8. Cấu trúc của luận văn
2.3.1. Một số giáo án của các bài thí nghiệm thực hành cơ học lớp 10
Tôi xin trình bày một vài giáo án đã qua thử nghiệm của các bài thực hành cơ học lớp 10 trên tinh thần ở mức độ 2 của phương pháp thực nghiệm.
2.3.1.1. Giáo án bài “Khảo sát chuyển động rơi tự do. Xác định gia tốc rơi tự do”.
I/ Mục tiêu:
- Nắm được tính năng và nguyên tắc hoạt động của đồng hồ đo thời gian hiện số. - Lắp ráp được thí nghiệm và đo được quãng đường S, thời gian t của vật rơi tự do trên những quãng đường S khác nhau.
- Vẽ được đồ thị mô tả vận tốc rơi của vật theo thời gian và quãng đường S theo t2. Từ đó rút ra kết luận về tính chất của chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều.
- Tính được gia tốc rơi tự do và sai số của phép đo. II/ Chuẩn bị:
* Đối với giáo viên: Kiểm tra, sửa chữa, bổ sung tất cả các dụng cụ, thiết bị có liên quan đến bài thực hành. Chuẩn bị cho mỗi nhóm học sinh.
- Đồng hồ đo thời gian hiện số.
- Giá đỡ thẳng đứng có vít điều chỉnh thăng bằng. Trên giá có lắp đặt nam châm điện, cổng quang điện, dây và quả dọi.
- Trụ sắt non làm vật rơi tự do.
- Một chiếc khăn bông nhỏ hoặc hộp các khô để đỡ vật rơi. * Đối với học sinh: Mỗi học sinh cần chuẩn bị:
- Xem lại bài học “Sự rơi tự do”
- Cách tính sai số của một đại lượng vật lý và cách biểu diễn sai số trên đồ thị. - Giấy kẻ ô ly để vẽ đồ thị.
- Kẻ sẵn bảng ghi số liệu theo mẫu. III/ Tiến trình lên lớp:
*Hoạt động 1: Rèn luyện kỹ năng nhận thức mục đích thí nghiệm. (10 phút)
Hoạt động của thầy Hoạt động của trò
- Chúng ta biết chuyển động rơi tự do là chuyển động nhanh dần đều. Để kiểm nghiệm được điều này ta phải làm gì ? - Các công thức của sự rơi tự do ?
- Để khảo sát chuyển động rơi tự do, ta cần tìm mối liên hệ giữa các đại lượng nào ?
- Tiến hành thí nghiệm khảo sát chuyển động rơi tự do.
V=g.t ; S=
2 1
g.t2
- Mối liên hệ giữa quãng đường của vật rơi tự do và thời gian rơi.
*Hoạt động 2: Rèn luyện các kỹ năng thành phần. (25 phút)
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Giáo viên giới thiệu dụng cụ đo:
+Đồng hồ đo thời gian hiện số hoạt động với công tắc và cổng quang điện. + Các chức năng hoạt động của đồng hồ hiện số.
+ Hoạt động của nam châm. + Hoạt động của công tắc.
+ Hoạt động của cổng quang điện.
- Qua giới thiệu các dụng cụ và tính năng hoạt động của chúng, các em hãy nêu cách lắp đặt thí nghiệm ?
- Tại sao ta chọn thang đo của đồng hồ là 9,999s ?
- Lắng nghe và quan sát.
- Đặt giá đỡ thẳng đứng có dây dọi lên đế ba chân và điều chỉnh giá đỡ theo phương thẳng đứng, cố định giá đỡ.
- Nam châm điện mắc qua hộp công tắc rồi cắm vào ổ A của đồng hồ.
- Cổng quang điện mắc vào ổ B của đồng hồ.
- Ứng với quãng đường khoảng 1m thì thời gian rơi nhỏ hơn 1s.
- Tại sao chuyển mạch MODE của đồng hồ ta chọn vị trí A ↔ B ?
- Để có thể tiến hành thí nghiệm ta cần làm gì ?
- Trước khi tiến hành thí nghiệm ta cần kiểm tra những gì ?
- Đồng hồ đo thời gian vật rơi từ vị trí A đến vị trí B.
- Cấp điện cho đồng hồ, mở khóa điện và đặt vật lên nam châm điện sao cho trục của vật rơi đi qua cổng quang điện. Dùng chiếc ke vuông ba chiều áp sát đáy vật để xác định vị trí đầu so của vật.
- Kiểm tra:
+ Giá đỡ theo phương thẳng đứng thông qua dây dọi.
+Công tắc nhấn RESET đưa đồng hồ về vị trí số 0.000.
+Thang đo ở vị trí 9,999s. +MODE ở vị trí A ↔ B .
*Hoạt động 3: Rèn luyện phối hợp các kỹ năng. (20 phút)
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Giáo viên chia lớp ra thành nhiều
nhóm và giao nhiệm vụ cho mỗi nhóm tiến hành thí nghiệm đo thời gian ứng với các quãng đường đã cho ở bảng báo cáo thí nghiệm.
- Giáo viên theo dõi, ghi nhận hoạt động của từng nhóm và bổ sung, sửa chữa những thiếu xót của từng học sinh.
-Học sinh thực hiện: +Lắp ráp thí nghiệm.
+Tiến hành đo thời gian ứng với các quãng khác nhau.
*Hoạt động 4: Rèn luyện kỹ năng xử lý số liệu và vẽ đồ thị. (15 phút)
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Giáo viên yêu cầu học sinh báo cáo kết
quả thí nghiệm theo mẫu báo cáo.
- Yêu cầu học sinh vẽ đồ thị V =V(t) và
-Học sinh thực hiện: +Đồ thị là đường thẳng.
S=S(t2) từ kết quả tìm được và rút ra kết luận.
+Chuyển động rơi tự do là chuyển động nhanh dần đều.
+Gia tốc rơi tự do là một hằng số *Hoạt động 5: Kiểm tra, đánh giá kỹ năng thực hành. (20 phút)
- Nội dung kiểm tra [phụ lục 4]
- Các yếu tố đánh giá kỹ năng thực hành của học sinh: + Kỹ năng lắp ráp thí nghiệm.
+ Kỹ năng thực hiện các thao tác. + Kỹ năng phối hợp các thao tác. + Kỹ năng xử lý số liệu.
+ Kỹ năng xử lý tình huống.
2/ Những tình huống có thể xảy ra trong quá trình thí nghiệm:
Tình huống khách quan do dụng cụ Tình huống chủ quan do học sinh - Mạch hở do chỗ tiếp xúc các tiếp điểm
không tốt.
- Mất điện do sự cố.
- Điều chỉnh giá đỡ không theo phương thẳng đứng.
- Đặt vật rơi không đi qua cổng quang. - Không xác định so
- Đặt cổng quang điện không ở vị trí chính xác.
- Đặt chế độ đo và thang đo của đồng hồ không đúng.
- Không đặt bộ phận hứng vật rơi. - Ấn nút công tắc ở quãng đường s=0,05m không phù hợp.
2.3.1.2. Giáo án bài “Xác định hệ số ma sát”.
I/ Mục tiêu:
- Vận dụng kết quả gia tốc của vật trượt trên mặt phẳng nghiêng của phương pháp động lực học để xác định hệ số ma sát trượt.
- Nêu được phương án thực nghiệm đo hệ số ma sát trượt từ biểu thức
µ = tanα-g.cosαa
- Rèn luyện kỹ năng lắp ráp thí nghiệm theo phương án đã chọn, biết sử dụng đồng hồ đo thời gian kết hợp với nam châm điện, công tắc và cổng quang điện.
- Biết cách tính và viết đúng kết quả phép đo, với số các chữ số có nghĩa cần thiết. II/ Chuẩn bị:
*Đối với giáo viên: : Kiểm tra, sửa chữa, bổ sung tất cả các dụng cụ, thiết bị có liên quan đến bài thực hành. Chuẩn bị cho mỗi nhóm học sinh.
- Đồng hồ đo thời gian hiện số.
- Mặt phẳng nghiêng có gắn thước đo góc, thước thẳng và quả dọi. - Nam châm điện có hộp công tắc đóng ngắt.
- Một chiếc ke vuông ba chiều để xác định vị trí ban đầu của vật. - Cổng quang điện.
- Một chiếc khăn bông nhỏ để đỡ vật trượt. *Đối với học sinh: Mỗi học sinh cần chuẩn bị: - Xem lại bài học “Lực ma sát”
- Chứng minh biểu thức µ = tanα-g.cosαa - Cách tính sai số của một đại lượng vật lý. - Kẻ sẵn bảng ghi số liệu theo mẫu.
III/ Tiến trình lên lớp: 1/ Các hoạt động:
*Hoạt động 1: Rèn luyện kỹ năng nhận thức mục đích thí nghiệm. (10 phút)
Hoạt động của thầy Hoạt động của trò
- Để xác định được hệ số ma sát trượt từ biểu thức µ = tanα-g.cosαa ta cần làm gì ?
- Tiến hành thí nghiệm khảo sát chuyển động của vật trượt trên mặt phẳng nghiêng.
- Hãy nêu phương án thí nghiệm từ cơ sở lý thuyết trên.
- Cho vật trượt trên mặt phẳng nghiêng. - Đo gia tốc của vật thông qua đo quãng đường, thời gian và đo góc nghiêng. - Thế các giá trị tìm được vào biểu thức sẽ xác định được hệ số ma sát.
*Hoạt động 2: Rèn luyện các kỹ năng thành phần. (25 phút)
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Giáo viên giới thiệu dụng cụ đo:
+Đồng hồ đo thời gian hiện số hoạt động với công tắc và cổng quang điện. + Các chức năng hoạt động của đồng hồ hiện số.
+ Hoạt động của nam châm. + Hoạt động của công tắc.
+ Hoạt động của cổng quang điện.
- Qua giới thiệu các dụng cụ và tính năng hoạt động của chúng, các em hãy nêu cách lắp đặt thí nghiệm ?
- Để có thể tiến hành thí nghiệm ta cần làm gì ?
- Lắng nghe và quan sát.
- Đặt máng nghiêng có lắp nam châm điện và cổng quang điện lên giá đỡ.
- Nam châm điện mắc qua hộp công tắc rồi cắm vào ổ A của đồng hồ.
- Cổng quang điện mắc vào ổ B của đồng hồ.
- Điều chỉnh thăng bằng cho máng nghiêng.
- Đặt máng nghiêng có góc nghiêng
α >αo
- Cấp điện cho đồng hồ, mở khóa điện và đặt vật lên nam châm điện mặt đáy
- Trước khi tiến hành thí nghiệm ta cần kiểm tra những gì ?
- Để kết quả đo tương đối chính xác, trước khi tiến hành thí nghiệm ta cần làm gì đối với mặt phẳng nghiêng và vật ?
tiếp xúc với mặt nghiêng.
- Đặt cổng quang điện ở vị trí cách so
một khoảng s = 400mm. - Kiểm tra:
+Dùng chiếc ke vuông ba chiều áp sát mặt nghiêng, đẩy đến vị trí chạm vào trụ thép để xác định So.
+Quan sát thước đo góc và mặt phẳng nghiêng để xác định αo.
+Công tắc nhấn RESET đưa đồng hồ về vị trí số 0.000.
+Thang đo ở vị trí 9,999s. +MODE ở vị trí A ↔ B .
- Lau sạch bề mặt tiếp xúc của vật và mặt phẳng nghiêng.
*Hoạt động 3: Rèn luyện phối hợp các kỹ năng. (20 phút)
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Giáo viên chia lớp ra thành nhiều
nhóm và giao nhiệm vụ cho mỗi nhóm tiến hành thí nghiệm đo góc nghiêng, đo thời gian ứng với các quãng đường đã cho.
- Giáo viên theo dõi, ghi nhận hoạt động
-Học sinh thực hiện: +Lắp ráp thí nghiệm.
+Tiến hành đo góc nghiêng.
+ Đo thời gian ứng với s = 400mm. +Thực hiện thí nghiệm 5 lần.
+Tắt điện đồng hồ đo thời gian và thu xếp dụng cụ.
của từng nhóm và bổ sung, sửa chữa những thiếu xót của từng học sinh.
*Hoạt động 4: Rèn luyện kỹ năng xử lý số liệu. (15 phút)
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Giáo viên yêu cầu học sinh báo cáo kết
quả thí nghiệm theo mẫu báo cáo.
-Học sinh thực hiện:
*Hoạt động 5: Kiểm tra, đánh giá kỹ năng thực hành. (20 phút) - Nội dung kiểm tra [phụ lục 4]
- Các yếu tố đánh giá kỹ năng thực hành của học sinh: + Kỹ năng lắp ráp thí nghiệm.
+ Kỹ năng thực hiện các thao tác. + Kỹ năng phối hợp các thao tác. + Kỹ năng xử lý số liệu.
+ Kỹ năng xử lý tình huống.
2/ Những tình huống có thể xảy ra trong quá trình thí nghiệm:
Tình huống khách quan do dụng cụ Tình huống chủ quan do học sinh - Mạch hở do chỗ tiếp xúc các tiếp điểm
không tốt.
- Mất điện do sự cố.
- Đặt máng nghiêng không ở vị trí mà góc nghiêng trùng với vạch của thước đo góc nên sai số nhiều về dụng cụ đo.
- Đặt cổng quang điện không ở vị trí chính xác.
- Đặt chế độ đo và thang đo của đồng hồ không đúng.
2.3.1.3. Giáo án bài “Tổng hợp hai lực”.
- Kiểm nghiệm lại quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy và quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều.
- Rèn luyện kỹ năng sử dụng lực kế. II/ Chuẩn bị:
*Đối với giáo viên: Chuẩn bị 6 bộ thí nghiệm, mỗi bộ gồm các dụng cụ sau: - Bảng sắt có chân đế.
- Hai lực kế ống.
- Hai vòng kim loại có đế nam châm để lồng lực kế. - Một dây cao su và một dây chỉ bền.
- Hai lò xo.
- Hai đế nam châm để buộc dây cao su. - Một thanh thép nhỏ, dài 35cm.
- Một thước đo có độ chia nhỏ nhất 1mm.
- Một hộp các quả cân có khối lượng bằng nhau. - Một viên phấn.
*Đối với học sinh:
- Xem lại quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng quy. - Xem lại quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều. - Bảng báo cáo thí nghiệm theo mẫu đã cho.
III/ Tiến trình lên lớp:
*Hoạt động 1: Rèn luyện kỹ năng nhận thức mục đích thí nghiệm. (3 phút)
Hoạt động của thầy Hoạt động của trò
- Làm thế nào để có thể xác định tính đúng đắn của quy tắc hợp lực đồng quy và quy tắc hợp lực song song cùng
chiều ?
- Dùng thực nghiệm để kiểm tra.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Hãy nêu phương án thí nghiệm kiểm
chứng quy tắc hợp lực đồng quy ?
- Hãy nêu phương án thí nghiệm kiểm chứng quy tắc hợp song song cùng chiều?
- Giáo viên giới thiệu dụng cụ thí nghiệm:
+Bảng từ. +Đế nam châm.
- Dùng 2 lực kế móc vào vật tạo nên 2 lực đồng quy. Ghi lại giá trị và phương của 2 lực.
- Tìm cách thay thế 2 lực trên bằng 1 lực. Ghi lại giá trị của lực.
- Biểu diễn 2 lực theo tỉ lệ xích nào đó từ số liệu trên, vẽ lực tổng hợp và đo độ dài của lực tổng hợp.
- So sánh giữa lý thuyết và thực nghiệm rồi rút ra kết luận.
- Dùng các quả cân có trọng lượng P1 và P2 treo trên thước để tạo ra 2 lực song song cùng chiều.
- Khi thước cân bằng, đánh dấu vị trí của thước.
- Dùng lý thuyết tìm giá và độ lớn của hợp lực P1 và P2 , ghi lại vị trí tìm được. - Đặt lên thước tổng các quả cân rồi di chuyển đến vị trí sao cho thước có vị trí như trước.
- So sánh giữa lý thuyết và thực nghiệm rồi rút ra kết luận.
+ Lực kế ống.
- Trước khi sử dụng lực kế ta cần làm gì ?
- Để lực kế đo được chính xác, ta cần sử dụng lực kế như thế nào ?
- Khi đọc giá trị của lực trên lực kế, ta cần đặt mắt như thế nào ?
- Khi đánh dấu hình chiếu của một điểm trên một mặt phẳng, ta cần thực hiện như thế nào ?
-Hãy nêu tiến trình thí nghiệm tổng hợp hai lực đồng quy.
- Quan sát vị trí ban đầu của lực kế, hiệu chỉnh giá trị số 0.
- Không dùng lực kế để đo các lực có giá trị vượt quá phạm vi đo của lực kế. - Đặt mắt theo phương vuông góc với lực kế và đi qua vạch chỉ thị.
- Đặt mắt vuông góc với mặt phẳng chiếu và đi qua điểm chiếu, dùng thước đặt vuông góc với mặt phẳng chiếu, đi qua điểm chiếu và đánh dấu vị trí hình chiếu.
-Đặt 2 lực kế có đế nam châm lên bảng từ, chúng hợp với nhau một góc nào đó. -Đặt đế nam châm ở giữa và cuối bảng. - Buộc một đầu dây cao su vào đế nam châm, còn đầu kia thắt vào giữa dây chỉ bền.
- Hai đầu dây chỉ buộc vào móc của hai