ĐẠI HỌC HUẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN HOÀNG ANH

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO THEO

HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA

HỌC SINH TRONG DẠY HỌC PHẦN “CƠ HỌC” VẬT LÍ

LỚP 12 NÂNG CAO

LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC

HUẾ - NĂM 2015

ĐẠI HỌC HUẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN HOÀNG ANH

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO THEO

HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA

HỌC SINH TRONG DẠY HỌC PHẦN “CƠ HỌC” VẬT LÍ

LỚP 12 NÂNG CAO

Chuyên ngành : Lý luận và Phương pháp dạy học môn Vật lí

Mã số : 62 14 01 11

LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. LÊ VĂN GIÁO

HUẾ - NĂM 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả luận án

Nguyễn Hoàng Anh

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi,

các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực và

chưa từng được công bố trong bất kì một công trình nào khác.

Lời cảm ơn

Tác giả luận án

Nguyễn Hoàng Anh

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến

PGS.TS. Lê Văn Giáo đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tác

giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án.

Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám Đốc, Ban Đào

tạo Sau Đại học, Ban Giám Hiệu trường Đại học sư phạm,

Phòng Đào tạo Sau Đại học, Ban chủ nhiệm khoa Vật lí và tổ

bộ môn phương pháp giảng dạy Vật lí trường Đại học sư

phạm - Đại học Huế cùng qúi thầy, cô giáo ở các trường

THPT Thiên Hộ Dương, THPT Thành Phố Cao Lãnh, THPT

Đốc Binh Kiều, THPT Tháp Mười và THPT Lấp Vò 2 đã tạo

mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong suốt thời gian thực

nghiệm sư phạm và hoàn thành luận án.

Tác giả cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành

đến PGS.TS.Lê Công Triêm và PGS.TS.Trần Huy Hoàng

đã dành nhiều thời gian góp ý cho tác giả trong thời gian

nghiên cứu và hoàn chỉnh luận án.

Tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè và

đồng nghiệp đã giúp đỡ và động viên tác giả trong suốt

thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận án.

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CHỮ VIẾT TẮT VIẾT ĐẦY ĐỦ

DH Dạy học

DHVL Dạy học vật lí

ĐC Đối chứng

GQVĐ Giải quyết vấn đề

GV Giáo viên

HĐNT Hoạt động nhận thức

HS Học sinh

MVT Máy vi tính

PPDH Phương pháp dạy học

QTDH Qúa trình dạy học

SGK Sách giáo khoa

SGV Sách giáo viên

TBTN Thiết bị thí nghiệm

THCS Trung học cơ sở

THPT Trung học phổ thông

TN Thí nghiệm

TTC Tính tích cực

ThN Thực nghiệm

TNSP Thực nghiệm sư phạm

TNTT Thí nghiệm tự tạo

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài .............................................................................................................. 1

2. Mục đích nghiên cứu của đề tài ...................................................................................... 3

3. Giả thuyết khoa học ........................................................................................................ 3

4. Nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................................................... 4

5. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................................... 4

6. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................................ 4

7. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................ 4

8. Những đóng góp mới của luận án .................................................................................. 5

9. Cấu trúc của luận án ........................................................................................................ 6

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Những nghiên cứu về tính tích cực nhận thức của học sinh trong dạy học ở trường

phổ thông ............................................................................................................................. 7

1.2. Những nghiên cứu về tự tạo thí nghiệm và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học

vật lí ................................................................................................................................... 11

1.2.1. Những nghiên cứu ngoài nước ............................................................................... 11

1.2.2. Những nghiên cứu trong nước ................................................................................ 13

1.3. Những vấn đề đặt ra cần giải quyết ........................................................................... 22

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ

NGHIỆM TỰ TẠO THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC

CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG

2.1. Hoạt động nhận thức .................................................................................................. 24

2.1.1. Khái niệm ................................................................................................................ 24

2.1.2. Hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí ......................................... 24

2.1.2.1. Quá trình nhận thức của học sinh ........................................................................ 24

2.1.2.2. Các hành động của học sinh trong nhận thức vật lí ............................................ 26

2.1.2.3. Các thao tác trong hoạt động nhận thức vật lí ..................................................... 27

2.1.3. Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học giải quyết vấn đề ....... 28

2.1.3.1. Tình huống có vấn đề trong dạy học vật lí .......................................................... 28

2.1.3.2. Các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí ............... 29

2.2. Tích cực hóa họat động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí ...................... 31

2.2.1. Tính tích cực ........................................................................................................... 31

2.2.2. Cơ sở của việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy

học vật lí .......................................................................................................................... 32

2.2.3. Những biểu hiện của tính tích cực nhận thức ........................................................ 34

2.2.4. Các biện pháp phát huy tính tích cực nhận thức .................................................... 35

2.3. Thí nghiệm tự tạo ....................................................................................................... 36

2.3.1. Khái niệm ................................................................................................................ 36

2.3.2. Phân loại thí nghiệm tự tạo ..................................................................................... 37

2.3.2.1. Thí nghiệm tự tạo đơn giản.................................................................................. 38

2.3.2.2. Thí nghiệm tự tạo phức tạp .................................................................................. 38

2.3.2.3. Thí nghiệm tự tạo hiện đại ................................................................................... 38

2.3.3. Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm tự tạo ............................................................. 39

2.3.4. Thí nghiệm tự tạo trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong

dạy học vật lí ..................................................................................................................... 39

2.3.4.1. Thí nghiệm tự tạo góp phần kích thích hứng thú học tập vật lí của học sinh .... 40

2.3.4.2. Thí nghiệm tự tạo là phương tiện phát huy tính tự lực và sáng tạo của học sinh

........................................................................................................................................... 41

2.3.4.3. Thí nghiệm tự tạo góp phần rèn luyện kỹ năng thực hành cho học sinh ........... 42

2.3.4.4. Thí nghiệm tự tạo trong kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng kỹ xảo của học

sinh ..................................................................................................................................... 44

2.4. Tự tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí ................................................... 45

2.4.1. Tự tạo thí nghiệm .................................................................................................... 45

2.4.1.1. Các yêu cầu đối với việc tự tạo thí nghiệm ......................................................... 45

2.4.1.2. Quy trình tự tạo thí nghiệm trong dạy học vật lí ................................................. 46

2.4.2. Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí ...................................................... 52

2.4.2.1. Các yêu cầu khi sử dụng thí nghiệm tự tạo ......................................................... 52

2.4.2.2. Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí với sự hỗ trợ của

thí nghiệm tự tạo ............................................................................................................... 53

2.5. Thực trạng dạy học phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao ............................................. 58

2.5.1. Mục đích điều tra .................................................................................................... 59

2.5.2. Phương pháp điều tra .............................................................................................. 59

2.5.3. Kết quả điều tra ....................................................................................................... 60

Kết luận chương 2 ........................................................................................................ 64

CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY

HỌC VẬT LÍ LỚP 12 NÂNG CAO PHẦN “CƠ HỌC”

3.1. Đặc điểm phần “Cơ học” trong chương trình vật lí 12 nâng cao ............................. 66

3.2. Tự tạo các thí nghiệm trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao ........................ 70

3.2.1. Thí nghiệm sóng dừng ............................................................................................ 70

3.2.2. Thí nghiệm ghi đồ thị dao động điều hòa .............................................................. 80

3.2.3. Thí nghiệm bảo toàn momen động lượng .............................................................. 84

3.2.4. Thí nghiệm momen động lượng của vật rắn đối với trục quay ............................. 89

3.2.5. Thí nghiệm giao thoa sóng nước ............................................................................ 91

3.2.6. Thí nghiệm khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn .......................................... 95

3.2.7. Thí nghiệm momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng

đối với trục quay..............................................................................................................100

3.2.8. Thí nghiệm hiện tượng cộng hưởng .....................................................................105

3.2.9. Thí nghiệm sự phản xạ sóng .................................................................................107

3.3. Tiến trình tổ chức dạy học một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao

với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo ................................................................................110

3.3.1. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Phản xạ sóng. Sóng dừng” ................................110

3.3.1.1. Tiến trình xây dựng kiến thức ...........................................................................110

3.3.1.2. Tiến trình dạy học kiến thức ..............................................................................112

3.3.2. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Phương trình động lực học của vật rắn quay

quanh một trục cố định” ..................................................................................................116

3.3.2.1. Tiến trình xây dựng kiến thức ...........................................................................116

3.3.2.2. Tiến trình dạy học kiến thức ..............................................................................117

3.3.3. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Momen động lượng. Định luật bảo toàn momen

động lượng” .....................................................................................................................122

3.3.3.1. Tiến trình xây dựng kiến thức ...........................................................................122

3.3.3.2. Tiến trình dạy học kiến thức (xem phụ lục) ......................................................123

Kết luận chương 3 .......................................................................................................123

CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

4.1. Khái quát về thực nghiệm sư phạm .........................................................................125

4.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm .................................................................................131

Kết luận chương 4 .......................................................................................................146

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ................................................................................148

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..............................................................................................151

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC 1. Đơn xác nhận ………………………………………………………P1

PHỤ LỤC 2. Phiếu điều tra ………………………………………………………P5

PHỤ LỤC 3. Kết quả điều tra………………………………………………. ..... P10

PHỤ LỤC 4. Tiến trình tổ chức dạy học ............................................................ P14

PHỤ LỤC 5. Bảng thuyết minh của học sinh về thiết kế, chế tạo thí nghiệm ..... P39

PHỤ LỤC 6. Đề kiểm tra .................................................................................. P44

PHỤ LỤC 7. Một số hình ảnh thực nghiệm sư phạm ......................................... P54

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1. Bảng thống kê các trường, GV và HS tham gia điều tra ................................ 59

Bảng 2.2. Kết quả điều tra về TBTN ở một số trường phổ thông ................................... 60

Bảng 2.3. Kết quả điều tra về phương pháp dạy học của GV ......................................... 61

Bảng 2.4. Các mức độ sử dụng TN của GV trong DH .................................................... 61

Bảng 2.5. Những khó khăn khi sử dụng TNTT trong DH .............................................. 62

Bảng 2.6. Các mức độ sử dụng TNTT để kiểm chứng kiến thức trong DHVL ............. 62

Bảng 3.1. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài sợi dây ................................................... 72

Bảng 3.2. Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng của sợi dây .............................................. 73

Bảng 3.3. Sóng dừng phụ thuộc vào tần số ...................................................................... 73

Bảng 3.4. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài sợi dây (bộ rung mô-tơ điện) ................ 76

Bảng 3.5. Sóng dừng phụ thuộc tần số (bộ rung mô-tơ điện) ......................................... 76

Bảng 3.6. Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng dây (bộ rung mô-tơ điện) ...................... 77

Bảng 3.7. Giá trị biên độ và chu kì của con lắc lò xo được xác định từ TN ................... 83

Bảng 3.8. Chu kì dao động của con lắc phụ thuộc vào chiều dài l của sợi dây .............. 98

Bảng 3.9. Chu kì dao động của con lắc không phụ thuộc vào khối lượng m ................. 99

Bảng 3.10. Chu kì dao động của con lắc không phụ thuộc vào góc lệch ..................100

Bảng 4.1. Các lớp đối chứng và thực nghiệm vòng 1 ....................................................126

Bảng 4.2. Bảng thống kê sĩ số và kết quả học tập môn vật lí ở các lớp thực nghiệm và

đối chứng vòng 1 .............................................................................................................127

Bảng 4.3. Các lớp đối chứng và thực nghiệm sư phạm vòng 2 .....................................127

Bảng 4.4. Bảng thống kê sĩ số và kết quả học tập môn vật lí ở các lớp thực nghiệm và

đối chứng vòng 2 .............................................................................................................128

Bảng 4.5. Bảng thống kê điểm số của bài kiểm tra 15 phút ..........................................134

Bảng 4.6. Bảng các tham số thống kê thực nghiệm sư phạm vòng 1 ...........................134

Bảng 4.7. Bảng thống kê điểm số (xi) của bài kiểm tra 15 phút lần 1 ...........................140

Bảng 4.8. Bảng thống kê điểm số (xi) của bài kiểm tra 15 phút lần 2 ...........................140

Bảng 4.9. Bảng thống kê điểm số (xi) của bài kiểm tra 45 phút ....................................140

Bảng 4.10. Bảng thống kê điểm số (xi) của 3 bài kiểm tra ............................................141

Bảng 4.11. Bảng phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra ................................................141

Bảng 4.12. Bảng phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra ..................................141

Bảng 4.13. Bảng tổng hợp các tham số thống kê ...........................................................144

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1. Hình ảnh sóng dừng trên sợi dây ...................................................................... 26

Hình 2.2. TN bảo toàn momen động lượng ..................................................................... 37

Hình 2.3. TN về định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt ...................................................................... 38

Hình 2.4. TN về chuyển động bằng phản lực .................................................................. 38

Hình 2.5. Thiết bị theo dõi tự động năng lượng mặt trời ................................................. 38

Hình 2.6a.b. Kết quả TN momen quán tính ..................................................................... 40

Hình 2.7a.b. TN momen quán tính (nhóm 1 thiết kế, chế tạo) ........................................ 41

Hình 2.8a.b. TN momen quán tính (nhóm 2 thiết kế, chế tạo) ........................................ 42

Hình 2.9a.b. TN sự phản xạ sóng (HS thiết kế, chế tạo) ................................................. 45

Hình 2.10. Phương án tự tạo TN sóng dừng .................................................................... 50

Hình 2.11a.b. TN sóng dừng ............................................................................................ 51

Hình 2.12. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây............................................ 51

Hình 2.13. Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng dây của sợi dây ..................................... 52

Hình 2.14. Sóng dừng phụ thuộc vào tần số .................................................................... 52

Hình 2.15a.b. TN bảo toàn momen động lượng (khung quay quanh trục) ..................... 54

Hình 2.16a.b. TN ghi đồ thị dao động điều hòa của con lắc lò xo .................................. 56

Hình 2.17. HS tiến hành TN với ghế xoay ...................................................................... 57

Hình 3.1. Bộ nguồn dao động là động cơ với vòng lệch tâm .......................................... 70

Hình 3.2. Phương án tự tạo TN sóng dừng (bộ rung mô-tơ điện) ................................... 74

Hình 3.3a.b. TN sóng dừng (bộ rung mô-tơ điện) ........................................................... 75

Hình 3.4. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây (bộ rung mô-tơ điện) .......... 76

Hình 3.5. Sóng dừng phụ thuộc vào tần số (bộ rung mô-tơ điện) ................................... 77

Hình 3.6. Giải thích sự tạo thành sóng dừng trên sợi dây ................................................ 79

Hình 3.7. Hình dạng sóng dừng ở những thời điểm khác nhau ...................................... 79

Hình 3.8a.b. TN ghi đồ thị dao động điều hòa ................................................................. 81

Hình 3.9a.b. TN ghi đồ thị dao động điều hòa của con lắc lò xo .................................... 82

Hình 3.10. Đường biểu diễn đồ thị dao động của con lắc lò xo ...................................... 82

Hình 3.11. TN ghế xoay.................................................................................................... 87

Hình 3.12. HS tiến hành TN với ghế xoay ....................................................................... 87

Hình 3.13a.b. Tiến hành TN với người gỗ ....................................................................... 88

Hình 3.14. Con quay dân gian .......................................................................................... 89

Hình 3.15. TN con quay.................................................................................................... 90

Hình 3.16ab. Tiến hành TN với con quay ........................................................................ 90

Hình 3.17a.b. Chuyển động của con quay ....................................................................... 90

Hình 3.18. TN giao thoa sóng nước ................................................................................. 91

Hình 3.19. TN giao thoa sóng nước ................................................................................. 92

Hình 3.20a.b. Hiện tượng giao thoa sóng nước ............................................................... 93

Hình 3.21. Hiện tượng nhiễu xạ của sóng ........................................................................ 93

Hình 3.22. Đường truyền của hai sóng từ hai nguồn dao động S1 và S2 đến M ........... 94

Hình 3.23. Đồng hồ đo thời gian hiện số ......................................................................... 96

Hình 3.24a.b. Sơ đồ mạch xử lí trung tâm và mạch hiển thị ........................................... 97

Hình 3.25a.b. Sơ đồ mạch nguồn ổn áp 5V và mạch cảm biến hồng ngoại ................... 97

Hình 3.26. TN khảo sát chu .............................................................................................. 98

kì dao động của con lắc đơn ............................................................................................. 98

Hình 3.27. Chu kì dao động của con lắc đơn khi chiều dài của con lắc thay đổi ........... 98

Hình 3.28. Chu kì dao động của con lắc đơn khi khối lượng m của con lắc thay đổi .... 99

Hình 3.29a.b. TN momen quán tính ...............................................................................101

Hình 3.30. Sự phân bố các thanh gỗ bên trong hộp .......................................................101

Hình 3.31a.b. TN momen quán tính (hai hộp tròn) .......................................................102

Hình 3.32. Hợp lực tác dụng lên hộp tròn ......................................................................102

Hình 3.33. Đĩa tròn và vành tròn ..................................................................................103

Hình 3.34a.b. TN momen quán tính (đĩa tròn, vành tròn) .............................................104

Hình 3.35. TN hiện tượng cộng hưởng ..........................................................................106

Hình 3.36a.b. Hiện tượng cộng hưởng của con lắc đơn ................................................106

Hình 3.37a.b. TN sự phản xạ sóng .................................................................................107

Hình 3.38a.b. TNTT sự phản xạ sóng ............................................................................108

Hình 3.39. Sự phản xạ sóng ............................................................................................109

DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ

Sơ đồ 2.1. Các giai đoạn của DH GQVĐ ........................................................................ 30

Sơ đồ 2.2. Mô tả quá trình đồng hóa điều ứng ................................................................. 33

Sơ đồ 2.3. Quy trình tự tạo thí nghiệm ............................................................................ 49

Sơ đồ 2.4. Quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL ................... 58

Sơ đồ 3.1. Cấu trúc nội dung phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao ..................................... 66

Sơ đồ 3.2. Cấu trúc logic các kiến thức của chương“Động lực học vật rắn” .................. 68

Sơ đồ 3.3. Cấu trúc logic các kiến thức của chương “Dao động cơ” .............................. 68

Sơ đồ 3.4. Cấu trúc logic các kiến thức của chương “Sóng cơ” ...................................... 69

Sơ đồ 3.5. Các nội dung kiến thức có thể minh họa bằng TNTT .................................... 69

Sơ đồ 3.6. Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Phản xạ sóng. Sóng dừng”

.........................................................................................................................................112

Sơ đồ 3.7. Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Phương trình động lực học

của vật rắn quay quanh một trục cố định” ......................................................................117

Sơ đồ 3.8. Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Momen động lượng. Định

luật bảo toàn momen động lượng” .................................................................................123

Biểu đồ 4.1. Biểu đồ phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra...........................................141

Đồ thị 4.1. Đồ thị phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra ................................................141

Biểu đồ 4.2 . Biểu đồ phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra ............................142

Đồ thị 4.2. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra ..................................142

1

PHẦN MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài

Chúng ta đang sống trong thế kỷ XXI, thế kỷ mà tri thức của con người được

xem là yếu tố quyết định đến sự phát triển của xã hội. Để đáp ứng được sự phát

triển ngày càng cao của xã hội thì nguồn lực về con người được xem là yếu tố quyết

định, điều đó đã đặt ra cho ngành giáo dục nhiệm vụ là phải đào tạo ra những con

người mới có đủ phẩm chất và năng lực; năng động và sáng tạo đáp ứng được với

trình độ phát triển của xã hội. Muốn vậy, đòi hỏi ngành giáo dục phải có sự đổi mới

một cách toàn diện về mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học (PPDH) theo

hướng phát huy tính tích cực (TTC), tự lực và sáng tạo của học sinh (HS).

Mục tiêu của giáo dục phổ thông hướng tới là dạy học (DH) phải phát huy

được TTC, tự giác, chủ động và sáng tạo của HS. Điều đó đã được cụ thể hóa tại

điều 28 của Luật Giáo Dục (2005): “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát

huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm

của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo

nhóm; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm,

đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” [62]. Vấn đề đổi mới PPDH,

tiếp tục được quán triệt trong Chiến lược phát triển Giáo dục giai đoạn từ năm

2001 - 2010, tại mục 5.2 đã ghi rõ: “Đổi mới và hiện đại hóa phương pháp giáo

dục. Chuyển từ việc truyền thụ tri thức thụ động, thầy giảng, trò ghi sang hướng

dẫn người học chủ động tư duy trong quá trình tiếp thu tri thức; dạy cho người học

phương pháp tự học, tự thu nhận thông tin một cách có hệ thống và có tư duy phân

tích, tổng hợp; phát triển năng lực cho mỗi cá nhân; tăng cường tính chủ động, tính

tự chủ của HS, sinh viên trong quá trình học tập…”[6].

Thực trạng DHVL ở các trường phổ hiện nay cho thấy, việc dạy học vật lí vẫn

còn mang nặng thuyết trình, truyền thụ kiến thức một chiều, người dạy chỉ chú

trọng giảng giải, minh họa và thông báo kiến thức có sẵn, còn HS chỉ ngồi nghe,

tiếp thu kiến thức và ghi nhớ một cách thụ động, vẫn chưa chú trọng đến việc khai

thác các phương tiện DH và thí nghiệm (TN) trong DH. Do đó, để nâng cao chất

lượng giáo dục nhằm đào tạo thế hệ HS trở thành những người lao động mới đáp

2

ứng nguồn nhân lực cho sự nghiệp phát triển đất nước tại Hội nghị lần thứ 8, Ban

Chấp hành Trung ương khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo,

đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa - hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường

định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế đã chỉ rõ: “Tiếp tục đổi mới mạnh

mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động,

sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp

đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích

tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển

năng lực…”. Nghị quyết số 29-NQ/TW đã nhấn mạnh trong quá trình giáo dục

phải phát huy TTC, chủ động và sáng tạo của HS, HS phải là chủ thể tích cực của

quá trình nhận thức và chủ động trong việc chiếm lĩnh tri thức [17].

Việc nâng cao chất lượng giáo dục nhằm đào tạo thế hệ trẻ trở thành những

người lao động mới đáp ứng nguồn nhân lực cho sự nghiệp phát triển đất nước phải

gắn liền với việc đổi mới mục tiêu, nội dung và PPDH. Ở trường phổ thông, HS

không những phải nắm vững nội dung kiến thức môn học mà còn phải có khả năng

vận dụng những kiến thức đó vào trong thực tiễn đời sống và sản xuất, phải có

những kĩ năng cần thiết của người lao động mới. Đối với DH môn vật lí ở trường

phổ thông, mục tiêu đó được cụ thể trong bốn nhiệm vụ: giáo dưỡng, giáo dục, phát

triển và giáo dục kỹ thuật tổng hợp. Trong đó phát triển năng lực cho HS, đặc biệt

là năng lực nhận thức là nhiệm vụ rất quan trọng. Phát triển năng lực nhận thức cho

HS bao gồm: rèn luyện những thao tác hành động, phương pháp nhận thức cơ bản,

công cụ để HS chiếm lĩnh kiến thức, vận dụng sáng tạo kiến thức GQVĐ trong học

tập và hoạt động thực tiễn.

Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, các kiến thức vật lí đều được rút ra

từ những quan sát và TN. Những định luật hay thuyết vật lí cũng chỉ trở thành kiến

thức vật lí khi được thực nghiệm kiểm chứng. Bởi vậy, trong dạy học vật lí (DHVL)

ở trường phổ thông TN luôn giữ một vai trò hết sức quan trọng, có tác dụng to lớn

trong việc nâng cao chất lượng chiếm lĩnh kiến thức, kĩ năng của HS. Mặt khác, sự

cần thiết của TN trong DHVL ở trường phổ thông còn được quy định bởi quy luật

3

nhận thức chung của con người mà Lênin đã chỉ ra: “Từ trực quan sinh động đến tư

duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng đến trực quan sinh động” [45].

Tuy nhiên, thực tế cho thấy việc sử dụng TN trong DH đang gặp nhiều khó

khăn, do nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan khác nhau. Trong đó, một

trong những nguyên nhân cơ bản là do thiết bị thí nghiệm (TBTN) được trang bị

chưa đáp ứng được đòi hỏi của việc DHVL theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS,

điều đó phần nào đã ảnh hưởng đến chất lượng của việc DHVL ở trường phổ thông

hiện nay. Trong chương trình vật lí phổ thông có nhiều hiện tượng, quá trình vật lí

phức tạp cần được trực quan hóa qua TN nhưng với những TN trong danh mục tối

thiểu thì không thể đáp ứng đủ. Do đó hướng nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí

nghiệm tự tạo (TNTT) trong DHVL là một hướng đang được quan tâm ở nhiều

nước trên thế giới.

Phần Cơ học vật lí 12 nâng cao là phần tương đối khó, các hiện tượng có tính

trừu tượng, vì vậy cần phải được trực quan hóa trong QTDH. Tuy nhiên, các TBTN

ở phần này ở một số trường phổ thông còn hạn chế, do đó để góp phần nâng cao

hiệu quả DH phần này chúng tôi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài: Xây dựng và sử

dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học

sinh trong dạy học phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao.

2. Mục đích nghiên cứu của đề tài

Đề xuất quy trình tự tạo thí nghiệm và vận dụng quy trình đó vào tự tạo một số

thí nghiệm phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao trung học phổ thông.

Đề xuất quy trình sử dụng thí nghiệm tự tạo và vận dụng quy trình đó vào thiết

kế tiến trình dạy học một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao trung học

phổ thông theo hướng phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh.

3. Giả thuyết khoa học

Nếu đề xuất được quy trình tự tạo thí nghiệm và quy trình sử dụng thí

nghiệm tự tạo, trên cơ sở đó tự tạo các thí nghiệm và sử dụng vào tổ chức hoạt

động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí thì sẽ phát huy được tính tích

cực nhận thức của học sinh trong học tập, qua đó nâng cao hiệu quả dạy học vật

lí ở trường phổ thông.

4

4. Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích nghiên cứu, đề tài cần thực hiện những nhiệm vụ sau:

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về HĐNT của HS trong DHVL.

- Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc tích cực hóa HĐNT và việc sử dụng TNTT

trong việc tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL.

- Nghiên cứu đề xuất quy trình tự tạo TN.

- Nghiên cứu đề xuất quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong

DHVL.

- Nghiên cứu thực trạng cơ sở vật chất, TBTN và thực trạng của việc tự tạo

TN và sử dụng TNTT trong DHVL ở trường phổ thông.

- Nghiên cứu nội dung, chương trình phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao.

- Nghiên cứu tự tạo một số TN trong phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao.

- Thiết kế tiến trình DH một số kiến thức trong phần “Cơ học” vật lí 12 nâng

cao với sự hỗ trợ của TNTT.

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm (TNSP) nhằm đánh giá tính hiệu quả của

việc sử dụng TNTT trong DH theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS.

5. Đối tượng nghiên cứu

Hoạt động dạy và học vật lí ở trường phổ thông với việc sử dụng TNTT.

6. Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng và sử dụng TNTT vào DH một số kiến thức phần “Cơ

học” vật lí lớp 12 nâng cao.

7. Phương pháp nghiên cứu

7.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, chính sách của Nhà nước, Luật Giáo

dục, các tạp chí khoa học, luận án, luận văn cùng với các chỉ thị của Bộ Giáo dục và

Đào tạo về vấn đề đổi mới phương pháp giáo dục hiện nay ở các cấp học, bậc học

mà cụ thể ở cấp THPT.

- Nghiên cứu cơ sở lí luận tâm lí học, giáo dục học, lí luận DH và lí luận DH

bộ môn theo hướng phát huy TTC nhận thức của HS.

- Nghiên cứu nội dung, chương trình SGK vật lí lớp 12 nâng cao phần “Cơ học”.

5

- Nghiên cứu những tài liệu về sử dụng TN trong việc tổ chức HĐNT cho HS

theo hướng phát huy TTC nhận thức.

7.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Điều tra GV ở các trường THPT để nắm bắt được thực trạng về TBTN và

việc tự tạo TN trong DH phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao.

- Điều tra HS ở các trường THPT để tìm hiểu việc tổ chức hoạt động DH bộ

môn vật lí được GV giảng dạy vật lí thực hiện như thế nào?

7.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Tiến hành TNSP ở các trường THPT có đối chứng để kiểm tra tính khả thi của

đề tài, cụ thể là xem xét việc tổ chức HĐNT cho HS với sự hỗ trợ của TNTT có góp

phần tích cực hóa HĐNT của HS trong DH hay không?

7.4. Phương pháp thống kê toán học

- Dựa vào các số liệu thu được, thống kê, phân tích và xử lí kết quả.

- Kiểm định giả thiết thống kê.

8. Những đóng góp mới của luận án

8.1. Về mặt lí luận

- Đã góp phần làm phong phú thêm cơ sở lý luận của việc sử dụng TNTT tổ

chức HĐNT cho HS trong DHVL, cụ thể là làm rõ hơn nội hàm của khái niệm

TNTT và đã tiến hành phân loại TNTT, bao gồm: TNTT đơn giản; TNTT phức tạp

và TNTT hiện đại.

- Đề xuất được quy trình tự tạo TN, làm căn cứ cho việc tự tạo TN. Quy trình

này được thực hiện theo 9 bước, đó là: Xác định mục tiêu DH; Nghiên cứu nội dung

bài học; Tìm hiểu thực trạng cơ sở vật chất, TBTN; Đề xuất, lựa chọn phương án

TN; Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ và linh kiện cần thiết; Gia công, chế tạo dụng

cụ TN; Lắp ráp TN; Tiến hành TN và hoàn thiện TN.

- Đề xuất được quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL.

Trong quy trình này đã chỉ ra việc sử dụng TNTT ở các giai đoạn khác nhau của

QTDH, đó là: sử dụng TNTT trong đề xuất vấn đề, sử dụng TNTT trong giải quyết vấn

đề và sử dụng TNTT trong củng cố, vận dụng kiến thức. Điều đó đã giúp cho việc khai

thác và sử dụng TNTT trong DHVL phát huy được TTC nhận thức của HS.

6

8.2. Về mặt thực tiễn

- Dựa vào quy trình tự tạo TN đã đề xuất trong chương 2, chúng tôi đã tiến

hành thiết kế, chế tạo được 9 TN trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao bao

gồm: TN sóng dừng; TN ghi đồ thị dao động điều hòa; TN bảo toàn momen động

lượng; TN khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn; TN momen quán tính của vật

rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng đối với trục quay; TN momen động lượng

của vật rắn đối với trục quay; TN giao thoa sóng; TN hiện tượng cộng hưởng và TN

sự phản xạ sóng.

- Vận dụng quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL đã đề

xuất và các TN đã xây dựng, chúng tôi đã tiến hành thiết kế 7 tiến trình DH trong

phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao. Các tiến trình DH này và các TNTT đã được

tiến hành TNSP ở một số trường THPT trong tỉnh Đồng Tháp và bước đầu đã khẳng

định được tính khả thi và hiệu quả trong việc kích thích hứng thú học tập, phát huy

TTC nhận thức của HS trong QTDH và góp phần nâng cao kết quả học tập của HS.

9. Cấu trúc của luận án

Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, phần nội

dung của luận án gồm 4 chương:

Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương 2. Cơ sở lí luận của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo

hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí ở trường

phổ thông

Chương 3. Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí lớp 12 nâng

cao phần “Cơ học”

Chương 4. Thực nghiệm sư phạm

7

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Hoạt động DH là một hoạt động đặc thù của con người, được tiến hành trong

nhà trường và khác với các hoạt động khác, trong đó đối tượng của hoạt động DH là

HS vừa là khách thể và đồng thời vừa là chủ thể của QTDH. Do đó hiệu quả của

DH phụ thuộc rất nhiều vào TTC, chủ động và sáng tạo của HS trong quá trình học

tập. Trong QTDH, HS càng tích cực, chủ động và sáng tạo thì việc DH sẽ càng

thuận lợi và càng có hiệu quả hơn. Vì vậy, trong nghiên cứu DH nói chung và

DHVL nói riêng người ta rất quan tâm đến việc tích cực hóa HĐNT của HS. Đối

với bộ môn vật lí là môn khoa học thực nghiệm, các kiến thức vật lí đều được rút ra

bằng con đường thực nghiệm, ngay cả những kiến thức được rút ra bằng con đường

lí thuyết thì nó chỉ trở thành kiến thức vật lí khi được thực nghiệm xác nhận. Vì vậy,

TN là một trong những phương tiện không thể thiếu được trong DHVL. Chính vì

vậy, trong DHVL đã có nhiều nghiên cứu về việc tích cực hóa HĐNT của HS nói

chung và sử dụng TN trong việc tích cực hóa HĐNT của HS nói riêng.

1.1. Những nghiên cứu về tính tích cực nhận thức của học sinh trong dạy học ở

trường phổ thông

Ngay từ thời cổ đại các nhà sư phạm tiền bối như Khổng Tử, Aristot… đã đề

cập đến việc phát huy TTC, chủ động của HS trong học tập.

J.A. Komenxki (1592 - 1670) nhà sư phạm Tiệp Khắc lỗi lạc cho rằng: giáo

dục có mục đích đánh thức năng lực nhạy cảm, khả năng phán đoán đúng đắn, phát

triển nhân cách người học [39]. Ông cũng đưa ra những biện pháp DH bắt HS phải

tìm tòi, suy nghĩ để tự nắm được bản chất của sự vật, hiện tượng.

Lốc-cơ (1632 - 1704) đưa ra quan điểm: “giáo dục phải đề cập đến mối quan

hệ giữa lí thuyết và thực tiễn trong quá trình nhận thức”. Ông rất coi trọng “việc

học tập có gắn với tiến hành các TN”.

John Dewey (1859 - 1952) đã khẳng định điều quan trọng là: “Cần phải chú

trọng hơn nữa đến việc mở rộng tri thức và phát triển những kĩ năng GQVĐ và tư

duy phê phán, thay vì tập trung vào việc học thuộc lòng” [65]. Cũng chính J.

8

Dewey là người đề xướng “PPDH lấy người học làm trung tâm” mà phương pháp

này về thực chất là việc sáng tạo ra những tình huống xác thực cho những hoạt động

mà HS quan tâm [28], [39]… Những nguyên lí giáo dục do J. Dewey khởi xướng

cho rằng: tiến trình giáo dục phải được bắt đầu và xây dựng trên những lợi ích của

trẻ em, nó phải cung cấp cơ hội cho sự tương tác về tư duy và hành động..., thầy giáo

phải là người hướng dẫn và cộng tác với HS, thay vì là người đốc công…, mục tiêu

của giáo dục là sự trưởng thành của trẻ em trên mọi phương diện. Tuy nhiên, những

quan điểm mới của J. Dewey luôn rất khó thực hiện trong khung cảnh nhà trường vào

những năm đó và HS thường bỏ qua những môn mà họ cho là khó như toán và các

môn khoa học tự nhiên [65].

Đến khoảng giữa thế kỷ XX, nhịp độ phát triển khoa học, kĩ thuật và công

nghệ ngày càng nhanh. Để bắt kịp và thích ứng với sự tiến bộ của xã hội, nhiều

phương pháp và quan điểm DH mới được đề xuất, điển hình như I. Lecne, Okon,

M.A. Danilop, M.N.Xcatkin,... đã đề xuất phương pháp “DH nêu vấn đề”. DH nêu

vấn đề là một tư tưởng DH chủ trương làm cho HS nắm vững kiến thức trên cơ sở

tổ chức, hướng dẫn họ tìm tòi nghiên cứu chứ không phải bị động chờ thầy giáo

truyền thụ cho. Trong DH nêu vấn đề, HS được đặt trước một loạt các tình huống có

vấn đề, những điều kiện đảm bảo để GQVĐ và những chỉ dẫn cần thiết nhằm đưa

HS vào con đường tự lực giải quyết vấn đề. Theo quan điểm giáo dục: “DH nêu vấn

đề là PPDH trong đó HS tham gia một cách có hệ thống vào quá trình giải quyết

các vấn đề và các bài toán có vấn đề đã được xây dựng theo nội dung tài liệu học

trong chương trình” [44]. Đồng thời, DH nêu vấn đề còn nhấn mạnh rằng: “DH nêu

vấn đề dưới dạng chung nhất là toàn bộ các hành động như tổ chức các tình huống

có vấn đề, nêu các vấn đề và những điều kiện cần thiết để GQVĐ và cuối cùng là

lĩnh hội quá trình hệ thống hóa và củng cố kiến thức tiếp thu được” [54]. Mặc dù

phương DH này đã có những bước tiến quan trọng, góp phần phát huy TTC của HS

trong học tập, nhưng cũng mới chỉ tập trung vào giai đoạn xây dựng bài toán có vấn

đề, các kĩ thuật nêu vấn đề để tạo ra các xúc cảm tích cực ở HS mà chưa đi sâu vào

quá trình tổ chức, hướng dẫn cho HS tích cực, tự lực giải quyết vấn đề, nhất là các

vấn đề cụ thể.

9

Trong khoảng vài chục năm trở lại đây, dựa trên những thành tựu của tâm lí

học hiện đại, trong đó phải kể đến là lý thuyết “Vùng phát triển gần” do Vygotsky

đề xướng. Ông cho rằng: vấn đề DH và sự phát triển nhận thức có nguồn gốc xã

hội, chủ yếu thông qua sử dụng ngôn ngữ trong bối cảnh tương tác với người khác

và các nghiên cứu này đã được các nhà giáo dục vận dụng vào DH GQVĐ (hay còn

gọi DH phát hiện và giải quyết vấn đề). Theo PPDH này, hoạt động DH được tổ

chức sao cho HS được đặt trong tình huống có vấn đề, qua đó làm xuất hiện nhu cầu

nhận thức và kích thích hứng thú hoạt động học tập của HS. Từ những năm 1960,

dựa trên các thành tựu lí thuyết tâm lí học phát triển của J. Piaget, J. Bruner đã khởi

xướng một chiến lược DH mới ở Mĩ: “…người học phải là người tích cực, tự lực

tìm tòi khám phá đối tượng học tập để hình thành cho mình kiến thức từ các tình

huống học tập cụ thể. HS phải có thái độ khám phá các định luật, quy luật giống

như các nhà khoa học”[50], [55]. Quan điểm giáo dục này hiện đã và đang được

các nước trên thế giới quan tâm nghiên cứu triển khai.

Ở nước ta, vấn đề phát huy TTC học tập của HS đã được đặt ra trong ngành

giáo dục từ rất sớm. Trong thời kì phát triển và hội nhập hiện nay yêu cầu về TTC,

sáng tạo ở người học là rất cần thiết, điều đó đã đặt ra cho ngành Giáo dục là phải:

“Biến quá trình đào tạo thành quá trình tự đào tạo”. Trong cuộc cải cách giáo dục

lần thứ hai (1955 - 1956) thì việc phát huy TTC đã là một trong các mục tiêu cải

cách, nhằm đào tạo những người lao động sáng tạo, có đủ năng lực làm chủ đất

nước. Trong những năm gần đây đã có nhiều công trình nghiên cứu của các nhà

giáo dục học, lí luận DH về TTC nhận thức như: Hà Thế Ngữ, Nguyễn Ngọc

Quang, Đặng Vũ Hoạt, Thái Duy Tuyên… Theo tác giả Thái Duy Tuyên, TTC là

khái niệm biểu hiện sự nỗ lực của chủ thể khi tương tác với đối tượng, biểu thị

cường độ vận động của chủ thể khi thực hiện một nhiệm vụ, giải quyết một vấn đề

nào đấy. Sự nỗ lực ấy diễn ra trên nhiều mặt: sinh lí, tâm lí và xã hội. Vì vậy, TTC

là một thuộc tính của nhân cách có quan hệ và chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố

như: hứng thú, nhu cầu và động cơ. Dựa trên sự phát triển, TTC nhận thức có thể

chia làm ba mức độ: TTC tái hiện, TTC sử dụng và TTC sáng tạo. Trong HĐNT của

HS, nếu như TTC là một phẩm chất của nhân cách, liên quan đến sự nỗ lực hoạt

10

động của HS thì tích cực hóa HĐNT của HS trong hoạt động học tập lại là việc làm

của GV, tức là làm cho HS từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp nhận tri

thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập. Vì vậy, muốn tích

cực hóa HĐNT của HS trước hết GV phải dựa vào những biểu hiện của TTC nhận

thức: những dấu hiệu bên ngoài qua thái độ, hành vi và hứng thú; những dấu hiệu

bên trong như sự căng thẳng trí tuệ, sự nỗ lực hoạt động…; kết quả học tập, cũng

như đặc điểm của TTC nhận thức của HS thể hiện qua mặt tự phát và mặt tự giác.

Trong các nghiên cứu về DHVL thì việc phát huy TTC, tự lực và sáng tạo của

HS trong quá trình học tập đã được đề cập cụ thể trong các công trình nghiên cứu

của các tác giả: Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế, Phạm

Hữu Tòng [69], [70], [71], [75]. Trong đó ngoài phần lí luận chung, các tác giả đã

chỉ ra các biện pháp cụ thể nhằm tích cực hóa HĐNT của HS trong QTDH vật lí.

Theo tác giả Nguyễn Đức Thâm, DHVL phải là một qúa trình tổ chức, hướng

dẫn cho HS thực hiện các hành động nhận thức vật lí, để họ tái tạo được kiến thức,

kinh nghiệm xã hội và biến chúng thành vốn liếng của mình, đồng thời làm biến đổi

bản thân HS, hình thành và phát triển những phẩm chất năng lực của họ. Muốn thực

hiện tốt hoạt động DH, GV cần phải hành động để tạo ra những điều kiện thuận lợi

để giúp HS có thể thực hiện tốt hành động học tập như xây dựng tình huống có vấn

đề nhằm tạo mâu thuẫn nhận thức, gợi động cơ, hứng thú đi tìm cái mới, kích thích

HS hăng hái, tự giác hoạt động, tạo ra không khí lớp học sôi động [71].

Tác giả Phạm Hữu Tòng, trong các công trình nghiên cứu của mình đã chỉ ra

rằng khi DH một kiến thức mới thì cần tổ chức những tình huống nhằm làm xuất

hiện những vấn đề cần giải quyết, để HS tiếp nhận vấn đề, có nhu cầu GQVĐ và

các em cảm thấy có khả năng tự GQVĐ đó với sự giúp đỡ của GV và sự cố gắng

của bản thân. Qua đó sẽ giúp cho HS tích cực, tự giác và chủ động tham gia vào

việc đề xuất vấn đề và GQVĐ trong tiến trình DH. Để phát huy vai trò của HS trong

việc tự chủ hành động xây dựng kiến thức mới thì vai trò của GV trong tổ chức tình

huống, giao nhiệm vụ học tập và định hướng hoạt động GQVĐ của HS là vô cùng

quan trọng. Trong đề xuất vấn đề thì GV phải đưa cho HS một nhiệm vụ nhận thức

có tiềm ẩn khó khăn, tức là phải tạo ra một mâu thuẫn để HS tiếp nhận mâu thuẫn

11

đó, từ đó HS sẽ sẳn sàng và tự nguyện tham gia vào việc tìm kiếm xây dựng kiến

thức mới. Trong giải quyết vấn đề, GV cần phải tổ chức, hướng dẫn HS tự lực tìm

tòi kiến thức, giúp đỡ làm giảm nhẹ khó khăn cho HS trong GQVĐ. Còn ở giai

đoạn tranh luận, thể chế hóa và vận dụng tri thức, dưới sự hướng dẫn của GV, HS

tranh luận để bảo vệ ý kiến của mình. Sau đó GV chính xác hóa, bổ sung và thể chế

hóa tri thức mới. Tất cả các hoạt động đó đều phát huy TTC tự lực nhận thức của

HS trong hoạt động học tập [75].

1.2. Những nghiên cứu về tự tạo thí nghiệm và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong

dạy học vật lí

Trong DHVL ở trường phổ thông, TN vật lí nói chung và TNTT nói riêng

đóng một vai trò rất quan trọng trong việc đổi mới PPDH. Vì vậy, việc nghiên cứu

xây dựng và sử dụng TN trong DH luôn là một vấn đề được quan tâm trong xu thế

tìm kiếm con đường nâng cao chất lượng DH trong nhà trường phổ thông. Đây cũng

là một trong những hướng nghiên cứu quan trọng trong lí luận DH đang được nhiều

nhà nghiên cứu hướng tới.

1.2.1. Những nghiên cứu ngoài nước

Trên thế giới, hiện nay người ta đang quan tâm đến ba xu hướng khai thác, sử

dụng TN và phương tiện trực quan trong DHVL, đó là: Xu hướng hiện đại hóa; Xu

hướng đa phương tiện và nghiên cứu, khai thác và sử dụng TNTT.

Xu hướng hiện đại hóa là xu hướng tăng cường tính hiện đại của các TBTN và

mức độ chính xác của các dụng cụ TN. Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ

thuật, con người ngày càng tạo ra nhiều dụng cụ và TBTN hoàn chỉnh với độ chính

xác này càng cao. Sử dụng TN theo hướng hiện đại là tiến hành các TN với sự hỗ

trợ của máy vi tính (MVT). Đây là hình thức mà hầu hết các nước phát triển trên thế

giới đang áp dụng rộng rãi. TN với sự hỗ trợ của MVT thường được dùng với chức

năng mô phỏng và minh họa các quá trình vật lí diễn ra quá nhanh hoặc quá chậm,

do đó gây khó khăn cho việc quan sát trực tiếp và chỉ có thể khắc phục bằng việc

mô phỏng lại quá trình bằng MVT.

Xu hướng thứ hai là xu hướng khai thác đa phương tiện nhằm tác động đến

người học bằng nhiều kênh thông tin, chẳng hạn: kênh chữ, kênh hình, kênh tiếng…

12

Xu hướng thứ ba là khai thác, chế tạo và sử dụng TNTT trong DH. Do những

ưu điểm nổi trội của TNTT và hiệu quả của nó trong DH, nên việc nghiên cứu thiết

kế, chế tạo TN và sử dụng TNTT là một hướng rất được quan tâm hiện nay kể cả

trong nước và trên thế giới. Ba xu hướng này tồn tại độc lập với nhau, có tác dụng

bổ sung cho nhau tạo nên sự trực quan hóa cao trong DHVL.

Việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng TNTT đã được nhiều nhà nghiên

cứu lí luận DH bộ môn quan tâm từ rất sớm bởi tính kinh tế và hiệu quả của nó

trong DH. Loại TN này bắt đầu được quan tâm bởi các nhà giáo dục ở Canada,

trong đó do tổ chức “Les petis desbrouillads” đi tiên phong, sau đó phát triển đến

nhiều nước khác như: Đức, Pháp, Mĩ, Trung Quốc, Rumani… Mục tiêu của việc

nghiên cứu là nhằm tạo ra và sử dụng các TN theo hướng tăng cường tính trực quan

trong QTDH và rèn luyện kỹ năng thực hành TN cho HS thông qua những TN do

HS tự làm từ những vật liệu dễ tìm trong cuộc sống. Tại Hội nghị quốc tế được tổ

chức ở trường Đại học Tổng Hợp Cairô, Ai Cập bàn về chuyên đề “Thí nghiệm đơn

giản, rẻ tiền và sự minh họa trong dạy học vật lí”, đã có rất nhiều báo cáo đề cập

đến vai trò và tiềm năng của loại TN này trong DHVL ở trường phổ thông. Ở khu

vực Châu Á và Châu Đại Dương, vấn đề tự làm đồ dùng DH được tiến hành với sự

bảo trợ của UNESCO trong “Chương trình Canh Tân giáo dục để phát triển” [89]

dưới tiêu đề “Phát triển các thiết bị dạy học rẻ tiền”. Ngoài ra, các nghiên cứu về

TNTT cũng được các tác giả như: Michael Vollmer, Klaus Peter Möllmann,

University of Applied Sciences, Brandenburg, Germany [90], Hans-Jörg Jodl and

Bodo Eckert, Universität Kaiserslautern, Germany [85] quan tâm nghiên cứu bởi

những ưu điểm và vai trò của nó trong DHVL.

Ở Đức, đã có nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu về TNTT như: Hans-Joachim

Wilke; D.K Nachtigall; G. Tronicke… Các tác giả này đã đầu tư nghiên cứu về loại

TN này và đã công bố các kết quả nghiên cứu trong nhiều công trình khác nhau,

chẳng hạn như “Experimente mit Kunstoffflaschen” Klettverlag Stuttgart – Leipzig

(2007); “Experimente 1& 2, Blechendose. Klettverlag Stuttgart – Leipzig (2008) của

Hans-Joachim Wilke và G. Tronicke. Hay “Qualitative experimente mit einfachen

13

Mitteln, Uneversität Dortmund” (1996) của các tác giả D. K. Nachtigall, J.

Dieckhufer, G. Peters.

Trong các công trình nghiên cứu này các tác giả đã tự tạo và hướng dẫn cách

sử dụng nhiều TN trong các phần khác nhau như: Cơ, Nhiệt, Điện, Quang… Hầu

hết các TN trong đó là TNTT đơn giản làm từ những vật liệu dễ kiếm như: vỏ lon

nước ngọt, vỏ chai nước khoáng… Ngoài ra, có nhiều tác giả như: J. Duit, W.

Muler , Kamel Wassef; M. El-Khishin; N.K Gobran cũng đã quan tâm nghiên cứu

về vấn đề này [89].

Xu hướng hiện nay không chỉ dừng lại ở những TNTT đơn giản mà người ta

đang ngày càng quan tâm đến các TNTT phức tạp. Tác giả Simon Fridrich Klaus,

trong đề tài luận án tiến sĩ của mình đã tự tạo được một số TN để DH cho người

khiếm thị và các TN này được chế tạo khá công phu và phức tạp.

1.2.2. Những nghiên cứu trong nước

Ở Việt Nam, trong những năm gần đây cũng đã có nhiều công trình nghiên

cứu của các nhà giáo dục học, lí luận DH nghiên cứu về TNTT như: Nguyễn

Thượng Chung, Phạm Đình Cương, Nguyễn Hùng Liễu, Lê Văn Giáo, Hà Văn

Hùng - Lê Cao Phan, Nguyễn Ngọc Hưng, Đồng Thị Diện… [9], [11], [47], [23],

[34], [35], [13]. Các tác giả đã nghiên cứu tự tạo TN và sử dụng TNTT vào

những mục đích khác nhau: sử dụng TNTT như là một phương tiện để tích cực

hóa HĐNT của HS; sử dụng TNTT vào việc phát hiện và khắc phục những quan

điểm sai lệch của HS; sử dụng TNTT như là một phương tiện hỗ trợ trong tổ

chức DH kiến tạo, DH nhóm, DH dự án… Ngoài ra, còn có nhiều tác giả khác

cũng quan tâm nghiên cứu TNTT trong DHVL ở trường phổ thông như: Nguyễn

Thị Hồng Việt - Nguyễn Viết Thanh Minh, Trần Đình Châu, Nguyễn Mạnh Thảo

- Lưu Thị Tâm… [82], [8], [67].

Bên cạnh đó, vấn đề nghiên cứu tự tạo và sử dụng TN tự tạo trong DH những

kiến thức cụ thể trong chương trình vật lí THPT còn được thể hiện trong các luận

văn thạc sĩ của các tác giả: Mai Khắc Dũng, Trương Công Phi, Nguyễn Thị Hồng

Lê, Trần Thị Thanh Thư, Trần Ngọc Oanh, Trần Thị Ngọc Ánh… [14], [58], [46],

[74], [53], [3] và công trình luận án tiến sĩ của các tác giả: Ngô Quang Sơn, Lê Văn

14

Giáo, Đồng Thị Diện, Lê Cao Phan [66], [21], [13], [56]. Ngoài ra, các nghiên cứu

về xây dựng và sử dụng TN trong DHVL theo hướng phát huy TTC, tự lực và sáng

tạo của HS còn được quan tâm nghiên cứu bởi các tác giả: Trần Huy Hoàng, Trần

Văn Thạnh, Đặng Minh Chưởng, Dương Xuân Quý, Nguyễn Ngọc Lê Nam [27],

[68], [10], [63], [49]. Các công trình nghiên cứu đó đã tạo ra nhiều TN và sử dụng

vào DH một cách có hiệu quả, đã góp phần tích cực vào việc đổi mới PPDH ở

trường phổ thông.

Trong những năm qua, việc đổi mới PPDH nói chung và đổi mới phương pháp

DHVL nói riêng được triển khai khá sâu rộng ở các trường phổ thông. Một trong

những mục tiêu quan trọng của giáo dục phổ thông là rèn luyện kĩ năng vận dụng

kiến thức vào thực tiễn cho HS. Điều đó đã được thể chế hóa tại điều 28 của Luật

giáo dục và được khẳng định trong Chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn

2001 - 2010 của Bộ Giáo dục và Đào tạo. Mục đích của việc đổi mới PPDH là

nhằm nâng cao chất lượng DHVL ở trường phổ thông, cụ thể là làm cho HS tiếp thu

bài tốt hơn, nắm kiến thức vững chắc hơn, vận dụng các kiến thức vào thực tế có

hiệu quả hơn; các kĩ năng thực hành và trí tuệ được hình thành và phát triển cao

hơn. Một trong những biện pháp để đổi mới PPDH hiện nay ở trường phổ thông là

tăng cường khai thác và sử dụng các phương tiện trực quan trong DH, trong đó có

việc tự tạo và sử dụng TNTT. Theo định hướng của Bộ Giáo dục và Đào tạo thì tích

cực hóa hoạt động học tập nhằm phát huy tính chủ động sáng tạo của HS là hạt

nhân của đổi mới PPDH và tư tưởng đó đã được cụ thể hóa trong các công trình

nghiên cứu của nhiều tác giả khác nhau.

Trong công trình luận án “Nghiên cứu quan niệm của HS về một số khái niệm

vật lí trong phần Quang học, Điện học và việc giảng dạy các khái niệm đó ở trường

trung học cơ sở” của Lê Văn Giáo [21], tác giả đã nghiên cứu một cách có hệ thống

cơ sở lí luận về quan niệm của HS trong DH nói chung và quan niệm của HS về

một số khái niệm trong phần Quang học, Điện học nói riêng. Trong nghiên cứu này,

tác giả đã xem TNTT là một trong những phương tiện tốt trong việc phát hiện và

khắc phục quan niệm sai lệch của HS trong DHVL ở trường phổ thông. Tác giả đã

nghiên cứu tự tạo được 12 TN trong phần Quang học, Điện học và đã vận dụng các

15

TN đó vào tiến trình DH khắc phục quan niệm sai lệch của HS, trong các tiến trình

DH đó GV sử dụng các TNTT đã xây dựng để đặt vấn đề, làm bộc lộ quan niệm của

HS, tiếp đó GV tiến hành TN để làm cho HS thấy sự vô lí của các quan niệm sai

lệch của mình, trên cơ sở đó để hình thành quan niệm vật lí. Kết quả nghiên cứu đã

khẳng định việc sử dụng các TNTT vào tiến trình khắc phục quan niệm sai lệch của

HS trong DHVL là có tính khả thi và đã góp phần một cách có hiệu quả trong việc

phát hiện và khắc phục những quan niệm sai lệch của HS nhằm nâng cao hiệu quả

DHVL ở trường phổ thông.

Trong đề tài nghiên cứu “Một số biện pháp nâng cao chất lượng DH phần

Dao động và Sóng lớp 12 cho học viên lớn tuổi tại các trung tâm giáo dục thường

xuyên”, tác giả Ngô Quang Sơn [66] đã đưa ra 3 biện pháp nâng cao chất lượng

DHVL ở các trung tâm giáo dục thường xuyên, đó là: Biên soạn tài liệu tự học có

hướng dẫn và tài liệu tra cứu phần Dao động và sóng lớp 12; Tăng cường sử dụng

các TN đơn giản tự làm và rèn luyện kĩ năng tự học cho học viên lớn tuổi. Trong đó

tác giả đã đặc biệt nhấn mạnh đến biện pháp tự tạo và sử dụng TNTT trong DH, vì

theo tác giả TN là phương tiện trực quan rất quan trọng trong DHVL. Trong nghiên

cứu của mình, tác giả đã thiết kế, chế tạo được 8 TN đơn giản trong phần Dao động

và Sóng và đã vận dụng vào soạn thảo 6 bài tự học có hướng dẫn và một tài liệu tra

cứu thuật ngữ vật lí thuộc phần Dao động và Sóng lớp 12.

Với đề tài khoa học cấp bộ “Nghiên cứu tự tạo, khai thác và sử dụng TN đơn

giản, rẻ tiền nhằm góp phần đổi mới PPDH vật lí ở trường phổ thông theo hướng

tích cực hóa HĐNT của HS” [25] của tác giả Lê Văn Giáo - Nguyễn Thị An Vinh,

đã tập trung nghiên cứu cơ sở lí luận về vấn đề đổi mới PPDH theo hướng tích cực

hóa HĐNT của HS; trong đó đã xây dựng được 30 bài TN với 53 phương án khác

nhau của các phần: Cơ, Nhiệt, Điện, Quang thuộc chương trình vật lí phổ thông.

Tác giả đã sử dụng các TNTT đó vào thiết kế tiến trình DH một số kiến thức trong

các phần: Cơ, Nhiệt, Điện, Quang trong chương trình vật lí phổ thông theo hướng

tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL. Kết quả thu được của đề tài cho phép

khẳng định, việc khai thác và sử dụng các TNTT đơn giản trong DHVL ở các

trường phổ thông là khả thi và có tính thực tiễn, GV và HS hoàn toàn có khả năng

16

tự tạo các TN nhằm phục vụ cho việc dạy và học vật lí. Việc sử dụng TNTT đơn

giản trong DHVL đã góp phần tăng cường tính trực quan, kích thích hứng thú học

tập, phát huy TTC, tự lực và sáng tạo của HS, qua đó góp phần nâng cao hiệu quả

DHVL ở trường phổ thông.

Trong DHVL, việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TNTT theo hướng phát

triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS còn được quan tâm nghiên cứu bởi các tác

giả Đồng Thị Diện và Lê Cao Phan. Trong công trình nghiên cứu “Xây dựng và sử

dụng TN đơn giản trong DH Cơ học lớp 6 theo hướng phát triển HĐNT tích cực,

sáng tạo của HS” của Đồng Thị Diện [13], tác giả đã nghiên cứu cơ sở lí luận của

việc DHVL theo định hướng phát huy TTC nhận thức, sáng tạo của HS; vai trò của

TN vật lí trong DH, đặc biệt là sự cần thiết của việc xây dựng và sử dụng TN đơn

giản trong DHVL và vị trí của TN đơn giản trong tiến trình DH GQVĐ. Công trình

nghiên cứu đã thiết kế, chế tạo mới, cải tiến và hoàn thiện được 15 dụng cụ TN đơn

giản thuộc phần Cơ học vật lí 6. Tác giả đã vận dụng cơ sở lí luận về sơ đồ lôgic của

tiến trình khoa học GQVĐ khi xây dựng, kiểm nghiệm, ứng dụng một tri thức cụ thể và

các TNTT đơn giản đã xây dựng vào thiết kế 6 tiến trình DH phần Cơ học vật lí 6.

Trong tiến trình DH cụ thể, GV luôn định hướng giúp đỡ HS trong việc tiếp nhận

nhiệm vụ học tập và giải quyết nhiệm vụ. Sau mỗi tiết học, GV giao nhiệm vụ học tập

về nhà cho HS tìm kiếm nguyên vật liệu và tự đề xuất phương án TN liên quan đến nội

dung kiến thức đã học. Kết quả thu được của đề tài cho phép khẳng định, việc xây

dựng và sử dụng TN đơn giản trong quá trình DHVL là có tính khả thi, góp phần vào

việc gây hứng thú, kích thích TTC, tự lực và sáng tạo của HS, qua đó nâng cao chất

lượng DH ở trường THCS.

Tác giả Lê Cao Phan với công trình luận án “Xây dựng và sử dụng các TN vật lí

tự làm nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của HS trung học cơ sở” [56] đã nghiên

cứu cơ sở lí luận về vai trò của TN vật lí nói chung và TN tự làm nói riêng trong việc

tích cực hóa hoạt động học tập vật lí của HS ở trường THCS. Trong luận án, tác giả đã

nghiên cứu xây dựng và đề xuất 26 TN tự làm với các nguyên vật liệu rẻ tiền và dễ tìm

trong cuộc sống hằng ngày; Đề xuất được 5 phương án tổ chức hoạt động học tập với

các TN vật lí tự làm, đó là: Cá nhân tiến hành TN tại chỗ, trong giờ học; Tổ chức TN

17

theo từng cặp; Tổ chức TN theo nhóm; Ghép nhóm và kết hợp tổ chức TN ở nhà và ở

lớp; Thiết kế được 9 giáo án DH minh họa các phương án TN đã đề xuất. Với các TN

tự làm đã xây dựng, tác giả tiến hành thiết kế các giáo án DH theo hướng phát huy

TTC nhận thức của HS và trong từng tiến trình DH cụ thể, GV liên tiếp tổ chức các

tình huống học tập bắt buộc HS phải suy nghĩ trả lời, hoặc định hướng và giúp đỡ HS

trong giải quyết nhiệm vụ học tập. Với kết quả thu được của đề tài, cho phép khẳng

định việc tự làm TN và sử dụng TN vào tổ chức hoạt động DH đã góp phần vào việc

tích cực hóa hoạt động học tập của HS trong học tập vật lí, qua đó góp phần quan trọng

vào việc đổi mới PPDH ở trường THCS.

Ngoài ra việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TN theo hướng tích cực hóa

HĐNT của HS trong DHVL còn được quan tâm nghiên cứu bởi tác giả Huỳnh

Trọng Dương. Trong công trình luận án “Nghiên cứu xây dựng và sử dụng TN theo

hướng tích cực hóa HĐNT của HS trong DH vật lí ở trường trung học cơ sở” [15],

tác giả đã nghiên cứu cơ sở lí luận của việc tích cực hóa HĐNT của HS trong DH

nói chung và DHVL nói riêng; tác giả đã phân tích và chỉ rõ vai trò của TN vật lí

trong việc phát huy TTC trong HĐNT vật lí của HS. Trong công trình nghiên cứu,

tác giả đã đề xuất được 5 biện pháp sư phạm theo hướng tích cực hóa HĐNT vật lí

của HS THCS; Đề xuất được 6 biện pháp sử dụng TN trong DHVL theo hướng tích

cực hóa HĐNT của HS, cụ thể là: Tăng cường sử dụng thí nghiệm mở đầu để tạo ra

tình huống có vấn đề; Đưa thí nghiệm nghiên cứu khảo sát, nghiên cứu minh họa ra

đúng lúc để giải quyết vấn đề cụ thể; Kết hợp thí nghiệm biểu diễn của GV với thí

nghiệm HS để kích thích hứng thú và rèn luyện kỹ năng thí nghiệm cho HS; Chú

trọng đến việc rèn luyện cho học sinh kỹ năng giải bài tập thí nghiệm; Thảo luận ở

lớp về các phương án thiết kế, chế tạo, tiến hành thí nghiệm và khả năng vận dụng

kiến thức vào thực tiễn; Sử dụng MVT để tiến hành các thí nghiệm ảo, thí nghiệm

mô phỏng. Ngoài ra tác giả cũng đã xây dựng được 10 TN vật lí THCS và với

các TN đã xây dựng, tác giả tiến hành thiết kế tiến trình DH một số kiến thức

vật lí lớp 7, lớp 8 theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS thông

qua các biện pháp sử dụng TN đã đề xuất. Trong quá trình DHVL, TTC nhận

thức và sáng tạo của HS được đánh giá thông qua trạng thái biểu hiện trên nét mặt

18

của HS như: hăng hái, vui vẻ phấn khởi, không khí giờ học sôi động, số lần giơ tay

phát biểu xây dựng bài học… Với kết quả thu được của đề tài, cho phép khẳng định

việc xây dựng và sử dụng TN trong DHVL đã thực sự góp phần vào việc tích cực

hóa HĐNT của HS và nâng cao chất lượng DH ở trường THCS.

Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, việc nghiên cứu xây dựng và sử

dụng TN trong DHVL ngày càng được hiện đại hóa, đó là tiến hành TN với sự hỗ

trợ của MVT, các phương tiện nghe, nhìn. Các công trình nghiên cứu đó được thể

hiện một cách đầy đủ và chi tiết trong các công trình nghiên cứu luận án tiến sĩ của

các tác giả: Trần Huy Hoàng, Trần Văn Thạnh, Nguyễn Ngọc Lê Nam… Trong

công trình luận án “Nghiên cứu sử dụng TN với sự hỗ trợ của máy vi tính trong DH

một số kiến thức Cơ học và Nhiệt học Trung học phổ thông” của Trần Huy Hoàng

[27], tác giả đã nghiên cứu cơ sở lí luận của việc tổ chức HĐNT cho HS thông qua

việc tạo tình huống học tập và tổ chức hoạt động GQVĐ có sử dụng TN với sự hỗ

trợ của MVT trong DHVL phần Cơ, Nhiệt THPT. Trong công trình luận án, tác giả

đã xây dựng được khái niệm TN mô phỏng, TN ảo; Đề xuất được quy trình xây

dựng TN với sự hỗ trợ của MVT, quy trình này được thực hiện qua 5 bước, đó là:

Xác định mục tiêu của TN; Chọn các thiết bị để phục vụ cho TN và xây dựng

phương án TN; Kết nối thiết bị với bộ giao tiếp loại 750 của pasco; Thực hiện TN;

Lưu giữ và xử lý số liệu. Thiết kế được 7 TN với sự hỗ trợ của MVT thông qua bộ

cảm biến và phần mềm datastudio, 4 TN mô phỏng nhằm hỗ trợ cho QTDH và thiết

kế được 5 giáo án DH. Kết quả nghiên cứu của đề tài cho phép khẳng định việc tổ

chức HĐNT cho HS có sử dụng TN với sự hỗ trợ của MVT là hợp lí và hiệu quả,

qua đó góp phần đổi mới PPDH ở trường phổ thông theo hướng phát huy TTC nhận

thức của HS trong DHVL.

Bên cạnh đó, vấn đề sử dụng TN nhằm tích cực hóa HĐNT của HS trong

DHVL với sự hỗ trợ của MVT còn nhận được quan tâm nghiên cứu của tác giả

Nguyễn Ngọc Lê Nam. Trong công trình nghiên cứu Tích cực hóa HĐNT của HS

trong DHVL nhờ sử dụng TN với sự hỗ trợ của MVT thể hiện qua chương “Dòng

điện trong các môi trường” lớp 11 THPT chương trình nâng cao [48], tác giả đã

nghiên cứu cơ sở lí luận của việc DH GQVĐ vào tổ chức hoạt động DH theo

19

hướng tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL nhờ sử dụng TN với sự hỗ trợ của

MVT. Tác giả đã nghiên cứu xây dựng 5 TN mô phỏng và 5 TN ghép nối MVT -

GQY trong chương “Dòng điện trong các môi trường”, đó là: Dòng điện trong kim

loại (khi nhiệt độ thay đổi và khi nhiệt độ không thay đổi); Dòng điện trong chất

điện phân; Dòng điện trong chân không; Dòng điện trong chất khí và dòng điện

trong chất bán dẫn. Công trình nghiên cứu cũng đã đề xuất được quy trình sử

dụng các TN này trong DH chương “Dòng điện trong các môi trường”, cụ thể:

Mục đích TN; bố trí TN; tiến hành và kết quả TN; đánh giá kết quả TN và phương

án sử dụng TN. Dựa trên 5 TN mô phỏng và 5 TN ghép nối MVT - GQY đã xây

dựng, tác giả đã thiết kế tiến trình DH cho 5 bài học trong chương “Dòng điện

trong các môi trường” theo hướng phát huy TTC, tự lực và sáng tạo của HS trong

DHVL. Trong hoạt động DH một số bài học cụ thể trong chương “Dòng điện trong

các môi trường” với sự hỗ trợ của MVT, tác giả sử dụng các TN đã xây dựng và vận

dụng sơ đồ các pha của tiến tình DH GQVĐ phỏng theo tiến trình xây dựng và bảo vệ

tri thức trong nghiên cứu khoa học để thiết kế các hoạt động DH theo hướng phát huy

TTC nhận thức của HS. Kết quả thu được của đề tài, cho phép khẳng định việc sử

dụng các TN ghép nối MVT - GQY và các TN mô phỏng vào DH chương “Dòng

điện trong các môi trường” theo hướng DH GQVĐ đã đem lại hiệu quả trong việc

phát huy TTC, tự lực và sáng tạo của HS trong giờ học vật lí, qua đó góp phần nâng

cao chất lượng DH chương “Dòng điện trong các môi trường”.

Ngoài việc sử dụng TN với sự hỗ trợ của MVT trong DHVL nhằm phát huy

TTC, sáng tạo của HS thì việc phối hợp TN vật lí với các phương tiện nghe nhìn

cũng là một hướng nghiên cứu trong việc tăng cường tính hiện đại của các TBTN.

Tác giả Trần Văn Thạnh, trong công trình luận án “Nghiên cứu sử dụng phối hợp

TN vật lí với các phương tiện nghe nhìn trong DHVL lớp 9 THCS” [68], đã đề xuất

được quy trình chuẩn bị bài DH có sử dụng phối hợp TN với các phương tiện nghe

nhìn trong điều kiện sử dụng MVT và Projector; quy trình sử dụng phối hợp TN

trực diện của HS với các phương tiện nghe nhìn trong DH. Vận dụng quy trình thiết

kế bài DH và quy trình sử dụng phối hợp TN với các phương tiện nghe nhìn trong

DH, tác giả đã thiết kế một số bài DH trong chương trình vật lí 9 THCS, cụ thể:

20

hiện tượng cảm ứng điện từ, thấu kính hội tụ… Với kết quả thu được của đề tài, cho

phép khẳng định việc sử dụng phối hợp TN với các phương tiện nghe nhìn trong

DH đã thực sự góp phần tăng cường tính trực quan, phát huy được TTC nhận thức

của HS trong quá trình DHVL.

Trong DHVL, việc nghiên cứu xây dựng và sử dụng TBTN theo hướng phát

triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS còn được quan tâm nghiên cứu bởi các tác

giả: Nguyễn Anh Thuấn, Đặng Minh Chưởng, Dương Xuân Quý… Trong công

trình luận án nghiên cứu “Xây dựng và sử dụng TBTN trong DH chương Sóng cơ

học ở lớp 12 trung học phổ thông theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng

tạo của HS” [73] của Nguyễn Anh Thuấn, tác giả đã nghiên cứu xây dựng và sử

dụng TBTN trong DHVL theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của

HS. Trong công trình nghiên cứu, tác giả đã đề xuất được quy trình xây dựng

TBTN và quy trình sử dụng TBTN trong DHVL. Các giai đoạn của quy trình

xây dựng TBTN trong DH có thể được tiến hành như sau: Xác định nội dung các

kiến thức, kĩ năng mà HS cần có được trong quá trình học tập; Xác định các TN

cần tiến hành trong DH; Tìm hiểu tình hình thực tiễn về các TBTN, việc tiến hành

các TN với những TBTN đã xây dựng có những ưu điểm, nhược điểm gì? có đáp

ứng được các yêu cầu đối với việc DH phát triển TTC, sáng tạo của HS; Cần

nghiên cứu cải tiến, hoàn thiện các TBTN có sẵn (nhưng chưa đáp ứng tốt yêu cầu

DH) và nghiên cứu thiết kế, chế tạo các TBTN mới nhưng phải đảm bảo được các

yêu cầu về mặt khoa học - kĩ thuật và yêu cầu về mặt sư phạm; Sản xuất thử TBTN.

Phân tích, đánh giá TBTN để điều chỉnh thiết kế sao cho thiết bị có thể đạt được tối

đa các yêu cầu về mặt khoa học - kĩ thuật và yêu cầu về mặt sư phạm; Đưa TBTN

đã sản xuất vào dạy TNSP để tiếp tục xác định những khó khăn, hạn chế trong quá

trình sử dụng nhằm bổ sung, hoàn thiện TBTN; Sản xuất thiết bị mẫu, soạn tài liêu

hướng dẫn, trình Bộ Giáo dục và Đào tạo duyệt để có thể sản xuất hàng loạt và

trang bị cho các trường phổ thông. Dựa vào quy trình xây dựng TBTN đã đề

xuất, tác giả đã xây dựng được 5 TBTN, đó là: kênh sóng nước, mô hình sóng,

TBTN về hiện tượng sóng trên các vật đàn hồi, khay sóng nước và nguồn âm

21

dùng mạch IC trong DH chương “Sóng cơ học”. Với 5 TBTN đã xây dựng và

quy trình sử dụng TBTN trong DHVL đã đề xuất, tác giả đã tiến hành soạn thảo

4 giáo án DH theo sơ đồ tiến trình GQVĐ khi xây dựng một kiến thức cụ thể

theo hướng phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS. Trong quá trình tổ chức

DH, sự phát triển TTC, sáng tạo của HS được xem xét qua từng bài học cụ thể

trong quá trình TNSP như: HS phát biểu dự đoán và đề xuất phương án TN kiểm

tra dự đoán; HS dùng các từ ngữ chính xác hơn trong việc giải thích, đề xuất

các phương án TN kiểm tra; GV hướng dẫn tổ chức HS tích cực tham gia vào

quá trình xây dựng kiến thức, đưa HS vào tình huống có vấn đề, hỗ trợ HS đề

xuất dự đoán có căn cứ, tạo điều kiện để HS đề xuất được phương án TN, cách

tiến hành TN kiểm tra dự đoán hoặc kiểm tra hệ quả rút ra từ dự đoán. Kết quả

thu được của đề tài, cho phép rút ra được những kết luận về hiệu quả của tiến

trình DH và hiệu quả của TBTN đối với việc kích thích hứng thú học tập, phát

huy TTC, phát triển năng lực sáng tạo và góp phần nâng cao chất lượng kiến

thức của HS.

Trong công trình luận án Xây dựng và sử dụng TBTN thực tập trong DH

chương “Cảm ứng điện từ” ở lớp 11 trung học phổ thông nâng cao theo hướng

phát triển HĐNT tích cực, sáng tạo của HS của Đặng Minh Chưởng [10], tác giả đã

nghiên cứu tổ chức quá trình DHVL theo hướng phát huy TTC và phát triển năng

lực sáng tạo của HS với việc xây dựng và sử dụng các TBTN. Trong công trình

nghiên cứu, tác giả đã xây dựng được 5 TBTN thực tập của chương “Cảm ứng điện

từ” vật lí 11 nâng cao, đó là: TN về hiện tượng cảm ứng điện từ; TN về suất điện

động cảm ứng trong khung dây dẫn và trong thanh kim loại chuyển động trong từ

trường; TN về dòng điện Fu-cô; TN về hiện tượng tự cảm; TN về một số ứng dụng

kĩ thuật cảm ứng điện từ. Với 5 TBTN đã xây dựng, tác giả đã soạn thảo 6 tiến trình

DH kiến thức thuộc chương “Cảm ứng điện từ”, các tiến trình DH đó được thiết kế

dựa trên cơ sở lí luận của DH GQVĐ trong DH kiến thức ứng dụng kĩ thuật của vật

lí. Trong tiến trình xây dựng kiến thức và DH kiến thức, tác giả sử dụng các TBTN

đã xây dựng để đề xuất vấn đề cần nghiên cứu; đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề;

22

thực hiện giải pháp đã đề xuất; kết luận; bằng suy luận logic suy ra hệ quả và các

hệ quả này có thể kiểm tra được bằng TN; Thiết kế phương án TN và tiến hành TN

kiểm tra hệ quả. Kết quả thu được của đề tài, cho thấy việc tổ chức qúa trình DHVL

có sử dụng các TBTN thực tập đã xây dựng theo hướng phát huy HĐNT tích cực,

sáng tạo của HS có tính khả thi và bước đầu đã đem lại hiệu quả, HS tham gia vào các

bước của tiến trình DH một cách tích cực.

Trong công trình luận án Xây dựng và sử dụng TBTN thực tập theo hướng

phát triển hoạt động học tích cực, sáng tạo của HS trong DH chương “Dao Động

Cơ” ở lớp 12 trường THPT của Dương Xuân Quý [63], tác giả đã nghiên cứu tổ

chức DH GQVĐ theo hình thức hoạt động nhóm theo hướng phát triển TTC nhận

thức và phát triển năng lực sáng tạo của HS trong DHVL. Trong đó tác giả đã xây

dựng được 6 TBTN thực tập trong chương “Dao động cơ”, bao gồm: TN con lắc lò

xo nằm ngang; TN con lắc lò xo thẳng đứng; TN con lắc đơn; TN con lắc vật lí; TN

tổng hợp dao động điều hòa và TN dao động cưỡng bức. Trong đó tác giả sử dụng

các TBTN đã xây dựng và vận dụng tiến trình DH GQVĐ bằng con đường suy luận

lí thuyết để tổ chức DH theo hình thức hoạt động nhóm, đã soạn thảo được 4 bài

học tương ứng với 6 nội dung kiến thức trong chương “Dao động cơ” theo hướng

phát triển TTC và năng lực sáng tạo của HS. Trong các tiến trình DH kiến thức có

sử dụng TBTN thực tập, tác giả đều thực hiện theo sơ đồ đã đề xuất, đó là: làm nảy

sinh vấn đề nghiên cứu (dựa vào kiến thức cũ, bài tập, TN…); giải quyết vần đề

(bằng suy luận lí thuyết; kiểm nghiệm kết quả suy luận lí thuyết bằng TN); rút ra kết

luận (đối chiếu kết quả TN với kết quả suy luận lí thuyết). Kết quả thu được của đề

tài, cho phép khẳng định việc tổ chức qúa trình DHVL theo hình thức hoạt động

nhóm có sử dụng các TBTN thực tập đã đem lại hiệu quả trong việc phát huy TTC

nhận thức, năng lực sáng tạo của HS.

1.3. Những vấn đề đặt ra cần giải quyết

Theo thời gian và cùng với sự phát triển của khoa học thì nội hàm của khái

niệm TNTT được phát triển và mở rộng. Ngày nay, TNTT không chỉ là những

TNTT đơn giản, rẻ tiền mà có thể là những TNTT phức tạp và có tính hiện đại.

Do đó để có thể hiểu đầy đủ hơn về loại TN này trong DHVL nhằm khai thác và sử

23

dụng có hiệu quả trong QTDH thì trong nghiên cứu về TNTT cần phải làm rõ hơn

về mặt nội hàm của khái niệm này và phân loại.

Để việc tự tạo TN đảm bảo tính khoa học, tính sư phạm, tính khả thi và phát

huy tốt vai trò của nó trong QTDH, nhất là trong việc tích cực hóa HĐNT của HS

trong DHVL thì việc tự tạo TN và sử dụng vào tổ chức DH cần phải tuân theo một

quy trình nhất định, do đó cần phải nghiên cứu đề xuất được quy trình tự tạo TN và

quy trình sử dụng TNTT vào tổ chức HĐNT cho HS trong QTDH. Trên cơ sở quy

trình đã đề xuất, vận dụng quy trình đó vào tự tạo một số TN trong phần “Cơ học”

vật lí 12 nâng cao và sử dụng vào tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL. Phần “Cơ

học” vật lí lớp 12 nâng cao là phần có nội dung kiến thức tương đối khó, có tính

trừu tượng so với khả năng nhận thức của HS, vì vậy cần phải được trực hóa bằng

TN. Bên cạnh đó, các TBTN phần này ở trường phổ thông còn hạn chế. Do đó, việc

nghiên cứu xây dựng và sử dụng TNTT trong DH phần này là rất cần thiết và có

tính khả thi. Chính vì lí do, chúng tôi đã lựa chọn nghiên cứu đề tài Xây dựng và sử

dụng TNTT theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL lớp 12 nâng cao

phần “Cơ học”. Với hướng nghiên cứu này thì vấn đề đặt ra cho đề tài của luận

án là phải giải quyết được những vấn đề sau đây:

- Cần phải làm rõ nội hàm của khái niệm TNTT và phân loại TNTT.

- Đề xuất quy trình tự tạo TN và vận dụng quy trình đó vào tự tạo một số TN

trong DH phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao.

- Đề xuất quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL, vận

dụng quy trình đó vào thiết kế tiến trình DH một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí

lớp 12 nâng cao theo hướng tích cực hóa HĐNT của HS.

24

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM

TỰ TẠO THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC

CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG

2.1. Hoạt động nhận thức

2.1.1. Khái niệm

Theo tâm lí học: “Hoạt động là mối quan hệ tác động qua lại giữa con người

và thế giới để tạo ra sản phẩm về phía thế giới và cả về phía con người” [16].

Theo triết học: “Nhận thức là quá trình phản ánh biện chứng hiện thực khách

quan vào trong bộ óc của con người, có tính tích cực, năng động, sáng tạo, trên cơ

sở thực tiễn” [45].

Theo từ điển Bách khoa Việt Nam: “Nhận thức là quá trình biện chứng của sự

phản ánh thế giới khách quan trong ý thức con người, nhờ đó con người tư duy và

không ngừng tiến đến gần khách thể” [93].

Như vậy, HĐNT là quá trình cá nhân thâm nhập, khám phá, tái tạo lại, cấu

trúc lại thế giới xung quanh, qua đó hình thành và phát triển hiểu biết của con

người về thế giới và phương pháp vận động của nó nhằm thỏa mãn nhu cầu nhận

thức của con người [69], [50], [12].

2.1.2. Hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí

2.1.2.1. Quá trình nhận thức của học sinh

Quá trình nhận thức của con người thường trải qua ba giai đoạn liên tiếp, đó là:

Nhận thức cảm tính, nhận thức lý tính và nhận thức thực tiễn. Ba giai đoạn này có mối

quan hệ với nhau rất mật thiết. Trong đó, nhận thức cảm tính là giai đoạn đầu tiên của

quá trình nhận thức, trong giai đoạn này giúp con người hình thành cảm giác, tri giác

và biểu tượng về các sự vật, hiện tượng, làm cơ sở cho quá trình nhận thức tiếp theo là

nhận thức lý tính. Trong giai đoạn nhận thức cảm tính việc hình thành cảm giác, tri

giác và biểu tượng có vai trò rất quan trọng của các phương tiện trực quan.

Vật lí học là môn khoa học thực nghiệm, nghiên cứu các sự vật, hiện tượng và

sự vận động của nó trong tự nhiên, vì vậy nhận thức cảm tính càng có vai trò quan

25

trọng đối với quá trình nhận thức của HS. Để hình thành cảm giác, tri giác và biểu

tượng về sự vật, hiện tượng thì phương tiện trực quan nói chung và TN vật lí nói

riêng là rất cần thiết. Do đó, trong DHVL để hình thành cho HS có những nhận thức

ban đầu về đối tượng, sự vật nghiên cứu thì cách tốt nhất là phải thông TN, để phản

ánh tương đối toàn vẹn về sự vật hiện tượng đang tác động vào các giác quan để từ

đó hình thành nên biểu tượng và lưu lại trong bộ não của HS về sự vật khi sự vật đó

không còn trực tiếp tác động vào các giác quan.

Chẳng hạn: Khi nghiên cứu về hiện tượng sóng dừng, HS không thể hình dung

về sóng dừng và hình ảnh của sóng dừng qua sự mô tả của GV, mà chỉ qua TN sóng

dừng trên sợi dây mới đưa đến cho HS có tri giác và biểu tượng về sóng dừng, trên cơ

sở đó HS tiếp tục đi sâu tìm hiểu bản chất, quy luật của hiện tượng sóng dừng.

Bên cạnh đó, cần hiểu rằng nhận thức cảm tính luôn gắn liền với thực tiễn

thông qua các giác quan và phản ánh trực tiếp đối tượng bằng các giác quan của chủ

thể nhận thức. Nhận thức cảm tính mới chỉ dựa vào những dấu hiệu bên ngoài của đối

tượng, nên nó thường có những sai lầm không đúng với bản chất của sự vật, hiện

tượng. Do đó ở giai đoạn này, HS chưa đi sâu vào bản chất bên trong của sự vật,

hiện tượng nghiên cứu. Vì vậy, cần phải tiến tới một quá trình nhận thức cao hơn đó

là nhận thức lý tính. Nhận thức lý tính còn gọi là tư duy, là giai đoạn phản ánh

những thuộc tính bản chất bên trong của sự vật hiện tượng, những mối quan hệ có

tính quy luật và nhận thức lý tính được thể hiện ở các hình thức như: khái niệm,

phán đoán và suy luận. Vì vậy, trong DHVL để HS hiểu rõ bản chất của sự vật hiện

tượng để đi đến một khái niệm, phán đoán, suy luận nào đó trong quá trình nhận

thức thì bắt buộc HS phải luôn thực hiện các thao tác tư duy như: phân tích, tổng

hợp, so sánh… và các hành động nhận thức như: xác định bản chất của sự vật hiện

tượng, tìm nguyên nhân, xác định mối quan hệ. Trong quá trình nhận thức lý tính thì

TN được xem là phương tiện hiệu quả, vì thông qua TN, HS có thể rút ra được những

thuộc tính, bản chất của sự vật hiện tượng, phát hiện mối liên hệ và quan hệ của các

thành tố trong các sự vật, hiện tượng cũng như những quy luật chi phối chúng.

Chẳng hạn: Thông qua TN về sóng dừng trên sợi dây, trên cơ sở những tri

giác và biểu tượng về hình ảnh sóng dừng. GV tiếp tục dẫn dắt HS tìm hiều về điều

26

kiện xuất hiện của sóng dừng, mối liên hệ giữa số bụng sóng, nút sóng với chiều dài

(Hình 2.1), sức căng của sợi dây và tần số dao động.

Giai đoạn cuối cùng của quá trình nhận thức, đó là nhận thức thực tiễn. Nhận

thức thực tiễn có vai trò kiểm nghiệm tri thức đã thu nhận được. Như vậy, thực tiễn

chẳng những là điểm xuất phát của nhận thức, là yếu tố đóng vai trò quyết định đối

với sự hình thành và phát triển của nhận thức mà còn là nơi nhận thức luôn hướng

tới để kiểm nghiệm tính đúng đắn của nó. Vì thế mà thực tiễn vừa là cơ sở, động

lực, mục đích của nhận thức và là tiêu chuẩn để kiểm tra chân lý. Vật lí là một môn

học có quan hệ rất chặt chẽ với tự nhiên, kỹ thuật và cuộc sống, vì vậy nhận thức

thực tiễn là một phần rất quan trọng trong nhận thức vật lí. Nhận thức thực tiễn giúp

cho HS thấy được ứng dụng của các kiến thức vật lí vào khoa học và đời sống.

Trong quá trình nhận thức thực tiễn việc vận dụng tri thức luôn gặp phải những khó

khăn nhất định, do tính trừu tượng của các tri thức khoa học, vì vậy trong trường

hợp đó TN là phương tiện cần thiết, không thể thiếu được để vận dụng tri thức vào

thực tiễn.

Chẳng hạn: Sau khi nghiên cứu về hiện tượng sóng dừng, GV cần làm cho HS

thấy được những ứng dụng của nó trong việc chế tạo các nhạc cụ như: Sáo, Đàn...

2.1.2.2. Các hành động của học sinh trong nhận thức vật lí

Để HĐNT của HS trong DHVL có hiệu quả, đòi hỏi HS phải có những

hành động nhận thức cụ thể. Vì vậy trong DH nói chung và DHVL nói riêng,

GV cần tổ chức cho HS thực hiện những hành động nhận thức cần thiết, phù

hợp với từng HĐNT cụ thể.

Trong quá trình học tập, các hiện tượng vật lí rất phong phú, đa dạng và phức

tạp. Vì vậy trong quá trình DHVL, để HS có thể tự lực hoạt động và chiếm lĩnh kiến

thức, GV cần rèn luyện cho HS các hành động nhận thức vật lí cụ thể, như:

Hình 2.1. Hình ảnh sóng dừng trên sợi dây

27

- Quan sát hiện tượng tự nhiên, nhận biết đặc tính bên ngoài của sự vật, hiện tượng;

- Phân tích một hiện tượng phức tạp thành những hiện tượng đơn giản;

- Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng;

- Tìm các dấu hiệu giống nhau của các sự vật hiện tượng;

- Bố trí một TN để tạo ra một hiện tượng trong những điều kiện xác định;

- Tìm ra những tính chất chung của nhiều sự vật, hiện tượng;

- Tìm mối quan hệ khách quan, phổ biến và nhân quả giữa các sự vật, hiện tượng;

- Đo một đại lượng vật lí,

- Tìm mối quan hệ hàm số giữa các đại lượng vật lí, biểu diễn bằng công cụ

toán học;

- Dự đoán diễn biến của một hiện tượng trong những điều kiện thực tế xác định;

- Giải thích một hiện tượng thực tế;

- Xây dựng một giả thuyết, từ giả thuyết suy ra một hệ quả;

- Lập phương án TN để kiểm tra một giả thuyết (hệ quả);

- Tìm những biểu hiện cụ thể trong thực tế của những khái niệm, định luật vật lí;

- Diễn đạt bằng lời những kết quả thu được qua hành động;

- Vận dụng kiến thức được xây dựng để giải quyết các vấn đề thực tiễn [71].

Đó là các hành động phổ biến trong HĐNT vật lí, tuy nhiên phải tùy theo

những hoạt động cụ thể để xác định những hành động tương ứng phù hợp với từng

nội dung kiến thức mà HS cần chiếm lĩnh.

2.1.2.3. Các thao tác trong hoạt động nhận thức vật lí

Trong hoạt động nhận thức luôn xảy ra hai loại thao tác, đó là: thao tác vật

chất và thao tác tư duy. Hai loại thao tác này có mối quan hệ với nhau rất mật thiết,

nó chi phối và tác động qua lại lẫn nhau. Hoạt động học tập của HS là HĐNT, vì

vậy trong quá trình nhận thức vật lí của HS, GV cần phải rèn luyện và hướng dẫn

cho HS thực hiện hai loại thao tác này.

Thao tác vật chất

Trong HĐNT vật lí, các thao tác vật chất mà HS thường dùng, đó là:

- Nhận biết bằng các giác quan;

- Tác động lên vật thể bằng công cụ như: chiếu sáng, tác dụng lực, làm di

chuyển, làm biến dạng, hơ nóng, làm lạnh…;

- Sử dụng các dụng cụ đo;

28

- Làm TN (bố trí, lắp ráp, vận hành thiết bị);

- Thu thập tài liệu, số liệu thực nghiệm;

- Thay đổi các điều kiện TN.

Các thao tác vật chất thường được HS thực hiện bằng tay thông qua các giác quan.

Thao tác tư duy:

Các thao tác tư duy thường được HS sử dụng trong quá trình nhận thức như:

phân tích; tổng hợp; so sánh; trừu tượng hóa; khái quát hóa; cụ thể hóa; suy luận

quy nạp; suy luận diễn dịch và suy luận tương tự [71].

Trong HĐNT luôn tồn tại hai loại thao tác này. Chẳng hạn, khi nghiên cứu về

sóng dừng HS phải thực hiện các thao tác vật chất như: lắp ráp, bố trí, tiến hành TN,

thu thập số liệu… nhưng để tìm quy luật của sóng dừng, thấy được mối liên hệ của

nó đối với chiều dài, sức căng của sợi dây và tần số thì bắt buộc HS phải thực hiện

các thao tác tư duy: phân tích, tổng hợp, so sánh… để trả lời câu hỏi số bụng sóng,

nút sóng của sóng dừng phụ thuộc như thế nào vào chiều dài, sức căng của sợi dây

và tần số dao động.

2.1.3. Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học giải quyết vấn đề

Trong DHVL, HĐNT của HS chỉ bắt đầu khi gặp tình huống có vấn đề, tức là ở

HS xuất hiện mâu thuẫn nhận thức, giữa một bên là kiến thức đã có và một bên là

nhiệm vụ mới cần phải giải quyết mà những kiến thức cũ, kỹ năng đã có không đủ.

Để GQVĐ đặt ra, khắc phục mâu thuẫn trong nhận thức thì đòi hỏi phải xây dựng

kiến thức mới, phương pháp mới và kỹ năng mới. Như vậy, HĐNT của HS trong học

tập thực chất là hoạt động GQVĐ nhận thức.

2.1.3.1. Tình huống có vấn đề trong dạy học vật lí

Tình huống có vấn đề trong DHVL thực chất là tình huống do GV sử dụng

một TN, kiến thức cũ hay mô tả một hoàn cảnh thực tế mà HS có thể cảm nhận

được để tạo ra một hoàn cảnh để HS ý thức được vấn đề cần giải quyết, có nhu cầu

và hứng thú giải quyết vấn đề.

Tình huống có vấn đề trong DHVL phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Tình huống phải chứa đựng mâu thuẫn nhận thức, đó là mâu thuẫn giữa một

bên là trình độ kiến thức, kỹ năng đã có và một bên là nhiệm vụ mới cần giải quyết.

- Tình huống có vấn đề phải gây được sự chú ý, kích thích hứng thú hoạt động

học tập của HS và HS cảm thấy cần thiết có nhu cầu để giải quyết.

29

- Tình huống có vấn đề phải vừa sức, phù hợp với khả năng nhận thức của

HS và HS cảm thấy có thể giải quyết được vấn đề nếu nỗ lực học tập.

Như vậy, trong DHVL tình huống có vấn đề xuất hiện khi HS ý thức được nội

dung, yêu cầu của vấn đề cần giải quyết và cảm thấy mình có khả năng GQVĐ nếu

cố gắng suy nghĩ và tích cực hoạt động.

2.1.3.2. Các pha của tiến trình dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí

Cấu trúc của DH GQVĐ gồm ba giai đoạn, đó là: giai đoạn tạo tình huống có

vấn đề, giai đoạn hướng dẫn giải quyết vấn đề, giai đoạn vận dụng tri thức để củng

cố và mở rộng kiến thức.

Giai đoạn tạo tình huống có vấn đề

Đây là giai đoạn HS được đặt vào tình huống có vấn đề, giai đoạn này có

nhiệm vụ kích thích tư duy hoạt động và tạo cho HS một trạng thái hưng phấn cao

độ, có nhu cầu hoạt động và có thái độ sẵn sàng lao vào công việc. Nội dung hoạt

động của GV là tổ chức cho HS tiếp nhận mâu thuẫn giữa “cái đã biết và cái cần

tìm” một cách tự nhiên, phù hợp với tiến trình nhận thức của HS, tức là làm cho HS

thấy được sự tồn tại hiển nhiên mâu thuẫn đó trên con đường học tập của mình.

Tiếp theo GV phải khơi nguồn tiềm lực ở HS để HS vận dụng tri thức đã có và cố

gắng thì sẽ tự lực giải quyết được mâu thuẫn và chiếm lĩnh được kiến thức.

Giai đoạn hướng dẫn giải quyết vấn đề

Đây là giai đoạn rất quan trọng, HS sẽ dần dần làm quen với phương pháp

nghiên cứu của nhà khoa học, ở mức độ tập dượt xây dựng kiến thức để phản ánh

những sự kiện thực tế. Các bước chủ yếu của giai đoạn này là:

- Xây dựng giả thuyết khoa học, trong bước này GV cần hướng dẫn để HS biết

quan sát sự kiện (có thể qua mô hình hoặc TN, hay quan sát dựa trên những kiến thức

đã có) và có hai con đường để tìm mối liên hệ, đó là: con đường quy nạp và con đường

diễn dịch.

- Khi đã có giả thuyết, GV hướng dẫn để HS thảo luận các phương án để đánh

giá tính đúng đắn của nó. Trong trường hợp không thể trực tiếp kiểm chứng được

giả thuyết, thì cần phải hướng dẫn HS, từ giả thuyết, bằng suy luận logic hoặc biến

đổi toán học để suy ra hệ quả. Với hệ quả được rút ra từ giả thuyết, thì cần phải

kiểm tra xem hệ quả đó có phù hợp với lý thuyết không. Có thể thiết kế, chế tạo TN

30

để kiểm chứng sự đúng đắn của hệ quả. Khi hệ quả được khẳng định là đúng đắn thì

giả thuyết khoa học cũng được xác nhận.

- Chỉnh lý giả thuyết để nó trở thành tri thức kỹ năng mới và GV cũng nên rèn

luyện cho HS cách diễn đạt suy nghĩ của mình bằng ngôn ngữ vật lí.

Giai đoạn củng cố và vận dụng tri thức

Đây là giai đoạn cuối cùng trong DH GQVĐ, vệc vận dụng các kiến thức mới

vào GQVĐ sẽ làm cho kiến thức của các em HS trở nên bền vững và sâu sắc hơn.

Bước đầu trong giai đoạn này, GV chủ yếu cho HS giải quyết các nhiệm vụ đơn

giản nhằm giúp cho HS nhớ và tái hiện lại tri thức là chính, bước tiếp theo GV phải

yêu cầu HS vận dụng tri thức vào những tình huống mới, có tính sáng tạo nhưng

phải đảm bảo vừa sức và không quá phức tạp. Như vậy, các giai đoạn của quá trình

DH GQVĐ có thể được tóm tắt theo sơ đồ sau: [44], [75], [76]

Sơ đồ 2.1. Các giai đoạn của DH GQVĐ

Tình huống có tiềm ẩn vấn đề

Phát biểu vấn đề - bài toán

Giai đoạn 1: Tạo tình huống có

vấn đề

Trình bày, thông báo, thảo luận, bảo vệ kết quả

Vận dụng tri thức mới để giải quyết nhiệm vụ đặt ra tiếp theo

Giai đoạn 3: Củng cố và vận dụng tri thức

Giải quyết vấn đề: suy đoán, thực hiện giải pháp

Kiểm tra, xác nhận kết quả: xem xét sự phù hợp của lý thuyết thực nghiệm

Giai đoạn 2: hướng dẫn giải quyết vấn đề

31

Có thể hiểu DH GQVĐ là toàn bộ các hành động của GV như tổ chức các tình

huống có vấn đề, hướng dẫn và giúp đỡ HS những điều cần thiết trong GQVĐ và

cuối cùng là lĩnh hội tri thức và củng cố tri thức vừa thu nhận được. DH DQVĐ có

tác dụng phát huy TTC, tự chủ của HS, giúp cho HS chiếm lĩnh các kiến thức một

cách sâu sắc và bền vững, đồng thời có tác dụng tốt trong việc phát triển tư duy,

năng lực sáng tạo của HS trong quá trình học tập.

2.2. Tích cực hóa họat động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí

2.2.1. Tính tích cực

Theo Thái Duy Tuyên, TTC là khái niệm biểu hiện sự nỗ lực của chủ thể khi

tương tác với đối tượng, biểu thị cường độ vận động của chủ thể khi thực hiện một

nhiệm vụ, giải quyết một vấn đề nào đấy. Sự nỗ lực ấy diễn ra trên nhiều mặt: sinh

lí, tâm lí và xã hội [80].

Theo I. F. Kharlamôp, TTC là trạng thái hoạt động của chủ thể, nghĩa là của

người hành động [37].

Theo V. Ôkôn, TTC là lòng mong muốn không chủ định và gây nên những

biểu hiện bên ngoài hoặc bên trong của hoạt động [54].

Theo R. A. Nizamôp, sự tích cực nhận thức thực chất là một hành động ý chí.

Trạng thái HĐNT là một trạng thái hoạt động được đặc trưng bởi sự nỗ lực cố

gắng của cá nhân [52].

Nhiều nhà nghiên cứu giáo dục đã đưa ra khái niệm về TTC [1], [2], [39]…

Tuy nhiên những nghiên cứu này đều có điểm chung sau:

- Có hứng thú và có nhu cầu tìm ra cái mới.

- Tính chủ động, nỗ lực trong quá trình học tập.

- Tham gia tích cực vào giải quyết các nhiệm vụ học tập.

Trong HĐNT, TTC là một thuộc tính nhân cách và là một phẩm chất rất quan

trọng của con người, nó có liên quan đến sự nỗ lực hoạt động của chủ thể khi tương

tác với đối tượng thì tích cực hóa lại là việc làm của GV, làm cho người học từ chỗ

lơ là, thụ động sang chủ động tích cực và say mê học tập. Theo Thái Duy Tuyên

“Tích cực hóa là một tập hợp các hoạt động của thầy giáo và của các nhà giáo dục

32

nói chung, nhằm biến người học từ thụ động sang chủ động, từ đối tượng tiếp nhận

tri thức sang chủ thể tìm kiếm tri thức để nâng cao hiệu quả học tập”[80] .

Vì vậy, trong DHVL để tích cực hóa HĐNT của HS trong học tập thì QTDH

đó phải diễn ra sao cho:

- HS phải là chủ thể và tự giác trong HĐNT của bản thân;

- GV chỉ đóng vai trò là người đạo diễn, điều khiển hoạt động DH nhằm giúp

HS trong việc tìm kiếm kiến thức mới;

- GV phải dựa trên những quan niệm, kiến thức sẵn có của HS, khéo léo tạo

nên mâu thuẫn giữa cái đã biết và cái chưa biết để tạo tình huống có vần đề nhằm

kích thích tính tò mò và lòng ham hiểu biết, từ đó sẽ làm nảy sinh nhu cầu tìm kiếm

kiến thức mới của HS.

2.2.2. Cơ sở của việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong

dạy học vật lí

Các nhà nghiên cứu giáo dục đều cho rằng, thành tựu quan trọng nhất của tâm

lí học dùng làm cơ sở cho việc đổi mới PPDH là lí thuyết hoạt động được Vygotsky

khởi xướng và được A. N. Lêônchiep phát triển. Theo lí thuyết này, bằng hoạt động

và thông qua hoạt động, mỗi con người tự sinh thành ra mình, tạo dựng và phát triển

ý thức và nhân cách của mình. Trong DH, việc học tập của HS có bản chất hoạt

động, bằng hoạt động và thông qua hoạt động của bản thân mà chiếm lĩnh kiến

thức, hình thành và phát triển năng lực trí tuệ cũng như quan điểm đạo đức, thái độ.

Theo A. N. Lêônchiep, hoạt động nào cũng có động cơ nhất định. Động cơ là cái

quan trọng nhất trong tâm lí con người, động cơ có hai loại là động cơ xa và động

cơ gần. Động cơ xa là mục đích chung của hoạt động còn động cơ gần là mục đích

của từng hành động. Mỗi hoạt động có thể gồm một hay nhiều hành động tạo nên vì

một hoạt động chỉ có thể thực hiện được thông qua nhiều hành động. Ngược lại,

một hành động có thể có nhiều hoạt động nhỏ khác nhau tùy vào mục đích và điều

kiện cụ thể nơi diễn ra hành động mà chủ thể xác định các cách thức cụ thể để giải

quyết nhiệm vụ.

Theo thuyết nhận thức của J. Piaget: Học tập là quá trình cá nhân hình thành

các tri thức cho mình. Có hai loại tri thức: Tri thức về thuộc tính vật lí, thu được

33

bằng cách hành động trực tiếp với các sự vật hiện tượng và tri thức về tư duy, quan

hệ toán, logic thu được sự tương tác với người khác trong các quan hệ xã hội. Đó là

quá trình cá nhân tổ chức các hành động tìm tòi, khám phá thế giới bên ngoài và cấu

tạo lại chúng dưới dạng sơ đồ nhận thức. Sơ đồ là một cấu trúc nhận thức bao gồm

một lớp các thao tác giống nhau theo một trật tự nhất định, sơ đồ nhận thức được

hình thành từ các hành động bên ngoài và được nhập tâm. Vì vậy, sơ đồ có bản chất

thao tác (Operations) và được người học xây dựng bằng chính hành động (Action)

của mình.

Thuyết nhận thức của J. Piaget còn cho rằng, dưới dạng chung nhất thì cấu

trúc nhận thức có chức năng tạo ra sự thích ứng của cá thể với các kích thích của

môi trường. Các cấu trúc nhận thức được hình thành theo cơ chế đồng hóa

(Assimilation) và điều ứng (Accomodation) HS sẽ tự xây dựng cho mình một hệ

thống tri thức có sắc thái riêng và có khả năng vận dụng hệ thống tri thức này vào

giải quyết các vấn đề do thực tiễn đặt ra. Theo J. Piaget đồng hóa là quá trình HS

vận dụng kiến thức cũ để giải quyết tình huống mới và sắp xếp kiến thức mới thu

nhận được vào cấu trúc kiến thức hiện có. Muốn thế khi tổ chức QTDH, GV cần

phải làm cho HS bộc lộ quan niệm của mình về vấn đề học tập, cần tổ chức cho HS

hệ thống hóa và khai thác kinh nghiệm cũ nhằm phát triển nhận thức cho bản thân

HS và phổ biến cho cả lớp. Để đồng hóa được kiến thức mới và cũ cần phải tiến

hành quá trình phân tích, tổng hợp, so sánh,… nhằm đánh giá lại kiến thức cũ từ đó

sắp xếp lại hệ thống kiến thức sao cho hoàn thiện, chính xác hơn. Điều ứng là sự

thay đổi, điều chỉnh, bổ sung, vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề lý thuyết

và thực tiễn. Đây là quá trình mà HS phải thực hiện các thao tác tư duy, làm kiến

thức bộc lộ các thuộc tính, bản chất, các mặt mạnh yếu, tìm ra mối liên hệ giữa các

yếu tố kiến thức, tính hệ thống của chúng và khả năng vô tận của kiến thức. Quá

trình này có thể tóm tắt theo sơ đồ sau:

Tiếp nhận thông tin Cân bằng Mất cân bằng

Đồng hóa Điều ứng Cân bằng mới Thích nghi

Sơ đồ 2.2. Mô tả quá trình đồng hóa điều ứng

34

Còn theo Vygotsky thì “Dạy học phải đi trước sự phát triển kéo theo sự phát

triển”, nghĩa là trong DH, GV phải đặt cho HS một nhiệm vụ cao hơn trình độ của

họ, dưới sự hướng dẫn, giúp đỡ của GV, bạn bè… các em tự vươn lên giải quyết các

nhiệm vụ học tập. Khoảng cách giữa trình độ hiện tại của người học và nhiệm vụ

học tập đặt ra mà người học có thể giải quyết được với sự nỗ lực cố gắng của mình,

Vygotsky gọi đó là “Vùng phát triển gần”. Theo lí thuyết “Vùng phát triển gần”

của Vygotsky thì trình độ ban đầu của người học tương ứng với Vùng phát triển

hiện tại, trình độ này cho phép người học dưới sự hướng dẫn của GV có thể thu

nhận kiến thức gần gũi với kiến thức mới để đạt trình độ cao hơn. Tiếp đó, GV đưa

người học đến “Vùng phát triển gần” mới, để sau đó đến lượt nó lại trở thành vùng

phát triển hiện tại. Cứ tiếp tục như vậy trình độ của người học đi từ nấc thang này

đến nấc thang khác cao hơn.

Như vậy, trong quá trình DHVL ở trường phổ thông ngoài việc sử dụng các

TN vật lí, GV cần phải xây dựng và sử dụng TNTT để tạo các tình huống có vấn đề

nhằm gây ra sự mất cân bằng trong nhận thức. Từ đó, những điều mà HS được tiếp

thu sẽ mới so với những gì đã biết, sẽ tạo nên sự mâu thuẫn trong nhận thức cho

người học. Để có sự cân bằng trong nhận thức thì đòi hỏi HS phải tích cực hoạt

động nhằm chiếm lĩnh tri thức mới.

2.2.3. Những biểu hiện của tính tích cực nhận thức

Trong QTDH, GV có thể nhận biết HS có tích cực trong HĐNT hay không

thông qua những dấu hiệu, biểu hiện sau:

Dấu hiệu về tiếp nhận vấn đề nghiên cứu

- Chú ý, quan tâm đến vấn đề nghiên cứu;

- Hăng hái tham gia vào mọi hình thức hoạt động học tập;

- Mong muốn tìm hiểu và nhận thức vấn đề nghiên cứu.

Dấu hiệu về thực hiện nhiệm vụ, giải quyết vấn đề

- Vui vẻ, sẵn sàng thực hiện nhiệm vụ;

- Thực hiện các thao tác tư duy (phân tích, tổng hợp, so sánh…) để giải quyết

vấn đề;

35

- Mạnh dạn đề ra các giải pháp khi thực hiện nhiệm vụ.

Dấu hiệu về vận dụng kiến thức, kết quả học tập

- Mạnh dạn phát biểu ý kiến của bản thân về hoạt động học tập;

- Vận dụng kiến thức đã học vào hoạt động thực tiễn;

- Ôn luyện, khắc sâu, củng cố kiến thức đã học được;

- Hoàn thành nhiệm vụ học tập được giao;

- Ghi nhớ tốt những điều đã học;

- Đạt kết quả cao trong học tập. [80]

Như vậy TTC nhận thức của HS được thể hiện thông qua các dấu hiệu, biểu

hiện như: tiếp nhận vấn đề, giải quyết vấn đề trong quá trình hoạt động học tập

và những dấu hiệu, biểu hiện đó sẽ được vận dụng để đánh giá định tính kết quả

TNSP trong QTDH một số kiến thức trong phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao với

sự hỗ trợ của TNTT.

2.2.4. Các biện pháp phát huy tính tích cực nhận thức

Để phát huy TTC nhận thức của HS trong QTDH, cần phải chỉ ra những biện

pháp cụ thể. Các biện pháp này phải được đề xuất dựa trên tâm lý đối với HS đó là:

tính tò mò, tính hiếu động cũng như những điều kiện tâm lý liên quan đến quá trình

nhận thức như: nhu cầu, động cơ và hứng thú. Trong QTDH để phát huy TTC nhận

thức của HS, GV cần chú ý đến các biện pháp sau:

- Nội dung DH phải mới, cái mới ở đây không phải là quá xa lạ đối với HS,

cái mới phải liên hệ và phát triển với cái cũ, kiến thức phải có tính thực tiễn, gần gũi

với sinh hoạt, với suy nghĩ hằng ngày và thỏa mãn nhu cầu nhận thức của HS.

- Tạo ra không khí học tập và môi trường học tập với các mối quan hệ thân

thiện trong lớp (nhóm học tập): tạo ra sự thoải mái về tinh thần cho HS thông

qua việc động viên, giúp đỡ thường xuyên, nhờ đó HS có cảm giác dễ chịu, tự tin.

- Lựa chọn, phân chia các nhiệm vụ học tập phù hợp với mức độ phát triển

của HS: chú ý đến sự phân hóa về nhịp độ học tập và trình độ phát triển của các

HS; trình bày rõ ràng các yêu cầu, nhiệm vụ đặt ra đối với HS để tạo cho họ có cảm

giác vừa sức.

36

- Xây dựng nhiều mức độ và sự đa dạng của hoạt động: tạo ra các khoảng thời

gian học tập và trải nghiệm tích cực, tăng cường các trải nghiệm thành công; thay

đổi xen kẽ các nhiệm vụ học tập: dễ - khó, đơn giản - phức tạp, lí thuyết - thực tế.

- Tạo điều kiện cho HS thấy được sự gần gũi giữa kiến thức vật lí và thực tại

của thế giới xung quanh: tăng cường cho HS tiếp xúc với vật thật, thiết bị thật cũng

như với các phương tiện DH để đưa HS lại gần thực tế đời sống, giao cho HS thực

hiện các nhiệm vụ học tập có liên quan đến các ứng dụng của kiến thức của vật lí.

- Vận dụng và phối hợp các PPDH tích cực một cách có hiệu quả. Đặc biệt là

các phương pháp tích cực như: Phương pháp nêu vấn đề, phương pháp phát triển

hệ thống câu hỏi, phương pháp thực nghiệm… có như vậy mới khuyến khích TTC,

tự lực của HS trong học tập.

- Tăng cường sử dụng TN và phương tiện trực quan trong DHVL, xem đó như

là một phương tiện hữu hiệu trong tổ chức HĐNT cho HS.

- Đánh giá, động viên khen ngợi, khích lệ bằng cách khen thưởng kịp thời

trước lớp khi cá nhân hay nhóm có thành tích học tập tốt.

- Đa dạng hóa các hình thức tổ chức DH: DH nhóm, DH kiến tạo, DH dự án…

- Luyện tập dưới nhiều hình thức khác nhau, vận dụng kiến thức vào trong

thực tiễn, vào các tình huống mới [80].

Để thực hiện có hiệu quả các biện pháp tích cực hóa HĐNT của HS đòi hỏi

GV phải có năng lực tổ chức hoạt động DH một cách chủ động, sáng tạo và đặc biệt

cần nghiên cứu xây dựng và sử dụng TNTT vào tổ chức HĐNT cho HS theo hướng

phát huy TTC, tự lực trong QTDH.

2.3. Thí nghiệm tự tạo

2.3.1. Khái niệm

Trong quá trình nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng TNTT trong DHVL

các tác giả đã đưa ra những định nghĩa khác nhau về TNTT.

Theo tác giả Hans - Joachim Wilke (Đức) “Thí nghiệm tự tạo là những thí

nghiệm được dùng trong dạy học vật lí và được tự tạo ra với những vật liệu và dụng

cụ phổ biến trong đời sống hằng ngày” [92].

37

Các tác giả H. Joachim Schlichting, C. Berthold, D. Binzer, M. Herfert, H.

Hilscher, J. Kraus, C. Möller... cho rằng: “Thí nghiệm tự tạo là những thí nghiệm

được tạo ra với phương tiện chủ yếu là bàn tay với những vật liệu trong đời sống

hằng ngày” [87], [84].

Theo tác giả Lê Cao Phan: “Thí nghiệm tự làm là thí nghiệm do giáo viên

hoặc học sinh thực hiện bằng các nguyên vật liệu dễ tìm kiếm, rẻ tiền, sẵn có ở địa

phương, phù hợp với hoàn cảnh của nhà trường và học sinh” [56].

Còn tác giả Đồng Thị Diện thì cho rằng: “Thí nghiệm đơn giản là thí nghiệm

mà việc chế tạo dụng cụ thí nghiệm đòi hỏi ít vật liệu, dễ chế tạo dụng cụ thí nghiệm

và gia công các vật liệu; dễ bố trí, thao tác và không tốn nhiều thời gian” [13].

Các định nghĩa trên tuy có nội hàm và cách diễn đạt khác nhau nhưng đều có

những điểm chung là:

- Yếu tố quan trọng nhất của TNTT là làm bằng tay, bàn tay là phương tiện

chủ yếu để tạo ra TN;

- Vật liệu dùng để thiết kế, chế tạo TN là những vật dụng phổ biến và dễ tìm

kiếm trong đời sống hàng ngày.

Theo thời gian và cùng với sự phát triển của khoa học thì

nội hàm của khái niệm TNTT được phát triển và mở rộng.

Hiện nay, TNTT không chỉ là những TN đơn giản, rẻ tiền mà

nó có thể là những TNTT phức tạp và có tính hiện đại. Do đó,

chúng ta có thể hiểu: Thí nghiệm tự tạo là những thí nghiệm từ

đơn giản đến phức tạp được tạo ra chủ yếu bằng tay từ những

nguyên vật liệu, thiết bị, linh kiện phổ biến trong đời sống hằng

ngày và được sử dụng trong quá trình dạy học.

TN như (Hình 2.2) là TNTT về bảo toàn momen động lượng.

2.3.2. Phân loại thí nghiệm tự tạo

Dựa vào mức độ phức tạp, quá trình gia công, chế tạo dụng cụ và các thiết bị

TN, TNTT có thể được phân loại như sau:

Hình 2.2. TN bảo toàn momen động lượng

38

2.3.2.1. Thí nghiệm tự tạo đơn giản

TNTT đơn giản là những TN được tạo ra từ những vật liệu, dụng cụ thông dụng dễ

kiếm như: vỏ lon bia, vỏ chai nước khoáng, gỗ… TNTT đơn giản thường là những TN

định tính. Người ta thường gọi TNTT đơn giản là TN đơn giản, rẻ tiền.

TN như (Hình 2.3) có thể xem là TNTT đơn giản, TN này được tạo ra từ chai

bằng nhựa, ống hút và phễu nhựa.

2.3.2.2. Thí nghiệm tự tạo phức tạp

TNTT phức tạp là những TN được tạo ra từ các dụng cụ thông dụng nhưng có

quá trình gia công, chế tạo dụng cụ TN phức tạp hơn so với TNTT đơn giản.

TN như (Hình 2.4) có thể xem là TNTT phức tạp.

2.3.2.3. Thí nghiệm tự tạo hiện đại

TNTT hiện đại là những TN được tạo ra trong đó có sử dụng các thiết bị và

linh kiện điện tử hiện đại như: vi điều khiển, mạch điện tử, bo mạch, led 7 đoạn, pin

mặt trời… Những TN này thường là những thiết bị tự động.

TN như (Hình 2.5) có thể xem là TNTT hiện đại.

Hình 2.3. TN về định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt

Hình 2.4. TN về chuyển động bằng phản lực

Hình 2.5. Thiết bị theo dõi tự động năng lượng mặt trời

39

2.3.3. Ưu điểm và hạn chế của thí nghiệm tự tạo

TNTT được quan tâm và sử dụng trong DHVL do nó có nhiều ưu điểm nổi trội.

Ưu điểm

- Góp phần làm phong phú thêm các phương tiện trực quan, qua đó trực quan

hóa được nhiều hiện tượng và quá trình vật lí.

- Dễ chế tạo (đối với TNTT đơn giản): vật liệu, dụng cụ và linh kiện dễ kiếm,

phương tiện dùng để gia công đơn giản, không cần kĩ năng phức tạp.

- Điểu kiện để thực hiện TN: không đòi hỏi khắt khe về cơ sở vật chất như mạng

điện; phòng bộ môn… nên có thể tiến hành ở các trường phổ thông khác nhau.

- Việc bố trí và tiến hành TN đơn giản, không tốn nhiều thời gian.

- Kết quả TN: rõ ràng, dễ quan sát, có sức hấp dẫn và kích thích hứng thú học

tập của HS; Gần gũi với những hiện tượng trong đời sống hằng ngày.

- Dễ thao tác: lắp ráp, tháo rời các bộ phận của dụng cụ TN.

- Dễ vận chuyển, bảo quản và an toàn trong chế tạo cũng như trong quá trình

tiến hành TN.

- Phát huy tính tích cực, tự lực và rèn luyện kỹ năng thực hành cho HS như:

Đề xuất phương án TN; Bố trí TN; Tiến hành TN và xử lí kết quả TN; Thiết kế và

chế tạo TN nhằm minh họa lại kiến thức đã thu nhận.

Hạn chế

Bên cạnh những ưu điểm, TNTT cũng có những hạn chế nhất định, đó là hạn

chế về tính thẩm mĩ và độ bền. Những hạn chế trên là do các dụng cụ TN được gia

công thủ công và bằng tay, không được sản xuất theo dây chuyền công nghệ.

2.3.4. Thí nghiệm tự tạo trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của học

sinh trong dạy học vật lí

Tích cực hóa HĐNT của HS trong hoạt động học tập có liên quan đến nhiều

vấn đề, trong đó các yếu tố như: động cơ và hứng thú học tập, năng lực, ý chí của

cá nhân và không khí DH là rất cần thiết. Các yếu tố này liên hệ chặt chẽ với nhau

và có ảnh hưởng đối với việc tích cực hóa HĐNT của HS trong quá trình DHVL.

40

2.3.4.1. Thí nghiệm tự tạo góp phần kích thích hứng thú học tập vật lí của học sinh

Trong hoạt động DH, TTC của HS có liên quan và chịu ảnh hưởng của các

yếu tố như: nhu cầu, động cơ và hứng thú. Khi HS đã hứng thú đối với một vấn đề

học tập nào đó thì các em HS sẽ chú ý, tập trung và tích cực hơn trong học tập. Do

đó trong DHVL, muốn kích thích được hứng thú học tập của HS thì việc sử dụng

TNTT vào tổ chức HĐNT cho HS được xem là một trong những phương tiện rất có

hiệu quả, vì TNTT thường ngắn gọn, cho kết quả trái với dự đoán của nhiều HS, vì

vậy sẽ gây ra cho các em sự ngạc nhiên bất ngờ và làm cho các yếu tố tiềm ẩn của

HS như: tính tò mò, hiếu kì và hiếu động của HS sẽ bị tác động, qua đó sẽ kích thích

được hứng thú học tập vật lí của HS trong giờ học.

Khi DH bài “Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố

định” vật lí lớp 12 nâng cao, GV có thể sử dụng TNTT để đề xuất vấn đề cần

nghiên cứu nhằm kích thích hứng thú học tập vật lí của HS như sau:

- GV giới thiệu dụng cụ TN, cách lắp đặt TN như (Hình 2.6a) và nêu các bước

tiến hành TN: Kiểm tra khối lượng của hai hộp tròn bằng lực kế; sau đó thả cho hai

hộp tròn có cùng khối lượng, hình dạng và kích thước lăn không trượt xuống mặt

phẳng nghiêng.

- GV yêu cầu HS nêu dự đoán hiện tượng TN trước khi tiến hành TN: Hộp

tròn nào sẽ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước?

- HS nêu dự đoán hiện tượng TN xảy ra: Hai hộp tròn sẽ lăn xuống chân mặt

phẳng nghiêng cùng lúc; Hộp tròn 1 sẽ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước

hộp tròn 2; Hộp tròn 2 sẽ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 1.

- GV tiến hành TN cho HS quan sát hiện tượng, kết quả TN: Hộp tròn 1 lăn

xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 2 (Hình 2.6b), trái với dự đoán của

nhiều HS và gây ra cho các em sự ngạc nhiên bất ngờ, qua đó sẽ kích thích hứng thú

học tập của các em HS trong giờ học.

Hình 2.6a.b. Kết quả TN momen quán tính

41

2.3.4.2. Thí nghiệm tự tạo là phương tiện phát huy tính tự lực và sáng tạo của

học sinh

Trong QTDH để phát huy tính tự lực và sáng tạo của HS trong hoạt động học

tập tập thì việc giao nhiệm vụ và hướng dẫn HS thiết kế, chế tạo TN nhằm kiểm

chứng kiến thức đã thu nhận được là một hoạt động mang tính sáng tạo, đòi hỏi cao

về tính tự giác, tự lực của HS, do đó có tác dụng rất tốt trong việc tích cực hóa

HĐNT của HS. Việc thiết kế, chế tạo TN đòi hỏi HS phải vận dụng các kiến thức đã

học vào thực tiễn trong việc tự đề xuất và lựa chọn phương án TN thích hợp, trên

phương án TN đã chọn HS sẽ tìm kiếm các nguyên vật liệu, dụng cụ TN cần thiết;

tự gia công, chế tạo dụng cụ TN theo phương án đã chọn; sau đó lắp ráp, tiến hành

TN và giải thích hiện tượng TN. Các hoạt động đó đều góp phần vào việc phát huy

TTC nhận thức và rèn luyện kỹ năng thực hành cho HS, làm tăng hứng thú học tập

của HS và đặc biệt là đảm bảo niềm tin của HS đối với kiến thức vật lí. Việc vận

dụng kiến thức đã biết vào giải thích các kết quả TN đòi hỏi HS phải huy động các

kiến thức đó ở nhiều phần khác nhau của chương trình vật lí. Nhờ vậy, chất lượng

kiến thức của HS được nâng cao.

Đối với những TN do HS tự thiết kế, chế tạo trong hoạt động ngoài giờ lên lớp

thì khi tổ chức hoạt động DH trên lớp, GV cần bố trí thời gian để HS trình bày trước

lớp về kết quả TN đạt được.

Chẳng hạn: Sau khi giao nhiệm vụ cho từng nhóm HS và hướng dẫn HS cách

thiết kế, chế tạo minh họa kiến thức “Momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào

sự phân bố khối lượng đối với trục quay”. Khi tổ chức hoạt động DH trên lớp, GV

nên dành thời gian để các nhóm HS báo cáo trước lớp về kết quả TN do các nhóm

tự thiết kế và chế tạo.

Nhóm 1, nhóm 2 trình bày trước lớp về kết quả TN do nhóm tự thiết kế, chế tạo

(Hình 2.7a; Hình 2.8a). Sau đó, tiến hành TN để minh họa kiến thức đã thu nhận và

vận dụng kiến thức đã học vào giải thích hiện tượng TN (Hình 2.7b; Hình 2.8b).

Hình 2.7a.b. TN momen quán tính (nhóm 1 thiết kế, chế tạo)

42

2.3.4.3. Thí nghiệm tự tạo góp phần rèn luyện kỹ năng thực hành cho học sinh

HĐNT vật lí có mối quan hệ rất chặt chẽ với kỹ năng thực hành và TN là một

trong những phương tiện quan trọng trong việc tích cực hóa HĐNT của HS. Khi HS

có kỹ năng thực hành thì các em sẽ tham gia tích cực vào quá trình học tập trên lớp

cũng như ở nhà. Trong DHVL, rèn luyện kỹ năng thực hành cho HS là một trong

những biện pháp nhằm phát huy TTC nhận thức của HS và việc sử dụng TNTT

trong DH đòi hỏi tính tự lực cao ở HS, do đó nó góp phần tích cực trong việc rèn

luyện cho HS các kỹ năng thực hành TN sau:

- Kỹ năng đề xuất TN: Trong DHVL, kỹ năng cơ bản đầu tiên cần rèn luyện

cho HS trong thực hành đó là kỹ năng đề xuất phương án TN. Đề xuất phương án

TN tức là đưa ra các ý tưởng trong việc thiết kế, chế tạo TN nhằm kiểm tra tri thức

đã thu nhận được, do đó để việc đề xuất các phương án TN có tính khả thi thì các

phương án đề xuất đó phải dựa vào các kiến thức vật lí như: đặc điểm của đại

lượng, tính chất, công thức hoặc định luật vật lí. Trong quá trình đề xuất các

phương án TN đòi hỏi tính tự lực của HS trong việc tìm tòi, suy nghĩ đưa ra các

phương án TN khác nhau và lựa chọn phương án TN thích hợp, vì cùng một nội

dung DH nhưng có các phương án TN khác nhau.

- Kỹ năng chế tạo, gia công dụng cụ TN: Việc thiết kế, chế tạo TN đòi hỏi HS

phải sử dụng các công cụ thông dụng như: kìm, kéo, cưa sắt, giũa, mũi khoan… để

chế tạo, gia công dụng cụ TN. Việc tìm kiếm các vật liệu, dụng cụ để tự tạo TN làm

cho HS thấy được mối liên hệ gắn bó giữa vật lí và đời sống. Việc chế tạo, gia công

dụng cụ đòi hỏi HS phải tự lực suy nghĩ trong việc chế tạo các dụng cụ đảm bảo

theo đúng phương án TN đã đề xuất dựa trên những kiến thức lý thuyết đã học và

kinh nghiệm sống của bản thân. Trong quá trình gia công, chế tạo dụng cụ TN, HS

sẽ rèn luyện được các kỹ năng như: cắt nhôm, cắt gỗ, khoan gỗ, cắt ống nhựa…

Hình 2.8a.b. TN momen quán tính (nhóm 2 thiết kế, chế tạo)

43

- Kỹ năng lắp ráp TN: Đối với TNTT, việc lắp ráp các dụng cụ TN thường

được HS thực hiện thông qua quan sát sơ đồ hình vẽ, ảnh chụp hoặc bảng hướng

dẫn của GV, do đó tính tự lực của HS được phát huy trong quá trình học tập. Trong

quá trình lắp ráp các dụng cụ TN thì HS được rèn luyện cách quan sát hình vẽ, lắp

đặt thứ tự trước, sau của các dụng cụ TN; quy trình hướng dẫn lắp ráp TN.

- Kỹ năng thao tác tiến hành TN: Đối với TNTT được tiến hành trên lớp thì

các bước tiến hành TN như: cách bố trí dụng cụ, cách tiến hành TN sẽ được HS

thực hiện thông qua tài liệu hướng dẫn hoặc theo trình tự hướng dẫn của GV. Do đó

để hoàn thành nhiệm vụ học tập đòi hỏi HS phải tích cực, tự lực hoạt động.

Đối với TNTT do HS tự thiết kế, chế tạo thì các bước tiến hành TN sẽ được HS

biên soạn và cụ thể hóa trong bảng thuyết minh, do đó để hoàn thành bảng thuyết

minh đòi hỏi HS phải tự lực thao tác tiến hành TN nhiều lần để nắm rõ trình tự của

các bước khi tiến hành TN.

- Kỹ năng xử lí kết quả TN: Thông qua việc quan sát kết quả TN, HS sẽ thu

nhận được các hiện tượng, số liệu liên quan đến TN. Vì vậy, để rút ra kết luận cần

thiết đòi hỏi HS phải tự lực trong việc xử lí kết quả TN, do đó TTC của HS trong

HĐNT sẽ được phát huy. Trong DHVL, TNTT có thể là những TN định tính hoặc

định lượng. Do đó, tùy vào từng loại TN mà HS có các kỹ năng xử lí kết quả TN

khác nhau.

Đối với TNTT là TN định tính, HS sẽ quan sát kết quả TN xảy ra. Từ đó tìm

mối liên hệ giữa các đại lượng có liên quan và bằng suy luận logic hoặc biến đổi

toán học để rút ra kết luận.

Đối với TNTT là TN định lượng, HS sẽ lập bảng số liệu về kết quả TN quan

sát được. Từ đó tiến hành phân tích và xử lí số liệu để rút ra kết luận, trong quá

trình xử lí số liệu thì HS được rèn luyện cách tính sai số; làm tròn số và ghi kết

quả; cách nhận xét kết quả xem có phù hợp với lý thuyết không.

- Kỹ năng sử dụng các dụng cụ đo: Trong quá trình tiến hành TN để thu thập

các cứ liệu thực nghiệm về TNTT, HS sẽ được rèn luyện cách sử dụng các dụng cụ

đo như: sử dụng thước chia độ dài để đo chiều dài, đồng hồ hiện số để đo thời gian

dao động; sử dụng lực kế để xác định khối lượng của vật… Ngoài ra, HS còn biết

44

cách lựa chọn các thang đo, cách điều chỉnh thang đo sao cho phù hợp với việc

quan sát và thu thập số liệu. Kỹ năng sử dụng các dụng cụ đo sẽ giúp cho HS thu

được các cứ liệu thực nghiệm được chính xác, sai số nhỏ.

2.3.4.4. Thí nghiệm tự tạo trong kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng kỹ xảo của

học sinh

Trong học tập bộ môn vật lí, kết quả học tập của HS là một dấu hiệu quan

trọng của TTC, HS phải tích cực một cách thường xuyên, liên tục và tự giác thì mới

có kết quả học tập tốt. Trong đổi mới PPDH theo hướng phát huy TTC và sáng tạo

của HS thì việc kiểm tra đánh giá kết quả học tập của HS không chỉ tập trung vào

đánh giá khả năng tái hiện tri thức vật lí của HS mà việc kiểm tra đánh giá hướng tới

hiện nay đó là tăng cường kiểm tra đánh giá kỹ năng thực hành và kỹ năng vận dụng

kiến thức vào thực tiễn của HS thông qua TN vật lí nói chung và TNTT nói riêng.

Trong DHVL, việc sử dụng TNTT để kiểm tra đánh giá kỹ năng thực hành vật

lí của HS nên dựa vào các tiêu chí sau: Xác định mục đích TN; Bố trí và tiến hành

TN; Thu thập và xử lí kết quả TN; Đề xuất phương án TN.

Việc kiểm tra đánh giá kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS có thể

được tiến hành trên lớp hoặc hoạt động tự học ở nhà của HS. Trong DHVL, nếu

TNTT được sử dụng để kiểm tra đánh giá kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn

của HS trên lớp nên dựa vào các tiêu chí sau: Quan sát và giải thích được hiện tượng

kết quả TN xảy ra; Bố trí và thực hiện được TN theo sự hướng dẫn của GV; Đề xuất

được phương án TN để kiểm tra kiến thức đã thu nhận.

Nếu TNTT được dùng để kiểm tra đánh giá kỹ năng vận dụng kiến thức vào

thực tiễn của HS trong hoạt động tự học ở nhà nên dựa vào các tiêu chí sau: Đề xuất

được phương án TN; Gia công, chế tạo được các dụng cụ TN; Trình bày được cách

lắp ráp, tiến hành TN; Cách thu thập và xử lí kết quả TN.

Trong quá trình DHVL, GV có thể kiểm tra đánh giá kỹ năng vận dụng kiến

thức vào thực tiễn của HS trong hoạt động tự học ở nhà thông qua TNTT như sau:

- Cho HS trình bày được trước lớp về phương án TN, cách chế tạo và gia công

dụng cụ, cách lắp đặt TN do nhóm tự thiết kế, chế tạo (Hình 2.9a);

45

- Yêu cầu HS trình bày cách tiến hành TN và vận dụng kiến thức vào giải

thích hiện tượng TN (Hình 2.9b).

2.4. Tự tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí

Để việc tự tạo TN đạt hiệu quả, đảm bảo được các yêu cầu của một TN vật lí

trong QTDH thì việc cần làm là phải xây dựng được một quy trình tự tạo TN và các

TNTT được xây dựng phải tuân theo quy trình đó.

2.4.1. Tự tạo thí nghiệm

2.4.1.1. Các yêu cầu đối với việc tự tạo thí nghiệm

Các TNTT được xây dựng và sử dụng trong DHVL phải đảm bảo được 4 yêu

cầu sau: về mặt khoa học; về mặt sư phạm; về mặt thẩm mĩ và về mặt kinh tế.

Về mặt khoa học

- Các TNTT được xây dựng phải đảm bảo khi tiến hành TN phải thành công, tạo

ra hiện tượng rõ ràng, đúng với bản chất vật lí và điều khiển được các yếu tố tác động;

- Quá trình thiết kế, chế tạo cần ứng dụng các thành tựu mới trong khoa học;

Có cấu tạo gọn nhẹ, thuận tiện trong quá trình sử dụng (tháo lắp, bố trí và tiến hành

TN); Đảm bảo an toàn trong sử dụng, dễ sửa chữa, bảo quản và vận chuyển.

Về mặt sư phạm

- TNTT có thể được sử dụng ở các giai đoạn khác nhau của QTDH như: sử

dụng trong đề xuất vấn đề nghiên cứu, sử dụng trong hình thành kiến thức mới và

sử dụng trong củng cố, vận dụng kiến thức.

- Kết quả của TNTT phải gắn liền với nội dung bài học, xuất hiện đúng lúc

trong tiến trình DH, đồng thời kết quả TN phải được sử dụng cho mục đích DH một

cách hợp lí, logic và không gượng ép. TN phải ngắn gọn, hợp lí và cho kết quả ngay

nhằm đảm bảo về mặt thời gian của tiết học.

Hình 2.9a.b. TN sự phản xạ sóng (HS thiết kế, chế tạo)

46

- Tạo điều kiện cho HS phát huy TTC nhận thức trong và ngoài giờ học thông

qua việc đề xuất và lựa chọn phương án TN, thiết kế và chế tạo dụng cụ TN nhằm

kiểm chứng hoặc minh họa lại kiến thức đã thu nhận.

Về mặt thẩm mĩ

Các dụng cụ TNTT phải có kích thước đủ lớn, đảm bảo cho cả lớp quan sát

nhằm giúp cho HS dễ theo dõi diễn biến của TN để có thể rút ra được những kết

luận cần thiết. TN phải có màu sắc thích hợp và hình dáng đẹp đẽ lôi cuốn sự chú ý

của HS, đặc biệt là cần làm nổi bật bộ phận cần quan sát.

Về mặt kinh tế

Các TNTT được xây dựng phải đảm bảo giá thành không cao nhờ sử dụng các

nguyên vật liệu, dụng cụ và linh kiện có sẵn và dễ tìm trong cuộc sống hằng ngày.

2.4.1.2. Quy trình tự tạo thí nghiệm trong dạy học vật lí

Trong DHVL ở trường phổ thông hiện nay, việc tự tạo TN và sử dụng TNTT

vào tổ chức hoạt động DH cho HS theo hướng tích hóa HĐNT là việc làm cần thiết,

đáp ứng yêu cầu về đổi mới PPDH. Chính vì vậy, để việc sử dụng các TNTT vào tổ

chức HĐNT cho HS đạt được hiệu quả thì việc xây dựng các TNTT phải tuân theo

một quy trình nhất định và trong quá trình xây dựng cần phải bổ sung, điều chỉnh

sao cho phù hợp với mục tiêu DH, nội dung kiến thức, tình hình cơ sở vật chất,

TBTN và các hình thức tổ chức DH. Qua nghiên cứu, chúng tôi nhận thấy rằng quy

trình tự tạo TN có thể được tiến hành theo các bước sau:

Bước 1. Xác định mục tiêu dạy học

Mục tiêu là cái đích đạt tới sau mỗi bài, mỗi chương, mỗi phần do GV đặt ra

để định hướng hoạt động DH. Mục tiêu DH ở đây là cái đích đặt ra cho HS cần đạt

được, tức là sản phẩm mà HS có được sau mỗi bài học. Mục tiêu DH đó sẽ chỉ đạo

toàn bộ nội dung, PPDH và mục tiêu đó gồm 3 thành tố: kiến thức, kỹ năng và thái

độ. Vì vậy, trước khi sử dụng TNTT vào tổ chức hoạt động DH, GV cần xác định

mục tiêu cần đạt được sau khi thực hiện TN hoặc qua bài học này GV cần hình

thành những kiến thức, kĩ năng gì cho HS.

Bước 2. Nghiên cứu nội dung bài học

Nhiệm vụ của việc DHVL ở trường phổ thông là nhằm giúp cho HS đạt được

một hệ thống kiến thức vật lí cơ bản phù hợp với trình độ nhận thức của HS, những

47

kiến thức đó là các hiện tượng, các khái niệm vật lí, các định luật vật lí, thuyết vật lí

và ứng dụng của vật lí trong đời sống và trong sản xuất. Trên cơ sở nghiên cứu mục

tiêu DH và nội dung bài học, GV cần xác định những nội dung kiến thức nào trong

bài học có thể tự tạo TN để hình thành hoặc minh họa kiến thức cho HS, từ đó có thể

đề xuất và lựa chọn phương án TN thích hợp.

Bước 3. Tìm hiểu thực trạng cơ sở vật chất, thiết bị thí nghiệm

Trong QTDH, cơ sở vật chất và TBTN vật lí có vai trò rất quan trọng, là

phương tiện giúp cho GV tổ chức HĐNT cho HS có hiệu quả nhằm đạt được mục

tiêu và nhiệm vụ DH đề ra. Chính vì vậy, trong DHVL các TBTN tỏ ra rất có hiệu

quả trong việc phát huy TTC nhận thức của HS. Ở các trường phổ thông hiện nay,

các TBTN đều được cung cấp theo danh mục tối thiểu của Bộ, tuy nhiên qua thời

gian sử dụng các TBTN bị xuống cấp cho kết quả TN không chính xác, thậm chí hư

hỏng không sử dụng được ảnh hưởng đến hiệu quả DHVL ở trường phổ thông. Do

đó việc thiết kế, chế tạo, cải tiến và sửa chữa các TBTN nhằm khắc phục tình trạng

các TBTN thiếu đồng bộ là việc làm thực sự có ý nghĩa và góp phần vào việc thực

hiện đổi mới PPDH và tăng cường tính trực quan trong DH.

Bước 4. Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm

Căn cứ vào mục tiêu bài học và tình hình TBTN mà GV có thể đề xuất, lựa

chọn phương án TN. Việc đề xuất, lựa chọn phương án TN có thể được thực hiện

theo 3 cách sau:

- Phương án TN có sẵn, tự thiết kế, chế tạo và lắp ráp TN;

- Phương án TN có sẵn, cải tiến một số thiết bị cho phù hợp với nội dung DH;

- Tự đề xuất phương án TN và tự tạo TN.

Bước 5. Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ và linh kiện cần thiết

Dựa trên phương án TN đã đề xuất, GV tiến hành tìm kiếm, chuẩn bị các vật

liệu, dụng cụ và linh kiện cần thiết. Các vật liệu, dụng cụ và linh kiện dùng trong

TN phải có sẵn trong thực tế cuộc sống, dễ tìm kiếm, dễ gia công, dễ mua, dễ thay

thế và sửa chữa thì mới đảm bảo tính khả thi.

Bước 6. Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm

Sau khi đã chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ và thiết bị cần thiết cho TN, GV tiến

hành gia công các vật liệu, dụng cụ và thiết bị để tạo nên các bộ phận của bộ TN theo

48

phương án đã đề xuất. Đây là việc làm tương đối khó đối với GV, vì vậy đòi hỏi

người GV phải có kĩ năng, tay nghề, những am hiểu và kinh nghiệm trong cuộc sống.

Bước 7. Lắp ráp thí nghiệm

Các dụng cụ, thiết bị sau khi đã được gia công, chế tạo theo phương án TN đã

đề xuất thì việc tiếp theo là tiến hành lắp ráp các dụng cụ TN lại với nhau.

Bước 8. Tiến hành thí nghiệm

Sau khi đã lắp ráp các dụng cụ TN lại với nhau theo phương án đề xuất thì

việc tiến hành TN là để kiểm tra sự vận hành của các dụng cụ, TBTN là rất cần

thiết. Mục đích của việc tiến hành TN là nhằm phát hiện những sai sót, lỗi trong quá

trình gia công, chế tạo dụng cụ và lắp ráp. Việc tiến hành TN có thể xảy ra hai

trường hợp sau:

Trường hợp 1: TN đạt theo phương án đề ra, cho kết quả như mong muốn thì

tiếp tục thực hiện bước tiếp theo là hoàn thiện TN nhằm tăng cường tính trực quan,

thẩm mĩ và đảm bảo an toàn cho TN khi sử dụng.

Trường hợp 2: TN không đạt theo phương án đề ra, không cho kết quả như

mong muốn hoặc các dụng cụ, thiết bị sau khi gia công, chế tạo và lắp ráp không

vận hành được thì ta tiến hành kiểm tra lại các bước đề xuất phương án, gia công,

chế tạo và lắp ráp TN như sau:

- Nếu bước đề xuất phương án TN không khả thi thì đề xuất phương án TN khác.

- Nếu bước gia công, chế tạo dụng cụ TN chưa tốt, chưa đảm bảo yêu cầu đề

ra thì tiến hành gia công, chế tạo lại các dụng cụ TN.

- Nếu bước lắp ráp dụng cụ, thiết bị chưa hợp lí thì tiến hành kiểm tra và lắp

ráp lại cho hợp lí.

Bước 9. Hoàn thiện thí nghiệm

Bước cuối cùng trong quy trình này là hoàn thiện TN nhằm tăng cường tính

trực quan, đảm bảo tính thẩm mĩ và an toàn trong quá trình sử dụng.

Trong quy trình tự tạo TN thì bước đề xuất phương án TN là quan trọng nhất,

vì trong phương án đề xuất thì các vật liệu, dụng cụ và thiết bị dùng trong TN phải

là những dụng cụ có sẵn trong tự nhiên, dễ tìm, dễ gia công và chế tạo thì mới đảm

bảo tính khả thi. Ngoài ra, các bước như: gia công và chế tạo dụng cụ, lắp ráp và

49

tiến hành TN cũng rất cần thiết, vì trong quá trình gia công và chế tạo đòi hỏi người

GV phải có kinh nghiệm và những am hiểu trong cuộc sống, phải khéo tay, phải

làm nhiều lần để tìm các phương án tối ưu nhất. Còn bước tiến hành TN là để kiểm

tra, phát hiện và điều chỉnh những sai sót, những dụng cụ chưa được tốt và đảm bảo

khi tiến hành TN sẽ thành công. Như vậy, quy trình tự tạo TN có thể được tóm tắt

qua sơ đồ sau:

Vận dụng quy trình tự tạo TN vào thiết kế, chế tạo TN sóng dừng.

Bước 1. Xác định mục tiêu DH

- Nhận biết được đặc điểm của sóng dừng. Giải thích được sự tạo thành

sóng dừng.

- Nêu được điều kiện để có sóng dừng trên dây đàn hồi.

- Áp dụng hiện tượng sóng dừng để tính tốc độ truyền sóng trên dây đàn hồi.

Sơ đồ 2.3. Quy trình tự tạo thí nghiệm

Xác định mục tiêu dạy học

Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm

Nghiên cứu nội dung bài học

Tìm hiểu thực trạng cơ sở vật chất, TBTN

Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ và linh kiện cần thiết

Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm

Lắp ráp thí nghiệm

Tiến hành thí nghiệm

Hoàn thiện thí nghiệm

50

Bước 2. Nghiên cứu nội dung bài học

Qua nghiên cứu những nội dung kiến thức trong bài học, chúng tôi nhận thấy

rằng những nội dung kiến thức sau có thể xây dựng TNTT để DH:

- Hiện tượng sóng dừng.

- Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây.

- Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng của sợi dây.

- Sóng dừng phụ thuộc vào tần số.

Bước 3. Tìm hiểu thực trạng cơ sở vật chất, TBTN

TN sóng dừng đã được trang bị ở một số trường phổ thông nhưng qua thời

gian sử dụng các máy phát tần số bị hỏng dẫn đến tình trạng TN thiếu đồng bộ và

không tiến hành TN được.

Bước 4. Đề xuất, lựa chọn phương án TN

Phương án đề xuất tự tạo TN sóng dừng như (Hình 2.10).

Bước 5. Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ và linh kiện cần thiết (xem mục 3.2.1.2)

Bước 6. Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm (xem mục 3.2.1.2)

Bước 7. Lắp ráp thí nghiệm (xem mục 3.2.1.2)

Bước 8. Tiến hành TN (bảng số liệu xem mục 3.2.1.2)

Hiện tượng sóng dừng

- Bố trí TN như (Hình 2.11a). Sau đó cấp nguồn cho bộ rung.

- Bật công tắc và điều chỉnh điện áp thích hợp.

Hình 2.10. Phương án tự tạo TN sóng dừng

Loa điện động

Bộ ròng rọc

Con trượt Gia trọng

Dây đàn hồi

Thước chia độ dài Nguồn

điện Công tắc điện áp

Biến thế

Bộ rung

51

- Kết quả TN: Trên sợi dây xuất hiện những bụng sóng và những nút sóng xen

kẽ cách đều nhau (Hình 2.11b).

Hiện tượng trên sợi dây xuất hiện những điểm đứng yên gọi là những điểm

nút, những điểm dao động với biên độ cực đại gọi là những điểm bụng. Những nút

và bụng xen kẽ cách đều nhau, hiện tượng đó gọi là sóng dừng.

Khảo sát sóng dừng

Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây

- Bố trí TN như (Hình 2.11a). Sau đó cấp nguồn cho bộ rung.

- Bật công tắc và điều chỉnh điện áp thích hợp để tạo ra sóng dừng trên sợi dây

như (Hình 2.11b).

- Dịch chuyển con trượt để thay đổi chiều dài của sợi dây.

- Quan sát TN ta thấy, khi chiều dài của sợi dây thay đổi thì số bụng sóng và

nút sóng cũng thay đổi (Hình 2.12). Chứng tỏ số bụng sóng, nút sóng phụ thuộc vào

chiều dài của sợi dây.

Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng dây của sợi dây

- Tiến hành TN để tạo ra sóng dừng như (Hình 2.11b).

- Sau đó lần lượt treo hai gia trọng 20g vào đầu tự do của sợi dây để thay đổi

lực căng của sợi dây.

Hình 2.11a.b. TN sóng dừng

Hình 2.12. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây

52

- Quan sát TN ta thấy, số bụng sóng và nút sóng thay đổi khi lực căng của sợi

dây thay đổi (Hình 2.13). Chứng tỏ số bụng sóng, nút sóng phụ thuộc vào lực căng

của sợi dây.

Sóng dừng phụ thuộc tần số

- Nối bộ rung với máy phát tần số.

- Cấp nguồn cho máy phát. Trên máy phát ta chọn điện áp ra là 6V, thang tần

số là 10Hz và tín hiệu dạng hình sin.

- Quan sát TN (Hình 2.14), ta thấy số bụng sóng, nút sóng thay đổi khi tần số của

máy phát thay đổi. Chứng tỏ số bụng sóng, nút sóng phụ thuộc vào tần số của máy phát.

Bước 9. Hoàn thiện thí nghiệm

Để tăng cường tính thẩm mĩ cho bộ TN, ta dán giấy đề can vào hộp che và

miếng gỗ.

2.4.2. Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí

2.4.2.1. Các yêu cầu khi sử dụng thí nghiệm tự tạo

Để việc sử dụng các TNTT trong quá trình DHVL phát huy được hiệu quả,

cần tuân thủ các yêu cầu sau:

- Xác định rõ logic của tiến trình DH, trong đó việc sử dụng TN phải là

một bộ phận hữu cơ của QTDH, nhằm giải quyết một nhiệm vụ cụ thể trong

Hình 2.14. Sóng dừng phụ thuộc vào tần số

Hình 2.13. Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng dây của sợi dây

53

tiến trình nhận thức. Trước khi tiến hành TN cần phải xác định được mục đích

của TN là dùng để đề xuất vấn đề cần nghiên cứu, hình thành kiến thức mới

hay củng cố và vận dụng kiến thức.

- Trước khi tiến hành TN, GV cần định hướng HS vào những hiện tượng cần

quan sát. Xác định các nhiệm vụ của HS trong việc quan sát hoặc tiến hành TN. Đối

với TN định lượng, HS phải lập bảng giá trị đo trước khi tiến hành TN, xử lí kết quả

TN và rút ra kết luận về các dấu hiệu, mối liên hệ của bản chất hiện tượng. Đối với

TN định tính, HS phát biểu các kết quả đã quan sát và vận dụng kiến thức mới vào

giải thích hiện tượng.

- Xác định rõ các dụng cụ TN cần sử dụng, sơ đồ lắp ráp, các bước tiến hành TN.

- Cần phải kiểm tra sự hoạt động của các dụng cụ TN trước giờ học một cách kỹ

lưỡng, tiến hành thử TN nhiều lần để đảm bảo khi tiến hành TN phải thành công.

- Khi sử dụng các TN vào tố chức hoạt động DH phải tuân theo các quy tắc an

toàn, tránh cảm giác lo sợ đối với HS mỗi khi tiến hành TN.

2.4.2.2. Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học vật lí với sự hỗ

trợ của thí nghiệm tự tạo

TNTT là một bộ phận của TN vật lí, vì vậy nó có các chức năng giống như TN

vật lí theo quan điểm của lí luận DH. Do đó, TNTT có thể được sử dụng ở các giai

đoạn khác nhau của QTDH như: sử dụng trong đề xuất vấn đề nghiên cứu, sử dụng

trong giải quyết vấn đề và sử dụng trong củng cố, vận dụng kiến thức. Đặc biệt

trong giai đoạn định hướng, đề xuất vấn đề nghiên cứu và GQVĐ thì TNTT tỏ ra rất

có hiệu quả, vì nhiệm vụ của TN là dùng để đề xuất vấn đề và GQVĐ.

Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong giai đoạn đề xuất vấn đề

TNTT được xem là phương tiện tỏ ra rất có hiệu quả trong việc đề xuất vấn đề

cần nghiên cứu nhằm kích thích hứng thú học tập của HS, lòng ham thích muốn tìm

hiểu nguyên nhân và bản chất của các sự vật hiện tượng. Vì vậy trong giai đoạn này

của QTDH, muốn kích thích được hứng thú học tập của HS thì việc sử dụng TNTT

để mở đầu bài học phải tạo ra được sư ngạc nhiên bất ngờ, trái với dự đoán của các

em HS khi đó sẽ gây ra sự mâu thuẫn trong nhận thức của các em HS và đó là điều

54

kiện thuận lợi nhất để GV gợi ý, hướng dẫn HS nêu vấn đề cần nghiên cứu. Ở giai

đoạn này, với những nội dung kiến thức có thể sử dụng TNTT để đề xuất vấn đề cần

nghiên cứu thì GV tiến hành TN hoặc hướng dẫn HS tiến hành TN. Việc tiến hành

TN trong giai đoạn này có thể thực hiện theo các bước sau:

- Giới thiệu các dụng cụ TN và cách lắp đặt TN;

- Nêu các bước tiến hành TN;

- Dựa vào kiến thức, kinh nghiệm sẵn có của HS, GV yêu cầu HS nêu dự đoán

hiện tượng trước khi tiến hành TN;

- Tiến hành TN cho HS quan sát hiện tượng;

- Từ kết quả TN, GV gợi ý và hướng dẫn HS nêu vấn đề cần nghiên cứu.

Chẳng hạn khi tổ chức DH bài “Momen động lượng. Định luật bảo toàn

momen động lượng”. GV sử dụng TNTT để đề xuất vấn đề cần nghiên cứu như sau:

- GV giới thiệu dụng cụ TN, cách bố trí TN như (Hình 2.15a)

- Nêu các bước tiến hành TN: Dùng tay xoay khung nhôm quanh trục, sau đó

thả cho khung tự quay quanh trục. Khi khung quay đều, kéo móc khóa hướng lên

(Hình 2.15b) để thay đổi hình dạng của khung?

- Yêu cầu HS nêu dự đoán của hiện tượng trước khi tiến hành TN.

- HS nêu dự đoán hiện tượng TN: Khung quay chậm hơn so với trường hợp

ban đầu; Khung quay nhanh hơn so với trường hợp ban đầu; Không thay đổi.

- GV tiến hành TN cho HS quan sát, kết quả TN: Khung quay nhanh hơn so với

trường hợp ban đầu, trái với dự đoán của nhiều HS và gây ra cho các em sự bất ngờ.

- GV gợi ý và hướng dẫn HS phát biểu vấn đề: vì sao khi hình dạng của khung

thay đổi thì khung quay nhanh hơn?

Hình 2.15a.b. TN bảo toàn momen động lượng (khung quay quanh trục)

55

Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong giai đoạn giải quyết vấn đề

Trong giai đoạn GQVĐ, GV phải là người hướng dẫn, định hướng HS vào con

đường vận dụng kiến thức đã biết và vận dụng kiến thức đó như thế nào để GQVĐ

đặt ra. Đồng thời, dựa trên các vấn đề đó GV sẽ cho HS thấy được mối liên hệ giữa

các kiến thức đã biết và cách giải quyết đã biết với vấn đề đặt ra, từ đó HS lựa chọn

giải pháp và đề ra cách thức giải quyết vấn đề. Trong giai đoạn này, có hai con

đường để thực hiện, đó là: con đường quy nạp (dùng TN để hình thành kiến thức)

và con đường diễn dịch (kiểm chứng kiến thức bằng TN).

- Nếu dùng TNTT để hình thành kiến thức. GV tiến hành TN, HS quan sát thu

thập và xử lí số liệu. Sau đó, GV định hướng và giúp đỡ HS trong việc hình thành

kiến thức mới.

- Nếu dùng TNTT để kiểm chứng kiến thức đã thu nhận, GV hướng dẫn HS đi

đến kiến thức mới bằng con đường suy luận lí thuyết: hướng dẫn HS đề xuất giải

pháp GQVĐ bằng cách dựa vào những kiến thức đã biết, cách vận dụng các kiến

thức đã biết đó như thế nào. Sau đó, GV tiến hành TN để kiểm chứng kiến thức mới

thu nhận được: hướng dẫn HS xác định nội dung kiến thức cần tiến hành TN để kiểm

tra; cách bố trí và tiến hành TN và hướng dẫn HS rút ra kết luận về kết quả TN.

Khi DH bài “Dao động điều hòa” vật lí lớp 12 nâng cao, GV có thể sử dụng

TN ghi đồ thị dao động điều hòa của con lắc lò xo để kiểm chứng kiến thức được

rút ra bằng con đường suy luận lý thuyết như sau:

Kiểm chứng kết quả tìm được từ suy luận lí thuyết bằng TNTT:

- GV hướng dẫn HS đề xuất giải pháp: vận dụng phương pháp động lực học để

xác định các lực tác dụng lên con lắc lò xo; áp dụng định luật II Niu-tơn. Từ đó tìm ra

phương trình chuyển động của vật và đồ thị (li độ) của dao động điều hòa.

- Vận dụng kiến thức: Lực tác dụng lên vật là lực đàn hồi Fđh = kx; sau đó

thế vào biểu thức định luật II Niu-tơn: mx’’ = kx → x’’ + k

xm

= 0; Đặt 2 = k

m

56

→ x’’ + 2x = 0 gọi là phương trình động lực học của dao động. Toán học cho biết

phương trình động lực học của dao động có nghiệm: x = Acos(t + ) và đồ thị

biểu diển sự biến đổi của li độ dao động theo thời gian có dạng hình sin.

- Nội dung kiến thức cần tiến hành TN để kiểm tra: Đồ thị của dao động điều

hòa có dạng hình sin.

- Bố trí và tiến hành TN như (Hình 2.16a)

- Kết quả TN (Hình 2.16b): Đồ thị dao động của con lắc lò xo có dạng hình sin.

- Rút ra kết luận: Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa và được

diễn tả bằng phương trình x = Acos(t + ).

Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong giai đoạn củng cố, vận dụng kiến thức

Trong DHVL, TNTT không chỉ dừng lại ở việc dùng TN để mở đầu bài học,

nghiên cứu kiến thức mới hoặc kiểm chứng các kiến thức vật lí mà nó còn có một

vai trò rất quan trọng trong việc giúp HS củng cố, vận dụng kiến thức vào thực tiễn.

Các kiến thức vật lí được DH trên lớp cần phải được khắc sâu vào tiềm thức của

HS, cần phải thường xuyên củng cố và vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn

cuộc sống, có như vậy thì kiến thức vật lí của các em HS mới vững chắc và bền

chặt. Thông qua TN thì HS mới tích cực tham gia vào quá trình nhận thức, có điều

kiện vận dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn, góp phần xóa dần lối học vẹt,

lí thuyết suông đang rất phổ biến trong DH hiện nay.

Trong giai đoạn củng cố và vận dụng kiến thức mới vào giải thích hiện tượng,

TNTT có thể được sử dụng theo ba hướng sau:

Thứ nhất: GV sử dụng TNTT để tiến hành TN, yêu cầu HS quan sát hiện tượng

xảy ra và vận dụng các kiến thức mới vào giải thích hiện tượng;

Hình 2.16a.b. TN ghi đồ thị dao động điều hòa của con lắc lò xo

57

Thứ hai: GV hướng dẫn HS tiến hành TNTT, quan sát hiện tượng xảy ra và

vận dụng kiến thức mới vào giải thích hiện tượng;

Thứ ba: GV hướng dẫn và giao nhiệm vụ cho HS về nhà tự đề xuất và lựa

chọn phương án TN; tìm kiếm dụng cụ TN; gia công, chế tạo dụng cụ và tiến hành

TN nhằm minh họa lại kiến thức đã thu nhận.

Trong giai đoạn củng cố, vận dụng kiến thức theo hướng thứ ba GV cần phải

có định hướng và hướng dẫn kịp thời khi HS cần có sự giúp đỡ. GV cần phải tạo

điều kiện cho HS được trình bày trước lớp về kết quả đạt được của nhóm. Sau đó,

GV nhận xét các TNTT do các nhóm HS thiết kế chế tạo, từ đó có sự động viên,

khuyến khích và khen thưởng kịp thời đối với những nhóm đã hoàn thành tốt nhiệm

vụ được giao.

Khi DH bài “Momen động lượng. Định luật bảo toàn momen động lượng” vật

lí 12 nâng cao. Trong giai đoạn củng cố, vận dụng kiến thức thì GV có thể sử dụng

TNTT theo hướng thứ hai, đó là:

- GV hướng dẫn HS tiến hành TN như (Hình 2.17).

- HS quan sát TN, vận dụng kiến thức mới của bài học: công thức momen

quán tính, định luật bảo toàn momen quán tính vào giải thích hiện tượng mà HS vừa

quan sát: tại sao khi người đứng trên ghế xoay thực hiện động tác thu sát hai tay

vào sát thân người thì tốc độ quay của ghế nhanh hơn so với trường hợp dang hai

tay ra.

Hình 2.17. HS tiến hành TN với ghế xoay

58

Trong quá trình DHVL, chúng tôi nhận thấy rằng việc sử dụng TNTT tổ

chức HĐNT cho HS trong DH phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao có thể được

tóm tắt qua sơ đồ sau:

Sơ đồ trên là quy trình chung trong việc sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS

trong DHVL theo hướng phát huy TTC, tuy nhiên tùy vào nội dung kiến thức của bài

học mà TNTT có thể được sử dụng ở một hoặc hai trong ba giai đoạn của QTDH.

Đối với nội dung bài học mà TNTT có thể tham gia vào tất cả các giai đoạn của

QTDH thì được thực hiện theo sơ đồ 2.4.

2.5. Thực trạng dạy học phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao

Để đánh giá thực trạng của việc DH phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao

ở một số trường phổ thông trong tỉnh Đồng Tháp, chúng tôi đã tiến hành điều

TỐ CHỨC HĐNT

CHO HS VỚI SỰ HỖ TRỢ

CỦA TNTT

Sơ đồ 2.4. Quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL

GIẢI QUYẾT

VẤN ĐỀ

ĐỀ XUẤT

VẤN ĐÊ

- GV tiến hành TNTT, HS quan sát và giải thích hiện

- HS tiến hành TNTT, quan sát và giải thích hiện tượng.

- HS tự tạo TN để kiểm chứng kiến thức đã thu nhận.

CỦNG

CỐ, VẬN

DỤNG

Sử dụng TNTT để tạo tình huống có vấn đề trong học tập

nhằm kích thích hứng thú học tập của HS. Sau đó, GV gợi ý và

hướng dẫn HS phát biểu vấn đề cần nghiên cứu.

Theo con

đường diễn

dịch

- Dùng TNTT để kiểm chứng kiến thức đã thu nhận.

- Bằng con đường suy luận lí thuyết, đi đến kiến thức mới.

Theo con

đường quy

nạp

- Rút ra kiến thức mới.

- Thu thập và xử lí số liệu.

- Tiến hành TNTT.

59

tra GV và HS ở một số trường phổ thông, số lượng GV và HS điều tra được

tổng hợp theo bảng 2.1.

Bảng 2.1. Bảng thống kê các trường, GV và HS tham gia điều tra

TT Trường GV HS

1 THPT Thiên Hộ Dương 7 144

2 THPT Thành Phố Cao Lãnh 10 157

3 THPT Lấp Vò II 14 162

4 THPT Tháp Mười 10 86

5 THPT Châu Thành I 13 81

Tổng cộng 54 630

2.5.1. Mục đích điều tra

- Tìm hiểu các PPDH chủ yếu của GV khi tổ chức DH phần “Cơ học” và tình

hình các TBTN ở các trường phổ thông;

- Tìm hiểu việc thiết kế, chế tạo TN phục vụ cho việc DHVL;

- Tìm hiểu những thuận lợi, khó khăn khi sử dụng TN và TNTT tổ chức hoạt

động DH;

- Tìm hiểu hiệu quả của việc sử dụng TNTT trong DHVL đối với hoạt động

học tập của HS trong giờ học (hứng thú, tích cực tham gia xây dựng bài học,…).

2.5.2. Phương pháp điều tra

Để thu thập các thông tin cần thiết, chúng tôi sử dụng các phương pháp điều

tra sau:

- Điều tra GV và HS ở một số trường phổ thông qua phiếu điều tra (xem phụ lục).

- Trực tiếp quan sát phòng thực hành TN vật lí ở một số trường phổ thông và

trao đổi với cán bộ quản lí phòng thực hành TN về tình hình các TBTN đã được

cung cấp trong chương trình vật lí lớp 12 nâng cao.

- Trao đổi trực tiếp với GV và HS. Dự giờ GV bộ môn trực tiếp dạy lớp 12

nâng cao để tìm hiểu việc sử dụng các TBTN khi DH phần “Cơ học”.

60

2.5.3. Kết quả điều tra

Về tình hình cơ sở vật chất, thiết bị thí nghiệm

Dựa trên thực tế khảo sát các phòng TN ở một số trường phổ thông, qua trao

đổi trực tiếp với GV giảng dạy bộ môn vật lí, cán bộ quản lí phòng thực hành TN và

phiếu điều tra, chúng tôi nhận thấy rằng:

Các TBTN dành cho phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao đã được cung

cấp tương đối đầy đủ so với các thiết bị trong danh mục tối thiểu theo quy định

của Bộ Giáo dục. Các TBTN này được sử dụng trong DH ở một số lớp nhưng

không thường xuyên và nguyên nhân của việc sử dụng không thường xuyên là

do các dụng cụ TN bị hỏng, thiếu đồng bộ. Kết quả điều tra về tình hình TBTN

phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao ở một số trường phổ thông trong tỉnh Đồng

Tháp được chúng tôi tổng hợp trong bảng 2.2.

Bảng 2.2. Kết quả điều tra về TBTN ở một số trường phổ thông

Tình hình TBTN Tỷ lệ (%)

Rất đầy đủ 0

Đầy đủ 63

Thiếu 29,6

Không đầy đủ 7,4

Bên cạnh đó, khi các GV được hỏi về chất lượng các TBTN phần “Cơ học” thì

có gần 63% cho rằng không đảm bảo chất lượng, có hơn 18,5 % cho rằng TBTN

không đồng bộ, có gần 7,4% cho rằng thiết bị hỏng hóc không sử dụng được và chỉ

có hơn 11,1% cho rằng TBTN được trang bị đảm bảo chất lượng. Thực trạng đó

chính là một trong những nguyên nhân nhiều GV chỉ ra lí do không thường xuyên

sử dụng TN trong DH.

Đối với bộ thí nghiệm sóng dừng trên sợi dây, kết quả điều tra cho thấy không

phải trường nào cũng được trang bị. Đối với những trường được trang bị thì có hơn

5,5% cho rằng đã các TBTN bị hỏng không sử dụng được, có gần 54% cho rằng TN

không đồng bộ và gần 41% cho rằng vẫn còn sử dụng được.

61

Về phương pháp dạy học và sử dụng thí nghiệm trong dạy học

Qua dự giờ GV, phiếu điều tra khảo sát ở một số trường phổ thông chúng tôi

nhận thấy rằng: trong tổ chức hoạt động DH, GV thường sử dụng phương pháp

thuyết trình, diễn giảng do đó HS học tập một cách thụ động không tham gia vào

quá trình tìm kiếm kiến thức nên không kích thích được hứng thú học tập của HS,

làm cho giờ học không sinh động. Kết quả điều tra về PPDH của GV trong DH

phần “Cơ học” được thể hiện trong bảng 2.3.

Bảng 2.3. Kết quả điều tra về phương pháp dạy học của GV

Các phương pháp dạy học Tỷ lệ (%)

Thuyết trình 23

Đàm thoại 39

Thảo luận nhóm và báo cáo kết quả 24,7

Đàm thoại kết hợp với sử dụng TN 13,3

Ngoài ra, các GV giảng dạy vật lí còn cho rằng việc sử dụng TN trong DHVL là

rất cần thiết, góp phần vào việc tích cực hóa HĐNT của HS và đổi mới PPDH ở trường

phổ thông hiện nay. Kết quả điều tra cho thấy có gần 70,4% GV cho rằng việc sử dụng

TN trong DHVL là rất cần thiết, có hơn 29,6% GV cho rằng cần thiết và không GV

nào cho rằng không cần thiết. Như vậy, hầu hết các GV đều ý thức được vai trò quan

trọng của TN trong DHVL. Bên cạnh đó, kết quả điều tra các mức độ sử dụng TN

trong DH của GV còn được chúng tôi tổng hợp trong bảng 2.4.

Bảng 2.4. Các mức độ sử dụng TN của GV trong DH

Các mức độ sử dụng TN Tỷ lệ (%)

Thường xuyên 39

Không thường xuyên 51,8

Thỉnh thoảng 9,2

Không sử dụng 0

Với thực trạng TBTN không đồng bộ, bị hỏng không sử dụng được thì

việc nghiên cứu tự tạo TN và sử dụng TNTT trong DHVL là rất cần thiết. Tuy

62

nhiên, khi được hỏi thì có hơn 72% GV cho rằng chỉ tự tạo TN khi tham gia thi

đồ dùng DH và thi giáo viên giỏi, có gần 19% cho rằng chỉ tự tạo TN khi thao

giảng và có hơn 9% dùng cho việc DH thường ngày. Bên cạnh đó, kết quả điều

tra về những khó khăn mà GV gặp phải khi sử dụng TNTT trong DH được

chúng tôi tổng hợp trong bảng 2.5.

Bảng 2.5. Những khó khăn khi sử dụng TNTT trong DH

Những khó khăn khi sử dụng TNTT trong DH Tỷ lệ (%)

Tốn thời gian chuẩn bị 90,7

Mất thời gian tiến hành TN 9,3

Khó trong việc di chuyển dụng cụ TN 0

Đối với HS, khi được hỏi trong giờ học vật lí có sử dụng TNTT thì mức độ học

tập của các em như thế nào? Thì có gần 45,1% HS cho rằng rất hứng thú, có hơn 54%

cho rằng hứng thú, có gần 0,9 % cho rằng bình thường và không hứng thú. Trong giờ

học vật lí, các em HS còn cho rằng việc GV sử dụng TNTT để minh họa kiến thức đã

thu nhận là rất cần thiết và kết quả điều tra được tổng hợp trong bảng 2.6.

Bảng 2.6. Các mức độ sử dụng TNTT để kiểm chứng kiến thức trong DHVL

Các mức độ sử dụng TNTT để minh họa kiến thức Tỷ lệ (%)

Rất cần thiết 45,7

Cần thiết 34,5

Bình thường 19,8

Không cần thiết 0

Kết quả điều tra về thực trạng DH phần “Cơ học” ở trên cho thấy:

- Các TBTN phần “Cơ học” được trang bị tương đối đầy đủ theo danh mục

quy định tối thiểu của Bộ Giáo dục nhưng chất lượng không đảm bảo. Vì thế việc

sử dụng chúng vào DH gặp khó khăn.

- PPDH mà GV sử dụng trong DHVL phần “Cơ học” chủ yếu là phương pháp

thuyết trình. Do đó, HS học tập một cách thụ động, không có cơ hội tham gia vào

quá trình tìm kiếm kiến thức, vì vậy HS không có hứng thú trong hoạt động học tập.

63

- Các hình thức tổ chức hoạt động DH cho HS chưa đa dạng, phong phú và

vận dụng một cách linh hoạt nên chưa tạo ra được một môi trường học tập sinh

động, sôi nổi và hứng thú.

- Một bộ phận GV chậm đổi mới, vẫn sử dụng chủ yếu PPDH truyền thống

(truyền thụ kiến thức một chiều), do đó không phát huy được TTC nhận thức của

HS trong quá trình học tập.

- Trong củng cố bài học GV thường dùng theo kiểu thông báo, tái hiện kiến

thức cho HS là chủ yếu, ít tổ chức tình huống học tập nhằm kích thích hứng thú cho

HS trong giờ học.

- Nếu có sử dụng TN, GV chỉ sử dụng những TN đã được cung cấp theo danh

mục tối thiểu của Bộ. GV rất ít tự tạo TN để sử dụng trong DH, nguyên nhân chung

của việc GV ít sử dụng TN trong DHVL là:

+ Chất lượng TBTN không đảm bảo, xuống cấp nên kết quả không chính xác;

+ TBTN thiếu đồng bộ;

+ Việc chuẩn bị TN mất thời gian.

- GV đều cho rằng việc tự tạo TN để sử dụng trong DHVL là rất cần thiết

nhằm góp phần tích cực hóa HĐNT của HS. Tuy nhiên, nhiều GV cũng cho rằng

việc không thường xuyên tự tạo TN là do tốn nhiều thời gian, khó khăn trong việc

tìm kiếm dụng cụ và chế tạo dụng cụ TN.

- Quan điểm “thi cái gì, dạy cái nấy” còn khá phổ biển ở nhiều GV và HS,

trong khi đó việc thi cử không chú ý đến TN và kỹ năng thực hành TN của HS trong

DHVL nên GV và HS thường xem nhẹ vai trò của TN.

64

Kết luận chương 2

Theo quan điểm lí luận DH hiện đại, mục đích của hoạt động DH là nhằm

làm cho HS lĩnh hội được kiến thức, kỹ năng, đồng thời hình thành và phát triển

ở HS những phẩm chất và năng lực cần thiết. Như vậy, trong QTDH GV là

người tổ chức, hướng dẫn cho HS thực hiện các hành động nhận thức để tái tạo

được tri thức và biến chúng thành vốn liếng của mình, đồng thời làm biến đổi

bản thân của HS, hình thành và phát triển những phẩm chất và năng lực của họ.

Để việc tổ chức HĐNT cho HS trong QTDH đạt hiệu quả, góp phần đổi mới

PPDH theo hướng tích cực HĐNT của HS thì đòi hỏi phải khai thác, sử dụng các

TBTN có sẵn ở nhà trường và đặc biệt quan tâm nghiên cứu xây dựng và sử

dụng TNTT trong DHVL.

Theo thời gian và cùng với sự phát triển của khoa học thì nội hàm của khái

niệm TNTT được phát triển và mở rộng. Hiện nay, TNTT không chỉ là những TN

đơn giản, rẻ tiền mà có thể là những TNTT phức tạp và có tính hiện đại. Chính vì

vậy, qua nghiên cứu chúng tôi đã làm rõ hơn nội hàm của khái niệm TNTT và phân

TNTT ra làm 3 loại, đó là: TNTT đơn giản, TNTT phức tạp và TNTT hiện đại.

Để việc sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL đạt hiệu quả,

phát huy được TTC nhận thức của HS thì đòi hỏi việc tự tạo TN và sử dụng TN

trong QTDH phải tuân theo một quy trình nhất định. Trên cơ sở nghiên cứu lý

thuyết về lí luận DH, chúng tôi đã đề xuất được quy trình tự tạo TN và quy trình sử

dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL. Quy trình tự tạo TN này được

thực hiện theo 9 bước khi tiến hành thiết kế chế tạo TN, còn việc sử dụng TNTT tổ

chức HĐNT cho HS trong DHVL thì tùy thuộc vào nội dung bài học mà TNTT có

thể sử dụng ở các giai đoạn khác nhau của QTDH như: sử dụng TNTT trong đề xuất

vấn đề nghiên cứu, sử dụng TNTT trong giải quyết vấn đề và sử dụng TNTT trong

củng cố, vận dụng kiến thức. Các nghiên cứu này sẽ được vận dụng vào việc tự tạo

TN và sử dụng vào tổ chức HĐNT cho HS trong DH và được trình bày trong

chương 3 của luận án.

Kết quả điều tra cho thấy, đa số GV đều nhận thức được tầm quan trọng của

việc sử dụng TN vật lí nói chung và TNTT nói riêng trong việc đổi mới PPDH ở

65

các trường phổ thông nhằm tích cực hóa HĐNT của HS trong DHVL. Các GV còn

cho rằng việc ít hoặc không thường xuyên tự tạo TN để sử dụng trong DHVL là do

gặp khó khăn về mặt thời gian, tìm kiếm và chế tạo dụng cụ TN. Bên cạnh đó, một

số GV vẫn còn quan điểm “thi cái gì, dạy cái nấy”, chậm đổi mới vẫn sử dụng

PPDH truyền thống, do đó HS không có cơ hội tham gia vào quá trình tìm kiếm

kiến thức nên TTC của HS không được phát huy trong quá trình học tập.

66

CHƯƠNG 3

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TỰ TẠO TRONG DẠY HỌC

VẬT LÍ LỚP 12 NÂNG CAO PHẦN “CƠ HỌC”

3.1. Đặc điểm phần “Cơ học” trong chương trình vật lí 12 nâng cao

Trong chương trình vật lí 12 nâng cao THPT phần “Cơ học” gồm 3 chương:

chương Động lực học vật rắn, chương Dao động cơ và chương Sóng cơ.

Sơ đồ 3.1. Cấu trúc nội dung phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao

Trong chương trình vật lí lớp 12 nâng cao thì phần “Cơ học” có nhiều hiện

tượng có tính trừu tượng cần phải được trực quan hóa trong QTDH, trong khi đó

các TN và phương tiện trực quan trong phần này còn hạn chế kể cả các TBTN được

cung cấp theo quy định tối thiểu của Bộ Giáo dục. Phần này cũng có liên quan đến

nhiều hiện tượng trong thực tế như: vận động viên nhảy cầu biểu diễn các tư thế

xoắn người trên không; người đứng trên bàn xoay đang quay thực hiện động tác

dang tay ra và thu tay vào sát thân người; đồ thị dao động của con lắc lò xo; sóng

truyền trên sợi dây đàn hồi, mặt nước… Vì vậy, trong DHVL trực quan là vấn đề

cần quan tâm, vì chỉ có thông qua TN và phương tiện trực quan mới giúp cho HS

67

hiểu rõ và sâu sắc hơn về các kiến thức trọng tâm của bài học và nhất là những biểu

hiện của nó trong thực tế cuộc sống.

Theo phân phối chương trình thì phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao gồm có 21

tiết lí thuyết, 7 tiết bài tập và 4 tiết thực hành. Trong đó, chương “Động lực học vật

rắn” là chương đầu tiên trong chương trình vật lí 12 nâng cao, chương này HS sẽ

tìm hiểu các kiến thức về chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định và

không cố định về phương diện động học và động lực học, cụ thể là: Xác định quy

luật chuyển động của vật rắn; Tìm mối liên hệ giữa các đại lượng đặc trưng cho

chuyển động quay của vật rắn; Tìm mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực;

Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định; Biểu thức

dạng khác của phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định;

Định luật bảo toàn momen động lượng; Động năng của vật rắn trong chuyển động

quay quanh một trục cố định. Các nội dung kiến thức đó sẽ được HS vào giải các

bài tập đơn giản về phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố

định khi biết momen quán tính của vật, định luật bảo toàn momen động lượng để và

giải thích các hiện tượng liên quan trong thực tế cuộc sống như: sự thay đổi động

tác của vận động viên nhảy cầu trên không và khi lao mình vào trong nước; Sự thay

đổi động tác của vận động viên trượt băng nghệ thuật khi biểu diễn...

Chương “Dao động cơ” có một vị trí rất quan trọng trong chương trình vật lí

phổ thông, vì chương này mở đầu cho việc nghiên cứu về dao động cơ như: dao động

con lắc lò xo, con lắc đơn … và là cơ sở cho việc nghiên cứu dao động của sóng cơ,

sóng điện từ. Trong chương này, HS sẽ được trang bị các kiến thức về dao động điều

hòa như: phương trình dao động điều hòa, các đại lượng đặc trưng và công thức tính

chu kì, tần số góc của dao động điều hòa; công thức tính chu kì dao động của con lắc

lò xo, con lắc đơn và con lắc vật lí; nêu được hiện tượng cộng hưởng và điều kiện để

có hiện tượng cộng hưởng… Các nội dung kiến thức đó sẽ được HS vận dụng vào

việc giải các bài tập về con lắc lò xo, con lắc đơn như tính chu kì dao động, viết

phương trình dao động của vật; viết được phương trình tổng hợp của hai dao động

điều hòa cùng phương, cùng tần số. Trong chương này, các hiện tượng cũng diễn ra

một cách phổ biến và có liên quan trong cuộc sống như: dao động của con lắc lò xo,

dao động con lắc đơn… Những dao động đó có thể khác nhau nhưng về bản chất vật

lí là hoàn toàn giống nhau, dao động của vật là dao động điều hòa.

68

Chương “Sóng cơ” là chương cuối cùng trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12

nâng cao, những nội dung kiến thức mà HS được học trong chương này như:

sóng cơ, sóng dọc, sóng ngang; phương trình sóng; sóng âm và hiệu ứng Đốp-

ple… gắn liền với những ứng dụng thực tiễn trong kĩ thuật và đời sống. Trong

chương này HS vận dụng các kiến thức để giải các bài tập đơn giản như: viết

phương trình sóng, tính mức cường độ âm, xác định vị trí của các điểm có biên

độ dao động cực đại và cực tiểu trong miền giao thoa sóng nước, tính được tốc

độ truyền sóng trên sợi dây đàn hồi đối với hai đầu cố định và một đầu cố định,

một đầu tự do… và giải thích được các hiện tượng thực tế có liên quan như: sự

phản xạ sóng và hiện tượng sóng dừng; hiện tượng giao thoa sóng…

Phần “Cơ học” vật lí lớp12 nâng cao gồm có 3 chương với những nội dung kiến

thức của từng chương được thiết lập theo các sơ đồ cấu trúc logic sau:

Sơ đồ 3.2. Cấu trúc logic các kiến thức của chương“Động lực học vật rắn”

Sơ đồ 3.3. Cấu trúc logic các kiến thức của chương “Dao động cơ”

69

Sơ đồ 3.4. Cấu trúc logic các kiến thức của chương “Sóng cơ”

Trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao thì số tiết thực hành như vậy là

quá ít, 4 tiết so nội dung kiến thức trong chương trình vật lí phổ thông. Vì trong

DHVL, thực hành TN có vai trò quan trọng trong việc tích cực hóa HĐNT của HS

trong học tập, qua TN thì TTC nhận thức của HS không những được phát huy mà

còn góp phần vào việc rèn luyện cho HS các kỹ năng thực hành TN. Bên cạnh đó,

việc giải thích được các hiện tượng TN giúp cho HS đào sâu thêm kiến thức đã học

và đặc biệt là đảm bảo niềm tin khoa học của HS đối với kiến thức vật lí. Do đó,

trong DHVL ngoài việc sử dụng các TBTN đã có thì việc thiết kế, chế tạo TN để

hình thành hoặc minh họa kiến thức mà HS đã thu nhận được là việc làm cần thiết,

cần được quan tâm khai thác và sử dụng trong DH. Qua nghiên cứu chương trình,

nội dung kiến thức trong phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao, chúng tôi nhận thấy

rằng một số nội dung, kiến thức vật lí sau có thể thiết kế, chế tạo TN để kiểm chứng

hoặc minh họa các kiến thức được suy ra bằng con đường suy luận lí thuyết.

Sơ đồ 3.5. Các nội dung kiến thức có thể minh họa bằng TNTT

70

Trong xây dựng chương trình và biên soạn nội dung kiến thức trong SGK vật

lí lớp 12 nâng cao phần “Cơ học”, các tác giả SGK cũng đã chú ý đến TN, nhưng

phần nhiều vẫn là các TN thực hành vật lí. Trong khi đó nhiều nội dung kiến thức

vật lí trong SGK phổ thông liên quan đến các hiện tượng trong thực tế cần phải

được trực quan hóa và minh họa lại trong QTDH thì thấy ít quan tâm xây dựng. Vì

vậy, việc nghiên cứu tự tạo TN và sử dụng TNTT vào tổ chức HĐNT cho HS trong

DHVL có vai trò quan trọng trong việc đổi mới PPDH ở trường phổ thông hiện nay

nhằm phát huy TTC, tự lực và sáng tạo của HS trong quá trình học tập.

3.2. Tự tạo các thí nghiệm trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao

Dựa vào quy trình tự tạo TN đã đề xuất trong sơ đồ 2.3, trên cơ sở nghiên cứu

mục tiêu dạy học, nội dung bài học và thực trạng cơ sở vật chất, TBTN chúng tôi đề

xuất phương án và tự tạo một số TN sau trong phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao.

3.2.1. Thí nghiệm sóng dừng

3.2.1.1. Phương án thí nghiệm đã có

Hiện nay trong các nghiên cứu TN vật lí đã có một số phương án TN về sóng

dừng, chẳng hạn:

- TN sóng dừng với nguồn dao động là nam châm điện.

- TN sóng dừng với nguồn dao động là động cơ với vòng lệch tâm (Hình 3.1).

Các TN này đều tạo ra được hiện tượng sóng dừng, tuy nhiên có những hạn chế sau:

- Biên độ nhỏ nên hạn chế về tính trực quan.

- Khó khăn trong việc thay đổi lực căng khi khảo sát sóng dừng sự phụ thuộc

lực căng của sợi dây.

- TN được bố trí theo phương nằm ngang nên hạn chế khi quan sát hình

ảnh sóng dừng.

Hình 3.1. Bộ nguồn dao động là động cơ với vòng lệch tâm

71

Vì vậy, chúng tôi đề xuất phương án tự tạo TN sóng dừng với mong muốn là

khắc phục được những hạn chế trên nhằm nâng cao hiệu quả của việc sử dụng TN

trong quá trình tổ chức hoạt động DH.

3.2.1.2. Thí nghiệm tự tạo

Phương án 1: Sóng dừng với bộ rung là loa điện động

Mục đích TN

- Nhận biết được đặc điểm của sóng dừng.

- Khảo sát sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài, lực căng của sợi dây và tần số.

Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm (Hình 2.10 chương 2)

Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ thí nghiệm

- 01 loa điện động (12V-25W; 20Hz-20kHz);

- 01 biến thế (450mA; 0 - 12V);

- 01 công tắc điều chỉnh điện áp (0 - 220V).

- 01 bảng điện nhựa (13cm x 18cm);

- 01 thanh nhôm định hình (65cm - 80cm);

- 01 chai keo dán 502;

- 03 thanh sắt chữ L và các ốc, vít;

- 05 miếng nhựa alu (14cm x 16cm);

- 01 máy phát tần số (0- 6V; 0 - 100kHz);

- 01 thanh nhôm rỗng đường kính 0,7cm và dài (5cm - 7cm);

Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm

- Làm cần rung (1): Cắt thanh nhôm rỗng có đường kính 0,7cm, dài 5cm,

khoan một lỗ ở đầu thanh nhôm để luồn sợi dây. Đầu còn lại gắn vào nút cao su.

- Tạo bộ rung (2): Gắn công tắc điều chỉnh điện áp vào đầu vào của biến thế,

gắn đầu ra của biến thế với loa điện từ nhờ các dây dẫn điện gọi là bộ rung. Sau đó,

đem bộ rung lắp lên bảng điện nhựa và được giữ cố định nhờ vít hãm.

- Gia công con trượt (3): Cắt một miếng nhôm nhỏ kích thước (2cm x 4cm),

khoan lỗ ở hai đầu, sau đó bẻ cong lại có dạng hình chữ L.

- 01 dây đàn hồi dài 70cm;

- 01 dây dẫn điện dài (1,5m);

- 02 ròng rọc nhựa;

- 01 thước chia độ dài (0-100cm);

- 01 miếng gỗ (14cm x 33cm);

- 01 phích cắm điện;

- Các gia trọng 10g, 20g và 50g;

- 01 nút cao su đường kính 2,5cm.

72

- Gia công thanh gắn ròng rọc (4): Cắt thanh nhôm dẹp có chiều dài 10cm,

khoan lỗ ở hai đầu và một lỗ ở chính giữa của thanh, sau đó lắp bộ ròng rọc nhựa

vào hai đầu của thanh nhờ ốc vặn và tán.

- Làm giá đỡ (5): Cắt thanh nhôm định hình có chiều dài 77cm, khoan hai lỗ ở

đầu thanh nhôm và thanh nhôm được giữ cố định trên miếng gỗ nhờ hai thanh sắt

chữ L và vít hãm. Sau lắp con trượt (3), thanh gắn ròng rọc (4) và thước đo độ dài

lên thanh nhôm gọi là giá đỡ .

- Gia công hộp che (6): Cắt 05 miếng nhựa alu kích thước (14cm x 16cm), sau

đó gắn chúng lại với nhau nhờ vít hãm gọi là hộp che. Trên hộp có khoan một lỗ để

gắn công tắc điều chỉnh điện áp.

Lắp ráp thí nghiệm

- Lắp các dụng cụ (1), (2), (5) và (6) lại với nhau, ta được TN sóng dừng với

bộ rung là loa điện động (Hình 2.11a chương 2).

Tiến hành thí nghiệm

Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây

- Bố trí và tiến hành TN (xem vận dụng quy trình tự tạo TN sóng dừng ở chương 2).

- Sau khi tiến hành TN, ta thu được bảng số liệu sau:

Bảng 3.1. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây

f (Hz) F (N) l (m) n

(bụng sóng)

2l

n (m) v = .f (m/s)

50

0,5

0,32 2 0,32 16

0,48 3 0,32 16

0,63 4 0,315 15,75

Kết quả TN (Bảng 3.1) chứng tỏ, số bụng sóng và nút sóng phụ thuộc vào chiều dài

của sợi dây, khi chiều dài sợi dây thay đổi thì số bụng sóng và nút sóng cũng thay đổi.

Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng của sợi dây

- Bố trí và tiến hành TN (xem vận dụng quy trình tự tạo TN sóng dừng ở chương 2).

- Sau khi tiến hành TN, ta thu được bảng số liệu sau:

73

Bảng 3.2. Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng của sợi dây

f (Hz) l (m) F(N) n (bụng sóng) 2l

n (m)

50 0,48

0,5 3 0,32

0,9 2 0,46

1,2 1 0,96

Kết quả TN (Bảng 3.2) chứng tỏ, số bụng sóng, nút sóng phụ thuộc vào lực

căng của sợi dây, khi lực căng của sợi dây thay đổi thì số bụng sóng, nút sóng cũng

thay đổi.

Sóng dừng phụ thuộc vào tần số

- Bố trí và tiến hành TN (xem vận dụng quy trình tự tạo TN sóng dừng ở chương 2).

- Sau khi tiến hành TN, ta thu được bảng số liệu sau:

Bảng 3.3. Sóng dừng phụ thuộc vào tần số

l (m) F ( N) f (Hz) n (bụng sóng) 2

( )l

mn

v = .f (m/s)

0,65 0,5

31,5 3 0,43 13,5

42 4 0,32 13,4

52 5 0,26 13,5

Kết quả TN (Bảng 3.3) chứng tỏ, số bụng sóng, nút sóng phụ thuộc vào tần số của

máy phát, khi tần số của máy phát thay đổi thì số bụng sóng, nút sóng cũng thay đổi.

Phương án 2: Sóng dừng với bộ rung là mô-tơ điện

Mục đích TN

- Nhận biết được đặc điểm của sóng dừng.

- Khảo sát sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài, lực căng của sợi dây và tần số.

Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm

Phương án đề xuất TN như (Hình 3.2).

74

Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ thí nghiệm

- 01 mô-tơ điện (12V); 01 công tắc điều chỉnh điện áp (0 - 220V);

- 01 biến thế (450mA; 0 - 12V); 01 thước đo độ dài (0 - 100cm);

- 01 thanh nhôm định hình dài (65cm - 75cm);

- 01 tấm nhựa mỏng; 01 bảng điện nhựa;

- 01 sợi dây đàn hồi dài 1,5m và các dây dẫn điện.

- 01 máy phát tần số (0 - 6V; 0 - 100kHz);

Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm

- Gia công tấm nhựa (1): Cắt miếng nhựa mủ kích thước (1cm x 3cm), trên

tấm nhựa khoan hai lỗ nhỏ. Một lỗ lắp vào trục của mô-tơ điện, lỗ còn lại để buộc

sợi dây.

- Tạo bộ rung (2): Gắn công tắc điều chỉnh điện áp vào đầu vào của biến thế,

đầu ra của biến thế nối với mô-tơ điện nhờ các dây dẫn gọi là bộ rung. Sau đó, đem

bộ rung lắp lên bảng điện nhựa và được giữ cố định nhờ vít hãm.

- Gia công con trượt (3): Cắt một miếng nhôm nhỏ kích thước (2cm x 4cm),

khoan lỗ ở hai đầu, sau đó bẻ cong lại có dạng hình chữ L.

- Làm giá đỡ (4): Cắt thanh nhôm định hình có chiều dài 68cm, khoan hai lỗ ở

đầu thanh và thanh được giữ cố định trên miếng gỗ nhờ hai thanh sắt chữ L và vít hãm.

Sau đó gắn con trượt (3), thước đo độ dài lên thanh nhôm gọi là giá đỡ.

Hình 3.2. Phương án tự tạo TN sóng dừng (bộ rung mô-tơ điện)

Công tắc điện áp Nguồn

điện Biến thế

Mô- tơ điện

Con trượt

Dây đàn hồi Thước chia độ dài

Bộ rung

75

- Gia công hộp che (5): Cắt 05 miếng nhựa alu kích thước (14cm x 19cm), sau

đó lắp chúng lại với nhau nhờ vít hãm gọi là hộp che, trên hộp có khoan một lỗ tròn

để gắn công tắc điều chỉnh điện áp.

Lắp ráp thí nghiệm

- Lắp các dụng cụ (1), (2), (4) và (5) lại với nhau ta được TN sóng dừng với bộ

rung là mô-tơ điện (Hình 3.3a).

Tiến hành thí nghiệm

Hiện tượng sóng dừng

- Bố trí TN như (Hình 3.3a), sau đó cấp nguồn cho bộ rung.

- Bật công tắc và điều chỉnh điện áp thích hợp.

- Kết quả TN: Trên sợi dây xuất hiện những bụng sóng và những nút sóng xen

kẽ cách đều nhau (Hình 3.3b).

Hiện tượng trên sợi dây xuất hiện những điểm đứng yên gọi là những điểm

nút, những điểm dao động với biên độ cực đại gọi là những điểm bụng. Những nút

và bụng xen kẽ cách đều nhau, hiện tượng này gọi là sóng dừng.

Khảo sát sóng dừng

o Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây

- Bố trí TN như (Hình 3.3a), sau đó cấp nguồn cho bộ rung.

- Vặn công tắc và điều chỉnh điện áp thích hợp cho tới khi trên sợi dây xuất

hiện hiện tượng sóng dừng như (Hình 3.3b).

- Quan sát TN, ghi lại chiều dài của sợi dây và số bụng sóng xuất hiện trên sợi dây.

- Vặn công tắc điện áp theo chiều ngược lại, sau đó dịch chuyển con trượt để

thay đổi chiều dài l của sợi dây và tiến hành TN tương tự như các bước đã nêu trên

ta thu được bảng số liệu sau:

Hình 3.3a.b. TN sóng dừng (bộ rung mô-tơ điện)

76

Bảng 3.4. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài sợi dây (bộ rung mô-tơ điện)

f (Hz) l (m) n (bụng sóng) 2l

n (m) V = .f (m/s)

50

0,45 5 0,18 9

0,55 6 0,183 9,15

0,65 7 0,185 9,25

Kết quả TN (Bảng 3.4) và (Hình 3.4), ta thấy khi chiều dài của sợi dây thay

đổi thì số bụng sóng, nút sóng cũng thay đổi. Chứng tỏ số bụng sóng, nút sóng phụ

thuộc vào chiều dài của sợi dây.

o Sóng dừng phụ thuộc vào tần số

- Nối bộ rung với máy phát tần số, sau đó cấp nguồn cho máy phát. Chọn điện

áp ra là 6V, thang tần số là 10Hz và tín hiệu dạng hình sin.

- Điều chỉnh tần số của máy phát cho tới khi xuất hiện sóng dừng trên sợi dây.

Sau đó ghi lại giá trị tần số, số bụng sóng xuất hiện trên sợi dây.

- Tiến hành TN, ta thu được bảng số liệu sau:

Bảng 3.5. Sóng dừng phụ thuộc vào tần số (bộ rung mô-tơ điện)

l = 0,565m

f (Hz) n (bụng sóng) 2l

n (m) V = .f (m/s)

34 4 0,28 9,52

40 5 0,23 9,2

50 6 0,19 9,5

Hình 3.4. Sóng dừng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây (bộ rung mô-tơ điện)

77

Kết quả TN (Bảng 3.5) và (Hình 3.5), ta thấy khi tần số của máy phát thay đổi

thì số bụng sóng, nút sóng cũng thay đổi. Chứng tỏ số bụng sóng, nút sóng phụ

thuộc vào tần số của máy phát.

o Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng của sợi dây

- Lấy một sợi dây đàn hồi có chiều dài ban đầu l0, một đầu treo vào giá đỡ cố

định và đầu còn lại để tự do. Dùng thước, đo chiều dài ban đầu l0 của sợi dây.

- Treo gia trọng 20g vào đầu tự do của sợi dây, sau đó dùng thước đo lại chiều

dài của sợi dây khi có gắn gia trọng. Lực căng F của sợi dây trong trường hợp này

sẽ tỉ lệ với độ dãn l = l – l0.

- Tiến hành TN để tạo ra hiện tượng sóng dừng trên sợi dây, ghi lại giá trị chiều

dài và số bụng sóng xuất hiện trên sợi dây. Sau đó vặn công tắt theo chiều ngược lại

để tắt nguồn cho bộ rung.

- Để thay đổi lực căng của sợi dây, ta dịch chuyển con trượt hướng lên phía

trên một đoạn l. Tiến hành TN, ta thu được bảng số liệu sau:

Bảng 3.6. Sóng dừng phụ thuộc vào lực căng dây (bộ rung mô-tơ điện)

f (Hz) F (N) n (bụng sóng) 2l

n (m)

50

0 5 0,18

0,2 4 0,23

0,4 3 0,33

Hình 3.5. Sóng dừng phụ thuộc vào tần số (bộ rung mô-tơ điện)

78

Kết quả TN (Bảng 3.6) ta thấy, khi lực căng của sợi dây thay đổi thì số bụng

sóng, nút sóng cũng thay đổi. Chứng tỏ, số bụng sóng và nút sóng phụ thuộc vào

lực căng của sợi dây.

Qua tiến hành cho thấy, các phương án TN trên đã khắc phục được những

hạn chế của các TN hiện có:

- Biên độ dao động rộng và bụng sóng lớn nên đảm bảo tính trực quan trong DH.

- TN được bố trí theo phương thẳng đứng nên sẽ dễ quan sát được hình ảnh

TN về sóng dừng.

- Nguồn dao động là loa điện động.

- Đối với TN sóng dừng (bộ rung là loa điện động), việc thay đổi lực căng và

chiều dài của sợi dây thì dễ thao tác khi tiến hành TN. Để thay đổi lực căng của sợi

dây ta treo thêm gia trọng vào đầu tự do của sợi dây và dịch chuyển con trượt để

thay đổi chiều dài của sợi dây. Để khảo sát sóng dừng phụ thuộc vào tần số thì ta có

thể kết nối bộ rung của TN với máy phát tần số.

- Các dụng cụ, thiết bị dễ tìm có sẵn trong cuộc sống và dễ thay thế, sửa chữa.

- Thuận tiện trong việc di chuyển và sử dụng trong QTDH.

Khả năng sử dụng TN này trong DH: Hai TNTT này được sử dụng vào DH bài

“Phản xạ sóng. Sóng dừng”. Khi sử dụng hai TN này vào tổ chức hoạt động DH,

GV có thể tạo điều kiện cho HS tham gia vào các hoạt động sau trong QTDH:

- Cho HS đề xuất dự đoán hiện tượng trước khi GV tiến hành TN để đề xuất

vấn đề cần nghiên cứu.

- Hướng dẫn HS tiến hành TN để kiểm chứng số bụng sóng, nút sóng phụ thuộc

vào chiều dài, lực căng của sợi dây hoặc tần số.

- Trong giai đoạn củng cố, vận dụng kiến thức GV có thể cho HS làm một bài

tập vận dụng tìm số bụng sóng trên sợi dây đối với hai đầu cố định khi biết tần số,

tốc độ truyền sóng trên sợi dây. Sau đó, GV có thể hướng dẫn HS tiến hành TN để

kiểm tra kết quả vừa tìm được.

Giải thích sự tạo thành sóng dừng trên dây

Xét dao động của một phần tử tại M trên dây cách đầu cố định B một khoảng

MB = d (Hình 3.6.).

79

Giả sử tại thời điểm t, sóng tới đến điểm B và truyền cho nó một dao động có

phương trình dao động là: B

tu Acos2

T

Chọn gốc tọa độ O tại B, chiều dương là chiều truyền từ B đến M. Sóng tới

truyền từ M đến B: M

t du Acos2

T

Sóng phản xạ tại B có li độ ngược chiều so với li độ của sóng tới

B

t tu ' A cos 2 A cos 2

T T

Phương trình sóng phản xạ tại M cách B một khoảng d là:

M

t du ' A c o s 2

T

Dao động tại M sẽ là tổng hợp hai dao động do sóng tới và sóng phản xạ truyền

đến, ta có: M M

t d t du u u ' A cos 2 A cos 2

T T

Biến đổi tổng hai côsin thành tích, ta được:

d tu A cos 2 cos 2

2 T 2

; Với

da 2Acos 2

2

là biên độ dao

động tổng hợp của hai sóng tại M, biên độ này phụ thuộc vào khoảng cách d = MB

từ điểm M đến đầu cố định của dây.

- Nếu khoảng cách d k2

(một số nguyên lần nửa bước sóng) thì biên độ dao

động tại M bằng không và tại M có một nút sóng.

d

M A

Sóng tới

Sóng phản xạ

B

Hình 3.6. Giải thích sự tạo thành sóng dừng trên sợi dây

2

B

M

M’ u 4

Hình 3.7. Hình dạng sóng dừng ở những thời điểm khác nhau

80

- Nếu khoảng cách 1d k

2 2

(một số bán nguyên lần nửa bước sóng) thì

biên độ dao động có giá trị cực đại, tại đó có một bụng sóng điểm M’.

Từ kết quả TN ta thấy, nếu khoảng cách từ điểm ta xét đến đầu cố định bằng

một số nguyên lần nửa bước sóng thì biên độ dao động sóng tại đó bằng không và

tại đó có một nút điểm M như (Hình 3.7). Nếu khoảng cách từ điểm ta xét đến đầu

cố định bằng một số bán nguyên lần nửa bước sóng thì biên độ dao động sóng tại đó

có giá trị cực đại, tại đó có một bụng điểm M’ như (Hình 3.7).

3.2.2. Thí nghiệm ghi đồ thị dao động điều hòa

3.2.2.1. Phương án thí nghiệm đã có

Trong thực tế đã có một số phương án TN ghi đồ thị dao động điều hòa của con

lắc lò xo, đó là dùng bút lông được tẩm mực (hay bình xịt phun sơn) như (Hình 3.8b)

hoặc thiết bị ghi đồ thị dao động dựa trên nguyên tắc tương tác từ (Hình 3.8a) do tác

giả Dương Xuân Quý thiết kế chế tạo và được trình bày trong luận án với tên đề tài

Xây dựng và sử dụng TBTN thực tập theo hướng phát triển hoạt động học tích cực,

sáng tạo của HS trong DH chương “Dao Động Cơ” ở lớp 12 trường THPT. Bộ

TBTN này được chế tạo gồm: Khung nhôm; Hệ thống ghi dao động (Hộp kích

thước 225mm x 165mm x 1mm gồm nhiều ô dầu chứa mạt sắt; Hệ thống kéo đẩy

hoạt động nhờ động cơ điện một chiều; Khung giá đỡ); Bút nam châm; Nguồn điện

một chiều 12V và giá đỡ có khớp nối. Các phương án TN trên đều vẽ được đồ thị

dao động điều hòa của con lắc lò xo, tuy nhiên cũng có một số hạn chế sau:

- Đối với phương án TN dùng bình xịt phun sơn để ghi đồ thị dao động điều

hòa của con lắc lò xo thì ma sát tương đối lớn do đầu phun phải tỳ vào mặt giấy,

khó khăn trong việc tẩy xóa để tiến hành TN lại. Để ghi lại hình dạng đồ thi dao

động điều hòa thì băng giấy phải được bố trí thẳng đứng và có kích thước tương đối

lớn, chiều dài khoảng từ 30cm đến 50cm còn chiều rộng khoảng từ 80cm đến

100cm và được quấn trên hai ống hình trụ, do đó cần không gian rộng để bố trí và

thực hiện TN.

- Phương án TN ghi đồ thị dao động điều hòa của con lắc lò xo dựa trên

nguyên tắc tương tác từ thì các TBTN được chế tạo tương đối cồng kềnh, khó khăn

trong việc vận chuyển và thực hiện TN biểu diễn. Do trong TN có sử dụng hệ thống

kéo đẩy và hoạt động nhờ động cơ điện một chiều, vì vậy việc tiến hành TN phải

81

được thực hiện ở nơi có mạng điện như phòng bộ môn. Ngoài ra để chứng minh đồ

thị có dạng hình sin, ta phải dùng một bản trong mỏng có kẻ các ô nhỏ (ô li) đặt lên

trên bản hộp để kiểm tra giá trị li độ so với biên độ ở một số vị trí xác định. Sau đó

chụp ảnh, nhập ảnh và dùng phần mềm Microsoft Exel để phân tích và xử lí số liệu,

do đó cần nhiều thời gian. Vì vậy, TN này phù hợp với TN thực hành hơn là TN

biểu diễn.

3.2.2.2. Thí nghiệm tự tạo

Mục đích TN

TN minh họa đồ thị dao động của con lắc lò xo có dạng hình sin.

Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm

Phương án đề xuất TN phải tạo ra được các dụng cụ sau:

- Con trượt có gắn bút nam châm để ghi lại đồ thị dao động của con lắc lò xo.

- Giá đỡ để định hướng phương dao động của con trượt và phương dịch chuyển

của bảng mạt sắt.

Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ thí nghiệm

- 02 lò xo; 01 bảng mạt sắt (14cm x 20cm); 01 thanh nam châm;

- Các thanh gỗ có chiều dài (20cm - 80cm) và 01 miếng gỗ (4cm x 5cm x 12cm);

- 02 móc phen; 01 bút nam châm;

- 02 thanh nhôm có chiều dài (8cm - 45cm); 02 thanh nhôm dẹp có chiều dài

(10cm - 20cm).

Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm

- Tạo dụng cụ ghi đồ thị dao động (1): Gia công miếng gỗ kích thước (3,5cm x

10cm), trên miếng gỗ có khoan một lỗ tròn chính giữa để gắn bút nam châm gọi là

con trượt. Hai đầu của con trượt có gắn hai móc phen nhỏ và gắn với hai lò xo.

Hình 3.8a.b. TN ghi đồ thị dao động điều hòa

82

- Làm giá đỡ (2): Gia công các thanh gỗ có chiều dài 14cm, 15cm, 19,5cm,

77cm, sau đó lắp chúng lại với nhau nhờ các vít hãm gọi là giá đỡ. Trên giá đỡ ta lắp

hai móc phen nhỏ và hai thanh nhôm kích thước (5cm x 39cm) để định hướng

phương dao động cho con trượt và phía sau giá đỡ có gắn thanh nhôm kích thước

14cm để cố định phương chuyển động của bảng mạt sắt.

Lắp ráp thí nghiệm

- Lắp đặt các dụng cụ (1), (2) lại với nhau ta được TN ghi đồ thị dao động của

con lắc lò xo (Hình 3.9a).

Tiến hành thí nghiệm

- Bố trí TN như (Hình 3.9a).

- Kéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng một khoảng 20mm và thả cho vật dao động

không vận tốc đầu. Khi vật dao động ổn định quanh vị trí cân bằng, ta kéo bảng mạt sắt

dịch chuyển từ trái sang phải để ghi lại hình dạng đồ thị dao động của con lắc lò xo.

- Kết quả TN (Hình 3.9b): Đồ thị dao động của con lắc lò xo có dạng hình sin.

Để chứng minh đồ thị dao động thu được (Hình 3.9b) có dạng hình sin chúng

tôi tiếp tục phân tích và xử lí số liệu.

- Gắn hệ trục 0xt vào đồ thị như (Hình 3.10).

- Đo biên độ A và chu kì dao động T của con lắc.

Hình 3.10. Đường biểu diễn đồ thị dao động của con lắc lò xo

Hình 3.9a.b. TN ghi đồ thị dao động điều hòa của con lắc lò xo

83

Xác định chu kì dao động T của con lắc từ TN: chu kỳ T được xác định bằng cách

đo thời gian t cần thiết để con lắc thực hiện N dao động toàn phần và được tính theo

công thức t

TN

. Kết TN 3 lần đo thời gian để con lắc thực hiện 5 dao động toàn phần

lần lượt là: 1,8s; 1,92s và 2s.

Bảng 3.7. Giá trị biên độ và chu kì của con lắc lò xo được xác định từ TN

Lần 1 2 3

Biên độ A (cm) 1,9 2 2

Chu kì T (s) 0,36 0,38 0,4

Xác định chu kì dao động T của con lắc lò xo theo lý thuyết: Chu kỳ dao động

được xác định theo biểu thức: 2m

Tk

, trong đó m là khối lượng của vật; k là độ

cứng của lò xo và được tính theo công thức 0

mgk

l l

. Với khối lượng của vật

m = 120g, chiều dài tự nhiên ban đầu của con lắc l = 6cm và chiều dài của lò xo khi

treo gia trọng vào l0 = 9,5cm. Áp dụng công thức, ta tính được độ cứng của lò xo

k = 33,6 N/m và chu kì dao động T 0,38s.

Từ kết quả TN (Bảng 3.7) cho thấy, biên độ và chu kì dao động của con lắc lò xo

được xác định từ TN có giá trị gần bằng với biên độ và chu kì dao động của con lắc lò

xo được xác định từ lý thuyết (sai số tương đối vào cỡ 2% - 3%) . Do đó TN trên chứng

tỏ dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa (Dao động có dạng hình sin).

Với phương án TN được đề xuất, thiết kế và chế tạo đã khắc phục được những

nhược điểm nêu trên và có những ưu điểm sau:

- Không phụ thuộc vào nguồn điện.

- Việc phân tích và xử lí số liệu không phải dùng phần mểm Microsoft Exel.

- Dễ thao tác, tốn ít thời gian và dễ xóa nên có thể tiến hành TN lại nhiều lần

cho HS quan sát.

- Các TBTN được chế tạo gọn nhẹ, dễ tìm trong cuộc sống, dễ lắp đặt và vận chuyển.

Khả năng sử dụng TN này trong DH: TNTT được sử dụng vào DH bài “Dao

động điều hòa”. Khi sử dụng TN này vào tổ chức hoạt động DH, GV có thể dùng

84

để mở đầu bài học hoặc dùng để minh họa lại kiến thức về đồ thị dao động điều hòa

của con lắc lò xo.

Chứng minh dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa

Lực tác dụng lên vật là lực đàn hồi: Fđh = kx

Theo định luật II Niutơn, ta có: F = ma = mx’’ ↔ mx’’ = kx

→ x’’ + k

xm

= 0 (1)

Đặt 2 = k

m → x’’ + 2x = 0 (2)

Phương trình (1) và (2) gọi là phương trình động lực học của dao động và có

nghiệm: x = Acos(t + ) (3). Dao động mà phương trình có dạng (3) và mô tả

bằng một định luật dạng sin hay côsin đối với thời gian gọi là dao động điều hòa.

3.2.3. Thí nghiệm bảo toàn momen động lượng

3.2.3.1. Phương án thí nghiệm đã có

Trong chương trình vật lí lớp 12 nâng cao, tác giả SGK đã đề cập đến TN bảo

toàn momen động lượng, đó là TN về một người đứng trên bàn xoay đang quay và

tay cầm 2 quả tạ, người thực hiện động tác dang tay ra và thu tay lại vào sát thân

người. Tuy nhiên, qua tìm hiểu thực tế ở một số trường phổ thông trong tỉnh Đồng

Tháp, chúng tôi nhận thấy rằng TN về ghế xoay chưa được GV chế tạo và sử dụng

vào DH. Chính vì lí do đó, chúng tôi đã tiến hành thiết kế, chế tạo TN ghế xoay dựa

trên phương án TN đã có trong SGK. Ngoài phương án TN đã có trong SGK, chúng

tôi còn đề xuất được hai phương án TN để minh họa lại nội dung của định luật bảo

toàn momen động lượng đó là: chuyển động quay của khung nhôm và của người gỗ

xoay quanh trục.

3.2.3.2. Thí nghiệm tự tạo

Phương án 1: Chuyển động của khung nhôm quay quanh trục

Mục đích TN

TN minh họa định luật bảo toàn momen động lượng.

Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm

Phương án đề xuất TN là phải chế tạo được các dụng cụ sau:

85

- Vật rắn có thể thay đổi momen quán tính.

- Giá đỡ.

Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ thí nghiệm

- Các thanh nhôm có chiều dài (30cm - 90cm);

- 02 miếng nhôm có chiều dài (2cm - 5cm), dày 1,2mm; 02 gia trọng 50g;

- 01 lò xo; 01 móc khóa có đường kính 2,5cm;

- 02 sợi dây đàn hồi dài (20cm - 30cm).

Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm

- Tạo miếng nhôm (1): Cắt hai miếng nhôm có kích thước (1,5cm x 3,5cm),

khoan lỗ nhỏ ở hai đầu và một lỗ nhỏ ở chính giữa.

- Tạo khung nhôm (2): Cắt hai thanh nhôm có chiều dài 27cm và 25cm, sau đó

lắp đặt xen kẽ chúng lại với nhau nhờ ốc vặn và tán để tạo thành khung nhôm có

dạng gần giống hình thoi. Tại chỗ tiếp xúc của hai thanh nhôm cạnh trên và cạnh

dưới của khung ta lắp miếng nhôm (1) vào, sau đó lắp lò xo vào giữa khung bằng

cách mắc vào lỗ nhỏ ở hai đầu của miếng nhôm. Tiếp đó, ta gắn hai sợi dây đàn hồi

vào hai đầu còn lại của miếng nhôm.

- Làm giá đỡ (3): Cắt các thanh nhôm có chiều dài 1,5cm, 54cm và 79cm, sau

đó đem lắp đặt chúng vào thanh nhôm định hình có kích thước (3cm x 54cm) nhờ

vít hãm để tạo thành giá đỡ. Trên giá đỡ có khoan hai lỗ nhỏ để giữ cho khung

nhôm (2) nằm chính giữa.

Lắp ráp thí nghiệm

- Lắp các dụng cụ (2) và (3) lại với nhau ta được TN như (Hình 2.2 ở chương 2).

Tiến hành thí nghiệm

- Bố trí TN như (Hình 2.2.ở chương 2).

- Xoay khung nhôm quanh trục, sau đó thả cho khung tự quay quanh trục.

- Khi khung nhôm quay đều quanh trục, dùng tay kéo móc khóa hướng lên để

thay đổi hình dạng của khung đối với trục quay.

- Kết quả TN: khung quay nhanh hơn so với trường hợp ban đầu. Vì khi

hình dạng của khung thay đổi thì momen quán tính của vật giảm làm cho khung

quay nhanh hơn.

86

Vận dụng định luật bảo toàn momen động lượng vào giải thích hiện tượng

Giả sử ở trạng thái ban đầu khoảng cách từ hệ vật đến trục quay là r1, khung

quay với tốc độ góc là 1 và có momen quán tính 21mr1I , khi đó momen động

lượng của vật đối với trục quay là L1 = I1. 1

Ở trạng thái lúc sau khoảng cách từ hệ vật đến trục quay là r2, khung quay với

tốc độ góc là 2 và có momen quán tính 22mr2I , khi đó momen động lượng của

vật đối với trục quay là L2 = I2. 2

Bỏ qua mọi ma sát, theo định luật bảo toàn momen động lượng:

L1 = L2

I11 = I22

Suy ra: 2

1 12 1 12

2 2

I mr

I mr

Khi hình dạng khung thay đổi thì khoảng cách r2 < r1, suy ra 2 > 1. Kết quả

TN, khung quay nhanh hơn so với trường hợp ban đầu là do tốc độ góc của vật ở

trạng thái lúc sau lớn hơn tốc độ góc của vật ở trạng thái ban đầu.

Phương án 2: Ghế xoay

Mục đích TN

Vận dụng định luật bảo toàn momen động lượng vào giải thích hiện tượng trong

thực tế.

Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm

Phương án TN được thiết kế, chế tạo theo phương án đã có trong sách giáo

khoa vật lí lớp 12 nâng cao.

Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ thí nghiệm

- 01 tấm tôn đường kính (28cm - 34cm); 01 miếng sắt đường kính (20cm -

30cm);

- Các thanh sắt chữ L (12cm - 18cm) và các thanh sắt chữ V (10cm - 18cm);

- 02 quả tạ 5 kg; 01 vòng bi;

- 01 ống tuýt bằng sắt, đường kính 4cm, dài (8cm – 14cm).

Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm

87

- Làm mặt ghế xoay (1): Gia công tấm tôn có đường kính (28cm - 30cm) và

bốn thanh sắt chữ L kích thước (11cm - 15cm), sau đó đem lắp với vòng bi và được

giữ cố định nhờ các mối hàn.

- Làm chân ghế (2): Gia công bốn thanh sắt chữ V

kích thước (10cm - 15cm), một ống tuýt bằng sắt đường

kính 4cm, dài (8cm - 12cm) và một trục quay, sau đó lắp

chúng lên miếng sắt có đường kính (20cm - 25cm) nhờ

các mối hàn, gọi là chân ghế.

Lắp ráp thí nghiệm

Lắp các dụng cụ (1) và (2) lại với nhau, ta được

TN ghế xoay như (Hình 3.11).

Tiến hành thí nghiệm

- Người cầm hai quả tạ đứng trên ghế xoay.

- Khi hệ đang quay đều, người đứng trên ghế xoay thực hiện động tác cầm hai

quả tạ dang tay ra và thu tay lại vào sát thân người (Hình 3.12).

- Kết quả TN: Khi người cầm hai quả tạ thu tay lại vào sát thân người thì ghế

quay nhanh lên, còn nếu người cầm hai quả tạ dang tay ra thì ghế quay chậm lại.

Vì khi người cầm hai quả tạ dang tay ra thì momen quán tính của người và ghế

tăng lên do đó ghế quay chậm lại. Ngược lại, nếu người thu tay lại vào sát thân

người thì momen quán tính của hệ giảm xuống ghế sẽ quay nhanh lên.

Phương án 3: Chuyển động của người gỗ xoay quanh trục

Mục đích TN

Vận dụng định luật bảo toàn momen động lượng vào giải thích hiện tượng

trong thực tế.

Hình 3.12. HS tiến hành TN với ghế xoay

Hình 3.11. TN ghế xoay

88

Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm

Phương án đề xuất TN là phải tạo ra được vật rắn có thể thay đổi momen quán tính.

Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ thí nghiệm

- Các thanh gỗ có chiều dài (25cm - 30cm); 01 người gỗ;

- 01 móc khóa tròn đường kính 2,5cm; 01 móc phen.

Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm

Gia công các thanh gỗ có chiều dài 23cm và 27cm, sau đó lắp các thanh gỗ lại

với nhau nhờ vít hãm để tạo thành giá đỡ.

Lắp ráp thí nghiệm

Lắp người gỗ lên giá đỡ nhờ móc khóa tròn và móc phen (Hình 3.13b).

Tiến hành thí nghiệm

- Dùng tay kéo móc khóa hướng lên sao cho người gỗ ở tư thế dang hai tay và

hai chân như (Hình 3.13a), sau đó xoay người gỗ quay quanh trục.

- Khi dây đã căng, ngừng xoay và thả cho người gỗ tự quay quanh trục. Sau đó

thả móc khóa xuống để cho người gỗ thu hai tay và hai chân lại.

Kết quả TN: Khi người gỗ thu hai tay và hai chân lại thì momen quán tính của

người giảm xuống, khi đó người gỗ sẽ quay nhanh hơn.

Khả năng sử dụng TN này trong DH: Ba TN này được sử dụng khi DH bài

“Momen động lượng. Định luật bảo toàn momen động lượng”. GV có thể sử dụng

các TN này ở các giai đoạn sau trong QTDH:

- Đối với phương án TN 1, GV có thể sử dụng TN này để mở đầu bài học

nhằm đề xuất vấn đề cần nghiên cứu: tại sao khi hình dạng của khung thay đổi

thì khung quay nhanh hơn?

Hình 3.13a.b. Tiến hành TN với người gỗ

89

- Đối với phương án TN 2, GV sử dụng vào giải quyết câu C3 trang 16 SGK

vật lí 12. GV hướng dẫn HS thực hiện TN, yêu cầu HS quan sát hiện tượng TN và

vận dụng kiến thức mới vào giải thích hiện tượng.

- Đối với phương án TN 3, GV sử dụng trong giai đoạn củng cố, vận dụng

kiến thức. Trong giai đoạn này, GV chia lớp ra thành 2 nhóm, mỗi nhóm một TN về

chuyển động của người gỗ xoay quanh trục, sau đó GV hướng dẫn HS cách tiến

hành TN, yêu cầu HS quan sát hiện tượng và vận dụng kiến thức mới vào giải thích

hiện tượng.

3.2.4. Thí nghiệm momen động lượng của vật rắn đối với trục quay

3.2.4.1. Phương án thí nghiệm đã có

Chuyển động quay của vật rắn đối với trục quay

(Hình 3.14) đã được HS biết đến qua các trò chơi dân gian

“Con quay”. Để làm cho vật quay phải quấn dây, cần không

gian rộng để thực hiện nên khi sử dụng vào trong DH sẽ không

thuận tiện.

3.2.4.2. Thí nghiệm tự tạo

Mục đích TN

TN minh họa momen động lượng của vật rắn đối với trục quay.

Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm

Phương án TN đề xuất là phải tạo ra được chuyển động quay của vật rắn quanh

trục và các vật có hình dạng (momen quán tính) khác nhau.

Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ thí nghiệm

- 02 khối gỗ (6cm x 8cm x 10cm); 01 chai keo dán 502;

- 01 đinh nhọn (2mm) và 01 giấy đề can (20cm x 80cm);

- 01 tay quay; 01 chốt quay (đồ chơi trẻ em)

Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm

Gia công khối gỗ có dạng hình nón và hình trụ như (Hình 3.15).

Lắp ráp thí nghiệm

- Gắn đinh nhọn vào mặt dưới của hình nón và hình trụ.

- Gắn chốt quay vào mặt trên của hình nón, hình trụ và được giữ cố định nhờ

keo dán.

Hình 3.14. Con quay dân gian

90

Tiến hành thí nghiệm

- Gắn tay quay vào chốt quay như (Hình 3.15).

- Xoay tay quay theo chiều cùng chiều với kim đồng hồ như (Hình 3.16a).

- Con quay, tay quay được đặt thẳng đứng và gần với mặt sàn. Sau đó ấn nút trên

tay quay để thả cho con quay chuyển động như (Hình 3.16b).

- Kết quả TN cho thấy: Con quay hầu như không di chuyển khi trục quay

thẳng đứng (Hình 3.17a).

Khi con quay đang chuyển động quanh trục thẳng đứng, dùng tay làm cho

con quay lệch khỏi trục quay và thả ra ta thấy con quay không đổ xuống mà vừa

quay, vừa chuyển động quanh trục thẳng đứng như (Hình 3.17b). Lí do là con quay

có một momen động lượng đối với trục đối xứng của nó, chuyển động quay quanh

trục thẳng đứng là do tác dụng của trọng lực tạo ra một momen lực làm biến đổi

momen động lượng của con quay, làm trục quay của nó chuyển động

Hình 3.16ab. Tiến hành TN với con quay

Hình 3.15. TN con quay

Hình 3.17a.b. Chuyển động của con quay

91

Phương án TN do chúng tôi đề xuất đã khắc phục được hạn chế trên, việc tạo ra

chuyển động quay của con quay không cần quấn dây và không gian rộng để thực hiện.

Trong TN này, chuyển động quay của vật rắn được tạo ra nhờ trục xoắn của lò xo trong

tay quay.

Khả năng sử dụng TN này trong DH: TNTT này được sử dụng khi DH bài

“Momen động lượng. Định luật bảo toàn momen động lượng”. GV có thể dùng TN

này để mở rộng kiến thức cho HS về sự tiến động của vật rắn đối với trục quay.

3.2.5. Thí nghiệm giao thoa sóng nước

3.2.5.1. Phương án thí nghiệm đã có

Hiện nay đã có một số TN hiện tượng giao thoa sóng nước. Các TN này được

chế tạo với các nguồn dao động là nam châm điện hay mô-tơ điện (Hình 3.18). Các

TN này đều cho hình ảnh về hiện tượng giao thoa sóng, tuy nhiên nhiều bộ TN sau

thời gian sử dụng máy phát tần số bị hỏng, không có phụ kiện thay thế nên không

tiến hành TN được. Ngoài ra, nó còn có một số hạn chế nhất định sau: giá thành mỗi

bộ TN tương đối cao; nguồn dao động gắn trên thành bể nên dễ làm nhiễu hiện

tượng giao thoa, không cho hình ảnh giao thoa rõ nét.

3.2.5.2. Thí nghiệm tự tạo

Mục đích TN

TN minh họa về sự giao thoa sóng nước và sự nhiễu xạ của sóng.

Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm

Phương án TN đề xuất là phải tạo ra được các dụng cụ sau:

- Bộ rung để tạo ra dao động, ổn định trong thời gian dài và có thể thay đổi

được biên độ sóng;

- Bể tạo sóng, cần rung có dạng chữ L và chữ Y.

Hình 3.18. TN giao thoa sóng nước

92

Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ thí nghiệm

- 01 loa điện động (4 - 5W); 01 công tắc điều chỉnh điện áp (0 – 220V);

- 01 biến thế (450mA; 0 - 12V); 01 bóng đèn màu 220V;

- 04 thanh sắt tròn dài (10cm - 20cm); Máy phát tần số (0 - 6V; 0 - 100kHz);

- Các thanh gỗ có chiều dài (15cm - 30cm); 01 tấm thiếc (14cm x 20cm); 01

miếng gỗ kích thước (12cm x 20cm x 1,5cm);

- 01 van xe đạp; 01 ống nhựa dẻo tròn đường kính (0,5cm), dài (15cm - 20cm);

- 01 tấm gương phẳng (29cm x 34cm), dày 30mm; 02 miếng mica (28cm x

32cm), dày 25mm.

Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm

- Tạo bộ rung (1): Gắn công tắc điều chỉnh điện áp vào đầu vào của biến thế,

đầu ra của biến thế gắn với loa điện động nhờ các dây dẫn điện, trên màng dao động

của loa có gắn một nút mủ và ốc vặn dùng để cố định cần rung gọi là bộ rung. Sau

đó đem bộ rung lắp lên miếng gỗ kích thước (12cm x 17,5cm).

- Làm bể tạo sóng (2): Gia công các thanh gỗ có chiều dài 29,5cm, 31cm,

15cm và 57cm; Gia công miếng mica đục kích thước (28cm x 29,5cm), tấm gương

phẳng kích thước (29,5cm x 25,5cm) và miếng mica trong có kích thước (13cm x

19cm), trên miếng mica trong có gắn van xe đạp và ống nhựa dẻo, sau đó lắp chúng

lại với nhau nhờ vít hãm gọi là bể tạo sóng.

- Làm hộp che (3): Cắt các miếng thiếc có chiều dài lần lượt 12cm, 15cm và

18,5cm, sau đó lắp chúng lại với nhau nhờ vít hãm để tạo thành hộp che. Phía trong

hộp che có gắn bòng đèn màu 220V.

- Tạo cần rung (4): Gia công hai cần rung có dạng chữ L và chữ Y.

Lắp ráp thí nghiệm

Lắp ráp các dụng cụ (1), (2), (3) và (4) lại với nhau, ta

được TN về giao thoa sóng nước như (Hình 3.19).

Tiến hành thí nghiệm

Hiện tượng giao thoa sóng

- Bố trí TN như (Hình 3.19).

Hình 3.19. TN giao

thoa sóng nước

93

- Đổ nước vào bể tạo sóng. Sau đó, đặt dụng cụ kích thích tạo sóng (cần rung

chữ Y) lên bộ rung, cố định cần rung bằng vít hãm. Điều chỉnh sao cho đầu của cần

rung vừa tiếp xúc với mặt nước.

- Cấp nguồn cho bộ rung. Sau đó, bật công tắc và điều chỉnh điện áp cho

tới khi quan sát được hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước trên bể tạo

sóng như (Hình 3.20a).

- Có thể thay đổi hệ vân giao thoa của hai sóng nước bằng cách nối với máy

phát tần số như (Hình 3.20b).

- Kết quả TN: trên bể tạo sóng xuất hiện những điểm xác định ở đó chúng luôn

luôn tăng cường lẫn nhau hoặc có những điểm ở đó chúng luôn luôn triệt tiêu nhau.

Như vậy, hiện tượng giao thoa là hiện tượng hai sóng kết hợp khi gặp nhau thì

có những điểm ở đó chúng luôn luôn tăng cường lẫn nhau gọi là điểm cực đại giao

thoa, hoặc có những điểm ở đó chúng luôn luôn triệt tiêu nhau gọi là điểm cực tiểu

giao thoa.

Thí nghiệm về sự nhiễu xạ của sóng

- Thay cần rung có dạng chữ Y bằng cần rung có

dạng chữ L, cố định cần rung bằng vít hãm và điều chỉnh

sao cho cần rung vừa tiếp xúc với mặt nước. Sau đó, đặt

miếng chắn sóng nước có khe hẹp lên bể tạo sóng.

- Cấp nguồn cho bộ rung. Sau đó vặn công tắc và

điều chỉnh điện áp cho tới khi quan sát được hiện tượng

nhiễu xạ của sóng trên bể như (Hình 3.21).

- Kết quả TN: Sóng khi gặp vật cản thì đi lệch khỏi phương truyền thẳng của

sóng và đi vòng qua vật cản hiện tượng đó gọi là sự nhiễu xạ của sóng.

Hình 3.21. Hiện tượng

nhiễu xạ của sóng

Hình 3.20a.b. Hiện tượng giao thoa sóng nước

94

Giải thích về sự giao thoa sóng

Để đơn giản, ta xét trường hợp hai nguồn dao động S1 và S2 có cùng tần số,

cùng pha và biên độ không thay đổi trong quá trình truyền sóng.

Xét một điểm M trên mặt nước cách S1 một đoạn

S1M = d1 và cách S2 một đoạn S2M = d2 như (Hình 3.22).

Các nguồn S1 và S2 dao động theo phương trình:

u1= u2= Acost = tAcos2

T

Phương trình dao động do nguồn S1 và S2 truyền tới M:

1M

t dA co s 2

T

1u

22 M

t dA cos 2

T

u

Tại M hai dao động có độ lệch pha: = 2 1

2d d

Dao động tổng hợp tại M: uM = u1M + u2M = 1 2t d t dAcos2 Acos2

T T

Biến đổi tổng hai côsin thành tích, ta được:

uM = 2 1 1 2d d t d d

2Acos cos2T 2

Biên độ dao động tổng hợp tại M:

2 1M

d dA 2A cos 2A cos

2

Ta xét vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa

- Nếu hai dao động cùng pha = 2k thì biên độ dao động cực đại

= 2 1

2d d

= 2k

Suy ra: d2 – d1 = k ; với (k = 0, ±1, ±2…)

Những điểm mà hiệu đường đi của hai nguồn sóng truyền tới bằng số nguyên

lần bước sóng thì biên độ dao động tổng hợp cực đại.

- Nếu hai dao động ngược pha = (2k + 1) thì biên độ dao động cực tiểu

Hình 3.22. Đường

truyền của hai sóng từ

hai nguồn dao động S1

và S2 đến M

d2 d1

M

S1 S2

95

= 2 1

2d d

= (2k + 1)

Suy ra: d2 – d1 = (k+ ) ; với (k = 0, ±1, ±2…)

Những điểm mà hiệu đường đi của hai nguồn sóng truyền tới bằng số bán

nguyên lần bước sóng thì biên độ dao động tổng hợp cực tiểu.

Kết quả TN hoàn toàn phù hợp với kết quả suy ra từ lý thuyết: Trên bể tạo

sóng xuất hiện những điểm xác định ở đó chúng luôn luôn tăng cường lẫn nhau

(biên độ dao động tổng hợp cực đại), hoặc có những điểm ở đó chúng luôn luôn

triệt tiêu nhau (biên độ dao động tổng hợp cực tiểu) như (Hình 3.20).

Phương án TN giao thoa sóng nước được đề xuất và chế tạo dưới đây đã khắc

phục được những hạn chế trên và có ưu điểm sau:

- Có tính kinh tế (chi phí thấp).

- Cho hình ảnh TN rõ nét do loa ít rung động hơn động cơ.

- Các dụng cụ dễ tìm có sẵn trong cuộc sống nên dễ thay thế khi hỏng.

3.2.6. Thí nghiệm khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn

3.2.6.1. Phương án thí nghiệm đã có

Hiện nay, TN khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn đều được trang bị ở

các trường phổ thông, tuy nhiên qua thời gian sử dụng các chân cắm ở phía sau

đồng hồ đo thời gian hiện số bị gãy, đồng hồ đo thời gian bị hỏng khó sửa chữa,

tìm dụng cụ thay thế. Ngoài ra cũng đã có phương án TN khác về khảo sát chu kì

dao động của con lắc đơn là dùng đồng hồ bấm giây để đo thời gian dao động

của con lắc, với phương án TN này thì kết quả TN cho sai số tương đối lớn do

nhiều nguyên nhân gây ra, chẳng hạn như sự không hoàn thiện của các giác

quan, ảnh hưởng của môi trường… Vì vậy chúng tôi nghiên cứu đề xuất phương án

tự tạo TN khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn nhằm khắc phục hạn chế trên.

3.2.6.2. Thí nghiệm tự tạo

Mục đích TN

Khảo sát ảnh hưởng của chiều dài l của dây treo, góc lệch và khối lượng m

của quả nặng đối với chu kì dao động của con lắc đơn.

Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm

96

Phương án đề xuất TN là phải tạo ra được các dụng cụ sau:

- Đồng hồ hiện số để đo thời gian dao động của con lắc.

- Tạo con lắc đơn, làm giá đỡ để treo con lắc và thay đổi chiều dài của con lắc.

Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ thí nghiệm

- 01 miếng gỗ (25cm x 35cm); 02 thanh gỗ có chiều dài (15cm - 28cm );

- 01 hộp sáp nặn; 01 bảng điện nhựa; 01 sợi dây nylon dài (15cm - 50cm);

- 01 thước đo độ dài (0 - 100cm); 01 thước kẻ bằng nhựa dài 20cm;

- 05 miếng nhựa alu kích thước (15cm x 30cm); 01 ròng rọc bằng nhựa;

- 01 vi điều khiển 89S52; 01 điện trở IC ổn áp 7805; 06 led 7 đoạn;

- 10 transistor các loại; 08 tụ điện các loại; 20 điện trở các loại; 01 IC LM324;

- 01 Led thu phát hồng ngoại; 01 thạch anh 12MHz; 01 cầu Diode; 02 nút nhấn;

- 04 điện trở các loại; 04 giắc cắm các loại; 01 biến áp 12 - 220V, 3A.

Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm

- Tạo con lắc đơn (1): Vo tròn sáp nặn có dạng hình quả cầu, trong quả cầu có

lắp một sợi dây chì có dạng hình chữ V. Sau đó buộc một đầu của sợi dây nylon vào,

đầu còn lại để tự do.

- Làm giá đỡ (2): Gia công miếng gỗ có kích thước

(20cm x 25cm) và hai thanh gỗ có chiều dài 15cm và

28cm, trên thanh gỗ chiều dài 15cm có gắn ròng rọc. Sau

đó, đem lắp ráp chúng lại với nhau bằng ốc, tán và vít

hãm để tạo thành giá đỡ.

- Gia công hộp che (3): Cắt 05 miếng nhựa alu có

kích thước (12cm x 28cm), sau đó lắp chúng lại với nhau

nhờ vít hãm.

- Thiết kế đồng hồ đo thời gian (4): Lắp đặt các dụng cụ, linh kiện điện tử lại

với nhau như (Hình 3.23), ta được đồng hồ đo thời gian hiện số.

+ Các sơ đồ mạch của đồng hồ đo thời gian hiện số được thiết kế theo các hình

(Hình 3.24a.b; Hình 3.25a.b)

Mạch xử lí trung tâm (Hình 3.24a): Vi xử lý nhận tín hiệu từ cảm biến hồng

ngoại và switch chọn mode hoạt động, sau đó xử lý tín hiệu và cho hiển thị lên Led

Hình 3.23. Đồng hồ

đo thời gian hiện số

97

7 đoạn. Vi xử lý làm việc ở hai chế độ (mode): là đếm số dao động và đo thời gian

dao động trong một chu kỳ với sai số là 10ms.

Mạch hiển thị (Hình 3.24b): Có nhiệm vụ hiển thị số dao động hoặc thời gian

dao động trong mỗi chu kỳ. Để giảm số bit điều khiển, ta dùng phương pháp quét

với tần số quét 100Hz nên mắt thường không nhìn thấy nhấp nháy.

Mạch nguồn ổn áp (Hình 3.25a): Mạch này có nhiệm vụ biến điện áp xoay

chiều 12V từ biến áp thành điện áp một chiều 5V ổn định để cung cấp cho toàn bộ

TN. Vì công suất tiêu thụ của bộ TN nhỏ hơn 5W nên ta quyết định chọn IC ổn áp

7805 là hợp lý nhất. Ngoài ra mạch nguồn còn có các tụ lọc nhằm tăng chất lượng

cho điện áp 5V một chiều.

Mạch cảm biến hồng ngoại (Hình 3.25b): Dùng để phát hiện có vật cản đi

ngang giữa Led phát hồng ngoại và Led thu hồng ngoại. Khi không có vật cản thì

tín hiệu gửi về vi xử lý là mức logic 0 (tương ứng với điện áp 0VDC). Khi có vật

cản thì tín hiệu gửi về vi xử lý là mức logic 1 (tương ứng với điện áp 5VDC).

b

a

fap e e

J3

HE

AD

ER

6

123456

b1

c

b6

p

b

A564

g a

b3

ad g

A564

c

cfd

A564

D15

7 6 4 2 1 9 10

583

a b c d e f g pC

M2

CM

1 b3

be d

VCC

e d

e

A564R37

4.7K

330RX8

b5

ppf g

f

b2

J4

HE

AD

ER

8

12345678

R36

4.7K

D17

7 6 4 2 1 9 10

583

a b c d e f g pC

M2

CM

1

R33

4.7K

cp

b2

a

g

f cgb p

R38

4.7K

b5

R34

4.7K

c

A564

b gd f b

p

D18

7 6 4 2 1 9 10

583

a b c d e f g pC

M2

CM

1

g

D19

7 6 4 2 1 9 10

583

a b c d e f g pC

M2

CM

1b4

b4

a

D16

7 6 4 2 1 9 10

583

a b c d e f g pC

M2

CM

1

a e

A564

d

b

R35

4.7K

e c f

b6

b1

D14

7 6 4 2 1 9 10

583

a b c d e f g pC

M2

CM

1

d

VCC

R274.7K

123456789

C13 33p

VCC

R264.7K1

23456789

J3

CON8

12345678

ALE

C1410uF

VCC

R3010K

Y2

11.0

592

VCC

C16.1uF

VCC

J12

CON8

12345678

C15 33p

SW5

RST

J4

CON8

12345678

U8

AT89

C51

918

19

20

29

3031

40

12345678

2122232425262728

1011121314151617

3938373635343332

RSTXTAL2

XTAL1

GN

D

PSEN

ALE/PROGEA/VPP

VCC

P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7

P2.0/A8P2.1/A9

P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15

P3.0/RXDP3.1/TXD

P3.2/INT0P3.3/INT1

P3.4/T0P3.5/T1

P3.6/WRP3.7/RD

P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7

R284.7K

123456789

J1

CON8

12345678

VCC

VCC

R294.7K

123456789

Hình 3.24a.b. Sơ đồ mạch xử lí trung tâm và mạch hiển thị

C31

104

VCCJ431

2

C30

2200uFJ47

JACK_2

12

C29

10uF

U20

7805

1 3

2

VIN VOUT

GN

D

- +

D59

BR/5A

2

1

3

4

R2010K

R173.3K

VCC

R19

220 J5

CON2

12-

+U2A

LM324

3

21

411

R18

220

D10LED

D9IR

Hình 3.25a.b. Sơ đồ mạch nguồn ổn áp 5V và mạch cảm biến hồng ngoại

98

Lắp ráp thí nghiệm

Lắp các dụng cụ (1), (2), (3) và (4) lại với nhau, ta

được TN khảo sát chu kì dao động con lắc đơn như

(Hình 3.26).

Tiến hành thí nghiệm

Khảo sát ảnh hưởng chiều dài l của dây treo đối với

chu kì dao động của con lắc

- Bố trí TN như (Hình 3.26). Sau đó, kéo con lắc

lệch khỏi tâm của cổng quang điện một khoảng a = 1cm ( 075,02,13

1tan

l

a

→ α = 4,30), rồi thả cho con lắc dao động không vận tốc đầu.

- Sau hai, ba lần dao động, ta ấn nút reset (nút xanh trên đồng hồ) để chuyển về

trạng thái sẵn sàng đo “0.00”. Sau đó, đọc và ghi lại giá trị chu kỳ dao động của con

lắc đơn.

- Dịch chuyển dây treo để thay đổi chiều dài l của con lắc. Sau đó, dịch chuyển

cổng quang điện sao cho tâm của con lắc nằm chính giữa cổng quang điện.

- Tiến hành TN tương tự các bước nêu trên, ta thu được bảng số liệu sau:

Bảng 3.8. Chu kì dao động của con lắc phụ thuộc vào chiều dài l của sợi dây

l (cm) T (s)

13,2 0,73

21 0,92

23 0,96

Hình 3.27. Chu kì dao động của con lắc đơn khi chiều dài của con lắc thay đổi

Hình 3.26. TN khảo

sát chu kì dao động

của con lắc đơn

99

Từ kết quả TN (Bảng 3.8) và (Hình 3.27) ta thấy, khi thay đổi chiều dài l của

con lắc thì chu kì dao động của con lắc cũng thay đổi. Chứng tỏ chu kì dao động

của con lắc đơn phụ thuộc vào chiều dài l của sợi dây.

Khảo sát ảnh hưởng khối lượng m đối với chu kì dao động của con lắc

- Bố trí TN như (Hình 3.26). Giữ nguyên giá trị độ dài l của dây treo và góc

lệch trong suốt quá trình tiến hành TN.

- Kéo con lắc lệch khỏi tâm của cổng quang điện một khoảng a=1,5cm, rồi thả

cho con lắc dao động không vận tốc đầu.

- Sau hai, ba lần dao động, ta ấn nút reset để chuyển về trạng thái sẵn sàng đo

“0.00”. Sau đó, đọc và ghi lại giá trị chu kỳ dao động của con lắc đơn.

- Thay quả nặng có khối lượng 10g bằng quả nặng có khối lượng 20g và 30g.

- Tiến hành TN tương tự các bước nêu trên, ta thu được bảng số liệu sau:

Bảng 3.9. Chu kì dao động của con lắc không phụ thuộc vào khối lượng m

l = 21cm

= 4,10

m (g) T (s)

10 0,92

20 0,92

30 0,92

Từ kết quả TN (Bảng 3.9) và (Hình 3.28), ta thấy chu kì dao động của con lắc

không thay đổi khi ta thay khối lượng m của con lắc. Chứng tỏ chu kì dao động của con

lắc đơn không phụ thuộc vào khối lượng m của con lắc.

Khảo sát ảnh hưởng góc lệch α đối với chu kì dao động của con lắc

- Bố trí TN như (Hình 3.26).

Hình 3.28. Chu kì dao động của con lắc đơn khi khối lượng m của con lắc thay đổi

100

- Điều chỉnh chiều dài của con lắc sao cho tâm của quả nặng nằm chính giữa

cổng quang điện.

- Kéo con lắc lệch khỏi tâm của cổng quang điện một khoảng a=1cm, rồi thả

cho con lắc dao động không vận tốc đầu.

- Sau hai, ba lần dao động, ta ấn nút reset để chuyển về trạng thái sẵn sàng đo

“0.00”. Sau đó, đọc và ghi lại giá trị chu kỳ dao động của con lắc đơn.

- Tiến hành TN tương tự các bước nêu trên, ta thu được bảng số liệu sau:

Bảng 3.10. Chu kì dao động của con lắc không phụ thuộc vào góc lệch

l = 21cm

a (cm) T (s)

1 2,70 0,92

1,5 4,10 0,92

2 5,40 0,92

Từ kết quả TN (Bảng 3.10) ta thấy, chu kì dao động của con lắc không thay

đổi khi ta thay đổi góc lệch α. Chứng tỏ chu kì dao động của con lắc đơn không phụ

thuộc vào góc lệch α.

Phương án tự tạo TN khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn do chúng tôi

đề xuất và chế tạo đã góp phần vào việc khắc phục hạn chế trên. Các dụng cụ TN

được thiết kế gọn nhẹ thuận tiện cho việc vận chuyển và sử dụng trong QTDH.

Khả năng sử dụng TN này trong DH: TNTT này được sử dụng vào DH bài

“Con lắc đơn. Con lắc vật lí”. Khi sử dụng TNTT này vào tổ chức DH, GV có thể

dùng để mở đầu bài học hoặc dùng để kiểm chứng chu kì dao động của con lắc đơn

phụ thuộc vào chiều dài l của dây treo, không phụ thuộc vào khối lượng m của quả

nặng và góc lệch α.

3.2.7. Thí nghiệm momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối

lượng đối với trục quay

3.2.7.1. Phương án thí nghiệm đã có

Trong thực tế, đã có một số phương án TN được thiết kế, chế tạo về momen

quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng đối với trục quay như:

- TN về sự lăn không trượt của hai hình trụ rỗng như (Hình 3.29a).

101

- TN về sự lăn không trượt của hình trụ đặc và rỗng như (Hình 3.29b).

Hai phương án TN trên khi sử dụng vào DH sẽ ít gây được sự bất ngờ và kích

thích được tính tò mò của HS trong học tập. Vì khi quan sát TN, HS sẽ dễ dàng thấy

được sự khác nhau về hình dạng của hai vật.

3.2.7.2. Thí nghiệm tự tạo

Phương án 1: Chuyển động của hai hộp tròn trên mặt phẳng nghiêng

Mục đích TN

TN minh họa momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối

lượng đối với trục quay.

Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm

Phương án thiết kế, chế tạo TN phải tạo ra được các dụng cụ sau:

- Hai vật có khối lượng, kích thước và hình dạng như nhau nhưng sự phân bố

khối lượng ở hai vật phải khác nhau.

- Mặt phẳng nghiêng để tạo ra sự chuyển động của hai vật.

Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ thí nghiệm

- 02 hộp tròn; 01 tấm ván có chiều dài (60cm - 90cm),

dày 1cm;

- Các thanh gỗ có chiều dài (4cm - 20cm), dày 0,8cm;

giấy đề can (1m - 1,5m);

- 01 lực kế 5N; 01 chai keo dán 502;

- 01 thước thẳng dài 40cm; 02 chân đế.

Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm

- Gia công các thanh gỗ có chiều dài 16cm, sau đó đem lắp đặt vào bên trong

hai hộp tròn như (Hình 3.30) và được giữ cố định nhờ keo dán 502.

Hình 3.29a.b. TN momen quán tính

Hình 3.30. Sự phân

bố các thanh gỗ bên

trong hộp

102

- Làm mặt phẳng nghiêng: Gia công tấm ván phẳng có kích thước (45cm x

65cm), sau đó lắp hai chân đế vào phía dưới tấm ván để tạo mặt phẳng nghiêng.

Tiến hành thí nghiệm

- Kiểm tra khối lượng của hộp tròn 1 và hộp tròn 2 bằng lực kế .

- Bố trí TN như (Hình 3.31a).

- Sau đó thả cho hai hộp tròn lăn không trượt xuống mặt phẳng nghiêng.

- Kết quả TN: Hộp tròn 1 lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 2

(Hình 3.31b).

Giải thích chuyển động về sự lăn không trượt của hai hộp tròn trên mặt

phẳng nghiêng

Phân tích các lực tác dụng lên hai hộp tròn khi lăn không trượt trên mặt phẳng

nghiêng (Hình 3.32).

Áp dụng phương trình động lực học vật rắn quay quanh trục cho hai

hộp tròn:

Hộp tròn 1: 1 1 1M I

(1)

Hộp tròn 2: 2 2 2M I

(2)

Chiếu phương trình (1) và (2) lên chiều dương đã chọn, ta được:

MPt - MFms = I1.1 (3)

Hình 3.31a.b. TN momen quán tính (hai hộp tròn)

(+)

N

tP

P

msF

Hình 3.32. Hợp lực tác dụng lên hộp tròn

103

MPt - MFms = I2.2 (4)

Momen của các phản lực bằng 0, nên MFms = 0. Từ (3) và (4) suy ra:

1 21 0 1

t tP PM M

I I md

(5)

1 21 0 1

t tP PM M

I I md

(6)

Trong đó: I0 là momen quán tính của hộp tròn đối với trục quay của hộp; m là

khối lượng của các thanh gỗ.

d1, d2 là khoảng cách từ các thanh gỗ đến trục quay của hộp tròn 1 và hộp tròn 2.

Từ (Hình 3.30) ta thấy momen quán tính I2 lớn hơn momen quán tính I1

(I2 > I1). Từ biểu thức (5) và (6) suy ra 1 > 2. Kết quả TN: Hộp tròn 1 lăn

xuống chân mặt nghiêng trước hộp tròn 2 (Hình 3.31b).

Phương án 2: Chuyển động của đĩa tròn, vành tròn trên mặt phẳng nghiêng

Mục đích TN

TN minh họa momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối

lượng đối với trục quay.

Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm

Phương án TN đề xuất phải tạo ra được các dụng cụ sau:

- Hai vật có dạng đĩa tròn và vành tròn, khối lượng bằng nhau.

- Mặt phẳng nghiêng để tạo ra sự chuyển động của hai vật.

Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ thí nghiệm

- 01 khối gỗ có kích thước (15cm x 15cm x 10cm).

- Một thanh sắt có chiều dài (24cm - 30cm), dày 3,8cm.

- 01 tấm ván kích thước (35cm x 100cm x 0,5cm); 01

mét giấy đề can;

Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm

- Gia công khối gỗ, thanh sắt có dạng đĩa tròn và vành

tròn, có đường kính 11,8cm; khối lượng 500g (Hình 3.33).

- Gia công tấm ván có kích thước (27cm x 70,5cm x 0,5cm).

Tiến hành thí nghiệm

Hình 3.33. Đĩa tròn và

vành tròn

104

- Kiểm tra khối lượng của đĩa tròn, vành tròn bằng lực kế.

- Bố trí TN như (Hình 3.34a).

- Thả cho hai vật lăn không trượt xuống mặt phẳng nghiêng. Quan sát chuyển

động của hai vật khi lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng.

- Kết quả TN: Đĩa tròn (vật màu đỏ) lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng

trước vành tròn (vật màu xanh) (Hình 3.34b).

Momen lực do trọng lực tác dụng lên hai vật trong trường này là như nhau, tuy

nhiên momen quán tính của đĩa tròn nhỏ hơn momen quán tính của vành tròn, do đó

gia tốc góc của đĩa tròn lớn hơn gia tốc góc của vành tròn.

Phương án TN về chuyển động của hai hộp tròn trên mặt phẳng nghiêng được đề

xuất và thiết kế, chế tạo đã khắc phục được hạn chế trên, sự phân bố khối lượng của

vật đối với trục quay được che lấp bởi vỏ của hộp tròn. Vì vậy khi sử dụng vào DH

để mở đầu bài học sẽ tạo ra được sự bất ngờ, kích thích hứng thú học tập cho HS.

Phương án TN về chuyển động của đĩa tròn, vành tròn trên mặt phẳng nghiêng

được thiết kế, chế tạo dựa trên sự tham khảo các phương án TN đã có nhưng với các

nguyên vật liệu, dụng cụ dễ tìm và sẵn có trong cuộc sống hằng ngày.

Khả năng sử dụng TN này trong DH: Hai TNTT này được sử dụng khi DH bài

“Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định”. GV có thể

sử dụng các TN này ở các giai đoạn sau trong QTDH:

- Phương án TN 1: GV có thể sử dụng trong giai đoạn đề xuất vấn đề, vì

những lí do sau: khối lượng của vật bằng nhau, kích thước, hình dạng giống nhau và

được thả lăn không trượt ở cùng độ cao xuống chân mặt phẳng nghiêng. Vì vậy khi

tiến hành TN, phần đông HS đều cho rằng hai vật sẽ lăn xuống chân mặt phẳng

Hình 3.34a.b. TN momen quán tính (đĩa tròn, vành tròn)

105

nghiêng cùng lúc nhưng kết quả TN lại trái với dự đoán của các em HS, do đó sẽ

tạo ra sự mâu thuẫn trong nhận thức và kích thích hứng thú học tập cho HS.

- Phương án TN 2: GV có thể sử dụng trong giai đoạn củng cố, vận dụng kiến

thức mới để giải thích hiện tượng TN.

3.2.8. Thí nghiệm hiện tượng cộng hưởng

3.2.8.1. Phương án thí nghiệm đã có

Trong thực tế TN về hiện tượng cộng hưởng đều được trang bị ở các trường

phổ thông nhưng có giá thành tương đối cao. Dựa vào phương án TN đã có trong

SGK vật lí 12 nâng cao, chúng tôi đã tiến hành đề xuất và tự tạo TN về hiện tượng

cộng hưởng từ các nguyên vật liệu, dụng cụ dễ tìm trong cuộc sống.

3.2.8.2. Thí nghiệm tự tạo

Mục đích TN

TN minh họa hiện tượng cộng hưởng.

Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm

Dựa trên phương án TN đã trình bày trong SGK vật lí lớp 12 nhưng với các

nguyên vật liệu, dụng cụ tự tạo.

Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ thí nghiệm

- Các thanh nhôm có chiều dài (20cm - 40cm);

- 01 hộp sáp nặn; 01 cuộn dây chỉ;

- 01 sợi dây chì dài (20cm).

Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm

- Tạo con lắc đơn (1): Vo tròn sáp nặn có dạng hình quả cầu, trong quả cầu có

lắp một sợi dây chì có dạng hình chữ V. Sau đó buộc một đầu của sợi chỉ vào, đầu

còn lại để tự do.

- Làm giá đỡ (2): Gia công các thanh nhôm có chiều dài lần lượt là 30cm, 3cm

và 10cm, sau đó lắp chúng lại với nhau bằng vít hãm để tạo thành giá đỡ.

Lắp ráp thí nghiệm

Lắp đặt các dụng cụ (1) và (2) lại với nhau ta được TNTT về hiện tượng cộng

hưởng (Hình 3.35).

106

Tiến hành thí nghiệm

- Bố thí TN như (Hình 3.35).

- Chiều dài của các con lắc màu vàng, màu hồng, màu

xanh lá, màu xanh dương lần lượt là 23cm, 19cm, 15cm,

10cm và con lắc chủ (màu nâu sẫm).

- Tất cả các con lắc này đều treo trên cùng một trục

quay nằm ngang gắn trên giá đỡ.

- Lúc đầu giữ các con lắc đứng yên. Sau đó kéo con lắc chủ lệch khỏi vị trí cân

bằng, rồi thả cho nó dao động không vận tốc đầu. Quan sát dao động của các con

lắc còn lại với con lắc có cùng độ dài với con lắc chủ.

- Sau đó thay đổi chiều dài của con lắc chủ và điều chỉnh để độ dài của nó

(tính từ tâm quả nặng đến điểm treo trên trục quay) bằng độ dài của một trong số ba

con lắc còn lại (màu vàng, màu xanh lá, màu xanh dương).

- Sau đó giữ các con lắc màu vàng, màu hồng, màu xanh lá, màu xanh dương

đứng yên và cho con lắc chủ dao động.

- Quan sát dao động của các con lắc còn lại với con lắc có cùng độ dài với con

lắc chủ.

- Kết quả TN (Hình 3.36a.b): Các con lắc màu vàng, màu hồng, màu xanh

lá, màu xanh dương cũng dao động theo nhưng dao động của con lắc cùng độ

dài với con lắc chủ dần trở thành dao động có biên độ lớn nhất.

Dao động của con lắc có cùng độ dài với con lắc chủ là dao động với biên

độ lớn nhất, giá trị này đạt được khi tần số góc của ngoại lực bằng với tần số

riêng của hệ dao động tắt dần. Hiện tượng này được gọi là cộng hưởng.

Phương án TN được thiết kế, chế tạo so với bộ TN được trang bị ở các trường phổ

thông hiện nay là chi phí thấp, các dụng cụ dễ tìm kiếm có sẵn trong cuộc sống, dễ

Hình 3.35. TN hiện tượng cộng hưởng

Hình 3.36a.b. Hiện tượng cộng hưởng của con lắc đơn

107

lắp đặt nhưng kết quả TN vẫn đảm bảo về mặt khoa học. Để chế tạo TN này thành

công theo phương án đề xuất thì việc chế tạo phải đáp ứng được các yêu cầu sau:

Ma sát ở ổ trục phải nhỏ, dây treo của con lắc phải nằm ngay tâm của quả nặng, có

thể thay đổi chiều dài của con lắc chủ.

Khả năng sử dụng TN này trong DH: TNTT này được sử dụng khi DH bài “Dao

động cưỡng bức. Cộng hưởng”. GV có thể sử dụng TNTT này để mở đầu bài học

hoặc củng cố, vận dụng kiến thức mới.

3.2.9. Thí nghiệm sự phản xạ sóng

3.2.9.1. Phương án thí nghiệm đã có

Trong thực tế đã có một số phương án TN về sự phản xạ sóng như:

- Sóng truyền trên một lò xo đàn hồi có một đầu cố định như (Hình 3.37a).

- Sóng truyền trên các thanh kim loại được bố trí nằm ngang trên giá đỡ như

(Hình 3.37b).

Hai TN này đều tạo ra được hiện tượng về sự phản xạ sóng. Tuy nhiên,

qua tìm hiểu trong thực tế bộ TN như (Hình 3.37b) chưa được trang bị ở các

trường phổ thông trong tỉnh Đồng Tháp và có giá thành tương đối cao.

3.2.9.2. Thí nghiệm tự tạo

Mục đích TN

TN minh họa về sự phản xạ sóng.

Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm

Phương án TN đề xuất là phải tạo ra được các dụng cụ sau:

- Sóng truyền trên sợi dây.

- Giá đỡ có hai đầu cố định.

Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ thí nghiệm

Hình 3.37a.b. TN sự phản xạ sóng

108

- Các thanh gỗ có kích thước (1,2cm x 1,2cm x 80cm) và các miếng gỗ kích

thước (10cm x 80cm), dày 1cm;

- 14 thanh thước kẻ nhựa dẻo có chiều dài 24cm;

- 01 cuộn băng keo màu; giấy đề-can (20cm x 80cm);

- 02 kẹp giấy.

Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm

- Tạo sóng truyền trên dây bằng thước kẻ nhựa dẻo (1): Lần lượt dán giấy

đề-can lên 14 thanh thước kẻ nhựa dẻo có kích thước 24cm. Sau đó cắt một

miếng băng keo màu có chiều dài 80cm, bố trí đặt thẳng trên mặt phẳng ngang và

được giữ cố định. Sau đó, lần lượt lắp đặt các thanh thước lên băng keo màu,

khoảng cách giữa các thanh thước là 2cm, tiếp đó ta dán một miếng băng kéo màu

có chiều dài 80cm để cố định các thanh thước lại.

- Làm giá đỡ (2): Gia công các thanh gỗ có chiều dài lần lượt là 72cm, 20cm

và 10cm và 2 miếng gỗ có kích thước (10cm x 15cm ), sau đó lắp đặt chúng lại với

nhau nhờ vít hãm để tạo thành giá đỡ.

Lắp ráp thí nghiệm

- Lắp đặt các dụng cụ (1) và (2) lại với nhau ta được TN về sự phản xạ sóng

như (Hình 3.38a).

Tiến hành thí nghiệm

- Bố trí TN như (Hình 3.37a).

- Dùng tay tác dụng liên tục vào một đầu của thanh thước kẻ nhựa.

- Quan sát dao động của thước khi đến đầu cố định và sau khi gặp đầu cố định.

- Kết quả TN: Trên thước xuất hiện một sóng truyền tới đầu cố định gọi là

sóng tới. Sau đó, dao động được truyền ngược lại tạo thành sóng phản xạ

(Hình 3.38b).

Hình 3.38a.b. TNTT sự phản xạ sóng

109

Nếu tay ta tác dụng vào đầu của thước một cách liên tục và thực hiện

một dao động điều hòa thì ta thấy xuất hiện một sóng truyền tới đầu cố định

(bên trái Hình 3.38b) gọi là sóng tới. Sau đó, dao động truyền ngược lại tạo

thành sóng phản xạ. Sóng phản xạ có cùng tần số và bước sóng với sóng tới, nếu

đầu phản xạ cố định thì sóng phản xạ ngược pha với sóng tới.

Phương án TN về sự phản xạ sóng được chúng tôi thiết kế, chế tạo dựa trên các

nguyên vật liệu, dụng cụ có sẵn và dễ tìm trong cuộc sống như: thước kẻ nhựa dẻo,

giấy đề can, thanh gỗ… Ưu điểm của TN này là chi phí thấp nhưng vẫn đảm bảo về

mặt khoa học, thuận tiện trong việc di chuyển và sử dụng trong QTDH.

Khả năng sử dụng TN trong DH: TNTT này được sử dụng khi DH bài “Phản

xạ sóng. Sóng dừng”. Khi sử dụng TNTT này vào tổ chức HĐNT cho HS, GV

hướng dẫn HS tiến hành TN, quan sát hiện tượng TN và rút ra những nhận xét về

dao động của thước khi truyền tới đầu cố định và sau khi gặp đầu cố định.

Giải thích sự phản xạ sóng

Giả sử tay ta tác dụng lên thước và thực hiện một dao động điều hòa.

Giả sử tại thời điểm t, sóng tới đến điểm M (Hình 3.39) và truyền cho nó một

dao động có phương trình dao động là: M

tu A cos 2

T (*)

Sóng phản xạ tại M có li độ ngược chiều so với li độ của sóng tới

M

t tu ' A cos 2 A cos 2

T T

(**)

Từ phương trình (*) và (**), ta thấy sóng tới và sóng phản xạ ngược pha nhau.

Kết quả TN hoàn toàn phù hợp với lí thuyết.

N A

Sóng tới

Sóng phản xạ

M

Hình 3.39. Sự phản xạ sóng

110

3.3. Tiến trình tổ chức dạy học một số kiến thức phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng

cao với sự hỗ trợ của thí nghiệm tự tạo

Căn cứ vào sơ đồ 2.4. Quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong

DHVL đã đề xuất trong chương 2, chúng tôi tiến hành thiết kế tiến trình DH một số

kiến thức trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao.

3.3.1. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Phản xạ sóng. Sóng dừng”

3.3.1.1. Tiến trình xây dựng kiến thức

ĐỀ XUẤT VẤN ĐỀ

- GV giới thiệu dụng cụ TN: bộ rung, giá đỡ,… và cách bố trí TN.

- Nêu các bước tiến hành TN: Cấp nguồn cho bộ rung; Bật công tắc và điều

chỉnh điện áp thích hợp; Quan sát hiện tượng xuất hiện trên sợi dây; Sau đó ta

thay đổi chiều dài, lực căng của sợi dây và tần số của máy phát quan sát hiện

tượng xuất hiện trên sợi dây.

- Yêu cầu HS nêu dự đoán hiện tượng trước khi tiến hành TN:

+ Sợi dây sẽ dao động;

+ Xuất hiện sóng truyền trên sợi dây;

+ Hiện tượng xuất hiện trên sợi dây thay đổi;

+ Hiện tượng xuất hiện trên sợi dây không thay đổi;

- Tiến hành TN cho HS quan sát.

- Kết quả TN: trên sợi dây xuất hiện những điểm dao động với biên độ cực đại

(bụng sóng) xen kẽ những điểm dao động với biên độ cực tiểu (nút sóng); Số

bụng sóng và nút sóng thay đổi khi chiều dài, lực căng của sợi dây và tần số của

máy phát thay đổi.

- GV gợi ý và hướng dẫn HS phát biểu vấn đề cần nghiên cứu: vì sao trên

sợi dây lại xuất hiện hiện tượng đó (những bụng sóng và nút sóng xen kẽ

cách đều nhau) và hiện tượng đó gọi là gì? Điều kiện để có hiện tượng đó

trên sợi dây là gì và phụ thuộc vào những yếu tố nào?

111

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Dùng TN hình thành kiến thức:

+ Hướng dẫn HS tiến hành TN về sự phản xạ sóng.

+ Yêu cầu HS quan sát hiện tượng xảy ra khi dao động của thước đến đầu cố định

và sau khi gặp đầu cố định.

+ Rút ra kết luận kiến thức mới: Sóng phản xạ có cùng tần số và cùng bước sóng

với sóng tới, nếu đầu phản xạ cố định thì sóng phản xạ ngược pha với sóng tới.

Kiểm chứng kết quả tìm được từ suy luận lý thuyết bằng TN:

- Đề xuất giải pháp:

+ Phương trình sóng tới tại đầu cố định B: B

tu Acos2

T (1)

+ Phương trình sóng tại M cách B một khoảng MB = d:M

t du Acos2

T

(2)

+ Phương trình sóng phản xạ tại B: B

t tu ' Acos2 Acos 2

T T

(3)

+ Phương trình sóng phản xạ tại M: M

t du ' Acos2

T

(4)

+ Từ (3) và (4), ta tìm được phương trình dao động tại M do sóng tới và sóng phản

xạ truyền đến: M M

t d t du u u ' Acos2 Acos2

T T

(5)

+ Biên độ dao động tổng hợp tại M: 2 da 2A

2

Nếu khoảng cách d k2

thì biên độ dao động tại M bằng không và tại M

có một nút sóng.

Nếu khoảng cách 1d k

2 2

thì biên độ dao động có giá trị cực đại, tại đó có

một bụng sóng.

+ Điều kiện để có sóng dừng trên dây đối với hai đầu cố định

- Nội dung kiến thức cần tiến hành TN để kiểm tra: Hiện tượng sóng dừng; Sóng dừng

phụ thuộc vào chiều dài, lực căng của sợi dây và tần số của máy phát.

- Bố trí và tiến hành TN kiểm tra.

- Rút ra kết luận về kết quả TN:

+ Hiện tượng trên sợi dây đàn hồi xuất hiện những điểm đứng yên xen kẽ với

những điểm dao động với biên độ cực đại gọi là hiện tượng sóng dừng.

+ Số bụng sóng, nút sóng thay đổi khi ta thay đổi chiều dài, lực căng của sợi dây và

tần số của máy phát.

112

Sơ đồ 3.6. Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Phản xạ sóng. Sóng dừng”

3.3.1.2. Tiến trình dạy học kiến thức

Mục tiêu

1. Về kiến thức

- Giải thích được sự tạo thành sóng dừng.

- Nêu được điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây đàn hồi đối với hai đầu cố

định và một đầu cố định, một đầu tự do.

2. Về kỹ năng

- Bố trí và thực hiện được TN khảo sát sóng dừng.

- Vận dụng phương trình sóng để giải thích được hiện tượng sóng dừng.

- Tính được tốc độ truyền sóng trên sợi dây đàn hồi.

3. Về thái độ

- Rèn luyện ý thức tự giác, chủ động trong học tập và lòng ham hiểu biết thông

qua hoạt động cá nhân, hợp tác nhóm.

- Hình thành lòng yêu thích môn học thông qua việc quan sát TN, các mô

hình, các ứng dụng thực tiễn.

Chuẩn bị

1. Giáo viên

- TN về sự phản xạ sóng.

- TN khảo sát sóng dừng trên sợi dây.

2. Học sinh

- Các đại lượng đặc trưng của sóng.

- Phương trình sóng tại một điểm bất kì trên phương truyền sóng.

CỦNG CỐ, VẬN DỤNG KIẾN THỨC

- GV cho HS làm bài tập vật lí sau: Tìm số bụng sóng, biết tốc độ truyền trên một

sợi dây đàn hồi có hai đầu định dài 60 cm là 15 m/s, biết tần số dao động là 50 Hz.

- GV định hướng HS giải bài tập, số bụng sóng được tính theo công thức v

lfn

2

- GV sử dụng TN sóng dừng để kiểm tra kết quả của bài toán: biết v=15m/s, điều

chỉnh chiều dài của sợi dây l= 60cm và tần số f = 50Hz, quan sát số bụng sóng xuất

113

Tổ chức hoạt động dạy học

1. Ổn định lớp.

2. Kiểm tra bài cũ (5 phút).

3. Tiến trình lên lớp.

Hoạt động 1 (5 phút): Đề xuất vấn đề

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Giới thiệu các dụng cụ TN và cách bố

trí TN như (Hình bên).

- Nêu các bước tiến hành TN: cấp

nguồn cho bộ rung; Bật công tắc và

điều chỉnh điện áp thích hợp; Quan sát

hiện tượng xuất hiện trên sợi dây; Sau

đó ta thay đổi chiều dài, lực căng của

sợi dây và tần số của máy phát quan sát

hiện tượng xuất hiện trên sợi dây.

- Yêu cầu HS nêu dự đoán hiện tượng

trước khi tiến hành TN.

- GV tiến hành TN cho HS quan sát.

- GV gợi ý, hướng dẫn HS phát biểu vấn

đề: vì sao trên sợi dây lại xuất hiện hiện

tượng đó (những bụng sóng và nút sóng

xen kẽ cách đều nhau) và hiện tượng đó

- HS nêu dự đoán hiện tượng:

+ Sợi dây sẽ dao động qua lại;

+ Xuất hiện sóng truyền trên sợi dây;

+ Hiện tượng xuất hiện trên sợi dây

thay đổi;

+ Hiện tượng xuất hiện trên sợi dây

không thay đổi.

- HS quan sát TN.

- HS tiếp nhận vấn đề.

114

gọi là gì ? Điều kiện để có hiện tượng đó

trên sợi dây là gì và phụ thuộc vào

những yếu tố nào?

Hoạt động 2 (10 phút): Tìm hiểu sự phản xạ sóng

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Giới thiệu các dụng cụ và cách bố trí

TN như (Hình bên).

- GV hướng dẫn HS tiến hành TN: Dùng

tay tác dụng liên tục vào một đầu của

thước và xem như là thực hiện một dao

động điều hòa.

- GV yêu cầu HS quan sát dao động của

thước khi đến đầu cố định và sau khi

gặp đầu cố định ?

- GV nhận xét và chính xác hóa nội

dung kiến thức.

- HS tiến hành TN theo sự hướng dẫn

của GV.

- Quan sát TN, trả lời: Xuất hiện sóng

tới truyền đến đầu cố định. Sau đó,

dao động ngược lại tạo thành sóng

phản xạ.

- HS thu kiến thức mới.

Hoạt động 3 (20 phút): Tìm hiểu sóng dừng

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Định hướng, giúp đỡ HS:

+ Viết phương trình sóng tới, phương

trình sóng phản xạ và phương trình tổng

hợp hai dao động do sóng tới và sóng

phản xạ truyền đến M.

+ Sau đó, áp dụng công thức lượng giác

để tìm phương trình dao động tổng hợp

tại điểm M trên sợi dây và cách đầu cố

định một khoảng d.

- Suy nghĩ, trả lời:

M

t du A cos 2

T

M

t du ' A cos 2

T

d tu A cos 2 cos 2

2 T 2

115

+ Để biết tại điểm M trên dây là nút hay

bụng thì ta xét khoảng cách từ điểm M

trên dây đến đầu cố định của dây, sau đó

thế vào biên độ của phương trình dao

động tổng hợp hai sóng.

- Yêu cầu HS rút ra kết luận vấn đề.

- Chính xác hóa nội dung kiến thức.

- Yêu cầu HS cho biết điều kiện để có

sóng dừng đối với sợi dây có hai đầu cố

định và sợi dây có một đầu cố định, một

đầu tự do?

- GV nhận xét và chính xác hóa nội dung

kiến thức.

- GV sử dụng TNTT để minh họa hiện

tượng sóng dừng và kiểm chứng sóng

dừng phụ thuộc vào chiều dài, lực căng

của sợi dây và tần số.

- GV yêu cầu HS đọc ví dụ về ứng dụng

hiện tượng sóng dừng để tính tốc độ

truyền sóng trên dây.

- Nếu khoảng cách d k2

thì biên độ

dao động tại M bằng không và tại M

có một nút.

- Nếu khoảng cách 1d k

2 2

thì

biên độ dao động có giá trị cực đại, tại

đó có một bụng.

- HS phát biểu kết luận vấn đề: Trên

dây xuất hiện những điểm đứng yên

xen kẽ với những điểm dao động với

biên độ cực đại.

- HS tiếp thu kiến thức mới.

- Suy nghĩ trả lời:

+ Đối với dây có hai đầu cố định,

chiều dài của sợi dây bằng một số

nguyên lần nữa bước sóng.

= n 2

+ Đối với dây có một đầu cố định một

đầu tự do. Chiều dài bằng một số lẻ

lần một phần tư bước sóng.

= 2 14

n

- HS tiếp thu kiến thức mới.

- HS quan sát TN

- Vận dụng kiến thức để tính tốc độ

truyền sóng trên dây.

116

Hoạt động 4 (5 phút): Củng cố, vận dụng kiến thức

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV cho HS làm bài tập vật lí sau: tốc

độ truyền trên một sợi dây đàn hồi có hai

đầu định dài 60 cm là 15 m/s, biết tần số

dao động là 50 Hz. Tìm số bụng sóng.

- GV định hướng và giúp đỡ HS trong

quá trình giải bài tập.

- GV sử dụng TNTT sóng dừng để kiểm

tra kết quả được suy ra từ bài tập vật lí

đã cho (Hình bên).

- HS làm bài tập với sự định hướng và

giúp đỡ GV.

3.3.2. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Phương trình động lực học của vật rắn

quay quanh một trục cố định”

3.3.2.1. Tiến trình xây dựng kiến thức

ĐỀ XUẤT VẤN ĐỀ

- GV giới thiệu dụng cụ TN: hai hộp tròn, lực kế, mặt phẳng nghiêng, thước

thẳng bằng gỗ và cách bố trí TN.

- Nêu các bước tiến hành TN: Kiểm tra khối lượng của hai hộp tròn bằng lực kế;

Sau đó thả cho hai vật lăn không trượt xuống mặt phẳng nghiêng. Quan sát

chuyển động của hai vật khi lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng.

- Yêu cầu HS nêu dự đoán hiện tượng trước khi tiến hành TN:

+ Hai hộp tròn sẽ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng cùng lúc;

+ Hộp tròn 1 sẽ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 2;

+ Hộp tròn 2 sẽ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 1.

- Tiến hành TN cho HS quan sát.

- Kết quả TN: Hộp tròn 1 lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 2.

- GV gợi ý và hướng dẫn HS phát biểu vấn đề cần nghiên cứu: vì sao hai hộp

tròn có cùng khối lượng, hình dạng, kích thước bằng nhau và được thả lăn ở

cùng một độ cao nhưng hộp tròn 1 lại lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước

hộp tròn 2?

117

Sơ đồ 3.7. Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Phương trình động lực

học của vật rắn quay quanh một trục cố định”

3.3.2.2. Tiến trình dạy học kiến thức

Mục tiêu

1. Về kiến thức

- Phát biểu được momen quan tính là gì. Viết được biểu thức momen quán tính

của một vật rắn đối với một trục quay.

- Viết được biểu thức phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một

trục cố định M = I.

2. Về kỹ năng

- Thực hiện được TN và giải thích được hiện tượng TN.

- Vận dụng phương trình động lực học của vật rắn giải bài toán cơ bản về

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Kiểm chứng kết quả tìm được từ suy luận lí thuyết bằng TN:

- Đề xuất giải pháp: biểu thức momen quán tính I = mr2 (1); phương trình động

lực học của vật rắn M = I. (2). Sau đó thế (1) vào (2) ta sẽ tìm được mối liên hệ

giữa gia tốc góc và momen quán tính của vật.

- Nội dung kiến thức cần tiến hành TN để kiểm tra: Momen quán tính của vật

phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng đối với trục quay.

- Bố trí và tiến hành TN.

- Rút ra kết luận về kết quả TN: Do momen quán tính của hộp tròn 2 lớn momen

quán tính của hộp tròn 1 nên gia tốc góc của hộp tròn 2 nhỏ hơn gia tốc góc của

hộp tròn 1.

CỦNG CỐ, VẬN DỤNG KIẾN THỨC

- GV hướng dẫn HS tiến hành TN về chuyển động của đĩa tròn, vành tròn được

thả ở cùng một độ cao lăn không trượt xuống chân mặt phẳng nghiêng.

- HS tiến hành TN theo sự hướng dẫn của GV.

- GV yêu cầu HS quan sát và giải thích hiện tượng TN: Vì sao đĩa tròn, vành tròn

có cùng khối lượng và kích thước được thả ở cùng độ cao nhưng đĩa tròn lại lăn

xuống chân mặt phẳng nghiêng trước vành tròn?

- GV yêu cầu HS vận dụng kiến thức mới vào giải thích hiện tượng.

118

chuyển động của vật rắn.

3. Về thái độ

- Rèn luyện ý thức tự giác, chủ động trong học tập và lòng ham hiểu biết thông

qua hoạt động cá nhân, hợp tác nhóm.

- Hình thành lòng yêu thích môn học thông qua việc quan sát TN, các mô

hình, các ứng dụng thực tiễn.

Chuẩn bị

1. Giáo viên

TN momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng đối với

trục quay.

2. Học sinh

Ôn lại kiến thức vật lí ở lớp 10: Momen lực, phương trình động lực học của chất điểm.

Tổ chức hoạt động dạy học

1. Ổn định lớp;

2. Kiểm tra bài cũ (5phút);

3. Tiến trình lên lớp.

Hoạt động 1 (5 phút): Đặt vấn đề

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV giới thiệu các dụng cụ và cách bố

trí TN như (Hình bên).

- Nêu các bước tiến hành TN: Kiểm tra

khối lượng của hai hộp tròn bằng lực

kế; Sau đó thả cho hai vật lăn không

trượt xuống mặt phẳng nghiêng. Quan

sát chuyển động của hai vật khi lăn

xuống chân mặt phẳng nghiêng.

- Yêu cầu HS nêu dự đoán hiện tượng

trước khi tiến hành TN.

- HS dự đoán hiện tượng TN:

+ Hai hộp tròn sẽ lăn xuống chân mặt

119

- Tiến hành TN cho HS quan sát.

- Kết quả TN: Hộp tròn 1 lăn xuống chân

mặt phẳng nghiêng trước hộp tròn 2.

- GV gợi ý, hướng dẫn HS phát biểu vấn

đề: Vì sao hai vật có cùng khối lượng,

hình dạng kích thước bằng nhau và

được thả lăn ở cùng một độ cao nhưng

hộp tròn 1 lại lăn xuống chân mặt

phẳng nghiêng trước hộp tròn 2?

phẳng nghiêng cùng lúc;

+ Hộp tròn 1 lăn xuống chân mặt

phẳng nghiêng trước hộp tròn 2;

+ Hộp tròn 2 lăn xuống chân mặt

phẳng nghiêng trước hộp tròn 1.

- HS quan sát TN.

Hoạt động 2 (8 phút): Tìm hiểu mối liên hệ giữa gia tốc góc và momen lực

Hoạt động GV Hoạt động HS

- Nhắc lại biểu thức momen lực và cho

biết các đại lượng trong biểu thức?

- GV nhận xét.

- Khi nào vật đứng yên, khi nào vật

quay?

- Nhận xét.

- Gọi HS đọc và trả lời câu hỏi C1.

M = F.d; trong đó F là lực tác dụng lên

trục quay, d là tay đòn của lực.

- Vật đứng yên khi lực tác dụng có giá

qua trục quay hoặc giá song song với

trục quay.

- Vật quay khi giá không qua trục

quay. Tác dụng quay phụ thuộc

khoảng cách từ giá tới trục quay và

cường độ lực.

- Trả lời câu hỏi C1: Khi dùng tay đẩy

hoặc kéo cánh cửa, để làm cánh cửa

quay càng mạnh, ta có thể tăng dần độ

120

- Yêu cầu HS đọc nội dung bài toán

trong SGK (Hình 2.1).

- Trong chuyển động của vật rắn quay

quanh trục, thành phần lực nào làm biến

đổi tốc độc góc và thành phần lực nào

không làm biến đổi tốc độc góc?

- Gọi HS đọc và trả lời câu hỏi C2

- Biểu thức momen lực tác dụng lên vật

rắn cách O một khoảng r?

- Biểu thức lực tiếp tuyến tác dụng lên

vật rắn?

- Nhắc lại công thức liên hệ giữa gia tốc

dài và gia tốc góc?

- GV yêu cầu HS thay các biểu thức (b),

(c) vào (a).

Nếu ta xét vật rắn gồm nhiều chất

điểm có khối lượng mi ở cách trục quay

những khoảng ri khác nhau thì biểu thức

(d) được viết lại như thế nào?

Vì các chất điểm của vật rắn có cùng

gia tốc góc nên biểu thức (e) có thể viết

lại như sau:

lớn của lực hoặc thay đổi sao cho

phương của lực vuông góc với cửa và

giá của lực càng xa trục quay.

- Đọc nội dung bài toán.

- Thành phần lực tiếp tuyến làm biến

đổi tốc độ góc, thành phần lực pháp

tuyến không làm biến đổi tốc độ góc.

- Trả lời câu hỏi C2: Thành phần nF

có tác dụng làm chất điểm chuyển

động trên đường tròn nhưng không

ảnh hưởng đến sự biến thiên thay đổi

tốc độ góc.

M = Ft.r (a)

Ft = m.at (b)

at = r (c)

M = mr2 (d)

- Biểu thức (d) được viết lại như sau:

2i i iM m r (e)

121

2i i i

i i

M M m r

Hoạt động 3 (17 phút): Tìm hiểu momen quán tính

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Gọi HS đọc và trả lời câu hỏi C3.

- Nhận xét.

- Chính xác hóa nội dung kiến thức:

Momen quán tính I đối với một trục là

đại lượng đặc trưng cho mức quán tính

của vật rắn trong chuyển động quay

quanh trục ấy.

2i i

i

I m r

Độ lớn của Momen quán tính không

chỉ phụ thuộc vào khối lượng của vật

rắn mà còn phụ thuộc cả vào sự phân

bố khối xa hay gần trục quay.

Momen quán tính có đơn vị là kg.m2.

- Yêu cầu HS đọc SGK tìm hiểu công

thức tính momen quán tính của một số

vật đồng chất.

- Trả lời câu C3: Vật rắn nào có

2i i

i

m r lớn thì gia tốc góc nhỏ, nghĩa là

trong chuyển động quay, vật đó có

quán tính lớn.

- Tiếp thu kiến thức mới và ghi nhớ.

- Ghi nhớ kiến thức.

Hoạt động 4 (3 phút): Phương trình động lực học của vật rắn

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Kết hợp biểu thức (2.6) và (2.7) SGK,

hãy viết phương trình động lực học của

vật rắn quay quanh một trục cố định.

- Nhận xét và kết luận kiến thức.

M = I.

- Ghi nhớ kiến thức.

122

- GV sử dụng TNTT kiểm chứng kiến

thức được suy ra bằng con đường suy

luận lý thuyết.

Hoạt động 5 (7 phút): Củng cố, vận dụng kiến thức

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV sử dụng TNTT như (Hình bên) và

hướng dẫn HS tiến hành TN.

- Yêu cầu HS quan sát hiện tượng TN

và vận dụng kiến thức mới vào giải

thích hiện tượng.

- HS quan sát hiện tượng TN, vận dụng

kiến thức mới vào giải thích hiện

tượng.

3.3.3. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Momen động lượng. Định luật bảo toàn

momen động lượng”

3.3.3.1. Tiến trình xây dựng kiến thức

ĐỀ XUẤT VẤN ĐỀ

- Giới thiệu các dụng cụ TN: Giá đỡ, khung nhôm, 02 gia trọng và cách bố trí TN.

- Nêu các bước tiến hành TN: Treo hai gia trọng 50g vào khung nhôm; Xoay

khung nhôm quay quanh trục của khung; Sau đó thả cho khung nhôm tự quay

quanh trục, khi khung nhôm quay đều, kéo móc khóa hướng lên để thay đổi hình

dạng của khung; Quan sát khung sẽ quay như thế nào?

- Yêu cầu HS nêu dự đoán hiện tượng trước khi tiến hành TN: Khung sẽ quay

nhanh hơn so với trường hợp ban đầu; Khung sẽ quay chậm hơn so với trường

hợp ban đầu; Không thay đổi.

- Tiến hành TN cho HS quan sát.

- Kết quả TN: Khung quay nhanh hơn so với trường hợp ban đầu.

- GV gợi ý và hướng dẫn HS phát biểu vấn đề cần nghiên cứu: vì sao khi hình dạng

của khung thay đổi thì khung lại quay nhanh hơn so với trường hợp ban đầu?

123

Sơ đồ 3.8. Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Momen động lượng. Định

luật bảo toàn momen động lượng”

3.3.3.2. Tiến trình dạy học kiến thức (xem phụ lục)

Kết luận chương 3

Sau khi tiến hành phân tích nội dung chương trình vật lí lớp 12 nâng cao,

chúng tôi đã thiết lập được sơ đồ cấu trúc nội dung phần “Cơ học” và sơ đồ các nội

dung kiến thức có thể thiết kế, chế tạo và sử dụng TNTT để kiểm chứng hoặc minh

họa kiến thức cho HS trong DH phần này.

Vận quy trình tự tạo TN đã đề xuất trong chương 2, chúng tôi đã tiến hành tự

tạo được 9 TN trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao, đó là: TN sóng dừng; TN

ghi đồ thị dao động điều hòa; TN bảo toàn momen động lượng; TN khảo sát chu kì

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Kiểm chứng kết quả tìm được từ suy luận lí thuyết bằng TN:

- Đề xuất giải pháp: phương trình động lực học của vật rắn quay M = I (1) ; công

thức gia tốc góc d

dt

(2). Thế (2) vào (1) ta được

dLM

dt , với L = I. Nếu M=

0 thì L = const; trường hợp I không đổi thì = 0 và I thay đổi thì I11= I22.

- Nội dung kiến thức cần tiến hành TN để kiểm tra: định luật bảo toàn momen

động lượng, trong trường hợp M = 0 và I thay đổi thì I11= I22.

- Bố trí và tiến hành TN để kiểm tra.

- Rút ra kết luận về kết quả TN: khi hình dạng của khung thay đổi (gần trục

quay) thì momen quán tính I giảm, tốc độ góc tăng và ngược lại nếu momen

quán tính I tăng thì tốc độ góc giảm. Kết quả TN khung quay nhanh hơn so với

trường hợp ban đầu.

CỦNG CỐ, VẬN DỤNG KIẾN THỨC

- GV hướng dẫn HS tiến hành TN với ghế xoay, yêu cầu HS quan sát TN và vận

dụng kiến thức mới để giải quyết câu C3 trong SGK trang 16.

- GV chia lớp học ra thành 2 nhóm, mỗi nhóm một TNTT về chuyển động của

người gỗ xoay quanh trục, hướng dẫn HS cách tiến hành TN và vận dụng kiến

thức mới vào giải thích hiện tượng vừa quan sát.

124

dao động của con lắc đơn; TN momen quán tính phụ thuộc của vật rắn vào sự phân

bố khối lượng đối với trục quay; TN momen động lượng của vật rắn đối với trục

quay; TN giao thoa sóng; TN về hiện tượng cộng hưởng và TN về sự phản xạ sóng.

Dựa vào quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL đã đề

xuất trong chương 2, chúng tôi đã tiến hành thiết kế được 7 tiến trình DH trong

phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao theo hướng tích cực hóa HĐNT nhận thức của

HS. Để việc sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL đạt hiệu quả, phát

huy TTC nhận thức của HS trong học tập thì các tiến trình DH được thiết kế phải

đảm bảo các yêu cầu sau:

- Tạo ra được sự mâu thuẫn trong nhận thức của HS thông qua TNTT hoặc

một hiện tượng trong thực tế nhằm kích thích lòng ham hiểu biết, hứng thú học tập

và đồng thời tạo điều kiện cho HS bộc lộ những quan niệm sai lệch của mình để GV

tìm cách khắc phục và sửa chữa.

- Tạo ra được không khí lớp học thân thiện để HS mạnh dạn trong việc đề xuất

dự đoán hiện tượng, giải quyết nhiệm vụ học tập (quan sát, tiến hành TN và giải

thích hiện tượng) và vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn. Các hoạt động đó đều

góp phần vào việc tích cực hóa HĐNT của HS trong học tập.

- Vận dụng, phối hợp các PPDH tích cực một cách có hiệu quả và đa dạng hóa

các cách thức tổ chức DH: cá nhân, nhóm…

Các TNTT được xây dựng và các tiến trình DH đó sẽ được chúng tôi triển khai

trong đợt TNSP ở một số lớp khối 12 tại một số trường phổ thông trong tỉnh Đồng

Tháp được chọn làm TNSP.

125

CHƯƠNG 4

THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

4.1. Khái quát về thực nghiệm sư phạm

Mục đích

Mục đích của việc TNSP là kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài: Nếu đề

xuất được quy trình tự tạo thí nghiệm và quy trình sử dụng thí nghiệm tự tạo, trên

cơ sở đó tự tạo các thí nghiệm và sử dụng vào tổ chức hoạt động nhận thức cho học

sinh trong dạy học vật lí thì sẽ phát huy được tính tích cực nhận thức của học sinh

trong học tập, qua đó nâng cao hiệu quả dạy học vật lí ở trường phổ thông.

Nội dung

Nội dung thực nghiệm sư phạm vòng 1

Quá trình TNSP vòng 1 gồm các bài dạy sau: Bài 2. Phương trình động lực

học của vật rắn quay quanh một trục cố định; Bài 3. Momen động lượng. Định luật

bảo toàn momen động lượng; Bài 11. Dao động cưỡng bức. Cộng hưởng và Bài 15.

Phản xạ sóng. Sóng dừng.

Trong quá trình tiến hành TNSP, chúng tôi tham gia tất cả các tiết dạy ThN, tiến

hành quan sát, ghi chép các hoạt động chính của GV và HS. Sau mỗi tiết dạy, tiến hành

trao đổi với GV để rút kinh nghiệm và trao đổi với HS để tìm hiểu TTC nhận thức và

hứng thú của HS trong quá trình học tập.

TNSP vòng 1 được tiến hành với mục đích là thăm dò, quan sát tiến trình tổ

chức HĐNT cho HS với sự hỗ trợ của TNTT và tập trung đánh giá về mặt định tính

là chủ yếu, không đặt nặng đánh giá về mặt định lượng.

Nội dung thực nghiệm sư phạm vòng 2

Quá trình TNSP vòng 2 gồm các bài học sau: Bài 2. Phương trình động lực

học của vật rắn quay quanh một trục cố định; Bài 3. Momen động lượng. Định luật

bảo toàn momen động lượng; Bài 6. Dao động điều hòa; Bài 7. Con lắc đơn. Con

lắc vật lí; Bài 11. Dao động cưỡng bức. Cộng hưởng; Bài 15. Phản xạ sóng. Sóng

dừng và Bài 16. Giao thoa sóng.

126

Trong TNSP vòng 2, chúng tôi đã tiến hành cho HS làm 02 bài kiểm tra 15

phút (một bài trong chương Động lực học vật rắn và một bài trong chương Sóng cơ)

và một bài kiểm tra 45 phút (Chương Dao động cơ và Sóng cơ). Mục đích của các

bài kiểm tra là:

- Đánh giá mức độ tiếp thu bài học, khả năng hiểu các khái niệm, các định luật

và các tính chất của sự vật hiện tượng.

- Đánh giá khả năng vận dụng kiến thức vào giải thích các hiện tượng vật lí

xảy ra trong thực tế cuộc sống và khả năng giải các bài tập vật lí.

- Dùng thống kê toán học để đánh giá kết quả của TNSP.

Đối tượng

Đối tượng là HS ở các trường THPT trong tỉnh Đồng Tháp.

Thực nghiệm vòng 1

Nơi tổ chức TNSP: trường THPT Thiên Hộ Dương, trường THPT Thành Phố

Cao Lãnh (trong địa bàn thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp) và trường THPT

Đốc Binh Kiều (huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng Tháp). Số HS được chọn TNSP

vòng 1 là 370 HS, gồm 142 HS thuộc trường THPT Thiên Hộ Dương, 159 HS

thuộc trường THPT Thành Phố Cao Lãnh và 69 HS thuộc trường THPT Đốc

Binh Kiều.

Qua tìm hiểu kết quả học tập môn vật lí ở học kì II năm học 2011 - 2012 của

các lớp được chọn TNSP, chúng tôi nhận thấy rằng kết quả học tập của các lớp

được chọn TNSP là gần tương đương nhau về kết quả học tập và sĩ số HS.

Bảng 4.1. Các lớp đối chứng và thực nghiệm vòng 1

Lớp - Trường Số lượng HS Tổng số HS

ĐC

12A2, 12CB2 (Thiên Hộ Dương) 70

184 12A2, 12A4 (Thành phố Cao Lãnh) 79

12A2 (Đốc Binh Kiều) 35

ThN

12A1,12CB1 (Thiên Hộ Dương) 72

186 12A8, 12A3 (Thành phố Cao Lãnh) 80

12A1 (Đốc Binh Kiều) 34

127

Bảng 4.2. Bảng thống kê sĩ số và kết quả học tập môn vật lí ở các lớp thực nghiệm

và đối chứng vòng 1

Trường THPT Nhóm ĐC Nhóm TN

Lớp

Điểm TB

môn vật lí Lớp

Điểm TB

môn vật lí

Thiên Hộ Dương 12A2 7,04 12A1 7,05

12CB2 6,13 12CB1 6,15

TP Cao Lãnh 12A2 7,8 12A8 7,82

12A4 7,72 12A3 7,75

Đốc Binh Kiều 12A2 6,50 12A1 6,58

Thực nghiệm vòng 2

Nơi tổ chức TNSP: trường THPT Thiên Hộ Dương, trường THPT Thành Phố

Cao Lãnh (trên địa bàn Thành Phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp), trường THPT Tháp

Mười (huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng Tháp) và trường THPT Lấp Vò 2 (huyện Lấp

Vò tỉnh Đồng Tháp). Số HS được chọn TNSP vòng 2 là 549 HS, gồm 144 HS thuộc

trường THPT Thiên Hộ Dương, 157 HS thuộc trường THPT Thành Phố Cao Lãnh,

86 thuộc trường THPT Tháp Mười và 162 HS thuộc trường THPT Lấp Vò 2.

Qua tìm hiểu kết quả học tập môn vật lí ở học kì II năm học 2012 - 2013 của

các lớp được chọn TNSP, chúng tôi nhận thấy rằng kết quả học tập của các lớp

được chọn TNSP là gần tương đương nhau về kết quả học tập và sĩ số HS.

Bảng 4.3. Các lớp đối chứng và thực nghiệm sư phạm vòng 2

Lớp - Trường Số lượng HS Tổng số

HS

ĐC

12A2, 12CB2 (Thiên Hộ Dương) 71

272

12A2, 12A3 (Thành phố Cao Lãnh) 78

12CB2 (Tháp Mười) 42

12A4, 12A5 (Lấp Vò 2) 81

ThN 12A1,12CB1 (Thiên Hộ Dương) 73

277 12A8, 12A4 (Thành phố Cao Lãnh) 79

128

12CB1 (Tháp Mười) 44

12A2, 12A3 (Lấp Vò 2) 81

Bảng 4.4. Bảng thống kê sĩ số và kết quả học tập môn vật lí ở các lớp thực nghiệm

và đối chứng vòng 2

Trường THPT Nhóm ĐC Nhóm ThN

Lớp

Điểm TB

môn vật lí Lớp

Điểm TB

môn vật lí

Thiên Hộ Dương 12A2 7,20 12A1 7,23

12CB2 6,81 12CB1 6,83

TP Cao Lãnh 12A2 7,84 12A8 7,8

12A4 7,78 12A3 7,8

Tháp Mười 12CB2 6,55 12CB1 6,58

Lấp Vò 2 12A4 7,10 12A3 7,12

12A5 7,18 12A2 7,2

Công cụ đánh giá và tiến trình thực nghiệm sư phạm

Các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm

Việc đánh giá kết quả TNSP được xem xét qua các mặt sau:

* Tính khả thi của các TNTT đã được xây dựng, được đánh giá thông qua các

mặt sau:

- Đảm bảo về mặt khoa học: Tạo hiện tượng rõ ràng, đúng bản chất vật lí; kết

quả TN đảm bảo tính thuyết phục đối với HS.

- Đáp ứng các yêu cầu về mặt sư phạm: TN phải gắn liền hữu cơ với bài giảng;

ngắn gọn cho kết quả ngay và phù hợp với thời lượng của tiết học.

- Thuận tiện trong quá trình sử dụng: Dễ lắp ráp, đảm bảo an toàn và tiện lợi

trong việc bảo quản, sửa chữa và vận chuyển.

- Đảm bảo về mặt kinh tế: Các nguyên vật liệu, dụng cụ, thiết bị và linh kiện

phải có giá thành vừa phải, dễ tìm và có sẵn trong cuộc sống.

* Tính khả thi của tiến trình DH đã soạn thảo, được đánh giá qua các mặt sau:

- Các tiến trình DH có phù hợp với nội dung đổi mới PPDH môn vật lí ở

129

trường THPT không? Có thuận lợi để GV dễ dàng thực hiện trong QTDH không?

Có phù hợp khả năng tiếp thu kiến thức của các đối tượng HS không?

- Việc giảng dạy theo tiến trình DH đã soạn thảo có đảm bảo thời gian quy

định của một tiết học không? Có đạt mục tiêu của bài học không?

- Việc sử dụng và tiến hành các TNTT trong giờ học có thuận lợi không? Quá

trình tiến hành các TN có nhanh chóng thu được kết quả không?

* Hiệu quả của việc sử dụng TNTT trong tổ chức HĐNT nhằm phát huy TTC, tự

lực của HS được đánh gia thông qua:

- Số HS tham gia phát biểu, tham gia xây dựng bài học, tự giác giải quyết

nhiệm vụ học tập;

- Số HS thảo luận, trao đổi và tham gia xây dựng kết luận kiến thức;

- Chất lượng câu trả lời của HS;

- Khả năng sử dụng ngôn ngữ vật lí.

* Chất lượng nắm vững kiến thức của HS được đánh giá thông qua các mặt sau:

- Kết quả học tập của HS thông qua các bài kiểm tra trong quá trình TNSP;

- Mức độ nắm vững kiến thức của HS thông qua các bài học trên lớp như: khả năng

vận dụng lí thuyết vào làm bài tập, giải thích các hiện tượng trong thực tế có liên quan;

khả năng vận dụng kiến thức mới vào giải thích các hiện tượng của TNTT và khả năng

đề xuất các phương án TN để kiểm tra kiến thức đã thu nhận.

- Về kỹ năng của HS trong các giờ học tập trung vào các kỹ năng sau: kỹ năng

quan sát TN, kỹ năng tiến hành TN và kỹ năng giải thích hiện tượng TN.

Quan sát giờ học

Tất cả các giờ học ThN đều được quan sát và ghi chép về các hoạt động chính

của GV và HS theo các nội dung sau:

- Tiến trình lên lớp của GV và hoạt động của HS trong giờ học;

- Các thao tác sử dụng TNTT của GV trong QTDH;

- Không khí lớp học, TTC của HS thông qua số lần phát biểu trên lớp, tham gia

xây dựng bài học, hoàn thành nhiệm vụ học tập;

- Khả năng lĩnh hội kiến thức của HS (qua kết quả các bài kiểm tra);

- Khả năng vận dụng các kiến thức vào giải thích các hiện tượng vật lí.

130

Sau tiết dạy, tiến hành trao đổi với GV và HS, rút kinh nghiệm để chuẩn bị

cho các tiết dạy tiếp theo.

Tiến trình thực nghiệm sư phạm

Quá trình TNSP được tiến hành theo hai vòng tại một số trường THPT trong

tỉnh Đồng Tháp.

Vòng 1: Tiến hành trong học kì I của năm học 2012 - 2013 tại trường THPT

Thiên Hộ Dương, THPT Thành Phố Cao Lãnh và THPT Đốc Binh Kiều.

Vòng 2: Tiến hành trong học kì I của năm học 2013 - 2014 tại trường THPT

Thiên Hộ Dương, THPT Thành Phố Cao Lãnh, THPT Tháp Mười và THPT Lấp Vò 2.

Trong mỗi vòng TNSP, chúng tôi đều chọn hai nhóm: nhóm ThN dạy theo tiến

trình DH đã đề xuất, nhóm ĐC tiến hành DH bình thường. Sau khi tiến hành TNSP,

thu thập những thông tin cần thiết, lập bảng thống kê về kết quả điểm số của các bài

kiểm tra và sử dụng các tham số thống kê đặc trưng để xử lí kết quả TNSP. Từ đó, rút

ra những kết luận.

Tại mỗi trường THPT chọn làm TNSP, chúng tôi đã tiến hành trao đổi với Ban

giám hiệu, trưởng bộ môn vật lí để lựa chọn 2 lớp có kết quả học tập gần tương

đương nhau, chọn lớp ThN và lớp ĐC, chọn GV giảng dạy, lập kế hoạch giảng dạy.

Lớp ĐC dạy bình thường theo tiến trình GV đã dự định (không có sử dụng TNTT)

còn lớp ThN dạy theo tiến trình đã soạn thảo.

Trước khi tiến hành mỗi tiết dạy ở lớp ThN, trao đổi trực tiếp với GV giảng

dạy về khả năng sử dụng TN này trong DH và nội dung của tiến trình DH. Đặc biệt,

chuẩn bị đầy đủ, kĩ lưỡng các TNTT và hướng dẫn cách tiến hành TN phù hợp với

dự kiến tiến trình DH đã soạn thảo. Tham gia dự giờ các tiết dạy ở lớp ThN và ĐC,

ghi chép lại các diễn biến của giờ DH nhằm tập trung vào các vấn đề sau đây:

- Sau mỗi tiết dạy ở lớp ThN, trao đổi với GV giảng dạy để rút kinh nghiệm,

điều chỉnh những vấn đề chưa phù hợp với khả năng sử dụng TN này trong DH đã

soạn thảo để kịp thời bổ sung thêm vào tiến trình DH đã soạn thảo những chỗ chưa

phù hợp.

131

- DH có sử dụng TNTT có góp phần tăng cường hứng thú và phát huy TTC nhận

thức của HS không, thông qua thái độ tham gia học tập, tham gia phát biểu xây dựng

bài, hăng sai thảo luận, tự giác tham gia các hoạt động học tập và nhiệm vụ được giao.

- Ở các lớp ThN, sau mỗi tiết học tiến hành trao đổi và lấy ý kiến nhận xét của

GV về khả năng tiếp thu kiến thức của HS và các tiến trình DH với sự hỗ trợ của

TNTT như thế nào? Tính khả thi và ý nghĩa của việc sử dụng TNTT trong việc hình

thành kiến thức cho HS.

- Xử lí kết quả TNSP bằng các tham số thống kê toán học.

+ Giá trị trung bình cộng là tham số đặc trưng cho sự tập trung của số liệu,

được tính theo công thức: 1 n

i ii

X x nN

+ Phương sai: 2

2

( )

1

n

i ii

n x X

SN

+ Độ lệch chuẩn S là tham số đo mức độ phân tán của số liệu quanh giá trị

trung bình cộng và được tính theo công thức: 2SS =

2( )

1

n

i ii

n x X

N

, S có giá trị

càng nhỏ chứng tỏ số liệu càng tập trung, ít phân tán.

+ Hệ số biến thiên: X

SV (100%) cho phép so sánh mức độ phân tán của các số liệu.

+ Sai số tiêu chuẩn: N

Sm

4.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm

Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 1

Qua quá trình TNSP, để đánh giá lại hiệu quả của các TNTT đã được xây

dựng và tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi sử dụng TNTT trong DH như thế nào,

chúng tôi đã tiến hành tổng hợp ý kiến, đánh giá tiến trình tổ chức HĐNT cho HS

và cần chỉnh sửa lại một số vấn đề sau để chuẩn bị cho TNSP vòng 2.

Tổng hợp ý kiến

- Các TNTT được đưa vào DH đã góp phần tăng cường tính trực quan, đảm

bảo niềm tin của HS đối với kiến thức vật lí.

132

- Các TNTT được sử dụng vào DH hoàn toàn phù hợp với nội dung SGK và

khả năng nhận thức của HS.

- Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS với sự hỗ trợ của TNTT hoàn toàn phù hợp

với thực tế DH bộ môn vật lí ở trường phổ thông.

- Cần bổ sung thêm các TNTT trong giai đoạn củng cố, vận dụng kiến thức

nhằm giúp cho HS vận dụng kiến thức mới vào giải thích các tình huống mới một

cách cụ thể và linh hoạt hơn.

Đánh giá tiến trình tổ chức HĐNT cho HS

- Đối với lớp ĐC: QTDH cho HS diễn ra bình thường, không sử dụng tiến

trình tổ chức HĐNT như đã đề xuất.

- Đối với lớp ThN:

+ Tiến trình tổ chức các HĐNT cho HS là khá hợp lí, các bước của tiến trình

được GV thực hiện theo đúng trình tự, phù hợp với thực tế DH bộ môn.

+ Các bài học có sử dụng TNTT vào tổ chức HĐNT cho HS ban đầu đã tạo

được sự chú ý, gây hứng thú đối với HS.

+ Việc sử dụng TNTT vào DH các kiến thức vật lí như: hiện tượng, khái niệm,

định luật được HS tiếp thu và vận dụng vào giải thích hiện tượng một cách nhanh

chóng, tin tưởng hơn vào những điều mà mình vừa mới lĩnh hội.

+ Khi DH bài 2 (Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục

cố định), do đây là bài đầu tiên trong giai đoạn TNSP vòng 1 nên GV hơi lúng túng,

mất nhiều thời gian trong giai đoạn sử dụng TNTT để đề xuất vấn đề cần nghiên

cứu nhưng các giờ ThN sau GV đã sử dụng TNTT trong giai đoạn đặt vấn đề một

cách nhanh chóng và có hiệu quả.

+ Các TNTT được đưa vào trong các tiến trình tổ chức HĐNT cho HS là phù

hợp, đảm bảo thời lượng của tiết học.

+ Ban đầu, khi xây dựng một số kiến thức theo tiến trình DH đã soạn thảo, HS

còn rụt rè, thụ động. Đặc biệt là nêu lên các dự đoán hiện tượng của TN, nhưng

càng về sau HS càng mạnh dạn hơn trong việc đề xuất dự đoán hiện tượng, chủ

động hơn trong việc thực hiện các nhiệm vụ học tập.

133

Một số nội dung cần chỉnh sửa, bổ sung chuẩn bị cho TNSP vòng 2

- Bài 2 (Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định):

Giữ nguyên tiến trình DH đã đề xuất, trong giai đoạn đề xuất vấn đề GV sử dụng

TNTT momen quán tính về chuyển động của hai hộp tròn lăn không trượt trên mặt

phẳng nghiêng để mở đầu bài học, cần bổ sung thêm TNTT trong giai đoạn củng cố,

vận dụng kiến thức mới.

- Bài 3 (Momen động lượng. Định luật bảo toàn momen động lượng): Giữ

nguyên tiến trình DH đã đề xuất, TNTT ghế xoay được sử dụng ở giai đoạn đặt vấn

đề vào bài sẽ được thay bằng TNTT chuyển động của khung nhôm quay quanh trục.

TNTT ghế xoay sẽ được GV dùng để hướng dẫn HS tiến hành TN và vận dụng kiến

thức mới để trả lời câu C3 trang 16 SGK. Ở giai đoạn củng cố, vận dụng kiến thức

cần bổ sung thêm TNTT cho HS vận dụng kiến thức mới để giải thích hiện tượng.

- Bài 11 (Dao động cưỡng bức. Cộng hưởng): Giữ nguyên tiến trình DH đã đề xuất.

- Bài 15 (Phản xạ sóng. Sóng dừng): Giữ nguyên tiến trình DH đã đề xuất, bổ

sung thêm TNTT khi DH nội dung kiến thức về sự phản xạ sóng. Từ đó sẽ giúp HS

dễ dàng phát hiện vấn đề khi quan sát hiện tượng sóng dừng xuất hiện trên sợi dây

đàn hồi, bổ sung thêm bài toán vận dụng kiến thức vật lí trong giai đoạn củng cố,

sau đó dùng TNTT sóng dừng để kiểm tra lại kết quả tìm được của bài toán.

Kết quả về mặt định tính

- Ban đầu, khi tổ chức DH một số kiến thức theo tiến trình đã soạn thảo ở lớp

ThN, HS còn bỡ ngỡ, thụ động và chưa mạnh dạn nêu lên các dự đoán hiện tượng

TN sắp xảy ra, nhưng ở các tiết học sau thì HS đã mạnh dạn hơn trong việc nêu lên

dự đoán hiện tượng.

- Ở các tiết học trước các em HS còn thụ động, chưa mạnh dạn trong việc thực

hiện nhiệm vụ học tập như: giải thích hiện tượng TN vừa quan sát, đóng góp ý kiến

trong thảo luận nhóm,…thì ở các tiết học sau HS đã mạnh dạn hơn, chủ động hơn

trong việc thực hiện các nhiệm vụ học tập.

- Không khí lớp học ở lớp ThN sinh động hơn, HS học tập tập trung hơn, hứng

thú hơn so với nhóm ĐC thể hiện qua số lần phát biểu và tham gia xây dựng bài học.

134

- Ở các lớp ThN thì tư duy vật lí của các em HS được phát triển hơn so các em

HS ở lớp ĐC. Vì ở lớp ThN GV luôn sử dụng TNTT vào tổ chức HĐNT cho HS

như: đề xuất vấn đề nghiên cứu để mở đầu bài học, giải quyết vấn đề, củng cố và

vận dụng kiến thức. Do đó để chiếm lĩnh được tri thức thì bắt buộc các em phải thực

hiện các thao tác tư duy như: Quan sát, thu thập và xử lí số liệu, phân tích, so

sánh…qua đó tư duy vật lí của các em được phát triển.

Kết quả về mặt định lượng

Mục đích của TNSP vòng 1 không đặt nặng đánh giá định lượng về kết quả

học tập của HS, mà chỉ tiến hành với mục đích là thăm dò, quan sát tiến trình DH tổ

chức HĐNT cho HS với sự hỗ trợ của TNTT. Tuy nhiên, chúng tôi cũng đã tiến

hành cho HS làm một bài kiểm tra 15 chương Sóng cơ dưới dạng trắc nghiệm khách

quan, trong bài kiểm tra này không tiến hành phân tích số liệu đã thu nhận được như

vẽ biểu đồ, đồ thị phân phối tần suất lũy tích của bài kiểm tra mà chỉ tính giá trị

trung bình, độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên của lớp ĐC và lớp ThN.

Bảng 4.5. Bảng thống kê điểm số của bài kiểm tra 15 phút

Nhóm Tổng

số bài

Số bài đạt điểm xi

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ĐC 184 0 0 0 10 18 27 46 33 27 18 5

ThN 186 0 0 0 6 12 18 39 46 36 21 8

Bảng 4.6. Bảng các tham số thống kê thực nghiệm sư phạm vòng 1

Nhóm Tổng số HS X S V(%)

ĐC 184 6,37 1,73 27,16

ThN 186 6,82 1,65 24,19

Kiểm định giả thiết thống kê

Giả thiết H0: Sự khác nhau giữa ThNX và ĐCX là không thực chất (là do ngẫu

nhiên mà có) với mức ý nghĩa α = 0,05.

Giả thiết H1: Sự khác nhau giữa ThNX và ĐCX là thực chất (là do tác động của

phương pháp mới mà có, chứ không phải ngẫu nhiên mà có).

135

Ta tính đại lượng F: với 2

2C

S T h NFS Đ

, nếu F < Fα thì sự khác nhau giữa hai

phương sai 2

SThN và 2

CSĐ là không có ý nghĩa.

Đại lượng F = 0,91; tra bảng Fα= 1,26.

Đại lượng kiểm định t =2,61, với S = 1,66.

Bậc tự do f = NThN + NĐC - 2 = 368, chọn α = 0,05; tα=1,96.

Vì t t bác bỏ giả thiết H0, chấp nhận giả thiết H1, nghĩa là sự khác giữa

ThNX và ĐCX là có ý nghĩa với mức ý nghĩa 0,05. Vì vậy, kết quả học tập của lớp

ThN tốt hơn lớp ĐC.

Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2

Trước khi tiến hành TNSP vòng 2, chúng tôi đã tiến hành điều chỉnh, bổ sung

những chỗ chưa phù hợp trong tiến trình tổ chức HĐNT cho HS với sự hỗ trợ của

TNTT theo những nhận xét rút ra sau khi TNSP vòng 1 như sau:

- Với bài 2 (Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố

định), vẫn giữ nguyên tiến trình đã đề xuất. Bổ sung TNTT về chuyển động của đĩa

tròn, vành tròn trên mặt phẳng nghiêng trong giai đoạn củng cố, vận dụng kiến thức.

- Với bài 3 (Momen động lượng. Định luật bảo toàn momen động lượng), trong

giai đoạn đặt vấn đề vào bài GV sử dụng TNTT chuyển động của khung nhôm quay

quanh trục để mở đầu bài học, còn TNTT ghế xoay được GV sử dụng để hướng dẫn HS

tiến hành TN và giải quyết câu C3 trang 16 SGK vật lí 12 nâng cao.

- Với bài 15 (Phản xạ sóng. Sóng dừng), đã bổ sung thêm TNTT khi DH nội

dung kiến thức về sự phản xạ sóng và bài toán vận dụng kiến thức vật lí trong giai

đoạn củng cố, vận dụng kiến thức. Sau đó dùng TNTT sóng dừng để kiểm tra lại kết

quả tìm được của bài toán.

Kết quả về mặt định tính

Trong quá trình TNSP, chúng tôi tham gia tất cả các tiết dạy của GV ở các lớp

ThN và ĐC nhằm quan sát và ghi chép lại các hoạt động của GV và HS trong tiết

dạy. Qua quan sát giờ học, rút ra được các nhận xét sau:

136

- Quá trình TNSP cho thấy, ở các lớp ThN HS tích cực hơn so với lớp ĐC.

Các em mạnh dạn phát biểu hơn, tham gia xây dựng bài nhiều hơn, hăng hái đóng

góp ý kiến và tích cực trả lời các câu hỏi GV đặt ra. Càng về các tiết học sau, HS

càng mạnh dạn hơn trong việc đưa ra các dự đoán của hiện tượng, tiến hành TN và

vận dụng kiến thức để giải thích hiện tượng.

- Nếu ở những tiết học trước trong quá trình TNSP, HS còn rụt rè, thụ động thì

ở các tiết học tiếp theo HS đã mạnh dạn hơn, chủ động hơn trong việc thực hiện các

nhiệm vụ học tập như trả lời các câu hỏi của GV một cách nhanh chóng, có nhiều ý

kiến đóng góp trong khi thảo luận nhóm, đề xuất được các dự đoán có căn cứ. Qúa

trình TNSP ở các lớp ThN với sự hỗ trợ của TNTT cho thấy các em HS không

những chú ý những kiến thức trong SGK, sách bài tập mà còn tìm hiểu những kiến

thức liên quan đến các hiện tượng trong thực tế.

- Quá trình TNSP cho thấy, HS ở các lớp ĐC hoạt động ít tích cực, ít phát biểu

hơn so với lớp ThN, HS tiếp nhận kiến thức vật lí dưới dạng thông báo. Do đó

không khí học tập ở lớp ĐC diễn ra kém sinh động hơn so với lớp ThN. Mức độ

hăng hái, tích cực tham xây dựng bài và khả năng vận kiến thức của HS ở lớp ThN

tốt hơn so với HS ở lớp ĐC.

- Trong QTDH với sự hỗ trợ của TNTT ngoài việc phát huy TTC nhận thức

của HS thì tư duy của HS ở các lớp ThN tốt hơn so với HS ở các lớp ĐC, thể hiện ở

số câu trả lời và hoàn thành nhiệm vụ học tập. Trong QTDH ở lớp ThN thì GV luôn

sử dụng TNTT để làm này sinh vấn đề cần nghiên cứu, sau đó GQVĐ và cuối cùng

là vận dụng kiến thức. Trong giai đoạn làm nảy sinh vấn đề thì nhu cầu hứng thú,

tính tò mò, lòng ham hiểu biết của HS được kích thích, còn ở giai đoạn GQVĐ thì

GV rèn luyện cho HS các kỹ năng sau: kỹ năng quan sát TN, kỹ năng tiến hành TN

và kỹ năng giải thích hiện tượng TN. Ở giai đoạn vận dụng kiến thức để giải thích

các hiện tượng có liên quan thì kiến thức của HS được đào sâu và ngôn ngữ vật lí

của HS được rèn luyện và phát triển.

Trong đợt TNSP, chúng tôi đã tiến hành thăm dò ý kiến của 270 HS ở lớp

ThN theo mẫu ở phụ lục, kết quả thu được như sau:

137

- Có 148 ý kiến được hỏi cho rằng rất hứng thú khi giờ học vật lí có sử dụng

TNTT (tỷ lệ 54,8%), có 105 ý kiến cho rằng hứng thú (tỉ lệ 38,9%); có 17 ý kiến

cho rằng bình thường và không hứng thú (tỉ lệ 6,3%).

- Trong giờ học vật lí có sử dụng TNTT thì các em sẽ hăng hái tham gia vào

hoạt động học tập. Có 153 ý kiến của HS được hỏi rất đồng ý (tỉ lệ 56,7%), có 92 ý

kiến cho rằng đồng ý (tỉ lệ 34,1%); có 25 ý kiến cho rằng không đồng ý (tỉ lệ 9,2%).

- Khi được hỏi trong giờ học vật lí GV sử dụng TNTT thì sẽ giúp cho việc ghi

nhớ kiến thức của các em tốt hơn? thì có 189 ý kiến rất đồng ý (tỉ lệ 70%), có 49 ý

kiến đồng ý (tỉ lệ 18,1%); có 32 ý kiến không đồng ý (tỉ lệ 11,9%) và không có ý kiến

nào rất không đồng ý (tỉ lệ 0%).

Nhận xét về từng tiến trình tổ chức HĐNT cho HS:

- Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Phương trình động lực học

của vật rắn quay quanh một trục cố định”

Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS là hợp lí. Việc GV sử dụng TNTT trong giai

đoạn đặt vấn đề vào bài đã thực sự kích thích tính tò mò, lòng ham hiểu biết kiến

thức mới đối với HS. Ở giai đoạn này, HS còn rụt rè và chưa mạnh dạn nêu lên

những dự đoán và hiện tượng TN sắp nghiên cứu. Dưới sự gợi ý, hướng dẫn của

GV thì vấn đề đặt ra thường được phát biểu dưới dạng câu hỏi nên bắt buộc HS phải

suy nghĩ để tìm câu trả lời.

Trong giai đoạn giải quyết vấn đề, GV định hướng và hướng dẫn HS từng bước

thực hiện và GQVĐ đặt ra với sự hỗ trợ của TNTT theo tiến trình đã đề xuất. Ở giai

đoạn củng cố, vận dụng kiến thức HS đã mạnh dạn hơn trong việc trả lời các câu hỏi

của GV, làm cho không khí của lớp học trở nên sinh động hơn.

- Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Momen động lượng. Định

luật bảo toàn momen động lượng”

Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS được đưa ra ở các giai đoạn đặt vấn đề vào

bài, giải quyết vấn đề, củng cố và vận dụng kiến thức với sự hỗ trợ của TNTT là

hoàn toàn hợp lí.

Trong giai đoạn đặt vấn đề, GV đã sử dụng TNTT để tạo ra tình huống học

tập có vấn đề thành công và HS đã mạnh dạn hơn trong việc đưa ra những dự đoán

138

về hiện tượng TN sắp nghiên cứu. Vấn đề mà HS tiếp nhận thường được thể hiện

dưới dạng câu hỏi, vì vậy buộc HS phải suy nghĩ tìm câu trả lời cho những vấn đề

đặt ra.

Với sự hỗ trợ của TNTT và gợi ý của GV, HS mạnh dạn phát biểu và trình

bày những ý kiến cá nhân của mình về các vấn đề được GV đưa ra. Trong giờ học,

GV thường nhận xét và phân tích các câu trả lời của HS, đánh giá, động viên, khích

lệ đối với những phát biểu và ý kiến của HS, qua đó sẽ tạo không khí thoải mái cho

HS trong lớp học.

So với tiết học trước, số lượng HS tham gia phát biểu ý kiến, xây dựng bài

học tăng lên. Ở giai đoạn củng cố, vận dụng kiến thức tất cả các nhóm HS đều thực

hiện tốt nhiệm vụ do GV đặt ra như tiến hành TN, quan sát hiện tượng TN và vận

dụng kiến thức vào giải thích hiện tượng.

- Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Dao động điều hòa”

Ở phần đầu bài học, GV đã dựa vào kiến thức đã biết của HS để tạo tình

huống học tập có vấn đề nhằm kích thích hứng thú học tập của HS, và tình huống

học tập có vấn đề này cũng được GV phát biểu dưới dạng câu hỏi, buộc HS phải

suy nghĩ tìm câu trả lời. Dưới sự định hướng và dẫn dắt của GV, vần đề đặt ra được

HS suy nghĩ và từng bước được giải quyết. Kết quả được suy ra bằng con đường

suy luận lí thuyết được tái hiện trước mắt các em một cách sinh động thông qua TN,

qua đó sẽ làm cho HS tin tưởng hơn về nội dung kiến thức mới và hứng thú hơn

trong học tập.

- Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Con lắc đơn. Con lắc vật lí”

Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS được xây dựng là hợp lí. Trong giai đoạn

đặt vấn đề vào bài, GV đã sử dụng TNTT khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn

để đặt vấn đề vào bài. Sau đó, GV phát biểu vấn đề dưới dạng câu hỏi và buộc HS

phải suy nghĩ và tìm câu trả lời cho vấn đề được đặt ra.

Trong giai đoạn GQVĐ với sự gợi ý và dẫn dắt của GV, HS đã từng bước giải

quyết được các vấn đề đặt ra. Đối chiếu kết quả TN và kết quả được suy ra bằng con

đường suy luận lí thuyết là hoàn toàn phù hợp sẽ giúp HS hứng thú hơn và tin tưởng

139

hơn vào nội dung kiến thức mới. Ở giai đoạn củng cố, vận dụng kiến thức HS đã

biết đề xuất phương án TN để kiểm tra kết quả suy ra bằng lí thuyết.

- Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Dao động cưỡng bức. Cộng hưởng”

Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS được xây dựng là hợp lí. TNTT được sử dụng ở

giai đoạn đặt vấn đề vào bài và GQVĐ đã thực sự tạo được sự bất ngờ và hứng thú cho

HS trong học tập. Qua TN biểu diễn của GV ở giai đoạn đặt vấn đề thì HS cả lớp đều

phát hiện được vấn đề đặt ra và cùng suy nghĩ để giải quyết vấn đề.

Với sự hỗ trợ của TNTT và sự gợi ý của GV thì vấn đề đặt ra được HS giài

quyết một cách nhanh chóng. Qua đó cho thấy, HS đã chủ động hơn và mạnh dạn

hơn trong việc phát biểu và trình bày những ý kiến cá nhân của mình trước tập thể

lớp học và GV đã quen dần với các tiến trình DH đã đề xuất.

- Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Phản xạ sóng. Sóng dừng”

Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS được xây dựng là hợp lí. Các TNTT được sử

dụng trong các giai đoạn như: đề xuất vấn đề, giải quyết vấn đề, củng cố và vận dụng

kiến thức là hoàn toàn phù hợp với nội dung bài học và khả năng nhận thức của HS.

GV đã thực hiện một cách linh hoạt và có hiệu quả trong việc thực hiện các

tiến trình tổ chức DH đã được xây dựng. Bên cạnh đó, GV đã kết hợp tốt việc tổ

chức HĐNT cho HS với sự hỗ trợ của TNTT với các PPDH khác nhằm gợi ý và

hướng dẫn HS từng bước GQVĐ thông qua việc quan sát và thu thập dữ liệu từ TN.

Qua đó cho thấy GV đã tự tin hơn trong việc DH theo tiến trình đã đề xuất.

Số HS phát biểu dự đoán hiện tượng, trả lời các câu hỏi gợi ý của GV và

tham gia xây dựng bài học tăng nhiều so với các tiết học trước. Trong giai đoạn

củng cố, vận dụng kiến thức, HS đã tự lực hơn trong việc giải quyết những nhiệm

vụ học tập do GV yêu cầu, qua đó HS phấn khởi hơn và tự tin vào bản thân hơn.

- Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Giao thoa sóng”

Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS được xây dựng là hợp lí. GV đã thực hiện

một cách linh hoạt và có hiệu quả các bước trong tiến trình DH đã đề xuất. Các tình

huống học tập và TN được GV sử dụng và đưa ra đúng lúc đã làm cho giờ học trở nên

sinh động hơn, sôi nổi hơn và HS phấn khởi hơn trong việc tham gia xây dựng kiến

thức mới.

140

Số HS tham gia phát biểu và xây dựng bài học cũng tăng so với các tiết học

trước. Trong giai đoạn củng cố, vận dụng kiến thức HS đã tự lực giải quyết được

những nhiệm vụ học tập do GV yêu cầu, qua đó sẽ giúp HS ghi nhớ nội dung kiến

thức lâu hơn và bền vững hơn.

Kết quả về mặt định lượng

Để đánh giá chất lượng kiến thức của HS ở lớp ĐC và ThN, GV cho HS thực

hiện 02 bài kiểm tra 15 phút và 01 bài kiểm tra một tiết dưới dạng câu hỏi trắc nghiệm

khách quan (được trình bày trong phụ lục). Mục đích của bài kiểm tra là so sánh kết

quả học tập của HS ở các lớp ThN và ĐC, sau đó tiến hành lập bảng thống kê về kết

quả điểm số của các bài kiểm tra và sử dụng các tham số thống kê đặc trưng để xử lí

kết quả TNSP. Kết quả tổng hợp về điểm số của các bài kiểm tra như sau:

Bảng 4.7. Bảng thống kê điểm số (xi) của bài kiểm tra 15 phút lần 1

Nhóm Tổng

số bài

Số bài đạt điểm xi

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ĐC 272 0 0 0 13 32 47 60 42 35 32 11

ThN 277 0 0 0 7 14 31 39 55 52 54 25

Bảng 4.8. Bảng thống kê điểm số (xi) của bài kiểm tra 15 phút lần 2

Nhóm Tổng

số bài

Số bài đạt điểm xi

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ĐC 272 0 0 0 17 42 44 58 48 34 24 5

ThN 277 0 0 0 5 15 27 44 69 59 45 13

Bảng 4.9. Bảng thống kê điểm số (xi) của bài kiểm tra 45 phút

Nhóm Tổng

số bài

Số bài đạt điểm xi

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ĐC 272 0 0 0 25 47 58 54 40 32 11 5

ThN 277 0 0 0 8 14 26 47 78 54 41 9

141

Bảng 4.10. Bảng thống kê điểm số (xi) của 3 bài kiểm tra

Nhóm Tổng

số bài

Số bài đạt điểm xi

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ĐC 816 0 0 0 55 121 149 172 130 101 67 21

ThN 831 0 0 0 20 43 84 130 202 165 140 47

Bảng 4.11. Bảng phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra

Nhóm Tổng

số bài

Số % bài đạt điểm xi

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ĐC 816 0 0 0 6,74 14,83 18,26 21,08 15,93 12,38 8,21 2,57

ThN 831 0 0 0 2,41 5,17 10,11 15,64 24,31 19,85 16,85 5,65

Biểu đồ 4.1. Biểu đồ phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra

Đồ thị 4.1. Đồ thị phân phối tần suất của 3 bài kiểm tra

142

Bảng 4.12. Bảng phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra

Nhóm Tổng

số bài

Số % bài đạt điểm xi trở xuống

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ĐC 816 0 0 0 6,74 21,57 39,83 60,91 76,84 89,21 97,43 100

ThN 831 0 0 0 2,41 7,58 17,69 33,33 57,64 74,50 94,34 100

Biểu đồ 4.2 . Biểu đồ phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra

Đồ thị 4.2. Đồ thị phân phối tần suất lũy tích của 3 bài kiểm tra

* Cách tính toán thống kê:

1. Điểm trung bình cộng tính theo công thức: 1 n

i ii

X x nN

Bài kiểm tra 15 phút lần 1

143

- Nhóm ĐC: 38,6272

173411 X

- Nhóm ThN: 23,7277

200321 X

Bài kiểm tra 15 phút lần 2

- Nhóm ĐC: 11,6272

166112 X

- Nhóm ThN: 09,7277

196422 X

Bài kiểm tra 45 phút

- Nhóm ĐC: 74,5272

156213 X

- Nhóm ThN: 96,6277

192923 X

Tổng hợp 3 bài kiểm tra

- Nhóm đối ĐC: 07,6816

1562ĐCX

- Nhóm ThN: 1,7831

4957ThNX

2. Độ lệch chuẩn 2SS =

2( )

1

n

i ii

n x X

N

Bài kiểm tra 15 phút lần 1

- Nhóm ĐC: 82,1271

56,89611 S

- Nhóm ThN: 78,1276

41,87821 S

Bài kiểm tra 15 phút lần 2

- Nhóm ĐC: 76,1271

34,84112 S

- Nhóm ThN: 62,1276

27,72122 S

144

Bài kiểm tra 45 phút

- Nhóm ĐC: 72,1271

64,80013 S

- Nhóm ThN: 6,1276

2,70323 S

Tổng hợp 3 bài kiểm tra

- Nhóm ĐC: 78,1815

46,2592ĐCS

- Nhóm ThN: 67,1830

51,2313ThNS

Bảng 4.13. Bảng tổng hợp các tham số thống kê

Nhóm Tổng số

bài

X S V(%) N

Sm mXX

ĐC 816 6,07 1,78 29,32 2,18.10-3 6,07±2,18.10-3

ThN 831 7,1 1,67 23,52 2,01.10-3 7,1±2,01.10-3

Dựa vào những tính toán ở trên, đặc biệt từ bảng tổng hợp các tham số thống

kê (Bảng 4.13) và đồ thị các đường lũy tích (Đồ thị 4.1, Đồ thị 4.2), chúng tôi rút ra

những nhận xét sau:

- Điểm trung bình cộng của lớp ThN cao hơn lớp ĐC.

- Hệ số biến thiên của lớp ThN nhỏ hơn lớp ĐC, chứng tỏ độ phân tán giá trị

điểm số của lớp ThN là nhỏ hơn.

- Đường lũy tích của lớp ThN nằm ở bên phải và phía dưới so với lớp ĐC,

chứng tỏ chất lượng học tập của HS ở lớp ThN là tốt hơn.

Kết quả TNSP chứng tỏ, kết quả học tập của lớp ThN cao hơn kết quả học tập

của lớp ĐC. Tuy nhiên, để kết quả học tập có độ tin cậy cao hơn, số liệu cần được kiểm

định thống kê.

Kiểm định giả thiết thống kê

Để trả lời câu hỏi: Kết quả học tập của các lớp ThN cao hơn lớp ĐC có thực

sự là do PPDH mới hay không, chúng tôi tiếp tục phân tích các số liệu bằng phương

pháp kiểm định giả thiết thống kê.

145

Muốn vậy chúng tôi đi kiểm định giả thiết H0: Sự khác nhau giữa ThNX và ĐCX

là không có ý nghĩa, với mức ý nghĩa α hay nói cách khác không có sự khác biệt

giữa hai hình thức DH.

Giả thiết H1: Sự khác nhau giữa ThNX và ĐCX là có ý nghĩa thống kê (tức là

nếu tổ chức HĐNT cho HS trong DH phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao với sự hỗ

trợ của TNTT thì sẽ góp phần nâng cao chất lượng học tập và hiệu quả DH).

Ta tính đại lượng F: Với 2

2C

SThNFS Đ

, nếu F < Fα thì sự khác nhau giữa 2

SThN và

2CSĐ là không có ý nghĩa. Với

21,67

0,882

1, 78FThN

Với mức ý nghĩa α = 0,05 và bậc tự do fThN=831–1=830 và fĐC=816–1=815,

tra bảng phân phối F ta có giá trị tới hạn Fα = 1,26.

Như vậy từ kết quả tính toán, ta thấy F < Fα , nghĩa là sự khác nhau của hai

phương sai 2SThN và 2

CSĐ là không có ý nghĩa. Do đó ta tính đại lượng kiểm định t

theo công thức:

.ThN ThĐC ĐC

CTh Đ

N

N

X X N Nt

S N N

(1)

Với 2 2( 1) ( 1)

2ĐThN ThN

ThN

C ĐC

ĐC

N S N SS

N N

(2)

Sau khi tính được giá trị t, ta so sánh giá trị t vừa tìm được với giá trị tới hạn tα

trong bảng student ứng với mức ý nghĩa α và bậc tự do f = NThN + N ĐC - 2

- Nếu t t thì bác bỏ giả thiết H0, chấp nhận giả thiết H1.

- Nếu t t thì bác bỏ giả thiết H1, chấp nhận giả thiết H0.

Vận dụng công thức (2): 2 2(831 1).1, 67 (816 1).1, 78

1,72831 816 2

S

Sau đó thay vào (1), 7,1 6,07 831.816

12,151,72 831 816

t

Bậc tự do f = NThN + NĐC - 2 = 1645, tra bảng phân phối student với mức ý

nghĩa α = 0,05, ta có tα=1,96. So sánh t và tα ta thấy t > tα chứng tỏ sự khác biệt giữa

ThNX và ĐCX là có ý nghĩa. Vì vậy bác bỏ giả thiết H0, chấp nhận giả thiết H1.

146

Sau khi dùng phương pháp thống kê toán học để xử lý số số liệu TNSP cho

phép chúng tôi rút ra kết luận sau:

- HS ở các lớp ThN nắm vững kiến thức hơn HS ở các lớp ĐC.

- Việc sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL đã thực sự góp phần

vào việc tích cực hóa HĐNT cho HS, qua đó góp phần nâng cao chất lượng học tập

và hiệu quả DHVL ở trường phổ thông.

Kết luận chương 4

Sau khi xác định được mục đích, nội dung, đối tượng, công cụ đánh giá và

tiến trình TNSP, chúng tôi đã tiến hành 2 vòng TNSP với 919 HS ở các trường phổ

thông trong tỉnh Đồng Tháp. Trong quá trình TNSP, HS ở lớp ThN và ĐC được

chọn có kết quả học tập, sĩ số là gần tương đương nhau và do cùng một GV giảng

dạy. Các tiết dạy ở các lớp ThN và ĐC đều được quan sát và ghi chép lại về tiến

trình DH của GV, TTC của HS trong giờ học, khả năng lĩnh hội kiến thức và vận

dụng kiến thức vào giải thích các hiện tượng vật lí. Để đánh giá chất lượng học tập

của HS và hiệu quả của việc tổ chức HĐNT cho HS với sự hỗ trợ của TNTT, chúng

tôi tiến hành cho HS làm 02 bài kiểm tra 15 phút, một bài kiểm tra 45 phút và dùng

phương pháp thống kê toán học để xử lý các bài kiểm tra. Quá trình TNSP và thực

tế giảng dạy ở các lớp ThN và các số liệu thu được có thể khẳng định:

- Các TNTT được thiết kế, chế tạo và sử dụng vào tổ chức HĐNT cho HS là

những phương tiện rất cần thiết cho việc hình thành kiến thức, kiểm tra tính đúng

đắn của tri thức; rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, kích thích hứng thú học tập mà còn góp

phần vào việc phát triển nhân cách toàn diện cho HS. Qua đó cho thấy, các TNTT

được thiết kế, chế tạo là có tính khả thi và mang lại hiệu quả trong quá trình DHVL.

- Các tiến trình DH với sự hỗ trợ của TNTT là hợp lí, phù hợp với nội dung

bài học và khả năng nhận thức của HS. Các tình huống học tập với sự hỗ trợ của

TNTT được GV sử dụng và đưa ra đúng lúc làm cho giờ học trở nên sinh động hơn

và HS phấn khởi hơn trong việc thực hiện nhiệm vụ học tập. Trong từng giai đoạn

của tiến trình DH như: đề xuất vấn đề, giải quyết vấn đề, củng cố và vận dụng kiến

thức thì TTC nhận thức của HS được thể hiện qua các hoạt động như: đề xuất dự

đoán hiện tượng nghiên cứu sắp xảy ra; tiến hành TN kiểm tra; vận dụng kiến thức

147

mới vào giải thích hiện tượng; đề xuất phương án TN, thiết kế chế tạo TN minh họa

kiến thức đã thu nhận.

- Để các giờ học vật lí đạt hiệu quả thì việc xây dựng các TNTT và sử dụng

các TNTT đó vào thiết kế các tiến trình DH đòi hỏi người GV phải có sự đầu tư về

công sức và thời gian vì không những tự bản thân GV thiết kế, chế tạo ra những TN

nhằm phục vụ cho việc dạy và học mà còn hướng dẫn cho HS tự thiết kế, chế tạo TN

nhằm đa dạng các hoạt động trên lớp cũng như ngoài lớp học.

- Kết quả tính toán thống kê cho thấy kết quả học tập của HS ở các lớp ThN

cao hơn kết quả học tập của HS ở các lớp ĐC. Cụ thể là điểm trung bình của nhóm

ThN cao hơn nhóm ĐC (7,1 > 6,07), số phần trăm HS có điểm số từ 6 trở xuống của

nhóm ThN là ít hơn so với nhóm ĐC, ngược lại số phần trăm HS có điểm số từ 7 trở

lên của nhóm ThN là cao hơn so với nhóm ĐC.

Sau khi dùng phương pháp toán học để kiểm định giả thiết thống kê, ta thấy

giá trị t > tα chứng tỏ sự khác biệt giữa ThNX và ĐCX là có ý nghĩa với mức ý nghĩa

0,05. Vì vậy giả thiết H0 bị bác bỏ, chấp nhận giả thiết H1. Kết quả TNSP thu được

của đề tài có đủ cơ sở để khẳng định việc sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS đã

thực sự góp phần nâng cao chất lượng học tập của HS và hiệu quả DHVL ở trường

phổ thông.

148

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ

Qua quá trình nghiên cứu, căn cứ vào mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu, đề tài

đã giải quyết được những vấn đề sau đây:

Về mặt lí luận

- Đã góp phần làm phong phú thêm cơ sở lý luận của việc sử dụng TNTT tổ

chức HĐNT cho HS trong DHVL, cụ thể là làm rõ hơn nội hàm của khái niệm

TNTT và đã tiến hành phân loại TNTT, bao gồm: TNTT đơn giản; TNTT phức tạp

và TNTT hiện đại.

- Đề xuất được quy trình tự tạo TN, làm căn cứ cho việc tự tạo TN. Quy trình

này được thực hiện theo 9 bước, đó là: Xác định mục tiêu DH; Nghiên cứu nội dung

bài học; Tìm hiểu thực trạng cơ sở vật chất, TBTN; Đề xuất, lựa chọn phương án

TN; Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ và linh kiện cần thiết; Gia công, chế tạo dụng

cụ TN; Lắp ráp TN; Tiến hành TN và hoàn thiện TN.

- Đề xuất được quy trình sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL.

Trong quy trình này đã chỉ ra việc sử dụng TNTT ở các giai đoạn khác nhau của

QTDH, đó là: sử dụng TNTT trong đề xuất vấn đề, sử dụng TNTT trong giải quyết

vấn đề và sử dụng TNTT trong củng cố, vận dụng kiến thức. Điều đó đã giúp cho việc

khai thác và sử dụng TNTT trong DHVL phát huy được TTC nhận thức của HS.

Về mặt thực tiễn

- Dựa vào quy trình tự tạo TN đã đề xuất, chúng tôi đã tiến hành thiết kế, chế

tạo được 9 TN trong phần “Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao, đó là: TN sóng dừng; TN

ghi đồ thị dao động điều hòa; TN bảo toàn momen động lượng; TN khảo sát chu kì

dao động của con lắc đơn; TN momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân

bố khối lượng đối với trục quay; TN momen động lượng của vật rắn đối với trục

quay; TN giao thoa sóng; TN hiện tượng cộng hưởng và TN sự phản xạ sóng.

- Vận dụng quy trình tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL với sự hỗ trợ của

TNTT đã đề xuất, chúng tôi đã tiến hành thiết kế được 7 tiến trình DH trong phần

“Cơ học” vật lí lớp 12 nâng cao với các TN đã tự tạo theo hướng tích cực hóa

HĐNT của HS.

149

Qua 2 vòng TNSP với 919 HS ở các trường phổ thông trong tỉnh Đồng Tháp,

kết quả TNSP thu được của đề tài có thể khẳng định:

- Việc thiết kế, chế tạo TN và sử dụng vào tổ chức HĐNT cho HS là những

phương tiện rất cần thiết cho việc hình thành kiến thức, kiểm tra tính đúng đắn của

tri thức; rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, kích thích hứng thú học tập mà còn góp phần

vào việc phát triển nhân cách toàn diện cho HS.

- Các tiến trình DH với sự hỗ trợ của TNTT là hợp lí, phù hợp với nội dung

bài học và khả năng nhận thức của HS. Các tình huống học tập với sự hỗ trợ của

TNTT được GV sử dụng và đưa ra đúng lúc làm cho giờ học trở nên sinh động hơn

và HS phấn khởi hơn trong việc thực hiện nhiệm vụ học tập.

Như vậy kết quả nghiên cứu cho thấy: việc sử dụng TNTT tổ chức HĐNT

cho HS trong DHVL là rất cần thiết và khả thi, đã tạo điều kiện cho HS tích

cực, chủ động, tự giác tham gia vào quá trình xây dựng và tìm kiếm kiến thức

mới. Ngoài ra, việc tổ chức HĐNT cho HS trong DHVL với sự hỗ trợ của

TNTT có thể giúp cho HS lĩnh hội kiến thức một cách sâu sắc hơn, khả năng

vận dụng kiến thức một cách chính xác và sáng tạo hơn, qua góp phần nâng cao

chất lượng học tập của HS và hiệu quả DHVL ở trường phổ thông.

Khuyến nghị

Để việc sử dụng TNTT tổ chức HĐNT cho HS trong DH phần “Cơ học” vật lí

12 nâng cao nói riêng và các phần khác trong chương trình vật lí phổ thông nói

chung mang lại hiệu quả thì cần phải có sự nỗ lực phấn đấu của các cấp quản lí giáo

dục và đội ngũ GV vật lí ở các trường phổ thông, cụ thể:

- Các cấp quản lí giáo dục cần thường xuyên phát động phong trào thi đua tự

làm đồ dùng DH cho GV ở các trường phổ thông. Khuyến khích GV xây dựng và

sử dụng TNTT trong DH nhưng phải đảm bảo theo đúng các yêu cầu của việc thiết

kế, chế tạo và sử dụng TN trong DHVL.

- Tổ chức tập huấn, bồi dưỡng kĩ năng thực hành TN cho GV, khuyến khích

GV mạnh dạn áp dụng các hình thức DH tích cực trong DHVL.

- Có sự đánh giá, ghi nhận về việc xây dựng và sử dụng TNTT trong DHVL

của GV.

150

CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ

1. Lê Văn Giáo, Nguyễn Hoàng Anh, “Sử dụng TN tự tạo trong dạy học vật lí ở

trường phổ thông”, Tạp chí giáo dục, số đặc biệt 12/2012, trang 50 – 51.

2. Nguyễn Hoàng Anh, “Chế tạo và sử dụng TN tự tạo trong dạy học vật lí ở trường

phổ thông”, Tạp chí giáo dục, số 302 kì 2 (01/2013), trang 56 – 57.

3. Nguyễn Hoàng Anh, “Sử dụng TN tự tạo và TN giáo khoa trong dạy học vật lí”,

Tạp chí giáo dục, số 315 kì 1 ( 8/2013), trang 43 – 44.

4. Nguyễn Hoàng Anh, “Tích cực hóa HĐNT của HS trong dạy học vật lí thông qua

sử dụng TN tự tạo”, Tạp chí giáo dục, số 321 kì 1 (11/2013), trang 50 – 51.

5. Nguyễn Hoàng Anh, “Tự tạo TN hỗ trợ dạy học vật lí ở trường phổ thông”, Tạp

chí khoa học Đại học Đồng Tháp, số 06 (12/2013), trang 35 - 40.

6. Nguyễn Hoàng Anh, Lê Thanh Huy, “Tự tạo TN và sử dụng vào dạy học vật lí ở

trường phổ thông”, Tạp chí giáo dục, số đặc biệt (9/2014), trang 142 – 143.

7. Lê Văn Giáo, Nguyễn Hoàng Anh, “Tổ chức HĐNT cho HS với sự hỗ trợ của TN

tự tạo trong dạy học vật lí”, Tạp chí giáo dục, số 343 (kì I - 10/2014), trang 45 – 46.

8. Nguyễn Hoàng Anh, Lê Văn Giáo, “Tích cực hóa HĐNT của HS với sự hỗ trợ

của TN tự tạo trong dạy học vật lí”, Kỷ yếu Hội nghị khoa học sau đại học lần thức

II Huế (10/2014), Nhà xuất bản Đại học Huế.

9. Nguyễn Hoàng Anh, Võ Thành Vĩnh, “Tự tạo TN khảo sát chu kì dao động của

con lắc đơn trong dạy học vật lí ở trường phổ thông”, Tạp chí thiết bị giáo dục, số

110 (10/2014), trang 36 - 38.

10. Nguyen Hoang Anh (December 17-19/2014), “Proposing self - made experiments

process and using experiments to organize the student's teaching activities in secondary

schools”, The 6th International Science, Social Sciences, Engineering and Energy

Conference, organized by Udon Thani Rajabhat University Thailand, page 204.

151

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Như An (1991), Phương pháp dạy học giáo dục, trường ĐHSP Hà Nội.

[2]. Aristova (1968), Tính tích cực học tập của học sinh, NXB Giáo dục.

[3]. Trần Thị Ngọc Ánh (2010), Sử dụng phối hợp thí nghiệm tự tạo với thí

nghiệm có sự hỗ trợ của máy vi tính vào dạy học phần Cơ – Nhiệt lớp 10

THPT, Luận văn Thạc sĩ, Đại học sư phạm Huế.

[4]. Nguyễn Ngọc Bảo (1995), Một vài suy nghĩ về khái niệm tính tích cực, tính độc

lập nhận thức và mối quan hệ giữa chúng, Hội thảo “Đổi mới giảng dạy, nghiên

cứu tâm lí học và giáo dục học”, trường ĐHSP – ĐHQG Hà Nội.

[5]. Trần Thanh Bình (2013), Nghiên cứu xây dựng và sử dụng hệ thống E-

learning vào dạy học phần “Dao động cơ và sóng cơ” vật lí 12 trung học phổ

thông, Luận án tiến sĩ giáo dục học, Trường Đai học sư phạm - Đại học Huế.

[6]. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2002), Chiến lược phát triển giáo dục 2001–2010, Hà Nội.

[7]. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2004), Giáo trình triết học Mác-Lênin, NXB chính

trị Quốc gia, Hà Nội.

[8]. Trần Đình Châu (11/2003), “Thiết bị dạy học tự tạo góp phần đổi mới giáo

dục THCS”, Tạp chí giáo dục, số 71.

[9]. Nguyễn Thượng Chung (1984), Thí nghiệm thực hành vật lí chọn lọc, NXBGD.

[10]. Đặng Minh Chưởng (2011), Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm thực tập

trong dạy học chương “Cảm ứng điện từ” ở lớp 11 trung học phổ thông nâng

cao theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của học

sinh, Luận án tiến sĩ, Đai học sư phạm Hà Nội.

[11]. Phạm Đình Cương (2005), Thí nghiệm vật lý ở trường trung học phổ

thông, NXB Giáo dục.

[12]. Nguyễn Văn Cường (2007), Một số vấn đề chung về đổi mới phương pháp

dạy học ở trường trung học phổ thông, Đại học sư phạm Hà Nội.

[13]. Đồng Thị Diện (2005), Xây dựng và sử dụng TN đơn giản trong dạy học phần

Cơ học lớp 6 theo hướng phát triển HĐNT tích cực, tự lực, sáng tạo của HS,

Luận án tiến sĩ, Đai học Vinh.

152

[14]. Mai Khắc Dũng (2004), Nghiên cứu thiết kế, khai thác và sử dụng thí nghiệm

tự tạo nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh khi dạy học phần

Từ trường vật lí lớp 11 ở trường THPT, Luận văn thạc sĩ giáo dục học, Đai

học sư phạm Huế.

[15]. Huỳnh Trọng Dương (2006), Nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm

nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học vật lí ở

trường trung học cơ sở, Luận án tiến sĩ, Đai học sư phạm Huế.

[16]. Hồ ngọc Đại (1983), Tâm lý dạy học, NXB Giáo dục, Hà Nội.

[17]. Đảng Cộng sản Việt Nam (2013), Văn kiện Hội nghị lần thứ 8 Ban chấp hành

TW Đảng khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo.

[18]. Đảng Cộng sản Việt Nam (2006), Văn kiện Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ

X, NXB Chính trị Quốc gia, Hà Nội.

[19]. Đanilôp M. A., Xcatkin M. N. (1980), Lí luận dạy học của trường phổ thông,

NXBGD Hà Nội.

[20]. Lê văn Giáo (2000), Vận dụng các phương pháp nhận thức trong dạy học vật

lí, Đại học sư phạm Huế.

[21]. Lê Văn Giáo (2001), Nghiên cứu quan niệm của HS về một số khái niệm vật lí

trong phần Quang học, Điện học và việc giảng dạy các khái niệm đó ở trường

THCS, Luận án tiến sĩ, Đại học Vinh.

[22]. Lê Văn Giáo, Nguyễn Thị An Vinh (2002), “Sử dụng TN đơn giản để dạy bài

định luật Becnuli”, Tạp chí giáo dục, số 34.

[23]. Lê Văn Giáo (2005), Một số vấn đề về phương pháp dạy học vật lí ở trường

THPT, NXB Giáo dục.

[24]. Lê Văn Giáo (2005), Thí nghiệm và phương tiện trực quan trong dạy học vật

lý ở trường phổ thông, NXB Giáo dục.

[25]. Lê Văn Giáo, Nguyễn Thị An Vinh (2006), Nghiên cứu tự tạo, khai thác và sử

dụng thí nghiệm đơn giản, rẻ tiền nhằm góp phần đổi mới phương pháp dạy

học vật lí ở trường phổ thông theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức

của học sinh, Đề tài khoa học cấp bộ, Đại học sư phạm Huế.

153

[26]. Tạ Ngọc Hòa (1998), Nghiên cứu vai trò của thí nghiệm vật lý và xây dựng

quy trình hướng dẫn thực hành vật lý nhằm giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho

HS lớp 8 trung học cơ sở, Luận văn thạc sĩ, Đại học Vinh.

[27]. Trần Huy Hoàng (2006), Nghiên cứu sử dụng TN với sự hỗ trợ của máy vi

tính trong dạy học một số kiến thức cơ học và nhiệt học trung học phổ thông,

Luận án tiến sĩ, Đai học Vinh.

[28]. Trần Bá Hoành (1995), “Bàn tiếp về dạy học lấy HS làm trung tâm”, Tạp chí

nghiên cứu giáo dục, số 8, Hà Nội.

[29]. Trần Bá Hoành (1999), “Phát triển trí sáng tạo của HS và vai trò của GV”, Tạp

chí giáo dục, số 25.

[30]. Trần Bá Hoành (2002), “Những đặc trưng của phương pháp dạy học tích

cực”, Tạp chí giáo dục, số 32, tr 3 - 5.

[31]. Trần Bá Hoành, Ngô Quang Sơn, Nguyễn Văn Đoàn (2003), áp dụng dạy và

học tích cực trong môn vật lí, NXB ĐHSP Hà Nội.

[32]. Đặng Vũ Hoạt, Hà Thị Đức (1996), Lí luận dạy học đại học, NXB ĐHSP.

[33]. Đỗ Mạnh Hùng (1995), Thống kê toán trong khoa học giáo dục, ĐH Vinh.

[34]. Hà Văn Hùng, Lê Cao Phan (2004), Tổ chức hoạt động thí nghiệm vật lý tự

làm ở trường trung học cơ sở, NXB Giáo dục.

[35]. Nguyễn Ngọc Hưng (2009), Thí nghiệm vật lí với dụng cụ tự làm chai nhựa

và vỏ lon, NXB Đai học sư phạm.

[36]. Nguyễn Ngọc Hưng (2009), “Sử dụng chai nhựa và vỏ lon bia tự làm các TN

vật lí về Động học, Động lực học chất điểm và vật rắn”, Tạp chí thiết bị giáo

dục, số 52.

[37]. Khalamốp I. F. (1987), Phát huy tính tích cực học tập của học sinh như thế

nào, NXB Giáo dục.

[38]. Nguyễn Kì (1995), Phương pháp giáo dục tích cực lấy người học làm trung

tâm, NXB Giáo dục.

[39]. Nguyễn Kì (1996), Mô hình dạy học tích cực lấy học sinh làm trung tâm,

Trường cán bộ quản lí giáo dục.

[40]. Nguyễn Thế Khôi (chủ biên) (2006), Vật lí 12 nâng cao, NXB Giáo dục.

154

[41]. Nguyễn Thế Khôi (tổng chủ biên), Vũ Thanh Khiết (chủ biên) (2008), Vật lí

12 nâng cao, sách giáo viên, NXB Giáo dục.

[42]. Komensky J. A. (1991), Thiên đường của trái tim, NXB Ngoại văn, Hà Nội.

[43]. V. Langué (1998, Phạm Văn Thiều dịch), Những bài tập hay về thí nghiệm vật

lí, NXB Giáo Dục.

[44]. Lecne. G (1977), Dạy học nêu vấn đề, NXBGD Hà Nội.

[45]. LêNin V.I (1981), Lênin toàn tập, tập 29, Bút kí triết học, NXB tiến bộ, Matxcơva.

[46]. Nguyễn Thị Hồng Lê (2005), Khai thác tự tạo và sử dụng thí nghiệm đơn giản

rẻ tiền nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học

phần Quang học ở trường THPT, Luận văn Thạc sĩ, Đại học sư phạm Huế.

[47]. Nguyễn Hùng Liễu (2003), Hướng dẫn tự làm thiết bị dạy học môn tự nhiên

và xã hội bằng nguyên vật liệu rẻ tiền, NXBGD.

[48]. Muraviev A. V. (1978), Dạy thế nào cho học sinh tự lực nắm vững kiến thức vật lí,

NXB Giáo dục, Hà Nội.

[49]. Nguyễn Ngọc Lê Nam (2012), Tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh

trong dạy học vật lí nhờ sử dụng thí nghiệm với sự hỗ trợ của máy vi tính thể

hiện qua chương “Dòng điện trong các môi trường” lớp 11 THPT chương

trình nâng cao, Luận án tiến sĩ, Đại học Vinh.

[50]. Phan Trọng Ngọ (2005), Dạy học và phương pháp dạy học trong nhà trường,

NXB Đại học sư phạm.

[51]. Võ Hoàng Ngọc (2008), Hình thành kỹ năng làm TN vật lý cho HS lớp 6 trung

học cơ sở góp phần nâng cao chất lượng dạy học bộ môn , Luận án tiến sĩ

giáo dục học, Đại học Vinh.

[52]. Nizamôp R.A. (1975), Những cơ sở lí luận dạy học của sự tích hóa hoạt động

dạy học của sinh viên trường đại học tổng hợp Riazan, Tài liệu dịch của thư

viện Đại học sư phạm Hà Nội I.

[53]. Trần Ngọc Oanh (2010), Nghiên cứu thiết kế, khai thác và sử dụng TN tự tạo

trong dạy học vật lí chương cơ học vật lí lớp 8 ở trường THCS vùng núi tỉnh

Quãng Trị, Luận văn Thạc sĩ, Đại học sư phạm Huế.

[54]. Ôkôn (1976), Những cơ sở của việc dạy học nêu vấn đề, NXB Giáo dục.

155

[55]. Patricia H. M (2003), Các thuyết về tâm lí học phát triển, NXB Văn hóa thông tin.

[56]. Lê Cao Phan (2006), Xây dựng và sử dụng các thí nghiệm vật lí tự làm nhằm tích

cực hóa hoạt động học tập của học sinh trung học cơ sở, Luận án tiến sĩ, ĐH Vinh.

[57]. Piaget J. (1997), Tâm lí học và giáo dục học, NXB Giáo dục.

[58]. Trương Công Phi (2005), Khai thác, sử dụng thí nghiệm nhằm góp phát huy

tính tích cực nhận thức của học viên trong dạy học cơ học 10 bổ túc THPT ở

TTGDTX, Luận văn thạc sĩ giáo dục học, Đại học sư phạm Huế.

[59]. Phạm Thị Phú, Nguyễn Đình Thước (2001), Lôgic học trong dạy học vật lí,

Đại học Vinh.

[60]. Phạm Thị Phú (2002), Chuyển hoá phương pháp nhận thức vật lí thành

phương pháp dạy học vật lí, Đại học Vinh.

[61]. Nguyễn Ngọc Quang (1989), Lí luận dạy học đại cương, trường Cán bộ quản

lí trung ương I.

[62]. Quốc hội Nước Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam (2005), Luật giáo

dục, NXB chính trị Quốc gia, Hà Nội.

[63]. Dương Xuân Quý (2011), Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm thực tập

theo hướng phát triển hoạt động học tích cực, sáng tạo của học sinh trong

dạy học chương “Dao động cơ” ở lớp 12 trường trung học phổ thông”, Luận

án tiến sĩ ĐHSP Hà Nội.

[64]. Rêznicốp L. I, Piôrưskin A.V, Zanamenski P.A (1973), Những cơ sở của

phương pháp dạy học vật lí, tập 2, (Lê Nguyên Long và Nguyễn Đức Thâm

dịch), NXBGD Hà Nội.

[65]. Mai Sơn (2007), 101 triết gia, NXB Tri thức.

[66]. Ngô Quang Sơn (2002), Một số biện pháp nâng cao chất lượng dạy học

phần dao động và sóng lớp 12 cho học viên lớn tuổi tại các trung tâm giáo

dục thường xuyên, Luận án tiến sĩ giáo dục học, Đại học Sư phạm Hà Nội.

[67]. Nguyễn Mạnh Thảo, Lưu thị Tâm (2009), “Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm

nghiên cứu hiện tượng sóng dừng âm thanh”, Tạp chí thiết bị giáo dục, số 52.

156

[68]. Trần Văn Thạnh (2009), Nghiên cứu sử dụng phối hợp thí nghiệm vật lí với

các phương tiện nghe nhìn trong dạy học vật lí lớp 9 trung học cơ sở, Luận án

tiến sĩ, Đại học sư phạm Huế.

[69]. Nguyễn Đức Thâm (1998), Tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh trong

dạy học vật lý ở trường phổ thông – Đại học quốc gia Hà Nội.

[70]. Nguyễn Đức Thâm (2000), Đổi mới phương pháp dạy học vật lí ở trường

phổ thông đáp ứng yêu cầu đào tạo con người trong giai đoạn công nghiệp

hóa, hiện đại hóa đất nước, Hội nghị tập huấn phương pháp dạy học vật lí

phổ thông toàn quốc, Hà Nội.

[71]. Nguyễn Đức Thâm (2002), Phương pháp dạy học vật lý ở trường phổ thông,

NXB Đại học sư phạm.

[72]. Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng (1998), “Hướng dẫn HS GQVĐ

trong dạy học vật lí”, Tạp chí giáo dục, số 1/2008.

[73]. Nguyễn Anh Thuấn (2007), Xây dựng và sử dụng thiết bị TN trong dạy học

chương Sóng cơ học ở lớp 12 trung học phổ thông theo hướng phát triển

HĐNT tích cực, sáng tạo của HS, Luận án tiến sĩ giáo dục học, Đại học Sư

phạm Hà Nội.

[74]. Trần Thị Thanh Thư (2007), Khai thác và sử dụng TN tự tạo trong dạy học

phần Cơ học vật lí đại cương, Luận văn thạc sĩ giáo dục học, Đại học sư

phạm Huế.

[75]. Phạm Hữu Tòng (2004), Dạy học vật lý ở trường phổ thông theo định hướng phát

triển hoạt động học tích cực, tự chủ, sáng tạo và tư duy khoa học, NXB ĐHSP.

[76]. Phạm Hữu Tòng (2005), Lí luận dạy học vật lí 1, NXB Đại học sư phạm.

[77]. Lê Công Triêm – Nguyễn Đức Vũ (2004), Phương pháp nghiên cứu khoa học

giáo dục, NXB ĐHSP.

[78]. Lê Công Triêm (chủ biên, 2006), Thiết kế bài dạy học và trắc nghiệm khách

quan môn vật lí trung học phổ thông, NXB Giáo dục.

[79]. Thái Duy Tuyên (2003), “Phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của

người học”, Tạp chí giáo dục, số 48.

157

[80]. Thái Duy Tuyên (2007), Phương pháp dạy học truyền thống và đổi mới, NXB

Giáo dục.

[81]. Thái Duy Tuyên (2001),Giáo dục học hiện đại (những nội dung cơ bản), NXB

Đại học Quốc gia Hà Nội.

[82]. Nguyễn Thị Hồng Việt, Nguyễn Viết Thanh Minh (10/2002), “Thí nghiệm

đơn giản rẻ tiền trong dạy học vật lí”, Tạp chí giáo dục, số 42.

[83]. Nguyễn Thị Hồng Việt (2003), Tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh

trong dạy học vật lí ở trường THPT, NXB Giáo dục.

TIẾNG ĐỨC – TIẾNG ANH

[84]. Hilscher H. [Red.]; unter Mitarbeit von Berthold C., Binzer D., Braam G.,

Haubrich J., Herfert M., Hilscher H., J. Kraus, Möller Ch.

(2004): Physikalische Freihandexperimente. Köln (Aulis - Verl. Deubner).

[85]. Jodl H. J., Eckert B. (1998), “Low-cost, high-tech experiments for educational

physics”, Universität Kaiserslautern, Germany.

[86]. Nachtigall D. K., Dieckhufer J. , Peters G. (1996), Qualitative experimente mit

einfachen Mitteln, Uneversitot Dortmund.

[87]. Schlichting H. J: Hands- on, Low- cost, Freihand – Experimente zwischen

Alltag und Physikunterricht. In: Physik in der Schule. 38. Jg. (2000), H. 4, S.

255–259

[88]. Schulmeister R. (1989), Computereinsatz im Hochschulunterricht. Verlag an

der Lottbek-peter Jensen.

[89]. UNESCO (1980), New trends in school science equypment.

[90]. Vollmer M., Möllmann K.P. (2011), “Low cost hands - on experiments for

Physics teaching”, University of Applied Sciences, Germany.

[91]. Wassef R. K; Khishin M. EL; Gobran N. K (1987), Low cost experiments and

demonstrations in physics education, Cairo university, Egypt.

[92]. Wilke H. J: Experimente zum Selbstbauen. In Physik Journal. 08/2004

Seite: 89

WEBSITE

[93]. http://bachkhoatoanthu.vass.gov.vn/Pages/trangchu.aspx

158

[94]. http://phet.colorado.edu/vi/simulation/the-ramp

[95]. http://www.sciencefairadventure.com/Physics.aspx

[96]. http://jabryan.iweb.bsu.edu/lowcostphysics/

[97]. http://iopscience.iop.org/0031-9120/33/4/011

[98]. http://www.paksc.org/pk/science-experiments-urdu

[99]. http://www.lajpe.org/icpe2011

1

PHỤ LỤC

1

PHỤ LỤC 1

ĐƠN XÁC NHẬN

2

3

4

5

PHỤ LỤC 2

PHIẾU ĐIỀU TRA

1. Phiếu điều tra GV

PHIẾU ĐIỀU TRA TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ VIỆC SỬ

DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ

(DÀNH CHO GIÁO VIÊN)

Đơn vị công tác:.............................................................

Số năm công tác:...............

Quí thầy (cô) vui lòng trả lời các câu hỏi dưới đây bằng cách đánh dấu “X”

vào chỉ một ô mà quí thầy (cô) cho là thích hợp.

Câu 1. Ở trường quí Thầy (cô) đang công tác, các thiết bị thí nghiệm phần “Cơ học” vật lí

12 nâng cao được trang bị như thế nào so với danh mục thiết bị dạy học tối thiểu của Bộ

Rất đầy đủ

Đầy đủ

Thiếu

Không đầy đủ

Câu 2. Tình hình thiết bị thí nghiệm phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao ở trường

Thầy (cô) đang công tác hiện nay như thế nào?

Đảm bảo chất lượng

Không đảm bảo chất lượng

Không đồng bộ

Hỏng không sử dụng được

Câu 3. Trong dạy học vật lí quí Thầy (Cô) sử dụng thí nghiệm ở mức độ nào?

Thường xuyên

Không thường xuyên

Thỉnh thoảng

Không sử dụng

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

6

Câu 4a. Ở trường quí Thầy (Cô) đang công tác có bộ thí nghiệm sóng dừng trên sợi

dây đàn hồi không?

Có Không

Câu 4b. Nếu có, hiện nay bộ thí nghiệm này như thế nào?

Rất tốt

Tốt

Không đồng bộ

Hỏng không sử dụng được

Câu 5. Ở trường quí Thầy (Cô) đang công tác, có thí nghiệm kiểm chứng “Định

luật bảo toàn momen động lượng” không?

Có Không

Câu 6. Ở trường quí Thầy (Cô) đang công tác, có thí nghiệm kiểm chứng “Ghi đồ

thị dao động điều hòa của con lắc lò xo” không?

Có Không

Câu 7. Theo quí Thầy (Cô) việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí là

Rất cần thiết

Cần thiết

Không cần thiết

Câu 8. Quí Thầy (cô) đánh giá như thế nào về mức độ tích cực của học sinh trong

giờ học có sử dụng thí nghiệm tự tạo

Rất tích cực

Tích cực

Bình thường

Không tích cực

Câu 9. Theo quí Thầy (cô), trong giờ dạy vật lí có sử dụng thí nghiệm tự tạo thì các

em học sinh sẽ dễ hiểu bài hơn

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

7

Câu 10. Theo quí Thầy (cô), việc sử dụng thí nghiệm tự tạo vào tổ chức dạy học thì

không khí của lớp học

Rất sôi động

Sôi động

Bình thường

Mất trật tự, ồn ào

*Các câu sau có thể lựa chọn nhiều phương án

Câu 11. Nguyên nhân việc không thường xuyên sử dụng thí nghiệm trong dạy học

vật lí, theo quí Thầy (Cô) là do

Thiết bị TN bị hỏng

Thiết bị TN không đồng bộ

Chuẩn bị TN mất nhiều thời gian.

Khó khăn trong việc di chuyển.

Câu 12. Quí Thầy (Cô) thường tự tạo thí nghiệm để dạy học trong trường hợp nào?

Thao giảng

Thi đồ dùng dạy học

Thi giáo viên giỏi

Dạy học thường ngày

Câu 13. Những khó khăn mà quí Thầy (Cô) gặp phải trong quá trình tự tạo thí nghiệm là

Mất nhiều thời gian chế tạo TN

Khó đề xuất phương án TN

Khó tìm kiếm vật liệu, dụng cụ

Khó gia công, chế tạo dụng cụ TN

Câu 14. Theo quí Thầy (Cô), việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí là

Tốn thời gian chuẩn bị

Mất thời gian tiến hành TN

Khó khăn trong việc di chuyển dụng cụ TN

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN SỰ GIÚP ĐỠ CỦA QUÍ THẦY (CÔ)!

1

2

3

4

1

2

3

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

8

2. Phiếu điều tra đối với HS

PHIẾU ĐIỀU TRA TÌM HIỂU VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM

TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ

(DÀNH CHO HỌC SINH)

Học sinh trường:..............................................................

Các em vui lòng đọc rõ nội dung từng câu hỏi trong phiếu điều tra và đánh dấu

“X” vào chỉ một ô mà em chọn.

Câu 1. Trong giờ học vật lí, giáo viên bộ môn thường dùng phương pháp dạy học

nào sau đây:

Thuyết trình

Đàm thoại

Thảo luận nhóm và báo cáo kết quả

Đàm thoại kết hợp với sử dụng thí nghiệm

Câu 2. Theo các em trong các tiết học vật lí, giáo viên sử dụng thí nghiệm ở mức độ nào?

Thường xuyên

Không thường xuyên

Thỉnh thoảng

Không sử dụng

Câu 3. Theo các em, việc sử dụng thí nghiệm tự tạo để kiểm chứng các kiến thức đã

thu nhận là

Rất cần thiết

Cần thiết

Bình thường

Không cần thiết

Câu 4. Trong giờ học vật lí có sử dụng thí nghiệm tự tạo thì các em sẽ chú ý bài hơn

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Câu 5. Trong giờ học vật lí có sử dụng thí nghiệm tự tạo sẽ giúp các em mạnh dạn

hơn trong việc phát biểu ý kiến và tham gia xây dựng bài học

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

9

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đống ý

Hoàn toàn không đồng ý

Câu 6. Mức độ hứng thú của các em trong giờ học vật lí có sử dụng thí nghiệm tự tạo

Rất hứng thú

Hứng thú

Bình thường

Không hứng thú

Câu 7. Trong giờ học vật lí có sử dụng thí nghiệm tự tạo sẽ giúp các em hoạt động

tích cực hơn

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Câu 8. Theo các em không khí lớp học như thế nào khi giáo viên sử dụng thí nghiệm

tự tạo trong giờ học

Rất sôi động

Sôi động

Bình thường

Mất trật tự, ồn ào

Câu 9. Trong giờ học vật lí có sử dụng thí nghiệm tự tạo thì các em sẽ dễ hiểu bài hơn

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Câu 10. Theo các em, giờ học vật lí có sử dụng thí nghiệm tự tạo sẽ giúp cho việc

ghi nhớ kiến thức của em tốt hơn

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN SỰ HỢP TÁC CỦA CÁC EM!

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

10

PHỤ LỤC 3

KẾT QUẢ ĐIỀU TRA TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ VIỆC SỬ

DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ

A. Kết quả điều tra GV

Câu 1. Ở trường quí Thầy (Cô) đang công tác, các thiết bị thí nghiệm phần “Cơ học” vật lí

12 nâng cao được trang bị như thế nào so với danh mục thiết bị dạy học tối thiểu của Bộ

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 0 34 16 4

Tỷ lệ (%) 0 63 29,6 7,4

Câu 2. Tình hình thiết bị thí nghiệm phần “Cơ học” vật lí 12 nâng cao ở trường

Thầy (cô) đang công tác hiện nay như thế nào?

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 6 34 10 4

Tỷ lệ (%) 11,1 63 18,5 7,4

Câu 3. Trong dạy học vật lí quí Thầy (Cô) sử dụng thí nghiệm ở mức độ nào?

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 21 28 5 0

Tỷ lệ (%) 39 51,8 9,2 0

Câu 4a. Ở trường quí Thầy (Cô) đang công tác có bộ thí nghiệm sóng dừng trên sợi

dây đàn hồi không?

Mức 1 2

Số ý kiến 54 0

Tỷ lệ (%) 100 0

Câu 4b. Nếu có, hiện nay bộ thí nghiệm này như thế nào?

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 7 15 29 3

Tỷ lệ (%) 13 27,8 53,7 5,5

Câu 5. Ở trường quí Thầy (Cô) đang công tác, có thí nghiệm kiểm chứng “Định

luật bảo toàn momen động lượng” không?

Mức 1 2

Số ý kiến 0 54

Tỷ lệ (%) 0 100

11

Câu 6. Ở trường quí Thầy (Cô) đang công tác, có thí nghiệm kiểm chứng “Ghi đồ

thị dao động điều hòa của con lắc lò xo” không?

Mức 1 2

Số ý kiến 0 54

Tỷ lệ (%) 0 100

Câu 7. Theo quí Thầy (Cô) việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí là

Mức 1 2 3

Số ý kiến 38 16 0

Tỷ lệ (%) 70,4 29,6 0

Câu 8. Quí Thầy (cô) đánh giá như thế nào về mức độ tích cực của học sinh trong

giờ học có sử dụng thí nghiệm tự tạo

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 11 29 14 0

Tỷ lệ (%) 20,4 53,7 25,9 0

Câu 9. Theo quí Thầy (cô), trong giờ dạy vật lí có sử dụng thí nghiệm tự tạo thì các

em học sinh sẽ dễ hiểu bài hơn

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 5 42 7 0

Tỷ lệ (%) 9,3 77,8 12,9 0

Câu 10. Theo quí Thầy (cô), việc sử dụng thí nghiệm tự tạo vào tổ chức dạy học thì

không khí của lớp học

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 8 35 7 4

Tỷ lệ (%) 14,8 64,8 13 7,4

Câu 11. Nguyên nhân việc không thường xuyên sử dụng thí nghiệm trong dạy học

vật lí, theo quí Thầy (Cô) là do

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 47 5 2 0

Tỷ lệ (%) 87 9,3 3,7 0

12

Câu 12. Quí Thầy (Cô) thường tự tạo thí nghiệm để dạy học trong trường hợp nào?

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 10 31 8 5

Tỷ lệ (%) 18,5 57,4 14,8 9,3

Câu 13. Những khó khăn mà quí Thầy (Cô) gặp phải trong quá trình tự tạo thí nghiệm là

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 34 5 9 6

Tỷ lệ (%) 63 9,2 16,7 11,1

Câu 14. Theo quí Thầy (Cô), việc sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí là

Mức 1 2 3

Số ý kiến 49 5 0

Tỷ lệ (%) 90,7 9,3 0

B. Kết quả điều tra đối với HS

Câu 1. Trong giờ học vật lí, giáo viên bộ môn thường dùng phương pháp dạy học

nào sau đây:

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 145 245 156 84

Tỷ lệ (%) 23 39 24,7 13,3

Câu 2. Theo các em trong các tiết học vật lí, giáo viên sử dụng thí nghiệm ở mức độ

nào?

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 73 170 387 0

Tỷ lệ (%) 11,6 27 61,4 0

Câu 3. Theo các em, việc sử dụng thí nghiệm tự tạo để kiểm chứng các kiến thức đã

thu nhận là

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 288 217 125 0

Tỷ lệ (%) 45,7 34,5 19,8 0

13

Câu 4. Trong giờ học vật lí có sử dụng thí nghiệm tự tạo thì các em sẽ chú ý bài hơn

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 297 321 12 0

Tỷ lệ (%) 47,1 51 1,9 0

Câu 5. Trong giờ học vật lí có sử dụng thí nghiệm tự tạo sẽ giúp các em mạnh dạn

hơn trong việc phát biểu ý kiến và tham gia xây dựng bài học

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 234 329 61 6

Tỷ lệ (%) 37,2 52,2 9,7 0,9

Câu 6. Mức độ hứng thú của các em trong giờ học vật lí có sử dụng thí nghiệm tự tạo

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 284 340 6 0

Tỷ lệ (%) 45,1 54 0,9 0

Câu 7. Trong giờ học vật lí có sử dụng thí nghiệm tự tạo sẽ giúp các em hoạt động

tích cực hơn

Mức 1 2 3

Số ý kiến 212 362 56

Tỷ lệ (%) 33,6 57,5 8,9

Câu 8. Theo các em không khí lớp học như thế nào khi giáo viên sử dụng thí nghiệm

tự tạo trong giờ học

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 151 457 22 0

Tỷ lệ (%) 24 72,5 3,5 0

Câu 9. Trong giờ học vật lí có sử dụng thí nghiệm tự tạo thì các em sẽ dễ hiểu bài hơn

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 239 346 45 0

Tỷ lệ (%) 37,9 54,9 7,2 0

Câu 10. Theo các em, giờ học vật lí có sử dụng thí nghiệm tự tạo sẽ giúp cho việc

ghi nhớ kiến thức của em tốt hơn

Mức 1 2 3 4

Số ý kiến 418 145 67 0

Tỷ lệ (%) 66,4 23 10,6 0

14

PHỤ LỤC 4

TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC DẠY HỌC

4.1. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Momen động lượng. Định luật bảo toàn

momen động lượng”

4.1.1. Tiến trình xây dựng kiến thức (xem mục 3.3.3.1 Luận án)

4.1.2. Tiến trình dạy học kiến thức

Mục tiêu

1. Về kiến thức

- Viết được biểu thức momen động lượng của vật rắn quay quanh một trục.

- Phát biểu và viết được biểu thức định luật bảo toàn momen động lượng.

2. Về kỹ năng

- Thực hiện được TN theo sự hướng dẫn của GV, quan sát kết quả TN xảy ra

và vận dụng kiến thức vào giải thích hiện tượng.

- Vận dụng kiến thức để giải các bài toán về momen động lượng và định luật

bảo toàn momen động lượng.

3. Về thái độ

- Rèn luyện ý thức tự giác, chủ động trong học tập và lòng ham hiểu biết thông

qua hoạt động cá nhân, hợp tác nhóm.

- Hình thành lòng yêu thích môn học thông qua việc quan sát TN, các mô

hình, các ứng dụng thực tiễn.

Chuẩn bị

1. Giáo viên

- TN chuyển động quay của khung nhôm quanh trục.

- TN ghế xoay và hai quả tạ bằng sắt.

2. Học sinh

- Xem lại khái niệm động lượng và định luật bảo toàn động lượng vật lí lớp 10.

- Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định.

Tổ chức hoạt động dạy học

1. Ổn định lớp.

2. Kiểm tra bài cũ (5phút).

3. Tiến trình lên lớp.

15

Hoạt động 1 (5 phút): Đề xuất vấn đề

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV giới thiệu dụng cụ TN và cách bố

trí TN như (Hình bên).

- Nêu cách tiến hành TN: Dùng tay xoay

khung nhôm quanh trục, sau đó thả cho

khung tự quay quanh trục. Khi khung

quay đều, kéo móc khóa lên để thay đổi

hình dạng của khung thì khung sẽ quay

như thế nào?

- Yêu cầu HS nêu dự đoán hiện tượng

trước khi tiến hành TN.

- Tiến hành TN cho HS quan sát.

- Kết quả TN: Khung quay nhanh hơn

so với trường hợp ban đầu.

- GV gợi ý, hướng dẫn HS phát biểu vấn

đề: vì sao khi hình dạng của khung thay

đổi thì khung lại quay nhanh hơn ?

- Khung sẽ quay nhanh hơn so với

trường hợp ban đầu.

- HS quan sát TN.

Hoạt động 2 (8 phút): Tìm hiểu momen động lượng

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Nhắc lại phương trình động lực học

của vật rắn quay quanh một trục cố

định?

- Nhắc lại biểu thức gia tốc góc trong

chuyển động quay quanh một trục ?

- Yêu cầu HS thế (b) vào (a), ta được

biểu thức như thế nào ?

- Yêu cầu HS đọc vả trả lời câu hỏi C1

SGK.

M = I (a)

d

dt

(b)

( )d IM I

dt

- Trả lời câu hỏi C1:

Đại lượng L = I trong chuyển động

quay tương ứng với động lượng p = mv

16

- Nhận xét câu trả lời của HS.

- Yêu cầu HS đọc SGK và cho biết đại

lượng L = I trong chuyển động quay

được gọi là gì và đơn vị đo đại lượng

đó?

- Yêu cầu HS đọc và trả lời câu hỏi C2

SGK.

- GV nhận xét.

trong chuyển động tịnh tiến.

- HS trả lời:

Đại lượng L=I gọi là momen động

lượng.

Đơn vị của momen động lượng là

kg.m2/s.

- Trả lời câu hỏi C2:

L = I= 800 kg.m2/s.

Hoạt động 3 (20 phút): Tìm hiểu định luật bảo toàn momen động lượng

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Từ phương trình (3.3) SGK, nếu tổng

momen lực tác dụng lên khung bằng

không thì momen động lượng của khung

đối với trục quay như thế nào ? Áp dụng

trường hợp momen quán tính của khung

đối với trục quay không đổi và thay đổi ?

- Chính xác hóa nội dung kiến thức.

- GV sử dụng TNTT để kiểm chứng kết

quả tìm được từ suy luận lý thuyết.

- Suy nghĩ, trả lời:

+ Nếu M = 0 thì momen động lượng

của khung đối với trục quay được bảo

toàn.

+ Nếu M = 0 và I không đổi thì khung

sẽ quay đều hoặc đứng yên.

+ Nếu M = 0 và I thay đổi thì tốc độ của

khung lúc sau quay nhanh hơn.

- Tiếp thu kiến thức mới và ghi nhớ.

- HS quan sát TN và vận dụng kiến thức

mới vào giải thích hiện tượng.

Hoạt động 4 (7 phút): Củng cố, vận dụng kiến thức

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV hướng dẫn HS tiến hành TN về

ghế xoay (Hình bên).

- Yêu cầu HS quan sát TN và vận dụng

kiến thức mới vào giải quyết câu C3

trong SGK vật lí 12 nâng cao, trang 16.

- GV chia lớp học ra thành 2 nhóm, mỗi

- HS quan sát TN và vận dụng kiến thức

mới vào giải quyết câu C3.

- HS tiến hành TN theo hướng dẫn của

17

nhóm một TNTT về chuyển động của

người gỗ xoay quanh trục (Hình bên),

hướng dẫn HS cách tiến hành TN và

vận dụng kiến thức mới vào giải thích

hiện tượng vừa quan sát.

GV và vận dụng kiến thức mới vào giải

thích hiện tượng.

4.2. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Dao động điều hòa”

4.2.1. Tiến trình xây dựng kiến thức

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Kiểm chứng kết quả tìm được từ suy luận lí thuyết bằng TN:

- Đề xuất giải pháp: lực tác dụng con lắc lò xo nằm ngang là lực đàn hồi

Fđh = kx; áp dụng định luật II Niu-tơn, ta được: mx’’ = kx → x’’ + k

xm

= 0;

Đặt 2 = k

m → x’’ + 2x = 0 gọi là phương trình động lực học của dao động.

Toán học cho biết phương trình động lực học của dao động có nghiệm:

x = Acos(t + ) và đồ thị biểu diển sự biến đổi của li độ dao động theo thời gian

có dạng hình sin.

- Nội dung kiến thức cần tiến hành TN để kiểm tra: Đồ thị của dao động điều hòa

có dạng hình sin.

- Bố trí và tiến hành TN để kiểm tra.

- Từ kết quả TN, rút ra kết luận: Đồ thị dao động của con lắc lò xo có dạng hình

sin và được diễn tả bằng phương trình x = Acos(t + ).

ĐỀ XUẤT VẤN ĐỀ

Với kiến thức đã học trong chương trình vật lí lớp 10 về lực đàn hồi thì HS đã

biết: khi một vật được gắn vào một đầu tự do của lò xo và chịu tác dụng của ngoài lực

làm vật bị lệch ra khỏi vị trí cân bằng, khi thả ra thì dưới tác dụng của lực đàn hồi sẽ

làm cho vật dao động quanh vị trí cân bằng. Như vậy, dao động của con lắc lò xo có

tuân theo quy luật nào không ? Nếu có, quy luật dao động được diễn tả bằng phương

trình ? Và đồ thị dao động của nó có dạng hình gì ?

18

4.2.2. Tiến trình dạy học kiến thức

Mục tiêu

1. Về kiến thức

- Trình bày được thế nào là dao động, dao động tuần hoàn và chu kì của dao

động tuần hoàn.

- Viết được phương trình dao động điều hòa của con lắc lò xo.

- Nêu được các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa: Biên độ, pha dao

động, pha ban đầu và tần số góc.

2. Về kỹ năng

- Giải được các bài tập về dao động điều hòa: tìm biên độ A, pha ban đầu ,

tần số góc, phương trình dao động điều hòa, vận tốc, gia tốc.

- Thực hiện được TN, quan sát kết quả TN và vận dụng kiến thức vào giải

thích hiện tượng.

3. Về thái độ

- Rèn luyện ý thức tự giác, chủ động trong học tập và lòng ham hiểu biết thông

qua hoạt động cá nhân, hợp tác nhóm.

- Hình thành lòng yêu thích môn học thông qua việc quan sát thí nghiệm, các

mô hình, các ứng dụng thực tiễn.

Chuẩn bị

1. Giáo viên

- TN ghi đồ thị dao động điều hòa của con lắc lò xo.

- Phiếu học tập.

CỦNG CỐ, VẬN DỤNG KIẾN THỨC

- Phát phiếu học tập cho HS, yêu cầu HS vận dụng các kiến thức mới để trả lời

các câu hỏi trong phiếu học tập.

- Giao nhiệm về nhà cho HS: trả lời các câu hỏi 1, 2, 3 SGK và xem trước nội

dung còn lại của bài “Dao động điều hòa”.

- HS về nhà thực hiện nhiệm vụ học tập theo yêu cầu của GV.

Sơ đồ P 3.1. Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Dao động điều hòa”

19

2. Học sinh

Ôn lại về đạo hàm, cách tính đạo hàm, ý nghĩa vật lí của đạo hàm: Trong

chuyển động thẳng, vận tốc của chất điểm bằng đạo hàm của tọa độ chất điểm theo

thời gian, còn gia tốc thì bằng đạo hàm của vận tốc.

Tổ chức hoạt động dạy học

1. Ổn định lớp.

2. Tiến trình lên lớp.

3. Giới thiệu nội dung cần nghiên cứu trong chương Dao động cơ.

Hoạt động 1 (5 phút): Đề xuất vấn đề

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

Với kiến thức đã học trong chương

trình vật lí lớp 10 về lực đàn hồi thì HS

đã biết: khi một vật được gắn vào một

đầu tự do của lò xo và chịu tác dụng của

ngoài lực làm vật bị lệch ra khỏi vị trí cân

bằng, khi thả ra thì dưới tác dụng của lực

đàn hồi sẽ làm cho vật dao động quanh vị

trí cân bằng. Như vậy, dao động của con

lắc lò xo có tuân theo quy luật nào không

? Nếu có, quy luật dao động được diễn tả

bằng phương trình ? Và đồ thị dao động

của nó có dạng hình gì ?

- HS lắng nghe.

Hoạt động 2 (7 phút): Tìm hiểu dao động cơ

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

GV yêu cầu HS quan sát chuyển

động của vật nặng trong con lắc dây,

con lắc lò xo thẳng đứng và con lắc lò

xo nằm ngang trên đệm không khí.

- Chuyển động của vật nặng trong 3

trường hợp trên có những đặc điểm gì

giống nhau?

- Quan sát chuyển động của vật nặng

trong 3 trường hợp hình 6.1 SGK.

Có một vị trí cân bằng.

20

- Chuyển động qua lại quanh vị trí cân

bằng gọi là gì?

- Dao động cơ học là gì?

- GV nhận xét và kết luận kiến thức.

Dao động

Dao động cơ học là chuyển động tuần

hoàn qua lại quanh một vị trí cân bằng.

- HS tiếp thu kiến thức mới và ghi nhớ.

Hoạt động 3 (10 phút): Tìm hiểu cách thiết lập phương trình động lực học của vật

dao động trong con lắc lò xo

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Em hãy cho biết vật nặng chịu tác

dụng của những lực nào ?

- Áp dụng định luật II Newton trong

trường hợp này ta được biểu thức như

thế nào?

- Chiếu phương trình (1) lên trục Ox?

- Biểu thức của lực đàn hồi?

- Gia tốc của vật nặng có khối lượng m

thì bằng đạo hàm bậc 2 của li độ theo

thời gian: a = x’’

- Kết hợp biểu thức (2) và (3) ta được

phương trình gì?

- GV nhận xét và kết luận kiến thức.

Trọng lực, phản lực, lực đàn hồi.

hđP N F ma

(1)

Fđh = m a (2)

Fđh = - k x (3)

x’’ + 2x = 0 (4)

- HS tiếp thu kiến thức mới và ghi nhớ.

Hoạt động 4 (5 phút): Tìm nghiệm phương trình động lực học

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Theo toán học, nghiệm của phương

trình (4) có dạng: x = A cos (t + )

gọi là phương trình dao động.

- Dao động điều hòa là gì?

- GV nhận xét và kết luận kiến thức.

Dao động mà phương trình có dạng

x = Acos(t + ), tức là vế phải là hàm

côsin hay sin của thời gian nhân với một

hằng số, gọi là dao động điều hòa.

- HS tiếp thu kiến thức mới và ghi nhớ.

21

Hoạt động 5 (5 phút): Các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Nêu tên và ý nghĩa đặc trưng của từng

đại lượng trong phương trình dao động?

- GV nhận xét và kết luận kiến thức.

x: là li độ của vật ở thời điểm t (tính từ

VTCB).

A là biên độ, hay giá trị cực đại của li

độ x ứng với lúc cos(t + ) = 1. Biên

độ luôn luôn dương.

(t + ) là pha của dao động tại thời

điểm t, pha là đối số của hàm cosin. Với

một biên độ đã cho thì pha xác định li độ

x của dao động. (rad)

là pha ban đầu, tức là pha (t + )

vào thời điểm t = 0 (rad).

là tần số góc của dao động (rad/s).

- HS tiếp thu kiến thức mới và ghi nhớ.

Hoạt động 6 (8 phút): Tìm hiểu đồ thị (li độ) của dao động điều hòa

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV định hướng, giúp đỡ HS.

- Dao động mà phương trình có dạng

x = A cos (t + ) gọi là dao động gì?

- Đồ thị li độ của dao động điều hòa là

đường gì ?

- GV nhận xét và chính xác hóa nội

dung kiến thức.

- GV tiến hành TNTT (hình bên) để

kiểm chứng kết quả tìm được bằng con

đường suy luận lý thuyết.

- HS suy nghĩ, trả lời theo sự định hướng

của GV:

+ Dao động điều hòa.

+ Biểu diễn mối liên hệ giữa li độ x và

thời gian t.

- HS tiếp thu kiến thức mới và ghi nhớ.

- HS quan sát TN.

22

Hoạt động 7 (5 phút): Củng cố, vận dụng kiến thức

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV phát phiếu học tập cho HS.

- GV giao nhiệm vụ về nhà cho HS: trả

lời các câu hỏi 1, 2, 3 trang 34 SGK và

xem trước nội dung còn lại của bài học

“Dao động điều hòa”.

- Vận dụng kiến thức mới để trả lời các

câu hỏi trong phiếu học tập.

- HS thực hiện nhiệm vụ theo yêu cầu

của GV.

4.3. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Con lắc đơn. Con lắc vật lí”

4.3.1. Tiến trình xây dựng kiến thức

ĐỀ XUẤT VẤN ĐỀ

- GV giới thiệu dụng cụ TN: đồng hồ đo thời gian, con lắc,…; cách bố trí TN.

- Nêu các bước tiến hành TN: kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng rồi thả cho

dao động, quan sát thời gian dao động của con lắc. Khi ta thay đổi chiều dài của

con lắc thì thời gian dao động của con lắc sẽ như thế nào ?

- Yêu cầu HS nêu dự đoán hiện tượng trước khi tiến hành TN: Khi chiều dài

của con lắc thay đổi thì thời gian dao động của con lắc cũng thay đổi.

- Tiến hành TN cho HS quan sát.

- Kết quả TN: Khi chiều dài con lắc thay đổi thì thời gian dao động của con lắc

cũng thay đổi.

- GV gợi ý, hướng dẫn HS phát biểu vấn đề: Nếu ta thay đổi khối lượng của con

lắc thì dao động của con lắc sẽ như thế nào ? Dao động của con lắc ngoài phụ

thuộc vào chiều dài còn phụ thuộc vào đại lượng nào và biểu thức tính chu kì

dao động của con lắc ?

23

4.3.2. Tiến trình dạy học kiến thức

Mục tiêu

1. Về kiến thức

- Trình bày được thế nào là con lắc đơn, con lắc vật lí.

- Viết được phương trình dao động của con lắc đơn và con lắc vật lí.

- Viết được công thức tính chu kì T của con đơn và con lắc vật lí.

2. Về kỹ năng

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Kiểm chứng kết quả tìm được từ suy luận lí thuyết bằng TN:

- Đề xuất giải pháp: thành phần lực luôn có khuynh hướng kéo vật về vị trí cân

bằng là Pt = - mgsin; Áp dụng định luật II Niu-tơn: - mgs

l= m s’’

→ s’’ + 0g

sl

; Đặt 2 = g

l; s’’ + 2 s = 0

Phương trình mô tả dao động của con lắc đơn là: s = s0 cos t. Đó là một dao

động điều hòa với chu kì dao động T được tính theo công thức: 2l

Tg

- Nội dung cần tiến hành TN kiểm tra: khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn

phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây.

- Bố trí và tiến hành TN để kiểm tra.

- Từ kết qủa TN, rút ra kết luận: Chu kì dao động của con lắc đơn chỉ phụ thuộc

vào chiều dài l của con lắc, không phụ thuộc khối lượng m và góc lệch α.

CỦNG CỐ, VẬN DỤNG KIẾN THỨC

- GV cho HS làm bài tập vật lí sau: Tìm chiều dài của con lắc đơn có chu kì 0,73 s

ở nơi có gia tốc trọng trường g=9,8 m/s2. GV định hướng và giúp đỡ HS trong quá

trình giải bài tập.

- GV sử dụng TN khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn để kiểm tra kết quả

được suy ra từ bài tập vật lí đã cho.

- GV nhận xét và giao nhiệm vụ về nhà cho HS.

- HS về nhà thực hiện nhiệm vụ học tập theo yêu cầu của GV.

Sơ đồ P 3.2. Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Con lắc đơn. Con lắc vật lí”

24

- Bố trí và thực hiện được TN để khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn.

- Vận dụng các công thức về con lắc đơn và con lắc vật lí để giải các bài toán

về dao động của con lắc đơn và con lắc vật lí.

3. Về thái độ

- Rèn luyện ý thức tự giác, chủ động trong học tập và lòng ham hiểu biết thông

qua hoạt động cá nhân, hợp tác nhóm.

- Hình thành lòng yêu thích môn học thông qua việc quan sát thí nghiệm, các

mô hình, các ứng dụng thực tiễn.

Chuẩn bị

1. Giáo viên

TN khảo sát chu kì dao động của con lắc đơn.

2. Học sinh

Ôn lại khái niệm vận tốc và gia tốc trong chuyển động tròn, momen quán tính,

momen của lực đối với trục quay. Phương trình chuyển động của vật rắn quay

quanh một trục cố định.

Tổ chức hoạt động dạy học

1. Ổn định lớp.

2. Kiểm tra bài cũ (5 phút).

3. Tiến trình lên lớp.

Hoạt động 1 (5 phút): Đề xuất vấn đề

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV giới thiệu dụng cụ TN, cách bố

trí TN như (Hình bên).

- Nêu các bước tiến hành TN: Kéo con

lắc lệch khỏi vị trí cân bằng rồi thả

cho dao động, quan sát thời gian dao

động của con lắc. Khi ta thay đổi

chiều dài của con lắc thì dao động của

con lắc như thế nào ?

- HS lắng nghe và quan sát TN.

25

- GV yêu cầu HS nêu dự đoán hiện

tượng trước khi tiến hành TN.

- GV tiến hành TN cho HS quan sát.

- GV gợi ý, hướng dẫn HS phát biểu

vấn đề: Dao động của con lắc ngoài

phụ thuộc vào chiều dài còn phụ thuộc

vào đại lượng nào nữa không và biểu

thức tính chu kì dao động của con lắc?

- HS nêu dự đoán hiện tượng: Khi chiều

dài con lắc thay đổi thì thời gian dao động

của con lắc cũng thay đổi.

- HS quan sát TN.

- HS tiếp nhận vấn đề.

Hoạt động 2 (5 phút): Tìm hiểu con lắc đơn

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Yêu cầu HS quan sát hình 7.1 SGK.

- Con lắc đơn là gì ?

- Vị trí cân bằng của con lắc ?

- Nhận xét và kết luận kiến thức.

- Quan sát hình 7.1 SGK.

- Con lắc đơn gồm một vật nặng có kích

thước nhỏ, có khối lượng m, treo ở đầu

một sợi dây mềm không dãn có chiều dài l

và có khối lượng không đáng kể.

- Vị trí dây treo thẳng đứng (vị trí thấp

nhất).

- Tiếp thu kiến thức mới và ghi nhớ.

Hoạt động 3 (10 phút): Tìm hiểu cách thiết lập phương trình động lực học

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

Xét dao động của con lắc đơn hình

7.1b SGK.

- Con lắc chịu tác dụng của những lực

nào?

- Áp dụng định luật II Newton trong

trường hợp này ta được biểu thức như

thế nào?

- Chiếu phương trình (1) lên phương

tiếp tuyến của quỹ đạo?

Vì góc ta xét là nhỏ nên có thể

Trọng lực và lực căng dây.

P T ma

(1)

- mgsin = m.at (2)

26

coi gần đúng sin = s

l (a)

- Gia tốc tiếp tuyến của vật thì bằng

đạo hàm bậc 2 của li độ cong s theo

thời gian:

at = s’’ (b)

- Thế (a), (b) vào (2) ta được biểu

thức?

- Phương trình (3) được gọi là gì?

- Nhận xét và kết luận kiến thức.

- mgs

l= m s’’

→ s’’ + 0g

sl

Đặt : 2 = g

l

s’’ + 2 s = 0 (3)

Phương trình (3) được gọi là phương trình

động lực học dao động của con lắc đơn

với góc lệch nhỏ.

- Tiếp thu kiến thức mới và ghi nhớ.

Hoạt động 4 (13 phút): Tìm nghiệm của phương trình động lực học

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Nghiệm phương trình vi phân bậc 2

của phương trình (3) có dạng như thế

nào ?

- Nếu chọn góc để xác định vị trí

của vật thì phương trình xác định góc

lệch có dạng như thế nào ?

- Dao động của con lắc đơn là dao

động gì ?

- Biểu thức tần số góc của dao động

của con lắc đơn với li độ cong s nhỏ

(so với l) ?

- Công thức tính chu kì của dao động?

- Yêu cầu HS phát biểu kết luận vấn đề.

s = s0 cos(t + )

= ocos(t + )

Dao động của con lắc đơn với góc lệch

nhỏ là dao động điều hòa.

g

l

T = 22

l

g

- Phát biểu kết luận vấn đề: Chu kì dao

động của con lắc đơn được tính theo công

27

- Chính xác hóa nội dung kiến thức:

Khi dao động nhỏ (sin ), con lắc

đơn dao động với chu kì: 2l

Tg

- GV sử dụng TNTT kiểm chứng kết

quả tìm được bằng con đường suy

luận lý thuyết.

thức: 2l

Tg

; chu kì dao động của con

lắc phụ thuộc vào chiều dài l của con lắc,

không phụ thuộc khối lượng m của vật

nặng.

- Tiếp thu kiến thức mới và ghi nhớ.

- HS quan sát TN.

Hoạt động 5 (7 phút): Củng cố, vận dụng kiến thức

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV cho HS làm bài tập vật lí sau:

Tìm chiều dài của con lắc đơn có chu

kì 0,73 s ở nơi có gia tốc trọng trường

g=9,8 m/s2.

- Dùng TN khảo sát chu kì dao động

của con lắc đơn để kiểm tra kết quả

được suy ra từ bài tập vật lí đã cho.

- Làm bài tập theo sự định hướng và giúp

đỡ của GV.

- Quan sát TN để kiểm chứng lại kết quả.

4.4. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Dao động cưỡng bức. Cộng hưởng”

4.4.1. Tiến trình xây dựng kiến thức

ĐỀ XUẤT VẤN ĐỀ

- GV giới thiệu dụng cụ TN: các con lắc đơn, giá đỡ; cách bố trí TN.

- Nêu các bước tiến hành TN: kéo con lắc chủ lệch vị trí cân bằng, rồi thả cho

nó dao động không vận tốc đầu. Quan sát dao động của các con lắc còn lại ?

- HS nêu dự đoán hiện tượng trước khi tiến hành TN: các con lắc còn lại sẽ dao

động; con lắc cùng độ dài với con lắc chủ dao động với biên độ lớn nhất.

- Tiến hành TN cho HS quan sát.

- Kết quả TN: con lắc cùng độ dài với con lắc chủ dao động với biên độ lớn nhất.

- GV gợi ý, hướng HS phát biểu vấn đề: vì sao dao động của con lắc cùng độ

dài với con lắc chủ dần trở thành dao động có biên độ lớn nhất. Hiện tượng đó

gọi là gì ?

28

4.4.2. Tiến trình dạy học kiến thức

Mục tiêu

1. Về kiến thức

- Trình bày được thế nào là dao động cưỡng bức, hiện tượng cộng hưởng.

- Nêu được điều kiện để xảy ra cộng hưởng.

- Phân biệt được dao động cưỡng bức với dao động duy trì.

- Nêu được các ứng dụng của hiện tượng cộng hưởng trong thực tế.

2. Về kỹ năng

- Biết cách tiến hành TN, quan sát và giải thích được hiện tượng TN.

- Vận dụng hiện tượng cộng hưởng để giải các bài tập đơn giản.

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Kiểm chứng kết quả tìm được từ suy luận lí thuyết bằng TN:

- Đề xuất giải pháp: Lý thuyết và thực nghiệm chứng tỏ rằng: dao động cưỡng

bức là điều hòa (có dạng hình sin); Tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số

góc của ngoại lực; Biên độ của dao động cưỡng bức tỉ lệ thuận với biên độ F0

của ngoại lực và phụ thuộc vào tần số góc của ngoại lực.

+ Khi biên độ A dao động cưỡng bức đạt giá trị cực đại thì có hiện tượng cộng

hưởng.

+ Điều kiện để có hiện tượng cộng hưởng là = 0.

- Nội dung cần tiến hành TN kiểm tra: hiện tượng cộng hưởng.

- Bố trí TN và tiến hành TN.

- Từ kết quả TN, rút ra kết luận: con lắc có cùng độ dài với con lắc chủ dần trở

thành dao động có biên độ lớn nhất và cùng pha với dao động của con lắc chủ.

Hiện tượng này được gọi là hiện tượng cộng hưởng.

CỦNG CỐ VÀ VẬN DỤNG KIẾN THỨC

- Phát phiếu học tập cho HS, yêu cầu HS vận dụng các kiến thức vừa mới thu

nhận để trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập.

- GV giao nhiệm vụ về nhà cho HS: làm bài tập 2 trang 56 SGK và xem trước bài

“Tổng hợp dao động”.

- HS về nhà thực hiện nhiệm vụ học tập theo yêu cầu của GV.

Sơ đồ P 3.3. Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Dao động cưỡng bức.

Cộng hưởng”

29

- Vận dụng hiện tượng cộng hưởng để giải thích những trường hợp có lợi và

có hại trong đời sống.

3. Về thái độ

- Rèn luyện ý thức tự giác, chủ động trong học tập và lòng ham hiểu biết thông

qua hoạt động cá nhân, hợp tác nhóm.

- Hình thành lòng yêu thích môn học thông qua việc quan sát thí nghiệm, các

mô hình, các ứng dụng thực tiễn.

Chuẩn bị

1. Giáo viên

- TN về hiện tượng cộng hưởng.

- Phiếu học tập.

2. Học sinh

Ôn lại kiến thức về dao động tắt dần, dao động duy trì.

Tổ chức hoạt động dạy học

1. Ổn định lớp.

2. Kiểm tra bài cũ (5 phút).

3. Tiến trình lên lớp.

Hoạt động 1 (5 phút): Đề xuất vấn đề

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV giới thiệu dụng cụ TN, cách bố

trí TN như (hình bên).

- GV nêu các bước tiến hành TN: Kéo

con lắc chủ lệch vị trí cân bằng, rồi thả

cho nó dao động không vận tốc đầu. Quan

sát dao động của các con lắc còn lại ?

- Yêu cầu HS nêu dự đoán hiện tượng

trước khi tiến hành TN.

- GV tiến hành TN cho HS quan sát.

- GV gợi ý, hướng dẫn HS phát biểu vấn

- Nêu dự đoán hiện tượng: các con lắc sẽ

dao động.

- Quan sát TN.

- HS tiếp nhận vấn đề.

30

đề: vì sao dao động của con lắc cùng độ

dài với con lắc chủ dần trở thành dao

động có biên độ lớn nhất với dao động

của con lắc chủ. Hiện tượng đó gọi là gì ?

Hoạt động 2 (7 phút): Tìm hiểu dao động cưỡng bức

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

Xét vật ở vị trí cân bằng, vật chịu tác

dụng của ngoại lực F biến đổi điều hòa

theo thời gian: F = F0cost

Chuyển động của vật dưới tác dụng

của ngoại lực nói trên gồm hai giai đoạn

(hình 11.1 SGK).

- Khi vật dao động trong môi trường có

ma sát thì sau thời gian, dao động của

vật sẽ như thế nào?

- Để dao động được duy trì ta phải làm

như thế nào ?

- GV nhận xét các câu trả lời của HS.

Dưới tác dụng của ngoại lực tuần

hoàn làm cho dao động của vật được

duy trì và ổn định như hình 11.1 SGK.

- Dao động của vật trong giai đoạn ổn

định gọi là gì?

- Tần số dao động cưỡng bức như thế

nào so với tần số góc của ngoại lực?

- Biên độ dao động cưỡng bức như thế

nào so với biên độ của ngoại lực?

- GV nhận xét các câu trả lời của HS và

kết luận kiến thức.

- HS lắng nghe và quan sát hình 11.1

SGK.

Dao động sẽ tắt dần.

Tác dụng ngoại lực.

Dao động cưỡng bức là điều hòa.

Tần số góc của dao động cưỡng bức

bằng tần số góc của ngoại lực.

Biên độ của dao động cưỡng bức tỉ lệ

thuận với biên độ F0 của ngoại lực.

- HS tiếp thu kiến thức mới và ghi nhớ.

31

Hoạt động 3 (12 phút): Tìm hiểu cộng hưởng

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV định hướng, giúp đỡ HS:

- Dao động cưỡng bức là dao động gì?

- Biên độ của dao động cưỡng bức phụ

thuộc vào đại lượng nào trong biểu thức

ngoại lực F biến đổi điều hòa theo thời

gian?

- Khi nào thì xảy ra hiện tượng cộng

hưởng?

- Yêu cầu HS phát biểu kết luận vấn đề.

- Chính xác hóa nội dung kiến thức.

- Tiến hành TN minh họa kiến thức HS

vừa mới thu nhận được.

- HS suy nghĩ, trả lời:

+ Dao động cưỡng bức là dao động điều

hòa.

+ Biên độ của dao động cưỡng phụ

thuộc vào tần số góc của ngoại lực và

tỉ lệ thuận với biên độ F0 của ngoại lực.

Khi 0

- Phát biểu kết luận vấn đề: Hiện tượng

biên độ của dao động cưỡng bức đạt giá

trị cực đại khi tần số của lực cưỡng bức

bằng tần số riêng của hệ dao động gọi

là hiện tượng cộng hưởng.

- HS tiếp thu kiến thức mới và ghi nhớ.

- HS quan sát TN.

Hoạt động 4 (3 phút): Tìm hiểu ảnh hưởng của ma sát

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Nếu vật dao động trong một môi

trường có lực cản (ma sát) thì hiện

tượng cộng hưởng có xảy ra không và

biên độ của nó như thế nào khi không

có ma sát?

- GV nhận xét và kết luận kiến thức.

Hiện tượng cộng hưởng vẫn xãy ra khi

có ma sát của môi trường nhưng biên độ

dao động nhỏ hơn khi không có ma sát.

- Tiếp thu kiến thức mới và ghi nhớ.

Hoạt động 5 (5 phút): Phân biệt dao động cưỡng bức với dao động duy trì

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Yêu cầu HS đọc mục 4 SGK.

- So sánh dao động cưỡng bức và dao

động duy trì ?

- HS đọc mục 4 SGK

- HS suy nghĩ trả lời:

- Cả hai dao động xảy ra dưới tác dụng

32

- GV nhận xét và kết luận kiến thức.

của ngoại lực.

- Khi cộng hưởng, cả hai đều có tần số

góc gần bằng tần số góc riêng của hệ dao

động.

- Dao động cưỡng bức xảy ra dưới tác

dụng của ngoại lực độc lập, còn dao

động duy trì là dao động riêng được bù

năng lượng do một lực được điều khiển

bởi chính dao động ấy qua một cơ cấu

nào đó.

- HS tiếp thu kiến thức và ghi nhớ.

Hoạt động 6 (3 phút): Ứng dụng hiện tượng cộng hưởng

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Giới thiệu một số trường hợp cộng

hưởng có lợi và có hại.

- Lắng nghe, tiếp thu kiến thức mới và

ghi nhớ.

Hoạt động 7 (5 phút): Củng cố, vận dụng kiến thức

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV hệ thống lại các nội dung kiến

thức trọng tâm của bài học.

- GV phát phiếu học tập cho HS (phụ

lục).

- GV nhận xét các câu trả lời của HS.

- GV giao nhiệm vụ về nhà cho HS:

làm bài tập 2 trang 56 SGK và xem

trước bài Tổng hợp dao động.

- HS ghi nhận nội dung kiến thức trọng

tâm của bài học.

- HS vận dụng kiến thức trả lời các câu

hỏi trong phiếu học tập.

- HS thực hiện nhiệm vụ theo yêu cầu

của GV.

33

4.5. Tiến trình tổ chức dạy học bài “Giao thoa sóng”

4.5.1. Tiến trình xây dựng kiến thức

ĐỀ XUẤT VẤN ĐỀ

Bằng kinh nghiệm của bản thân, HS đã biết: khi có sóng lan truyền trên mặt

nước thì sẽ xuất hiện những gợn lồi xen kẽ với những gợn lõm. Hiện tượng gì sẽ xảy

ra khi hai sóng nước xuất phát từ hai nguồn dao động ? Để cho đơn giản, ta xét hai

nguồn dao động có cùng biên độ, cùng tần số và cùng pha.

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Kiểm chứng kết quả tìm được từ suy luận lí thuyết bằng TN:

- Đề xuất giải pháp: tìm dao động tổng hợp tại M do hai dao động từ S1 và S2 truyền đến.

+ Phương trình dao động do nguồn S1 truyền đến M: 1M

t dA cos 2

T

1u

+ Phương trình dao động do nguồn S2 truyền đến M:

22 M

t dA cos 2

T

u

+ Độ lệch pha của hai dao động tại M: = 2 1

2d d

+ Biên độ dao động tại M: MA 2A cos

2

+ Nếu hai dao động cùng pha thì biên độ động cực đại:

d2 – d1 = k ; với (k = 0, ±1, ±2…)

+ Nếu hai dao động ngược pha thì biên độ dao động cực tiểu:

d2 – d1 = (k+ ) ; với (k=0, ±1, ±2…)

- Nội dung cần tiến hành TN kiểm tra: Nếu hai dao động cùng pha thì biên độ dao

động cực đại, nếu hai dao động ngược pha thì biên độ dao động cực tiểu.

- Bố trí và tiến hành TN.

- Từ kết quả TN, rút ra kết luận: Hiện tượng hai sóng kết hợp, khi gặp nhau tại những

điểm xác định luôn luôn tăng cường nhau hoặc làm yếu nhau được gọi là sự giao thoa

của sóng.

34

4.5.2. Tiến trình dạy học kiến thức

Mục tiêu

1. Về kiến thức

- Viết được công thức tính biên độ tổng hợp, độ lệch pha, vị trí của các vân

giao thoa của hai sóng ngang cùng tần số, cùng pha trên mặt nước.

- Nêu được hiện tượng giao thoa của hai sóng.

- Nêu được điều kiện để có hiện tượng thoa.

2. Về kỹ năng

- Giải thích được hiện tượng giao thoa của hai sóng ngang cùng tần số, cùng

pha trên mặt nước .

- Vận dụng các công thức để xác định biên độ tổng hợp, độ lệch pha, vị trí của

các vân giao thoa của hai sóng ngang cùng tần số, cùng pha trên mặt nước.

3. Về thái độ

- Rèn luyện ý thức tự giác, chủ động trong học tập và lòng ham hiểu biết thông

qua hoạt động cá nhân, hợp tác nhóm.

- Hình thành lòng yêu thích môn học thông qua việc quan sát TN, các mô

hình, các ứng dụng thực tiễn.

Chuẩn bị

1. Giáo viên

TN về sự giao thoa sóng và sự nhiễu xạ của sóng.

2. Học sinh

Sơ đồ P 3.4. Tiến trình tổ chức HĐNT cho HS khi DH bài “Giao thoa sóng”

CỦNG CỐ, VẬN DỤNG KIẾN THỨC

- GV cho HS làm bài tập vật lí sau: Trong TN tạo vân giao thoa sóng trên mặt

nước, người ta dùng nguồn dao động có tần số 50 Hz và đo được tốc độ sóng trên

mặt nước là 50 cm/s. Xác định khoảng cách giữa hai vân tối liên tiếp nằm trên

đường nối hai tâm dao động.

- GV định hướng HS giải bài tập: khoảng cách giữa hai vân tối liên tiếp nằm trên

đường nối hai tâm dao động được tính theo công thức f

vd

22

- GV sử dụng TN về sự giao thoa sóng để kiểm tra kết quả của bài toán.

35

Ôn lại các kiến thức về sóng, phương trình sóng và sóng dừng.

Tổ chức hoạt động DH

1. Ổn định lớp.

2. Kiểm tra bài cũ (5 phút).

3. Tiến trình lên lớp.

Hoạt động 1 (5 phút): Đề xuất vấn đề

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

Bằng kinh nghiệm của bản thân,

HS đã biết: khi có sóng lan truyền trên

mặt nước thì sẽ xuất hiện những gợn lồi

xen kẽ với những gợn lõm. Hiện tượng

gì sẽ xảy ra khi hai sóng nước xuất phát

từ hai nguồn dao động ? Để cho đơn

giản, ta xét hai nguồn dao động có cùng

biên độ, cùng tần số và cùng pha.

- HS lắng nghe.

Hoạt động 2 (12 phút): Tìm hiểu sự giao thoa của hai sóng mặt nước

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

Dự đoán hiện tượng

Ta xét xem có hiện tượng gì xảy

ra khi có sự giao nhau giữa hai sóng

nước xuất phát từ hai nguồn dao động

S1 và S2 có cùng tần số, cùng pha và

biên độ không thay đổi trong quá trình

truyền sóng.

Xét một điểm M trên mặt nước

cách S1 một đoạn S1M = d1 và cách S2

một đoạn S2M = d2 như (Hình bên).

Các nguồn S1 và S2 dao động theo

phương trình:

u1= u2= Acost = tA cos 2

T

- Viết phương trình dao động do nguồn

1M

t dA cos 2

T

1u

M

d1 d2

S1 S2

36

S1 truyền đến M.

- Viết phương trình dao động do

nguồn S2 truyền đến M.

- Tìm độ lệch pha của hai dao động tại M.

GV hướng dẫn HS tìm phương

trình dao động tổng hợp tại M và biên

độ dao động tại M.

Biên độ dao động tại M:

2 1M

d dA 2A cos 2A cos

2

- Nếu hai dao động cùng pha thì hiệu

số đường đi và biên độ dao động tổng

hợp như thế nào ?

- Nếu hai dao động ngược pha thì hiệu

số đường đi và biên độ dao động tổng

hợp như thế nào ?

- Nhận xét và kết luận kiến thức.

- Yêu cầu HS trả lời câu hỏi C1, C2.

- Nhận xét câu trả lời của HS.

- Thế nào là hai nguồn kết hợp?

- Thế nào là hai sóng kết hợp?

- Hiện tượng hai sóng kết hợp gặp

nhau sẽ như thế nào?

22M

t dAcos2

T

u

Độ lệch pha: = 2 1

2d d

+ Nếu hai dao động cùng pha thì hiệu

đường đi của hai nguồn sóng truyền tới

bằng số nguyên lần bước sóng và biên độ

dao động tổng hợp cực đại.

d2 – d1 = k ; với (k = 0, ±1, ±2…)

+ Nếu hai dao động ngược pha thì hiệu

đường đi của hai nguồn sóng truyền tới

bằng số bán nguyên lần bước sóng thì

biên độ dao động tổng hợp cực tiểu.

d2 – d1 = (k+ ) ; với (k=0, ±1, ±2…)

- Tiếp thu kiến thức và ghi nhớ.

- Đọc và trả lời câu C1, C2.

- Hai dao động có cùng tần số và độ lệch

pha không thay đổi theo thời gian.

- Hai sóng do hai nguồn kết hợp tạo ra

gọi là sóng kết hợp.

- Hiện tượng hai sóng kết hợp khi gặp nhau

thì có những điểm ở đó chúng luôn luôn

tăng cường lẫn nhau hoặc triệt tiêu nhau

37

- Phát biểu kết luận vấn đề.

- Nhận xét và chính xác hóa kết luận

kiến thức.

- GV sử dụng TNTT tiến hành kiểm

chứng kết quả tìm được bằng con

đường suy luận lý thuyết.

(hình bên).

được gọi là hiện tượng giao thoa sóng.

- Tiếp thu kiến thức và ghi nhớ.

Hoạt động 3 (5 phút): Tìm hiểu điều kiện để có hiện tượng giao thoa

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

Ta đã biết hai sóng giao nhau xuất

phát từ hai nguồn dao động cùng

phương cùng tần số, có hiệu pha là

một hằng số.

- Điều kiện để có hiện tượng giao

thoa là gì ?

- HS trả lời câu hỏi C4.

- Nhận xét câu trả lời của HS.

- Hai nguồn dao động có cùng tần số, cùng

phương dao động và có độ lệch pha không

đổi theo thời gian.

- Trả lời câu C4.

Hoạt động 4 (3 phút): Tìm hiểu ứng dụng của hiện tượng giao thoa

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Đọc và trình bày ứng dụng của hiện

tượng giao thoa.

- Nhận xét và kết luận kiến thức.

- HS trình bày ứng dụng của hiện tượng

giao thoa.

- HS tiếp thu kiến thức mới và ghi nhớ.

Hoạt động 5 (8 phút): Tìm hiểu sự nhiễu xạ của sóng

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV bố trí và tiến hành TN, ta thấy trên

bể tạo sóng xuất hiện sự nhiễu xạ của

sóng (Hình bên).

- Quan sát TN.

38

Hoạt động 6 (7 phút): Củng cố, vận dụng kiến thức

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- GV cho HS làm bài tập vật lí sau:

Trong TN tạo vân giao thoa sóng trên

mặt nước, người ta dùng nguồn dao

động có tần số 50 Hz và đo được tốc độ

sóng trên mặt nước là 50 cm/s. Xác

định khoảng cách giữa hai vân tối liên

tiếp nằm trên đường nối hai tâm dao

động.

- GV sử dụng TN để kiểm tra kết quả

được suy ra từ bài tập vật lí đã cho.

- HS làm bài tập với sự định hướng và

giúp đỡ của GV.

- Quan sát TN và kiểm tra kết quả.

39

PHỤ LỤC 5

BẢNG THUYẾT MINH CỦA HỌC SINH VỀ

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THÍ NGHIỆM

1. Thí nghiệm tự tạo momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố

của khối lượng đối với trục quay

BẢNG THUYẾT MINH CỦA NHÓM 1

a. Mục đích thí nghiệm

Thí nghiệm minh họa momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố

khối lượng đối với trục quay.

b. Các nguyên vật liệu và dụng cụ

- 01 ống tuýt bằng sắt dài (10cm - 20cm) và đường kính 5,5cm.

- 01 hộp sáp nặn bằng đất sét (đồ chơi trẻ em).

- 01 chai keo dán 502.

c. Gia công, chế tạo dụng cụ

- Gia công 02 ống tuýt bằng sắt có chiều dài 4,5cm.

- Cắt 01 thanh nhôm có chiều dài 5,3cm và đường kính 0,7cm.

d. Lắp ráp thí nghiệm

- Lắp thanh nhôm vào bên trong vành tròn của ống tuýt bằng sắt có dán màu

trắng và thanh nhôm này được giữ cố định nhờ keo dán 502. Sau đó ta bố trí sáp nặn

ở vị trí gần và ngay trung điểm của thanh nhôm.

- Bố trí sáp nặn bằng nằm dọc theo vành tròn của ống tuýt bằng sắt có dán màu xanh.

e. Tiến hành thí nghiệm

- Kiểm tra khối lượng của hai vật nhờ cân đồng hồ hiện số, khối lượng 210g.

- Thí nghiệm được bố trí như (Hình 1).

Hình 1 Hình 2

40

- Thả cho hai vật lăn không trượt xuống mặt phẳng nghiêng. Quan sát chuyển

động của hai vật khi lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng.

- Quan sát kết quả TN: vật màu trắng lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng

trước vật màu xanh (Hình 2).

Giải thích

Dựa vào phương trình động lực học của vật rắn, ta có: M = I →

Do cùng chuyển động trên mặt nghiêng nên momen lực do trọng lực gây ra là

như nhau nhưng momen quán tính I1 của vật màu trắng nhỏ hơn momen quán tính I2

của vật màu xanh (I1 < I2) nên gia tốc góc của vật màu trắng lớn hơn gia tốc góc của

vật màu xanh, kết quả TN là vật màu trắng lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng trước

vật màu xanh.

BẢNG THUYẾT MINH CỦA NHÓM 2

a. Mục đích thí nghiệm

Thí nghiệm minh họa momen quán tính của vật rắn phụ thuộc vào sự phân bố

khối lượng đối với trục quay.

b. Các nguyên vật liệu và dụng cụ

- 01 ống nhựa dài (10cm - 20cm) và đường kính 8,5cm.

- 01 hộp sáp nặn bằng đất sét (đồ chơi trẻ em).

- 01 chai keo dán 502.

c. Gia công, chế tạo dụng cụ

- Gia công 02 ống nhựa có chiều dài 4,5cm.

- Cắt 01 thanh gỗ có chiều dài 8,3cm; đường kính 0,8cm.

d. Lắp ráp thí nghiệm

- Lắp thanh gỗ vào bên trong vành tròn của ống nhựa và thanh gỗ được giữ cố

định nhờ keo dán 502. Sau đó ta bố trí sáp nặn nằm dọc theo chiều dài của thanh gỗ

(vật màu đỏ).

- Ống nhựa còn lại ta bố trí sáp nặn nằm dọc theo vành tròn của ống

(vật màu xanh).

e. Tiến hành thí nghiệm

41

- Kiểm tra khối lượng của hai vật nhờ cân đồng hồ hiện số, khối lượng của hai

vật là 110g.

- Thí nghiệm được bố trí như (Hình 1).

- Thả cho hai vật lăn không trượt xuống mặt phẳng nghiêng. Quan sát chuyển

động của hai vật khi lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng.

- Quan sát kết quả TN, ta thấy: vật màu đỏ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng

trước vật màu xanh.

Giải thích

Dựa vào phương trình động lực học của vật rắn, ta có: M = I →

Do I1 momen quán tính của vật màu xanh lớn hơn momen quán tính I2 của vật

màu đỏ (I1 < I2 ). Từ đó suy ra gia tốc góc (1) của vật màu xanh nhỏ hơn gia tốc góc

(2) của vật màu đỏ, kết quả TN là vật màu đỏ lăn xuống chân mặt phẳng nghiêng

trước vật màu xanh.

2. Thí nghiệm tự tạo sự phản xạ của sóng

BẢNG THUYẾT MINH CỦA NHÓM 1

a. Mục đích thí nghiệm

Thí nghiệm minh họa sự phản xạ của sóng.

b. Các nguyên vật liệu và dụng cụ

- 01 bịch ống hút bằng nhựa;

- 01 cuộn băng keo màu.

c. Gia công, chế tạo dụng cụ

- Cắt 26 ống hút có chiều dài 22cm, sau đó đánh dấu vị trí trung điểm trên ống

hút nhờ thước đo độ dài.

- Cắt 02 băng keo dán màu có chiều dài 10 cm.

Hình 1 Hình 2

42

- Cắt 02 băng keo dán màu có chiều dài 80 cm.

d. Lắp ráp thí nghiệm

- Bố trí một băng keo dán màu có chiều dài 80cm trên mặt sàn nằm ngang và

được giữ cố định nhờ 2 băng keo dán màu có chiều dài 10 cm.

- Sau đó lần lượt lắp đặt các ống hút lên băng keo dán màu có chiều dài 80cm,

khoảng cách giữa các ống hút là 2cm. Khi lắp đặt thì vị trí trung điểm của các ống

hút và băng keo dán màu phải trùng nhau.

- Sau đó ta dán một miếng băng kéo màu có chiều dài 80cm để cố định các

ống hút.

e. Tiến hành thí nghiệm

- Thí nghiệm được bố trí như (Hình 1).

- Sau đó dùng tay tác dụng liên tục vào một đầu của ống hút. Quan sát dao

động của ống hút khi đến đầu cố định và sau khi gặp đầu cố định.

- Quan sát TN (Hình 2), ta thấy: Xuất hiện một sóng truyền tới đầu cố định

gọi là sóng tới. Sau đó dao động được truyền ngược lại tạo thành sóng phản xạ.

BẢNG THUYẾT MINH CỦA NHÓM 2

a. Mục đích thí nghiệm

Thí nghiệm minh họa sự phản xạ của sóng.

b. Các nguyên vật liệu và dụng cụ

- 01 bịt que bằng gỗ (2cmx15cm).

- 01 cuộn băng keo màu.

c. Gia công, chế tạo dụng cụ

- Đánh dấu vị trí trung điểm trên que gỗ nhờ thước đo độ dài.

- Cắt 02 băng keo dán màu có chiều dài 10 cm.

Hình 2

Hình 1

43

- Cắt 02 băng keo dán màu có chiều dài 80 cm.

d. Lắp ráp thí nghiệm

- Bố trí một băng keo dán màu có chiều dài 80cm trên mặt sàn nằm ngang và

được giữ cố định nhờ 2 băng keo dán màu có chiều dài 10 cm.

- Sau đó lần lượt lắp đặt các que gỗ lên băng keo dán màu có chiều dài 80cm,

khoảng cách giữa các que gỗ là 2,5cm. Khi lắp đặt thì vị trí trung điểm của các que

gỗ và băng keo dán màu phải trùng nhau.

- Sau đó ta dán một miếng băng kéo màu có chiều dài 80cm để cố định các

que gỗ.

e. Tiến hành thí nghiệm

- Thí nghiệm được bố trí như (Hình 1).

- Sau đó dùng tay tác dụng liên tục vào một đầu của que gỗ. Quan sát dao

động của que gỗ khi đến đầu cố định và sau khi gặp đầu cố định.

- Quan sát TN (Hình 2), ta thấy: Xuất hiện một sóng truyền tới đầu cố định

gọi là sóng tới. Sau đó dao động được truyền ngược lại tạo thành sóng phản xạ,

sóng phản xạ ngược pha với sóng tới ở điểm phản xạ.

Hình 1

Hình 2

44

PHỤ LỤC 6

ĐỀ KIỂM TRA

1. Đề kiểm tra 15 phút chương “Động lực học vật rắn”

Trường THPT…………………………..

ĐỀ THI TRẮC NGHIỆM

MÔN Vật lí

Thời gian làm bài: 15 phút;

(10 câu trắc nghiệm)

Mã đề thi 209

Họ và tên:........................................................

Lớp:....................

Câu 1: Momen quán tính của vật rắn không phụ thuộc vào

A. khối lượng của vật. B. vị trí trục quay của vật.

C. kích thước và hình dạng của vật. D. tốc độ góc của vật.

Câu 2: Một vận động viên trượt băng nghệ thuật, có thể tăng tốc độ quay từ

0,5 vòng/s lên 3 vòng/s. Nếu momen quán tính của người ấy lúc đầu là 4,6 kgm2 thì

lúc sau bằng bao nhiêu

A. 0,87kgm2. B. 0,77 kgm2. C. 0,57kgm2. D. 0,67kgm2.

Câu 3: Một quả bóng có khối lượng 100g được buộc vào một sợi dây. Lúc đầu quả

bóng được quay đều cho nó chuyển động tròn, bán kính 50cm với tốc độ góc 2

rad/s. Bỏ qua mọi ma sát. Tốc độ góc của quả bóng khi dây được kéo ngắn lại một

đoạn 10cm là

A. 5,1 rad/s. B. 2,1 rad/s. C. 3,12 rad/s. D. 4,2 rad/s.

Câu 4: Một chất điểm có khối lượng 100g chuyển động trên đường tròn, bán kính

50cm dưới tác dụng của một lực có momen lực là 0,6 N.m. Gia tốc góc của chất

điểm là

A. 15 rad/s2. B. 20 rad/s2. C. 24 rad/s2. D. 18 rad/s2.

Câu 5: Một khung nhôm có dạng như (hình a) quay quanh một trục cố định dưới

tác dụng của momen lực không đổi, bỏ qua mọi ma sát ảnh hưởng đến sự quay. Để

45

thay đổi hình dạng của khung, người ta tác dụng lên khung nhôm một lực F

(hình

b). Khi đó tốc độ quay của khung sẽ

A. tăng lên. B. Lúc đầu tăng, sau đó giảm dần bằng 0.

C. Giảm xuống. D. không thay đổi.

Câu 6: Một đĩa tròn đồng chất có bán kính 25cm, đĩa có thể quay xung quanh trục

đối xứng đi qua tâm và vuông góc với mặt phẳng đĩa. Đĩa chịu tác dụng của một

momen lực không đổi M = 3N.m. Sau 2s kể từ lúc đĩa bắt đầu quay, vận tốc góc của

đĩa là 24 rad/s. Momen quán tính của đĩa là

A. I = 1,85 kgm2. B. I = 3,60 kgm2. C. I = 7,5 kgm2. D. I = 0,25 kgm2.

Câu 7: Một nghệ sĩ trượt băng nghệ thuật đang thực hiện động tác quay tại chỗ trên

sàn băng (quay quanh một trục thẳng đứng từ chân đến đầu) với hai tay đang dang

theo phương ngang. Khi người này thực hiện nhanh động tác thu hai tay lại dọc theo

thân người thì

A. momen quán tính của người tăng, tốc độ góc trong chuyển động quay của người giảm.

B. momen quán tính của người tăng, tốc độ góc trong chuyển động quay của người tăng.

C. momen quán tính của người giảm, tốc độ góc trong chuyển động quay của người giảm.

D. momen quán tính của người giảm, tốc độ góc trong chuyển động quay của người tăng.

Câu 8: Khi lực tác dụng lên hai vật rắn với cùng momen lực M, vật nào có momen

quán tính I đối với trục quay lớn hơn thì gia tốc góc của vật thu được sẽ

A. lớn hơn. B. nhỏ hơn. C. bằng nhau. D. không xác định được.

Câu 9: Một người đứng trên một chiếc ghế đang quay, hai tay cầm hai quả tạ. Khi

người ấy dang tay theo phương ngang, ghế và người quay với tốc độ góc . Ma sát

ở trục quay nhỏ không đáng kể. Sau đó người ấy co tay lại kéo hai quả tạ vào gần

sát vai. Tốc độ góc mới của hệ “người + ghế”

Hình a Hình b

F

46

A. tăng lên. B. lúc đầu giảm sau đó bằng 0.

C. lúc đầu tăng, sau đó giảm dần bằng 0. D. giảm đi.

Câu 10: Ban đầu một vận động viên trượt băng nghệ thuật dang hai tay rộng đang thực

hiện động tác quay quanh một trục thẳng đứng đi qua trọng tâm của người đó. Bỏ qua

mọi ma sát ảnh hưởng đến sự quay. Sau đó vận động viên khép tay lại thì chuyển động

quay của người đó

A. nhanh hơn. B. không thay đổi. C. dừng ngay lại. D. chậm lại.

----------- HẾT ----------

Đáp án mã đề 209

Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Đáp án D B C C A D D B A A

2. Đề kiểm tra 15 phút chương “Sóng cơ”

Trường THPT…………………………..

ĐỀ THI TRẮC NGHIỆM

MÔN Vật lí

Thời gian làm bài: 15 phút;

(10 câu trắc nghiệm)

Mã đề thi 132

Họ và tên:.............................................................

Lớp:..............

Câu 1: Khi có sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi mà hai đầu được giữ cố định thì

khoảng cách giữa hai bụng sóng hoặc hai nút sóng liên tiếp bằng

A. một nửa bước sóng. B. một bước sóng.

C. một phần tư bước sóng. D. hai bước sóng.

Câu 2: Tại điểm phản xạ thì sóng phản xạ sẽ

A. ngược pha với sóng tới nếu vật cản cố định.

47

B. cùng pha với sóng tới nếu vật cản cố định.

C. luôn ngược pha với sóng tới.

D. ngược pha với sóng tới nếu vật cản tự do.

Câu 3: Gọi l là chiều dài của sợi dây. Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây

đối với hai đầu cố định là

A. 1

(2 )2 4

l n

. B. 1

( 1)2

l n . C. (2 1)4

l n

. D. 2

l n

.

Câu 4: Tiến hành thí nghiệm sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi với hai đầu cố định,

người ta thấy trong khoảng giữa hai đầu của dây có 3 điểm luôn đứng yên. Biết chiều

dài của dây là l = 1,6m, tốc độ truyền sóng trên dây là v = 48m/s. Tần số dao động của

dây là

A. 60Hz. B. 50Hz. C. 90 Hz. D. 75Hz.

Câu 5: Ta quan sát thấy hiện tượng gì trên một sợi dây khi có sóng dừng?

A. tất cả các phần tử của dây đều đứng yên.

B. tất cả các phần tử trên dây đều dao động với biên độ cực đại.

C. tất cả các phần tử trên dây đều chuyển động với cùng tốc độ.

D. trên dây có những bụng sóng xen kẽ với nút sóng.

Câu 6: Có thể thay đổi yếu tố nào mà không làm ảnh hưởng đến kết quả sóng dừng

trên một sợi dây đàn hồi?

A. tần số của sóng. B. chiều dài của dây.

C. sức căng dây. D. phương của dây.

Câu 7: Hiện tượng giao thoa là hiện tượng

A. giao nhau của hai sóng tại một điểm trong môi trường.

B. cộng hưởng của hai sóng kết hợp truyền trong môi trường.

C. các sóng triệt tiêu khi gặp nhau.

D. hai sóng kết hợp, khi gặp nhau có những điểm chúng luôn tăng cường nhau,

có những điểm chúng luôn triệt tiêu nhau.

Câu 8: Sóng dừng xảy ra trên một dây dài 11cm với đầu A cố định, B tự do và

khoảng cách giữa 2 nút sóng liên tiếp bằng 2cm. Khi đó sóng dừng trên dây có

A. 6 bụng, 6 nút. B. 5 bụng, 5 nút. C. 5 bụng, 4 nút. D. 4 bụng, 5 nút.

48

Câu 9: Trong thí nghiệm tạo vân giao thoa sóng trên mặt nước, người ta dùng nguồn

dao động có tần số 100Hz và đo được khoảng cách giữa hai vân tối liên tiếp nằm trên

đường nối hai tâm dao động là 2mm. Tốc độ sóng trên mặt nước là bao nhiêu?

A. v = 0,2m/s B. v = 0,4m/s. C. v = 0,6m/s. D. v = 0,8m/s.

Câu 10: Sóng dừng được tạo thành bởi

A. sự giao thoa của một sóng tới và sóng phản xạ của nó truyền cùng phương, ngược chiều.

B. sự giao thoa của một sóng tới và sóng phản xạ của nó truyền cùng phương, cùng chiều.

C. sự tổng hợp của sóng tới và sóng phản xạ truyền theo hai phương vuông góc nhau.

D. sự giao thoa của hai sóng kết hợp trong không gian.

---------------------------------HẾT-----------------------------

Đáp án mã đề 132

Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Đáp án A A D A D D D A B A

3. Đề kiểm tra 45 phút chương “Dao động cơ” và “sóng cơ”

Trường THPT…………………………..

ĐỀ THI TRẮC NGHIỆM

MÔN Vật lí

Thời gian làm bài: 45 phút;

(30 câu trắc nghiệm)

Mã đề thi 132

Họ và tên:..........................................................................

Lớp:...............................................................................

Câu 1: Một người quan sát một chiếc phao trên mặt biển thấy nó nhô lên cao 10

lần trong 18s, khoảng cách giữa hai ngọn sóng kề nhau là 2m. Tốc độ truyền sóng

trên mặt biển là

A. v = 2m/s. B. v = 1m/s. C. v = 8m/s. D. v = 4m/s.

49

Câu 2: Một ống trụ có chiều dài 1m. Ở một đầu ống có một píttông để có thể điều

chỉnh chiều dài cột khí trong ống. Đặt một âm thoa dao động với tần số 660Hz ở

gần đầu hở của ống. Tốc độ âm trong không khí là 330m/s. Để có cộng hưởng âm

trong ống ta phải điều chỉnh ống đến độ dài

A. l = 0,75m. B. l = 0,50m. C. l = 25,0cm. D. l = 12,5cm.

Câu 3: Con lắc lò xo gồm vật khối lượng m và lò xo có độ cứng k chu kỳ dao động

của con lắc là

A. k

m2T . B.

l

g2T . C.

m

k2T . D.

g

l2T .

Câu 4: Cho hai dao động đều hòa cùng phương có các phương trình lần lượt là:

1 1 cos ( )x A t cm và 2 2 cos( )( )2

x A t cm

. Biên độ tổng hợp của hai dao động

A. 2 21 2A A . B. 2 2

1 2A A A . C. 1 2A A A . D. A = A1+A2.

Câu 5: Trong thí nghiệm tạo vân giao thoa sóng trên mặt nước, người ta dùng nguồn

dao động có tần số 100Hz và đo được khoảng cách giữa hai vân tối liên tiếp nằm trên

đường nối hai tâm dao động là 4mm. Tốc độ sóng trên mặt nước là bao nhiêu?

A. v = 0,2m/s. B. v = 0,8m/s. C. v = 0,4m/s. D. v = 0,6m/s.

Câu 6: Con lắc đơn gồm vật nặng có khối lượng m treo vào sợi dây có chiều dài l

tại nơi có gia tốc trọng trường g, dao động điều hòa với chu kỳ T phụ thuộc vào

A. m và l. B. m, l và g. C. m và g. D. l và g.

Câu 7: Bước sóng là

A. khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động ngược pha.

B. khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha.

C. khoảng cách giữa hai điểm của sóng có li độ bằng không ở cùng một thời điểm.

D. quãng đường sóng truyền đi được trong một giây.

Câu 8: Một chất điểm dao động điều hòa trên trục 0x theo phương trình

)(4cos5 cmtx , x tính bằng cm, t tính bằng giây. Xác định vận tốc của chất điểm,

tại thời điểm t = 5s.

A. 0cm/s. B. 5cm/s. C. – 20cm/s. D. 20 cm/s.

Câu 9: Một vật khối lượng m = 1kg dao động điều hòa theo phương ngang với chu

kì T = 2s. Vật qua vị trí cân bằng với vận tốc 10cm/s. Chọn t = 0 là lúc vật qua vị

50

trí cân bằng theo chiều dương. Tại thời điểm t = 0,5s thì lực hồi phục tác dụng lên

vật có giá trị bao nhiêu?

A. 1N. B. 10N. C. 0,1N. D. 5N.

Câu 10: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B

dao động với tần số f = 16Hz. Tại một điểm M cách các nguồn A, B những khoảng

d1= 30cm, d2 = 25,5cm, sóng có biên độ cực đại. Giữa M và đường trung trực có 2

dãy cực đại khác. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là bao nhiêu?

A. v = 36cm/s. B. v = 24m/s. C. v = 24cm/s. D. v = 36m/s.

Câu 11: Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi

A. tần số của lực cưỡng bức lớn hơn tần số riêng của hệ dao động.

B. tần số của lực cưỡng bức nhỏ hơn tần số riêng của hệ dao động.

C. tần số của lực cưỡng bức gần bằng tần số riêng của hệ dao động.

D. tần số của lực cưỡng bức bằng với tần số riêng của hệ dao động.

Câu 12: Tần số dao động nhỏ của con lắc đơn được xác định bằng công thức

A. f = l

g2 . B. f =

g

l

2

1. C. f =

g

l2 . D. f =

l

g

2

1.

Câu 13: Tìm phát biểu sai.

A. tần số con lắc đơn dao động nhỏ tỉ lệ với căn bậc hai của gia tốc trọng trường.

B. tần số con lắc đơn tỉ lệ với căn bậc hai khối lượng của nó.

C. chu kì con lắc đơn dao động nhỏ tỉ lệ với căn bậc hai chiều dài của nó.

D. chu kì con lắc đơn dao động nhỏ không phụ thuộc biên độ dao động.

Câu 14: Một dây đàn dài 40cm, căng ở hai đầu cố định, khi dây dao động với tần số

600Hz ta quan sát trên dây có sóng dừng với hai bụng sóng. Tốc độ sóng trên dây là

A. v = 79,8m/s. B. v = 120m/s. C. v = 240m/s. D. v = 480m/s.

Câu 15: Sóng cơ học lan truyền trong môi trường đàn hồi với tốc độ v không đổi,

khi tăng tần số sóng lên 2 lần thì bước sóng

A. tăng 4 lần. B. tăng 2 lần. C. giảm 2 lần. D. không đổi.

Câu 16: Hai dao động điều hòa cùng phương, cùng chu kỳ có phương trình lần lượt

là: cmtx )3

10cos(41

; cmtx )10cos(22 . Phương trình dao động tổng hợp

của hai dao động trên là:

51

A. cmtx )10cos(32 . B. cmtx )4

10cos(4

.

C. cmtx )2

10cos(32

. D. cmtx )4

10cos(2

.

Câu 17: Chọn câu đúng. Hiện tượng giao thoa là hiện tượng

A. hai sóng , khi gặp nhau có những điểm chúng luôn tăng cường nhau, có những

điểm chúng luôn triệt tiêu nhau.

B. cộng hưởng của hai sóng kết hợp truyền trong môi trường.

C. giao nhau của hai sóng tại một điểm trong môi trường.

D. các sóng triệt tiêu khi gặp nhau.

Câu 18: Một chất điểm có khối lượng m = 200g dao dộng điều hòa với phương

trình x = 5cos(10t+2

) cm. Tốc độ của chất điểm khi lực tác dụng lên chất điểm có

độ lớn 0,8N là

A. ± 300cm/s. B. 30cm/s. C. -30cm/s. D. ± 30cm/s.

Câu 19: Dao động điều hoà là

A. một dao động được mô tả bằng một định luật dạng sin hay cos đối với thời gian.

B. những chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần

quanh một vị trí cân bằng.

C. những chuyển động có trạng thái chuyển động được lặp lại như cũ sau những

khoảng thời gian bằng nhau.

D. một dao động có biên độ phụ thuộc vào tần số riêng của hệ dao động.

Câu 20: Một con lắc đơn có chu kỳ 1s khi dao động ở nơi có g = 2 m/s2. Chiều dài

con lắc là

A. 100cm. B. 25cm. C. 50cm. D. 60cm

Câu 21: Để hai sóng kết hợp giao thoa triệt tiêu nhau tại một điểm thì chúng phải có

A. hiệu đường đi từ hai nguồn bằng một số nửa nguyên lần bước sóng.

B. cùng biên độ và hiệu đường đi từ hai nguồn bằng một số lẻ lần nửa bước sóng.

C. hiệu đường đi từ hai nguồn bằng một số nguyên lần bước sóng.

D. cùng biên độ và hiệu đường đi từ hai nguồn bằng một số nguyên lần nửa bước sóng.

Câu 22: Chọn câu đúng: Có thể thay đổi yếu tố nào mà không làm ảnh hưởng đến

kết quả sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi?

A. tần số của sóng. B. phương của dây. C. sức căng dây. D. chiều dài của dây.

52

Câu 23: Một sóng âm truyền từ không khí vào nước. Sóng âm đó ở hai môi trường có

A. cùng biên độ. B. cùng bước sóng.

C. cùng tần số. D. cùng vận tốc truyền.

Câu 24: Độ to của âm gắn liền với

A. tần số âm. B. biên độ dao động của âm.

C. mức cường độ âm. D. cường độ âm.

Câu 25: Một con lắc lò xo có quả cầu khối lượng 200g, dao động với phương trình

x = 6cos(20t)(cm). Xác định chu kỳ, tần số dao động của con lắc.

A. f = 100Hz; T = 0,01s. B. f = 5Hz; T = 0,2s.

C. f = 1Hz; T = 1s. D. f = 10Hz; T = 0,1s.

Câu 26: Một con lắc đơn dài l = 64cm dao động tại một nơi có g = 10m/s2, lấy 2=

10. Số dao động toàn phần con lắc thực hiện được trong 3 phút 20 giây là

A. 180. B. 225. C. 200. D. 125.

Câu 27: Tại điểm phản xạ thì sóng phản xạ

A. ngược pha với sóng tới nếu vật cản cố định.

B. luôn ngược pha với sóng tới.

C. ngược pha với sóng tới nếu vật cản tự do.

D. cùng pha với sóng tới nếu vật cản cố định.

Câu 28: Tìm biểu thức đúng để xác định pha ban đầu của dao động tổng hợp hai dao

động điều hòa cùng phương, cùng tần số có biên độ A1, A2 và pha ban đầu 1, 2

A. tan =2211

2211

cossin

sincos

AA

AA

. B. tan =

2211

2211

sinsin

coscos

AA

AA

.

C. tan =2211

2211

sincos

cossin

AA

AA

. D. tan =

2211

2211

coscos

sinsin

AA

AA

.

Câu 29: Loa của một máy thu thanh gia đình có công suất tối đa 3,14W. Biết cường

độ âm chuẩn là I0 = 10-12W/m2, lấy = 3,14. Mức cường độ âm lớn nhất do loa đó

tạo ra tại một điểm cách máy 50m là

A. 10B B. 8dB. C. 8B. D. 10dB.

Câu 30: Trong khoảng thời gian t con lắc có chiều dài l thực hiện 120 dao động.

Khi độ dài của con lắc tăng thêm 74,7cm thì trong cùng khoảng thời gian t như

trên, con lắc thực hiện 60 dao động. Độ dài ban đầu của con lắc là

A. 74,7cm B. 37,4cm C. 24,9cm D. 49,8cm

53

----------- HẾT ----------

Đáp án mã đề 132

Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Đáp án B D A B B D B A A B

Câu 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Đáp án D D B C C C A D A B

Câu 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Đáp án A B C C D D A D C C

54

PHỤ LỤC 7

MỘT SỐ HÌNH ẢNH TNSP

GV hướng dẫn HS tiến hành TN

GV tiến hành TN sóng dừng

HS làm bài kiểm tra 1 tiết

HS nêu dự đoán hiện tượng TN

HS tiến hành TN với ghế xoay

GV sử dụng TNTT đề xuất vấn đề