Sáng kiến sử dụng các thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý phần cơ học, điện và từ ở cấp thcs

SỬ DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM ẢO TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ PHẦN CƠ HỌC, ĐIỆN VÀ TỪ Ở CẤP THCS THEO HƯỚNG PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH sử dụng thí nghiệm ảo dạy học vật lý phần học, điện từ cấp thcs MỤC LỤC TÓM TẮT MỞ ĐẦU NỘI DUNG PHẦN 1: SƯU TẦM MỘT SỐ THÍ NGHIỆM ẢO VẬT LÝ PHẦN CƠ HỌC, ĐIỆN VÀ TỪ HỌC Ở THCS Hướng dẫn cách tìm kiếm, sưu tầm thí nghiệm ảo vật lý mạng internet Sưu tầm số thí nghiệm ảo vật lý phần học 2.1 Thí nghiệm 1: Đo thể tích vật rắn không thấm nước cách dùng thêm bình tràn bình chứa 2.2 Thí nghiệm 2: Áp suất 10 2.3 Thí nghiệm 3: Sự tồn áp suất lòng chất lỏng 11 2.4 Thí nghiệm 4: Định luật cơng 12 2.5 Thí nghiệm 5: Thế hấp dẫn 12 2.6 Thí nghiệm 6: Thế đàn hồi 13 2.7 Thí nghiệm 7: Động 13 Sưu tầm số thí nghiệm ảo vật lý phần điện từ: 15 3.1 Thí nghiệm 1: Mơ hình cấu tạo đơn giản nguyên tử 15 3.2 Thí nghiệm 2: Dòng điện kim loại 15 3.3 Thí nghiệm 3: Tác dụng nhiệt dòng điện 16 3.4 Thí nghiệm 4: Tác dụng từ dòng điện 17 3.5 Thí nghiệm 5: Tác dụng hóa học dòng điện 18 3.6 Thí nghiệm 6: Cường độ dòng điện 18 3.7 Thí nghiệm 7: Tác dụng từ dòng điện 19 3.8 Thí nghiệm 8: Sự nhiễm từ sắt thép 19 3.9 Thí nghiệm 9: Ứng dụng nam châm điện 22 3.10 Thí nghiệm 10: Lực điện từ 25 3.11 Thí nghiệm 11: Hoạt động động điện chiều 26 3.12 Thí nghiệm 12: Hiện tượng cảm ứng điện từ 27 3.13 Thí nghiệm 13: Sự biến đổi số đường sức từ xuyên qua tiết diện cuộn dây 28 3.14 Thí nghiệm 14: Máy phát điện xoay chiều 29 3.15 Thí nghiệm 15: Các tác dụng dòng điện xoay chiều 29 PHẦN 2: SỬ DỤNG PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS 605 31 THIẾT KẾ MỘT SỐ THÍ NGHIỆM ẢO VẬT LÝ 31 PHẦNCƠ HỌC VÀ ĐIỆN HỌC THCS 31 Giới thiệu Crocodile Physics 605 cách cài đặt 31 1.1 Giới thiệu phần mềm Crocodile Physics 605 31 1.2 Cài đặt khởi động chương trình 31 1.2.1 Cài đặt 31 1.2.2 Đăng kí quyền 34 1.2.3 Khởi động chương trình 37 1.2.4 Màn hình giao diện 38 Giới thiệu tổng quan thành phần 38 2.1 Các mục chức 38 2.1.1 Content(Kho chứa thí nghiệm thiết kế sẵn) 38 2.1.1.1.Getting started (Mở đầu) 39 2.1.1.2 Describing Motion (Mô tả chuyển động) 39 2.1.1.3 Force and Acceleration (Lực gia tốc) 40 2.1.1.4 Energy and Motion (Năng lượng chuyển động) 40 2.1.1.5 Circuits (Mạch điện) 40 2.1.1.6 Electrical Energy (Năng lượng điện) 41 2.1.1.7 Waves (Sóng) 41 2.1.1.8 Optics (Quang học) 42 2.1.1.9 Online content 42 2.1.2 Part library (Thư viện dụng cụ thí nghiệm) 42 2.1.2.1 Electronics: Các dụng cụ thí nghiệm điện, điện tử 42 2.1.2.2 Optics: Các dụng cụ thí nghiệm quang học 44 2.1.2.3 Motion and Forces: Các dụng cụ thí nghiệm học 46 2.1.2.4 Waves: Các dụng cụ thí nghiệm sóng âm, sóng cơ, sóng điện từ 47 2.1.2.5 Presentation: Các thiết bị trình diễn, hiển thị 48 2.1.3 Properties 49 2.2 Thanh công cụ 49 2.3 Khung làm việc 50 Cácbước để tạo thí nghiệm 50 Sử dụng phần mềm Crocodile Physics 605 để thiết kế số thí nghiệm ảo Vật lý phần học điện học THCS 51 4.1 Một số thí nghiệm học 51 4.1.1 Thí nghiệm 1: Chuyển động thẳng 51 4.1.2 Thí nghiệm 2: Chuyển động thẳng nhanh dần 51 4.1.3 Thí nghiệm 3: Lực ma sát 52 4.1.4 Thí nghiệm 4: Động 52 4.1.5 Thí nghiệm 5: Lực đàn hồi 53 4.2 Một số thí nghiệm điện học 56 4.2.1 Thí nghiệm 1: Sự phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện hai đầu dây dẫn 56 4.2.2 Thí nghiệm 2: Mạch điện trở mắc nối tiếp 59 4.2.3 Thí nghiệm 3: Mạch điện trở song song 60 4.2.4 Thí nghiệm 4: Cường độ dòng điện 62 4.2.5 Thí nghiệm 5: Đo hiệu điện hai cực nguồn điện mạch hở 62 4.2.6 Thí nghiệm 6: Hiệu điện hai đầu dụng cụ dùng điện 63 4.2.7 Thí nghiệm 7: Đo cường độ dòng điện hiệu điện đoạn mạch nối tiếp 64 4.2.8 Thí nghiệm 8: Đo hiệu điện cường độ dòng điện đoạn mạch song song 66 KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 TÓM TẮT Trong chuyên đề này, chúng tơi trình bày hai nội dung: Thứ nhất, hướng dẫn học viên cách tìm kiếm mạng internet thí nghiệm ảo vật lý trung học sở tải thí nghiệm để vận dụng vào dạy học Các thí nghiệm vật lý chương trình phổ thơng thơng dụng phổ biến nên mạng internet phong phú Các tác giả chủ yếu thiết kế thí nghiệm ảo vật lý phần mềm trình chiếu powerpoint gần gủi với giáo viên trình dạy học Vì sau tải thầy cô dễ dàng chỉnh sửa, copy, paste vào giáo án, giảng để làm cho việc dạy học trực quan sinh động Thứ hai, chúng tơi trình bày cách cài đặt hướng dẫn sử dụng phần mềm thí nghiệm ảo vật lý Crocodile Physics 605 Đồng thời hướng dẫn học viên sử dụng phần mềm Crocodile vật lý để xây dựng số thí nghiệm ảo học điện học trung học sở Qua giúp cho học viên nắm bước xây dựng thí nghiệm ảo vật lý tự sử dụng phần mềm Crocodile Physics 605 để thiết kế thí nghiệm ảo vật lý trung học sở nhằm phục vụ cho việc dạy học đạt hiệu tốt MỞ ĐẦU Vật lý môn khoa học thực nghiệm giảng dạy việc lồng ghép thí nghiệm cho học sinh học sinh trung học sở (THCS) yêu cầu bắt buộc để học sinh nắm bắt chất tượng, định luật vật lý cách dễ dàng Hiện nay, trường trung học sở có phòng thí nghiệm giáo viên thường ngại sử dụng cho buổi lên lớp phải chuẩn bị lâu, lắp ráp khó, kết không ổn định, dụng cụ dễ sai, hỏng, thiết bị thay khó tìm Để khắc phục phần khó khăn việc sử dụng thí nghiệm vật lý ảo vào dạy học lựa chọn, thí nghiệm vật lý ảo có ưu điểm trực quan, kết ổn định, thực nhanh chóng Phần mềm Microsoft Office PowerPoint phần mềm trình chiếu quen thuộc với hầu hết giáo viên THCS, cho phép thiết kế thí nghiệm mô trực quan sinh động giáo viên sử dụng thành thạo kĩ thuật nâng cao trigger Hoặc giáo viên không tự thiết kế sử dụng cơng cụ google để tìm kiếm thí nghiệm ảo mà người ta thiết kế sẵn để vận dụng vào dạy học Bên cạch phần mềm quen thuộc này, sử dụng phần mềm Crocodile Physics 605 để thiết kế thí nghiệm vật lý ảo có tính tương tác cao, giáo viên thao tác với dụng cụ thật động tác kéo, thả ráp, cho phép vẽ đồ thị minh họa kết cách nhanh chóng, hình ảnh trực quan Từ thực tế đó, chúng tơi xây dựng chuyên đề để hướng dẫn học viên sưu tầm thí nghiệm ảo vật lý mạng internet để vận dụng vào dạy học Đồng thời hướng dẫn học viên sử dụng phần mềmCrocodile Physics 605 xây dựng số thí nghiệm ảo phần học điện học vật lý THCS để vận dụng vào dạy học nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo học sinh NỘI DUNG PHẦN 1: SƯU TẦM MỘT SỐ THÍ NGHIỆM ẢO VẬT LÝ PHẦN CƠ HỌC, ĐIỆN VÀ TỪ HỌC Ở THCS Hướng dẫn cách tìm kiếm, sưu tầm thí nghiệm ảo vật lý mạng internet Giáo viên sử dụng cơng cụ tìm kiếm google gõ từ khóa: “thí nghiệm ảo vật lý THCS”, “thí nghiệm ảo vật lý 6”, “thí nghiệm ảo vật lý 7”, “thí nghiệm ảo vật lý 8”, “thí nghiệm ảo vật lý 9”, kết hình dưới: Sau thầy kích chuột vào tải sử dụng Hoặc thầy download theo đường link đây: - Thí nghiệm ảo vật lý 6: http://baigiang.violet.vn/present/show/entry_id/4499212 - Thí nghiệm ảo vật lý 7: http://baigiang.violet.vn/present/show/entry_id/5033136/cm_id/3170961 - Thí nghiệm ảo vật lý 8: http://baigiang.violet.vn/present/show/entry_id/5033258 - Thí nghiệm ảo vật lý 9: http://baigiang.violet.vn/present/show/entry_id/5095607 - Trọn thí nghiệm ảo vật lý 6, 7, 8, 9: http://baigiang.violet.vn/present/show/entry_id/6167107 Sưu tầm số thí nghiệm ảo vật lý phần học 2.1 Thí nghiệm 1: Đo thể tích vật rắn không thấm nước cách dùng thêm bình tràn bình chứa (Bài 4: Đo thể tích vật rắn khơng thấm nước– Trang 15 – SGK Vật lý 6) 2.2 Thí nghiệm 2: Áp suất (Bài 7: Áp suất – Trang 25 – SGK Vật lý 8) Sau thả tay: quan sát nhận xét độ lún vật 2.3 Thí nghiệm 3: Sự tồn áp suất lòng chất lỏng 10 Vậy khối lượng vật lớn độ biến dạng lớn, lực đàn hồi lớn 4.2 Một số thí nghiệm điện học 4.2.1 Thí nghiệm 1: Sự phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện hai đầu dây dẫn (Bài 1: Sự phụ thuộc cường độ dòng điện vào hiệu điện hai đầu dây dẫn –Trang - SGK Vật lý 9) Bước 1: Vào giao diện làm việc Crocodile Physics 605 Bước 2: Lắp đặt thí nghiệm 58 - Trên Contents, ta chọn mục Ciscuits - Sau đó, ta chọn Ohm’s law - Sau chọn Ohm’s law giao diện làm việc ta tiến hành thiết kế thí nghiệm sau: + Ta rê chuột kéo điện trở ra, đồng thời ta thay đổi giá trị đơn vị điện trở 59 + Ta di chuyển điện trở rê đặt vào vị trí thích hợp Bước 3: Tiến hành làm thí nghiệm, điều chỉnh giá trị hiệu điện nguồn (V) đồ thị xuất đường biểu diễn mối quan hệ cường độ dòng điện (trục tung) hiệu điện (trục hồnh) 60 Thay đổi giá trị nguồn (V) Đường biểu diễn đồ thị 4.2.2 Thí nghiệm 2: Mạch điện trở mắc nối tiếp (Bài 4: Đoạn mạch nối tiếp – Trang 11 – SGK Vật lý 9) Mô hình thí nghiệm Vào Parts Librarychọn Electronics chọn Analog kéo dụng cụ điện ra, xếp, lắp ráp, ta mơ hình thí nghiệm hình bên dưới: Hướng dẫn sử dụng Giáo viên nghiên cứu mạch điện, đóng khóa, giúp học sinh thu số liệu tín hiệu từ thí nghiệm Kết 61 • Học sinh nhận mắc thêm đèn khác nối tiếp đèn bị mờ so với độ sáng đèn chưa mắc thêm đèn • Học sinh thu giá trị Ampe kế Vơn kế từ rút tính chất I, U kiểm tra lại lý thuyết Ứng dụng Dạy phần mắc điện trở nối tiếp: Đặt vấn đề mối quan hệ U, I mạch nối tiếp, sau khái qt tốn học 4.2.3 Thí nghiệm 3: Mạch điện trở song song (Bài 5: Đoạn mạch song song – Trang 14 – SGK Vật lý 9) nghiệm Mơ hình thí Vào Parts Librarychọn Electronics chọn Analog kéo dụng cụ điện ra, xếp, lắp ráp, ta mơ hình thí nghiệm hình bên dưới: 62 Hướng dẫn sử dụng Thí nghiệm giống thí nghiệm mạch mắc nối tiếp, tiến hành tương tự Kết • Học sinh nhận mắc thêm đèn khác song song đèn sáng bình thường, khơng giảm so với độ sáng đèn chưa mắc thêm đèn • Học sinh thu giá trị Ampe kế Vôn kế từ rút tính chất I, U kiểm tra lại lý thuyết Ứng dụng Dạy phần mắc điện trở song song: Đặt vấn đề mối quan hệ U, I mạch song song, sau khái qt tốn học 4.2.4 Thí nghiệm 4: Cường độ dòng điện 63 (Bài 24: Cường độ dòng điện – Trang 66 –SGK Vật lý 7) Vào Parts Librarychọn Electronics chọn Pictorial kéo dụng cụ điện ra, xếp, lắp ráp, ta mơ hình thí nghiệm hình bên dưới: Di chuyển biến trở chạy để thay đổi độ sáng đèn, đồng thời quan sát số ampe kếĐèn sáng số ampe kế lớn ngược lại 4.2.5 Thí nghiệm 5: Đo hiệu điện hai cực nguồn điện mạch hở (Bài 25: Hiệu điện - Trang 70 – SGK Vật lý 7) Vào Parts Librarychọn Electronics chọn Pictorial kéo dụng cụ điện ra, xếp, lắp ráp, ta mơ hình thí nghiệm hình bên dưới: Giáo viênu cầu học sinh quan sát so sánh số vôn kế số vôn ghi vỏ pinHọc sinh: Số vôn kế số vôn ghi vỏ pin 4.2.6 Thí nghiệm 6: Hiệu điện hai đầu dụng cụ dùng điện 64 (Bài 26: Hiệu điện hai đầu dụng cụ dùng điện – Trang 72 – SGK Vật lý 7) Vào Parts Librarychọn Electronics chọn Pictorial kéo dụng cụ điện ra, xếp, lắp ráp, ta mơ hình thí nghiệm hình bên dưới: Mơ hình 1:Đo hiệu điện hai đầu bóng đèn Giáo viên yêu cầu học sinh quan sát số vôn kế nêu nhận xét hiệu điện hai đầu bóng đèn chưa mắc vào mạch điện Mơ hình 2:Đo hiệu điện hai đầu bóng đèn với nguồn điện pin Mơ hình 3: Đo hiệu điện hai đầu bóng đèn với nguồn điện pin 65 Giáo viên yêu cầu học sinh quan sát ghi số ampe kế, vôn kế ngắt đóng cơng tắc (ở mơ hình 3) Sau u cầu học sinh nêu nhận xét 4.2.7 Thí nghiệm 7: Đo cường độ dòng điện hiệu điện đoạn mạch nối tiếp (Bài 27: Thực hành: Đo cường độ dòng điện hiệu điện đoạn mạch nối tiếp – Trang 76 – SGK Vật lý 7) Vào Parts Librarychọn Electronics chọn Pictorial kéo dụng cụ điện ra, xếp, lắp ráp, ta mô hình thí nghiệm hình bên dưới: Thí nghiệm 7a: Đo cường độ dòng điện đoạn mạch mắc nối tiếp 66 - Ampe kế vị trí - Ampe kế vị trí - Ampe kế vị trí Thí nghiệm 7b: Đo hiệu điện đoạn mạch mắc nối tiếp - Mắc Vôn kế vào hai điểm - Mắc Vôn kế vào hai điểm - Mắc Vôn kế vào hai điểm 67 4.2.8 Thí nghiệm 8: Đo hiệu điện cường độ dòng điện đoạn mạch song song (Bài 28: Thực hành: Đo hiệu điện cường độ dòng điện đoạn mạch song song – Trang 79 –SGK Vật lý 7) Vào Parts Librarychọn Electronics chọn Pictorial kéo dụng cụ điện ra, xếp, lắp ráp, ta mơ hình thí nghiệm hình bên dưới: Thí nghiệm 8a: Đo hiệu điện đoạn mạch mắc song song - Mắc vôn kế vào hai điểm 68 Mắc vôn kế vào hai điểm - Mắc vôn kế vào hai điểm M N Thí nghiệm 8b: Đo cường độ dòng điện đoạn mạch mắc song song - Mắc ampe kế nối tiếp với đèn để đo cường độ dòng điện I1: 69 70 - Mắc ampe kế nối tiếp với đèn để đo cường độ dòng điện I2: - Mắc ampe kế vào mạch để đo cường độ dòng điện I: KẾT LUẬN Phần mềm thí nghiệm ảo Crocodile Physics mạnh việc xây dựng thí nghiệm Cơ – Sóng – Điện – Quang chương trình Vật lý phổ thơng Trong chun đề chúng tơi trình bày tổng quan cách cài đặt sử dụng chương trình Đồng thời xây dựng số thí nghiệm ảo học điện học Vật lý THCS để vận dụng vào dạy học nhằm đạt kết cao Chúng hi vọng rằng, qua chuyên đề bạn đọc tự xây dựng thí nghiệm ảo Vật lý học điện học phần mềm Crocodile Physics 605 Bên cạnh bạn đọc tự tìm tòi để thiết kế thí nghiệm quang học sóng nhằm phục vụ cho việc dạy học tốt Trong trình xây dựng chuyên đề này, chúng tơi khơng thể tránh sai sót, mong nhận góp ý đồng nghiệp bạn đọc 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đức Thâm (2002), Phương pháp dạy học Vật lí trường phổ thông, NXB Đại học Sư Phạm Hà Nội [2]Nguyễn Bảo Hoàng Thanh (2004), Phương pháp giảng dạy Vật lí [3] Phạm Xn Quế (2007), Giáo trình sử dụng máy vi tính dạy học Vật lí, NXB trường Đại học Sư Phạm Hà Nội [4] Trần Triệu Phú, Đề tài “Khai thác chương trình Crocodile Physics vào thiết kế thí nghiệm vật lý trường phổ thơng” [5] Sách giáo khoa Vật lý 6, 7, 8, 9, Nhà xuất giáo dục Việt Nam [6]http://www.crocodile-clips.com [7] http://thuvienvatly.com [8]http://baigiang.violet.vn LƯU Ý: Khi tham gia lớp bồi dưỡng thường xuyên học viên phải mang theo: Laptop Sách giáo khoa Vật lý lớp 6, 7, 8, 72 ... Giáo viên sử dụng cơng cụ tìm kiếm google gõ từ khóa: thí nghiệm ảo vật lý THCS , thí nghiệm ảo vật lý 6”, thí nghiệm ảo vật lý 7”, thí nghiệm ảo vật lý 8”, thí nghiệm ảo vật lý 9”, kết hình... cực, sáng tạo học sinh NỘI DUNG PHẦN 1: SƯU TẦM MỘT SỐ THÍ NGHIỆM ẢO VẬT LÝ PHẦN CƠ HỌC, ĐIỆN VÀ TỪ HỌC Ở THCS Hướng dẫn cách tìm kiếm, sưu tầm thí nghiệm ảo vật lý mạng internet Giáo viên sử dụng. .. ảo vật lý mạng internet để vận dụng vào dạy học Đồng thời hướng dẫn học viên sử dụng phần mềmCrocodile Physics 605 xây dựng số thí nghiệm ảo phần học điện học vật lý THCS để vận dụng vào dạy học