Sơ đồ thí nghiệm ghi tọa độ chuyển động thẳng- 123docz.net

Bài tập 4.

a) Đề bài: Trong thí nghiệm hình 2.11, một xe lăn đƣợc đẩy nhanh để có vận tốc ban đầu và sau đó xe chuyển động. Trên xe có gắn một đồng hồ rung đƣợc điều khiển bằng dịng điện xoay chiều có tần số 50Hz . Đồng hồ này tạo ra sự rung của một bút ghi với cùng tần số. Bút này đánh dấu các chấm trên một băng giấy đặt ở dƣới đƣờng. Khoảng thời gian giữa hai chấm

liên tiếp là 0,02s. Dựa trên các chấm thu đƣợc trên băng giấy, ngƣời ta có bảng số liệu nhƣ bảng 2.1.

Bảng 2.1. Số liệu tọa độ và thời gian trong thí nghiệm xe lăn trong chuyển động thẳng trên đường ngang

t (s) 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 x

(mm)

0.0 4.0 19.0 24.5 30.0 36.0 41.5 47,0 53.0 58.5

Dựa vào bảng số liệu

1. Hãy xác định vận tốc trung bình của vật trong các khoảng thời gian 0,02 s liên tiếp?

2. Mô tả các giai đoạn chuyển động của vật?

3. Vẽ các đồ thị tọa độ theo thời gian, vận tốc trung bình theo thời gian để từ đó rút ra các kết luận về quy luật chuyển động của vật?

b) Ý tƣởng sƣ phạm: Đây là bài tâp thí nghiệm ở mức cơ bản, giúp HS hình dung đƣợc dụng cụ và cách tiến hành thí nghiệm với xe lăn trên mặt đƣờng nằm ngang, cách thu thập số liệu với bảng số liệu cho trƣớc. HS thực hiện các thao tác tƣ duy phân tích bảng số liệu để đƣa ra các nhận định và tìm cách xử lí các số liệu để đƣa ra kết luận về quy luật chuyển động (x phụ thuộc vào t và v phụ thuộc vào t nhƣ thế nào?)

c) Lời giải gợi ý

- Cách 1. Vẽ đồ thị để tìm mối tƣơng quan giữa x và t.

- Cách 2. Tính vận tốc trung bình sau những khoảng thời gian bằng nhau nhất định nhƣ 0,02s hoặc 0,04s.

- Cách 3. Vẽ đồ thị vận tốc trung bình trong những khoảng thời gian bằng nhau liên tiếp rồi vẽ đồ thị sự phụ thuộc của vận tốc trung bình tại các thời điểm liên tiếp. Các thời điểm đó là trung bình cộng của thời điểm đầu và cuối của khoảng thời gian xét.

Bài tập 5.

a) Đề bài: Dùng xe lăn ở bài trên, cho chuyển động trên mặt phẳng nghiêng bằng cách nâng một đầu lên cao (Hình 2.13).

Hình 2.13. Sơ đồ thí nghiệm ghi tọa độ chuyển động trên mặt phẳng nghiêng

Dựa trên băng giấy thu đƣợc các chấm mực sau những khoảng thời gian bằng nhau 0,02s. Ta có

Bảng 2.2. Số liệu với S là quãng đường đi của vật sau các khoảng thời gian liên tiếp bằng nhau và ∆S là hiệu các quãng đường đi sau các khoảng thời

gian liên tiếp bằng nhau.

- Với α=5o S(mm) 4.60 5.00 5.40 5.80 6.10 6.50 6.90 7.40 7.80 8.20 ∆S(mm) 0.40 0.40 0.40 0.30 0.40 0.40 0.50 0.40 0.40 0.40 - Với α=8o S(mm) 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50 8.00 8.50 9.00 ∆S (mm) 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50

Dựa vào bảng số liệu hãy:

1. Hãy xác định vận tốc trung bình của vật trong các khoảng thời gian 0,02 s liên tiếp?

2. Đƣa ra nhận xét về loại chuyển động của vật?

3. Vẽ các đồ thị tọa độ theo thời gian, vận tốc trung bình theo thời gian để từ đó rút ra các kết luận về quy luật chuyển động của vật?

b) Ý tƣởng sƣ phạm: Đây là bài tâp thí nghiệm ở mức cơ bản, giúp HS hình dung đƣợc dụng cụ và cách tiến hành thí nghiệm với xe lăn trên mặt phẳng nghiêng, và cho trƣớc bảng số liệu. HS thực hiện các thao tác tƣ duy phân tích bảng số liệu để đƣa ra các nhận định và tìm cách xử lí các số liệu để đƣa ra kết luận về quy luật chuyển động (x phụ thuộc vào t và v phụ thuộc vào t nhƣ thế nào?)

c) Lời giải gợi ý

- Cách 1. Tính vận tốc trung bình sau những khoảng thời gian bằng nhau nhất định nhƣ 0,02s hoặc 0,04s sau đó thấy sự tăng dần của vận tốc trung bình.

- Cách 2. Vẽ đồ thị để tìm mối tƣơng quan giữa x và t.

Hình 2.14. Nhóm HS trình bày phương án bài tập thực nghiệm 2

Bài tập 6.

a) Đề bài: Bảng 2.3. Số liệu dưới đây được trích từ trang

https://loigiaihay.com/bao-cao-thuc-hanh-khao-sat-chuyen-dong-roi-tu-do- xac-dinh-gia-toc-roi-tu-do-c61a33566.html cho biết số liệu khảo sát chuyển động rơi trong khơng khí của một vật: Đo thời gian rơi t của vật nhỏ ứng với các khoảng cách s khác nhau.

Vị trí đầu của vật rơi: s0 = 0 (mm).

Lần đo S (m)

Thời gian rơi t (s)

1 2 3 4 5

0,050 0,121 0,144 0,159 0,098 0,106

0,200 0,171 0,244 0,237 0,184 0,204

0,450 0,232 0,310 0,311 0,311 0,311

0,800 0,408 0,409 0,409 0,408 0,409

1. Từ bảng số liệu hãy đƣa ra nhận xét định tính về quy luật chuyển động của vật?

2. Đƣa ra dự đoán về quy luật chuyển động của vật rơi?

3. Kiểm tra dự đoán trên qua việc xử lí các số liệu thực nghiệm? 4. Tính gia tốc của vật rơi?

b)Ý tƣởng sƣ phạm

Trong chuyển động rơi tự do, để tìm đƣợc đặc điểm quy luật rơi ngƣời ta dùng đồng hồ đo thời gian hiện số với cổng quang điện Bài tập này dùng trong điều kiện khơng có thí nghiệm thực (do hỏng hóc). HS giải bài tập này nhằm luyện tập khả năng khái quát từ đồ thị, xử lí số liệu theo nhiều cách để rút ra kết luận về quy luật của chuyển động rơi tự do.

Cách 2. Vẽ đồ thị s và t hoặc s và t2

để rút ra quy luật.

2.5.3.4. Nghiên cứu chuyển động rơi tự do

Bài tập 7

a) Đề bài: Khảo sát chuyển động rơi tự do khi thả vật rơi từ tầng 4 xuống đất.

+ Hãy viết công thức liên hệ giữa quãng đƣờng và thời gian vật rơi. + Hãy lập phƣơng án thí nghiệm để xác định chuyển động vật rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều.

+ Tiến hành thí nghiệm theo từng bƣớc của phƣơng án đã thiết kế.

Cho biết những dụng cụ thí nghiệm và hƣớng xử lí số liệu: quả nặng, thƣớc dây, đồng hồ bấm giây (sử dụng điện thoại di động).

b) Phân tích ý tƣởng sƣ phạm

Bài tập đƣợc xây dựng ở mức độ 3 của bài tập thí nghiệm.

Về mặt thiết bị, các dụng cụ đều có sẵn ở phịng thí nghiệm của trƣờng phổ thơng

Về mặt tổ chức, bài tập đƣợc thực hiện ở cạnh tòa nhà 4 tầng của trƣờng, tại mỗi tầng có 3 đến 5 HS cầm đồng hồ và khi vật rơi qua thì bấm ngắt đồng hồ.

c) Lời giải gợi ý

* Công thức quãng đƣờng rơi từ lúc thả: S = gt2/2

*Thiết kế phƣơng án thí nghiệm để xác định xác định chuyển động vật rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần.

- Cơ sở lí thuyết: Vẽ đồ thị quãng đƣờng đi S theo thời gian t thì đồ thị có dạng một nhánh của parabol, quãng đƣờng đi S theo bình phƣơng thời gian t2 có dạng đoạn thẳng

- Tiến hành làm thí nghiệm theo trình tự các bƣớc sau: + Thả vật rơi từ tầng 4

+ Nhóm HS ở tầng 3 bấm giây khi vật rơi ngang qua, thời điểm tính là trung bình cộng thời gian của các thành viên.

+ Các nhóm HS ở các tầng dƣới và mặt đất thực hiện tƣơng tự qua từng tầng

*Xử lí số liệu:

Quãng đƣờng (m) Thời gian (s)

S43 = t43

S42 = t42

S41 = t41

Quãng đƣờng (m) Thời gian (s) Vận tốc (m/s)

S43 = 4m 0,903 4,429

S42 = 8m 1,804 4,434

S41 = 12m 2,705 4,436

2.6. Sử dụng hệ thống bài tập thí nghiệm trong dạy học chƣơng “Động học” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm học” nhằm phát triển năng lực thực nghiệm

Trong phần này, chúng tôi dự định sử dụng các bài tập thí nghiệm theo hai giai đoạn tƣơng ứng từ dễ đến khó.

Giai đoạn 1, sử dụng các BTTN ở mức độ 1 và 2 để tạo cho HS thói quen giải một BTTN. Các bài tập sử dụng trong giai đoạn này là các bài tập định tính hoặc định lƣợng đơn giản, khơng phức tạp về suy luận lí thuyết hoặc thao tác tiến hành thí nghiệm.

Giai đoạn 2 đƣợc tiến hành sau khi HS đã có những kiến thức cơ bản về phƣơng pháp, cách thức giải một bài tập thí nghiệm. Ở giai đoạn này, ngồi các thao tác cơ bản để giải một bài tập thí nghiệm, HS còn phải vận dụng linh hoạt các kiến thức vật lí vào bài tập, hoặc khắc sâu, mở rộng kiến thức đã học.

2.6.1. Hướng sử dụng b i t p thí nghiệm trong gi i oạn 1

Các bài tập thí nghiệm đƣợc sử dụng trong giai đoạn này gồm: các bài tốn viết phƣơng trình chuyển động thẳng đều, thẳng biến đổi đều, rơi tự do, xác định mối liên hệ giữa các đại lƣợng trong các chuyển động. Mục đích của việc sử dụng BTTN trong giai đoạn này là để HS làm quen với cách giải một BTTN, có cái nhìn tổng qt về các bƣớc giải một BTTN, làm tiền đề cho giai đoạn 2.

Các năng lực thành phần của năng lực thực nghiệm đƣợc tập trung đánh giá trong giai đoạn này đó là: năng lực tiến hành thí nghiệm theo phƣơng án đã thiết kế, năng lực xử lí và trình bày kết quả

2.6.2. Hướng sử dụng b i t p thí nghiệm trong gi i oạn 2

Các bài tập thí nghiệm đƣợc sử dụng trong giai đoạn này gồm: các bài toán xác định vận tốc, gia tốc, quãng đƣờng đi đƣợc của các chuyển động bằng các phƣơng án khác nhau, bài toán liên quan đến đồ thị các chuyển động. Qua việc giải các bài tập trong giai đoạn này mà các năng lực thành

Các năng lực thành phần của năng lực thực nghiệm đƣợc tập trung đánh giá ở giai đoạn này đó là năng lực thiết kế phƣơng án thí nghiệm.

CHƢƠNG 3

THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm

3.1.1. Mục ích

Thực nghiệm sƣ phạm (TNSP) đƣợc tiến hành với mục đích kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài: “Nếu xây dựng đƣợc các bài tập thí nghiệm phần động học chất điểm và sử dụng các bài tập đó trong dạy học sẽ phát triển đƣợc năng lực thực nghiệm của HS”. Bằng cách trả lời các câu hỏi sau:

1. BTTN có góp phần phát triển năng lực thực nghiệm của HS khơng? 2. Quy trình hƣớng dẫn học sinh giải BTTN đã nêu ở trên có phù hợp với thực trạng dạy học ở các trƣờng phổ thông hiện nay không?

3.1.2. Nhiệm vụ

Để đạt đƣợc mục đích trên, TNSP chúng tơi thực hiện các nhiệm vụ sau: - Điều tra thực trạng của việc sử dụng BTTN ở một số trƣờng THPT trên địa bàn huyện Gia Lâm.

- Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm: giao bài tập thí nghiệm cho nhóm học sinh giải thành hai giai đoạn theo mức độ từ dễ đến khó.

- Phân tích video để đánh giá việc giải bài tập thí nghiệm của học sinh từ đó đánh giá mức độ năng lực thực nghiệm của học sinh.

3.2. Đối tƣợng của thực nghiệm sƣ phạm

Chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm SP đối tƣợng là các HS lớp 10A2 - ban D - với 32 HS Trƣờng THPT Dƣơng Xá – Huyện Gia Lâm.

Chúng tôi chọn lớp thiên về học các môn khối D vì các em khơng phải là lớp chọn về các môn khoa học tự nhiên, việc học mơn Vật lí đƣợc thực hiện nhƣ các lớp THPT đại trà bình thƣờng. Ngồi ra, các HS này ngoan và cũng có ý thức mong muốn tìm hiểu tự nhiên. Chúng tơi hy vọng là các kết quả

nghiên cứu sau thực nghiệm sƣ phạm sẽ đƣợc điều chỉnh để triển khai trên diện rộng hơn.

Do điều kiện hạn chế về thời gian và các dụng cụ TN nên chúng tơi chia lớp làm 4 nhóm, ở mỗi nhóm chúng tơi lựa chọn ngẫu nhiên theo danh sách để đánh giá 02 HS theo các tiêu chí đã đề ra.

3.3. Nội dung của thực nghiệm

Để hình thành và phát triển năng lực thực nghiệm cho ngƣời học thì cần một quá trình thực hiện theo một định hƣớng trên những vật liệu cụ thể. Do đó, để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của luận văn, chúng tôi tiến hành triển khai thực nghiệm thơng qua tất cả các bài học có sử dụng bài tập thí nghiệm để phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh trong chƣơng “Động học” Vật lí 10, cụ thể gồm:

Bài 1. Chuyển động thẳng đều

Bài 2. Chuyển động thẳng biến đổi đều Bài 3. Sự rơi tự do

Các bài tập thí nghiệm đƣợc tiến hành ở phịng thí nghiệm của trƣờng sau khi học xong tiết lí thuyết trên lớp.

3.4. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm

3.4.1. Quy trình tiến h nh thực nghiệm sư phạm

- Trao đổi, thống nhất các bƣớc từ học sinh với giáo viên về mục đích, phƣơng pháp và các yêu cầu trong quá trình thực nghiệm sƣ phạm.

- Chuyển tài liệu để giáo viên nghiên cứu nhằm thực hiện quá trình thực nghiệm theo đúng yêu cầu và đạt hiệu quả cao. Tài liệu chuyển cho giáo viên nghiên cứu bao gồm các nội dung cơ bản sau:

+ Năng lực thực nghiệm và các năng lực thành phần của năng lực thực nghiệm.

+ Hƣớng dẫn học sinh phổ thông thực hiện hoạt động giải bài tập thí nghiệm.

+ Định hƣớng công cụ và cách thức kiểm tra quá trình học sinh thực hiện các yêu cầu của bài tập thí nghiệm.

- Hƣớng dẫn học sinh tiến trình, phƣơng pháp và một số kĩ thuật thực hiện hoạt động thực nghiệm trong học tập Vật lí 10.

Trƣớc khi bắt đầu tiến hành thực nghiệm, giáo viên chuyển cho học sinh của nhóm thực nghiệm tài liệu Hƣớng dẫn học sinh tiến trình hoạt động thực nghiệm trong học tập Vật lí 10, hƣớng dẫn giải bài tập thí nghiệm để các em nghiên cứu.

- Tiến hành trình tự các bƣớc thực nghiệm.

- Đo nghiệm lấy số liệu để đánh giá kết quả thực nghiệm.

3.4.2. Thời gi n, ị iểm v diễn biến thực nghiệm sư phạm

Các giờ dạy TNSP đƣợc tiến hành trong 02 tuần đầu tháng 4/2018 tại lớp 10A2 trƣờng THPT Dƣơng Xá – Gia Lâm – Hà Nội. Về cơ bản, thời gian thực hiện trùng với kế hoạch DH của nhà trƣờng.

Trong quá trình DH có sử dụng BTTN, các HS hào hứng thực hiện bài học, chịu khó tranh luận với nhau và càng về sau càng chủ động trao đổi cả với GV khi gặp các vấn đề khó. Các giờ học và giờ báo cáo sản phẩm rất sôi nổi.

3.5. Nội dung đo nghiệm, công cụ đo nghiệm và phƣơng pháp đo nghiệm

Nội dung đo nghiệm của đề tài chính là các năng lực thành phần của năng lực thực nghiệm mà khi thực hiện các yêu cầu của bài tập thí nghiệm học sinh sẽ bộc lộ mức độ đạt đƣợc của từng năng lực thành phần đó.

Bộ cơng cụ đo nghiệm chính là các bài tập thí nghiệm đã đƣợc xây dựng ở chƣơng 2.

Về phƣơng pháp đo nghiệm, chúng tôi sử dụng bảng kiểm quan sát cho việc giải bài tập thí nghiệm và bảng kiểm quan sát các năng lực thành phần của năng lực thực nghiệm.

Cụ thể nhƣ sau

- Để đánh giá năng lực thành phần phát hiện vấn đề cần giải quyết và đƣa ra đƣợc các dự đốn, giả thuyết chúng tơi sử dụng bài tập xác định sự rơi tự do là chuyển động nhanh dần.

- Để đánh giá năng lực thành phần thiết kế phƣơng án thí nghiệm chúng tơi sử dụng các bài tập: xác định

- Để đánh giá năng lực thành phần tiến hành thí nghiệm theo phƣơng án