skkn thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm sóng cơ và sự truyền sóng cơ để dạy học chương II sóng cơ và sóng âm vật lý lớp 12

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN Kính gửi: Sở GD&ĐT Ninh Bình Tôi (chúng tôi): Ngày Trình độ Tỷ lệ % đóng Nơi công Chức STT tháng chuyên góp vào việc tạo tác danh năm sinh môn sáng kiến Trường Đinh Thứ THPT 15/8/1984 Giáo viên Cử nhân 100% Cơ Kim Sơn A Họ tên Là tác giả đề nghị xét công nhận sáng kiến: Thiết kế, chế tạo thí nghiệm sóng truyền sóng để dạy học chương II: "Sóng sóng âm" Vật lý lớp 12 - Chủ đầu tư tạo sáng kiến: Đinh Thứ Cơ I NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN Giải pháp cũ a Thí nghiệm sử dụng - Hiện phòng thí nghiệm trường phổ thông phục vụ cho dạy học nội dung Chương - Vật lý 12 chỉ có hai thiết bị đó là: + Thiết bị thí nghiệm giao thoa sóng nước + Thiết bị thí nghiệm sóng dừng dây có hai đầu cố định b Hạn chế - Chỉ cho thấy được kết hiện tượng mà không thấy được trình diễn hiện tượng xảy rất nhanh - Không quan sát được chuyển động chi tiết từng phần tử - Thiết bị giao thoa sóng nước khó thực hiện nên không nhiều giáo viên sử dụng - Giáo viên không thể biểu diễn thí nghiệm truyền sóng sợi dây được thí nghiệm rất khó thành công Giải pháp 2.1 Thiết kế, chế tạo thí nghiệm a Nguyên tắc hoạt động cấu tạo - Nguyên tắc hoạt động: Dựa truyền sóng một vật đàn hồi lò xo - Cấu tạo: + Sợi lò xo dài 1,2m + Các nhôm (ống nhôm) đường kính 0,8cm, một loại dài 50cm một loại dài 30cm được gắn cố định vuông góc với lò xo cách + Lò xo đặt cân giá đỡ gỗ - Yêu cầu kỹ thuật: + Độ cứng lò xo phải đảm bảo đủ lớn để nằm cân giá đỡ + Độ cứng lò xo kích thước, khối lượng nhôm phù hợp với để sóng hình thành truyền được dọc theo trục lò xo b Nguyên vật liệu Mỗi bộ thí nghiệm gồm - Thanh nhôm: 34 - Lò xo: - Dây buộc, dây cao su để gắn cố định nhôm lò xo - Đế gỗ: - Trụ đỡ: 17 ốc dài 10cm bu-lông; - Chi tiết đỡ: Được uốn từ dây kẽm có 17 - Sợi chỉ mềm c Chế tạo thí nghiệm - Dùng dây buộc, dây cao su mềm gắn cố định nhôm cách với lò xo theo phương vuông góc với lò xo Khoảng cách hợp lý 3cm - Điều chỉnh để vị trí gắn với lò xo trọng tâm nhôm, giúp hệ thống nhôm nằm cân - Dùng sợi chỉ mềm, liên kết nhôm với để hệ thống nằm cân tốt - Dùng bu-lông liên kết trụ chi tiếp đỡ với nhau, gắn với giá gỗ - Đặt lò xo lên giá đỡ Hình ảnh thí nghiệm 2.2 Ứng dụng thí nghiệm Với thiết bị dạy học có thể sử dụng để dạy học gần tất nội dung kiến thức phần sóng theo sách giáo khoa Vật lý lớp 12 hiện hành như: - Quá trình truyền sóng (quá trình lan truyền dao động phần tử vật chất) - Các khái niệm sóng dọc sóng ngang - Hình ảnh một sóng hình sin - Quá trình phản xạ sóng vật cản cố định - Quá trình phản xạ sóng vật cản tự - Hiện tượng sóng dừng có hai đầu cố định - Hiện tượng sóng dừng có một đầu cố định, một đầu tự Ngoài bộ thí nghiệm có thể biểu diễn hiện tượng khác liên quan tới sóng như: Sự truyền sóng qua hai môi trường khác Xem thêm phần phụ lục II KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CỦA SÁNG KIẾN - Bộ thí nghiệm đã được chế tạo thành công vào dịp hè năm 2013 kịp đưa vào sử dụng cho năm học 2013 – 2014 trường THPT Kim Sơn A Vì đã có hội thử nghiệm đánh giá hiệu sử dụng bộ thí nghiệm tiến trình dạy học đã xây dựng Năm học 2014 - 2015 này, bộ thí nghiệm đã được phổ biến tới giáo viên nhóm Lý - Trường THPT Kim Sơn A được đông đảo thày cô sử dụng dạy học với tất lớp thuộc khối 12 III ĐÁNH GIÁ LỢI ÍCH THU ĐƯỢC DO ÁP DỤNG SÁNG KIẾN Hiệu giảng dạy a Chất lượng dạy học đại trà: Căn kết thi bán kỳ I năm, nội dung thi gồm chương: Chương chương Vật lý 12 Tỉ lệ kiến thức chương đóng góp 50% Năm học 2013 - 2014 2014 - 2015 Giỏi 21% 28% Khá 38% 40% TB 31% 25% Yếu 8% 5% Kém 2% 2% b Chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi: Đề thi HSG có 1/5 thuộc phần chương 2, chiếm tỉ lệ 20% cấu trúc đề thi HSG tỉnh môn Vật lý HSG Casiô Năm học 2012 - 2013 nhất, nhì, Xếp thứ 2/25 ba toàn tỉnh Năm học 2013 - 2014 Xếp thứ 1/25 nhất, nhì toàn tỉnh ba khu vực c Chất lượng bồi dưỡng học sinh thi Đại học cao đẳng: Tỉ lệ kiến thức chương 2, vật lý 12 có 07 câu tổng số 50 câu hỏi trắc nghiệm đề thi Đại học, Cao đẳng năm, chiếm tỉ lệ 14% Điểm thi môn Vật lý góp phần nâng cao chất lượng đỗ Đại học, cao đăng xếp hạng chung nhà trường Xếp loại nhà trường 2011 2012 2013 2014 Toàn quốc: 164 Tỉnh NB: 04 Toàn quốc: 145 Tỉnh NB: 04 Toàn quốc: 65 Tỉnh NB: 02 Toàn quốc: 84 Tỉnh NB: 02 Lợi ích xã hội a Đối học sinh: Dễ tiếp thu hiểu nhanh hơn, gây hứng thú học tập cho học sinh Qua đó học sinh thêm yêu thích môn học, thích tìm hiểu, khám phá kiến thức khoa học một cách tự nhiên tự giác Khi học sinh được học với thiết bị thí nghiệm, được quan sát hiện tượng thực tế sóng kiến thức nhớ lâu b Đối giáo viên: Qua trình theo dõi, nhận thấy thầy cô giáo trường sử dụng bộ thí nghiệm để phục phục giảng một cách chủ động Điều đó chứng tỏ cần thiết hiệu bộ thí nghiệm mang lại Giúp tiết kiệm công sức mô tả, thời gian trình bày, tránh hiện tượng dạy chay, góp phần đổi mới phương pháp dạy học c Đối với phụ huynh xã hội: Tạo được tâm lí tự tin cho phụ huynh học sinh trước kì thi quan trọng Gây dựng được dư luận tốt đẹp lòng nhân dân công cuộc đổi mới phương pháp dạy học hiện Góp phần đưa nhà trường địa chỉ giáo dục tin cậy nhất địa phương d Đối với nhà trường THPT Kim Sơn A: Góp phần tạo được tin tưởng quan lãnh đạo với chuyên môn nhà trường, với chuyên môn nhóm lý trường THPT Kim Sơn A Lợi ích kinh tế - Bộ thí nghiệm được thiết kế dựa nguyên vật liệu dễ kiếm, dễ mua Giáo viên học sinh có thể tự chế tạo được thí nghiệm thí nghiệm tương tự (có nguyên tắc hoạt động) nguyên vật liệu sẵn có khác - Giá thành bộ thí nghiệm khoảng 350.000đ bao gồm: + Nguyên vật liệu: 150.000đ + Một ngày công chế tạo: 200.000đ - So với giá thành bộ thí nghiệm sóng được trang bị nhà trường vào khoảng 3.000.000đ bộ thí nghiệm có giá thành chỉ 10% Nếu trường THPT trung tâm GDTX toàn tỉnh được trang bị một bộ thí nghiệm số tiền được làm lợi so với bộ thí nghiệm cũ được trang bị ước tính theo bảng sau: Bộ thí nghiệm cũ (đang trang bị) 33 trường x 3.000.000đ = 99.000.000đ Bộ thí nghiệm (của sáng kiến) 33 trường x 350.000đ = 11.550.000đ Số tiền làm lợi 87.450.000đ Tôi xin cam đoan mọi thông tin nêu đơn trung thực, thật hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật Kim Sơn, ngày 18 tháng năm 2014 Người nộp đơn ĐINH THỨ CƠ PHỤ LỤC: ỨNG DỤNG CỦA BỘ THÍ NGHIỆM Sử dụng dạy học đơn vị kiến thức trình truyền sóng - Mục đích thí nghiệm: Biểu diễn chất trình truyền sóng: Là trình lan truyền dao động một môi trường - Tiến hành thí nghiệm: Đặt bộ thí nghiệm mặt bàn nằm ngang Dùng tay tác động lên nhôm theo phương thẳng đứng để tạo một đầu sóng một phía bộ thí nghiệm Quan sát trình lan truyền dao động (sự truyền sóng ngang) nhôm dọc theo trục lò xo - Kết thí nghiệm: + Học sinh quan sát được rõ lan truyền dao động nhôm dọc theo trục lò xo Chỉ có dao động được truyền đi, còn thân nhôm (đóng vai trò phần tử môi trường) chỉ dao động xung quanh vị trí cân nó + Giáo viên dễ dàng tạo một, hai hay nhiều đỉnh sóng, học sinh hình thành khái niệm đỉnh sóng, hõm sóng Sử dụng dạy học đơn vị kiến thức sóng dọc sóng ngang - Mục đích thí nghiệm: Giúp học sinh hình thành khái niệm sóng dọc sóng ngang - Tiến thành thí nghiệm: + Giáo viên phân tích: Quan sát trình truyền sóng thí nghiệm trước, học sinh đã nhận biết được phương dao động phần tử môi trường (chính phương dao động lên – xuống nhôm) phương truyền sóng (sóng được truyền dọc theo trục lò xo) Kết ta có sóng ngang được hình thành truyền Học sinh nhìn thấy trình truyền sóng ngang + Nếu ta cho nhôm dao động dọc theo trục lò xo, ta được sóng dọc Sử dụng dạy học đơn vị kiến thức phản xạ sóng vật cản tự - Mục đích thí nghiệm: Biểu diễn phản xạ sóng vật cản tự - Tiến hành thí nghiệm: Dùng tay tác động lên nhôm theo phương thẳng đứng để tạo một đầu sóng một phía bộ thí nghiệm Khi đó có lan truyền sóng ngang nhôm dọc theo trục lò xo - Kết thí nghiệm: + Khi sóng truyền tới đầu tự dây lò xo, quan sát sóng phản xạ thấy chiều biến dạng (cùng pha) với sóng tới điểm phản xạ + Quá trình phản xạ hai đầu có thể diễn nhiều lần Sử dụng dạy học đơn vị kiến thức phản xạ sóng vật cản cố định - Mục đích thí nghiệm: Biểu diễn phản xạ sóng vật cản cố định - Tiến hành thí nghiệm: Dùng một tay tác động lên nhôm theo phương thẳng đứng để tạo một đầu sóng một phía bộ thí nghiệm Tay còn lại giữ cố định nhôm đầu - Kết thí nghiệm: Khi sóng truyền tới đầu cố định dây lò xo, quan sát sóng phản xạ thấy ngược chiều biến dạng (ngược pha) với sóng tới điểm phản xạ Sử dụng dạy học đơn vị kiến thức sóng dừng có đầu cố định, đầu tự - Mục đích thí nghiệm: Biểu diễn sóng dừng có một đầu cố định, một đầu tự - Tiến hành thí nghiệm: Dùng tay tác động lên nhôm theo phương thẳng đứng để tạo sóng một phía bộ thí nghiệm Khi đó có lan truyền sóng ngang nhôm dọc theo trục lò xo Điều chỉnh tần số dao động tay để thu được hình ảnh sóng dừng Ban đầu rung tay với tần số nhỏ, sau đó tăng dần, hình thành sóng dùng tay rung Bằng cách có thể tạo được sóng dừng bộ thí nghiệm với nhiều tần số khác - Kết thí nghiệm: Quan sát được hình thành sóng dừng: Có nhôm dao động với biên độ cực đại (bụng sóng), có nhôm dao động với biên độ rất nhỏ coi đứng yên (nút sóng) Đầu gắn với nguồn sóng coi một nút, đầu tự một bụng sóng - Học sinh có thể tham gia làm thí nghiệm để trải nghiệm cảm giác tìm được tần số phù hợp để xảy sóng dừng Sử dụng dạy học đơn vị kiến thức sóng dừng có hai đầu cố định - Mục đích thí nghiệm: Biểu diễn sóng dừng có hai đầu cố định - Tiến hành thí nghiệm: + Giữ cố định nhôm một đầu bộ thí nghiệm + Dùng tay tác động lên nhôm theo phương thẳng đứng để tạo sóng một phía bộ thí nghiệm Khi đó có lan truyền sóng ngang nhôm dọc theo trục lò xo Điều chỉnh tần số dao động tay để thu được hình ảnh sóng dừng Ban đầu rung tay với tần số nhỏ, sau đó tăng dần, hình thành sóng dùng tay rung Bằng cách có thể tạo được sóng dừng bộ thí nghiệm với nhiều tần số khác - Kết thí nghiệm: Quan sát được hình thành sóng dừng: Có 10 nhôm dao động với biên độ cực đại (bụng sóng), có nhôm dao động với biên độ rất nhỏ coi đứng yên (nút sóng) Đầu gắn với nguồn sóng coi một nút, đầu cố định một nút sóng - Học sinh có thể tham gia làm thí nghiệm để trải nghiệm cảm giác tìm được tần số phù hợp để xảy sóng dừng Biểu diễn truyền sóng qua hai môi trường khác - Mục đích thí nghiệm: Biểu diễn truyền sóng qua hai môi trường khác - Tiến hành thí nghiệm: + Nối hai đầu hai bộ thí nghiệm, bộ thí nghiệm có tốc độ truyền sóng khác + Tạo một đầu sóng một đầu bộ thí nghiệm - Kết thí nghiệm: Sóng truyền qua chỗ nối hai bộ thí nghiệm (nơi giao hai môi trường truyền sóng khác nhau) thấy một phần sóng truyền qua, một phần sóng phản xạ lại môi trường cũ Do tần số sóng không đổi, tốc độ truyền sóng hai môi trường khác nên ta quan sát được bước sóng hai môi trường khác (hiện tượng khúc xạ sóng, sau học sinh có thêm sở để khẳng định chất sóng ánh sáng) 11 12 [...]... để xảy ra sóng dừng 7 Biểu diễn sự truyền sóng qua hai môi trường khác nhau - Mục đích thí nghiệm: Biểu diễn sự truyền sóng qua hai môi trường khác nhau - Tiến hành thí nghiệm: + Nối hai đầu của hai bộ thí nghiệm, mỗi bộ thí nghiệm có tốc độ truyền sóng khác nhau + Tạo một đầu sóng ở một đầu bộ thí nghiệm - Kết quả thí nghiệm: Sóng truyền qua chỗ nối của hai bộ thí... của hai môi trường truyền sóng khác nhau) sẽ thấy một phần sóng truyền qua, một phần sóng phản xạ lại môi trường cũ Do tần số sóng không đổi, nhưng tốc độ truyền sóng của hai môi trường khác nhau nên ta quan sát được bước sóng trong hai môi trường khác nhau (hiện tượng khúc xạ sóng, sau này học sinh có thêm cơ sở để khẳng định bản chất sóng của ánh sáng) 11 12 ... thuộc khối 12 III ĐÁNH GIÁ LỢI ÍCH THU ĐƯỢC DO ÁP DỤNG SÁNG KIẾN Hiệu giảng dạy a Chất lượng dạy học đại trà: Căn kết thi bán kỳ I năm, nội dung thi gồm chương: Chương chương Vật lý 12 Tỉ lệ... đơn ĐINH THỨ CƠ PHỤ LỤC: ỨNG DỤNG CỦA BỘ THÍ NGHIỆM Sử dụng dạy học đơn vị kiến thức trình truyền sóng - Mục đích thí nghiệm: Biểu diễn chất trình truyền sóng: Là trình lan truyền dao động... nghiệm truyền sóng sợi dây được thí nghiệm rất khó thành công Giải pháp 2.1 Thiết kế, chế tạo thí nghiệm a Nguyên tắc hoạt động cấu tạo - Nguyên tắc hoạt động: Dựa truyền sóng một vật