(SKKN mới NHẤT) SKKN sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học lí thuyết vật lí THPT

Sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học lí thuyết Vật Lí THPT.

Đề tài:

A.ĐẶT VẤN ĐỀ
I. Lý do chọn đề tài
1. Thực trạng.
a, Giáo dục.
Việc ứng dụng CNTT trong dạy học là một điều hết sức cần thiết và là một
xu hướng khi muốn đổi mới phương pháp dạy học “quan niệm lấy người học làm
trung tâm”.
b, Bộ mơn.
- Phịng bộ mơn chưa có hoặc đã có thì việc sắp xếp, quản lí và bảo quản các trang
thiết bị - đồ đùng dạy học chưa hợp lí và khoa học.
- Có những thí nghiệm biểu diễn, chứng minh về chất lượng và số lượng chưa đủ
để đảm bảo tốt (thời lượng, hiệu quả…) trong q trình dạy học.
- Có những thí nghiệm khó thực hiện thành cơng vì nhiều điều kiện như do thời
tiết quá nóng, quá lạnh, ẩm; thiết kế dụng cụ khá phức tạp, nặng, cồng kềnh, hoặc
quá nhỏ khó quan sát; nguồn điện khơng ổn định; hiện tượng khơng rõ rệt; độ
chính xác chưa cao...
- Có các hiện tượng Vật Lí trừu tượng, chưa thể thực hiện thí nghiệm để quan sát
thấy, ví dụ như: đường sức điện, chuyển động điện tích trong điện trường (từ
trường), mẫu ngun tử Bohr...
- Có những bộ thí nghiệm khá đắt tiền
2. Giải pháp.
Khi nghiên cứu và ứng dụng phần mềm Physics 2.1(Part II) kết hợp
PowerPoint (với đồ dùng dạy học kèm theo: máy vi tính, màn hình) trong dạy học
Vật Lí chương trình cơ bản. Việc thiết kế, sử dụng các thí nghiệm ảo, chứng minh,
mơ phỏng các hiện tượng Vật Lí đã và đang đem lại hiệu quả cao trong dạy học Vật
Lí. Với phương pháp thay thế các thí nghiệm thật (khơng kể bài thực hành) sẽ giảm
được nhiều chi phí trong việc mua trang thiết bị dạy học. Vì vậy, tơi đã viết sáng

kiến kinh nghiệm với đề tài: “Sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học lí thuyết Vật
Lí THPT”.
II. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

1
download by :


1. Mục tiêu.
- Tạo niềm tin, đam mê, hứng thú với Vật Lí cho học sinh.
- Nâng cao chất lượng bộ môn.
2. Nhiệm vụ.
- Nghiên cứu và đề xuất các phương pháp sử dụng, thiết kế các thí nghiệm ảo biểu
diễn, chứng minh, mơ phỏng các hiện tượng Vật Lí lớp 10, 11 bằng phần mềm
Physics 2.1(Part II).
- Khảo sát tính khả thi và hiệu quả của q trình dạy học Vật Lí có sử dụng
Physics 2.1(Part II). .
III. Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1. Khách thể.
Học sinh với bộ mơn Vật Lí
2. Đối tượng.
- Phần mềm Physics 2.1(Part II).
- Tính khả thi và hiệu quả.
3. Phạm vi nghiên cứu.
Chương trình Vật Lí lớp 10 và 11.
4. Giả thuyết khoa học.
Trong tương lai, nhà trường THPT sẽ xây dựng dựa trên mơ hình lớp học
TLC (Teaching And Learning With Computer), chương trình dạy học theo dự
án. Phần mềm Physics 2.1(Part II) là rất cần thiết và không thể thiếu trong q trình
dạy học Vật Lí trong đó.

5. Phương pháp nghiên cứu.
- Phương pháp nghiên cứu lý luận:
Thu thập những thông tin lý luận ứng dụng công nghệ thơng tin trong dạy
học Vật Lí trên các tập san giáo dục, các bài tham luận ở các diễn đàn Vật Lí trên
các Website (Internet).
- Phương pháp quan sát:
Quan sát các hoạt động của học sinh trong các tiết Vật Lí.
- Phương pháp điều tra:
Trị chuyện, trao đổi với học sinh.

2
download by :


B. NỘI DUNG
I. Tổng quan về Physics 2.1(Part II)
1. Thông tin về nhóm tác giả, chương trình.

2. Download và cài đặt.
- Vào website hoặc để tải chương
trình hoặc mua đĩa “Các thí nghiệm chứng minh Cơ, nhiệt, điện, quang ở THPT”
tại 147. Hoàng Diệu- TP Đà Nẵng(0511-3582217)
- Thuộc dạng “tự chạy”, chạy một trong những file sau:

3. Giao diện.

3
download by :

4. Chức năng - nội dung.
Đây là một phần mềm vi tính thiết kế các thí nghiệm ảo biểu diễn, chứng minh, mơ
phỏng các hiện tượng Vật Lí về điện, từ trường, quang học và vật lí hiện đại. Có thể
nghiệm lại được một số bài toán.

4
download by :


5
download by :


5. Ưu điểm.
- Khơng cần cài đặt phức tạp, có thể chạy ngay trên đĩa CDR hoặccó thể chép vào
bất cứ ổ đĩa cứng nào trên máy vi tính để sử dụng.
- Tính linh động, với dung luợng 280MB nên có thể lưu trữ trên ổ cứng di động.
- Hoạt động tốt trên các hệ điều hành từ Windows 98 đến Windows XP với cấu
hình máy tính khơng cao.
- “Nhẹ”, chiếm ít bộ nhớ Ram - tài nguyên hệ thống máy tính.
- Giá rẻ, chỉ khoảng 7000đồng/1CDR.
- Nội dung phong phú, đa dạng, dễ hiểu, dễ nhớ lâu.
- Trực quan, sinh động, đẹp, chính xác.
- Dễ dàng thao tác sử dụng.
II. Một số bài dạy học minh hoạ tiêu biểu
1. Thiết kế thí nghiệm ảo kiểm chứng định luật bảo tồn động lượng
Bước 1: Phác thảo sơ đồ thí nghiệm.
Thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng được mô tả ở SGK gồm 2 xe
lăn chuyển động trên đệm khơng khí. Do đó, ta cần tạo được một va chạm của 2 xe lăn
chuyển động trên mặt phẳng ngang không ma sát để thu thập các số liệu cần thiết nhằm

kiểm chứng định luật.
Bước 2: Tạo một không gian làm việc riêng cho thí
nghiệm
Trong thí nghiệm này, ta chỉ cần các số liệu về vận tốc của
2 xe lăn sau va chạm. Chính vì vậy, chỉ cần tạo một khơng gian
thí nghiệm vừa đủ để 2 xe lăn chuyển động va chạm vào nhau là
được.

6
download by :

Hình 1


Ta chọn mục Space và kéo rê chuột sang khung làm việc để tạo một khơng gian tiến
hành thí nghiệm ( hình 1)
Bước 3: Đưa các thiết bị từ kho vào khơng gian làm việc.
Để tiến hành thí nghiệm này, ta cần có các thiết bị và các nút hiển thị như sau:

Tên
thiết
bị

Hình ảnh thể
hiện

Hình ảnh thiết bị ,nút
hiển thị

Cơng dụng

Tạo va chạm
để kiểm chứng
định luật
Nhập vào số
liệu
khối
lượng, vận tốc
và thu thập số
liệu vận tốc
sau va chạm để
kiểm
chứng
định luật

Xe đẩy

Hộp
nhập
số liệu.

Mặt
phẳng
ngang

Tạo mặt phẳng
ngang không
ma sát.

Số
lượng

2

4

1

Dụng cụ xe lăn và mặt phẳng ngang được lấy từ kho thiết bị cơ học (Nhóm Motion
& ForceMotion) (hình 2). Nhấp chuột lên dụng cụ tương ứng và kéo rê sang phần
không gian tiến hành thí nghiệm.
Hộp nhập số liệu được lấy từ kho thiết bị hiển thị (Presentation) (hình 3). Ta cần có
4 hộp nhập số liệu, cần chú ý số liệu
ta nhập vào là số liệu về khối lượng
và vận tốc của hai xe trước va chạm.
Sau khi va chạm, vận tốc của hai xe
sẽ thay đổi, vì vậy, hộp nhập số liệu
bây giờ lại là cơng cụ để hiển thị, dựa
vào đó sẽ thu thập được vận tốc của
hai xe sau va chạm. Từ đó kiểm
chứng định luật bảo tồn động lượng.
Hình 3
Hình 2
Bước 4: Sắp xếp, lắp ráp các thiết bị theo sơ đồ thích
hợp.
Các dụng cụ nêu ra ở trên sau khi được “gắp” sang
phần không gian làm việc được sắp xếp như hình trên.
Mặt phẳng ngang được đặt trong phần không gian làm
việc, 2 xe lăn được đặt trên mặt phẳng ngang đó, 4 hộp
nhập số liệu được đặt tùy ý trong khơng gian làm việc
(hình 4)

7
download by :

Hình 4


Bước 5: Thiết lập các thuộc tính cho từng đối tượng.
Ta cần thiết lập thuộc tính cho từng xe lăn một bằng cách nhấp chuột vào ký hiệu
, sau đó nhấp vào núm
và kéo rê chuột đến xe lăn như hình ảnh bên
cạnh. Thao tác này có nghĩa là đã “gán” hộp nhập số liệu này cho xe lăn 1. ( hình 5)
Vấn đề tiếp theo là cần phải thiết lập thuộc tính
hộp nhập số liệu đó là gì?
Trong TNA này, ta cần nhập vào giá trị khối
của xe lăn 1 Nhấp chuột vào chữ Property, một loạt
thuộc tính sẽ hiện ra, nhấp chọn tiếp Mass (khối lượng)
hình dưới đây (hình 6)

của
lượng
các
như

Hình 5

Hình 6

Tiến hành tương tự cho hộp nhập số liệu thứ hai, thuộc tính của hộp nhập số liệu thứ
hai là Velocity (x) ( Vận tốc theo phương x)
Hai hộp nhập số liệu còn lại, lần lượt thiết lập thuộc tính khối lượng và vận tốc theo

phương x cho xe lăn 2.
Bước 6: Tiến hành thí nghiệm, quan sát, đo đạc
Lần lượt nhập các số liệu về vận tốc và khối lượng của xe lăn 1 và xe lăn 2 ở các
hộp nhập số liệu tương ứng. Và nhấn nút Pause/Play
hành thí nghiệm.

trên thanh cơng cụ để tiến

Khi dạy bài này, khi tiến hành làm thí nghiệm, học sinh sẽ quan sát và có thể điền vào bảng
số liệu như sau:

m1

Trước va chạm
v1
m2
v2

Pt

m1

Sau va cham
v’1
m2
v’2

Nhận xét
Ps

Dựa vào bảng số liệu trên, kết hợp tính tốn các em có thể dễ dàng kiểm chứng được
định luật bảo toàn động lượng.
2. Khai thác thí nghiệm ảo sẵn có trong phần mềm Crocodile Physics để kiểm chứng
định luật bảo toàn cơ năng (trường hợp cơ năng con lắc đơn được bảo toàn)
Một đặc điểm của phần mềm Crocodile Physics là đã có các ví dụ được thiết kế sẵn
theo từng chủ đề. Trong phần này, chúng tôi xin giới thiệu cách khai thác ví dụ sẵn có
của phần mềm để vận dụng vào bài dạy cụ thể.

8
download by :


Mở chương trình Crocodile Physics lên, chọn mục Contents ở giao diện ban đầu của
chương trình. Hay trong cửa sổ làm việc chính của chương trình, chọn mục Contents.
Sau đó vào phần Energy and Motion để tìm hiểu các TNA đã thiết lập sẵn cho phần
năng lượng và cơ học.
TNA về sự bảo toàn năng lượng của con lắc đơn nằm trong phần Other
ExampleChange in Energy 2
Khi nhấp chuột vào đó, sẽ hiện ra TNA đã được thiết kế sẵn như hình bên cạnh.
Trong TNA này, các dụng cụ gồm có một con lắc, và 2 đồ thị biểu diễn thế năng và
động năng. Cùng với một đoạn văn
bản giới thiệu TNA này bằng tiếng
Anh. (hình 7)
Ta sẽ thiết kế thêm hai hộp hiển
thị số liệu để TNA này trực quan hơn.
Trước hết, chọn lệnh Save as để lưu
lại TNA này với một tên khác.
Sau đó, chọn Parts Library, chọn
tiếp công cụ hiển thị Presentation để
“gắp” ra hộp hiển thị Number. Tiếp

đến, chọn thuộc tính Properties cho
hai hộp hiển thị này lần lượt là
Kinetic Energy (Total) (Động năng)
Hình 7
và Gravitational Potential Energy
(Thế năng) như hai hình dưới đây
(hình 8 và hình 9)

Hình 8

Hình 8

Hình 9

Có thể tiến hành thay đổi số liệu khối lượng của quả nặng và tốc độ của quả nặng.
Sau đó học sinh sẽ quan sát đồ thị, ghi nhận các số liệu về thế năng và động năng ở từng
thời điểm khác nhau để kiểm chứng định luật bảo toàn cơ năng cho trường hợp con lắc
đơn.
3. Điện trường.
Bài 3. Điện trường. Đường sức điện. Cường độ điện trường.
- Vấn đề đặt ra:

9
download by :


+ Hình 3.8,9 SGK/19 hình dạng đường sức điện trong trường hợp 2 điện tích cùng
độ lớn. Thế thì nếu hai điện tích khác độ lớn sẽ có hình dạng như thế nào? Khoảng
cách 2 điện tích ảnh hưởng đến hình dạng đường sức điện ra sao?
+ Đường sức điện của một điện tích khi khác nhau về độ lớn thì khác nhau?

+ Các đặc điểm của đường sức điện?
+ Học sinh “nghi ngờ” công thức(3.2), (3.3) SGK/17, (3.4)SGK/18.
- Giải quyết vấn đề: Kích đơi chuột trái vào biểu tượng đã hiện màu xanh đậm sau:

10
download by :


+ Nghiệm lại cơng thức theo cách sau:
+ Ví dụ: Tính cường độ điện trường do điện tích q = 1,6.10 -19C gây ra tại điểm cách nó
đoạn r = 5.10-11m.
+ Giải:

.

+ Minh hoạ:

+ Minh hoạ bằng lý thuyết:

11
download by :


4. Từ trường.
- Vấn đề đặt ra: Thí nghiệm từ phổ khó thấy, khó thực hiện khi thời tiết ẩm, mạt sắt bị
oxy hoá, mất khá nhiều thời gian(nếu thực hiện thành cơng). Tính chất đường sức
từ?
+ Khi I thay đổi B như thế nào? Hình ảnh đường sức từ khác nhau ra sao?
+ Chỉ nêu cơng thức thì mang tính áp đặt HS. Cơng thức (21.1)SGK/130; (21.2a),
(21.3b)SGK/131 đúng? Trường hợp áp dụng?

- Giải quyết vấn đề: Kích đơi chuột trái vào biểu tượng sau:
+ Đối với dòng điện thẳng:

+ Đối với dòng điện tròn:

12
download by :


+ Ống dây:

5. Quang hình học.
- Vấn đề đặt ra: Những khó khăn trong q trình dạy học thơng thường là thí nghiệm
khó thực hiện thành cơng, tia sáng khó thấy, đồ dùng đắt tiền, dễ vỡ, kồng kềnh, nặng...
- Giải quyết vấn đề:
+ Vẽ hình minh hoạ trên bảng(hoặc vẽ sẵn trên bảng phụ) : trực quan, HS dễ dàng tiếp
thu nội dung bài học. Nhưng việc này mắc nhược điểm là độ chính xác khơng cao và
mất nhiều thời gian.
+ Minh hoạ bằng Physics 2.1(Part II): ưu điểm vượt trội.

13
download by :


+ Hiện tượng phản xạ, khúc xạ ánh sáng, phản xạ toàn phần.

14
download by :

+ Thấu kính phân kì, thấu kính hội tụ. Sự tạo ảnh bởi thấu kính phân kì, hội
tụ. Nếu di chuyển vật thì ảnh sẽ như thế nào? Nghiệm lại cơng thức thấu kính.
Kiểm tra đáp án bài tốn.

++ Mắt, sự điều tiết của mắt. Các tật của mắt và cách sửa.

III. Kết quả
- Khả thi, hiệu quả: vận dụng dạy học linh động (có thể kết hợp soạn giảng trên
PowerPoint ở lớp, thực hành thí nghiệm ở phịng bộ môn); tạo niềm tin và sự hứng

15
download by :


thú, đam mê học mơn Vật Lí hơn ở học sinh; sau những tiết dạy đó, tỉ lệ học sinh
hiểu bài và thuộc bài cũ tăng lên so với dạy tiết thơng thường khác; học sinh có thể
giải được nhiều dạng các bài tập định tính và định lượng nhanh và chính xác hơn.
-

Tiết kiệm thời gian: thời gian chuẩn bị, kết nối Laptop- máy chiếu, khởi động máy,
màn chiếu và chạy chương trình chiếm bình quân khoảng 5 phút.

-

Thay thế tốt được một số thí nghiệm đắt tiền khác, chi phí đầu tư giảm mà hiệu quả
cao.

C. KẾT LUẬN
Những tiết dạy học có ứng dụng CNTT, với nhiều minh họa đẹp, sinh động và
đúng, đã làm cho học sinh hứng thú, say mê học tập. Cùng một thời lượng như nhau

nhưng số lượng kiến thức và kỹ năng các em tiếp thu được lại nhiều hơn, cụ thể và sâu
sắc. Số lượng bài tập, kĩ năng thực hành của các em cũng được rèn luyện nhiều hơn,
thành thục hơn. Hầu như tất cả các giờ học được dạy theo phương pháp này khơng có
một học sinh nào tỏ ra chán nản, lười biếng học tập hoặc học với tâm trạng đối phó, thụ
động, mà ngược lại các em đều rất thích thú. Rõ ràng học tập đối với các em đã trở thành
một niềm vui lớn.
Tuy nhiên, hiệu quả của việc dạy học có ứng dụng CNTT của quý thầy cơ giáo sẽ
phụ thuộc vào 2 yếu tố chính: khả năng hiểu biết CNTT và vận dụng đúng đắn CNTT
vào quá trình giảng dạy.
Những kiến nghị - đề xuất.
- Xây dựng phịng bộ mơn đúng mục đích sử dụng.
- Lập kế hoạch bảo dưỡng trang thiết bị trong thời gian nghỉ hè.
- Đầu tư các thí nghiệm Vật lý đầy đủ, kịp thời và rẻ tiền.
- Tổ chức các buổi hội thảo - sinh hoạt chuyên đề về “ứng dụng CNTT trong dạy học Vật
lí” để cho giáo nhiều trường có dịp trao đổi để rút kinh nghiệm.

16
download by :


MỤC LỤC
NỘI DUNG

TRANG

A.ĐẶT VẤN ĐỀ

01

I. Lý do chọn đề tài

02

II. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

02

III. Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

02

B. NỘI DUNG

04

I. Tổng quan về Physics 2.1(Part II)

04

II. Một số bài dạy minh hoạ

07

III. Kết quả

16

C. KẾT LUẬN

17

Mục lục

18

17
download by :