Hướng dẫn học sinh làm một số dụng cụ đơn giản để kiểm chứng kiến thức vật lí

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT YÊN ĐINH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH LÀM MỘT SỐ DỤNG CỤ ĐƠN GIẢN ĐỂ KIỂM CHỨNG KIẾN THỨC VẬT LY Người thực hiện: Nguyễn Văn Thúy Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực: môn vật lý THANH HÓA NĂM 2021 1 Mở đầu 1.1 Lí chọn đề tài Mục đích của việc học là gì: học để biết, để hiểu, để thi, để làm, để vận dụng vào thực tiễn đời sống… Với quan điểm đổi mới sách giáo khoa của Bộ GD và ĐT lần cải cách này là sau học thì học sinh làm được gì Do đó đới với chương trình giáo dục ngày địi hỏi người giáo viên và học sinh không ngừng đổi mới nhằm nâng cao phương pháp dạy và học, đồng thời phải đảm bảo được chất lượng giáo dục, đào tạo trí tuệ và nhân cách sống Để đạt được hiệu quả mong muốn, người giáo viên phải nắm bắt được tâm lí học sinh đối với môn học mình giảng dạy, từ đó có phương pháp dạy – học hợp lí, tạo hứng thú, giúp học sinh dễ dàng tiếp nhận kiến thức và ghi nhớ Vật lí là một môn khoa học mang tính tư duy, tính ứng dụng cao, đa phần các kiến thức có được môn Vật lý chủ yếu được đúc rút qua thực nghiệm, nên dạy và học Vật lí muốn đạt kết quả tốt cần có sự kết hợp hài hòa lí thuyết và thực nghiệm Học lý thuyết và áp dụng lý thuyết đó thực tiễn là một các tiêu chí quan trọng tất cả các môn học, không riêng cho Vật lí, nhằm giúp học sinh cảm thụ và ghi nhận kiến thức được lĩnh hội từ thực tế lâu dài và sâu sắc Vì thế việc lồng ghép các thí nghiệm kiểm chứng hay minh họa vào các tiết dạy Vật lí là cần thiết và phù hợp với đặc trưng của bộ môn Để giải quyết được vấn đề thì người giáo viên giảng dạy môn Vật lí có thể chủ động làm các thiết bị thí nghiệm đơn giản và hướng dẫn học sinh có thể tự làm, tự thực hiện quá trình làm thí nghiệm, quá trình kiểm chứng Từ đó kích thích được tư sáng tạo của các em đồng thời rèn luyện kĩ năng, thao tác kỹ thuật cho học sinh Từ lý đưa sáng kiến kinh nghiệm: Hướng dẫn học sinh làm số dụng cụ đơn giản để kiểm chứng kiến thức Vật lí Đề tài này tập trung vào việc hướng dẫn sơ lược cách tạo sản phẩm đơn giản làm từ các vật liệu ngày, dễ tìm thể hiện được hiện tượng Vật lí đời thường, ít được quan tâm tới 1.2 Mục đích nghiên cứu a Kiến thức Giúp học sinh tiếp cận kiến thức một cách thực tế, trực quan, giúp các em “sờ, nắm” được kiến thức b Kĩ Giúp học sinh tự xây dựng phương án thí nghiệm, thiết kế, tự làm được một số dụng cụ, thiết bị để kiểm chứng các kiến thức các quy luật vật lý đã được học Rèn luyện cho các em kĩ làm việc theo nhóm, thói quen quan sát và nhìn nhận vấn đề 1.3 Đối tượng nghiên cứu Học sinh khối 10 và chương trình vật lý 10 1.4 Phương pháp nghiên cứu Thí nghiệm, thực nghiệm kiểm chứng Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm 1.1 Cơ sở vật lý Môn vật lý là một môn khoa học thực nghiệm, phần đa các kiến thức môn vật lý có được đều thông qua thực tế, xây dựng lý thuyết, xây dựng phương án thí nghiệm, làm thí nghiệm thực nghiệm kiểm chứng Do đó truyền đạt kiến thức cho học sinh nếu ta thực hiện theo tiến trình thì việc tiếp thu kiến thức se dễ dàng nhiều 1.2 Cơ sở thực tiễn Ngày nay, nhiều tài liệu, sách in khoa học được xuất bản rộng rãi, nhằm mục đích đáp ứng nhu cầu học hỏi, mở rộng kiến thức thực tế cho học sinh và người đọc mọi lứa tuổi Đặc biệt, có hàng loạt các đầu sách mang nội dung nâng cao kỹ thực hành từ việc ứng dụng các kiến thức phổ thông đơn giản, điển hình “Trò chơi khoa học vui” của tác giả Vũ Kim Dũng (Nhà xuất bản Văn hóa – Thông tin), “Những thí nghiệm đơn giản bạn có thể làm nhà” của tác giả Tomislav Sencanski (Nhà xuất bản Kim Đồng) hay “Vật lí vui” của tác giả Ia.I.Pê – Ren – Man (Nhà xuất bản giáo dục) …Không thế, hiện có nhiều trang mạng điện tử tập trung vào chủ đề này Đặc biệt là yêu cầu của xã hội hiện là cần người có khả làm việc, khả thực hành giỏi là lý thuyết giỏi Nên việc trang bị cho học sinh một số kĩ thực hành là cần thiết 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Đa phần quá trình học tập thì học sinh tiếp thu kiến thức một cách thụ động và đa phần là học lý thuyết xuông, các em không thể hiểu được kiến thức mình học có được áp dụng gì đời sống hay khoa học kỹ thuật không Hơn các em ít được thực hành và vận dụng vào thực tiễn dẫn đến kĩ thực hành vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn 2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm hoặc giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề Xuất phát từ tình hình thực tiễn mạnh dạn đưa sáng kiến kinh nghiệm “Hướng dẫn học sinh làm một số dụng cụ đơn giản để kiểm chứng các kiến thức vật lý” Đề tài này chủ yếu tập trung vào cách thức tạo sản phẩm hoạt động dựa các kiến thức khoa học của chương trình Vật lí lớp 10 liên quan đến định luật bảo toàn động lượng và chuyển động phản lực; va chạm mềm, va chạm đàn hồi, định luật Bec-nu-li,cân của vật rắn, sự giãn nở vì nhiệt của vật rắn Thông qua một số các gợi ý và hướng dẫn kèm theo hình ảnh minh họa đề tài, hi vọng người đọc đón nhận và có thể tự thao tác tạo nên sản phẩm vật lí đơn giản, giúp ích cho nhu cầu học tập, vui chơi hay giảng dạy của mình Ở phạm vi của một sáng kiến kinh nghiệm nên đưa một vài dụng cụ bản và dễ làm 2.3.1 Thiết kế dụng cụ bài cân bằng của vật rắn: Làm hề thăng - Cơ sở lý thuyết: Xét sự cân của các vật có một điểm tựa hay một trục quay cố định Vật se trạng thái cân trọng lực tác dụng lên vật có giá qua điểm tựa trục quay Có ba dạng cân là cân bền, cân không bền và cân phiếm định Khi kéo vật khỏi vị trí cân một chút mà trọng lực của vật có xu hướng : + Kéo nó trở về vị trí cân bằng, thì đó là vị trí cân bền + Kéo nó xa vị trí cân thì đó là vị trí cân không bền + Giữ nó đứng yên vị trí mới thì đó là vị trí cân phiếm định Nguyên nhân gây các dạng cân khác đó là vị trí trọng tâm của vật + Trường hợp cân không bền, trọng tâm vị trí cao so với các vị trí lân cận + Trường hợp cân bền, trọng tâm vị trí thấp so với các vị trí lân cận + Trường hợp cân phiếm định, trọng tâm không thay đổi một độ cao không đổi Vậy muốn tăng mức vững vàng của cân thì ta làm để trọng tâm của vật thấp có thể - Dụng cụ chuẩn bị: bìa cứng, keo dán giấy, keo nến, bu lông động xu, hình hề ( hình) - Cách làm: dùng keo dán giấy dán hình hề vào bìa cứng sau đó cắt theo hình đã dán Dán đồng xu bu lông vào phần tay của hề - Sản phẩm: sau làm ta thu được sản phẩm hình ảnh - Nguyên tắc hoạt động: chưa dán bu lông vào bàn tay thì hề khơng thể thăng được, cịn dán vào thì khả thăng tốt hơn, nếu bu lông càng nặng thì khả thăng cang cao - Ứng dụng: muốn tăng mức vững vàng của một vật nào đó thì ta cố gắng hạ thấp trọng tâm của vật: lọ hoa, lục bình, chai nước, chân quạt, chân cắm ô 2.3.2 Thiết kế dụng cụ bài: va chạm mềm và va chạm đàn hồi: Làm lắc va chạm liên thông - Cơ sở lý thuyết: va chạm đàn hồi xuyên tâm ta có vận tốc của mỗi vật sau va chạm được xác định theo công thức v1' = v 2' = ( m1 − m2 ) v1 + 2m2 v2 m1 + m2 ( m2 − m1 ) v + 2m2 v m1 + m2 Nhận xét: nếu hai qua cầu có khố lượng nhau: m1 = m2 thì v1 = v2 ; v2 = v1 => Có sự trao đổi vận tốc, đó vận tốc của vật này se truyền hoàn toàn cho vật Nếu ta cho các vật có khối lượng va chạm đàn hồi xuyên tâm với và bỏ qua hao phí thì tốc độ của vật cuối se tốc độ của vật đầu tiên - Dụng cụ chuẩn bị: giá đỡ gỗ kim loại, viên bi có móc treo có độ đàn hồi tốt: bi sắt bi ve, dây treo nhẹ - Cách làm: treo các viên bi vào dây theo kiểu chữ V, cho dao động thì các viên bi chuyển động một mặt phẳng ( không bị dung, lắc) và vị trí cân của các viên bi sát vào ' ' - Sản phẩm: sau làm ta thu được một vài sản phẩm của học sinh hình ảnh - Nguyên tắc hoạt động: kéo viên bi ngoài đến dây treo lệch góc định thả nhẹ, vì quá trình va chạm liên tiếp các viên bi là va chạm đàn hồi xuyên tâm nên viên bi cuối se có vận tốc vận tốc của viên bi ngoài cùng, theo định luật bảo toàn viên bi cuối se lên đến độ cao viên bi ban đầu, quá trình se lặp lặp lại Thực tế thì có hao phí nên hệ se chuyển động tắt dần, hệ se chuyển động càng lâu nếu hao phí càng nhỏ 2.3.3 Thiết kế dụng cụ bài: chuyển động bằng phản lực- làm ô tô phản lực tên lửa nước - Cơ sở lý thuyết: một hệ kín đứng yên, nếu có một phần của hệ chuyển động theo mợt hướng, phần cịn lại của hệ phải chủn động theo hướng ngược lại, chuyển động theo nguyên lý được gọi là chuyển động phản lực - Dụng cụ chuẩn bị: ô tô đồ chơi, quả bóng bay, ống hút nước dây buộc - Cách làm: thiết kế hệ thống ống dẫn khí xe hợp lý, thổi khí vào quả bóng bay và buộc chặt vào hệ thống dẫn khí ô tô đã được thiết kế từ trước - Sản phẩm: sau làm ta thu được sản phẩm hình Cấu tạo của hệ thớng ớng khí của tơ Ơ tô sau thổi khí - Nguyên tắc hoạt động: hệ gồm quả bóng bay( đã thổi) và ô tô là một hệ kín, đó ta bỏ bịt đầu ống khí thì khí se phụt về phía sau và ô tô chuyển động về phía trước theo nguyên tắc chủn đợng phản lực Ơ tơ càng nhẹ, ma sát càng nhỏ thì xe se càng nhanh và càng xa - Ứng dụng: chế tạo động phản lực, chế tạo tên lửa 2.3.4 Thiết kế dụng cụ bài: ứng dụng của định luật Béc-lu-ni - Cơ sở lý thút: mợt ớng dịng nằm ngang, tổng áp suất động và áp suất tĩnh một điểm bất kỳ là số Do đó áp suất động tăng lên thì áp suất tĩnh giảm xuống - Dụng cụ chuẩn bị: bình đựng nước nhựa có nắp, ống nước, kéo, dao cắt giấy, keo nến - Cách làm: đục các lỗ nắp bình sau đó gắn các ống hút hình ve - Sản phẩm: sau làm ta thu được một vài sản phẩm học sinh tự làm hình - Nguyên tắc hoạt động: đổ đầy nước vào bình chứa, sau đó dùng thổi mạnh vào ống nằm ngang Theo định luật Bec nu li đó áp suất tĩnh ống thẳng đứng se giảm xuống và nhỏ áp suất khí quyển, nước bình se bị đẩy lên và theo dòng bay ngoài ( Chú ý nắp bình phải khoét thủng thêm lỗ và mực nước đổ vào phải ngập ống thẳng đứng) - Ứng dụng: để làm bình tưới cây, pha sơn, phun tinh dầu… 2.3.5 Thiết kế dụng cụ bài: nở vì nhiệt của chất rắn- Làm băng kép - Cơ sở lý thuyết: nhiệt độ thay đổi thì kích thước của vật bị tha đổi, nếu xét theo một phương thì gọi là sự nở dài, xét theo tất cả các phương thì gọi là nở khối Các kim loại khác thì có hệ số nở dài khác Cho kim loại khác về hệ số nở dài khác được gắn chặt với bị đốt nóng có hệ số nở dài khác thì se se bị cong về phía kim loại co hệ số nở dài nhỏ Tùy theo yêu cầu kĩ thuật của dụng cụ người ta se thiết kế để băng kép cong theo chiều mong muốn - Dụng cụ chuẩn bị: kim loại có kích thước giống hệt nhau, một nhôm và một sắt, đinh tán, đục sắt, búa, đèn cồn - Cách làm: đục các lỗ thủng kim loại, sau đó dùng đinh tán cố định chặt kim loại với 10 - Sản phẩm: sau làm ta thu được sản phẩm hình 11 Băng kép trước bị đốt nóng Băng kép bị đốt nóng - Nguyên tắc hoạt động: bị đốt nóng nhôm có hệ số nở dài lớn sắt nên đó nó se có chiều dài lớn sắt và làm băng kép bị be cong về phía thép - Ứng dụng: làm các thiết bị đóng mở tự động hoạt động dựa vào nhiệt độ 2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường Đề tài của đã được kiểm nghiệm các năm học giảng dạy vật lý lớp 10, được học sinh đồng tình và đạt được kết quả khả quan Các em hứng thú học tập hơn, có thể kiểm chứng được các kiến thức vật lý đã học, từ đó có niềm tin sâu sắc vào bộ môn và ghi nhớ kiến thức một cách bản chất, lâu dài Kết luận, kiến nghị 3.1 Kết luận Đề tài đã giải quyết được các vấn đề sau: - Đưa một số kiến thức vật lý đến gần với cuộc sống đời thường, để quá trình tiếp thu kiến thức cảm thấy dễ dàng, gần gũi, thân quen không có gì là xa lạ 12 - Giúp các em rèn luyện kỹ làm việc theo nhóm, kỹ thực hành vật lý, nâng cao khả vận dụng kiến thức vào thực tiễn đời sống - Giúp học sinh rèn luyện kỹ phát hiện và giải quyết vấn đề 3.2 Kiến nghị Đề tài đã được thử nghiệm trường phở thơng, xong việc áp dụng cịn một phạm vi hẹp Do vậy, để đề tài được kiểm nghiệm và mang lại hiệu quả thiết thực cần được thử nghiệm một phạm vi rộng Với trình đợ cịn hạn chế, kiến thức thì rợng nên bài viết này có sai sót Kính mong được sự góp ý và trao đổi chân tình của quý đồng nghiệp để đề tài được hoàn thiện và có tác dụng hữu ích Xin chân thành cảm ơn XÁC NHẬN CỦA LÃNH ĐẠO Thanh Hóa, ngày 16/05/2021 Tôi xin cam đoan là SKKN mình viết không chép của người khác Tác giả Nguyễn Văn Thúy 13 Tài liệu tham khảo - SGK vật lý 10 bản và nâng cao - Sách bài tập vật lý 10 bản và nâng cao 14 MỤC LỤC Mở đầu: 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu Nội dung sáng kiến III Trang 01 01 01 01 02 2.1 Cơ sở lí luận của đề tài Thực trạng của đề tài Các biện pháp giải quyết vấn đề Hiệu quả của skkn…… Kết luận và đề suất 02 02 03 10 11 Tài liệu tham khảo 12 15 ... thuật cho học sinh Từ lý đưa sáng kiến kinh nghiệm: Hướng dẫn học sinh làm số dụng cụ đơn giản để kiểm chứng kiến thức Vật lí Đề tài này tập trung vào việc hướng dẫn sơ lược... dụng để giải quyết vấn đề Xuất phát từ tình hình thực tiễn mạnh dạn đưa sáng kiến kinh nghiệm ? ?Hướng dẫn học sinh làm một số dụng cụ đơn giản để kiểm chứng các kiến. .. sản phẩm vật lí đơn giản, giúp ích cho nhu cầu học tập, vui chơi hay giảng dạy của mình Ở phạm vi của một sáng kiến kinh nghiệm nên đưa một vài dụng cụ bản và dễ làm 2.3.1