8. Cấu trỳc của luận văn
2.2.1. Cơ sở hoàn thiện nội dung
- Xuất phỏt từ cơ sở lý luận của đề tài nhằm củng cố, nõng cao kiến thức, gúp phần rốn kỹ năng thực hành cho SV.
- Căn cứ nội dung chƣơng trỡnh thớ nghiệm hiện hành của trƣờng ĐHKTCN trong những năm gần đõy.
- Căn cứ vào việc tham khảo chƣơng trỡnh thớ nghiệm của cỏc trƣờng kỹ thuật khỏc. - Căn cứ vào thực trạng của thực hành thớ nghiệm vật lớ đại cƣơng.
Tài liệu hƣớng dẫn thớ nghiệm hiện hành gồm cỏc nội dung: dụng cụ thớ nghiệm, cơ sở lý thuyết , trỡnh tự thớ nghiệm, cõu hỏi kiểm tra. Tài liệu chƣa nờu đƣợc mục đớch của bài thớ nghiệm, cỏc cõu hỏi định hƣớng để ngƣời học cú thể tự nghiờn cứu tài liệu ở nhà, hƣớng dẫn cụ thể việc thực hiện từng bƣớc thớ nghiệm, chƣa cú những cõu hỏi để ngƣời học nhận xột, giải thớch kết quả thớ nghiệm.
Để việc thực hành thớ nghiệm đạt kết quả tốt, chất lƣợng thớ nghiệm đƣợc nõng cao thỡ đũi hỏi chỳng ta phải khắc phục đƣợc cỏc nhƣợc điểm nờu trờn.
Ở đõy chỳng tụi đƣa ra việc hƣớng dẫn SV cỏc bƣớc làm thớ nghiệm cụ thể, rừ ràng, cú định hƣớng cụ thể bằng hệ thống cõu hỏi định hƣớng và cú những kết luận cần thiết về bài thực hành bằng hệ thống cõu hỏi kiểm tra.
Mỗi bài thớ nghiệm bao gồm những nội dung sau: - Mục đớch thớ nghiệm: Về kiến thức, kỹ năng;
- Cõu hỏi định hƣớng giỳp sinh viờn dễ dàng tiếp thu đƣợc cỏc kiến thức mới trong bài thực hành;
- Cơ sở lý thuyết nờu những lý thuyết chung nhất liờn quan tới bài thớ nghiệm và cỏc nguyờn lý hoạt động của thiết bị đo;
Số húa bởi Trung tõm Học liệu - Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Trỡnh tự thớ nghiệm: nờu cụ thể cỏc bƣớc cần thực hiện và những điều cần chỳ ý trong quỏ trỡnh làm thớ nghiệm để đạt đƣợc mục đớch của bài thớ nghiệm;
- Cỏc kết quả thớ nghiệm cần bỏo cỏo: hƣớng dẫn sinh viờn biết cỏch viết bỏo cỏo thớ nghiệm ngắn gọn, rừ ràng, chớnh xỏc cơ sở lý thuyết, phƣơng phỏp đo, xử lý số liệu đó thực hành và biện luận kết quả tỡm đƣợc;
- Cõu hỏi kiểm tra giỳp sinh viờn hiểu sõu thờm bài thực hành và tự kiểm tra kiến thức của mỡnh. Nhận xột kết quả vừa nghiờn cứu.
2.2.2. Thực trạng một số bài thớ nghiệm thực hành vật lớ đại cƣơng.
BÀI 1: Lí THUYẾT PHẫP ĐO VÀ SAI SỐ
Mục đớch, nội dung
- Lý thuyết phộp đo
- Giới thiệu và cỏch xỏc định cỏc loại sai số
Những tồn tại của bài thớ nghiệm
Nờu phộp đo cỏc đại lƣợng vật lớ, hệ đơn vị SI; sai số phộp đo, cỏch xỏc định sai số trực tiếp, giỏn tiếp; bài tập mẫu và bài tập ỏp dụng. Tuy nhiờn, chƣa nờu rừ nguyờn nhõn của cỏc sai số, kết quả do sai số gõy ra và đặc biệt là khụng núi gỡ đến cỏch khắc phục cỏc sai số đú. Khi tớnh sai số trực tiếp và giỏn tiếp chỉ nờu cụng thức tớnh mà khụng chỉ ra cỏc quy tắc tớnh sai số. Do vậy khi SV chứng minh cụng thức sai số sẽ gặp nhiều khú khăn. Cỏch xỏc định sai số của cỏc dụng cụ đo điện khụng đƣợc đề cập đến, điều này sẽ dẫn đến khi SV tớnh sai số sẽ lỳng tỳng.
Khắc phục
- Phộp đo cỏc đại lƣợng vật lớ - Sai số phộp đo gồm:
+ Sai số của phộp đo cỏc đại lƣợng vật lớ: nguyờn nhõn, kết quả, khắc phục. + Cỏc cỏch xỏc định sai số của phộp đo: quy tắc tớnh sai số, một số điểm chỳ ý khi tớnh kết quả phộp đo.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu - Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
+ Quy tắc làm trũn số và viết kết quả.
+ Cỏch xỏc định sai số của cỏc dụng cụ đo điện. - Bài tập mẫu và bài tập ỏp dụng.
BÀI 2: PHẫP ĐO ĐỘ DÀI. THƢỚC KẸP, PANME.
Mục đớch và nội dung
- Làm quen và sử dụng một số dụng cụ đo độ dài để đo trực tiếp kớch thƣớc của một số vật rắn cú hỡnh dạng đối xứng.
- Xỏc định sai số và kết quả phộp đo
- Thiết bị gồm: thƣớc kẹp, thƣớc panme và một số mẫu vật cần đo.
- Thực hành: SV phải đo đƣợc đƣờng kớnh và chiều cao của mẫu vật , từ đú tớnh thể tớch của mẫu vật.
Những tồn tại của bài thớ nghiệm
- Khụng cú cơ sở lý thuyết của phộp đo.
- Hƣớng dẫn cỏch đọc thƣớc khụng rừ ràng, khụng cú hiệu chỉnh số “0” trƣớc khi đo vật.
- Khụng cú cõu hỏi kiểm tra lại kiến thức của SV sau khi thực hành. - Khụng cú phần yờu cầu SV nhận xột kết quả vừa nghiờn cứu.
Khắc phục
- Mục đớch cụ thể của bài thớ nghiệm.
- Cõu hỏi định hƣớng để SV dễ dàng hơn trong quỏ trỡnh tự nghiờn cứu tài liệu.
- Cơ sở lý thuyết của phộp đo (những chỳ ý khi thực hiện phộp đo để kết quả chớnh xỏc).
- Từ cơ sở lý thyết đƣa ra những dụng cụ cần thiết phục vụ thớ nghiệm. - Cỏc bƣớc cụ thể thực hiện đo vật và cú thờm phần hiệu chớnh số “0”.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu - Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Cõu hỏi kiểm tra để SV hiểu sõu hơn bài thực hành và nhận xột kết quả vừa nghiờn cứu.
- Nội dung mới sẽ giỳp SV dễ dàng hơn trong việc tự nghiờn cứu tài liệu ở nhà và đến lớp thực hành thớ nghiệm sẽ nhanh chúng, chớnh xỏc hơn.
BÀI 3: PHẫP ĐO KHỐI LƢỢNG. CÂN CHÍNH XÁC
Mục đớch và nội dung:
- Làm quen và sử dụng cõn kỹ thuật để cõn khối lƣợng của một vật. - Dụng cụ thớ nghiệm: cõn kỹ thuật, hộp quả cõn, mẫu vật cần cõn. - Thực hành: SV tiến hành cõn một mẫu vật.
Những tồn tại của bài thớ nghiệm:
- Cỏc đề mục của bài thớ nghiệm chƣa hợp lớ: cơ sở lý thuyết nằm trong phần trỡnh tự thớ nghiệm.
- Hƣớng dẫn cỏc bƣớc thớ nghiệm khụng rừ ràng. - Chỉ đƣa ra một phƣơng phỏp cõn là cõn thƣờng.
- Khụng cú quy tắc cõn để hƣớng dẫn SV khi thực hành. - Khụng cú cỏc “thủ thuật” khi tiến hành cõn vật.
Khắc phục:
- Sắp xếp cỏc tiờu mục rừ ràng, hợp lớ: mục đớch thớ nghiệm, cõu hỏi định hƣớng, cơ sở lý thuyết, trỡnh tự thớ nghiệm…
- Đƣa thờm: những quy tắc cần chỳ ý khi thực hành cõn
- Đƣa thờm phƣơng phỏp cõn Menđờleep để SV cú thể so sỏnh với phƣơng phỏp cõn thƣờng.Từ đú thấy ƣu, nhƣợc điểm của cỏc phƣơng phỏp cõn.
BÀI 4: XÁC ĐỊNH TỶ SỐ NHIỆT DUNG PHÂN TỬ CP/CV CỦA CHẤT KHÍ
Mục đớch và nội dung
- Xỏc định hằng số Poison của chất khớ.
- Thực hành: Xỏc định độ cao của cột nƣớc của quỏ trỡnh gión nở đoạn nhiệt.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu - Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Khụng cú mục đớch thớ nghiệm.
- Chƣa cú những cõu hỏi định hƣớng cho SV.
- Mẫu bỏo cỏo để SV và xử lớ số liệu khụng chớnh xỏc.
Khắc phục
- Bổ sung và sửa chữa những phần chƣa hợp lớ.
BÀI 5: ĐO ĐIỆN TRỞ BẰNG MẠCH CẦU WHEASTON. ĐO SUẤT ĐIỆN ĐỘNG BẰNG MẠCH XUNG ĐỐI
Mục đớch và nội dung:
- Xỏc định điện trở bằng mạch cầu Wheaston - Xỏc định suất điện động bằng mạch xung đối
- Thực hành: SV mắc mạch điện nhƣ trong tài liệu sau đú điều chỉnh ampe kế và nguồn điện U, dịch chuyển con trƣợt Z để xỏc định điện trở và suất điện động của pin
Những tồn tại của bài thớ nghiệm
Núi chung ở bài này cơ sở lý thuyết mà tài liệu đƣa ra là khỏ rừ ràng. Tuy nhiờn, cỏch bố cục bài thực hành vẫn chƣa hợp lớ. Khi sử dụng dụng cụ đo điện thỡ khụng cú lƣu ý, do vậy SV gặp nhiều lỳng tỳng trong khi tiến hành thớ nghiệm. Cỏc bƣớc hƣớng dẫn thực hành cũng chƣa rừ ràng.
Khắc phục
Đƣa thờm vào cỏc nội dung: - Mục đớch thớ nghiệm. - Cõu hỏi định hƣớng.
- Quy tắc dựng đồng hồ đo điện đa năng. - Cụ thể hoỏ cỏc bƣớc thớ nghiệm.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu - Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
BÀI 6: KHẢO SÁT GIAO THOA QUA KHE YOUNG DÙNG TIA LASER. XÁC ĐỊNH BƢỚC SểNG ÁNH SÁNG
Mục đớch và nội dung:
- Khảo sỏt giao thoa qua khe Young dựng tia laser. Từ đú xỏc định bƣớc súng ỏnh sỏng. Đồng thời khảo sỏt sự phõn bố cƣờng độ ỏnh sỏng trờn ảnh giao thoa qua khe Young.
- Thực hành: SV xỏc định bề rộng của 10 khoảng võn từ đú xỏc định bƣớc súng ỏnh sỏng laser. Vẽ đồ thị phõn bố cƣờng độ ỏnh sỏng trờn ảnh giao thoa qua khe Young.
Những tồn tại của bài thớ nghiệm
- Thiết bị thớ nghiệm khụng đồng bộ, phải mắc thờm đồng hồ đo điện đa năng làm chức năng ampe kế.
- Ảnh hƣởng của ỏnh sỏng ngoại lai là đỏng kể,do vậy khụng thể tớnh đƣợc bề rộng của 10 khoảng võn.
- Trỡnh tự thớ nghiệm khụng rừ ràng
Khắc phục
- Sắp xếp lại bố cục hợp lớ
- Hƣớng dẫn cỏc bƣớc thớ nghiệm rừ ràng, dễ hiểu
- Đƣa ra phần lƣu ý khi ỏnh sỏng ngoại lai lớn ảnh hƣởng đến kết quả thớ nghiệm
BÀI 7: XÁC ĐỊNH GIA TỐC TRỌNG TRƢỜNG BẰNG
CON LẮC THUẬN NGHỊCH
Mục đớch và nội dung:
- Dựa vào việc tớnh chu kỳ của con lắc thuận nghịch suy ra gia tốc trọng trƣờng tại nơi khảo sỏt.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu - Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Thực hành: SV tỡm vị trớ tại đú chu kỳ thuận bằng chu kỳ nghịch thụng qua dao động của con lắc vật lớ. Từ đú vẽ đồ thị tỡm vị trớ chớnh xỏc tại đú chu kỳ thuận bằng chu kỳ nghịch. Suy ra giỏ trị gia tốc trọng trƣờng.
Những tồn tại của bài thớ nghiệm
- Khụng cú cõu hỏi chuẩn bị định hƣớng khi nghiờn cứu lý thuyết.
- Cỏc bƣớc tiến hành thớ ngiệm khụng rừ ràng, SV gặp nhiều khú khăn khi tiến hành thớ nghiệm.
- Khụng đƣa ra cỏc lƣu ý về thời gian đo chu kỳ nhƣ thế nào là chấp nhận đƣợc để SV biết khi tiến hành thớ nghiệm.
Khắc phục
- Đƣa ra cõu hỏi định hƣớng.
- Cỏc bƣớc tiến hành cụ thể, rừ ràng.
- Đƣa thờm cỏch khỏc cú thể xỏc định đƣợc gia tốc trọng trƣờng vẫn với bộ thớ nghiệm trờn. Từ đú SV cú thể lựa chọn đƣợc cỏch xỏc định gia tốc một cỏch nhanh chúng, chớnh xỏc.
Trong tài liệu hiện hành cú bài: Xỏc định nhiệt độ Curie của sắt từ, nhƣng hiện nay bộ thớ nghiệm này đó hỏng, khụng hoạt động đƣợc nờn tạm thời chỳng tụi bỏ qua. Thay thế vào đú là một số bài tự chọn nhằm khắc sõu kiến thức cũng nhƣ nõng cao kỹ năng, kỹ xảo , rốn năng lực thực hành cho SV
BÀI 8 XÁC ĐỊNH ĐIỆN TÍCH RIấNG CỦA ELECTRON E/M BẰNG PHƢƠNG PHÁP MANHấTễN
BÀI 9: XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRỞ VÀ ĐIỆN DUNG BẰNG MẠCH DAO ĐỘNG TÍCH PHểNG DÙNG ĐẩN NEON
BÀI 10: SỬ DỤNG DỤNG CỤ ĐO ĐIỆN. KHẢO SÁT CÁC MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ XOAY CHIỀU
Số húa bởi Trung tõm Học liệu - Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.2.3. Hoàn thiện nội dung một số bài thớ nghiệm vật lớ đại cƣơng
Để minh họa cho những phõn tớch trờn, phần này chỳng tụi đƣa trỡnh bày 04 bài mà chỳng tụi TNSP (cỏc bài cũn lại xin xem phụ lục 2).
BÀI 2: PHẫP ĐO ĐỘ DÀI. THƢỚC KẸP, PANME. I. Mục đớch thớ nghiệm
- Hiểu nguyờn tắc nõng cao độ chớnh xỏc của phộp đo độ dài.
- Hiểu đƣợc cấu tạo của một số dụng cụ đo độ dài cú cấp chớnh xỏc cao. - Biết dựng dụng cụ đo độ dài với cấp chớnh xỏc cao.
- Cú kĩ năng đo, tớnh giỏ trị trung bỡnh, ghi kết quả đo.
II. Cõu hỏi định hƣớng
1. Nguyờn tắc nõng cao độ chớnh xỏc của dụng cụ đo 2. Cỏch đo một vật bằng thƣớc kẹp, thƣớc panme
III. Cơ sở lý thuyết
1. Thƣớc kẹp
a. Cấu tạo (Hỡnh 2.1): Thƣớc kẹp là dụng cụ dựng đo độ dài cú cấp chớnh xỏc từ 0,10,02. Cấu tạo của thƣớc kẹp gồm :
- Thƣớc chớnh T trờn đú cú cỏc vạch chia đều đến 1mm - Thƣớc phụ T’(gọi là du xớch) cú thể trƣợt dọc theo thõn thƣớc chớnh T - Hai mỏ kẹp 1 và 2 đƣợc sử dụng để đo kớch thƣớc ngoài, cũn mỏ kẹp 1’ và 2’ đƣợc sử dụng để đo kớch thƣớc trong của vật cần đo. Mỏ 1 và 1’ cố định cựng thƣớc chớnh T, cũn mỏ 2 và 2’ di động cựng du xớch T’, vớt 3 dựng để hóm cố định du xớch T’ trờn thõn thƣớc chớnh Hỡnh 2.1
Số húa bởi Trung tõm Học liệu - Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Thƣớc kẹp đƣợc thiết kế sao cho khi cạnh của mỏ 1 và 2 tiến sỏt vào nhau thỡ vạch 0 của du xớch sẽ trựng khớp với vạch 0 trờn thƣớc chớnh.
- Với cấu tạo nhƣ vậy thỡ phần nguyờn của kớch thƣớc vật đo sẽ đƣợc đọc trờn thƣớc chớnh T và phần giỏ trị chớnh xỏc ( phần chữ số thập phõn) của kớch thƣớc vật đo sẽ đƣợc đọc trờn du xớch T’.
Giả sử n vạch trờn du xớch cú độ dài bằng n-1 vạch trờn thƣớc chớnh. Khi đú ta cú: (n-1).a = n.b (1) Với: a: giỏ trị một đơn vị độ dài trờn thƣớc chớnh
b: giỏ trị một đơn vị độ dài trờn du xớch Từ (1) ta suy ra: n a b a
( gọi là độ chớnh xỏc của thƣớc đo)
Chỳ ý: Để nõng cao cấp chớnh xỏc của dụng cụ đo cần giảm bớt sự chờnh lệch giữa giỏ trị một đơn vị đo độ dài trờn thước chớnh với giỏ trị một đơn vị đo độ dài trờn du xớch. Tức là, du xớch sẽ dài thờm khi muốn nõng cấp chớnh xỏc của thước đo.
b. Cỏch đo vật bằng thƣớc kẹp
Muốn đo độ dài D của vật AB bằng thƣớc kẹp, ta kẹp vật AB vào giữa hai mỏ 1 và 2 (hoặc sử dụng mỏ 1’ và 2’).
Khi đú kớch thƣớc của vật cần đo chớnh là khoảng cỏch giữa vạch 0 trờn thƣớc chớnh và vạch 0 trờn du xớch
Giả sử khi kẹp vật giữa hai mỏ của thƣớc kẹp, vạch chia thứ n của thƣớc chớnh nằm ở phớa trƣớc vạch số 0 của du xớch cho biết số nguyờn lần của milimet, cũn vạch chia thứ m trờn du xớch trựng với vạch nào đú trờn thƣớc chớnh cho biết chữ số thập phõn của milimet. Độ dài của vật sẽ là:
D = n.a + m.
Chỳ ý:
Số húa bởi Trung tõm Học liệu - Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn - Nếu vạch 0 của du xớch nằm sỏt vạch thứ n thỡ vạch thứ m nằm ở phần đầu của du xớch - Nếu vạch 0 của du xớch nằm ở khoảng giữa vạch thứ n và n+1 thỡ vạch thứ m nằm ở phần giữa của du xớch.
- Nếu vạch 0 của du xớch nằm sỏt trước vạch thứ n+1 thỡ vạch thứ m nằm ở phần cuối của du xớch
2. Panme
a) Cấu tạo (hỡnh 2.2): Panme là dụng cụ đo độ dài cú độ chớnh xỏc cao, cấp chớnh xỏc từ 0,010,001.
Cấu tạo của panme cú độ chớnh xỏc 0,01 bao gồm:
- Thƣớc chớnh 2 gọi là thƣớc kộp vỡ trờn đú cú hai hệ thống vạch chia đến 1mm
đặt lệch nhau 0,5mm qua một đƣờng nằm ngang gọi là đƣờng chuẩn.
- Thƣớc phụ 3 (gọi là du xớch) cú N = 50 độ chia bằng nhau cú thể quay trũn quanh thõn trục thƣớc chớnh 2, liờn kết ren với trục vớt vi động gồm cỏc phần 1-4-5, cần gạt 6 dựng để hóm cố định trục vớt vi động.