Sáng kiến kinh nghiệm, SKKN Sử dụng chức năng phân tích video của phần mềm Coach (gọi tắt là phần mềm phân tích video Coach) trong dạy học một số thí nghiệm phần “Dao động cơ học Vật lí 12” nhằm nâng cao chất lượng d

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.................................................................................1
1. TÓM TẮT....................................................................................................................3
2. GIỚI THIỆU................................................................................................................4
2.1. HIỆN TRẠNG........................................................................................................4
2.2. GIẢI PHÁP THAY THẾ.........................................................................................5
2.3. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU GẦN ĐÂY....................................................................6
2.4. VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU........................................................................................7
2.5. GIẢ THUYẾT NGHIÊN CỨU...............................................................................7
3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............................................................................7
3.1. KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU................................................................................7
3.2. THIẾT KẾ NGHIÊN CỨU.....................................................................................8
3.3. QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU.................................................................................9
3.3.1. Mục tiêu kiến thức, kĩ năng trong dạy học “Dao động cơ” - vật lí 12..10
3.3.2. Các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học..................................11
3.3.3. Xây dựng các video thí nghiệm cần tiến hành................................11
3.3.4. Biên tập video thí nghiệm...............................................................16
3.3.5. Sử dụng phần mềm Coach để phân tích các video thí nghiệm đã
xây dựng...................................................................................................16
3.4. ĐO LƯỜNG, THU THẬP SỐ LIỆU....................................................................23
4. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN...............................................................23
4.1. KẾT QUẢ.............................................................................................................23
4.2. PHÂN TÍCH SỐ LIỆU.........................................................................................24
4.3. BÀN LUẬN..........................................................................................................25
5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................26
5.1. KẾT LUẬN...........................................................................................................26
5.2. KHUYẾN NGHỊ...................................................................................................27
6. TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................27
7. PHỤ LỤC...................................................................................................................27

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
CB
CNCT
DHVL
NC
NLTN
PP
PPDH
SGK
SLLT
TBTN
THTN
TN
TNVL
THPT
VL

Cơ bản
Công nghệ thông tin
Dạy học vật lí
Nâng cao
Năng lực thực nghiệm
Phương pháp
Phương pháp dạy học
Sách giáo khoa
Suy luận lý thuyết
Thiết bị thí nghiệm
Thực hiện thí nghiệm
Thí nghiệm
Thí nghiệm vật lí

Trung học phổ thơng
Vật lí

2


1. TÓM TẮT
Nền giáo dục Việt Nam đang hướng tới đổi mới căn bản và tồn diện. Do
đó việc đổi mới phương pháp dạy học làm tăng tính hứng thú, tích cực hoạt
động của học sinh để học sinh yêu thích mơn học và có kết quả là vấn đề đang
được nhiều người quan tâm không chỉ riêng cán bộ, giáo viên, những nhà
nghiên cứu giáo dục mà còn là vấn đề xã hội hiện nay. Trong quá trình đổi
mới phương pháp dạy học (PPDH) ở các trường phổ thông hiện nay, bên cạnh
đầu tư cơ sở vật chất, trang thiết bị dạy học, ứng dụng công nghệ thông tin
(CNTT) vào dạy học có hiệu quả là một yêu cầu quan trọng của q trình đổi
mới PPDH.
Vật lí (VL) là một mơn khoa học thực nghiệm, vì vậy để bồi dưỡng năng
lực sáng tạo, tự lực chiếm lĩnh kiến thức cho học sinh trong dạy học VL thì
cách tốt nhất là dạy cho học sinh biết sử dụng các phương pháp nhận thức VL.
Trong đó phương pháp thực nghiệm là phương pháp đặc thù của nghiên cứu
VL. Do đó, việc trang bị, bồi dưỡng cho học sinh năng lực thực nghiệm
(NLTN) trong dạy học VL là hết sức cần thiết, điều này giúp cho học sinh
nâng cao được chất lượng học tập, tăng sự đam mê với môn học …
Từ một vài lý do nêu trên chúng ta thấy được tầm quan trọng của việc
đưa thí nghiệm vào trong dạy học vật lí (DHVL). Tuy nhiên, do sự khó khăn
về cơ sở vật chất, điều kiện thí nghiệm, thiết bị thí nghiệm, trang bị khơng
đồng bộ … làm cho việc đưa thí nghiệm vào trong dạy học có thêm một phần
khó khăn. Dù vậy trong thời đại CNTT phát triển mạnh mẽ, những khó khăn
trên có thể được giải quyết một cách khá dễ dàng thông qua các phần mềm thí
nghiệm ảo, phân tích ảnh, video… Qua thời gian nghiên cứu và ứng dụng

CNTT trong dạy học, tôi chọn đề tài nghiên cứu “Sử dụng chức năng phân
tích video của phần mềm Coach (gọi tắt là: phần mềm phân tích video
Coach) trong dạy học một số thí nghiệm phần “Dao động cơ học - Vật lí
12” nhằm nâng cao chất lượng dạy học Vật lí”. Sở dĩ tơi chọn phần mềm
phân tích video mà khơng phải thí nghiệm ảo vì khơng như thí nghiệm ảo kết
3


quả mang nhiều tính chủ quan của người viết phần mềm cịn thí nghiệm phân
tích video mang tích khách quan, tương đương với một thí nghiệm thực tế.
Hiện nay, phần mềm phân tích video có nhiều nhưng khơng phải phần
mềm nào cũng có thể sử dụng có hiệu quả. Qua kinh nghiệm tôi nhận thấy
Coach 7.0 là một trong nhưng phần mềm đáp ứng tốt được yêu cầu này. Khi
tiến hành tổ chức dạy học giáo viên và học sinh thực hiện các thao tác trực
tiếp trên phần mềm ngay trong tiết dạy trên lớp, kết hợp với các phần mềm và
nguồn tài nguyên từ internet nhằm thiết kế và tổ chức dạy học giúp cho học
sinh tiếp thu kiến thức bài học một cách nhẹ nhàng, hiệu quả, kích thích tính tư
duy logic, và làm cho bộ não ln hoạt động. Trong q trình học có sử dụng
thí nghiệm giúp các em ghi nhớ kiến thức ngay trên lớp, ít ghi chép, mà kiến
thức lại khắc sâu, hiệu quả.
Trong q trình nghiên cứu, tơi đã thực hiện trên hai lớp tương đương.
Kết quả cho thấy tác động có ảnh hưởng rõ rệt đến kết quả học tập của học
sinh. Điểm kiểm tra của lớp thực nghiệm (LTN) có giá trị trung bình là 8,2;
điểm kiểm tra của lớp đối chứng (LĐC) là 7,7. Kết quả kiểm chứng T-test cho
thấy p = 0,0051< 0,05 có nghĩa là có sự khác biệt lớn giữa điểm trung bình
của LTN và LĐC. Điều đó chứng minh rằng việc đưa phần mềm phân tích
ảnh, video vào dạy vật lí đã nâng cao kết quả học tập cho học sinh một cách rõ
rệt.
2. GIỚI THIỆU
2.1. HIỆN TRẠNG

VL là một mơn khoa học thực nghiệm, vì vậy việc lồng ghép các thí
nghiệm (TN) vào trong các bài học VL là một biện pháp quan trọng nhằm
nâng cao chất lượng dạy và học, góp phần tích cực trong hoạt động truyền
đạt kiến thức cho HS, bồi dưỡng NLTN cho học sinh... Tuy nhiên để tiết học
nào cũng có thí nghiệm là điều khó khăn trong giảng dạy hiện nay, không phải
trường nào cũng đáp ứng được yêu cầu này do sự khó khăn về cơ sở vật chất,
điều kiện thí nghiệm, thiết bị thí nghiệm, trang bị không đồng bộ. Thông qua
4


kết quả điều tra dựa trên phiếu điều tra của gần 50HS thì có XXX% cho rằng
sử dụng thí nghiệm trong bài học mang lại hiệu quả cao, tuy nhiên cũng có
XXX% cho rằng việc GV sử dụng thí nghiệm trong dạy học đang ở mức rất
ít, XXX% được hỏi cho rằng hiện tại việc học vẫn còn nặng về việc GV giảng
bài, học sinh chép. Học sinh ít được tham gia trao đổi và thảo luận như các
giờ có sử dụng TBTN.
Vì vậy, việc đổi mới nội dung và phương pháp (PP) trong DHVL phải
gắn liền với việc tăng cường sử dụng TN trong quá trình dạy học VL. Bên
cạnh đó, khối lượng kiến thức trong mỗi bài học lớn đa số trong các bài đều
có TN. Ngồi sự khó khăn về thiết bị thí nghiệm, cở sở vật chất... thì những
thí nghiệm hiện có cịn nhiều thí nghiệm mang tính trừu tượng, chưa thể hiện
rõ được vai trị của TNVL. Điều đó, địi hỏi phải có một giải pháp để giải
quyết vấn đề này, một trong những giải pháp đó là việc ứng dụng CNTT vào
trong dạy học thơng qua các phần mềm phân tích ảnh, video. Việc này giúp
học sinh tiếp thu kiến thức một cách nhanh chóng, sâu sắc, tin tưởng vào kiến
thức mà mình chiếm lĩnh được, hơn cả là tạo hứng thú học tập cho học sinh
trong từng bài học. Dễ dàng hướng dẫn học sinh có thể tham gia làm thí
nghiệm, điều này tạo cho học sinh say mê hứng thú, trở nên u thích mơn
học VL.
Hiện nay có nhiều phần mềm phân tích ảnh, video có thể phục vụ cho

việc dạy học như Videopoint, Galileo, Coach…. Tuy nhiên qua thực tiễn và
kinh nghiệm tôi chọn sử dụng phần mềm Coach 7.0. Đặc biệt với việc sử
dụng phần mềm này có những ưu điểm nổi bật sau:
- Có thể giảm nhẹ lao động sư phạm giáo viên: Với chương trình đổi mới
giáo dục như hiện nay hầu hết các tiết dạy đều có thí nghiệm, với một số thí
nghiệm đơn giản, ít dụng cụ thì giáo viên có thể dễ dàng chuẩn bị dụng cụ, dễ
dàng chuyển từ lớp học này sang lớp học khác. Tuy nhiên với một số thí
nghiệm mà các dụng cụ cồng kềnh, thí nghiệm cịn mang tính trừu tượng thì
việc lựa trọn phần mêm làm cho vấn đề trở nên đơn giản.
5


- Tăng hứng thú học tập cho học sinh: Qua thực tế giảng dạy, tơi thấy
rằng các bài giảng có thí nghiệm thực tế hoặc thơng qua phần mềm đều làm
học sinh tập trung hơn, hứng thú học tập hơn và tiếp thu bài nhanh hơn đặc
biệt giáo viên không phải thuyết trình giảng giải một cách trừu tượng.
- Kết quả thu được hoàn toàn khách quan, tương đương với kết quả thu
được từ một thí nghiệm thực tế.
2.2. GIẢI PHÁP THAY THẾ
Để nâng cao chất lượng học tập, giải quyết được vấn đề thiếu thiết bị thí
nghiệm, cơ sở vật chất, thí nghiệm cịn mang tính trừu tượng… thì giải pháp
tối ưu được lựa chọn là sử dụng phần mềm phân tích video Coach trong dạy
học một số TNVL, trong đó có các thí nghiệm “Dao động cơ – vật lí 12”: Giới
thiệu và hướng dẫn cho HS cùng thực hiện thí nghiệm. Tạo cho học sinh kích
thích tư duy, hoạt động của trí não, giúp cho học sinh hứng thú học tập để
nâng cao kết quả môn vật lí.
Sử dụng các phần mềm soạn bài giảng điện tử và các phần mềm hỗ trợ
dạy học khác: Giúp cho học sinh tiếp cận tri thức mới dễ dàng, nắm vững nội
dung kiến thức trừu tượng.
Tổ chức cho học sinh thảo luận, hoạt động nhóm: Chia lớp thành từng

nhóm, phân cơng nhiệm vụ, từng nhóm lên thực hiện thí nghiệm và xử lý trên
máy tính, thu thập số liệu rút ra nhận xét, kết luận. Sau đó hình thành nên kiến
thức dưới sự hướng dẫn định hướng của Giáo viên. Với cách học như vậy các
em có thể ghi nhớ kiến thức ngay trên lớp, ghi nhớ lâu, vận dụng tốt vào quá
trình giải bài tập cũng như vận dụng tốt vào thực tiễn.
Đảm bảo tiến trình dạy học: Giáo viên phải đầu tư về tiếng anh, CNTT:
tìm hiểu phần mềm, biết dịch từ tiếng Anh sang tiếng Việt (vì đa số các phần
mềm này đều viết bằng tiếng Anh), biết cài đặt, sử dụng tốt phầm mềm Coach
7.0; Powerpoint; Paint; Camtasia … biết kết nối các phần mềm với nhau, giúp
học sinh hứng thú, tiết học có hiệu quả.

6


2.3. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU GẦN ĐÂY
Đã có nhiều nghiên cứu về ứng dụng CNTT trong dạy học, trong đó có
việc sử dụng phần mềm phân tích video trong dạy học, tuy nhiên tác giả chưa
tìm thấy bất cứ đề tài nghiên cứu nào sử dụng phần mềm Coach trong dạy học
TNVL; xong cũng có một số đề tài tương tự như:
- Xây dựng phần mềm phân tích Video và tổ chức hoạt động nhận thức
của học sinh trong dạy học các quá trình cơ học biến đổi nhanh theo quan
điểm lý luận dạy học hiện đại, Nguyễn Xuân Thành, 2003.
- Sử dụng phần mềm videopoint trong dạy học chương “Động học chất
điểm”, Lê Phước Hải, khoa Vật lí, trường Đại học Sư phạm.
- Sử dụng phần mềm Galileo trong bài học “Rơi tự do” nhằm nâng cao
chất lượng trong dạy học vật lí, Nguyễn Tuấn Đạt, THPT Nghi Lộc III.
Các đề tài trên đều đã cho thấy được tác dụng của việc áp dụng phần
mềm phân tích video trong dạy học.
2.4. VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Sử dụng phần mềm phân tích video Coach trong dạy học một số thí

nghiệm phần “Dao động cơ học - Vật lí 12” có làm nâng cao chất lượng dạy
học Vật lí hay khơng?
2.5. GIẢ THUYẾT NGHIÊN CỨU
Sử dụng phần mềm phân tích video Coach trong dạy học một số thí
nghiệm phần “Dao động cơ học - Vật lí 12” có làm nâng cao chất lượng dạy
học Vật lí.
3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU
Khách thể được sử dụng để thực hiện nghiên cứu đề tài là học sinh lớp
12 chuyên Anh và 12 chun hóa trường THPT chun Nguyễn Chí Thanh vì
các đối tượng này có nhiều thuận lợi cho việc NCKHSPƯD về cả phía đối
tượng học sinh và giáo viên.
7


Giáo viên: Giáo viên dạy LTN và giáo viên dạy LĐC đều có thâm niên, kinh
nghiệm và nhiệt tình trong công tác giảng dạy và nghiên cứu.
Học sinh: Tôi chọn hai lớp nguyên vẹn: lớp 12 chuyên hóa là LTN và 12
chuyên Anh là LĐC. Hai lớp được chọn tham gia nghiên cứu có nhiều điểm
tương đồng nhau về tỉ lệ giới tính, dân tộc. Cụ thể như sau:
- Về tâm sinh lí: Các học sinh ở hai lớp này có độ tuổi như nhau, tâm lí,
hồn cảnh gia đình như nhau...
- Về ý thức học tập, tất cả các em ở hai lớp này đều tích cực, chủ động.
- Về thành tích học tập của năm học trước, hai lớp tương đương nhau về
điểm số của môn học.
Bảng 1: Thông tin về học sinh hai lớp
Số học sinh

Lớp 12
chuyên hóa

Lớp 12
chuyên Anh

Dân tộc

Tổng
số HS

Nam

Nữ

Kinh

Khác

28

7

21

28

0

31

8

23

31

0

3.2. THIẾT KẾ NGHIÊN CỨU
Tiến hành kiểm tra trước tác động và sau tác động đối với các nhóm
tương đương.
Tơi lấy điểm trung bình của năm học trước đó để so sánh về mức độ
tương đồng giữa hai đối tượng nghiên cứu.
Bảng 2: So sánh điểm trung bình kiểm tra của hai lớp trước tác động

Kiểm tra
trước tác động

Lớp thực

Lớp đối

nghiệm

chứng

Điểm trung bình (MEAN)

7.7

7.4

Độ lệch chuẩn (SD)

0.7

0.9

Giá trị p

0.1223
8


Sử dụng kết quả điểm trung bình năm trước đó của hai lớp và nghiên cứu
sử dụng phương pháp kiểm chứng T-test độc lập (p = 0.1223 > 0,05). Kết quả
này khơng chỉ cho thấy điểm trung bình của cả hai lớp và còn suy ra sự chênh
lệch điểm trung bình của 2 lớp thực nghiệm và đối chứng trước tác động là
khơng có ý nghĩa. Kết luận được kết quả học tập 2 lớp trước tác động là tương
đương nhau.
Sau đó giáo viên cho hai lớp làm bài kiểm tra sau khi đã học xong
chương “Dao động cơ” và lấy kết quả bài kiểm tra làm bài kiểm tra sau tác
động. Cụ thể:
- Điểm kiểm tra trước tác động: điểm trung bình của năm học trước đó.
- Bài kiểm tra sau tác động: giáo viên cho một đề cho hai lớp cùng làm.
- Tiến hành kiểm tra và chấm bài.
Bảng thiết kế nghiên cứu:
Bảng 3: T-test độc lập
Lớp

Kiểm tra

Tác động

trước tác động

Kiểm tra
sau tác động

Dạy học có sử dụng các
Thực nghiệm

T1

thí nghiệm được thực
hiện trên phần mềm

T3

phân tích video Coack.
Dạy học khơng có sử
dụng các thí nghiệm
Đối chứng

T2

được thực hiện trên phần

T4

mềm phân tích video
Coack.

3.3. QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU
* Giáo viên dạy lớp đối chứng: Dạy học theo phương pháp truyền thống,
tức là khơng đưa các thí nghiệm được thực hiện trên phần mềm Coach vào bài
giảng.
9


* Giáo viên dạy lớp thực nghiệm: Thiết kế bài dạy theo phương pháp có
sử dụng các thí nghiệm được thực hiện trên phần mềm Coach; tổ chức thảo
luận và hoạt động nhóm.
- Thiết kế bài giảng điện tử theo chuẩn kiến thức kĩ năng, đảm bảo thời
gian và tiến trình lên lớp và tổ chức lớp học phù hợp đảm bảo mọi học sinh
đều phải làm việc, kích thích tư duy sáng tạo cho trí não hoạt động. Giao nhiệm
vụ cho từng nhóm học sinh phải làm việc cụ thể từng nội dung bài học, chuẩn
bị bài cũ, các kiến thức liên quan nhằm giúp cho học sinh tiếp nhận tri thức mới
logic và khoa học.
- Thiết kế nội dung: Tóm tắt các kiến thức cần giới thiệu có thể là văn
bản, các liên kết đến website, dữ liệu từ nguồn máy tính cá nhân, mạng
internet, các phần mềm hỗ trợ dạy học, tổ chức hoạt động dạy học phải phù
hợp với cấu trúc hoạt động và chức năng của bộ não, giúp cho học sinh khai
thác tiềm năng vô tận của bộ não.
- Giới thiệu cho đồng nghiệp và HS về phần mềm, các trang thông tin về
môn học, hướng dẫn các em cách tìm tài liệu học tập trên mạng...
3.3.1. Mục tiêu kiến thức, kĩ năng trong dạy học “Dao động cơ” - vật lí
12
a. Mục tiêu kiến thức
Các mục tiêu theo chuẩn kiến thức, kĩ năng:
- Phát biểu được định nghĩa dao động điều hòa.
- Nêu được li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha ban đầu là gì.
- Nêu được quá trình biến đổi năng lượng trong dao động điều hịa.

- Viết phương trình động lực học và phương trình dao động điều hịa của
con lắc lò xo và con lắc đơn.
- Viết được cơng thức tính chu kì (tần số) dao động điều hòa của con lắc
lò xo và con lắc đơn.
- Nêu được dao động tắt dần là gì?
10


- Nêu được đặc điểm dao động tắt dần.
Theo tôi để phát huy tính tích cực, sáng tạo nâng cao chất lượng học của
HS cần bổ sung mục tiêu kiến thức như sau:
- Nhận dạng được dấu hiệu của sự dao động cơ (sự chuyển động lặp đi
lặp lại quanh vị trí cân bằng của một số hệ vật).
- Nhớ được dạng tốn học của phương trình li độ, vận tốc, gia tốc, cơng
thức chu kì dao động của con lắc lò xo và con lắc đơn.
- Nhớ được biểu thức tính cơ năng của các hệ dao động điều hòa.
- Xác định được các đại lượng: li độ, vận tốc, gia tốc, lực, cơ năng...
- Nhớ được các đặc điểm của dao động tắt dần.
b. Mục tiêu kĩ năng
Các mục tiêu theo chuẩn kiến thức, kĩ năng:
- Giải được các bài tập đơn giản về dao động điều hòa của con lắc lò xo
và con lắc đơn.
- Xác định được chu kì của con lắc lị xo và con lắc đơn. Đo được gia tốc
trọng trường bằng thí nghiệm.
Theo tơi để phát huy tính tích cực, sáng tạo nâng cao chất lượng học của
HS cần bổ sung mục tiêu kiến thức như sau:
- Thiết kế phương án thí nghiệm kiểm nghiệm được các kết quả từ suy
luận lí thuyết.
- Tiến hành được thí nghiêm theo phương án đã thiết kế để rút ra các kết
luận.

- Đề xuất được nguyên nhân gây tắt dần dao động và thiết kế được
phương án thí nghiệm cần tiến hành thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết.
- Làm việc cá nhân tại nhà và làm việc hiệu quả theo nhóm.
- Lắp ráp thiết bị thí nghiệm (TBTN), thực hiện thí nghiệm (THTN) hoặc
sử dụng video thí nghiệm có sẵn, thu thập và xử lí số liệu (sử dụng phần mềm
Coach), rút ra kết luận từ kết quả thu được.
11


3.3.2. Các thí nghiệm cần tiến hành trong dạy học.
Trong dạy học "Dao động cơ - vật lí 12” để phát huy tính tích cực, sáng
tạo, nâng cao chất lượng học của HS thì cần tiến hành các thí nghiệm sau:
- TN1: Kiểm nghiệm phương trình dao động của con lắc lị xo nằm
ngang.
- TN2: Kiểm nghiệm phương trình dao động của con lắc lò xo thẳng
đứng.
- TN3: Kiểm nghiệm phương trình dao động điều hịa của con lắc đơn.
- TN4: Kiểm nghiệm biểu thức chu kì dao động của con lắc lò xo
- TN5: Kiểm nghiệm biểu thức chu kì dao động của con lắc đơn
- TN6: Khảo sát dao động tắt dần của con lắc lò xo do lực cản của mơi
trường.
3.3.3. Xây dựng các video thí nghiệm cần tiến hành
Sau đây, tơi xin trình bày về sự cần thiết của việc xây dựng các thí nghiệm
cần tiến hành, cách bố trí TN, tiến hành thí nghiệm và ghi hình để có các video
TN.
a. TN1: Kiểm nghiêm phương trình dao động của con lắc lị xo nằm
ngang
* Sự cần thiết: Trên cơ sở suy luận từ định luật 2 Niu-Tơn, với lực tác
dụng lên vật dao động trong trường hợp của con lắc lị xo nằm ngang khơng
có ma sát là lực đàn hồi của lò xo F = -kx, và HS được thơng báo nghiệm của

phương trình vi phân bậc 2: do hạn chế về kiến thức toán, HS sẽ rút ra được
những kết luận sau:
- Dao động của con lắc lò xo nằm ngang, trong giới hạn đàn hồi là dao
động điều hòa, được biểu thị bằng phương trình . Đồ thị biểu diễn sự biến đổi
của chu kì dao động x theo thời gian t có dạng hình sin.
- Chu kì dao động điều hịa T của con lắc lị xo nằm ngang được tính theo
biểu thức (chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của hệ dao động).
12


Các kết luận này có thể được kiểm nghiệm nhờ các TN được tiến hành
sau đó. Trong dạy học ở nước ta hiện nay, đã có một số TBTN có thể thực
hiện được yêu cầu này. Tuy nhiên, việc bố trí thí nghiệm kiểm nghiệm mất rất
nhiều thời gian, bộ TN cịn nhiều chi tiết và phải thơng qua nhiều khâu để xử
lí kết quả thu được. Vì vậy, việc lựa chọn phần mềm Coack để có thể phân
tích video TN mà HS đã tự làm và tự ghi lại để kiểm nghiệm các kết luận trên
một cách nhanh chóng là cần thiết.
* Bố trí thí nghiệm
- TN được bố trí như trong hình.

Hình 1: Bố trí thí nghiệm con lắc lò xo nằm ngang
Trong TN gồm các dụng cụ sau: đệm khí (1), vật dao động (2), lị xo
(3), thước mẫu (4) và giá cố định trên băng đệm khí (5), kèm theo thiết bị ghi
hình (điện thoại, máy quay...).
Các dụng cụ này được bố trí như sau:
- Đặt vật dao động ốp khít vào hai mặt bên của băng đệm khí hình lăng
trụ tam giác bằng nhựa.
- Gắn một đầu của lò xo (3) vào vật dao động (2), còn đầu kia của lò xo
(3) được kẹp chặt vào giá trên băng đệm khí (1).
- Máy quay được đặt vng góc với mặt phẳng chuyển động của vật.

- Thước mẫu (4) được đặt cùng phương với phương chuyển động của
vật, tại vị trí sao cho máy quay có thể ghi hình rõ nhất.

13


Tiến hành thí nghiệm và ghi hình:
- Cho máy thổi khí hoạt động và kéo vật (2) ra khỏi vị trí cân bằng
khoảng 20mm rồi thả nhẹ để vật bắt đầu dao động.
- Khi vật đã dao động ổn định (khơng bị lắc) thì bắt đầu bật thiết bị ghi
hình.
- Sau khi ghi hình được khoảng 5 chu kì dao động của con lắc lị xo
nằm ngang thì dừng TN.
b. TN2+TN5: Kiểm nghiệm phương trình dao động và chu kì dao
động của con lắc lò xo thẳng đứng
* Sự cần thiết: Bằng cách sử dụng phương pháp động lực học đã biết,
HS sẽ thấy rằng: tuy vật dao động chịu tác dụng của 2 lực là trọng lực và lực
đàn hồi nhưng do lực tổng hợp tác dụng lên nó vẫn là F = -kx nên con lắc vẫn
dao động điều hòa và HS cũng đi tới các kết luận như trường hợp con lắc lò
xo nằm ngang. Để tránh sự áp đặt thừa nhận các kiến thức đã thu được về dao
động điều hòa của con lắc lò xo thẳng đứng, ta cũng sử dụng phần mềm
Coach để phân tích video TN về con lắc lị xo thẳng đứng để kiểm nghiệm
phương trình dao động và chu kì dao động của con lắc lị xo thẳng đứng.
* Bố trí TN

1
2

3

Hình 2: Thí nghiệm khảo sát phương trình dao động và chu kì con lắc
14


lị xo treo thẳng đứng
TN được bố trí như trong hình 2. Trong TN gồm các dụng cụ sau: giá
TN và thước đo (1), lò xo (2), vật dao động (3), kèm theo thiết bị ghi hình
(điện thoại, máy quay...).
Các dụng cụ này được bố trí như sau:
- Gắn một đầu của lò xo (2) vào vật dao động (3), còn đầu kia của lò xo
được kẹp chặt vào thanh kim loại trên giá TN (1).
- Máy quay được đặt vng góc với mặt phẳng chuyển động của vật, ở
vị trí sao cho có thể ghi hình rõ nhất.
Tiến hành thí nghiệm và ghi hình:
- Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng theo phương thẳng đứng xuống dưới
rồi thả nhẹ.
- Khi vật đã dao động ổn định (không bị lắc) thì bắt đầu bật thiết bị ghi
hình.
- Sau khi ghi hình được khoảng 5 chu kì dao động của con lắc lị xo
thẳng đứng thì dừng TN.
- Lặp lại các bước thí nghiệm trên trong trường hợp thay đổi lò xo, thay
đổi khối lượng vật dao động.
c. TN3+ TN6: Kiêm nghiệm phương trình dao động và chu kì dao
động của con lắc đơn
* Sự cần thiết: Khi nghiên cứu về dao động của con lắc đơn, giống
như với con lắc lò xo, HS cũng xuất phát từ định luật 2 Niu-tơn và phân tích
các lực tác dụng lên vật dao động, thực hiện suy luận lí thuyết để đi tới các kiến
thức mới:
- Dao động của con lắc đơn (vật nặng có khối lượng m, có kích thước
nhỏ, được treo ở đầu một sợi dây mềm, khơng dãn, có độ dài 1 và có khối

lượng khơng đáng kể) với biên độ góc nhỏ là dao động điều hịa. Quy luật dao
động được diễn tả bởi phương trình theo li độ cong hoặc bởi phương trình theo li độ
15


góc .
- Biểu thức chu kì dao động điều hịa của con lắc đơn:
Và để đơn giản trong việc kiểm nghiệm lại các kết quả trên thì theo tơi
cũng nên sử dụng phần mềm Coach.
* Bố trí TN:
TN được bố trí như trong hình vẽ dưới

1

2

3

Hình 3. Thí nghiệm kiểm nghiệm phương trình dao động điều hịa và chu kì
của con lắc đơn
Trong TN gồm các dụng cụ sau: giá TN và thước đo (1), sợi dây không
dãn (2), vật dao động (3), kèm theo thiết bị ghi hình (điện thoại, máy quay...).
Các dụng cụ này được bố trí như sau:
- Gắn một đầu của sợi dây không dãn (2) vào vật dao động (3), còn đầu
kia của sợi dây không dãn được kẹp chặt vào thanh kim loại trên giá TN (1).
- Máy quay được đặt vng góc với mặt phẳng chuyển động của vật, ở
vị trí sao cho có thể ghi hình rõ nhất.
Tiến hành thí nghiệm và ghi hình:
- Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng theo phương ngang một góc nhỏ (<
10°) rồi thả nhẹ.

16


- Khi vật đã dao động ổn định (không bị lắc) thì bắt đầu bật thiết bị ghi
hình.
- Sau khi ghi hình được khoảng 5 chu kì dao động của con lắc đơn thì
dừng TN.
- Lặp lại các bước thí nghiệm trên trong trường hợp thay đổi chiều dài
dây, thay đổi khối lượng vật dao động.
3.3.4. Biên tập video thí nghiệm
Sau khi đã có được những video thí nghiệm, sẽ có những bối cảnh thừa,
khơng cần thiết, và một số thông số kĩ thuật của video chưa phù hợp với phần
mềm Coach nên tôi bổ sung thêm phần mềm Camtasia để biên tập lại video
theo yêu cầu. Các bước biên tập như sau:
- Cắt lấy video cần thiết (từ lúc vật dao động ổn định đến lúc vật thực
hiện khoảng 3-5 chu kì dao động).
- Tách âm thanh trong video vì phần mềm Coach khơng cần sử dựng âm
thanh.
- Xuất bản (Export) video sang định dạng file AVI, MP4
3.3.5. Sử dụng phần mềm Coach để phân tích các video thí nghiệm
đã xây dựng
Sau khi tiến hành TN, ghi hình, biên tập và xử lí video, tơi thu thập được
các video TN phù hợp với yêu cầu của phần mềm Coach và tiến hành phân
tích video để kiểm nghiệm các giả thuyết.
a. TN1: kiểm nghiệm phương trình dao động của con lắc lò xo nằm
ngang

17

Hình 4. Thí nghiệm kiểm nghiệm phương trình dao động
con lắc lị xo nằm ngang
Nhìn vào kết quả phân tích chuyển động sau khi Fit hàm của thí
nghiệm trên ta thấy đồ thị dao động của con lắc lò xo nằm ngang có dạng hình
sin, phương trình dao động của con lắc lị xo nằm ngang có dạng phù hợp với
kết quả từ suy luận lý thuyết (SLLT). Trong đó, A: là biên độ dao động (m),
B: vận tốc góc (rad/s), C: độ lệch pha ban đầu (rad), D là độ lệch của VTCB
khỏi gốc tọa độ.
b. TN2: Kiểm nghiệm phương trình dao động của con lị xo treo thẳng
đứng

18


Hình 6: Hình ảnh phân tích chuyển động của lị xo treo thẳng đứng

Hình 7: Kết quả phân tích chuyển động của lị xo treo thẳng đứng sau khi Fit
hàm
Nhìn vào kết quả phân tích chuyển động sau khi Fit hàm của thí
nghiệm trên ta thấy đồ thị dao động của con lắc lị xo thẳng đứng có dạng
hình sin, phương trình dao động của con lắc lị xo thẳng đứng có dạng phù
hợp với kết quả từ suy luận lý thuyết (SLLT). Trong đó, A: là biên độ dao
động (m), B: vận tốc góc (rad/s), C: độ lệch pha ban đầu (rad), D là độ lệch
của VTCB khỏi gốc tọa độ.
c. TN3: Kiểm nghiệm phương trình dao động của con lắc đơn

19

Hình 8: Hình ảnh phân tích chuyển động của con lắc lị xo

Hình 9: Kết quả phân tích chuyển động của con lắc đơn sau khi Fit hàm
Nhìn vào kết quả phân tích chuyển động sau khi Fit hàm của thí
nghiệm trên ta thấy đồ thị dao động của con lắc đơn có dạng hình sin, phương
trình dao động của con lắc đơn có dạng phù hợp với kết quả từ suy luận lý
thuyết (SLLT). Trong đó, A: là biên độ dao động (m), B: vận tốc góc (rad/s),
D là độ lệch của VTCB khỏi gốc tọa độ.
d. TN4: Kiểm nghiệm biểu thức tính chu kì dao động của con lắc lò xo

20


Hình 10: Kết quả phân tích chuyển động của lị xo treo thẳng đứng
sau khi Fit hàm
Ta có, nên ta kiểm nghiệm biểu thức tính chu kì dao động của con lắc
lị xo qua biểu thức tính .
Trong thí nghiệm trên, tơi sử dụng vật dao động có khối lượng m= 60g,
lị xo có độ cứng k = 2,1 N/m.
Từ SLLT, ta có cơng thức tính . Thay các giá trị của m và k vào công
thức ta được = 5,916 rad/s. So sánh với kết quả phân tích từ phần mềm
Coach = 5,911 rad/s thì ta thấy hai giá trị này xấp xỉ bằng nhau. Điều này cho
thấy biểu thức tính chu kì T là phù hợp.

e. TN5: Kiểm nghiệm biểu thức tính chu hì dao động của con lắc
đơn

21

Hình 11: Kết quả phân tích chuyển động của con lắc đơn sau khi Fit hàm
Ta có, nên ta kiểm nghiệm biểu thức tính chu kì dao động của con lắc
lị xo qua biểu thức tính
Trong thí nghiệm trên, tơi sử dụng vật dao động có khối lượng m= 60g,
dây có chiều dài 1= 60cm, lấy g = 9,85 m/s2.
Từ SLLT, ta có cơng thức tính . Thay giá trị của l vào công
thức ta được . So sánh với kết quả phân tích từ phần mềm Coach thì ta thấy
hai giá trị này xấp xỉ bằng nhau. Điều này cho thấy biểu thức tính chu kì T là
phù hợp.

f. TN6: Khảo sát dao động của con lắc lò xo khi chịu lực cản
22


Hình 12: Hình ảnh phân tích chuyển động của con lắc lị xo khi chịu lực cản

Hình 13: Kết quả sau khi Fit hàm của con lắc lò xo khi chịu lực cản
Nhìn vào các kết quả trên cho thấy, con lắc lị xo dao dơng tắt dần khi
có vật cản, biên độ dao động giảm dần theo hàm x= A*exp(-t*B)+C.
 Kết luận chung cho các TN:
Để có thể tiến hành thành cơng các thí nghiệm trên chúng tơi đã lựa
chọn, cải tiến các dụng cụ thí nghiệm phù hợp, bố trí hợp lí.
- Nhờ có video đó khơng phải thông báo nghiệm của x(t) trong dao
23


động của con lắc, nhanh chóng thu thập được đồ thị x-t của con lắc từ đó
nhận được kết quả của TN mà khơng phải thơng báo.
Có nhiều video khác nhau để kiểm nghiệm được các kết luận rút ra từ lí
thuyết phù hợp với nhiều phương án mà HS đưa ra.

3.4. ĐO LƯỜNG, THU THẬP SỐ LIỆU
Kết quả kiểm tra trước tác động là kết quả điểm trung bình học kì trước
đó của 2 lớp.
Bài kiểm tra sau tác động là bài kiểm tra sau khi học xong nội dung
“Dao động cơ” do 2 giáo viên dạy lớp 12 chuyên hóa và 12 chuyên Anh tham
gia thiết kế (xem phần phụ lục). Bài kiểm tra sau tác động gồm 30 câu hỏi trắc
nghiệm dạng nhiều lựa chọn.
* Tiến hành kiểm tra và chấm bài
Sau khi thực hiện dạy xong các bài học trên tổ chức kiểm tra hai lớp
cùng một thời điểm và tiến hành tổ chức chấm điểm theo đáp án đã xây dựng.
4. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
4.1. KẾT QUẢ
Từ kết quả kiểm tra thu được những số liệu sau:
Bảng 4: Kết quả kiểm tra sau tác động

KIỂM TRA
SAU TÁC
ĐỘNG

LỚP THỰC

LỚP ĐỐI

NGHIỆM

CHỨNG

Điểm trung bình (MEAN)

8,2

7,7

Độ lệch chuẩn (SD)

0,7

0,6

Giá trị p (T-test)

0,0051

Mức động ảnh hưởng (ES)

0,8376

Biểu đồ 1: So sánh kết quả điểm trung bình 2 lớp trước và sau tác động

24


9
8
7
6
Trước tác động
Sau tác động

5

4
3
2
1
0

Lớp thực nghiệm

Lớp đối chứng

4.2. PHÂN TÍCH SỐ LIỆU
Ta thấy hai lớp nghiên cứu trước tác động là hoàn toàn tương đương
nhau. Nhưng sau khi tác động bằng việc dạy học có sử dụng các thí nghiệm
phân tích video với phần mềm Coach thì kết quả hồn tồn khả quan. Kiểm
chứng chênh lệch điểm trung bình bằng hàm T-test cho ta giá trị p = 0,0051<
0,05 do đó chênh lệch giữa điểm trung bình của lớp thực nghiệm và lớp đối
chứng là rất có ý nghĩa, tức là chênh lệch về điểm trung bình của lớp thực
nghiệm cao hơn điểm trung bình của lớp đối chứng là không ngẫu nhiên mà là
do kết quả của việc tác động.
Cụ thể như sau:
Chênh lệch giá trị trung bình chuẩn SDM = 0,8376
Theo bảng tiêu chí của Cohen, chênh lệch giá trị trung bình chuẩn SMD
= 0.8376 cho thấy mức độ ảnh hưởng của việc dạy học có sử dụng thí nghiệm
dựa trên phân tích video là lớn. Điều đó có nghĩa rằng giả thuyết ban đầu đặt
ra “Sử dụng phần mêm phân tích video Coach trong dạy học một số thí
nghiệm phần “Dao động cơ học - Vật lí 12” có làm nâng cao chất lượng dạy
học Vật lí.” đã được kiểm chứng.
Tổng hợp phần trăm kết quả theo thang bậc: TB, khá, giỏi kết quả của
lớp thực nghiệm 12 chuyên hóa.
25