THIẾT KẾ MỘT SỐ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM PHẦN SÓNG CƠ TỪ NHỮNG VẬT LIỆU ĐƠN GIẢN

THIẾT KẾ MỘT SỐ DỤNG CỤ THÍ
NGHIỆM PHẦN SÓNG CƠ TỪ NHỮNG
VẬT LIỆU ĐƠN GIẢN.
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
1
MỤC LỤC
1.1. Định hướng đổi mới phương pháp dạy học môn Vật Lý.[3] 10
1.1.1. Định hướng 1: Sử dụng các phương pháp truyền thống theo nh thần phát huy nh ch cực, chủ động và
sáng tạo của học sinh 10
1.1.2. Định hướng 2: Chuyển từ phương pháp nặng về sự diễn giảng của giáo viên sang phương pháp nặng về tổ
chức cho học sinh hoạt động để tự lực chiếm lĩnh kiến thức và kĩ năng 10
1.1.3. Định hướng 3: Tăng cường học tập cá nhân, phối hợp một cách hài hòa với học tập hợp tác 11
1.1.4. Định hướng 4: Coi trọng việc bồi dưỡng phương pháp tự học 11
1.1.5. Định hướng 5: Coi trọng việc rèn luyện kĩ năng ngang tầm với truyền thụ kiến thức 12
1.1.6. Định hướng 6: Tăng cường làm thí nghiệm vật lý trong dạy học 12
1.1.7. Định hướng 7: Đổi mới cách soạn giáo án ( Thiết kế bài học) 14
1.2. Phương tiện dạy học trong dạy học vật lý 15
1.2.1. Định nghĩa phương ện dạy học 15
1.2.2. Phân loại phương ện dạy học 15
1.2.3. Các chức năng của phương ện dạy học 16
1.2.4. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật Lý 17
1.2.5. Các loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học Vật lý [1] 18
1.3. Xu hướng nghiên cứu và sử dụng thiết bị thí nghiệm Vật lý tự tạo.[4].19
1.3.1. Xu hướng sử dụng thiết bị thí nghiệm tự tạo 19
1.3.2. Ưu điểm và hạn chế của thiết bị thí nghiệm tự tạo 20
1.3.3. Tiêu chí đánh giá chất lượng của thiết bị thí nghiệm tự tạo 20
1.4. Nguyên tắc trong thiết kế chế tạo 21
2.1. Lý thuyết cơ bản 22
2.1.1. Sóng cơ 22
2.1.2. Giao thoa sóng 25
2.1.3. Sóng dừng 29

2.2. Thiết kế, chế tạo, khảo sát thiết bị sóng dừng trên dây 31
2.2.1. Mục đích 31
2.2.2. Yêu cầu của bộ thí nghiệm 31
2.2.3. Mô hình hiết kế 32
2.2.4. Cấu tạo và cách chế tạo 33
2.2.5. Hướng dẫn ến hành một số thí nghiệm với thiết bị 34
2.2.6. Ưu điểm và nhược điểm của thiết bị 42
2.3. Thiết kế thiết bị tạo sóng trên mặt nước 43
2.3.1. Mục đích 43
2.3.2. Yêu cầu của bộ thí nghiệm 43
2.3.3. Mô hình thiết kế 43
2
2.3.4. Cấu tạo và cách chế tạo 45
2.3.5. Hướng dẫn ến hành một số thí nghiệm với thiết bị 46
2.3.6. Ưu điểm và nhược điểm của thiết bị 50
3
MỤC LỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1: Hình ảnh minh họa sóng cơ 22
Hình 2.2: Hình ảnh minh họa giao thoa sóng 24
Hình 2.3: Đường truyền của sóng từ hai nguồn dao động A, B tới M 24
Hình 2.4: Hình ảnh minh họa giao thoa sóng với hai nguồn kết hợp cùng pha. 25
Hình 2.5: Hình ảnh minh họa giao thoa sóng với hai nguồn kết hợp ngược pha
26
Hình 2.6: Hình ảnh minh họa sóng dừng trên dây 28
Hình 2.7. Mô hình thiết kế bộ thí nghiệm sóng dừng trên dây 30
Hình 2.8: Hình ảnh 3D của bộ thí nghiệm đo sóng dừng trên dây 31
Hình 2.9: Bộ thí nghiệm đo sóng dừng trên dây 33
Hình 2.10: Hình ảnh sóng dừng trên sợi dây đàn hồi 35
Hình 2.11: Đồ thị khảo sát điều kiện có sóng dừng trên dây 36
Hình 2.12: Hình ảnh sóng dừng trên dây đồng 38

Hình 2.13: Đồ thị khảo sát vận tốc truyền sóng trong môi trường khác nhau 39
Hình 2.14: Khảo sát sự phụ thuộc của số bụng sóng vào chiều dài sợi dây 40
Hình 2.15: Mô hình thiết kế bộ thí nghiệm tạo sóng trên mặt nước 42
Hình 2.16: Hình ảnh 3D bộ thí nghiệm tạo sóng trên mặt nước 43
Hình 2.17: Bộ thí nghiệm tạo sóng trên mặt nước 44
Hình 2.18: Hình ảnh sóng nước đồng tâm trên màn hứng 45
Hình 2.19: Hình ảnh sóng song song trên màn hứng 46
Hình 2.20: Hình ảnh sóng phản xạ trên màn hứng 47
Hình 2.21: Hình ảnh giao thoa sóng nước trên màn hứng 48
4
MỤC LỤC BẢNG
Bảng 2.1: Bảng số liệu khảo sát sóng dừng trên dây 35
Bảng 2.2: Bảng ghi kết quả khảo sát sự phụ thuộc sóng dừng trên dây vào lực
căng T 37
Bảng 2.3: Bảng ghi số liệu khảo sát vận tốc truyền sóng đối với dây đàn hồi 38
Bảng 2.4: Bảng ghi số liệu khảo sát vận tốc truyền sóng đối với dây đồng 38
Bảng 2.5: Bảng số liệu thể hiện sự phụ thuộc của số bụng sóng vào chiều dài của
sợi dây 40
5
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài.
Vật lý là khoa học thực nghiệm. Việc giảng dạy vật lý có sử dụng thí
nghiệm trong nhà trường phổ thông là một điều hết sức cần thiết tuy nhiên vẫn
còn một số hạn chế do những nguyên nhân sau:
− Nhiều thí nghiệm trong sách giáo khoa chưa thực hiện được do thiếu
thiết bị.
− Phương tiện thí nghiệm được trang bị thiếu thốn lạc hậu, kém chính xác.
Không được cập nhật thường xuyên.
− Nhiều bài thí nghiệm không được thực hiện do thời gian quy định của
tiết học.

− Học sinh chưa được quan tâm đúng mức về vấn đề học tập, rèn luyện và
nâng cao khả năng tổ chức trong dạy học thí nghiệm vật lý.
Để khắc phục những hạn chế trên, thông qua thí nghiệm tự tạo, giáo viên
có thể phát huy được tính tích cực, sáng tạo của học sinh trong quá trình dạy
học. Thí nghiệm tự tạo hỗ trợ cho quá trình dạy học của giáo viên, giảm thời
gian thuyết trình , giáo viên sẽ thuận lợi trong nghiên cứu dạy học theo hướng
tích cực, phù hợp cho từng nội dung bài học, tăng tính hấp dẫn của môn vật lý
đối với học sinh và góp phần làm phong phú đồ dùng dạy học cho giáo viên.
Ngoài ra, thí nghiệm có tác dụng rèn luyện cho học sinh tính tự lực, sáng tạo,
ham học hỏi, tìm tòi khám phá tự nhiên, học sinh có niềm tin vào bản thân, giải
quyết được các tình huống xảy ra trong cuộc sống và tạo cho học sinh nhiều cơ
hội, tình huống phải suy nghĩ, những vấn đề phải giải quyết. Khi tiến hành thí
nghiệm tự tạo, những yếu tố tiềm ẩn, bẩm sinh của học sinh như: tò mò, hiếu kì,
hiếu động của học sinh bị kích thích, tăng mức độ hứng thú của học sinh, tạo sự
say mê tìm hiểu những hiện tượng thiên nhiên, qua đó học sinh sẽ yêu thích giờ
học vật lý hơn. Học sinh được rèn luyện các kỹ năng thu thập thông tin, xử lí
thông tin, truyền đạt thông tin. Các thông tin này là kết quả của một quá trình
lao động, tư duy sáng tạo của thầy và trò. Góp phần rèn luyện kỹ năng
thực hành.
6
2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài.
− Thiết kế và chế tạo một số thiết bị thí nghiệm phần sóng cơ trong chương
trình lớp 12.
− Xây dựng quy trình làm việc cụ thể với một số bài thí nghiệm phần
sóng cơ.
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài.
Xu hướng đổi mới phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực, tự
giác, chủ động, sáng tạo của học sinh, bồi dưỡng cho học sinh phương pháp tự
học, rèn luyện kỹ năng, vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh là yêu cầu

bắt buộc với nhà trường phổ thông ở Việt Nam hiện nay, nó cũng là xu thế
chung của các trường trên thế giới. Điều cốt lõi của đổi mới phương pháp dạy
học là hướng tới hoạt động học tập chủ động, chống lại thói quen học tập thụ
động [1]. Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, con đường tìm ra kiến thức vật
lý cũng có những điểm khác biệt so với những môn học khác. Muốn quá trình
dạy học vật lý diễn ra vừa khoa học, vừa phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo
của học sinh thì bài học không thể thiếu các bài thí nghiệm vật lý.
Hiện nay, ở nhiều trường phổ thông vẫn còn tồn tại tình trạng thiếu thiết
bị thí nghiệm và chất lượng của các bộ thí nghiệm chưa cao, không đồng bộ.
Đây là lí do khiến nhiều giáo viên dạy không có thí nghiệm, dẫn tới không phát
huy được tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh, giảm tính hấp dẫn của
môn học đối với học sinh.
Một hướng trong các trường phổ thông nhằm nâng cao chất lượng giảng
dạy, kích thích tính ham học hỏi, chủ động sáng tạo của học sinh, là thực hiện
các đề tài về chế tạo các thiết bị thí nghiệm vật lý phục vụ trong dạy học. Ta có
thể kể đến một số đề tài điển hình và có tính thực tiễn cao như: "Thiết kế một số
thí nghiệm phương pháp Vật lý phổ thông" (2002) của Giang Văn Phú, khoa Vật
lý, trường Đại học An Giang; "Thiết kế, chế tạo các dụng cụ thí nghiệm đơn
giản từ vỏ lon và chai nhựa để sử dụng trong phần dạy học tĩnh điện ở trường
phổ thông" của sinh viên Trần Ngọc Chất - K49CLC, khoa Vật lý, trường Đại
7
học Sư phạm Hà Nội - đoạt giải Nhất cấp Bộ công trình nghiên cứu khoa học
của sinh viên năm 2003; luận văn thạc sỹ khoa học giáo dục " Thiết kế, chế tạo
và sử dụng bộ thí nghiệm về giao thoa song nước nhằm phát huy tính tích cực
của học sinh trong dạy học bài giao thoa sóng " của Nguyễn Quang Linh (năm
2009) ; khóa luận tốt nghiệp của Nguyễn Thị Dung, trường đại học Sư phạm
Hà Nội, đã lựa chọn đề tài: “Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm chuyển động thẳng
để phục vụ dạy học phần cơ học trong chương trình SGK lớp 10 THPT”….
Trong những năm gần đây, trường Đại học Hùng Vương cũng đã thực hiện chế
tạo thành công bộ thí nghiệm lực đẩy Ác-si-mét tham dự giao lưu Trung Bắc

năm 2009.
2. Nhiệm vụ.
− Tìm hiểu tổng quan về vị trí, vai trò, chức năng của thiết bị thí nghiệm và
thí nghiệm vật lý trong dạy học vật lý.
− Thiết lập quy trình thiết kế, chế tạo, vận hành một số thiết bị thí nghiệm
sóng cơ từ những vật liệu đơn giản dễ tìm kiếm. Đánh giá tính năng sử dụng, các
ưu điểm, hạn chế của thiết bị.
− Lắp ráp các thiết bị đã chế tạo thành các bộ thí nghiệm phục vụ giảng dạy
phần sóng cơ và đưa ra các hướng dẫn sử dụng cần thiết.
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Nội dung nghiên cứu.
Nội dung 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài.
Nội dung 2: Thiết kế một số dụng cụ thí nghiệm phần sóng cơ từ những
vật liệu đơn giản.
2. Phương pháp nghiên cứu.
− Phương pháp nghiên cứu lý luận: tổng hợp khái quát hóa tài liệu nghiên
cứu những tài liệu có liên quan đến đề tài.
− Phương pháp thực nghiệm: thực nghiệm thiết kế chế tạo, thử nghiệm các
thiết bị thí nghiệm vật lý.
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu.
a. Đối tượng nghiên cứu:
8
Quy trình thiết kế và chế tạo thiết bị thí nghiệm trong giảng dạy môn
vật lý.
b. Phạm vi nghiên cứu:
Đề tài tập trung nghiên cứu về việc chế tạo các dụng cụ thí nghiệm đo
sóng dừng trên dây và giao thoa sóng trên mặt nước.
9
CHƯƠNG I
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1. Định hướng đổi mới phương pháp dạy học môn Vật Lý.[3]
Tinh thần cơ bản của việc đổi mới này là: Phát huy tính tích cực, tự giác,
chủ động, sáng tạo của học sinh trong học tập. Trước mắt, đối với cấp THPT cần
tập trung vào một số định hướng đổi mới sau đây:
1.1.1. Định hướng 1: Sử dụng các phương pháp truyền thống theo tinh thần
phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo của học sinh.
Trong việc đổi mới phương pháp dạy học, ta không phủ định vai trò của
các phương pháp dạy học truyền thống, tuy nhiên ta sẽ sử dụng các phương pháp
đó theo tinh thần mới. Giáo viên phải lựa chọn phương pháp dạy học theo một
chiến lược nhằm phát huy được ở mức độ tốt nhất tính tích cực, chủ động, sáng
tạo của học sinh trong những tình huống cụ thể.
Việc thay đổi phương pháp dạy học không những có tác dụng khắc sâu
được kiến thức, kĩ năng mà học sinh cần chiếm lĩnh mà còn có tác dụng làm cho
tiết học đỡ nhàm chán, tạo thêm hứng thú học tập cho học sinh.
1.1.2. Định hướng 2: Chuyển từ phương pháp nặng về sự diễn giảng của giáo
viên sang phương pháp nặng về tổ chức cho học sinh hoạt động để tự lực
chiếm lĩnh kiến thức và kĩ năng.
Theo quan niệm mới về việc dạy học, vai trò chính yếu của giáo viên là tổ
chức và hướng dẫn các hoạt động học tập của học sinh, sao cho học sinh có thể
tự lực chiếm lĩnh được kiến thức và kĩ năng mới. Đó là vì các kiến thức, kĩ năng
và thái độ ứng xử chỉ có thể hình thành được ở mỗi con người bằng những hoạt
động tìm tòi, khám phá, nghiền ngẫm, trao đổi và giao tiếp của chính người đó.
Việc đổi mới phương pháp dạy của thầy phải đi đôi việc đổi mới phương
pháp học của trò. Hoạt động học của học sinh rất đa dạng, tuy nhiên, ta có thể
chia thành 3 nhóm, dựa theo cấu trúc khái quát của tiến trình giải quyết các vấn
đề có tính khoa học (tiến trình khoa học). Đó là các nhóm hoạt động sau :
− Nhóm các hoạt động thu thập thông tin.
− Nhóm các hoạt động xử lí thông tin.
10
− Nhóm các hoạt động truyền đạt thông tin.

Thành công của việc tổ chức các hoạt động học tập nói trên cho học sinh
phụ thuộc không những vào khả năng của giáo viên mà còn phụ thuộc vào thói
quen và thái độ học của học sinh. Chúng ta cần tiến hành từng bước, đổi mới
dần dần từng hoạt động trên lớp để không những giáo viên quen dần với phương
pháp dạy học dựa trên nguyên tắc tổ chức cho học sinh hoạt động mà còn để học
sinh chuyển dần từ thói quen học tập thụ động sang thói quen học tập tích cực,
sáng tạo. Đây là một quá trình lâu dài, đòi hỏi phải thực hiện theo tinh thần kiên
trì, không nóng vội.
1.1.3. Định hướng 3: Tăng cường học tập cá nhân, phối hợp một cách hài hòa
với học tập hợp tác.
Các hình thức tổ chức học tập cá nhân, theo nhóm và theo lớp là các hình
thức học tập vẫn được áp dụng trong những phương pháp dạy học truyền thống.
Trong các hình thức trên, hình thức học tập cá nhân lâu nay vẫn được coi là hình
thức học tập cơ bản nhất và có hiệu quả nhất. Các hình thức học tập theo nhóm
và theo lớp là các hình thức học tập hỗ trợ.
Hiện nay lại nảy sinh một xu thế ngược lại đó là "Hội chứng hoạt động
nhóm". Nhiều người quan niệm một cách sai lầm và cực đoan là: đổi mới
phương pháp dạy học thì phải tổ chức cho học sinh hoạt động theo nhóm, lấy đó
làm tiêu chí của các phương pháp dạy học tích cực. Điều đó dẫn đến việc dạy
học theo nhóm một cách tràn lan hình thức, lãng phí thời gian và không có hiệu
quả. Cần chú ý rằng trong mọi phương pháp dạy học, hình thức học tập cá nhân
vẫn là hình thức hoạt động chủ yếu giúp cho việc phát triển các năng lực của
mỗi học sinh; các phương pháp dạy học tích cực đều nhằm mục đích thúc đẩy
hoạt động nhận thức của mỗi cá thể.
1.1.4. Định hướng 4: Coi trọng việc bồi dưỡng phương pháp tự học.
Dù là học ở trên lớp hay học ở nhà, mỗi học sinh phải thực sự động não
để tiếp thu những điều cần học. Không ai có thể học thay ai được. Vì vậy, trong
những hoạt động cá nhân của tiết học, giáo viên phải có chiến lược bồi dưỡng
phương pháp tự học cho học sinh.Việc rèn luyện cho học sinh khả năng tự học
11

còn là một biện pháp giúp ta giải quyết một khó khăn rất lớn là: mâu thuẫn giữa
một bên là những yêu cầu cao về việc bồi dưỡng kiến thức và kĩ năng và một
bên là sự hạn hẹp của thời gian dành cho mỗi môn học. Giáo viên phải tính toán
cân đối giữa nội dung dạy học trên lớp và nội dung dành cho học sinh tự tìm
hiểu ở nhà. Có như thế chúng ta mới có thời gian để thực hiện việc đổi mới
phương pháp dạy học.
1.1.5. Định hướng 5: Coi trọng việc rèn luyện kĩ năng ngang tầm với truyền thụ
kiến thức.
Những kiến thức và kĩ năng cần thiết cho cuộc sống và lao động của con
người trong xã hội hiện đại đang càng ngày càng tăng lên một cách nhanh
chóng. Những kiến thức và kĩ năng đưa vào chương trình phổ thông tuy đã được
chọn lọc cẩn thận nhưng không tránh khỏi tình trạng một số sẽ trở thành lạc hậu
và một số bị thiếu hụt so với yêu cầu của cuộc sống. Trong nhà trường, chúng ta
chỉ dạy cho học sinh những nguyên tắc đại cương.
Khi vào đời, học sinh sẽ gặp phải những tình huống thực tế vô cùng
phong phú, đa dạng. Làm sao các em có thể giải quyết được những tình huống
đó, vùng vẫy được để đem lại cuộc sống ấm no? Tất cả những thực tế đó đã đặt
cho chúng ta nhiệm vụ phải bồi dưỡng cho học sinh những kĩ năng sống cần
thiết, bên cạnh việc truyền thụ hệ thống kiến thức. Trong số những kĩ năng cần
rèn luyện cho học sinh, người ta đặc biệt chú ý tới các kĩ năng thực hiện các tiến
trình khoa học. Đó là các kĩ năng thu thập thông tin, xử lí thông tin và truyền đạt
thông tin. Các kĩ năng này được đưa vào các hoạt động học tập thích hợp theo
một chiến lược đã được hoạch định trước.
1.1.6. Định hướng 6: Tăng cường làm thí nghiệm vật lý trong dạy học.
Vật lý học, đặc biệt là vật lý phổ thông, là một khoa học thực nghiệm. Các
khái niệm vật lý, các định luật vật lý đều phải gắn với thực tế.Trong chương
trình vật lý phổ thông, nhiều khái niệm vật lý và hầu hết các định luật vật lý
được hình thành bằng con đường thực nghiệm. Thông qua thí nghiệm, ta xây
dựng được những biểu tượng cụ thể về sự vật và hiện tượng mà không một lời lẽ
nào có thể mô tả đầy đủ được. Những biểu tượng này sẽ là nền tảng để học sinh

12
tiếp thu được những lí thuyết trừu tượng. Trong thực hành, không những các kĩ
năng thực hành như quan sát, sử dụng dụng cụ vật lý, lắp ráp thí nghiệm, vẽ đồ
thị, xác định sai số được rèn luyện, mà cả óc suy đoán, tư duy lí luận và nhất
là tư duy vật lý cũng được phát triển mạnh.
Xét về mặt phương pháp dạy học, ta có thể chia các thí nghiệm vật lý phổ
thông thành ba loại:
− Các thí nghiệm do học sinh làm ngay trên lớp, trong tiết học, dưới hình
thức cá nhân hay theo nhóm (thí nghiệm đồng loạt, )
− Các thí nghiệm do giáo viên hay một nhóm học sinh làm để biểu diễn
ngay trên lớp, trong tiết học (thí nghiệm biểu diễn, chứng minh )
− Các thí nghiệm mà học sinh thực hiện trong phòng thí nghiệm để lấy số
liệu, viết báo cáo dưới dạng một bài làm (thí nghiệm thực hành )
Hiện nay đối với chương trình vật lý đổi mới, gần như tất cả các thí
nghiệm chứng minh của các lớp 10, 11 và 12 đều đã được nghiên cứu thực hiện
và đưa vào sản xuất để cung cấp cho các trường phổ thông. Về phía người giáo
viên, phải cố gắng vượt qua những khó khăn thách thức, tận dụng những thiết bị
sẵn có, tự làm thêm các đồ dùng dạy học mới
Số các bài thực hành vật lý của mỗi lớp đã tinh giản đến mức tối thiểu,
nội dung các bài thực hành đã được lựa chọn đến mức hết sức đơn giản và có
tính khả thi cao. Do đó, việc thực hiện các bài thực hành của mỗi lớp coi như
bắt buộc.
So với các chương trình cũ thì nội dung của các thí nghiệm vật lý hầu như
không có gì mới; tuy nhiên, sự đổi mới phải thể hiện ở phương pháp mà chúng
ta cho học sinh làm thí nghiệm. Phải cho học sinh đến với thí nghiệm một cách
chủ động và phải tạo cho các em cơ hội phát huy được những suy nghĩ sáng tạo
trong thực hành.
Muốn thế, không thể cho học sinh làm thí nghiệm theo kiểu chỉ đâu, làm
đấy một cách máy móc, mô tả một cách đơn giản hiện tượng vật lý xảy ra đã quá
rõ ràng Cần cho học sinh nắm được mục đích thí nghiệm, xây dựng phương

13
án thực hành, tham gia làm thí nghiệm, xử lí kết quả và thảo luận rút ra kết luận
cần thiết.
Ngoài ra, đối với những thí nghiệm vật lý khó làm hoặc đòi hỏi nhiều thời
gian thì ta có thể cung cấp cho học sinh các số liệu thực nghiệm mà người ta đã
thu được trước đó để cho các em xử lí kết quả. Hình thức này gọi là thí nghiệm
“giấy và bút chì”. Chẳng hạn, ở chương trình vật lý 10, thí nghiệm về sự nóng
chảy và đông đặc của băng phiến; ở chương trình vật lý 11, các đặc tuyến vôn -
ampe của dòng điện trong chất khí, điốt bán dẫn, tranzito thường là thí nghiệm
loại này.
Hiện nay giáo viên vật lý cần tích cực học tập bồi dưỡng chuyên môn
nghiệp vụ về phương pháp dạy học, thành thạo các phương pháp dạy học đặc
thù bộ môn như: phương pháp dạy học nêu vấn đề, phương pháp dạy học thực
nghiệm, phương pháp dạy học bàn tay nặn bột, phương pháp dạy học theo
pha ; nắm vững các kỹ thuật dạy học tích cực như: Khăn trải bàn, các mảnh
ghép, công não, ; tổ chức tốt các hình thức học sinh học tập theo nhóm, cá nhân
hoặc toàn lớp
1.1.7. Định hướng 7: Đổi mới cách soạn giáo án ( Thiết kế bài học).
Kế hoạch bài học trong trường trung học là bắt buộc phải có của giáo viên
để tổ chức cho học sinh chủ động học tập trong giờ học. Kế hoạch bài học hay
giáo án là văn bản ghi lại thiết kế bài học, là sản phẩm của thiết kế bài học.
Kế hoạch bài học phải mô tả được mục tiêu, nội dung, phương pháp dạy
học trong giờ dạy.Trong đó, coi trọng việc mô tả các hoạt động học tập của học
sinh và sự lựa chọn thiết bị dạy học, học liệu của giáo viên trong việc tổ chức,
điều khiển, trợ giúp các hoạt động học tập.
Thiết kế bài học phải bao quát đầy đủ những yếu tố cơ bản và xác lập
được những liên hệ cần thiết, hợp lí giữa những yếu tố này.Đó là sự mô tả mục
tiêu học tập, nội dung học tập, các thiết bị dạy học và học liệu, các hoạt động
học tập, tổng kết và hướng dẫn học tập. Tất cả những yếu tố và liên hệ tạo nên
một qui trình rõ ràng về logic và nội dung. Mỗi yếu tố như vậy đòi hỏi giáo viên

phải tuân thủ những nguyên tắc, kĩ thuật nhất định để mô tả và thực hiện trong
14
giờ dạy.Điều quan trọng khi thiết kế bài học là giáo viên phải làm rõ được mục
tiêu, nội dung và các hoạt động của người học trong giờ dạy.
1.2. Phương tiện dạy học trong dạy học vật lý.
1.2.1. Định nghĩa phương tiện dạy học.
Phương tiện dạy học còn gọi là đồ dùng, thiết bị dạy học là các vật thể
hoặc một tập hợp các vật thể mà giáo viên và học sinh sử dụng trong quá trình
dạy học để nâng cao hiệu quả của quá trình này.[1]
Các phương tiện dạy học theo nghĩa rộng có thể bao gồm: các thiết bị dạy
học, phòng dạy học, phòng thí nghiệm,… dùng để hỗ trợ cho quá trình dạy và
học. Phương tiện dạy học là điều kiện không thể thiếu được cho việc đổi mới
phương pháp dạy học hướng vào tính tích cực chủ động của học sinh.
1.2.2. Phân loại phương tiện dạy học.
a. Các phương tiện dạy học truyền thống:
Trong dạy học vật lý, các phương tiện dạy học sau đây thường được xem
là các phương tiện dạy học truyền thống:
− Các vật thật trong đời sống và kĩ thuật.
− Các thiết bị thí nghiệm dùng để tiến hành các thí nghiệm của giáo viên và
các thí nghiệm của học sinh.
− Các mô hình vật chất.
− Bảng.
− Tranh ảnh và các bản vẽ sẵn.
− Các tài liệu in: Sách giáo khoa, sách bài tập, sách hướng dẫn thí nghiệm
và các tài liệu tham khảo khác.
b. Các phương tiện dạy học hiện đại :
Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, các phương tiện dạy học
cũng đã được hiện đại hóa để nâng cao hiệu quả và chất lượng dạy học, hỗ trợ
lao động dạy học của người giáo viên. Trong thực tế dạy học Vật Lý hiện nay có
các phương tiện dạy học nghe - nhìn sau đang được sử dụng tương đối rộng rãi:

− Phim học tập: Phim đèn chiếu, phim chiếu bóng, phim học tập trên truyền
hình, phim video.
15
− Các phần mềm máy vi tính mô phỏng, minh hoạ các hiện tượng, quá trình
vật lý
Các phương tiện dạy học sử dụng trong dạy học vật lý là rất đa dạng và
phong phú. Trong các thiết bị thí nghiệm dùng cho thí nghiệm của giáo viên và
thí nghiệm của học sinh có vai trò quan trọng hàng đầu và không thể thiếu được,
vì nó thể hiện đặc thù của vật lý là một môn khoa học thực nghiệm và sự cần
thiết cho học sinh thấy được các hiện tượng vật lý thực trong đời sống và trong
kĩ thuật.
1.2.3. Các chức năng của phương tiện dạy học.
a. Các chức năng của phương tiện dạy học theo quan điểm của lý luận dạy học:
Theo quan điểm lý luận dạy học, các phương tiện dạy học có các chức
năng sau:
− Sử dụng phương tiện dạy học để tạo động cơ học tập, kích thích hứng thú
nhận thức của học sinh, đặc biệt trong giai đoạn định hướng mục đích
nghiên cứu.
− Sử dụng phương tiện dạy học để hình thành kiến thức, kĩ năng mới.
− Phương tiện dạy học có thể được sử dụng để củng cố kiến thức, kĩ năng
của học sinh (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hóa).
− Sử dụng phương tiện dạy học để kiểm tra kiến thức, kĩ năng mà học sinh
đã thu được.
− Phương tiện dạy học góp phần phát triển năng lực nhận thức của học sinh.
− Việc sử dụng phương tiện dạy học đem lại hiệu quả xúc cảm, thẩm mĩ cho
học sinh do những đặc tính bên ngoài (hình dạng, màu sắc), cách bố trí, do hình
ảnh, các hiện tượng quan sát được trái với quan niệm của học sinh hoặc không
được nhìn thấy hàng ngày.
− Hiệu quả của việc điều khiển quá trình nhận thức của học sinh sẽ được
nâng cao nếu các phương tiện dạy học được thiết kế, chế tạo và được giáo viên

nghiên cứu sử dụng một cách hợp lí. Có thể thấy rõ điều này khi sử dụng các
thiết bị thí nghiệm vật lý, các phần mềm dạy học và sự phối hợp giữa chúng.
16
− Phương tiện dạy học góp phần thực hiện một trong các nhiệm vụ dạy học
vật lý là phát triển tối ưu nhân cách của từng học sinh.
b. Các chức năng của phương tiện dạy học theo quan điểm tâm lý học học tập:
Theo quan điểm của tâm lý học học tập, hoạt động nhận thức của học sinh
trong quá trình học tập có thể diễn ra trên các bình diện khác nhau như:
− Bình diện hành động đối tượng - thực tiễn.
− Bình diện trực quan trực tiếp.
− Bình diện trực quan gián tiếp.
− Bình diện nhận thức khái niệm ngôn ngữ.
Trong đó vai trò của ngôn ngữ tăng dần và vai trò của trực quan giảm dần.
Trong thực tiễn dạy học vật lý ở trường phổ thông hiện nay cho thấy tiềm
năng của phương tiện dạy học trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của
học sinh chưa được khai thác đầy đủ. Đó là một trong các nguyên nhân làm cho
kiến thức của học sinh hời hợt, không bền vững, ít có khả năng vận dụng. Để
nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức của học sinh, người giáo viên vật lý
cần nghiên cứu nắm vững ưu nhược điểm của từng loại phương tiện dạy học,
biết phối hợp hài hòa chúng khi dạy học từng kiến thức, kỹ năng cụ thể, vừa làm
cho quá trình dạy học hiệu quả, vừa tránh được sự phức tạp khi sử dụng các
phương tiện dạy học không hợp lí.
1.2.4. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Vật Lý.
Ngày nay, trong nhà trường trung học người ta đã thực hiện một hệ thống
thí nghiệm vật lý giáo khoa. Nó dựa trên cơ sở nâng cao dần tính tự lực của học
sinh trong quá trình lĩnh hội kiến thức. Trước hết các em làm quen với các hiện
tượng vật lý do giáo viên biểu diễn, tiếp đó các em làm đồng loạt cùng một đề
tài thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của giáo viên và sau cùng chỉ dùng tài liệu
hướng dẫn các em tiến hành tự lực những nghiên cứu thực nghiệm nhỏ. Có thể
giao cho học sinh những đề tài để các em hoàn toàn tự lực nghiên cứu dài hạn

hay ngắn hạn, với những điều kiện ở nhà hay ở các buổi học nhóm vật lý.
Thí nghiệm vật lý là yếu tố không thể thiếu được của quá trình nhận thức
vật lý. Tùy theo mục đích sử dụng thí nghiệm trong dạy học, thí nghiệm vật lý
17
có thể thực hiện các chức năng khác nhau trong quá trình dạy học cũng như
nhận thức vật lý.
− Thí nghiệm vật lý là cơ sở để xây dựng, chứng minh kiến thức vật lý.
− Thí nghiệm vật lý có tác dụng rèn luyện kỹ năng, kĩ xảo, sử dụng các
dụng cụ đo và các dụng cụ thiết bị khác, bồi dưỡng cho học sinh phương pháp
thực nghiệm của vật lý.
− Thí nghiệm góp phần vào việc phát triển toàn diện học sinh , có tác dụng
bồi dưỡng cho học sinh nội dung kiến thức, giúp các em biết cách kết hợp lý
thuyết với thực hành. Đồng thời là phương tiện kích thích hứng thú học tập cho
học sinh.
− Thí nghiệm giúp học sinh phát huy một số đức tính tốt như tính chính xác,
tính trung thực, tính cẩn thận, kiên trì. Đồng thời nâng cao sự tích cực, tự giác,
chủ động sáng tạo, rèn luyện thói quen và khả năng tự học, có tinh thần
hợp tác
− Thí nghiệm vật lý có thể sử dụng như phương tiện để đề xuất vấn đề; để
cho học sinh vận dụng, củng cố kiến thức, để kiểm tra kiến thức vật lý của
học sinh.
− Thí nghiệm góp phần làm đơn giản hóa các hiện tượng và quá trình
vật lý.
1.2.5. Các loại thí nghiệm được sử dụng trong dạy học Vật lý [1]
a. Thí nghiệm biểu diễn:
− Thí nghiệm mở đầu: giới thiệu cho học sinh biết qua về hiện tượng sắp
nghiên cứu để tạo tình huống có vấn đề, tạo nhu cầu hứng thú học tập của học
sinh, lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhận thức
− Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng: xây dựng nên hoặc kiểm chứng lại
kiến thức mới, được xây dựng trong giai đoạn nghiên cứu kiến thức mới

− Thí nghiệm củng cố: nêu lên những biểu hiện của kiến thức đã học trong
tự nhiên, đề cập các ứng dụng của kiến thức này trong sản xuất và đời sống, đòi
hỏi học sinh phải vận dụng kiến thức đã học để dự đoán hoặc giải thích hiện
tượng hay cơ chế hoạt động của các thiết bị, dụng cụ kỹ thuật
18
b. Thí nghiệm thực tập:
− Thí nghiệm trực diện: Tùy từng mục đích có thể tiến hành thí nghiệm trực
diện đồng loạt hoặc thí nghiệm cá thể.
− Thí nghiệm thực hành: Do học sinh thực hiện trên lớp, sự tự lực làm việc
cao hơn so với ở thí nghiệm trực diện.
− Thí nghiệm và quan sát vật lí ở nhà: Do giáo viên cho từng học sinh hoặc
từng nhóm học sinh thực hiện ở nhà.
1.3. Xu hướng nghiên cứu và sử dụng thiết bị thí nghiệm Vật lý tự tạo.[4]
1.3.1. Xu hướng sử dụng thiết bị thí nghiệm tự tạo.
Thiết bị tự tạo là những thiết bị được cải tiến từ những máy móc có trong
phòng thí nghiệm hoặc theo ý tưởng sáng tạo của giáo viên và học sinh từ những
vật liệu đơn giản, dễ kiếm và rẻ tiền phù hợp với yêu cầu của nội dung bài học.
Việc giáo viên và học sinh tự thiết kế, chế tạo và sử dụng các thiết bị thí
nghiệm qua các vật liệu đơn giản, dễ kiếm phải có tác dụng làm tăng tính trực
quan, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy.
Trong nhiều trường hợp, các chi tiết của đồ dùng hiện đại có thể che lấp
đi các bản chất vật lý của các hiện tượng xảy ra trong phòng thí nghiệm vì vậy
các đồ dùng tự làm sẽ giúp cho các em quan sát được hiện tượng rõ nét hơn.
Việc thiết kế và chế tạo các dụng cụ thí nghiệm làm tăng hứng thú, tạo
niềm vui bởi thành công trong việc dạy - học của giáo viên và học sinh. Đồng
thời kích thích tính tích cực, độc lập và phát huy khả năng sáng tạo của học sinh.
Giáo viên cũng có thể cá thể hóa quá trình học tập của học sinh bằng cách chế
tạo dụng cụ thí nghiệm tự làm cho các đối tượng học sinh khác nhau, hướng dẫn
chế tạo, tiến hành thí nghiệm ở mức độ khó dễ khác nhau.
Các dụng cụ thí nghiệm tự làm giải quyết một số khó khăn về thiết bị, tạo

điều kiện cho các em tự lực làm việc nhiều hơn. Nó không chỉ đòi hỏi khả năng
thao tác chân tay đơn thuần mà còn phát triển năng lực hoạt động trí tuệ, thực
tiễn của học sinh.
19
1.3.2. Ưu điểm và hạn chế của thiết bị thí nghiệm tự tạo.
Việc sử dụng các bộ thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lý có một số ưu
điểm như sau :
− Dụng cụ cho thí nghiệm là những dụng cụ đơn giản, dễ kiếm nên giáo
viên và học sinh có thể tự chế tạo.
− Thí nghiệm có hình thức gọn nhẹ, đơn giản, dễ lắp ráp, dễ sử dụng và có
thể thực hiện ở mọi lúc, mọi nơi.
− Cùng một thí nghiệm có thể có một hoặc nhiều phương án.
− Thí nghiệm dễ thành công, cho kết quả rõ ràng, thuyết phục mà lại tốn ít
thời gian.
− Thao tác tiến hành thí nghiệm không đòi hỏi phải có những kỹ năng đặc
biệt nên giáo viên nào cũng có thể làm được.
− Không đòi hỏi khắt khe về cơ sở vật chất nên ở đâu cũng tiến hành được
thí nghiệm.
− Thí nghiệm phù hợp, bám sát với nội dung cần dạy nên thuận lợi trong
quá trình dạy học.
Bên cạnh những ưu điểm nêu trên, thiết bị thí nghiệm tự tạo còn tồn tại
một số nhược điểm như:
− Cần đầu tư thời gian, sức lực và trí tuệ để chế tạo ra được thiết bị thí
nghiệm đạt yêu cầu, có sức thuyết phục và phù hợp với nội dung bài học.
− Thí nghiệm tự tạo hầu hết là những thí nghiệm định tính, rất ít thí nghiệm
định lượng.
− Các dụng cụ thí nghiệm ít bền, dễ hư hỏng, đồng thời có sự hạn chế về
mặt thẩm mỹ.
1.3.3. Tiêu chí đánh giá chất lượng của thiết bị thí nghiệm tự tạo.
Để đánh giá chất lượng của thiết bị thí nghiệm ta dựa vào các chỉ tiêu như

sau: tính khoa học, tính sáng tạo, tính thực tiễn, tính thẩm mỹ và tính an toàn.
a. Tính khoa học:
20
− Là nguồn tri thức hoặc chuyển tải được nhiều nội dung kiến thức phục vụ
nội dung, chương trình sách giáo khoa hoặc kiến thức nâng cao, góp phần đổi
mới phương pháp dạy học.
− Đảm bảo tính chính xác và khoa học: Thiết bị đo cho kết quả trong phạm
vi sai số chấp nhận được, kích thước (độ lớn), màu sắc đảm bảo tính trực quan,
cấu trúc gọn nhẹ, hợp lý không công kềnh, dễ lắp đặt và bảo dưỡng thuận lợi.
b. Tính sáng tạo:
Trong quá trình thiết kế người thiết kế có thể tiến hành nghiên cứu và cải
tạo giúp bộ thí nghiệm khảo sát được nhiều đại lượng hơn.
c. Tính thực tiễn (tính kinh tế):
Nguyên liệu dễ kiếm, phổ biến; tiết kiệm, giá thành rẻ; dễ sử dụng và bảo
quản; bền, sử dụng được nhiều lần; có thể phổ biến rộng rãi.
d. Tính thẩm mỹ:
Kết cấu cân đối, màu sắc hài hòa, có sức hấp dẫn với người sử dụng.
e. Tính an toàn:
Không gây độc hại, nguy hiểm với người sử dụng.
1.4. Nguyên tắc trong thiết kế chế tạo
Để thiết bị thí nghiệm phát huy đầy đủ các chức năng của nó trong dạy
học vật lý, khi tiến hành thiết kế và chế tạo bộ thí nghiệm cần phải đảm bảo một
số nguyên tắc về mặt kỹ thuật và mặt phương pháp dạy học như sau:
− Chuyển tải được nội dung, kiến thức phục vụ nội dung, chương trình sách
giáo khoa vật lí phổ thông.
− Đảm bảo tính chính xác và khoa học: Thiết bị đo cho kết quả trong phạm
vi sai số chấp nhận được, kích thước phải đảm bảo tính trực quan.
− Thao tác và kĩ năng sử dụng không quá phức tạp để sinh viên dễ tiếp cận
và sử dụng giảng dạy có hiệu quả.
− Các chi tiết phải vững chắc, phù hợp với kinh tế và đảm bảo yêu cầu về

độ an toàn.
− Việc lắp ráp các chi tiết tốn ít thời gian, dễ dàng phối hợp thay đổi các chi
tiết và có thể khảo sát được nhiều đại lượng khác nhau trong một bộ thí nghiệm.
21
CHƯƠNG 2
THIẾT KẾ MỘT SỐ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM PHẦN SÓNG CƠ
TỪ NHỮNG VẬT LIỆU ĐƠN GIẢN.
2.1. Lý thuyết cơ bản.
2.1.1. Sóng cơ.
a. Khái niệm sóng cơ.
Sóng cơ là sự lan truyền những dao động cơ trong môi trường. Khi sóng
cơ truyền đi chỉ có pha dao động của các phần tử vật chất lan truyền còn các
phần tử vật chất thì dao động xung quanh vị trí cân bằng cố định.
b. Phân loại sóng cơ:
− Sóng dọc: là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo
phương trùng với phương truyền sóng (sóng âm, sóng trên lò xo, )
− Sóng ngang: là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo
phương vuông góc với phương truyền sóng (sóng trên mặt nước, sóng trên sợi
dây cao su, ).
c. Giải thích sự tạo thành sóng cơ:
− Sóng cơ được tạo thành do giữa các phần tử vật chất trong môi trường có
lực liên kết đàn hồi. Khi liên kết đàn hồi xuất hiện biến dạng lệch thì môi trường
truyền sóng ngang, khi lực kiên kết đàn hồi xuất hiện biến dạng dãn, nén thì môi
trường truyền sóng dọc.
− Sóng ngang chỉ truyền trong môi trường rắn và lỏng.
− Sóng dọc truyền trong cả 3 môi trường vật chất rắn, lỏng, khí.
− Chú ý: Sóng cơ không truyền được trong chân không.
d. Các đại lượng đặc trưng cho sóng cơ.
−
Biên độ sóng A(m): là biên độ dao động của các phần tử vật chất môi

trường có sóng truyền qua. Càng xa tâm dao động thì biên độ sóng càng giảm.
−
Tần số sóng f (Hz): là tần số dao động của các phần tử vật chất môi
trường có sóng truyền qua.
22
−
Chu kỳ sóng
1
T
f
=
(s): là chu kỳ dao động của các phần tử vật chất môi
trường có sóng truyền qua.
−
Bước sóng
λ
: là khoảng cách gần nhất giữa hai điểm trên phương truyền
sóng mà dao động cùng pha với nhau.
−
Công thức tính toán:
( )
.
v
vT m
f
λ
= =
−
Tốc độ truyền sóng v(m/s): là tốc độ truyền pha của dao động. Tốc độ
truyền sóng phụ thuộc vào bản chất của môi trường truyền (tính đàn hồi và mật

độ môi trường). Tốc độ truyền sóng trong các môi trường giảm theo thứ
tự : rắn → lỏng → khí.


Chú ý: Quá trình truyền sóng là quá trình truyền pha dao động, khi sóng
lan truyền thì các thì các đỉnh sóng di chuyển còn các phần tử vật chất môi
trường mà sóng truyền qua thì vẫn dao động xung quanh vị trí cân bằng
của chúng.
e. Sóng từ một nguồn truyền đến một điểm.
Giả sử có một nguồn sóng dao động tại O với phương trình:
( )
0
2
cos cosu A t A t
T
π
ω
 
 ÷
 
= =
(2. 0)
23
A: Biên độ
λ: Bước sóng
Đỉnh sóng
Đáy sóng
Hình 2.1: Hình ảnh minh họa sóng cơ
Xét tại một điểm M trên phương truyền sóng, M cách O một khoảng d.
Do sóng truyền từ O đến M hết một khoảng thời gian

d
t
v
∆ =
,với v là tốc độ
truyền sóng nên dao động tại M chậm pha hơn dao động tại O. Khi đó li độ dao
động tại O ở thời điểm
t t− ∆
bằng li độ dao động tại M ở thời điểm t. Ta được:
( ) ( )
0 0
Acos
2
cos cos
M
d d
u t u t t u t t
v v
d fd
A t A t
v
ω
ω π
ω ω
λ
 
   
= − ∆ = − = −
 ÷  ÷
 

   
 
   
= − = −
   
   
Do
( )
1 2
cos
M
v f d
u t A t
f v
π
λ ω
λ λ
 
= → = ⇒ = −
 ÷
 

Vậy phương trình dao động tại điểm M là:
( )
2
cos
M
d
u t A t
π

ω
λ
 
= −
 ÷
 
Nhận xét:
−
Nếu sóng truyền từ điểm M đến O mà biết phương trình tại O:
( )
0
2
cos cosu A t A t
T
π
ω
 
= =
 ÷
 
.
−
Khi đó phương trình sóng tại M là:
( )
2
cos
M
d
u t A t
π

ω
λ
 
= −
 ÷
 
(2. 0)
−
Dao động tại M cùng tần số, cùng biên độ với nguồn sóng nhưng chậm
pha hơn một góc
2 d
π
ϕ
λ
∆ =
.
24
−
Sóng cơ có tính tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T và tuần hoàn theo
không gian với chu kỳ λ.
Chú ý:
( )
2k k
ϕ π
∆ = ∈
¢
: Hai dao động cùng pha.
( ) ( )
2 1k k
ϕ π

∆ = + ∈
¢
: Hai dao động ngược pha.
2.1.2. Giao thoa sóng.
a. Khái niệm giao thoa sóng.
Hiện tượng giao thoa sóng: Là hiện tượng hai sóng kết hợp, khi gặp nhau
tại những điểm xác định, luôn luôn hoặc tăng cường nhau, hoặc làm yếu nhau
[3]. Hiện tượng giao thoa là hiện tượng đặc trưng của sóng.

Điều kiện để có hiện tượng giao thoa: Là hai sóng phải xuất phát từ hai
nguồn kết hợp, nghĩa là hai nguồn dao động cùng phương, cùng tần số và có độ
lệch pha không đổi theo thời gian. Hai sóng do hai nguồn kết hợp tạo ra gọi là
hai sóng kết hợp.
b. Lý thuyết giao thoa.
Giả sử có hai nguồn sóng kết hợp đặt tại hai điểm A và B dao động với
cùng biên độ, cùng tần số với phương trình tương ứng là:
Hình 2.2: Hình ảnh minh họa
giao thoa sóng
cực đại
cực tiểu
25