Tài liệu Phương pháp tiến hành các thí nghiệm vật lí lớp 10 ban cơ bản

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC LÊ VĂN DŨNG PHƢƠNG PHÁP TIẾN HÀNH CÁC THÍ NGHIỆM VẬT LÍ LỚP 10 BAN CƠ BẢN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Sơn La, năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC LÊ VĂN DŨNG PHƢƠNG PHÁP TIẾN HÀNH CÁC THÍ NGHIỆM VẬT LÍ LỚP 10 BAN CƠ BẢN Chuyên ngành: Phƣơng pháp dạy học KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngƣời hƣớng dẫn: GV. Phan Toàn Sơn La, năm 2014 LỜI CẢM ƠN Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo Phan Toàn – giảng viên khoa Toán - Lí - Tin trường đại học Tây Bắc đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành khóa luận. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới phòng Khoa học công nghệ và hợp tác Quốc tế, trung tâm thông tin-thư viện Trường ĐHTB, các thầy cô trong khoa Toán - Lí - Tin, cùng các thầy cô trong tổ Vật Lí trường đại học Tây Bắc, các thầy cô giáo ở các trường THPT Thạch Kiệt, THPT Tuần Giáo, THPT Phù Yên, THPT Thuận Châu, THPT số 2 Văn Bàn, THPT Mường La đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện khóa luận. Đồng thời tôi xin cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè, các bạn sinh viên lớp K51 ĐHSP Vật lí đã động viên đóng góp ý kiến và đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi làm khóa luận này. Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn để khóa luận được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Sơn La, tháng 4 năm 2014 Người thực hiện Lê văn Dũng Lớp K51 ĐHSP Vật Lí Các từ viết tắt trong khóa luận Viết là Nghĩa là CĐSP Cao đẳng Sư phạm CNH - HĐH Công nghiệp hóa hiện đại hóa ĐCNN Độ chia nhỏ nhất ĐHTB Đại học Tây Bắc ĐHSP Đại học Sư phạm HS - GV Học sinh, Giáo viên NXB ĐHSP Nhà xuất bản Đại học Sư phạm NXB ĐHSP Nhà xuất bản Đại học Sư phạm THPT Trung học phổ thông SGK Sách giáo khoa MỤC LỤC PHẦN I: MỞ ĐẦU .............................................................................................. 1 1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 1 2. Mục đích nghiên cứu ....................................................................................... 3 3. Đối tƣợng nghiên cứu và khách thể nghiên cứu ........................................... 3 3.1. Đối tượng nghiên cứu. .................................................................................... 3 3.2. Khách thể nghiên cứu. .................................................................................... 3 4. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................ 3 4.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết ................................................................. 3 4.2. Phương pháp điều tra .................................................................................... 4 4.3. Phương pháp thực nghiệm ............................................................................. 4 4.4. Phương pháp thống kê toán học. ................................................................... 4 4.5. Phương pháp hệ thống hóa kiến thức. ........................................................... 4 5. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 4 6. Giả thiết khoa học............................................................................................ 5 7. Đóng góp của khóa luận ................................................................................. 5 8. Cấu trúc của khóa luận................................................................................... 5 PHẦN II. NỘI DUNG ......................................................................................... 6 CHƢƠNG I. CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ TRONG DẠY HỌC Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG ..................................................................... 6 I. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ......................................... 6 1. Thí nghiện vật lí ............................................................................................... 6 2. Đặc điểm của thí nghiệm vật lý ...................................................................... 6 3. Sự khác nhau cơ bản của thí nghiệm và quan sát tự nhiên ........................ 7 II. SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG ...................................................................................................... 7 1. Vai trò của thí nghiệm vật lí trong dạy học .................................................. 7 2. Chức năng (tác dụng) của thí nghiệm vật lí .................................................. 8 3. Các loại thí nghiệm trong dạy học ................................................................. 9 III. CÁC YÊU CẦU KHI TIẾN HÀNH CÁC THÍ NGHIỆM VẬT LÍ Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG ................................................................................. 10 1. Những yêu cầu chung về việc sử dụng thí nghiệm ..................................... 10 2. Yêu cầu đối với thí nghiệm biểu diễn của giáo viên ................................... 11 3. Yêu cầu đối với thí nghiệm trực diện của học sinh .................................... 11 4. Yêu cầu đối với thí nghiệm thực hành của học sinh .................................. 12 CHƢƠNG II. CƠ SỞ THỰC TIỄN VỀ THÍ NGHIỆM VẬT LÍ LỚP 10 .. 13 1. Khái quát về chƣơng trình và sách giáo khoa vật lí lớp 10 ban cơ bản ....... 13 2. Thực tiễn về thí nghiệm vật lí ....................................................................... 13 2.1. Trường THPT Thạch Kiệt ............................................................................ 13 2.2. Trường THPT Minh Đài............................................................................... 14 2.3. Trường THPT Văn Miếu .............................................................................. 15 2.4. Trường THPT số 2 Văn Bàn......................................................................... 16 2.5. Trường THPT Phù Yên................................................................................. 17 2.6. Trường THPT Trung Nghĩa ......................................................................... 18 2.7. Trường THPT Thành Phố Điện Biên Phủ .................................................... 19 2.8. Trường THPT Mai Sơn ................................................................................ 20 CHƢƠNG III. CÁCH TIẾN HÀNH CÁC THÍ NGHIỆM TRONG CHƢƠNG TRÌNH VÀ SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÍ LỚP 10 (BAN CƠ BẢN) ............ 22 I. CÁC THÍ NGHIỆM CƠ HỌC ..................................................................... 22 1. Khảo sát chuyển động thẳng đều của viên bi trên máng ngang ............... 22 1.1. Mục đích ....................................................................................................... 22 1.2. Cơ sở lý thuyết. ............................................................................................. 22 1.3. Dụng cụ thí nghiệm ..................................................................................... 23 1.4. Lắp ráp thí nghiệm ....................................................................................... 24 1.5. Tiến hành thí nghiệm .................................................................................... 24 1.5.1. Chứng minh chuyển động của viên bi trên máng ngang P là chuyển động thẳng đều.............................................................................................................. 24 1.5.2. Khảo sát các tính chất của chuyển động thẳng đều của viên bi trên máng ngang P................................................................................................................ 25 1.5.3. Xác định tốc độ của viên bi chuyển động thẳng đều trên máng ngang P ....... 26 1.6. Những điều cần chú ý ................................................................................... 26 1.7. Kết quả thí nghiệm ....................................................................................... 26 2. Khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều của viên bi trên máng nghiêng. Xác định vận tốc, gia tốc. .................................................................................. 27 2.1. Mục đích thí nghiệm ..................................................................................... 27 2.2. Cơ sở lí thuyết............................................................................................... 27 2.3. Dụng cụ thí nghiệm ..................................................................................... 29 2.4. Lắp ráp thí nghiệm ....................................................................................... 29 2.5. Tiến hành thí nghiệm .................................................................................... 31 2.5.1. Khảo sát chuyển động thẳng nhanh dần đều dựa vào bảng tính tỉ số s t2 …………. ....................................................................................................... 31   2.5.2. Khảo sát chuyển động nhanh dần đều dựa vào đồ thị s  f t 2 . ............. 31 2.6. Kết quả thí nghiệm ....................................................................................... 31 3. Tổng hợp hai lực đồng quy. .......................................................................... 32 3.1. Mục đích thí nghiệm. .................................................................................... 32 3.2. Cơ sở lý thuyết. ............................................................................................. 32 3.3. Dụng cụ thí nghiệm. ..................................................................................... 33 3.4. Lắp ráp thí nghiệm. ...................................................................................... 33 3.5. Tiến hành thí nghiệm. ................................................................................... 34 3.6. Kết quả thí nghiệm ....................................................................................... 35 3.7. Những điểm cần chú ý .................................................................................. 35 4. Xác định hợp lực của hai lực song song ...................................................... 36 4.1. Mục đích thí nghiệm ..................................................................................... 36 4.2. Cơ sở lý thuyết .............................................................................................. 36 4.3. Dụng cụ thí nghiệm ..................................................................................... 36 4.4. Lắp ráp thí nghiệm ....................................................................................... 37 4.5. Tiến hành thí nghiệm .................................................................................... 37 3.5. Những điều cấn chú ý ................................................................................... 38 4.6. Kết quả thí nghiệm ....................................................................................... 38 5. Khảo sát chuyển động rơi tự do ................................................................... 39 5.1. Mục đích thí nghiệm ..................................................................................... 39 5.2. Cơ sở lí thuyết .............................................................................................. 39 5.3. Dụng cụ thí nghiệm ...................................................................................... 39 5.4. Lắp ráp thí nghiệm ....................................................................................... 40 5.5. Tiến hành thí nghiệm .................................................................................... 41 5.6. Kết quả thí nghiệm ....................................................................................... 42 5.7. Những điều cần chú ý ................................................................................... 42 6. Khảo sát chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng. Xác định hệ số ma sát trƣợt........................................................................................................ 43 6.1. Mục đích thí nghiệm ..................................................................................... 43 6.2. Cơ sở lí thuyết .............................................................................................. 43 6.3. Dụng cụ thí nghiệm ...................................................................................... 44 6.4. Lắp ráp thí nghiệm ....................................................................................... 44 6.5. Tiến hành thí nghiệm .................................................................................... 45 6.6. Kết quả thí nghiệm ....................................................................................... 46 6.7. Những điều cần chú ý khi làm thí nghiệm .................................................... 46 7. Khảo sát lực đàn hồi. Nghiệm định luật Húc ............................................. 48 7.1. Mục đích thí nghiệm ..................................................................................... 48 7.2. Cơ sở lí thuyết............................................................................................... 48 7.3. Dụng cụ thí nghiệm ...................................................................................... 48 7.4. Lắp ráp thí nghiệm ....................................................................................... 49 7.5. Tiến hành thí nghiệm .................................................................................... 49 7.6. Kết quả thí nghiệm ....................................................................................... 50 8. Khảo sát sự cân bằng của vật rắn có trục quay cố định. Nghiệm quy tắc mô men lực ......................................................................................................... 51 8.1. Mục đích thí nghiệm ..................................................................................... 51 8.2. Cơ sở lí thuyết............................................................................................... 51 8.3. Dụng cụ thí nghiệm ...................................................................................... 52 8.4. Lắp ráp thí nghiệm ....................................................................................... 52 8.5. Tiến hành thí nghiệm .................................................................................... 52 8.6. Kết quả thí nghiệm ....................................................................................... 54 9. Khảo sát lực quán tính li tâm trong chuyển động quay của vật rắn........ 55 9.1. Mục đích thí nghiệm ..................................................................................... 55 9.2. Cơ sở lí thuyết .............................................................................................. 55 9.3. Dụng cụ thí nghiệm ...................................................................................... 56 9.4. Tiến hành thí nghiệm ................................................................................... 56 9.5. Kết quả thí nghiệm ....................................................................................... 59 9.6. Những điều cần chú ý ................................................................................... 59 II. CÁC THÍ NGHIỆM NHIỆT HỌC............................................................. 60 1. Khảo sát quá trình đẳng nhiệt của chất khí. Nghiệm định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt .............................................................................................................. 60 1.1. Mục đích thí nghiệm ..................................................................................... 60 1.2. Cơ sở lý thuyết .............................................................................................. 60 1.3. Dụng cụ thí nghiệm ..................................................................................... 61 1.4. Lắp ráp thí nghiệm ....................................................................................... 61 1.5. Tiến hành thí nghiệm .................................................................................... 62 1.6. Kết quả thí nghiệm ....................................................................................... 62 1.7. Những điểm cần chú ý .................................................................................. 63 2. Khảo sát quá trình đẳng tích của chất khí. Nghiệm định luật Sác-lơ ...... 63 2.1. Mục đích thí nghiệm ..................................................................................... 63 2.2. Cơ sở lí thuyết............................................................................................... 63 2.3. Dụng cụ thí nghiệm .................................................................................... 64 2.4. Tiến hành thí nghiệm .................................................................................... 64 2.5. Kết quả thí nghiệm ....................................................................................... 65 3. Thí nghiệm thiết lập phƣơng trình trạnh thái của khí lí tƣởng................ 65 3.1. Mục đích thí nghiệm ..................................................................................... 65 2.2. Cơ sở lí thuyết............................................................................................... 65 2.3. Dụng cụ thí nghiệm ...................................................................................... 66 3.4. Lắp ráp thí nghiệm ...................................................................................... 66 3.5. Tiến hành thí nghiệm .................................................................................... 67 3.6. Kết quả thí nghiệm ....................................................................................... 67 4. Quan sát các hiện tƣợng bề mặt của chất lỏng. Hiện tƣợng dính ƣớt và không dính ƣớt................................................................................................... 68 4.1. Mục đích thí nghiệm ..................................................................................... 68 4.2. Dụng cụ thí nghiệm ..................................................................................... 68 4.3. Tiến hành thí nghiệm .................................................................................... 68 5. Khảo sát hiện tƣợng căng mặt ngoài của chất lỏng. Xác định hệ số căng mặt ngoài ............................................................................................................ 70 5.1. Mục đích thí nghiệm ..................................................................................... 70 5.2. Cơ sở lí thuyết .............................................................................................. 70 5.3. Dụng cụ thí nghiệm ..................................................................................... 71 5.4. Lắp ráp thí nghiệm ....................................................................................... 71 5.5. Tiến hành thí nghiệm .................................................................................... 72 5.6. Những điều cần chú ý ................................................................................... 73 5.7. Kết quả thí nghiệm ....................................................................................... 74 5.8. Câu hỏi kiểm tra ........................................................................................... 75 CHƢƠNG IV: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ................................................. 77 I. MỤC ĐÍCH VÀ PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM................................ 77 1. Mục đích thực nghiệm .................................................................................. 77 2. Phƣơng pháp thực nghiệm ........................................................................... 77 II. Nội dung thực nghiệm.................................................................................. 77 1. Thực nghiệm tại trƣờng THPT Thạch Kiệt................................................ 77 2. Thực nghiệm tại trƣờng THPT Tuần Giáo. ............................................... 79 3. Thực nghiệm tại trƣờng THPT số 2 Văn Bàn ............................................ 80 4. Thực nghiệm tại một số trƣờng THPT ....................................................... 80 5. Đánh giá chung .............................................................................................. 81 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ............................................................ 83 1. Kết luận .......................................................................................................... 83 2. Đề nghị ............................................................................................................ 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 85 PHẦN I: MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Chúng ta đang sống trong thời kì mà trình độ khoa học kĩ thuật và công nghệ phát triển như vũ bão. Để hòa nhịp phát triển chung của thế giới thì chúng ta phải nỗ lực phấn đấu không ngừng. Vì vậy giáo dục đóng vai trò tiên phong trong công cuộc đào tạo nguồn nhân lực. Cũng như các nước trên thế giới Việt Nam đang trong thời kì CNH-HĐH đất nước hòa nhập với tất cả các nước trên toàn thế giới, đặc biệt là khu vực Châu Á Thái Bình Dương. Vì vậy nhiệm vụ đặt ra cho ngành giáo dục hết sức nặng nề, phải đào tạo đội ngũ, nguồn nhân lực để đáp ứng nhu cầu tuyển dụng ngày nay. Nhiệm vụ đó đặt ra cho ngành phải đổi mới đồng bộ mục đích, nội dung, phương pháp, phương tiện dạy học có như vậy ngành giáo dục mới có thể đảm bảo tốt nhiệm vụ của nghị quyết TW 2 khóa VIII về đổi mới giáo dục và đào tạo con người mới hiện nay. Trong chương trình phổ thông, môn Vật lí có vai trò quan trọng trong việc thực hiện phương pháp giáo dục phổ thông. Việc giảng dạy môn Vật lí có nhiệm vụ cung cấp cho HS một hệ thống kiến thức cơ bản, bước đầu hình thành ở HS những kĩ năng và thói quen làm việc khoa học, góp phần hình thành ở học sinh những năng lực nhận thức, năng lực hành động và các phẩm chất nhân cách mà giáo dục đã đề ra. Ngoài ra môn Vật lí còn có thể hình thành ở HS niềm tin về bản chất khoa học tự nhiên cũng như khả năng nhận thức của con người, vật lý đã giúp con người cải tạo thế giới tự nhiên và phục vụ con người. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, vật lý đã có nhiều bước tiến nhảy vọt khẳng định vai trò của một ngành khoa học quan trọng giúp con người cải tạo hoàn thiện đối với tự nhiên. Vật lí với đặc thù của môn vật lí là môn khoa học tự nhiên thì việc tiến hành thí nghiệm trong các giờ học trên lớp và trong các giờ thực hành là rất cần thiết. Vì vậy việc sử dụng thí nghiệm vào dạy học vật lí ở trường THPT không chỉ là việc bắt buộc, mà nó còn là biện pháp quan trọng giúp nâng cao chất lượng dạy và học, góp phần tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh. 1 Trong dạy học vật lí việc khai thác hiệu quả vai trò của thí nghiệm vật lí là một trong những vấn đề hết sức cần thiết vì thí nghiệm có vai trò rất quan trọng trong khoa học nói chung và trong dạy học vật lí nói riêng. Thí nghiệm là nguồn cung cấp chính xác, dễ hiểu về sự vật hiện tượng, là phương tiện tốt để kiểm tra tính đúng đắn của vật lí, là phương tiện rèn luyện sự khéo léo của học sinh, thí nghiệm góp phần đánh giá năng lực tư duy giúp củng cố vận dụng kiến thức một cách vững chắc cho học sinh. Thí nghiệm có tác động mạnh đến các giác quan của học sinh, thông qua thí nghiệm và bằng thí nghiệm có thể tạo cho học sinh sự hứng thú tích cực trong học tập. Một trong những tác dụng của vật lí là tạo ra trực quan sinh động trước mắt học sinh, chính vì thế sự cần thiết của thí nghiệm vật lí trong dạy học vật lý được quyết định bằng sự nhận thức của học sinh trước sự hướng dẫn của giáo viên. Thông qua thí nghiệm vật lí có thể tạo ra những tác động có phủ định có chủ định, có hệ thống vào con người, các đại lượng hiện thực khách quan và sự phân tích các điều kiện mà trong đó có sự diễn ra, thông qua sự tác động ta thu được tri thức mới. Thí nghiệm vật lí hiểu theo nghĩa rộng còn là một trong các con đường dạy học vật lí ở trung học phổ thông, đó là cách thức hoạt động giữa thầy và trò, giúp cho trò tự chiếm lĩnh kĩ năng, kĩ xảo, đặc biệt là kĩ năng về thực hành. Thêm vào đó thí nghiệm còn có tác dụng tránh được những giáo điều, hình thức đang phổ biến trong dạy học vật lí hiện nay. Ngoài ra thí nghiệm vật lí còn góp phần cho học sinh củng cố niềm tin khoa học, hình thành thế giới quan duy vật biện chứng cho học sinh. Thí nghiệm vật lí được trình bày trong chương trình và sách giáo khoa vật lí 10 (ban cơ bản) gồm 2 loại: thí nghiệm biểu diễn của giáo viên và thí nghiệm do học sinh thực hiện. Trong các thí nghiệm học sinh có 3 bài thí nghiệm thực hành. Còn lại với các thí nghiệm khác bao gồm cả thí nghiệm biểu diễn của giáo viên và thí nghiệm do học sinh tự tiến hành, có số lượng lớn tuy nhiên SGK lại trình bày các thí nghiệm này vắn tắt có nhiều bài chỉ có hình ảnh chứ không có hướng dẫn cách thực hiện, cách sử dụng dụng cụ thí nghiệm. Đó là điều rất khó 2 khăn đối với các giáo viên không giỏi thực hành trong quá trình dạy học vật lí ở trường THPT. Việc trình bày chi tiết về mục tiêu, cơ sở lí thuyết, dụng cụ thí nghiệm, cách sử dụng và các bước tiến hành thí nghiệm trong chương trình và SGK vật lí lớp 10 sẽ là tài liệu tham khảo giúp cho các thầy cô giải quyết được khó khăn trên để thực hiện thành công bài giảng của mình. Đây là mục tiêu của đề tài hướng tới. Với mong muốn góp phần nhỏ bé của mình trong việc nâng cao chất lượng giảng dạy và học môn vật lí ở trường trung học phổ thông, tôi lựa chọn đề tài “phương pháp tiến hành các thí nghiệm vật lí lớp 10 ban cơ bản”. Tôi rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và bạn bè. Tôi xin chân thành cảm ơn ! 2. Mục đích nghiên cứu + Đối với bản thân: - Tập dượt làm công tác nghiên cứu khoa học. - Làm khóa luận tốt nghiệp. + Đối với tập thể sinh viên: làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các ngành sư phạm vật lí, và giáo viên THPT. 3. Đối tƣợng nghiên cứu và khách thể nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu Các bài thí nghiệm trong chương trình và SGK lớp 10 ban cơ bản. 3.2. Khách thể nghiên cứu Đặc điểm, tính chất, mục đích và cách thực hiện các thí nghiệm trong chương trình và sách giáo khoa lớp 10 ban cơ bản. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu 4.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết + Thu thập tài liệu có liên quan đến khóa luận. + Sưu tập tài liệu ở nhiều nguồn khác nhau: Thư viện, muộn thầy cô, bạn bè. - Đọc các tài liệu có liên quan - Nghiên cứu về phương pháp dạy học vật lí ở trường THPT. - Nghiên cứu về phương pháp dạy học vật lí ở phổ thông. Đặc biệt trong vấn đề “sử dụng thí nghiệm vật lí trong dạy học”. 3 - Nghiên cứu nội dung chương trình SGK vật lí 10 ban cơ bản và ban nâng cao. - Tìm hiểu phương án thí nghiệm đã được xây dựng thuộc phạm vi đề tài nghiên cứu. + Sắp xếp hệ thống những thông tin đã nghiên cứu có liên quan đến khóa luận lựa chọn. 4.2. Phương pháp điều tra + Điều tra xem mong muốn của GV, HS trong học tập, công tác giảng dạy. + Hiện trạng sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở các trường phổ thông. + Hiệu quả sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở các trường phổ thông. + Điều tra đối với sinh viên của trường ĐHTB. + Điều tra đối với các giáo viên ở một số trường THPT. 4.3. Phương pháp thực nghiệm + Tiến hành các phương án thí nghiệm nghiên cứu các bài thí nghiệm Vật lí lớp 10 kiểm tra tính đúng đắn của một số định luật Vật lí. + Tiến hành làm thí nghiệm tại phòng thí nghiệm của trường ĐHTB. + Tiến hành thực nghiệm một số bài ở một số trường THPT. + Sau khi tiến hành thực nghiệm, dựa trên kết quả giờ dạy, tiến hành đánh giá mức độ khả thi của các phương án thí nghiệm. 4.4. Phương pháp thống kê toán học 4.5. Phương pháp hệ thống hóa kiến thức Sắp xếp và hệ thống hóa nội dung đã nghiên cứu sau đó tổng hợp lại các vấn đề đó để hoàn thành khóa luận. 5. Phạm vi nghiên cứu + Do giới hạn về mặt thời gian, do năng lực và kinh nghiệm nghiên cứu khoa học còn hạn chế nên tôi chỉ chọn phần các thí nghiệm trong nội dung trương trình Vật lí lớp 10 ban cơ bản để nghiên cứu. + Các thiết bị thí nghiệm vật lí tại phòng thí nghiệm vật lí trường ĐHTB. + Một số trườngng THPT ở các tỉnh Phú Thọ, Điện Biên, Hòa Bình, Thái Bình, Lai Châu, Sơn La... 4 6. Giả thiết khoa học Việc tiến hành các thí nghiệm trong chương trình và SGK vật lí lớp 10 ban cơ bản sẽ góp phần nâng cao trình độ chuyên môn, nghiệp vụ cho sinh viên sư phạm vật lý và tạo tiền đề sau này ra dạy học vật lý ở trường phổ thông tốt hơn. 7. Đóng góp của khóa luận + Xây dựng và tiến hành được các bài thí nghiệm trong chương trình vật lí lớp 10 ban cơ bản. + Cung cấp tài liệu về phương pháp tiến hành các thí nghiệm Vật lí 10 ban cơ bản đến GV ở các trường THPT. + Làm tài liệu tham khảo cho sinh viên vật lí, cho giáo viên trong công tác dạy học vật lí ở trường THPT, giúp giáo viên hiểu rõ mục đích thí nghiệm, cơ sở lí thuyết, cách sử dụng các bộ dụng cụ thí nghiệm và nắm được các bước tiến hành từ đó thực hiện các thí nghiệm biểu diễn, thực hành tạo nên sự thành công trong bài dạy. 8. Cấu trúc của khóa luận Phần I. Mở đầu Phần II. Nội dung Chương I. Cơ sở lí luận về thí nghiệm vật lí ở trường phổ thông. Chương II. Cơ sở thực tiễn về thí nghiệm vật lí. Chương III. Cách tiến hành các thí nghiệm biểu diễn trong sách giáo khoa vật lí 10 ban cơ bản. Chương IV. Thực nghiệm sư phạm. Phần III. Kết luận và đề nghị. 5 PHẦN II. NỘI DUNG CHƢƠNG I. CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ THÍ NGHIỆM VẬT LÍ TRONG DẠY HỌC Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG I. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA THÍ NGHIỆM VẬT LÍ 1. Thí nghiện vật lí Thí nghiệm vật lí là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện tượng khách quan. Thông qua sự phân tích có điều kiện mà trong đó diễn ra sự tác động, ta có thể thu được các tri thức mới. 2. Đặc điểm của thí nghiệm vật lí - Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua thí nghiệm, có thể trả lời các câu hỏi đã đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết. Mỗi thí nghiệm cần phải có ba yếu tố cấu thành: Đối tượng cần nghiên cứu, phương tiện tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện cần quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của tác động. - Các điều kiện của thí nghiệm có thể biến đổi được để ta nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác được giữ nguyên không đổi. - Các điều kiện của thí nghiệm phải được thống kê, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các dụng cụ thí nghiệm có mức độ chính xác cần thiết, nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa các nhiễu (nghĩa là loại bỏ tối đa các điều kiện để không làm xuất hiện các tính chất các mối quan hệ không được quan tâm). - Đặc điểm quan trọng nhất của thí nghiệm là tính có thể quan sát được sự biến đổi các đại lượng nào đó do sự biến đổi của đại lượng khác. Điều này đạt được qua các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quan sát, đo đạc. - Có thể lặp lại các thí nghiệm. Điều này có nghĩa là: với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiện thí nghiệm như nhau thì khi bố trí lại thí nghiệm, tiến hành lại các thí nghiệm, hiện tượng, quá trình vật lí diễn ra trong thí nghiệm phải giống nhau như các thí nghiệm trước đó. 6 3. Sự khác nhau cơ bản của thí nghiệm và quan sát tự nhiên Quan sát có chủ định là phương pháp thu thập tri thức dựa trên sự thu nhận tri giác cảm tính đối tượng nghiên cứu theo mục đích nhất định. Về nguyên tắc, đối tượng cần quan sát cũng được lựa chọn có chủ định và được chủ thể quan sát một cách có ý thức. - Với các đặc điểm của thí nghiệm nêu trên, sự khác nhau cơ bản giữa thí nghiệm và quan sát tự nhiên là ở chỗ: trong quan sát, ta không có một sự tác động nào vào đối tượng cần quan sát. Ngược lại trong thí nghiệm, ta tác động có chủ định vào đối tượng cần nghiên cứu, nhờ vậy thí nghiệm không những cho phép nghiên cứu các hiện tượng không xảy ra hoặc xảy ra dưới dạng thuần khiết trong tự nhiên mà còn làm cho sự quan sát, đo đạc được đơn giản dễ dàng hơn, tạo ra những hiện tượng ở cùng một thời điểm mong muốn và tạo điều kiện đi tới nhận thức được quá trình nào đó. - Việc nghiên cứu các mối quan hệ có tính quy luật nhưng chỉ mang tính chất bộ phận giữa các đại lượng vật lí ở từng thí nghiệm riêng biệt tạo cơ sở cho việc xem xét sự tác động đồng thời của nhiều định luật vật lí trong một hiện tượng, quá trình vật lí đầy đủ hơn, sâu sắc hơn. II. SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG 1. Vai trò của thí nghiệm vật lí trong dạy học Thí nghiệm vật lí là yếu tố không thể thiếu được trong quá trình nhận thức vật lí có thể thực hiện những chức năng khác trong tiến trình dạy học: a. Thí nghiệm vật lí là cơ sở để xây dựng, chứng minh kiến thức vật lí. b. Thí nghiệm vật lí (thí nghiệm học sinh làm) có tác dụng bồi dưỡng cho học sinh phương pháp nghiên cứu vật lí, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, sử dụng các dụng cụ đo và các thiết bị khác. c. Thí nghiệm vật lí có tác dụng bồi dưỡng cho học sinh kiến thức kĩ năng kĩ thuật tổng hợp. d. Thí nghiệm vật lí có thể được sử dụng như phương tiện để đề xuất vấn đề, để cho học sinh vận dụng, củng cố kiến thức, để kiểm tra kiến thức của học sinh. 7 e. Thí nghiệm vật lí có tác dụng bồi dưỡng một số đức tính tốt cho học sinh như: tính chính xác, tính trung thực, tính cẩn thận, tính kiên trì, … 2. Chức năng (tác dụng) của thí nghiệm vật lí 1. Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lí Theo quan điểm của lí luận nhận thức, trong dạy học vật lí ở trường THPT thí nghiệm vật lí có các chức năng sau: - Thí nghiệm vật lí là phương tiện của việc thu thập tri thức (nguồn thu trực tiếp của tri thức). - Thí nghiệm vật lí là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của tri thức thu nhận được. - Thí nghiệm vật lí là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào thực tiễn. - Thí nghiệm vật lí là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lí. 2. Các chức năng của thí nghiệm vật lí theo quan điểm lí luận dạy học + Thí nghiệm có thể được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học. - Giai đoạn định hướng mục tiêu kiến thức kĩ năng của học sinh. - Giai đoạn hình thành kiến thức mới. - Quá trình củng cố kiến thức, kĩ năng của học sinh. - Kiểm tra, đánh giá kiến thức và kĩ năng của học sinh. + Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của học sinh - Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn kĩ năng, kĩ xảo về vật lí của học sinh. - Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập vật lí, tổ chức quá trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh. - Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dưỡng phẩm chất đạo đức của học sinh. - Thí nghiệm là phương tiện đơn giản hóa và trực quan các hiện tượng vật lí trong dạy học. 8 3. Các loại thí nghiệm trong dạy học a. Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên Việc tổ chức thí nghiệm biểu diễn của giáo viên nhằm giới thiệu tương đối nhanh với học sinh chủ yếu là mặt định tính của các hiện tượng, các quá trình, các quy luật nghiên cứu…, những cái mà học sinh nhìn được bằng mắt. Tùy theo mục đích sử dụng, thí nghiệm biểu diễn theo các bước khác nhau của tiến trình dạy học, các thí nghiệm biểu diễn có thể chia làm ba loại thí nghiện mở đầu, thí nghiệm nghiên cứu các hiện tượng và thí nghiệm củng cố. - Thí nghiệm mở đầu Thí nghiệm mở đầu là thí nghiệm được dùng làm mục đích đề xuất vấn đề cần nghiên cứu. - Thí nghiệm nghiên cứu hiện tƣợng Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng là thí nghiệm nhằm xây dựng, chứng minh kiến thức mới, bao gồm: - Thí nghiệm khảo sát: thí nghiệm nhằm khảo sát sự kiện, thu lượm dữ liệu thực nghiệm để từ đó rút ra kết luận khái quát, kiến thức mới vừa xây dựng. - Thí nghiệm kiểm tra, minh họa: thí nghiệm nhằm kiểm tra minh họa để xác nhận trên thực tế điều kết luận đã được nêu ra, là kiến thức mới cần dạy. - Thí nghiệm củng cố Thí nghiệm củng cố là thí nghiệm nhằm giúp cho học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải thích, dự đoán hiện tượng, qua đó nắm vững kiến thức đã học. b. Thí nghiệm do học sinh thực hiện - Thí nghiệm trực diện đồng loạt của học sinh Thí nghiệm do học sinh trực tiếp tiến hành đồng loạt cần thiết để tích lũy các sự kiện nhằm khái quát hóa lí thuyết và chủ yếu là để kiểm tra tính đúng đắn của các hệ quả lí thuyết. Chúng giúp học sinh cụ thể hóa hoàn thiện và phát triển những kiến thức đã học, nghiên cứu các hiện tượng về mặt định lượng, rèn luyện kĩ năng và thói quen ban đầu sử dụng các dụng cụ thí nghiệm. - Thí nghiệm thực hành vật lý Thí nghiệm Vật lí cũng được dùng mục đích như thí nghiệm trực diện. Nhưng mức độ tự lực của học sinh ở đây cao hơn, họ áp dụng kiến thức vào những điều kiện mới. Thực hành vật lí tạo ra khả năng ôn tập những kiến thức 9 đã học ở trình độ cao hơn, đào sâu, mở rộng và tổng hợp các kiến thức, phát triển kĩ năng và thói quen sử dụng các dụng cụ và thiết bị phức tạp và hoàn thiện hơn, gần gũi với kĩ thuật hơn, làm quen với các yếu tố tự lực thực nghiệm. c. Các bài toán thí nghiệm Các bài toán thí nghiệm đòi hỏi phải tìm tòi bằng thực nghiệm tự lực những số liệu khởi đầu để giải quyết về mặt lí thuyết các bài toán đó và kiểm tra tiếp theo bằng thực nghiệm tính đúng đắn của kết quả thu được. d. Thí nghiệm và quan sát ở nhà Thí nghiệm và quan sát ở nhà là một loại bài tập thực hiện tự lực (không có sự kiểm tra của giáo viên trong tiến hành công việc) các thí nghiệm đơn giản nhất. Như vậy là theo hệ thống các thí nghiệm nói trên, tất cả các học sinh đều đi dần dần từ những kiến thức ban dầu thu nhận được ngay trong thời gian giáo viên làm thí nghiệm biểu diễn, đến chỗ đào sâu, chính xác hóa kiến thức đó, có được hàng loạt kĩ năng và các thói quen thực hành trong thí nghiệm trực diện và sau đó dẫn đến chỗ mở rộng, hoàn thiện và đào sâu chính xác hóa kiến thức, có được hàng loạt kĩ năng và thói quen trong thí nghiệm thực hành. Đồng thời các em giải các bài tập thí nghiệm là những bài tập mở ra những con đường vật lí theo mục đích đã đề ra. Cuối cùng một số học sinh có khả năng áp dụng các kiến thức vào trong thực tế và thực hiện các bài làm thí nghiệm ở nhà, là những bài tập cho quen dần việc nghiên cứu tự lực các hiện tượng, năng lực và hứng thú hơn sẽ phát triển những yếu tố sáng tạo khoa học kĩ thuật trong các nhóm vật lí và nắm được phương pháp làm việc với các dụng cụ vật lí kĩ thuật. III. CÁC YÊU CẦU KHI TIẾN HÀNH CÁC THÍ NGHIỆM VẬT LÍ Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG 1. Những yêu cầu chung về việc sử dụng thí nghiệm a. Cần xác định rõ sơ đồ thí nghiệm và mục đích thí nghiệm (Dùng thiết bị gì? Trình tự thao tác thế nào? Cần quan sát, đo đạc cái gì? Để làm gì?). b. Thí nghiệm phải thành công, có kết quả rõ ràng. c. Mọi dụng cụ thiết bị và cách tiến hành thí nghiệm phải đảm bảo những quy tắc an toàn. 10