thiết kế bộ thí nghiệm cơ học dùng cảm biến sonar và sử dụng trong dạy học chương “các định luật bảo toàn” lớp 10 trung học phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Lê Hoàng Anh Linh THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM CƠ HỌC DÙNG CẢM BIẾN SONAR VÀ SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS PHAN GIA ANH VŨ Thành phố Hồ Chí Minh – 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Lê Hoàng Anh Linh THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM CƠ HỌC DÙNG CẢM BIẾN SONAR VÀ SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Chuyên ngành: Lí luận phương pháp dạy học môn Vật lí Mã số: 60.14.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS PHAN GIA ANH VŨ Thành phố Hồ Chí Minh – 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố luận văn khác Người viết cam đoan Lê Hoàng Anh Linh LỜI CẢM ƠN Trong trình thực hoàn thành luận văn này, tác giả nhận quan tâm giúp đỡ lớn từ quý Thầy cô, đồng nghiệp gia đình Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến: Thầy TS Phan Gia Anh Vũ – người trực tiếp hướng dẫn mặt chuyên môn, tận tâm dạy, truyền đạt kinh nghiệm giúp đỡ vượt qua khó khăn suốt trình thực luận văn Thạc sĩ Phan Minh Tiến – người đóng góp ý kiến, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất để hoàn thành luận văn Quý Thầy cô phản biện hội đồng chấm luận văn đọc có nhận xét góp ý quý giá luận văn Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn gia đình, đồng nghiệp động viên, giúp đỡ hoàn thành luận văn Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013 LÊ HOÀNG ANH LINH MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt luận văn Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị luận văn MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN .5 1.1 Tổ chức hoạt động nhận thức cho HS dạy học Vật lí 1.1.1 Cơ sở tâm lí học hoạt động nhận thức 1.1.2 Cơ sở khoa học việc tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh dạy học Vật lí 1.2 Những vấn đề lí luận thí nghiệm Vật lí 12 1.2.1 Thí nghiệm Vật lí 12 1.2.2 Vai trò thí nghiệm Vật lí dạy học Vật lí 13 1.2.3 Quy trình xây dựng sử dụng thiết bị thí nghiệm dạy học Vật lí 14 1.2.3.1 Quy trình xây dựng thiết bị thí nghiệm dạy học Vật lí 14 1.2.3.2 Qui trình sử dụng thiết bị thí nghiệm dạy học Vật lý .17 1.2.4 Sử dụng máy vi tính hỗ trợ TN Vật lí [2] 21 1.2.5 Thí nghiệm vật lí tiến trình dạy học phát giải vấn đề 24 1.3 Kết luận chương .29 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM CƠ HỌC DÙNG CẢM BIẾN SONAR VÀ THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” LỚP 10 THPT 31 2.1 Nội dung kiến thức phần học chương trình Vật lí THPT .31 2.2 Thực trạng việc sử dụng thí nghiệm thực trạng dạy học phần Cơ học trường THPT 32 2.2.1 Thuận lợi 32 2.2.2 Khó khăn .33 2.2.3 Ưu điểm thí nghiệm Cơ học dùng cảm biến SONAR .35 2.3 Xây dựng thí nghiệm Cơ học dùng cảm biến SONAR 36 2.3.1 Giới thiệu cảm biến Go! Motion Vernier 37 2.3.2 Xây dựng thí nghiệm học dùng cảm biến SONAR với xe động lực 41 2.3.3 Xây dựng thí nghiệm học dùng cảm biến SONAR với thí nghiệm đệm không khí 54 2.3.4 Xây dựng thí nghiệm rơi tự dùng cảm biến SONAR 64 2.3.5 Xây dựng thí nghiệm dao động lắc lò xo lắc đơn dùng cảm biến SONAR 65 2.4 Thiết kế tiến trình dạy học số kiến thức thuộc chương “Các định luật bảo toàn” – Vật lí 10 THPT .77 2.4.1 Phân tích cấu trúc nội dung kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” 77 2.4.2.Tiến trình dạy học “Động lượng Định luật bảo toàn động lượng” 81 2.4.3 Tiến trình dạy học “Cơ năng” 86 2.5 Kết luận chương .92 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 94 3.1 Mục đích, đối tượng, phương pháp nội dung thực nghiệm 94 3.1.1 Mục đích thực nghiệm 94 3.1.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 94 3.1.3 Phương pháp thực nghiệm .95 3.1.4 Nội dung thực nghiệm 95 3.2 Phân tích đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 95 3.2.1 Đánh giá tính khả thi tiến trình dạy học thiết kế .96 3.2.2 Phân tích định lượng kết kiểm tra .104 3.2.2.1.Tính toán số liệu cần thiết [12] 104 3.2.2.2.Kết tính toán .105 3.2.3 Kiểm định giả thuyết thống kê 108 3.2.4 Bước đầu đánh giá hiệu tiến trình dạy học thiết kế việc nâng cao tính hứng thú, tích cực, sáng tạo HS học tập 109 3.2.5 Ưu điểm, nhược điểm TN học dùng cảm biến SONAR dạy học chương “ Các định luật bảo toàn” .110 3.3 Kết luận chương .110 KẾT LUẬN 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO 114 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN VIẾT ĐẦY ĐỦ VIẾT TẮT Giáo viên GV Học sinh HS Thí nghiệm TN Trung học phổ thông THPT Thực nghiệm TN Đối chứng ĐC DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1 Bảng thống kê điểm kiểm tra lớp thực nghiệm lớp đối chứng 107 Bảng 3.2 Bảng phân phối tần suất lớp thực nghiệm lớp đối chứng 107 Bảng 3.3 Bảng phân phối tần suất tích lũy lớp thực nghiệm lớp đối chứng 108 Bảng 3.4 Bảng xác định tham số cần tìm lớp thực nghiệm lớp đối chứng 108 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ Trang Hình 1.1 Chu trình sáng tạo khoa học Hình 1.2 Sơ đồ tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức nghiên cứu khoa học 10 Hình 1.3 Dạng khái quát sơ đồ biểu đạt lôgic tiến trình khoa học giải vấn đề xây dựng, kiêm nghiệm, ứng dụng giá trị cụ thể 11 Hình 1.4 Sơ đồ TN vật lí với hỗ trợ máy vi tính 22 Hình 1.5 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu DH PH & GQ VĐ 24 Hình 1.6 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo đường lí thuyết kiểu DH PH & GQ VĐ 25 Hình 1.7 Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo đường thực nghiệm kiểu DH PH & GQ VĐ 26 Hình 2.1 Nguyên lí TOF 38 Hình 2.2 Cảm biến Go! Motion Vernier 38 Hình 2.3 Giao diện phần mềm Logger Pro 39 Hình 2.4 Góc quét cảm biến 29 Hình 2.5 Các ưu điểm Go! Motion 40 Hình 2.6 Xe động lực vật nặng 41 Hình 2.7 Bộ TN xe động lực 41 Hình 2.8 Sơ đồ bố trí TN chuyển động thẳng xe động lực 42 Hình 2.9 Đồ thị tọa độ vận tốc vật chuyển động thẳng theo thời 43 Hình 2.10 Cửa sổ Cruve Fit 44 Hình 2.11 Kết phân tích đồ thị vật chuyển động thẳng 44 Hình 2.12 Bố trí TN vật chuyển động thẳng biến đổi 45 Hình 2.13 Đồ thị tọa đô, vận tốc, gia tốc vật chuyển động thẳng biến đổi theo thời gian 46 Hình 2.14 Bố trí TN vật chuyển động thẳng biến đổi 47 Hình 2.15 Đồ thị tọa đô, vận tốc, gia tốc vật chuyển động thẳng biến đổi theo thời gian 48 Hình 2.16 Sơ đồ bố trí TN va chạm mềm hai xe khối lượng 49 Hình 2.17 Đồ thị vận tốc hệ xe va chạm mềm trước sau tương tác 50 Hình 2.18 Sơ đồ bố trí TN xe động lực khối lượng va chạm đàm hồi 51 Hình 2.19 Đồ thị vận tốc hệ xe trước sau tương tác đàn hồi 52 Hình 2.20 Sơ đồ bố trí TN xe động lực đứng yên, sau tương tác với 52 Hình 2.21 Đồ thị vận tốc hai xe trước sau tương tác 53 Hình 2.22 Ray đệm không khí 54 Hình 2.23 Bộ cấp khí 54 Hình 2.24 Xe trượt 54 Hình 2.25 Các phụ kiện đệm khí 54 Hình 2.26 Bố trí TN chuyển động thẳng đệm không khí xe trượt 55 Hình 2.27 Đồ thị tọa độ vận tốc vật chuyển động thẳng theo thời gian 56 Hình 2.28 Bố trí TN xe trượt chuyển động mặt phẳng nghiêng đệm khí 57 Hình 2.29 Đồ thị tọa độ vận tốc theo thời gian xe trượt mặt phẳng nghiêng 58 Hình 2.30 Bố trí TN xe trượt chuyển động thẳng biến đổi đệm khí 59 Hình 2.31 Đồ thị tọa đô, vận tốc, gia tốc vật chuyển động thẳng biến đổi theo thời gian 60 Hình 2.32 Bố trí TN hai xe trượt khối lượng va chạm mềm đệm không khí 61 Hình 33 Đồ thị vận tốc hệ xe trượt trước sau tương tác 62 Hình 2.34 Bố trí TN hai xe trượt khối lượng va chạm đàn hồi đệm không khí 62 Hình 35 Đồ thị vận tốc hệ xe trước sau tương tác 63 Hình 2.36 Sơ đồ bố trí TN rơi tự 64 Hình 2.37 Đồ thị tọa đô, vận tốc, gia tốc vật rơi tự theo thời gian 65 106  Các tham số cần tìm Lớp Tổng HS TN ĐC 35 35 Tham số cần tìm x±ε 6.914 ± 0.105 s2 3.08 5.600 ± 0.150 3.42 s 1.75 1.85 V(%) 25.31 33 Bảng 3.4 Bảng xác định tham số cần tìm lớp thực nghiệm lớp đối chứng 107 Đồ thị phân bố tần suất Hình 3.5 Đồ thị phân bố tần suất lớp thực nghiệm lớp đối chứng  Đồ thị phân bố tần suất tích lũy Hình D 3.6 Đồ thị phân bố tần suất tích lũy lớp thực nghiệm lớp đối chứng Dựa vào bảng số liệu đồ thị có nhận xét sau: - Điềm trung bình lớp TN cao lóp ĐC hệ số biến thiên nhỏ lớp ĐC Điều chứng tỏ hệ số phân tán lớp TN giảm so với lớp ĐC - Số HS đạt yêu cầu lớp TN nhiều lớp ĐC 108 - Đường tích lũy lớp TN nằm dưới, bên phải so với đường tích lũy lớp ĐC Như sơ kết luận, kết kiểm tra lớp TN cao lớp ĐC 3.2.3 Kiểm định giả thuyết thống kê Muốn kiểm chứng xem kết lớp TN cao lớp đối chứng có phải ngầu nhiên không, sử dụng thí nghiệm học dùng cảm biến SONAR mang lại, phân tích số liệu phương pháp kiểm định giả thuyết Cần kiểm tra giả thuyết H : “Điểm trung bình nhóm TN lớn điểm trung bình nhóm ĐC ý nghĩa, với mức ý nghĩa α” Giả thuyết H : “Điểm trung bình nhóm TN lớn điểm trung bình nhóm ĐC cách có ý nghĩa” Để kiểm tra giả thuyết trên, trước hết kiểm định khác tổng thể phương sai s2 hai nhóm TN ĐC có ý nghĩa hay không với mức ý nghĩa α? Chúng tính đại lượng F = sTN , sDC F < Fα 2 khác sTN sDC ý nghĩa Cụ thể ta tính sau: = F sTN 3,08 = = 0,9 < Fα sDC 3, 42 2 Vậy khác tổng thể sTN sDC ý nghĩa Từ đó, tính tiếp đại lượng kiểm định t theo công thức: t= xTN − xDC nTN nDC s nTN + nDC Với s = 2 (nTN − 1) sTN + (nDC − 1) sDC nTN + nDC − Sau tính t, ta đem so sánh với giá trị tới hạn phân phối Student ứng với mức ý nghĩa α = 0,05 bậc tự Nếu t ≥ tα tα tra bảng f = nTN + nDC − 2= 68 khác điểm trung bình nhóm TN nhón ĐC có ý nghĩa ngược lại Cụ thể ta tính được: s = 1,8 t = 3,05 Tra bảng Student với mức ý nhĩa α = 0,05 tα = 1,65 109 Kết phân tích cho thấy t = 3,05 > tα = 1,65 Như giả thuyết H bị bác bỏ Giả thuyết H chấp nhận Vậy điểm trung bình nhóm TN lớn điểm trung bình nhóm ĐC với mức ý nghĩa 0,05 Điều có ý nghĩa tiến trình dạy học có sử dụng thí nghiệm học dùng cảm biến SONAR đạt hiệu cao dạy học bình thường 3.2.4 Bước đầu đánh giá hiệu tiến trình dạy học thiết kế việc nâng cao tính hứng thú, tích cực, sáng tạo HS học tập Vì chưa quen với phương pháp dạy học mới, đặc biệt sử dụng TN học tập nên HS ban đầu bỡ ngỡ với TN, thụ động, rụt rè việc phát biểu ý kiến trước lớp, chẳng hạn hoạt động suy đoán giải pháp thực giải pháp suy đoán tiến trình dạy “ Động lượng – Định luật bảo toàn động lượng” Do sử dụng phương pháp dạy học giải vấn đề nên tiến trình dạy học thiết kế không lôgíc mà phù hợp với lực nhận thức HS Mặt khác, trình dạy học, cố gắng tạo không khí học tập thoải mái động viên, khích lệ HS kịp thời Vì thế, thực tế dạy học lớp thực nghiệm cho thấy: GV hút HS tham gia hoạt động nhận thức cách tự nhiên, chủ động tích cực: + HS hăng hái tham gia phát biểu ý kiến, song chăm lắng nghe GV nhấn mạnh vấn đề quan trọng + HS hăng hái thảo luận để giải nhiệm vụ học tập chung cần, tập trung, tự lực giải nhiệm vụ học tập dành cho cá nhân Trong trình học tập, HS thực tế hoạt động theo đường nhận thức nhà khoa học: Đề xuất giả thuyết, dự đoán giải pháp, đề xuất phương án TN, phân tích kết thực nghiệm, dự đoán quy luật đồ thị, em đáp ứng tương đối tốt hoạt động sáng tạo Chứng tỏ, HS trải nghiệm thực hoạt động nhận thức sáng tạo bước đầu, “luyện tập” tự sáng tạo thông qua học tập theo tiến trình dạy học kể 110 3.2.5 Ưu điểm, nhược điểm TN học dùng cảm biến SONAR dạy học chương “ Các định luật bảo toàn” Về mặt ưu điểm, TN học dùng cảm biến SONAR dạy học chương “ Các định luật bảo toàn” phân tích, cho kết TN nhanh chóng xác, bỏ qua giai đoạn tính toán trung gian, điều khắc phục nhược điểm TN học truyền thống Giúp HS có nhiều thời gian để suy đoán giải pháp, thực giải pháp suy đoán, có nhiều thời gian để phân tích, xử lí, rút nhận xét để kiểm nghiệm kết suy đoán Tiến trình dạy học có sử dụng TN học dùng cảm biến SONAR làm cho hoạt động dạy học trở nên sinh động, giúp HS tiếp thu kiến thức cách dễ dàng chủ động Góp phần nâng cao khả tự lực sáng tạo HS Qua học có sử dụng TN dùng cảm biến SONAR với hỗ trợ máy vi tính, HS rèn luyện kỹ đọc nhận xét đồ thị, giúp HS nhanh chóng nắm vững kiến thức Đồng thời, tạo nhiều tình giúp HS kết hợp việc quan sát với phân tích tổng hợp số liệu để đến khái quát hóa, nắm vững tượng, chất vật trình xảy khoảng thời gian ngắn khó tiếp thu Tuy nhiên, bên cạnh kết thu được, việc sử dụng TN học dùng cảm biến SONAR trường phổ thông gặp nhiều khó khăn mặt thiết bị, phần lớn trường phổ thông chưa có kinh phí để trang bị đầy đủ phòng học có máy chiếu TN đại TN xe động lực, đệm không khí… 3.3 Kết luận chương Thông qua việc tổ chức thực nghiệm đánh giá kết thực nghiệm cách nghiêm túc, khoa học, bước đầu kết luận số nội dung sau: - Tiến trình dạy học số kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” xây dựng khả thi, phù hợp với thực tế dạy học (đặc điểm kiến thức, nhận thức HS, thời gian, ) nhà trường phổ thông HS thực bị lôi vào hoạt động giải vấn đề, đáp ứng hầu hết nhiệm vụ 111 nhận thức đặt có ý tưởng sáng tạo Mặc dù cần chuẩn bị trước lên lớp nhiều hơn, trình dạy học, GV dễ dàng làm chủ tình học tập, định hướng hiệu quả, kịp thời hoạt đông HS, đảm bảo thực mục tiêu dạy học đề - Trong tiến trình dạy học thiết kế được, HS thực tế hoạt động theo đường nhận thức nhà khoa học: Đề xuất giả thuyết, dự đoán giải pháp giải vấn đề, đề xuất phương án TN, phân tích kết thực nghiệm, dự đoán quy luật đồ thị, em đáp ứng tương đối tốt hoạt động Chứng tỏ, HS trải nghiệm thực hoạt động nhận thức sáng tạo bước đầu, “luyện tập” tư sáng tạo thông qua học tập theo tiến trình dạy học kể - Bộ TN học dùng cảm biến SONAR dạy học chương “Các định luật bảo toàn” đáp ứng yêu cầu theo định hướng nâng cao hiệu hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo HS, góp phần làm cho HS say mê hứng thú học tập - Mặc dù, đem lại kết thực nghiệm bước đầu khẳng định tính khả thi hiệu tiến trình dạy học thiết kế được, song phương pháp thực nghiệm áp dụng chưa phải phương pháp hoàn thiện Chúng tiến hành chương phần học chương “Các định luật bảo toàn”, nên cần mở rộng thực nghiệm với chương khác học kết thực nghiệm trở nên hoàn chỉnh 112 KẾT LUẬN Đề tài “Thiết kế thí nghiệm học dùng cảm biến SONAR sử dụng dạy học chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 trung học phổ thông” thực thời gian ngắn với quy mô nhỏ, hoàn thành mục tiêu đề Kết thu nhận sau: - Hệ thống hóa sở lí luận lí thuyết xây dựng sử dụng thiết bị dạy học Cụ thể hóa qui trình xây dựng thiết bị thí nghiệm qui trình tổ chức hướng dẫn giáo viên việc sử dụng thiết bị thí nghiệm giai đoạn trình dạy học vào thực tế - Điều tra thực trạng việc sử dụng thí nghiệm thực trạng dạy học phần học trường THPT để tìm hiểu phương pháp dạy giáo viên, phương pháp học học sinh, khó khăn, sai lầm học sinh, đặc biệt tình trạng thiết bị thí nghiệm việc sử dụng thiết bị thí nghiệm trình dạy học Vật lí phần Cơ học - Vận dụng qui trình xây dựng thiết bị thí nghiệm nghiên cứu, Thiết kế TN học dùng cảm biến SONAR với TN xe động lực, TN đệm không khí TN rơi tự TN dao động điều hòa lắc lò xo lắc đơn dùng cảm biến SONAR - Trên sở vận dụng lí luận dạy học nêu giải vấn đề việc tổ chức hoạt động nhận thức HS, qui trình sử dụng thiết bị thí nghiệm, phân tích kết điều tra tình hình dạy học chương “Các định luật bảo toàn”, soạn thảo tiến trình dạy học số nội dung kiến thức chương với hỗ trợ TN học dùng cảm biến SONAR xây dựng Các tiến trình dạy học khai thác tiềm thiết bị thí nghiệm việc phát huy tính tích cực, phát triển lực sáng tạo nâng cao chất lượng kiến thức HS - Các tiến trình dạy học xây dựng chương “Các định luật bảo toàn” đưa vào thực nghiệm sư phạm trường THPT Nhân Việt Kết thực nghiệm sư phạm cho phép rút kết luận hiệu tiến trình dạy 113 học hiệu thí nghiệm việc kích thích hứng thú học tập, phát huy tính tích cực, nâng cao chất lượng kiến thức học sinh Với kết trên, đề tài đạt mục đích đề khẳng định giả thuyết ban đầu: Nếu thiết kế thí nghiệm học dùng cảm biến SONAR đáp ứng yêu cầu mặt sư phạm sử dụng thí nghiệm cách hợp lí vào trình dạy học nội dung “Các định luật bảo toàn”, lớp 10, chương trình vật lí phổ thông nâng cao hiệu việc dạy học 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Hữu Tòng (1993), Didatic Vật lí, Trường ĐHSP Hà Nội I Trần Huy Hoàng (2006), Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm với hỗ trợ máy vi tính dạy học số kiến thức học nhiệt học THPT, Luận án tiến sĩ giáo dục, ĐHSP Vinh Nguyễn Đức Thâm (1996), Vận dụng phương pháp nghiên cứu Vật lí dạy học Vật lí trường phổ thông (Kỷ yếu Hội nghị khoa học toàn quốc dạy học Vật lí đào tạo giáo viên Vật lí), Hà Nội Phan Gia Anh Vũ (2000), Nghiên cứu xây dựng sử dụng phần mềm dạy học cho chương trình động học động lực học lớp 10 THPT, Luận án tiến sĩ giáo dục, ĐHSP Vinh Phạm Hữu Tòng (2004), Dạy học Vật lí trường phổ thông theo định hướng phát triển hoạt động tích cực, tự chủ, sáng tạo tư khoa học, NXB ĐHSP Hà Nội Từ điển Tiếng Việt (1997), NXB Đà Nẵng Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng (1999), Tổ chức hoạt động nhận thức học sinh dạy học Vật lí trường phổ thông, NXB ĐHQG Hà Nội Phạm Hữu Tòng (2011), Chiến lược dạy học giải vấn đề: Tổ chức, định hướng hành động tìm tòi sáng tạo giải vấn đề tư khoa học học sinh, NXB ĐHSP Hà Nội Nguyễn Anh Thuấn (2007), Xây dựng sử dụng thiết bị thí nghiệm dạy học chương “Sóng học” lớp 12 THPT theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tự lực, sáng tạo học sinh, Luận án tiến sĩ giáo dục học, ĐHSP Hà Nội 10 V.ÔKôn(1976), Những sở việc dạy học nêu vấn đề, NXB Giáo Dục 11 Nguyễn Ngọc Hưng, Bài giảng tổ chức hoạt động nhận thức học sinh dạy học Vật lí trường phổ thông, ĐHSP TP Hồ Chí Minh 12 Hoàng Chúng (1992), Phương pháp thống kê giáo dục, NXB Giáo Dục 13 Bộ giáo dục đào tạo (2007), Sách giáo khoa Vật lí 10, NXB Giáo Dục 14 Bộ giáo dục đào tạo (2007), Sách giáo viên Vật lí 10, NXB Giáo Dục 15.http://www.vernier.com PHỤ LỤC 1: ĐỀ KIỂM TRA VÀ THANG ĐIỂM ĐÁP ÁN ĐỀ KIỂM TRA CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” Môn: Vật Lí Thời gian: 45 phút A Trắc nghiệm (10 câu – 5điểm) Câu 1: Điều sau không đúng? A Động có giá trị không, dương hay âm B Thế có giá trị không, dương hay âm C Cơ có giá trị không, dương hay âm D Công suất, lượng công tất đại lượng vô hướng Câu 2: Chỉ phát biểu sai nói động lượng chất điểm A Động lượng đại lượng vectơ chiều với vectơ vận tốc B Động lượng có đơn vị kg.m/s C Động lượng có giá trị không thay đổi hệ quy chiếu D Khi chất điểm chuyển động thẳng động lượng vectơ không đổi Câu 3: Một động hoạt động với công suất 10 kW để nâng kiện hàng có trọng lượng 2000 N lên độ cao h =40 m Thời gian thực công việc A s B s C s D 10 s Câu 4: Một nhà thầu khoán muốn đưa lô gạch từ mặt đất lên tầng cao nhà cách nhanh chóng Theo em, nhà thầu khoán quan tâm tới đại lượng vật lí sau thực công việc đó? A Công B Năng lượng C Thế D Công suất Câu 5: Một vật có khối lượng kg trượt từ đỉnh mẳng nghiêng dài 20m, biết mặt phẳng nghiêng hợp với phương ngang góc 300 Tính công trọng lực vật hết dốc A 500 J B 1000 J C 850 J D -500 J Câu 6: Một chất điểm đứng yên bắt đầu chuyển động thẳng biến đổi Động chất điểm 150 J sau chuyển động 1,5 m Lực tác dụng vào chất điểm có độ lớn A 0,1 N B N C 10 N D 100 N Câu 7: Vật M ném thẳng đứng lên cao với vận tốc đầu 3 m/s Khi vật M lên độ cao A m/s độ cao cực đại điểm ném có vận tốc B 2,5 m/s C m/s D 3,5 m/s Câu 8: Một trái banh có khối lượng kg chuyển động với tốc độ 2m/s hướng vuông góc với tường nẩy trở lại theo phương cũ với tốc độ 1,5 m/s Sự thay đổi động lượng trái banh thời gian va chạm với tường có độ lớn A 0,5 kg.m/s B 3,5 kg.m/s C D kg.m/s Câu 9: Chuyển động chuyển động phản lực? A Vận động viên bơi lội bơi B Chuyển động máy bay trực thăng cất cánh C Chuyển động vận động viên nhảy cầu giậm nhảy D Chuyển động mực Câu 10: Một bóng ném với vận tốc đầu xác định Đại lượng không đổi trình bóng chuyển động? A Thế B Động lượng C Động D Gia tốc B Tự luận (5 điểm) Câu 1: (3 điểm) Vật 10 kg trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng dài 10m, nghiêng 30o so với phương ngang Cho g = 10m/s2 a) Tìm vận tốc vật chân mặt phẳng nghiêng bỏ qua ma sát b) Thực tế có ma sát với hệ số ma sát mặt phẳng nghiêng 0,2 Tìm vận tốc vật chân mặt phẳng nghiêng (Cho cos30o = 0,87) c)Sau vật tiếp tục chuyển động mặt phẳng ngang thêm 5m dừng Tìm hệ số ma sát mặt phẳng ngang Câu 2: (2 điểm) Người ta bắn viên đạn khối lượng 10 g vào bao cát treo sợi dây Viên đạn cắm vào bao cát sau va chạm hai chuyển động với vận tốc 0,5 m/s Tính độ lớn vận tốc viên đạn trước chạm vào cát Biết khối lượng bao cát 12 kg ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM A Trắc nghiệm: (10 câu – điểm) B Tự luận: (5 điểm) Câu 1: a/ Vẽ hình tìm độ cao vật đỉnh mặt phẳng nghiêng 0,25 đ ⇒ Cơ : W = 500J 0,25 đ Dùng định luật bảo toàn : ⇒ Vận tốc vật chân mặt phẳng nghiêng : 10m/s 0,5 đ b/ Tìm lực ma sát công lực ma sát Ams = 173J 0,5 đ Dùng định luật bảo toàn lượng (hay định lí động năng) Vận tốc vật chân mặt phằng nghiêng : 8m/s 0,5 đ c/ Dùng định lí động cho vật mặt phằng ngang : ⇒ Hệ số ma sát mặt phẳng ngang : 0,64 đ Câu 2: Viết định luật bảo toàn động lượng 0,5 đ Chiếu lên chiều dương chọn 0,5 đ ⇒ Vận tốc viên đạn 600,5 m/s đ PHỤ LỤC 2: BẢNG ĐIỂM BÀI KIỂM TRA LỚP THỰC NGHIỆM STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Họ Tên Trần Thị Thuý An Nguyễn Thị Bạch Nguyễn Thành Danh Lâm Thị Kim Dung Nguyễn Thị Thùy Dương Nguyễn Thị Hồng Đào Nguyễn Thị Hồng Gấm Trương Thụy Cẩm Hà Huỳnh Thị Diễm Hằng Phạm Lê Ngọc Hiền Nguyễn Thị Thuý Kiều Trần Thị Hương Lan Ong Mỹ Linh Nguyễn Ngọc Long Hồ Thị Chúc Mai Bùi Văn Minh Trần Thanh Nam Võ Trọng Nghĩa Phan Thị Yến Nhi Nguyễn Thị Cẩm Nhung Trang Thị Kiều Như Mai Tấn Phát Nguyễn Lê Thịnh Phát Nguyễn Văn Phương Trần Phước Sang Hồ Thanh Tài Hùynh Nhật Thanh Nguyễn Thanh Thông Nguyễn Phúc Thuận Hồ Minh Thuận Hồ Thị Ngọc Thủy Huỳnh Thị Anh Thư Hồ Hoàng Thức Lê Trọng Trí Lê Thị Tường Vi Điểm 7.5 1.75 6.75 7.25 4.5 8 8.75 4.75 9.5 7.75 5.5 7.5 5.5 8.5 7.5 5.5 7.75 6.5 7.5 Điểm làm tròn 8 8 10 8 9 8 8 LỚP ĐỐI CHỨNG STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Họ Tên Huỳnh Đức An Tạ Hoàng Bảo Nguyễn Qúi Cường Hoàng Văn Dùng Nguyễn Hoàng Dũng Phạm Ý Kỳ Duyên Đinh Trung Hiếu Lê Quang Hồ Nguyễn Ngọc Minh Huyền Phạm Đức Hưng Nguyễn Thị Kim Hương Trần Thị Anh Khoa Đinh Thị Thảo Lan Trần Bá Lộc Lê Huỳnh My Cao Tuyết Ngân Võ Tấn Nghĩa Đặng Thành Nhân Nguyễn Ngọc Hùynh Như Ngô Công Phát Cao Như Phụng Trần Minh Phụng Nguyễn Thị Thanh Thắm Huỳnh Đức Thịnh Nguyễn Lương Kim Thoa Võ Ngọc Mai Thuy Cao Hồng Thư Nguyễn Đoàn Cẩm Tiên Trần Lâm Tới Nguyễn Ngọc Trâm Trần Thị Thanh Trúc Nguyễn Thanh Tùng Trần Ngọc Viễn Võ Hoàng Vũ Võ Thị Hồng Xuyến Điểm 6.5 7.75 2.5 4.25 7.25 6.5 5.25 7.5 5.75 6.5 4.5 5.5 Điểm làm tròn 7 8 7 8 6 6 PHỤ LỤC 3: MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM [...]... Thiết kế một số bài thí nghiệm cơ học trong chương trình Vật lí phổ thông có sử dụng cảm biến SONAR - Thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng bộ thí nghiệm đã xây dựng trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 trung học phổ thông 3 Giả thuyết nghiên cứu Nếu thiết kế được bộ thí nghiệm cơ học dùng cảm biến SONAR đáp ứng các yêu cầu về mặt sư phạm và sử dụng các thí nghiệm một cách hợp lí vào... chính xác và thời gian thí nghiệm của các bộ thí nghiệm đã có Nếu xây dựng thành công bộ thí nghiệm cơ học này thì có thể sử dụng nó một cách hiệu quả trong quá trình dạy học chương trình Vật lí trung học phổ thông Với các lí do trên, tôi lựa chọn và nghiên cứu đề tài: Thiết kế bộ thí nghiệm cơ học dùng cảm biến SONAR và sử dụng trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 trung học phổ thông 2... hiểu cảm biến sonar để đo khoảng cách, bộ ghép nối và các phần mềm tương ứng - Thiết kế các thí nghiệm cơ học trong chương trình Vật lí phổ thông dùng cảm biến sonar - Thiết kế tiến trình dạy học các kiến thức của chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 trung học phổ thông có dùng các thí nghiệm mới xây dựng - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của tiến trình dạy học đã thiết kế và. .. Các cảm biến và bộ ghép nối hiện số được coi như các dụng cụ đo hiện số có độ nhạy tốt, độ chia nhỏ và thang đo rộng Một trong các loại cảm biến thường dùng trong các thí nghiệm cơ học nhưng ít được sử dụng trong chương trình vật lý phổ thông là cảm biến SONAR 2 Xuất phát từ những phân tích trên, tôi nhận thấy: Nếu xây dựng bộ thí nghiệm cơ học trong chương trình Vật lí phổ thông dùng cảm biến SONAR. .. học sinh những dụng cụ thí nghiệm cần thiết, nêu các bước tiến hành thí nghiệm và yêu cầu học sinh tiến hành thí nghiệm theo các bước này, rồi giải thích các kết quả thí nghiệm + Giáo viên cho học sinh dụng cụ thí nghiệm cần thiết, nêu các bước tiến hành thí nghiệm và yêu cầu học sinh dự đoán kết quả thí nghiệm, rồi mới làm thí nghiệm kiểm tra + Giáo viên cho học sinh dụng cụ thí nghiệm cần thiết và. .. mặt kĩ thuật và về mặt phương pháp dạy học a) Yêu cầu của việc sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý - Xác định rõ lôgic của tiến trình dạy học, trong đó việc sử dụng thí nghiệm phải là một bộ phận hữu cơ của quá trình dạy học, nhằm giải quyết một nhiệm vụ cụ thể trong tiến trình nhận thức Trước mỗi thí nghiệm, phải đảm bảo cho học sinh ý thức được sự cần thiết của thí nghiệm và hiểu rõ mục... giao cho học sinh nhiệm vụ sử dụng thiết bị thí nghiệm 20 đã được sử dụng để tiến hành thí nghiệm khác hoặc phải sử dụng thiết bị thí nghiệm có sẵn để tiến hành thí nghiệm + Cách 2: Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ chế tạo dụng cụ thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm với nó Trong hai cách sử dụng thiết bị thí nghiệm ở giai đoạn vận dụng kiến thức, giáo viên có thể tổ chức hoạt động của học sinh dựa... vào quá trình dạy học nội dung “Các định luật bảo toàn”, lớp 10, chương trình vật lí phổ thông thì có thể nâng cao hiệu quả của việc dạy học 4 Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lí luận dạy học hiện đại về các phương pháp, hình thức dạy học nhằm tăng cường tính tích cực, sáng tạo của học sinh trong học tập - Phân tích nội dung phần “Các định luật bảo toàn” trong Vật lý 10 Trung học phổ thông nhằm tìm... học sinh nhiệm vụ sử dụng thiết bị thí nghiệm để giải quyết vấn đề đặt ra + Bước 2: Giáo viên tổ chức cho học sinh thảo luận để lựa chọn, thiết kế, chế tạo dụng cụ thí nghiệm, lập kế hoạch thí nghiệm + Bước 3: Giáo viên hướng dẫn học sinh tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lí kết quả thí nghiệm Trong bốn giai đoạn của qui trình sử dụng thiết bị trong dạy học Vật lý, thiết bị thí nghiệm đóng vai trò... tích các ưu nhược điểm của các thí nghiệm mới xây dựng 5 Đối tượng nghiên cứu - Nội dung và phương pháp dạy học phần cơ học trong chương trình Vật lí phổ thông - Các cảm biến sonar dùng trong các thí nghiệm cơ học của chương trình Vật lí phổ thông 6 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận: nghiên cứu lí luận dạy học, tâm lí học, cơ sở lý luận về đổi mới phương pháp dạy học, các tài liệu, sách, báo, ... vận dụng thiết kế thí nghiệm học dùng cảm biến SONAR sử dụng vào việc thiết kế tiến trình dạy học số kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” 31 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM CƠ HỌC DÙNG CẢM... học chương trình Vật lí trung học phổ thông Với lí trên, lựa chọn nghiên cứu đề tài: Thiết kế thí nghiệm học dùng cảm biến SONAR sử dụng dạy học chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 trung học. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Lê Hoàng Anh Linh THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM CƠ HỌC DÙNG CẢM BIẾN SONAR VÀ SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” LỚP 10