cải tiến một số bộ thí nghiệm thực hành trong chương trình vật lí trung học phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH - Trần Nguyễn Nam Bình CẢI TIẾN MỘT SỐ BỘ THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Thành phố Hồ Chí Minh – 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH - Trần Nguyễn Nam Bình CẢI TIẾN MỘT SỐ BỘ THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Chuyên ngành: Lý luận Phương pháp dạy học môn Vật lý Mã số: 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN MẠNH HÙNG Thành phố Hồ Chí Minh – 2013 LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành với nỗ lực thân, với giúp đỡ nhiệt tình thầy cô, gia đình, bạn bè em học sinh Đầu tiên, xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Mạnh Hùng, Thầy tận tình hướng dẫn hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường ĐHSP TP.HCM, phòng KHCN & SĐH Thầy Cô khoa Vật lí tạo điều kiện tốt để thực luận văn Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường THPT Chuyên Lương Thế Vinh tỉnh Đồng Nai, lớp chuyên lí năm học 2011 – 2012 2012 - 2013, đồng nghiệp tổ Vật lí trường tạo điều kiện thuận lợi để thực thực nghiệm đề tài Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn đến cha mẹ, gia đình, người thường xuyên động viên, khuyến khích, hỗ trợ để hoàn thành luận văn Một lần nữa, xin gửi đến tất người lòng biết ơn chân thành sâu sắc Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2013 Tác giả Trần Nguyễn Nam Bình MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH 10 MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng khách thể nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Phương pháp nghiên cứu Những đóng góp đề tài nghiên cứu CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Các vấn đề thí nghiệm Vật lí 1.1.1 Đặc điểm vai trò thí nghiệm Vật lí dạy học Vật lí 1.1.2 Các thiết bị thí nghiệm .8 1.1.3 Những yêu cầu mặt kĩ thuật phương pháp dạy học việc sử dụng thí nghiệm dạy học Vật lí .11 1.2 Các vấn đề thí nghiệm thực hành Vật lí [7] 11 1.2.1 Đặc điểm vai trò thí nghiệm thực hành dạy học Vật lí 11 1.2.2 Những yêu cầu mặt kĩ thuật phương pháp dạy học việc sử dụng thí nghiệm thực hành dạy học Vật lí [7] 13 1.2.3 Đánh giá kết phép đo thí nghiệm thực hành Vật lí 15 1.2.4 Phương pháp biểu diễn kết phép đo đồ thị .21 1.2.5 Các tiêu chí lựa chọn phương án thí nghiệm thực hành 24 1.2.6 Hệ thống thí nghiệm thực hành chương trình Vật lí trung học phổ thông .25 1.2.7 Những thuận lợi khó khăn dạy học thí nghiệm thực hành Vật lí chương trình THPT .29 1.2.8 Thực trạng thí nghiệm thực hành môn Vật lí THPT số giải pháp cải tiến thực trạng 31 1.3 Ưu nhược điểm số thí nghiệm thực hành có trường phổ thông mặt thiết bị, phương án kĩ thuật tiến hành 34 1.3.1 Mục đích điều tra 34 1.3.2 Đối tượng phương pháp điều tra 34 1.3.3 Kết điều tra 34 1.4 Kết luận chương 42 CHƯƠNG CẢI TIẾN MỘT SỐ THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 43 2.1 Thí nghiệm đo hệ số ma sát theo phương pháp động lực học 43 2.1.1 Tăng độ xác phép đo hệ số ma sát nghỉ 43 2.1.2 Tăng độ xác phép đo hệ số ma sát trượt 45 2.1.3 Thí nghiệm xác định hệ số ma sát trượt gỗ gỗ 48 2.1.4 Hiệu cải tiến 51 2.2 Thí nghiệm đo hệ số căng bề mặt chất lỏng 54 2.2.1 Giảm thời gian đo đường kính vòng nhôm .55 2.2.2 Thay đổi cách mắc dây treo vòng nhôm để đảm bảo mặt phẳng vòng song song với mặt thoáng chất lỏng thực hành 57 2.2.3 Giảm tốc độ nước chảy để việc đọc số lực kế dễ dàng 58 2.2.4 Định sẵn lượng nước cần đổ vào cốc để vừa đủ thí nghiệm 60 2.2.5 Chế tạo giá đỡ thay đổi độ cao cách từ từ thay cho việc dùng bình thông 62 2.2.6 Hiệu cải tiến .65 2.3 Thí nghiệm đo suất điện động điện trở pin điện hóa 68 2.3.1 Khắc phục tình trạng số liệu hiển thị đồng hồ không ổn định 68 2.3.2 Cải thiện kĩ vẽ đồ thị biểu diễn kết đo giấy kẻ ô li 70 2.3.3 Hiệu cải tiến .71 2.4 Thí nghiệm đo tiêu cự thấu kính phân kì 77 2.4.1 Tạo sở đảm bảo đồng trục thấu kính 77 2.4.2 Tăng độ xác kết xác định vị trí ảnh 79 2.4.3 Thiết kế chữ L suốt thay cho số chắn sáng 86 2.4.4 Hiệu cải tiến .87 2.5 Thí nghiệm đo tốc độ truyền âm không khí 89 2.5.1 Ứng dụng kĩ thuật điện tử để hỗ trợ việc xác định vị trí pittông có cộng hưởng âm 89 2.5.2 Hiệu cải tiến .90 2.6 Kết luận chương 91 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT MỞ RỘNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 92 3.1 Đo hệ số ma sát trượt giấy thép 92 3.2 Khảo sát ảnh hưởng góc nghiêng đến kết đo hệ số ma sát trượt theo phương pháp động lực học 94 3.3 Đo hệ số căng bề mặt nước nguyên chất với khung nhôm có hình dạng đường chu vi mặt khác 95 3.4 Kiểm nghiệm lại phụ thuộc hệ số căng bề mặt nước rượu etylic vào nhiệt độ 98 3.5 Kết luận chương 100 KẾT LUẬN CHUNG 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 PHỤ LỤC 105 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Thứ tự Viết tắt Viết đầy đủ GV giáo viên HS học sinh THPT trung học phổ thông ĐCNN độ chia nhỏ GHĐ giới hạn đo SGV sách giáo viên SGK sách giáo khoa TKHT thấu kính hội tụ TKPK thấu kính phân kì 10 TN thí nghiệm 11 TNTH thí nghiệm thực hành DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 - Hệ thống thực hành Vật lí chương trình vật lí THPT Bảng 1.2 - Bảng tổng hợp kết điều tra ưu nhược điểm số thí nghiệm thực hành có trường phổ thông mặt thiết bị, phương án kĩ thuật tiến hành Bảng 2.1 - Kết đo µ t dùng cổng quang trước cải tiến Bảng 2.2 - Kết đo µ t phương án cải tiến dùng cổng quang với chế độ MODE A↔B, không dùng nam châm công tắc, bề mặt trượt nhôm Bảng 2.3 - Kết đo µ t phương án cải tiến dùng cổng quang với chế độ MODE A, không dùng nam châm công tắc, bề mặt trượt nhôm Bảng 2.4 - Kết đo hệ số căng bề mặt nước trước cải tiến Bảng 2.5 - Kết đo hệ số căng bề mặt nước sử dụng kẹp giấy Bảng 2.6 - Bảng số liệu đo U – I thí nghiệm Bảng 2.7 - Bảng số liệu đo U – I thí nghiệm Bảng 2.8 - Bảng số liệu đo U – I thí nghiệm Bảng 2.9 - Bảng số liệu đo U – I thí nghiệm Bảng 2.10 - Kết đo tiêu cự f TKPK trước cải tiến Bảng 2.11 - Kết đo tiêu cự f TKPK cách điều chỉnh đèn chiếu để tạo chùm sáng song song tới hệ thấu kính Bảng 2.12 - Kết đo tiêu cự f TKPK với đèn LED công suất cao Bảng 2.13 - Kết đo tiêu cự f TKPK với chữ L suốt Bảng 3.1 - Kết đo µ t dùng cổng quang với chế độ MODE A Bảng 3.2 - Kết đo µ t dùng cổng quang với chế độ MODE A↔B Bảng 3.3 - Các số liệu thực nghiệm đo hệ số ma sát trượt hai bề mặt thép – nhôm với góc nghiêng khác Bảng 3.4 - Các số liệu thực nghiệm đo hệ số ma sát trượt hai bề mặt thép – giấy với góc nghiêng khác Bảng 3.5: Kết đo hệ số căng bề mặt nước nguyên chất với khung nhôm có hình dạng đường chu vi mặt khác Bảng 3.6 - Giá trị hệ số căng bề mặt nước rượu etylic nhiệt độ khác ghi số tài liệu nước Bảng 3.7 - Kết đo hệ số căng bề mặt nước số nhiệt độ Bảng 3.8 - Kết đo hệ số căng bề mặt rượu etylic 960 số nhiệt độ DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 – Cách vẽ đường biểu diễn thực nghiệm giấy Hình 2.1 – Thước đo góc với dây dọi dây mảnh Hình 2.2 - Thước đo góc tự chế giấy rôki Hình 2.3 - Bộ thí nghiệm đo hệ số ma sát nghỉ với giá đỡ thay đổi độ cao Hình 2.4 - Nguyên lí đo thời gian hệ thống đồng hồ đo thời gian cổng quang điện Hình 2.5 - Nguyên lí cấu tạo công tắc kép Hình 2.6 - Bộ thí nghiệm đo hệ số ma sát sử dụng hai cổng quang Hình 2.7 - Bố trí thí nghiệm đo hệ số ma sát trượt gỗ - gỗ với giá đỡ kẹp đa Hình 2.8 - Thí nghiệm khảo sát phụ thuộc lực ma sát trượt vào áp lực Hình 2.9 - Thí nghiệm khảo sát phụ thuộc F mst vào chất bề mặt tiếp xúc Hình 2.10 - Thí nghiệm khảo sát phụ thuộc F mst vào diện tích tiếp xúc Hình 2.11 - Bảng số liệu đồ thị khảo sát phụ thuộc F mst vào N Hình 2.12 - Mô vòng nhôm sau đánh dấu cặp vạch Hình 2.13 - Đo đường kính vòng nhôm đánh dấu cặp vạch Hình 2.14 - Đo đường kính vòng nhôm đánh dấu cặp vạch Hình 2.15 - Mô vòng nhôm với dây treo phụ thêm Hình 2.16 - Dùng kẹp giấy để giảm tốc độ nước chảy Hình 2.17 - Bộ thí nghiệm với khóa ống nhựa dụng cụ truyền nước biển Hình 2.18 - Bộ thí nghiệm tự chế với hộp nhựa đựng thực phẩm có kích thước lớn Hình 2.19 - Mô thí nghiệm đo hệ số căng bề mặt SGK Hình 2.20 - Mô thao tác xác định lượng nước cần đổ vào cốc Hình 2.21 - Cốc nhựa với thước milimet dán dọc chiều dài cốc Hình 2.22 – Mô thao tác cải tiến cho vòng nhôm chạm mặt nước Hình 2.23 - Bộ dụng cụ giá đỡ thay đổi độ cao hãng Cornelsen Hình 2.24 - Cái Đội bán thị trường Hình 2.25 - Giá đỡ làm theo mẫu hãng Cornelsen 91 2.6 Kết luận chương Việc đề xuất thực cải tiến chiếm nhiều thời gian tổng thời gian làm luận văn tôi, tất ý kiến đưa lúc đúng, đảm bảo yêu cầu thiết bị thí nghiệm thực hành Có cải tiến có nhiều người làm, trình bày nhiều sách tham khảo học tập làm theo, cụ thể cải tiến sau: Tăng độ xác phép đo hệ số ma sát trượt Xác định hệ số ma sát trượt gỗ - gỗ với giá đỡ kẹp đa Thiết kế chữ L suốt thay cho số chắn sáng Hoàn thành nội dung chương nỗ lực lớn thân, cho dù cải tiến đặc biệt lớn lao chưa kiểm nghiệm thực tế phạm vi rộng khích lệ việc nghiên cứu tìm giải pháp khắc phục khó khăn trình làm thí nghiệm thực hành Những thành công bước đầu cải tiến số thí nghiệm thực hành tạo cho thêm niềm tin việc tiếp tục suy nghĩ cải tiến thí nghiệm thực hành khác Do trình làm luận văn kéo dài xác định từ đầu cải tiến thực với mục đích giúp cho thí nghiệm thực hành tiến hành đơn giản hiệu hơn, không đề cập tới tiết dạy học thí nghiệm thực hành cải tiến đạt hiệu nên không tiến hành thực nghiệm sư phạm mà đánh giá kết cải tiến số liệu chủ quan ý kiến đóng góp từ GV HS Chính mà khẳng định chắc người khác tiến hành lại cải tiến thu kết khả quan thu Tuy nhiên, khẳng định cải tiến có hiệu 92 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT MỞ RỘNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 3.1 Đo hệ số ma sát trượt giấy thép Đặc điểm thiết bị cho phép đo hệ số ma sát trượt bề mặt khác Trong thí nghiệm này, sử dụng đoạn giấy khổ A3 ép vào bề mặt máng, đảm bảo mặt giấy phẳng lì để không làm gia tốc vật thay đổi Hình 3.1 – Bộ thiết bị sau thay bề mặt nhôm giấy khổ A3 Các kết đo đạc trình bày bảng 3.1 3.2 bên dưới: Bảng 3.1 - Kết đo µ t dùng cổng quang với chế độ MODE A - Quãng đường: s = 600,0 ± 0,5 (mm) - Góc nghiêng: α = 300 ± 0,50 - Đường kính khối trụ: d = 29,90 ± 0,02 (mm) 93 - Lấy g = 9,79 m/s2 (gia tốc g TPHCM theo SGK bản) Lần ∆t (s) v = d/∆t (m/s) v2 µ= tan α − t 2gs cos α 0,027 1,107 0,4569 0,0028 0,027 1,107 0,4569 0,0028 0,028 1,068 0,4652 0,0055 0,4597 0,0037 TB Sai số tỉ đối ∆µ t 0,8% Bảng 3.2 - Kết đo µ t dùng cổng quang với chế độ MODE A↔B - Các số liệu: α = 300, OA = 20 cm, s = 60 cm - Lấy g = 9,79 m/s2 (gia tốc g TPHCM theo SGK bản) Lần t (s) a= ( OB − OA t A →B ) = µt tan α − a g cos α ∆µ t 0,495 0,875 0,4741 0,0002 0,495 0,875 0,4741 0,0002 0,493 0,882 0,4733 0,0006 0,495 0,875 0,4741 0,0002 0,494 0,878 0,4737 0,0002 0,4739 0,0003 TB Sai số tỉ đối 0,06% Một số nhận xét: - Số liệu thu đạt độ ổn định lớn, sai số phép đo nhỏ - Sau thời gian sử dụng, bề mặt máng nhôm xuất vết xước làm cho không đồng độ nhám bề mặt tăng lên, chuyển động vật bị ảnh hưởng Để thiết bị sử dụng GV cần chuyển yêu cầu SGK thành đo hệ số ma sát trượt giấy thép Cũng chia đôi nhóm cho tiến hành song song hai thí nghiệm, từ so sánh kết HS khắc sâu kiến thức 94 hệ số ma sát phụ thuộc chất hai bề mặt tiếp xúc Cách làm đạt yêu cầu tính kinh tế, mẩu giấy sử dụng đợt thí nghiệm với 10 lớp 3.2 Khảo sát ảnh hưởng góc nghiêng đến kết đo hệ số ma sát trượt theo phương pháp động lực học Với thí nghiệm thực hành này, có ý kiến cho nên tiến hành với góc nghiêng khoảng 300 đến 350 Vậy lời khuyên xuất phát từ lí theo lí thuyết, với góc nghiêng lớn góc giới hạn vật trượt Để tìm lời giải thích, trước tiên thực đo hệ số ma sát trượt hai bề mặt thép – nhôm thép – giấy thiết bị dùng hai cổng quang với góc nghiêng khác Số liệu đo đạc ghi lại bảng 3.3 3.4 bên Bảng 3.3 - Các số liệu thực nghiệm đo hệ số ma sát trượt hai bề mặt thép – nhôm với góc nghiêng khác Vật đặt O cách cổng quang đoạn 20 cm (OA = 20 cm, OB = 60 cm) Lấy g = 9,79 m/s2 (gia tốc g Thành phố Hồ Chí Minh theo SGK bản) Góc α tA → B tA→B a µt 450 0,237 0,235 0,238 0,237 0,235 0,2364 3,8357 0,4459 400 0,281 0,272 0,276 0,275 0,275 0,2758 2,8181 0,4633 350 0,325 0,317 0,309 0,314 0,346 0,3222 2,0649 0,4427 300 0,445 0,395 0,423 0,436 0,424 0,4246 1,1890 0,4371 250 0,594 0,521 0,526 0,621 0,547 0,5618 0,0677 0,4587 Bảng 3.4 - Các số liệu thực nghiệm đo hệ số ma sát trượt hai bề mặt thép – giấy với góc nghiêng khác Vật đặt O cách cổng quang đoạn cm (OA = cm, OB = 41 cm) Lấy g = 9,79 m/s2 (gia tốc g Thành phố Hồ Chí Minh theo SGK bản) Góc α tA → B t A→ B a µt 450 0,395 0,408 0,412 0,391 0,400 0,4012 3,6274 0,4760 400 0,423 0,441 0,455 0,447 0,457 0,4446 2,9538 0,4452 350 0,459 0,456 0,478 0,480 0,509 0,4764 2,5726 0,3794 95 300 0,501 0,505 0,505 0,492 0,491 0,4988 2,3468 0,3006 250 0,586 0,586 0,586 0,588 0,584 0,5860 1,7003 0,2747 Một số nhận xét: - Giá trị µt hai bề mặt tiếp xúc nhôm thép theo SGK 0,47 Do thị trường có nhiều loại thép khác nên kết chấp nhận Hiện số liệu giá trị µt hai bề mặt tiếp xúc giấy thép nên kiểm định kết đo có mức độ xác tới đâu - Các số liệu cho thấy với góc nghiêng tiến hành thí nghiệm Nhưng theo phải khẳng định nên tiến hành với góc lân cận 350 hai lí sau: + Với góc nhỏ đặt lên máng vật trượt không trượt hết quãng đường cần đo thời gian Thông thường, lực ma sát trượt tác dụng có chuyển động nhỏ giá trị cực đại lực ma sát nghỉ chuyển động Do đó, góc nghiêng α o vật bắt đầu trượt (lực kéo tác dụng lên vật mgsinα o ) góc nghiêng α nhỏ α o vật trượt với tốc độ không đổi + Với góc lớn trượt xuống chân máng vật có động lớn làm hư hộp đỡ Mặt khác, theo lí thuyết, giá trị hệ số ma sát trượt có phụ thuộc vào tốc độ vật mặt kim loại khô trượt lên mặt kim loại khác có mảnh kim loại tí xíu xé khỏi mặt này, điều làm độ nhám bề mặt thay đổi Chưa kể trụ thép vật rắn có kích thước, với góc lớn khả vật thực chuyển động quay trước chuyển động trượt cao 3.3 Đo hệ số căng bề mặt nước nguyên chất với khung nhôm có hình dạng đường chu vi mặt khác Một câu hỏi nhiều GV HS đặt với thiết bị lại sử dụng vòng nhôm tròn, thực với khung nhôm có hình dạng khác không? Theo lí thuyết độ lớn lực căng bề mặt tác dụng lên đoạn thẳng đường giới hạn bề mặt tỉ lệ với chiều dài đoạn đó, tức ta làm thí nghiệm với khung nhôm có hình dạng khác Thực thí nghiệm với vòng nhôm tròn khung nhôm hình chữ nhật để đo hệ số căng bề mặt nước cất 31,60C, thu kết ghi bảng 3.5 bên dưới: 96 Bảng 3.5: Kết đo hệ số căng bề mặt nước nguyên chất với khung nhôm có hình dạng đường chu vi mặt khác Vòng nhôm tròn Khung nhôm hình chữ nhật - Chu vi ngoài: - Chu vi ngoài: 2.3,14.49,88 = 313,2464 mm (38,20 + 25,16).2 = 126,72 mm - Chu vi trong: - Chu vi trong: 2.3,14.48,30 = 308,2852 mm (36,60 + 23,74).2 = 120,68 mm - Trọng lượng: P = 0,038 N - Trọng lượng: P = 0,025 N - Lực kéo bứt màng nước: F = 0,059 N - Lực kéo bứt màng nước: F = 0,040 N - Giá trị σ: 68,1.10-3 N/m - Giá trị σ: 60,6.10-3 N/m Khung nhôm hình chữ nhật Khung nhôm hình chữ nhật - Chu vi ngoài: - Chu vi ngoài: (50,70 + 24,60).2 = 150,6 mm (76,10 + 37,80).2 = 227,8 mm - Chu vi trong: - Chu vi trong: (48,80 + 23,42).2 = 144,44 mm (74,14 + 36,48).2 = 221,24 mm - Trọng lượng: P = 0,031 N - Trọng lượng: P = 0,059 N - Lực kéo bứt màng nước: F = 0,048 N - Lực kéo bứt màng nước: F = 0,079 N - Giá trị σ: 57,6.10-3 N/m - Giá trị σ: 44,5.10-3 N/m 97 Hình 3.2 - Các khung nhôm vuông, chữ nhật nhôm dùng thí nghiệm Một số nhận xét: - Kết thu với vòng nhôm tròn gần với số liệu ghi sách tra cứu Có thể nguyên nhân đỉnh hình chữ nhật điểm kì dị, hình dạng màng chất lỏng khác so với vòng nhôm tròn, tổng lực căng bề mặt lúc màng chất lỏng bứt không tích hệ số căng bề mặt tổng chu vi đường giới hạn trường hợp vòng nhôm tròn - Tiến hành với khung nhôm vuông gặp nhiều khó khăn việc tìm kiếm thực đo đạc Dù chọn khung có cạnh mm, cao mm trọng lượng khung gần đạt tới giới hạn đo lực kế 0,01 N thiết bị đại trà Nếu sử dụng lực kế có giới hạn đo lớn lại có ĐCNN lớn nên việc so sánh số liệu đo khập khiễng Vì không thực phép đo - Rất khó thực thí nghiệm với đường giới hạn đoạn thẳng nhôm phẳng không đảm bảo tiếp xúc cạnh nhôm với mặt nước, dẫn đến hạ mực nước xuống phần cạnh bị tách trước làm cho toàn phần nhôm tiếp xúc nhanh chóng bứt 98 3.4 Kiểm nghiệm lại phụ thuộc hệ số căng bề mặt nước rượu etylic vào nhiệt độ Theo lí thuyết, hệ số căng bề mặt chất lỏng phụ thuộc nhiệt độ, cụ thể giảm nhiệt độ tăng Giá trị hệ số căng bề mặt nước rượu etylic nhiệt độ khác ghi tài liệu tác giả nước [10], [11]: Bảng 3.6 - Giá trị hệ số căng bề mặt nước rượu etylic nhiệt độ khác ghi số tài liệu nước t (0C) σ nước 30 60 90 120 150 180 210 75,6 71,18 66,18 60,75 54,9 48,63 42,225 35,4 24,4 21,9 13,4 10,1 3,3 240 300 28,57 14,4 (mN/m) σ rượu 19,2 16,4 6,7 0,1 - (mN/m) Dụng cụ để tiến hành thí nghiệm đại trà cảm biến đo nhiệt độ (hoặc nhiệt kế thông thường) Để có kết đo ứng với nhiệt độ khác thời gian xác định, thực thay đổi nhiệt độ chất lỏng hai cách sau: - Cách 1: đun chất lỏng đến nhiệt độ cao (thấp nhiệt độ sôi) đổ vào cốc bình thông nhau, cốc đặt chậu điều nhiệt lớn - Cách 2: đặt cốc đựng chất lỏng nhiệt độ thấp (khoảng 200C) vào chậu điều nhiệt lớn chứa nước nóng nhiệt độ gần nhiệt độ sôi Thực thí nghiệm với cách 1, thu kết sau: - Trọng lượng vòng nhôm: P = 0,043 N - Đường kính đường kính vòng nhôm: D= 49,64mm; d = 48,04 mm ⇒ L = π(D + d) = 3,14.(49,64 + 48,04) = 306,72 mm - Giá trị hệ số căng bề mặt nước nhiệt độ ghi bảng 3.7: Bảng 3.7 - Kết đo hệ số căng bề mặt nước số nhiệt độ Nhiệt độ (0C) F (N) Fc (N) σ (N/m) 30,3 0,064 0,021 0,0685 45,0 0,061 0,018 0,0587 he so cang be mat cua nuoc 99 51,3 0,059 0,016 0,0522 68,1 0,058 0,015 0,0489 71,0 0,056 0,013 0,0424 77,8 0,052 0,009 0,0293 0.08 0.06 0.04 s 0.02 0 20 40 60 80 100 nhiet Hình 3.3 - Đồ thị biểu diễn kết đo hệ số căng bề mặt nước theo nhiệt độ - Giá trị hệ số căng bề mặt rượu etylic nhiệt độ ghi bảng 3.8 Bảng 3.8 - Kết đo hệ số căng bề mặt rượu etylic 960 số nhiệt độ Nhiệt độ (0C) F (N) Fc (N) σ (N/m) 29,0 0,052 (5) 0,009 0,0293 50,5 0,051 (5) 0,008 0,0261 Một số nhận xét: - Kết thu giống với kết luận lí thuyết thực nghiệm có Do hệ số căng bề mặt rượu thay đổi theo nhiệt độ nên thu số liệu - Trong thí nghiệm dùng cồn trắng 960 lấy phòng thí nghiệm Hóa (không dùng cồn xanh bán có chất tạo màu nên chắn làm thay đổi chút chất cồn nguyên chất) 100 Hình 3.4- Bộ dụng cụ đo hệ số căng bề mặt nước rượu etylic theo nhiệt độ 3.5 Kết luận chương Các TNTH mở rộng đề xuất nhận góp ý Thầy hướng dẫn Qua cho thấy có điều kiện GV không cho HS thực yêu cầu SGK không mà nên khai thác tối đa hết chức dụng cụ hoàn cảnh thiếu thiết bị thí nghiệm Vật lí cung cấp cho trường học có không đạt yêu cầu chất lượng 101 KẾT LUẬN CHUNG Đối chiếu với mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu đề tài, luận văn đạt số kết sau:  Nghiên cứu sở lí luận thực tiễn đề tài nghiên cứu - Tìm hiểu TN Vật lí nói chung TNTH Vật lí nói riêng đặc điểm, vai trò, yêu cầu mặt kĩ thuật phương pháp dạy học, phương pháp đánh giá biểu diễn kết phép đo, yêu cầu việc chế tạo thiết bị TNTH, thuận lợi khó khăn dạy học TNTH hai chương trình chuẩn nâng cao - Tình trạng thiết bị khó khăn gặp phải tiến hành TNTH thiết bị có trường phổ thông Kết điều tra giúp chọn số TNTH cần cải tiến cải tiến mặt thiết bị, phương án kĩ thuật tiến hành khả  Cải tiến thí nghiệm thực hành Đo hệ số ma sát phương pháp động lực học, Đo hệ số căng bề mặt chất lỏng, Đo suất điện động điện trở pin điện hóa, Đo tiêu cự thấu kính phân kì Đo tốc độ truyền âm không khí Qua số liệu thực nghiệm trao đổi với GV HS, khẳng định tính khả thi hiệu hầu hết cải tiến  Đề xuất mở rộng số TNTH với mục đích khai thác tối đa chức thiết bị tạo nguồn tư liệu giảng dạy đối tượng HS đam mê nghiên cứu Trên tất công việc thực để hoàn thành luận văn Những kiến thức kinh nghiệm có từ đề tài làm sở để tiếp tục hoàn thiện cải tiến trình bày luận văn, thực cải tiến TNTH khác với mục tiêu cuối giúp nâng cao hiệu việc thực hành thí nghiệm Vật lí trường THPT Do kết thu nhỏ bé so với quy mô rộng lớn, phức tạp đối tượng nghiên cứu yêu cầu thực tế đặt nên 102 mong nhận nhận xét, đánh giá góp ý chuyên gia, Thầy Cô bạn bè đồng nghiệp nhằm bổ sung hoàn thiện đề tài 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trường Đại học Sư phạm Kĩ Thuật TPHCM, Thí nghiệm Vật lí đại cương A1 Bộ GD&ĐT, Tài liệu tập huấn phát triển chuyên môn giáo viên trường THPT chuyên – Môn Vật lí – Chuyên đề thí nghiệm thực hành (7 - 2011) PGS.TS Ngô Quang Huy, Phương pháp thực nghiệm khoa học vật lí Bộ GD&ĐT, Tài liệu Thí nghiệm thực hành trường THPT Môn Vật lí (9 - 2011) Nguyễn Trọng Sửu, Hướng dẫn thực chương trình sách giáo khoa lớp 12 – môn Vật lí Bộ GD&ĐT, Tài liệu Bồi dưỡng giáo viên thực chương trình, sách giáo khoa lớp 10 Trung học phổ thông môn Vật lí PGS Nguyễn Đức Thâm, TS Nguyễn Ngọc Hưng, TS Phạm Xuân Quế, Phương pháp dạy học Vật lí trường phổ thông TS Nguyễn Mạnh Hùng, Phương pháp dạy học vật lí trường Trung học phổ thông - trang 74 TS Lê Thị Thanh Thảo, Một số sở dạy học vật lí đại (Từ lý luận đến thực tiễn) - trang 50 10 N.I.Kôskin, M.G.Sirkêvich, Sổ tay vật lý sở, NXB Mir 1987 - trang 97 11 N.I.Kariakin, K.N.Búxtrôv, P.X.Kirêêv, Sách tra cứu tóm tắt vật lí, NXB Mir 1978 - trang 978 12 PGS.TS Nguyễn Xuân Thành, Nâng cao chất lượng sử dụng thí nghiệm dạy học vật lí trường phổ thông – Sách giáo dục thư viện trường học (số 31 – 2010) 13 Lương Duyên Bình cộng (2006), Vật lí 10, NXBGD 14 Lương Duyên Bình cộng (2006), Vật lí 10 – Sách giáo viên, NXBGD 15 Nguyễn Thế Khôi cộng (2006), Vật lí 10 nâng cao, NXBGD 16 Nguyễn Thế Khôi cộng (2006), Vật lí 10 nâng cao – Sách giáo viên, NXBGD 17 Lương Duyên Bình cộng (2009), Vật lí 11, NXBGD 104 18 Lương Duyên Bình cộng (2009), Vật lí 11 – Sách giáo viên, NXBGD 19 Nguyễn Thế Khôi cộng (2009), Vật lí 11 nâng cao, NXBGD 20 Nguyễn Thế Khôi cộng (2009), Vật lí 11 nâng cao – Sách giáo viên, NXBGD 21 Lương Duyên Bình cộng (2010), Vật lí 12, NXBGD 22 Lương Duyên Bình cộng (2010), Vật lí 12 – Sách giáo viên, NXBGD 23 Nguyễn Thế Khôi cộng (2010, Vật lí 12 nâng cao, NXBGD 24 Nguyễn Thế Khôi cộng (2010), Vật lí 12 nâng cao – Sách giáo viên, NXBGD 25 Phạm Đình Cương, Thí nghiệm vật lí trường Trung học phổ thông, NXBGD 26 Công ty cổ phần sách thiết bị trường học TPHCM, Hướng dẫn sử dụng dụng cụ thí nghiệm thực hành lí 10 27 Công ty cổ phần sách thiết bị trường học TPHCM, Hướng dẫn sử dụng dụng cụ thí nghiệm thực hành lí 11 28 Công ty cổ phần sách thiết bị trường học TPHCM, Hướng dẫn sử dụng dụng cụ thí nghiệm thực hành lí 12 29 Trần Kim Ngôn, Tài liệu hướng dẫn thực hành thí nghiệm Vật lí lớp 10 phổ thông theo chương trình cải cách giáo dục (2002), NXB Trẻ 30 Trần Kim Ngôn, Tài liệu hướng dẫn thực hành thí nghiệm Vật lí lớp 11 phổ thông theo chương trình cải cách giáo dục (2002), NXB Trẻ 31 Trần Kim Ngôn, Tài liệu hướng dẫn thực hành thí nghiệm Vật lí lớp 12 phổ thông theo chương trình cải cách giáo dục (2002), NXB Trẻ 32 Phạm Kim Chung, Bài giảng phương pháp dạy học Vật lí trường trung học phổ thông (2006) 33 Phan Trọng Ngọ, Dạy học phương pháp dạy học nhà trường (2005), NXB Đại học Sư phạm 34 Nguyễn Hữu Châu, Những vấn đề chương trình trình dạy học (2005), NXB Giáo dục 105 PHỤ LỤC Phụ lục Hệ thống câu hỏi điều tra tình trạng thiết bị số thí nghiệm thực hành có trường THPT Câu Theo ý kiến riêng mình, thầy/cô đánh mức độ cần thiết việc dạy học tiết thực hành trường phổ thông? Theo thầy/cô, thực hành Vật lí SGK thiết kế rõ ràng đầy đủ chưa? Câu Trường thầy/cô có phòng thí nghiệm Vật lí chưa? Phụ trách phòng thí nghiệm Vật lí trường thầy/cô nhân viên thiết bị, giáo viên kiêm nhiệm hay GV phải tự chuẩn bị thí nghiệm cần sử dụng? Câu Thầy/cô có dạy đủ tiết thực hành Vật lí chương trình không? Nếu không thầy/cô vui lòng cho biết nguyên nhân khiến thầy/cô không dạy đủ số tiết thực hành theo quy định? (Có thể đánh dấu vào nhiều lựa chọn) Lựa chọn  Không có đủ dụng cụ thí nghiệm để thực hành  Mất tiết lí thuyết nên lấy tiết thực hành để dạy bù  Không có thời gian chuẩn bị dụng cụ tiến hành thí nghiệm trước  Bị trùng thực hành với GV khác  Các thí nghiệm cho kết đo sai số nhiều nên tiến hành làm vô ích  Nhận thấy không cần thiết phải dạy nội dung đề kiểm tra/thi  Nhà trường không yêu cầu không kiểm tra GV có dạy hay không Nguyên nhân khác: ………… Câu Khi tự tiến hành thí nghiệm thực hành quan sát HS thực hành, thầy/cô thấy có khó khăn mặt thiết bị, phương án thí nghiệm kĩ thuật tiến hành thí nghiệm thực hành chương trình Vật lí THPT mà người thực thí nghiệm thường hay gặp phải? Câu Thầy/cô vui lòng cho biết ý kiến biện pháp khắc phục khó khăn nay, mức độ cần thiết giải pháp đưa Phụ lục Một số hình ảnh đoạn phim liên quan đến thí nghiệm cải tiến (lưu CD) [...]... thí nghiệm thực hành sau: bộ thực hành khảo sát chuyển động thẳng dùng cần rung điện, bộ thực hành cơ học, bộ thực hành nhiệt học, bộ thực hành tĩnh điện, bộ thực hành điện từ, bộ thực hành bán dẫn, bộ thực hành quang học, bộ thực hành với cảm biến… Các bộ thí nghiệm thực hành này có trên 3000 chi tiết để HS có thể tiến hành trên 300 thí nghiệm chủ yếu Đối với GV và HS tự làm đồ dùng dạy học để phục... mê thí nghiệm, tôi quyết định chọn đề tài: Cải tiến một số bộ thí nghiệm thực hành trong chương trình Vật lí trung học phổ thông làm đề tài nghiên cứu Trong khuôn khổ nghiên cứu giới hạn của đề tài, tôi sẽ cố gắng thực hiện những phương án cải tiến khả thi, hi vọng kết quả nghiên cứu của tôi sẽ đóng góp một phần nhỏ bé trong việc nâng cao hiệu quả của việc thực hành thí nghiệm Vật lí ở trường phổ thông. .. bài thí nghiệm thực hành trong chương trình Vật lí trung học phổ thông Đồng hành với sự đổi mới quá trình dạy học Vật lí là sự đổi mới, sự đề cao vai trò của bài thí nghiệm thực hành Vật lí Trước đây trong SGK Vật lí THPT cải cách, các bài TNTH chỉ được nêu lên sơ lược ở cuối sách, không gây được sự chú ý và về mặt hệ thống không đảm bảo tính liên tục, trọn vẹn về nội dung của một chương Hiện nay, trong. .. các bộ thí nghiệm thực hành: + Sử dụng đơn giản bằng tay + Việc lắp ráp các chi tiết tốn ít thời gian + Dễ dàng phối hợp, thay đổi các chi tiết Do có nhiều cách phối hợp các chi tiết với nhau nên với mỗi bộ thí nghiệm thực hành, HS có thể làm được nhiều thí nghiệm khác nhau trong một phần chương trình vật lí phổ thông (ví dụ: bộ thí nghiệm đo gia tốc rơi tự do có thể chuyển thành bộ thí nghiệm đo hệ số. .. THPT o Tìm hiểu thực trạng dạy học tiết thực hành Vật lí ở một số trường THPT o Nghiên cứu ưu nhược điểm của các bộ TNTH hiện có trong các trường phổ thông về mặt thiết bị, phương án và kĩ thuật tiến hành o Phỏng vấn đồng nghiệp và học trò để biết thêm những ưu nhược điểm của các TNTH trong chương trình Vật lí THPT o Nghiên cứu và đề xuất các phương án cải tiến một số TNTH Vật lí đã chọn o Thực hiện các... mở rộng một số TNTH đã khai thác thêm chức năng của các bộ TNTH, góp phần duy trì sự đam mê nghiên cứu khoa học của GV và HS trong điều kiện thiếu trang thiết bị cả về số lượng và chất lượng hiện nay CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Các vấn đề về thí nghiệm Vật lí 1.1.1 Đặc điểm và vai trò của thí nghiệm Vật lí trong dạy học Vật lí Trong các tài liệu về lí luận dạy học Vật lí [7],... cứu Cải tiến một số TNTH Vật lí về mặt thiết bị, phương án và kĩ thuật tiến hành nhằm thực hiện được các mục tiêu của bài thực hành đặt ra, qua đó nâng cao hiệu quả của việc thực hành thí nghiệm Vật lí ở trường phổ thông 3 Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích nghiên cứu, tôi cần thực hiện những nhiệm vụ sau: o Nghiên cứu cơ sở lí luận của đề tài o Tìm hiểu các bài TNTH trong chương trình Vật lí. .. thành công (hiện tượng xảy ra quan sát được rõ ràng, kết quả có độ chính xác chấp nhận được) - Việc sử dụng các dụng cụ và tiến hành TN phải tuân theo các quy tắc an toàn (đặc biệt là đối với các thiết bị điện - điện tử) 1.2 Các vấn đề về thí nghiệm thực hành Vật lí [7] 1.2.1 Đặc điểm và vai trò của thí nghiệm thực hành trong dạy học Vật lí Thí nghiệm thực hành là loại thí nghiệm do HS thực hiện trong. .. hoạt động thực nghiệm của HS Các thí nghiệm thực hành (TNTH) Vật lí trong trường THPT được xây dựng với các mục đích sau: - Rèn luyện cho HS kĩ năng thực nghiệm cơ bản về Vật lí, làm quen với một số dụng cụ và máy móc thực nghiệm, tạo điều kiện cho HS biết cách tiến hành các phép đo một số đại lượng Vật lí - Giúp HS hình thành nên những nét nhân cách con người thông qua những kĩ năng khoa học và các thao... nghiên cứu: Quá trình dạy học TNTH Vật lí ở trường THPT 5 Phạm vi nghiên cứu o Nội dung: Cải tiến về mặt thiết bị, phương án và kĩ thuật tiến hành o Địa bàn: Các trường THPT trong tỉnh Đồng Nai và một số tỉnh lân cận o Thời gian: Từ tháng 3/2012 đến tháng 8/2012 6 Giả thuyết khoa học Nếu cải tiến một cách phù hợp các thiết bị, phương án và kĩ thuật tiến hành của một số thí nghiệm thực hành thì sẽ nâng ... án thí nghiệm thực hành 24 1.2.6 Hệ thống thí nghiệm thực hành chương trình Vật lí trung học phổ thông .25 1.2.7 Những thuận lợi khó khăn dạy học thí nghiệm thực hành Vật lí chương. .. đề thí nghiệm thực hành Vật lí [7] 1.2.1 Đặc điểm vai trò thí nghiệm thực hành dạy học Vật lí Thí nghiệm thực hành loại thí nghiệm HS thực phòng thí nghiệm hướng dẫn trực tiếp GV Ở loại thí nghiệm. .. trường trung học phổ thông có thí nghiệm thực hành sau: thực hành khảo sát chuyển động thẳng dùng cần rung điện, thực hành học, thực hành nhiệt học, thực hành tĩnh điện, thực hành điện từ, thực hành