góp ý môn Vật lý (SKKN)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
CỤC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
---------------
Quách Tuấn Ngọc
Hà Nội, ngày 20 tháng 11 năm 2008
Kính gửi:
Đồng kính gửi:
Bộ Giáo dục và Đào tạo
- Vụ Giáo dục Trung học
- Nhà Xuất bản Giáo dục
Nhóm tác giả sách Vật lý 11 và 12 nâng cao
GÓP Ý SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÝ
Lớp 11 và 12 nâng cao
Đây là bản góp ý được biên soạn lần thứ hai, sau khi tôi nhận được
phúc đáp của nhóm tác giả cho bản góp ý lần thứ nhất viết vào tháng
7/2008. Sau khi xem bản phúc đáp, tôi thấy nhóm tác giả đã tiếp thu sửa
chữa một số lỗi như lỗi chính tả, lỗi kí hiệu … Một số lỗi thuộc nội dung
cơ bản thì tôi thấy chưa sửa. Nay xin tổng hợp lại để góp ý lần nữa.
Tôi xin góp ý trực tiếp vào các bài vật lý bán dẫn, dao động sóng
cơ, âm thanh, sóng điện từ, là lĩnh vực chuyên sâu của tôi.
Sách giáo khoa Vật lý nâng cao lớp 11
Hình 23.10 và hình 23.11: Cần vẽ lớp hàng rào ở giữa lớp tiếp giáp
p-n. Khi phân cực thuận, lớp hàng rào này mỏng đi. Khi phân cực ngược,
lớp hàng rào này rộng ra nên sẽ ngăn cản các điện tử “bay” qua. Chỉ
những hạt có năng lượng đủ lớn mới bay qua được, tạo nên dòng điện
phân cực ngược rất bé.
Hình 23.12 cần vẽ thêm phần đồ thị dốc ngược khi phân cực ngược
quá cao, trong đó có loại điốt Zener có đường thẳng đứng được dùng làm
điốt ổn áp.
Hình 24.2 để minh hoạ dễ hiểu, cần bổ sung hình tín hiệu vào là
hình sin thì đầu ra, hình tín hiệu là các nửa chu kì dương của hình sin.

Phần điốt cần bổ sung loại điốt ổn áp Zener. Nên có hình ảnh về
các loại điốt lớn bé khác nhau: Bé là điốt tách sóng, rồi lớn nhất là điốt
công suất lớn.
Hình 24.7 cần vẽ thêm mạch khếch đại tải R
tải
thuần điện trở, vẽ
đường tải và bổ sung khái niệm điểm công tác Q để khuếch đại. Dùng
đường tải vẽ trên đáp ứng von-ampe để giải thích tính chất khuếch đại.
1
Cần bổ sung kiến thức (trang 123): Bóng bán dẫn có hai chế độ làm
việc:
- Khuếch đại tuyến tính: Tín hiệu ra có dạng sóng tương tự dạng
sóng đầu vào, chỉ khác nhau về biên độ, góc pha.
- Chế độ khoá, vai trò hoạt động như cái công tắc. Đó là mạch xung
số biểu diễn các đại lượng digital tương ứng giá trị số là 0 và 1.
Trong thời đại CNTT, khái niệm này cần phải học vì đây chính là
nền tảng hoạt động của máy tính số hiện nay.
Phần này SGK viết còn khó hiểu, học sinh chưa thể hiểu nổi
khuếch đại là gì, đèn bán dẫn khuếch đại ra sao. Ngay tôi đọc cũng thấy
còn khó hiểu và khó vận dụng thực tế do SGK thiếu các thí dụ đơn giản
mà dễ hiểu.
Tôi có bài viết riêng về việc dùng máy tính PC làm dao động ký
điện tử và máy phát sóng tín hiệu. Như vậy học sinh có thể học các bài thí
nghiệm một cách trực quan sinh động và rất rẻ tiền.
Trang 128: Bài thí nghiệm khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điốt bán
dẫn dùng dao động kí. Không nên dùng máy phát sóng về tần số 50 Hz,
mà nên vẽ mạch thí nghiệm dùng biến áp điện xoay chiều 220V xuống
3V, 4,5V.
Nên vẽ luôn mạch chỉnh lưu xoay chiều dùng điốt với biến áp điện
lưới 50 Hz. Trực quan, dễ hiểu. sau đó bổ sung thêm linh kiện tụ lọc (tụ

hoá) để thuyết minh hoạt động phóng nạp của tụ.
Trang 130: Hình vẽ mạch khuếch đại: Cần đặt tên cho các điện trở
là R
1
, R
2
và R
3
(R
tải
), tụ C
1
và thêm tụ C
2
ở đầu ra. Cả hai nên biểu diễn là
tụ hoá. Cần thuyết minh tại sao giá trị của R
2
và R
3
lại là 150 kΩ và 3 kΩ.
Tại sao R
1
lại là 5 kΩ ? Đường nối điện trở nối R
1
này tại sao lại vẽ ngoằn
nghèo vậy ? Cần vẽ lại cho thẳng. Khoá K1 và K2 để ở phần đất là không
đúng. Cần để ở phía trên.
Tôi đã từng góp ý mạch 25.7 bài thí nghiệm khuếch đại dùng bóng
đèn chỉ thị là không chính xác, không dùng được. Lý do: dùng đèn mW
thì học sinh làm sao thấy được tính chất khuếch đại (tuyến tính) vì các

bóng đèn này có quán tính nhiệt, không thể hiện được tính biến thiên tức
thời của tín hiệu và cũng không thể bảo vì đèn đầu ra sáng hơn đèn đầu
vào nối với cực bazơ mà bảo là có tính khuếch đại. Thêm nữa, dòng qua
bazơ rất nhỏ, không thể hiện qua bóng đèn mW được. Lúc thuyết minh
dùng điện trở 100-200 kΩ có công suất 1W là không đúng, do quá thừa
công suất chịu đựng. Tụ điện khi mắc mạch khuếch đại âm tần phải ghi rõ
và vẽ là tụ hoá 1-10 μF.
Phần hướng dẫn quan sát các bóng đèn là không khả thi (trang
132): quan sát đại lượng gì ? ánh sáng ? làm sao học sinh ghi vào báo cáo
thí nghiệm ?
2
Nhìn chung, SGK không giải thích cơ chế khuếch đại tuyến tính
nên học sinh sẽ không thể hiểu và không thể điều chỉnh nếu mua đèn bán
dẫn bất kì về làm thí nghiệm.
Tôi xin nêu khái niệm khuếch đại như sau: Khuếch đại là dùng một
nguồn năng lượng nhỏ để điều khiển một nguồn năng lượng lớn.
Khuếch đại tuyến tính là tín hiệu ra có dạng sóng tỉ lệ thuận với tín
hiệu vào: đầu vào là hình sin thì đầu ra cũng là hình sin, có biên độ lớn
hơn.
Góp ý chung:
- Nên dùng các phần mềm vẽ mạch điện tử chuyên dụng để vẽ mạch
điện tử cũng như nên khai thác các mạch điện tử cơ bản để giảng
bài.
- Nên đánh tên linh kiện trong các mạch thí nghiệm điện tử khi nói
về nguyên lý. Giá trị riêng của các linh kiện phụ thuộc nhiều vào
mẫu bóng bán dẫn làm thí nghiệm, vì vậy cũng nên cho cả tên loại
bóng bán dẫn sẵn có trên thị trường để tham khảo. Nguyên lý tính
toán giá trị các linh kiện R, C.
3
Sách giáo khoa Vật lý nâng cao lớp 12

Tôi tạm dịch đoạn sách vật lý sau khi nói về âm học:
/>Âm học (acoustic) là khoa học nghiên cứu về âm thanh, siêu âm, hạ
âm, nói chung là các sóng cơ học trong chất khí, chất lỏng và chất rắn.
Thính giác (Hearing) là một bộ phận chính của thế giới động vật và
tiếng nói (Speech) là một trong những nét đặc biệt nhất của sự tiến hoá
con người.
Nghiên cứu âm học xoay quanh các vấn đề về tạo âm, truyền và
nhận (cảm nhận) các sóng dao động cơ học.
Sóng cơ có sóng dọc, sóng ngang và sóng mặt.
Người ta đã liệt kê ra có 16 lĩnh vực nghiên cứu âm học:
Physical acoustics Biological acoustics Acoustical engineering
• Aeroacoustics
• General linear
acoustics
• Nonlinear
acoustics
• Structural
acoustics and
vibration
• Underwater sound
• Bioacoustics
• Musical acoustics
• Physiological acoustics
• Psychoacoustics
• Speech communication
(production;
perception; processing
and communication
systems)
• Acoustic

measurements and
instrumentation
• Acoustic signal
processing
• Architectural
acoustics
• Environmental
acoustics
• Transduction
• Ultrasonics
• Room Acoustics
Một trong nghiên cứu âm học là đặc trưng tần số. Theo kinh
nghiệm, người ta chia ra các âm "higher pitched" hoặc "lower pitched",
là âm có tính tuần hoàn nhiều hay ít.
Cả dải phổ âm học được chia ra làm 3 miền: âm thanh nghe thấy,
siêu âm và hạ âm. Âm thanh là các âm tai người nghe được, nằm trong
phạm vi tần số 20-20000 Hz. Siêu âm có bước sóng ngắn, thường được
ứng dụng trong y học để soi ảnh thai nhi, soi ảnh tim gan… Hạ âm thường
được ứng dụng nghiên cứu như về động đất.
Một số kiến thức cơ bản có liên quan:
Tất cả các tín hiệu theo thời gian x(t) đều có tính chất biểu diễn
theo tần số. Phép biến đổi Fourier minh chứng điều đó.
Đồ thị biểu diễn tín hiệu theo tần số được gọi là phổ tần số
(frequency spectrum). Có thể thuyết minh đơn giản cho học sinh hiểu là
hàm x(t) = sinω
o
t = sin(2πf
o
t) nên ta có thể biểu diễn, vẽ tín hiệu theo t mà
cũng có thể vẽ tín hiệu theo tần số f. Sâu sắc hơn thì phải có kiến thức

toán: các hàm sin(nω
o
t) và cos(nω
o
t) là các hàm trực giao, độc lập tuyến
tính nên có thể dùng làm các trục biểu diễn trong không gian n chiều.
4
Có thể tóm tắt định lý Fourier như sau:
Nếu x(t) là tín hiệu bất kì, ta có tích phân Fourier X(ω) = X(2πf)
với đồ thị vẽ theo f liên tục.
∫
∞
∞−
−
=
dtetxfX
ftj
π
2
).()(
Nếu x(t) là hàm liên tục, tuần hoàn với chu kì là T
o
thì x(t) có thể
biểu diễn là tổ hợp tuyến tính của các dao động điều hoà sin và cos có tần
số là n.2π/T
o
=nF
o
. Fo là tần số dao động cơ bản, hay còn gọi là pitch. Khi
đó ta nói nó có phổ vạch. Các vạch tần số nω

o
=n2πf
o
trong điện tử được
gọi là hài bậc n (Thí dụ mạch tạo dao động đa hài trong SGK công nghệ).
x(t) =
∑
∞
=
ω+ω
0n
onon
tnsinbtncosa

Công thức trên được gọi là chuỗi Fourier.
a
n
, b
n
hoặc c
n

0 F
o
2F
o
3F
o
4F
o

5F
o
NF
o
f
Dải tần F
max
Hình 1 Phổ vạch và dải tần
Tại sao ta lại cần quan tâm đến kiến thức chuỗi Fourier ở đây ?
Đó là vì tín hiệu tiếng nói và tín hiệu âm nhạc đa phần là hàm tuần
hoàn, chu kì T
o
. Tiếng nói cũng có loại không tuần hoàn, thí dụ các phụ
âm vô thanh.
Tôi không có ý định nói là sẽ đề nghị học sinh phải học chuỗi
Fourier mà cái chính tôi muốn nói đến khái niệm về pitch = tần số dao
động cơ bản. Trong khi trục tần số có thể kéo dài gấp bội lần F
o,
đến tận
khoảng F
max
=NF
o
thì người ta gọi đó là dải tần tín hiệu hay dải phổ.
Thành phần tín hiệu có tần số > F
max
được coi như có năng lượng bằng 0.
Khi nói tai người có thể nghe từ 20 đến 20000 Hz là nói đến dải
tần nghe thấy (là khía cạnh sinh lý) chứ không phải là pitch.
Còn khi nói tiếng nói điện thoại có dải phổ 200-3500 Hz, nghĩa là

F
max
=3500 Hz.
Chỉ khi tín hiệu là điều hoà (hình sin) thì tần số dao động cơ bản =
tần số (phổ) tín hiệu. Đây có lẽ là nguyên nhân dẫn đến sự hiểu không hết
về khái niệm tần số.
Những kiến thức này sẽ lý giải được các thuyết trình dưới đây.
-----------------
5