bài tập nghiên cứu khoa học (Crocodille)

PHẦN : ĐÓNG GÓP CHO ĐỀ TÀI Sử Dụng Phần Mềm Crocodile Physic, Thiết Kế Thí Nghiệm Ảo Sử Dụng Trong Dạy Học Bài Thực Hành “Khảo Sát Đặc Tính Chỉnh Lưu Của Diode Bán Dẫn Và Đặc Tính Khuyếch Đại Của Transistor , chương trình vật lý 11 THPT I, Giới Thiệu Phần Mềm Crocodile Physic : Hiện có nhiều phần mềm mô thí nghiệ vật lý , working model , electronic workbench, Crocodile Physic… phần mềm có ưu nhược điểm mạnh riêng , phần mềm Crocodile Physic thể nhiều ưu điểm đïc sử dụng dạy học vật lý phần mềm thiết kế thí nghiệm ảo Crocodile Physic Crocodile clips Ltd có nhiều phiên bản, phiên 606 chuyên dùng thiết kết trình diễn thí nghiệm học , quang học, điện học, sóng dao động điều hòa … sử dụng dạy học nghiên cứu vật lý Phần mềm Crocodile Physic có giao diện đẹp , dễ sử dụng , kết hợp với powerpoint để thiết kế giảng vật lý hay sinh động , phù hợp với yêu cầu dạy học II, Giới Thiệu Tổng Quan Các Dụng Cụ Sử Dụng Trong Phần Điện Học 1, Giao Diện Phần Mềm Crocodile Physic : • Giao diện phần mềm Crocodile Physic gồm ba phần : + Side pane : chứa thí nghiệm mẫu , thư viện dụng cụ bảng thuộc tính dụng cụ Trang 10 +Scene : vùng thiết kế tiến hành thí nghiệm + Thanh menu công cụ : - Chứa menu File, Edit, view, Scene ,… - Thanh công cụ : Chứa công cụ delete , New , Open, Save, phóng to, thu nhỏ … 2, Cách Thức Tạo Một Thí Nghiệm Ảo : + Mở trang thí nghiệm : vào menu File / New Hoặc CTRL + N … + Lấy dụng cụ phần Parts library + thiết kế , ghép nối dụng cụ , tạo thành thí nghiệm + chỉnh thông số dụng cụ : bấm phải chuột vào dụng cụ, chọn Properties , chọn thông số bảng Properties cho phù hợp + Lưu chạy thử thí nghiệm + trình chiếu thí nghiệm : để trình chiếu , vào menu View / full Screen , bấm F11 Chúng ta đưa vào PowerPoint cách tạo liên kết từ PowerPoint dẫn đến File thí nghiệm Đặc biệt với phiên Crocodile Phyics thương mại cho phép xuất thí nghiệm thành Flash phim , nhúng vào PowerPoint cách dễ dàng CHỈNH TỐC ĐỘ THÍ NGHIỆM LẤY DỤNG CỤ TRANG THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Trang 11 3, Các Dụng Cụ Thí Nghiệm Phần Điện Học – Điện Từ Học : Trong thư viện dụng cụ phần điện gồm có ngăn chứa + Analog : chứa dụng cụ dạng kí hiệu + Pictorial : chứa dụng cụ dạng hình ảnh + Digital : chứa dụng cụ thiết bị số , logic Riêng phần Analog , phần sử dụng thiết kế thí nghiệm vật lý THPT gồm có thành phần sau : Chứa nguồn Chứa khóa công tắc Chứa thiết bị nhận tín hiệu Chứa linh kiện thụ động (điện trở , tụ điện …) Chứa linh kiện bán dẫn (Diode, transistor ….) Chứa mạch tích hợp , IC số … Chứa nguồn tín hiệu (xoay chiều , âm tần ) Chứa lọai đèn thiết bị quang báo Chứa loại đồng hồ đo (Ampe kế , Vôn kế) III, Thiết Kế Thí Nghiệm : 1, Thí nghiệm khảo sát đặc tính chỉnh lưu Điốt : Bước : tạo trang thí nghiệm • Bước : lấy dụng cụ thí nghiệm phần Parts library / Electronic gồm có: + Nguồn phát tín hiệu xoay chiều (Trong phần Analog/Signal gernerator & Sound) + Điện trở R (Trong phần Analog / passive components) + Điốt D (Trong phần Analog/ Discrete Semiconductor) + Khóa K (Trong phần Analog/ Switches) + Các nút bấm Pause Reload phần Presentation • Bước : Lắp dụng cụ thành mạch điện hình , chọn lại thông số linh kiện + Đối với nguồn phát tín hiệu xoay chiều, sau lấy từ thư viện , cần phải điều chỉnh tần sồ cách trỏ chuột bấm vào số tần số sau nhập lại số 50 Hz (xem hình vẽ hướng dẫn) + Đối với điện trở tương tự , chọn giá trị 100 đơn vị Ω • Trang 12 Điều chỉnh tần số máy phát Điều chỉnh giá trị đơn vị đo điện trở Sơ đồ lắp ghép mạch điện Để học sinh thấy rõ đặc tính chỉnh lưu Điốt , nên mắc hai mạch điện , mạch có điốt mạch có điện trở tạo hai đồ thị biểu diễn dòng điện hai mạch • Bước : Tạo điều chỉnh đồ thị biểu diễn dòng điện mạch để thể rõ đặc tính chỉnh lưu Điốt Trang 13 + lấy đồ thị từ ngăn Presentation Parts library + lấy hai đồ thị, đồ thị nhấp chuột vào nút properties ( ) kéo đến điện trở thứ mạch có chỉnh lưu , đồ thị lại kéo đến nối với điện trở mạch không chỉnh lưu chọn thuộc tính đồ thị Curent (dòng điện) + điều chỉnh lại đồ thị cách bấm nút phải chuột vào đồ thị , chọn properties bảng properties chọn thông số sau : - Trong mục Traces , chọn Show Traces, thông số màu khác tùy ý - Trong mục Y-axis , chọn -60, max 60, unit mA - Trong mục X-axis , chọn thẻ Measure Global Property , thẻ Range chọn , max 100, unit ms, thẻ Gridline chọn major, evrey - Hai đồ thị nên chỉnh thông số giống hoàn toàn đăït thẳng hàng với + Tạo đoạn text thích cho đồ thị : vào Parts library / Presentation chọn đối tượng Text ( ) kéo thả vào Scene Hoặc tạo autoShape & văn word sau chèn vào dạng hình ảnh • Bước : Chạy thử thí nghiệm + Sau đặt nút reload pause, vào File/Save as, chọn nơi lưu + Đóng khóa K , bấm nút pause để bắt đầu thí nghiệm + để quay lại trạng thái ban đầu , bấm vào nút Reload KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NHƯ SAU : Trang 14 Kết luận : Dựa vào đồ thị , thấy dòng điện qua điện trở dao động theo hình sin , mạch chỉnh lưu có nửa chu kì dương Diode cho dòng điện chạy qua nửa chu kì âm, Diode không cho dòng điện chạy qua Qua học sinh hiểu đặc tính chỉnh lưu Diode 2, Thí nghiệm khảo sát đặc tính khuyếch đại Transistor Bước : tạo trang thí nghiệm • Bước : lấy dụng cụ thí nghiệm phần Parts library / Electronic gồm có : + Nguồn phát tín hiệu xoay chiều (Trong phần Analog/Signal gernerator & Sound) + Điện trở R (Trong phaàn Analog / passive components) + Transistor NPN (Trong phần Analog/ Discrete Semiconductor) + Khóa K (Trong phần Analog/ Switches) + nguồn điện phần Analog/Power Supplies + điểm nối đất (Ground) phần Analog/Power Supplies + Các nút bấm Pause Reload phần Presentation • Bước : + Chọn thông số kinh liện : -Các điện trở 10 kΩ 150kΩ -Tụ dẫn tín hiệu : 1µF (1000pF) -Máy phát tín hiệu tần số khoảng 500Hz -Nguồn điện : 9V +Lắp ghép thí nghiệm hình vẽ • (Hình 11) Trang 15 + Chèn hình ảnh vẽ autoShape thích cho thí nghiệm : -Vào Parts library / Presentation, chọn đối tượng picture kéo thả vào Scene làm việc - Nhấp phải chuột vào đối tượng picture , chọn Properties - Trong hộp Properties, nhấp chuột vào dấu + chọn đường dẫn hình ảnh • Bước : Tạo đồ thị biểu diễn tín hiệu vào tín hiệu , cho thấy đặc tính khuyếch đại Transistor + Chúng ta lấy đồ thị từ ngăn Presentation Parts library + Nhấp chuột vào đồ thị , chọn Properties Trong hộp Properties, chỉnh thông số sau : - Ở mục Trace, chọn Trace 1, đánh dấu vào Show trace, chọn màu đường màu đỏ -Chọn Trace 2, đánh dấu Show trace, chọn màu đường màu xanh -Trong mục Y-axis , chọn -10, max 10, unit V -Trong mục X-axis , chọn thẻ Measure Global Property , thẻ Range chọn 0, max 10, unit ms, thẻ Gridline chọn major , evrey + Trở lại Scene , nhấp vào nút Properties Trace (màu đỏ) kéo đến nối với đầu tín hiệu (chân E Transistor) chọn Trace đường biểu diễn tín hiệu ra, khuyếch đại + Nhấp vào nút Properties Trace (màu xanh) kéo đến nối với đầu vào tín hiệu (đầu nguồn phát tín hiệu) Trace đường biểu diễn tín hiệu vào • Bước : Chạy thử thí nghiệm + Sau đặt nút reload pause, vào File/Save as, chọn nơi lưu + Đóng khóa K , bấm nút pause để bắt đầu thí nghiệm + để quay lại trạng thái ban đầu , bấm vào nút Reload Kết luận : dựa vào đồ thị , thấy tín hiệu đầu vào dao động theo hình sin từ -5v  5v khuyếch đại lên mức cao từ 0v  9v Thông qua thí nghiệm , học sinh hiểu đặc tính khuyếch đại Transistor KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NHƯ SAU : (hình 12) Trang 16 (Hình 12) Phần :Một Số Phụ Lục :Kỹ Thuật Tạo Nút Bấm Động Trong Các Thí Nghiệm Ảo Crocodile Physics Trong số thí nghiệm ảo Crocodile Physics cần tạo nút bấm để thực số tác vụ , chẳn hạn dịch chuyển đối tượng , xoay đối tượng , thay đổi thông số … Chúng ta xét ví dụ phần Contents : Optics / Convex and Concave mirror Các nút bấm hình mũi tên dùng để dịch chuyển vật lại gần hay xa thấu kính sử dụng nút làm dịch chuyển thấu kính , gương hay đối tượng khác Trang 17 Nút bấm dịch chuyển vật sang trái Nút bấm dịch chuyển vật sang phải (Hình 13) Trong giới hạn đề tài , xin trình bày cách tạo nút bấm làm dịch chuyển thấu kính sang trái sang phải • Trước hết , tạo Scene, Vào Parts library / Optics lấy không gian Optic Space thấu kính đặt vào Scene Chèn vào Scene nút ( ) phần Parts library / Presentation • Chỉnh lại hình ảnh cho nút : nhấp phải chuột vào nút, chọn Properties, bảng Properties,chọn Button Type đánh dấu vào Push • Trong thẻ Frame: - chọn up image, bấm dấu cộng (+), chọn đến hình dấu mũi tên qua phải , hình lớp (hình vẽ powerpoint hay Corel) - chọn hover image, chọn trùng với hình up image - chọn down image, bấm dấu cộng, chọn đến hình dấu mũi tên qua phải lớp (Giải thích : up image hình lớp phía trên, hình ta không bấm vào nut Down image hình lên ta bấm chuột Hover (Hình 14) image hình lên ta rê chuột qua nút) • Trang 18 Tạo Pop up cho nút : nhấp phải chuột vào nút , chọn Show/New Popup (Trong Poup chứa nhiều câu lệnh thao tác tương tự Scene) Đối với phiên Crocodile Physics 605 không cho phép chèn câu lệnh vào Popup , việc thực Crocodile Physics 605 phiên Thương mại Chúng ta chèn câu lệnh vào Popup cách Copy câu lệnh sẵn có thí nghiệm mẫu • Để copy lệnh , cầ phải mở Popup cách nhấp phải chuột vào đối tượng , chọn Show, đánh dấu vào Popup cần lên cụ thể phần ta nhấp phải chuột vào nút bấm dịch sang phải , choïn Show / Popup Khi Popup lên , copy khung chứa lệnh Sau trở lại Popup nút dịch chuyển thấu kính , dán vào Chúng ta dán đủ khung lệnh sau ghép lại dúng thứ tự trước (hình 15) • (hình 15) Sau Popup nút bấm dịch chuyển thấu kính có đủ lệnh Ta bấm vào nút Properties khung lệnh thứ hai, kéo đến nối với thấu kính tương tự ta kéo nút Properties khung thứ ba nối với thấu kính • Trong khung thứ , chọn giá trị X+50 Sau hoàn thành đối tượng Popup ta đóng Popup lại • Trang 19 Lúc ta bấm vào nút để thực việc dịch chuyển thấu kính sang phải Độ rộng khoảng dịch chuyển chọn X + 75 hay giá trị tùy ý Sau hoàn thành nút dịch chuyển sang phải , tiến hành tương tự để tạo nút dịch chuyển sang trái ý khung lệnh thứ ta chọn giá trị X-50 Trên trình bày cách thực nút bấm làm dịch chuyển thấu kính, áp dụng nút cho đối tượng khác tùy vào mục đích sử dụng Trang 20