Sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí là một trong những phương pháp hiệu quả để kích thích sự hứng thú học tập của học sinh. Trong cơ học, các thí nghiệm định lượng là rất cần thiết để giúp học sinh hiểu rõ các định luật cơ học. Bài viết này đề cập việc sử dụng cảm biến chuyển động Go!Motion kết nối máy tính để thực hiện lấy số liệu đối với một số thí nghiệm thực ở chương “Các định luật bảo toàn” trong chương trình Vật lí 10 để nâng cao hiệu quả dạy học.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH TẠP CHÍ KHOA HỌC HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF EDUCATION JOURNAL OF SCIENCE ISSN: KHOA HỌC GIÁO DỤC 1859-3100 Tập 14, Số (2017): 55-69 EDUCATION SCIENCE Vol 14, No (2017): 55-69 Email: tapchikhoahoc@hcmue.edu.vn; Website: http://tckh.hcmue.edu.vn ỨNG DỤNG CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG GO!MOTION VÀO DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN” – VẬT LÍ 10 Lê Hải Mỹ Ngân*, Trương Hồng Ngọc**, Phan Minh Tiến* Ngày Tòa soạn nhận bài: 08-8-2016; ngày phản biện đánh giá: 15-10-2016; ngày chấp nhận đăng: 06-01-2017 TĨM TẮT Sử dụng thí nghiệm dạy học Vật lí phương pháp hiệu để kích thích hứng thú học tập học sinh Trong học, thí nghiệm định lượng cần thiết để giúp học sinh hiểu rõ định luật học Bài viết đề cập việc sử dụng cảm biến chuyển động Go!Motion kết nối máy tính để thực lấy số liệu số thí nghiệm thực chương “Các định luật bảo tồn” chương trình Vật lí 10 để nâng cao hiệu dạy học Từ khóa: cảm biến chuyển động, định luật bảo tồn, thí nghiệm vật lí ABSTRACT Applying motion sensor Go!Motion in teaching “conservation laws” chapter of 10th grade Physics In-class physics experiments have proved to be an effective way to engage students in meaningful learning Quantitative experiments are also important for students to understand the fundamental laws of mechanics In this article, we discuss the use of motion sensor “Go!Motion” connected to computer in conducting experiments in the “Conservation laws” chapter of 10th grade Physics Keywords: motion sensor, conservation laws, in-class physics experiment Đặt vấn đề Cơ học học phần gần gũi mà học sinh (HS) tiếp cận chương trình Vật lí trung học phổ thơng (THPT) Vì vậy, để học sinh hiểu có niềm tin xác thực các định luật vật lí học việc thực thí nghiệm định lượng cần thiết Tuy nhiên, việc tiến hành thí nghiệm học mang tính định lượng giảng dạy hạn chế, việc thu nhận xử lí số liệu đại lượng vị trí, vận tốc, gia tốc Các thí nghiệm có trường THPT chủ yếu sử dụng máy gõ nhịp, cổng quang điện nên gặp phải trở ngại độ xác chưa cao, tốn nhiều thời gian thu thập xử lí số liệu, kích thước thí nghiệm cồng kềnh… Để giải vấn đề * ** Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm TPHCM; Email: nganlhm@hcmup.edu.vn Trường THPT Tenloman, TPHCM 55 Tập 14, Số (2017): 55-69 đáp ứng nhu cầu đổi phương pháp dạy học, việc sử dụng cảm biến chuyển động kết nối với máy vi tính giải pháp đáng quan tâm Giáo viên (GV) sử dụng cảm biến để thiết kế thí nghiệm hỗ trợ dạy nhằm tạo hứng thú phát huy tính tích cực học sinh trình học tập Bài viết đề cập vấn đề: (1) giới thiệu cảm biến chuyển động Go!Motion hãng Vernier ưu điểm cảm biến ứng dụng vào dạy học; (2) thí nghiệm học xây dựng kết hợp cảm biến chương “Các định luật bảo tồn”; (3) khả ứng dụng thí nghiệm dạy học Giới thiệu cảm biến chuyển động Go!Motion việc ứng dụng vào dạy học Vật lí THPT 2.1 Giới thiệu Hình Cảm biến chuyển động Go!Motion hãng Vernier Cảm biến chuyển động dùng để xác định vị trí, vận tốc, gia tốc đối tượng chuyển động - Trục xoay (1) để điều chỉnh hướng đầu dò cảm biến - Cổng USB (2) cho phép kết nối trực tiếp với máy tính mà khơng cần thiết bị tương thích, góp phần đơn giản hóa việc thiết lập thí nghiệm Các liệu thí nghiệm thu nhận xử lí phần mềm Logger pro 3.5.0 - Nút gạt (3) để điều chỉnh cảm biến phù hợp với đối tượng cần đo: xe chuyển động, vật rơi người chuyển động 2.2 Nguyên tắc hoạt động Cảm biến phát sóng siêu âm hình nón với góc đỉnh từ 15o đến 20o Sóng âm truyền mơi trường nước với vận tốc cỡ 1500m/s, chất rắn khoảng 5000m/s, cịn khơng khí khoảng 343m/s Sóng phát gặp đối tượng chuyển động cần khảo sát bị phản xạ trở lại Đầu dò cảm biến ghi nhận sóng phản xạ Nếu cảm biến phát đồng thời sóng siêu âm thu sóng phản xạ, đo khoảng thời gian từ lúc phát tới lúc thu về, từ xác định quãng đường mà sóng di chuyển Quãng đường di chuyển sóng lần khoảng cách từ cảm biến tới vật khảo 56 Lê Hải Mỹ Ngân tgk sát, theo hướng phát sóng Do đó, khoảng cách từ cảm biến tới vật khảo sát tính theo nguyên lí TOF (time of flight): = × với v = 343m/s vận tốc truyền âm khơng khí Dựa vào đó, cảm biến ghi nhận thời điểm vị trí tương ứng vật Đối tượng đo Cảm biến Máy vi tính có phần mềm xử lí số liệu Hiển thị kết lên hình Hình Sơ đồ ghép nối cảm biến Go!Motion với máy tính để khảo sát chuyển động 2.3 Ưu điểm cảm biến chuyển động Go!Motion phần mềm tương ứng việc ứng dụng vào giảng dạy Về cấu tạo - Cấu tạo nhỏ gọn, dễ sử dụng linh động; - Chức tự động điều chỉnh nhiệt độ giúp hạn chế ảnh hưởng nhiệt độ đến kết thí nghiệm; - Cảm biến cố định vào bàn ghế giá đỡ nhằm giảm tác động bên đến kết thu Về chức - Thu nhận liệu nhanh, độ xác cao, lượng liệu lớn - Phần mềm kết hợp (Logger Pro Logger Lite) hỗ trợ ghi nhận liệu, kết hợp xử lí số liệu biểu diễn thành đồ thị (x,t) (v,t) (a,t) - Phần mềm cung cấp nhiều cơng cụ để phân tích kết thí nghiệm như: Để xác định số liệu thí nghiệm thời điểm ta sử dụng chức “Examine”; để xác định giá trị lớn nhất, nhỏ hay trung bình khoảng thời gian ta có chức “Statistics”; để xác định dạng đồ thị ta dùng công cụ “Curve fit”; số chức khác Về ứng dụng dạy học Khi tiếp cận chương định luật bảo toàn, HS đa phần hướng dẫn suy luận định luật từ lí thuyết, kiểm chứng định luật số liệu có thí nghiệm kiểm chứng thường có tính chất định tính Ví dụ HS thực thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng, trường hợp va chạm mềm hệ kín gồm hai vật tương tác, vật ban đầu đứng yên Thí nghiệm thực cách dùng rung điện để xác định quãng đường mà vật khoảng thời gian Từ đó, học sinh xác định chuyển động vật chuyển động suy vận tốc vật trước 57 Tập 14, Số (2017): 55-69 sau va chạm: v1 s s , v1, Thực tính động lượng hệ trước sau va chạm, t t ta kiểm chứng định luật Tuy nhiên, sử dụng rung điện, ma sát băng giấy với phận rung điện, kết hợp băng giấy không thật thẳng gây sai số đáng kể cho thí nghiệm Một cách khác, HS kiểm chứng định luật bảo tồn động lượng cách định tính thí nghiệm xe động lực Trong trường hợp hệ hai vật tương tác máng thẳng nằm ngang ma sát không đáng kể, sau tương tác hai xe chuyển động gần Ta biến đổi việc kiểm chứng biểu thức: m1v1 m2 v2 m1v1, m2 v2, thành biểu thức: m1s1 m2 s2 m1 s1, m2 s2, Ta thấy rằng, việc tổ chức thí nghiệm học chương định luật bảo tồn cịn nhiều khó khăn: Tốn nhiều thời gian thu thập xử lí số liệu, độ xác cịn nhiều hạn chế, thí nghiệm mang tính chất định tính (nghe, nhìn) chưa có số liệu xác Thay vào đó, sử dụng cảm biến, GV thiết kế thí nghiệm thực kết hợp cảm biến Go!Motion kết hợp phần mềm Logger Pro cài đặt máy tính để khảo sát kiểm chứng định luật bảo tồn thơng qua liệu đồ thị cách định lượng rõ ràng Những thí nghiệm học kết hợp cảm biến Go!Motion 3.1 Thí nghiệm khảo sát/kiểm chứng định luật bảo tồn động lượng Dụng cụ thí nghiệm: - Hai cảm biến Go!Motion, phần mềm Logger Pro 3.5; - Máng trượt ma sát không đáng kể, hai xe động lực 500g, nặng 500g Thí nghiệm va chạm mềm Đặt hai đầu xe có băng dính đối diện Cho xe chuyển động phía xe va chạm với xe đứng yên Sau hai xe dính vào chuyển động máng Đặt cảm biến đầu để thu nhận liệu GV thiết lập chương trình Logger Pro để hiển thị đồng thời xử lí liệu: thời điểm, vị trí, vận tốc Hình Sơ đồ bố trí thí nghiệm va chạm mềm hai xe có băng dính 58 Lê Hải Mỹ Ngân tgk Hình GV thực thí nghiệm va chạm mềm, biểu diễn kết kết hợp video Hình Đồ thị vận tốc - thời gian hệ hai xe trước sau va chạm mềm Theo Hình nhận thấy, xe thứ ban đầu chuyển động nhanh dần, sau chuyển động thẳng khoảng từ 0,7s đến 1,0s Để xác định vận tốc ban đầu xe 1, GV sử dụng chức “Statistics” để xác định giá trị vận tốc trung bình đoạn xe chuyển động thẳng Sau xe thứ va chạm vào xe thứ hai chuyển động Ta xác định vận tốc hệ sau tương tác cách sử dụng chức “Statistics” để có vận tốc trung bình vùng hai xe chuyển động (từ 1,10s đến 1,45s) Chúng thực thu thập số liệu lần, đồng thời thay đổi vận tốc đầu thay đổi khối lượng xe Bảng Khối lượng vận tốc hai xe trước sau va chạm Vận tốc sau (kg) Vận tốc đầu (m/s) 0,510 0,515 1,010 0,510 Lần m1 (m/s) m2 Vận tốc đầu Vận tốc sau (kg) (m/s) (m/s) 0,248 0,510 0,248 0,354 0,228 0,510 0,228 0,464 0,151 1,010 0,151 59 Tập 14, Số (2017): 55-69 Bảng Động lượng hệ hai xe trước sau va chạm Sau va chạm Trước va chạm Tỉ lệ ′ p1 p2 p (hệ) p’1 p’2 p’ (hệ) (kg.m/s) (kg.m/s) (kg.m/s) (kg.m/s) (kg.m/s) (kg.m/s) 0,200 0,262 0,126 0,126 0,252 96,1% 0,358 0,358 0,230 0,116 0,347 96,7% 0,237 0,237 0,077 0,153 0,230 97,0% Lần HS theo dõi thí nghiệm, ghi nhận số liệu, tự xử lí nhận xét để rút kết luận: động lượng hệ trước sau va chạm giữ không đổi Bên cạnh đó, GV cịn kết hợp cho HS khảo sát động hệ hai xe Bảng Động hệ hai xe trước sau va chạm Sau va chạm Trước va chạm Tỉ lệ đ′ đ Lần Wđ1 (J) Wđ2 (J) Wđ (hệ) (J) W’đ1 (J) W’đ2 (J) W’đ (hệ) (J) 0,0574 0,0574 0,0130 0,0130 0,0260 47,7% 0,0633 0,0633 0,0263 0,0263 0,0395 62,4% 0,0549 0,0549 0,0058 0,0058 0,0173 31,6% HS rút kết luận, va chạm mềm, động lượng hệ bảo toàn động hệ khơng bảo tồn lượng mát chuyển hóa thành nhiệt, tiếng ồn… q trình va chạm Thí nghiệm va chạm đàn hồi + Thí nghiệm Xe chuyển động va chạm với xe đứng yên Theo lí thuyết, sau va chạm, xe đứng yên, xe chuyển động với tốc độ tốc độ đầu xe Hình Sơ đồ bố trí thí nghiệm va chạm đàn hồi hai xe khối lượng trường hợp xe chuyển động tới va chạm với xe đứng yên 60 Lê Hải Mỹ Ngân tgk Trước va chạm Sau va chạm Hình Đồ thị vận tốc - thời gian hệ hai xe trước sau va chạm đàn hồi Dựa vào Hình 7, HS dễ dàng nhận thấy, đường biểu diễn xe ban đầu chuyển động, đường biểu diễn phía xe ban đầu đứng yên Trên đồ thị, GV HS thấy kết thí nghiệm phù hợp với lí thuyết GV thay đổi khối lượng hai xe tiếp tục thực thí nghiệm khảo sát + Thí nghiệm Hai xe động lực khối lượng, ban đầu đứng yên, sau tương tác chúng chuyển động ngược chiều Theo lí thuyết, hai xe chuyển động với tốc độ ngược chiều Hình Sơ đồ bố trí thí nghiệm va chạm đàn hồi hai xe khối lượng ban đầu đứng yên Trước va chạm Sau va chạm Hình Đồ thị vận tốc – thời gian hai xe va chạm đàn hồi hai xe khối lượng ban đầu đứng yên 61 Tập 14, Số (2017): 55-69 Với thí nghiệm này, GV dạy HS định luật bảo toàn động lượng trước, sau cho HS dự đốn dạng đồ thị thu va chạm mềm khối lượng khác khối lượng với Tiến trình giúp HS vận dụng kiến thức học giúp HS phát triển khả đọc đồ thị biểu diễn chuyển động Một cách khác, GV thực thí nghiệm va chạm mềm đàn hồi sau dạy cho HS khái niệm động lượng Dựa vào đồ thị số liệu HS có suy đốn ban đầu nội dung định luật bảo toàn động lượng GV củng cố cho HS sau chứng minh lí thuyết Đây cách định hướng HS tìm hiểu tri thức theo đường khoa học 3.2 Thí nghiệm khảo sát gốc Với hỗ trợ thiết lập vị trí chọn gốc phần mềm Logger pro 3.5.0, GV khảo sát vật rơi tự gốc chọn cách linh hoạt Lưu ý cảm biến này, đặt mặt cảm biến hướng lên chiều dương hướng lên; cịn ta bố trí cảm biến cao mặt cảm biến hướng xuống chiều dương chiều từ mặt cảm biến hướng xuống đất Hình 10 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát gốc Chúng sử dụng cảm biến trái banh để khảo sát Để chọn gốc năng, ta nhấp tổ hợp phím “Ctrl+0” Thiết lập hàm cách chọn “Data” nhấp chọn “New Calculated column” Hàm năng: “T=m*g*“vị trí” Hình 11 Đồ thị biểu diễn việc chọn gốc vị trí cách mặt đất đoạn h số liệu tương ứng thu thả vật từ độ cao h’>h 62 Lê Hải Mỹ Ngân tgk Ở Hình 11, dựa vào đồ thị kết hợp với bảng số liệu, GV yêu cầu HS mô tả chuyển động vật, ngược lại GV kết hợp với việc quay video dùng phần mềm phân tích video để HS vẽ đồ thị chuyển động vật 3.3 Thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo tồn Đối với định luật bảo toàn trường hợp vật chịu tác dụng trọng lực, GV khảo sát chuyển động rơi tự bóng hay dao động lắc đơn Bằng hỗ trợ thiết lập hàm động năng, năng, phần mềm Logger Pro 3.5.0, GV đồ thị biểu diễn ba hàm theo thời gian Dựa vào đồ thị số liệu thu nhận, GV HS nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn GV thiết lập hàm lượng cách chọn “Data” nhấp chọn “New calculated column” Khi thực thí nghiệm, GV cần lưu chọn gốc phù hợp với mục đích thí nghiệm Thí nghiệm vật rơi tự GV cần sử dụng cảm biến để khảo sát dạng lượng vật rơi tự Thí nghiệm bố trí theo Hình 11 Trước thu thập liệu, GV cần chọn gốc mặt đất cách nhấn tổ hợp phím “Ctrl+0” Lưu ý thí nghiệm này, GV phải thiết lập hàm động năng, cách nhấp chuột vào “Data” chọn “New calculated column” Hình 12 Màn hình hiển thị kết thí nghiệm khảo sát vật rơi tự do: bên trái liệu động năng, vật; bên phải đồ thị biểu diễn động năng, Dựa vào số liệu đồ thị biểu diễn Hình 12, HS nhận xét chuyển hóa lượng động HS xử lí số liệu để nhận xét tính chất bảo tồn vật 63 Tập 14, Số (2017): 55-69 Bảng Bảng xử lí số liệu vật rơi tự Lần đo Động (J) Thế (J) Cơ năng(J) 0,018 3,839 3,857 0,326 3,526 3,852 1,140 2,729 3,869 1,706 2,139 3,845 2,343 1,440 3,783 = 3,8412 Giá trị trung bình: Sai số trung bình: Sai số tương đối: = ∆ =0,0232 100%=0,61% Việc xử lí số liệu rèn luyện cho HS kĩ thực nghiệm, đồng thời khẳng định tính đắn định luật Dù thí nghiệm thực tế nên sai số mức độ sai số bé chấp nhận Thí nghiệm lắc đơn: Mục đích thí nghiệm khảo sát chuyển hóa động bảo toàn lắc đơn Trong thí nghiệm này, GV cần dùng cảm biến để khảo sát chuyển động lắc đơn dao động qua lại quanh vị trí cân Hình 13 Sơ đồ thí nghiệm khảo sát lắc đơn Để khảo sát, GV cần thiết lập hàm động năng, thông qua liệu vị trí vận tốc mà cảm biến đo Khi thực thí nghiệm, cần chọn gốc vị trí vật cân để vị trí vật mà cảm biến thu li độ vật Sau thực thí nghiệm, GV thu hình ảnh đồ thị cụ thể Dựa vào đó, GV kiểm chứng định luật bảo toàn bảo toàn vật chịu tác dụng trọng lực 64 Lê Hải Mỹ Ngân tgk Hình 14 Màn hình hiển thị kết thí nghiệm lắc đơn: đồ thị phía biểu diễn vị trí vận tốc theo thời gian; đồ thị phía biểu diễn động năng, lắc đơn Bảng Bảng xử lí số liệu động năng, năng, lắc đơn Lần đo Động (J) Thế năng(J) Cơ năng(J) 0,00019 0,00026 0,00045 0,00017 0,00030 0,00047 0,00015 0,00030 0,00045 0,00024 0,00020 0,00044 0,00015 0,00030 0,00045 Giá trị trung bình: =0,000452 Sai số trung bình: Sai số tương đối: = ∆ =0,000007 100%=1,5% Thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo tồn lắc lị xo Thí nghiệm cần dùng cảm biến để khảo sát chuyển động lắc lò xo dao động qua lại quanh vị trí cân Hình 15 Sơ đồ bố trí thí nghiệm lắc lò xo thẳng đứng 65 Tập 14, Số (2017): 55-69 (a) b) c) Hình 17 Đồ thị biểu diễn (a) động năng, (b) (c) theo thời gian lắc lò xo Đồ thị minh họa rõ ràng cho biến đổi điều hòa động Đặc biệt, biểu diễn hệ trục tọa độ HS dễ dàng nhận thấy chuyển hóa qua lại động năng: Khi động tăng giảm ngược lại; động cực tiểu cực đại ngược lại Bên cạnh đồ thị lắc lị xo cho thấy tính chất bảo tồn vật tác dụng lực đàn hồi Định hướng vận dụng thí nghiệm vào dạy học Khi sử dụng cảm biến chuyển động kết hợp thí nghiệm thực, HS trực tiếp tham gia vào làm thí nghiệm để kiểm chứng kiến thức mà HS học sử dụng kết dụng kết thí nghiệm để rút kiến thức cần học HS củng cố thêm nhiều kĩ năng, đặc biệt kĩ đọc đồ thị Đây kĩ quan trọng, nhiên trường phổ thông HS chưa rèn luyện nhiều Rất nhiều HS trường phổ thơng gặp khó khăn việc đọc hiểu đồ thị Sử dụng thí nghiệm thực kết hợp cảm biến phần mềm xử lí cách hiệu giúp HS hiểu ý nghĩa đồ thị Đồng thời, HS rèn luyện tư việc thiết kế thí nghiệm để khảo sát kiểm chứng kiến thức Thông qua việc trả lời câu hỏi mà học sinh gặp phải thiết kế tiến hành thí nghiệm, giúp HS vận dụng kiến thức hiểu sâu chất vật lí chương GV tổ chức hoạt động dạy học theo phương pháp như: Dạy học nêu vấn đề, dạy học dự án, xây dựng tốn ngược để kích thích hoạt động học tập giống tính sáng tạo HS việc xây dựng thí nghiệm để kiểm chứng, rút định luật từ thí nghiệm ứng dụng thực tiễn 66 Lê Hải Mỹ Ngân tgk Để việc thực thí nghiệm dùng cảm biến kết nối với máy tính đạt hiệu cao, GV cần chuẩn bị, nghiên cứu cẩn thận thiết kế hoạt động thí nghiệm cho phù hợp với đặc thù HS - Bước 1: Xác định mục tiêu thí nghiệm - Bước 2: Chọn thiết bị bố trí thí nghiệm, dự đốn kết thu thập cách phác thảo đồ thị thu - Bước 3: Kết nối trực tiếp cảm biến với máy vi tính cáp USB Khởi động chương trình Logger Pro, thiết lập số liệu cần biểu thị giao diện chương trình - Bước 4: Tiến hành thí nghiệm, điều chỉnh thời gian thu thập liệu phần “data colection” mục “Length” “Sampling rate” nhấp chuột vào nút “Collect” để thu thập số liệu Trong trường hợp muốn dừng việc thu thập số liệu nhấp chuột vào “Stop” - Bước 5: Phân tích kết thí nghiệm dựa vào đồ thị thu Ví dụ: Khảo sát định luật bảo toàn vật chịu tác dụng lực đàn hồi Bước Xác định mục tiêu Xây dựng định luật bảo toàn trường hợp vật chịu tác dụng lực đàn hồi khảo sát đồ thị động năng, nhờ số liệu tọa độ, vận tốc, gia tốc mà cảm biến thu Con lắc lị xo có khối lượng m, chuyển động với vận tốc v có động năng: = đàn hồi: = Bước Thiết bị bố trí thí nghiệm Dụng cụ thí nghiệm gồm lị xo có độ cứng nhỏ (3-10 N/m); giá đỡ; nặng có khối lượng 30g-100g; cảm biến chuyển động; máy vi tính GV thực hai hướng giảng dạy: Hướng thứ từ thí nghiệm suy định luật hướng thứ hai từ định luật làm thí nghiệm để kiểm chứng - Theo định hướng thứ nhất, HS tiến hành phác thảo đồ thị vị trí theo thời gian vận tốc theo thời gian lắc lò xo dao động lên xuống chu kì Trên bảng phác thảo (x,t) (v,t), vẽ đồ thị động năng, theo thời gian đồ thị - Theo định hướng thứ hai, HS biết đại lượng bảo toàn nên đồ thị đường thẳng HS dự đoán đồ thị động theo thời gian nhờ chuyển hóa động lắc lị xo chu kì chuyển động Bước Thiết lập kết nối GV xây dựng hàm động năng, năng, cách chọn “data”, nhấp chọn “new caculated column” Để hiển thị hàm đồ thị, ta nhấp douple 67 Tập 14, Số (2017): 55-69 click vào đồ thị hình chọn “graph options”-> “axes options”-> click chọn hàm động năng, năng, Bước Tiến hành thí nghiệm Điều chỉnh thời gian thu thập liệu phần “data colection” mục “length” s “sampling rate”= 40 samples/second Chọn gốc việc nhấn tổ hợp phím “Ctrl+0” vị trí nặng li độ Cho lắc dao động; thấy lắc dao động ổn định nhấp chuột vào nút “collect” để thu thập số liệu Bước So sánh đồ thị thu từ thực tế đồ thị mà ta dự đốn trước Nếu định luật ta nghiệm Nếu sai lệch ta kiểm tra lại thao tác làm thí nghiệm; vị trí cảm biến Do cảm biến tuyệt đối định vị đối tượng đối tượng mà ta cần khảo sát nên tiến hành bố trí thí nghiệm, giáo viên phải đặt vật cần khảo sát phạm vi hình nón sóng siêu âm phát Bên cạnh đó, cần đảm bảo vật nằm cách cảm biến tối thiểu 15cm tối đa 6m, phạm vị cảm biến thu số liệu xác Trong q trình thực thí nghiệm GV cần lưu ý nhiều yếu tố để đảm bảo thí nghiệm xác như: - Đảm bảo khoảng cách cảm biến đối tượng cần đo khơng có vật gây nhiễu - Kiểm tra độ phẳng bề mặt bàn ghế nơi đặt cảm biến Nếu không phẳng, tín hiệu thu khơng xác cảm biến thu lệch tín hiệu đối tượng cần đo Khi cảm biến thu thập số liệu cần tránh việc tác động vào nơi đặt cảm biến để giảm rung lắc - Kiểm tra bề mặt đối tượng cần khảo sát phẳng hay gồ ghề Nếu bề mặt gồ ghề sóng phản xạ mà cảm biến thu biến động Nếu phải làm việc với đối tượng nên gắn thêm chắn đối tượng bố trí cảm biến thu tín hiệu chắn tín hiệu mà cảm biến thu đối tượng mà ta cần khảo sát, ổn định xác - Chú ý đối tượng cần đo để lựa chọn chế độ cảm biến phù hợp cách điều chỉnh nút gạt cảm biến Bên cạnh đó, GV cần điều chỉnh tốc độ thu thập liệu thời gian thu thập liệu cách linh động để phù hợp với thí nghiệm khảo sát nhằm thu kết xác - Đối với thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn vật chịu tác dụng lực thế, GV cần phải chọn gốc để vị trí mà thu li độ vật Sau lần làm thí nghiệm, GV phải chọn lại gốc kiểm tra lại vị trí cảm biến so với vật để đảm bảo không bị lệch so với ban đầu Khi tiến hành thí nghiệm, thao tác cần cẩn thận, nhẹ nhàng để đối tượng khơng bị lệch khỏi phạm vi sóng hình nón 68 Lê Hải Mỹ Ngân tgk Ví dụ: Khi thực thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo tồn vật chịu tác dụng lực đàn hồi, GV cần nặng vào lò xo thẳng đứng Khi nặng đứng yên GV chọn gốc Khi cho lắc dao động ta cần kéo nén lắc theo phương thẳng đứng so với cảm biến, tác dụng lực vừa phải để lắc dao động lên xuống không bị nhiễu việc lắc vừa lên xuống vừa qua lại Như làm cho cảm biến thu thập số liệu không xác Sau thí nghiệm, ta cần kiểm tra lại tất việc bố trí thí nghiệm việc chọn gốc kết thu đảm bảo xác Khi viết hàm cho đối tượng cần xem xét kĩ lưỡng để vị trí cảm biến thu nhận phù hợp hàm Kết luận Trong báo này, trình bày số thí nghiệm va chạm mềm, va chạm đàn hồi thí nghiệm khảo sát vật rơi tự do, lắc đơn lắc lò xo Việc sử dụng cảm biến Go!Motion kết hợp với phần mềm Logger Pro giúp thí nghiệm định lượng thu nhận liệu kết xác Đặc biệt, với chức vẽ đồ thị, kết thí nghiệm biểu diễn cách sinh động rõ ràng Các thí nghiệm công cụ tốt để HS phát triển rèn luyện lực thực nghiệm, đặc biệt khả đọc đồ thị, xử lí số liệu vận dụng kiến thức để suy luận phương án thí nghiệm kiểm chứng lí thuyết TÀI LIỆU THAM KHẢO Lương Duyên Bình (chủ biên), Nguyễn Xuân Chi, Tơ Giang, Trần Chí Minh, Vũ Quang, Bùi Gia Thịnh (2010), Sách giáo khoa Vật lí 10 ban bản, Nxb Giáo dục Lê Hoàng Anh Linh (2013), Thiết kế thí nghiệm học dùng cảm biến sonar sử dụng dạy học chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 trung học phổ thông, Luận văn Thạc sĩ Giáo dục học, Trường Đại học Sư phạm TPHCM Phạm Xuân Quế (2007), “Ứng dụng công nghệ thông tin tổ chức hoạt động nhận thức vật lí tích cực, tự chủ sáng tạo”, Nxb Đại học Sư phạm Nguyễn Đức Thâm (chủ biên), Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2003), Phương pháp dạy học Vật lí trường phổ thông, Nxb Đại học Sư phạm 69 ... thí nghiệm học xây dựng kết hợp cảm biến chương “Các định luật bảo tồn”; (3) khả ứng dụng thí nghiệm dạy học Giới thiệu cảm biến chuyển động Go!Motion việc ứng dụng vào dạy học Vật lí THPT 2.1... Thịnh (2 010) , Sách giáo khoa Vật lí 10 ban bản, Nxb Giáo dục Lê Hồng Anh Linh (2013), Thiết kế thí nghiệm học dùng cảm biến sonar sử dụng dạy học chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 trung học phổ... nối cảm biến Go!Motion với máy tính để khảo sát chuyển động 2.3 Ưu điểm cảm biến chuyển động Go!Motion phần mềm tương ứng việc ứng dụng vào giảng dạy Về cấu tạo - Cấu tạo nhỏ gọn, dễ sử dụng