CẢI TIẾN BỘ THÍ NGHIỆM “KHẢO SÁT MOMEN LỰC. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT RẮN CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH” TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (732.16 KB, 4 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

Vương Thị Kim Yến Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 188(12/2): 17 - 20

CẢI TIẾN BỘ THÍ NGHIỆM “KHẢO SÁT MOMEN LỰC. ĐIỀU KIỆN CÂN

BẰNG CỦA MỘT VẬT RẮN CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH” TRONG DẠY HỌC

VẬT LÝ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Vương Thị Kim Yến* 
Trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên 
TÓM TẮT

Bài báo trình bày cách lắp ráp và cải tiến bộ thí nghiệm“Khảo sát momen lực. Điều kiện cân bằng
của một vật rắn có trục quay cố định”, nhằm góp phần làm phong phú thêm các bộ thí nghiệm trên
với cách bố trí khác nhau và đáp ứng được nhu cầu cần nhiều bộ thí nghiệm; triển khai nghiên cứu
theo yêu cầu dạy học mới hiện nay ở trường THPT. Kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy, bộ thí
nghiệm cải tiến có tính chính xác cao, dễ quan sát, dễ chế tạo và có khả năng sử dụng hiệu quả ở
trường THPT cũng như trong đào tạo và bồi dưỡng giáo viên ở trường Đại học Sư phạm.

Từ khóa: Bộ thí nghiệm momen lực, vật rắn, trục quay cố định, cân bằng.

MỞ ĐẦU*

Vật lý là mơn khoa học thực nghiệm, trong đó
thí nghiệm vật lý có vai trị rất quan trọng và
khơng thể thiếu được trong quá trình nghiên
cứu, học tập và giảng dạy Vật lý[1], [2],[3].
Bởi vì thí nghiệm vật lý khơng đơn thuần chỉ
kiểm chứng tính đúng đắn của lý thuyết mà
còn giúp chúng ta khảo sát các hiện tượng
cũng như các đại lượng vật lý, giải thích hoặc
tiên đốn kết quả thí nghiệm. Đồng thời các

thí nghiệm vật lý cịn tăng cường tính trực
quan, tính khoa học, góp phần nâng cao chất
lượng lĩnh hội, nắm vững kiến thức, phát triển
năng lực tư duy độc lập, sáng tạo, kiên trì, cẩn
thận và phong cách của nhà nghiên cứu khoa
học cho người học[1]. Thơng qua thí nghiệm
cịn giúp giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho học
sinh (HS). Mặt khác, theo yêu cầu đổi mới
giáo dục hiện nay ở trường phổ thông là dạy
học theo nhóm, tức là HS được chia nhỏ
thành nhiều nhóm tự dùng thí nghiệm để tìm
tịi, nghiên cứu nên cần phải có nhiều bộ thí
nghiệm cùng loại cho HS làm, sau đó các
nhóm thảo luận, phản biện lẫn nhau rồi đưa ra
kiến thức, còn giáo viên (GV) sẽ đóng vai trị
định hướng, quan sát và khẳng định sự đúng
đắn của kiến thức.Với phương pháp dạy học
mới này, cần nhiều bộ thí nghiệm nhưng lại

Tel: 0977 599218, Email:

được cấp lại quá ít. Bởi vậy để đáp ứng được
yêu cầu trên, việc nghiên cứu cải tiến các bộ
thí nghiệm ln là vấn đề cấp thiết và có tính
thời sự [4], nên chúng tôi đã nghiên cứu cải
tiến và lắp ráp thành cơng 05 bộ thí nghiệm
“Khảo sát momen lực. Điều kiện cân bằng của

một vật rắn có trục quay cố định”.

KIẾN THỨC CHUẨN BỊ

Đối tượng nghiên cứu: bộ thí nghiệm 
Momen của lực. Điều kiện cân bằng của một
vật rắn có trục quay cố định.

Phương pháp nghiên cứu: Phối hợp phương 
pháp nghiên cứu lí luận, phương pháp điều
tra, phương pháp lấy ý kiến chuyên gia và
phương pháp thực nghiệm.

Cơ sở lý thuyết

Momen lực: Giả sử có một đĩa tròn A quay
quanh trục cố định, nếu ta bố trí lực

F

và

F như (hình 1), khi đó đĩa trịn A cân bằng,
ta thấy rằng:

1 1

F d



Fd

(1)
Nếu chỉ riêng lực

F

tác dụng lên đĩa A thì đĩa
quay theo chiều kim đồng hồ, còn nếu chỉ

riêng lực F1tác dụng lên đĩa A thì đĩa quay
theo chiều ngược lại. Nếu cả hai lực

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

Vương Thị Kim Yến Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ 188(12/2): 17 - 20

Hình 1. Nguyên lý hoạt động của thí nghiệm 
momen lực. Điều kiện cân bằng của vật rắn có

trục quay cố định

Nếu thay lực F1 bằng lực F2khác có khuynh

hướng làm cho đĩa quay ngược chiều kim
đồng hồ và có tay địn d2 thì ta cũng thấy:

F d

2 2



Fd

(2)

Qua nhiều lần thực hiện thí nghiệm như vậy,
có thể kết luận rằng đại lượng Fd đặc trưng
cho tác dụng làm quay đĩa A của lực

F

và
gọi là momen của lực, kí hiệu là M.

M = Fd (3)
d: cánh tay đòn.

Đơn vị của momen lực trong hệ SI là Niuton
mét, kí hiệu N.m

Từ thí nghiệm trên suy ra: Muốn cho một vật
rắn có trục quay cố định nằm cân bằng thì tổng
momen của các lực có khuynh hướng làm cho
vật quay theo một chiều phải bằng tổng momen
của các lực có khuynh hướng làm vật quay theo
chiều ngược lại.

Nếu ta qui ước momen lực làm vật quay
ngược chiều kim đồng hồ có giá trị dương,
cùng chiều kim đồng hồ có giá trị âm, thì ta
có thể viết điều kiện trên dưới dạng đại số:

M1 + M2 + ... = 0

Trong đó M1, M2 ... là momen của tất cả các

lực đặt lên vật.

Đánh giá của GV về bộ thí nghiệm “Khảo 
sát momen lực. Điều kiện cân bằng của một 
vật rắn có trục quay cố định” (hình 2) hiện
đang sử dụng dụng rộng rãi ở các trường
THPT và ở trường Đại học [3], [4].

Hình 2. Bộ thí nghiệm momen lực. Điều kiện cân 
bằng của vật rắn có trục quay cố định hiện có. 
Để nắm được thực trạng trang bị số bộ thí
nghiệm và tình hình sử dụng bộ thí nghiệm
trên của GV, HS ở Trường phổ thơng, nhóm
nghiên cứu đã tiến hành điều tra thực tế tại

trường THPT Vùng cao Việt Bắc, Trường
THPT Thái nguyên và Khoa Vật lý Trường
Đại học Sư phạm Thái nguyên. Thời gian
điều tra từ ngày 20/5 đến ngày 30/5/2018. Có
12 giáo viên được khảo sát. Các câu hỏi
hướng tới việc tìm hiểu bộ thí nghiệm “Khảo 
sát momen lực. Điều kiện cân bằng của một vật 
rắn có trục quay cố định” có dễ sử dụng 
khơng? Kết quả chính xác khơng? Số lượng bộ
thí nghiệm này được trang bị tại trường như thế

nào? Kết quả điều tra được trình bày trong bảng 1. 
Bảng 1.

Đánh giá của GV Số bộ thí 
nghiệm

Dễ sử
dụng

Chính
xác

Khơng
Chính xác

bộ 2 bộ

100% 75% 25% 0% 100%

Kết quả điều tra cho thấy, bộ thí nghiệm trên
dễ sử dụng, độ chính xác khá cao, song với
phương pháp dạy học mới thì địi hỏi phải có
nhiều bộ thí nghiệm cùng loại để cho các
nhóm HS làm thí nghiệm đồng loạt lại không

A

F

d

D

d

D

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

Vương Thị Kim Yến Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 188(12/2): 17 - 20

19
đáp ứng vì số bộ thí nghiệm được cung cấp

quá ít, hầu hết GV đều cho rằng cần thiết phải
cải tiến bộ thí nghiệm mới. Trong khi đó, số
bảng từ trắng nhỏ để làm thí nghiệm “Tổng

hợp lực đồng qui và tổng hợp lực song song”
lại có khá nhiều. Vậy ta có thể tận dụng lắp ráp,
cải tiến kết hợp để làm thí nghiệm “Khảo sát 
momen lực. Điều kiện cân bằng của một vật rắn 
có trục quay cố định” mà khơng hề ảnh hưởng 
khi sử dụng cho hai thí nghiệm kia.

Hình 3. Đánh giá của GV về sự cần thiết phải cải 
tiến bộ TN mới (mức độ 1 là mức độ thấp nhất) 
Vậy để phần nào đáp ứng được yêu cầu trên,
chúng tôi đã cải tiến và lắp ráp thành cơng 05
bộ thí nghiệm cùng loại mới.

KẾT QUẢ

Bộ thí nghiệm“Khảo sát momen lực. Điều 
kiện cân bằng của một vật rắn có trục quay cố
định” cải tiến

- Dụng cụ gồm:

1) Bảng từ.

2) Giá đỡ chân đế hình sao.
3) Đĩa momen.

4) Thước nhựa 20cm.
5) Các quả gia trọng.
6) Lực kế.

- Những điểm cải tiến:

+ Như đã trình bày ở mục 2.4, nhóm nghiên
cứu sử dụng kết hợp bảng từ ở các bài thí
nghiệm khác, trên đầu bảng từ thiết kế một trục
quay để lắp đĩa momen (hình 4), đĩa này được
tận dụng từ những thiết bị thí nghiệm cũ.

+ Để xác định được cánh tay địn d, chúng tơi
gắn một nam châm vào thước nhựa. Thước
này có thể tháo ra được khi khơng sử dụng,
cịn khi sử dụng bảng từ này cho các thí
nghiệm tổng hợp lực đồng qui, song song thì
khơng bị ảnh hưởng.

Các bộ thí nghiệm cải tiến được lắp đặt tại
phịng thí nghiệm phương pháp giảng dạy
Khoa Vật lý Trường Đại học Sư phạm - Đại
học Thái Nguyên và hiện nay đang được GV
và sinh viên Khoa Vật lý của trường sử dụng.
Kết quả thực nghiệm sư phạm

Để kiểm tra các yêu cầu đối với bộ thí nghiệm
được cải tiến, chúng tôi đã triển khai thực
nghiệm bộ thí nghiệm này ở một số trường phổ
thông, trường đại học đã nói ở trên và lấy ý
kiến đánh giá của một số GV ở các trường đó.

Hình 4. Bộ thí nghiệm momen lực. Điều kiện cân 
bằng của vật rắn có trục quay cố định cải tiến

1) Bảng từ.

2) Giá đỡ chân đế hình sao.
3) Đĩa momen.

4) Thước nhựa 20cm.
5) Các quả gia trọng.
6) Lực kế.

3

1

2

4

5

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Vương Thị Kim Yến Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ 188(12/2): 17 - 20

Bảng 2. Tổng hợp ý kiến đánh giá của GV 
Đánh giá của GV

Dễ
thực

hiện

Chính
xác

Khơng
chính

xác

Đạt
u
cầu

Khơng
đạt yêu
cầu
100% 83,3% 16,6% 100% 0%
Từ số liệu bảng 2 cho thấy, 100% GV được
điều tra đều nhận định bộ thí nghiệm này dễ
thực hiện. Có 83% GV cho rằng, thí nghiệm
cho kết quả chính xác. Có 100% GV đánh giá
bộ thí nghiệm đạt yêu cầu. Với kết quả đánh
giá thu được, có thể nhận xét bộ thí nghiệm
cải tiến đạt được các yêu cầu của một bộ thiết
bị thí nghiệm để phục vụ trong q trình dạy
và học môn vật lý cũng như trong quá trình
nghiên cứu các hiện tượng vật lý. Có thể sử
dụng rộng rãi bộ thí nghiệm này tại các
trường THPT, các trường đại học.

KẾT LUẬN

Bộ thí nghiệm“Khảo sát momen lực. Điều 
kiện cân bằng của một vật rắn có trục quay 
cố định” cải tiến đáp ứng đầy đủ yêu cầu của 
một bộ thí nghiệm vật lý về tính khoa học,
tính sư phạm, tính trực quan và tính bền vững.
Do đó, bộ thí nghiệm này có thể sử dụng rộng
rãi trong quá trình dạy và học ở các trường
THPT, các trường đại học. Khơng những vậy,
việc chế tạo bộ thí nghiệm đó rất dễ, tiết kiệm

nên các GV và HS đều có khả năng lắp ráp,
cải tiến tạo ra các bộ thí nghiệm để phục vụ
cho mình trong việc dạy và học môn vật lý,
bằng cách tận dụng bảng từ có sẵn của bộ thí
nghiệm tổng hợp lực đồng qui và tổng hợp
hai lực song song cùng chiều. Đĩa momen có
thể tự tạo từ các vật liệu tận dụng phù hợp
trong cuộc sống. Để tăng độ chính xác của
thiết bị chúng tôi cố gắng giảm thiểu tối đa
sự không cân bằng của đĩa, bằng cách tăng độ
khít của ổ trục với trục quay.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bernd Meier, Nguyễn Văn Cường (2005), Phát 
triển năng lực thông qua phương pháp và phương 
tiện dạy học mới, Hội thảo tập huấn, Hà Nội.

2. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2009), Những vấn đề 
cơ bản về công tác thiết bị dạy học, lắp đặt, sử 
dụng, bảo quản, bảo dưỡng các thiết bị dùng 
chung (quyển 1), Tài liệu bồi dưỡng nghiệp vụ cho 
viên chức làm công tác thiết bị dạy học ở cơ sở
giáo dục phổ thông, Giáo dục Việt Nam. Hà Nội. 
3. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2015), Vật lý lớp 10 
nâng cao, Giáo dục Việt Nam. Hà Nội.

4. Bộ môn phương pháp giảng dạy, Sử dụng thiết 
bị thí nghiệm trong dạy học Vật lý ở trường phổ 
thông, Tài liệu lưu hành nội bộ (2016), Khoa vật 
lý - Trường ĐHSP - Đại học Thái Nguyên.
5. Nguyễn Đức Thâm (2002) Phương pháp dạy 
học Vật lý ở trường phổ thông), Đại học Sư phạm 
Hà Nội.

SUMMARY

RENOVATING THE SETUP OF “TORQUE EVALUATION AND 
EQUILIBRIUM OF A RIGID BODY IN FIXED AXIS ROTATION” IN 
TEACHING PHYSICS AT HIGH SCHOOLS

Vuong Thi Kim Yen*

University of Education - TNU 
In this article, we present the assembly of the newly-renovated experimental setup “Torque
evaluation and Equilibrium of a rigid body in fixed axis rotation” in order to enrich Physics
experimental setups and to meet the need of new Physics equipment in high schools; to deploy
research activities according to the new requirements of the Education Ministry. The initial result

of this paper has proved that this setup is highly accurate, easy to observe, and applicable in not
only high schools but also in the universities of Education for training purposes.

Keywords: Torque experiment setup, equilibrium, rigid body, fixed axis rotation.

Ngày nhận bài: 17/8/2018; Ngày phản biện: 17/9/2018; Ngày duyệt đăng: 12/10/2018

</div>