Huong dan tao Thí nghiệm ảo bằng CP phần Cơ học

KHAI THÁC PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS ĐỂ XÂY DỰNG THÍ
NGHIỆM ẢO CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” VẬT LÝ LỚP
10 NÂNG CAO
1. Đặt vấn đề
Chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 nâng cao THPT có 10 bài. Trong
chương này, học sinh được cung cấp các kiến thức về các định luật bảo toàn cơ bản
trong cơ học: định luật bảo toàn động lượng, định luật bảo toàn cơ năng.
Khi thiết lập định luật bảo toàn động lượng, SGK sử dụng con đường lý thuyết.
Cụ thể, định luật này được suy ra từ định luật II và định luật III Newton (xét cho
trường hợp hệ kín gồm 2 vật). Sau đó, SGK có giới thiệu một thí nghiệm kiểm
chứng thực hiện trên đệm không khí, rồi cung cấp cho học sinh một bảng số liệu để
từ đó thấy được động lượng của hệ gồm 2 xe va chạm nhau trên đệm không khí
được bảo toàn (trong phạm vi sai số chấp nhận được)
Theo PPDH mới, học sinh nên được tiến hành trực tiếp thí nghiệm này để khẳng
định chắc chắn hơn tính đúng đắn của định luật.
Qua thực tế giảng dạy ở trường phổ thông, thí nghiệm này tiến hành rất khó
khăn vì điều kiện cơ sở vật chất không đảm bảo ( rất ít trường có đệm không khí),
hơn nữa, trong phạm vi một tiết dạy, không thể có đủ thời gian để thực hiện thí
nghiệm này (nếu có được điều kiện để thực hiện thí nghiệm).
Các thí nghiệm ảo (TNA) đã được sử dụng trong quá trình giảng dạy vật lý ở
trường phổ thông và đã tạo được một mô hình hỗ trợ cho quá trình nhận thức của
học sinh. Trong trường hợp này, nó sẽ thực hiện tốt nhiệm vụ kiểm chứng một định
luật được thiết lập từ lý thuyết.
Bài viết này giới thiệu cách thiết kế 2 TNA để phục vụ giảng dạy cho 2 bài “
Định luật bảo toàn động lương” và “Định luật bảo toàn cơ năng”
2. Thiết kế TNA kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng
Bước 1: Phác thảo sơ đồ thí nghiệm.
Thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng được mô tả ở SGK
gồm 2 xe lăn chuyển động trên đệm không khí. Do đó, ta cần tạo được một va chạm
của 2 xe lăn chuyển động trên mặt phẳng ngang không ma sát để thu thập các số
liệu cần thiết nhằm kiểm chứng định luật.

Bước 2: Tạo một không gian làm việc riêng cho thí
nghiệm
Trong thí nghiệm này, ta chỉ cần các số liệu về vận tốc của 2
xe lăn sau va chạm. Chính vì vậy, chỉ cần tạo một không gian thí
nghiệm vừa đủ để 2 xe lăn chuyển động va chạm vào nhau là
được.
Ta chọn mục Space và kéo rê chuột sang khung làm việc để
tạo một không gian tiến hành thí nghiệm ( hình 1)
Bước 3:Đưa các thiết bị từ kho vào không gian làm việc.
Để tiến hành thí nghiệm này, ta cần có các thiết bị và các nút
hiển thị như sau:
Tên Hình ảnh thể Hình ảnh thiết bị ,nút Công dụng Số
Hình 1
thiết
bị
hiện hiển thị lượng
Xe đẩy
Tạo va chạm
để kiểm chứng
định luật
2
Hộp
nhập
số liệu.
Nhập vào số
liệu khối
lượng, vận tốc
và thu thập số
liệu vận tốc sau
va chạm để

kiểm chứng
định luật
4
Mặt
phẳng
ngang
Tạo mặt phẳng
ngang không
ma sát.
1
Dụng cụ xe lăn và mặt phẳng ngang được lấy từ kho thiết bị cơ học (Nhóm
Motion & ForceMotion) (hình 2). Nhấp chuột lên dụng cụ tương ứng và kéo rê
sang phần không gian tiến hành thí nghiệm.
Hộp nhập số liệu được lấy từ kho thiết bị hiển thị (Presentation) (hình 3). Ta
cần có 4 hộp nhập số liệu, cần
chú ý số liệu ta nhập vào là số
liệu về khối lượng và vận tốc
của hai xe trước va chạm. Sau
khi va chạm, vận tốc của hai xe
sẽ thay đổi, vì vậy, hộp nhập số
liệu bây giờ lại là công cụ để
hiển thị, dựa vào đó sẽ thu thập
được vận tốc của hai xe sau va
chạm. Từ đó kiểm chứng định
luật bảo toàn động lượng.
Bước 4: Sắp xếp, lắp ráp các thiết bị theo
sơ đồ thích hợp.
Các dụng cụ nêu ra ở trên sau khi được
“gắp” sang phần không gian làm việc được sắp
xếp như hình trên. Mặt phẳng ngang được đặt

trong phần không gian làm việc, 2 xe lăn được
đặt trên mặt phẳng ngang đó, 4 hộp nhập số
liệu được đặt tùy ý trong không gian làm việc
(hình 4)
Bước 5:Thiết lập các thuộc tính cho
từng đối tượng.
Hình 2
Hình 3
Hình 4
Ta cần thiết lập thuộc tính cho từng xe lăn một bằng cách nhấp chuột vào ký
hiệu , sau đó nhấp vào núm và kéo rê chuột đến xe lăn như
hình ảnh bên cạnh. Thao tác này có nghĩa là đã “gán” hộp nhập số liệu này cho xe
lăn 1. ( hình 5)
Vấn đề tiếp theo là cần phải thiết lập thuộc tính
của hộp nhập số liệu đó là gì?
Trong TNA này, ta cần nhập vào giá trị khối lượng
của xe lăn 1 Nhấp chuột vào chữ Property, một loạt các
thuộc tính sẽ hiện ra, nhấp chọn tiếp Mass (khối lượng)
như hình dưới đây (hình 6)
Tiến hành tương tự cho hộp nhập số liệu thứ hai, thuộc tính của hộp nhập số
liệu thứ hai là Velocity (x) ( Vận tốc theo phương x)
Hai hộp nhập số liệu còn lại, lần lượt thiết lập thuộc tính khối lượng và vận tốc
theo phương x cho xe lăn 2.
Bước 6: Tiến hành thí nghiệm, quan sát, đo đạc
Lần lượt nhập các số liệu về vận tốc và khối lượng của xe lăn 1 và xe lăn 2 ở
các hộp nhập số liệu tương ứng. Và nhấn nút Pause/Play trên thanh công cụ
để tiến hành thí nghiệm.
Khi dạy bài này, khi tiến hành làm thí nghiệm, học sinh sẽ quan sát và có thể
điền vào bảng số liệu như sau:
Trước va chạm Sau va cham Nhận xét

m
1
v
1
m
2
v
2
P
t
m
1
v’
1
m
2
v’
2
P
s
Dựa vào bảng số liệu trên, kết hợp tính toán các em có thể dễ dàng kiểm chứng
được định luật bảo toàn động lượng.
3. Khai thác TNA sẵn có trong phần mềm Crocodile Physics để kiểm
chứng định luật bảo toàn cơ năng (trường hợp cơ năng con lắc đơn được bảo
toàn)
Hình 5
Hình 6
Một đặc điểm của phần mềm Crocodile Physics là đã có các ví dụ được thiết kế
sẵn theo từng chủ đề. Trong phần này, chúng tôi xin giới thiệu cách khai thác ví dụ
sẵn có của phần mềm để vận dụng vào bài dạy cụ thể.

Mở chương trình Crocodile Physics lên, chọn mục Contents ở giao diện ban đầu
của chương trình. Hay trong cửa sổ làm việc chính của chương trình, chọn mục
Contents.
Sau đó vào phần Energy and Motion để tìm hiểu các TNA đã thiết lập sẵn cho
phần năng lượng và cơ học.
TNA về sự bảo toàn năng lượng của con lắc đơn nằm trong phần Other
ExampleChange in Energy 2
Khi nhấp chuột vào đó, sẽ hiện ra TNA đã được thiết kế sẵn như hình bên cạnh.
Trong TNA này, các dụng cụ gồm có một con lắc, và 2 đồ thị biểu diễn thế năng
và động năng. Cùng với một đoạn văn
bản giới thiệu TNA này bằng tiếng
Anh. (hình 7)
Ta sẽ thiết kế thêm hai hộp hiển
thị số liệu để TNA này trực quan hơn.
Trước hết, chọn lệnh Save as để lưu
lại TNA này với một tên khác.
Sau đó, chọn Parts Library, chọn
tiếp công cụ hiển thị Presentation để
“gắp” ra hộp hiển thị Number. Tiếp
đến, chọn thuộc tính Properties cho
hai hộp hiển thị này lần lượt là
Kinetic Energy (Total) (Động năng)
và Gravitational Potential Energy
(Thế năng) như hai hình dưới đây
(hình 8 và hình 9)
Có thể tiến hành thay đổi số liệu khối lượng của quả nặng và tốc độ của quả
nặng. Sau đó học sinh sẽ quan sát đồ thị, ghi nhận các số liệu về thế năng và động
năng ở từng thời điểm khác nhau để kiểm chứng định luật bảo toàn cơ năng cho
trường hợp con lắc đơn.
3. Kết luận:

Hình 7
Hình 8
Hình 8 Hình 9
Qua thực tế giảng dạy ở trường THPT, chúng tôi nhận thấy rằng, khi sử dụng
các TNA nói trên để giảng dạy, đa số học sinh thích thú khi quan sát, thu thập số
liệu và xử lý số liệu. Từ đó, ghi nhớ sâu sắc hơn các định luật mà chương trình đề
cập.
Cũng từ cách thiết lập TNA dựa trên phần mềm Crocodile Physics như đã giới
thiệu ở trên, mỗi giáo viên có thể sáng tạo ra các TNA để phục vụ cho mục đích của
mình. Trong phần Cơ học vật lý lớp 10, có rất nhiều phần có thể sử dụng TNA để
kiểm chứng, cũng có thể dùng TNA để xây dựng kiến thức mới… Trong điều kiện
thực tế giảng dạy ở nước ta, việc sử dụng TNA là điều cần thiết và mang lại những
hiệu quả thiết thực.