Luận án Phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học cho sinh viên ngành sư phạm Vật lí

tiếp như sau: Sai số tuyệt đối của một đại lượng đo gián tiếp có thể tìm theo quy tắc lấy vi phân công thức cho đại lượng đó rồi thay ký hiệu vi phân bằng ký hiệu sai số và chọn dấu như thế nào để sai số có giá trị tuyệt đối phải tìm là cực đại. Ví dụ: 1, X = a +b - c thì dX = da + db - dc  X a b c     2, 2 2 22 2V R h dV RhdR R dh V Rh R R h             1.2.2. Sai số tương đối Sai số tương đối của một đại lượng đo gián tiếp có thể tính được bằng cách logarit biểu thức của đại lượng đó rồi lấy vi phân kết quả, sau đó thay ý hiệu vi phân bằng ký hiệu sai số và chọn dấu như thế nào sao cho giá trị tuyệt đối của sai số phải tìm là cực đại. Ví dụ: Một đại lượng nào đó được xác định theo công thức 2V Q k t R  - Lấy logarit hai vế: lnQ= lnK + 2lnV- lnR+ lnt - Lấy vi phân 2 vế 2 2 dQ dk dV dt dR Q k V t R Q k V t R Q k V t R               1.3. Quy tắc lấy tròn các số - Nếu các số bên phải con số sau cùng mà ta định giữ lại là một con số lớn hơn 5 thì ta bỏ nó đi. Ví dụ với a = 14,41 nếu ta muốn lấy đến số hạng 1/10 đơn vị thì ta bỏ số 1 sau cùng và viết a = 14,1 (bỏ vô điều kiện). PL30 - Nếu bên phải con số sau cùng mà ta định giữ lại là một con số lớn hơn 5 thì khi ta bỏ nó đi, ta phải cộng 1 vào con số cuối cùng giữ lại. Ví dụ với a = 24,57 nếu ta muốn lấy đến số hạng 1/10 đơn vị thì ta bỏ số 7 sau cùng và cộng 1 vào số 5. Kết quả ta được: a= 24,6. - Nếu bên phải con số sau cùng mà ta định giữ lại là con số 5 thì ta có thể bỏ nó đi một cách vô điều kiện, hoặc bỏ đi rồi thêm vào bên trái 1 đơn vị hoặc giữ nguyên cả con số đó. Ví dụ: Với con số a = 24,65 thì ta có thể viết a =24,6 hoặc a = 24,7 hoặc a = 24,65 đều được. 1.4. Cách lấy tròn trong khi thực hiện các phép tính Để đơn giản bớt trong khi thực hiện các phép tính, người ta tiến hành lấy tròn các kết quả theo những quy ước sau đây dựa trên tính chất gần đúng của các giá trị đo lường được. - Các số trong một công thức được lấy tròn đến trên mức chính xác của con số kém chính xác nhất một bậc: Ví dụ: 2, 4 0,342 25,16 2, 4 0,34 25,16 27,316 9,55 27,32 9,55        Trong biểu thức ở trên số kém chính xác nhất là 2,4. - Trong phép cộng hoặc trừ các số gần đúng, con số thập phân của kết quả chỉ lấy bằng con số thập phân của số nào có ít con số thập phân nhất. Ví dụ: 23,2+0,442+7.247=232+0,44+7,25=30,89=30,9. II. CÁC CHỦ ĐỀ CHỦ ĐỀ 1: ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM 1. BÀI 1: KHẢO SÁT CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT TRÊN ĐỆM KHÔNG KHÍ 1.1 Đề tài 1: Thí nghiệm về chuyển động thẳng đều 1.1.1 Mục đích thí nghiệm - Hình thành khái niệm chuyển động thẳng đều thông qua quan sát, đo đạc các đại lượng chuyển động của xe trên đệm không khí. - Xác định được dạng đồ thị của vận tốc và tọa độ của chuyển động thẳng PL31 đều theo thời gian. 1.1.2 Cơ sở lý thuyết 1.1.2.1. Định luật I Newton Mọi vật giữ nguyên trạng thái đứng yên hay chuyển động thẳng đều nếu tổng hình học của các lực tác dụng lên vật bằng 0. - Trạng thái đứng yên hay chuyển động thẳng đều là trạng thái chuyển động với vận tốc hông thay đổi hay là giữ nguyên như cũ, tức là chuyển động theo quán tính. Do đó, định luật này được gọi là định luật quán tính. - Không giống như các định luật Vật lí khác, ta không thể nào kiểm nghiệm được định luật này một cách trực tiếp bằng thực nghiệm vì trên trái đất không thể có bất kỳ vật nào hoàn toàn cô lập (không chịu bất kỳ một lực nào). Thành thử, ta coi định luật này như một nguyên lý (tương tự như một tiên đề trong toán học) mà không chứng minh. Ta chỉ có thể xác nhận sự đúng đắn của định luật này khi kiểm nghiệm các hệ quả của định luật mà thôi. - Có thể nêu một ví dụ quan sát thông thường giúp ta dễ dàng thừa nhận định luật: Khi đẩy một vật nặng trượt trên sàn nhà ta có thể thấy vận tốc của vật giảm dần và cuối cùng dừng hẳn lại. Nhưng nếu sàn nhà nhẵn thì vật có thể trượt rất xa. Sở dĩ như vậy là vì ngoài trọng lượng của vật và phản lực của sàn nhà là hai lực triệt tiêu lẫn nhau thì vật còn chịu tác dụng của lực ma sát và lực cản của không khí là hai lực ngược chiều chuyển động của vật và cản trở chuyển động của vật. Tưởng tượng nếu ta có thể làm giảm các lực này thì vật sẽ chuyển động được rất xa mặc dù ta chỉ đẩy vật trong một thời gian rất ngắn. Nếu làm triệt tiêu hoàn toàn các lực này thì vật sẽ chuyển động thẳng đều mãi mãi trên sàn nhà. 1.1.2.2. Hệ quy chiếu quán tính Hệ quy chiếu quán tính là một hệ quy chiếu mà trong đó nếu một vật không chịu tác dụng của một ngoại lực nào thì nó hoặc là đứng yên hoặc là chuyển động thẳng đều. PL32 - Hệ quy chiếu gắn liền với quả đất không phải là một hệ quy chiếu quán tính. Nhưng nếu ta xét chuyển động của một vật trong khoảng thời gian ngắn thì ta có thể xem hệ quy chiếu gắn với quả đất gần đúng là một hệ quy chiếu quán tính, còn nếu chuyển động xảy ra trong một thời gian dài (ví dụ như chuyển động của tên lửa vượt đại châu, chuyển động của tàu vũ trụ) thì không thể xem hệ quy chiếu này là quán tính được. 1.1.3. Các bước tiến hành thí nghiệm 1.1.3.1. Dụng cụ và lắp đặt thí nghiệm - Đệm không khí, xe trượt (có gắn tấm cản quang và phim phản chiếu), Camera quan sát chuyển động, máy vi tính và phần mềm VideoCom. 1.1.3.2. Tiến hành thí nghiệm Bƣớc 1: Kết nối thiết bị với camera và máy tính, khởi động chương trình VideoCom. Bƣớc 2: Xác định toạ độ quét của VideoCom: + Gắn một xe trượt (đã gắn tấm cản quang và phim phản chiếu) vào nam châm giữ. Đặt xe còn lại (đã gắn tấm cản quang và phim phản chiếu) lên đệm hông hí đã tắt nguồn khí. Điều chỉnh khoảng cách giữa hai tấm cản quang là 1m. + Khởi động phần mềm VideoCom. Clic vào nút “Intensity Test” + Hệ thống quét của VideoCom sẽ cho ta 2 điểm peak xuất hiện trên màn hình máy tính hoặc trên màn hình của VideoCom. + Có thể xuất hiện nhiều điểm peak, ta phải làm phông chắn phía sau đệm hông hí để không có nguồn ánh sáng phản xạ từ những thiết bị không mong muốn. + Nếu không xuất hiện hoặc chỉ xuất hiện một điểm peak, kiểm tra lại phim phản xạ đã dán đúng chiều chưa, điều chỉnh hướng của VideoCom đã hướng vào khoảng giữa hai xe trượt chưa, bảo đảm khoảng cách giữa VideoCom và đệm hông hí được 2m. Bƣớc 3: Hiệu chỉnh quãng đường chuyển động + Tắt nguồn khí, gắn một xe trượt vào nam châm giữ và một xe đặt trên PL33 đệm không khí ở đầu còn lại sao cho khoảng cách giữa hai tấm cản quang trên hai xe là 1m. + Nhập các giá trị 0 m và 1m vào vị trí tương ứng trong phần “Path Calibration” Bƣớc 4: Điều chỉnh đệm khí sao cho nó nằm ngang (Bằng cách sử dụng thước thăng bằng) và tiến hành đo: + Xoá giá trị đo cũ bằng nút hoặc phím F4. + Tháo dây chỉ ra khỏi xe truợt và di chuyển nó tới gần nam châm giữ. Dùng ngón tay đẩy cho xe trượt trên đệm không khí và ghi nhận giá trị với nút hoặc phím F9. + Lưu giá trị đo được bởi nút hoặc phím F2. Kết quả thí nghiệm (thể hiện ở bảng số liệu và đồ thị tương ứng) 1.1.4. Nhiệm vụ của sinh viên Câu 1: Bộ thí nghiệm trên có những ưu, nhược điểm gì? Phân tích các ảnh hưởng đến sai số của bộ thí nghiệm? Nêu cách khắc phục? Câu 2: Từ những thiết bị dụng cụ trên bằng cách đề xuất thêm một số dụng cụ thí nghiệm để tiến hành một phương án khảo sát chuyển động thẳng đều? Câu 3: Từ những thiết bị dụng cụ trên bằng cách đề xuất thêm một phương án để tiến hành khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều? Câu 4: Từ những thiết bị dụng cụ trên bằng cách đề xuất thêm một phương án để tiến hành khảo sát chuyển động tròn đều? Câu 5: Bộ thí nghiệm trên được sử dụng vào dạy bài nào, chương nào, lớp mấy? Câu 6: Hãy soạn giáo án đơn vị kiến thức có sử dụng bộ thí nghiệm trên vào dạy học (SV phải xác định rõ hình thức thời điểm, thời gian sử dụng thí nghiệm hoạt động của thầy và trò). Câu 7: Anh/Chị hãy triển khai dạy học với giáo án trên vào cuối buổi học tiếp theo. PL34 Câu 8: Anh/Chị hãy đánh giá phân tích những ưu, nhược điểm khi sử dụng bộ thí nghiệm trên vào dạy học. Nêu cách khắc phục nhược điểm và phát huy ưu điểm? Câu 9: Hãy đề xuất một phương án thí nghiệm mà anh/chị cho là phù hợp hơn để dạy học cùng đơn vị kiến thức đó? 1.2. Đề tài 2: TN về chuyển động thẳng biến đổi đều 1.2.1. Mục đích thí nghiệm - Xác định được quy luật biến đổi của vận tốc và gia tốc theo thời gian trong chuyển động thẳng biến đổi đều. - Xác định quy luật về toạ độ theo thời gian trong chuyển động thẳng biến đổi đều. 1.2.2. Cơ sở lý thuyết 1.2.2.1. Định luật II Newton - Định luật II Niu-tơn xét mối quan hệ định lượng giữa lực và chuyển động. Nó được phát biểu như sau: Gia tốc mà chất điểm thu được dưới tác dụng của lực thì tỉ lệ với cường độ của lực và tỉ lệ nghịch với khối lượng của vật. F a m  (2.1.2.2.1a) Trong đó a là gia tốc của chất điểm, F là ngoại lực gây ra chuyển động có gia tốc của vật, m là khối lượng của vật. - Ta cũng có biểu diễn định luật II dưới dạng khác. Từ (2.1.2.2.1a) suy ra: F m.a (2.1.2.2.1b) - Dựa vào (2.1.2.2.1b) ta suy ra đơn vị đo lực trong hệ đo lường quốc tế SI như sau: Nếu m =1kg, a =1m/s2 thì F =1kgm/s2 = 1Newton (viết tắt là 1N) - Vậy 1N là một lực mà khi tác dụng lên một vật có khối lượng 1kg thì nó truyền cho vật này một gia tốc là 1m/s2. PL35 - Từ (2.1.2.2.1a) ta thấy rằng F 0 thì a 0 , tức là nếu vật không chịu tác dụng của ngoại lực thì nó sẽ tiếp tục đứng yên hay chuyển động thẳng đều (v const) . Do đó định luật I chỉ là một trường hợp riêng của định luật II, tuy nhiên Newton vẫn phát biểu nó thành một định luật riêng do tầm quan trọng của định luật này về phương diện lý luận khi nghiên cứu chuyển động. 1.2.3. Các bƣớc tiến hành thí nghiệm 1.2.3.1. Dụng cụ và lắp đặt thí nghiệm - Đệm không khí, xe trượt (có gắn tấm cản quang và phim phản chiếu), Camera quan sát chuyển động, máy vi tính và phần mềm VideoCom. 1.2.3.2 Tiến hành thí nghiệm Bƣớc 1: Bố trí TN như TN 1, điều chỉnh chân đế của máng cho hơi nghiêng để vật có thể chuyển động thẳng biến đổi đều. Bƣớc 2: Kết nối thiết bị với camera và máy tính, khởi động chương trình VideoCom. Bƣớc 3: Xác định toạ độ quét của VideoCom. Bƣớc 4: Hiệu chỉnh quãng đường chuyển động. Bƣớc 5: Tiến hành đo: + Xoá giá trị đo cũ bằng nút hoặc phím F4. + Đưa xe truợt có treo quả di chuyển tới gần nam châm giữ. Nhấn phím F9 cho xe trượt trên đệm không khí và ghi nhận giá trị. + Lưu giá trị đo được bởi nút hoặc phím F2. - Kết quả TN (thể hiện ở các bảng số liệu và các đồ thị). 1.2.4. Nhiệm vụ của sinh viên Câu 1: Bộ thí nghiệm trên có những ưu nhược điểm gì? Phân tích các ảnh hưởng đến sai số của bộ thí nghiệm? Nêu cách khắc phục? Câu 2: Từ những thiết bị dụng cụ trên bằng cách đề xuất thêm một số dụng cụ thí nghiệm để tiến hành một phương án hảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều? PL36 Câu 3: Từ những thiết bị dụng cụ trên bằng cách đề xuất thêm một phương án để tiến hành khảo sát chuyển động thẳng đều? Câu 4: Từ những thiết bị dụng cụ trên bằng cách đề xuất thêm một phương án để tiến hành khảo sát sự rơi tự do? Câu 5: Bộ thí nghiệm trên được sử dụng vào dạy bài nào, chương nào, lớp mấy? Câu 6: Hãy soạn giáo án đơn vị kiến thức có sử dụng bộ thí nghiệm trên vào dạy học (SV phải xác định rõ hình thức thời điểm, thời gian sử dụng thí nghiệm hoạt động của thầy và trò) Câu 7: Anh/Chị hãy triển khai dạy học với giáo án trên vào cuối buổi học tiếp theo. Câu 8: Anh/Chị hãy đánh giá phân tích những ưu nhược điểm khi sử dụng bộ thí nghiệm trên vào dạy học. Nêu cách khắc phục nhược điểm và phát huy ưu điểm? Câu 9: Hãy đề xuất một phương án thí nghiệm mà anh/chị cho là phù hợp hơn để dạy học cùng đơn vị kiến thức đó? 1.3. Đề tài 3: Thí nghiệm định luật III Newton 1.3.1. Mục đích thí nghiệm - Qua TN, HS xác định được gia tốc của hai vật thu được ngay sau khi tương tác từ đó hình thành định luật III Niutơn 1.3.2. Cơ sở lý thuyết - Xét mối quan hệ giữa các lực tương tác giữa hai vật. Nếu ta gọi 12F là lực mà vật thứ nhất tác động lên vật thứ hai (quy ước gọi là lực), còn 21F là lực mà vật thứ hai tác động trở lại vật thứ nhất (quy ước gọi là phản lực) thì định luật III được phát biểu như sau: Phản lực luôn bằng độ lớn nhưng ngược chiều với lực 12 21 F = -F (2.1.3.2) - Cần phải lưu ý rằng tên gọi lực và phản lực chỉ có tính quy ước. Nội dung của định luật III tuy đơn giản nhưng phải nhớ rằng điểm đặt của lực và phản lực PL37 là hai điểm khác nhau: điểm đặt của lực 12F là vật hai còn điểm đặt của lực 21F là vật một. Do đó hai lực này không triệt tiêu tác dụng của nhau. 1.3.2. Các bước tiến hành thí nghiệm 1.3.2.1. Dụng cụ và lắp đặt thí nghiệm Đệm không khí, 2 xe trượt (có gắn tấm cản quang và phim phản chiếu) khối lượng 100g, các gia trọng 50g, 100g, 1g, Camera quan sát chuyển động, máy vi tính và phần mềm VideoCom - Bố trí TN: Như hình dưới đây Sơ đồ bố trí TN Định luật III Niutơn 1.3.2.2. Tiến hành thí nghiệm Bƣớc 1: Kết nối thiết bị với camera và máy tính, khởi động chương trình VideoCom. Bƣớc 2: Xác định toạ độ quét của VideoCom (Như đề tài 1) Bƣớc 3: Hiệu chỉnh quãng đường chuyển động (như đề tài 1) Bƣớc 4: Tiến hành đo: + Xoá giá trị đo cũ bằng nút hoặc phím F4. + Đặt xe trượt thứ nhất tại vị trí 0 m và xe thứ hai tại vị trí 0,6m + Sau khi hai xe va chạm nhấn nút hoặc phím F9 một lần nữa để dừng PL38 quá trình đo. + Quan sát đồ thị chuyển động của hai xe trên màn hình máy vi tính. Ghi và xử lý các số liệu thu được. + Lưu giá trị đo được bởi nút hoặc phím F2. Kết quả TN: (thể hiện ở các bảng số liệu và các đồ thị). 1.3.3. Nhiệm vụ của sinh viên Câu 1: Bộ thí nghiệm trên có những ưu, nhược điểm gì? Phân tích các ảnh hưởng đến sai số của bộ thí nghiệm? Nêu cách khắc phục? Câu 2: Từ những thiết bị dụng cụ trên bằng cách đề xuất thêm một số dụng cụ thí nghiệm để tiến hành một phương án kiểm chứng định luật III Niutơn? Câu 3: Từ những thiết bị dụng cụ trên bằng cách đề xuất thêm một phương án để tiến hành kiểm chứng định luật II Niutơn? Câu 4: Bộ thí nghiệm trên được sử dụng vào dạy bài nào, chương nào, lớp mấy? Câu 5: Hãy soạn giáo án đơn vị kiến thức có sử dụng bộ thí nghiệm trên vào dạy học (SV phải xác định rõ hình thức thời điểm, thời gian sử dụng thí nghiệm hoạt động của thầy và trò). Câu 6: Anh/Chị hãy triển khai dạy học với giáo án trên vào cuối buổi học tiếp theo. Câu 7: Anh/Chị hãy đánh giá phân tích những ưu, nhược điểm khi sử dụng bộ thí nghiệm trên vào dạy học. Nêu cách khắc phục nhược điểm và phát huy ưu điểm? Câu 8: Hãy đề xuất một phương án thí nghiệm mà anh/chị cho là phù hợp hơn để dạy học cùng đơn vị kiến thức đó? 2. BÀI 2: THÍ NGHIỆM VỀ ĐỊNH LUẬT NEWTON 2.1. Thí nghiệm về định luật II Newton 2.1.1 Mục đích thí nghiệm - Khảo sát mối quan hệ giữa gia tốc của một vật và khối lượng của nó khi lực tác dụng lên vật hông đổi. - Khảo sát mối quan hệ giữa gia tốc của một vật và lực tác dụng lên nó khi PL39 khối lượng của vật hông đổi. 2.1.2. Dụng cụ thí nghiệm - Đường ray nằm ngang dài 1,5 m có vít chỉnh thăng bằng, phía trái đường ray gắn cần pít tông, phía phải cuối đường ray gắn ròng rọc. - Xe chuyển động. - Hai cảm biến quang gắn bên hông đường ray. - Tấm cản quang. - Bộ đếm thời gian. - Bộ các vật nặng. - Dây nối có hai chốt cắm. 2.1.3. Lắp đặt 1. Để bù lại ma sát rãnh đường ray, điều chỉnh các ốc dưới chân để tạo ra một độ nghiêng nhẹ, nhưng tránh xe bắt đầu chuyển động sang phải. 2. Đặt hệ thống khởi động vào đầu bên trái của đường ray. 3. Đặt cuối đường ray thanh chứa đất sét để ngăn chặn va chạm mạnh giữa xe và vị trí cuối đường ray. 4. Ròng rọc được gắn vào phần cuối bên phải của đường ray. 5. Lắp tấm nam châm bên trái xe để nó được giữ yên vào cần đẩy. 6. Buộc sợi chỉ vào bên phải xe và vắt trên bánh xe cảm biến cuối đường ray và cột vào móc treo tải. 7. Khối lượng của xe được thay đổi nhờ bộ các quả nặng. 8. Hai cảm biến quang được gắn bên hông đường ray, đảm bảo cho tấm cản quang đen 100mm cắt được ánh sáng hi nó đi qua cảm biến quang. 9. Cảm biến quang được gắn vào cổng "1" và "3" trên bộ timer counter. Các dây gắn theo màu tránh bị nhầm lẫn. Cổng START gắn vào cảm biến quay cuối đường ray. Trên Timer chọn chế độ mode 5 “13”. Đồng hồ thứ nhất hiển thị t1 đồng hồ thứ 2 hiển thị giá trị ∆t1, đồng hồ thứ 3 hiển thị t2, đồng hồ 4 hiển thị ∆t2. PL40 10. Công tắc gạt bên cổng START sẽ chọn “cạnh lên”, công tắc bên ngõ vào 1, 2, 3, 4 chọn tác động “cạnh dưới”. 2.1.4. Các bƣớc thực hành và tính toán 2.1.4. 1. Gia tốc phụ thuộc khối lƣợng vật - Treo quả nặng 10g vào móc treo cuối đường ta có lực tác dụng lên nó sẽ bằng G F = m.g trong đó: g : gia tốc trọng trường m: Khối lượng của tạ và móc treo tạ - Thay đổi khối lượng của xe bằng cách đặt thêm tạ lên xe (thêm giá trị theo bảng hoặc giá trị bất kỳ để khảo sát). Khối lượng của xe được tính bằng khối lượng của hệ: Bao gồm khối lượng xe, khối lượng quả nặng và khối lượng của các phụ kiện gắn trên nó. - Gắn tấm cản quang lên xe. - Bấm nút Recort, sau đó thả cho xe chuyển động không vận tốc đầu, các thời gian t1 và Δt1 đọc trên đồng hồ đo thời gian thứ 1 và thứ 2 để tính gia tốc a1. - Sử dụng các công thức vận tốc - thời gian và các tấm cản quang có S = 0,1m ta có: 1 1 1 1 /( ) ( ) s tv t v t at a t t      (2.1) - Các thời gian t2 và 2t đọc trên đồng hồ đo thời gian thứ 3 và thứ 4 để tính gia tốc a2: 22 2 2 /( ) s tv t a t t    (2.2) - Gia tốc trung bình: 1 2 2 a a a   (2.3) - Chú ý: Lắp 2 cổng quang để đo được giá trị chính xác nhất (lắp tại 2 vị trí bất kỳ trên đường ray, hông thay đổi vị trí cổng quang cho các lần khảo sát, nên đặt 2 cổng cách nhau 40cm trở lại) PL41 - Kiểm tra lại kết quả bằng cách tính lực tác dụng lên xe có bằng lực tác dụng lên quả nặng hay không ở bảng 1: Bảng 1.1 Khối lượng xe M (kg) t1 (S) ∆t1 (S) t2 (S) ∆t2 (S) a1 (m/s) a2 (m/s) a (m/s 2 ) Lực tác dụng lên xe F=M.a (Kg.m/s 2 ) Fg=m.g (Kg.m/s 2 ) m=0.01 2.1.4.2. Gia tốc phụ thuộc lực tác dụng lên vật - Giữ nguyên khối lượng của xe (chọn khối lượng bất kỳ nhưng giữ nguyên khối lượng đó cho các lần đo, chỉ thay đổi giá trị của tạ kéo theo bảng 2). - Treo quả nặng có giá trị thay đổi theo bảng 2 vào cuối đường ray ta có lực tác dụng lên nó sẽ bằng: G F = m.g trong đó: g : gia tốc trọng trường; m: khối lượng của tạ và móc treo tạ. - Bấm vào nút Resert, thả cho xe chuyển động, các thời gian t1 và Δt1 đọc trên đồng hồ đo thời gian thứ 1 và thứ 2 để tính gia tốc a1. - Sử dụng các công thức vận tốc - thời gian và các tấm cản quang có S = 0,1m ta có: 11 1 1 /( ) ( ) . s tv t v t at a t t      - Các thời gian t2 và 2t đọc trên đồng hồ đo thời gian thứ 3 và thứ 4 để tính gia tốc a2 2 2 2 2 /( ) . s tv t a t t    PL42 - Gia tốc trung bình: 1 2 . 2 a a a   Bảng 1.2: Sự phụ thuộc gia tốc vào trọng lượng quả nặng kéo tăng dần. Trong khi tổng khối lượng M+m của xe vẫn hông đổi. (M: khối lượng xe và phụ kiện; m: khối lượng quả nặng đặt lên xe). - Tăng hối lượng của vật kéo m1 theo từng bước như bảng 1.2 và ghi kết quả đo được vào bảng: Bảng 1.2 Khối lượng xe M (kg) m1 (kg) t1 (S) ∆t1 (S) t2 (S) ∆t2 (S) a1 (m/s) a2 (m/s) a (m/s 2 ) Lực tác động lên xe F=M.a (Kg.m/s 2 ) Fg=m1.g (Kg.m/s 2 ) 0.011 0.021 0.031 0.041 0.051 0.061 0.071 2.2. Nhiệm vụ của sinh viên Câu 1: Bộ thí nghiệm trên có những ưu nhược điểm gì? Phân tích các ảnh hưởng đến sai số của bộ thí nghiệm? Nêu cách khắc phục? Câu 2: Từ những thiết bị dụng cụ trên bằng cách đề xuất thêm một số dụng cụ thí nghiệm để tiến hành một phương án kiểm chứng định luật II Niutơn? Câu 3: Từ những thiết bị dụng cụ trên bằng cách đề xuất thêm một phương án để tiến hành kiểm chứng định luật III Niutơn? Câu 4: Bộ thí nghiệm trên được sử dụng vào dạy bài nào, chương nào, lớp mấy? Câu 5: Hãy soạn giáo án đơn vị kiến thức có sử dụng bộ thí nghiệm trên vào dạy PL43 học (SV phải xác định rõ hình thức thời điểm, thời gian sử dụng thí nghiệm hoạt động của thầy và trò). Câu 6: Anh/Chị hãy triển khai dạy học với giáo án trên vào cuối buổi học tiếp theo. Câu 7: Anh/Chị hãy đánh giá phân tích những ưu, nhược điểm khi sử dụng bộ thí nghiệm trên vào dạy học. Nêu cách khắc phục nhược điểm và phát huy ưu điểm? Câu 8: Hãy đề xuất một phương án thí nghiệm mà anh/chị cho là phù hợp hơn để dạy học cùng đơn vị kiến thức đó? 3. BÀI 3: THÍ NGHIỆM VỀ CÁC LOẠI LỰC CƠ HỌC 3.1. Đề tài 1: Đo hệ số ma sát trƣợt bằng lực kế Tài liệu tham khảo - Chương 6: Cơ học vật rắn, Bài 8: Ma sát trong chuyển động lăn, trang 120-[6] - Chương 4: Bài toán ma sát, trang 83-[8] - Chương 2. Động lực học chất điểm - Bài 13. Lực ma sát - Mục I. Ma sát trượt - trang 75 - [9]. - Chương 5: Ma sát giữa các vật rắn, trang 73 [10] - Chapter 5. Applying Newton‟s Law - 5.3.Frictional - Page.146 - [12] 3.1.1. Mục đích thí nghiệm Vận dụng phương pháp động lực học để nghiên cứu lực ma sát trượt tác dụng vào vật chuyển động. 3.1.2 Cơ sở lý thuyết 3.1.2.1. Khái niệm (có file đính kèm) Ma sát là hiện tượng xuất hiện những lực và ngẫu lực có tác dụng cản trở các chuyển động hoặc các xu hướng chuyển động tương đối của hai vật trên bề mặt PL44 của nhau. Phân loại ma sát a. Ma sát t nh và ma sát động: - Ma sát được gọi là tĩnh khi giữa hai vật mới chỉ có xu hướng chuyển động tương đối nhưng còn vẫn ở trạng thái cân bằng tương đối. - Ma sát được gọi là động nếu hai vật tiếp xúc chuyển động tương đối với nhau. b. Ma sát trượt và ma sát lăn: - Nếu xu hướng chuyển động hoặc chuyển động xảy ra giữa hai vật là trượt, ta có ma sát trượt. - Nếu xu hướng chuyển động hoặc chuyển động xảy ra giữa hai vật là lăn, ta có ma sát lăn. c. Ma sát khô và ma sát ướt: - Ma sát được gọi là khô khi hai vật tiếp xúc trực tiếp với nhau. - Ma sát được gọi là ướt khi hai vật tiếp xúc gián tiếp với nhau thông qua một màng bôi trơn (dầu, hí) Ta chỉ khảo sát ma sát tĩnh và ma sát hô. - Khi một vật đang đứng yên trên mặt phẳng ngang, ta tác dụng một lực ⃗ lên vật đó theo phương ngang, với độ lớn của ngoại lực ⃗ nhỏ thì vật sẽ đứng yên. - Lúc này giữa vật và mặt bàn xuất hiện lực ma sát nghỉ, lực này cân bằng với ngoại lực ⃗. - Khi tăng độ lớn của lực ⃗ sao cho vật vẫn đứng yên thì độ lớn của lực ma sát nghỉ cũng tăng dần lên, khi vật bắt đầu chuyển động, lực ma sát nghỉ chuyển thành ma sát trượt và lực này có độ lớn bằng độ lớn của ngoại lực. y 𝑁 ⃗ �⃗� 𝑭 ⃗𝒎𝒔 𝑃 ⃗ O x PL45 Ta có thể phát biểu như sau: "Lực ma sát trượt là lực xuất hiện khi vật này trượt trên bề mặt của vật khác và đặt tại chỗ tiếp xúc của hai bề mặt". - Lực ma sát trượt cùng phương với phương chuyển động và ngược chiều với chiều chuyển động của vật. - Lực ma sát trượt phụ thuộc trạng thái mặt tiếp xúc và phụ thuộc cả vào vận tốc chuyển động tương đối giữa 2 vật. Nếu vận tốc không lớn lắm có thể coi lực ma sát trượt là hông đổi và bằng lực ma sát nghỉ cực đại. - Lực ma sát trượt luôn cùng phương, ngược chiều với vận tốc của vật và có độ lớn tỉ lệ thuận với áp lực của vật lên mặt tiếp xúc: mst t F N  Trong đó: N: Độ lớn phản lực của mặt phẳng tiếp xúc. µt: Hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào bề mặt của vật liệu Fmst: Độ lớn của lực ma sát trượt. 3.1.2.2. Hệ số ma sát trượt - Hệ số tỉ lệ giữa độ lớn của lực ma sát trượt và độ lớn của lực của phản lực được gọi là hệ số ma sát trượt, kí hiệu là: mst t F N   - Hệ số ma sát trượt không phụ thuộc vào diện tích mặt tiếp xúc mà phụ thuộc vào bản chất của hai mặt tiếp xúc và các điều kiện trên bề mặt (Có nhẵn hay không, làm bằng vật liệu gì). Nó hông có đơn vị và được dùng để tính độ lớn của lực ma sát trượt. Chứng minh: + Các lực tác dụng lên vật gồm: Ngoại lực F , Trọng lực P , Phản lực N và lực ma sát trượt mst F + Chọn hệ quy chiếu Oxy như hình vẽ. + Theo định luật II Newton ta có: y 𝑁 ⃗ �⃗� 𝑭 ⃗𝒎𝒔𝒕 𝑃 ⃗ O x PL46 mst F P N F ma    (1) + Chiếu (1) lên Ox, Oy ta có: Ox: F - = ma F- µtN =ma (*) Oy: N - P =0 N= P= mg (**) Khi vật bắt đầu chuyển động với vận tốc hông đổi, gia tốc của vật coi như bằng không (a = 0).Ta có: t t F F N 0 N      (đpcm) Bảng 3.1. Bảng hệ số ma sát trượt (gần đúng) của một số vật liệu Vật liệu Hệ số ma sát trƣợt Gỗ rắn trên gỗ rắn 0.25 Da trên gỗ 0.4 Da trên gang 0.28 Thép trên đất cứng 0.2 - 0.4 Lốp cao su trên đất cứng 0.4 - 0.6 Thép trên thép 0.2 3.1.3. Các bƣớc tiến hành thí nghiệm 3.1.3.1 Dụng cụ và lắp đặt thí nghiệm - Bảng đen, thước đo góc, lực kế, máng nghiêng bằng nhôm, hai nam châm làm giá đỡ cho máng nhôm, vật nặng bằng gỗ khối lượng m. 3.3.1.3.2. Tiến hành thí nghiệm Bƣớc 1: Vệ sinh máng nhôm và bề mặt vật nặng bằng hăn hô nhằm giảm sai số. Máng nghiêng Thước đo góc Bảng đen Vật nặng Cân điện tử PL47 Bƣớc 2: Điều chỉnh sao cho mặt phẳng chuyển động của vật nằm trên phương ngang. Bƣớc 3: Điều chỉnh cho lực kế về vị trí 0. Bƣớc 4. Xác định khối lượng của vật m. Bƣớc 5: Móc lực kế vào vật đã nằm trên máng nhôm rồi kéo từ từ lực kế theo phương ngang, chú ý hông để tay và lực kế chạm vào máng. Bƣớc 6: Tăng dần độ lớn của lực kéo. Bƣớc 7: Khi vật bắt đầu chuyển động, ghi giá trị của lực kế. Máng nghiêng Vật nặng Cân điện tử PL48 Bƣớc 8: Tính giá trị của hệ số ma sát trượt theo công thức: t F F N mg    Bƣớc 9: Thực hiện thí nghiệm nhiều lần. 3.1.4. Tính toán xử lý số liệu - Khối lượng của vật m = - Ta có bảng kết quả đo: Lần đo Độ lớn lực kế F Hệ số ma sát trượt µ △µ  1 2 3 4 5 - Sai số tương đối: ̅ 3.1.4. Kết quả và nhận xét ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. 3.1.5. Nhiệm vụ của sinh viên Câu 1: Bộ thí nghiệm trên có những ưu, nhược điểm gì? Phân tích các ảnh hưởng đến sai số của bộ thí nghiệm? Nêu cách khắc phục? PL49 msF N P y x O  Câu 2: Từ những thiết bị dụng cụ trên bằng cách đề xuất thêm một số dụng cụ thí nghiệm để tiến hành một phương án để xác định hệ số ma sát trượt? Câu 3: Từ những thiết bị dụng cụ trên bằng cách đề xuất thêm một phương án để tiến hành xác định hệ số ma sát trượt giữa gỗ và gỗ? Câu 4: Bộ thí nghiệm trên được sử dụng vào dạy bài nào, chương nào, lớp mấy? Câu 5: Hãy soạn giáo án đơn vị kiến thức có sử dụng bộ thí nghiệm trên vào dạy học (SV phải xác định rõ hình thức thời điểm, thời gian sử dụng thí nghiệm hoạt động của thầy và trò) Câu 6: Anh/Chị hãy triển khai dạy học với giáo án trên vào cuối buổi học tiếp theo. Câu 7: Anh/Chị hãy đánh giá phân tích những ưu, nhược điểm khi sử dụng bộ thí nghiệm trên vào dạy học. Nêu cách khắc phục nhược điểm và phát huy ưu điểm? Câu 8: Hãy đề xuất một phương án thí nghiệm mà anh/chị cho là phù hợp hơn để dạy học cùng đơn vị kiến thức đó? 3.2. Đề tài 2: Đo hệ số ma sát trƣợt qua góc nghiêng 3.2.1. Mục đích thí nghiệm - Vận dụng phương pháp động lực học để nghiên cứu lực ma sát trượt tác dụng vào vật chuyển động. 3.2.2. Cơ sở lý thuyết Khi một vật đang đứng yên trên mặt phẳng nghiêng, lúc này sẽ xuất hiện lực ma sát, nếu ta tăng góc nghiêng một cách từ từ, xét thời điểm vật bắt đầu chuyển động thì:  Khi 2 vật tiếp xúc nhau và trượt đối với nhau thì ở mặt tiếp xúc xuất hiện lực ma sát trượt có xu hướng ngăn cản sự trượt đó. - Chứng minh: + Chọn trục tọa độ như hình vẽ. PL50 + Các lực tác dụng lên vật thỏa mãn: ⃗ + ⃗ + ⃗ = m ⃗ (1) + Chiếu (1) lên Ox, Oy ta có: Ox: P.sinα - = ma mg.sinα - µtN = ma (*) Oy: N - P.cosα = 0 N = mg.cosα (**) + Vật bắt đầu chuyển động nên gia tốc của vật bằng 0 hay a = 0 + Thay (**) vào (*) ta có: 3.2.3. Các bƣớc tiến hành thí nghiệm 3.2.3.1. Dụng cụ và lắp đặt thí nghiệm - Bảng đen, thước đo góc, máng nghiêng bằng nhôm, hai nam châm làm giá đỡ cho máng nhôm, vật nặng bằng gỗ khối lượng m (tương tự 3.1.3.1 ) 3.2.3.2. Tiến hành thí nghiệm Bƣớc 1, 2, 3 (tương tự 3.1.3.2) Bƣớc 4: Tăng dần góc nghiêng mặt phẳng chuyển động của vật, chú ý nâng đều tay. Bƣớc 5: Khi vật bắt đầu chuyển động, ghi giá trị của góc α. Bƣớc 6: Thực hiện phép đo nhiều lần. Bƣớc 7: Tính giá trị của hệ số ma sát trượt theo công thức: µt = tan α 3.2.4. Tính toán và xử lý số liệu - Khối lượng của vật m = Lần đo Góc nghiêng Hệ số ma sát trượt µt △µt µt 1 2 3 4 5 PL51 - Sai số tương đối: t t   = 3.2.4. Kết quả và nhận xét 3.2.5. Nhiệm vụ của sinh viên Câu 1: Bộ thí nghiệm trên có những ưu, nhược điểm gì? Phân tích các ảnh hưởng đến sai số của bộ thí nghiệm? Nêu cách khắc phục? Câu 2: Từ những thiết bị dụng cụ trên bằng cách đề xuất thêm một số dụng cụ thí nghiệm để tiến hành một phương án để xác định hệ số ma sát trượt trên máng nghiêng? Câu 3: Từ những thiết bị dụng cụ trên bằng cách đề xuất thêm một phương án để tiến hành đo hệ số ma sát nghỉ trên máng nghiêng? Câu 4: Bộ thí nghiệm trên được sử dụng vào dạy bài nào, chương nào, lớp mấy? Câu 5: Hãy soạn giáo án đơn vị kiến thức có sử dụng bộ thí nghiệm trên vào dạy học (SV phải xác định rõ hình thức thời điểm, thời gian sử dụng thí nghiệm hoạt động của thầy và trò) Câu 6: Anh/Chị hãy triển khai dạy học với giáo án trên vào cuối buổi học tiếp theo. Câu 7: Anh/Chị hãy đánh giá phân tích những ưu, nhược điểm khi sử dụng bộ thí nghiệm trên vào dạy học. Nêu cách khắc phục nhược điểm và phát huy ưu điểm? Câu 8: Hãy đề xuất một phương án thí nghiệm mà anh/chị cho là phù hợp hơn để dạy học cùng đơn vị kiến thức đó? 3.3. Đề tài 3: Định luật Húc. Độ cứng của lò xo 3.3.1. Mục đích thí nghiệm - Khảo sát sự biến dạng của các lò xo gắn trên giá đỡ khi treo các quả nặng vào đầu dưới của chúng, dựa vào các kết quả thí nghiệm để phát biểu định luật Húc. - Xác định độ cứng của lò xo. 3.3.2. Cơ sở lý thuyết - Chương 2: Động lực học chất điểm. Bài 12. Trang 71-[9] PL52 - Một lò xo có độ dài ban đầu là lo có đầu trên được treo cố định vào một giá đỡ. Treo vào đầu dưới của lò xo các quả nặng có tổng trọng lượng là P. Khi đó lò xo bị biến dạng, giãn dài thêm một đoạn l và trong lò xo xuất hiện lực đàn hồi Fđh.. Lực đàn hồi này có tác dụng chống lại sự biến dạng của lò xo, nên theo định luật III Newton, nó cùng phương ngược chiều và có độ lớn bằng tổng trọng lực P của các quả nặng móc vào lò xo. - Trong thí nghiệm này ta sẽ lần lượt khảo sát xem: + Độ biến dạng l của lò xo phụ thuộc những yếu tố nào? + Quan hệ giữa độ biến dạng l của lò xo với tổng trọng lượng P của các quả nặng móc vào lò xo tuân theo quy luật nào? - Định luật Húc được phát biểu như sau: Trong giới hạn đàn hồi thì độ lớn lực đàn hồi tỉ lệ thuận với độ biến dạng của lò xo Fđh=|k.△l| với k: phụ thuộc vào độ dài, tiết diện và vật liệu làm ra lò xo. 3.3.3. Các bƣớc tiến hành thí nghiệm 3.3.3.1. Dụng cụ và lắp đặt thí nghiệm Dụng cụ thí nghiệm: - Thanh ke nhôm, treo 3 lò xo có cùng độ dài 60 mm, nhưng độ cứng khác nhau - Quả gia trọng (loại 50g), có móc treo ở hai đầu. - Bản giấy trắng dày, ép plastic, in ba thước milimet 0 270 mm , độ chia nhỏ nhất 2mm. - Nam châm đường kính 16 mm, dùng gắn bảng (4 cái). - Bảng thép, sơn tĩnh điện màu trắng, ích thước 400x550 mm. PL53 - Đế 3 chân, có vít chỉnh cân bằng - Trụ thép inoc 10 mm, dài 495 mm Lắp đặt thí nghiệm: - Dựng bảng thép lên giá đỡ. Treo 3 lò xo có độ dài giống nhau, nhưng có độ cứng khác nhau vào thanh ke nhôm lắp ở mép trên của bảng thép. Phối hợp vặn các vít chỉnh cân bằng của đế 3 chân để mặt bẳng thép thẳng đứng song song với các lò xo. - Đặt bản giấy có in 3 thước thẳng lên mặt bảng thép sao cho mỗi thước này nằm ngay phía sau mỗi lò xo. Dùng bộ bốn nam châm 16 mm đè lên mặt bản giấy có in 3 thước thẳng để ép chặt bản này vào bảng thép. 3.3.3.2 Tiến hành thí nghiệm Khảo sát những yếu tố ảnh hưởng đến độ biến dạng của lò xo Bƣớc 1: Đọc và ghi độ dài ban đầu lo của mỗi lò xo trên 3 thước milimet. Bƣớc 2: Treo vào mỗi lò xo 2 quả nặng giống nhau (loại 50 g) sao cho các quả nặng này không chạm mặt bảng thép. Đọc và ghi độ giãn dài 1l của mỗi lò xo. Bƣớc 3: Treo thêm vào mỗi lò xo 1 quả nặng. Đọc và ghi độ giãn 2l của mỗi lò xo. Khảo sát mối quan hệ giữa độ biến dạng l của lò xo với tổng trọng lượng P của các quả nặng móc vào lò xo. PL54 Bƣớc 1: Chọn một lò xo có độ cứng lớn nhất. Lần lượt treo từ 1 đến 8 quả nặng (loại 50g) vào lò xo mỗi lần thêm một quả nặng. Căn cứ vào mép mặt trên của quả nặng thứ nhất để xác định độ giãn dài l của lò xo. Đọc và ghi giá trị độ giãn dài l của lò xo tương ứng với trọng lượng P của các quả nặng trong mỗi lần đo. Bƣớc 2: Theo định luật 2 Newton, lực đàn hồi của lò xo có độ lớn bằng trọng lượng P của các quả nặng treo vào lò xo: Fđh = P. Do đó, có thể vẽ đồ thị Fđh = l biểu diễn mối quan hệ giữa lực đàn hồi Fđh và độ giãn dài l của lò xo. 3.3.3.3 Tính toán xử lý số liệu - Bảng khảo sát những yếu tố ảnh hưởng đến độ biến dạng của lò xo Lò xo 1l (mm) 2l (mm) 1 2 3 - Bảng khảo sát mối quan hệ giữa độ biến dạng l của lò xo với tổng trọng lượng P của các quả nặng móc vào lò xo. Số quả nặng Trọng lượng P (N) Độ giãn l (mm) Tỉ số l P  1 0.5 2 1 3 1.5 4 2 5 2.5 6 3 7 3.5 Theo định luật 2 Newton, lực đàn hồi của lò xo có độ lớn bằng trọng lượng P của các quả nặng treo vào lò xo: Fđh = P. Do đó, có thể vẽ đồ thị  dhF f l biểu diễn mối quan hệ giữa lực đàn hồi Fđh và độ giãn dài l của lò xo. PL55 3.3.4. Kết quả và nhận xét 3.4. Các câu hỏi thảo luận Ma sát có lợi hay có hại? Trả lời: + Có hại: Ma sát là hiện tượng môi trường tiếp xúc cản chuyển động hay chống lại huynh hướng chuyển động. + Có lợi: Có bao nhiêu loại lực ma sát? Định nghĩa ngắn gọn các lực ma sát đó? Trả lời: Không có ma sát, tất cả sẽ bị trượt đi và lăn mãi cho đến hi chúng đạt tới một vị trí thật thăng bằng đối với nhau mới thôi PL56 + Có 3 loại lực ma sát: Ma sát trượt, ma sát lăn và ma sát nghỉ. + Ma sát trượt: xuất hiện khi một vật trượt trên bề mặt của vật khác, thì bề mặt tác dụng lên vật (tại chỗ tiếp xúc) một lực ma sát trượt cản trở chuyển động của vật trên mặt đó. Lực ma sát trượt có hướng ngược với hướng của vận tốc và được tính: (t phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc). Fmst không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật. + Ma sát nghỉ: Xuất hiện ở mặt tiếp xúc của vật với bề mặt để giữ cho vật đứng yên trên bề mặt đó hi vật bị một lực tác dụng song song với mặt tiếp xúc. Lực ma sát nghỉ có hướng ngược với hướng của lực tác dụng song song với mặt tiếp xúc, có độ lớn bằng độ lớn của lực tác dụng, khi vật còn chưa chuyển động. Lực ma sát trượt nhỏ hơn lực ma sát nghỉ cực đại. + Ma sát lăn: Xuất hiện ở chỗ tiếp xúc của vật với bề mặt mà vật lăn trên đó để cản trở chuyển động lăn, có độ lớn rất nhỏ so với lực ma sát trượt. Hệ số ma sát có phụ thuộc vào khối lƣợng của vật không? Trả lời: + Hệ số ma sát không phụ thuộc vào khối lượng vật, nó phụ thuộc vào chất liệu làm nên vật; ví dụ như, nước đá trên thép có hệ số ma sát thấp (hai vật liệu có thể trượt dễ dàng trên bề mặt của nhau), cao su trên mặt đường có hệ số ma sát lớn (hai loại vật liệu không thể dễ dàng trượt trên bề mặt của nhau). Thí nghiệm trong đề tài 3 có còn chính xác không nếu sử dụng nhiều quả nặng hơn? Vì sao? Trả lời: + Trong đề tài 3, nếu ta sử dụng nhiều quả nặng hơn nhưng hông thay đổi lò xo có độ cứng cao hơn thì thí nghiệm sẽ không còn chính xác nữa. Vì lúc này trọng lượng lớn của các quả nặng sẽ làm lò xo vượt quá giới hạn đàn hồi của nó. Nêu các ví dụ chứng tỏ vai trò của lực ma sát trong cuộc sống? Trả lời: + Nhờ có ma sát ta có thể ngồi, đi lại và làm việc được dễ dàng; không có PL57 ma sát tất cả sẽ bị trượt đi. Nhờ nó mà sách vở bút mực nằm yên trên bàn, nhờ ma sát mà cái bàn không bị trượt trên sàn nhà, hông có ma sát thì các đinh ốc sẽ rơi tuột khỏi tường, âm thanh sẽ không bao giờ bị ngừng mà sẽ vang mãi mãi, So sánh ƣu và nhƣợc điểm của đề tài 1 và đề tài 2? Trả lời: + Phương pháp đo của đề tài 2 có độ chính xác cao hơn. Trong đề tài một, người thực hành thí nghiệm sẽ phải dùng tay để kéo lực kế, vì vậy sẽ gây nên sai số trong lúc đo đạc, và sai số dụng cụ. Đối với đề tài 2 sử dụng phương pháp toán học, nên chỉ có sai số tính toán. Theo anh (chị), thí nghiệm trong đề tài 1, 2 và 3 sử dụng vào dạy học đơn vị kiến thức nào, bài nào? Hình thức sử dụng thí nghiệm này là gì? Ƣu nhƣợc điểm và hƣớng khắc phục? Trả lời: - 3 đề tài này có thể được sử dụng dạy học Bài 13: Lực ma sát. - Thí nghiệm thuộc đề tài 1 và 3 được sử dụng để dạy học củng cố kiến thức; thí nghiệm thuộc đề tài 2 được sử dụng trong dạy học xây dựng kiến thức mới. - Ưu điểm: Tính trực quan cao, rẻ tiền, dễ sử dụng. - Nhược điểm: Độ chính xác chưa cao, độ bền vừa phải. Theo anh (chị), bộ thí nghiệm trên có thể cải tiến để khảo sát đƣợc đơn vị kiến thức nào nữa không? Nếu có hãy đề xuất và thực hiện ý tƣởng đó? Trả lời: - Bộ thí nghiệm trên có thể khảo sát bài toán cắt, ghép lò xo. Trong đề tài 1, thay vì kéo trực tiếp lực kế, nếu ta kéo lực kế gián tiếp qua một sợi dây vắt qua ròng rọc gắn ở đỉnh thì kết quả đo đƣợc có bị ảnh hƣởng không? Trả lời: - Bằng cách sử dụng thêm một ròng rọc gắn ở đỉnh, sẽ giúp cho độ chính xác cao hơn vì phương éo sẽ luôn song song với mặt phẳng trượt. PL58 3.5. Nhiệm vụ sinh viên - Tóm tắt kết quả bài thí nghiệm theo chủ đề. - Phân tích ưu nhược điểm bộ thí nghiệm ban đầu, đưa ra hướng cải tiến hoặc ý tưởng chế tạo bộ thí nghiệm mới - Đưa ra hình thức sử dụng, loại thí nghiệm, đơn vị kiến thức sử dụng dạy học với bộ thí nghiệm trên. - Đại diện nhóm tiến hành sử dụng bộ thí nghiệm đó vào dạy học (đã soạn giáo án ở nhà, có thể tham khảo 1. Bộ SGK VL 10, 11, 12, NXB GD; 2.1. Bộ SGV VL 10, 11, 12, NXBGD; 3. Bộ thiết kế bài giảng Vật lí 10, 11, 12. Trần Thúy Hằng, NXB HN). - Các thành viên trong lớp đánh giá bài dạy của nhóm. - Giáo viên tổng hợp các ý kiến và đưa ra nhận xét. 3.6. Chế tạo bộ thí nghiệm dùng trong giảng dạy Vật lí phổ thông Đề tài: Khảo sát định luật III Newton 1. Mục đích thí nghiệm Nghiệm định luật III Newton. 1.1. Cơ sở lý thuyết - Xét mối quan hệ giữa các lực tương tác giữa hai vật. Nếu ta gọi F 12 là lực mà vật thứ nhất tác động lên vật thứ hai (quy ước gọi là lực), còn F 21 là lực mà vật thứ hai tác động trở lại vật thứ nhất (quy ước gọi là phản lực) thì định luật III được phát biểu như sau: F F 12 21   - Cần phải lưu ý rằng tên gọi lực và phản lực chỉ có tính quy ước. Nội dung của định luật III tuy đơn giản nhưng phải nhớ rằng điểm đặt của lực và phản lực là hai điểm khác nhau: điểm đặt của lực F 12 là vật hai còn điểm đặt của lực F21 là vật một. Do đó hai lực này không triệt tiêu tác dụng của nhau PL59 1.2. Chế tạo và lắp ráp bộ thí nghiệm 1.2.1 Dụng cụ - Hai lực kế có gắn hai nam châm nhỏ như hình vẽ. - Một bảng thép để gắn cố định hai lực kế. 1.2.2. Lắp ráp và tiến hành thí nghiệm - Hiệu chỉnh lực kế về mức chuẩn.(Vạch 0.0) - Gắn hai lực kế lên bảng thép. - Kết nối hai lực kế lại với nhau như hình. - Đọc và ghi lại số chỉ của hai lực kế. - Cố định một lực kế, kéo lực kế còn lại dọc theo đường thẳng cùng phương với trục hai lực kế một khoảng bất kỳ. - Đọc và ghi số chỉ hai lực kế. - Thực hiện thí nghiệm nhiều lần và so sánh số chỉ của hai lực kế trong mỗi lần đo. Bảng kết quả Lần đo F1 F2 F1/F2 1 2 3 4 5 PL60 PHỤ LỤC 4 PHIẾU ĐIỀU TRA THỰC TRẠNG DẠY HỌC HỌC PHẦN THỰC HÀNH DẠY HỌC THÍ NGHIỆM VẬT LÍ PHỔ THÔNG, PHIẾU THAM KHẢO Ý KIẾN GIẢNG VIÊN VỀ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM VÀO DẠY HỌC VẬT LÍ TẠI CÁC TRƢỜNG ĐÀO TẠO SƢ PHẠM - Đơn vị công tác:.................................................. - Thâm niên công tác:................... Giới tính: 1. Nam  2. Nữ  Câu 1. Hình thành và phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí có vai trò như thế nào đối với đào tạo giáo viên tại các trường sư phạm?  Rất quan trọng  Quan trọng  Không quá quan trọng  Không quan trọng Câu 2. Mức độ đáp ứng của năng lự sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí đối với SV hi ra trường:  Rất tốt  Tốt  Vừa đủ  Chưa đủ Câu 3. Năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí và năng lực thực nghiệm có quan hệ như thế nào với nhau?  Nội hàm rộng hơn  Như nhau  Nội hàm hẹp hơn Câu 4. Năng lực sử dụng thí nghiệm bao gồm các nhóm năng lực thành tố nào sau đây. PL61  Năng lực sử dụng thí nghiệm trong nghiên cứu  Năng lực sử dụng thí nghiệm trong tổ chức hoạt động học tập  Năng lực sửa chữa và chế tạo thí nghiệm Câu 5. Đánh giá mức độ quan trọng của các nhóm năng lực thành tố (thầy cô đánh theo thứ tự 1, 2, 3):  Năng lực sử dụng thí nghiệm trong nghiên cứu  Năng lực sử dụng thí nghiệm trong tổ chức hoạt động học tập  Năng lực sửa chữa và chế tạo thí nghiệm  Mức độ như nhau Câu 6. Mức độ đáp ứng về trang thiết bị thí nghiệm được trang bị tại phòng thí nghiệm như thế nào?  Rất tốt  Tốt  Vừa đủ  Chưa thật đáp ứng Câu 7. Các thiết bị thí nghiệm được trang bị dùng rèn luyện năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học bao gồm:  Thiết bị truyền thống  Thiết bị hiện đại  Thiết bị tự làm  Cả 3 loại thiết bị trên Câu 8. Sự cần thiết của việc chế tạo các thiết bị thí nghiệm dùng vào dạy học các học phần này là:  Không cần thiết  Không quá cần thiết  Cần thiết  Rất cần thiết Câu 9. Hãy sắp xếp theo mức độ quan trọng của các loại thí nghiệm đối với việc PL62 hình thành và phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí.  Thiết bị truyền thống  Thiết bị hiện đại  Thiết bị tự làm  Như nhau Câu 10. Với quy trình dạy học hiện tại, quý thầy cô hãy sắp xếp mức độ ưu tiên của nhóm năng lực thành tố được ưu tiên để rèn luyện cho SV (thầy cô đánh theo thứ tự 1, 2, 3):  Năng lực sử dụng thí nghiệm trong nghiên cứu  Năng lực sử dụng thí nghiệm trong tổ chức hoạt động học tập  Năng lực sửa chữa và chế tạo thí nghiệm  Mức độ như nhau Câu 11. Quý thầy cô sử dụng hình thức kiểm tra đánh giá nào trong học phần rèn luyện năng lực nói trên.  Đánh giá cuối kì  Đánh giá quá trình  Cả hai Câu 12. Việc triển khai các hình thức kiểm tra đánh giá hác là:  Không cần thiết  Cần thiết nhưng hông đủ thời gian  Cần thiết nhưng hông đủ nhân lực  Cả 2 và 3 Câu 13. Sự tương tác giữa GV và SV trong học phần hình thành và phát triển năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí:  Đủ  Vừa đủ  Chưa đủ Câu 14. Có cần thiết tăng cường công nghệ thông tin để hỗ trợ phát triển năng PL63 lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí hay không?  Không cần  Không quá quan trọng  Quan trọng  Rất quan trọng Câu 15. Năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí chủ yếu được hình thành và phát triển thông qua các học phần nào? ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. Câu 16. Quý thầy cô cho biết quy trình rèn luyện năng lực sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí? ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. Câu 17. Những hạn chế cần khắc phục? ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. PL64 PHIẾU THAM KHẢO Ý KIẾN SINH VIÊN - Khóa học:. - Trường:Giới tính: 1. Nam  2. Nữ  Câu 1. Mức độ sử dụng thí nghiệm vào dạy học của bạn như thế nào?  Rất tốt  Tốt  Vừa đủ  Chưa tốt Câu 2. Yếu tố nào quan trọng nhất trong việc sử dụng thí nghiệm vào dạy học thành công?  Sử dụng thí nghiệm để nghiên cứu  Sử dụng thí nghiệm tổ chức các hoạt động dạy học  Sửa chữa và chế tạo được các bộ thí nghiệm  Cả 3 Câu 3. Việc tiếp cận và tiến hành thí nghiệm trong những buổi đầu của bạn:  Rất hó hăn  Khó hăn  Bình thường  Dễ dàng Câu 4. Sự tương tác của bạn với giảng viên đã đáp ứng được nhu cầu cá nhân trong việc giải quyết các nhiệm vụ học tập như thế nào?  Đủ  Vừa đủ  Ít tương tác  Không tương tác Câu 5. Khi gặp khó hăn trong học tập học phần thí nghiệm, bạn tìm đến phương án nào? PL65  Tự lực  Nhờ bạn  Nhờ thầy  Bỏ qua Câu 6. Khi tập giảng và đi thực tập, bạn gặp hó hăn trong hâu nào?  Sử dụng thí nghiệm để nghiên cứu  Sử dụng thí nghiệm tổ chức các hoạt động dạy học  Cả 2 Câu 7. Khi học học phần thí nghiệm, sự hứng thú và tích cực trong học tập của bạn thường diễn ra:  Cả kì học  Cuối kì, khi có kiểm tra  Tùy thời điểm Câu 8. So sánh thiết bị thí nghiệm ở phổ thông và trong trường đại học có giống nhau không?  Phổ thông đa dạng hơn  Đại học đa dạng hơn  Như nhau Câu 9. Bạn tự tin nhất với năng lực nào?  Sử dụng thí nghiệm để nghiên cứu  Sử dụng thí nghiệm tổ chức các hoạt động dạy học  Sửa chữa và chế tạo được các bộ thí nghiệm  Cả 3 Câu 10. Việc xác định thời điểm, thời gian và hình thức sử dụng thí nghiệm vào dạy học như thế nào?  Rất khó  Khó  Bình thường PL66  Dễ Câu 11. Mức độ sử dụng thí nghiệm vào dạy học thực tế ở phổ thông so với mức độ được dạy ở đại học như thế nào?  Khó hơn  Ngang nhau  Không bằng Câu 12. Bạn thấy cần trau dồi thêm điều gì khi học các học phần thí nghiệm?  Sử dụng thí nghiệm để nghiên cứu  Sử dụng thí nghiệm tổ chức các hoạt động dạy học  Sửa chữa và chế tạo được các bộ thí nghiệm  Cả 3 Câu 13. Bạn có yêu cầu gì với giảng viên dạy học các học phần thí nghiệm ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. Câu 14. Bạn gặp hó hăn gì hi tham gia các học phần thí nghiệm ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. .................................................................................................................................