Nghiên cứu chế tạo bộ tạo sóng nước (giao thoa, nhiễu xạ), bộ đo hệ số ma sát

Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA VẬT LÝ
----------

HÀ VĂN QUYỀN

Nghiên cứu chế tạo: Bộ tạo sóng nước (Giao
thoa, nhiễu xạ), Bộ đo hệ số ma sát

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

SƯ PHẠM VẬT LÝ

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

1

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

MỤC LỤC
MỤC LỤC ........................................................................................................................... 1

MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 4
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ.. 6

1.1. MỤC TIÊU DẠ Y HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THƠNG.......................................................................6
1.1.1. Về kiến thức .......................................................................................................................................... 6
1.1.2. Về kĩ năng .............................................................................................................................................. 7
1.1.3. Về thái độ ............................................................................................................................................... 7
1.2. THÍ NGHIỆM VÀ THÍ NGHIỆM BIỂU DIỄN TRONG DẠ Y HỌC VẬT LÝ.........................................7
1.2.1. Khái niệm............................................................................................................................................... 8
1.2.2. Yêu cầu của thí nghiệm biểu diễn ......................................................................................... 8
1.3. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM GIAO THOA SĨNG Ở TRƯỜNG PHỔ THƠNG ............................................8
1.3.1. Thực trạng thiết bị thí nghiệm ở trường phổ thơng ................................................... 8
1.3.2. Thiết bị thí nghiệm giao thoa sóng ở trường phổ thơng ........................................ 9
1.4. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM MA SÁT Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG ...............................................................13
1.4.1. Thực trạng thiết bị thí nghiệm ở trường phổ thơng................................................. 13
GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

2

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

1.4.2. Thiết bị thí nghiệm ma sát ở trường phổ thông ........................................................ 14
CHƯƠNG II: CHẾ TẠO THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ SOẠN THẢO TIẾN TRÌNH
DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC BÀI “GIAO THOA SÓNG” – VẬT LÝ 12 ................ 18

2.1. CƠ SỞ LÍ THUYẾT ...........................................................................................................................................18
2.1.1. Khái niệm nguồn kết hợp, sóng kết hợp, giao thoa sóng ..................................... 18
2.1.2. Lý thuyết giao thoa........................................................................................................................ 18
2.1.3. Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa.................................................................................... 20
2.2. CHẾ TẠO CÁ C THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM .....................................................................................................21
2.3. TIẾN TRÌNH DẠ Y HỌC CÁ C KIẾN THỨC BÀI GIAO THOA SÓNG VỚI BỘ THÍ NGHIỆM ......28
2.3.1. Thí nghiệm giao thoa sóng....................................................................................................... 28
2.3.2. Thí nghiệm nhiễu xạ sóng......................................................................................................... 28
2.3.3. Giáo án chi tiết Bài 8: Giao thoa sóng, Vật lí 12 (Cơ bản) .............................. 29
CHƯƠNG III: CHẾ TẠO THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ SOẠN THẢO TIẾN
TRÌNH DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC BÀI “LỰC MA SÁT” – VẬT LÝ 10 .. 35
3.1. CƠ SỞ LÍ THUYẾT ...........................................................................................................................................35
3.1.1. Lực ma sát trượt .............................................................................................................................. 35
3.1.2. Lực ma sát lăn .................................................................................................................................. 35
3.1.3. Lực ma sát nghỉ ............................................................................................................................... 35
3.2. CHẾ TẠO CÁ C THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM .....................................................................................................36
3.3. TIẾN TRÌNH DẠ Y HỌC CÁ C KIẾN THỨC BÀI LỰC MA SÁT VỚI BỘ THÍ NGHIỆM .................37
3.3.1. Thí nghiệm xác định hệ số ma sát trượt t

.................................................................. 37

3.3.2. Thí nghiệm biểu diễn đo độ lớn của lực ma sát trượt và lực ma sát nghỉ 38
3.3.3. Giáo án chi tiết Bài 13: Lực ma sát, Vật lí 10 (Cơ bản) ...................................... 38
3.3.4. Kết quả thí nghiệm đo hệ số ma sát trượt...................................................................... 42
KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 45

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

3

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

MỞ ĐẦU
Vật lí là mơn khoa học với phần lớn các kiến thức được xây dựng trên cơ sở
quan sát đúc kết từ thực nghiệm. Bên cạnh những vấn đề lí thuyết và bài tập vật lí,
việc sử dụng các thí nghiệm vật lí để tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh
trong nhà trường là một biện pháp hữu hiệu.
Việc làm thí nghiệm sẽ góp phần tạo điều kiện cho học sinh áp dụng những tri
thức đã thu nhận vào thực tiễn, tự khám phá ra các hiện tượng, quan sát trực tiếp các
hiện tượng, đo lường các đại lượng, xử lí các số liệu, kiểm chứng lại các hiện tượng
giúp học sinh hiểu vấn đề một cách sâu sắc và hứng thú học hơn nữa. Vì vậy việc
đưa các phương tiện thí nghiệm vật lí vào trong q trình giảng dạy là vấn đề bức
thiết.
Tuy nhiên thực tiễn giảng dạy ở các trường phổ thơng cho thấy, các thiết bị thí
nghiệm được cung cấp không đủ, chất lượng chưa cao và việc sử dụng thiết bị thí
nghiệm vào giảng dạy cịn hạn chế.
Đối với nội dung kiến thức bài “Giao thoa sóng” – Vật lí 12 (Cơ bản), qua điều
tra và trao đổi với giáo viên giảng dạy, tôi nhận thấy một số điểm hạn chế. Bên cạnh
đó, phịng thí nghiệm khoa Vật lí hiện nay vẫn chưa được trang bị bộ thí nghiệm
giao thoa và nhiễu xạ sóng nước.
GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

4

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

Đối với nội dung kiến thức bài “Lực ma sát” – Vật lí 10 (Cơ bản), qua điều tra
và trao đổi với giáo viên giảng dạy, tơi thấy chưa có thí nghiệm biểu diễn cho học
sinh thấy được độ lớn của lực ma sát trượt phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Từ những vấn đề đó, tơi chọn đề tài nghiên cứu là “Nghiên cứu chế tạo: Bộ
tạo sóng nước (Giao thoa, nhiễu xạ), Bộ đo hệ số ma sát”
Mục đích của đề tài này là nghiên cứu xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm
về sóng nước và lực ma sát. Từ đó thiết kế tiến trình dạy học các nội dung kiến thức
bài “Giao thoa sóng” – Vật lí 12 (Cơ bản), và bài “Lực ma sát” – Vật lí 10 (Cơ bản)
nhằm phát huy tính tích cực của Học sinh.
Trong quá trình tiến hành, đề tài có sử dụng các phương pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu các tài liệu về phương pháp dạy học vật lí trong
trường phổ thơng, những tài liệu liên quan trong chương trình vật lí phổ thơng, tài
liệu hướng dẫn sử dụng các thiết bị thí nghiệm tại trường ĐHSP.
- Nghiên cứu thực nghiệm sư phạm: Tiến hành thí nghiệm ở trường THPT và
trường ĐHSP, từ kết quả thí nghiệm kết hợp với quá trình quan sát thực hiện rút ra
được những kết luận và hướng dẫn sư phạm cần thiết.
- Lấy ý kiến chuyên gia: Tham khảo ý kiến của các giáo viên phổ thông để nắm bắt
thực trạng của việc sử dụng thiết bị thí nghiệm về sóng nước và lực ma sát.
Đề tài gồm có 3 chương:
Chương I

: Cơ sở lý luận của thí nghiệm trong dạy học vật lí.

Chương II

: Chế tạo thiết bị thí nghiệm và soạn thảo tiến trình dạy học các

kiến thức bài “Giao thao sóng” – Vật lí 12
Chương III : Chế tạo thiết bị thí nghiệm và soạn thảo tiến trình dạy học các
kiến thức bài “Lực ma sát” – Vật lý 10

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

5

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

CHƯƠNG I
CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ
1.1. Mục tiêu dạy học vật lí ở trường phổ thơng
Theo quyết định số 16/2006/QĐ-BGDĐT ngày 05/5/2006 của Bộ trưởng Bộ
Giáo dục và Đào tạo về Chương trình giáo dục phổ thơng, dạy học Vật lý ở trường
phổ thông phải đảm bảo các mục tiêu sau:
1.1.1. Về kiến thức
Đạt được một hệ thống kiến thức vật lí phổ thơng, cơ bản và phù hợp với những
quan điểm hiện đại, bao gồm :
a) Các khái niệm về các sự vật, hiện tượng và quá trình sinh viên nhận thấy một
số điểm hạn chế. Bên cạnh đó, phịng thí nghiệm khoa vật lí thường gặp trong đời

sống và sản xuất.
b) Các đại lượng, các định luật và nguyên lí vật lí cơ bản.
c) Những nội dung chính của một số thuyết vật lí quan trọng nhất.
d) Những ứng dụng phổ biến của Vật lí trong đời sống và trong sản xuất.
e) Các phương pháp chung của nhận thức khoa học và những phương pháp đặc
thù của Vật lí, trước hết là phương pháp thực nghiệm và phương pháp mơ hình.

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

6

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

1.1.2. Về kĩ năng
a) Biết quan sát các hiện tượng và q trình vật lí trong tự nhiên, trong đời sống
hằng ngày hoặc trong các thí nghiệm; biết điều tra, sưu tầm, tra cứu tài liệu từ các
nguồn khác nhau để thu thập thông tin cần thiết cho việc học tập mơn Vật lí.
b) Sử dụng được các dụng cụ đo phổ biến của Vật lí; biết lắp ráp và tiến hành
các thí nghiệm vật lí đơn giản.
c) Biết phân tích, tổng hợp và xử lí các thơng tin thu được để rút ra kết luận, đề
ra các dự đoán đơn giản về các mối quan hệ hay về bản chất của các hiện tượng
hoặc q trình vật lí, cũng như đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đốn
đã đề ra.
d) Vận dụng được kiến thức để mơ tả và giải thích các hiện tượng và q trình
vật lí, giải các bài tập vật lí và giải quyết các vấn đề đơn giản trong đời sống và sản

xuất ở mức độ phổ thơng.
e) Sử dụng được các thuật ngữ vật lí, các biểu, bảng, đồ thị để trình bày rõ ràng,
chính xác những hiểu biết, cũng như những kết quả thu được qua thu thập và xử lí
thơng tin.
1.1.3. Về thái độ
a) Có hứng thú học Vật lí, u thích tìm tịi khoa học; trân trọng đối với những
đóng góp của Vật lí cho sự tiến bộ của xã hội và đối với cơng lao của các nhà khoa
học.
b) Có thái độ khách quan, trung thực; có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác và
có tinh thần hợp tác trong việc học tập mơn Vật lí, cũng như trong việc áp dụng các
hiểu biết đã đạt được.
c) Có ý thức vận dụng những hiểu biết vật lí vào đời sống nhằm cải thiện điều
kiện sống, học tập cũng như để bảo vệ và giữ gìn mơi trường sống tự nhiên.
1.2. Thí nghiệm và thí nghiệm biểu diễn trong dạy học Vật lý

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

7

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

1.2.1. Khái niệm
Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào
đối tượng của hiện thực khách quan. Thơng qua sự phân tích các điều kiện mà trong
đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri

thức mới.
Thí nghiệm biểu diễn là các thí nghiệm giáo viên giới thiệu một cách tương đối
nhanh với học sinh chủ yếu về mặt định tính các hiện tượng, quá trình và các qui
luật nghiên cứu, cấu tạo và hoạt động của một số dụng cụ và thiết bị kỹ thuật,
những gì mà học sinh có thể cảm thụ được bằng mắt và tai.
1.2.2. Yêu cầu của thí nghiệm biểu diễn
Cần đảm bảo cho học sinh ý thức được sự cần thiết tiến hành thí nghiệm, mục
đích thí nghiệm, phương án thí nghiệm và tham gia vào q trình quan sát thí
nghiệm, phân tích kết quả.
Cần tiến hành thí nghiệm đúng lúc trong mối quan hệ hữu cơ với giảng bài và
hướng dẫn học sinh học tập.
Tạo điều kiện sao cho các phần căn bản, các chi tiết quan trọng của thiết bị
dụng cụ đều được học sinh trong lớp nhìn rõ. Đảm bảo cho học sinh quan sát được
rõ ràng các hiện tượng biểu diễn.
Thí nghiệm phải ngắn gọn và đảm bảo thành cơng.
1.3. Thiết bị thí nghiệm giao thoa sóng ở trường phổ thơng
1.3.1. Thực trạng thiết bị thí nghiệm ở trường phổ thơng
Dựa trên thực tế quan sát các phịng thí nghiệm ở một số trường phổ thơng, kết
quả khảo sát thực trạng thiết bị thí nghiệm ở trường phổ thơng của các nhóm sinh
viên khác, qua trao đổi với các giáo viên trực tiếp giảng dạy, tôi thấy được những
vấn đề sau:
- Đa số các trường THPT đều trong tình trạng phịng học bộ mơn cũng là kho
chứa thiết bị của nhiều bộ môn khác và khơng có cán bộ chun trách quản lí.
- Thiết bị thí nghiệm đa số hư hỏng và chưa được đưa vào dạy học một cách
thường xuyên.
GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

8

SVTH: Hà Văn Quyền

Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

1.3.2. Thiết bị thí nghiệm giao thoa sóng ở trường phổ thơng
Thiết bị thí nghiệm giao thoa sóng ở trường phổ thơng cho hình ảnh giao thoa
khơng rõ nét do đó chưa cho học sinh thấy được hiện tượng và chưa được đưa vào
dạy học thường xun. Theo chúng tơi, ngun nhân của tình hình trên là:
- Bộ thí nghiệm phức tạp, khó lắp ráp.
- Cần rung của bộ thí nghiệm khơng được chắc chắn.
- Vị trí cần rung và vị trí đèn chiếu chưa hợp lý.
Muốn tiến hành thí nghiệm, giáo viên phải tiến hành các bước:
+ Bước 1: Đặt úp khay ước lên bàn. (Hình 1.1)

Hình 1.1 Khay nước úp trên bàn

+ Bước 2: Đặt màn hứng thẳng đứng, kéo gương phản xạ nghiêng góc 45 0 sau đó
lắp màn hứng vào khay nước. (Hình 1.2)

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

9

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

Hình 1.2. Gương phản xạ và màn hứng trên khay

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

10

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

+ Bước 3: Lắp giá đỡ vào khay nước, lật ngược hệ vừa lắp lại cho thuận chiều.
(Hình 1.3)

Hình 1.3. Hệ sau khi lật ngược

+ Bước 4: Lắp đèn vào giá đỡ. (Hình 1.4)

Hình 1.4. Đèn được gắn vào giá đỡ

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

11

SVTH: Hà Văn Quyền

Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

+ Bước 5: Lắp loa điện động vào giá đỡ và cần rung vào loa. (Hình 1.5)

Hình 1.5. Loa điện động và cần rung

+ Bước 6: Nối bóng đèn với biến thế nguồn, loa điện động với máy phát tần số.
(Hình 1.6)

Hình 1.6. Bộ thí nghiệm khi lắp ráp xong

- Vì việc lắp ráp rất mất thời gian và bộ thí nghiệm sau khi lắp ráp rất khó di
chuyển nên các tiết dạy với bộ thí nghiệm thường được tiến hành ở phịng thực
hành.
- Bộ thí nghiệm giao thoa sóng ở trường phổ thơng cho hình ảnh giao thoa
khơng rõ nét (Hình 1.7 ) do một số nguyên nhân sau:

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

12

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

+ Chiều dài của cần rung ngắn, không thể đưa hai nguồn dao động ra giữa khay
nước được, trong khi đó bóng đèn lại ở giữa khay nước. Điều này làm cho vùng
giao thoa không được chiếu sáng vng góc, hình ảnh hắt lên màn hứng khơng rõ
nét.

Hình 1.7. Hình ảnh giao thoa trên màn hứng

+ Thanh chữ T của cần rung được gắn vào trục rất lỏng lẻo, sau một thời gian
dao động, nó tự quay quanh trục làm cho hình ảnh giao thoa càng khó quan sát hơn.
- Bộ thí nghiệm giao thoa sóng ở trường phổ thơng rất bất tiện để dọn dẹp sau
khi tiến hành thí nghiệm. Nguyên nhân là do khay nước được gắn vào hệ màn hứng
– gương và giá đỡ, sau khi kết thúc thí nghiệm, giáo viên tháo giá đỡ ra, đồng thời
giữ cho khay nước không bị đổ, sau đó phải mang tồn bộ hệ khay nước, màn hứng
– gương đi đổ nước.
Như vậy, bộ thí nghiệm giao thoa sóng ở trường phổ thơng bộc lộ nhiều điểm
hạn chế cần khắc phục.
1.4. Thiết bị thí nghiệm ma sát ở trường phổ thông
1.4.1. Thực trạng thiết bị thí nghiệm ở trường phổ thơng
Dựa trên thực tế quan sát các phịng thí nghiệm ở một số trường phổ thơng, kết
quả khảo sát thực trạng thiết bị thí nghiệm ở trường phổ thơng của các nhóm sinh
viên khác, qua trao đổi với các giáo viên trực tiếp giảng day, tôi thấy được những
vấn đề sau:
- Ở phổ thông chưa có bộ thí nghiệm biểu diễn lực ma sát.

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

13

SVTH: Hà Văn Quyền

Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

- Ở phổ thơng chưa có bộ thí nghiệm đo lực ma sát nghỉ.
- Bộ thí nghiệm ma sát ở phổ thơng hiện tại hư hỏng tương đối như:
+ Cổng quang bị hư do cháy
+ Nam châm giữ bị hư, không giữ được vật
+ Thiết bị cồng kềnh
+ Muốn sử dụng phải có nguồn điện mới dùng được cho nên khó khăn trong
việc thực hiện thí nghiệm
+ Khơng có tính trực quang (khơng thấy xuất hiện lưc)
1.4.2. Thiết bị thí nghiệm ma sát ở trường phổ thơng
a) Dụng cụ thí nghiệm
- Mặt phẳng nghiêng
- Nam châm điện
- Giá đỡ mặt phẳng nghiêng.
- Trụ sắt mạ niken đường kính 3 cm, cao 3 cm.
- Đồng hồ đo thời gian hiện số
- Thước thẳng 800 mm.
- Một ke vuông ba chiều
- Một hộp nhựa dùng để đỡ vật trượt.
- Đế ba chân hình sao
b) Mơ tả dụng cụ thí nghiệm
* Mẫu vật trượt: Trụ sắt mạ niken đường kính 3 (cm), cao 3 (cm), hai đáy phẳng
song song, độ nhẵn đồng đều.

Hình 1.8. Mẫu vật trượt

* Các thiết bị cịn lại như hình 1.9.

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

14

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

Hình1.9. Mơ tả các thiết bị nam châm điện, cổng quang điện, thước, máy đo thời
gian hiện số, mặt phẳng nghiêng, đế ba chân, hộp nhựa dùng để đỡ vật
c) Bố trí thí nghiệm
- Đặt mặt phẳng nghiêng có gắn nam châm điện và cổng quang điện E lên thanh trụ
ngang của giá đỡ. Vặn các vít ba chân để điều chỉnh mặt phẳng nghiêng nằm cân
bằng, sao cho dây dọi nằm song song với mặt phẳng của thước đo góc.
- Nối hộp cơng tắc kép với nam châm điện và ở A của đồng hồ đo thời gian hiện số.
Nối cổng quang điện E với ổ B của đồng hồ.
- Đặt hộp nhựa dùng để đỡ vật trượt gần sát chân mặt phẳng nghiêng.

Hình 1.10. Bộ thí nghiệm sau khi lắp ráp
d) Tiến hành thí nghiệm
- Điều chỉnh mặt phẳng nghiêng bằng cách nới vít hãm lên khớp nối đa năng sao
cho mặt phẳng nghiêng một góc  làm vật trượt. Góc  khoảng từ 200  300
- Chế độ của đồng hồ đo thời gian hiện số là MODE A  B để đo khoảng thời vật
trượt từ vị trí A đến vị trí B, chọn thang đo 9,999s đề sai số của phép đo ít. Bật cơng

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

15

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

tắc để đồng hồ hiển thị thời gian, khi đó dịng điện vào ổ A cấp điện cho nam châm
hoạt động.
- Đặt trụ sắt lên trên máng nghiêng chạm vào nam châm, lúc này nam châm hút trụ
sắt nằm cố định. Dùng thước ke ba chiều xác định vị trí ban đầu của vật này trên
thước milimet gắn với giá đỡ mặt phẳng nghiêng.
- Dịch chuyển cổng quang điện đến vị trí cách vị trí ban đầu một khoảng s = 40 cm.
Ghi giá trị s và  vào bảng
- Nhấn nút RESET trên mặt đồng hồ đo thời gian để đưa các số hiển thị về 0,000.
Nhấn nút công tắc kép để thả vật trụ trượt xuống chạm vào tia hồng ngoại của cổng
quang điện E, đọc thời gian t và ghi vào bảng.
- Lặp lại các lần đo tiếp theo tương tự.
Lưu ý:
* Trước khi thí nghiệm cần dùng khăn lau nhẹ hai mặt đáy của trụ sắt và mặt phẳng
nghiêng do hệ số ma sát phụ thuộc nhiều vào trạng thái bề mặt tiếp xúc giữa vật
trượt và mặt phẳng nghiêng ( độ nhẵn, bụi bẫn, ẩm, chất bám dính…)
* Cần phải nhả nhanh nút nhấn của hộp công tắc kép trước khi trụ sắt trượt tới chạm
tia hồng ngoại của cổng quang điện E vì cổng quang điện chỉ hoạt động khi nút
nhấn của hộp công tắc kép đã nhả.
* Nếu vật trụ trượt bị lệch về một phía cần điều chỉnh các vít của đế ba chân và

chân chống chữ U sao cho dây dọi song song với mặt phẳng của thước đo góc.
* Thơng thường ta nên chọn vị trí ban đầu của vật trượt bằng 0 để thí nghiệm khỏi
rườm ra, phức tạp.
e) Kết quả thí nghiệm
Bảng 1.1.
S0 = 0 cm

 0 = 00

S = 50 cm

 = 300
a

2s m
( )
t 2 s2

t  tan  

a
g.cos

t

Lần đo

t (s)

1

0,89

1,262

0,429

0,009

2

0,95

1,108

0,447

0,009

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

16

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

3

0,92

1,181

0,438

0

t =0,438

t =0,006



Kết quả trung bình





Kết quả: t  t  t  0,438  0,006
* Nhận xét kết quả đo:
- Kết quả đo cho thấy giá trị ma sát trượt giữa vật trụ thép và mặt phẳng nghiêng đo
được trong thí nghiệm nhỏ hơn so với giá trị lí thuyết.
Điều này cho thấy có sai số trong quá trình đo:
- Khi nhấn nút trên hộp công tắc để thả rơi trụ sắt, trụ sắt còn chịu lực hút của nam
châm điện nên phải sau 1 khoảng thời gian thì trụ mới tách khỏi nam châm và rơi
xuống dẫn đến thời gian trụ cắt cổng quang muộn hơn.

- Do các dụng cụ thí nghiệm đã được sử dụng nhiều lần dẫn đến kết quả khơng
chính xác. Cụ thể: độ nhẵn của mặt phẳng nghiêng tăng nên giảm ma sát.

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

17

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

CHƯƠNG II
CHẾ TẠO THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ
SOẠN THẢO TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC
BÀI “GIAO THOA SÓNG” – VẬT LÝ 12
2.1. Cơ sở lí thuyết
2.1.1. Khái niệm nguồn kết hợp, sóng kết hợp, giao thoa sóng
- Nguồn kết hợp: Hai nguồn A, B được gọi là nguồn kết hợp nếu chúng có
cùng tần số và có độ lệch pha khơng đổi theo thời gian.
- Sóng kết hợp: Hai sóng kết hợp là hai sóng được phát ra từ các nguồn kết hợp.
- Giao thoa sóng: Giao thoa sóng là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng kết hợp
mà cho trên phương truyền sóng những điểm dao động với biên độ cực đại hoặc
những điểm dao động với biên độ cực tiểu (những điểm dao động với biên độ bằng
0 hoặc không dao động).
2.1.2. 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:

uA  A cost  A  , uB  A cost  B 
Xét một điểm M cách các nguồn A, B các khoảng cách tương ứng là d1 và d2
như hình 2.1.

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

18

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

M

d1

d2

A

B

Hình 2.1.
Phương trình sóng tại M do sóng từ nguồn A truyền đến là:

2d1 


u AM  A cost   A 

 

Phương trình sóng tại M do sóng từ nguồn B truyền đến là:

2d 2 

uBM  A cost  B 

 

Do sóng truyền từ các nguồn là sóng kết hợp nên tại M có sự giao thoa của hai
sóng phát ra từ hai nguồn.
Khi đó phương trình dao động tổng hợp tại M là:

2d1 
2d 2 


uM  u AM  uBM  A cos t   A 
uBM  A cos t   B 

 
 


 d 2  d1   A   B 
  d 2  d1   B   A  

 2 A cos


 cos t 


2  

2 

Phương trình dao động tổng hợp tại M là:

 d2  d1   A  B 
  d 2  d1  B   A  
uM  2 A cos


 cost 


2  

2 


GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

19

SVTH: Hà Văn Quyền

Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

Vậy, dao động của phần tử tại M là dao động điều hòa cùng chu kì với hai
nguồn và có biên độ là:

  d 2  d1  B   A 
AM  2 A cos



2 

Ở phổ thông, ta chỉ xét trường hợp hai nguồn cùng pha, do đó  A  B
Khi đó:

  d 2  d1  
AM  2 A cos





2.1.3. Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa
a. Vị trí các cực đại giao thoa
Những điểm cực đại giao thoa là những điểm dao động với biên độ cực đại. Đó
là những điểm ứng với:

cos

(d2  d1 )
(d 2  d1 )
 1 ;
 1; suy ra: cos



Hay

(d2  d1 )
 k


Tức là:

(d2  d1)  k;(k  0, 1, 2,...)

Những điểm tại đó dao động có biên độ cực đại là những đ iểm mà hiệu đường
đi của hai sóng từ nguồn truyền tới bằng một số ngun lần bước sóng  .
Quỹ tích của những điểm này là những đường hypebol có hai tiêu điểm là S1 và
S2 , chúng được gọi là những vân giao thoa cực đại.

b. Vị trí các cực tiểu giao thoa
Những điểm cực tiểu giao thoa là những điểm đứng yên. Đó là những điểm ứng
với:
cos

Tức là với:

(d2  d1 )
(d2  d1 )

 k 
 0 hay


2

1
(d2  d1 )  (k  );(k  0, 1, 2,...)
2

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

20

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

Những điểm tại đó giao động triệt tiêu là những điểm mà hiệu đường đi của hai
sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nửa ngun lần bước sóng  .
Quỹ tích của những điểm này là những đường hypebol có hai tiêu điểm là S1 ,
S2 và được gọi là những vân giao thoa cực tiểu.

2.2. Chế tạo các thiết bị thí nghiệm
- Khung nhôm làm từ các thanh nhôm được nối với nhau bởi các đinh tán, tạo
thành hình hộp chữ nhật và được bao quanh bởi các tấm nhựa đục. Khung nhôm
được dùng để làm giá đỡ cho gương phản xạ, bộ cần rung, màn hứng, khay nước.
- Cần rung được làm từ tăm xe đạp. Có hai loại là cần rung chữ V và cần rung
chữ L. Cần rung chữ V dùng trong thí nghiệm giao thoa, ở mỗi đầu được gắn một
viên bi nhỏ, khi cần rung dao động thì hai viên bi này dao động giống hệt nhau. Cần
rung chữ L dùng trong thí nghiệm nhiễu xạ. Cần rung được gắn vào bộ dao động
nhờ lỗ ren phía trên.

Hình 2.2. Cần rung

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

21

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

- Khe hẹp được tạo ra bởi hai thanh nhựa được uống cong hình chữ L. Độ rộng
của khe hẹp được thay đổi bằng cách dịch chuyển hai thanh nhựa.

Hình 2.3. Bộ tạo khe hẹp
- Máy phát tần số là một thiết bị dùng chung, dùng điều chỉnh tần số của bộ dao
động.

Hình 2.4. Máy phát tần số

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

22

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

- Bộ dao động là một loa điện động, một phần trong bộ thí nghiệm sóng dừng
trên lị xo. Dùng để tạo dao động cho cần rung.

Hình 2.5. Bộ dao động

Có thể chế tạo bộ dao động, nhưng để tiết kiệm chi phí và tận dụng tối đa các
thiết bị có sẵn nên trong bộ thí nghiệm tạo sóng nước này sử dụng bộ dao động có
sẵn trong thí nghiệm sóng dừng trên lị xo.
- Bóng đèn 12V – 20W được lắp ở phía trên khay nước đế chiếu ánh sáng
xuống, hình ảnh sóng nước trên khay sẽ được hiển thị trên màn hứng. Dưới bóng
đèn có gắn một đĩa quay, đĩa quay có hai khe nhỏ, khi đĩa quay, nhờ hiện tượng lưu
ảnh của mắt, học sinh dễ quan sát hình ảnh trên màn hứng. Bóng đèn hoạt động ở
điện áp 12V, lấy từ nguồn điện một chiều sẵn có ở trường phổ thơng. Bóng đèn và
đĩa quay được gắn trên một thanh sắt, thanh sắt được giữ bằng một đế ba chân.

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

23

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

Hình 2.6. Bộ đèn và mơtơ quay
- Khay nước có đáy trong suốt được đặt bên trên gương phản xạ, được làm từ
những tấm kính trong suốt.

Hình 2.7. Khay nước

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

24

SVTH: Hà Văn Quyền


Khoa Vật Lý

Khóa Luận Tốt Nghiệp

- Gương phản xạ là một tấm gương soi được đặt nghiêng góc 45 0 so với phương
ngang dùng để hắt hình ảnh các gợn sóng lên màn hứng.

Hình 2.8. Gương phản xạ

- Màn hứng là một màn mờ dùng để hiển thị hình ảnh giao thoa.

Hình 2.9. Màn hứng

GVHD: Th.S. Nguyễn Nhật Quang

25

SVTH: Hà Văn Quyền