skkn một số phương án thực hành đo gia tốc rơi tự do dùng cho học sinh THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG - SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN THỰC HÀNH ĐO GIA TỐC RƠI TỰ DO DÙNG CHO HỌC SINH THPT Người thực hiện: Tào Thị Hạnh Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực mơn: Vật lý THANH HỐ NĂM 2018 MC LC Trang Mở đầu Nội dung s¸ng kiÕn kinh nghiƯm 2.1.Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 10 Kết luận kiến nghị 10 Tài lệu tham khảo 11 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Vật lý mơn khoa học thực nghiệm, định luật tượng rút từ thực nghiệm kiểm chứng thực nghiệm Chính mà từ lâu, thực nghiệm trở thành phần thiếu giảng mơn vật lí Vậy q trình dạy học thân tơi cịn gặp nhiều khó khăn dạy tiết thực hành Có nhiều nguyên nhân dẫn đến khó khăn như: Các thí nghiệm học thực hành phịng thí nghiệm nhà trường chưa đảm bảo số lượng chất lượng Mỗi lớp thường khoảng 45 học sinh thực hành khoảng 1,2 dùng , nên nhiều học sinh dù muốn trực tiếp làm thí nghiệm khơng làm mà đứng quan sát bạn làm Vì tơi hướng dẫn em xây dựng phương án thực hành khác tận dụng thiết bị có phịng thí nghiệm để thực theo phương án thực hành 1.2 Mục đích nghiên cứu Hiện nay, xu hướng đổi phương pháp dạy học trường phổ thơng tích cực hố q trình hoạt động nhận thức học sinh Đối với môn Vật lý, xu hướng thể rõ nhiều mặt, có việc tăng cường hoạt động thực nghiệm học sinh.Trong dạy thực hành phải để từ sở lý thuyết tốn làm học sinh tích cực xây dựng phương án thực hành mới, chứa không tìm hiểu phương án thực hành mà sách giáo khoa đưa Việc bồi dưỡng cho em kĩ thực nghiệm xây dựng phương pháp thí nghiệm riêng từ tốn thí nghiệm giúp em hiểu chất mơn Vật Lý từ em u thich mơn vật lý tích cực vận dụng kiến thức vật lý vào sáng tạo kĩ thuật đời sống 1.3 Đối tượng nghiên cứu Trong sáng kiến kinh nghiệm tơi trình bày số phương án áp dụng để xác định gia tốc rơi tự nhằm làm đa dạng thêm cho phương án thực nhiệm 1.4 Phương pháp nghiên cứu Bằng phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết từ công thức học, tốn vật lý làm từ xây dựng phương án thí nghiệm Trong thực hành phân cho tổ khác tiến hành đo theo phương án khác nhau, tín hành thu thập thông tin, xử lý số liệu, so sánh kết tổ với rút ưu nhược điểm phương án NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm giải pháp xử dụng để giải vấn đề Phương án xác định gia tốc trọng trường chuyển động rơi tự sở líthuyết Khi vật rơi khơng khí mà sức cản khơng khí nhỏ so với trọng lực tác dụng lên vật ta coi chuyển động rơi tự Trong chuyển động rơi tự do, ta có cơng thức : h gt s  g t ; Trong : h quãng đường vật rơi thời gian t s hiệu quãng đường vật sau khoảng thời gian t liên tiếp Do xác định gia tốc trọng trường theo hai phương án Phương án 1: Đo độ cao nơi thả vật, thời gian vật rơi từ tính gia tốc trọng trường theo công thức : g 2h t2 Phương án 2: Cố định khoảng thời gian t, xác định vị trí vật rơi sau khoảng thời gian t liên tiếp Từ tính ∆s = s2 - s1 = s3 - s2 Tính gia tốc trọng trường theo công thức: g s t2 Thực nghiệm k *) Phương án 1: a Dụng cụ : Bộ thí nghiệm gồm máy đo thời gian, giá có vạch chia độ gắn nam châm điện, khố K có hai chốt b Tiến hành thí nghiệm Lúc đầu cho khố K đóng vào chốt Q nam châm điện nuôi nguồn điện hút chặt viên bi sắt Đưa kim đồng hồ vạch số Gạt khố K sang chốt 2, dịng điện qua nam châm bị ngắt viên bi nhả rơi tự đồng thời đồng hồ bắt đầu chạy Tới viên bi rơi chạm Q, đồng hồ dừng chạy Đọc thời gian rơi t viên bi đồng hồ độ cao h thước ta xác định g * Phương án a Dụng cụ Một giá thí nghiệm có gán thước, phía gắn nam châm kết nối với camera Một viên bi sắt có gắn phản quang Một đầu thu có kết nối với máy tính b Tiến hành thí nghiệm Khởi động chương trình VideoCom máy tính để hình lên đồ thị toạ độ, thời gian vật Gắn viên sắt có phản quang lên giá lực hút nam châm Bấm F9 bàn phím, máy bắt đầu đo, dịng điện ni nam châm bị ngắt, viên bi rơi xuống, camera phát ánh sáng đỏ, ánh sáng phản xạ phản quang camera thu lại Nhờ tín hiệu phản xạ, camera xác định vị trí vật vẽ đồ thị x - t Từ đồ thị từ bảng số liệu máy tính thu ta tính gia tốc trọng trường theo cơng thức a s t2 Phương án xác định gia tốc trọng trường đệm khơng khí 1, Cơ sở lí thuyết Xét chuyển động hệ vật m1, m2 m1 m1, đặt mặt phẳng ngang không ma sát Gia tốc hệ vật: a  P2 m2 g  (1) m1  m2 m1  m2 m2 Gọi độ cao vật lúc đầu h 2h h  at � a  (2) t Tõ (1) vµ (2) � g  m1  m2 2h m  m2 2h * �g * m2 m2 t t 2, thực nghiệm a Dụng cụ Đệm khơng khí ống hình hộp dài, mặt có đục lỗ nhỏ Khi bơm nén khí hoạt động, thổi khơng khí vào ống, khơng khí từ lỗ nhỏ Đặt xe trượt có mặt phù hợp với bề mặt đệm khơng khí lên xe trượt đệm khơng khí hình thành lớp khơng khí máng Trong q trình chuyển động xe trượt lớp khơng khí mà khơng chạm trực tiếp lên đệm lực ma sát tác động lên xe nhỏ bỏ qua Các dụng cụ cần cho thực nghiệm gồm: đệm không khí, xe trượt, nặng, cân, đồng hồ bấm giây, giá có gắn thước b TiÕn hµnh thùc nghiƯm + Điều chỉnh cân đệm khơng khí + Cõn cỏc lng m1, m2 + Đặt xe trợt m1 lên đệm không khí cho m giữ nam châm điện + Xác định độ cao m2 + Ngắt dòng điện nuôi nam châm đồng thời cho đồng hồ bấm dây hoạt động Khi m chạm đất, cho đồng hồ ngừng hoạt động + Xác định thời gian chuyển động t thay đại lợng đo đợc vào công thức ta xác định ®ỵc gia tèc träng trêng Phương án xác định gia tốc trọng trường máy Atút 1, C¬ së lÝ thuyÕt Xét hai vật m1, m2 nối với sợi dây khơng dãn vắt qua rịng rọc cố định, có khối lượng khơng đáng kể Gia tốc hệ vật: a  P1  P2 m1  m2  g m1  m2 m1  m2 Gọi độ cao ban đầu hệ vật h, thời gian kể từ hệ chuyển động đến m1 chạm đất t Ta có: 2h h  at � a  2 t Do đó: 2h m1  m2 2h m1  m2  g � g  t m1  m2 t m1  m2 m2 m1 h Xác định h, t, m1, m2 ta xác định g 2, thực nghiệm a Dụng cụ Dụng cụ thí nghiệm gồm giá có gắn rịng rọc thước mét, hai vật m1, m2 nối với qua sợi dây không dãn, đồng hồ bấm dây, cân Tiến hành thí nghiệm + Cân khối lượng m1, m2 lắp lên hệ ròng rọc + Giữ cố định m2, đo khoảng cách từ m1 đến mặt đất + Thả cho m2 chuyển động đồng thời cho đồng hồ hoạt động + Khi m1 chạm đất ngắt đồng hồ Dựa vào hiệu số đo được, thay vào cơng thức tính g Phương án xác định gia tốc trọng trường mặt phẳng nghiêng 1, C¬ së lÝ thuyÕt XÐt mét vËt chuyển động trợt mặt phẳng nghiêng với góc nghiªng α Gia tèc cđa vËt a = g(sinα - kcosα ) �g a sin  -kcos m Gäi l chiều dài mặt phẳng nghiêng h 2l l  at � a  2 t Do ®ã g  s 2l t sin  k cos Nếu nâng dần độ cao mặt phẳng nghiêng g mà tag0= k vật bắt đầu trợt Do đó: 2l t sin   tg cos  §Ĩ tính ta đo độcao h chiều dài mặt phẳng nghiêng sin h l cos    sin  2, Thùc nghiÖm a Dơng Dơng thÝ nghiƯm gåm mét mỈt phẳng nghiêng, xe trợt, thớc đo, đồng hồ bấm dây b Tiến hành thực nghiệm + Đặt vật máng nghiêng nâng dần góc nghiêng vật bắt đầu trợt Đo h, l tính tg0 tg h l h2 + Nâng độ cao mặt phẳng nghiêng lên để > + Đặt vật m lên đỉnh mặt phẳng nghiêng thả vật đồng thời cho đồng hồ chạy Tới vật chạm chân mặt phẳng nghiêng ngắt đồng hồ + Đo giá trị h, l để tính giá trị sin, cos, thay giá trị tìm đợc vào công thức tính g * Chú ý: Nếu dùng đệm không khí ta bỏ qua ma sát đó: g a 2l sin  t sin  Phương án xác định gia tốc trọng trường lắc đơn 1, c¬ së lÝ thuyÕt Con lắc đơn lắc gồm vật nặng m gắn vào sợi dây mảnh, nhẹ, không dãn chiều dài l treo điểm O Khi lắc dao động với góc cực đại ỏ nhỏ, chu kì dao động lắc l T 2 2g l  T 4 g  g 4 l T2 Đo T, l ta xác định g 2, thực nghiệm a Dụng cụ Dụng cụ thực nghiệm lắc đơn có chiều dài cỡ 1m, nặng cỡ 1Kg, thước mét, cân, đồng hồ bấm giây b Tiến hành thực nghiệm + Đo chiều dài l cuả dây treo, đo khối lượng m nặng + Treo lắc đơn lên điểm treo O cho lắc đơn dao động với biên độ nhỏ + Đo thời gian để lắc dao động 50 T đồng hồ bấm giây + Tính T thay vào cơng thức tính gia tốc trọng trường 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm học sinh thường phụ thuộc vào phương án thí nghiệm trình bày sách giáo khoa, chưa chịu khó làm nhiều dạng tập từ có sở lý thuyết để xây dựng nhiều phương án thí nghiệm Một hạn chế phòng thực hành nhà trường nhiều có vài thí nghiệm dùng cho thực hành trình bày sách giáo khoa mà lớp lại đơng học sinh nên nhiều em không trực tiếp tham gia làm thí nghiệm Khi xây dựng nhiều phương án thí nghiệm, giáo viên tạo cho học sinh say mê nghiên cứu tư sáng tạo học tập đồng thời kết hợp nhiều thiết bị sẵn có phịng thực hành để tạo thành thí nghiệm khác cho lớp làm thí nghiệm 2.3 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường Khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm vào q trình dạy học tơi nhận thấy học sinh hiểu đầy đủ hay, đẹp môn Vật lý Vật lý phương trình số mà tất tốn phức tạp giúp đo đặc tìm thơng số cần thiết để 10 ứng dụng vào khoa học kĩ thuật Khi dạy cho học sinh thiết kế phương án thực hành, học sinh thực say mê với mơn học hơn, say mê giải tốn Vật lý thiết kế phương án thực hành đơn giản từ kết toán Vật lý phức tạp Học sinh khơng tích cực, chủ động, sáng tạo học lớp mà cịn say mê học, tìm tịi tự làm thực nghiệm lúc nhà Việc thiết kế phương án thực nghiệm giúp học sinh hiểu đầy đủ ý nghĩa mơn học, học sinh khơng tích cực học mà cịn biết vận dụng tốt kiến thức mơn học vào sống khoa học sáng tạo kĩ thuật 3.KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua thực tế giảng dạy, thấy việc dạy cho em thiết kế phương án thực hành làm cho học sinh thực hứng thú say mê với môn học Học sinh xác định đắn mục đích học tập Học sinh không say sưa học tập mà em cịn có sáng kiến khoa học kĩ thuật, góp phần vào tiến khoa học cơng nghệ XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG Thanh Hố, ngày 20 tháng 04 năm 2018 ĐƠN VỊ Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Tào Thị Hạnh 11 Tài liệu tham khảo 1- V LANGUé - Những tËp hay vỊ thÝ nghiƯm VËt LÝ – Ngêi dÞch : Nguyễn văn thiều NXBGD 2- Nguyễn tú anh, vị nh ngäc, vị ngäc hång, ngun thÕ kh«i, ngun trọng hải, lê hơng quỳnh Thực hành vật lí đại cơng tập I NXBGD Nguyễn thợng chung-ThÝ nghiƯm thùc hµnh VËt lÝ chän läc.NXBGD 4- GS Dơng trọng bái, TS Cao ngọc viễn - Các thi quèc gia chän häc sinh giái THPT NXB §HQGHN 12 DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÀ TÁC GIẢ Đà ĐƯỢC SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐÁNH GIÁ ĐẠT TỪ LOẠI C TRỞ LÊN Số thứ tự Tên đề tài Năm học đạt Loại Giúp học sinh giải nhanh số toán 2007-2008 C Vật Lý Phương pháp giải tập dòng điện 2010-2011 C xoay chiều Một số kinh nghiệm làm học sinh u 2012-2013 C thích mơn học vật lý Thiết kế số phương án thực hành đo 2015-2016 C hệ số ma sát 13 ... dạy cho em thiết kế phương án thực hành làm cho học sinh thực hứng thú say mê với môn học Học sinh xác định đắn mục đích học tập Học sinh không say sưa học tập mà em cịn có sáng kiến khoa học. .. phương trình số mà tất tốn phức tạp giúp đo đặc tìm thơng số cần thiết để 10 ứng dụng vào khoa học kĩ thuật Khi dạy cho học sinh thiết kế phương án thực hành, học sinh thực say mê với mơn học hơn,... kế phương án thực hành đơn giản từ kết toán Vật lý phức tạp Học sinh khơng tích cực, chủ động, sáng tạo học lớp mà cịn say mê học, tìm tịi tự làm thực nghiệm lúc nhà Việc thiết kế phương án thực