CHƯƠNG II: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM TỰ TẠO CHƯƠNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM BỘ MÔN VẬT LÝ LỚP 10 THPT
2.3. Xây dựng một số thí nghiệm chương “Động lực học chất điểm”
2.3.1. Những nội dung kiến thức chương “Động lực học chất điểm” cần có thí nghiệm và hiện trạng các thiết bị thí nghiệm tại các trường THPT tỉnh Thái Nguyên
- Tại các trường THPT thuộc tỉnh Thái Nguyên đã có một bộ thí nghiệm phục vụ mục đích này tuy nhiên còn có một số nhƣợc điểm sau:
+ Thứ nhất, vì
các lực kế trong phòng thí nghiệm sẽ hoạt động tốt và cho kết quả chính xác nếu đƣợc đặt theo phương thẳng đứng hướng xuống.
Tuy nhiên với bộ thí nghiệm sẵn có, lực kế luôn phải đặt nghiêng góc, điều này đôi khi khiến quá trình làm thí nghiệm phức tạp trong khâu hiệu chỉnh vị trí số không, cũng nhƣ làm kết quả đo thiếu chính xác.
+ Thứ hai, thước đo góc được gắn với mặt phẳng bảng từ, vì vậy trong quá trình làm thí nghiệm để xác định góc hợp bởi các cặp lực đồng quy thì HS phải quan sát một cách hết sức khó khăn, điều này làm tăng sai số ngẫu nhiên của phép đo.
- Đề nghị cải tiến để hạn chế các nhƣợc điểm trên.
Hình 2.1 Bộ thí nghiệm về tổng
hợp và phân tích lực
2.3.1. Những nội dung kiến thức chương “Động lực học chất điểm” cần có thí nghiệm và hiện trạng các thiết bị thí nghiệm tại các trường THPT tỉnh Thái Nguyên.
2 Định luật I Newton
- Tại phòng thí nghiệm vật lý của các trường THPT thuộc tỉnh Thái Nguyên không có thí nghiệm về định luật I Newton, SGK chỉ đƣa ra hình ảnh mô tả thí nghiệm lịch sử Galile.
- Đề nghị chế tạo thêm thí nghiệm.
3 Định luật II Newton
- SGK vật lý 10 ban cơ bản có mô tả “Ta hãy hình dung phải đẩy một chiếc ô tô bị hỏng máy trên đường bằng phẳng. Nếu ít người đẩy thì chỉ gây ra cho xe một gia tốc nhỏ đến nỗi phải mất một thời gian dài thì ta mới nhận thấy sự tăng tốc độ của nó. Nhưng nếu nhiều người đẩy thì hợp lực tác dụng vào xe sẽ lớn hơn nhiều và xe sẽ chuyển động nhanh đến mức ta phải chạy theo xe. Đó là vì lực lớn hơn gây ra gia tốc cho xe” và “Kinh nghiệm cũng cho thấy rằng, khối lượng của vật cũng ảnh hưởng đến gia tốc của nó.
Cùng chịu một lực, vật nào có khối lượng nhỏ hơn sẽ thu gia tốc lớn hơn và sẽ chuyển động nhanh hơn”. Việc mô tả của SGK để mở đầu cho việc tìm hiểu nội dung kiến thức Định luật II Newton có những hạn chế sau:
+ Vì SGK đã mô tả khá chi tiết bản chất hiện tƣợng nên sẽ không phát huy đƣợc tính tự
- Đề nghị chế tạo thêm thí nghiệm.
Hình 2.2 Mô tả thí nghiệm lịch
sử của Galile
Hình 2.3
Hình vẽ SGK mô tả sự tương tác giữa các vật
lực, sáng tạo, tự chiếm lĩnh tri thức của HS.
+ Không thể thực hiện trên lớp để HS cùng quan sát, phân tích hiện tƣợng, vì vậy sẽ không kích thích đƣợc hứng thú học tập, sự tò mò, khám phá, kĩ năng phân tích hiện tƣợng của HS.
+ Khó tưởng tượng đối với HS miền núi chƣa có điều kiện tiếp xúc nhiều với các phương tiện hiện đại như ô tô,…
4 Định luật III Newton
- Tại phòng thí nghiệm vật lý THPT của các trường thuộc tỉnh Thái Nguyên, hiện không có thí nghiệm nào phục vụ cho việc giảng dạy định luật III Newton
- SGK Vật lý 10 ban cơ bản chỉ mô tả nhƣ sau :
- Đề nghị chế tạo thêm thí nghiệm.
Có thể nhận thấy, các hiện tƣợng mà SGK đƣa ra có những hạn chế sau :
+ Chƣa phải là hiện tƣợng thực tế gần gũi với HS
+ Chƣa có tình huống có vấn đề, nên chƣa thể kích thích hứng thú học tập, muốn chiếm lĩnh kiến thức mới
5 Lực đàn hồi - Tại phòng thí nghiệm các trường THPT thuộc tỉnh Thái Nguyên, đã có các thí nghiệm về lực đàn hồi.
6 Lực ma sát - Tại phòng thí nghiệm các trường THPT thuộc tỉnh Thái Nguyên, đã có các thí nghiệm về lực ma sát trƣợt và ma sát nghỉ.
Tuy nhiên chƣa có thí nghiệm nào thể hiện đƣợc mối quan hệ về độ lớn giữa lực mát trƣợt với lực ma sát lăn.
Đề xuất thêm bộ thí nghiệm về lực ma sát nghỉ và lực ma sát lăn.
Hình 2.4
Thí nghiệm về lực đàn hồi
7 Lực hướng tâm
- Trong các thí nghiệm vật lý phổ thông đã có bộ thí nghiệm dành riêng để mô tả về lực hướng tâm.
- Tuy nhiên khối lƣợng của bộ thí nghiệm là khá lớn, bất tiện cho quá trình sử dụng.
Đề nghị cải tiến về mức độ tiện dụng, giảm đƣợc trọng lƣợng nhƣng vẫn đảm bảo mục đích thí nghiệm.
Hình 2.6
Thí nghiệm về lực hướng tâm Hình 2.5
Hình vẽ SGK về lực ma sát lăn
8 Chuyển động ném ngang
- Tại phòng thí nghiệm Vật lý của các trường THPT thuộc tỉnh Thái Nguyên chƣa có thí nghiệm phục vụ cho việc giảng dạy nội dung kiến thức chuyển động ném ngang.
- Trong SGK lớp 10 ban cơ bản có mô tả một nghí nghiệm để kiểm chứng rằng theo phương thẳng đứng, chuyển động của vật ném ngang là chuyển động rơi tự do:
+ Do không đƣợc làm thực nghiệm nên HS khó hình dung ra hiện tƣợng, có thể dẫn đến không tin tưởng vào kết quả thí nghiệm + Trong trường hợp
thực hiện đƣợc thí nghiệm, khi quan sát hai hòn bi rơi chạm đất ở hai vị trí khác nhau, do hạn chế của mắt người nên việc xem chúng có đồng thời chạm đất hay không là một việc làm không dễ!
+ Ngoài ra, việc quan sát để thấy chuyển động theo phương ngang của vật ném ngang là chuyển động thẳng đều chƣa có thí nghiệm mô tả
- Đề xuất chế tạo bộ thí nghiệm mới.
Hình 2.7
Hình vẽ SGK mô tả chuyển động ném ngang
Từ các phân tích nêu trên, tôi đi nghiên cứu và thiết kế các phương án chế tạo, cải tiến và sử dụng các thí nghiệm vật lý cụ thể nhƣ sau: