Tiểu luận giữa học phần: SỬ DỤNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ. GVHD: TS. Nguyễn Mạnh Hùng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PHÒNG SAU ĐẠI HỌC – KHOA VẬT LÝ  Tiểu luận học phần: GVHD: TS Nguyễn Mạnh Hùng HVTH: Hoàng Phƣớc Muội PhanThùy Dung Nguyễn Thị Ánh Tuyết Hoàng Thị Hạnh Tp HCM, 1/2016 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .4 CHƢƠNG I: LÝ LUẬN VỀ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ I.1 Định nghĩa thí nghiệm vật lý .5 I.2 Đặc điểm thí nghiệm vật lý I.3 Vai trò thí nghiệm nhận thức khoa học .6 I.4 Chức thí nghiệm nghiên cứu I.5 Phƣơng pháp thực nghiệm vật lý .10 I.6 Phân loại thí nghiệm vật lý .15 I.6.1 Thí nghiệm thật 16 I.6.2 Thí nghiệm ảo .16 I.7 Phƣơng pháp tiến hành thí nghiệm 18 I.8 Phép đo đại lƣợng vật lý sai số phép đo 19 I.9 Các thí nghiệm vật lý định lịch sử 33 I.10 Phƣơng tiện thí nghiệm 43 KẾT LUẬN CHƢƠNG I 47 CHƢƠNG II: THÍ NGHIỆM VẬT LÝ TRONG DẠY HỌC .49 II.1 Định nghĩa 49 II.2 Đặc điểm thí nghiệm dạy học vật lý 49 II.3 Chức thí nghiệm dạy học vật lý 50 II.4 Phân loại thí nghiệm dạy học vật lý .55 II.5 Quy trình tiến hành thí nghiệm dạy học vật lý .56 II.6 Phƣơng pháp dạy học thí nghiệm vật lý 57 II.7 So sánh thí nghiệm vật lý nghiên cứu dạy học vật lý 81 II.8 Phƣơng tiện thí nghiệm dạy học vật lý 82 II.8.3 Phân loại phƣơng tiện thí nghiệm dạy học vật lý 83 II.9 Phịng thí nghiệm vật lý phổ thơng 85 II.10 Ví dụ tiến trình dạy thí nghiệm thực hành .88 CHƢƠNG III: NHỮNG ĐỊNH HƢỚNG ĐỔI MỚI SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ .91 III.1 Thực tiễn dạy học 91 III.2 Những định hƣớng đổi phƣơng pháp dạy học 92 III.3 Những định hƣớng đổi sử dụng thí nghiệm dạy học vật lý 92 III.3.2 Thí nghiệm kết nối với máy vi tính .98 III.3.3 Sử dụng tập thí nghiệm dạy học vật lý 104 CHƢƠNG IV: TÌM HIỂU NHỮNG THÍ NGHIỆM TRONG CHƢƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10 108 IV.1 Thí nghiệm sách giáo khoa vật lý 10 108 IV.2.Tìm hiểu sƣu tầm thí nghiệm VLPT khơng có SGK 218 LỜI MỞ ĐẦU Thí nghiệm vật lý có vai trị quan trọng dạy học nghiên cứu, sở phƣơng pháp thực nghiệm Thêm vào đó, ngày nay, mục tiêu giáo dục phát triển lực học sinh thí nghiệm đƣợc trọng quan tâm Trong năm gần đây, nhiều cơng trình nghiên cứu, luận văn, luận án, nghiên cứu thí nghiệm sử dụng thí nghiệm dạy học vật lý Nguồn tài liệu tham khảo thí nghiệm dạy học vật lý phong phú Nhằm mục đích biên soạn tài liệu tham khảo nhƣ thực nhiệm vụ học phần: “sử dụng thiết bị thí nghiệm dạy học vật lý”, chúng tơi định thực đề tài “Thí nghiệm dạy học vật lý” Đề tài đƣợc chia thành chƣơng:  Chƣơng I: Lý luận thí nghiệm vật lý  Chƣơng II: Lý luận thí nghiệm dạy học vật lý  Chƣơng III: Định hƣớng đổi sử dụng thí nghiệm dạy học vật lý  Chƣơng IV: Tìm hiểu số thí nghiệm vật lý dạy học Chúng xin cảm ơn TS Nguyễn Mạnh Hùng tận tình hƣớng dẫn suốt học phần “sử dụng thiết bị dạy học vật lý” nhƣ có lời khun bổ Tuy chúng tơi cố gắng hồn thành thật tốt, nhƣng sai sót điều khơng tránh khỏi Mong q vị thơng cảm đóng góp Chân thành cảm ơn! Nhóm tác giả CHƢƠNG I: LÝ LUẬN VỀ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ I.1 Định nghĩa thí nghiệm vật lý Theo tác giả Phạm Hữu Tịng, thí nghiệm gây tƣợng, biến đổi điều kiện xác định để quan sát, thu thập liệu Theo tác giả Nguyễn Đức Thâm, thí nghiệm tác động có chủ định, có hệ thống ngƣời vào đối tƣợng thực khách quan Thơng qua phân tích điều kiện mà tro ng diễn tác động kết tác động, ta thu nhận đƣợc tri thức Nhƣ vậy, thí nghiệm vật lý tác động có chủ định hệ thống nhà vật lý vào đối tượng vật lý nhằm biến đổi đối tượng vật lý để quan sát, thu thập liệu, thông qua phân tích, tổng hợp thu nhận tri thức vật lý Ví dụ: Thí nghiệm giao thoa Young, thí nghiệm giao thoa electron qua hai khe, thí nghiệm tán xạ hạt  Rutherfor, thí nghiệm tán sắc ánh sáng qua lăng kính Newton,… I.2 Đặc điểm thí nghiệm vật lý Thí nghiệm vật lý gồm ba yếu tố cấu thành là: đối tƣợng nghiên cứu, phƣơng tiên THÍ NGHIỆM VẬT LÝ tác động, phƣơng tiện quan sát Đối tƣợng nghiên cứu Phƣơng tiện tác động Phƣơng tiên quan sát Thí nghiệm vật lý có đặc điểm sau:  Thí nghiệm vật lý thƣờng đƣợc thiết kế có mục đích, tức trƣớc tiến hành thí nghiệm, nhà vật lý phải xác định đối tƣợng hay mối quan cần nghiên cứu  Hiện tƣợng thu đƣợc điều kiện thí nghiệm vật lý phải rõ ràng, dễ quan sát Các điều kiện thí nghiệm phải đảm bảo cho thay đổi điều kiện biến đổi đối tƣợng hay mối quan hệ phải có biến đổi rõ ràng Những tƣợng, biến đổi đƣợc quan sát, đo đạc thiết bị quan sát  Đặc điểm quan trọng thí nghiệm vật lý phải có tính lặp lại Tức với điều kiện, thiết bị thao tác thí nghiệm nhƣ kết thu đƣợc phải đồng I.3 Vai trị thí nghiệm nhận thức khoa học Vật lý học khoa học thực nghiệm, nhƣ vai trị thí nghiệm vật lý thiếu Chúng ta xem xét số ví dụ vai trị thí nghiệm nghiên cứu khoa học Galilei nhà thực nghiệm đồng thời ngƣời đƣa thí nghiệm vào nhận thức khoa học Galiiei không tin vào điều đƣợc học ghế nhà trƣờng, không tin đƣợc điều kinh viện, chấp chấp nhận lí lẽ viện dẫn kinh thành Một điều đƣợc giảng dạy thời “theo quan điểm Aristotle, vật nặng rơi nhanh vật nhẹ”, điều làm Galilei cảm thấy khó chịu, theo ơng vật phải rơi nhƣ nhau, vật rơi khác sức cản khơng khí Để phản bác quan điểm Aristotle nhƣ bảo vệ quan điểm mình, Galilei làm thí nghiệm thả rơi hai cầu chì có khối lƣợng khác tháp nghiêng Pisa Thí nghiệm Galilei có ý nghĩa phƣơng pháp, muốn nhận thức đƣợc thiên nheien phải quan sát thiên nhiên, phải làm thí nghiệm, phải hỏi thiên nhiên, phải để thiên nhiên phán xét Galilei hiểu muốn rút đƣợc kết luận khoa học từ thực nghiệm, cần loại trừ ảnh hƣởng bên làm kết thí nghiệm bị sai lệch Galilei cha đẻ vật lý thực nghiệm Francis Bacon coi thí nghiệm sở phƣơng pháp khoa học Dựa vào thí nghiệm, vào thực tiễn sử dụng phƣơng pháp quy nạp, nhà khoa học phải xây dựng kết luận khái quát, tức phải từ kiện riêng lẻ đến khái quát hẹp, từ khái quát hẹp đến khái quát rộng tiếp tục nhƣ để đến khái quát tổng quát Nhƣ vậy, chân lý khoa học đƣợc rút từ thí nghiệm, thực tiễn đƣợc kiểm tra lại thí nghiệm thực tiễn Nhƣ vậy, sau vật lý thực nghiệm đời, thoát khỏi chủ nghĩa kinh viện, thời gian ngắn đạt đƣợc nhiều thành tựu to lớn Các nhà vật lý tìm chân lí khoa học khơng tranh luận mà cách tiến hành thí nghiệm Năm 1889, Planck nghiên cứu lí thuyết xạ vật đen tuyệt đối Các nhà lý thuyết khác xuất phát từ lí thuyết để xây dựng công thức đem công thức đối chiếu với liệu thực nghiệm Planck chọn đƣờng ngƣợc lại, dựa vào dự liệu thực nghiệm phong phú đáng tin cậy để xây dựng công thức thực nghiệm sau tìm cách giải thích ý nghĩa vật lý cơng thức Các nhà vật lý lý thuyết dự đốn có tồn hạt tachyon hạt chuyển động nhanh ánh sáng Nó có tồn hay khơng, ngồi nghiên cứu lý thuyết ta phải cậy nhà thực nghiệm Một số thí nghiệm đƣợc tiến hành nhƣng tachyon chƣa đƣợc phát Có thể khơng có tachyon nhƣng tachyon có tính chất mà lý thuyết chƣa tính đến nên thí nghiệm dựa lý thuyế có thí nghiệm chƣa Thí nghiệm khơng phát đƣợc tachyon khơng có nghĩa khơng có tachyon, mà tachyon khơng nhƣ tachyon mà nhà khoa học bố trí cài bẫy định dành cho nó, khơng “sa bẫy” Lại phải xem lại lý thuyết làm thí nghiệm khác Sau có ý tƣởng vật lý tìm đƣợc máy toán học để xây dựng lý thuyết cịn có việc làm quan trọng gắn cho số kí hiệu tốn học kết luận toán học ý nghĩa vật lý định Trong vật lý lƣợng tử, việc sử dụng phƣơng pháp logic để giải mà phải dùng phƣơng pháp tiên đề Đó mệnh đề khơng thể chứng minh đƣợc, phải cơng nhận Tính đắn tiên đề đƣợc chứng minh thực nghiệm tiến hành sở kết luận tốn học đƣợc vật lý hóa Fritjof Capra viết, nhà nghiên cứu xây dựng mơ hình nhƣng kết thực nghiệm lại trái với mơ hình phải chỉnh sửa lại mơ hình cuối mơ hình bị phản bác thực nghiệm ngƣời ta phải bỏ mơ hình Nếu kết thí nghiệm trùng với tiên đốn lý thuyết kết đó, dù điều nhìn tƣởng kì lạ, làm nhà khoa học quan tâm Những thí nghiệm có kết mâu thuẫn với tiên đốn lý thuyết có tầm quan trọng lớn khoa học, mâu thuẫn dấu hiệu cần thiết phải xây dựng quan điểm lý thuyết Chính thí nghiệm nhƣ đóng vai trị định khoa học Ví dụ, đầu kỉ XX, nhà thực nghiệm đổ xơ vào cơng tìm kiến diện ether vũ trụ, tiếng thí nghiệm giao thoa kế Michelson, nhiên cố gắng thất bại, mà nhà thực nghiệm lý thuyết phải tự hỏi “liệu có tồn ether vũ trụ” Cam đảm lĩnh, Einstein bác bỏ tồn ether vũ trụ để xây dựng lý thuyết “thuyết tƣơng đối đặc biệt” để giải tốt mâu thuẫn liên quan đến vận tốc ánh sáng Nhƣng khơng có thế, R.Feyman cịn nói vai trị thí nghiệm nhƣ sau: “Các bạn tƣởng tƣợng hình nhƣ chúng tơi ln ln dự đoán, kiểm tra dự đoán thực nghiệm, khiến cho thực nghiệm đóng vai trị phụ Nhƣng thực nhà thực nghiệm ngƣời hoàn tồn tự lập Họ thích làm thí nghiệm trƣớc có ngƣời suy nghĩ điều hộ hay làm việc lĩnh vực mà nhà lý thuyết cịn chƣa có dự đốn nào” R.Feyman cịn khẳng định: “Một phƣơng pháp chắn để làm dừng lại tiến khoa học cho phép thực nghiệm tiến hành lĩnh vực mà định luật đƣợc phát minh” Như vậy, phương pháp nhận thức khoa học vật lý, thí nghiệm có vai trị tạo tình vật lý, đặt vấn đề cần nghiên cứu Thí nghiệm cịn có vai trị cung cấp liệu làm sở cho việc xây dựng lý thuyết Và đặc biệt thí nghiệm đóng vai trị kiểm tra, xác nhận hay bác bỏ lý thuyết I.4 Chức thí nghiệm nghiên cứu Theo quan điểm lí luận nhận thức, nghiên cứu khoa học, thí nghiệm có chức sau:  Thí nghiệm phƣơng tiện việc thu nhận tri thức (nguồn trực tiếp tri thức)  Thí nghiệm phƣơng tiện để kiểm tra tính đắn tri thức thu đƣợc  Thí nghiệm phƣơng tiện việc vận dụng tri thức thu đƣợc vào thực tiễn  Thí nghiệm phận phƣơng pháp nhận thức vật lý  Thí nghiệm phương tiện việc thu nhận tri thức Vai trị thí nghiệm giai đoạn trình nhận thức phụ thuộc vào vốn hiểu biết ngƣời đối tƣợng cần nghiên cứu Nếu nhà nghiên cứu hồn tồn chƣa có có hiểu biết đối tƣợng cần nghiên cứu thí nghiệm đƣợc sử dụng để thu nhận kiến thức Khi đó, thí nghiệm đƣợc sử dụng nhƣ “câu hỏi tự nhiên” thơng qua thí nghiệm trả lời đƣợc câu hỏi Việc tìm cách đặt câu hỏi tự nhiên (thiết kế phƣơng án thí nghiệm), việc tiến hành thí nghiệm việc xử lí kết quan sát, đo đạc sau q trình tìm câu trả lời cho câu hỏi đặt Nhƣ vậy, thí nghiệm đƣợc sử dụng nhƣ kẻ phân tích thực khách quan thơng qua q trình thiết lập cách chủ quan để thu nhận tri thức khách quan  Thí nghiệm phương tiện để kiểm tra tính đắn tri thức thu Theo quan điểm lí luận nhận thức, chức thí nghiệm nghiên cứu dùng để kiểm tra tính đắn tri thức mà ngƣời nghiên cứu thu đƣợc trƣớc Trong nhiều trƣờng hợp, kết thí nghiệm phủ định tính đắn tri thức biết, đòi hỏi phải đƣa giả thuyết khoa học lại phải kiểm tra thí nghiệm khác Nhờ vậy, thƣờng ngƣời ta thu đƣợc tri thức có tính khái quát hơn, bao hàm tri thức biết trƣớc nhƣ trƣờng hợp riêng, trƣờng hợp giới hạn 10 Trong nghiên cứu khoa học, có số kiến thức đƣợc rút suy luận lôgic chặt chẽ từ kiến thức biết Trong trƣờng hợp này, cần tiến hành thí nghiệm để kiểm tra tính đắn chúng  Thí nghiệm phương tiện việc vận dụng tri thức thu vào thực tiễn Trong việc vận dụng tri thức lí thuyết vào việc thiết kế, chế tạo thiết bị kĩ thuật, ngƣời ta thƣờng gặp nhiều khó khăn tính trừu tƣợng tri thức cần sử dụng, tính phức tạp chịu chi phối nhiều định luật thiết bị cần chế tạo lí mặt kinh tế hay ngun nhân mặt an tồn Khi đó, thí nghiệm đƣợc sử dụng nhƣ phƣơng tiện tạo sở cho việc vận dụng tri thức thu đƣợc vào thực tiễn Lịch sử phát triển vật lý cho thấy: thí nghiệm khơng dẫn đến hình thành thuyết vật lý mà cịn làm xuất nhiều ngành kĩ thuật Ví dụ nhƣ: thí nghiệm Stơlêtơp hiệu ứng quang điện không xuất phát điểm việc xây dựng quang lƣợng tử mà tạo sở cho đời ngành kĩ thuật quang điện  Thí nghiệm phận phương pháp nhận thức vật lý Vật lý học môn khoa học thực nghiệm, phƣơng pháp đóng vai trị quan trọng hình thành phát triển vật lý học phƣơng pháp thực nghiệm Phƣơng pháp thực nghiệm phƣơng pháp nghiên cứu tƣợng tự nhiên cách chủ động tác động lên đối tƣợng nghiên cứu nhằm tạo điều kiện xác định xem đối tƣợng, tƣợng biến đổi nhƣ Trong phƣơng pháp thực nghiệm, thí nghiệm sở để ngƣời nghiên cứu thu thập liệu, theo dõi biến đổi tƣợng Qua đó, thấy thí nghiệm phận phƣơng pháp thực nghiệm, phƣơng pháp thực nghiệm phƣơng pháp nhận thức vật lý quan trọng I.5 Phương pháp thực nghiệm vật lý I.5.1 Định nghĩa Phƣơng pháp thực nghiệm phƣơng pháp nghiên cứu tƣợng cách chủ động tác động lên đối tƣợng nghiên cứu nhằm tạo điều kiện xác định 279 cắm thứ dây đàn hồi vào ngang, chốt cắm thứ hai vào tâm rung Dùng máy phát âm tần số cấp điện khoảng 3V cho rung Đặt máy phát tần số dãi 10-100Hz Bật nguồn tăng tần số lên từ từ xuất 1, 2, bụng sóng - Từ thí nghiệm trên, rút kết luận - Thay đổi độ căng dây, lắp lại thí nghiệm rút kết luận  Thí nghiệm 2: sóng dọc -Xoay rung để cần rung phƣơng với lị xo Móc lị xo vào ngang Đầu cuối lị xo móc vào cần rung -Tiến hành thí nghiệm tƣơng tự nhƣ với dây đàn hồi Ta quan sát đƣợc bụng sóng vào nút sóng lị xo có sóng dừng  Khả sử dụng thí nghiệm Thí nghiệm đƣợc sử dụng dƣới dạng thí nghiệm biểu diễn lớp thí nghiệm thực hành “khảo sát sóng dừng” lớp 12 Thí nghiệm máy biến áp chuyển tải điện xa  Mục đích Nghiên cứu máy biến áp Nghiên cứu truyền tải điện  Dụng cụ  Máy biến áp (bộ gồm Cuộn sơ cấp có cuộn dây, cuộn 200 vòng, điện áp tối đa 12V; cuộn thứ cấp có cuộn dây 400 vịng 200 vịng; lõi sắt từ)  Đèn (6V – 3W)  Dây tải điện (600mm, có gắn điện 280       - -  trở 10Ω -5W) Hộp gỗ Trụ thép (dùng chung) Đồng hồ đo điện đa (dùng chung) Biến nguồn (dùng chung) Dây nối (dùng chung) Tiến hành thí nghiệm Lấy trực tiếp 12V xoay chiều đƣa lên lƣới Lấy 12V vừa đƣa lên tải để cung cấp cho bóng đèn, tải tiêu thụ Đo điện bóng đèn sụt đƣờng dây dẫn Ta thấy điện bòng đèn khoảng 1.55V Tăng đầu cung cấp lên 24V cách dùng máy biến thể để đƣa lên lƣới điện Dùng biến chỉnh xuống 12V cấp cho tải tiêu thụ bóng đèn nhƣ trƣờng hợp Ta thấy bóng đèn sáng trƣớc, sụt áp đƣờng dây giảm so với trƣờng hợp Cơng suất hao phí giảm Khả sử dụng thí nghiệm Thí nghiệm đƣợc sử dụng dƣới dạng thí nghiệm biểu diễn lớp học kiến thức “máy biến áp” “truyền tải điện năng” lớp 12 Thí nghiệm máy phát điện xoay chiều ba pha Mục đích Khảo sát máy phát điện xoay chiều pha Khảo sát mạch điện hình sao, hình tam giác Dụng cụ: Bảng thí nghiệm (kích thƣớc (550x400x10)mm) Mơ hình máy phát điện pha (gồm cuộn dây) Bảng mạch điện sao/ tam giác Hộp đựng Đế chân (dùng chung) Dây nối (dùng chung) Tiến hành thí nghiệm Gắn trụ vào chân đế Gắn bảng có mơ hình máy phát điện pha vào trụ  Mắc mạch tiêu thụ điện nối với máy phát điện xoay chiều pha  Mắc mạch hình          - 281 - Dùng nhôm nối chung điểm cuối A, C, B cuộn dây điện đƣa vào điểm chung bảng điện hình - Nối đầu A,B, C cuộn dây với điểm A, B, C bảng điện hình - Dùng tay quay roto thấy đèn tải hình lần lƣợt sáng - Nếu dùng đồng hồ đo điện dây trung hòa đầu lại tải điện áp (Up)  Mắc mạch hình tam giác - Nối nhơm nối đầu dây tƣơng ứng A-B, B-C, C-A cuộn dây sato với - Dùng dây nối A, B, C mơ hình với A, B, C bảng mạch điện hình tam giác - Khi quay roto, dèn LED bảng mạch điện hình tam giác phát sáng  Khả sử dụng thí nghiệm Thí nghiệm đƣợc sử dụng dƣới dạng thí nghiệm thực hành “khảo sát máy phát điện xoay chiều ba pha” lớp 12 Thí nghiệm quang phổ  Mục đích Phát thành phần hồng ngoại, tử ngoại ánh sáng trắng       Dụng cụ Giá thí nghiệm (kích thƣớc (450x800)mm) Nguồn sáng (12V- 21W) Lăng kính Màn chắn Màn quan sát 282  Dụng cụ phát tia hồng ngoại, tia tử ngoại (gồm quang trở khuếch đại)  Biến nguồn (dùng chung)  Điện kế chứng minh (dùng chung)  Dây nối (dùng chung)  Tiến hành thí nghiệm  Hiện tƣợng tán sắc ánh sáng Cấp điện 12V cho nguồn sáng rối chiếu vào lăng kính Dùng quan sát để hứng chùm ló Trên hứng quan sát đƣợc dải màu liên tục từ đỏ đến tím  Ánh sáng đơn sắc Từ thí nghiệm trên, dùng sáng có khe hẹp chắn ngang chùm tia ló, cho màu qua chiếu vào mặt bên lăng kính thứ hai, dùng quan sát để hứng chùm tia ló Trên hứng ta thu đƣợc vệt sáng màu Chứng tỏ ánh sáng đơn sắc khơng bị tán sắc qua lăng kính  Tổng hợp ánh sáng Bỏ chắn ra, để thấu kính gần ngƣợc chiều nhau, điều chỉnh quan sát để hứng đƣợc vệt sáng trắng Điều chúng tỏ dải ánh sáng màu từ đỏ đến tím đƣợc tổng hợp lại thành ánh sáng trắng  Thí nghiệm phát tia hồng ngoại, tử ngoại Cho chùm sáng qua lăng kính dùng dụng cụ phát tia hồng ngoại, 283 tử ngoại để hứng chùm tán sắc Dụng cụ đƣợc nối với điện kế G Dịch chuyển đầu thu dụng cụ, ta thấy chƣa đến vùng ánh sáng tím, kim điện kế lệch, chứng tỏ tồn vùng tử ngoại Tiếp tục di chuyển đến vùng đỏ, ta thấy kim điện kế lệch lúc nhiều Qua khỏi vùng đỏ kim điện kế từ từ giảm nhƣng chƣa trả 0, chứng tỏ tồn vùng hồng ngoại có bƣớc sóng lớn bƣớc sóng ánh sáng đỏ Tiếp tục di chuyển, ta thấy kim điện kế trả  Khả sử dụng thí nghiệm Thí nghiệm đƣợc sử dụng dƣới dạng thí nghiệm biểu diễn lớp dạy kiến thức quang phổ lớp 12 Thí nghiệm tượng quang điện ngồi Mục đích Chứng minh định luật quang điện Dụng cụ Tế bào quang điện ( loại chân không, catot phủ chất nhạy quang Sb-Ce)  Nguồn sáng (220V32W, điều chỉnh cƣờng độ đƣợc)  Hộp chân đế (kích thƣớc (280x100x44)mm, có gắn biến nguồn-điện áp đầu vào 220V, đầu tối da 50V/100mA)  Kính lọc sắc (3 tấm: đỏ, lục, lam)  Điện kế chứng minh (dùng chung)  Dây nối (dùng chung) 10.Tiến hành thí nghiệm Định luật giới hạn quang điện - Cấp điện 220V cho mạch đèn Điều chỉnh cho kim điện kế G vạch - Mắc điện kế G vào mạch  284 Điều chỉnh cho kim vôn kế số Mắc vôn ké vào mạch Công tắc đảo chiều điện áp đặt vào anod catod để vị trí thuận Điều chỉnh để điện áp =0V Xoay nút vặn để điều chỉnh độ sáng đèn có dịng điện khoảng 20μA - Đặt chắn màu đỏ chặn chùm tia chiếu vào tế bào quang điện, ta thấy hầu nhƣ dịng quang điện, đặt chắn màu lục, ta thấy có dịng quang điện nhỏ Đặt chán màu lam ta thấy có dịng quang điện lớn Điều chứng minh: - Hiện tƣợng quang điện xảy ánh sáng kích thích chiếu vào kim loại có bƣớc sóng nhỏ bƣớc sóng o o đƣợc gọi giới hạn quang điện kim loại Định luật cường độ dòng quang điện bảo hòa - Mắc nối tiếp điện trở phụ Rp  220k  với thang đo 10V vôn kế để chuyển thành thang đo 50V Cơng tắc cấp điện cho mạch vị trí thuận - Đặt chắn màu lam, điện áp anod-catod khoảng 3V, chỉnh độ sáng bóng đèn vừa phải để có dịng quang điện Tăng điện áp anod –catod lên, ta thấy dòng quang điện tăng theo, nhƣng đến trị số khoảng 15-20V dịng quang điện khơng tăng Ta nói dịng quang điện bảo hòa Tăng đổi cƣờng độ chiếu sáng, tiến hành thí nghiệm tƣơng tự, ta thấy dịng bảo hịa lớn lúc trƣớc Từ có kết luận: Đối với ánh sáng thích hợp, cƣờng độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cƣờng độ chùm ánh sáng kích thích Định luật động ban đầu cực đại quang electron - Chỉnh điện 0V Gạt công tắc phía nghịch để anot tế bào quang điện với cực -, catot với cực dƣơng nguồn điện Dùng kính lọc màu lam để lọc nguồn sáng Chuyển vơn kế sang thang đo 2.5V chỉnh nguồn sáng có độ sáng lớn Quan sát giá trị cƣờng độ dòng quang điện I o ứng với điện 0V Tăng dần điện âm điện áp đặt vào cực tế bào quang điện kim điện kế vạch Quan sát điện U lúc U đƣợc gọi hiệu điện hãm quang electron Giảm bớt độ sáng đèn, ta thấy U không đổi 285 - Điều chứng minh động ban đầu cực đại phụ thuộc vào bƣớc sóng ánh sáng kích thích nhƣng khơng phụ thuộc cƣờng độ chùm sáng kích thích  Khả sử dụng thí nghiệm Thí nghiệm đƣợc sử dụng dƣới dạng thí nghiệm biểu diễn lớp học kiến thức “Định luật quang điện” lớp 12 Theo sách “Thí nghiệm Vật lý với dụng cụ tự làm từ chai nhựa vỏ lon” Nguyễn Ngọc Hưng Thí nghiệm 1: Sự lăn hình trụ có momen qn tính khác  Mục đích thí nghiệm Khảo sát định tính phụ thuộc momen quán tính vật rắn vào phân bố phần vật trục quay  Chế tạo dụng cụ bố trí thí nghiệm Cắt xốp tạo thành hai hình trụ đƣờng kính 7cm, cao 10cm Dùng sắt có đƣờng kính 8mm đƣợc nung nóng đỏ để dùi vào hình trụ xốp ba lỗ song song với trục hình trụ xốp Cịn hình trụ xốp thứ hai, ba lỗ cách trục hình trụ 1,7cm lập thành tam giác có tâm trục hình xốp Lồng hình trụ xốp vào hai lon đƣợc bỏ nắp giũa (mài) miệng, lồng vào lỗ đƣợc dùi sắt có đƣờng kính 10mm, dài 286 10cm  Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm Đặt hai lon đầu mặt phẳng nghiệng dài 1m, rộng 30cm cho trục hai lon nằm đƣờng thẳng vng góc với chiều dài mặt phẳng nghiêng Đồng thời buông nhẹ tay khỏi hai lon, thấy: hai lon lăn không trƣợt mặt phẳng nghiêng xuống phía dƣới nhƣng lon có ba sắt nằm gần trục lăn nhanh lon có ba sắt nằm xa trục  Giải thích kết thí nghiệm Hai lon có khối lƣợng nhƣng lon có ba sắt gần trục có mơmen qn tính nhỏ lon có ba sắt xa trục nên có gia tốc lớn lăn nhanh  Lƣu ý Nếu xốp dày 10cm cắt xốp thành nhiều hình trụ mỏng ghép với để khối xốp dày 10cm Khi lồng hình trụ xốp vào lon, cịn lỏng dùng xốp vụn để chèn cho chặt Để lồng chặt sắt đồng hay chì Góc nghiêng mặt phẳng khoảng 5o 10o Nếu có mặt phẳng ngắn nên để góc nghiêng nhỏ cho dễ quan sát  Khả sử dụng thí nghiệm dạy học vật lí Thí nghiệm đƣợc sử dụng để tạo tình có vấn đề khảo sát phƣơng trình động lực học vật rắn quay quanh trục định để kiểm nghiệm kết luận rút đƣợc tính tốn tập thí nghiệm 11.1 sách tập vật lí lớp 12 theo chƣơng trình nâng cao 287 Thí nghiệm 2: Con lắc đơn  Mục đích thí nghiệm Kiểm nghiệm kết luận đƣợc rút từ suy luận lý thuyết đặc điểm chu kì dao động T lắc đơn dao động nhỏ: T không phụ thuộc vào biên độ dao động khối lƣợng lắc, T tỉ lệ thuận với bậc hai chiều dài l lắc Bằng cách xác định T, tính đƣợc gia tốc rơi tự g nơi làm thí nghiệm  Chế tạo dụng cụ bố trí thí nghiệm Đổ đầy nƣớc vào chai nhựa vặn chặt nắp chai lại Buộc đâu sợi dây dù nhỏ, dài 1,6 m vào nắp chai, đầu sợi dây đƣợc thắt vào móc cố định Con lắc đơn đƣợc tạo nên cách buộc quanh thành chai nhựa chứa đầy nƣớc dùng keo gắn hai sợi dây dù nhỏ, dài 1,6m ( sợi cách đáy chai 2cm, sợi cách miệng chai 5cm), treo đầu hai sợi dây vào đỡ cho trục chai nằm ngang hai sợi dây song song  Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm Kéo cho dây lắc lệch góc khoảng 8o so với phƣơng thẳng đứng, buông tay Dùng đồng hồ đo thời gian lắc thực đƣợc 50 dao động tính chu kì giao động T1 288 Kéo dây treo cho góc lệch lắc khoảng 5o, lại thả cho lắc dao động Đo thời gian lắc thực đƣợc 50 dao động tính chu kì dao động T2 Kết tính cho thấy: T1=T2 Thao nƣớc khỏi chai đổ đầy cát vào chai Lặp lại bƣớc thí nghiệm tính chu kì dao động T‟1 T‟2 Kết thí nghiệm cho thấy: khối lƣợng lắc hai trƣờng hợp khác nhƣng chu kì dao động lắc không đổi Làm ngắn chiều dài l lắc cịn 0,9m lặp lại bƣớc thí nghiệm Kết thí nghiệm cho thấy: T~ l 4 2l Áp dụng cơng thức g  để tính lại g nơi làm thí nghiệm T  Giải thích kết thí nghiệm Một lắc đơn có chiều dài l dao động với biên độ nhỏ ( 