Khoá luận tốt nghiệp sử dụng thí nghiệm vào trong dạy học một số định luật cơ học cổ điển vật lí 10 (THPT)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.29 MB, 67 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA VẬT LÝ
NGUYỄN THỊ NHU'Ý
SỬ DỤNG
THÍ NGHIỆM
•
• VÀO TRONG DẠY
• HỌC
•
MỘT
SỐ ĐỊNH
LUẬT
c ơ HỌC
CỐ ĐIỂN
•
•
•
•
VẬT LÍ (10 THPT)
Chuyên ngành: Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Người hướng dẫn khoa học
Th.s NGUYỄN ANH DŨNG
HÀ NỘI, 2015
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong tổ
Phương Pháp dạy học bộ môn Vật lí - Trường đại học Sư phạm Hà Nội 2, đặc
biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy giáo - ThS
Nguyễn Anh Dũng đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu
và thực hiện đề tài.
Em xin cám ơn Ban giám hiệu, tập thể giáo viên tổ Vật lí - Công nghệ ở
trường THPT Dương Xá - Gia Lâm - Hà Nội đã tạo điều kiện giúp em hoàn
thành khóa luận tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã quan tâm động viện và
tạo mọi điều kiện giúp em hoàn thành đề tài này.
Hà Nội, thảng 5 năm 2015
Sinh viên
Nguyễn Thị Như Ý
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi, nó không trùng
với bất cứ tài liệu nghiên cứu nào. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong khóa
luận là trung thực và chưa có ai công bố trong một công trình nào khác.
Neu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Hà Nội, thảng 5 năm 2015
Sinh viên
Nguyễn Thị Như Ý
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU............................................................................................................1
CHƯƠNG 1. Cơ SỞ LÍ LUẬN CHƯNG VÀ c ơ SỞ THựC TIỀN VỀ TÍNH
HIỆU QUẢ CỦA VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VÀO TRONG DẠY
HỌC VẬT L Í .................................................................................................... 5
1.1. Phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu và dạy học vật l í ............... 5
1.1.1. Nội dung của phương pháp thực nghiệm................................................6
ỈA .2. Phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí......................................6
1.2. Sử dụng các thí nghiệm vào trong dạy học vật lí trong dạy học vật lí ở
trường phổ thông........................................................................................................7
1.2.1. Mục đích của việc việc sử dụng các thí nghiệm vào trong dạy học vật lí
7
1.2.2. Rèn luyện cho học sinh nhận thức theo các giai đoạn của phương pháp
thực nghiệm.......................................................................................................7
1.2.3. Các biện pháp rèn luyện cho học sinh sử dụng các phương pháp thực
nghiệm ....................................................................................................................... 11
1.3. Những đặc điểm, yêu cầu mới của chương trình vật lí phổ thông........ 11
CHƯƠNG 2. NỘI DƯNG VỀ s ử DỤNG THÍ NGHIỆM VÀO TRONG
DẠY HỌC MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT c ơ HỌC CÒ ĐIỂN VẬT LÍ 10 THPT 13
2.1 Một số thí nghiệm có thể sủ dụng trong dạy học Vật lí 10 THPT........... 13
2.1.1 Thí nghiệm khảo sát định luật I Niu-tơn trên đệm không khí (Thí
nghiệm 1)..........................................................................................................13
2.1.2 Thí nghiệm nghiệm lại định luật II Niu-tơn với thiết bị đồng hồ rung
(Thí nghiệm 2)..................................................................................................14
2.1.3 Thí nghiệm nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng (Thí nghiệm 3) 17
2.2 Thiết kế tiến trình dạy học một số định luật cơ học cổ điển trong SGK vật
lí 10...................................................................................................................20
2.2.2 Tiến trình dạy học bài “Định luật II Niu-tơn” SGK Vật lí 10 Nâng cao.
..........................................................................................................................28
2.2.3. Tiến trình dạy học bài “Động lượng Định luật bảo toàn động lượng”
SGK Vật lí 10...................................................................................................38
CHƯƠNG 3: D ự KIẾN THựC NGHIỆM SƯ PHẠM..................................54
3.1. Mục đích của TNSP................................................................................. 54
3.2. Nhiệm vụ của TNSP................................................................................. 54
3.3. Đối tượng thực nghiệm..............................................................................54
3.4. Tiến hành thực nghiệm...............................................................................54
3.4.1. Chuẩn bị TNSP..................................................................................... 54
3.4.2. Tiến hành THSP.................................................................................... 55
3.5. Phân tích kết quả TNSP........................................................................... 55
3.5.1 Phân tích định tính...................................................................................55
3.5.2 Phân tích định lượng................................................................................56
KẾT LUẬN CHƯNG...................................................................................... 58
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................59
PHỤ LỤC
BẢNG CHŨ CÁI VIẾT TẮT
Viêt tăt
Viêt đây đủ
ĐL
Định luật
ĐLBT
Định luật bảo toàn
GV
Giáo viên
HS
Học sinh
SGK
Sách giáo khoa
THPT
Trung học phô thong
TNSP
Thực nghiệm sư phạm
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Vật lí học là một khoa học thực nghiệm. Trong giảng dạy vật lí, thực
nghiệm là một công cụ vô cùng quan trọng để học sinh có thể học tập chiếm
lĩnh kiến thức, qua đó học sinh một lần nữa thêm tin tưởng vào tính đúng đắn,
chân thực khách quan của các định lí, định luật vật lí. Neu những kiến thức
trong sách giáo khoa không đi kèm với các thí nghiệm kiểm chứng mà bắt
buộc học sinh phải thừa nhận thì sẽ khiến học sinh không có hứng thú nhiều
với bài học, đồng nghĩa với việc chất lượng dạy học chưa thực sự có hiệu quả.
Thay vào đó, học sinh được quan sát các thí nghiệm hay được làm thí nghiệm
dưới sự hướng dẫn của giáo viên, biết được bản chất hiện tượng vật lí và kết
quả thí nghiệm xảy ra sẽ kích thức học sinh tiếp thu và chiếm lính kiến thức
một cách trục quan, chủ động sáng tạo, hiệu quả học tập sẽ được nâng cao.
Khi đưa các thí nghiệm vào trong bài giảng, giáo viên cũng phát huy tối đa
năng lực cũng như hiệu quả giảng dạy của mình.
Lí luận và thực tiễn đã chứng minh rằng thí nghiệm có vai trò vô cùng
quan trọng trong quá trình hình thành kiến thức mới cho học sinh và thí
nghiệm cũng có thể kiểm lại kiến thức mới.
Trong chưong trình vật lí phổ thông các kiến thức được hình thành chủ
yếu bằng hai con đường chính là thực nghiệm và suy luận lí thuyết. Tuy nhiên
để khiến học sinh tin vào tính đúng đắn của các kiến thức vật lí chỉ bằng lí
thuyết không thì chưa đủ và nên có những kiểm chúng có thế có, dưới sự
hướng dẫn của giáo viên để học sinh làm hay giáo viên làm cho học sinh quan
sát.
Trong bộ môn phương pháp lí luận dạy học vật lí chưa có nhiều các công
trình nghiên cứu về lĩnh vực phát triển tư duy thực nghiệm cho học sinh.
1
Hoạt động đưa thí nghiệm vào giảng dạy vật lí ở trường phổ thông chưa
thực sự được chú trọng và quan tâm.
Vì nhưng lí do nêu trên nhằm đi đến mục đích phát triển tư duy thực
nghiệm cho học sinh và giúp học sinh học tập tốt hơn nên chúng tôi chọn đề
tài “Sử dụng thí nghiệm vào dạy học một số định luật cơ học cổ điển” (Vật lí
10 THPT).
2. Mục đích nghiên cứu
Sử dụng các thí nghiệm trong dạy học nhằm nâng cao chất lượng dạy
học cho học sinh khi nghiên cún một số định luật cơ học cố điển.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng: Các thí nghiệm đưa vào dạy học vật lí nhằm xây dựng, kiểm
chứng một số định luật cơ học cổ điển trong dạy học một số định luật cơ học
cổ điển (SGK Vật lí 10).
Phạm vi: Do thời gian và nhiều nguyên nhân khách quan nên tôi chỉ
nghiên cún các thí nghiệm kiếm nghiệm một số định luật cơ học cổ điến trong
Sách giáo khoa vật lí 10, chương Động lực học chất điểm và chương Các định
luật bảo toàn.
4. Giả thuyết khoa học
Khi đưa các thí nghiệm vật lí vào giảng dạy một số định luật cơ học của
cổ điển theo cách họp lí sẽ góp phần tạo điều kiện thuận lợi cho nâng cao chất
lượng dạy học vật lí ở trường phổ thông.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1 Nghiên cứu lí luận về phương pháp thực nghiệm trong dạy học.
5.2 Điều tra thực trạng dạy học vật lí có sử dụng thí nghiệm ở lớp 10
trường phổ thông
5.3 Thiết kế các bài giảng về một số định luật cơ học cổ điển có sử dụng
thí nghiệm.
2
5.4 Dự kiến thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu
quả của tiến trình đã xây dựng.
6. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lí luận về tính hiệu quả của việc sử dụng thí nghiệm vào
trong dạy học vật lí.
Nghiên cứu tài liệu: nghiên cún cấu trúc, nội dung chương trình Vật lí
THPT nói chung và phần dạy học một số định luật của cơ học cổ điển ở
THPT nói riêng.
Điều tra thực trạng dạy học một số định luật cơ học cổ điển của giáo viên
và học sinh lóp lóp 10 bằng cách trao đổi với giáo viên và học sinh, khảo sát
qua các bài kiểm tra 15 phút, 1 tiết.
Dự kiến thực nghiệm sư phạm đế kiếm nghiệm tính khoa học, khả thi,
hiệu quả của đề tài sử dụng thí nghiệm vào trong dạy học một số định luật cơ
học cổ điển.
7. Đóng góp của đề tài
7.1 Đóng góp về mặt lí luận:
Cho thấy được tầm quan trọng của việc sử dụng các thí nghiệm vật vào
dạy học một số định luật cơ học cổ điển nói riêng và dạy học vật lí nói chung.
7.2 Đóng góp về mặt thực tiễn:
- Giúp học sinh có các nhìn trực quan về tính đúng đắn của các định luật
vật lí, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học.
- Góp phần nâng cao chất lượng dạy và học một số định luật cơ học cổ
điển.
- Giúp học sinh tiếp cận với phương pháp thực nghiệm.
8. Cấu trúc khóa luận
Phần 1: Mở đầu
Phần 2: Nội Dung
3
Chương 1. Cơ sở lí luận chung và cơ sở thực tiễn về tính hiệu quả của
việc sử dụng các thí nghiệm vào trong dạy hoc vật lí.
Chương 2. Nội dung về sử dụng các thí nghiệm vào trong dạy học một số
định luật cơ học cổ điển vật lí 10 THPT (khi dạy học 3 bài: VẬT LÍ 10 THPT
+ “Định luật I Niu-tơn” SGK Vật lí 10 nâng cao.
+ “Định luật II Niu-tơn” SGK Vật lí 10 nâng cao.
+ “Động lượng Định luật bảo toàn động lượng” SGK Vật lí 10.)
Chương 3. Dự kiến thực nghiệm sư phạm.
Phần 3: Kết luận chung.
4
CHƯƠNG 1. C ơ SỞ LÍ LUẬN CHUNG VÀ c ơ SỞ THỤC TIỄN VỀ
TÍNH HIỆU QUẢ CỦA VIỆC s ử DỤNG THÍ NGHIỆM VÀO TRONG
DẠY HỌC VẬT LÍ
1.1. Phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu và dạy học vật lí
Vật lí là môn khoa học thực nghiệm và Galile được mệnh danh là ông tổ
của vật lí thực nghiệm là người đầu tiên chính thức đặt nền móng cho việc
đưa thực nghiệm vào nghiên cứu vật lí.
Cũng nhờ phương pháp thực nghiệm mà các ngành khoa học nói chung
và vật lý học nói riêng đã có nhũng bước tiến vượt bậc.
Trình tự việc nghiên cứu của Galile theo phương pháp thực nghiệm có
thể nói một cách ngắn ngọn như sau: Trước một hiện tượng cần giải thích và
tìm hiếu Galile bắt đầu quan sát để xác định rõ vấn đề cần nghiên cún, đưa ra
một cách giải thích dựa vào lí thuyết có tính chất dự đoán. Từ lý thuyết đó
ông rút ra kết luận có thể kiểm tra được bằng thực nghiệm. Tiếp theo đó ông
thiết kế và tiến hành phương án thí nghiệm phù hợp, tạo điều kiện thí nghiệm
và phưong tiện thí nghiệm phù họp nhất có thể đạt kết quả với độ tin cậy lớn
nhất có thể. Cuối cùng ông đối chiếu kết quả thực nghiệm với lý thuyết ban
đầu.
Ta có thể mô tả quá trình nhận thức vật lý chi cụ thể, chi tiết hơn bao
gồm các giai đoạn điển hình sau:
Thực tiễn —>vấn đề —►giả thuyết —►hệ quả —►định luật —►lý thuyết —>
thực tiễn.
Khoa học là một chu trình của lí thuyết và thực nghiệm. Các lí thuyết
khoa học được đưa ra để giải thích kết quả thí nghiệm tạo ra dưới những điều
kiện nhất định. Một lí thuyết thành công cũng sẽ đưa ra những tiên đoán mới
về những thí nghiệm mới dưới nhũng điều kiện mới. Cuối cùng, điều luôn xảy
ra là một thí nghiệm mới xuất hiện, cho thấy dưới những điều kiện nhất định,
5
lí thuyết đó không hẳn là một sự gần đúng tốt hay thậm chí không còn giá trị
nữa. Neu một thí nghiệm không ăn khớp với lí thuyết hiện tại, thì lí thuyết đó
phải thay đổi, chứ không phải thí nghiệm thay đổi.
1.1.1. Nội dung của phưoiig pháp thực nghiệm
Thực chất của phương pháp thực nghiệm của Galile đã được Spaski nêu
lên như sau: “Xuất phát từ quan sát và thực nghiệm, nhà khoa học xây dựng
một giả thuyết. Giả thuyết đó không đơn giản chỉ là sự tổng quát hóa các các
thí nghiệm đã làm, mà nó chứa đựng cái gì đó mới mẻ, không có sẵn trong
từng thí nghiệm cụ thể. Bằng phép suy luận logic và bằng toán học nhà khoa
học có thể từ giả thuyết đó mà suy ra một số hệ quả, tiên đoán một số sự kiện
mới trước đó chưa biết đến. Nhưng hệ quả và sự kiện mới đó lại có thể kiểm
tra bằng thực nghiệm. Neu hệ quả và sự kiện mới đó phù hợp với kết quả thí
nghiệm thì nó khẳng định sự đúng đắn của giả thuyết và khi đó giả thuyết
được coi là một định luật Vật lý chính xác”[l].
1.1.2. Phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí
“Môn vật lí là bộ môn khoa học thực nghiệm ở trường phổ thông. Các
định luật hay các kiến thức nói chung trong chương trình vật lí phổ thông hầu
hết được hình thành dựa trên con đường thực nghiệm vì vậy đưa phương pháp
thực nghiệm vận dụng vào quá trình giảng dạy vật lí là rất phù họp, rất sáng
tạo”[6]. Trong đổi mới chương trình vật lí ở trường phổ thông hiện hành thì
phương pháp thực nghiệm lại càng được coi trọng hơn, có thể xem là một như
là một cách mạng làm thay đổi phương pháp dạy học. Trong quá trình dạy vật
lí đóng vai trò là người hướng dẫn học sinh chủ động chiếm lĩnh kiến thức,
người thầy phải làm cho học sinh hiểu được và từng bước biết vận dụng
phương pháp thực nghiệm để khám phá kiến thức theo chương trình, sách
giáo khoa và trong thực tiễn đời sống.
6
v ề bản chất phương pháp thực nghiệm trong dạy học Vật lý ta hiểu là
phương pháp dạy học, trong đó ta vận dụng phương pháp thực nghiệm của
quá trình nhận thức khoa học vào dạy học hay là dạy cho học sinh biết cách
tìm tòi sáng tạo theo phương pháp thực nghiệm. Từ đó học sinh có thể phát
huy tính tích cực, tự giác và sáng tạo trong hoạt động học tập và việc chiếm
lĩnh kiến thức của mình.
1.2.
Sử dụng
vào trong
vật
vật
• o các thí nghiệm
o
•
o dạy
•t/ học
•
• lí trong
o dạy
•c/ học
•
• lí
ở trường phổ thông
1.2.1. Mục đích của việc việc sử dụng các thí nghiệm vào trong dạy học
vật lí
- Giúp học sinh chiếm lĩnh kiến thức một cách chủ động, sáng tạo và
hiệu quả bằng con đường thực nghiệm.
- Nâng cao khả năng sáng tạo của học sinh thiết kế phương án thí
nghiệm, và kĩ năng quan sát cũng như tiến hành thí nghiệm, thu thập và sử lí
số liệu, đối chiếu thực nghiệm với lí thuyết.
- Học sinh có cái nhìn khách quan và tin tưởng vào tính đúng đắn của các
kiến thức vật lí, hiểu được bản chất của kiến thức vật lí, giải thích được các
hiện tượng vật lí liên quan giúp học sinh nhớ nhanh và nhớ lâu kiến thức.
1.2.2. Rèn luyện cho học sinh nhận thức theo các giai đoạn của phương
pháp thực nghiệm
1.2.2.1. Các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm trong dạy học ở
trường phổ thông
Việc dạy vật lí ở trường phổ thông theo phương pháp thực nghiệm có thể
gồm các giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: Làm xuất hiện vấn đề: Giáo viên mô tả hoàn cảnh thực tiễn
hay biểu diễn một vài thí nghiệm yêu cầu học sinh dự đoán diễn biến của hiện
tượng, tìm nguyên nhân hoặc xác lập mối liên hệ nào đó.
7
Giai đoạn 2: Xây dựng dự đoán (xây dựng giả thuyết): Trên cơ sở yêu
cầu HS dự đoán diễn biến của hiện tượng, tìm nguyên nhân hoặc xác lập mối
liên hệ nào đó thì GV hướng dẫn, gợi ý cho HS đưa ra các dự đoán ban đầu,
dựa vào sự quan sát tỉ mỉ, suy luận logic, kinh nghiệm bản thân, những kiến
thức đã có...
Giai đoạn 3: Suy luận ra hệ quả: Từ những dự đoán đã đưa ra, dùng suy
luận logic, suy luận toán học đưa đến một hệ quả cụ thể, dự đoán một hiện
tượng mới trong thực tiễn mà có thể kiểm tra được bằng thí nghiệm.
Giai đoạn 4: Đe xuất và tiến hành phương án thí nghiệm kiếm tra hệ quả
: Xây dựng, thiết kế và thực hiện một phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán
hay giả thuyết một cách chính xác nhất có thể, xem hệ quả dự đoán ở trên có
phù hợp với kết quả thí nghiệm hay không? Neu phù hợp thì giả thuyết trên
trở thành một chân lý, nếu không phù họp thì phải đi xây dựng một giả thuyết
mới.
Giai đoạn 5: Vận dụng giả thuyết: Neu giả thuyết được kiểm nghiệm là
đúng, HS sẽ vận dụng các kiến thức đó để giải thích một số hiện tượng liên
quan trong cuộc sống, vận dụng giải quyết các vấn đề cần mà HS cần làm
trong phạm vi giả quyết của kiến thức vừa học. Trong quá trình giải quyết các
vấn đề đó có thể lại nảy sinh những vấn đề mới hay nếu giả thuyết không phù
họp với thực nghiệm thì sẽ phải giả thuyết mới hình thành và tiếp tục thiết kế
tiến hành phương án thí nghiệm mới để kiểm tra giả thuyết mới, điều đó có
nghĩa là một chu trình mới cuộc việc HS nhận thức kiến thức theo phương
pháp thực nghiệm bắt đầu.
Rèn luyện cho HS kĩ năng quan sát, làm thí nghiệm và xử lí kết quả thí
nghiệm.
Việc đưa phương pháp thực nghiệm vào dạy học không những để đảm
bảo cho việc học sinh nhận thức, chiếm lĩnh kiến thức một cách chủ động,
8
sáng tạo mà còn đảm bảo cho việc phát triển tư duy thực nghiệm cho học
sinh.
Tuy nhiên tùy thuộc vào tùng đối tượng học sinh và đối tượng bài học
mà các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm trong dạy học được tiến hành
ở các cấp độ khác nhau. Với cách tính trung bình ta có thể có thể chia thành
các mức độ tương úng với các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm như
sau:
Giai đoạn 1: làm xuất hiện vấn đề
Mức độ 1: đối tượng học sinh khá giỏi hoặc các bài có kiến thức dễ hiếu
HS tự lực suy nghĩ tìm tòi phát hiện, giải quyết vấn đề, GV hướng dẫn học
sinh bằng các câu hỏi gợi mở, qua đó HS có thể phát hiện ra những tính chất
hay những mối quan hệ đáng chú ý trong vấn đề cần nghiên cún.
Mức độ 2: đối với học sinh trung bình hay dưới trung bình, GV cần gợi ý
cho HS bằng cách tạo ra hoàn cảnh mới trong đó xuất hiện vấn đề cần nghiên
cứu. Từ đó giáo viên định hướng học sinh suy nghĩ tìm tòi hướng giải quyết
tiếp hoặc giáo viên có thể gọi ý phương hướng giả quyết.
Giai đoạn 2: Xây dụng giả thuyết
Mức độ 1: Dự đoán định tính: đối với những hiện tượng phức tạp, khó
hiểu giáo viên định hướng cho học sinh dự đoán định tính. Neu cần thiết GV
có thể gợi ý 2, đến 3 phương án để HS lựa chọn.
Mức độ 2: Dự đoán định lượng: đối với hiện tượng đơn giản bằng quan
sát thông thường có thế đưa ra dự đoán khá chính xác về mối quan hệ giữa
các đại lượng cần biểu diễn, và có thể hướng dẫn học sinh tìm ra bản chất của
hiện tượng.
Giai đoạn 3: Suy luận hệ quả: nếu việc suy luận hệ quả không quá khó
thì có thể chia thành các mức độ sau:
Mức độ 1: Có thể xây đựng hệ quả nhờ qua quan sát đo lường trực tiếp.
9
Mức độ 2: Hệ quả không thể xây dựng được bằng việc đo lường hoặc
quan sát trực tiếp mà phải dựa trên các suy luận logic, suy luận toán học. GV
sẽ định hướng cho HS trong việc suy luận hệ quả.
Mức độ 3: Hệ quả suy luận được phải thực hiện dựa trên một số điều
kiện lí tưởng mà ta giả thiết.
Giai đoạn 4: Đề xuất và tiến hành phương án thí nghiệm kiểm tra
hệ quả
Mức độ 1: HS có thể tự đề xuất và tiến hành phương án thí nghiệm để
kiểm tra: cách tiến hành thí nghiệm kiểm tra hệ quả đơn giản, các thiết bị,
dụng cụ sử dụng để có thể kiểm tra hệ quả đó đơn giản, quen thuộc, dễ tìm và
dễ sử dụng.
Mức độ 2: Giáo viên gợi ý cho HS đề xuất phương án thí nghiệm kiếm
tra hệ quả và hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm: thí nghiệm kiểm tra hệ quả
khá phức tạp, thiết bị thí nghiệm khó tìm, khó sử dụng.
Mức độ 3: Giáo viên đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra và tiến hành
thí nghiệm cho học sinh quan sát, hoăc trình chiếu video của thí nghiệm đó
cho học sinh quan sát đối với các thí nghiệm kiểm tra hệ quả có độ phức tạp
cao, không thể tiến hành trong điều kiện ở trường phổ thông mà phải tiến
hành ở các phòng thí nghiệm chuyên dụng của các nhà khoa học.
Giai đoạn 5: Vận dụng giả thuyết: nếu giả thuyết đó được kiểm
nghiệm là đúng thì ta chia thành các mức độ sau:
Mức độ 1: Áp dụng trực tiếp hệ quả để giải quyết các nhiệm vụ khác
trong bài học và giải thích một số hiện tượng vật lí đơn giản liên quan.
Mức độ 2: Ket hợp giả thuyết đó với các kiến thức đã biết hoặc các suy
luận logic để giải quyết nhiệm vụ của bài học, hoặc đi sâu vào việc hình thành
một giả thuyết mới có cở sở dựa trên giả thuyết đúng vừa được kiểm nghiệm.
10
1.2.3. Các biện pháp rèn luyện cho học sinh sử dụng các phương pháp
thực nghiệm
- Thiết kế tiến trình dạy học một bài vật lí theo các giai đoạn của phương
pháp thực nghiệm.
- Xây dựng tình huống có vấn đề tạo không khí học tập thuận lợi.
- Tổ chức hình thức học tập đa dạng trong giờ học.
- Lựa chọn, cung cấp cho học sinh nhưng phương tiện công cụ cần thiết
để thực hiện các hoạt động học tập.
- Cho học sinh làm quen với các phương pháp nhận thức vật lí khác.
- Xác định và lựa chọn các mức độ thích họp yêu cầu học sinh tự lực
thực hiện các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm.
1.3. Những đặc điếm, yêu cầu mới của chương trình vật lí phổ thông
Các mục tiêu và việc dạy học ở trường phổ thông được thực hiện chủ
yếu thông qua việc dạy học các môn học. Vật lí cũng là một trong các môn
khoa học ở trường phổ thông không chỉ trang bị cho HS kiến thức cơ bản,
hiện đại mà còn góp phần giáo dục và phát triển toàn diện cho HS.
Dạy học là quá trình hoạt động có mục đích của GV và HS trọng sự
tương tác qua lại lẫn nhau thống nhất, biện chứng của giáo viên, HS và tư liệu
hoạt động dạy học. Trong dạy học vật lí GV đóng vai trò là người tổ chức
kiểm tra, định hướng hành động của học sinh tự chủ chiếm lĩnh, xây đựng tri
thức vật lí và rèn luyện kĩ năng của mình. Đồng thời thông qua quá trình đó
năng lực trí tuệ, tư duy và nhân cách của HS cũng được phát triển toàn diện.
Vật lí là một ngành khoa hoc nghiên cứu các quy luật các tính chất
chung nhất của cấu trúc, sự tương tác và chuyển động của vât chất. Vật lí
không chỉ liệt kê mô tả hiện tượng mà còn đi sâu nghiên cứu bản chất, khảo
sát mặt định lượng và tìm ra các quy luật chung của chúng. Sự phát triển của
vật lí học là cơ sở của nhiều ngành khoa học, kĩ thuật công nghệ tiên tiến. Các
11
kiến thức Vật lí được xem như những mô hình con người dụng lên để biểu đạt
hiện thực. Do vậy quá trình dạy học Vật lí được thực hiện chủ yếu theo tiến
trình mô hình hóa trong những tình huống có vấn đề, HS là nhũng người phát
hiện ra vấn đề và giải quyết vấn đề dưới sự hướng dẫn của GV để đảm bảo
sao HS chiếm lĩnh kiến thức một cách chủ động sáng tạo.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Trong chương này chúng tôi đã trình bày cơ sở lí luận chung và cơ sở thực
tiễn về tính cần thiết của việc sử dụng các thí nghiệm vào trong dạy học vật lí
nói chung và dạy học một số định luật cơ học cổ điển gồm có các nội dung
sau:
- Phương pháp thực nghiệm trong nghiên cứu vật lí
+ Nội dung của phương pháp thực nghiệm
+ Phương pháp thực nghiệm trong dạy học vật lí
- Sử dụng các thí nghiệm vào trong dạy học vật lí trong dạy học vật lí
ở trường phổ thông
+ Mục đích của việc việc sử dụng các thí nghiệm vào trong dạy học vật
lí.
+ Rèn luyện cho học sinh nhận thức theo các giai đoạn của phương
pháp thực nghiệm.
+ Các biện pháp rèn luyện cho học sinh sử dụng các phương pháp thực
nghiệm.
Sử dụng thí nghiệm vào dạy học vật lí là một phương pháp dạy học đem lại
hiểu quả cao, giúp học sinh chiếm lĩnh kiến thức một cách chủ động, sáng tạo.
12
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VỀ s ử DỤNG THÍ NGHIỆM VÀO TRONG
DẠY HỌC MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT c ơ HỌC CÓ ĐIẺN VẶT LÍ 10
THPT
2.1 Một số thí nghiệm có thể sủ dụng trong dạy học Vật lí 10 THPT
2.1.1 Thí nghiệm khảo sát định luật I Niu-to’n trên đệm không khí (Thí
nghiệm 1)
2.1.1.1 Mục đích thí nghiệm
Nghiệm lại định luật I Niu-tơn
2.1.1.2. Dụng cụ thí nghiệm
Bộ dụng cụ đệm không khí gồm:
-
Đệm không khí có gắn thước thẳng milimet, bơm nén khí p cùng ống
dẫn, 2 xe trượt và các gia trọng, 2 máy đo thời gian hiện số, 2 đầu cảm biến
quang điện hồng ngoại, chi tiết tạo va chạm mềm và va chạm đàn hồi.
Phần cơ bản của thiết bị đệm không khí là một hộp kim loại hình mái
nhà có nhiều các lỗ nhỏ, một đầu bịt kín và đầu kia nối với một bơm nén khí
p.
2.1.1.3 Tiến hành thí nghiệm
Hai cảm biến được gắn trên đệm không khí, khoảng cách giữa 2 đầu cảm
biến là 40cm. Bật công tác cho máy nén khí hoạt động (chú ý chỉnh tốc độ khí
thổi vừa phải điều chỉnh cho đệm không khí thăng bằng).
Kéo xe ra khỏi khoảng giữa 2 cảm biến. Bật công tắc 2 máy đo thời gian
ti và t2, bấm nút “RESET” trên 2 máy để chuyển về số “0” các chỉ thị trên
“mắt” máy. Bấm nút “STAR”
Trường họp 1: Khi đệm không khí đã cân bằng ta bỏ tay không giữ xe
trên đệm không khí.
Trường họp 2: Đẩy nhẹ xe cho xe (phía trên gắn thanh chắn ánh sáng)
chạy qua 2 đầu cảm biến Đ] và Đ2. Đọc ghi thời gian chuyển động của 2 xe
13
trên máy đo thời gian vào bảng. Lặp lại thí nghiệm này nhiều lần, thêm 2 lần
nữa với khoảng cách giữa 2 cảm biến là 45cm và 50cm.
2.1.1.4 Kết quả thí nghiệm
Đại lượng
t2(s)
tl(s)
tl/t2
Lần TN
1
2
3
E(ảng 1
Theo định luật I Niu-tơn khi hợp lực tác dụng lên vật bằng 0 thì vẫn
đứng yên sẽ tiếp tục đứng yên, vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động
thẳng đều.
Với trường hợp 1: ta bỏ tay không giữ xe, xe luôn đúng yên không bị trôi
thì định luật I Niu-tơn được nghiệm đúng một phần.
Với trường hợp 2: Thời gian ti và t2 trong các lần đo mà bằng nhau hoặc
xấp xỉ bằng nhau, tỉ số tị/t2 bằng 1 thì định luật I Niu-tơn được nghiệm đúng
phần còn lại.
2.1.2 Thí nghiêm
nghiêm
luât
II Niu-tơn với thiết bi
O •
o
•
•lai đinh
•
•
• đồng
9 hồ
rung (Thí nghiệm 2)
2.1.2.1 Mục đích thí nghiệm
Cho HS nghiệm lại định luật II Niu-tơn bằng thiết bị đồng hồ rung.
2.1.2.2 Cở sở lí thuyết.
Khi một vật chịu tác dụng của lực không đổi thì nó sẽ chuyển động thẳng
biến đổi đều với gia tốc a. Hiệu độ dời mà chúng thực hiện trong các khoảng
thời gian t liên tiếp bằng nhau là:
AI I — Ỉ2 —11 =
AỈ2 = I3—Ỉ2 = a.t2
14
Nên độ lớn có thể xác định được theo công thức a = Àl/t2
2.1.2.3 Dụng cụ thí nghiệm
-
Thiết bị đồng hồ rung, máng nhôm có rãnh, các xe lăn và gia trọng, các
băng giấy có kích thước 1 X 30 cm
2.1.2.4 Tiến hành thí nghiệm
Trường họp 1: cố định khối lượng vật chuyển động.
Giáo viên tiến hành khử ma sát đối với xe lăn trượt trên mặt phang
nghiêng bằng cách xác định góc nghiêng a thỏa mãn sao cho thành phần
Psina của xe lăn cân bằng với Fms (GV tiến hành trước ở nhà. Có thể để đồng
hồ rung trên giá đỡ vạn năng hoặc vào hộp gỗ, dùng tấm gỗ kê nâng cao đồng
Đặt máng nhôm nằm song song với hộp gỗ. Nhỏ mực vào đầu bút dạ.
Lắp băng giấy vào đồng hồ rung, một đầu băng giấy nắp vào đinh ốc của
xe lăn, xê dịch vị trí của máng sao cho khi xe chạy băng giấy cũng chậy thẳng
và luôn bám sát vào mắt con lăn của đồng hồ rung trên giá đỡ để đánh đấu
quãng đường đi được của xe trong nhưng khoảng thời gian liên tiếp t = 0,1 s
15
Kéo căng băng giấy, bấm điện cho đồng hồ rung hoạt động, đợi vài giây
cho cần rung dao động đều. Buông tay cho xe lăn chuyển động không vận tốc
ban đầu. Khi băng giấy ra khỏi đồng hồ rung, ngắt điện cho đồng hồ rung
ngừng hoạt động. Lấy băng giấy mới và tiến hành lại thí nghiệm nhiều lần rồi
ghi kết quả vào bảng sau:
Khôi lương của xe: M = .......± ....... (kg); t = ..................................... (s)
Lực
Lân
TN
a=
1
2
3
1.
h
I3
Itb
mm mm mm mm mm mm mm
F ,=
f2=
F3 =
Bảng 2
16
Al/t2
a=
atb
a
atb+Aa
(m/s2)
Lập thương số:
ai/a2 và a]/a3
Ket luận: Độ lớn gia tốc tỉ luận thuận với độ lớn lực tác dụng.
2.1.3 Thí nghiệm
nghiệm
lại định
luật
o
•
o
•
•
•
• bảo toàn động
• o lượng
• ơ N(Thí nghiệm
o
•
3)
2.1.3.1 Mục đích
- Nghiệm lại định luật bảo toàn động lượng.
2.1.3.2 Cơ sở lí thuyết
“ Tổng động lượng của hệ cô lập được bảo toàn
/7
p
=
^
^ m . v 7. =
(2.1)
c ơ r r s t
i= \
- Xét hệ hai vật có khối lượng m 1, m2 cùng chuyển động trên một đường
thắng với vận tốc lần lượt là Vị và v2 như hình 2:
í
m' O
0
v2
— »______________________________________________ *
X
Hình 2
Trường họp 1: Giả sử va chạm là xuyên tâm và hoàn toàn đàn hồi, bỏ
qua ma sát giữa các vật với mặt phang ngang. Sau va chạm hai vật chuyển
động với vận tốc Vị và v 2có trị số khác nhau.
Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:
m xV, + m 2 v 2 = ra, V 1 + m 2 v 2
(2.2)
Chiếu phương trình (2) lên Ox ta có:
( 2 .3)
rri]V] + m2v2 = mj V] ’ + m2 V2 ’
Neu ĨYI] - m2 = m thì (2.3) trở thành :
17
Vj + v2 = Vị ’ + v2’
(2.4)
Neu quy ước chiều dương là chiều của vật ra/ ta có:
V/ - v2 = v 2 ’ - V
l=^
V/ + V/
ị
(2 .5)
’
= V2 + V2
( 2 .6 )
Nếu gọi ti và ti’ là khoảng thời gian vật 1 đi được cùng một khoảng cách
/ trước và sau va chạm thì:
V/ = ưti; v'/ = ƯÍ2
tương tự đối với vật 2: v2 = l/t2; V 2 = ///2
l
l
Ta suy r a :— +
íị
í|
l
l
1
1
---- 1----_£<___ V - 1
í 2
*2
— ----------------- 1------- —
1
1
^2
(2.7)
^2
-Trường họp 2: Va chạm giữa 2 vật là va chạm không đàn hồi (va chạm
mềm). Sau va chạm hai vật gắn vào nhau và chuyển động cùng vận tốc v '.
Theo biểu thức (2.2) suy ra hình chiếu trên phương ngang của tổng động
lượng của hệ 2 vật trước và sau va chạm có trị số không đổi:
(ra/ +
m2 ) v ’
=
(2.8)
UĨỊ V] + m 2v2
Nếu quy ước chiều dương là chiều của
r a /V / +
■=>
thì (2.7) trở thành :
m2V2 = ( m/ + m2 ).v
r a , V, +
V= —
m , v ,
!—---- 1—
/77, -h m Ả
_ Vj + v2
Đặc biệt nếu rri| = m2 = m thì : v -
“
(2.9)
=>
V1
_
=
v 2
_
= v
Neu gọi tj và t2 là khoảng thời gian vật một và vật hai đi được cùng một
quãng đường / trước va chạm thì và t là thời gian hệ hai vật gắn vào nhau đi
được quãng đường / sau va chạm thì:
18
_Ị_
*2 V
>v
= 2
Hay : t
(2. 10)
2.1.3.3 Dụng cụ thí nghiệm
-
Đệm không khí có gắn thước thẳng milimet, bơm nén khí cùng ống dẫn
khí, hai máy đo thời gian hiện số, hai xe trượt cùng các gia trọng, hai đầu cảm
biến quang điện hồng ngoại, chi tiết tạo va chạm đàn hồi, chi tiết tạo va chạm
mềm.
2.1.3.4 Tiến hành thí nghiệm
Trường họp va chạm đàn hồi.
Gắn bộ phận tạo va chạm đàn hồi vào đầu 2 xe như hình 6, trong đó 1 là
lưỡi dao, 2 là dây cao su căng trên khung nhựa. Đặt khoảng cách giữa cảm
biến là 50cm; hai xe đặt cách nhau và nằm ngoài khoảng đó. Điều chỉnh cho
máy đo thời gian sẵn sàng hoạt động và bấm công tắc để cho đệm không khí
hoạt động.
Hai tay đẩy nhẹ hai xe trược chuyển động ngược chiều nhau và va chạm
nhau trong khoảng giữa của hai cảm biến, khi hai xe đi qua đầu cảm biến thì
của sổ hiện số của máy đo thời gian hiện lên thời gian ti và t2, để đo tiếp thơi
gia í’Ị và t’2 thì hai xe đi qua hai đầu cảm biến cần nhanh chóng bấm nút
“START” trên máy đo thời tị+ t’i và t2 + t’2. Ghi lại ti, t2 để suy ra t’i và t’2.
Ghi kết quả vào bảng sau và lặp lại thí nghiệm thêm 2 lần nữa.
Đại lượng
t|(s)
t’l(s)
1/tl+l/t’,
t-2
Lần đo
1
2
3
Bảng 3
19
t’2
\/t2+ ì/v2
Si
£
