Luận văn Thạc sĩ: Thiết kế bộ thí nghiệm cơ học dùng cảm biến Sonar, ứng dụng trong dạy học định luật bảo toàn lớp 10

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

Lê Hoàng Anh Linh

THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM CƠ HỌC DÙNG

CẢM BIẾN SONAR VÀ SỬ DỤNG TRONG DẠY

HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN”

LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. PHAN GIA ANH VŨ

Thành phố Hồ Chí Minh – 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

Lê Hoàng Anh Linh

THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM CƠ HỌC DÙNG

CẢM BIẾN SONAR VÀ SỬ DỤNG TRONG DẠY

HỌC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN”

LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học môn Vật lí

Mã số: 60.14.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. PHAN GIA ANH VŨ

Thành phố Hồ Chí Minh – 2013

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và

chưa từng được ai công bố trong bất kỳ luận văn nào khác.

Người viết cam đoan

Lê Hoàng Anh Linh

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này, tác giả đã nhận được

sự quan tâm và giúp đỡ rất lớn từ quý Thầy cô, đồng nghiệp và gia đình. Tôi xin

được bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mình đến:

Thầy TS. Phan Gia Anh Vũ – người trực tiếp hướng dẫn về mặt chuyên môn,

đã rất tận tâm chỉ dạy, truyền đạt kinh nghiệm và giúp đỡ tôi vượt qua những khó

khăn trong suốt quá trình thực hiện luận văn.

Thạc sĩ Phan Minh Tiến – người đóng góp ý kiến, giúp đỡ và tạo mọi điều

kiện thuận lợi về cơ sở vật chất để tôi hoàn thành luận văn này.

Quý Thầy cô phản biện và hội đồng chấm luận văn đã đọc và có những nhận

xét cũng như những góp ý quý giá về luận văn.

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình, đồng nghiệp đã động

viên, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn.

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013

LÊ HOÀNG ANH LINH

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục các chữ viết tắt trong luận văn Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ, đồ thị trong luận văn

MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN ....................................................................... 5

1.1. Tổ chức hoạt động nhận thức cho HS trong dạy học Vật lí .......................... 5 1.1.1. Cơ sở tâm lí học của hoạt động nhận thức .............................................. 5 1.1.2. Cơ sở khoa học của việc tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học Vật lí ........................................................................................... 8 1.2. Những vấn đề lí luận về thí nghiệm Vật lí .................................................. 12 1.2.1. Thí nghiệm Vật lí .................................................................................. 12 1.2.2. Vai trò của thí nghiệm Vật lí trong dạy học Vật lí ................................ 13 1.2.3. Quy trình xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lí ......................................................................................................................... 14 1.2.3.1. Quy trình xây dựng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lí............ 14 1.2.3.2. Qui trình sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý ............... 17 1.2.4. Sử dụng máy vi tính hỗ trợ TN Vật lí [2] .............................................. 21 1.2.5. Thí nghiệm vật lí trong tiến trình dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề ......................................................................................................................... 24 1.3. Kết luận chương 1 ....................................................................................... 29

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM CƠ HỌC DÙNG CẢM BIẾN SONAR VÀ THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” LỚP 10 THPT .................. 31

2.1. Nội dung kiến thức phần cơ học trong chương trình Vật lí THPT ............. 31 2.2. Thực trạng của việc sử dụng thí nghiệm và thực trạng dạy học phần Cơ học ở trường THPT ................................................................................................... 32 2.2.1. Thuận lợi................................................................................................ 32 2.2.2. Khó khăn ............................................................................................... 33 2.2.3. Ưu điểm của bộ thí nghiệm Cơ học dùng cảm biến SONAR ............... 35 2.3. Xây dựng bộ thí nghiệm Cơ học dùng cảm biến SONAR .......................... 36 2.3.1. Giới thiệu về cảm biến Go! Motion của Vernier ................................... 37 2.3.2. Xây dựng các thí nghiệm cơ học dùng cảm biến SONAR với xe động lực .................................................................................................................... 41 2.3.3. Xây dựng các thí nghiệm cơ học dùng cảm biến SONAR với bộ thí nghiệm đệm không khí .................................................................................... 54

2.3.4. Xây dựng thí nghiệm sự rơi tự do dùng cảm biến SONAR .................. 64 2.3.5. Xây dựng các thí nghiệm về dao động của con lắc lò xo và con lắc đơn dùng cảm biến SONAR ................................................................................... 65

2.4. Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức thuộc chương “Các định luật bảo toàn” – Vật lí 10 THPT ............................................................................... 77 2.4.1. Phân tích cấu trúc và nội dung kiến thức của chương “Các định luật bảo toàn”. ............................................................................................................... 77 2.4.2.Tiến trình dạy học bài “Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng”.. 81 2.4.3. Tiến trình dạy học bài “Cơ năng”.......................................................... 86 2.5. Kết luận chương 2 ....................................................................................... 92

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................................................. 94

3.1. Mục đích, đối tượng, phương pháp và nội dung thực nghiệm .................... 94 3.1.1. Mục đích thực nghiệm ........................................................................... 94 3.1.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm ........................................................... 94 3.1.3. Phương pháp thực nghiệm ..................................................................... 95 3.1.4. Nội dung thực nghiệm ........................................................................... 95 3.2. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm .................................. 95 3.2.1. Đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học đã thiết kế được ............... 96 3.2.2. Phân tích định lượng kết quả kiểm tra................................................. 104 3.2.2.1.Tính toán các số liệu cần thiết [12] ................................................... 104 3.2.2.2.Kết quả tính toán ............................................................................... 105 3.2.3. Kiểm định giả thuyết thống kê ............................................................ 108 3.2.4. Bước đầu đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học đã thiết kế được trong việc nâng cao tính hứng thú, tích cực, sáng tạo của HS trong học tập 109 3.2.5. Ưu điểm, nhược điểm của bộ TN cơ học dùng cảm biến SONAR trong dạy học chương “ Các định luật bảo toàn”. ................................................... 110 3.3. Kết luận chương 3 ..................................................................................... 110

KẾT LUẬN .................................................................................................... 112

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 114

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

VIẾT ĐẦY ĐỦ VIẾT TẮT

Giáo viên GV

Học sinh HS

Thí nghiệm TN

Trung học phổ thông THPT

Thực nghiệm TN

Đối chứng ĐC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 3.1. Bảng thống kê điểm kiểm tra của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng

.............................................................................................................................. 107

Bảng 3.2. Bảng phân phối tần suất của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng ........

.............................................................................................................................. 107

Bảng 3.3. Bảng phân phối tần suất tích lũy của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng

.............................................................................................................................. 108

Bảng 3.4. Bảng xác định các tham số cần tìm của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng

.............................................................................................................................. 108

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ

Trang

Hình 1.1. Chu trình sáng tạo khoa học ................................................................. 9

Hình 1.2. Sơ đồ tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học

..................................................................................................................... 10

Hình 1.3. Dạng khái quát của sơ đồ biểu đạt lôgic của tiến trình khoa học giải quyết

vấn đề khi xây dựng, kiêm nghiệm, ứng dụng một giá trị cụ thể .......................... 11

Hình 1.4. Sơ đồ TN vật lí với sự hỗ trợ của máy vi tính ...................................... 22

Hình 1.5. Sơ đồ khái quát của tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu DH PH &

GQ VĐ ................................................................................................................... 24

Hình 1.6. Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết của

kiểu DH PH & GQ VĐ ............................................................................................... 25

Hình 1.7 . Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm

của kiểu DH PH & GQ VĐ ......................................................................................... 26

Hình 2.1. Nguyên lí TOF ....................................................................................... 38

Hình 2.2. Cảm biến Go! Motion của Vernier ........................................................ 38

Hình 2.3. Giao diện phần mềm Logger Pro .......................................................... 39

Hình 2.4. Góc quét của cảm biến ......................................................................... 29

Hình 2.5. Các ưu điểm của Go! Motion ................................................................ 40

Hình 2.6. Xe động lực và vật nặng ........................................................................ 41

Hình 2.7. Bộ TN xe động lực ................................................................................ 41

Hình 2.8. Sơ đồ bố trí TN chuyển động thẳng đều của xe động lực ..................... 42

Hình 2.9. Đồ thị tọa độ và vận tốc của vật chuyển động thẳng đều theo thời....... 43

Hình 2.10. Cửa sổ Cruve Fit .................................................................................. 44

Hình 2.11. Kết quả phân tích đồ thị của vật chuyển động thẳng đều .................... 44

Hình 2.12. Bố trí TN của vật chuyển động thẳng biến đổi đều ............................. 45

Hình 2.13. Đồ thị tọa đô, vận tốc, gia tốc của vật chuyển động thẳng biến đổi đều

theo thời gian .......................................................................................................... 46

Hình 2.14. Bố trí TN của vật chuyển động thẳng biến đổi đều ............................. 47

Hình 2.15. Đồ thị tọa đô, vận tốc, gia tốc của vật chuyển động thẳng biến đổi đều

theo thời gian .......................................................................................................... 48

Hình 2.16. Sơ đồ bố trí TN va chạm mềm của hai xe cùng khối lượng ................ 49

Hình 2.17. Đồ thị vận tốc của hệ 2 xe va chạm mềm trước và sau tương tác ....... 50

Hình 2.18. Sơ đồ bố trí TN 2 xe động lực cùng khối lượng va chạm đàm hồi ..... 51

Hình 2.19. Đồ thị vận tốc của hệ 2 xe trước và sau tương tác đàn hồi ................. 52

Hình 2.20. Sơ đồ bố trí TN 2 xe động lực đứng yên, sau đó tương tác với nhau . 52

Hình 2.21. Đồ thị vận tốc hai xe trước và sau tương tác ....................................... 53

Hình 2.22. Ray đệm không khí ............................................................................. 54

Hình 2.23. Bộ cấp khí ........................................................................................... 54

Hình 2.24. Xe trượt ............................................................................................... 54

Hình 2.25. Các phụ kiện của bộ đệm khí .............................................................. 54

Hình 2.26. Bố trí TN chuyển động thẳng đều trên đệm không khí của xe trượt ... 55

Hình 2.27 Đồ thị tọa độ và vận tốc của vật chuyển động thẳng đều theo thời gian

................................................................................................................................ 56

Hình 2.28 Bố trí TN xe trượt chuyển động trên mặt phẳng nghiêng của đệm khí 57

Hình 2.29 Đồ thị tọa độ và vận tốc theo thời gian của xe trượt trên mặt phẳng

nghiêng ................................................................................................................... 58

Hình 2.30. Bố trí TN xe trượt chuyển động thẳng biến đổi đều trên đệm khí ..... 59

Hình 2.31. Đồ thị tọa đô, vận tốc, gia tốc của vật chuyển động thẳng biến đổi đều

theo thời gian .......................................................................................................... 60

Hình 2.32. Bố trí TN hai xe trượt cùng khối lượng va chạm mềm trên đệm không

khí ........................................................................................................................... 61

Hình 2. 33. Đồ thị vận tốc của hệ 2 xe trượt trước và sau tương tác..................... 62

Hình 2.34. Bố trí TN hai xe trượt cùng khối lượng va chạm đàn hồi trên đệm không

khí ........................................................................................................................... 62

Hình 2. 35. Đồ thị vận tốc của hệ 2 xe trước và sau tương tác ............................. 63

Hình 2.36. Sơ đồ bố trí TN rơi tự do ..................................................................... 64

Hình 2.37. Đồ thị tọa đô, vận tốc, gia tốc của vật rơi tự do theo thời gian ........... 65

Hình 2.38. Sơ đồ bố trí TN con lắc lò xo dao động thẳng đứng ........................... 66

Hình 2.39. Đồ thị tọa đô, vận tốc của con lắc lò xo dao động thẳng đứng theo thời

gian ......................................................................................................................... .67

Hình 2.40. Cửa sổ phần mềm Calculated Column Options .................................. 68

Hình 2.41. Mục Option ở cửa sổ phần mềm Calculated Column Options ........... 69

Hình 2.42. Mục Column Option ở cửa sổ phần mềm Calculated Column Options

khi thiết lập hàm động năng ................................................................................... 69

Hình 2.43. Mục Column Option ở cửa sổ phần mềm Calculated Column Options

khi thiết lập hàm cơ năng ....................................................................................... 70

Hình 2.44. Đồ thị động năng, thế năng và cơ năng theo thời gian của con lắc lò xo

dao động theo phương thẳng đứng ......................................................................... 70

Hình 2.45. Bố trí TN con lắc lò xo dao động theo phương ngang ........................ 71

Hình 2.46. Bố trí TN con lắc lò xo dao động trên mặt phẳng nghiêng ................. 72

Hình 2.47. Đồ thị li độ, vận tốc của con lắc lò xo dao động theo phương nằm ngang

theo thời gian .......................................................................................................... 73

Hình 2.48. Đồ thị li độ, vận tốc của con lắc lò xo dao động theo phương nghiêng

theo thời gian .......................................................................................................... 73

Hình 2.49. Sơ đồ bố trí TN dao động của con lắc đơn .......................................... 74

Hình 2.50. Đồ thị li độ và vận tốc của con lắc đơn dao động theo thời gian ....... 75

Hình 2.51. Đồ thị động năng, thế năng và cơ năng của con lắc đơn dao động theo

thời gian .................................................................................................................. 76

Hình 2.52. Sơ đồ cấu trúc kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” ................ 77

Hình 3.1. Đồ thị vận tốc theo thời gian của hệ hai vật cùng khối lượng va chạm

mềm ........................................................................................................................ 97

Hình 3.2. Đồ thị vị trí và vận tốc theo thời gian của vật rơi tự do ........................ 101

Hình 3.3. Đồ thị vị trí và vận tốc theo thời gian của con lắc lò xo dao động thẳng

đứng ........................................................................................................................ 101

Hình 3.4. Đồ thị cơ năng theo thời gian của con lắc lò xo dao động thẳng đứng .

................................................................................................................................ 102

Hình 3.5. Đồ thị phân bố tần suất của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng ............ 106

Hình 3.6. Đồ thị phân bố tần suất tích lũy của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng

................................................................................................................................ 106

MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài

Hiện nay, chúng ta đang thực hiện việc đổi mới toàn diện nội dung và

phương pháp dạy học ở trường trung học phổ thông. Đối với các môn khoa học thực

nghiệm nói chung và môn Vật lí nói riêng thì việc đổi mới đó phải gắn liền với việc

phải tăng cường sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy học.

Cơ học, nội dung đầu tiên được đưa vào giảng dạy ở cấp Trung học phổ

thông, khảo sát những quá trình đơn giản nhất của Vật lí học: chuyển động cơ.

Chuyển động cơ có mặt ở khắp mọi nơi trong thực tiễn cuộc sống. Do đó, các hiện

tượng của phần cơ học gắn liền với thực tế một cách sâu sắc và có tính trực quan rất

cao nhưng các đại lượng vật lý trong cơ học lại rất trừu tượng và khó tiếp thu đối

với học sinh. Do đó, việc dùng thí nghiệm trong tiến trình dạy các kiến thức của

phần cơ học là rất cần thiết, nhằm phát triển tư duy và năng lực sáng tạo cho học

sinh. Khi tìm hiểu cấu trúc, nội dung kiến thức và thực trạng dạy học phần kiến thức

cơ học trong chương trình Vật lí phổ thông hiện nay, tôi nhận thấy việc sử dụng các

thí nghiệm trong các tiết học còn hạn chế. Kết quả thu được từ các thí nghiệm này

có sai số khá lớn và cần phải có khá nhiều thời gian để thực hiện nên làm ảnh

hưởng đến tiến trình dạy học. Vì vậy, một thực tế đặt ra là cần cải tiến hoặc xây

dựng mới các thí nghiệm cơ học có độ chính xác cao hơn và tốn ít thời gian hơn để

giúp giáo viên có điều kiện để tiến hành thí nghiệm khi giảng dạy các kiến thức cơ

học.

Ngày nay, trong nghiên cứu và giảng dạy Vật lí, ta có thể sử dụng các cảm

biến để thu thập các số liệu thực nghiệm một cách nhanh chóng và chính xác. Các

số liệu thực nghiệm và kết quả xử lí được hiển thị trên bộ chỉ thị hiện số hoặc được

kết nối với máy vi tính để hiển thị, phân tích trên màn hình. Các cảm biến và bộ

ghép nối hiện số được coi như các dụng cụ đo hiện số có độ nhạy tốt, độ chia nhỏ và

thang đo rộng. Một trong các loại cảm biến thường dùng trong các thí nghiệm cơ

học nhưng ít được sử dụng trong chương trình vật lý phổ thông là cảm biến

SONAR.

Xuất phát từ những phân tích trên, tôi nhận thấy: Nếu xây dựng bộ thí

nghiệm cơ học trong chương trình Vật lí phổ thông dùng cảm biến SONAR sẽ

khắc phục được các hạn chế về độ chính xác và thời gian thí nghiệm của các bộ thí

nghiệm đã có. Nếu xây dựng thành công bộ thí nghiệm cơ học này thì có thể sử

dụng nó một cách hiệu quả trong quá trình dạy học chương trình Vật lí trung học

phổ thông.

Với các lí do trên, tôi lựa chọn và nghiên cứu đề tài: Thiết kế bộ thí nghiệm

cơ học dùng cảm biến SONAR và sử dụng trong dạy học chương “Các định luật

bảo toàn” lớp 10 trung học phổ thông.

2. Mục đích nghiên cứu

- Thiết kế một số bài thí nghiệm cơ học trong chương trình Vật lí phổ thông

có sử dụng cảm biến SONAR.

- Thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng bộ thí nghiệm đã xây dựng trong dạy

học chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 trung học phổ thông.

3. Giả thuyết nghiên cứu

Nếu thiết kế được bộ thí nghiệm cơ học dùng cảm biến SONAR đáp ứng

các yêu cầu về mặt sư phạm và sử dụng các thí nghiệm một cách hợp lí vào quá

trình dạy học nội dung “Các định luật bảo toàn”, lớp 10, chương trình vật lí phổ

thông thì có thể nâng cao hiệu quả của việc dạy học.

4. Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu lí luận dạy học hiện đại về các phương pháp, hình thức dạy

học nhằm tăng cường tính tích cực, sáng tạo của học sinh trong học tập.

- Phân tích nội dung phần “Các định luật bảo toàn” trong Vật lý 10 Trung

học phổ thông nhằm tìm hiểu nội dung và đặc điểm các kiến thức cần xây dựng.

- Tìm hiểu thực tế dạy học phần “Các định luật bảo toàn” ở lớp 10, trường

trung học phổ thông nhằm làm rõ những khó khăn và nguyên nhân của những khó

khăn ấy trong việc tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh theo hướng tích cực,

sáng tạo.

- Nghiên cứu các thí nghiệm cơ học đã có trong phòng thí nghiệm Vật lí phổ

thông để tìm ra những ưu điểm và nhược điểm của chúng.

- Tìm hiểu cảm biến sonar để đo khoảng cách, bộ ghép nối và các phần mềm

tương ứng.

- Thiết kế các thí nghiệm cơ học trong chương trình Vật lí phổ thông dùng

cảm biến sonar.

- Thiết kế tiến trình dạy học các kiến thức của chương “Các định luật bảo

toàn” Vật lí 10 trung học phổ thông có dùng các thí nghiệm mới xây dựng.

- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của tiến trình dạy

học đã thiết kế và phân tích các ưu nhược điểm của các thí nghiệm mới xây dựng.

5. Đối tượng nghiên cứu

- Nội dung và phương pháp dạy học phần cơ học trong chương trình Vật lí

phổ thông.

- Các cảm biến sonar dùng trong các thí nghiệm cơ học của chương trình

Vật lí phổ thông.

6. Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý luận: nghiên cứu lí luận dạy học, tâm lí học, cơ sở lý luận

về đổi mới phương pháp dạy học, các tài liệu, sách, báo, các văn kiện, các nghị

quyết của Trung ương Đảng về lĩnh vực giáo dục.

- Nghiên cứu thực tiễn: sử dụng phương pháp phỏng vấn, điều tra ngắn

nhằm thu thập thông tin về tính hiệu quả của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy

học môn Vật lí ở trường trung học phổ thông, nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

về thiết kế chế tạo và hoàn thiện một số thí nghiệm.

- Thực nghiệm sư phạm: tổ chức hoạt động dạy và học, ghi chép, chụp ảnh,

quay phim, khảo sát kết quả học tập, rút kinh nghiệm giờ dạy, phân tích diễn biến

quá trình thực nghiệm.

- Thống kê toán học: tổng hợp, phân tích và xử lí số liệu thống kê kết quả

thực nghiệm.

7. Đóng góp của đề tài

Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là nguồn tư liệu dạy học bổ sung cho

chương “ Các định luật bảo toàn”. Đồng thời, đây sẽ là cơ sở cho các đề tài nghiên

cứu xây dựng và sử dụng hiệu quả các thí nghiệm trong dạy và học Vật lí trong

tương lai.

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN

1.1. Tổ chức hoạt động nhận thức cho HS trong dạy học Vật lí

Trong quá trình dạy học, mục tiêu, nội dung, phương pháp và phương tiện

dạy học có mối quan hệ biện chứng với nhau. Các chuyên gia sư phạm xác định

mục tiêu dạy học và đề ra nội dung dạy học tương ứng. Trên cơ sở nội dung và mục

tiêu đã đề ra, GV phải lựa chọn, vận dụng các phương pháp và sử dụng phương tiện

thích hợp sao cho có thể phát huy tích cực và phát triển được năng lực sáng tạo của

HS.[1]

Mục tiêu giáo dục không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ những kiến thức, rèn

luyện những kỹ năng có sẵn cho HS mà quan trọng là phải bồi dưỡng cho họ năng

lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề, để từ đó có thể sáng tạo ra những trí thức

mới, phương pháp mới, cách giải quyết vấn đế mới, góp phần làm giàu thêm nền

kiến thức của bản thân HS. Vì vậy, dạy học nói chung và dạy học vật lí nói riêng

cần phải tiến hành đổi mới nội dung và phương pháp, nhất là đổi mới phương pháp

dạy và học sao cho vai trò tự chủ của HS trong hoạt động xây dựng kiến thức ngày

một nâng cao, để từ đó năng cao năng lực sáng tạo của HS.[2]

Để quá trình đổi mới phương pháp dạy và học đạt hiệu quả, các nhà giáo dục

phải trên cơ sở nghiên cứu tâm lí học để từ đó xây dựng tiến trình dạy học phù hợp.

Hoạt động học tập của HS thực chất là hoạt động nhận thức. Thông qua hoạt động

của bản thân mà HS tự chiếm lĩnh kiến thức, hình thành và phát triển năng lực trí

tuệ, cũng như quan điểm, đạo đức, thái độ. Vì vậy, trong quá trình dạy học, GV cần

tổ chức, kiểm tra, định hướng hoạt động học tập của HS theo một chiến lược hợp lí

sao cho HS tự chủ chiếm lĩnh, xây dựng tri thức. HS là chủ thể của hoạt động nhận

thức.[3]

1.1.1. Cơ sở tâm lí học của hoạt động nhận thức

Chúng ta biết rằng quá trình nhận thức bao giờ cũng diễn ra theo hai giai

đoạn: nhận thức cảm tính và nhận thức lí tính.

Giai đoạn nhận thức cảm tính bao gồm các hoạt động cảm giác, tri giác và

hình thành biểu tượng về đối tượng cần nhận thức. Chỉ thông qua các hoạt động

cảm giác, tri giác đối tượng cần nhận thức có thể hình thành biểu tượng về đối

tượng đó một cách chân thực và đúng đắn. Nhờ đó mới có được những thao tác tư

duy (nhận thức lý tính) như: phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa đạt độ

chính xác khoa học cần thiết, qua đó HS lĩnh hội được kiến thức một cách sâu sắc,

có được những thao tác tư duy đúng đắn, có khả năng vận dụng những tri thức đã

học, có điều kiện để xây dựng kiến thức mới.

Những thành tựu của tâm lí học nhận thức và tâm lí học sư phạm đã khẳng

định vai trò và tác dụng của các phương tiện trực quan trong việc kích thích hứng

thú nhận thức, tạo cơ sở cho nhu cầu nhận thức xuất hiện và động lực của quá trình

nhận thức được duy trì và phát triển. Do đó làm cho người học đạt kết quả cao trong

việc chiếm lĩnh tri thức lẫn hình thành năng lực tư duy sáng tạo và kĩ năng thực

hành.[4]

Theo quan điểm của tâm lí học liên tưởng, khi sự vật, hiện tượng tác động

vào giác quan thì cảm giác sẽ được hình thành. Những cảm giác này sẽ làm xuất

hiện những ý tưởng có liên quan. Những ý tưởng được hình thành này sau đó lại

kích thích sự ra đời của những ý tưởng khác. Vì vậy, hoạt động học thực chất là quá

trình hình thành các liên tưởng, phát triển trí nhớ của người học. Hoạt động học sẽ

có hiệu quả nếu người học có thể hình thành cho mình những mối liên hệ giữa các

khái niệm, quy luật, cách thức…để từ đó ghi nhớ và tái hiện tài liệu học tập tốt hơn.

Tương tự như vậy, hoạt động dạy cần phải hình thành ở người học càng nhiều càng

tốt những mối liên hệ giữa những tri thức riêng lẻ, giữa những kiến thức của một

phần hay một phạm vi khoa học nhất định nào đó cũng như giữa các ngành khoa

học khác nhau.

Khi sử dụng TN với sự hỗ trợ của máy vi tính vào dạy học, HS có điều kiện

quan sát trực tiếp hiện tượng và quá trình vật lí xảy ra trong thí nghiệm, đồng thời

có thể quan sát được số liệu thu được từ thí nghiệm thông qua màn hình máy vi

tính. Các số liệu đó được thu thập, được sắp xếp, xử lí và hiển thị theo ý đồ sư phạm

của giáo viên. Nhờ đó, có thể giúp HS dễ dàng xác định được những mối liên hệ

giữa những thuộc tính khác nhau của sự vật hiện tượng, giữa cái chung và cái riêng,

giữa hình thức và nội dung của các đối tượng nghiên cứu.[4]

Khi đó, nếu có được sự hướng dẫn, gợi ý cần thiết của giáo viên thì HS có

thể chuyển hóa vấn đề nhận thức từ cụ thể sang trừu tượng, rồi từ đó chuyển lên cái

cụ thể ở mức cao hơn. Lúc này tính trực quan được dùng để vạch ra mối quan phổ

biến của các đối tượng, hiện tượng, hiện tượng và quá trình.

Lí thuyết kiến tạo của Bruner cho rằng học tập là một quá trình tích cực,

trong đó người học kiến tạo các ý tưởng mới dựa trên các kiến thức hiện có. Người

dạy có thể làm cho việc học hiệu quả hơn bằng cách cung cấp tư liệu để giúp cho

người học xây dựng kiến thức từ những gì họ đã biết để biết nhiều hơn và tự họ

khám phá ra chân lí. Hoạt động học sẽ hiệu quả hơn nếu người học có thể tham gia

tích cực vào việc điều khiển quá trình học. Chính vì vậy, HS cần phải có những lựa

chọn, tự kiểm soát kế hoạch học tập và tự đưa ra mục đích cho mỗi hành động học

của mình, tăng cường sự hợp tác và ý thức cộng đồng, hình thành những phương

pháp học tập phù hợp với hoàn cảnh, tăng cường tự đánh giá, tự nhận xét.[4]

Theo Vưgôtxky, sử dụng phương tiện chẳng qua là sử dụng các đối tượng

nào đó làm phương thức, phương tiện thực hiện hành vi của bản thân mình. Theo

đó, sự phát triển, hiện đại hóa các phương tiện dạy học sẽ góp phần phát triển, hoàn

thiện các hành vi của học sinh, góp phần phát triển các thao tác tư duy, năng lực

sáng tạo của người học. Trong giai đoạn đầu của việc giải quyết vấn đề, HS khuyến

khích, hỗ trợ, hướng dẫn lẫn nhau, trong giai đoạn sau HS đưa ra kết luận dựa trên

các bằng chứng thực nghiệm và giải quyết các bất đồng ý kiến bằng cách dung hòa

các lập luận khác nhau. Từ đó có thể kết luận rằng HS có thể đạt được mục tiêu học

tập thông qua hợp tác với nhau bằng các bài thuyết trình, phát biểu, tranh luận.[2]

Vưgôtxky còn cho rằng dạy học sẽ có hiệu quả hơn khi HS tham gia các hoạt

động với môi trường hỗ trợ học tập và khi họ nhận được những hướng dẫn gián tiếp

của các công cụ học tập. Những công cụ này được định nghĩa như là các chiến lược

nhận thức, người cố vấn, bạn cùng học, máy tính, tư liệu hoặc bất kí dụng cụ nào

cung cấp thông tin cho người học. Vai trò của các công cụ này là chủ động hỗ trợ

người học hoàn thành nhiệm vụ học tập gần với giới hạn trên của vùng phát triển

gần và thoát khỏi sự trợ giúp khi người học đạt được mức tự tin cao hơn.[2]

Như vậy, trong quá trình dạy học vật lí ở trường phổ thông, giáo viên cần

phải biết sử dụng thí nghiệm vật lí hỗ trợ cho quá trình dạy học. Đồng thời, giáo

viên cần phải tổ chức các hoạt động dạy học và hướng dẫn HS tham gia vào quá

trình thảo luận đưa ra các phán đoán (giả thuyết) sau đó xây dựng và tiến hành các

thí nghiệm kiểm chứng nhằm khẳng định hay bác bỏ giả thuyết đã đưa ra. Từ đó,

HS tự chiếm lĩnh và hình thành nên tri thức cho bản thân.

Quá trình dạy học các tri thức thuộc một môn khoa học cụ thể được hiểu là

những hoạt động của giáo viên và của HS trong sự tương tác thống nhất biện chứng

của ba thành phần: GV, HS và tư liệu học tập. Hệ thống hoạt động dạy học bao gồm

các hành động có mục đích của GV, tổ chức hoạt động trí óc và tay chân của HS,

đảm bảo cho HS chiếm lĩnh được nội dung dạy học, đạt được mục tiêu xác định.

GV tổ chức định hướng hành động chiếm lĩnh tri thức vật lí của HS phỏng theo tiến

trình của chu trình sáng tạo khoa học. Như vậy chúng ta có thể hình dung diễn biến

của hoạt động dạy học như sau:

- GV tổ chức tình huống, HS chấp nhận tình huống, nhận nhiệm vụ, nảy sinh

vấn đề cần tìm tòi giải quyết. Dưới sự chỉ đạo của GV, vấn đề được diễn đạt chính

xác hóa, phù hợp với mục tiêu dạy học và các nội dung cụ thể đã xác định.

- HS tự chủ tìm tòi, giải quyết vấn đề đặt ra với sự theo dõi, định hướng, giúp

đỡ của GV.

- GV chỉ đạo sự trao đổi, tranh luận của HS, bổ sung, tổng kết, khái quát hóa,

thể chế hóa tri thức, kiểm tra kết quả học tập phù hợp với mục tiêu dạy học các nội

dung cụ thể đã xác định.

1.1.2. Cơ sở khoa học của việc tổ chức hoạt động nhận thức cho

học sinh trong dạy học Vật lí

Quá trình sáng tạo khoa học gồm các giai đoạn chính: Từ những sự kiện khởi

đầu đi đến xây dựng mô hình trừu tượng của hiện tượng, tức là đề xuất giả thuyết,

từ giả thuyết suy ra các hệ quả logic; từ hệ quả đi đến thiết kế và tiến hành kiểm tra

bằng thực nghiệm; nếu các sự kiện thực nghiệm phù hợp với hệ quả logic thì giả

thuyết trở thành chân lí khoa học từ đó hình thành định luật, thuyết vật lí. Cho đến

khi xuất hiện những sự kiện thực nghiệm mới không phù hợp với các hệ quả rút ra

từ lí thuyết dẫn tới phải xem lại lí thuyết cũ, cần phải chỉnh lí lại hoặc phải thay đổi

mô hình giả thuyết, và bắt đầu xây dựng những giả thuyết mới, thiết kế những thiết

bị mới để kiểm tra và như vậy mà kiến thức của nhân loại ngày một phong phú

Các hệ quả logic

Mô hình – Giả thuyết

trừ tượng

Các sự kiện xuất phát

Thực nghiệm

thêm.[5]

Hình 1.1. Chu trình sáng tạo khoa học [5]

Từ chu trình sáng tạo khoa học trên, tiến trình hoạt động giải quyết vấn đề

được mô tả như sau: “ Đề xuất vấn đề - suy đoán giải pháp – khảo sát lí thuyết và

(hoặc) thực nghiệm – kiểm tra, vận dụng kết quả”.

- Đề xuất vấn đề: Từ những lí thuyết, sự kiện thực tế đã biết và nhiệm vụ cần

giải quyết nảy sinh nhu cầu tìm hiểu một vấn đề còn chưa biết, về một cách giải

quyết không có sẵn, nhưng hi vọng có thể tìm tòi, xây dựng được và diễn đạt nhu

cầu đó thành câu hỏi.

- Suy đoán giải pháp: Để giải quyết vấn đề đặt ra, từ điểm xuất phát cho phép

đi tìm lời giải: chọn hoặc đề xuất mô hình có thể vận hành được để đi tới cái cần

tìm; hoặc phỏng đoán các biến cố thực nghiệm có thể xảy ra mà nhờ đó có thể khảo

sát thực nghiệm để xác định được vấn đề cần tìm.

- Khảo sát lí thuyết hoặc thực nghiệm, vận hành mô hình rút ra kết luận logic

về cái cần tìm hoặc có thể thiết kế phương án thí nghiệm, tiến hành thực nghiệm,

thu lượm các dữ liệu cần thiết và xen kẽ, rút ra kết luận về vấn đề cần tìm hiểu.

- Kiểm tra, vận dụng kết quả: xem xét khả năng chấp nhận được của các kết

quả tìm được, trên cơ sở vận dụng chúng để giải thích hoặc tiên đoán các sự kiện và

xem xét sự phù hợp của lí thuyết và thực nghiệm. Xem xét sự cách biết giữa kết

luận có được nhờ sự suy luận lí thuyết với kết luận có được từ các dữ liệu thực

nghiệm để quy nạp chấp nhận kết quả tìm được khi có sự phù hợp giữa lí thuyết và

thực nghiệm, hoặc để xét lại, bổ sung, sửa đổi đối với thực nghiệm hoặc đối với sự

xây dựng và vận hành mô hình xuất phát khi chưa có sự phù hợp giữa lí thuyết và

thực nghiệm, nhằm tiếp tục tìm tòi xây dựng điều cần tìm.[5]

Việc xây dựng tri thức khoa học như trên không phải là công việc chỉ của

riêng một nhà khoa học mà là một quá trình mang tính xã hội. Nhận thức của mỗi cá

nhân, thành viên xã hội, tiến triển trong sự tương tác xã hội và xung đột xã hội –

nhận thức. Kết quả nghiên cứu của mỗi cá nhân nhà khoa học có sự hỗ trợ của

người khác. Kết quả đó được thông báo và trải qua sự tranh luận phản bác, bảo vệ

trong cộng đồng các nhà khoa học. Nhờ đó, kết quả nghiên cứu được chỉnh lí bổ

sung, hoàn thiện và được cộng đồng khoa học chấp nhận. Chính vì vậy, quá trình

Tình huống có tiềm ẩn vấn đề

Phát biểu vấn đề - Bài toán Giải quyết vấn đề

Kiểm tra xác nhận kết quả

Trình bày, thông báo, thảo luận và bảo vệ kết quả

Vận dụng tri thức mới để giải quyết vấn đề

xây dựng tri thức có thể minh họa bằng sơ đồ hình 1.2

Hình 1.2. Sơ đồ tiến trình xây dựng, bảo vệ tri thức mới trong nghiên cứu khoa học

Trong quá trình dạy học Vật lí ở trường trung học phổ thông, GV cần phải

biết vận dụng các quan điểm của lí luận dạy học hiện đại theo chiến lược dạy học

giải quyết vấn đề cho từng kiến thức trong từng bài học cụ thể.

Theo GS.TS Phạm Hữu Tòng, có thể khái quát tiến trình khoa học

giải quyết vấn đề khi xây dựng, kiểm nghiệm hoặc ứng dụng thực tiễn một kiến

Vấn đề (Đòi hỏi tìm kiếm xây dựng kiến thức)

Điều kiện cần sử dụng để đi tìm câu trả lời cho vấn đề đặt ra

BÀI TOÁN

thức cụ thể bởi sơ đồ 1 và sơ đồ 2 hình 1.3.[5]

KẾT LUẬN / NHẬN ĐỊNH

Giải quyết bài toán

Vấn đề (Đòi hỏi kiểm nghiệm/ứng dụng thực tiễn kiến thức)

Điều kiện cần sử dụng để đi tìm câu trả lời cho vấn đề đặt ra, một mặt nhờ suy luận, mặt khác nhờ thí nghiệm và quan sát

BÀI TOÁN

Giải bài toán bằng suy luận lí thuyết

Giải bài toán bằng thí nghiệm và quan sát

KẾT LUẬN (Thu được nhờ suy luận lí thuyết)

KẾT LUẬN (Thu được nhờ quan sát và thí nghiệm)

(Sơ đồ 1)

(Sơ đồ 2) Hình 1.3. Dạng khái quát của sơ đồ biểu đạt logic của tiến trình khoa học giải quyết vấn đề khi xây dựng, kiêm nghiệm, ứng dụng một giá trị cụ thể [5]

1.2. Những vấn đề lí luận về thí nghiệm Vật lí

1.2.1. Thí nghiệm Vật lí

Theo Từ điển tiếng Việt, TN là gây ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào

đó trong điều kiện xác định để quan sát, tìm hiểu, nghiên cứu, kiểm tra hay chứng

minh.[6]

Một số quan điểm khác cho rằng: TN là một sự thử nghiệm hay kiểm tra một

lí thuyết khoa học bằng cách thao tác với yếu tố trong môi trường để quan sát kết

quả có phù hợp với các tiên đoán lí thuyết hay không.[2]

TN còn được hiểu là: Quá trình tạo dựng một sự quan sát hay thực hiện một

phép đo. TN là sự quan sát hiện tượng nghiên cứu trong các điều kiện được kiểm tra

chính xác, cho phép theo dõi tiến trình của hiện tượng và tái tạo nó mỗi lần lặp lại

các hiện tượng này.[2]

Trong Vật lí học, TN là phương pháp, là cách thức mà bằng cách nào đó con

người tác động một cách có ý thức, hệ thống lên các sự vật, hiện tượng xảy ra trong

những điều kiện nhất định. Sự phân tích về mặt lí thuyết các điều kiện và quá trình

xảy ra trong đó đóng vai trò hết sức quan trọng. Sự tác động đó có thể là trực tiếp

hay gián tiếp thông qua các thiết bị máy móc gọi là công cụ TN.

Các khái niệm trên đều cho thấy TN bao gồm các thành phần sau đây:

+ Một lí thuyết hay giả thuyết

+ Đối tượng, hệ thống, quá trình phản ánh lí thuyết đó.

+ Các thao tác lên đối tượng, hệ thống, quá trình theo một trình tự nhất định

và trong những điều kiện xác định.[7]

Từ các phân tích trên, TN Vật lí là TN để nghiên cứu các hiện tượng, quá

trình Vật lí. Kết quả của TN Vật lí nhiều khi là các định luật, các ứng dụng kĩ thuật

nhưng nhiều khi chỉ để chứng minh một giả thuyết hoặc hình thành một giả thuyết

Vật lí mới.

1.2.2. Vai trò của thí nghiệm Vật lí trong dạy học Vật lí

Theo quan niệm trên, TN vật lí có vai trò rất quan trọng trong quá trình dạy

học vật lí. Ở giai đoạn định hướng mục tiêu nghiên cứu, TN vật lí để đề xuất vấn đề

nghiên cứu, tạo điều kiện cho HS nhanh chóng tiếp cận mục tiêu nghiên cứu. Việc

sử dụng TN tạo tình huống có vấn đề là rất quan trọng đối với HS vì kết quả TN

thường làm nảy sinh mâu thuẫn giữa kiến thức mới với các quan niệm sẵn có của

HS. Trong giai đoạn hình thành kiến thức mới, TN vật lí cung cấp các số liệu thực

nghiệm và đó là cơ sở vững chắc nhất để khái quát hóa, quy nạp, kiểm tra tính đúng

đắn của giả thuyết hoặc hệ quả logic để hình thành kiến thức mới. Trong giai đoạn

củng cố kiến thức, kỹ năng của HS, TN vật lí có vai trò không những kiểm tra kiến

thức, kỹ năng, kỹ xảo mà còn đánh giá được khả năng tự lực, sáng tạo của HS trong

quá trình TN.[7]

Theo quan điểm của lí luận nhận thức, TN là phương tiện của việc thu nhận

tri thức, là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của tri thức, và là phương tiện để vận

dụng tri thức thu được vào thực tiễn.

Ngày nay, dạy học không chỉ truyền thụ cho HS các kiến thức, rèn luyện kỹ

năng, kỹ xảo mà còn góp phần phát triển nhân cách HS một cách toàn diện. Giờ học

có sử dụng TN vật lí làm cho HS hứng thú hơn trong học tập và quá trình thu nhận

thông tin của HS ngày càng tích cực, tự lực và sáng tạo hơn. Như vậy, qua quá trình

tiếp cận với các TN vật lí, dần dần trong HS xuất hiện sự ham muốn tìm hiểu, ham

muốn nghiên cứu, xóa dần sự ngăn cách trong ý thức của HS giữa vật lí và cuộc

sống muôn hình muôn vẻ để tạo cho HS hứng thú nhận thức.[8]

TN vật lí là phương tiện cho phép tổ chức các hình thức làm việc tập thể

khác nhau nhằm bồi dưỡng cho HS thói quen hợp tác trong lao động, trong nghiên

cứu khoa học và trung thực khi nhận thức một sự vật hiện tượng. Hiện tượng vật lí

xảy ra trong tự nhiên chằng chịt, đan xen nhau giữa các quá trình. Do đó, để nghiên

cứu một hiện tượng, một quá trình nào đó, phương tiện có thể phản ánh đúng bản

chất của sự vật hiện tượng một cách chính xác, trung thực và đơn giản nhất là các

TN vật lí, vì chúng diễn tả các hiện tượng một cách đơn giản và kiểm soát được các

quá trình, giúp cho HS có các thông tin chân thực về hiện tượng vật lí.[2]

TN là phương tiện đơn giản hóa các hiện tượng quá trình vật lí, làm bộc lộ

những nét đặc trưng của sự vật, hiện tượng nghiên cứu, đặc biết đối với những đối

tượng không tri giác trực tiếp bằng các giác quan của con người, tạo trực quan sinh

động hỗ trợ cho quá trình tư duy trừu tượng của HS.[7]

Tóm lại, TN đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình dạy học Vật lí và có

tác dụng lớn trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS. Vì vậy, dạy học

vật lí cần phải gắn TN vật lí. TN vật lí không chỉ là nguồn tri thức, là phương tiện

có nhiều sức mạnh trong nghiên cứu vật lí, là tiêu chuẩn chân lí của các kiến thức

về giới tự nhiên mà còn tạo ra yếu tố kích thích hứng thú, khuyến khích tính tích

cực, tự giác và sáng tạo của HS, đồng thời cũng là một phương pháp dạy học sát với

thực tế giáo dục của Việt Nam: “Học đi đôi với hành, lí luận gắn với thực tiễn”.

1.2.3. Quy trình xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong

dạy học Vật lí Trên cơ sở lí luận dạy học về việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, sáng

tạo của học sinh trong dạy học Vật lý và vai trò của thí nghiệm đối với hoạt động

nhận thức của học sinh, tác giả Nguyễn Anh Thuấn [9] đã đề xuất qui trình xây

dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm ở trường THPT như sau.

1.2.3.1. Quy trình xây dựng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lí

Việc xây dựng các thiết bị thí nghiệm bao gồm các quá trình thiết kế, chế

tạo thiết bị mới, cải tiến, hoàn thiện các thiết bị thí nghiệm đã có sao cho

chúng thỏa mãn được các yêu cầu về mặt khoa học – kĩ thuật và yêu cầu về

mặt sư phạm đối với các thiết bị thí nghiệm.

a) Yêu cầu về mặt khoa học – kĩ thuật

- Tạo ra hiện tượng rõ ràng, điều khiển được các yếu tố tác động. Các số liệu

thu thập từ thí nghiệm đảm bảo độ chính xác chấp nhận được ở trường phổ thông.

- Chất lượng vật liệu dùng để chế tạo thiết bị thí nghiệm phải đảm bảo tuổi

thọ cao và độ bền chắc.

- Quá trình chế tạo thiết bị thí nghiệm cần áp dụng các thành tựu công nghệ

chế tạo mới của khoa học – kĩ thuật.

b) Yêu cầu về mặt sư phạm

- Các thiết bị thí nghiệm cần đơn giản: số chi tiết không nhiều, cấu tạo gọn,

ít hỏng, dễ sửa chữa, dễ dàng vận chuyển và bảo quản.

- Cần thiết kế, chế tạo các bộ thí nghiệm Vật lý sao cho có thể làm được

nhiều thí nghiệm không chỉ ở một chương, một phần mà còn những phần khác

nhau của chương trình Vật lý, không phải chỉ vì lí do kinh tế mà còn cho phép

học sinh không tốn nhiều thời gian nghiên cứu tác dụng, cách sử dụng các chi tiết,

giúp học sinh dễ dàng thực hiện được các thí nghiệm, tận dụng được thời gian đi

sâu nghiên cứu cái mới được đề cập trong trong các thí nghiệm và thấy được sự

liên kết được các kiến thức đã học.

- Thời gian chuẩn bị các thí nghiệm không đòi hỏi nhiều, dễ dàng tập hợp,

thay đổi các chi tiết, thao tác bằng tay không phức tạp, có thể lắp ráp từng bước

và chắc chắn.

- Các thiết bị thí nghiệm có thể được sử dụng ở nhiều giai đoạn của quá

trình dạy học: tạo tình huống có vấn đề, hình thành kiến thức mới, củng cố và vận

dụng kiến thức.

- Các thiết bị thí nghiệm phải hỗ trợ được quá trình nhận thức tích cực, sáng

tạo của học sinh, nhất là trong giai đoạn phát hiện vấn đề cần giải quyết, hỗ trợ

việc xây dựng giả thuyết, để kiểm tra giả thuyết hoặc để kiểm tra hệ quả suy

được từ giả thuyết.

- Các thiết bị thí nghiệm phải đảm bảo các yêu cầu mĩ thuật: các đường

nét, hình khối cân xứng, khối lượng không quá nặng, màu sắc làm nổi bật được

các chi tiết quan trọng. Riêng đối với các thiết bị thí nghiệm biểu diễn cần có

kích thước đủ lớn, các bộ phận trong thiết bị phải được bố trí sao cho học sinh

toàn lớp quan sát được biểu biễn của hiện tượng diễn ra trong thí nghiệm.

c) Qui trình xây dựng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý

Trên cơ sở xác định các yêu cầu của việc xây dựng các thiết bị thí nghiệm,

quá trình xây dựng các thiết bị thí nghiệm có thể được tiến hành theo các giai đoạn

- Xác định nội dung các kiến thức, kĩ năng mà học sinh cần có được trong

quá trình học tập.

- Xác định các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học nội dung này.

- Tìm hiểu tình hình thực tiễn về các thiết bị thí nghiệm để xác định được

hiện nay đã có những thiết bị thí nghiệm nào cho phép tiến hành các thí nghiệm đã

xác định? Việc tiến hành các thí nghiệm với những thiết bị thí nghiệm này có

những ưu, nhược điểm gì? Có đáp ứng được các yêu cầu đã nêu ở trên không, nhất

là yêu cầu đối với việc dạy học phát triển tính tích cực sáng tạo của học sinh.

Giai đoạn nghiên cứu này đi tới kết luận: một số thí nghiệm đã có sẵn và đáp

ứng được các yêu cầu đối với thiết bị thí nghiệm; cũng đã có một số thiết bị thí

nghiệm mà việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm này chưa phát huy được vai trò của

chúng với hoạt động nhận thức của học sinh, cần cải tiến hoàn thiện; không có thiết

bị thí nghiệm nào để tiến hành một số thí nghiệm đã xác định ở trên.

Đối với trường hợp cần nghiên cứu cải tiến, hoàn thiện các thiết bị thí

nghiệm có sẵn (nhưng chưa đáp ứng nhu cầu dạy học) và nghiên cứu thiết kế, chế

tạo các thiết bị thí nghiệm mới thì trong cả hai trường hợp, các thiết bị thí nghiệm

được chế tạo mới hoặc được cải tiến, hoàn thiện phải đảm bảo được các yêu cầu về

mặt khoa học – kĩ thuật và yêu cầu về mặt sư phạm.

- Sản xuất thử thiết bị thí nghiệm, tiến hành nhiều lần các thí nghiệm với

thiết bị thí nghiệm, trước hết nhằm đảm bảo thí nghiệm thành công. Sau đó, cần

phân tích, đánh giá thiết bị thí nghiệm này để điều chỉnh thiết kế sao cho thiết bị

có thể đạt được tối đa các yêu cầu về mặt khoa học – kĩ thuật và yêu cầu về mặt sư

phạm.

- Đưa thiết bị thí nghiệm đã đề xuất vào dạy thực nghiệm sư phạm để tiếp

tục xác định những khó khăn, hạn chế trong quá trình sử dụng nhằm bổ sung

hoàn chỉnh thiết bị thí nghiệm.

- Sản xuất thiết bị mẫu, soạn tài liệu hướng dẫn, trình Bộ giáo dục và đào

tạo duyệt để có thể sản xuất hàng loạt và trang bị cho các trường phổ thông.

1.2.3.2. Qui trình sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý

Để thí nghiệm phát huy đầy đủ các chức năng của nó trong dạy học Vật lý thì

việc sử dụng thí nghiệm phải tuân theo một số yêu cầu về mặt kĩ thuật và về mặt

phương pháp dạy học.

a) Yêu cầu của việc sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý.

- Xác định rõ lôgic của tiến trình dạy học, trong đó việc sử dụng thí nghiệm

phải là một bộ phận hữu cơ của quá trình dạy học, nhằm giải quyết một nhiệm

vụ cụ thể trong tiến trình nhận thức. Trước mỗi thí nghiệm, phải đảm bảo cho học

sinh ý thức được sự cần thiết của thí nghiệm và hiểu rõ mục đích của thí nghiệm.

- Xác định rõ các thiết bị thí nghiệm cần sử dụng, sơ đồ bố trí chúng, tiến

trình thí nghiệm (để đạt được mục đích thí nghiệm, cần sử dụng các thiết bị thí

nghiệm nào, bố trí ra sao, cần tiến hành thí nghiệm theo các bước nào, cần quan

sát, đo đạc cái gì). Không xem nhẹ các thí nghiệm đơn giản.

- Đảm bảo cho học sinh ý thức được rõ ràng và tham gia tích cực vào tất cả

các giai đoạn thí nghiệm bằng cách giao cho học sinh thực hiện các nhiệm vụ cụ

thể.

- Thử nghiệm kĩ lưỡng mỗi thí nghiệm trước giờ học, đảm bảo thí

nghiệm phải thành công (hiện tượng xảy ra phải quan sát được rõ ràng, kết quả

đo có độ chính xác chấp nhận được).

- Việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm phải tuân

theo các qui tắc an toàn.

b) Qui trình sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý.

- Giai đoạn 1: Thiết bị thí nghiệm được sử dụng làm xuất hiện vấn đề cần

nghiên cứu.

Trong giai đoạn làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu ở học sinh, giáo viên

có thể sử dụng thiết bị thí nghiệm theo các bước sau:

+ Bước 1: Giáo viên mô tả một hoàn cảnh thực tiễn tạo nên một vấn đề “hấp

dẫn” và yêu cầu học sinh dự đoán hiện tượng có thể xảy ra.

+ Bước 2: Giáo viên làm một thí nghiệm, hoặc giáo viên cho học sinh làm

một thí nghiệm đơn giản để học sinh thấy được hiện tượng diễn ra không phù hợp

với dự đoán của mình.

+ Bước 3: Giáo viên hướng dẫn học sinh phát biểu vấn đề của bài học. Căn

cứ vào trình độ của học sinh, vào nội dung của bài học mà giáo viên lựa chọn và

đưa ra mức độ thích hợp nhằm yêu cầu học sinh tự lực phát biểu vấn đề của bài học.

Lúc đầu, giáo viên có thể đưa ra mức độ cao hơn thăm dò, sau đó giáo viên hướng

dẫn và giảm bớt khó khăn cho học sinh khi cần thiết.

- Giai đoạn 2: Thiết bị thí nghiệm được sử dụng để hỗ trợ việc đề xuất giả

thuyết của học sinh

Trong giai đoạn giáo viên hướng dẫn học sinh đề xuất giả thuyết, thiết bị thí

nghiệm có thể được sử dụng theo các bước sau

+ Bước 1: Giáo viên yêu cầu học sinh đề xuất giả thuyết để nêu nguyên nhân

của vấn đề đã được phát biểu ở giai đoạn trước. Học sinh có thể đề xuất giả thuyết

dựa trên một số gợi ý sau:

- Dựa vào sự liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có.

- Dựa trên sự tương tự.

- Dựa trên sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự đoán giữa

chúng có mối quan hệ nhân quả.

- Dựa trên nhận xét thấy hai hiện tượng luôn luôn biến đổi đồng thời, cùng

tăng hoặc cùng giảm mà dự đoán về mối quan hệ nhân quả giữa chúng.

- Dựa trên sự thuận nghịch thường thấy của nhiều quá trình.

- Dự đoán về mối quan hệ định lượng.

+ Bước 2: Nếu học sinh vẫn không đề xuất được giả thuyết thì giáo viên sẽ

tiến hành một thí nghiệm để cung cấp thêm cho học sinh mối liên hệ giữa một số

đại lượng trong hiện tượng đang nghiên cứu, giúp học sinh khái quát được những

kết quả quan sát được để đưa ra dự đoán.

- Giai đoạn 3: Thiết bị thí nghiệm được sử dụng để kiểm tra giả thuyết

hoặc hệ quả được suy ra từ giả thuyết

Để rút ra hệ quả từ giả thuyết, giáo viên hướng dẫn học sinh suy luận lí

thuyết. Trong giai đoạn này, giáo viên không cần sử dụng thiết bị thí nghiệm.

Trong đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết hoặc hệ quả được

suy ra từ giả thuyết, học sinh phải suy nghĩ, tìm tòi để tìm ra phương hướng giải

quyết vấn đề.

Trong giai đoạn này, giáo viên nhất thiết phải sử dụng các thiết bị thí

nghiệm. Qui trình sử dụng thí nghiệm của giáo viên trong giai đoạn này có thể

theo các bước sau:

+ Bước 1: Giáo viên giúp học sinh nhận thức rõ điều mà họ cần tiến hành thí

nghiệm kiểm tra và gợi cho học sinh nhớ lại những kiến thức, kinh nghiệm có liên

quan.

+ Bước 2: Giáo viên tổ chức cho học sinh đề xuất các phương án thí nghiệm

để kiểm tra giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết.

+ Bước 3: Giáo viên tổ chức cho học sinh trao đổi, phân tích tính khả thi của

mỗi phương án và chọn ra phương án có nhiều triển vọng nhất.

+ Bước 4: Giáo viên hướng dẫn học sinh lựa chọn thiết bị thí nghiệm, bố trí

dụng cụ thí nghiệm, dự kiến tiến trình thí nghiệm. Giáo viên bổ sung, điều chỉnh

một số chi tiết cần thiết để tăng thêm hiệu quả của thiết bị thí nghiệm.

+ Bước 5: Giáo viên tiến hành thí nghiệm trên thiết bị thí nghiệm đã thiết kế

(đã được giáo viên chuẩn bị từ trước). Nếu việc tiến hành thí nghiệm không đòi hỏi

kĩ năng phức tạp thì giáo viên có thể yêu cầu học sinh tự tiến hành thí nghiệm, giáo

viên chỉ giúp đỡ học sinh khi học sinh gặp khó khăn.

- Giai đoạn 4: Thiết bị thí nghiệm được sử dụng trong giai đoạn vận dụng

kiến thức

Để học sinh có thể vận dụng được kiến thức một cách sáng tạo, làm cho kiến

thức của học sinh trở nên sâu sắc, bền vững, giáo viên có thể giao cho học sinh

những nhiệm vụ đòi hỏi phải sử dụng thiết bị thí nghiệm theo các cách sau:

+ Cách 1: Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ sử dụng thiết bị thí nghiệm

đã được sử dụng để tiến hành thí nghiệm khác hoặc phải sử dụng thiết bị thí nghiệm

có sẵn để tiến hành thí nghiệm.

+ Cách 2: Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ chế tạo dụng cụ thí nghiệm

và tiến hành thí nghiệm với nó.

Trong hai cách sử dụng thiết bị thí nghiệm ở giai đoạn vận dụng kiến thức,

giáo viên có thể tổ chức hoạt động của học sinh dựa theo một số dạng hướng dẫn cụ

thể sau:

+ Giáo viên cho học sinh những dụng cụ thí nghiệm cần thiết, nêu các bước

tiến hành thí nghiệm và yêu cầu học sinh tiến hành thí nghiệm theo các bước này,

rồi giải thích các kết quả thí nghiệm.

+ Giáo viên cho học sinh dụng cụ thí nghiệm cần thiết, nêu các bước tiến

hành thí nghiệm và yêu cầu học sinh dự đoán kết quả thí nghiệm, rồi mới làm thí

nghiệm kiểm tra.

+ Giáo viên cho học sinh dụng cụ thí nghiệm cần thiết và yêu cầu học sinh tự

thiết kế tiến trình thí nghiệm để đạt được mục đích đề ra.

+ Học sinh tự lựa chọn dụng cụ có sẵn, lập tiến trình thí nghiệm (gồm bố trí,

các bước tiến hành thí nghiệm, đo kết quả, xử lý kết quả đo) để đạt mục đích đề ra.

+ Học sinh tự lựa chọn dụng cụ, chế tạo thiết bị thí nghiệm, lập tiến trình thí

nghiệm (gồm bố trí, các bước tiến hành thí nghiệm, đo kết quả, xử lý kết quả đo) để

đạt mục đích đề ra.

Việc sử dụng thiết bị thí nghiệm theo cả hai cách đã nêu không đơn thuần chỉ

tiến hành thí nghiệm với thiết bị đó, không phải là sự vận dụng máy móc các kiến

thức, kĩ năng đã biết mà phải có những yếu tố chứa đựng sự sáng tạo của học sinh ở

một khâu hoặc ở tất cả các khâu của việc sử dụng thiết bị thí nghiệm: thiết kế

phương án thí nghiệm, lựa chọn các chi tiết để chế tạo dụng cụ mong muốn, tiến

hành thí nghiệm với dụng cụ vừa chế tạo, xử lí các kết quả thí nghiệm thu được.

Trong giai đoạn vận dụng kiến thức, giáo viên có thể lựa chọn cách sử dụng

thiết bị thí nghiệm trên cơ sở các yêu cầu về nội dung kiến thức, kĩ năng cần đạt

được ở học sinh, trình độ của học sinh. Quá trình tổ chức hướng dẫn của giáo viên

trong giai đoạn này có thể theo các bước sau:

+ Bước 1: Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ sử dụng thiết bị thí nghiệm

để giải quyết vấn đề đặt ra.

+ Bước 2: Giáo viên tổ chức cho học sinh thảo luận để lựa chọn, thiết kế, chế

tạo dụng cụ thí nghiệm, lập kế hoạch thí nghiệm.

+ Bước 3: Giáo viên hướng dẫn học sinh tiến hành thí nghiệm, thu thập và

xử lí kết quả thí nghiệm.

Trong bốn giai đoạn của qui trình sử dụng thiết bị trong dạy học Vật lý, thiết

bị thí nghiệm đóng vai trò quan trọng nhất ở giai đoạn kiểm tra giả thuyết hoặc

kiểm tra hệ quả được suy ra từ giả thuyết. Việc kiểm tra tính đúng đắn của giả

thuyết hoặc kiểm tra hệ quả được suy ra từ giả thuyết đòi hỏi học sinh (dưới dự

hướng dẫn của giáo viên) phải xây dựng được phương án thí nghiệm kiểm tra,

xâydựng được phương án thí nghiệm cần sử dụng và tiến hành được phương án

thí nghiệm có sử dụng thiết bị thí nghiệm đó.

Quá trình sử dụng thiết bị thí nghiệm theo các giai đoạn này không những

tạo và duy trì hứng thú ở học sinh, rèn luyện cho học sinh kĩ năng đưa ra dự đoán và

kĩ năng đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra mà còn tạo điều kiện rèn luyện kĩ

năng thực hành cho học sinh.

1.2.4. Sử dụng máy vi tính hỗ trợ TN Vật lí [2]

Trong các TN Vật lí sử dụng vào dạy học ở trường phổ thông, máy vi tính

được chú ý đến với tư cách là một công cụ sư phạm, hơn là một thiết bị đa năng có

tốc độ xử lí cao. Điều đó có nghĩa là máy vi tính được sử dụng trong hệ thống TN

vật lí với nhiều mục đích dạy học khác nhau. Việc sử dụng máy vi tính có khi chỉ là

một công cụ đơn thuần để đo thời gian, quãng đường, vận tốc, gia tốc, nhiệt độ, điện

trở, hiệu điện thế…, tức là đo một đại lượng nào đó. Tuy nhiên đối với các nhà sư

phạm, thì máy vi tính có thể hỗ trợ TN các mặt sau:

- Thu thập và lưu trữ số liệu: Máy vi tính có thể thu thập số liệu thực nghiệm

dưới nhiều dạng khác nhau, có thể ghi lại rất nhiều giá trị đo cùng một thời gian

ngắn, các phép đo được tiến hành tự động ở những nơi, những lúc mà con người

không thể trực tiếp quan sát, đo đạc được. Những số liệu thu được ghi vào máy vi

tính thành các file dữ liệu sẽ được sử dụng lại khi cần.

- Xử lí số liệu: Các phần mềm chuyên dụng có khả năng xử lí các số liệu đã

đo được trong TN theo nhiều cách khác nhau như nội suy, ngoại suy các giá trị cần

tìm hoặc đưa ra các phương trình đặc trưng của đường biểu diễn số liệu, tính giá trị

sai số…

- Biểu diễn số liệu: Nhờ khả năng đồ họa linh hoạt, máy vi tính có thể biểu

diễn số liệu dưới nhiều dạng khác nhau như đồng hồ hiện số thời gian, đồng hồ đo

độ dài, đo cường độ dòng điện, đo nhiệt độ, đo vận tốc, đo gia tốc… biểu diễn đồ

thị hay biểu đồ thời gian thực (là những biểu đồ được vẽ gần như đồng thời với

phép đo số liệu). Một số phần mềm có thể biểu diễn số liệu dưới dạng các phân tử

đồ họa như vectơ vận tốc, vectơ gia tốc, vectơ lực…, các hình phẳng, hình khối…

và thậm chí cả những hình ảnh chuyển động.

Ngoài ra, việc sử dụng kết hợp TN với bài giảng điện tử, máy vi tính sẽ giúp

cho GV trong việc tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh.

Như vậy, máy vi tính không chỉ hỗ trợ thí nghiệm mà còn hỗ trợ cho GV và

HS trong quá trình hoạt động nhận thức.

Tùy thuộc vào mục tiêu, nội dung dạy học cụ thể, phương pháp và hình thức

tổ chức dạy học của giáo viên mà máy vi tính có thể được sử dụng để hỗ trợ các TN

vật lí theo 4 hình thức sau:

- Sử dụng máy vi tính hỗ trợ các TN thực trong việc tiến hành TN và tổ chức

hoạt động nhận thức.

- Sử dụng TN ảo trong dạy học vật lí.

- Sử dụng TN mô phỏng trong dạy học vật lí.

- Sử dụng máy vi tính trực quan hóa các TN vật lí truyền thống, khó quan sát.

Đối tượng đo

Bộ cảm biến

Bộ giao diện

Máy vi tính

Màn hình

chuyển đổi

và phần

(Thí nghiệm)

(Sensor)

hiển thị

(Interface)

mềm

Hình 1.4. Sơ đồ TN vật lí với sự hỗ trợ của máy vi tính [2] Đối với các TN vật lí thực, sự hỗ trợ của máy vi tính nhờ có các phần mềm

thích hợp nhận tín hiệu thông qua Bộ giao diện chuyển đổi (Interface) được nối với

bộ cảm biến (sensor).

Nhờ đó mà máy vi tính có thể thu thập số liệu trong thí nghiệm dưới nhiều

dạng khác nhau, có thể ghi lại rất nhiều giá trị đo cùng một thời gian ngắn. Những

số liệu thu được có thể đồng thời ghi lên file dữ liệu và hiển thị lên màn hình theo

đúng ý đồ của GV. Trên cơ sở đó, máy vi tính tiến hành xử lí số liệu theo yêu cầu

của việc tổ chức hoạt động nhận thức cho HS trong giờ lên lớp.

Trong cơ học, các thiết bị cảm biến (sensor), thông qua giao diện máy tính,

có thể đo được vận tốc, gia tốc, vị trí theo các phương pháp khác nhau. Khi đó, máy

vi tính vừa làm nhiệm vụ của một máy đo vạn năng, vừa tiến hành thu thập, xử lí

lưu trữ hoặc hiển thị lên màn hình (số liệu, bảng số liệu, đồ thị, hình ảnh…) với tốc

độ xử lí nhanh và cho kết quả đúng thực tế của TN theo yêu câu.

Như vậy, không những khắc phục được những hạn chế của phương tiện dạy

học truyền thống, máy vi tính còn có khả năng xử lí và trình diễn các hiện tượng,

quá trình mà tưởng chừng không thể thực hiện được. Điều đó chắc chắn sẽ lôi cuốn

HS vào tiết học, đồng thời tạo niềm tin khoa học cần thiết cho các em.

1.2.5. Thí nghiệm vật lí trong tiến trình dạy học phát hiện và giải

quyết vấn đề

Theo V.Ôkôn, dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề dưới dạng chung nhất

là toàn bộ các hành động như tổ chức các tình huống có vấn đề, biểu đạt (nêu ra)

các vấn đề (tập cho HS quen dần để tự làm lấy công việc này), chú ý giúp đỡ cho

HS những điều cần thiết để giải quyết vấn đề, kiểm tra các cách giải quyết đó và

cuối cùng lãnh đạo quá trình hệ thống hóa và củng cố các kiến thức đã tiếp thu

được.[10]

Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề là kiểu dạy học dạy HS thói quen tìm

tòi giải quyết vấn đề theo cách của các nhà khoa học, không những tạo nhu cầu,

hứng thú học tập, giúp học sinh chiếm lĩnh được kiến thức, mà còn phát triển được

năng lực sáng tạo của học sinh.[11]

Theo Nguyễn Ngọc Hưng [11], các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến

Giai đoạn 1: Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, thí nghiệm, bài tập, truyện kể lịch sử…

Giai đoạn 2: Phát hiện vấn đề cần giải quyết (câu hỏi cần câu trả lời)

- Suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề: nhờ khảo sát lí thuyết hoặc khảo sát

Giai đoạn 3: Giải quyết vấn đề thực nghiệm.

- Thực hiện giải pháp đã suy đoán

Giai đoạn 4: Rút ra kết luận (kiến thức mới)

Giai đoạn 5: Vận dụng kiến thức mới để giải quyết những nhiệm vụ đặt ra tiếp theo

thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề được tổ chức như sau:

Hình 1.5. Sơ đồ khái quát của tiến trình xây dựng kiến thức theo kiểu DH PH

& GQ VĐ [11]

Cụ thể hơn, tùy theo nội dung kiến thức của bài học mà tiến trình xây dựng

kiến thức theo kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề diễn ra theo một trong

hai con đường: Con đường lí thuyết và con đường thực nghiệm.

của kiểu dạy học PH&GQVĐ

1. Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, thí nghiệm, bài tập, truyện kể lịch sử…

2. Phát hiện vấn đề cần giải quyết (câu hỏi cần câu trả lởi) 3. Giải quyết vấn đề 3.1. Giải quyết vấn đề nhờ suy luận lí thuyết, trong đó có suy luận toán học

- Suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề:

* Xác định các kiến thức đã biết cần vận dụng. * Xác định cách thức vận dụng các kiến thức này để đi tới câu trả lời.

- Thực hiện giải pháp đã suy đoán để tìm được kết quả.

Làm thế nào để kiểm nghiệm nhờ thí nghiệm kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết?

3.2. Kiểm nghiệm kết quả đã tìm được từ suy luận lý thuyết nhờ thí nghiệm - Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ thí nghiệm:

* Phân tích xem có thể kiểm nghiệm trực tiếp nhờ thí nghiệm kết quả thu được từ suy luận lý thuyết không? * Nếu không được, suy luận lôgic từ kết quả này ra hệ quả kiểm nghiệm được nhờ thí nghiệm.

- Thiết kế phương án thí nghiệm để kiểm nghiệm kết quả đã thu được từ suy luận lí thuyết hoặc hệ quả của nó: cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến hành thí nghiệm như thế nào, thu thập những dử liệu định tính và định lượng nào, xử lí các dữ liệu thí nghiệm này như thế nào?

- Thực hiện thí nghiệm: Lập kế hoạch thí nghiệm, lắp ráp, bố trí và tiến hành thí nghiệm,

thu thập và xử lí các dữ liệu thí nghiệm để đi tới kết quả.

4. Rút ra kết luận Đối chiếu kết quả thí nghiệm với kết quả đã rút ra từ suy luận lý thuyết. Có 2 khả năng xảy ra:

- Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết thì kết

quả này trở thành kiến thức mới.

- Nếu kết quả thí nghiệm không phù hợp với kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết thì cần kiểm tra lại quá trình thí nghiệm và quá trình suy luận từ các kiến thức đã biết. Nếu quá trình thí nghiệm đã đảm bảo điều kiện mà thí nghiệm cần tuân thủ và quá trình suy luận không mắc sai lầm thì kết quả thí nghiệm đỏi hỏi phải đề xuất giả thuyết. Quá trình kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết này sau đó sẽ dẫn tới kiến thức mới bổ sung, sửa đổi những kiến thức đã vận dụng lúc đầu làm tiền đề cho suy luận lí thuyết.

Những kiến thức vận dụng lúc đầu này nhiều khi là trường hợp riêng, trường hợp giới hạn của kiến thức mới. Qua đó, phạm vi áp dụng các kiến thức đã vận dụng lúc đầu được chỉ ra.

 Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lý thuyết

Hình 1.6. Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường lí thuyết

của kiểu DH PH & GQ VĐ [11]

 Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực

nghiệm của kiểu dạy học PH & GQ VĐ

1. Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết từ tình huống (điều kiện) xuất phát: từ kiến thức cũ, kinh nghiệm, thí nghiệm, bài tập, truyện kể lịch sử… 2. Phát hiện vấn đề cần giải quyết (câu hỏi cần câu trả lởi)

3. Giải quyết vấn đề 3.1. Đề xuất giả thuyết Các cách đề xuất giả thuyết: Kinh nghiệm; sự tương tự; mối liên hệ nhân q nghịch của nhiều quá trình; phép ngoại suy; các mối liên hệ định lượng thường gặp… Làm thế nào để kiểm tra được nhờ thí nghiệm tính đúng đắn của giả thuyết đã đề xuất?

3.2. Kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết nhờ thí nghiệm - Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ thí nghiệm:

* Phân tích xem có thể kiểm tra trực tiếp nhờ thí nghiệm tính đúng đắn của giả thuyết đã đề xuất không? * Nếu không được, suy luận lôgic từ giả thuyết ra hệ quả kiểm tra được trực tiếp nhờ thí nghiệm.

- Thiết kế phương án thí nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết kết quả đã thu được từ suy luận lí thuyết hoặc hệ quả của nó: cần những dụng cụ nào, bố trí chúng ra sao, tiến hành thí nghiệm như thế nào, thu thập những dử liệu định tính và định lượng nào, xử lí các dữ liệu thí nghiệm này như thế nào? - Thực hiện thí nghiệm: Lập kế hoạch thí nghiệm, lắp ráp, bố trí và tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lí các dữ liệu thí nghiệm để đi tới kết quả.

4. Rút ra kết luận Đối chiếu kết quả thí nghiệm với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất. Có 2 khả năng xảy ra: - Nếu kết quả thí nghiệm phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất thì giả thuyết trở thành kiến thức mới. - Nếu kết quả thí nghiệm không phù hợp với giả thuyết (hệ quả) đã đề xuất thì cần kiểm tra lại quá trình thí nghiệm và quá trình suy luận từ giả thuyết ra hệ quả. Nếu quá trình thí nghiệm đã đảm bảo điều kiện mà thí nghiệm cần tuân thủ và quá trình suy luận không mắc sai lầm thì kết quả thí nghiệm đỏi hỏi phải đề xuất giả thuyết mới, rồi lại kiểm tra tính đúng đắn của nó. Quá trình này có thể tiếp diễn nhiều lần, cho tới khi xây dựng kiến thức mới.

Hình 1.7 . Sơ đồ khái quát tiến trình xây dựng kiến thức theo con đường thực

nghiệm của kiểu DH PH & GQ VĐ [11]

Như vậy, chúng ta có thể thấy TN vật lí có vài trò vô cùng quan trọng, không

thể thay thế trong tiến trình dạy học giải quyết vấn đề. TN vật lí tham gia vào hầu

hết các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức, từ tạo tình huống, giải quyết

tình huống đến đặt ra nhiệm vụ nghiên cứu tiếp theo cho HS.

- Giai đoạn 1: Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết

Ngoài việc dùng kiến thức cũ, kinh nghiệm, bài tập, truyện kể lịch sự … để

làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết, GV có thể dùng TN là phương tiện để làm xuất

hiện vấn đề, kích thích sự tìm tòi suy nghĩ của HS. TN làm xuất hiện trước HS một

hiện tượng mới lạ, xảy ra trái với suy nghĩ thông thường của HS và với vốn kiến

thức đã có, HS không thể giải quyết được, mà phải tìm tòi sáng tạo để giải quyết.

Như vậy, TN giúp làm xuất hiện mâu thuẫn nhận thức, kích thích sự tò mò, tạo

hứng thú nhận thức và động cơ học tập của HS. Trong lí luận dạy học gọi là làm

xuất hiện tình huống có vấn đề.

- Giai đoạn 3: Giải quyết vấn đề

+ TN hỗ trợ cho việc đề xuất giả thuyết

Khi xây dựng kiến thức theo con đường thực nghiệm của kiểu dạy học phát

hiện và giải quyết vấn đề, ngoài các cách đề xuất giả thuyết bằng kinh nghiệm, sự

tương tự, mối liên hệ nhân quả…, GV có thể dùng TN để hỗ trợ việc đề xuất giả

thuyết.

Trong nghiên cứu vật lí, khi đứng trước một vấn đề hoàn toàn mới lạ, người

nghiên cứu chưa có một chút hiểu biết hay kinh nghiệm nào đó liên quan, khó có

thể đưa ra được một dự đoán có căn cứ. Để tránh khỏi một dự đoán vu vơ, nhà

nghiên cứu thực hiện một TN thăm dò để sơ bộ xác định được phương hướng diễn

biến của hiện tượng, dựa trên đó mà xây dựng dự đoán giả thuyết. TN trong trường

hợp này chưa khẳng định một điều gì cả mà chỉ gợi lên một hướng suy nghĩ. Tất

nhiên, cùng một TN cũng có thể gợi ra những suy nghĩ khác nhau, những dự đoán

khác nhau.

Đối với HS, chưa có nhiều kiến thức vật lí và kinh nghiệm thì việc sử dụng

TN để tạo ra cho họ một số kinh nghiệm thực tế ban đầu, hỗ trợ cho việc xây dựng

dự đoán là rất quan trọng, nếu không thì sẽ rơi vào tình trạng hoàn toàn bế tắc.

+ TN kiểm tra kết quả đã tìm được từ suy luận lí thuyết (kiểu DH PH & GQ

VĐ theo con đường lí thuyết) hay dùng để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết đã

đề xuất (kiểu DH PH & GQ VĐ theo con đường thực nghiệm).

Như ta đã thấy, trên con đường tìm tòi nghiên cứu để giải quyết những vấn

đề mới, nhà khoa học lúc đầu phải đưa ra câu trả lời dự đoán. Dự đoán đó tuy có

căn cứ nhưng không chắc chắn vì không suy ra được từ những kiến thức đã biết

(còn gọi là giả thuyết). Vậy muốn biết dự đoán đó có đúng không, nghĩa là có phù

hợp với thực tế khách quan không thì bắt buộc phải làm TN kiểm tra. Khi kết quả

TN phù hợp với dự đoán thì điều dự đoán đó trở thành chân lí khách quan, trở thành

kiến thức khoa học. Nếu không phù hợp thì phải bỏ đi để xây dựng dự đoán mới.

Vì dự đoán là mới mẻ, chưa từng có nên TN để kiểm tra dự đoán cũng là mới

mẻ, chưa từng có. Dự đoán thường có tính trừu tượng khái quát. TN lại chỉ là một

biểu hiện trong trường hợp cụ thể, với những điều kiện cụ thể có thể quan sát được.

Bởi vậy, trước khi làm TN kiểm tra, cần phải đảm bảo rằng, lập luận suy từ dự đoán

khái quát ra biểu hiện cụ thể trong TN phải chặt chẽ không sai sót. Trong nhiều

trường hợp, quá trình suy luận đó khá dài dòng, cần sử dụng cả lập luận lôgíc và

biến đổi toán học khá phức tạp, rất dễ phạm sai lầm. Như vậy, TN thường không

kiểm tra trực tiếp dự đoán mà kiểm tra gián tiếp qua hệ quả của nó. Một dự đoán

(giả thuyết) có thể có nhiều hệ quả trong những điều kiện khác nhau. Càng kiểm tra

bằng TN được nhiều hệ quả thì điều dự đoán càng có giá trị cao. Đến một lúc, người

ta phát hiện ra kết quả TN không phù hợp với một hệ quả nào đó thì phải bổ sung,

sửa đổi kiến thức cũ để xây dựng một kiến thức mới rộng hơn, khái quát hơn, bao

gồm nhiều kiến thức cũ như trường hợp riêng.

Tính mới mẻ của TN kiểm tra thể hiện ở nhiều mặt: sử dụng trang thiết bị

mới, cách xử lí kết quả đo lường, độ chính xác của phép đo,…Bởi vậy, người

nghiên cứu phải chế tạo ra dụng cụ TN mới, đề xuất phương án TN mới, nghĩ ra

một phương pháp mới nâng cao tính hiệu quả, độ chính xác của TN,…

- Giai đoạn 5: Vận dụng kiến thức mới để giải quyết các nhiệm vụ đặt ra tiếp theo

TN là phương tiện để minh họa kiến thức hoặc để HS vận dụng tri thức mới

ví dụ như: các bài tập TN, các bài tập giải thích hiện tượng mà TN tạo ra,…làm cho

HS hiểu sâu kiến thức hơn. Thậm chí thông qua quá trình vận dụng tri thức với việc

sử dụng TN sẽ tiếp tục làm nảy sinh vấn đề mới và đi đến một nhiệm vụ nhận thức

tiếp theo của tiến trình dạy học.

Ngoài những phân tích nêu trên về hỗ trợ của TN trong các pha của tiến

trình dạy học giải quyết vấn đề, TN còn là phương tiện để thống nhất giữa lí thuyết

và thực hành (giữa lí luận và thực tiễn). Sự suy luận lí thuyết thuần túy hay một TN

đứng riêng không kèm theo phân tích lí thuyết đều không thể cho phép có được kết

luận đúng đắn về tính chất, quy luật của tự nhiên. Do đó, trong khi tiến hành TN để

tìm tòi nghiên cứu, cần phải kết hợp cả lí thuyết và thực hành thì mới đạt được kết

quả mong muốn. Sự thành thạo trong thực hành sẽ tạo điều kiện để kiểm tra, đánh

giá sự đúng đắn, chính xác của lí thuyết. Mặt khác, phải có lí luận chặt chẽ, sắc bén

thì mới có thể dự đoán được những hệ quả thực tiễn, cụ thể của những lí thuyết trừu

tượng.

Tóm lại, TN vật lí trong tiến trình dạy học vật lí theo định hướng đổi mới

(cụ thể ở đây là kiểu dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề) chiếm một vai trò rất

quan trọng trong việc phát triển tư duy và năng lực sáng tạo của học sinh.

1.3. Kết luận chương 1

Xuất phát từ một số quan điểm của lí luận dạy học trong việc tổ chức hoạt

động nhận thức của HS, tôi nghiên cứu việc tổ chức hoạt động nhận thức của HS

thông qua việc tạo tình huống học tập và tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề nhằm

tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS.

Trong dạy học giải quyết vấn đề đòi hỏi phải có sự tham gia của các phương

tiện dạy học phù hợp, đặc biệt là các TN Vật lí, vì vai trò của TN trong dạy học Vật

lí rất quan trọng. TN Vật lí có thể được sử dụng ở nhiều giai đoạn khác nhau của

quá trình dạy học giải quyết vấn đề, từ đề xuất vấn đề nghiên cứu, tham gia quá

trình hướng dẫn HS giải quyết vấn đề hình thành trí thức mới, hệ thống hóa kiến

thức, kiểm tra đánh giá kiến thức của HS. Do đó, việc xây dựng các TN Vật lí cho

kết quả chính xác và nhanh chóng là điều cần thiết trong quá trình dạy học Vật lí

nhằm gây hứng thú, lòng yêu thích, say mê Vật lí và góp phần nâng cao năng lực

sáng tạo cho HS.

Những cơ sở lí luận nghiên cứu trên đây sẽ được tôi cụ thể hóa trong việc

vận dụng thiết kế bộ thí nghiệm cơ học dùng cảm biến SONAR và sử dụng vào việc

thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn”.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM CƠ HỌC DÙNG CẢM BIẾN SONAR VÀ THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” LỚP 10 THPT

2.1. Nội dung kiến thức phần cơ học trong chương trình Vật lí THPT

Nội dung kiến thức phần cơ học trong chương trình Vật lí THPT bao gồm :

cơ học chất điểm và cơ học vật rắn. Cơ học chất điểm bao gồm các chương: động

học, động lực học, các định luật bảo toàn thuộc chương trình lớp 10, và chương dao

động ở chương trình lớp 12. Cơ học vật rắn

Phần động học chất điểm bao gồm: Chuyển động thẳng đều, chuyển động

thẳng biến đổi đều, sự rơi tự do và chuyển động tròn đều. Trong các phần này, HS

được nghiên cứu các dạng chuyển động của vật mà không xét đến nguyên nhân gây

ra chuyển động. HS cần hiểu được các đại lượng vận tốc, gia tốc, tọa độ …và phải

vận dụng các kiến thức đã học vào thực tiễn và giải quyết các bài toán về chuyển

động các vật.

Phần động lực học bao gồm: Các định luật Newton, các lực cơ học, ứng dụng

của các định luật Newton. Trong phần này, HS được tiếp tục nghiên cứu chuyển

động và các nguyên nhân thay đổi trạng thái chuyển động thông qua các định luật

Newton, định luật vạn vật hấp dẫn, định luật Húc mà trong đó các định luật Newton

đóng vai trò then chốt.

Phần các định luật bảo toàn bao gồm: Định luật bảo toàn động lượng và định

luật bảo toàn cơ năng. Trong phần này, HS nắm được nội dung các định luật bảo

toàn trong hệ kín. Các khái niệm động năng, thế năng, động lượng, cơ năng … và

áp dụng kiến thức đã học để giải thích các hiện tượng thực tế.

Phần dao động và sóng cơ học được trình bày ở chương trình lớp 12. Trong

phần này HS được nghiên cứu dao động điều hòa của con lắc lò xo và dao động

điều hòa của con lắc đơn. HS cần phải xác định được các đặc trưng cơ bản của dao

động điều hòa như li độ, biên độ, tần số, vận tốc, gia tốc … từ đó đi sâu vào nghiên

cứu các quá trình xảy ra trong thực tế như dao động tắt dần, dao động duy trì, cưỡng

bức, hiện tượng cộng hưởng, tổng hợp dao động.

Cơ học vật rắn tập trung cho HS nghiên cứu các điều kiện cân bằng của các

vật, quy tắc hợp lực, quy tắc momen lực áp dụng cho vật rắn. Đồng thời, HS được

nghiên cứu các dạng cân bằng của vật rắn và áp dụng để giải thích một số hiện

tượng trong thực tế.

2.2. Thực trạng của việc sử dụng thí nghiệm và thực trạng dạy học phần Cơ học ở trường THPT

Chúng ta biết rằng dạy học Vật lí phải gắn với TN Vật lí. Tuy nhiên, thực tế

ở trường phổ thông việc sử dụng TN trong dạy học Vật lí đang ở mức độ nào và

hiệu quả của nó ra sao? GV có coi trọng việc sử dụng TN trong dạy học chưa?

Trong phần cơ học, việc sử dụng TN gặp phải những thuận lợi và khó khăn gì?

Thông qua việc dạy học Vật lí ở trường tôi và tham khảo các ý kiến đóng

góp của các đồng nghiệp dạy Vật lí ở các trường THPT trên địa bàn TP. Hồ Chí

Minh, tôi có thể nêu ra một số thuận lợi và khó khăn khi giảng dạy Vật lí ở trường

THPT hiện nay.

2.2.1. Thuận lợi

Hầu hết GV ý thức được việc đổi mới phương pháp dạy học là yêu cầu cần

thiết trong giai đoạn hiện nay.

Cơ sở vật chất, phương tiện dạy học có nhiều bước chuyển biến đáng kể về

khả năng đầu tư, số lượng, chất lượng.

Các cấp quản lí giáo dục có nhiều quan tâm đến hoạt động nâng cao chất

lượng dạy học dưới nhiều hình thức phong phú, đa dạng: sáng kiến kinh nghiệm, thi

GV dạy giỏi vật lí, thi làm đồ dùng dạy học, thi và tuyển chọn các giáo án điện tử…

Các hoạt động này mang lại cho GV cơ hội rất lớn để học hỏi, trao đổi kinh nghiệm

và bồi dưỡng kiến thức.

Công tác bồi dưỡng, phát hiện HS giỏi được quan tâm đáng kể. Bên cạnh đó,

các HS yếu kém cũng được quan tâm kịp thời. Tuy nhiên hiệu quả thu được trong

lĩnh vực này vẫn chưa khả quan lắm.

2.2.2. Khó khăn

Hiện nay, đội ngũ GV Vật lí mặc dù đều ý thức được sự cần thiết phải đổi

mới phương pháp dạy học và vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật lí nhưng thực

tế giảng dạy thì GV chưa thể hiện sự quan tâm đúng mức vấn đề này vì những

nguyên nhân sau:

- Hình thức kiểm tra đánh giá hiện nay chưa phù hợp với cách dạy mới, đặc

biệt đối với môn Vật lí, các kỹ năng thực hành hầu như không được đề cập đến.

- Trong thực tế, số tiết dạy cho GV Vật lý trong một tuần còn quá cao. Do đó,

quỹ thời gian cần thiết để chuẩn bị cho TN và đầu tư cho việc nâng cao nghiệp vụ

còn nhiều hạn chế. Thậm chí, phần lớn GV còn phải giảng dạy các môn khác ngoài

chuyên môn được đào tạo (GV vật lí thường phải giảng dạy môn Kỹ thuật Công

nghệ).

- Trong các trường THPT hiện nay đại đa số chưa có cán bộ chuyên trách

phòng TN, mà chỉ có GV kiêm nhiệm công tác phòng TN.

- GV phần lớn ngại làm TN vì nhiều lí do khác nhau: tốn kém thời gian, kết

quả TN chưa thuyết phục, năng lực sư phạm và kỹ năng thực hành một số GV còn

hạn chế …

- GV chủ yếu làm việc với sách giáo khoa, sách giáo viên, tài liệu tham khảo.

- Khả năng cập nhật thông tin về các lĩnh vực: Tin học, phương pháp dạy học

mới, thiết bị dạy học hiện đại từ các kênh thông tin khác nhau còn hạn chế.

- Hiện nay ở các trường trung học phổ thông rất ít trường có phòng bộ môn đạt

yêu cầu để giảng dạy Vật lí. Một số trường sử dụng phòng học cũ làm phòng bộ

môn, các thiết bị TN ở trường phổ thông còn thiếu. Một số thiết bị được cung cấp

thì lại không đồng bộ và chất lượng kém làm hạn chế khả năng quan sát, phân tích,

tổng hợp trong quá trình dạy học, đồng thời kết quả đo đạc lại thiếu chính xác làm

giảm tính thuyết phục đối với HS trong quá trình dạy học. Điều này dẫn đến tình

trạng dạy chay khá phổ biến ở các trường phổ thông hiện nay. Như vậy, trang thiết

bị vừa thiếu vừa chưa được sử dụng hiệu quả làm cho việc giảng dạy Vật lí chưa

được thực hiện đúng theo nghĩa Vật lí là một bộ môn khoa học thực nghiệm.

- Trong dạy học Vật lí hiện nay, một số phương tiện dạy học đặc biệt là máy vi

tính chưa được khai thác một cách triệt để với vai trò là phương tiện dạy học. Một

số GV đã khai thác phương tiện dạy học này nhưng lại gặp khó khăn do các phần

mềm dạy học còn nghèo nàn, việc thực hiện các thí nghiệm vật lí với sự hỗ trợ của

máy vi tính là vấn đề mà ở trường trung học phổ thông rất ít được biết đến.

Hiện nay ở các trường trung học phổ thông, cách dạy chủ yếu của đa số GV

là thuyết trình kết hợp với đàm thoại. Thầy chủ động truyền đạt và trò thụ động ghi

nhớ. GV chưa thể hiện là người tổ chức hoạt động nhận thức cho HS và chưa rèn

luyện được cho HS phương pháp tự học theo hướng tính cực, tự lực, sáng tạo.

Trong dạy học các kiến thức có ứng dụng thực tế và kỹ năng thực hành chưa được

quan tâm đúng mức làm cho tiết học trở nên nhàm chán. Rất nhiều tiết học còn

mang tính bình quân không phân hóa và nâng cao kiến thức cho HS khá, giỏi. Các

phương pháp dạy học mới chỉ khai triển ở mức độ thí điểm và mang tính phong trào

chưa phổ biến rộng rãi.

Đối với việc dạy học phần cơ học ở trường phổ thông, phần lớn các bài học

đều được GV dạy với phương pháp chủ yếu là thuyết trình, giảng giải. Các kiến

thức phần cơ học được xây dựng hầu như bằng lập luận lí thuyết, nếu có thì cũng

chỉ sử dụng TN biểu diễn dưới dạng định tính ít được tính toán cụ thể và không chú

ý nhiều đến việc tổ chức hoạt động nhận thức của HS. Phần lớn GV cho rằng việc

khai thác TN là khó khăn hoặc khó tiến hành thành công trong dạy học.

Như vậy, trong quá trình dạy học hiện nay ở trường phổ thông, việc tham gia

vào quá trình hoạt động tự chủ xây dựng kiến thức của HS hết sức hạn chế, chính vì

thế mà chất lượng kiến thức của HS chưc cao. Kiến thức về đồ thị của HS rất hạn

chế. HS không thấy được ý nghĩa Vật lí của các đồ thị. Thực trạng đó đòi hỏi một

sự thay đổi mạnh mẽ về nội dung, phương pháp và phương tiện dạy học. Việc sử

dụng máy vi tính hỗ trợ cho quá trình dạy học là một xu hướng cần quan tâm và áp

dụng rộng rãi cho các trường phổ thông trong toàn quốc vì nó có thể góp phần tháo

gỡ những khó khăn và khắc phục những tồn tại nêu trên.

2.2.3. Ưu điểm của bộ thí nghiệm Cơ học dùng cảm biến SONAR

Để đo các đại lượng Vật lí, người ta thường sử dụng các dụng cụ đo đặc

trưng như: đo thời gian sử dụng đồng hồ, đo quãng đường sử dụng thước, đo khối

lượng sử dụng cân, đo thể tích sử dụng bình chia độ, đo lực sử dụng lực kế, đo nhiệt

độ sử dụng nhiệt kế, đo áp suất sử dụng áp kế, đo dòng điện sử dụng ampe kế, ...

Các tín hiệu đo được thuộc nhiều dạng khác nhau: cơ, nhiệt, điện, từ, quang,…Để

hiển thị các kết quả đo, ta người ta thường sử dụng các vạch chia (lực kế, nhiệt kế,

thước trên bình chia độ…) hoặc các đồng hồ kim (áp kế, vôn kế, ampe kế,…). Sử

dụng các phương pháp đo và hiển thị số liệu truyền thống này cho phép tiến hành

được rất nhiều các TN ở trường phổ thông. Tuy nhiên, với một số TN đòi hỏi dụng

cụ đo phải có độ nhạy và độ chính xác cao thì các dụng cụ đo truyền thống không

đáp ứng được. Mặt khác, một số đại lượng vật lí không thể tiến hành đo trực tiếp

được bằng các dụng cụ đo truyền thống mà phải thông qua việc tính toán trung gian.

Chẳng hạn muốn xác định vận tốc ta phải xác định thông qua quãng đường và thời

gian của vật.

Trong quá trình tổ chức hoạt động dạy học phần cơ học THPT hiện nay, tuy

có nhiều phương pháp khác nhau để xác định tọa độ, và thời điểm tương ứng trong

chuyển động của các vật một cách tự động như phương pháp dùng phương pháp cần

rung điện, cổng quang điện, đồng hồ đo thời gian hiện số … Nhưng các bộ thí

nghiệm trên đã được sử dụng chủ yếu dưới dạng thí nghiệm biểu diễn của giáo viên,

chưa đáp ứng được yêu cầu của việc tổ chức hoạt động học sinh tự chủ chiếm lĩnh

kiến thức trong giờ học, vì khi sử dụng các bộ thí nghiệm trên có sai số khá lớn và

đòi hỏi học sinh mất khá nhiều thời gian đo đạc, tính toán và vẽ đồ thị nên không

còn đủ thời gian dành cho các hoạt động trí tuệ như phân tích số liệu, đề xuất giả

thuyết…, do đó làm ảnh hưởng đến tiến trình dạy học.

Ngày nay, trong nghiên cứu và giảng dạy Vật lí, người ta có thể sử dụng các

cảm biến để thu thập các số liệu thực nghiệm một cách nhanh chóng và chính xác.

Các số liệu thực nghiệm và kết quả xử lí được hiển thị trên bộ chỉ thị hiện số hoặc

được kết nối với máy vi tính để hiển thị, phân tích trên màn hình tạo điều kiện cho

học sinh tham gia vào quá trình xây dựng giả thuyết và xây dựng kiến thức mới

một cách chủ động và sáng tạo hơn. Các cảm biến và bộ ghép nối hiện số được coi

như các dụng cụ đo hiện số có độ nhạy tốt, độ chia nhỏ và thang đo rộng. Và một

trong các loại cảm biến thường dùng trong các thí nghiệm cơ học nhưng ít được sử

dụng trong chương trình Vật lý phổ thông là cảm biến sonar.

Trên tinh thần đó tôi tiến hành xây dựng bộ TN cơ học dùng cảm biến sonar

với sự hỗ trợ của máy tính để sử dụng vào quá trình dạy học ở trường phổ thông.

2.3. Xây dựng bộ thí nghiệm Cơ học dùng cảm biến SONAR

Trong quá trình nghiên cứu, tôi đã nghiên cứu, xây dựng được một số TN cơ

học với sự hỗ trợ của máy vi tính thông qua bộ cảm biến Go! Motion của Vernier

cùng phần mềm Logger Pro.

Phần mềm Logger Pro là phần mềm dùng cho các TN Lí, Hóa, Sinh. Phần

mềm này hoạt động nhờ lấy các tín hiệu từ bộ cảm biến đưa vào máy vi tính. Sau đó

xử lí và biểu diễn số liệu dưới nhiều dạng khác nhau như : bảng số liệu, đồ thị, biểu

đồ…phụ thuộc vào ý đồ của người sử dụng.

Để xây dựng bộ TN cơ học với sự hỗ trợ của cảm biến Go! Motion và phần

mềm Logger Pro, về cơ bản thực hiện 5 bước sau:

- Bước 1: Xác định mục tiêu của TN.

- Bước 2: Chọn các thiết bị TN, bố trí và xây dựng phương án TN.

- Bước 3: Kết nối trực tiếp cảm biến với máy vi tính bằng cáp USB. Và khởi

động chương trình Logger Pro, chọn số liệu cần biểu thị trên giao diện chương

trình.

- Bước 4: Tiến hành TN, nhấp chuột vào nút “Collect” để thu thập số liệu và

nhấn nút “Stop” để dừng việc lấy dữ liệu.

- Bước 5: Phân tích kết quả TN.

-Bước 6: Vào File, chọn Save hoặc Save as để lưu giữ số liệu ở một thư mục

nào đó trên máy vi tính.

2.3.1. Giới thiệu về cảm biến Go! Motion của Vernier

Ngày nay, người ta sử dụng một phương pháp đo và hiển thị số liệu mới đó

là: Sử dụng bộ cảm biến kết nối với bộ ghép nối hoặc kết nối trực tiếp với máy vi

tính. Việc thu thập các số liệu đo về đối tượng nghiên cứu được đảm nhiệm bởi bộ

cảm biến. Nguyên tắc làm việc của bộ cảm biến là: các tương tác của đối tượng đo

lên bộ cảm biến dưới các dạng khác nhau như cơ, nhiệt, điện, từ, quang,…đều được

chuyển thành tín hiệu điện. Tuy nhiên, mỗi bộ cảm biến nói chung chỉ có một chức

năng hoặc chuyển tín hiệu cơ sang tín hiệu điện hoặc chuyển tín hiệu quang sang

tín hiệu điện…Vì vậy, ứng với từng phép đo khác nhau mà người ta phải dùng các

cảm biến khác nhau. Ví dụ, để đo nhiệt độ, dùng cảm biến nhiệt độ; để đo áp suất,

dùng cảm biến áp suất; để đo vị trí, vận tốc và gia tốc ta dùng cảm biến chuyển

động.

Mỗi cảm biến (đo các đại lượng vật lí khác nhau hoặc do các công ty khác

nhau sản xuất) có nguyên tắc hoạt động riêng về mặt kĩ thuật để các chuyển tín hiệu

thành tín hiệu điện. Ở một số phòng TN vật lí phổ thông, ta có thể gặp một số bộ

TN có sử dụng các cảm biến do các công ty khác nhau sản xuất như: Cassy, Comex,

Cobra, Vernier (CHLB Đức), Pasco (Mỹ), Addestation (Singapore),...

Một trong các loại cảm biến thường dùng trong các thí nghiệm cơ học

nhưng ít được sử dụng trong chương trình vật lý phổ thông là cảm biến SONAR

(Sound Navigation Ranging). Nguyên tắc hoạt động cơ bản của cảm biến SONAR

là tạo ra các xung sóng siêu âm truyền đến một đối tượng và ghi nhận xung phản

xạ trở lại cảm biến. Sóng âm được truyền đi trong môi trường nước với vận tốc cỡ

1500 m/s, trong chất rắn khoảng 5000 m/s, còn đối với không khí khoảng 343 m/s.

Nếu một cảm biến phát ra đồng thời các sóng siêu âm và thu về các sóng phản xạ,

thì ta đo được khoảng thời gian từ lúc phát đi tới lúc thu về, từ đó có thể xác định

được quãng đường mà sóng đã di chuyển trong không gian. Quãng đường di

chuyển của sóng sẽ bằng 2 lần khoảng cách từ cảm biến tới chướng ngại vật, theo

hướng phát của sóng siêu âm. Hay khoảng cách từ cảm biến tới chướng ngại vật sẽ

được tính theo nguyên lý Time Of Flight (TOF):

Nguyên lý Time Of Flight :

t 2

S = v×

Hình 2.1. Nguyên lí TOF

Với v = 343 m/s : vận tốc sóng âm trong không khí.

Các cảm biến sonar được dùng trong các TN cơ học ở trường THPT được

nhiều công ty khác nhau sản xuất. Trong khuôn khổ nghiên cứu của luận văn, tôi sử

dụng bộ cảm biến sonar có tên gọi là “Go! Motion” của hãng Vernier, để xây dựng

bộ TN cơ học ở trường THPT. Vì bộ cảm biến này có nhiều ưu điểm hơn so với các

cảm biến sonar của các hãng khác, chẳng hạn như nó rất nhỏ gọn, linh động, kết quả

đo đạc rất chính xác và phần mềm xử lí số liệu kèm theo có giao diện đẹp, dễ sử

dụng…rất phù hợp với các TN cơ học ở trường THPT hiện nay.

Cảm biến Go! Motion được sử dụng để thu thập các dữ liệu về vị trí, vận tốc,

gia tốc của các đối tượng

chuyển động. Cổng USB của

cảm biến cho phép kết nối

trực tiếp với cổng USB của

máy tính mà không cần thiết

bị ghép tương thích như các

cảm biế khác, điều này làm

đơn giản hóa việc thiết lập

các thí nghiệm. Các dữ liệu

Hình 2.2. Cảm biến Go! Motion của Vernier thí nghiệm được thu thập và xử

lí bởi phần mềm Logger Pro

được cài đặt trên máy vi tính.

Hình 2.3. Giao diện phần mềm Logger Pro

Cảm biến Go! Motion phát ra các sóng siêu âm từ đầu dò của máy và các sóng này hợp thành một hình nón với góc ở đỉnh từ 150 đến 200. Khi các sóng này

gặp đối tượng TN thì bị phản xạ trở lại

và đầu dò cảm biến thu nhận lại các sóng

phản xạ. Cảm biến tiến hành xác định

thời gian sóng siêu âm đến đối tượng TN

và quay trở lại đầu dò cảm biến. Sử sụng

thời gian này và vận tốc âm thanh trong

không khí để xác định khoảng cách từ

cảm biến đến đối đượng gần nhất theo Hình 2.4. Góc quét của cảm biến nguyên lí TOF.

Cảm biến Go!Motion có khả năng xác định vị trí, vận tốc, gia tốc của các đối

tượng chuyển động trong phạm vi cách đầu dò cảm biến từ 0,15 m đến 6 m. Phạm

vi này cho phép các sóng phản xạ trở về cảm biến mà không bị lạc đi. Go!Motion

có chức năng điều chỉnh (bù) nhiệt độ tự động, cho phép ta sử dụng nó trong nhà ở

nhiệt độ phòng hoặc ngoài trời ở nhiệt độ lớn hoặc nhỏ hơn nhiệt độ phòng.

Trục xoay của cảm biến Go!

Motion rất linh động, giúp cho việc

hướng đầu dò cảm biến đến đối

tượng TN cần đo dễ dàng. Ngoài ra,

để gắn cảm biến trên các giá đỡ TN,

bàn hoặc ghế…, ta có thể dùng kẹp

có ốc vít gắn cố định vào mặt sau

Hình 2.5. Các ưu điểm của Go! Motion của cảm biến. Rồi dùng kẹp gắn cố

định lên các giá đỡ, hoặc bàn ghế… để hướng đầu dò cảm biến vào đối tượng TN

cần đo một cách dễ dàng.

Hai vấn đề thường gặp khi tiến hành đo đạc với cảm biến Go! Motion là thiết

bị không phát hiện được đối tượng TN cần đo và hai là đồ thị biểu diển số liệu thất

thường hoặc bị nhiễu. Để khắc phục điều này ta cần phải lưu ý những vấn đề sau:

- Phải đặt đối tượng TN trong pham vị đo đạc của cảm biến, cách cảm biến

khoảng từ 0.15 m đến 6 m.

- Tiến hành điều chỉnh nút gạt cảm biến đến vị trí phù hợp với đối tượng TN,

để thiết lập lại độ nhạy của cảm biến và tiến hành việc đo đạc lại.

- Kiểm tra xem trong phạm vi giữa cảm biến và đối tượng TN có vật nào

khác ( chẳng hạn như một phần bàn, ghế, hay quyển sách…) nằm trong phạm vi

hình nón của sóng siêu âm phát ra. Nếu có, phải loại bỏ khỏi phạm vi đo đạc của

cảm biến, vì nó có thể làm nhiễu các sóng phản xạ về cảm biến.

- Thử thay đổi tốc độ thu thập dữ liệu, vì đôi khi trong từng điều kiện TN

khác nhau thì việc thay đổi tốc độ thu thập dữ liệu giúp cảm biến đo đạc chính xác

hơn.

- Nếu bề mặt đối tượng TN gồ ghề, không bằng phẳng thì đôi khi các sóng

phản xạ trở lại đầu dò của cảm biến và đôi khi không. Do đó kết quả đo đạc bị

nhiễu, cách khắc phục là gắn thêm một tấm chắn có bề mặt bằng phẳng vào đối

tượng TN để việc phản xạ sóng siêu âm trở lại đầu dò cảm biến tốt hơn.

- Nếu có một nguồn khác phát ra sóng siêu âm có cùng dải tần số với sóng

siêu âm do cảm biến phát ra, dẫn đến là làm cho cảm biến đo đạc không chính xác

nữa. Chẳng hạn như việc hoạt động của các động cơ, máy quạt, máy lạnh…, do đó

khi tiến hành TN ta nên phải tắt các máy móc này.

2.3.2. Xây dựng các thí nghiệm cơ học dùng cảm biến SONAR với xe

động lực

Hình 2.6. Xe động lực và vật nặng

Sử dụng bộ thí nghiệm xe động lực gồm:

- Thanh ray dài 1,2 m trên có hai

rảnh song song để tạo chuyển động thẳng,

một đầu thanh gắn vật chắn cố định, đầu

kia là thanh chắn có thể dịch chuyển bằng

cách nới và vặn ốc xiết. Trên thanh ray có Hình 2.7. Bộ TN xe động lực dán cố định thước để xác định vị trí.

- Hai xe động lực, mỗi xe có khối lượng m = 500 g

- Các vật nặng có khối lượng 500 g

- Ròng rọc và các cuộn chỉ để tạo gia tốc cho xe động lực.

- Thước đo góc cho mặt phẳng nghiêng.

Thí nghiệm 1: Thí nghiệm về chuyển động thẳng đều

a) Mục tiêu thí nghiệm

- Hình thành khái niệm chuyển động thẳng đều thông qua quan sát, đo đạc

các đại lượng vận tốc, tọa độ của xe động lực khi chuyển động trên thanh ray.

- Hình thành khái niệm vận tốc của chuyển động thẳng đều; xác định được

dạng đồ thị tọa độ, vận tốc của vật chuyển động thẳng đều theo thời gian.

b) Bố trí thí nghiệm

Bố trí thí nghiệm theo hình

Hình 2.8. Sơ đồ bố trí TN chuyển động thẳng đều của xe động lực

c) Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm

Trước khi tiến hành các TN với thanh ray nằm ngang cần phải lưu ý điều

chỉnh cho thanh ray thực sự nằm ngang trên bàn bằng cách: Đặt dụng cụ kiểm tra

thăng bằng lên mặt thanh ray, vặn nút điều chỉnh ở phía dưới thanh ray cho đến khi

vị trí bọt khí trong ống nằm ở chính giữa.

Bật lò xo đẩy của xe động lực để khi va chạm vào thanh chắn cố định, nó bật

ngược trở lại. Giúp kéo dài thời gian chuyển động của xe động lực để cảm biến thu

thập được nhiều dữ liệu hơn.

* Tiến hành thí nghiệm để hình thành khái niệm chuyển động thẳng đều

- Kết nối cảm biến Go! Motion với máy vi tính bằng cáp USB và khởi động

phần mềm Logger pro. Hai hệ trục: tọa độ theo thời gian và vận tốc theo thời gian

xuất hiện ở giao diện của Logger pro. Chọn thời gian thu thập dữ liệu cho là Logger

pro 5 giây.

- Đặt cảm biến Go! Motion ở một đầu của thanh ray.

- Đẩy nút gạt của cảm biến sang chế độ TN phù hợp như hình.

- Đặt xe động lực lên thanh ray, cách cảm biến tối thiểu 15 cm.

- Nhấp chuột vào biểu tượng “Collect”, trên cửa sổ phần mềm, đồng thời

dùng tay đẩy nhẹ xe động lực để bắt đầu thu thập dữ liệu.

* Kết quả thí nghiệm

Hình 2.9. Đồ thị tọa độ và vận tốc của vật chuyển động thẳng đều theo thời

* Lưu ý để phân tích các kết quả thí nghiệm :

Phần mềm Logger pro cung cấp rất nhiều công cụ để phân tích các kết quả

TN, một trong các công cụ đó là:

- Khi ta muốn biết các số liệu TN ở một thời điểm bất kì trên đồ thị ta nhấp

chuột vào biểu tượng “Examine”, và rê chuột đến vị trí trên đồ thị mà ta muốn

lấy dữ liệu.

- Để xác định các giá trí lớn nhất, nhỏ nhất, trung bình của các số liệu trên đồ

thị trong một khoảng thời gian nào đó ta nhấp chuột vào biểu tượng “Statistics”,

- Nếu đồ thị ta có dạng y = ax +b, thì để xác định các thông số a và b nhanh

chóng ta nhấp chuột vào biểu tượng “Linear Fit”, .

- Để xác định dạng hàm số của đồ thị ta dùng công cụ “Curve Fit”, nhấp

chuột vào biểu tượng . Cửa sổ Curve Fit hiện ra: Chọn hàm số phù hợp với đồ

thị, và thử lại bằng cách nhấp chuột vào biểu tượng “Try it”. Trong trường hợp,

trong danh sách không có dạng hàm số phù hợp với đồ thị ta có nhấp chuột vào

“Define Fuction” để khai báo dạng hàm số mà mình mong muốn. Khi quá trình xác

định dạng hàm số hoàn tất, nhấp chuột vào biểu tượng “Ok”, thì trên giao diện

chương trình sẽ hiện lên dạng hàm số của đồ thị.

Hình 2.10. Cửa sổ Cruve Fit

Hình 2.11. Kết quả phân tích đồ thị của vật chuyển động thẳng đều

Thí nghiệm 2: Thí nghiệm về chuyển động thẳng biển đổi đều

 Phương án 1: Xe động lực trượt trên mặt phẳng nghiêng

a) Mục tiêu thí nghiệm

- Xác định được quy luật biến đổi của vận tốc theo thời gian trong chuyển

động thẳng biến đổi đều. Từ đó hình thành khái niệm chuyền động thẳng biến đổi

đều và khái niệm gia tốc trong chuyển động thẳng biến đổi đều.

- Xác định quy luật về tọa độ và đường đi theo thời gian trong chuyển động

thẳng biến đổi đều.

b) Bố trí thí nghiệm

Bố trí thí nghiệm theo hình

Hình 2.12. Bố trí TN của vật chuyển động thẳng biến đổi đều

c) Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm

Trước khi tiến hành các TN với thanh ray nằm nghiêng, để có thể điều chỉnh

độ nghiêng của thanh ray một cách dễ dàng ta có thể đặt một đầu thanh ray trên một

giá đỡ. Bằng cách điều chỉnh độ cao của giã đỡ ta có thể điều chỉnh độ nghiêng của

thanh ray theo ý muốn.

Lưu ý là bật pittông của xe động lực ra, để khi trượt xuống xe va chạm với

đầu cố định của thanh ray và sau đó chuyển động lên dốc, rồ lại đi xuống va chạm

với đầu cố định của thanh ray… Quá trình diễn ra nhiều lần, giúp ta thu thập được

nhiều dữ liệu hơn.

* Tiến hành thí nghiệm để hình thành khái niệm chuyển động thẳng biến đổi

đều

- Kết nối cảm biến Go! Motion với máy vi tính bằng cáp USB và khởi động

phần mềm Logger pro. Ba hệ trục: tọa độ theo thời gian, vận tốc theo thời gian và

gia tốc theo thời gian xuất hiện ở giao diện của Logger pro. Chọn thời gian thu thập

dữ liệu cho là Logger pro 5 giây.

- Đặt cảm biến Go! Motion ở một đầu của thanh ray.

- Đẩy nút gạt của cảm biến sang chế độ TN phù hợp như

hình.

- Đặt xe động lực lên thanh ray, cách cảm biến tối thiểu 15 cm.

- Nhấp chuột vào biểu tượng “Collect”, trên cửa sổ phần mềm, đồng

thời dùng tay thả nhẹ để xe động lực trượt xuống mặt phẳng nghiêng và bắt đầu quá

trình cảm biến thu thập dữ liệu.

* Kết quả thí nghiệm

Hình 2. 13. Đồ thị tọa đô, vận tốc, gia tốc của vật chuyển động thẳng biến đổi

đều theo thời gian

 Phương án 2: Xe động lực thu gia tốc trên mặt phẳng ngang nhờ hệ thống

ròng rọc và gia trọng.

a) Mục tiêu thí nghiệm

- Xác định được quy luật biến đổi của vận tốc theo thời gian trong chuyển

động thẳng biến đổi đều. Từ đó hình thành khái niệm chuyền động thẳng biến đổi

đều và khái niệm gia tốc trong chuyển động thẳng biến đổi đều.

- Xác định quy luật về tọa độ và đường đi theo thời gian trong chuyển động

thẳng biến đổi đều.

b) Bố trí thí nghiệm

Bố trí thí nghiệm theo hình.

Lưu ý là bật lò xo nén của xe

động lực ra, để khi bị gia trọng kéo

xuống, thì nó va chạm với thanh

chắn động của thanh ray và sau đó

chuyển động bật ngược lại , rồ lại bị

gia trọng kéo xuống… Quá trình Hình 2.14. Bố trí TN của vật chuyển động

diễn ra nhiều lần, giúp ta thu thập thẳng biến đổi đều

được nhiều dữ liệu hơn.

- * Tiến hành thí nghiệm để hình thành khái niệm chuyển động thẳng biến đổi

c) Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm

đều

- Kết nối cảm biến Go! Motion với máy vi tính bằng cáp USB và khởi động

phần mềm Logger pro. Ba hệ trục: tọa độ theo thời gian, vận tốc theo thời gian và

gia tốc theo thời gian xuất hiện ở giao diện của Logger pro. Chọn thời gian thu thập

dữ liệu cho là Logger pro 5 giây.

- Đặt cảm biến Go! Motion ở một đầu của thanh ray.

- Đẩy nút gạt của cảm biến sang chế độ TN phù hợp như hình.

- Đặt xe động lực lên thanh ray, cách cảm biến tối thiểu 15 cm.

- Nhấp chuột vào biểu tượng “Collect”, trên cửa sổ phần mềm, đồng thời dùng

tay thả nhẹ để gia trọng kéo xe làm xe chuyển động và bắt đầu quá trình cảm biến

thu thập dữ liệu.

* Kết quả thí nghiệm

Hình 2. 15. Đồ thị tọa đô, vận tốc, gia tốc của vật chuyển động thẳng biến đổi

đều theo thời gian

Thí nghiệm 3: Thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng

a) Mục tiêu thí nghiệm

- Qua thí nghiệm, HS quan sát quá trình va chạm giữa các vật chuyển động,

xác định được vận tốc của hai xe từ đó xây dựng nội dung của định luật bảo toàn

động lượng.

b) Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm

Trước khi tiến hành các TN với thanh ray nằm ngang cần phải lưu ý điều

chỉnh cho thanh ray thực sự nằm ngang trên bàn bằng cách: Đặt dụng cụ kiểm tra

thăng bằng lên mặt thanh ray, vặn nút điều chỉnh ở phía dưới thanh ray cho đến khi

vị trí bọt khí trong ống nằm ở chính giữa.

 Phương án 1: TN với hai xe động lực cùng khối lượng, xe 1 chuyển động đến

va chạm mềm vào xe 2 đang đứng yên. Sau va chạm hai xe dính vào nhau và

cùng chuyển động.

- Bố trí thí nghiệm như hình:

Hình 2.16. Sơ đồ bố trí TN va chạm mềm của hai xe cùng khối lượng

Trong phương án 1 này ta chỉ cần dùng một cảm biến để xác định vận tốc

trước và sau tương tác của các xe động lực.

Để hai xe dính vào nhau sau khi va chạm, ta dùng hai xe động lực có lớp

đệm gài đặt đối diện nhau khi va chạm.

* Tiến hành thí nghiệm:

- Kết nối cảm biến Go! Motion với máy vi tính bằng cáp USB và khởi động

phần mềm Logger pro. Hệ trục vận tốc theo thời gian xuất hiện ở giao diện của

Logger pro. Chọn thời gian thu thập dữ liệu cho là Logger pro 5 giây.

- Đặt cảm biến Go! Motion ở một đầu của thanh ray, cách xe 1 (xe chuyển

động) tối thiểu 15 cm.

- Đẩy nút gạt của cảm biến sang chế độ TN phù hợp như

hình.

- Nhấp chuột vào biểu tượng “Collect”, trên cửa sổ phần mềm, đồng thời

dùng tay đẩy nhẹ xe 1 đến va chạm mềm với xe 2 đứng yên để bắt đầu thu thập dữ

liệu.

* Kết quả thí nghiệm

Hình 2.17. Đồ thị vận tốc của hệ 2 xe va chạm mềm trước và sau tương tác

 Phương án 2: TN với hai xe động lực cùng khối lượng, xe 1 chuyển động đến

va chạm đàn hồi vào xe 2 đang đứng yên.

- Bố trí thí nghiệm như hình:

Hình 2.18. Sơ đồ bố trí TN 2 xe động lực cùng khối lượng va chạm đàm hồi

Trong phương án 2 này ta dùng hai cảm biến để xác định vận tốc trước và

sau tương tác của các xe động lực. Cụ thể một cảm biến xác định vận tốc trước và

sau tương tác của xe 1, cảm biến còn lại xác định vận tốc trước và sau tương tác của

xe 2.

Lưu ý để việc va chạm đàn hồi ít bị mất mát năng lương, ta tiến hành cho hai

mặt từ của hai xe đặt đối diện nhau khi tiến hành thí nghiệm.

* Tiến hành thí nghiệm:

- Kết nối cảm biến Go! Motion với máy vi tính bằng cáp USB và khởi động

phần mềm Logger pro. Hệ trục vận tốc theo thời gian xuất hiện ở giao diện của

Logger pro. Chọn thời gian thu thập dữ liệu cho là Logger pro 5 giây.

- Đặt hai cảm biến Go! Motion ở hai đầu của thanh ray, xe 1 (xe chuyển

động) đặt cách cảm biến tối thiểu 15 cm. Xe 2 ( ban đầu đứng yên) đặt ở chính giữa

thanh ray.

- Đẩy nút gạt của cảm biến sang chế độ TN phù hợp như

hình.

- Nhấp chuột vào biểu tượng “Collect”, trên cửa sổ phần mềm, đồng

thời dùng tay đẩy nhẹ xe 1 đến va chạm đàn hồi với xe 2 đứng yên để bắt đầu thu

thập dữ liệu.

* Kết quả thí nghiệm

Hình 2.19. Đồ thị vận tốc của hệ 2 xe trước và sau tương tác đàn hồi

 Phương án 3: TN với hai xe động lực cùng khối lượng đứng yên , sau đó tương

tác với nhau cùng chuyển động ngược chiều nhau.

- Bố trí thí nghiệm như hình:

Hình 2.20. Sơ đồ bố trí TN 2 xe động lực đứng yên, sau đó tương tác với nhau

Trong phương án 2 này ta dùng hai cảm biến để xác định vận tốc trước và

sau tương tác của các xe động lực. Cụ thể một cảm biến xác định vận tốc trước và

sau tương tác của xe 1, cảm biến còn lại xác định vận tốc trước và sau tương tác của

xe 2.

Ép lò xo nén ở đầu một xe động lực lại, và đặt xe này tiếp xúc nhau với xe

còn lại ở vị trí chính giữa của thanh ray.

* Tiến hành thí nghiệm:

- Kết nối cảm biến Go! Motion với máy vi tính bằng cáp USB và khởi động

phần mềm Logger pro. Hệ trục vận tốc theo thời gian xuất hiện ở giao diện của

Logger pro. Chọn thời gian thu thập dữ liệu cho là Logger pro 5 giây.

- Đặt hai cảm biến Go! Motion ở hai đầu của thanh ray.

- Đẩy nút gạt của cảm biến sang chế độ TN phù hợp như

hình.

- Nhấp chuột vào biểu tượng “Collect”, trên cửa sổ phần mềm, đồng thời

nhấn dứt khoát nút phóng cho lò xo bung ra để hai xe tương tác với nhau và bắt đầu

thu thập dữ liệu.

- Lưu ý để nhấn nút phóng một cách dứt khoát, ta dùng một vật nặng (ví dụ

một cây thước gỗ) gõ nhẹ vào nút phóng.

* Kết quả thí nghiệm

Hình 2.21. Đồ thị vận tốc hai xe trước và sau tương tác

2.3.3. Xây dựng các thí nghiệm cơ học dùng cảm biến SONAR với bộ

thí nghiệm đệm không khí

Bộ TN đệm không khí bao gồm:

- Ray đệm không khí (air track):

Thanh nhôm rỗng, hình hộp, dài 1,2

m. Mặt trên có hình chữ V, có nhiều lổ nhỏ

để không khí thoát ra làm giảm ma sát khi xe

trượt trên nó. Trên ray có gắn thước đo, độ

thăng bằng của thanh ray được điều chỉnh Hình 2.22. Ray đệm không khí nhờ các đinh vít của chân đỡ.

- Bộ cấp khí: Một máy bơm khí dùng điện xoay

chiều 220 V. Không khí được cấp cho ray nhờ ống dẫn

khí. Ta có thể điều chỉnh lượng khí vào thanh ray với 6

mức độ khác nhau. Hình 2.23. Bộ cấp khí

- Xe trượt: Bản kim loại hình chữ V, có khối lượng

180 g. Khối lượng xe có thể tăng thêm nhờ các quả gia trọng

gắn hai bên thành xe. Khi xe trượt trên đệm không khí có thể

coi ma sát là không đáng kể. Hình 2.24. Xe trượt

- Phụ kiện: Các tấm nhựa phẳng có chiều dài L

= 10 cm được gắn trên xe trượt, có tác dụng giúp phản

xạ sóng trở về đầu dò cảm biến. Bộ va chạm đàn hồi

gồm các khung dây cao su và các thanh chắn nhôm, bộ

va chạm mềm gồm có ống trụ nhỏ rỗng và ống trụ có

kim để kết nối với nhau. Ròng rọc và các gia trọng Hình 2.25. Các phụ kiện có khối lượng 1g, 2g, 5g, 10g để gia tốc cho xe trượt của bộ đệm khí

-

trên đệm khí. -

Tương tự như các TN của bộ TN xe động lực trình bày ở trên, ở đây ta

tiến hành thực hiện lại các TN trên bằng cách dùng bộ TN đệm không khí

Thí nghiệm 1: Thí nghiệm về chuyển động thẳng đều

a)Mục tiêu thí nghiệm

- Hình thành khái niệm chuyển động thẳng đều thông qua quan sát, đo đạc

các đại lượng vận tốc, tọa độ của xe trượt khi chuyển động trên đệm khí.

- Hình thành khái niệm vận tốc của chuyển động thẳng đều; xác định được

dạng đồ thị tọa độ, vận tốc của vật chuyển động thẳng đều theo thời gian.

b) Bố trí thí nghiệm

Bố trí thí nghiệm theo hình.

Trước khi tiến hành các TN với đệm khí nằm

ngang cần phải lưu ý điều chỉnh cho đệm khí thực sự

nằm ngang trên bàn bằng cách: Đặt dụng cụ kiểm tra

thăng bằng lên mặt đệm, vặn nút điều chỉnh ở phía

dưới đệm khí cho đến khi vị trí bọt khí trong ống nằm

ở chính giữa.

Gắn khung dây cao su vào thanh chắn cố định

để khi xe trượt va chạm vào khung, nó bật ngược trở

lại. Giúp kéo dài thời gian chuyển động của Hình 2.26. Bố trí TN chuyển động xe trượt để cảm biến thu thập được nhiều dữ thẳng đều trên đệm không khí của liệu hơn. xe trượt

c) Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm

* Tiến hành thí nghiệm để hình thành khái niệm chuyển động thẳng đều

- Kết nối cảm biến Go! Motion với máy vi tính bằng cáp USB và khởi động

phần mềm Logger pro. Hai hệ trục: tọa độ theo thời gian và vận tốc theo thời gian

xuất hiện ở giao diện của Logger pro. Chọn thời gian thu thập dữ liệu cho là Logger

pro 5 giây.

- Đặt cảm biến Go! Motion lên giá đỡ sao cho đầu dò cảm

biến thẳng hàng với phương chuyển động của xe trượt. Đẩy nút

gạt của cảm biến sang chế độ TN phù hợp như hình.

- Đặt xe trượt lên đệm khí, cách cảm biến tối thiểu 15 cm. Bật công tắc của

bộ cấp khí để đệm khí hoạt động.

- Nhấp chuột vào biểu tượng “Collect”, trên cửa sổ phần mềm, đồng

thời dùng tay đẩy nhẹ xe trượt để bắt đầu thu thập dữ liệu.

* Kết quả thí nghiệm

Hình 2.27 Đồ thị tọa độ và vận tốc của vật chuyển động thẳng đều theo thời gian

Thí nghiệm 2: Thí nghiệm về chuyển động thẳng biển đổi đều

 Phương án 1: Xe trượt chuyển động trên mặt phẳng nghiêng của đệm khí

a) Mục tiêu thí nghiệm

- Xác định được quy luật biến đổi của vận tốc theo thời gian trong chuyển

động thẳng biến đổi đều. Từ đó hình thành khái niệm chuyền động thẳng biến đổi

đều và khái niệm gia tốc trong chuyển động thẳng biến đổi đều.

- Xác định quy luật về tọa độ và đường đi theo thời gian trong chuyển động

thẳng biến đổi đều.

b) Bố trí thí nghiệm

Bố trí thí nghiệm theo hình.

Hình 2.28 Bố trí TN xe trượt chuyển động trên mặt phẳng

nghiêng của đệm khí

c) Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm

Trước khi tiến hành các TN với đệm khí nằm nghiêng, để có thể điều chỉnh

độ nghiêng của đệm khí một cách dễ dàng ta có thể đặt một đầu thanh ray trên một

giá đỡ. Bằng cách điều chỉnh độ cao của giã đỡ ta có thể điều chỉnh độ nghiêng của

đệm khí theo ý muốn.

Lưu ý là gắn khung dây cao su vào thanh chắn cố định, để khi trượt xuống xe

va chạm với đầu cố định của đệm khí và sau đó chuyển động lên dốc, rồ lại đi

xuống va chạm với khung dây cao su của đệm khí… Quá trình diễn ra nhiều lần,

- * Tiến hành thí nghiệm để hình thành khái niệm chuyển động thẳng biến đổi

giúp ta thu thập được nhiều dữ liệu hơn.

đều

- Kết nối cảm biến Go! Motion với máy vi tính bằng cáp USB và khởi động

phần mềm Logger pro. Ba hệ trục: tọa độ theo thời gian, vận tốc theo thời gian và

gia tốc theo thời gian xuất hiện ở giao diện của Logger pro. Chọn thời gian thu thập

dữ liệu cho là Logger pro 10 giây.

- Đặt cảm biến Go! Motion lên giá đỡ sao cho đầu dò cảm

biến thẳng hàng với phương chuyển động của xe trượt. Đẩy nút gạt

của cảm biến sang chế độ TN phù hợp như hình.

- Đặt xe trượt lên đệm khí, cách cảm biến tối thiểu 15 cm. Bật công tắc bộ

cấp khí cho đệm khí hoạt động.

- Nhấp chuột vào biểu tượng “Collect”, trên cửa sổ phần mềm, đồng thời

dùng tay thả nhẹ để xe động lực trượt xuống mặt phẳng nghiêng và bắt đầu quá

trình cảm biến thu thập dữ liệu.

* Kết quả thí nghiệm

Hình 2.29 Đồ thị tọa độ và vận tốc theo thời gian của xe trượt trên mặt

phẳng nghiêng

 Phương án 2: Xe trượt thu gia tốc trên đệm không khí nằm ngang nhờ hệ

thống ròng rọc và gia trọng.

a) Mục tiêu thí nghiệm

- Xác định được quy luật biến đổi của vận tốc theo thời gian trong chuyển

động thẳng biến đổi đều. Từ đó hình thành khái niệm chuyền động thẳng biến đổi

đều và khái niệm gia tốc trong chuyển động thẳng biến đổi đều.

- Xác định quy luật về tọa độ và đường đi theo thời gian trong chuyển động

thẳng biến đổi đều.

b) Bố trí thí nghiệm

Bố trí thí nghiệm theo hình.

c) Tiến hành thí nghiệm và

kết quả thí nghiệm

Lưu ý là ở vị trí thanh chắn cố

định ta gắn khung dây cao su, để khi

bị gia trọng kéo xuống, thì nó

Hình 2.30. Bố trí TN xe trượt chuyển chuyển động bật ngược lại , rồ lại bị

động thẳng biến đổi đều trên đệm khí gia trọng kéo xuống… Quá trình

diễn ra nhiều lần, giúp ta thu thập được nhiều dữ liệu hơn.

* Tiến hành thí nghiệm để hình thành khái niệm chuyển động thẳng biến đổi

đều

- Kết nối cảm biến Go! Motion với máy vi tính bằng cáp USB và khởi động

phần mềm Logger pro. Ba hệ trục: tọa độ theo thời gian, vận tốc theo thời gian và

gia tốc theo thời gian xuất hiện ở giao diện của Logger pro. Chọn thời gian thu thập

dữ liệu cho là Logger pro 5 giây.

- Đặt cảm biến Go! Motion ở một đầu của thanh ray.

- Đẩy nút gạt của cảm biến sang chế độ TN phù hợp như hình.

- Đặt xe trượt lên thanh đệm không khí, cách cảm biến tối thiểu 15 cm.

- Nhấp chuột vào biểu tượng “Collect”, trên cửa sổ phần mềm, đồng thời

dùng tay thả nhẹ để gia trọng kéo xe làm xe chuyển động và bắt đầu quá trình cảm

biến thu thập dữ liệu.

* Kết quả thí nghiệm

Hình 2. 31. Đồ thị tọa đô, vận tốc, gia tốc của vật chuyển động thẳng biến đổi

đều theo thời gian

Thí nghiệm 3: Thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng

a) Mục tiêu thí nghiệm

- Qua thí nghiệm, HS quan sát quá trình va chạm giữa các vật chuyển động,

xác định được vận tốc của hai xe từ đó xây dựng nội dung của định luật bảo toàn

động lượng.

b) Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm

Trước khi tiến hành các TN với đệm khí nằm ngang cần phải lưu ý điều

chỉnh cho đệm khí thực sự nằm ngang trên bàn bằng cách: Đặt dụng cụ kiểm tra

thăng bằng lên mặt đệm, vặn nút điều chỉnh ở phía dưới đệm khí cho đến khi vị trí

bọt khí trong ống nằm ở chính giữa.

* Phương án 1: TN với hai xe trượt cùng khối lượng, xe 1 chuyển động đến

va chạm mềm vào xe 2 đang đứng yên. Sau va chạm hai xe dính vào nhau và cùng

chuyển động.

- Bố trí thí nghiệm như hình:

Hình 2.32. Bố trí TN hai xe trượt cùng khối lượng va chạm mềm trên

đệm không khí

Trong phương án 1 này ta chỉ cần dùng một cảm biến để xác định vận tốc

trước và sau tương tác của các xe động lực.

Để tạo ra va chạm mềm, một xe ta gắn ống trụ nhỏ bên trong có đất sét và

một xe ta gắn ống trụ có kim, hai xe sẽ kết nối với nhau sau khi va chạm.

* Tiến hành thí nghiệm:

- Kết nối cảm biến Go! Motion với máy vi tính bằng cáp USB và khởi động

phần mềm Logger pro. Hệ trục vận tốc theo thời gian xuất hiện ở giao diện của

Logger pro. Chọn thời gian thu thập dữ liệu cho là Logger pro 5 giây.

- Đặt cảm biến Go! Motion ở một đầu đệm khí, cách xe 1 (xe chuyển động)

tối thiểu 15 cm.

- Đẩy nút gạt của cảm biến sang chế độ TN phù hợp như hình .

- Nhấp chuột vào biểu tượng “Collect” ,trên cửa sổ phần mềm, đồng thời

dùng tay đẩy nhẹ xe 1 đến va chạm mềm với xe 2 đứng yên để bắt đầu thu thập dữ

liệu.

* Kết quả thí nghiệm

Hình 2. 33. Đồ thị vận tốc của hệ 2 xe trượt trước và sau tương tác

* Phương án 2: TN với hai xe trượt cùng khối lượng, xe 1 chuyển động đến

va chạm đàn hồi vào xe 2 đang đứng yên.

- Bố trí thí nghiệm như hình:

Hình 2.34. Bố trí TN hai xe trượt cùng khối lượng va chạm đàn hồi

trên đệm không khí

Trong phương án 2 này ta dùng hai cảm biến để xác định vận tốc trước và

sau tương tác của các xe trượt. Cụ thể một cảm biến xác định vận tốc trước và sau

tương tác của xe 1, cảm biến còn lại xác định vận tốc trước và sau tương tác của xe

Để hai xe trượt va chạm đàn hồi, một xe ta gắn khung dây cao su, xe còn lại

ta gắn thanh chắn nhôm như hình.

* Tiến hành thí nghiệm:

- Kết nối cảm biến Go! Motion với máy vi tính bằng cáp USB và khởi động

phần mềm Logger pro. Hệ trục vận tốc theo thời gian xuất hiện ở giao diện của

Logger pro. Chọn thời gian thu thập dữ liệu cho là Logger pro 5 giây.

- Đặt hai cảm biến Go! Motion ở hai đầu của đệm khí, xe 1 (xe chuyển động)

đặt cách cảm biến tối thiểu 15 cm. Xe 2 ( ban đầu đứng yên) đặt ở chính giữa thanh

đệm khí.

- Đẩy nút gạt của cảm biến sang chế độ TN phù hợp như hình .

- Nhấp chuột vào biểu tượng “Collect” trên cửa sổ phần mềm, đồng thời

dùng tay đẩy nhẹ xe 1 đến va chạm đàn hồi với xe 2 đứng yên để bắt đầu thu thập

dữ liệu.

* Kết quả thí nghiệm

Hình 2. 35. Đồ thị vận tốc của hệ 2 xe trước và sau tương tác

Ngoài ra, TN về sự chuyển động thẳng đều của xe động lực trên thanh ray,

hay xe trượt trên đệm khí có thể dùng để kiểm chứng định luật I Newton. Khi

chuyển động xe chịu tác dụng của trọng lực và phản lực nhưng các lực này cân bằng

nhau, bỏ qua ma sát rất nhỏ nên xe có xu hướng bảo toàn tính chuyển động và sẽ

chuyển động thẳng đều.

2.3.4. Xây dựng thí nghiệm sự rơi tự do dùng cảm biến SONAR

a) Mục tiêu thí nghiệm

Qua các số liệu thu được về tọa độ, vận tốc, gia tốc của vật rơi tự do theo

thời gian chứng minh chuyển động rơi tự do là chuyển động thẳng nhanh dần đều.

Thông qua đó xác định được gia tốc của chuyển động rơi tự do.

b) Bố trí thí nghiệm

Bố trí thí nghiệm như hình.

Trong TN này, ta lắp đặt cảm biến Go!

Motion trên giá đỡ cách mặt đất 1,2 m. Với khoảng

cách trên, thời gian vật rơi là rất ngắn, mà cứ cách

0,05 s cảm biến lại cho ta một giá trị số liệu TN. Do

đó, trong TN này ta chỉ thu thập được rất ít các số

liệu TN về tọa độ, vận tốc, gia tốc của vật trong quá

trình rơi. Để khắc phục điều nay, ta dùng vật rơi là

một quả bóng cao su (quả bóng rổ nhỏ) có đường Hình 2.36. Sơ đồ bố trí

kính 12 cm và khối lượng đủ lớn, có độ nảy tốt. Khi TN rơi tự do

bóng chạm đất thì nó sẻ nảy lên và rơi xuống, rồi lại

nảy lên…, quá trình đó lặp đi lặp lại nhiều lần giúp ta thu thập được nhiều số liệu

cần đo.

c) Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm

* Tiến hành thí nghiệm

- Kết nối cảm biến Go! Motion với máy vi tính bằng cáp USB và khởi động

phần mềm Logger pro. Ba hệ trục: tọa độ theo thời gian, vận tốc theo thời gian và

gia tốc theo thời gian xuất hiện ở giao diện của Logger pro. Chọn thời gian thu thập

dữ liệu cho là Logger pro 5 giây.

- Lắp cảm biến Go! Motion ở đầu trên của giá đỡ, cách mặt

đất 1,2 m.

- Đẩy nút gạt của cảm biến sang chế độ TN phù hợp như

hình.

- Tay giữ quả bóng cao su dưới cảm biến, cách cảm biến tối thiểu 15 cm.

Lưu ý là đặt quả bóng cao su sao cho nó và đầu dò cảm biến phải thẳng hàng.

- Nhấp chuột vào biểu tượng “Collect” trên cửa sổ phần mềm, đồng thời

tay thả nhẹ quả bóng cao su cho nó rơi xuống và bắt đầu quá trình thu thập dữ liệu.

* Kết quả thí nghiệm

Hình 2.37. Đồ thị tọa đô, vận tốc, gia tốc của vật rơi tự do theo thời gian

2.3.5. Xây dựng các thí nghiệm về dao động của con lắc lò xo và con

lắc đơn dùng cảm biến SONAR

• Thí nghiệm về dao động điều hòa của con lắc lò xo thẳng đứng

a) Mục tiêu thí nghiệm

Qua các số liệu thu được về tọa độ, vận tốc, gia tốc của con lắc lò xo

dao động theo thời gian chứng minh chuyển động của con lắc lò xo trong một

khoảng thời gian ngắn là dao động điều hòa.

π= 2

Dựa vào đồ thị xác định được chu kì của con lắc lò xo và từ đó đi kiểm

m k

chứng công thức .

Với các số liệu thu thập được, tiến hành vẽ đồ thị động năng, thế

năng, cơ năng theo thời gian và từ đó kiểm đi đến việc kiểm chứng định luật bảo

toàn cơ năng của con lắc lò xo dao động điều hòa.

b) Bố trí thí nghiệm

Bố trí thí nghiệm như hình.

Trong TN này ta dùng các lò xo có

độ cứng từ 1 – 10 N/m có khối lượng rất nhẹ, để

có thể bỏ qua ảnh hưởng của khối lượng lò xo

đến TN. Các quả nặng có khối lượng lần lượt là

50 g, 100 g, 150 g, 200 g.

Đặt cảm biến dưới quả nặng, sao

cho đầu dò cảm biến thẳng hàng với phương dao

động thẳng đứng của con lắc lò xo. Lưu ý trong

quá trình quả nặng dao động, vị trí thấp nhất Hình 2.38. Sơ đồ bố trí TN con

của nó phải cách đầu dò cảm biến tối thiểu 15 lắc lò xo dao động thẳng đứng

cm.

c) Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm

* Tiến hành thí nghiệm

- Kết nối cảm biến Go! Motion với máy vi tính bằng cáp USB và khởi động

phần mềm Logger pro. Hai hệ trục: li độ theo thời gian và vận tốc theo thời gian

xuất hiện ở giao diện của Logger pro. Chọn thời gian thu thập dữ liệu cho Logger

pro là 15 giây.

- Đẩy nút gạt của cảm biến sang chế độ TN phù hợp như hình.

- Đặt cảm biến dưới quả nặng của con lắc lò xo, sao cho khi quả nặng ở vị trí

cân bằng thì nó cách cảm biến 30 cm.

- Vào thư mục “Experiment” của Logger pro, nhấp chuột để chọn chế độ đo

“zero”. Khi đó vị trí cân bằng của quả nặng trở thành gốc tọa độ, làm mốc để thu

thập dữ liệu ví trí. Vị trí của quả nặng được xác định trong quá trình dao động chính

là li độ của nó.

- Nâng (hoặc kéo) quả nặng lệch khỏi vị trí cân bằng khoảng 5 – 10 cm, rồi

thả nhẹ cho nó dao động. Chú ý thao tác thả phải thật nhẹ nhàng và dứt khoát, để

quả nặng dao động theo phương thẳng đứng và tránh cho quả nặng lắc lư từ bên

này sang bên kia.

- Khi con lắc lò xo dao động ổn định, nhấp chuột vào biểu tượng “Collect”

trên cửa sổ phần mềm để bắt đầu quá trình thu thập dữ liệu.

* Kết quả thí nghiệm

Hình 2.39. Đồ thị tọa đô, vận tốc của con lắc lò xo dao động thẳng đứng

theo thời gian.

- Để xác định chu kì dao động của con lắc, ta nhấp chuột vào biểu tượng

trên cửa sổ phần mềm Logger pro. Công cụ này giúp ta xác định được các giá trị số

liệu trên đồ thị, khi ta đưa chuột đến ví trí cần xác định. Do đó, ta có thể xác định

khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp con lắc qua vị trí cân bằng, hoặc giữa hai lần

π= 2

liên tiếp con lắc ở vị trí cao nhất (vị trí biên trên). Từ đó xác định được chu kì của

m k

con lắc lò xo và kiểm chứng kết quả có phù hợp với công thức chu kì .

Ta cũng có thể thay đổi các quả nặng khác nhau, hay các lò xo khác nhau trong quá

trình TN và tiến hành thu thập dữ liệu để kiểm chứng chu kì T tỉ lệ thuận với m

và tỉ lệ nghịch với k .

- Để kiểm chứng định luật bảo toàn cơ năng của con lắc lò xo với các dữ liệu

li độ và vận tốc đã đo được, ta đi thiết lập các hàm động năng, thế năng và cơ năng

theo thời gian, rồi vẽ đồ thị của chúng. Nhấp chuột vào thư mục “data” chọn “ New

calculated column”.

1 2

Ví dụ để thiết lập hàm thế năng , ta làm như sau:

+ Thư mục “Column Definition”: Ở mục “Name” ta gõ tên “ Thế

năng”, mục viết tắt “ Short Name” ta gõ “T”, đơn vị “ Units” là “J”. Ở mục “

kx như hình với độ cứng k trong TN này là 2.65 N/m, và

1 2

Equation” ta nhập hàm

“Li độ” được lấy từ mục “ Variables (Columns)”.

Hình 2.40. Cửa sổ phần mềm Calculated Column Options

+Thư mục “Option”: Mục “Style” chọn kiểu độ thị, “Color” chọn màu cho

đồ thị, “Displayed Precision” chọn có bao nhiêu chữ số sau dấu thập phân của số

liệu. Kết thúc nhấp chuột vào “Done”.

Hình 2.41. Mục Option ở cửa sổ phần mềm Calculated Column Options

đW

1 2

+ Tương tự ta lập hàm động năng , W = Wđ+Wt như hình:

Hình 2.42. Mục Column Option ở cửa sổ phần mềm Calculated Column

Options khi thiết lập hàm động năng

Hình 2.43. Mục Column Option ở cửa sổ phần mềm Calculated Column

Options khi thiết lập hàm cơ năng

* Kết quả đồ thị thu được như sau:

Hình 2.44. Đồ thị động năng, thế năng và cơ năng theo thời gian của

con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng

 Thí nghiệm về dao động điều hòa của con lắc lò xo nằm ngang và nằm

nghiêng trên đệm không khí

a) Mục tiêu thí nghiệm

Qua các số liệu thu được về tọa độ, vận tốc, gia tốc của con lắc lò xo

dao động theo thời gian chứng minh chuyển động của con lắc lò xo trong một

khoảng thời gian ngắn là dao động điều hòa.

Dựa vào đồ thị xác định được chu kì của con lắc lò xo.

b) Bố trí thí nghiệm

Hình 2.45. Bố trí TN con lắc lò xo dao động theo phương ngang

Hình 2.46. Bố trí TN con lắc lò xo dao động trên mặt phẳng nghiêng

Trong TN lò xo dao động theo phương ngang ta dùng hai lò xo giãn, có độ

cứng trong khoảng từ 1 – 10 N/m và khối lượng rất nhẹ. Trong TN lò xo nằm

nghiêng chỉ dùng một lò xo, ta đặt đệm khí lên giá đỡ để tạo mặt phẳng nghiêng.Ta

có thể thay đổi khối lượng của xe trượt, bằng cách gắn thêm các quả gia trọng vào

xe.

Lưu ý là đặt đầu dò cảm biến phải thẳng hàng với vật trượt và trong quá

trình dao động vật trượt luôn cách cảm biến tối thiểu 15 cm. Ta gắn thêm tấm nhựa

vào vật trượt, để cảm biến thu thập sóng phản xạ tốt hơn.

c) Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm

* Tiến hành thí nghiệm

- Kết nối cảm biến Go! Motion với máy vi tính bằng cáp USB và khởi động

phần mềm Logger pro. Hai hệ trục: li độ theo thời gian và vận tốc theo thời gian

xuất hiện ở giao diện của Logger pro. Chọn thời gian thu thập dữ liệu cho Logger

pro là 10 giây.

- Đẩy nút gạt của cảm biến sang chế độ TN phù hợp như

hình.

- Vào thư mục “Experiment” của Logger pro, nhấp chuột để chọn chế độ đo

“zero”. Khi đó vị trí cân bằng của quả nặng trở thành gốc tọa độ, làm mốc để thu

thập dữ liệu ví trí. Vị trí của quả nặng được xác định trong quá trình dao động chính

là li độ của nó.

- Nâng (hoặc kéo) quả nặng lệch khỏi vị trí cân bằng khoảng 5 – 10 cm, rồi

thả nhẹ cho nó dao động.

- Khi con lắc lò xo dao động ổn định, nhấp chuột vào biểu tượng “Collect”

trên cửa sổ phần mềm để bắt đầu quá trình thu thập dữ liệu.

* Kết quả thí nghiệm

Hình 2.47. Đồ thị li độ, vận tốc của con lắc lò xo dao động theo

phương nằm ngang theo thời gian

Hình 2.48. Đồ thị li độ, vận tốc của con lắc lò xo dao động theo phương

nghiêng theo thời gian

• Thí nghiệm về dao động điều hòa của con lắc đơn

a) Mục tiêu thí nghiệm

Qua các số liệu thu được về tọa độ, vận tốc, gia tốc của con lắc đơn

dao động theo thời gian chứng minh chuyển động của con lắc đơn với biên độ góc

nhỏ là dao động điều hòa.

Dựa vào đồ thị xác định được chu kì của con lắc đơn và kiểm tra sự ảnh

π= 2

hưởng của khối lượng và chiều dài con lắc đến chu kì của nó. Từ công thức tính chu

l g

kì của con lắc đơn , với chiều dài l của dây treo đã biết, xác định gia tốc

2 π 4 l 2 T

tại nơi thực hiện TN. trọng trường

Với các số liệu thu thập được, tiến hành vẽ đồ thị động năng, thế năng, cơ

năng theo thời gian và từ đó kiểm đi đến việc kiểm chứng định luật bảo toàn cơ

năng của con lắc đơn dao động điều hòa với biên độ góc nhỏ.

b) Bố trí thí nghiệm

Bố trí thí nghiệm như hình.

Trong TN ta dùng dây treo là dây dù

(hoặc dây chỉ) không co dãn và rất nhẹ.

Cho quả nặng dao động trong mặt phẳng

chứa cảm biến và dây treo.

Lưu ý là trong quá trình dao động,

quả nặng phải cách cảm biến tối thiểu 15

Hình 2.49. Sơ đồ bố trí TN dao động của

cm. Để dao động của con lắc là dao động điều hòa thì biên độ góc phải nhỏ (< 100) và con lắc đơn

chiều dài con lắc đơn được tính từ điểm treo đến trọng tâm (điểm giữa) của quả

nặng.

c) Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm

* Tiến hành thí nghiệm

- Kết nối cảm biến Go! Motion với máy vi tính bằng cáp USB và khởi động

phần mềm Logger pro. Hai hệ trục: li độ theo thời gian và vận tốc theo thời gian

xuất hiện ở giao diện của Logger pro. Chọn thời gian thu thập dữ liệu cho Logger

pro là 10 giây.

- Đẩy nút gạt của cảm biến sang chế độ TN phù hợp như

hình.

- Đặt đầu dò cảm biến thẳng hàng với quả nặng của con lắc đơn, sao cho khi

quả nặng ở vị trí cân bằng thì nó cách cảm biến 30 cm.

- Vào thư mục “Experiment” của Logger pro, nhấp chuột để chọn chế độ đo

“zero”. Khi đó vị trí cân bằng của quả nặng trở thành gốc tọa độ, làm mốc để thu

thập dữ liệu ví trí. Vị trí của quả nặng được xác định trong quá trình dao động chính

là li độ của nó.

- Kéo quả nặng lệch khỏi vị trí cân bằng một góc nhỏ, rồi thả nhẹ cho nó dao

động. Chú ý thao tác thả phải thật nhẹ nhàng, để quả nặng dao động trong mặt

phẳng chứa dây treo và cảm biến và tránh cho quả nặng lệch khỏi mặt phẳng này.

- Khi con lắc lò xo dao động ổn định, nhấp chuột vào biểu tượng “Collect”

trên cửa sổ phần mềm để bắt đầu quá trình thu thập dữ liệu.

* Kết quả thí nghiệm

Hình 2.50. Đồ thị li độ và vận tốc của con lắc đơn dao động theo thời gian

- Để xác định chu kì dao động của con lắc, ta nhấp chuột vào biểu tượng

trên cửa sổ phần mềm Logger pro. Công cụ này giúp ta xác định được các giá trị số

liệu trên độ thị, khi ta đưa chuột đến ví trí cần xác định. Do đó, ta có thể xác định

khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp con lắc qua vị trí cân bằng, hoặc giữa hai lần

π= 2

liên tiếp con lắc qua vị trí biên dương ( hoặc âm). Từ đó xác định được chu kì của

l g

con lắc đơn và kiểm chứng kết quả có phù hợp với công thức chu kì . -

-Ta thay đổi các quả nặng khác nhau, hay thay đổi chiều dài dây treo trong quá trình

TN và tiến hành thu thập dữ liệu để kiểm chứng sự ảnh hưởng của khối lương,

chiều dài dây treo đến chu kì của con lắc.

- Để kiểm chứng định luật bảo toàn cơ năng của con lắc đơn với các dữ liệu

li độ và vận tốc đã đo được, ta đi thiết lập các hàm động năng, thế năng và cơ năng

theo thời gian, rồi vẽ đồ thị của chúng. Cách thiết lập các hàm này tương tự như

trong trường hợp dao động của con lắc lò xo thẳng đứng mà ta đã trình bày ở trên.

+ Đồ thị động năng, thế năng và cơ năng theo thời gian thu được như hình:

Hình 2.51. Đồ thị động năng, thế năng và cơ năng của con lắc đơn

dao động theo thời gian

2.4. Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức thuộc chương “Các định luật bảo toàn” – Vật lí 10 THPT

2.4.1. Phân tích cấu trúc và nội dung kiến thức của chương “Các

định luật bảo toàn”.

• Phân tích cấu trúc kiến thức của chương “Các định luật bảo toàn”.

CÁC ĐẠI LƯỢNG BẢO TOÀN

Định lí biến thiên động lượng   p F t ∆ = ∆ .

Định luật bảo toàn động lượng   ∆ = 0p ĐỘNG LƯỢNG

Chuyển động phản lực

ĐỘNG NĂNG

1 = W mv . 2

∆ W

Định lí biến thiên cơ năng = Akhông thế

Công cơ học A=F.s.cos CƠ NĂNG

∝

W W W t

THẾ NĂNG

Định luật bảo toàn cơ năng ∆ = 0 W

Thế năng trọng trường Wt = mgz

= tW kx

1 2

Thế năng đàn hồi

Hình 2.52. Sơ đồ cấu trúc kiến thức chương “Các định luật bảo toàn”

• Phân tích nội dung kiến thức của chương “Các định luật bảo toàn”.

Trong Vật lí, có nhiều đại lượng bảo toàn, nhưng trong cơ học ta thường đến

ba đai lượng bảo toàn đó là động lượng, mômen động lượng và năng lượng (cơ

năng). Nhưng trong chương “Các định luật bảo toàn” Vật lí 10 THPT, chỉ xét hai

đại lượng bảo toàn đó là động lượng và cơ năng.

Khái niệm động lượng được rút ra từ sự tương tác giữa các vật. Cái gì được

truyền giữa hai vật khi chúng tương tác? Không phải vận tốc mà là tích của khối

lượng với vận tốc, đó là động lượng. Khi một vật có vận tốc thay đổi, động lượng  của hệ sẽ thay đổi theo. Độ biến thiên động lượng của vật bằng với tích của lực F ∆ động lượng biến thiên, được gọi là xung của lực tác dụng và khoảng thời gian t   ∆ ∆ = . . p F t Nội dung trên được gọi là định lí biến thiên động lượng, được sách giáo khoa

xem như là hình thức thứ hai của định luật 2 Newton, nhưng phạm vi áp dụng rộng

rãi hơn, nhất là các dạng bài có thời gian tương tác ngắn và có khối lượng thay đổi.

Nếu thời gian tương tác của vật là nhỏ, coi như không đáng kể (bài toán đạn

nổ, sung giật, chuyển động bằng phản lực…) hoặc ngoại lực tác dụng lên hệ vật cân

bằng (hệ kín) thì động lượng của hệ được bảo toàn. Đó là nội dung của định luật

bảo toàn động lượng.



 , 1

Định luật bảo toàn động lượng cho hệ kín gồm 2 vật m1 và m2: 

2  , 2

1  , 1

 0

 = mv mv mv mv , 2  → = − = , mv mv v 1

 m , 2 v 2 m 1

Nếu lúc đầu 2 vật đứng yên:

 , 2v

Như vậy, nếu sau tương tác vật 2 chuyển động với vận tốc thì vật 1

, 1

, 2

m 2 v m 1

chuyển động theo hướng ngược lại với vận tốc . Đây là nguyên lí của

chuyển động bằng phản lực như chuyển động của con mực, động cơ tên lửa …

Khi khảo sát năng lượng (cơ năng) của một vật, nhất thiết phải biết đến khái

niệm công. Công trong vật lí được hiểu chính xác là phần cơ năng chuyển hóa thành

dạng năng lượng khác, hay nói cách khác, công là đại lượng đặc trưng cho sự biến

đổi năng lượng. Tuy nhiên với kiến thức sẵn có, HS lớp 10 chưa thể hiểu một cách

chính xác ý nghĩa này. Vì vậy sách giáo khoa Vật lí 10 THPT đưa khái niệm công

như một cách phát triển biểu thức tính công đã học ở lớp 8.

- Lớp 8: Công cơ học A = F.s ( chỉ áp dụng cho trường hợp lực không đổi và

cùng hướng với chuyển động).

- Lớp 10: Nếu lực F không đổi nhưng không cùng hướng với chuyển động

thì công được tính như thế nào?

→ Chỉ có thành phần

Từ việc phân tích lực F thành hai thành phần, ta thấy thành phận F.cos

này sinh công →

cos ∝ mới Với mảng động năng, thế năng, cơ năng, chương trình vật lí lớp 10 bắt đầu A=F.s. ∝

gây ra chuyển động của vật cho HS làm quen với khái niệm năng lượng. Năng lượng là số đo khả năng sinh

công của vật. Vậy một vật chuyển động có khả năng sinh công không? Một vật ở độ

cao h có khả năng sinh công không? Từ đó xuất hiện các đại lượng động năng và

thế năng.

+ Động năng: Là dạng năng lượng mà vật có được do chuyển động.

1 = . W mv 2

Biểu thức:

= Angoại lực

∆ đW

Độ biến thiên:

+ Thế năng: Là dạng năng lượng vật có được do vị trí tương đối của vật

trong hệ.

Thế năng trọng trường: Wt = mgz

Độ giảm thế năng trọng trường: Wt1 - Wt2 = AP = mg (z1 – z2)

= tW kx

1 2

−

Thế năng đàn hồi:

(

)

1 2 k x x 1 2

Độ giảm thế năng đàn hồi: Wt1 - Wt2 = AF(đh) =

+ Cơ năng: là năng lượng tổng cộng mà một vật có được khi tham gia các cơ

chế cơ học, bao gồm động năng và thế năng.

W W W t

Biểu thức:

∆

= A lực không thế

Biến thiên cơ năng: W Bảo toàn cơ năng: Khi vật chỉ chịu tác dụng của các lực thế (hoặc các lực

không thế không sinh công) thì cơ năng của vật được bảo toàn.

Như vậy nội dung của chương “ Các định luật bảo toàn” được sắp xếp khá

lôgic, hợp lí, phù hợp với khả năng tiếp thu của HS. Tuy nhiên, để phát huy hết thế

mạnh của mảng kiến thức này thì việc sử dụng TN trong dạy học chương này là rất

cần thiết.

2.4.2.Tiến trình dạy học bài “Động lượng. Định luật bảo toàn động

lượng”

1. Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết: Khi hai vật tương tác với nhau, mỗi vật đều thu được gia tốc, nghĩa là vận tốc của mỗi vật bị thay đổi.

) và sau tương tác (

) của

 ' 1v

 , 2v

 , ' 2v

 1v

2. Phát hiện vấn đề cần giải quyết: Có hệ thức nào biểu thị mối liên hệ giữa các vận tốc trước tương tác ( hai vật có khối lượng m1, m2 trong hệ kín không?

3. Giải quyết vấn đề:

của vật trước và

 ), biểu diễn a

 ∆ theo v

 theo v

 ∆ , v



3.1. Giải quyết vấn đề nhờ suy luận lí thuyết - Suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề: Từ mối liên hệ giữa các lực tương tác theo định luật 3 Newton,  biểu diễn các lực theo định luật 2 Newton (theoa sau tương tác, ta sẽ được mối liên hệ giữa các vận tốc của hai vật trong hệ trước và sau tương tác. - Thực hiện giải pháp đã suy đoán: • Định luật 3 Newton: = −

• Định luật 2 Newton:

 : a 2

 • Biểu thức tính a



= −

→

= −

−

 mv mv mv mv

2 2

 , 2 2

 , 1

2 2

1 

Kết quả:

 F F 21 12     = = ; F ma F ma 1 12 2 2        − ∆ − ∆ , , v v v v v v ; 1 1 2 2 a ∆ ∆ ∆ ∆ 1 t t t t     − − , , v v v v 1 2 ma ma m m ∆ ∆ 1 2 t t    = , , mv mv mv mv 2 1 2

3.2. Kiểm nghiệm kết quả đã tìm được từ suy luận lý thuyết nhờ thí nghiệm - Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ thí nghiệm:

va chạm mềm vào vật 2 đứng yên: Suy luận

• Trường hợp vật 1 chuyển động không có ma sát với

 1v



→

Sau tương tác, hai xe cùng chuyển động với

theo

từ kết quả trên ra hệ quả:

 , mv m m v )

(

 , v

chiều của

 1v

• Trường hợp va chạm của hai vật chuyển động không ma sát trên mặt phẳng nằm ngang:



 = , mv mv mv mv 2 2

 , 1

- Thiết kế phương án TN để kiểm nghiệm kết quả đã rút ra: Sử dụng bộ TN xe động lực và cảm biến sonar (Venier) kết nối với máy tính. - Thực hiện TN: dựa vào đồ thị vận tốc của hai vật trước và sau tương tác, xác nhận hệ quả đã rút ra là đúng.



 = , mv mv mv mv 2 2

 , 1

4. Rút ra kết luận: Đối chiếu kết quả TN với kết quả đã thu được từ suy luận lí thuyết, rút ra: - Khái niệm động lượng: Động lượng của một vật chuyển động là đại lượng vật lí véctớ đặc trưng cho chuyển động của vật trong tương tác trong tươc tác với vật khác, được đo bằng tích khối lượng và vận tốc   của vật p mv - Định luật bảo toàn động lượng: Véctớ tổng động lượng của hệ kín được bảo toàn.

1. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức

2. Mục tiêu dạy học

2.1 Nội dung kiến thức cần xây dựng

- Khái niệm động lượng: Động lượng của một vật là đại lượng vật lí véctớ đặc



trưng cho chuyển động của vật trong tương tác trong tươc tác với vật khác, được đo

 bằng tích khối lượng và vận tốc của vật p mv

- Định luật bảo toàn động lượng: Véctớ tổng động lượng của hệ kín được bảo

toàn.

2.2 Mục tiêu dạy học

- Trong quá trình dạy học: HS

• Tham gia suy đoán giải pháp tìm mối liên hệ giữa các vận tốc của hai vật

trong hệ trước và sau tương tác từ các kiến thức đã biết.

• Suy luận được định luật bảo toàn động lượng từ các kiến thức đã biết (định

luật 2 Newton, định luật 3 Newton và công thức tính gia tốc).

• Tham gia thiết kế phương án TN để kiểm nghiệm hệ quả của kết luận rút ra

nhờ suy luận lí thuyết.

- Sau khi học: HS

• Phát biểu được định nghĩa khái niệm động lượng, viết được công thức tính

động lượng và nêu được đơn vị đo động lượng.

• Phát biểu và viết được biểu thức của định luật bảo toàn động lượng trong

trường hợp hệ gồm hai vật.

• Áp dụng được định luật bảo toàn động lượng cho trường hợp hệ gồm hai vật.

3. Công việc chuẩn bị của GV và HS

-GV: Chuẩn bị TN va chạm của hai xe trên mặt phẳng nằm ngang với bộ TN

xe động lực, cảm biến Venier và máy tính.

-HS: Ôn tập các kiến thức về định luật 2 Newton, định luật 3 Newton.

4. Tiến trình hoạt động dạy học cụ thể

Hoạt động của GV

- Đề xuất vấn đề cần giải quyết:

Hoạt động của HS - Tiếp nhận vấn đề cần giải quyết

Đã biết, khi hai vật tương tác với nhau thì

a) Hoạt động 1: GV làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết (làm việc chung cả lớp)

 1v

 2v thì có hệ thức nào biểu thị mối liên hệ

mỗi vật đều thu được gia tốc, nghĩa là vận tốc của mỗi vật đều bị biến đổi. Nếu vật 1 có khối lượng m1, chuyển động với vận tốc va chạm vào vật 2 có khối lượng m2, chuyển động với vận tốc và sau va chạm, vận tốc của chúng là   , ' ' 2v 1v giữa các vận tốc này không? b) Hoạt động 2: HS phát biểu vấn đề cần giải quyết (làm việc chung cả lớp)

Hoạt động của GV - Nêu yêu cầu: Hãy phát biểu ngắn gọn vấn đề cần giải quyết.

Có hệ thức nào biểu thị mối liên hệ giữa của hai vật trong hệ

và

 ' 1v

 , ' 2v

 1v

Hoạt động của HS - Phát biểu vấn đề cần giải quyết:  các vận tốc , 2v kín trước và sau tương tác không?

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS - Nghe câu hỏi để tìm câu trả lời.

- Nêu câu hỏi gợi ý:

• Có thể trả lời câu hỏi trên nhờ vận dụng

các kiến thức đã biết không?

• Có thể vận dụng những kiến thức đã biết nào và vận dụng những kiến thức này như thế nào để trả lời câu hỏi?

- Gợi ý giải pháp tìm câu trả lời:

Sự biến đổi vận tốc có liên quan đến gia tốc. Gia tốc của vật này thì biểu thị được qua lực mà vật kia tác dụng lên. Các lực này lại có mối liên hệ với nhau. Vậy các vận tốc này có mối liên hệ với nhau như thế nào?

- Theo dõi, giúp đỡ HS thực hiện giải pháp đã đề xuất.

•

 a 2

- Suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề: Viết mối liên hệ giữa các vận tốc và gia tốc (công thức tính gia tốc), mối liên hệ giữa gia tốc và lực (biểu thức định luật 2 Newton), mối liên hệ giữa hai lực tương tác (biểu thức định luật 3 Newton), để từ đó tìm mối liên hệ giữa các vận tốc. - Thực hiện giải pháp:    − ∆ , v v v 2 2 ∆ ∆ t t

• Định luật 2 Newton:

    − ∆ , v v v ; 1 1 a ∆ ∆ 1 t t     = = ; F ma F ma 2 2 1



= −

• Định luật 3 Newton:



→

= −

→

  − , v v 1 m ∆ 1 t

1 

→

= −

−

2 2  , 2 2

2 2 

1 

Kết quả:

 F F 12   − , v v 2 ma ma m ∆ 2 t  , 1  = , mv mv mv mv 2 2

 mv mv mv mv 1 1  + + , 1

c) Hoạt động 3: Suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề nhờ suy luận lí thuyết (Vận dung công thức tính gia tốc và định luật 2, định luật 3 Newton, làm việc chung cả lớp) và thực hiện giải pháp đã suy đoán (làm việc cá nhân)

Hoạt động của HS

Hoạt động của GV - Giới thiệu các chức năng và ưu điểm về cảm biến Go! Motion và bộ TN xe động lực. - Nêu câu hỏi thiết kế phương án TN:

- Đề xuất phương án TN với việc sử dụng bộ

d) Hoạt động 4: Thiết kế phương án TN ( va chạm giữa hai xe động lực trên máng, làm việc chung cả lớp) và tiến hành TN để kiểm nghiệm kết quả rút ra từ suy luận lí thuyết.

TN xe động lực và cảm biến Venier:

Làm thế nào để kiểm nghiệm được nhờ TN kết quả đã rút ra?

• Cho hai xe chuyển động va chạm vào nhau, xác định các vận tốc của chúng trước và sau va chạm, còn khối lượng mỗi xe thì dùng cân để xác định.

• Xác định vận tốc của xe bằng cách dùng cảm biến đo vận tốc của các xe trước và sau va chạm ( dựa vào đồ thị vận tốc của các xe hiển thị trên máy tính).

• Ta phải xác định được đồng thời các vận tốc của hai xe trước va chạm và đồng thời các vận tốc của chúng sau va chạm. - Tìm phương án TN chỉ với một cảm biến Venier:

- Nêu câu hỏi để đi tới thu hẹp phạm vi kiểm nghiệm kết quả ( xét một trường hợp riêng): chỉ dùng một cảm biến Venier. Vậy làm thế nào để có thể chỉ dùng một cảm biến Venier mà xác định được đồng thời các vận tốc này?

• Với một cảm biến Vernier, chỉ có thể xác định được vận tốc của một xe trước va chạm và sau va chạm thôi.

, nên 

(

- Nêu câu hỏi về hệ quả được rút ra từ kết quả đã thu được từ suy luận lí thuyết cho trường hợp riêng, cần được kiểm nghiệm nhờ TN: Trong trường hợp này, ta cần kiểm nghiệm điều gì nhờ TN?

• Có thể giải quyết khó khăn này bằng cách cho xe 1 chuyển động đến va chạm vào xe 2 đứng yên và khi va chạm thì hai xe dính chặt vào nhau, cùng chuyển động. - Rút ra hệ quả cần được kiểm nghiệm nhờ TN:     Vì nên từ kết quả đã biết, = ' ' ' 2 0v v v v 2 1  ta rút ra: + = ' mv m m v ) Như vậy, cần kiểm nghiệm nhờ TN:

 • Vận tốc ' v chiều với vận tốc

của hai xe sau va chạm cùng  của xe 1 trước va chạm. 1v

• Độ lớn vận tốc của hai xe sau va chạm:

m 1 v + m m 1 2

- Đề xuất phương án TN để kiểm nghiệm hệ quả:

- Nêu yêu cầu: Hãy đề xuất phương án TN kiểm  nghiệm được chiều và độ lớn của khi sử dụng ' v TN bộ xe động lực và cảm biến Vernier.

• Nhờ cảm biến, ta xác định được vận tốc v1 của xe 1 trước va chạm và vận tốc v’ của hai xe sau va chạm, các giá trị này được hiển thị trên màn hình máy tính.

• Còn chiều chuyển động của hai xe sau

va chạm sẽ được quan sát nhờ TN.

- GV tiến hành TN với phương án đã đề xuất.

- Trong TN trên chỉ kiểm nghiệm được trường

- HS quan sát GV làm TN, nhận xét kết quả thu được và đi tới khẳng định kết quả cần kiểm nghiệm. - Đề xuất phương án TN: Dùng thêm một cảm biến Vernier để xác định vận tốc trước và sau va

chạm của xe 2.



- Nêu kết luận cần được kiểm nghiệm: +

 , 1

hợp xe 2 đứng yên trước va chạm và sau va chạm hai xe dính chặt vào nhau. Trong trường hợp tổng quát hơn, sau va chạm hai xe không dính chặt vào nhau,thì làm thế nào kiểm nghiệm kết quả đã rút ra? - Yêu cầu HS nêu lại kết luận đã rút ra từ suy luận lí thuyết, cần được kiểm nghiệm. - Tiến hành TN với nhiều trường hợp:

• TH1: Xe 1 đến va chạm đàn hồi với xe

 = , mv mv mv mv 2 2 - HS quan sát GV làm TN, nhận xét kết quả thu được và đi tới khẳng định kết quả cần kiểm nghiệm trong từng trường hợp.

2 đứng yên, hai xe có cùng khối lượng.

• TH2: Hai xe có cùng khối lượng đứng yên đặt gần nhau, sau tương tác (nhờ lò xo nén) hai xe chuyển động ngược chiều nhau.

Hoạt động của HS

Hoạt động của GV

- Nghe GV tổng kết kiến thức.

- Tổng kết kiến thức: Vận dụng các kiến thức đã học, suy ra được:



 = , mv mv mv mv 2 2

 , 1

- Nghe và ghi vào vở định nghĩa đại lượng động lượng. - Xác định đơn vị động lượng từ biểu thức tính p: kgm/s.

- Phát biểu và viết hệ thức của định luật bảo toàn động lượng:

• Véctơ tổng động lượng của hệ kín được

bảo toàn.

Kết quả này đã được xác nhận nhờ TN trong các trường hợp trên. - Định nghĩa đại lượng động lượng. - Yêu cầu HS xác định đơn vị của động lượng: dựa vào biểu thức tính p, hãy xác định đơn vị của động lượng. -Yêu cầu HS phát biểu và viết hệ thức của định luật bảo toàn động lượng. - Lưu ý HS: • Định luật bảo toàn động lượng đúng cho hệ

• Hệ thức:

  = ' p p

kín gồm nhiều vật.

- Nghe thông báo của GV.

• Ý nghĩa tổng quát của định luật bảo toàn

e) Hoạt động 5: GV tổng kết và bổ sung kiến thức về đại lượng động lượng và định luật bảo toàn động lượng (làm việc chung cả lớp)

động lượng.

2.4.3. Tiến trình dạy học bài “Cơ năng”

1. Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết: Khi một vật chịu tác dụng của lực thế (trọng lực, lực đàn hồi) thì động năng và thế năng của chúng luôn biến đổi.

2. Phát hiện vấn đề cần giải quyết: Khi một vật chịu tác dụng của lực thế (trọng lực, lực đàn hồi) thì động năng và thế năng của chúng luôn biến đổi. Sự biến đổi này có tuân theo quy luật nào không? 3. Giải quyết vấn đề:

+ Một vật có khối lượng m chuyển động từ độ cao z1 xuống z2 so với mặt đất dưới tác dụng của

+ Vật khối lượng m gắn vào đầu lò xo nằm ngang chuyển động từ vị trí lò xo có độ biến dạng x1

3.1. Giải quyết vấn đề nhờ suy luận lí thuyết - Suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề: Để tìm mối liên hệ giữa động năng và thế năng của hai hệ vật sau trọng lực. đến x2 dưới tác dụng của lực đàn hồi.

Ta dùng định lí động năng và công thức tính độ giảm thế năng, thì sẽ thấy được mối liên hệ giữa động

năng và thế năng của vật. - Thực hiện giải pháp đã suy đoán:

+ Khi vật rơi từ độ cao z1 xuống z2 , với vận tốc tương ứng là v1 và v 2 dưới tác dụng của trọng lực

• Định lí động năng:

−

2 mv 2

2 mv 1

1 2

−

PA mgz mgz 1

• Suy ra :

−

mv mgz mgz

2 mv 2

2 1

• Độ giảm thế năng: 1 2

1 2

+ Khi con lắc lò xo bị biến dạng từ vị trí x1 đến x2, với vận tốc tương ứng là v1 và v 2 dưới tác dụng

của lực đàn hồi

• Định lí động năng:

−

2 mv 2

2 mv 1

dhFA

1 2

• Độ giảm thế năng:

−

2 kx 1

2 kx 2

dhFA

• Suy ra :

−

2 mv 2

2 mv 1

2 kx 1

2 kx 2

1 2 1 2 1 2

1 2 1 2

1 2

+ Kết quả:

+ mv mgz

+ mv mgz 1

2 1

2 2

2 mv 1

2 kx 1

2 mv 2

2 kx 2

1 2 1 2

1 2

1 2 1 2

3.2. Kiểm nghiệm kết quả đã tìm được từ suy luận lý thuyết nhờ thí nghiệm - Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ thí nghiệm: • Trường hợp vật m rơi tự do từ độ cao z xuống mặt đất :

+ Suy luận từ kết quả

, với động năng ban đầu ở độ cao z và thế năng lúc sau

+ mv mgz

+ mv mgz 1

2 1

2 2

1 2

ở mặt đất bằng không, rút ra hệ quả cần kiểm nghiệm

+ 0

v 2

mgz 1

2 mv 2

1 2

→

−

)

2 v 2

2 v 1

g z 2 ( 1

+ Suy luận từ kết quả

, tại hai ví trí cao nhất và thấp nhất của vật thì động

2 mv 2

2 mv 1

2 kx 2

2 kx 1

+ Trong trường hợp tổng quát, tại hai thời điểm bất kì hệ quả cần kiểm nghiệm là : • Trường hợp con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng: 1 2

1 2

1. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức

năng đều bằng không, rút ra hệ quả cần kiểm nghiệm là

= + 0

x 1

x= 2

2 kx 1

2 kx 2

1 2

+ Trong trường hợp tổng quát, tại hai thời điểm bất kì hệ quả cần kiểm nghiệm là:

→

2 mv 2

2 kx 2

2 mv 1

2 kx 1

1 2

1 2 - Thiết kế phương án TN để kiểm nghiệm kết quả đã rút ra: •

Thả vật (quả bóng cao su) từ độ cao z xuống mặt đất, và dùng cảm biến Venier kết nối với máy tính để xác định vận tốc v và vị trí z ở các thời điểm khác nhau.

• Cho con lắc lò xo gồm quả nặng m và lò xo có độ cứng k dao động theo phương thẳng đứng với ma sát không đáng kể, và dùng cảm biến Venier kết nối với máy tính để xác định hai vị trí thấp nhất x1 và và cao nhất x2 của vật trên đồ thị. Trong trường hợp tổng quát, thiết lập đồ thị của tổng động năng và thế năng để kiểm chứng.

- Thực hiện TN:

4. Rút ra kết luận: Đối chiếu kết quả TN với kết quả đã thu được từ suy luận lí thuyết, rút ra:

= hằng số

W mv mgz

= hằng số

1 2 1 = W mv 2

1 kx 2

- Khái niệm cơ năng: Tổng động năng và thế năng của một vật được gọi là cơ năng. - Định luật bảo toàn cơ năng: Cơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của những lực thế luôn được bảo toàn.

2. Mục tiêu dạy học

2.1 Nội dung kiến thức cần xây dựng

- Khái niệm cơ năng: Tổng động năng và thế năng của một vật được gọi là cơ năng.

- Định luật bảo toàn cơ năng: Cơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của những lực

thế luôn được bảo toàn.

= hằng số

W mv mgz

1 2

= hằng số

1 = W mv 2

1 kx 2

- Biểu thức:

2.1 Mục tiêu dạy học

- Trong quá trình dạy học: HS

• Tham gia suy đoán giải pháp tìm mối liên hệ giữa động năng và thế năng cho

hai trường hợp vật rơi tự do và con lắc lò xo từ các kiến thức đã biết.

• Suy luận được định luật bảo toàn cơ năng từ các kiến thức đã biết (định lí

động năng và độ giảm thế năng).

• Tham gia thiết kế phương án TN để kiểm nghiệm hệ quả của kết luận rút ra

nhờ suy luận lí thuyết.

- Sau khi học: HS

• Phát biểu và viết được biểu thức định luật bảo toàn cơ năng, nêu rõ được

điều kiện của định luật (không có lực cản, lực ma sát). Chỉ rỏ được ý nghĩa của các

đại lượng trong biểu thức của định luật.

• Vận dụng được định luật để giải các bài tập trong chương trình và so sánh để

thấy được các này có những ưu điểm hơn so với sử dụng các định luật Newton

trong một số trường hợp.

3. Công việc chuẩn bị của GV và HS

-GV: Chuẩn bị TN rơi tự do của quả bóng cao su, dao động thẳng đứng của

con lắc lò xo, cảm biến Venier và máy tính.

-HS: Ôn tập các kiến thức về định lí động năng và độ giảm thế năng.

4. Tiến trình hoạt động dạy học cụ thể

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

- Tiếp nhận vấn đề và trả lời câu hỏi. Động năng và thế năng của vật có thay đổi trong quá trình chuyển động. Vì vận tốc và độ cao cũng như độ biến dạng của lò xo luôn thay đổi.

- Đề xuất vấn đề cần giải quyết: Ta xét hai trường hợp vật chịu tác dụng của lực thế là vật rơi trong trọng trường và con lắc lò xo chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng gọi là dao động. Trong hai trường hợp trên động năng và thế năng của vật có thay đổi trong quá trình chuyển động? Và vì sao ta nhận biết được điều này? - Có nhận xét gì về sự biến đổi này?

- Khi động năng tăng lên thì thế năng giảm và ngược lại. - Dự đoán tìm câu trả lời.

- Tuy nhiên, sự biến đổi đó có tuân theo một quy luật nào không? b) Hoạt động 2: HS phát biểu vấn đề cần giải quyết (làm việc chung cả lớp)

Hoạt động của GV - Nêu yêu cầu: Hãy phát biểu ngắn gọn vấn đề cần giải quyết.

Hoạt động của HS - Phát biểu vấn đề cần giải quyết: Khi một vật chịu tác dụng của lực thế (trọng lực, lực đàn hồi) thì động năng và thế năng của chúng luôn biến đổi. Sự biến đổi này có tuân theo quy luật nào không?

a) Hoạt động 1: GV làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết (làm việc chung cả lớp)

Hoạt động của HS

- Nêu câu hỏi tổng quát

- Nghe câu hỏi để tìm câu trả lời.

• Có thể trả lời câu hỏi trên nhờ vận dụng

các kiến thức đã biết không?

- Suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề: Dùng định lí động năng và công thức tính độ giảm thế năng để tìm ra mối liên hệ trên.

Viết định lí động năng và công thức tính

• Có thể vận dụng những kiến thức đã biết nào và vận dụng những kiến thức này như thế nào để trả lời câu hỏi? - Gợi ý giải pháp tìm câu trả lời: Để tìm mối liên hệ giữa độ biến thiên động năng và độ giảm thế năng của một vật khối lượng m rơi từ độ cao z1 xuống z2 so với mặt đất và của con lắc lò xo nằm ngang khi lò xo biến dạng từ x1 đến x2, ta có thể dùng những kiến thức cũ gì đã học?

• độ giảm thế năng cho hai trường hợp trên. • Độ biến động năng và độ giảm thế năng lại bằng nhau (bằng công của lực thế). Từ đó tìm ra quy luật về sự biến đổi động năng và thế năng.

- Thực hiện giải pháp:

• Khi vật rơi trong trọng trường từ độ cao z1 xuống z2, vận tốc tương ứng tại hai ví trí đó lần lượt là v1 và v2.

−

Định lí động năng:

2 2

2 1

PA mv mv

1 2

−

Độ giảm thế năng:

−

PA mgz mgz

Suy ra:

2 2

1 2

1 = 2 mv mv mgz mgz 1 2 • Khi con lắc lò xo biến dạng từ x1 đến

x2, tại đó vận tốc tương ứng là v1 và v2.

−

Định lí động năng:

2 1

2 2

dhFA mv mv

1 2

−

Độ giảm thế năng:

2 1

2 2

dhFA

−

Suy ra:

2 2

2 1

2 2

- Theo dõi, giúp đỡ HS thực hiện giải pháp đã đề xuất.

1 2 1 kx 2 1 kx 2

1 kx 2 1 kx 2

1 2

1 − mv mv 2

2 1 - Chuyển vế các đại lượng trong đẳng thức vừa tìm để động năng và thế năng ở vị trí 1 về một vế của đẳng thức, ở vị trí 2 về vế bên kia.

- Từ kết quả trên, ta có thể tìm được quy luật biến đổi của các đại lượng động năng và thế năng ở hai vị trí 1 và 2 như thế nào?

2 2

2 1

2 2

1 = mv mgz mv mgz 2 1 mv 2

1 kx 2

1 2 1 1 = kx mv 2 2 Từ đó tìm được quy luật: Tổng động năng và thế năng của một vật khi chỉ chịu tác dụng của lực thế (trọng lực, lực đàn hồi) là không đổi.

c) Hoạt động 3: Suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề nhờ suy luận lí thuyết (Vận dung định lí động năng và độ giảm thế năng, làm việc chung cả lớp) và thực hiện giải pháp đã suy đoán (làm việc cá nhân) Hoạt động của GV

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

d) Hoạt động 4: Thiết kế phương án TN (làm việc chung cả lớp) và tiến hành TN để kiểm nghiệm kết quả rút ra từ suy luận lí thuyết.

- Giới thiệu về cảm biến Vernier .

+ mv mgz

Từ kết quả

, với

+ mv mgz 1

2 1

2 2

- Vật rơi tự do: 1 2

1 2

động năng ban đầu ở độ cao z và thế năng lúc sau ở mặt đất bằng không, rút ra hệ quả cần

kiểm

nghiệm

mgz 1

2 mv 2

1 2

→

v 2

- Đối tượng thí nghiệm của chúng ta là một vật rơi tự do và một con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng thay vì nằm ngang để giảm ma sát. - Cho vật rơi tự do từ độ cao z xuống mặt đất. Làm thế nào để tìm vận tốc của vật ngay khi chạm đất bằng kết luận trên? - Cho con lắc lò xo dao động thẳng đứng với ma sát không đáng kể. Hai vị trí xa nhất mà quả nặng đến được gọi là hai vị trí biên. GV chứng minh cho HS thấy trong trường hợp con lắc dao động thẳng đứng, thì quả nặng vừa có thế năng đàn hồi và thế năng trọng trường. Tổng của hai thế năng này gọi là thế năng của con lắc lò xo

và được xác định bằng biểu thức

1 tW kx . 2

- Nếu vận dụng kết quả trên thì rút ra kết luận gì về hai vị trí biên của con lắc lò xo dao động thẳng đứng.

từ

2 mv 2

2 mv 1

2 kx 2

2 kx 1

luận 1 2

Suy 1 2

1 2

- Con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng: quả kết 1 , tại hai ví trí biên thì 2 động năng đều bằng không, rút ra hệ quả cần

= + 0

kiểm nghiệm là

2 kx 1

2 kx 2

x 1

x= 2

1 2

→

quãng đường z:

- Nêu câu hỏi về hệ quả được rút ra từ kết quả đã thu được từ suy luận lí thuyết cho trường hợp riêng, cần được kiểm nghiệm nhờ TN: Từ hai trường hợp trên, ta cần kiểm nghiệm điều gì nhờ TN?

- Rút ra hệ quả cần được kiểm nghiệm nhờ TN: • Độ lớn vận tốc v sau khi vật rơi tự do một 2 • Con lắc lò xo dao động thẳng đứng: Khoảng cách từ vị trí cân bằng O đến hai vị trí biên A và B: OA = OB

- Đề xuất phương án TN để kiểm nghiệm hệ quả:

- Nêu yêu cầu: Hãy đề xuất phương án TN kiểm nghiệm: • Độ lớn vận tốc v sau khi vật (quả bóng cao su) rơi tự do quãng đường z với cảm biến Vernier.

• Khoảng cách từ vị trí cân bằng O đến hai vị

• Nhờ cảm biến, ta xác định được quãng đường z và vận tốc v của quả bóng tại các thời điểm khác nhau trong quá trình rơi, các giá trị này được hiển thị trên màn hình máy tính.

trí biên A và B: OA = OB

- GV tiến hành TN với phương án đã đề xuất.

• Nhờ cảm biến, ta xác định được vị trí của quả nặng trong quá trình dao động tại từng thời điểm khác nhau, các giá trị này được hiển thị trên màn hình máy vi tính dưới dạng đồ thị. Nhờ đó ta có thể xác định được tọa độ vị trí biên.

• TN rơi tự do:

• TN con lắc lò xo dao động thẳng đứng

−

g z 2 ( 1

2 v 1

- Nếu trong trường hợp tổng quát, tại các thời điểm bất kì thì hệ quả cần rút ra cho hai trường hợp trên là gì?

- HS quan sát GV làm TN, nhận xét kết quả thu được và đi tới khẳng định kết quả cần kiểm nghiệm. 2 - TN rơi tự do: v ) 2 - TN lò xo dao động thẳng đứng: 1 = hằng số 2

1 2

• Trong TN rơi tự do: GV xác định lấy dữ liệu hai vị trí bất kì trên đồ thị và nhờ HS kiểm tra hệ quả rút ra.

• HS kiển tra hệ quả rút ra được và xác nhận

kết quả cần kiểm nghiệm là đúng.

• Trong TN con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng, GV thiết lập đồ thị cơ năng và yêu cầu HS nhận xét đồ thị thu được.

• HS nhận xét đồ thị và xác nhận kết quả cần kiểm nghiệm.

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

- Nghe GV tổng kết kiến thức.

- Tổng kết kiến thức: Từ kết quả khảo sát trên cho phép ta khẳng định khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực thế (trọng lực, lực đàn hồi) thì tổng động năng và

e) Hoạt động 5: GV tổng kết và hợp thức hóa kiến thức (làm việc chung cả lớp)

thế năng của vật được bảo toàn.

- Nghe và ghi vào vở định nghĩa đại lượng cơ năng.

- Phát biểu và viết hệ thức của định luật bảo toàn cơ năng.

• Cơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng

- GV mở rộng kiến thức: Tổng động năng và thế năng được định nghĩa là cơ năng của vật. Trong hai chuyển động trên, có một điểm chung là lực tác dụng là lực thế. Do đó ta có thể đi đến kết luận: Cơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của những lực thế luôn được bảo toàn. - Yêu cầu HS phát biểu nội dung của định luật và viết biểu thức của định luật trong trường hợp vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực và tác dụng của lực đàn hồi.

của những lực thế luôn được bảo toàn.

• Biểu thức:

2 2

2 1

2 2

1 = mv mgz mv mgz 2 1 mv 2

1 2 1 2

1 kx 2

1 = kx mv 2 - Nghe thông báo của GV.

- Lưu ý HS: Định luật bảo toàn cơ năng chỉ nghiệm đúng khi vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của lực thế (trọng lực, lực đàn hồi) hoặc, ngoài ra nếu vật còn chịu thêm tác dụng của lực cản, lực ma sát… thì cơ năng của vật sẽ bị biến đổi. Và khi đó công của lực cản, lực ma sát… sẽ bằng độ biến thiên cơ năng.

2.5. Kết luận chương 2

Thông qua phân tích nội dung, kiến thức chương “Các định luật bảo toàn”,

và tìm hiểu những khó khăn trong việc sử dụng TN truyền thống trong dạy học, tôi

nhận thấy, cần có bộ TN cơ học dùng cảm biến sonar để tổ chức hoạt động nhận

thức tích cực, sáng tạo của HS trong dạy học một số kiến thức thuộc chương này.

Tôi đã xây dựng các TN cơ học dùng cảm biến sonar trong dạy học Vật lí ở trường

phổ thông như sau:

- Thiết kế các thí nghiệm cơ học dùng cảm biến sonar với bộ thí nghiệm xe

động lực

- Thiết kế các thí nghiệm cơ học dùng cảm biến sonar với bộ dụng cụ đệm

không khí

- Thiết kế thí nghiệm sự rơi tự do dùng cảm biến sonar

- Thiết kế các thí nghiệm về dao động của con lắc lò xo và con lắc đơn dùng

cảm biến sonar

Vận dụng lí luận dạy học giải quyết vấn đề, tôi đã thiết kế tiến trình dạy học

một số kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” có sử dụng bộ TN mới chế tạo để

tổ chức hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS trong học tập. Nhiệm vụ tiếp

theo mà đề tài đặt ra là: Phải thực nghiệm việc tổ chức hoạt động nhận thức của HS

trên thực tế ở trường phổ thông theo tiến trình dạy học đã thiết kế được. Mục đích

của việc thực nghiệm dạy học này là nhằm: Đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy

học đã thiết kế; bước đầu đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học này trong việc

nâng cao tính tích cực, sáng tạo của HS; mặt khác, đánh giá các ưu điểm, nhược

điểm của bộ TN cơ học dùng cảm biến sonar trong dạy học Vật lí ở trường THPT.

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

3.1. Mục đích, đối tượng, phương pháp và nội dung thực nghiệm

3.1.1. Mục đích thực nghiệm

Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài: Nếu

thiết kế được bộ thí nghiệm cơ học dùng cảm biến SONAR đáp ứng các yêu cầu về

mặt sư phạm và sử dụng các thí nghiệm một cách hợp lí vào quá trình dạy học nội

dung “Các định luật bảo toàn”, lớp 10, chương trình vật lí phổ thông thì có thể nâng

cao hiệu quả của việc dạy học.

Để đạt được mục đích đó, thực nghiệm sư phạm có những nhiệm vụ sau đây:

- Đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học đã thiết kế được, tức là đối

chiếu tiến trình dạy học diễn ra trong giờ học với tiến trình dự kiến, từ đó, sửa đổi,

bổ sung các tình huống và các định hướng của GV nhằm hoàn thiện tiến trình đã

thiết kế.

- Bước đầu đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học đã thiết kế được trong

việc gây hứng thú, nâng cao tính tích cực, sáng tạo của HS trong học tập.

- Đánh giá ưu điểm, nhược điểm của bộ TN cơ học dùng cảm biến sonar đã

xây dựng trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn”.

3.1.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm

Đối tượng thực nghiệm sư phạm là học sinh lớp 10 ở trường Trung học phổ

thông Nhân Việt ( TP. Hồ Chí Minh). Tôi chọn lớp 10A1 là lớp thực nghiệm và lớp

10A2 là lớp đối chứng vì những lí do sau:

- Hai lớp 10A1 và 10A2 là hai lớp đầu khối và có sức học khá tương đương

nhau, số HS của hai lớp tương đương nhau là 35 em nên bảo đảm tính khách quan

của đối tượng.

- Giáo viên bộ môn Vật lí của lớp TN 10A1 là tác giã của đề tài, do đó có

nhiều thuận lợi trong quá trình triển khai các tiến trình dạy học. Giáo viên bộ môn

Vật lí của lớp ĐC 10A2 là Cô Ngô Thị Ý, là giáo viên lâu năm và có nhiều kinh

nghiệm trong giảng dạy.

- Thông qua trao đổi với giáo viên bộ môn Vật lí lớp ĐC 10A2, sức học và

kết quả học tập môn Vật Lí học kì I của hai lớp là khá ngang nhau.

3.1.3. Phương pháp thực nghiệm

- Dạy theo tiến trình đã soạn thảo được với đối tượng là HS lớp 10A1.

-Trong quá trình giảng dạy, tôi chú ý bao quát, theo dõi các cử chỉ và phản

ứng của học sinh, ước lượng số học sinh tham gia phát biểu xây dựng bài học, qua

các phát biểu của học sinh nắm bắt suy nghĩ, rút ra những khó khăn và sai lầm mà

học sinh mắc phải. Ghi chép diễn biến toàn bộ tiết học đặc biệt chú trọng đến hoạt

động đề xuất giải pháp, hoạt động thảo luận nhóm và nhận xét kết quả của HS. Sau

đó, phân tích các ghi chép về hoạt động của GVvà HS để đánh giá tính khả thi của

tiến trình dạy học đã thiết kế, ưu nhược điểm của bộ TN đã chế tạo được, chỉ ra

những điều chưa phù hợp của tiến trình đã soạn thảo, bổ sung, sửa đổi những điều

cần thiết.

- Cuối đợt thực nghiệm sư phạm, tiến hành tổ chức kiểm tra cùng một đề cho

HS ở hai lớp TN và ĐC nhằm đánh giá kiến thức, thái độ, kĩ năng của HS. Sau đó

tiến hành thống kê, xử lí số liệu thu được để có những kết luận về kết quả thực

nghiệm và đề xuất những cải tiến.

3.1.4. Nội dung thực nghiệm

Thực nghiệm dạy học các kiến thức: Động lượng – Định luật bảo toàn động

lượng và Định luật bảo toàn cơ năng Vật lí 10 THPT.

3.2. Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm

Khi đánh giá một tiến trình dạy học, quan trọng nhất là đánh giá hoạt động

nhận thức của HS. Để đánh giá hoạt động nhận thức của HS, ta cần chú ý đến cả

quá trình nhận thức và kết quả nhận thức. Như vậy, để đánh giá kết quả thực

nghiệm tiến trình dạy học đã xây dựng cần theo dõi quá trình hoạt động của HS

thông qua quan sát, ghi chép, ghi hình,...và cần phân tích kết quả hoạt động của HS

dựa trên phiếu học tập.

3.2.1. Đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học đã thiết kế

được Đánh giá tính khả thi của các tiến trình dạy học đã thiết kế được tức là đối

chiếu tiến trình dạy học diễn ra trong giờ học với tiến trình dự kiến, từ đó, sửa đổi,

bổ sung các tình huống và các định hướng của GV nhằm hoàn thiện tiến trình đã

thiết kế. Tính khả thi của tiến trình dạy học thể hiện ở mức độ hưởng ứng của HS

với các tình huống học tập, chất lượng các câu trả lời của HS và thời gian thực tế

cần có so với thời gian dự kiến theo phân phối chương trình.

Như vậy, ta cần phân tích diễn biến tiến trình dạy học trên lớp theo từng hoạt

động nhận thức cụ thể, từ đó, có những điều chỉnh phù hợp để tiến trình dạy học trở

nên khả thi hơn.

A. Phân tích tiến trình dạy học bài “Động lượng. Định luật bảo toàn

động lượng”

1. Hoạt động 1: Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết

Yêu cầu của GV: “Đã biết, khi hai vật tương tác với nhau thì mỗi vật đều

 1v

thu được gia tốc, nghĩa là vận tốc của mỗi vật đều bị biến đổi. Nếu vật 1 có khối

 , ' 2v

động với vận tốc thì có hệ thức nào và sau va chạm, vận tốc của chúng là va chạm vào vật 2 có khối lượng m2, chuyển  ' 1v lượng m1, chuyển động với vận tốc  2v

biểu thị mối liên hệ giữa các vận tốc này không?”

Vì câu hỏi mang tính tổng quát rất cao, đòi hỏi phải vận dụng rất nhiều kiến

thức cũ để giải quyết nên hầu như HS chưa trả lời ngay được, chỉ dừng lại ở việc

tiếp nhận vấn đề cần giải quyết.

2. Hoạt động 2: Suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề nhờ suy luận lí thuyết

và thực hiện giải pháp suy đoán

Để định hướng hoạt động đề xuất giải pháp (do HS chưa quen tham gia hoạt

động này), GV đưa ra câu hỏi gợi ý : “Có thể vận dụng những kiến thức đã biết nào

và vận dụng những kiến thức này như thế nào để trả lời câu hỏi trên”

GV tiếp tục gợi mở: “Sự biến đổi vận tốc của một vât có liên quan đến đại

lượng Vật lí nào”. Đa số HS dễ dàng trả lời ngay câu hỏi này “Sự biến đổi vận tốc

có liên quan đến gia tốc”. GV tiếp tục gợi ý :“Môt vật thu gia tốc khi nào ”. HS

 a

phát biểu : “Khi có lực tác dụng lên nó”. GV hỏi tiếp: “ Kiến thức cũ nào cho em

 F m

biết được điều đó”. HS trả lời: “ Theo định luật II Newton cho ta biết điều

đó”. GV tiếp tục gợi ý “ Vậy trong trường hợp 2 vật tương tác, vật này thu gia tốc

được là do vật kia tác dụng lực lên, các lực này có mối liên hệ gì với nhau không?”

 F 12

phương, ngược chiều và cùng độ lớn ”. GV yêu cầu : “Tóm lại để tìm câu HS phát biểu: “ Theo định luật 3 Newton hai lực này là hai lực trực đối, cùng  F= − 21

trả lời cho câu hỏi đặt ra ở đầu bài ta phải thực hiện các giải pháp nào?”. Lúc này,

với những gợi ý từ GV, nhiều HS đã có câu trả lời. HS phát biểu: “Viết mối liên hệ

giữa các vận tốc và gia tốc (công thức tính gia tốc), mối liên hệ giữa gia tốc và lực

(biểu thức định luật 2 Newton), mối liên hệ giữa hai lực tương tác (biểu thức định

luật 3 Newton), để từ đó tìm mối liên hệ giữa các vận tốc”.

Lúc này GV yêu cầu HS thảo luận và thực hiện các giải pháp đã suy đoán

trong phiếu học tập và yêu cầu một HS lên bảng trình bày trước lớp. Trong quá

trình thực hiện giải pháp, GV theo dõi và giúp đỡ HS thực hiện các giải pháp trên và

rút ra kết luận.

Thời gian dự kiến cho hoạt động này là 15 phút, nhưng trên thực tế mất đến

20 phút. Điều này cho thấy một phần là do HS còn chưa quen với phương pháp học

mới, và còn thụ động, phụ thuộc nhiều vào GV. Một phần là các kiến thức cũ này

được học ở HK I nên phần nhiều HS đã quên, nên GV phải mất nhiều thời gian gợi

ý để HS tìm câu trả lời.

3. Hoạt động 3: Thiết kế phương án TN ( va chạm giữa hai xe động lực trên

máng, làm việc chung cả lớp) và tiến hành TN để kiểm nghiệm kết quả rút ra từ suy

luận lí thuyết.

GV đặt vấn đề:“Kết luận trên được rút ra từ lí thuyết, chúng ta có thể sai sót

ở một khâu nào đó. Vì vậy, làm thế nào để kiểm nghiệm được nhờ TN kết quả đã rút

ra”. Lúc này, GV giới thiệu cho HS về chức năng hoạt động của cảm biến sonar và

bộ TN xe động lực. Và yêu cầu HS đề xuất phương án TN với việc sử dụng cảm

biến sonar và bộ TN xe động lực.

Với câu hỏi này đa số HS đều trả lời được, HS phát biểu: “ Cho hai xe

chuyển động va chạm với nhau, khối lượng mỗi xe dùng cân để xác định, còn vận

tốc của hệ 2 xe trước và sau tương tác được xác định nhờ cảm biến sonar”. Lúc này,

GV nêu câu hỏi để đi tới thu hẹp phạm vi kiểm nghiệm kết quả ( xét một trường

hợp riêng): chỉ dùng một cảm biến sonar:“Làm thế nào để có thể chỉ dùng một cảm

biến sonar mà xác định được đồng thời các vận tốc này?” Lúc này các em HS bắt

đầu thảo luận sôi nổi, nhưng không có HS nào đưa ra phương án đúng nhất. GV gợi

ý tiếp:“ Nếu chỉ dùng một cảm biến, ta chỉ xác định được vận tốc của một xe trước

và sau va chạm mà thôi”. Đến đây, một vài HS đã có câu trả lời: “Cho xe 1 chuyển

động đến va chạm vào xe 2 đứng yên và khi va chạm thì hai xe dính chặt vào nhau,

cùng chuyển động”.

GV yêu cầu HS rút ra hệ quả cần kiểm nghiệm “Trong trường hợp này, ta

của hai xe sau va chạm cùng chiều với cần kiểm nghiệm điều gì nhờ TN?” Với sự gợi ý từ GV, HS rút ra hệ quả cần kiểm  nghiệm trong trường hợp này: “Vận tốc ' v

 vận tốc 1v

m 1 v + m m 1 2

của xe 1 trước va chạm và ”. Trong trường hợp hai xe cùng

khối lượng thì v’= v1/2 , lúc này GV tiến hành TN và đồ thị vận tốc của hệ hai xe

trước và sau va chạm được hiển thị trên màn hình máy chiếu. Việc tiến hành TN

này diễn ra rất nhanh chóng và mất rất ít thời gian, tạo điều kiện cho HS có thời

gian thảo luận các kết quả TN và rút ra nhận xét kết quả.

Hình 3.1. Đồ thị vận tốc theo thời gian của hệ hai vật cùng khối lượng

va chạm mềm GV yêu cầu nhận xét đồ thị vận tốc theo thời gian thu được. Hầu hết các HS đều phát biểu được: “Dựa vào đồ thị nhận xét thấy v’= v1/2”. Qua đó ta thấy, TN

cho kết quả rất chính xác và nhanh chóng, tạo cho các em niềm tin vào khoa học.

GV mở rộng phương án TN : Trong trường hợp tổng quát hơn, sau va chạm

hai xe không dính chặt vào nhau,thì làm thế nào kiểm nghiệm kết quả đã rút ra?”

Đến đây hầu hết các em HS đều biết là phải dùng thêm một cảm biến thứ 2 để xác

định vận tốc trước và sau tương tác của xe 2.

GV yêu cầu HS rút ra hệ quả cần kiểm nghiệm cho 2 trường hợp: Xe 1 đến

va chạm đàn hồi với xe 2 đứng yên, hai xe có cùng khối lượng.Và trường hợp hai xe

có cùng khối lượng đứng yên đặt gần nhau, sau tương tác (nhờ lò xo nén) hai xe

chuyển động ngược chiều nhau. Vì trong trường hợp va chạm mềm, GV đã hướng

dẫn HS rút ra hệ quả cần kiểm nghiệm, nên đến đây HS thảo luận và tự rút ra hệ quả

cần kiểm chứng ở 2 trường hợp sau rất nhanh chóng.

GV yêu cầu 2 HS lên tiến hành TN và yêu cầu các HS còn lại nhận xét đồ thị

thu được trên màn hình máy chiếu với hệ quả cần kiểm nghiệm nhờ TN. Vì việc

tiến hành hai TN này rất đơn giản nên các HS dễ dàng thực hiện và thu thập, xử lí

kết quả. Qua đó góp phần tạo sự say mê, hứng thú cho HS trong quá trình học tập.

Sau khi các hệ quả được kiểm nghiệm, đến đây đã tạo niềm tin khoa học cho

các em về kiến thức của bài học .

100

Thực tế hoạt động này mất 20 phút, và phù hợp với thời gian dự kiến cho

hoạt động này. Điều này cho thấy các TN trên có vai trò vô cùng quan trọng trong

bài học, nó giúp rút ngắn thời gian làm TN và cho kết quả chính xác mà ở các TN

truyền thống không làm được điều này.

Hoạt động 4: GV tổng kết và bổ sung kiến thức về đại lượng động lượng và

định luật bảo toàn động lượng.

GV bổ sung các kiến thức về khái niệm động lượng, định luật bảo toàn động

lượng và các lưu ý khi vận dụng các kiến thức này.

B. Phân tích tiến trình dạy học bài “Cơ năng”

1. Hoạt động 1: Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết

Để làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết, GV tiến hành 2 TN định tính nhỏ, thứ

nhất thả rơi một quả bóng cao su, thứ hai cho con lắc lò xo chuyển động qua lại

quanh VTCB gọi là dao động. Trong hai trường hợp trên vật đều chịu tác dụng của

lực thế, động năng và thế năng của vật có thay đổi trong quá trình chuyển động

không? Và vì sao ta nhận biết được điều này?

Cách làm nảy sinh vấn đề này ban đầu đã thu hút sự hứng thú, quan tâm và

thích thú của HS. Hầu hết HS đều dễ dàng trả lời được : “Có thay đổi. Vì vận tốc,

và độ cao, cũng như độ biến dạng của lò xo luôn thay đổi trong quá trình vật chuyển

động”. GV tiếp tục yêu cầu: “Có nhận xét gì về sự thay đổi này?”. Lúc này HS vẫn

chưa rút ra được nhận xét, GV gợi ý: “ Khi ta thả quả bóng rơi thì có nhận xét gì về

vận tốc và độ cao của nó ?”. Đến đây, nhiều HS đã phát hiện ra rằng khi động năng

tăng lên thì thế năng giảm và ngược lại. GV làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết: “Sự

biến đổi đó có tuân theo quy luật nào không?”

Trong hoạt động này thời gian thức tế là 5 phút, phù hợp với dự kiến của tiến

trình. HS đã bắt đầu bị lôi cuốn, hứng thú vào vấn đề cần giải quyết.

2. Hoạt động 2: Suy đoán giải pháp giải quyết vấn đề nhờ suy luận lí thuyết

và thực hiện giải pháp đã suy đoán

Sau khi nêu câu hỏi khái quát, GV gợi ý giải pháp tìm câu trả lời: “Để tìm

mối liên hệ giữa độ biến thiên động năng và độ giảm thế năng của một vật khối

101

lượng m rơi từ độ cao z1 xuống z2 so với mặt đất và của con lắc lò xo nằm ngang

khi lò xo biến dạng từ x1 đến x2, ta có thể dùng những kiến thức cũ gì đã học?” Với

các kiến thức cũ đã học, HS dễ dàng tìm câu trả lời: “Dùng định lí động năng và

công thức tính độ giảm thế năng để tìm ra mối liên hệ trên”. Lúc này, GV yêu cầu

HS viết định lí động năng và công thức tính độ giảm thế năng trong phiếu học tập

và yêu cầu một HS lên bảng viết câu trả lời. Sau khi HS viết câu trả lời xong, GV

yêu cầu HS nhận xét về độ biến thiên động năng và độ giảm thế năng trong 2 trường

hợp này. HS phát biểu: “ Bằng nhau vì cùng bằng công của lực thế”. Đến đây, GV

yêu cầu HS tìm quy luật biến đổi của các đại lượng động năng và thế năng ở hai vị

2 1

2 2

1 = mv mgz mv mgz 2

1 2

2 1

2 2

1 = kx mv 2

1 mv 2

1 kx 2

1 2 Thời gian dự kiến là 15 phút, phù hợp với thực tế dạy học hoạt động này.

trí 1 và 2 trong hai trường hợp trên. HS tìm ra quy luật:

Điều này chứng tỏ, một là các kiến thức cũ này vừa mới học nên HS dể dàng vận

dụng để thực hiện giải pháp suy đoán, hai là HS bắt đầu quen với phương pháp học

mới, tự lực tím kiếm giải pháp và thực hiện giải pháp.

3. Hoạt động 3: Thiết kế phương án TN và tiến hành TN để kiểm nghiệm

kết quả rút ra từ suy luận lí thuyết.

GV đặt vấn đề:“Kết luận trên được rút ra từ lí thuyết, chúng ta có thể sai sót

ở một khâu nào đó. Vì vậy, làm thế nào để kiểm nghiệm được nhờ TN kết quả đã rút

ra”. Lúc này, HS đã biết các chức năng của cảm biến sonar vì đã được giới thiệu ở

bài trước “ Động lượng – Định luật bảo toàn động lượng”. GV nêu yêu cầu: “Đối

tượng thí nghiệm của chúng ta là một vật rơi tự do và một con lắc lò xo dao động

theo phương thẳng đứng thay vì nằm ngang để giảm ma sát”.

GV phải giải thích rõ cho HS là tại sao không sử dụng TN con lắc lò xo nằm

ngang mà lại dùng con lắc lò xo treo thẳng đứng. Đó là do một số nguyên nhân sau,

thứ nhất TN con lắc lò xo dao động theo phương ngang khó thực hiện vì nó đòi hỏi

phải loại bỏ ma sát của vật nặng đối với mặt phẳng ngang, để làm điều này ta cần

102

dùng bộ TN đệm không khí, khi đó thiết bị TN rất cồng kềnh, không thuận lợi cho

việc di chuyển. Thứ hai, khi con lắc dao động theo phương thẳng đứng thì lực cản

không khí không đáng kể nên cho kết quả TN chính xác cao, đồng thời thiết bị gọn

nhẹ.

GV lưu ý HS là trong trường hợp con lắc dao động thẳng đứng, thì nó vừa

chịu tác dụng của trọng lực, vừa chịu tác dụng của lực đàn hồi. GV phải chứng

minh cho HS thấy, trong trường hợp này, con lắc có hai loại thế năng là thế năng

đàn hồi và thế năng trọng trường và gọi chung là thế năng của con lắc lò xo, có biểu

1 tW kx . = 2

thức là

GV hỏi: “Cho vật rơi tự do từ độ cao z xuống mặt đất. Làm thế nào để tìm

vận tốc của vật ngay khi chạm đất bằng kết luận trên?”. HS dễ dàng trả lời: “Hệ

v 2

quả cần kiểm nghiệm là ”. GV hỏi tiếp: “Trong trường hợp tổng quát, ở

−

)

hai vị trí bất kì hệ quả cần rút ra là gì ?” . HS phát biểu: “Hệ quả cần kiểm nghiệm

2 v 2

2 v 1

g z 2 ( 1

”. GV tiến hành TN và thu thập số liệu, biểu diễn đồ thị trên mà là

hình máy chiếu.

Hình 3.2. Đồ thị vị trí và vận tốc theo thời gian của vật rơi tự do

GV yêu cầu HS nhận xét đồ thị thu được và đi đến xác nhận kết quả từ suy

luận lí thuyết có được trong trường hợp vật rơi tự do.

103

GV tiếp tục đặt vấn đề:“Nếu vận dụng kết quả trên thì rút ra kết luận gì về

hai vị trí biên của con lắc lò xo dao động thẳng đứng”. HS dễ dàng rút ra hệ quả

cần kiểm nghiệm là x1 = x2. GV tiến hành TN và yêu cầu HS nhận xét hai vị trí

biên trên đồ thị và so sánh với 2 hệ quả mới rút ra.

Hình 3.3. Đồ thị vị trí và vận tốc theo thời gian của con lắc lò xo

dao động thẳng đứng

= hằng số, tức là tổng động năng và thế năng không đổi theo thời gian,

1 2

GV mở rộng thêm, nếu ta xét ở các vị trí bất kì thì hệ quả rút ra là

ta có thể đi thiết lập đồ thị của hàm tổng động năng và thế năng. GV hỏi:“Vậy đồ

thị hàm này phải có dạng như thế nào?”. HS trả lời: “Đồ thị có dạng đường thẳng

vuông góc với trục tung và song song với trục hoành (trục thời gian)”. Đến đây, GV

thiết lập vẽ đồ thị và yêu cầu HS so sánh đồ thị thực tế thu được với giải pháp đã

suy đoán.

104

Hình 3.4. Đồ thị cơ năng theo thời gian của con lắc lò xo dao

động thẳng đứng

Thực tế hoạt động này mất 20 phút, và phù hợp với thời gian dự kiến cho

hoạt động này. Điều này một lần nữa cho thấy các TN dùng cảm biến sonar có vai

trò vô cùng quan trọng trong dạy học các kiến thức cơ học, nó giúp rút ngắn thời

gian làm TN và cho kết quả chính xác mà ở các TN truyền thống không làm được

điều này.

Hoạt động 4: GV tổng kết và bổ sung kiến thức về khái niệm cơ năng và

định luật bảo toàn cơ năng.

GV bổ sung các kiến thức về khái niệm cơ năng và định luật bảo toàn cơ

năng và các lưu ý khi vận dụng các kiến thức này.

3.2.2. Phân tích định lượng kết quả kiểm tra

3.2.2.1.Tính toán các số liệu cần thiết [12]

Để so sánh kết quả kiểm tra của hai lớp TN và ĐC từ đó có những

đánh giá về chất lượng nắm kiến thức của HS và hiệu quả dạy học của tiến trình dạy

học có sử dụng bộ thí nghiệm cơ học dùng cảm biến SONAR, chúng tôi tiến hành

lập bảng phân phối tần suất, phân phối tần suất tích lũy và tính toán các tham số đặc

trưng như:

in x i n

- Giá trị điểm trung bình:

)

105

− ( n x i i − n

- Phương sai: và độ lệch chuẩn cho biết

mức độ phân tán của điểm số.

s = x

α= − = −

ε =

1 0, 05 0, 95

1, 96.

- Hệ số biến thiên:

.tε= ∆ khi

∆ , với sai

w )

∆ =

- Sai số chọn mẫu: thì

f n

− (1 n

, trong đó ( f là số HS đạt yêu cầu, n số chọn mẫu trung bình

là tổng số HS làm bài kiểm tra).

3.2.2.2.Kết quả tính toán

Lớp

Tổng HS

TN ĐC

35 35

0 0 0

1 0 0

2 1 2

3 1 3

4 2 5

Điểm số 6 5 5

5 2 7

7 8 7

8 12 5

9 3 1

10 1 0

 Bảng thống kê điểm kiểm tra của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng

Bảng 3.1. Bảng thống kê điểm kiểm tra của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng

Điểm số 6 5

Lớp Tổng HS 35 35

TN ĐC

1 0 2.86 0 5.71

4 3 5.71 2.86 8.57 14.28

10 5.71 14.28 22.85 34.29 8.57 2.86 20

14.29 2.86

14.28

0 0 0

 Bảng phân phối tần suất

Bảng 3.2. Bảng phân phối tần suất của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng

Lớp Tổng HS

Điểm số 6 5

0 1 10 0 0 2.86 5.72 11.43 17.14 31.42 54.27 88.56 97.13 100 100 0 0 5.71 14.28 28.56 48.56 62.84 82.84 97.13

100

35 35

TN ĐC

 Bảng phân phối tần suất tích lũy

Bảng 3.3. Bảng phân phối tần suất tích lũy của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng

106

Tham số cần tìm

Lớp

Tổng HS

2s 3.08

1.75

V(%) 25.31

x ε± ± 6.914 0.105 ± 5.600 0.150

3.42

1.85

ĐC

 Các tham số cần tìm

Bảng 3.4. Bảng xác định các tham số cần tìm của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng

107

Đồ thị phân bố tần suất

Hình 3.5. Đồ thị phân bố tần suất của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng

 Đồ thị phân bố tần suất tích lũy

D Hình 3.6. Đồ thị phân bố tần suất tích lũy của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng

Dựa vào bảng số liệu và các đồ thị trên chúng tôi có những nhận xét sau:

- Điềm trung bình của lớp TN cao hơn lóp ĐC và hệ số biến thiên nhỏ hơn

lớp ĐC. Điều này chứng tỏ hệ số phân tán của lớp TN giảm so với lớp ĐC.

- Số HS đạt yêu cầu của lớp TN nhiều hơn lớp ĐC.

108

- Đường tích lũy của lớp TN nằm dưới, bên phải so với đường tích lũy của

lớp ĐC.

Như vậy có thể sơ bộ kết luận, kết quả kiểm tra của lớp TN cao hơn lớp ĐC.

3.2.3. Kiểm định giả thuyết thống kê

Muốn kiểm chứng xem kết quả lớp TN cao hơn lớp đối chứng có phải là do

ngầu nhiên không, hay là do sử dụng bộ thí nghiệm cơ học dùng cảm biến SONAR

mang lại, chúng tôi phân tích số liệu bằng phương pháp kiểm định giả thuyết.

Cần kiểm tra giả thuyết H0: “Điểm trung bình của nhóm TN lớn hơn điểm

trung bình của nhóm ĐC là không có ý nghĩa, với mức ý nghĩa α”

Giả thuyết H1: “Điểm trung bình của nhóm TN lớn hơn điểm trung bình của

nhóm ĐC một cách có ý nghĩa”

Để kiểm tra giả thuyết trên, trước hết chúng tôi kiểm định sự khác nhau giữa tổng thể của phương sai s2 của hai nhóm TN và ĐC là có ý nghĩa hay không với mức ý nghĩa α?

TNs và

2 DCs

2 s TN 2 s DC

Chúng tôi tính đại lượng thì sự khác nhau giữa , nếu F Fα<

0,9

là không có ý nghĩa. Cụ thể ta tính như sau:

F α

TNs và

2 DCs

3,08 3, 42

2 s TN 2 s DC

. Vậy sự khác nhau tổng thể giữa là không có ý

nghĩa.

−

(

n TN

2 DC

x TN

Từ đó, chúng tôi tính tiếp đại lượng kiểm định t theo công thức:

2 s TN +

DC −

. n DC + n

1) n TN

n TN n TN

Với

α=

− =

0,05

2 68

Sau khi tính được t, ta đem so sánh với giá trị tới hạn tαđược tra trong bảng

n TN

phân phối Student ứng với mức ý nghĩa và bậc tự do

tα≥ thì sự khác nhau giữa điểm trung bình của nhóm TN và nhón ĐC

Nếu t

là có ý nghĩa và ngược lại.

α=

0,05

Cụ thể ta tính được: s = 1,8 và t = 3,05

Tra bảng Student với mức ý nhĩa thì tα= 1,65 .

109

Kết quả phân tích cho thấy t = 3,05 > tα= 1,65. Như vậy giả thuyết H0 bị bác

bỏ. Giả thuyết H1 được chấp nhận. Vậy điểm trung bình của nhóm TN lớn hơn

điểm trung bình của nhóm ĐC với mức ý nghĩa 0,05.

Điều đó có ý nghĩa là tiến trình dạy học có sử dụng bộ thí nghiệm cơ học

dùng cảm biến SONAR đạt hiệu quả cao hơn dạy học bình thường.

3.2.4. Bước đầu đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học đã thiết kế

được trong việc nâng cao tính hứng thú, tích cực, sáng tạo của HS trong

học tập

Vì chưa quen với phương pháp dạy học mới, đặc biệt sử dụng TN trong học

tập nên HS ban đầu còn bỡ ngỡ với TN, thụ động, rụt rè trong việc phát biểu ý kiến

trước lớp, chẳng hạn như trong hoạt động suy đoán giải pháp và thực hiện giải pháp

đã suy đoán ở tiến trình dạy bài “ Động lượng – Định luật bảo toàn động lượng”

Do sử dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề nên tiến trình dạy học

thiết kế được không chỉ lôgíc mà còn phù hợp với năng lực nhận thức của HS. Mặt

khác, trong quá trình dạy học, tôi cố gắng tạo không khí học tập thoải mái và động

viên, khích lệ HS kịp thời. Vì thế, thực tế dạy học trên lớp ở các giờ thực nghiệm

cho thấy: GV đã cuốn hút được HS tham gia các hoạt động nhận thức một cách tự

nhiên, chủ động và tích cực:

+ HS hăng hái tham gia phát biểu ý kiến, song vẫn chăm chú lắng nghe khi

GV nhấn mạnh những vấn đề quan trọng

+ HS hăng hái thảo luận để giải quyết các nhiệm vụ học tập chung và khi

cần, vẫn tập trung, tự lực giải quyết các nhiệm vụ học tập dành cho mỗi cá nhân

Trong quá trình học tập, HS được thực tế hoạt động phỏng theo con đường

nhận thức của nhà khoa học: Đề xuất giả thuyết, dự đoán giải pháp, đề xuất phương

án TN, phân tích kết quả thực nghiệm, dự đoán quy luật đồ thị,...và các em đã đáp

ứng tương đối tốt các hoạt động sáng tạo này. Chứng tỏ, HS đã được trải nghiệm

thực sự hoạt động nhận thức sáng tạo và bước đầu, được “luyện tập” tự sáng tạo

thông qua học tập theo tiến trình dạy học kể trên.

110

3.2.5. Ưu điểm, nhược điểm của bộ TN cơ học dùng cảm biến SONAR

trong dạy học chương “ Các định luật bảo toàn”.

Về mặt ưu điểm, các TN cơ học dùng cảm biến SONAR trong dạy học

chương “ Các định luật bảo toàn” như đã phân tích, cho kết quả TN rất nhanh chóng

và chính xác, bỏ qua các giai đoạn tính toán trung gian, điều này khắc phục được

những nhược điểm của các TN cơ học truyền thống. Giúp HS có nhiều thời gian để

suy đoán giải pháp, thực hiện các giải pháp đã suy đoán, cũng như có nhiều thời

gian để phân tích, xử lí, rút ra nhận xét để kiểm nghiệm kết quả suy đoán.

Tiến trình dạy học có sử dụng các TN cơ học dùng cảm biến SONAR làm

cho hoạt động dạy và học trở nên sinh động, giúp HS tiếp thu kiến thức một cách dễ

dàng và chủ động hơn. Góp phần nâng cao khả năng tự lực và sáng tạo của HS.

Qua các bài học có sử dụng TN dùng cảm biến SONAR với sự hỗ trợ của

máy vi tính, HS được rèn luyện kỹ năng đọc và nhận xét đồ thị, giúp HS nhanh

chóng nắm vững kiến thức cơ bản. Đồng thời, tạo được nhiều tình huống giúp HS

kết hợp giữa việc quan sát với sự phân tích tổng hợp các số liệu để đi đến khái quát

hóa, nắm vững hiện tượng, bản chất của sự vật và các quá trình xảy ra trong khoảng

thời gian quá ngắn khó tiếp thu.

Tuy nhiên, bên cạnh những kết quả thu được, việc sử dụng các TN cơ học

dùng cảm biến SONAR hiện nay ở trường phổ thông còn gặp nhiều khó khăn về

mặt thiết bị, do phần lớn các trường phổ thông hiện nay vẫn chưa có kinh phí để

trang bị đầy đủ các phòng học có máy chiếu và các bộ TN hiện đại như bộ TN xe

động lực, đệm không khí…

3.3. Kết luận chương 3

Thông qua việc tổ chức thực nghiệm và đánh giá kết quả thực nghiệm một

cách nghiêm túc, khoa học, tôi có thể bước đầu kết luận một số nội dung sau:

- Tiến trình dạy học một số kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn”

xây dựng được về cơ bản là khả thi, phù hợp với thực tế dạy học (đặc điểm kiến

thức, nhận thức của HS, thời gian,...) ở nhà trường phổ thông hiện nay. HS thực sự

bị lôi cuốn vào hoạt động giải quyết vấn đề, đáp ứng được hầu hết các nhiệm vụ

111

nhận thức đặt ra và có những ý tưởng mới sáng tạo. Mặc dù cần chuẩn bị trước khi

lên lớp nhiều hơn, nhưng trong quá trình dạy học, GV dễ dàng làm chủ các tình

huống học tập, định hướng hiệu quả, kịp thời các hoạt đông của HS, đảm bảo thực

hiện được các mục tiêu dạy học đã đề ra.

- Trong tiến trình dạy học đã thiết kế được, HS được thực tế hoạt động

phỏng theo con đường nhận thức của nhà khoa học: Đề xuất giả thuyết, dự đoán giải

pháp giải quyết vấn đề, đề xuất phương án TN, phân tích kết quả thực nghiệm, dự

đoán quy luật đồ thị,...và các em đã đáp ứng tương đối tốt các hoạt động này.

Chứng tỏ, HS đã được trải nghiệm thực sự hoạt động nhận thức sáng tạo và bước

đầu, được “luyện tập” tư duy sáng tạo thông qua học tập theo tiến trình dạy học kể

trên.

- Bộ TN cơ học dùng cảm biến SONAR trong dạy học chương “Các định

luật bảo toàn” đáp ứng được các yêu cầu theo định hướng nâng cao hiệu quả hoạt

động nhận thức tích cực, sáng tạo của HS, góp phần làm cho HS say mê và hứng

thú trong học tập.

- Mặc dù, đã đem lại kết quả thực nghiệm bước đầu khẳng định tính khả thi

và hiệu quả của tiến trình dạy học đã thiết kế được, song phương pháp thực nghiệm

chúng tôi áp dụng chưa phải là phương pháp hoàn thiện. Chúng tôi mới chỉ tiến

hành ở một chương của phần cơ học là chương “Các định luật bảo toàn”, nên cần

mở rộng thực nghiệm với các chương khác của cơ học khi đó thì kết quả thực

nghiệm mới trở nên hoàn chỉnh.

112

KẾT LUẬN

Đề tài “Thiết kế bộ thí nghiệm cơ học dùng cảm biến SONAR và sử dụng

trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 trung học phổ thông”

được thực hiện trong thời gian ngắn với quy mô nhỏ, nhưng cũng đã hoàn thành các mục tiêu đã đề ra. Kết quả thu nhận được như sau:

- Hệ thống hóa cơ sở lí luận về lí thuyết xây dựng và sử dụng thiết bị dạy

học. Cụ thể hóa qui trình xây dựng các thiết bị thí nghiệm và qui trình tổ chức

hướng dẫn của giáo viên trong việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm trong từng

giai đoạn của quá trình dạy học vào thực tế.

- Điều tra thực trạng của việc sử dụng thí nghiệm và thực trạng dạy học

phần cơ học ở trường THPT để tìm hiểu phương pháp dạy của giáo viên, phương

pháp học của học sinh, những khó khăn, sai lầm của học sinh, đặc biệt là tình

trạng thiết bị thí nghiệm và việc sử dụng thiết bị thí nghiệm trong quá trình dạy

học Vật lí phần Cơ học.

- Vận dụng qui trình xây dựng thiết bị thí nghiệm đã nghiên cứu, tôi đã Thiết

kế các TN cơ học dùng cảm biến SONAR với bộ TN xe động lực, bộ TN đệm

không khí. TN rơi tự do và các TN về dao động điều hòa của con lắc lò xo và

con lắc đơn dùng cảm biến SONAR.

- Trên cơ sở vận dụng lí luận dạy học nêu và giải quyết vấn đề về việc tổ

chức hoạt động nhận thức của HS, qui trình sử dụng thiết bị thí nghiệm, phân tích

kết quả điều tra về tình hình dạy học chương “Các định luật bảo toàn”, tôi đã

soạn thảo tiến trình dạy học một số nội dung kiến thức trong chương trên với sự

hỗ trợ của bộ TN cơ học dùng cảm biến SONAR đã xây dựng. Các tiến trình dạy

học này đã khai thác tiềm năng của các thiết bị thí nghiệm đối với việc phát huy

tính tích cực, phát triển năng lực sáng tạo và nâng cao chất lượng kiến thức của

HS.

- Các tiến trình dạy học đã xây dựng ở chương “Các định luật bảo toàn”

được đưa vào thực nghiệm sư phạm ở trường THPT Nhân Việt. Kết quả thực

nghiệm sư phạm đã cho phép rút ra những kết luận về hiệu quả của tiến trình dạy

113

học và hiệu quả của thí nghiệm đối với việc kích thích hứng thú học tập, phát huy

tính tích cực, và nâng cao chất lượng kiến thức của học sinh.

Với kết quả như trên, đề tài đã đạt được mục đích đề ra và khẳng định

được giả thuyết ban đầu: Nếu thiết kế được bộ thí nghiệm cơ học dùng cảm biến

SONAR đáp ứng các yêu cầu về mặt sư phạm và sử dụng các thí nghiệm một cách

hợp lí vào quá trình dạy học nội dung “Các định luật bảo toàn”, lớp 10, chương

trình vật lí phổ thông thì có thể nâng cao hiệu quả của việc dạy học.

114

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Phạm Hữu Tòng (1993), Didatic Vật lí, Trường ĐHSP Hà Nội I.

2. Trần Huy Hoàng (2006), Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của máy vi

tính trong dạy học một số kiến thức cơ học và nhiệt học THPT, Luận án tiến sĩ giáo

dục, ĐHSP Vinh.

3. Nguyễn Đức Thâm (1996), Vận dụng phương pháp nghiên cứu Vật lí trong dạy

học Vật lí ở trường phổ thông (Kỷ yếu Hội nghị khoa học toàn quốc về dạy học Vật

lí và đào tạo giáo viên Vật lí), Hà Nội.

4. Phan Gia Anh Vũ (2000), Nghiên cứu xây dựng và sử dụng phần mềm dạy học

cho chương trình động học và động lực học lớp 10 THPT, Luận án tiến sĩ giáo dục,

ĐHSP Vinh.

5. Phạm Hữu Tòng (2004), Dạy học Vật lí ở trường phổ thông theo định hướng phát

triển hoạt động tích cực, tự chủ, sáng tạo và tư duy khoa học, NXB ĐHSP Hà Nội.

6. Từ điển Tiếng Việt (1997), NXB Đà Nẵng.

7. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng (1999), Tổ chức hoạt động nhận thức

của học sinh trong dạy học Vật lí ở trường phổ thông, NXB ĐHQG Hà Nội.

8. Phạm Hữu Tòng (2011), Chiến lược dạy học giải quyết vấn đề: Tổ chức, định

hướng hành động tìm tòi sáng tạo giải quyết vấn đề và tư duy khoa học của học

sinh, NXB ĐHSP Hà Nội.

9. Nguyễn Anh Thuấn (2007), Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy

học chương “Sóng cơ học” ở lớp 12 THPT theo hướng phát triển hoạt động nhận

thức tự lực, sáng tạo của học sinh, Luận án tiến sĩ giáo dục học, ĐHSP Hà Nội.

10. V.ÔKôn(1976), Những cơ sở của việc dạy học nêu vấn đề, NXB Giáo Dục.

11. Nguyễn Ngọc Hưng, Bài giảng tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh trong

dạy học Vật lí ở trường phổ thông, ĐHSP TP. Hồ Chí Minh.

12. Hoàng Chúng (1992), Phương pháp thống kê trong giáo dục, NXB Giáo Dục.

13. Bộ giáo dục và đào tạo (2007), Sách giáo khoa Vật lí 10, NXB Giáo Dục.

14. Bộ giáo dục và đào tạo (2007), Sách giáo viên Vật lí 10, NXB Giáo Dục.

15.http://www.vernier.com

PHỤ LỤC 1: ĐỀ KIỂM TRA VÀ THANG ĐIỂM ĐÁP ÁN

ĐỀ KIỂM TRA CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN”

Môn: Vật Lí Thời gian: 45 phút

A. Trắc nghiệm (10 câu – 5điểm)

Câu 1: Điều nào sau đây không đúng?

A. Động năng có thể có giá trị bằng không, dương hay âm.

B. Thế năng có thể có giá trị bằng không, dương hay âm.

C. Cơ năng có thể có giá trị bằng không, dương hay âm.

D. Công suất, năng lượng và công tất cả đều là những đại lượng vô hướng.

Câu 2: Chỉ ra phát biểu sai khi nói về động lượng của một chất điểm.

A. Động lượng là đại lượng vectơ và luôn cùng chiều với vectơ vận tốc.

B. Động lượng có đơn vị là kg.m/s.

C. Động lượng có giá trị không thay đổi đối với mọi hệ quy chiếu.

D. Khi chất điểm chuyển động thẳng đều thì động lượng là vectơ không đổi.

Câu 3: Một động cơ hoạt động với công suất 10 kW để nâng đều một kiện hàng có

trọng lượng 2000 N lên độ cao h =40 m. Thời gian thực hiện công việc này là

A. 4 s. B. 5 s. C. 8 s. D. 10 s.

Câu 4: Một nhà thầu khoán muốn đưa một lô gạch từ mặt đất lên tầng cao của một

ngôi nhà một cách nhanh chóng. Theo em, nhà thầu khoán quan tâm tới đại lượng

vật lí nào sau đây khi thực hiện công việc đó?

A. Công. B. Năng lượng. C. Thế năng. D. Công suất.

Câu 5: Một vật có khối lượng 5 kg trượt từ đỉnh một mẳng nghiêng dài 20m, biết mặt phẳng nghiêng hợp với phương ngang một góc 300. Tính công của trọng lực khi

vật đi hết dốc.

A. 500 J. B. 1000 J. C. 850 J. D. -500 J.

Câu 6: Một chất điểm đang đứng yên bắt đầu chuyển động thẳng biến đổi đều.

Động năng của chất điểm bằng 150 J sau khi chuyển động được 1,5 m. Lực tác

dụng vào chất điểm có độ lớn bằng

A. 0,1 N B. 1 N. C. 10 N. D. 100 N.

Câu 7: Vật M được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc đầu bằng 3 3 m/s. Khi

2 3

độ cao cực đại đối với điểm ném thì có vận tốc bằng vật M lên độ cao bằng

A. 2 m/s. B. 2,5 m/s . C. 3 m/s. D. 3,5 m/s.

Câu 8: Một trái banh có khối lượng 1 kg chuyển động với tốc độ 2m/s hướng

vuông góc với tường rồi nẩy trở lại theo phương cũ với tốc độ 1,5 m/s. Sự thay đổi

động lượng của trái banh trong thời gian va chạm với tường có độ lớn

A. 0,5 kg.m/s. B. 3,5 kg.m/s. C. 0. D. 2 kg.m/s.

Câu 9: Chuyển động nào dưới đây là chuyển động bằng phản lực?

A. Vận động viên bơi lội đang bơi

B. Chuyển động của máy bay trực thăng khi cất cánh.

C. Chuyển động của vận động viên nhảy cầu khi giậm nhảy.

D. Chuyển động của con mực.

Câu 10: Một quả bóng được ném với vận tốc đầu xác định. Đại lượng nào không

đổi trong quá trình quả bóng chuyển động?

A. Thế năng. B. Động lượng. C. Động năng. D. Gia tốc.

B. Tự luận (5 điểm)

Câu 1: (3 điểm) Vật 10 kg trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng dài 10m, nghiêng 30o so với phương ngang. Cho g = 10m/s2.

a) Tìm cơ năng và vận tốc của vật tại chân mặt phẳng nghiêng khi bỏ qua ma sát.

b) Thực tế có ma sát với hệ số ma sát trên mặt phẳng nghiêng là 0,2. Tìm vận tốc

của vật tại chân mặt phẳng nghiêng. (Cho cos30o = 0,87).

c)Sau đó vật tiếp tục chuyển động trên mặt phẳng ngang đi thêm 5m thì dừng.

Tìm hệ số ma sát trên mặt phẳng ngang.

Câu 2: (2 điểm) Người ta bắn một viên đạn khối lượng 10 g vào một bao cát treo

trên một sợi dây. Viên đạn cắm vào bao cát và ngay sau va chạm cả hai chuyển

động với vận tốc 0,5 m/s. Tính độ lớn vận tốc của viên đạn trước khi chạm vào cát.

Biết khối lượng bao cát là 12 kg.

ĐÁP ÁN VÀ THANG ĐIỂM

A. Trắc nghiệm: (10 câu – 5 điểm)

B. Tự luận: (5 điểm)

Câu 1:

a/ Vẽ hình tìm độ cao vật tại đỉnh mặt phẳng nghiêng ............................. 0,25 đ

⇒ Cơ năng : W = 500J ....................................................................... 0,25 đ

Dùng định luật bảo toàn cơ năng :

⇒ Vận tốc của vật tại chân mặt phẳng nghiêng : 10m/s ....................... 0,5 đ

b/ Tìm lực ma sát và công lực ma sát Ams = 173J .................................. 0,5 đ

Dùng định luật bảo toàn năng lượng (hay định lí động năng)

Vận tốc của vật tại chân mặt phằng nghiêng là : 8m/s ..................... 0,5 đ

c/ Dùng định lí động năng cho vật trên mặt phằng ngang :

⇒ Hệ số ma sát trên mặt phẳng ngang là : 0,64 ............................... 1 đ

Câu 2: Viết đúng định luật bảo toàn động lượng .................................... 0,5 đ

Chiếu đúng lên chiều dương đã chọn ................................................. 0,5 đ

⇒ Vận tốc của viên đạn là 600,5 m/s ................................................ 1 đ

PHỤ LỤC 2: BẢNG ĐIỂM BÀI KIỂM TRA

LỚP THỰC NGHIỆM

STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Họ và Tên Trần Thị Thuý An Nguyễn Thị Bạch Nguyễn Thành Danh Lâm Thị Kim Dung Nguyễn Thị Thùy Dương Nguyễn Thị Hồng Đào Nguyễn Thị Hồng Gấm Trương Thụy Cẩm Hà Huỳnh Thị Diễm Hằng Phạm Lê Ngọc Hiền Nguyễn Thị Thuý Kiều Trần Thị Hương Lan Ong Mỹ Linh Nguyễn Ngọc Long Hồ Thị Chúc Mai Bùi Văn Minh Trần Thanh Nam Võ Trọng Nghĩa Phan Thị Yến Nhi Nguyễn Thị Cẩm Nhung Trang Thị Kiều Như Mai Tấn Phát Nguyễn Lê Thịnh Phát Nguyễn Văn Phương Trần Phước Sang Hồ Thanh Tài Hùynh Nhật Thanh Nguyễn Thanh Thông Nguyễn Phúc Thuận Hồ Minh Thuận Hồ Thị Ngọc Thủy Huỳnh Thị Anh Thư Hồ Hoàng Thức Lê Trọng Trí Lê Thị Tường Vi Điểm 6 7 7.5 1.75 6.75 8 7.25 4.5 8 8 7 4 8.75 4.75 9.5 3 7 8 7.75 5.5 7.5 7 9 5.5 8 8.5 6 8 4 7.5 5.5 7 7.75 6.5 7.5 Điểm làm tròn 6 7 8 2 7 8 7 5 8 8 7 4 9 5 10 3 7 8 8 6 8 7 9 6 8 9 6 8 4 8 6 7 8 7 8

LỚP ĐỐI CHỨNG

STT Họ và Tên

Phạm Ý Kỳ Duyên

Điểm 2 5 6.5 7 4 7.75 4 7 2.5 8 9 4.25 2 7 8 5 7.25 5 4 6.5 5.25 8 3 7.5 6 5 4 5.75 6.5 6 4.5 6 3 5 5.5 Điểm làm tròn 2 5 7 7 4 8 4 7 3 8 9 4 2 7 8 5 7 5 4 7 5 8 3 8 6 5 4 6 7 6 5 6 3 5 6

1 Huỳnh Đức An 2 Tạ Hoàng Bảo 3 Nguyễn Qúi Cường 4 Hoàng Văn Dùng 5 Nguyễn Hoàng Dũng 6 7 Đinh Trung Hiếu 8 Lê Quang Hồ 9 Nguyễn Ngọc Minh Huyền 10 Phạm Đức Hưng 11 Nguyễn Thị Kim Hương 12 Trần Thị Anh Khoa 13 Đinh Thị Thảo Lan 14 Trần Bá Lộc 15 Lê Huỳnh My 16 Cao Tuyết Ngân 17 Võ Tấn Nghĩa 18 Đặng Thành Nhân 19 Nguyễn Ngọc Hùynh Như 20 Ngô Công Phát 21 Cao Như Phụng 22 Trần Minh Phụng 23 Nguyễn Thị Thanh Thắm 24 Huỳnh Đức Thịnh 25 Nguyễn Lương Kim Thoa 26 Võ Ngọc Mai Thuy 27 Cao Hồng Thư 28 Nguyễn Đoàn Cẩm Tiên 29 Trần Lâm Tới 30 Nguyễn Ngọc Trâm 31 Trần Thị Thanh Trúc 32 Nguyễn Thanh Tùng 33 Trần Ngọc Viễn 34 Võ Hoàng Vũ 35 Võ Thị Hồng Xuyến

PHỤ LỤC 3: MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM