.Mục đích, đối tƣợng và phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm

3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm

Quá trình thực nghiệm sƣ phạm nhằm mục đích kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học mà đề tài đã nêu, nghĩa là: Việc xây dựng đƣợc hệ thống bài tập khó, có mức độ tổng hợp từ nhiều mảng kiến thức kết hợp với việc hƣớng dẫn hoạt động giải bài tập theo phƣơng pháp có sự định hƣớng tƣ duy cho học sinh có góp phần phát huy các phẩm chất, năng lực của học sinh giỏi ở trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn.

3.1.2. Đối tượng và phương pháp thực nghiệm sư phạm

3.1.2.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm

Đối tƣợng: Nhóm học sinh giỏi Vật lý trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn – Huyện Hải Hậu – Tỉnh Nam Định.

Để thu đƣợc kết quả chính xác và khách quan nhất, trƣớc khi tiến hành thực nghiệm sƣ phạm tơi chọn nhóm học sinh giỏi của trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn và chia thành hai nhóm có kết quả học tập tƣơng đƣơng nhau và qua làm bài kiểm tra sát hạch thì thu đƣợc kết quả gần nhƣ tƣơng đƣơng nhau. Trong đó, nhóm 1 gọi là nhóm thực nghiệm và nhóm 2 gọi là nhóm đối chứng.

3.1.2.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Để thu đƣợc kết quả một cách khách quan, chúng tôi tổ chức hoạt động dạy học sóng sóng ở nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng trong cùng khoảng thời gian, cùng mục tiêu kiến thức nhƣng cách thức tổ chức giảng dạy ở hai nhóm là khác nhau.

Cách thức tổ chức ở nhóm thực nghiệm: Tổ chức giảng dạy theo phƣơng án đã đƣợc xây dựng trong đề tài theo hệ thống bài tập đã đƣợc xây dựng trong đề tài.

Cách thức tổ chức dạy ở nhóm đối chứng: Học tập và bồi dƣỡng theo hệ thống bài tập truyền thống và cách dạy truyền thống của bài tập Vật lý. Kết thúc quá trình dạy ở hai nhóm, chúng tơi đã tiến hành cho hai lớp làm bài kiểm tra 90 phút với cùng một đề kiểm tra để lấy kết quả đánh giá phƣơng pháp dạy ở nhóm thực nghiệm có thực sự hiệu quả.

Cuối đợt thực nghiệm sƣ phạm, chúng tôi tiến hành chấm bài để lấy kết quả và xử lý kết quả thu đƣợc theo các phƣơng pháp thống kê toán học.

3.1.2.3. Tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm

Khâu đánh giá kết quả TNSP là một khâu rất quan trọng giúp ta biết đƣợc ƣu và nhƣợc điểm của từng cách thức tổ chức, từ đó rút kinh nghiệm và điều chỉnh cách thức cho phù hợp để đạt đƣợc hiệu quả tối đa. Để đánh giá chính xác kết quả TNSP thì cần phải có những tiêu chí để đánh giá kết quả TNSP sau đây: Độ chính xác của kết quả kiểm tra khi khơng sử dụng hệ thống và hƣớng dẫn giải bài tập vật lý ; Độ tin cậy kết quả kiểm tra khi sử dụng hệ thống và hƣớng dẫn giải bài tập ; So sánh kết quả số lƣợng điểm kiểm tra cao trong học tập của học sinh khi khơng và có sử dụng hệ thống bài tập và hƣớng dẫn giải bài tập vật lý.

Bảng 3.1: Bảng xếp loại học tập theo mức: Giỏi, Khá, Trung bình, Yếu, Kém

Điểm 9-10 7-8 5-6 3-4 0-3

Xếp loại Giỏi Khá Trung bình Yếu Kém

3.1.2.4. Thời gian tiến hành thực nghiệm

Chúng tôi tiến hành TNSP vào giữa học kỳ 2 năm học 2016 – 2017 ở trƣờng THPT Trần Quốc Tuấn – Huyện Hải Hậu – Tỉnh Nam Định.

3.2. Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm

Chúng tôi tiến hành dạy ở hai lớp thực nghiệm và đối chứng là sóng sóng nhau

- Lịch dạy ở nhóm thực nghiệm trong 12 tiết trong thời gian 4 tuần cụ thể nhƣ sau:

Tiết 1-2: Hƣớng dẫn giải bài tập định tính 1.1 và 1.2 và giao các bài tập còn lại yêu cầu các em về nhà làm.

Tiết 3-4: Hƣớng dẫn cho các em làm ba bài tập định lƣợng nhƣ cách đã đề ra, sau đó giao nhiệm vụ về nhà làm các bài cịn lại.

Tiết 5-8 : Hƣớng dẫn giải đáp một số bài các em yêu cầu.

Tiết 9-10: Giải đáp thắc mắc và thảo luận về phƣơng pháp giải của hệ thống bài tập.

Tiết 11-12: Làm bài kiểm tra.

- Q trình dạy học ở hai nhóm đối chứng và thực nghiệm diễn ra nhƣ sau:

Sau khi kiểm tra, tôi tiến hành chấm bài kiểm tra ở hai lớp, rồi phân tích và xử lý kết quả.

3.3. Kết quả và xử lý kết quả

3.3.1. Phân tích định tính q trình TNSP

Khi tiến hành TNSP việc hƣớng dẫn và sử dụng hệ thống bài tập Chƣơng

“Lƣợng tử ánh sáng”, chúng tôi nhận thấy những điểm chính ở nhóm thực nghiệm nhƣ sau:

Trong quá trình hƣớng dẫn, khi hƣớng dẫn các em giải bài tập 1 thì đa số các em cảm thấy thích thú và hào hứng khi phát hiện ra bài tập 1 là tổng hợp của hai bài đơn giản tƣơng ứng với hai mảng kiến thức là hiện tƣợng quang điện và chuyển động của điện tích trong điện trƣờng, qua đó các em thấy cách giải bài 1 trở nên dễ dàng hơn. Từ đó việc vận dụng kiến thức vật lý vào giải các bài tập khó, phức tạp tổng hợp nhiều mảng kiến thức đã tốt lên.

Nói chung, với cách thức tổ chức mới để giải các bài tốn khó, phức tạp đã thu đƣợc một số kết quả nhƣ sau: Các em tích cực chủ động tham gia xây dựng bài và chủ động đƣa ra ý kiến của mình ; Tƣ duy vật lý, tƣ duy lí luận của học sinh đƣợc phát triển ; Khả năng vận dụng lý thuyết vào việc giải bài tập đƣợc nâng cao rõ rệt ; Kỹ năng quan sát, phân tích của học sinh đối với các hiện tƣợng vật lý đƣợc nâng cao ; Với kinh nghiệm bồi dƣỡng HSG Vật

lý của bản thân, tôi thấy các em đƣợc chọn đi thi HSG cấp Tỉnh và đều đạt giải đa số là các em trong nhóm thực nghiệm.

3.3.2. Phân tích định lượng kết quả TNSP

3.3.2.1. Đề kiểm tra

Để đánh giá định lƣợng kết quả TNSP, sau khi tiến hành dạy xong ở hai nhóm thực nghiệm và đối chứng theo hai phƣơng pháp khác nhau, chúng tôi đã soạn thảo và tổ chức cho học sinh ở nhóm thực nghiệm và đối chứng làm bài kiểm tra chất lƣợng chƣơng lƣợng tử ánh sáng.

Đề kiểm tra chất lƣợng I. Mục tiêu

- Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề, tƣ duy logic, phân tích, tổng hợp khả năng giải đƣợc vấn đề khó đã đƣợc rèn luyện của học sinh.

II. Cấu trúc và hình thức kiểm tra

- Cấu trúc bài kiểm tra bao gồm 1 bài định tính và 3 bài định lƣợng, các bài định lƣợng là các bài tổng hợp, phức tạp liên quan đến nhiều mảng kiến thức và đòi hỏi phải biết vận dụng những kỹ năng đƣợc rèn luyện trƣớc đó để giải.

- Hình thức: Kiểm tra bằng hình thức tự luận. - Thời gian làm bài: 90 phút.

III. Nội dung đề kiểm tra

ĐỀ KIỂM TRA CHẤT LƢỢNG Thời gian: 45 phút

Họ và tên:……………………………………Lớp……………………….. Bài 1: Chiếu đồng thời ba bức xạ 1, 2và 3 (1 >2> 3) thích hợp vào quả cầu kim loại cơ lập về điện thì sau một thời gian quả cầu đạt điện thế cực đại. Hãy giải thích hiện tƣợng trên và xác định điện thế cực đại của quả cầu. Biết giới hạn quang điện của kim loại làm quả cầu là 0.

vào một tấm kim loại có giới hạn quang điện 0 thì thấy vận tốc ban đầu cực đại của các quang êlectron lớn gấp đôi nhau.

a.Tìm giới hạn quang điện của kim loại đó.

b. Chỉ chiếu bức xạ 10,555m kim loại, tách từ chùm êlectron bắn ra một êlectron có vận tốc lớn nhất rồi cho nó bay từ A đến B trong điện trƣờng đều mà hiệu điện thế UÂB = - 3 V. Tìm vận tốc của êlectron khi tới B.

Bài 3: Catôt của tế bào quang điện đƣợc phủ lớp xêdi có cơng thốt là 1,9 eV.

Catot đƣợc chiếu sáng bởi một chùm sáng đơn sắc, bƣớc sóng 0,56m. a. Xác định giới hạn quang điện của xêdi.

b. Dùng màn chắn tách ra một chùm hẹp các êlectron quang điện và hƣớng nó vào một từ trƣờng đều có vectơ B vng góc với v0 của các êlectron. Cho B = 6,1.10-5 T. Xác định bán kính cực đại của quỹ đạo các êlectron trong từ trƣờng.

Bài 4: Một nguồn sáng có cơng suất là 2 W, phát ra ánh sáng có bƣớc sóng

0,597 m

  tỏa đều ra đều theo khắp mọi hƣớng. Hãy tính xem ở khoảng cách bao xa ngƣời ta cịn trơng thấy nguồn sáng này. Biết rằng mắt ngƣời còn thấy nguồn sáng khi có ít nhất 80 phơtơn phát ra từ nguồn lọt vào mắt ngƣời trong mỗi giây, con ngƣơi của mắt có đƣờng kính vào khoảng 4 mm. Bỏ qua sự hấp thụ ánh sáng của khí quyển.

IV. Đáp án và biểu điểm

STT NỘI DUNG ĐIỂM

Câu 1 (2điểm)

Khi chiếu đồng thời ba bức xạ điện từ có bƣớc sóng thích hợp  1 2 3 vào quả cầu kim loại cơ lập về điện thì xảy ra hiện tƣợng quang điện, các êlectron quang điện bức ra khỏi quả cầu, làm cho quả cầu tích điện dƣơng, xung quanh quả cầu tích điện tồn tại một điện trƣờng

Khi êlectron bức ra đủ nhiều, điện tích quả cầu đủ lớn, điện trƣờng sinh ra đủ mạnh. Chính điện trƣờng gây ra lực điện có tác dụng cản trở chuyển động của êlectron. Khi lực điện sinh cơng âm có độ lớn đúng bằng động năng ban đầu cực đại của các quang êlectron thì lúc đó các quang êlectron không tách ra đƣợc nữa, điện tích quả cầu lớn nhất và điện thế của quả cầu đạt giá trị cực đại.

Áp dụng định lý biến thiên động năng và hệ thức Anh-xtanh về quang điện cho ba bức xạ, ta có:

2 01max 1max 1 2mv eV (1) 2 01max 1 1 2 hc A mv    (2) 2 2max 2max 1 2mv eV (3) 2 02max 2 1 2 hc A mv    (4) 2 03max 3max 1 2mv eV (5) 2 03max 3 1 2 hc A mv    (6)

Do  1 2 3 nên v03max v02max v01max. Vậy điện trƣờng của quả cầu đủ lớn để hút các quang êlectron có vận tốc ban đầu cực đại do 3 gây ra thì các êlectron quang điện do 1 và 2 gây nên cũng bị hút trở lại. Điện thế của của quả cầu giảm. Vậy điện thế cực đại của quả cầu bằng điện thế cực đại do bức xạ 3 gây nên. Ta có:

0,5đ

0,5đ

max 3 0 1 1 hc V e           Câu 2 (3điểm)

a. Áp dụng hệ thức Anh-xtanh về quang điện ta có: 2 01max 1 0 1 2 hc hc mv     (1) 2 02max 2 0 1 2 hc hc mv     (2) Mặt khác, ta có: v022v01 (3) Từ (1), (2), (3) ta có: 0 0,659m.

b. Áp dụng hệ thức Anh-xtanh về quang điện, ta có: 2 01max 1 0 1 2 hc hc mv     (4)

Áp dụng định lý biến thiên động năng, ta có: 1 2 1 2 . 2mvB2mvA eUAB (5) Từ (4), (5) ta có: vB  1,086.106 m/s 0,5đ 0,5đ 0,25đ 0,25đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ Câu 3 (2,5điểm)

a. Áp dụng hệ thức Anh-xtanh về quang điện, ta có: 0 hc

A

 

 0 0,651m

b. Khi êlectron bay vào từ trƣờng thì chịu tác dụng của lực Lorenxơ. Êlectron chuyển động tròn đêu với bán kính là:

R mv eB

 (1)

Để êlectron có bán kính cực đại thì êlectron phải có vận tốc ban đầu cực đại xác định theo công thức:

2 0 0 1 2 hc hc mv     Từ (1) và (2) ta có: R = 3,06 cm. 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ

Câu 4 (2,5điểm)

Gọi R là khoảng cách từ nguồn đến quan sát viên, r là

bán kính của con ngƣơi. Vì năng lƣợng đƣợc tỏa ra đều trong không gian nên khi tới con ngƣơi của quan sát viên thì năng lƣợng ấy phân bố trên mặt cầu diện tích S =4R2 , phần lọt vào con ngƣơi của mặt cầu này có diện tích s’ = r2.

Gọi P là công suất của nguồn sáng và P’ là công suất đi vào con ngƣơi của quan sát viên. Ta có:

22 4 P s r P S R     Pr22 4 P R    (1)

Gọi N là số photôn lọt vào mắt ngƣời trong một giây. Ta có: P N hc    (2) Từ (1) và (2) ta có : Pr22 4 N hcR  

Để mắt khơng nhìn thấy nguồn sáng là: N80 Pr22 80 4hcR    R 274.103m 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ 0,5đ

3.2.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm Bảng 3.2. Bảng thống kê điểm số Bảng 3.2. Bảng thống kê điểm số Nhóm Số HS Điểm số 0 1 1 3 4 5 6 7 8 9 10 Thực nghiệm 16 0 0 0 0 0 0 0 5 4 5 2 Đối chứng 16 0 0 0 0 0 3 3 3 4 3 0

Bảng 3.3. Bảng thống kê học sinh đạt từ điểm xi trở xuống

Tổng

số Số % học sinh đạt từ điểm xi trở xuống

Nhóm HS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Thực

nghiệm 16 0 0 0 0 0 0 31,3 56,7 87,5 100 Đối

chứng 16 0 0 0 0 20 40 60 81,3 100 Từ bảng số liệu trên đây chúng tôi vẽ đồ thị đƣờng phân bố tần suất và tần suất lũy tích hội tụ lùi cho nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng.

Hình 3.1. Đồ thị đƣờng phân bố tần suất

3.3.2.3. Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm

a. Tính các tham số đặc trƣng

Sau khi kết thúc khâu cho học sinh làm bài kiểm tra, chúng tôi tiến hành chấm bài và xử lý kết quả thu đƣợc từ bài kiểm tra theo phƣơng pháp thống kê tốn học: Tính các tham số đặc trƣng x , S2, S, V, vẽ đồ thị phân bố tần suất và tần suất tích lũy hội tụ lùi.

- Trung bình cộng : x = 1 1 n i i i f x N

Trong đó fi là tần số ứng với điểm số xi, N là tổng số học sinh tham gia làm bài kiểm tra.

- Phƣơng sai: S2 =  2 1 1 1 n i i i f x x N     - Độ lệch chuẩn: S = S2

Tham số S2 và S là các tham số đo mức độ phân tán của các số liệu quanh giá trị trung bình cộng. S càng nhỏ chứng tỏ số liệu càng ít phân tán. - Hệ số biến thiên V cho biết mức độ phân tán của các giá trị xi xung quanh giá trị trung bình cộng x đƣợc xác định theo công thức:

.100%

S V

x



-Tần suất wi và tần suất tích lũy hội tụ lùi w

i

i

 + Tần suất wi = fi.100%

N

+ Tần suất tích lũy hội tụ lùi: w = wi 

i

i



Bảng 3.4: Bảng các tham số thống kê

Nhóm Tổng số HS X S2 S V% Đối chứng 16 7,06 2,22 1,49 21,2,%

Thực nghiệm 16 8,25 1,73 1,32 16%

b. Đánh giá kết quả

Từ bảng các tham số thống kê và đồ thị đƣờng phân bố tần suất lũy tích hội tụ lùi, ta nhận thấy:

- Điểm trung bình cộng của nhóm thực nghiệm (8,25) cao hơn nhóm đối chứng (7,06)

- Độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên giá trị điểm số của nhóm thực nghiệm (16%) nhỏ hơn nhóm đối chứng (21,2%). Điều này chứng tỏ độ phân tán về điểm số quanh điểm số trung bình của nhóm thực nghiệm là nhỏ hơn lớp đối chứng.

- Đƣờng tần suất lũy tích hội tụ lùi ứng với lớp thực nghiệm nằm bên phải và ở phía dƣới của nhóm đối chứng.

Từ các kết quả trên, ta có thể kết luận: chất lƣợng nắm vững và vận dụng kiến thức của học sinh ở nhóm thực nghiệm tốt hơn học sinh ở nhóm đối chứng.

3.4. Đánh giá chung về thực nghiệm sƣ phạm

Trong quá trình tiến hành thực nghiệm ở lớp đối chứng và lớp thực

nghiệm, tôi nhận thấy rằng:

Với cách thức tổ chức mới để giải các bài tốn khó, phức tạp đã thu đƣợc một số kết quả nhƣ sau: Các em tích cực chủ động tham gia xây dựng