏ

Phần nội dung trình bày toàn bộ quá trình thực hiện đề tài Phần này gồm hai chương:chương 1 nêu lên cơ sở lí luận của đề tài, chương hai trình bày nội dung, kết quả các côngviệc mà khóa luận đã nghiên cứu được

Phần kết luận và kiến nghị tổng kết lại quá trình thực hiện đề tài và nêu một vài kiếnnghị, mong muốn trong quá trinhg thực hiện đề tài

PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH KHI DẠY HỌC VẬT LÍ Ở

TRƯỜNG PHỔ THÔNG

1 Mục tiêu, nhiệm vụ dạy học vật lí ở trường phổ thông

[1] Mục tiêu của giáo dục Việt Nam là đào tạo thế hệ trẻ phát triển nhân cách toàndiện có đức có tài, có trí tuệ thông minh, có tư tưởng thẩm mĩ, có sức khỏe dồi dào, sẵnsàng thực hiện nghĩa vụ lao động và bảo vệ tổ quốc, tạo nên nhân cách người Việt Namvừa truyền thống, vừ hiện đại, phù hợp với xu thế phát triển chung của thế giới

Theo đó, dạy học có ba nhiệm vụ cơ bản sau:

- Nhiệm vụ 1: Điều khiển, tổ chức học sinh nắm vững hệ thống tri thức phổ thông

cơ bản và hiện đại, phù hợp với thực tiễn đất nước về tự nhiên, xã hội – nhân văn,đồng thời rèn luyện cho họ hệ thống kĩ năng, kĩ xảo tương ứng

- Nhiệm vụ 2: Tổ chức, điều khiển học sinh hình thành, phát triển năng lực và phẩmchất trí tuệ, đặc biệt là năng lực tư duy độc lập, sáng tạo

- Nhiệm vụ 3: Tổ chức, điều khiển học sinh hình thành cơ sở thế giới quan khoahọc, những phẩm chất đạo đức nói riêng và phát triển nhân cách nói chung

Các mục tiêu, nhiệm vụ dạy học chủ yếu được thực hiện thông qua dạy các

môn học Mỗi môn học có đặc điểm của mình và có thể thực hiện nhiệm vụ chung đóbằng các cách khác nhau

[2] Môn vật lí ở trường phổ thông có những đặc điểm cơ bản sau:

- Vật lí học nghiên cứu các hình thức vận động cơ bản nhất của vật chất, cho nêncác kiến thức vật lí là cơ sở của nhiều ngành khoa học tự nhiên, nhất là hóa học vàsinh học

- Vật lí học ở trường phổ thông chủ yếu là vật lí thực nghiệm, phương pháp của nóchủ yếu là phương pháp thực nghiệm

- Nhiều kiến thức vật lí có liên quan chặt chẽ với các vấn đề cơ bản của triết học

- Vật lí học là cơ sở lí thuyết của việc chế tạo máy móc, thiết bị dùng trong đời sống

và sản xuất

- Vật lí là khoa học chính xác, đòi hỏi có kĩ năng quan sát thực tế, khéo léo tác độngvào tự nhiên khi làm thí nghiệm, có tư duy logic chặt chẽ, biện chứng, trao đổithảo luận để khẳng định chân lí

Do đó nhiệm vụ dạy học vật lí ở trường phổ thông bao gồm:

- Trang bị cho học sinh những kiến thức phổ thông, cơ bản, hiện đại, có hệ thống,bao gồm :

 Các khái niệm vật lí

 Các định luật vật lí cơ bản

 Nội dung chính của thuyết vật lí

 Các ứng dụng quan trọng nhất của vật lí trong đời sống và sản xuất

 Các phương pháp nhận thức phổ biến dùng trong vật lí

- Phát triển tư duy khoa học ở học sinh: rèn luyện những thao tác, hành động,phương pháp nhận thức cơ bản nhằm chiếm lĩnh kiến thức vật lí, vận dụng sángtạo để giải quyết vấn đề trong học tập và hoạt động thực tiễn sau này

- Bồi dưỡng cho học sinh thế giới quan duy vật biện chứng, giáo dục lòng yêu nước,thái độ đối với người lao động, đối với cộng đồng và những đức tính khác

- Góp phần giáo dục kĩ thuật thuật tổng hợp và hướng nghiệp cho học sinh, làm chohọc sinh nắm được những nguyên lí cơ bản về cấu tạo và hoạt động của máy mócđược dùng trong nền kinh tế quốc dân Có kĩ năng sử dụng các dụng cụ thínghiệm vật lí phổ biến, kĩ năng lắp ráp thiết bị, vẽ biểu đồ,… Những kiến thức, kĩ

2.2 Quá trình dạy học vật lí

Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, quá trình dạy học vật lí cũng có những đặcđiểm riêng của nó

2.2.1 Quá trình dạy học vật lí diễn ra một cách khoa học

Để quá trình dạy học diễn ra một cách khoa học thì cách tốt nhất là quá trình nàycũng phải phỏng theo quá trình nhận thức khoa học Đối với quá trình dạy học vật lí cũngnhư vậy

 Quá trình nhận thức khoa học trong vật lí

[3] Con đường nhận thức khoa học, nhận thức chân lí khách quan được V.I Lênin chỉra: “ Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng rồi từ tư duy trừu tượng trở về thựctiễn, đó là con đường biện chứng của sự nhận thức chân lí, của sự nhận thức thực tếkhách quan.”

Là một môn khoa học thực nghiệm, con đường nhận thức khoa học vật lí cũng tuântheo quy luật chung đã được Lê nin chỉ ra nhưng nó mang nét đặc thù của vật lí học Trên

cơ sở khái quát những phát biểu của các nhà vật lí học nổi tiếng, V.G.Razumopxki đãtrình bày chu trình sáng tạo khoa học:

Từ sự khái quát những sự kiện xuất phát đi đến xây dựng mô hình trừu tượng (cótính chất như một giả thuyết); từ mô hình rút ra hệ quả lí thuyết ( bằng suy luận logic haysuy luận toán học); sau đó kiểm tra bằng thực nghiệm những hệ quả đó Nếu những kếtquả rút ra từ thực nghiệm phù hợp với hệ quả dự đoán từ mô hình lí thuyết thì mô hìnhgiả thuyết được thừa nhận và trở thành chân lí Ngược lại thì mô hình cần phải được xemxét lại, chỉnh lí hay thay đổi nó

 Quá trình dạy học phỏng theo quá trình nhận thức khoa học trong vật lí

Để tập cho học sinh thói quen tư duy, nghiên cứu vật lí, quá trình dạy học vật lícần phỏng theo quá trình nhận thức khoa học trong vật lí

[3] Theo đó, quá trình dạy học có thể biểu diễn bằng sơ đồ:

Chọn lọc, xây dựng thông tin về đối tượng cần nghiên cứu(thông qua quan sát thực nghiệm hoặc qua phân tích, suy luận lí thuyết)

Phát hiện mâu thuẫn cần giải quyếthay vấn đề mới cần nghiên cứu?

Suy ra các hệ quả từ mô hình(thường là các kêt luận có thể kiểm tra bằng thực nghiệm)

Kiểm tra các hệ quả bằng thực nghiệm

Phát biểu kết luận khoa học( thuộc tính, mối quan hệ mới,…của đối tượng)

Vận dụng kiến thức

 Các phương pháp xây dựng giả thuyết khoa học:

[4] Trong nghiên cứu vật lí, có 4 phương pháp nhận thức cơ bản để xấy dựng giảthuyết khoa học:

- Phương pháp thực nghiệm: giả thuyết được xây dựng bằng cách tổng hợp các kếtquả thu được khi quan sát thực tế, khi tiến hành thí nghiệm

- Phương pháp thí nghiệm lí tưởng: giả thuyết được xây dựng theo các bước:

o Tưởng tượng ra một mô hình thí nghiệm (thí nghiệm này không thể làmđược trong thực tế do các điều kiện tiến hành nó là lí tưởng, không thể có)

o Dùng các thao tác tư duy phân tích những tiến trình khả dĩ của hiện tượngdựa vào quy luật vận động của mô hình

o Phân tích kết luận thu được để đưa ra giả thuyết khoa học

- Phương pháp tương tự: giả thuyết được xây dựng theo các bước:

o Tập hợp các dấu hiệu đã có của đối tượng cần nghiên cứu và đối tượng đã

có những hiểu biết phong phú định đem đi đối chiếu

o Phân tích những dấu hiệu giống và khác nhau giữa chúng

o Truyền các dấu hiệu của đối tượng đã biết cho đối tượng cần nghiên cứu đểhình thành giả thuyết

- Phương pháp mô hình: giả thuyết được xây dựng theo các bước:

o Nghiên cứu các tính chất của đối tượng gốc

Sơ đồ 2

o Xây dựng mô hình: dùng các thao tác tư duy (có thể là sự tương tự), hìnhdung sơ bộ về sự vật, đi đến một mô hình sơ bộ Mô hình này trở thànhmẫu để nhà nghiên cứu tiếp tục xây dựng một mô hình thật (nếu đó là môhình vật chất) hoặc đối chiếu mô hình của mình với những vật đã biết (nếu

đó là mô hình lí thuyết)

o Thao tác trên mô hình suy ra hệ quả, hệ quả này là giả thuyết cần xây dựng Dựa vào đó cóa thể chia các phương pháp xây dựng mô hình giả thuyết trong quátrình dạy học vật lí như sau:

- Phương pháp thực nghiệm

- Phương pháp lí thuyết: bao gồm:

o Phương pháp thí nghiệm lí tưởng

o Phương pháp tương tự

o Phương pháp giải các bài toán vật lí: dựa vào các kiến thức đã có, tổng hợp,phân tích, biến đổi để rút ra mô hình giả thuyết Phương pháp này được xâydựng do đặc điểm khác biệt của quá trình dạy học và quá trình nhận thứckhoa học trong vật lí Trong nhận thức khoa học, các phép biến đổi đơngiản từ những kiến thức đã có chưa cho phép tạo ra tri thức mới cho nhânloại nhưng trong quá trình dạy học, các phép biển đổi đó lại mang đến hiểubiết mới cho học sinh

o Phương pháp mô hình: phương pháp này đòi hỏi cả những tư duy, biến đổimang tính lí thuyết và cả những thao tác trên mô hình mang tính thựcnghiệm

2.2.2 Quá trình dạy học vật lí phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo ở học sinh

[3] Thành tựu quan trọng nhất của tâm lí học phát triển làm cơ sở cho việc tổ chứchoạt động nhận thức của học sinh một cách tích cực, tự chủ, sáng tạo là hai lí thuyết pháttriển nhận thức của Piaget (1896-1983) và Lev Vygosky (1869-1934)

Piaget (1896-1983) đã nghiên cứu quá trình phát triển trí tuệ với phương pháp tiếpcận duy vật biện chứng và đi đến kết luận: tri thức nảy sinh từ hoạt động

Vì “ tri thức nảy sinh từ hoạt động” nên dạy học phải lấy người học làm trung tâm

Thầy ( tác nhân) Trò ( chủ thể )

Tóm lại, từ những hiểu biết về quá trình dạy học nói chung và quá trình dạy học vật lí nói riêng, ta có thể kết luận: để quá trình dạy học vật lí diễn ra đúng theo quy luật của quá trình dạy học nói chung, đảm bảo tính khoa học và phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh thì quá trình đó cần:

- Diễn ra theo con đường dạy học nêu và giải quyết vấn đề, vấn đề đặt ra phải vừa sức, rơi đúng vào vùng phát triển gần.

- Phỏng theo quá trình nhận thức khoa học trong vật lí Tùy vào kiến thức cụ thể mà chọn phương pháp xây dựng mô hình giải quyết cho phù hợp.

- Phát huy tối đa hoạt động của học sinh trong quá trình nêu và giải quyết vấn đề.

3 Các phương pháp dạy học vật lí

[1] Phương pháp dạy học là cách thức hoạt động phối hợp thống nhất của giáoviên và học sinh trong quá trình dạy học được tiến hành dưới vai trò chủ đạo của giáoviên nhằm thực hiện tối đa mục tiêu và nhiệm vụ dạy học

Sơ đồ 3

- Phương pháp sử dụng SGK và tài liệu

 Các phương pháp dạy học trực quan

- Phương pháp quan sát

- Phương pháp minh họa

- Phương pháp biểu diễn thí nghiệm

 Các phương pháp dạy học trực quan

- Phương pháp dạy học theo dự án

3.2 Lựa chọn và sử dụng phối hợp các phương pháp

Sau khi đã lựa chọn được con đường xây dựng kiến thức (con đường nêu và giảiquyết vấn đề phỏng theo quá trình nhận thức khoa học ) thì cần lựa chọn phương phápdạy học Phương pháp dạy học là cách thức phối hợp hoạt động của giáo viên và học sinhtrên con đường mà ta đã lựa chọn Có thể đó là: giáo viên thuyết trình, học sinh nghe;giáo viên và học sinh tiến hành hỏi đáp; dùng tài liệu; giáo viên tiến hành thí nghiệmhoặc học sinh thực hành thí nghiệm;…giáo viên tổ chức cho học sinh đóng kịch; tổ chứccho học sinh tiến hành một dự án… Tùy từng kiến thức, điều kiện cụ thể mà giáo viênchọn một hoặc nhiều phương pháp và phối hợp chúng với nhau Cách lựa chọn, phối hợpcác phương pháp dạy học quyết định sự phát huy hoạt động của học sinh trong tiết học

đó, ảnh hưởng lớn đến mục tiêu phát triển tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh.Việc lựa chọn, phối hợp các phương pháp dạy học sao cho hợp lí phụ thuộc lớn vào trình

độ và kinh nghiệm của giáo viên

4 Các bước cần tiến hành để thiết kế phương án dạy học một tiết học

và phương pháp xây dựng đã được chọn lựa.

- Bước 3: Lựa chọn phương pháp dạy học: cùng một con đường xây dựng kiến thức cóthể lựa chọn phối hợp nhiều phương pháp một cách linh động nhưng để phát huy tính tíchcực, tự chủ, sáng tạo của học sinh thì phương pháp đó nên nằm trong nhóm phương pháphuy động tối đa hoạt động của học sinh

- Bước 4: Soạn thảo tiến trình dạy học cụ thể

5 Thí nghiệm trong dạy học vật lí [2]

Thí nghiệm vật lí là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào cácđối tượng của hiện thực khách quan Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó

đã diễn ra sự tác động và kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận tri thức mới

Thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông là một bộ phận hữu cơ của quátrình dạy học Trước hết có ý nghĩa quan trọng như một yếu tố không thể tách rời của quátrình nhận thức, dưới sự chỉ đạo của giáo viên cùng sự đóng góp vô cùng quan trọng củacác dụng cụ, thiết bị thí nghiệm, các thí nghiệm vật lí giúp học sinh đạt hiệu quả caotrong học tập cũng như rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành

5.1 Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí ở trường phổ thông

5.1.1 Các chức năng của thí nghiệm theo quan điểm của lí luận nhận thức

- Thí nghiệm là phương tiện để thu nhận tri thức: thí nghiệm được sử dụng để thu nhậnnhững kiến thức đầu tiên về đối tượng, tạo điều kiện để học sinh đưa ra giả thuyết

- Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của kiến thức thu được: Trong nhiềutrường hợp, kết quả của thí nghiệm phủ nhận tính đúng đắn của tri thức đã biết, đòi hỏiphải đưa ra giả thuyết khoa học mới và lại phải kiểm tra giả thuyết mới này ở các thínghiệm khác Nhờ vậy ta sẽ được những tri thức có tính khái quát hơn, bao hàm các trithức đã biết trước đó như là các trường hợp riêng Trong nhiều trường hợp khác, thínghiệm được dùng để kiểm tra tính đúng đắn của những kiến thức rút ra bằng suy luậnlogic chặt chẽ từ các kiến thức đã biết

- Thí nghiệm là phương tiện tạo cơ sở của việc vận dụng tri thức đã thu được vào thựctiễn: Trong chương trình vật lí ở phổ thông đề cập tới một loạt các ứng dụng của vật lítrong đới sống và sản xuất, khi đó, thí nghiệm không những cho học sinh thấy được sự

5.1.2 Các chức năng của thí nghiệm theo quan điểm lí luận dạy học

- Thí nghiệm có thể sử dụng trong tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học:

đề xuất vấn đề cần nghiên cứu;hình thành kiến thức, kỹ năng mới; củng cố kiến thức, kĩnăng; kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng mà học sinh đã thu được

- 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 luyện 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 các phẩm chật đạo đức của học sinh

- Thí nghiệm là phương tiện đơn giản và trực quan trong dạy học vật lí

 Thí nghiệm là phương tiện giúp ta có thể nghiên cứu các hiện tượng, quá trìnhtrong những điều kiện có thể khống chế được, dễ dàng đi tới nhận thức về nguyênnhân, bản chất của hiện tượng hay các mối quan hệ có tính quy luật giữa chúngvới nhau trong việc nghiên cứu các lĩnh vực vật lí

 Thí nghiệm là phương tiện trực quan giúp học sinh nhanh chóng thu được thông tinchân thực về hiện tượng, quá trình vật lí Đặc biệt là trong nghiên cứu những lĩnhvực mà con người không thể tri giác trực tiếp bằng các giác quan thì sử dụng thínghiệm mô hình là không thể thiếu được

5.2 Các loại thí nghiệm sử dụng trong dạy học vật lí

Có 2 loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học vật lí ở trường phổ thông:

+ Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên

+ Thí nghiệm thực tập của học sinh

5.2.1 Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên

Thí nghiệm biểu diễn được giáo viên tiến hành trên lớp, trong các giờ học kiến thứcmới hoặc củng cố kiến thức của học sinh

 Thí nghiệm nghiên cứu minh họa: nhằm kiểm chứng lại kiến thức đã được xâydựng bằng con đường lí thuyết, dựa trên những phép suy luận chặt chẽ Ví dụ: quyluật dao động điều hòa của con lắc lò xo ngang, biểu thức tính lực Lo-ren-xơ.

- Thí nghiệm củng cố: nêu lên những biểu hiện của kiến thức đã học trong tự nhiên, đềcập các ứng dụng của kiến thức này trong sản xuất và đời sống đòi hỏi học sinh phải vậndụng kiến thức đã học để dự đoán hoặc giải thích hiện tượng Thông qua đó, giáo viên cóthể kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức của học sinh

5.2.2 Thí nghiệm thực tập của học sinh

Thí nghiệm thực tập là thí nghiệm do học sinh tiến hành trên lớp, ngoài lớp ở các mức

độ tự lực khác nhau

Có thể chia thí nghiệm thực tập làm 3 loại:

- Thí nghiệm trực diện: là thí nghiệm do học sinh tiến hành trên lớp chủ yếu khi nghiêncứu kiến thức mới nhưng cũng có thể khi ôn tập trong tiết học bài mới

 Tùy vào mục đích sử dụng, thí nghiệm trực diện có thể là thí nghiệm mở đầu, thínghiệm nghiên cứu hiện tượng (kh ảo sát hoặc minh họa), hoặc thí nghiệm củngcố

 Tùy vào hình thức tổ chức, thí nghiệm trực diện có thể là thí nghiệm đồng loạt (tất

cả học sinh, nhóm học sinh đều tiến hành thí nghiệm như nhau) hoặc thí nghiệm cáthể (các nhóm học sinh tiến hành các thí nghiệm khác nhau nhằm thực hiện cácnhiệm vụ bộ phận để đi đến giải quyết nhiệm vụ tổng quát)

 Ưu điểm của thí nghiệm trực diện so với thí nghiệm biểu diễn: rèn luyện cho họcsinh kĩ năng thí nghiệm, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu, giáo dục thái độ, tácphong, phương pháp làm việc tập thể; các kết luận được rút ra trên cơ sở một sốlượng nhiều các cứ liệu thực nghiệm, các cứ liệu này đã được học sinh so sánh, bổsung, học sinh thấy được tính chất khách quan của quy luật đang nghiên cứu

 Các bài thí nghiệm thực hành thường xếp vào cuối chương nên nội dung của thínghiệm thực hành rất phong phú và thường từ 1 đến 2 tiết, đòi hỏi thiết bị thínghiệm hoàn chỉnh, phức tạp hơn thí nghiệm trực diện.

 Tùy vào hình thức tổ chức, thí nghiệm thực hành có thể là thí nghiệm đồng loạt (tất

cả học sinh tiến hành các thí nghiệm như nhau với dụng cụ giống nhau) hoặc thínghiệm cá thể (học sinh thực hiện thí nghiệm khác nhau với mục đích khác nhauhoặc cùng mục đích nhưng dụng cụ khác nhau) Tùy vào nội dung thực hành, mụctiêu cần đạt được mà giáo viên lực chọn hình thức cho phù hợp

- Thí nghiệm và quan sát vật lí ở nhà:

 Thí nghiệm và quan sát vật lí ở nhà là một loại bài tập mà giáo viên giao cho từnghọc sinh, từng nhóm học sinh thực hiện ở nhà Nội dung của thí nghiệm thực hànhkhông lặp lại những thí nghiệm đã tiến hành ở lớp, không đơn thuần là tiến hànhthí nghiệm với các hướng dẫn chi tiết

 Thí nghiệm và quan sát vật lí ở nhà có tác dụng trên nhiều mặt đối với sự phát triểnnhân cách của học sinh: quá trình tự thiết kế phương án thí nghiệm, lập kế hoạchthí nghiệm, chế tạo và lựa chọn dụng cụ, bố trí, tiến hành, xử lí kết quả thí nghiệmgóp phần vào việc phát triển năng lực hoạt động trí tuệ - thực tiễn của học sinh; sựthành công của thí nghiệm làm tăng hứng thú, tạo niềm vui, sự thành công tronghọc tập của học sinh

 Vai trò của thí nghiệm thực hành trong quá trình dạy học: củng cố, đào sâu kiếnthức đã học; cung cấp cứ liệu thực nghiệm phục vụ cho việc nghiên cứu kiến thứcmới

5.3 Những yêu cầu về mặt kĩ thuật và phương pháp dạy học đối với việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí

5.3.1 Những yêu cầu chung đối với việc sử dụng thí nghiệm

- Xác định rõ logic tiến trình dạy học, trong đó thí nghiệm phải là một bộphận hữu cơ, giải quyết một nhiệm vụ cụ thể trong tiến trình nhận thức Trước mỗi thínghiệm cần đảm bảo học sinh ý thức đầy đủ sự cần thiết, mục đích của thí nghiệm

- Xác định rõ các dụng cụ cần sử dụng, sơ đồ bố trí chúng, tiến trình thínghiệm

- Đảm bảo cho học sinh ý thức rõ ràng và tham gia tích cực vào tất cả cácgiai đoạn thí nghiệm

- Thử nghiệm kĩ lưỡng mỗi thí nghiệm trước giờ học, đảm bảo thí nghiệmphải thành công

- Việc sử dụng các dụng cụ thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm phải tuântheo quy tắc an toàn

5.3.2 Những yêu cầu đối với thí nghiệm biểu diễn

- Yêu cầu trong việc đặt ra kế hoạch thí nghiệm:

 Xác đinh chính xác mục đích của thí nghiệm cần phải tiến hành và chức năng líluận dạy học của nó (đề xuất vấn đề, hình thành kiến thức mới, củng cố hay kiểmtra kiến thức)

 Xác định các nhiệm vụ mà học sinh cần phải hoàn thành trong việc: chuẩn bị thínghiệm, tiến hành và xử lí kết quả thí nghiệm

 Từ mục đích và chức năng lí luận dạy học của thí nghiệm lựa chọn phương án thínghiệm đáp ứng đòi hỏi về mặt sư phạm: tính trực quan, tính hiệu quả, tính antoàn; đặt ra kế hoạch tiến hành một chuỗi thí nghiệm sao cho đủ cứ liệu theo yêucầu đặt ra

- Yêu cầu trong việc chuẩn bị thí nghiệm:

 Nghiên cứu kĩ tính năng của các dụng cụ thí nghiệm và sử dụng thành thạo chúng

 Trước giờ học phải kiểm tra dụng cụ, thử nghiệm lại thí nghiệm sẽ tiến hành

 Kết thúc công việc chuẩn bị phải đảm bảo thí nghiệm có thể lặp lại nhiều lần, chokết quả rõ ràng, đơn trị

- Yêu cầu trong việc bố trí thí nghiệm

Bố trí thí nghiệm đảm bảo sao cho mọi học sinh từ vị trí ngồi trong lớp học đều nhìn

rõ dụng cụ, độ lệch các kim chỉ các dụng cụ đo; đẹp về thẩm mĩ

- Yêu cầu trong việc tiến hành thí nghiệm

 Cần định hướng học sinh vào những trọng điểm cần quan sát

 Đối với thí nghiệm định lượng cần lập bảng ghi các giá trị đo thích hợp trước khitiến hành thí nghiệm

 Trong suốt quá trình thí nghiệm, giáo viên không che khuất tầm quan sát của họcsinh

 Thí nghiệm cần được lặp lại vài lần

- Yêu cầu trong việc xử lí kết quả thí nghiệm:

 Thu nhận cứ liệu phải trung thực, đủ để khái quát rút ra kết luận

 Xử lí số liệu phải đủ thời gian, thực hiên một cách chu đáo

5.3.3 Những yêu cầu đối với thí nghiệm trực diện

- Yêu cầu trong việc lựa chọn thí nghiệm trực diện để sử dụng trong dạy họcvật lí:

Các thí nghiệm trực diện được sử dụng trong các trường hợp sau:

 Các dụng cụ thí nghiệm không quá phức tạp; việc bố trí tiến hành thí nghiệmkhông quá khó đối với học sinh; hiện tượng vật lí diễn ra trong các thí nghiệm dễquan sát, không quá phức tạp

 Có thể sử dụng các dụng cụ, vật liệu dễ kiếm trong đời sống hàng ngày, quen thuộcvới học sinh

 Nội dung của các thí nghiệm cần thực hiện mang tính chất định tính hoặc bán địnhlượng Tuy nhiên cũng cần tăng dần các thí nghiệm trực diện định tính ở các lớptrên

 Các thí nghiệm không đòi hỏi nhiều thời gian trong bố trí và tiến hành thí nghiệm

 Việc sử dụng các dụng cụ và tiến hành thí nghiệm phải đảm bảo an toàn cho họcsinh, không làm hỏng thí nghiệm

- Yêu cầu trong việc chuẩn bị thí nghiệm trực diện:

 Đối với giáo viên:

o Chuẩn bị phương án thí nghiệm ngay khi soạn bài, dự đoán các phương ánthí nghiệm mà học sinh có thể đề xuất, phân tích ưu, nhược điểm và lựachọn một phương án phù hợp

o Chia nhóm học sinh

o Soạn một bản hướng dẫn thí nghiệm cho học sinh

 Đối với học sinh: thực hiện nhiệm vụ mà giáo viên đã giao cho

- Yêu cầu trong việc tổ chức và hướng dẫn hoạt động tự lực của học sinhtrong thí nghiệm trực diện:

 Bố trí các bàn thí nghiệm thành vòng cung hoặc chữ U để tiện theo dõi, giúp đỡ

 Đảm bảo cho học sinh các nhóm đều tích cực, tự lực trong giờ học

 Phối hợp các hình thức làm việc cá nhân, theo nhóm, làm việc chung toàn lớp

 Giáo viên đóng vai trò là người tổ chức, hướng dẫn, trọng tài

5.3.4 Những yêu cầu đối với thí nghiệm thực hành

- Yêu cầu trong công việc chuẩn bị thí nghiệm thực hành

 Đối với giáo viên:

o Tìm hiểu kĩ nội dung SGK, xác định rõ nhiệm vụ cần giao cho học sinh,cách thức kiểm tra, đánh giá việc thực hiện các nhiệm vụ đó

o Chuẩn bị đầy đủ, kiểm tra chất lượng các dụng cụ cần thiết cho mỗi nhómhọc sinh

o Làm thử tất cả các thí nghiệm trong bài thực hành để dự kiến các khó khăn

mà học sinh có thể gặp phải, cách thức hướng dẫn học sinh vượt qua khókhăn đó

o Nếu cần thiết có thể điều chỉnh nội dung, yêu cầu bài thực hành trong SGKcho phù

hợp với trường phổ thông

 Đối với học sinh:

o Nghiên cứu SGK, chuẩn bị sẵn bản báo cáo theo mẫu SGK

o Tự tìm kiếm, chế tạo các dụng cụ theo chỉ dẫn trong bài thực hành

- Yêu cầu trong việc tổ chức và hướng dẫn hoạt động tự lực của học sinhtrong thí nghiệm thực hành

 Phân nhóm và bố trí bàn thí nghiệm được thực hiện như trong thí nghiệm trực diện

 Đầu buổi thí nghiệm thực hành: kiểm tra chuẩn bị của hịc sinh, hướng dẫn sử dụngdụng cụ

Trong lúc các nhóm học sinh tiến hành công việc: giáo viên theo dõi, kịp thời tháo

gỡ khó khăn học sinh gặp phải

Sau khi học sinh làm xong thí nghiệm: yêu cầu học sinh tháo rỡ các chi tiết đã lắpráp, sắp xếp gọn gàng, yêu cầu học sinh nộp báo cáo ngay hoặc cho về nhà hoànchỉnh nốt

- Quá trình dạy học nói chung; quá trình dạy học vật lí; sự khác biệt quá trìnhdạy học và quá trình nghiên cứu khoa học; tính khoa học, phát huy tính tích cực, tựchủ sáng tạo của quá trình dạy học vật lí

- Các phương pháp dạy học vật lí

Từ đó, chúng tôi chỉ ra các bước cần tiến hành để thiết kế phương án dạy học một tiếthọc sao cho vừa khoa học, vừa phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh.Cuối cùng, chúng tôi chỉ ra đặc điểm, chức năng, yêu cầu của thí nghiệm trong dạyhọc vật lí; phân loại thí nghiệm vật lí

1.1 Chuyển động thẳng đều (mục 5 bài 2 SGK Vật lí 10NC)

Ở phần này cần có thí nghiệm một vật chuyển động thẳng đều, để từ đó làm rõ địnhnghĩa chuyển động thẳng đều: “ Chuyển động thẳng đều là chuyển động thẳng, trong đóchất điểm có vận tốc tức thời không đổi ”

Tuy nhiên trong thực tế, không thể đo được vận tốc tức thời, mọi vận tốc ta đo đượcđều là vận tốc trung bình của vật trên một quãng đường nào đó Nhưng ta có thể làm gầnđúng bằng cách đo các đoạn đường liên tiếp vật đi được trong những khoảng thời gianngắn, tính vận tốc trung bình của vật trên những đoạn đường đó, nếu các vận tốc trungbình đó bằng nhau ta có thể ngoại suy rằng: nếu ta có thể tiến hành khảo sát với cáckhoảng thời gian ngắn hơn nữa (tiến về 0) thì các vận tốc cũng sẽ bằng nhau, nói khác đi:vận tốc tức thời không đổi

Vậy, yêu cầu đối với bộ thí nghiệm sử dụng để dạy học mục 5 bài 2 SGK Vật lí 10NC

“chuyển động thẳng đều” là: bộ thí nghiệm tạo ra chuyển động thẳng đều, cho phép đođược các quãng đường vật đi được trong những khoảng thời gian ngắn liên tiếp (khoảngthời gian đó là ngắn so với toàn bộ thời gian vật chuyển động)

1.2 Khảo sát thực nghiệm chuyển động thẳng (bài 3 SGK Vật lí 10 NC)

“Khảo sát chuyển động thẳng” là một bài thực hành Bài thực hành được học sau khihọc sinh học các kiến thức chung về chuyển động cơ, vận tốc trong chuyển động thẳng,chuyển động thẳng đều Bài thực hành nhằm củng cố cho học sinh kiến thức về tọa độcủa vật tại các thời điểm khác nhau, vận tốc trong chuyển động thẳng, đồ thị tọa độ theothời gian, vận tốc theo thời gian Do đó, bài thực hành cần có thí nghiệm về một vậtchuyển động thẳng, chuyển động thẳng này không nên là chuyển động thẳng đều vì nhưthế việc xác định tọa độ, vận tốc, đồ thị tọa độ, vận tốc theo thời gian khá đơn giản vàquen thuộc với học sinh, chuyển động thẳng này cũng không nên quá phức tạp, do đó,chuyển động thẳng biến đổi đều là thích hợp nhất

Cũng như đối với thí nghiệm chuyển động thẳng đều nói trên, ta không xác định đượcvận tốc tức thời Do đó, bộ thí nghiệm cần cho phép ghi lại chuyển động của vật sao cho

từ đó có thể tính được vận tốc trung bình của vật trên một đoạn đường ngắn trong khoảngthời gian ngắn Ta có thể coi vận tốc trung bình đó là vận tốc tức thời tại thời điểm đầu(hoặc cuối) của vật trên đoạn đường

Vậy, yêu cầu đối với bộ thí nghiệm sử dụng khi dạy học bài “khảo sát chuyển độngthẳng” là: bộ thí nghiệm tạo ra một chuyển động thẳng biến đổi đều, cho phép xác định vịtrí của vật tại những thời điểm khác nhau, cho phép đo được các quãng đường vật đi đượctrong những khoảng thời gian ngắn liên tiếp (khoảng thời gian đó là ngắn so với toàn bộthời gian vật chuyển động) để từ đó xác định vận tốc trung bình của vật trên đoạn đường

đó

1.3 Chuyển động thẳng biến đổi đều (mục 2 bài 4 SGK Vật lí 10NC)

Ở phần này cần có thí nghiệm một vật chuyển động thẳng biến đổi đều, để từ đó làm

rõ định nghĩa chuyển động thẳng biến đổi đều: “ Chuyển động thẳng biến đổi đều làchuyển động thẳng, trong đó chất điểm có gia tốc tức thời không đổi ”

Ở phần trước đó, học sinh đã học định nghĩa gia tốc trung bình, gia tốc tức thời do đó,

để làm rõ định nghĩa chuyển động thẳng biến đổi đều như trên thì gia tốc của vật phảiđược tính thông qua vận tốc và thời gian Tức là bộ thí nghiệm phải tạo ra chuyển độngthẳng biến đổi đều, cho phép xác định vận tốc trung bình để từ đó xác định gia tốc trungbình trong một khoảng thời gian ngắn (so với toàn bộ thời gian chuyển động)

Vậy, yêu cầu bộ thí nghiệm sử dụng khi dạy học mục 2 bài 4 SGK Vật lí 10NC

“chuyển động thẳng biến đổi đều” cũng giống như yêu cầu của bộ thí nghiệm sử dụng khidạy bài “khảo sát chuyển động thẳng”

1.4 Định luật I Niu-tơn (bài 14 SGK Vật lí 10NC)

Bài này cần thí nghiệm cho phép nghiên cứu định luật I Niu-tơn: “nếu một vật khôngchịu tác dụng của lực nào hoặc chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng 0, thì nó giữnguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều”

Vậy, yêu cầu đối với bộ thí nghiệm sử dụng khi dạy bài này là: thí nghiệm trong đó

có một vật chuyển động dưới tác dụng của lực ma sát đã làm giảm đến mức có thể, saocho khi đó có thể coi gần đúng rằng vật chịu tác dụng của các lực có hợp lực bằng 0 Thínghiệm phải cho phép đo vận tốc của vật và chứng tỏ rằng vật gần như chuyển độngthẳng đều

1.5 Định luật II Niu-tơn (bài 15 SGK Vật lí 10 NC)

Bài này cần thí nghiệm cho phép nghiên cứu định luật II, tức là thí nghiệm kiểmnghiệm a~F, a~1/m

Yêu cầu đối với bộ thí nghiệm sử dụng khi dạy học bài : “Định luật II Niu-tơn” là: bộthí nghiệm tạo ra một vật chuyển động biến đổi đều, chuyển động của vật được ghi lạisao cho từ đó có thể xác định được gia tốc của vật có; lực tác dụng, khối lượng của vật cóthể xác định được, có thể thay đổi và xác định được sự thay đổi đó

1.6 Định luật III Niu-tơn (bài 15 SGK Vật lí 10 NC)

Định luật III Niuton: Khi vật A tác dụng lên vật B một lực, thì vật B cũng tác dụng trở lại vật A một lực Hai lực này là hai lực trực đối.

Yêu cầu đối với bộ thí nghiệm sử dụng khi dạy học bài “Định luật II Niu-tơn” là: bộthí nghiệm sử dụng khi dạy học nội dung kiến thức đó phải tạo ra được tương tác giữa haivật mà học sinh có thể quan sát được phương và chiều của lực tương tác đồng thời có thể

đo được độ lớn của lực tương tác

1.7 Định luật bảo toàn động lượng (bài 31 SGK Vật lí 10 NC)

Bài này cần thí nghiệm cho phép nghiên cứu định luật bảo toàn động lượng Để chođơn giản thì thí nghiệm cần nghiên cứu định luật bảo toàn động lượng trong va chạm của

2 vật, đó có thể là va chạm mềm hoặc va chạm đàn hồi trực diện Tức là thí nghiệm chophép kiểm nghiệm công thức: ' '

Sau khi phân tích kiến thức về chuyển động thẳng nói trên, ta nhận thấy rằng: yêu cầu đối với bộ thí nghiệm sử dụng khi dạy học các kiến thưc đó đều có chung đặc điểm:

bộ thí nghiệm cần tạo ra chuyển động thẳng của vật, ghi lại được chuyển động của nó sao cho từ đó có thể xác định được vận tốc, gia tốc trung bình trong khoảng thời gian ngắn (so với toàn bộ thời gian chuyển động của vật), thêm vào đó ma sát cần giảm đến mức có thể để kết quả ít sai số và phục vụ nhu cầu nghiên cứu định luật I Niuton

Do đó, có thể thiết kế một bộ thí nghiệm dùng chung khi dạy các kiến thức về chuyển động thẳng

2 Các bộ thí nghiệm nghiên cứu chuyển động thẳng đã có [7]

2.1 Bộ thí nghiệm cần rung điện

- Nguyên tắc hoạt động:

Vật cần khảo sát gắn một băng giấy Khi vật chuyển động, băng giấy chuyển độngtheo và trượt trên 1 con lăn, phía trên băng giấy có 1 ngòi bút dao động với chu kì 0,02s.Dao động của ngòi bút được tạo ra nhờ đồng hồ cần rung: khi cho dòng điện 220V vàođồng hồ thì ngòi bút dao động cùng tần số dòng điện, đồng hồ được lắp cố định ở đầuđoạn đường chuyển động của vật Hình ảnh chấm mực trên băng giấy cho ta thông tinchuyển động của vật

- Ưu điểm:

Bộ thí nghiệm hoạt động với nguyên tắc dễ hiểu đối với học sinh

Bộ thí nghiệm gọn nhẹ, rẻ tiền có thể sử dụng rộng rãi

Bộ thí nghiệm có thể dùng để nghiên cứu nhiều kiến thức: chuyển động thẳng đều,nhanh dần đều, sự rơi tự do, định luật II Niu-tơn, định luật bảo toàn động lượng

- Nhược điểm:

Cần rung cố định và khá cồng kềnh, xe kéo theo băng giấy dài, việc bố trí một hệthống như vậy khá phức tạp và không phải chuyển động nào cũng có thể bố trí được

Băng giấy chuyển động, ngòi bút cố định nên khó trong nhận thức đối với học sinh

Phải sử dụng đến kiến thức hệ vật khi nghiên cứu định luật II Niutơn

2.2 Bộ thí nghiệm băng đệm khí

Hình 2.1 Bộ thí nghiệm cần rung điện

Phải sử dụng đến kiến thức hệ vật khi nghiên cứu định luật II Niutơn.

Phải thực hiện nhiều lần thí nghiệm để nghiên cứu cùng một chuyển động

Không sử dụng được khi nghiên cứu sự rơi tự do, định luật III Niutơn

Dụng cụ đòi hỏi chi phí cao, khó phổ biến rộng rãi

Bộ thí nghiệm cồng kềnh, tính di động không cao, khó mang xuống lớp học

2.3 Bộ thí nghiệm máng CT 10-2

Hình 2.2 Bộ thí nghiệm băng đệm khí

- Nguyên tắc hoạt động:

Vật là viên bi có đường kính d lăn trên 1 máng có thể thay đổi góc nghiêng Bộ thínghiệm có 2 cổng quang, 1 đồng hồ hiện số Đồng hồ liên kết với 2 cổng quang, có nhiềuchế độ: đồng hồ có thể đo thời gian các cổng quang bị che lấp, đo thời gian từ lúc cổng 1

bị che đến lúc cổng 2 bị che Tùy vào phương án đo mà sử dụng đồng hồ và cổng quangcho hợp lí Từ thời gian hiện trên đồng hồ, đường kính viên bi, khoảng cách 2 cổngquang ta xác định được vận tốc, gia tốc của vật

- Ưu điểm:

Thời gian đo bằng đồng hồ hiện số, vật lăn trên máng ít ma sát do đó sai số nhỏ

Gọn nhẹ, dễ sử dụng

- Nhược điểm :

Phải thực hiện nhiều lần thí nghiệm để nghiên cứu cùng một chuyển động

Không sử dụng được để nghiên cứu định luật bảo toàn động lượng

Dụng cụ đòi hỏi chi phí cao

2.4 Bộ thí nghiệm về lực tương tác giữa hai xe lăn:

hai xe tương tác với nhau và chuyển động ngược chiều nhau Khi dây cước được kéocăng, nó sẽ bị buộc chặt vào thanh sắt nhỏ và làm hai xe dừng lại Ta đo được quãngđường mà hai xe đi được trong cùng một khoảng thời gian, từ đó tính được vận tốc củatừng xe Coi vận tốc này là vận tốc lúc xe dừng lại ta tính được gia tốc của từng xe Vớivận tốc ban đầu là vận tốc lúc hai xe bắt đầu tương tác Biết khối lượng và gia tốc của hai

xe ta có thể so sánh được độ lớn lực tương tác của hai xe

Phương và chiều của lực tương tác chính là phương và chiều chuyển động của hai xe

- Ưu điểm:

 Bộ thí nghiệm hoạt động với nguyên tắc dễ hiểu đối với học sinh

 Bộ thí nghiệm gọn nhẹ, rẻ tiền nên có thể sử dụng rộng rãi ở các trường phổ thông

 Kết quả thí nghiệm dễ xử lý để đưa ra kết luận cho bài học

- Nhược điểm:

 Bộ thí nghiệm cho kết quả bằng cách đánh dấu bằng sợi dây cước nên sai số lớn

 Khi tiến hành thí nghiệm phải chú ý nhiều chi tiết như quấn chỉ, đốt chỉ, buộc dâycước để kết quả thu được có độ chính xác hơn

2.5 Bộ thí nghiệm sử dụng đồng hồ tương tác từ

+ Nguyên tắc hoạt động

- Vật là hai xe lăn, một xe có gắn giá để gia trọng, một xe có gắn đồng hồ tương tác từ

Xe chuyển động trên một máng có gắn thanh ray dẫn điện, điện đưa vào các thanh raybằng các dây nối từ nguồn thứ cấp của biến thế 220V-12V

Hình 2.5: Bộ thí nghiệm sử dụng đồng hồ tương tác từ

- Giữa 2 thanh ray có 1 băng giấy, trên đồng hồ gắn 1 ngòi bút, khi đồng hồ hoạt động

và xe chuyển động thì ngòi bút chấm đều đặn trên băng giấy Hình ảnh chấm mực trênbăng giấy cho ta thông tin chuyển động của vật

+ Ưu điểm

 Bộ thí nghiệm hoạt động với nguyên tắc dễ hiểu đối với học sinh

 Chỉ tiến hành một lần thí nghiệm cho một chuyển động nhưng thu được nhiều sốliệu

 Bộ thí nghiệm gọn nhẹ, rẻ tiền có thể sử dụng rộng rãi ở các trường phổ thông

 Kết quả thí nghiệm dễ xử lý để đưa ra kết luận cho bài học

+ Nhược điểm

 Pit tông, xi lanh ngắn nên đồng hồ lắc rất mạnh

 Ma sát lớn nên kết quả thí nghiệm vẫn còn sai số

 Không nghiên cứu được định luật III Niu tơn

2.6 Bộ thí nghiệm nghiên cứu định luật III Niu – tơn

+ Nguyên tắc hoạt động

- Vật là hai xe lăn, một xe có gắn giá để gia trọng, một xe treo gia trọng Đồng hồ tươngtác từ được gắn trên hai xe Xe chuyển động trên một máng có gắn thanh ray dẫn điện,điện đưa vào các thanh ray bằng các dây nối từ nguồn thứ cấp của biến thế 220V-12V

Hình 2.6: Bộ thí nghiệm nghiên cứu định luật III Niu – tơn

- Bên cạnh 2 thanh ray có 1 băng giấy, trên đồng hồ gắn 1 ngòi bút, khi đồng hồ hoạtđộng và xe chuyển động thì ngòi bút chấm đều đặn trên băng giấy Hình ảnh chấm mựctrên băng giấy cho ta thông tin chuyển động của vật

+ Ưu điểm

 Bộ thí nghiệm hoạt động với nguyên tắc dễ hiểu đối với học sinh

 Chỉ tiến hành một lần thí nghiệm cho một chuyển động nhưng thu được nhiều sốliệu

 Bộ thí nghiệm gọn nhẹ, rẻ tiền có thể sử dụng rộng rãi ở các trường phổ thông

 Kết quả thí nghiệm dễ xử lý để đưa ra kết luận cho bài học

+ Hạn chế : Không nghiên cứu được :

 Các dạng chuyển động thẳng

 Định luật I Niu – tơn

 Định luật II Niu – tơn

 Định luật bảo toàn động lượng

=> Từ hạn chế của hai bộ thí nghiệm có sử dụng đồng hồ tương tác từ trên, chúng tôi

đã nghiên cứu chế tạo bộ thí nghiệm có thể đáp ứng được đầy đủ hơn nhu cầu của người

 Sử dụng nguồn điện 12V đảm bảo nguyên tắc an toàn

 Nguyên tắc hoạt động dễ hiểu

Ứng dụng đồng hồ đo thời gian tương tác từ trong chế tạo bộ thí nghiệm nghiêncứu chuyển động thẳng mới: lắp đồng hồ lên vật và thiết kế hệ thống đưa điện lên đồng

hồ, hệ thống này hoạt động ổn định trong khi xe chuyển động

- Ý tưởng cho hệ thống dẫn điện: đồng hồ lắp trên 1 xe, nối với các bánh xe(bánh xe làm bằng kim loại dẫn điện), xe chuyển động trên các thanh ray dẫn điện,điện đưa vào các thanh ray bằng các dây nối từ nguồn thứ cấp của biến thế 220V-12V

- Ý tưởng cho hệ thống ghi lại chuyển động: bên cạnh 1 thanh ray có 1 bănggiấy được giữ chắc và phẳng, trên đồng hồ gắn 1 ngòi bút, khoảng cách giữa ngòi bút

và băng giấy có thể thay đổi sao cho khi đồng hồ hoạt động và xe chuyển động thìngòi bút chấm đều đặn trên băng giấy

- Khi nghiên cứu định luật III Niu- tơn, ta sử dụng gia trọng nối vào xe bằngmột sợi dây nên ta phải xẻ rãnh trên máng để sợi dây xuyên qua và phải để hệ thốngnày trên một độ cao nhất định nhờ hai chân đế

- Ngoài ra cần có thêm các bộ phận khác:

o Bộ phận cung cấp vận tốc ban đầu cho vật

o Bộ phận chặn xe

o Hai chân đế để nghiên cứu định luật II và định luật III Niu-tơn

o Bộ phận đo góc nghiêng, bộ phận đỡ gia trọng

3.2 Mô hình bộ thí nghiệm

Đồng hồ

Gia trọngmáng

Nguồn

Đồng hồ

Gia trọngmáng

Nguồn

Biến thế 220V-12VSúng vận tốc

Bộ phận chặn xe

Xe định luật bảo toàn động lượng

Chân đế

Bộ phận đo góc nghiêng

Đồng hồ

Gia trọngmáng

Nguồn

- Băng giấy và bộ phận giữ giấy: băng giấy có chiều dài là 84cm, chiều rộng là 2,5cm,băng giấy được kẹp giữa 1 nam châm và 1 miếng sắt trong đó nam châm được cố địnhtrìm dưới máng; có 4 nam châm như thế.

4.2 Các xe

- Các bánh xe:

 Không tận dụng được bánh xe trong các cửa khung nhôm kính do các bánh xe này

sử dụng ổ bi chất lượng kém mà đó lại là loại ổ bi có kích thước chuyên dụng,không phổ biến

 Chế tạo bánh xe mới: sử dụng khung bánh xe cũ (bánh xe của cửa khung nhôm);tiện bánh xe mới có kích thước phù hợp với khung bánh xe, với đường ray, bánh

xe quay xung quanh trục là các chốt đồng có kích thước phù hợp

- Tấm gỗ làm thân xe: có kích thước 12x8x1.1 (cm)

Hình 3.2 :Mô hình bộ thí nghiệm

- Ròng rọc: được chế tạo bằng đồng và gắn trên xe

- Móc buộc dây: được chế tạo bằng sắt tây, có một lỗ nhỏ để xuyên dây,

được gắn trên xe còn lại

- Đồng hồ: chế tạo đồng hồ theo thiết kế mới với pit tông và xi lanh dài hơn

để giảm sự rung lắc, có một trục nằm ngang để chỉnh vị trí của đồng hồ trên

xe (trên xe có 1 trục với kích thước phù hợp với lỗ tròn)

81

3

5

69

72

5 Tiến hành thí nghiệm

Hình 4.5 Bộ thí nghiệm sau khi chế tạo

4