8. Các chữ viết tắt
3.4.3. Luyện tập đề xuất phương án kiểm tra dự đoán
Trong nghiên cứu vật lý, một dự đoán, một giả thiết thường là một sự khái quát các sự kiện thực nghiệm nên nó có tính chất trừu tượng, tính chất chung, không thể kiểm tra trực tiếp được. Muốn kiểm tra xem dự đoán, giả thiết có phù hợp với thực tế không, ta phải xem điều dự đoán đó biểu hiện trong thực tế như thế nào, có những dấu hiệu nào có thể quan sát được. Điều đó có nghĩa là từ một dự đoán, giả thuyết, ta phải suy ra được một hệ quả có thể quan sát được trong thực tế, sau đó tiến hành thí nghiệm để xem hệ quả rút ra bằng suy luận đó có phù hợp với kết quả thí ngiệm không.
Hệ quả suy ra được phải khác với những sự kiện ban đầu dùng làm cơ s cho dự đoán thì mới có ý nghĩa. Số hệ quả phù hợp với thực tế càng nhiều thì dự đoán càng tr thành chắc chắn, sát với chân lý hơn.
Quá trình rút ra hệ quả thường áp dụng suy luận logic hay suy luận toán học. Sự suy luận này phải đảm bảo là đúng quy tắc, quy luật, không phạm sai lầm. Những quy tắc, quy luật đó đều đã biết, cho nên về nguyên tắc, sự suy luận đó không đòi hỏi một sự sáng tạo thật sự có thể kiểm soát được.
Vấn đề đòi hỏi sự sáng tạo đây là đề xuất được phương án kiểm tra hệ quả đã rút ra được. Ví dụ sau khi dự đoán rằng: “tương tự như chất lỏng, chất rắn cũng nở ra khi nóng lên”, ta suy ra một hệ quả về một vật rắn cụ thể như một thanh đồng chẳng hạn: thanh đồng cũng sẽ n ra khi bị hơ nóng. Cần phải bố trí một thí ngiệm như thế nào để biết được thanh đồng có thật sự n ra khi bị làm nóng lên không? Có những cách nào để làm nóng thanh đồng lên, có những cách nào để biết được thanh đồng có n ra không? Cần đưa ra một thiết bị thích hợp để phối hợp hai cách đó, khiến ta có thể đồng thời làm nóng thanh đồng và nhận biết được nó n ra. Trước đây, HS chưa bao giờ làm việc này. Thực tế cũng có nhiều cách làm khác nhau, HS cũng có thể đưa ra một vài phương án mà họ cho là hợp lý. Giáo viên là người có nhiều kinh nghiệm hơn, sẽ hướng dẫn HS phân tích tính khả thi của mỗi phương án và chọn ra phương án có triển vọng nhất. Việc tổ chức thực hiện phương án kiểm tra đó ngay trong lớp học cần có thiết bị thích hợp. Điều này GV phải chuẩn bị trước, dựa vào kinh nghiệm dạy học của mình.
Chẳng hạn như HS đưa ra ý kiến sau:
- Làm nóng thanh đồng lên bằng cách nhúng nó vào nước nóng hoặc hơ nó trên ngọn lửa của que diêm, cây nến, bật lửa hay ngọn lửa đèn cồn.
- Nhận biết sự n của thanh đồng bằng cách để nó bên cạnh một thanh khác có cùng chiều dài mà không bị hơ nóng, đặt hai vật chắn hai đầu thanh, nếu thanh n ra nó sẽ đẩy vật chắn dịch chuyển đặt thanh đồng vừa khít vào hai vật chắn cố định hai đầu nhưng vẫn lấy ra, đưa vào được, nếu thanh n ra nó sẽ chặt khít vào hai vật chắn, không lấy ra được, không đưa vào được.
Giáo viên biết rằng chất rắn n rất ít, có thể sơ bộ làm cho HS biết điều ấy để họ lựa chọn phương án nào có thể giúp phát hiện được sự n ra rất ít của thanh đồng.
Về sau, còn cần kiểm tra các chất rắn giãn n khác nhau. Muốn thế cần phải đưa ra một thiết bị có thể khuếch đại sự dịch chuyển thêm của đầu các thanh đồng, sắt, nhôm để so sánh. Điều này đòi hỏi HS vừa phải có kinh nghiệm trong cuộc sống và có sáng kiến vận dụng tổng hợp các kinh nghiệm đó vào giải quyết nhiệm vụ cụ thể này. Để có thể đề ra được một phương án thí nghiệm kiểm tra, HS không những phải huy động những kiến thức vật lý đã có mà còn cả những kinh nghiệm trong đời sống hằng ngày hay từ những môn học khác nữa.
Đôi khi để có thể suy ra được một hệ quả có thể kiểm tra được trong thực tiễn, ta phải thực hiện một chuỗi nhiều phép suy luận liên tiếp. Ví dụ: để kiểm tra giả thuyết cho rằng lực tương tác giữa hai vật chuyển động là hai lực bằng nhau và ngược chiều, ta phải đo lực bằng cách dựa trên biểu hiện gây ra gia tốc của lực, nghĩa là dựa vào công thức F = ma. Nhưng b i vì ta không có một dụng cụ để đo trực tiếp lực trong trường hợp này nên phải tiếp tục thực hiện các phép suy luận cho đến khi thu được những đại lượng có thể quan sát được trong các thí nghiệm về động lực học, đó là đường đi và thời gian chuyển động. Cụ thể là, cần phải thực hiện các phép suy luận sau:
Theo công thức F = ma, muốn đo lực, ta phải đo khối lượng của vật và gia tốc mà vật thu được khi tương tác. Khối lượng của vật đo được bằng cân. Vì ta không có dụng cụ đo trực tiếp gia tốc nên để xác định được gia tốc của vật chuyển động nhanh dần đều, ta có thể dùng công thức a =
t v vt 0
, trong đó vt và vo là vận tốc của ngay sau tương tác và ngay trước tương tác. Nếu ta loại trừ được ma sát để chỉ có hai vật tương tác với nhau thì chuyển
động của vật trước và sau tương tác là chuyển động thẳng đều. Vì vậy, ta có thể xác định các vận tốc vt và vo từ các quảng đường mà vật đi được trước tương tác, sau tương tác và các khoảng thời gian tương ứng theo công thức tính vận tốc v =
t s
.
Việc bố trí một phương án thí nghiệm để quan sát hiện tượng hay đo lường các đại lượng cụ thể đã dự đoán có khi tương đối đơn giản (Ví dụ: quan sát hiện tượng n vì nhiệt của các vật rắn), nhưng cũng có khi rất phức tạp (Ví dụ: trường hợp đo lực tương tác giữa hai vật trong tương tác chuyển động nói trên). Ở trường hợp này, phải tạo ra chuyển động không có ma sát, phải đo đồng thời cả s và t. Đến đây, tùy theo trình độ của học sinh mà học sinh có thể đề xuất nhiều phương án thí nghiệm khác nhau. Ví dụ: để khử ma sát phải dùng vật lăn được (bi, xe lăn) hoặc đệm không khí còn để đo được đồng thời s và t phải áp dụng biện pháp ghi tự động vị trí của vật theo thời gian.