SKKN THIẾT kế một số đồ DÙNG dạy học môn vật lí lớp 12

LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong trình giảng dạy môn vật lí lớp 12, người viết nhận thấy có số đồ dùng dạy học tự chế tạo để minh họa cho giảng, làm cho kiến thức trở nên gần gũi với người học hơn, giúp họ có thêm niềm tin vào kiến thức thêm hứng thú môn vật lí Với kiến thức hạn hẹp, kinh nghiệm giảng dạy môn vật lí 12 chưa nhiều, người viết thiết kế tập hợp số đồ dùng dạy học mang tính chất biểu diễn, chưa vào khảo sát định lượng chưa phân bố chương Vì hầu hết đồ dùng dạy học đơn giản dễ làm, nên giao cho nhóm học sinh tự thiết kế mở rộng thành thi nhỏ câu lạc vật lí NGƯỜI THỰC HIỆN (Kí ghi rõ họ tên) NỘI DUNG CHÍNH “THIẾT KẾ MỘT SỐ ĐỒ DÙNG DẠY HỌC MÔN VẬT LÍ LỚP 12” SÓNG DỪNG a Mục đích chế tạo Các hình ảnh phim thí nghiệm sóng dừng dây có nhiều internet Ở trang 81 SGK 12 nâng cao trình bày cách bố trí thí nghiệm hình ảnh quan sát Hiện nay, thí nghiệm sóng dừng công ty sách thiết bị Nguyễn Tri Phương - TPHCM sản xuất phục vụ cho giảng dạy đại trà (Hình 1.1), đủ tiêu chuẩn để thực tốt nhiều thí nghiệm tạo tượng sóng dừng dây đàn hồi ứng với tần số khác (sóng ngang), tạo sóng dừng lò xo đàn hồi (sóng dọc), nghiên cứu phụ thuộc tốc độ truyền sóng dây vào sức căng dây Kích thước thí nghiệm không lớn chứa hộp chữ nhật có chiều dài mét Hình 1.1 Bộ thí nghiệm sóng dừng công ty sách & thiết bị Nguyễn Tri Phương Trong thí nghiệm sóng dừng, phận quan trọng nguồn dao động, có nguồn công việc tìm dây đàn hồi lắp đặt không nhiều khó khăn Ở trường số trường THPT khác tỉnh cung cấp nguồn dao động nước tài trợ từ năm 90 kỉ trước (để phục vụ cho việc dạy thí nghiệm giao thoa sóng nước, sóng dừng nghiên cứu tính chất chuyển động thẳng biến đổi đều) nên GV tận dụng để làm thí nghiệm cho HS Dưới dụng cụ đơn giản thiết kế với mục đích biểu diễn tượng sóng dừng cách định tính b Mô tả Hình 1.2 Bộ dụng cụ mô tả sóng dừng Nguồn phát dao động chế tạo theo mô hình động máy quạt hình 1.2, bao gồm: - động quay loại nhỏ, gắn cánh quạt gỗ (ở dùng tigôn) - thân đèn pin cũ, sử dụng pin tiểu loại 23 A – 12 V - công tắc để đóng ngắt mạch điện - sợi dây đàn hồi, chiều dài khoảng 1,5 m c Hoạt động Nguồn phát dao động treo vào dây đàn hồi hình 1.3, bật công tắc để khởi động nguồn, dịch chuyển ngón tay cầm dây, dọc theo dây, để thay đổi chiều dài dây thích hợp cho tạo sóng dừng bó sóng hay hai bó sóng (hình 1.4) Hình 1.3 Sóng dừng bó Hình 1.4 Sóng dừng hai bó d Nhận xét - Ưu điểm:  Bộ dụng cụ gây hứng thú mạnh cho học sinh gọn nhẹ, đơn giản chế tạo sử dụng (các em tự làm nhà)  Có thể thay đổi chiều dài dây tùy ý để tạo nhiều bó sóng - Nhược điểm:  Một cục pin loại 23 A – 12 V giúp dụng cụ hoạt động hai  Chưa thay đổi tần số nguồn phát dao động Việc cải tiến được, cách sử dụng nhiều nguồn pin, cần gạt công tắc thay đổi giá trị suất điện động nguồn phát  Không biểu diễn tượng sóng dừng trường hợp đầu dây cố định, đầu dây tự e Đề nghị Như phân tích trên, phận quan trọng để tạo tượng sóng dừng nguồn phát dao động, giáo viên giao đề tài cho nhóm học sinh thực để phát triển tư sáng tạo cho họ Ngoài việc đơn giản dùng động quay sử dụng nam châm chế tạo động điện hình 1.5 Động điện đơn giản sản phẩm thành viên câu lạc Vật lí trường Hình 1.5 Động điện sử dụng nam châm SÓNG ÂM a Mục đích chế tạo Minh họa tốc độ truyền âm môi trường rắn môi trường khí b Kiến thức liên quan - Trong môi trường truyền sóng, sóng âm truyền với tốc độ xác định - Trong điều kiện (nhiệt độ, áp suất ) tốc độ truyền âm giảm dần theo thứ tự môi trường: rắn, lỏng, khí c Mô tả Bộ dụng cụ chế tạo dựa theo mô hình điện thoại đồ chơi hình 2.1, bao gồm: - hai ly nước nhựa, dùng để làm ống nói, dùng để làm loa, dùi thủng lỗ nhỏ đáy ly - sợi dây dài m (có thể loại dây, tác giả dùng dây chỉ), luồn qua hai lỗ hai ly, cố định lại hai que tăm Hình 2.1 Bộ dụng cụ sóng âm d Hoạt động Nếu hai người đứng khoảng cách 10 m, để trao đổi trực tiếp với buộc bạn phải tăng âm lượng hết cỡ, với dụng cụ bạn thoải mái trao đổi, với âm lượng bình thường hai bạn đứng cạnh Để âm truyền tốt bạn ý giữ hai ly cho dây căng hết cỡ (hình 2.2) Điều chứng tỏ sóng âm truyền hai môi trường khí rắn Trong môi trường không khí có nhiều vật hấp thụ lượng sóng âm nên âm bị mát lượng, ảnh hưởng đến cường độ âm môi trường rắn Nếu tăng khoảng cách xa nữa, phải hét thật to mà phải đợi lúc bạn nghe thấy âm Nhưng sử dụng dụng cụ này, bạn nghe thấy Điều chứng tỏ sóng âm truyền môi trường rắn với tốc độ lớn không khí Hình 2.2 Trao đổi điện thoại tự chế e Nhận xét - Ưu điểm:  Bộ dụng cụ dựa trò chơi thời thơ trẻ nên minh họa gần gũi với học sinh, mở rộng để tổ chức thi truyền tin câu lạc vật lí  Đơn giản, dễ làm - Nhược điểm:  Việc sử dụng dây dễ bị rối, thay dây dù  Phạm vi lớp học nhỏ nên phải bố trí học sinh lớp học sinh lớp TỔNG HỢP ÁNH SÁNG TRẮNG a Mục đích chế tạo Minh họa tổng hợp nhiều ánh sáng đơn sắc khác tạo thành ánh sáng trắng b Kiến thức liên quan Ánh sáng trắng hỗn hợp nhiều ánh sáng đơn sắc, có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím Điều Newton dự đoán từ thí nghiệm trước tán sắc ánh sáng thực năm 1672 Ánh sáng trắng sau qua lăng kính bị phân tách thành nhiều chùm sáng đơn sắc khác Do chùm sáng đơn sắc khác chùm sáng trắng sau khúc xạ qua lăng kính, bị lệch góc khác nhau, trở thành tách rời nhau, tạo thành quang phổ ánh sáng trắng c Mô tả Nhiều thí nghiệm chứng tỏ tạo ánh sáng trắng dựa sở chồng chập chùm sáng đơn sắc với đủ bảy màu đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm tím Ở đây, thực điều dựa mô hình đĩa Newton Đây đĩa làm bìa cứng chia thành nhiều hình quạt nhỏ Mỗi hình quạt tô màu cầu vồng theo thứ tự Đĩa quay quanh tâm nhờ tay quay d Hoạt động Quay đĩa Newton quanh tâm nhanh dần, ban đầu nhìn rõ đủ màu phân bố đĩa, đĩa quay đủ nhanh, tượng lưu ảnh, mắt nhìn thấy đĩa có màu trắng chồng chập màu đơn sắc khác võng mạc Hình 3.3: Các sản phẩm tổng hợp ánh sáng trắng theo mô hình đĩa Newton (Ảnh tư liệu Câu lạc Vật lí , THPT Lương Thế Vinh) e Nhận xét  Ưu điểm:  Cấu trúc dụng cụ đơn giản, thay tay quay mô-tơ thu hồi từ động điện cũ đồ chơi dành cho trẻ em  Có thể thay đổi tốc độ quay đĩa cách mắc nối tiếp mô-tơ với biến trở nhằm khảo sát trình tổng hợp ánh sáng trắng chịu chi phối tốc độ quay nhanh hay chậm Kết ghi nhận, đĩa quay nhanh ánh sáng tổng hợp gần với màu trắng  Có thể thay đổi phối màu đơn sắc khác đĩa nhằm khảo sát ảnh hưởng chồng chập từ màu đơn sắc khác nhau, việc chọn tỉ lệ % màu đơn sắc ảnh hưởng nhiều đến trình tổng hợp, kết thu nhận màu đa sắc khác mà màu trắng  Nhược điểm:  Thực tế thí nghiệm thu ánh sáng màu ngà ngà, màu trắng mong muốn Như nói trên, với cách tổng hợp này, để thu nhận ánh sáng trắng từ màu đơn sắc khác không đơn giản trình chịu nhiều yếu tố chi phối tốc độ quay đĩa, màu đơn sắc chọn tỉ lệ % màu đĩa phải phù hợp để ánh sáng đa sắc thu nhận màu trắng Điều đòi hỏi người thực sản phẩm phải qua nhiều bước thử - sai trước nhận ánh sáng tổng hợp ánh sáng trắng CƠ HỌC VẬT RẮN a Mục đích chế tạo Mô tả lại tượng vật lí dựa theo toán mẫu sách Cơ sở vật lí (tập 2) David Halliday, trang 75 b Kiến thức liên quan Trích toán mẫu 12-9 (Cơ sở vật lí (tập 2) David Halliday, trang 75): Một sinh viên ngồi ghế quay dễ dàng quanh trục thẳng đứng Ban đầu, anh sinh viên trạng thái nghr cầm bánh xe đạp mà vành đổ chì cho nặng có quán tính quay I trục chừng 1,2 kg.m2 Bánh xe quay với tốc độ góc ban đầu ωi 3,9 vòng/s ; nhìn từ xuống, bánh xe quay ngược chiều kim đồng hồ Trục bánh xe thẳng đứng momen động lượng Li hướng thẳng đứng lên Bây giờ, anh sinh viên lật ngược bánh xe lại, kết với ghế quay quanh trục ghế Anh sinh viên quay với tốc độ góc theo chiều nào? (Cho quán tính quay I hệ: sinh viên + ghế + bánh xe, trục ghế 6,8 kg.m2) → Sử dụng định luật bảo toàn mômen động lượng để giải toán (chi tiết vui lòng xem sách David Halliday) c Mô tả Hình 4.2 Bộ dụng cụ thí nghiệm bảo toàn momen động lượng Bộ dụng cụ thí nghiệm mô theo ý tưởng toán mẫu trên, nhiên tác giả không dùng ghế quay mà sử dụng bàn quay đơn giản hơn, với hai vật rắn có dạng đĩa tròn đặc (màu đen) dạng vành bánh xe có khối lượng là: Khối lượng hai vật rắn lớn quán tính quay, thí nghiệm dễ thực d Hoạt động - Một học sinh A ban đầu đứng thăng trạng thái nghỉ bàn quay, hai tay giữ chặt trục quay đĩa tròn đặc theo phương thẳng đứng hình 4.3 - Một học sinh B đến quay thật mạnh đĩa tròn Trong đĩa tròn quay, học sinh A trạng thái nghỉ - Học sinh A lật ngược đĩa tròn lại, kết học sinh A với bàn quay quanh trục bàn - Để dừng lại, học sinh A cần lật ngược đĩa tròn lại lần để đưa vị trí ban đầu - Nếu lực quay đủ mạnh, cần làm nghiêng trục đĩa tròn đủ để học sinh A bàn quay - Tiến hành thí nghiệm tương tự vành tròn bánh xe lại Hình 4.3 Sử dụng đĩa tròn đặc Hình 4.4 Sử dụng vành tròn bánh xe e Nhận xét - Ưu điểm:  Mặc dù chương trình vật lí 12 chương Cơ học vật rắn, số học sinh thực thí nghiệm tỏ ngạc nhiên hứng thú tự tìm hiểu kĩ lí thuyết  Bàn xoay có ma sát nhỏ nên quay tốt Các vật rắn đảm bảo đủ nặng để có quán tính quay lớn - Nhược điểm:  Việc chế tạo dụng không đơn giản dụng cụ đề cập phía trên, đặc biệt bàn quay phải thật chắn, cân tốt, ma sát nhỏ  Các đĩa tròn có khối lượng lớn nên mau gây mỏi tay cầm tư mô tả  Chỉ thí nghiệm định tính, chưa đo đạc định lượng số liệu cụ thể  Phần kiến thức chủ yếu dành cho học sinh lớp chuyên lí KẾT LUẬN Bốn đồ dùng dạy học thiết kế liên quan đến kiến thức sóng dừng, sóng âm, tổng hợp ánh sáng trắng học vật rắn, dừng mức độ thí nghiệm biểu diễn phần đem lại hấp dẫn cho học Các thiết kế hoàn toàn cải tiến để hoàn thiện Hoặc thay đổi hình thức thiết kế, thay giáo viên đóng vai trò trung tâm giáo viên nhường vai trò cho nhóm học sinh, để họ chủ động thiết kế, giáo viên trở thành người đưa ý tưởng hướng dẫn cần Nhờ vậy, học sinh phát triển thêm nhiều kĩ sống học lí thuyết lớp Đó mục tiêu giáo dục: “Giúp người học phát triển toàn diện” TÀI LIỆU THAM KHẢO Lương Duyên Bình, Vũ Quang, Nguyễn Thượng Chung, Tô Giang, Trần Chí Minh, Ngô Quốc Quýnh (2008), Vật lý 12, Nxb Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Thế Khôi, Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Đức Hiệp, Nguyễn Ngọc Hưng, Nguyễn Đức Thâm, Phạm Đình Thiết, Vũ Đình Túy, Phạm Quý Tư, Vật lý 12 nâng cao, Nxb Giáo dục, Hà Nội David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Cơ sở vật lí – tập hai – học II, Nxb Giáo dục, Hà Nội Powerpoint Hướng dẫn sử dụng thí nghiệm vật lí 12 công ty sách & thiết bị Nguyễn Tri Phương, TPHCM Một số trang web: (http://www.daviddarling.info/encyclopedia/N/Newtons_color_disk.html) [...]... tả  Chỉ là một thí nghiệm định tính, chưa đo đạc định lượng các số liệu cụ thể  Phần kiến thức này chủ yếu dành cho học sinh các lớp chuyên lí KẾT LUẬN Bốn đồ dùng dạy học được thiết kế ở trên liên quan đến kiến thức sóng dừng, sóng âm, tổng hợp ánh sáng trắng và cơ học vật rắn, mặc dù chỉ dừng ở mức độ thí nghiệm biểu diễn nhưng đã phần nào đem lại sự hấp dẫn cho giờ học Các thiết kế này hoàn toàn... Quýnh (2008), Vật lý 12, Nxb Giáo dục, Hà Nội 2 Nguyễn Thế Khôi, Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Đức Hiệp, Nguyễn Ngọc Hưng, Nguyễn Đức Thâm, Phạm Đình Thiết, Vũ Đình Túy, Phạm Quý Tư, Vật lý 12 nâng cao, Nxb Giáo dục, Hà Nội 3 David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Cơ sở vật lí – tập hai – cơ học II, Nxb Giáo dục, Hà Nội 4 Powerpoint Hướng dẫn sử dụng thí nghiệm vật lí 12 của công ty sách & thiết bị Nguyễn... thể thay đổi hình thức thiết kế, thay vì giáo viên đóng vai trò trung tâm thì giờ đây giáo viên sẽ nhường vai trò cho đó các nhóm học sinh, để họ chủ động trong thiết kế, giáo viên trở thành người đưa ý tưởng và hướng dẫn nếu cần Nhờ vậy, học sinh sẽ phát triển thêm nhiều kĩ năng sống ngoài những giờ học lí thuyết trên lớp Đó cũng là mục tiêu chính của giáo dục: “Giúp người học phát triển toàn diện”... tròn đặc Hình 4.4 Sử dụng vành tròn bánh xe e Nhận xét - Ưu điểm:  Mặc dù trong chương trình vật lí 12 cơ bản không có chương Cơ học vật rắn, nhưng một số học sinh khi được thực hiện thí nghiệm này đều tỏ ra khá ngạc nhiên và hứng thú tự tìm hiểu kĩ hơn về lí thuyết  Bàn xoay có ma sát nhỏ nên quay tốt Các vật rắn đảm bảo đủ nặng để có quán tính quay lớn - Nhược điểm:  Việc chế tạo bộ dụng này không... đứng như hình 4.3 - Một học sinh B đến quay thật mạnh đĩa tròn Trong khi đĩa tròn đang quay, học sinh A vẫn ở trạng thái nghỉ - Học sinh A lật ngược đĩa tròn lại, kết quả là học sinh A cùng với bàn quay quanh trục của bàn - Để dừng lại, học sinh A chỉ cần lật ngược đĩa tròn lại lần nữa để đưa về vị trí ban đầu - Nếu lực quay đủ mạnh, chỉ cần làm nghiêng trục của đĩa tròn là cũng đủ để học sinh A và bàn... phỏng theo ý tưởng của bài toán mẫu trên, tuy nhiên ở đây tác giả không dùng ghế quay mà sử dụng một bàn quay đơn giản hơn, cùng với hai vật rắn có dạng đĩa tròn đặc (màu đen) và dạng vành bánh xe có khối lượng lần lượt là: Khối lượng của hai vật rắn càng lớn thì quán tính càng quay, thí nghiệm càng dễ thực hiện d Hoạt động - Một học sinh A ban đầu đứng thăng bằng ở trạng thái nghỉ trên bàn quay, hai... Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Cơ sở vật lí – tập hai – cơ học II, Nxb Giáo dục, Hà Nội 4 Powerpoint Hướng dẫn sử dụng thí nghiệm vật lí 12 của công ty sách & thiết bị Nguyễn Tri Phương, TPHCM 5 Một số trang web: (http://www.daviddarling.info/encyclopedia/N/Newtons_color_disk.html)