Thiết kế thí nghiệm và xây dựng video hướng dẫn thực hành thí nghiệm vật lí ở trường thpt phần các định luật bảo toàn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM VÀ XÂY DỰNG VIDEO HƢỚNG DẪN THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LÍ Ở TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG PHẦN CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÍ Hà Nội – 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM VÀ XÂY DỰNG VIDEO HƢỚNG DẪN THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LÍ Ở TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG PHẦN CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÍ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Kim Chung Sinh viên thực khóa luận: Nguyễn Thị Hồng Nhung Hà Nội – 2018 LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Phạm Kim Chung, người thầy tận tình hướng dẫn, động viên tơi suốt q trình học tập nghiên cứu khoa học để hồn thành khóa luận Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo mơn Vật lí trường Đại học Giáo dục giảng dạy, giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi hồn thành khóa luận Đồng thời, tơi xin gửi lời cảm ơn đến bạn nhóm chuyên ngành Phương pháp giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè ln động viên chia sẻ khó khăn tơi suốt trình học tập nghiên cứu Hà Nội, tháng 05 năm 2018 Sinh viên thực Nguyễn Thị Hồng Nhung DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Kí hiệu Ý nghĩa ĐLBT Định luật bảo toàn HS Học sinh SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thơng TH Trường hợp TN Thí nghiệm MỤC LỤC MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined.1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc khóa luận CHƢƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Phân tích nội dung chương trình phần “Các định luật bảo toàn” 1.1.1 Nội dung kiến thức phần “Các định luật bảo toàn” 1.1.2 Những yêu cầu chương trình phổ thơng 1.2 Phân tích logic hình thành kiến thức 11 1.2.1 Vị trí phần “Các định luật bảo tồn” chương trình Vật lí 10 11 1.2.2 Cấu trúc logic kiến thức 11 CHƢƠNG THIẾT KẾ CÁC BÀI THÍ NGHIỆM PHẦN “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN” 19 2.1 Mục đích thiết kế thí nghiệm phần “Các định luật bảo tồn” 19 2.2 Định luật bảo toàn động lượng 19 2.2.1 Thí nghiệm mở đầu 19 2.2.2 Thí nghiệm kiểm nghiệm lại nội dung định luật bảo toàn động lượng 20 2.2.3 Thí nghiệm vui 29 2.3 Định luật bảo toàn 30 2.3.1 Thí nghiệm mở đầu 30 2.3.2 Thí nghiệm kiểm nghiệm lại nội dung định luật bảo toàn 31 2.3.3 Phương án cải tiến thí nghiệm băng đệm khí 35 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 37 3.1 Thí nghiệm kiểm nghiệm lại nội dung định luật bảo tồn động lượng 37 3.2 Thí nghiệm kiểm nghiệm lại nội dung định luật bảo toàn 41 KẾT LUẬN 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Vật lí, với tư cách mơn khoa học thực nghiệm, có khả to lớn việc rèn luyện cho học sinh (HS) tư lôgic, tư biện chứng, phát chất khoa học tượng tự nhiên khả nhận thức người, khả áp dụng khoa học để đẩy mạnh sản xuất, cải thiện đời sống Thông qua bồi dưỡng cho HS lực, đặc biệt lực thực nghiệm Đối với mơn vật lí bậc Trung học sở Trung học phổ thông (THPT), quan điểm xây dựng chương trình coi trọng phương pháp thực nghiệm Yêu cầu rèn luyện cho HS kĩ quan sát tượng vật lí tự nhiên, đời sống thí nghiệm (TN), sử dụng dụng cụ đo phổ biến vật lí, biết lắp ráp tiến hành TN vật lí đơn giản, thu thập xử lí thơng tin thu để rút kết luận, đề dự đoán đơn giản mối quan hệ hay chất tượng q trình vật lí, đề xuất phương án TN để kiểm tra dự đoán đề Học vật lí qua TN vật lí khơng dừng mức độ rèn luyện cho HS kĩ thực thao tác TN mà cần giúp em sử dụng TN khám phá kiến thức vật lí Phần “Các định luật bảo tồn” chương trình Vật lí 10 có nhiều tượng vật lí gắn liền với thực tế sống, gần gũi quen thuộc với em HS, lại tượng xảy nhanh phức tạp gây nhiều khó khăn, dễ dẫn đến quan niệm sai lầm HS tiếp thu kiến thức Theo đánh giá nhiều giáo viên, số nội dung kiến thức chương “Các định luật bảo tồn” chủ đề “khó” với HS vận dụng nhiều đời sống khoa học kỹ thuật [9, tr 8] Từ lý phân tích trên, với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lí trường THPT, tơi định lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Thiết kế thí nghiệm xây dựng video hướng dẫn thực hành thí nghiệm vật lí trường THPT – phần Các định luật bảo tồn” Mục đích nghiên cứu Xây dựng thí nghiệm phần “Các định luật bảo tồn” để sử dụng dạy học vật lí trường phổ thơng theo chương trình vật lí phổ thơng Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu nội dung chương trình vật lí phổ thơng mới, nghiên cứu lí luận thiết kế sử dụng thiết bị thí nghiệm dạy học vật lí trường THPT - Thiết kế thí nghiệm phần “Các định luật bảo toàn” - Xây dựng video hướng dẫn sử dụng thí nghiệm hướng dẫn cách tiến hành thí nghiệm Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Việc dạy học vật lí trường THPT thí nghiệm vật lí trường phổ thơng - Phạm vi nghiên cứu: Các thí nghiệm phần “Các định luật bảo tồn” Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lí thuyết: Nghiên cứu chương trình phổ thơng mới, nội dung SGK, sách giáo viên vật lí lớp 10, sách vật lí đại cương để xác định mức độ nội dung kiến thức mà HS cần nắm vững, TN mà giáo viên HS cần tiến hành dạy, học - Nghiên cứu thực nghiệm: Xây dựng thí nghiệm tiến hành làm thí nghiệm để kiểm tra tính đắn phương án thí nghiệm Từ đó, tiến hành quay video hướng dẫn sử dụng thí nghiệm hướng dẫn cách tiến hành thí nghiệm Cấu trúc khóa luận Ngồi phần mở đầu, kết luận tài liệu tham khảo, khóa luận gồm chương: - Chương 1: Cơ sở lí luận đề tài - Chương 2: Thiết kế thí nghiệm phần “Các định luật bảo tồn” - Chương 3: Kết nghiên cứu CHƢƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Phân tích nội dung chƣơng trình phần “Các định luật bảo tồn” 1.1.1 Nội dung kiến thức phần “Các định luật bảo tồn” Phần “Các định luật bảo tồn” trình bày đại lượng học: động lượng, công, công suất, động năng, năng, năng, đồng thời thiết lập định luật bảo toàn (ĐLBT) động lượng ĐLBT năng, vận dụng hai định luật vào việc khảo sát số chuyển động [11] Sơ đồ graph kiến thức: Động lượng ĐLBT động lượng ĐLBT động lượng Chuyển động phản lực Công, công suất CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN Động năng, định lí động ĐLBT Thế trọng trường Thế Cơ năng, ĐLBT Va chạm đàn hồi Va chạm Va chạm không đàn hồi Thế đàn hồi a) Động lượng định luật bảo toàn động lượng  Động lượng - Động lượng đại lượng vật lý đặc trưng cho khả truyền chuyển động vật Động lượng đại lượng vectơ hướng với vận tốc vật đo tích khối lượng vectơ vận tốc vật   p  mv Trong đó: v vận tốc vật (m/s) m khối lượng vật (kg) p động lượng vật (kgm/s) - Xung lượng lực: Khi lực F (không đổi) tác dụng lên vật khảng thời gian t tích F.t định nghĩa xung lượng lực khoảng thời gian  Định luật bảo toàn động lượng: - Hệ kín (hệ lập): Một hệ vật gọi hệ kín có lực vật hệ tác dụng lẫn (nội lực) mà khơng có tác dụng lực từ bên ngồi hệ (ngoại lực), có lực phải triệt tiêu Thực tế, khơng có hệ kín tuyệt đối cả, hệ “vật – Trái đất” Tuy nhiên, số trường hợp sau ta xem hệ hệ kín được: + Hệ có ngoại lực tác dụng ngoại lực nhỏ, bỏ qua + Hệ có ngoại lực tác dụng ngoại lực cân với (các vật chuyển động mặt phẳng ngang khơng ma sát) + Hệ có ngoại lực tác dụng ngoại lực nhỏ so với nội lực (xét khoảng thời gian ngắn) (chẳng hạn tượng nổ, hay va chạm) - ĐLBT động lượng:   Vectơ tổng động lượng hệ kín bảo tồn: p  p' Trong đó: p động lượng ban đầu, p ' động lượng lúc sau * Đối với hệ hai vật: p1  p2  p1  p2 Trong đó: p1 , p2 tương ứng động lượng hai vật lúc trước tương tác, p1, p2 tương ứng động lượng hai vật lúc sau tương tác - Ứng dụng ĐLBT động lượng: ứng dụng tượng súng giật bắn, chuyển động phản lực (máy bay phản lực, tên lửa) b) Công công suất  Công - Định nghĩa: Công đại lượng vật lí để đo mức độ biến thiên lượng Xét trường hợp vật chuyển động tác dụng lực F Công lực F thực quãng đường s là:   A  Fs cos   Fs cos F,s F: lực tác dụng lên vật (N) s: quãng đường vật dịch chuyển (m) A: công lực tác dụng lên vật (J)  : góc tạo hướng lực hướng dịch chuyển - Tính chất: + Cơng học đại lượng vơ hướng , mang giá trị âm dương + Giá trị công học phụ thuộc vào hệ quy chiếu - Các trường hợp riêng công:   +  = : cos = => AF max = F.s ( F  s ) + 00 <  < 900 : cos >0 => AF > : Công phát động   +  = 900 : cos = => AF = ( F  s ) + 900 <  < 1800 : cos < => AF < : Công cản  Công suất - Định nghĩa: Công suất đại lượng đặc trưng cho khả thực công đo thương số công A thời gian t dùng để thực cơng 2.3.2 Thí nghiệm kiểm nghiệm lại nội dung định luật bảo toàn a) Sử dụng TN máng thẳng đứng (trong khảo sát rơi tự do) - Mục đích thí nghiệm: + Kiểm nghiệm lại nội dung định luật bảo toàn trường trọng lực + Biết cách sử dụng cổng quang điện, đồng hồ đo thời gian số,… - Dụng cụ thí nghiệm: Số lƣợng Tên dụng cụ Vật rơi Nam châm điện Giá đỡ có thước chia khoảng Đồng hồ đo thời gian số Hộp công tắc Cổng quang điện - Cơ sở lí thuyết: Xét vật có khối lượng m rơi tự do, qua vị trí h1, h2 với vận tốc tương ứng v1 v2 + Áp dụng định lí động năng: A12 = Wđ2 – Wđ1 = 1 mv2  mv12 2 + Công lại độ giảm năng: A12 = Wt1 – Wt2 = mgh1 – mgh2 Chuyển vế ta được: 1 mv12  mgh1  mv2  mgh2  mv  mgh  const (*) 2  Trong trình chuyển động, vật chịu tác dụng trọng lực, động chuyển thành ngược lại, tổng chúng tức vật ln bảo tồn Để kiểm nghiệm lại định luật bảo toàn trường trọng lực, ta chứng minh: Wđ max = Wt max => mv  mgh => v  gh (**) 31 Với: v  x t (vận tốc tức thời thời điểm vật có động cực đại) Trong đó: x quãng đường vật qua cổng quang điện t thời gian vật chắn cổng quang điện Thay v  x x  gh  vào công thức (**) ta được: t t t h (***) - Tiến trình thí nghiệm + Lắp nam châm điện lên đỉnh giá đỡ thẳng đứng nối qua hộp cơng tắc vào ổ A đồng hồ đo thời gian + Lắp cổng quang điện lên giá đỡ, phía nam châm điện nối với ổ B đồng hồ đo thời gian Cho đồng hồ hoạt động chế độ MODE B, với thang đo 9,999s + Đặt hộp nhôm có gắn sáp nằm lỗ trịn để đỡ vật rơi + Điều chỉnh vít chân giá đỡ cho dọi nằm tâm lỗ tròn phía + Cho nam châm hút giữ vật dùng miếng ke áp sát đáy vật để xác định vị trí ban đầu O vật Hình 2.7: TN kiểm nghiệm ĐLBT trường trọng lực + Dịch cổng quang điện phía dưới, cách O khoảng h1 = 0,2 m Ấn RESET mặt đồng hồ để đưa số đồng hồ 0,000 + Bấm nút hộp công tắc để ngắt điện vào nam châm, thả vật rơi Ghi lại thời gian rơi t1 vật đồng hồ số, độ biến thiên thời gian t + Lần lượt dịch cổng quang điện xuống phía dưới, cách O khoảng h2 = 0,4 m; h3 = 0,6 m;… Ứng với giá trị h, thả vật rơi ghi lại thời gian rơi t 2, t3, tương ứng 32 + Ấn khóa K, tắt điện đồng hồ đo thời gian + Từ cặp giá trị h - t thu được, ta so sánh theo biểu thức (***) lần đo rút kết luận Bảng số liệu lí thuyết: h(m) h1 h1 h1 t (s) t1 t1 t1 0,4 0,6 Bảng số liệu thí nghiệm: h(m) 0,2 t (s) * Lưu ý: Khi bấm nút hộp công tắc để ngắt điện vào nam châm cần ấn thả trước vật qua cổng quang điện, giữ lâu đồng hồ chạy không dừng lại Sau lần đo, cần RESET lại đồng hồ để thời gian đo xác b) Sử dụng TN băng đệm khí - Mục đích thí nghiệm: + Kiểm nghiệm lại nội dung định luật bảo toàn trường hợp va chạm đàn hồi - Dụng cụ thí nghiệm: Số lƣợng Tên dụng cụ Băng đệm khí Bơm nén khí 220V – 250W Xe trượt Đồng hồ đo thời gian số Cổng quang điện Cân đồng hồ điện tử 33 - Cơ sở lí thuyết: Xét vật va chạm đàn hồi đường nằm ngang trình va chạm không đổi động hệ bảo tồn Bảo tồn động ta có: 1 1 m1v12  m2v2  m1v12  m2v2 2 2 Ta có trường hợp: + TH1: Một vật chuyển động đến va chạm vào vật đứng yên Xe chuyển động với vận tốc v1 đến va chạm với xe đứng yên Sau va chạm, xe chuyển động ngược chiều với vận tốc v1 , xe chuyển động chiều xe lúc đầu có vận tốc v2 Ta cần kiểm nghiệm: Mà v  1 m1v12  m1v12  m2v2 2 2 2   s nên ta được: m1 s  m1 s  m2 s  m1  12  12   m2 12 t t1 t1 t2 t2  t1 t1  (Quãng đường s bề rộng cản quang) m1 t12 t12 => Đây biểu thức ta cần kiểm nghiệm   m2 t2 (t12  t12 ) + TH2: Hai vật chuyển động đến va chạm vào Xe chuyển động với vận tốc v1 va chạm với xe chuyển động với vận tốc v2 ngược chiều Sau va chạm, xe có vận tốc v1 , xe có vận tốc v2 hai xe chuyển động ngược chiều với hướng ngược lại hướng ban đầu Ta cần kiểm nghiệm: 1 1 m1v12  m2v2  m1v12  m2v2 2 2 m1 t12 t12 (t2  t2 ) Biến đổi tương tự, ta suy biểu thức cần kiểm nghiệm:  m2 t2 t2 (t12  t12 ) - Tiến trình thí nghiệm: + Tiến hành thí nghiệm tương tự thí nghiệm kiểm nghiệm định luật bảo toàn động lượng trường hợp va chạm đàn hồi 34 2.3.3 Phương án cải tiến thí nghiệm băng đệm khí - Xét TN va chạm đàn hồi xe: Thứ nhất, có phần lượng bị biến dạng dây đàn hồi xảy va chạm Ta biết độ biến thiên động lượng tính theo cơng thức: p  F t Để nghiệm nội dung ĐLBT động lượng p = Khi đó, điều kiện độ lớn lực F không đổi thời gian va chạm (chúng triệt tiêu nhau) Tuy nhiên, lực đàn hồi dây đàn hồi bị thay đổi trình va chạm (do độ biến dạng dây thay đổi) nên sai số lớn Thứ hai, chiều dài cản quang lớn nên thời gian cản quang chắn cổng quang điện lớn, dẫn đến sai số nhiều - Đề xuất phương án khắc phục: + Chế tạo lị xo trịn (có chốt cắm vào xe trượt) từ vòng thép đàn hồi để thay cho chốt cắm xe chữ U mắc dây đàn hồi gắn xe nhằm giảm sai số biến dạng dây đàn hồi + Chế tạo cản quang có bề rộng khoảng 0,5 cm tôn mỏng để giảm sai số * Đề xuất phương án TN kiểm nghiệm ĐLBT trường hợp dao động lắc lò xo - Chuẩn bị thêm dụng cụ: + Chế tạo thêm chốt gắn vào đầu cuối băng đệm khí có sẵn lỗ để cắm chốt Trên chốt có đục lỗ để gắn lị xo vào đó, đầu cịn lại lị xo gắn vào chốt cắm xe trượt + Chế tạo cản quang có bề rộng khoảng 0,5 cm tôn mỏng - Tiến hành TN: + Mắc lò xo vào chốt đầu cuối băng đệm khí, đầu cịn lại móc vào chốt xe + Sử dụng cổng quang điện chế tạo, đặt xe trượt vị trí cân (điểm O), nối dây từ cổng quang điện vào chốt mạch đồng hồ đo thời gian 35 + Cân khối lượng xe trường hợp trước làm thí nghiệm + Cấp điện cho bơm nén khí đồng hồ đo thời gian, điều chỉnh tốc độ bơm nén khí thích hợp, cho đồng hồ đo thời gian hoạt động chế độ Mode với thang đo 9,999s + Ấn nút Reset mặt đồng hồ để đưa số đồng hồ 0,000 + Ta kéo xe trượt đoạn x, lị xo dãn ra, ghi lại khoảng cách thả nhẹ Khi đó, hệ lị xo – xe trượt (vật) dao động tác dụng lực đàn hồi lị xo vị trí cân vận tốc xe lớn + Chọn gốc ví trí cân O, ta tính ban đầu vật giá trị cực đại Wt max Ta tính vận tốc xe vị trí cân theo công thức: v  s , đó: s quãng đường vật qua cổng quang điện, t t thời gian vật chắn cổng quang điện Từ đó, ta tính động vật vị trí cân động cực đại Wđ max vật So sánh Wt max Wđ max , từ nhận xét biểu thức ĐLBT 36 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Sau trình thiết kế thí nghiệm chương 2, tơi tiến hành thử nghiệm đạt kết sau: 3.1 Thí nghiệm kiểm nghiệm lại nội dung định luật bảo toàn động lƣợng - TH 1: Va chạm mềm Ta cần kiểm nghiệm: t  m1  m2  t m1 Bảng 3.1: Bảng số liệu thực nghiệm kiểm nghiệm ĐLBT động lượng trường hợp va chạm mềm Lần m1(g) m2(g) 209 209 t(s) t’(s) 0,184 0,369 0,179 0,354 0,168 0,348 (m1 + m2)/m1 2,005 2 209 309 2,022 0,165 0,426 0,157 0,383 0,162 0,412 2,582 2,478 Trung bình * Với m1 = m2 = 209g: Sai số tỉ đối:   xx x 100%  2, 022  100%  1,1% * Với m1 = 209g, m2 = 309g: Sai số tỉ đối:   xx x 100%  1,991 2,071 Trung bình t’/t 2,521  2, 478 100%  1, 74% 2, 478 37 2,439 2,543 2,521 Nhận xét: t  m1  m2  trường hợp khối lượng hai xe khác nhau, t m1 với sai số nhỏ 1,1% 1,74% Nguyên nhân dẫn đến sai số xuất lực cản nhỏ mũi kim vào đất sét xe bắt đầu va chạm trình làm TN, ta chưa để xe thật đứng yên - TH 2: Va chạm đàn hồi  v1 , v2   v1  0, v2  TH 2.1:  Ta cần kiểm nghiệm: m1 t1  m2 t2 Bảng 3.2: Bảng số liệu thực nghiệm kiểm nghiệm ĐLBT động lượng trường hợp va chạm đàn hồi (TH1) Lần m1(g) t1(s) m2(g) 0,170 209 0,165 t2’(s) m1/ m2 0,176 209 0,167 0,169 0,966 0,172 0,248 309 0,252 0,971 0,174 209 0,243 0,176 1,425 1,478 0,171 Trung bình xx x 100%  1,432 1,421 1,426 * Với m1 = m2 = 209g: Sai số tỉ đối:   0,976 0,971 Trung bình t1/ t2’ 0,971  100%  2,9% 38 * Với m1 = 309g, m2 = 209g: Sai số tỉ đối:   xx x 100%  1, 426  1, 478 100%  3,52% 1, 478 Nhận xét: + Trong trường hợp m1 = m2 t1/ t2’ m1/ m2 với sai số nhỏ 2,9% => Tất động lượng xe truyền cho xe bỏ qua sai số + Trong trường hợp m1 = 309g, m2 = 209g t1/ t2’ có sai số với m1/ m2 3,52% nằm mức cho phép (< 10%) + Nguyên nhân dẫn đến sai số TN va chạm đàn hồi không thực xuyên tâm phần lượng cho dây đàn hồi biến dạng, ban đầu xe không thực đứng yên sau va chạm xe chuyển động đoạn dừng lại  v1 , v2   v1, v2  TH 2.1:  Ta cần kiểm nghiệm: m1 t1t1  m2 t2 (t1  t1) Bảng 3.3: Bảng số liệu thực nghiệm kiểm nghiệm ĐLBT động lượng trường hợp va chạm đàn hồi (TH2) Lần m1(g) 209 t1(s) t’1(s) 0,162 0,970 0,165 0,990 0,171 0,792 m2(g) t2’(s) m1 m2 0,208 309 0,209 0,667 0,676 0,218 Trung bình xx x 100%  0,677 0,667 0,670 * Với m1 = 209g, m2 = 309g: Sai số tỉ đối:   t1t1 t2 (t1  t1) 0, 670  0, 676 100%  0,89% 0, 676 39 Nhận xét: + Chỉ làm thí nghiệm trường hợp khối lượng xe nhỏ khối lượng xe + Kết thí nghiệm cho thấy t1t1 m  với sai số nhỏ t2 (t1  t1) m2 + Nguyên nhân dẫn đến sai số TN va chạm đàn hồi không thực xuyên tâm phần lượng cho dây đàn hồi biến dạng, ban đầu xe không thực đứng yên v1 , v2 v1, v2  TH 2.2:  Ta cần kiểm nghiệm: m1 t1t1(t2  t2 )  m2 t2t2 (t1  t1) Bảng 3.4: Bảng số liệu thực nghiệm kiểm nghiệm ĐLBT động lượng trường hợp va chạm đàn hồi (TH3) Lần m1(g) 209 t1(s) t’1(s) 0,161 0,319 0,164 0,323 0,167 0,326 m2(g) 209 t2(s) t2’(s) 0,156 0,312 0,161 0,318 0,163 0,322 m1 m2 1,029 209 0,116 0,208 0,118 0,214 0,120 0,218 309 1,022 0,152 0,322 0,156 0,326 0,158 0,332 Trung bình * Với m1 = m2 = 209g: Sai số tỉ đối:   xx x 100%  1, 022  100%  2, 2% 40 1,018 1,020 Trung bình t1t1(t2  t2 ) t2t2 (t1  t1) 0,721 0,676 0,721 0,723 0,722 * Với m1 = 209g, m2 = 309g: Sai số tỉ đối:   xx x 100%  0, 722  0, 676 100%  4, 6% 0, 676 Nhận xét: Trong trường hợp khối lượng hai xe khác t1t1(t2  t2 ) m1 với sai số nhỏ (< 10%) Nguyên nhân dẫn đến sai số TN có  t2t2 (t1  t1) m2 thể va chạm đàn hồi không thực xuyên tâm phần lượng cho dây đàn hồi biến dạng 3.2 Thí nghiệm kiểm nghiệm lại nội dung định luật bảo toàn - Phương án 1: Sử dụng TN máng thẳng đứng (trong khảo sát rơi tự do) Bảng 3.5: Bảng số liệu kiểm nghiệm ĐLBT trường trọng lực h(m) 0,2 0,4 0,6 t (s) 0,007 0,005 0,004 Ta có: t1 = 0,007 (s) => t1 0,005 ; t1  Số liệu thực nghiệm phù hợp với lí thuyết - Phương án 2: Sử dụng TN băng đệm khí  v1 , v2   TH 1:   v1, v2 Ta cần kiểm nghiệm: m1 t t 2  12 m2 t2 (t1  t1 ) 41 0,004 Bảng 3.6: Bảng số liệu thực nghiệm kiểm nghiệm ĐLBT trường hợp va chạm đàn hồi (TH1) Lần t1(s) t’1(s) 0,162 0,970 0,165 0,990 0,171 0,792 m1(g) 209 m2(g) t2’(s) m1 m2 0,208 309 0,209 t12 t12 t2 (t12  t12 ) 0,624 0,676 0,218 Trung bình 0,641 0,645 0,637 * Với m1 = 209g, m2 = 309g: Sai số tỉ đối:   xx Nhận xét: Ta thấy x 100%  0, 637  0, 676 100%  5, 77% 0, 676 t12 t12 m  với sai số nằm mức cho phép (< 10%) 2 t2 (t1  t1 ) m2 Nguyên nhân dẫn đến sai số TN va chạm đàn hồi không thực xuyên tâm phần lượng cho dây đàn hồi biến dạng, ban đầu xe không thực đứng yên Sai số trường hợp kiểm nghiệm ĐLBT lớn kiểm nghiệm ĐLBT động lượng hàm ta xét hàm bình phương thời gian v1 , v2  TH 2:  v1, v2 m1 t12 t12 (t2  t2 ) Ta cần kiểm nghiệm:  m2 t2 t2 (t12  t12 ) 42 Bảng 3.7: Bảng số liệu thực nghiệm kiểm nghiệm ĐLBT trường hợp va chạm đàn hồi (TH2) Lần m1(g) 209 t1(s) t’1(s) 0,161 0,319 0,164 0,323 0,167 0,326 m2(g) 209 t2(s) t2’(s) 0,156 0,312 0,161 0,318 0,163 0,322 m1 m2 1,072 209 0,116 0,208 0,118 0,214 0,120 0,218 1,040 1,058 Trung bình t12 t12 (t2  t2 ) t2 t2 (t12  t12 ) 1,057 309 0,152 0,322 0,156 0,326 0,158 0,332 0,657 0,676 Trung bình 0,634 0,640 0,644 * Với m1 = m2 = 209g: Sai số tỉ đối:   xx x 100%  1, 057  100%  5, 7% * Với m1 = 209g, m2 = 309g: Sai số tỉ đối:   Nhận xét: Ta thấy xx x 100%  0, 644  0, 676 100%  4, 73% 0, 676 t12 t12 (t2  t2 ) m1 với sai số nằm mức cho phép (< 10%)  t2 t2 (t12  t12 ) m2 Nguyên nhân dẫn đến sai số TN va chạm đàn hồi khơng thực xuyên tâm phần lượng cho dây đàn hồi biến dạng Sai số trường hợp kiểm nghiệm ĐLBT lớn kiểm nghiệm ĐLBT động lượng hàm ta xét hàm bình phương thời gian 43 KẾT LUẬN Căn vào mục đích, nhiệm vụ đề tài đặt ra, khóa luận tơi giải vấn đề sau:  Nghiên cứu chương trình vật lí phổ thơng phần “Các định luật bảo tồn”  Tiến hành thiết kế thí nghiệm phần “Các định luật bảo tồn” với thí nghiệm băng đệm khí thí nghiệm khảo sát rơi tự  Tiến hành thí nghiệm (gồm trường hợp) kiểm nghiệm nội dung ĐLBT động lượng ĐLBT  Xây dựng video hướng dẫn sử dụng thí nghiệm hướng dẫn cách tiến hành thí nghiệm Các kết nghiên cứu góp phần đổi phương pháp dạy nhằm nâng cao chất lượng dạy học vật lí trường phổ thông, giúp HS dễ dàng lĩnh hội kiến thức vật lí tương ứng thí nghiệm, đào sâu, mở rộng vốn kiến thức học làm tăng hứng thú học tập vật lí, kích thích tính tích cực, phát triển lực hoạt động trí tuệ - thực tiễn độc lập sáng tạo HS, góp phần vào việc phát triển chương trình giáo dục phổ thông Đồng thời, kết nghiên cứu thu tài liệu tham khảo tốt cho sinh viên, học viên cao học học tập nghiên cứu Do thời gian nhiều trình độ cịn hạn chế nên khóa luận khơng tránh khỏi có sai sót Tơi mong nhận ý kiến đóng góp q báu thầy bạn để tơi hồn thành tốt khóa luận 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên) (2009), Vật lí 10, NXB Giáo dục [2] Lương Dun Bình (Chủ biên) (2009), Vật lí đại cương (Tập Cơ – Nhiệt), NXB Giáo dục [3] Bạch Thành Cơng (2005), Giáo trình Cơ học, NXB Giáo dục [4] Chương trình giáo dục phổ thơng mơn Vật lí (2018), Bộ giáo dục đào tạo [5] David Haliday, Robert Rensnick, Jeal Walker (1999), Cơ sở vật lí (Tập hai - Cơ học II), NXB Giáo dục, Hà Nội [6] Nguyễn Thế Khôi (Tổng chủ biên) (2008), Vật lí 10 nâng cao, NXB Giáo dục [7] Nguyễn Quang Lạc, Nghiên cứu chương trình Cơ – Nhiệt – Điện bậc phổ thông, Trường Đại học Sư phạm Vinh [8] Vũ Quang (Tổng chủ biên), Vật lí 8, NXB Giáo dục [9] Lương Thị Bích Thảo (2013), Vận dụng phương pháp dạy học nêu giải vấn đề vào dạy học số kiến thức chương “Các định luật bảo tồn” Vật lí 10 ban bản, Luận văn Thạc sĩ giáo dục, Trường Đại học Sư phạm TP.HCM [10] Lê Công Triêm, Lê Thúc Tuấn (2004), Bài giảng phân tích chương trình vật lí phổ thơng phần Cơ – Nhiệt, Trường Đại học Sư phạm Huế 45 ... luận thiết kế sử dụng thiết bị thí nghiệm dạy học vật lí trường THPT - Thiết kế thí nghiệm phần ? ?Các định luật bảo toàn? ?? - Xây dựng video hướng dẫn sử dụng thí nghiệm hướng dẫn cách tiến hành thí. .. tơi định lựa chọn nghiên cứu đề tài: ? ?Thiết kế thí nghiệm xây dựng video hướng dẫn thực hành thí nghiệm vật lí trường THPT – phần Các định luật bảo tồn” Mục đích nghiên cứu Xây dựng thí nghiệm phần. .. DỤC THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM VÀ XÂY DỰNG VIDEO HƢỚNG DẪN THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LÍ Ở TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG PHẦN CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÍ Ngƣời hƣớng dẫn