Lực đẩy acsimet các em đã được học từ cấp hai, nếu sau khi học lại ở bậc cao đẳng mà yêu cầu các em viết biểu thức hay các định lực đẩy ácimet tác dụng lên một vật chìm trong nước thì ch[r]
(1)KHƠI DẬY NIỀM ĐAM MÊ Quá trình dạy và học tích cực đòi hỏi phải có biến đổi không ngừng tư lẫn hành động người dạy và người học Trong quá trình đó không thể thiếu niềm đam mê khoa học Đã là giáo viên, mong muốn khơi dậy học sinh niềm đam mê đó, làm nào? Đó là thách thức, quá trình sáng tạo không ngừng, đòi hỏi chính thân người thầy trước hết phải có niềm đam mê lớn Môn vật lí mà tôi giảng dạy đã có hút kì lạ từ chính huyền ảo các quy luật tự nhiên Nhưng đôi quá trình dạy và học, vì quá để tâm tới câu chữ, tới các định lí, định luật mà ta bỏ qua sắc màu tự nhiên chính các tượng đó, làm nó trở nên khô cứng và thiếu hấp dẫn Người học thì thấy nhàm chán, người dạy thì thấy tẻ nhạt, nặng nề Vậy ta lại không trả lại hấp dẫn vốn có môn học? Trong bài viết này tôi muốn bày tỏ số gợi ý sử dụng lồng ghép các thí nghiệm đơn giản, dễ làm dạy và học vật lí trường Cao đẳng để bài học sinh động hơn, thực tế và hút Đối với học phần nhiệt học, bài hóa và ngưng tụ, mở đầu câu hỏi “khi bay nhiệt độ chất lỏng thay đổi nào?” Muốn biết bạn hãy xoa chút cồn lên da ta cảm thấy mát lạnh cồn bay đã mang theo nhiệt lượng chỗ bôi cồn đó Còn chưa tin vào cảm giác mình ta có thể làm thí nghiệm nhiệt kế bầu ướt để kiểm tra sau: lấy hai nhiệt kế (H 1.1), đem bọc đầu nhiệt kế bông, tưới ẩm phần bông bọc đó cồn nước Một lát sau, bạn thấy nhiệt độ trên nhiệt kế đó là thấp nhiệt kế (H 1.2) Thực nghiệm này điều gì? Chất lỏng (nước, rượu …) có thể bay và việc giảm nhiệt độ này chứng tỏ bay thì chất lỏng lạnh dần và tiếp thu nhiệt lượng môi trường xung quanh Thay cho câu thông báo hay diễn tả lời, học sinh cảm nhận trực tiếp, kiến thức khắc sâu H H 1.2 1.1 Để củng cố kiến thức chương Biến đổi trạng thái các chất, H2 ta làm thí nghiệm cho nước vào cốc nhỏ, và cốc to, sau đó treo cốc nhỏ vào cốc to, và dùng đèn cồn để nung nóng phía đáy cốc lớn Một lát sau nước cốc to sôi bùng lên Nhưng thật lạ là nước cốc nhỏ lại không sôi bùng lên, dù có tiếp tục đun lâu đáy (2) cốc to (H 2) Dùng nhiệt kế để đo thì thấy nhiệt độ cốc to và cốc nhỏ Học sinh phải trả lời đun mãi mà nước không sôi Hãy khuyến khích để học sinh mạnh dạn bày tỏ ý nghĩ mình, bạn biết học sinh mình có gì đầu và kiến thức mà họ thu lượm tròn trịa hay méo mó Học sinh phải tổng hợp các kiến thức truyền nhiệt, hóa để tìm câu trả lời Vì nhiệt độ nước cốc to tăng đến 100 oC, nước cốc nhỏ tăng lên đến 100oC, nước cốc to tăng đến 100 oC thì sôi, nhiệt lượng nó tiếp tục nhận dùng để làm nước hoá hơi, nhiệt độ nước cốc to không tăng Do vậy, cốc to và cốc nhỏ không có trao đổi nhiệt Nước cốc nhỏ không còn tiếp tục hấp thu nhiệt lượng từ nước cốc to nên không thể sôi Chuẩn bị qủa bóng bay và chai cổ dài Cho qủa bóng vào chai, vành chặt miệng bóng quanh miệng chai Đặt mồm vào miệng chai, bạn thổi thật mạnh qủa bóng bay phồng to lên cỡ nào? Bạn nghĩ sao? Quả bóng to lên hết cỡ đến chai? Nhưng không, kết qủa, bóng phồng lên chút, không to lên nữa! Do chai có không khí Khi đã dùng miệng qủa bóng vành chặt lấy miệng chai thì số không khí đó bị nút chặt chai Khi bạn thổi thể tích khí chai bị ép đã co lại phần, đó áp lực chai tăng lên, áp lực qủa bóng bay tăng lên Khi áp lực chai và áp lực sinh bóng bay là tương đương thì thổi qủa bóng bay không to thêm Đây là ví dụ tốt để củng cố kiến thức cho định luật Boile-Mariot Đến học cơ, các định luật Newton và các lực tự nhiên ta có thể làm các thí nghiệm nhỏ lí thú, ví dụ “chiếc cốc tự biết đi” Tìm kính, ngâm nước lúc, sau đó đầu đặt lên bàn, còn đầu thì gác lên sách (cao độ 5- 6m) Lấy cốc thuỷ tinh, miệng cốc có bôi ít nước, lật ngược, úp miệng cốc trên miếng kính Khi đó, tay cầm nến đã đốt cháy hơ nóng phần đáy cốc Bạn ngạc nhiên thấy: Chiếc cốc tự nó biết dịch chuyển qua bên! (H3) Đã có lực nào tác dụng làm cốc biết vậy? Học sinh bạn có thể trao đổi đưa lí giải để tìm người tàng hình đã đẩy cốc Đó là nóng làm không khí cốc giãn nở vì nhiệt, muốn thoát ngoài cốc Nhưng miệng cốc đã bị lật úp, lại có lớp H3 nước bịt kín miệng cốc, không khí nóng không thoát nổi, có cách phải đội cốc lên, giảm áp lực làm lực ma sát nhỏ và tác dụng trọng lực, cốc trượt suống theo chiều nghiêng đặt miếng kính Với thí nghiệm này để giải thích phải vận dụng kiến thức học phần khác để tránh hình thành học sinh kiểu tư theo lối mòn, tìm kiếm câu trả lời sách hay lục tìm kiến thức chương bài cách máy móc, đòi hỏi học sinh suy tưởng và tư rộng mở hơn, tự Đối với học phần Quang học hội làm thí nghiệm càng nhiều với nhiều màu sắc Về tán xạ ánh sáng, đầu tiên ta hãy cho học sinh làm thí nghiệm “nước màu”: Trong cốc nước chứa đầy nước, H4 (3) cho vào hai thìa canh sữa bò nước cơm, khuấy Dùng dây nhỏ quấn gương phẳng, treo ngâm vào cốc Dùng đèn pin vừa lắp pin chiếu vào gương phẳng, quan sát thấy ánh sáng phản xạ lại từ gương phẳng có mang màu Nếu không ngừng thay đổi độ sâu gương nước thì màu sắc ánh sáng phản xạ không ngừng biến đổi - đưa gương từ chỗ nông xuống sâu thì màu ánh sáng phản xạ thay đổi từ trắng - vàng - đỏ - đỏ sẫm Lí là ánh sáng trắng là tổng hợp các ánh sáng đơn sắc có màu và có độ dài bước sóng khác (đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím) hợp thành Trong ánh sáng màu tím, lam… có bước sóng khá ngắn, khả xuyên thấu kém, qua lớp chất lỏng thì bị phân tử nước và hạt nhỏ huyền phù làm tán xạ, nên không có cách gì xuyên qua lớp nước; còn ánh sáng vàng, cam, đỏ có bước sóng tương đối dài, khả xuyên thấu theo thứ tự mà tăng lên Do đó có tượng nêu trên Sau giải thích thí nghiệm này học sinh có thể vận dụng để giải thích ông trời lại thích khoác lên mình áo xanh? Tại bình minh có màu hồng … Đứng cách gương lớn lắp cánh tủ quần áo khoảng mét, dùng khăn bông bay trùm lấy đầu mình, giơ đèn pin cao ngang đầu rọi sáng vào gương Khi nhìn thấy tia phản xạ lại từ gương phát vòng hào quang đẹp Ánh sáng không có thể phản xạ, mà gặp vật cản nhỏ (ở thực nghiệm này là sợi khăn ni - lông) thì phát sinh nhiễu xạ Với ánh sáng có màu sắc (bước sóng) khác thì phát sinh nhiễu xạ, mức độ uốn gãy chúng khác nhau, nên hình thành vòng sắc màu rực H5 rỡ - vòng hào quang đẹp vô vàn! (H5) Ta hoàn toàn có thể dùng vòng hào quang huyền ảo đó để giới thiệu nhiễu xạ, nó kích thích trí tò mò các em muốn tìm hiểu ánh sáng nhiễu xạ nào? (4) Lấy hai nắp hộp nhựa mềm, có đường kính 30-40 milimét, dùng đầu kim nhọn hơ nóng đỏ để đục lỗ nhỏ (đường kính khoảng milimét) nắp Sau đó hai bên nắp, khoan hai lỗ nhỏ để luồn dây, làm thành cặp kính đeo Đeo cặp kính đó lên mắt, bạn nhìn rõ thứ xung quanh (H6) Kỳ lạ với cặp kính đó thì người cận thị, viễn thị nặng đến bao nhiêu thì có thể nhìn thấy vật rõ Đây là vận dụng nguyên lí tạo ánh qua lỗ nhỏ Khi ánh sáng xuyên qua lỗ nhỏ, cho dù vật hứng sáng gần hay xa, thì ảnh nó rõ Võng mạc mắt người tựa màn H6 hứng sáng Với người mắt bị cận thị thì ảnh thường rơi vào trước màn hứng sáng (võng mạc), còn với người bị viễn thị thì ảnh rơi sau màn hứng sáng ảnh không rơi vào màn hứng sáng thì nhìn không rõ Khi mắt kính có đục lỗ nhỏ thì dù cận thị hay viễn thị, ảnh có thể hình thành trên võng mạc, cho nên nhìn rõ Đây là minh chứng tốt cho nguyên lí tạo ảnh qua lỗ nhỏ Và sau học phần quang hình ta có thể thách thức học sinh câu đố: làm nào để xác định tiêu cự thấu kính phân kì (một kính cận)? Cho các em thời gian và xem các em sáng tạo, có thể ta tìm nhiều cách hay ngoài cách lấy bìa màu trắng để vẽ nên hình cặp mắt kính có kích thước gấp đôi mắt kính thực tế người cận thị (chỉ độ dài, rộng) Đặt mặt kính song song và phía trên bìa đó, cho tia nắng chiếu thẳng vào, điều chỉnh cự ly mặt kính và bìa cho bóng mặt kính chồng khít lên mặt vẽ trên bìa, dùng thước đo cự ly mặt kính và bìa, cự ly đó chính là tiêu cự f (đơn vị là mét) mặt kính Trong phần học chất lưu có nhiều thí nghiệm thú vị ứng dụng sống Lực đẩy acsimet các em đã học từ cấp hai, sau học lại bậc cao đẳng mà yêu cầu các em viết biểu thức hay các định lực đẩy ácimet tác dụng lên vật chìm nước thì đa phần học sinh làm tốt làm thí nghiệm lấy chai thuỷ tinh suốt, chứa ít nước nóng, xóc mạnh để tạo bọt lên phía trên Quan sát kĩ thấy bọt khí to thì lên nhanh, bọt khí nhỏ thì lên chậm, có bọt khí nhỏ thì lâu lên tới mặt nước Yêu cầu các em giải thích Khi đó chưa đã dễ dàng nhận chính lực đẩy acsimmet đã làm nên khác biệt không thật hiểu vấn đề Tìm hiểu phương trình Bernoulli, học sinh có thể vận dụng để lí giải nhiều tượng tự nhiên Lấy ví dụ nhỏ: dùng lõi ống chỉ, cắt lấy miếng bìa hình vuông, đóng ghim vào miếng bìa đó Dùng tay đỡ miếng bìa để ghim lồng vào lỗ lõi Từ phía trên lõi chỉ, ta thổi mạnh đồng thời bỏ tay đỡ miếng bìa ra, miếng bìa nào? … rơi xuống … đó là câu trả lời phổ biến Nhưng bạn thấy tờ bìa không rơi xuống mà lơ lửng sát phần phía lõi Thật bất ngờ, thật vì bạn dùng sức để thổi thì dòng khí tốc độ cao thoát từ khe hở phần lõi và tờ bìa Áp suất chỗ khe hở đó nhỏ áp suất mặt tờ bìa, đó tờ bìa bị không khí phía nâng lên, không rơi Đó chính là nguyên lí bay lên máy bay Mặt trên cánh máy bay thiết kế có hình lòng mo, còn mặt thì phẳng Khi máy bay bay phía trước, dòng khí mặt trên cánh máy bay có tốc độ lớn dòng khí phía cánh, máy bay có lực nâng lên tương đối lớn (5) Lấy que diêm, dùng ít nhựa cao su bọc đầu que diêm diều chỉnh lượng cao su bọc thêm để que diêm có thể đứng thẳng, lơ lửng bình nước Cho que diêm đã chuẩn bị xong trên, thả vào bình hẹp miệng, chứa nước Dùng ngón tay cái ấn chặt, bịt miệng bình cho ngón tay cái và nước bình không lưu lại bọt khí Khi ấn ngón tay cái xuống, que diêm H7 chìm xuống đáy bình; khẽ nâng chút (để có áp lực nhỏ), que diêm đáy bình từ từ lên Không chế áp lực ngón tay đè lên miệng bình có thể làm cho que diêm lặp lại chuyển động chìm, bình Bạn trở thành nhà ảo thuật tài ba còn học sinh bạn là khán giả chăm chú, bắt đầu bài học thật hấp dẫn Và kết thúc bài học ta trở lại thí nghiệm và trao cho các em hội vạch trần bí mật nhà ảo thuật giúp các em thỏa mãn trí tò mò và khắc sâu H 8.1 kiến thức Hãy làm tiếp thực nghiệm: Treo sợi căng ngang theo đường kính vòng tròn, nhúng vào nước xà phòng Một màng xà phòng căng ngang và sợi uốn éo chia đôi vòng tròn đó Nếu ta chọc thủng màng xà phòng bên phải, có lực vô hình, sợi căng thành cung tròn (H H 8.2 8.1) Nếu thay sợi vòng chọc thủng giữa, ta có vòng tròn trịa (H 8.2) Thực nghiệm này có thể giúp ta khám phá đặc điểm lực căng mặt ngoài, luôn tác dụng vuông góc với đường giới hạn Với thí nghiệm đơn giản ta hoàn toàn có thể gợi ý để học sinh tự làm Ví dụ học sức căng mặt ngoài nước, ta có thể hướng dẫn để các em làm thuyền không người lái Cắt thuyền nhỏ bìa cứng, khoét đuôi thuyền lỗ nhỏ, nhét vào lỗ đó cục xà phòng nhỏ, đặt thuyền vào chậu đựng nước Sẽ thấy thuyền tự nó chạy lên phía trước Làm thuyền là nhiệm vụ nhà các em, sản phẩm phải trình bày vào học sau kèm theo lời giải thích thuyết phục cho chuyển động thuyền Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, trường học hội để học sinh tiếp cận với thí nghiệm, và hội tự làm thí nghiệm là ít Trong thực nghiệm sẵn có sống, nên kết hợp các thí nghiệm sống vào bài học thì thật tuyệt vời thầy và trò Và ta tiếp cận với thực tế thì trường học không còn là lâu đài nàng công chúa ngủ rừng mà trường học là sống Tài liệu tham khảo - Thí nghiệm vui vật lí – eBook (6)