Sử dụng đệm không khí thực hiện một số thí nghiệm trong dạy học phần cơ học vật lý 10 SGK thí điểm

Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên nguyễn bá kiên sử dụng đệm không khí thực số thí nghiệm dạy học phần học vật lý 10 sgk thí điểm khoá luận tốt nghiệp đại học ngành cử nhân s phạm vật lý Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên Vinh - 2005 Mục lục Trang Phần : Mở đầu I Lý chọn đề tài .3 II Mục đích nghiên cứu III Khách thể đối tợng nghiên cứu IV Giả thuyết khoa học V Nhiệm vụ nghiên cứu .5 VI Phơng pháp nghiên cứu Phần hai : Nội dung Chơng Cơ sở lý luận thực tiễn đề tài 1.1 Thí nghiệm dạy học vật lý 1.1.1 Các chức thí nghiệm dạy học vật lý 1.1.2 Các loại thí nghiệm đợc sử dụng dạy học vật lý 1.1.3 Yêu cầu chung việc sử dụng thí nghiệm 10 1.2 Phơng pháp thực nghiệm 10 1.2.1 Phơng pháp thực nghiệm nghiên cứu vật lý .10 1.2.2 Phơng pháp thực nghiệm dạy học vật lý 12 1.3 Đệm không khí 16 1.3.1 Nguyên tắc hoạt động 16 1.3.2 Chức đệm không khí dạy học vật lý THPT 16 Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên 1.3.3 Thực trạng việc sử dụng đệm không khí dạy học vật lý bậc THPT .16 Chơng hai Sử dụng đệm không khí thực số thí nghiệm dạy học phần học Vật lý 10 theo chơng trình 2.1 Vai trò đệm không khí dạy học phần học Vật lý 10 theo chơng trình 17 2.2 Giới thiệu sơ lợc đệm không khí dụng cụ sử dụng kết hợp với 18 2.3 Sử dụng đệm không khí thực số thí nghiệm phần học 10 21 2.4 Sử dụng thí nghiệm đệm khí dạy học phần học - vật lý 10 theo chơng trình 38 Phần ba : Kết luận chung .40 Tài liệu tham khảo .42 Khoá luận tốt nghiệp Phần : SV: Nguyễn Bá Kiên Mở đầu I lý chọn đề tài Chúng ta bớc năm đầu kỷ 21, kỷ mà giới có nhiều chuyển biến mạnh mẽ Đặc biệt cách mạng khoa học công nghệ đại phát triển, bùng nổ thông tin, tri thức nhân loại tăng vọt chất lợng số lợng Thế kỷ kinh tế tri thức Đất nớc ta thời kỳ đổi mới, kinh tế đà phát triển Trớc tình hình đó, nghiệp giáo dục nớc ta cần có bớc thay đổi để thích ứng nhanh chóng với xu thay đổi giới, đáp ứng đòi hỏi ngày cao chất lợng đào tạo ngời thời kỳ đổi Trong năm gần đây, Bộ giáo dục đào tạo đẩy mạnh việc biên soạn lại chơng trình sách giáo khoa phổ thông Đây yêu cầu thiết để nâng cao chất lợng đào tạo nguồn nhân lực cho nghiệp công nghiệp hoá - đại hoá đất nớc, để tiến kịp trình độ chung nớc khu vực kinh tế tri thức phát triển mạnh mẽ Theo TS Trần Viết Vợng Viện khoa học giáo dục: Định hớng chung việc đổi chơng trình sách giáo khoa phổ thông đa học sinh vào vị trí chủ thể hoạt động nhận thức Thực chất việc đổi phơng pháp dạy học học sinh làm việc nhiều hơn, tranh luận nhiều hơn, suy nghĩ nhiều sở thí nghiệm, thiết bị dạy học trực quan Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên Để đạt đợc mục tiêu kỹ thiết bị dạy học đóng vai trò quan trọng, phơng tiện, công cụ để học sinh hoạt động, lĩnh hội tri thức Một thiết bị dạy học đại, góp phần nâng cao hiệu quả, độ xác thí nghiệm Vật lý đệm không khí Với đệm không khí , ngời ta gần nh loại bỏ đợc lực ma sát, vật chuyển động đệm khí chịu tác dụng hai lực cân bằng, trọng lực phản lực đệm khí Tuy nhiên, việc sử dụng đệm không khí nhằm nâng cao độ xác thí nghiệm vật lý, đặc biệt thí nghiệm chuyển động thẳng ma sát, phổ thông hạn chế, cha đợc nhiều giáo viên quan tâm, khai thác triệt để Trong đó, với chơng trình sách giáo khoa thí điểm Vật lý 10, đệm không khí thiết bị dạy học đợc sử dụng phổ biến, nhiều bài, nhiều chơng Nhận thức đợc tầm quan trọng đệm không khí dạy học chơng trình thí điểm mới, với hớng dẫn thầy giáo Nguyễn Cảnh Vạn, lựa chọn đề tài Sử dụng đệm không khí thực số thí nghiệm dạy học phần học - Vật lý 10 sách giáo khoa thí điểm để làm khoá luận tốt nghiệp II Mục đích nghiên cứu Khai thác việc sử dụng đệm không khí thí nghiệm để nâng cao tính xác phép đo, trình, tợng vật lý nghiên cứu Từ nâng cao chất lợng kiến thức vật lý nh chất lợng dạy học vật lý bậc THPT theo chơng trình III Khách thể đối tợng nghiên cứu Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học môn Vật lý bậc THPT theo chơng trình sách giáo khoa Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên Đối tợng nghiên cứu: Sử dụng đệm không khí thí nghiệm giáo khoa IV Giả thuyết khoa học Nếu sử dụng đệm không khí thí nghiệm cách phù hợp nâng cao tính xác phép đo, trình, tợng vật lý nghiên cứu Từ nâng cao chất lợng dạy học vật lý bậc THPT V Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu vai trò thí nghiệm phơng pháp thực nghiệm dạy học vật lý phổ thông - Tìm hiểu đệm không khí thiết bị đo thời gian số - Thực trạng việc sử dụng đệm không khí dạy học vật lý phổ thông - Nghiên cứu SGK vật lý bậc THPT theo chơng trình - Khai thác, sử dụng đệm không khí thực số thí nghiệm dạy học phần học 10 VI Phơng pháp nghiên cứu Phơng pháp phân tích, tổng hợp lý thuyết để nghiên cứu lý thuyết Phơng pháp quan sát, điều tra để nghiên cứu thực tiễn Phơng pháp thực nghiệm vật lý Phơng pháp thực nghiệm s phạm Các phơng pháp toán học toán học để xử lý số liệu Khoá luận tốt nghiệp Phần hai : Chơng một: SV: Nguyễn Bá Kiên Nội dung sở lý luận thực tiễn đề tài 1.1 Thí nghiệm dạy học Vật lý Thí nghiệm vật lý tác động có chủ định, có hệ thống ngời vào đối tợng thực khách quan Thông qua phân tích điều kiện mà diễn tác động kết tác động, ta thu nhận đợc tri thức 1.1.1 Các chức thí nghiệm dạy học vật lý 1.1.1.1 Các chức thí nghiệm theo quan điểm lý luận nhận thức Theo quan điểm lý luận nhận thức, dạy học vật lý trờng phổ thông, thí nghiệm có chức năng: - Thí nghiệm phơng tiện việc thu nhận tri thức - Thí nghiệm phơng tiện để kiểm tra tính đắn tri thức thu đợc - Thí nghiệm phơng tiện việc vận dụng tri thức thu đợc vào thực tiễn - Thí nghiệm yếu tố thiếu đợc trình nhận thức vật lý 1.1.1.2 Các chức thí nghiệm theo quan điểm lý luận dạy học - Thí nghiệm đợc sử dụng tất giai đoạn trình dạy học + Giai đoạn định hớng mục đích nghiên cứu: Có thể sử dụng thí nghiệm để đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, tạo tình có vấn đề + Giai đoạn hình thành kiến thức mới: Thí nghiệm cung cấp cách hệ thống liệu thực nghiệm để từ khái quát hoá quy nạp, kiểm tra tính Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên đắn giả thuyết hệ logic rút từ giả thuyết đề xuất, hình thành kiến thức + Giai đoạn củng cố kiến thức, kỹ năng: Thí nghiệm đợc sử dụng cách đa dạng nhằm ôn tập, mở rộng, hệ thống hoá vận dụng kiến thức, kỹ có học sinh, giúp học sinh thấy đợc biểu kiến thức tự nhiên, ứng dụng chúng đời sống sản xuất + Thí nghiệm phơng tiện để kiểm tra, đánh giá kiến thức kỹ học sinh - Thí nghiệm phơng tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện học sinh + Thí nghiệm phơng tiện nâng cao chất lợng kiến thức, rèn luyện kỹ kỹ xảo vật lý học sinh + Thí nghiệm phơng tiện kích thích hứng thú học tập vật lý, tổ chức trình học tập tích cực, tự lực sáng tạo học sinh + Thí nghiệm phơng tiện tổ chức hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dỡng phẩm chất đạo đức học sinh - Thí nghiệm phơng tiện đơn giản hoá trực quan hoá dạy học vật lý Thông qua thí nghiệm mà ta nghiên cứu tợng, trình xảy điều kiện khống chế đợc, quan sát, đo đạc đơn giản hơn, dễ dàng để tới nhận thức đợc nguyên nhân tợng mối quan hệ có tính quy luật chúng với 1.1.2 Các loại thí nghiệm đợc sử dụng dạy học vật lý 1.1.2.1 Thí nghiệm biểu diễn Thí nghiệm biểu diễn loại thí nghiệm đợc giáo viên tiến hành lớp, học nghiên cứu kiến thức học củng cố kiến thức học sinh Căn vào mục đích sử dụng thí nghiệm trình nhận thức học sinh, thí nghiệm biểu diễn gồm loại: Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên - Thí nghiệm mở đầu: Là thí nghiệm nhằm giới thiệu cho học sinh biết qua tợng nghiên cứu, để tạo tình có vấn đề, tạo nhu cầu hứng thú học tập cho học sinh - Thí nghiệm nghiên cứu tợng: Là thí nghiệm nhằm xây dựng kiểm chứng lại kiến thức mới, đợc sử dụng giai đoạn nghiên cứu kiến thức Thí nghiệm nghiên cứu tợng bao gồm: + Thí nghiệm nghiên cứu khảo sát: Nhằm cung cấp liệu thực nghiệm để từ khái quát hoá quy nạp, kiểm tra tính đắn giả thuyết hệ logic rút từ giả thuyết đề xuất, giải vấn đề đặt đầu học, từ xây dựng kiến thức + Thí nghiệm nghiên cứu minh hoạ: Là thí nghiệm nhằm kiểm chứng lại kiến thức đợc xây dựng đờng lý thuyết - Thí nghiệm củng cố: Là thí nghiệm nêu lên biểu kiến thức học tự nhiên, đề cập ứng dụng kiến thức sản xuất đời sống, đòi hỏi học sinh phải vận dụng kiến thức học để dự đoán giải thích tợng hay chế hoạt động thiết bị, dụng cụ kỹ thuật 1.1.2.2 Thí nghiệm thực tập Là thí nghiệm học sinh tự tiến hành lớp, lớp, nhà trờng nhà với mức độ tự lực khác - Thí nghiệm trực diện Tuỳ theo mục đích sử dụng, thí nghiệm trực diện thí nghiệm mở đầu, thí nghiệm nghiên cứu tợng hay thí nghiệm củng cố Thí nghiệm trực diện đợc tổ chức dới hình thức thí nghiệm đồng loạt, giáo viên chia học sinh thành nhóm, tất nhóm học sinh lúc làm thí nghiệm nh nhau, với dụng cụ giống để giải nhiệm vụ học tập Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên Thí nghiệm trực diện tổ chức dới hình thức thí nghiệm cá nhân, nhóm lúc tiến hành thí nghiệm khác nhằm giải nhiệm vụ phận để tới giải đợc nhiệm vụ tổng quát - Thí nghiệm thực hành Là loại thí nghiệm học sinh thực sau học xong chơng, phần hay học kỳ nhằm ôn tập củng cố rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, dới hớng dẫn trực tiếp giáo viên Thí nghiệm thực hành có nội dung định tính định lợng, song chủ yếu kiểm nghiệm lại nội dung lý thuyết học Thí nghiệm thực hành đợc tổ chức dới hình thức: Thí nghiệm thực hành đồng loạt thí nghiệm thực hành cá thể, thí nghiệm chuyên biệt - Thí nghiệm quan sát vật lý nhà Là loại làm mà giáo viên giao cho học sinh nhóm học sinh thực nhà Trong loại này, học sinh tiến hành thí nghiệm quan sát vật lý điều kiện hớng dẫn kiểm tra trực tiếp giáo viên Vì vậy, đòi hỏi cao tính tự giác, tự lực học sinh học tập Hệ thống loại thí nghiệm đợc sử dụng dạy học vật lý phổ thông mô tả sơ đồ sau: 10 Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên (Hình 9) Hình Nh vậy, lực tác dụng không đổi, gia tốc lực P truyền cho hệ tỷ lệ nghịch với khối lợng hệ Khối lợng hệ lớn gia tốc đo đợc nhỏ ngợc lại 2.3.3 Thí nghiệm (TN3): Kiểm nghiệm định luật III Niutơn 1, Mục đích Khảo sát tơng tác hai vật đệm khí Nghiệm lại định luật III Niwtơn 2, Bố trí trí nghiệm nh hình 10 29 Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên Hình 10 2, Tiến hành thí nghiệm Trong thí nghiệm ta sử dụng hai xe trợt có khối lợng m1 m2 Lắp vào đầu xe lò xo lá, xe lắp chốt hình nêm Dùng vòng buộc nén chúng lại cho lò xo căng hết mức Chọn hai cản quang chữ U có kích thớc nhau, đo độ dài cản quang Đốt sợi chỉ, lực đàn hồi lò xo làm cho hai xe chuyển động bật Khi lò xo giãn hết, hai xe bắt đầu rời lực tơng tác hai xe kết thúc, hai xe chuyển động với vận tốc v v2 Ghi thời gian t1 t2 cản quang xe tơng ứng qua cổng quang điện Treo thêm gia trọng vào xe lặp lại thí nghiệm với khối lợng m1, m2 khác Ta có bảng kết Bảng Xe Xe2 Khối lợng xe mi (g) 180 114 Thời gian ti (s) 0.50 0.31 30 Tỷ số mi/ti 360 368 Khoá luận tốt nghiệp Xe Xe SV: Nguyễn Bá Kiên 92 114 0.12 0.15 767 760 3, Phân tích kết Lực F2 xe m2 tác dụng lên xe m1, truyền cho m1 gia tốc a1 : F2 = m1a1 Gia tốc a1 đợc tính a1 = v1/t ( t: Thời gian tơng tác hai xe) Lực F1 xe m1 tác dụng lên xe m2, truyền cho m2 gia tốc a2 : F1 = m2a2 Gia tốc a2 đợc tính a2 = v2/t ( t: Thời gian tơng tác hai xe) F1, F2 lực phơng, ngợc chiều Xét tỷ số: F2 m1 a1 mv mt = = 1 = 12 F1 m2 a m2 v m2 t1 Với v1 = h/t1 ; v2 = h/t2 ; Từ kết thực nghiệm ta thấy: F1 = F m1 m2 = m1t2 = m2t1 với sai số < 4% t1 t2 Vậy F1 F2 hai lực trực đối 2.3.4 Thí nghiệm (TN4): Định luật bảo toàn động lợng 1, Mục đích Nghiệm lại định luật bảo toàn động lợng trờng hợp hai vật tơng tác va chạm đệm khí 2, Thí nghiệm Trờng hợp 1: Hai vật nhỏ có khối lợng m1 m2 đặt áp vào lò xo bị nén nhờ sợi dây nối hai vật a, Bố trí thí nghiệm nh thí nghiệm b, Tiến hành thí nghiệm 31 Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên - Đốt sợi dây, hai vật m1 m2 chuyển động hai phía, tác dụng lên hai lực F1 F2 ngợc hớng Khi hai vật bắt đầu rời lực tác dụng kết thúc, vật chuyển động với vận tốc không đổi v v2 ngợc hớng Độ lớn v1 v2 ta tính đợc nhờ đống hồ bấm giây điều khiển cổng quang điện Làm thí nghiệm với cặp khối lợng m1 m2 khác nhau, ta có bảng kết quả: Bảng m1 = 180 (g) v1 (cm/s) m1v1 11,6 2087 1440 m2 = 114 (g) v2 (cm/s) m2v2 18,7 2136 12,9 1471 m1 = 92 (g) v1 (cm/s) m1v1 33,3 3064 21,1 1941 m2 = 114 (g) v2 (cm/s) m2v2 26,7 3044 17,4 1983 Từ bảng kết ta thấy tích m.v vật sau tơng tác với sai số khoản 3% Trờng hợp 2: Lúc đầu vật m1 nằm yên Vật m2 chuyển động với vận tốc v2 đến va chạm với vật m1 a, Bố trí thí nghiệm nh hình 11 32 Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên Hình 11 B, Tiến hành thí nghiệm Xét hai vật nhỏ có khối lợng m1 m2 đặt đệm khí Đo giá trị vận tốc trớc sau va chạm va chạm vật nhờ đồng hồ bấm giây điều khiển cổng quang điện Chý ý: Ta chọn chiều dơng cho v1 > Thực thí nghiệm với cặp khối lợng m1 m2 khác Ta có bảng kết quả: Bảng v1 (cm/s) 0 m1 = 92 (g) Trớc va chạm v2 (cm/s) m1v1 + m2v2 14,8 2696 28,6 5200 m2 = 182 (g) Sau va chạm v (cm/s) v2 (cm/s) v1m1 + v2m2 25 1,6 2598 40 7,4 5027 Dựa vào bảng số liệu trên, so sánh tổng động lợng hai vật trớc sau va chạm, ta nhận thấy m1v1 + m2v2 = m1v1 + m2v2 với sai số khoảng 3,5% 2, Kết luận Từ kết thí nghiệm cho phép ta nghiệm lại định luật quan trọng định luật bảo toàn động lợng: Xét hệ vật cô lập, không chịu tác dụng ngoại lực chịu tác dụng cặp ngoại lực cân bằng, tổng động lợng hệ đại lợng bảo toàn Đối với hệ hai vật { m1, m2 }: Biểu thức mô tả định luật bảo toàn động lợng: 33 Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên m1v1 + m2v2 = m1v1 + m2v2 2.3.5 Thí nghiệm (TN5) : Đo vận tốc chuyển động thẳng I - Mục đích Đo vận tốc vật chuyển động thẳng đệm không khí II Cơ sở lý thuyết Chuyển động thẳng chuyển động có quỹ đạo đờng thẳng vật đợc quãng đờng khoảng thời gian Vận tốc đại lợng vật lý đặc trng cho hớng nhanh chậm chuyển động Nó đại lợng vectơ Trong chuyển động thẳng đều, vận tốc đại lợng không đổi có độ lớn liên hệ với quãng đờng, thời gian qua biểu thức : v = s t Nh vậy, biết quãng đờng chuyển động s thời gian chuyển động quãng đờng đó, ta xác định đợc vận tốc vật III Thiết bị, dụng cụ 1, Máng trợt ( Băng đệm khí ) 2, Bơm khí 3, Động tử 4, Đồng hồ đo thời gian số 5, Hai cổng quang điện E, F 6, Thớc chia độ 2,000 m 7, Giá đỡ 8, Bộ phận kích thích chuyển động IV Lắp ráp thí nghiệm Thí nghiệm đợc lắp ráp nh hình 12 34 Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên Hình 12 V Tiến hành thí nghiệm Vật chuyển động đợc cung cấp vận tốc ban đầu sau va chạm với nặng phận kích thích chuyển động 1, Đo thời gian chuyển động ứng với khoảng cách S cố định a, Đặt khoảng cách xác hai cổng quang điện S = 1,000 0,001 m b, ấn nút RESET mặt đồng hồ để đa thị số giá trị 0.00 c, Đặt nặng vị trí = 70 thả không vận tốc đầu đến va chạm với vật chuyển động d, Ghi thời gian vật chuyển động quãng đờng s từ đồng hồ e, Đo lần g, Lần lợt đặt nặng vị trí = 80 ; = 90 lặp lại thao tác thí nghiệm Ta có bảng số liệu Bảng ( S = 1,000m ) Thời gian t t (s) t (s) 35 t (s) Khoá luận tốt nghiệp Lần đo (ứng với = 70 ) 8.95 8.76 8.53 8.81 8.35 8.63 SV: Nguyễn Bá Kiên (ứng với = 80 ) 7.44 7.46 7.42 7.41 7.51 7.68 (ứng với = 90 ) 7.17 7.21 7.16 6.95 6.72 6.98 2, Đo thời gian chuyển động ứng với khoảng cách khác a, Chọn khoảng cách S = 0,800m tiến hành đo thời gian chuyển động nh mục 1b, 1c, 1d, 1e, 1g Ghi kết vào bảng b, chọn khoảng cách S = 0,600m Thực thao tác nh ghi kết vào bảng Bảng số liệu Bảng ( S = 0,800m ) Thời gian t Lần đo t (s) (ứng với = 70 ) 6.88 6.62 6.68 6.61 7.00 6.97 t (s) (ứng với = 80 ) 5.84 6.28 6.05 6.03 6.00 5.75 t (s) (ứng với = 90 ) 5.74 5.26 5.34 5.68 5.27 5.55 t (s) (ứng với = 80 ) 4.58 4.50 4.75 4.36 4.25 4.35 t (s) (ứng với = 90 ) 4.03 4.11 4.01 4.08 4.03 4.01 Bảng ( S = 0,600m ) Thời gian t Lần đo t (s) (ứng với = 70 ) 5.17 5.13 4.96 5.20 4.79 4.96 V Xử lý kết 36 Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên Tính vận tốc chuyển động vật ứng với mức kích thích a, = 70 Với S = 1,000 m + Thời gian chuyển động trung bình : t = t1 + t + t + t + t + t 8,95 + 8,76 + 8,53 + 8,81 + 8,35 + 8,63 = = 8,67 (s) 6 + Sai số tuyệt đối lần đo: t1 = t t1 = 8,67 8,95 = 0,28 (s) t = t t = 8,67 8,76 = 0,09 (s) t = t t = 8,67 8,53 = 0,14 (s) t = t t = 8,67 8,81 = 0,14 (s) t = t t = 8,67 8,35 = 0,32 (s) t = t t = 8,67 8,63 = 0,04 (s) + Sai số tuyệt đối trung bình : t = 0,28 + 0,09 + 0,14 + 0,14 + 0,32 + 0,04 t1 + t + t + t + t + t = = 0,17 (s) 6 + Sai số dụng cụ đo thời gian t ' = 0,01 (s) Vậy sai số tuyệt đối phép đo thời gian t = t + 0,01 = 0,17 + 0,01 = 0,18 (s) + Vận tốc trung bình : v = S 1,000 = = 0,115 (m/s) t 8,67 +Sai số tỷ đối vận tốc : v = v S t 0,001 0,18 = + = + = 0,022 = 2,2% v S t 1,000 8,67 Sai số tuyệt đối phép đo vận tốc : v = v.v = 0,022.0,115 = 0,003 (m/s) Vậy vận tốc chuyển động vật : v = v v = 0,115 0,003 (m/s) Với trờng hợp S = 0,800m S = 0,600m, ta thực phép tính toán Ta có bảng kết : Bảng 10 37 Khoá luận tốt nghiệp TT SV: Nguyễn Bá Kiên Các phép đo Thời gian chuyển động trung bình Sai số tuyệt đối t Vận tốc trung bình v Sai số tỷ đối vận tốc v Sai số tuyệt đối vận tốc v Kết v S = 0,800 m 6,79 (s) 0,17 (s) 0,118 (m/s) 0,035 = 3,5% 0,004 (m/s) 0,118 0,004(m/s) S = 0,600 m 5,04 (s) 0,14 (s) 0,119 (m/s) 0,029 = 2,9% 0,003 (m/s) 0,119 0,003(m/s) b, Với = 80 = 90 , thực thao tác tính toán nh trên, ta có bảng kết : Bảng 11 ( = 80 ) TT Các phép đo Thời gian chuyển động t bình Sai số tuyệt đối t Vận tốc trung bình v Sai số tỷ đối vận tốc v Sai số tuyệt đối v.tốc v Kết v S = 1,000 m 7,49(s) 0,08 (s) 0,134 (m/s) 0,012 = 1,2% 0,002 (m/s) 0,134 0,002(m/s) S = 0,800 m 5,99 (s) 0,14 (s) 0,134 (m/s) 0,024 = 2,4% 0,003 (m/s) 0,134 0,003(m/s) S = 0,600 m 4,47 (s) 0,15 (s) 0,134 (m/s) 0,033 = 3,3% 0,004 (m/s) 0,134 0,004(m/s) S = 1,000 m 7,03(s) 0,16 (s) 0,142 (m/s) 0,024 = 2,4% 0,004 (m/s) 0,142 0,004(m/s) S = 0,800 m 5,47 (s) 0,19 (s) 0,146 (m/s) 0,036 = 3,6% 0,005 (m/s) 0,146 0,005(m/s) S = 0,600 m 4,04 (s) 0,05 (s) 0,148 (m/s) 0,013 = 1,3% 0,002 (m/s) 0,148 0,002(m/s) Bảng 12 ( = 90 ) TT Các phép đo Thời gian chuyển động t bình Sai số tuyệt đối t Vận tốc trung bình v Sai số tỷ đối vận tốc v Sai số tuyệt đối v.tốc v Kết v VI Nhận xét Dựa vào kết thu đợc ta thấy với mức kích thích, vận tốc đo đợc quãng đờng khác có giá trị tơng đối giống Điều khẳng định tính xác kết phép đo Sai số phép đo nhỏ ( < 5% ) Với mức kích thích khác nhau, thay đổi không lớn nhng kết cho thấy rõ rệt khác biệt giá trị vận tốc đo đợc Nh vậy, sử dụng đệm không khí khảo sát chuyển động thẳng giúp nâng cao tính xác phép đo Ma sát gần nh bị loại bỏ 38 Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên 2.3.6 Đánh giá chung kết thí nghiệm Nhìn chung, thí nghiệm đợc tiến hành đệm không khí cho ta liệu xác với mức sai số chấp nhận đợc (< 5%) Các trình, tợng cần kiểm chứng, làm rõ đạt đợc mục đích đặt Một số nguyên nhân sai số: + Khí thổi không toàn máng trợt, khí thổi gặp vật cản trở thành nhiễu, ảnh hởng đến chuyển động động tử + Sự hiệu chỉnh cân cho máng trợt cha chuẩn xác + Sai số thực phép cân, đọc giá trị đo + Do điều kiện ngoại cảnh nh ánh sáng, gió 2.5 Sử dụng thí nghiệm đệm khí dạy học phần học vật lý 10 theo chơng trình Với thí nghiệm đợc xây dựng trên, sử dụng, khai thác phơng pháp thực nghiệm dạy học nhiều vấn đề phần học 10 mức độ khác Tuy nhiên, hạn chế trang thiết bị sở vật chất, mặt thời gian tiết học nên khó tiến hành thí nghiệm trực diện học sinh, chủ yếu sử dụng làm thí nghiệm biểu diễn giáo viên thí nghiệm thực hành học sinh Giáo viên sử dụng làm thí nghiệm biểu diễn dạy học nhiều bài: + Sử dụng thí nghiệm làm thí nghiệm minh hoạ xây dựng định luật I Niutơn ( Bài 12 1; Bài ) + Sử dụng thí nghiệm xây dựng định luật II Niutơn ( Bài 14 1; Bài ) + Sử dụng thí nghiệm làm thí nghiệm minh hoạ cho nội dung định luật III Niutơn ( Bài 15 1; Bài 10 2) 39 Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên + Sử dụng thí nghiệm dạy Động lợng - Định luật bảo toàn động lợng ( Bà 24 1; Bài 20 2) + Sử dụng thí nghiệm 1,2,3 dạy học 18 + Sử dụng thí nghiệm làm thí nghiệm thực hành học sinh Khi sử dụng TN1, TN3, giáo viên giới thiệu tiến hành thí nghiệm, học sinh tham gia cách quan sát, đọc giá trị đo Dới hớng dẫn giáo viên, xử lý số liệu, từ rút kết luận Sử dụng TN2, TN4, thời gian không cho phép thực hiều thí nghiệm, giáo viên mô tả thực thí nghiệm số lần, sau cung cấp cho học sinh bảng số liệu thí nghiệm thực hiện, hớng dẫn học sinh xử lý rút kết luận Phần ba: kết luận chung Từ trình nghiên cứu thực nghiệm, đề tài giải đợc số vấn đề sau: + Góp phần làm sáng tỏ sở lý luận thực tiễn việc sử dụng đệm không khí nhằm nâng cao chất lợng kiến thức vật lý chất lợng dạy học vật lý trờng phổ thông + Tìm hiểu sơ lợc cấu tạo nguyên tắc hoạt động đệm khí nh thiết bị sử dụng kết hợp với 40 Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên + Tiến hành tìm hiểu thực trạng việc sử dụng đệm khí dạy học vật lý bậc THPT + Cải tiến lắp ráp đợc số dụng cụ hỗ trợ cho việc tiến hành thí nghiệm + Tìm hiểu SGK Vật lý 10 theo chơng trình + Thực đợc thí nghiệm đệm khí Từ kết đó, đề tài đạt đợc mục đích nhiệm vụ đặt ra, khẳng định đợc giả thuyết ban đầu Phạm vi đề tài dừng lại số vấn đề thuộc phần học- Vật lý 10 Tuy nhiên khai thác đệm không khí dạy học phần khác nh Dao động sóng Chúng ta sâu việc nghiên cứu, sử dụng đệm không khí dạy học vật lý Do khả thân hạn chế, khoá luận thực khoảng thời gian ngắn nên chắn tráng khỏi thiếu sót Chúng mong nhận đợc ý kiến đóng góp thầy cô giáo bạn sinh viên để khoá luận đợc hoàn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo Nguyễn Cảnh Vạn trực tiếp hớng dẫn thực đề tài; Phòng TN Vật lý đại cơng; Phòng TN Phơng pháp giảng dạy vật lý phổ thông; BCN khoa, thầy cô giáo khoa; Trờng THPT Hà Huy Tập bạn bè ngời thân tạo điều kiện giúp đỡ suốt trình nghiên cứu hoàn thành khoá luận Vinh, tháng năm 2005 Sinh viên Nguyễn Bá Kiên 41 Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên Tài liệu tham khảo 1, Nguyễn Đức Thâm Nguyễn Ngọc Hng : Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh dạy học vật lý trờng phổ thông NXB ĐHQG Hà Nội2001 2, Nguyễn Đức Thâm Nguyễn Ngọc Hng Phạm Xuân Quế : Phơng pháp dạy học vật lý trờng phổ thông NXB Đại học s phạm 2003 3, Nguyễn Tú Anh Vũ Nh Ngọc Vũ Ngọc Hồng Nguyễn Thế Khôi Nguyễn Trọng Hải Lê Hơng Quỳnh : Thực hành vật lý đại cơng NXB Giáo dục 1981 4, Lơng Duyên Bình (Tổng chủ biên), Bùi Gia Thịnh (Chủ biên), Nguyễn Xuân Chi, Tô Giang, Trần Chí Minh, Vũ Quang : 42 Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên a, Vật lý 10- Sách giáo khoa thí điểm ban khoa học tự nhiên (Bộ sách thứ hai) NXBGD 2003 b, Vật lý 10 Sách giáo khoa thí điểm ban khoa học tự nhiên Sách giáo viên NXBGD 2003 5, Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên) - Phạm Quý T (Chủ biên) - Lơng Tất Đạt Lê Chân Hùng - Nguyễn Ngọc Hng - Phan Đình Thiết - Bùi Trọng Tuân Lê Trọng Tờng a, Vật lý 10 - Sách giáo khoa thí điểm ban khoa học tự nhiên (Bộ sách thứ ) NXBGD - 2003 b, Vật lý 10 Sách giáo khoa thí điểm ban khoa học tự nhiên Sách giáo viên NXBGD - 2003 6, Phạm Đình Cơng : Thí nghiệm vật lý trờng trung học phổ thông NXB Giáo dục - 2003 7, Kỷ yếu hội thảo đổi phơng pháp giảng dạy đào tạo giáo viên Vật lý ĐH Vinh, tháng 4/2003 43 [...]... động cơ học Đệm không khí có thể đợc sử dụng trong các thí nghiệm biểu diễn của giáo viên hoặc trong các thí nghiệm thực hành của học sinh 1.3.3 Thực trạng việc sử dụng đệm không khí trong dạy học vật lý ở bậc THPT hiện nay 17 Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên Cơ học là một phần quan trọng của vật lý 10 THPT hiện hành, chiếm tổng số 50 tiết theo phân phối chơng trình Việc dạy học cơ học 10 đòi... dựng một số thí nghiệm trong dạy học phần cơ học vật lý 10 theo chơng trình mới 2.1 Vai trò của đệm không khí trong dạy học phần cơ học vật lý 10 theo chơng trình mới Với u điểm nổi trội là có thể tạo ra đợc một chuyển động thẳng gần nh loại bỏ đợc ma sát, đệm không khí kết hợp với các thiết bị đo thời gian là một thiết bị thí nghiệm quan trọng, đợc sử dụng khi dạy học nhiều vấn đề, đặc biệt là ở phần. .. của sách giáo khoa vật lý 10 hiện hành không sử dụng đệm không khí mà chủ yếu sử dụng các máng trợt Hơn nữa, việc trang bị đệm không khí cho các trờng phổ thông còn hạn chế Theo điều tra các trờng THPT ở thành phố Vinh, chỉ một số trờng nhng các thiết bị hỗ trợ kèm theo nh bơm nén khí, đồng hồ đo thời gian cũng không đồng bộ, đầy đủ Không những vậy, sử dụng đệm không khí trong dạy học đòi hỏi nhiều... phần cơ học Vật lý 10 đợc thuận lợi và hỉệu quả hơn, góp phần nâng cao chất lợng kiến thức vật lý, 19 Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên thúc đẩy việc sử dụng các hình thức dạy học tích cực, nâng cao chất lợng dạy học vật lý phổ thông 2.2 Giới thiệu sơ lợc về đệm không khí và các dụng cụ sử dụng trong các thí nghiệm Hình 2 2.2.1 Băng đệm khí Băng đệm khí đợc làm từ hợp kim nhôm, có dạng một hộp rỗng... rực rỡ trong nghiên cứu cơ học và ảnh hởng sâu sắc đến toàn bộ sự phát triển của vật lý học trong nhiều thế kỷ sau 1.2.2 Phơng pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lý 1.2.2.1 Các giai đoạn của phơng pháp thực nghiệm Trong dạy học vật lý, phơng pháp thực nghiệm cũng là phơng pháp quan trọng để giúp cho học sinh bằng hoạt động của bản thân mình mà có thể tái tạo, chiếm lĩnh đợc các kiến thức vật lý Ngời... đệm không khí nhằm cung cấp các cứ liệu để đi đến xây dựng định luật bảo toàn động lợng Đệm không khí là một thiết bị kỹ thuật, góp phần giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho học sinh Giáo viên có thể cho học sinh làm quen với đệm không khí thông qua các bài thực hành, kiểm chứng các kiến thức đã học nh đo gia tốc của một chuyển động thẳng Tóm lại, sử dụng đệm không khí đã giúp cho việc dạy học phần cơ học. .. hiệu quả dạy học là cao nhất 1.3 Đệm không khí 1.3.1 Nguyên lý hoạt động Dùng máy bơm thổi không khí nén qua các lỗ nhỏ trên mặt máng để nâng vật lên Vật không tiếp xúc trực tiếp với máng, ma sát bị triệt tiêu 1.3.2 Chức năng của đệm không khí trong dạy học vật lý THPH Với đệm không khí, ta có thể tạo ra đợc một chuyển động gần nh loại bỏ đợc lực ma sát Đó là chức năng nổi trội nhất của đệm không khí Từ... trình dạy học Phải đảm bảo cho học sinh ý thức đợc sự cần thiết của thí nghiệm và hiểu rõ mục đích của thí nghiệm - Xác định rõ các dụng cụ cần sử dụng, sơ đồ bố trí thí nghiệm, các bớc tiến hành thí nghiệm Không xem nhẹ các dụng cụ thí nghiệm đơn giản - Đảm bảo cho học sinh ý thức đợc rõ ràng và tham gia tích cực vào tất cả các giai đoạn thí nghiệm - Thử ngiệm kỹ lỡng thí nghiệm trớc giờ học, đảm bảo thí. .. học 10 đòi hỏi cần có một số thí nghiệm biểu biểu diễn trong quá trình xây dựng các khái niệm, các định luật mới nh thí nghiệm về chuyển động thẳng đều, thẳng biến đổi đều, thí nghiệm xây dựng các định luật Niutơn, thí nghiệm về định luật bảo toàn động lợng Những thí nghiệm này đều xét trong điều kiện lý tởng là không có ma sát Trong các thí nghiệm đó, sử dụng đệm không khí là một phơng án đạt hiệu... đảm bảo thí nghiệm phải thành công, kết quả thí nghiệm phải đáng tin cậy - Đảm bảo các quy tắc an toàn khi sử dụng thí nghiệm 1.2 Phơng pháp thực nghiệm 1.2.1 Phơng pháp thực nghiệm trong nghiên cứu vật lý 11 Khoá luận tốt nghiệp SV: Nguyễn Bá Kiên Phơng pháp thực nghiệm là một trong những phơng pháp cơ bản trong nghiên cứu vật lý học đợc ngời ta thờng dùng để thiết lập các định luật vật lý gọi là các ... dụng cụ sử dụng kết hợp với 18 2.3 Sử dụng đệm không khí thực số thí nghiệm phần học 10 21 2.4 Sử dụng thí nghiệm đệm khí dạy học phần học - vật lý 10 theo chơng trình 38 Phần ba :... khí thực số thí nghiệm dạy học phần học Vật lý 10 theo chơng trình 2.1 Vai trò đệm không khí dạy học phần học Vật lý 10 theo chơng trình 17 2.2 Giới thiệu sơ lợc đệm không khí dụng cụ sử. .. Phần hai : Nội dung Chơng Cơ sở lý luận thực tiễn đề tài 1.1 Thí nghiệm dạy học vật lý 1.1.1 Các chức thí nghiệm dạy học vật lý 1.1.2 Các loại thí nghiệm đợc sử dụng dạy học vật lý