Tài liệu Phương pháp tiến hành thí nghiệm vật lý 11 ban cơ bản

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC NGUYỄN HUYỀN TRANG PHƢƠNG PHÁP TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LÝ 11 BAN CƠ BẢN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC SƠN LA, NĂM 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC NGUYỄN HUYỀN TRANG PHƢƠNG PHÁP TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LÝ 11 BAN CƠ BẢN Chuyên ngành: Phƣơng pháp dạy học KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Giảng viên hƣớng dẫn: Phan Toàn SƠN LA, NĂM 2014 LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo Phan Toàn đã tận tình hƣớng 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 cám ơn tới phòng khoa hoc công nghệ và Hợp tác Quốc tế, các thầy cô giáo ở các trƣờng THPT Tây Thụy Anh, THPT Ngô Quyền, THPT Tuần Giáo, THPT Mƣờng Bi, THPT Trung Nghĩa, THPT 19 - 5. Đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện khóa luận . Đồng thời tôi xin cảm ơn những ngƣời thân trong gia đình, ban bè. Các bạn sinh viên lớp K51 ĐHSP Vật lí đã động viên, đóng góp ý kiến và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian làm khóa luận này. Tôi rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp của thầy cô giáo và các bạn để khóa luận đƣợc hoàn thiện. Sơn La, tháng 5, năm 2014 Ngƣời thực hiện Nguyễn Huyền Trang Lớp K51 ĐHSP Vật Lí 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 tƣợng nghiên cứu..................................................................................... 3 3.2. Khách thể nghiên cứu .................................................................................... 3 4. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................... 3 4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ................................................................ 3 4.2. Phương pháp điều tra .................................................................................... 3 4.3. Phương pháp thực nghiệm ............................................................................. 3 4.4. Phương pháp thống kê toán học .................................................................... 4 4.5. Phương pháp hệ thống hóa lý thuyết ............................................................. 4 5. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................... 4 6. Giả thuyết khoa học........................................................................................... 4 7. Đóng góp của đề tài........................................................................................... 4 8. Cấu trúc khóa luận............................................................................................. 4 PHẦN II. NỘI DUNG ......................................................................................... 5 CHƢƠNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ TRONG DẠY HỌC Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG ..................................................................... 5 I. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ............................................. 5 1. Thí nghiệm vật lý .............................................................................................. 5 2. Đặc điểm của thí nghiệm vật lý......................................................................... 5 3. Sự khác nhau cơ bản của thí nghiệm và quan sát tự nhiên ............................... 6 II. SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG ................................................................................................................. 6 1. Vai trò cuả thí nghiệm trong dạy học ................................................................ 6 2. Chức năng (tác dụng) của thí nghiệm vật lý trong dạy học vật lý .................... 7 2.1. Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý ...................................... 7 2.2. Các chức năng của thí nghiệm vật lý theo quan điểm lý luận dạy học ......... 7 3. Phân loại thí nghiệm vật lý trong dạy học vật lý .............................................. 8 3.1. Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên ............................................................... 8 3.2. Thí nghiệm do học sinh thực hiện .................................................................. 8 3.2.1. Thí nghiệm trực diện đồng loạt của học sinh.............................................. 8 III. CÁC YÊU CẦU KHI TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM VẬT LÝ 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 ....................................... 10 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 ....................................... 11 CHƢƠNG II. CƠ SỞ THỰC TIỄN VỀ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ LỚP 11 .. 13 1. Khái quát về chƣơng trình và sách giáo khoa vật lý lớp 11 ............................ 13 2. Thực tiễn về thí nghiệm vật lý ........................................................................ 13 2.1. Trƣờng THPT Thạch Kiệt ............................................................................ 15 2.2. Trƣờng THPT Tây Thụy Anh ....................................................................... 16 2.3. Trƣờng THPT Ngô Quyền............................................................................ 16 2.4. Trƣờng THPT Liễn Sơn ............................................................................... 17 2.5. Trƣờng THPT Mƣờng Bi ............................................................................. 17 2.6. Trƣờng THPT Trung Nghĩa .......................................................................... 18 2.7. Trƣờng THPT Mộc Lỵ ................................................................................. 18 2.8. Trƣờng THPT 19 – 5 .................................................................................... 19 CHƢƠNG III. CÁCH TIẾN HÀNH CÁC THÍ NGHIỆM TRONG CHƢƠNG TRÌNH VÀ SÁCH GIÁO KHOA VẬT LÝ LỚP 11 (BAN CƠ BẢN) ................................................................................................................... 20 1. CÁC THÍ NGHIỆM VỀ ĐIỆN TÍCH, ĐIỆN TRƢỜNG ............................... 20 1.1. Sự nhiễm điện do cọ xát ............................................................................... 20 1.1.1. Mục đích .................................................................................................... 20 1.1.2. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................... 20 1.1.3. Dụng cụ thí nghiệm ................................................................................... 20 1.1.4. Tiến hành thí nghiệm ................................................................................. 20 1.1.5. Kết quả ...................................................................................................... 20 1.2. Nhiễm điện do tiếp xúc ................................................................................ 21 1.2.1. Mục đích .................................................................................................... 21 1.2.2. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................... 21 1.2.3. Dụng cụ thí nghiệm ................................................................................... 21 1.2.4. Tiến hành thí nghiệm ................................................................................. 21 1.2.5. Kết quả ...................................................................................................... 21 1.3. Nhiễm điện do hƣởng ứng............................................................................ 21 1.3.1. Mục đích .................................................................................................... 21 1.3.2. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................... 21 1.3.3. Dụng cụ thí nghiệm ................................................................................... 21 1.3.4. Tiến hành thí nghiệm ................................................................................. 22 1.3.5. Kết quả ...................................................................................................... 22 1.4. Sự tƣơng tác giữa các điện tích . Hai loại điện tích ..................................... 22 1.4.1. Mục đích .................................................................................................... 22 1.4.2. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................... 22 1.4.3. Dụng cụ thí nghiệm .................................................................................. 22 1.4.4. Tiến hành thí nghiệm ................................................................................. 22 1.4.5. Kết quả thí nghiệm .................................................................................... 23 1.5. Xác định hiệu điện thế giữa hai vật mang điện và điện thế của một vật mang điện so với đất. .................................................................................................... 24 1.5.1. Mục đích .................................................................................................... 24 1.5.2. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................... 24 1.5.3. Dụng cụ thí nghiệm .................................................................................. 24 1.5.4. Tiến hành thí nghiệm ................................................................................. 24 I.5.5. Kết quả ....................................................................................................... 25 1.6. Khảo sát sự phân bố điện tích trên mặt vật dẫn mang điện ......................... 25 1.6.1. Mục đích .................................................................................................... 25 1.6.2.Cở sở lý thuyết ............................................................................................ 25 1.6.3. Dụng cụ thí nghiệm ................................................................................... 25 1.6.4. Tiến hành thí nghiệm ................................................................................. 25 1.6.5. Kết quả thí nghiệm .................................................................................... 25 1.7. Khảo sát sự phân bố điện trƣờng trên vật dẫn mang điện............................ 25 1.7.1.Mục đích ..................................................................................................... 25 1.7.2. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................... 25 1.7.3. Dụng cụ thí nghiệm .................................................................................. 26 1.7.4. Tiến hành thí nghiệm ................................................................................. 26 1.7.5. Kết quả thí nghiệm .................................................................................... 26 2. CÁC THÍ NGHIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI ................................... 27 2.1. Định luật ôm đối với toàn mạch ................................................................... 27 2.1.1. Mục đích .................................................................................................... 27 2.1.2. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................... 27 2.1.3. Dụng cụ thí nghiệm ................................................................................... 27 2.1.4. Tiến hành thí nghiệm ................................................................................. 27 2.2. Thực hành xác định suất điện động và điện trở trong của một pin điện hoá ... 28 2.2.1. Mục đích thí nghiệm .................................................................................. 28 2.2.2. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................... 28 2.2.3. Dụng cụ thí nghiệm .................................................................................. 29 2.4.Tiến hành thí nghiệm ..................................................................................... 29 3. CÁC THÍ NGHIỆM VỀ DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƢỜNG ........ 34 3.1. Hiện tƣợng nhiệt điện ................................................................................... 34 3.1.1. Mục đích .................................................................................................... 34 3.1.2. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................... 34 3.1.3. Dụng cụ thí nghiệm .................................................................................. 34 3.1.4. Tiến hành thí nghiệm ................................................................................. 34 3.1.5. Kết luận ..................................................................................................... 35 3.2. Dòng điện trong chất điện phân ................................................................... 35 3.2.1. Mục đích thí nghiệm .................................................................................. 35 3.2.2. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................... 35 3.2.3. Dụng cụ thí nghiệm .................................................................................. 35 3.2.4. Tiến hành thí nghiệm ................................................................................. 35 2. 3. Hiện tƣợng dƣơng cực tan ........................................................................... 36 3.3.1. Mục đích .................................................................................................... 36 3.3.2. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................... 37 3.3.3. Dụng cụ thí nghiệm .................................................................................. 37 3.3.4. Tiến hành thí nghiệm ................................................................................. 37 3.4. Dòng điện trong chất khí .............................................................................. 38 3.4.1. Mục đích .................................................................................................... 38 3.4.2. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................... 38 3.4.3. Dụng cụ thí nghiệm .................................................................................. 38 3.4.4. Tiến hành thí nghiệm ................................................................................. 38 3.4.5. Kết luận ..................................................................................................... 40 3.5. Thực hành khảo sát đặc tính chỉnh lƣu của điốt bán dẫn và đặc tính khuếch đại của trazito ...................................................................................................... 40 3.5.1. Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điốt bán dẫn .......................................... 40 3.5.2. Khảo sát đặc tính khuếch đại của tranzito ................................................ 44 4. CÁC THÍ NGHIỆM VỀ TỪ TRƢỜNG ......................................................... 47 4.1. Khảo sát lực từ tác dụng lên dòng điện thẳng ............................................. 47 4.1.1. Mục đích thí nghiệm .................................................................................. 47 4.1.2. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................... 47 4.1.3. Dụng cụ thí nghiệm ................................................................................... 47 4.1.4.Tiến hành thí nghiệm .................................................................................. 48 5. CÁC THÍ NGHIỆM VỀ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ............................................. 51 5.1. Khảo sát hiện tƣợng cảm ứng điện từ .......................................................... 51 5.1.1. Mục đích .................................................................................................... 51 5.1.2. Dụng cụ thí nghiệm ................................................................................... 51 5.1.3. Tiến hành thí nghiệm ................................................................................. 51 5.1.4. Nhận xét..................................................................................................... 52 5.1.5. Kết luận ..................................................................................................... 52 5.2. Chứng minh sự xuất hiện của dòng điện phu - cô ....................................... 52 5.2.1. Mục đích .................................................................................................... 52 5.2.2. Dụng cụ thí nghiệm ................................................................................... 52 5.2.3.Tiến hành thí nghiệm .................................................................................. 53 5.2.4. Nhận xét .................................................................................................... 53 5.2.5. Kết luận. .................................................................................................... 53 5.3. Hiện tƣợng tự cảm ........................................................................................ 53 5.3.1. Mục đích .................................................................................................... 53 5.3.2. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................... 54 5.3.3. Dụng cụ thí nghiệm ................................................................................... 54 5.3.4. Tiến hành thí nghiệm ................................................................................. 54 6. CÁC THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT ĐỊNH LUẬT QUANG HÌNH, ĐƢỜNG TRUYỀN CỦA TIA SÁNG QUA LĂNG KÍNH, THẤU KÍNH ....................... 56 6.1. Mục đích ....................................................................................................... 56 6.2. Dụng cụ thí nghiệm ...................................................................................... 56 6.3. Tiến hành thí nghiệm .................................................................................... 56 6.3.1. Khảo sát định luật phản xạ và khúc xạ ánh sáng ..................................... 56 6.3.2. Khảo sát sự phản xạ toàn phần ánh sáng. Xác định góc giới hạn ........... 58 6.3.3. Khảo sát đường truyền của chùm tia sáng khúc xạ qua lăng kính ........... 58 6.3.4. Khảo sát đường truyền của chùm tia sáng khúc xạ qua thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì ................................................................................................. 59 6.3.5. Thực hành xác định tiêu cự của thấu kính phân kỳ .................................. 60 CHƢƠNG IV. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM .................................................. 64 I. MỤC ĐÍCH VÀ PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ..................................... 64 1. Mục đích thí nghiệm ....................................................................................... 64 2. Phƣơng pháp thực nghiệm .............................................................................. 64 II. Nội dung thực nghiệm .................................................................................... 64 III. Tổ chức thực nghiệm ..................................................................................... 64 1. Thực nghiệm tại trƣờng THPT Ngô Quyền .................................................... 64 2. Thực nghiệm tại trƣờng THPT Tây Thụy Anh................................................ 65 3. Thực nghiệm tại trƣờng THPT Tuần Giáo ...................................................... 67 4. Thực nghiệm tại một số trƣờng THPT ............................................................ 67 5. Đánh giá chung................................................................................................ 68 PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................ 70 1. Kết luận ........................................................................................................... 70 2. Đề nghị ............................................................................................................ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 72 PHỤ LỤC Các từ viết tắt trong khóa luận Viết là Nghĩa là ĐHSP Đại học sƣ phạm CNH-HĐH Công nghiệp hóa hiện đại hóa THPT Trung học phổ thông NXB Nhà xuất bản SGK Sách giáo khoa PHẦN I. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong sự phát triển của toàn thế giới ngày nay, giáo dục có những vị trí đặc biệt và đƣợc sự quan tâm rất nhiều của quốc gia trên thế giới. Vì mỗi một đất nƣớc muốn phát triển mạnh, ứng dụng đƣợc các công nghệ kỹ thuật cao vào trong sản xuất và đời sống thì phải có đội ngũ nguồn nhân lực có chất lƣợng, vì vậy giáo dục đóng vai trò tiên phong trong công cuộc đào tạo nguồn nhân lực. Cũng nhƣ các nƣớc trên thế giới Việt Nam đang trong thời kì CNH - HĐH đất nƣớc hội nhập với tất cả các nƣớc trên toàn thế giới, đặc biệt là khu vực Châu Á Thái Bình Dƣơng. 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, phƣơng pháp, phƣơng tiện dạy học có nhƣ vậy ngành giáo dục mới có thể đảm bảo tốt nhiệm vụ của nghị quyết TW 2 khóa VII về đổi mới giáo dục và đào tạo con ngƣời mới hiện nay. Vật lý ở trƣờng THPT với đặc thù của vật lý là môn khoa học thực nghiệm trong đó phải có sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa lý thuyết với thực hành, đặc biệt là kỹ năng sử dụng các dụng cụ thí nghiệm của học sinh. Vì vậy, việc sử dụng thí nghiệm dạy học vật lý ở trƣờng THPT không chỉ là công việc bắt buộc, mà nó còn là biện pháp quan trọng giúp nâng cao chất lƣợng dạy và học, góp phần tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh. Trong dạy học vật lý, việc khai thác hiệu quả vai trò của thí nghiệm vật lý là một trong những vấn đề hết sức cần thiết vì thí nghiệm có vai trò hết sức quan trọng trong khoa học nói chung và trong dạy học vật lý nói riêng. Thí nghiệm là nguồn cung cấp chính xác, dễ hiểu về sự vật hiện tƣợng, là phƣơng tiện tốt để kiểm tra tính đúng đắn của kiến thức vật lý, là phƣơng tiện rèn luyện sự khéo cho học sinh, thí nghiệm góp phần đánh giá năng lực tƣ duy, giúp củng cố và vận dụng kiến thức một cách vững chắc cho học sinh. Thí nghiệm có tác động mạnh mẽ đến các giác quan của học sinh, thông qua thí nghiệm và bằng thí nghiệm có thể tạo ra cho học sinh sự hứng thú, tích cực trong học tập. 1 Một trong những tác dụng của thí nghiệm vật lý là tạo ra sự trực quan sinh động trƣớc mắt học sinh, chính vì thế sự cần thiết của thí nghiệm trong dạy học vật lý đƣợc quyết định bằng sự nhận thức của học sinh trƣớc sự hƣớng dẫn của giáo viên. Thông qua thí nghiệm vật lý có thể tạo ra những tác động có chủ định, có hệ thống vào con ngƣời, các đại lƣợng 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 đƣợc tri thức mới. Thí nghiệm vật lý hiểu theo ngĩa rộng còn là một trong các con đƣờng dạy học vật lý ở trƣờngTHPT, đó là cách thức hoạt động giữa thầy và trò, giúp cho trò tự chiếm lĩnh kĩ năng, kĩ xảo, đặc biệt là khả năng về thực hành. Thêm vào đó thí nghiệm còn có tác dụng tránh đƣợc những giáo điều, hình thức đang phổ biến trong dạy học vật lý hiện nay. Ngoài ra, thí nghiệm vật lý còn góp phần củng cố niềm tin khoa học, hình thành thế giới quan duy vật biện chứng cho học sinh. Thí nghiệm vật lý đƣợc trình bày trong chƣơng trình và SGK Vật lý 11(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, đƣợc SGK trình bày rất cụ thể, chi tiết ở từng bài một. Đối với các thí nghiệm khác bao gồm cả thí nghiệm biểu diễn của giáo viên và thí nghiệm do học sinh tiến hành, có số lƣợng lớn tuy nhiên SGK lại trình bày các thí nghiệm này ngắn, có nhiều bài chỉ có hình ảnh chứ không có cách hƣớng dẫn cách thực hiện, cách sử dụng dụng cụ thí nghiệm. Đó là điều rất khó khăn đối với các giáo viên không giỏi thực hành trong quá trình dạy học vật lý ở trƣờng THPT. Việc trình bày chi tiết về mục tiêu, cơ sở lý thuyết, dụng cụ thí nghiệm, cách sử dụng và các bƣớc tiến hành thí nghiệm trong chƣơng trình và SGK vật lý lớp 11 sẽ là tài liệu tham khảo giúp cho các thầy cô giải quyết đƣợc khó khăn trên để thực hiện thành công bài giảng của mình. Đây là mục tiêu của đề tài hƣớng tới. Với mong muốn góp phần nhỏ bé của mình trong việc nâng cao chất lƣợng giảng dạy và học môn vật lý ở trƣờng phổ thông, tôi lựa chọn đề tài: ''Phƣơng pháp tiến hành thí nghiệm vật lý 11ban cơ bản". 2 2. Mục đích nghiên cứu + Đối với bản thân - Tập dƣợt 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 sƣ phạm vật lý và giáo viên phổ thông. 3. Đối tƣợng nghiên cứu và khách thể nghiên cứu 3.1. Đối tƣợng nghiên cứu Các bài thí nghiệm trong chƣơng trình và SGK lớp 11 ban cơ bản. 3.2. Khách thể nghiên cứu. Đặc điểm,tính chất, mục đích và cách thực hiện các thí nghiệm trong chƣơng trình và SGK lớp 11 ban cơ bản. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu 4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết + Thu thập thông tin, tài liệu có liên quan đến khóa luận. + Nghiên cứu tài liệu đã thu thập đƣợc. - Đọc các tài liệu có liên quan. - Nghiên cứu về phƣơng pháp dạy học vật lý ở trƣờng THPT. - Nghiên cứu về vấn đề sử dụng các thí nghiệm vật lý trong dạy học. - Nghiên cứu nội dung chƣơng trình và SGK vật lý lớp 11. - Nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến việc hƣớng dẫn sử dụng các thiết bị thí nghiệm và cách tiến hành thí nghiệm. + 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 đối với sinh viên của trƣờng ĐHTB. + Điều tra đối với giáo viên ở một số trƣờng THPT. 4.3. Phương pháp thực nghiệm + Tiến hành làm thí nghiệm tại phòng thí nghiệm của trƣờng ĐHTB. + Tiến hành thực nghiệm một số bài ở trƣờng THPT. 3 4.4. Phương pháp thống kê toán học 4.5. Phương pháp hệ thống hóa lý thuyết Sắp xếp và hê 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 + Các bài thí nghiệm biểu diễn trong chƣơng trình SGK Vật lý 11 ban cơ bản. + Các thiết bị thí nghiệm vật lý tại phòng thí nghiệm vật lý trƣờng ĐHTB. + Một số trƣờng THPT ở các tỉnh Hà Nội, Thái Bình, Phú Thọ, Hòa Bình. 6. Giả thuyết khoa học Việc nghiên cứu, trình bày rõ ràng, khoa học cách tiến hành các thí nghiệm trong chƣơng trình và SGK vật lý 11 sẽ góp phần nâng cao trình độ chuyên môn, nghiệp vụ cho sinh viên sƣ phạm vật lý và tạo tiền đề sau này ra dạy học vật lý ở trƣờng phổ thông tốt hơn. 7. Đóng góp của đề tài Làm tài liệu tham khảo cho sinh viên vật lý, cho giáo viên trong công tác dạy học vật lý ở trƣờng THPT, giúp giáo viên hiểu rõ mục đích thí nghiệm, cơ sở lý thuyết, cách sử dụng các bộ dụng cụ thí nghiệm và nắm đƣợc các bƣớc tiến hành từ đó thực hiện các thí nghiệm biểu diễn, thực hành tạo nên sự thành công trong bài dạy 8. Cấu trúc khóa luận Phần I : Mở đầu. Phần II: Nội dung. Chƣơng I- Cơ sở lí luận về thí nghiệm vật lý trong dạy học vật lý ở trƣờng phổ thông. Chƣơng II- Cơ sở thực tiễn về thí nghiệm vật lý. Chƣơng III- Cách tiến hành các thí nghiệm biểu diễn trong sách giáo khoa vật lý 11 ban cơ bản. Chƣơng IV- Thực nghiệm sƣ phạm. Phần III: Kết luận và đề nghị. 4 PHẦN II. NỘI DUNG CHƢƠNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ TRONG DẠY HỌC Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG I. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA THÍ NGHIỆM VẬT LÝ 1. Thí nghiệm vật lý Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con ngƣời và các đối tƣợng của hiện tƣợng khách quan. Thông qua sự phân tích có điều kiện mà trong đó diễn ra sự tác động, ta có thể thu đƣợc các tri thức mới. 2. Đặc điểm của thí nghiệm vật lý - Các điều kiện của thí nghiệm phải đƣợc lựa chọn và đƣợc thiết lập có chủ định sao cho thông qua thí nghiệm, có thể trả lời các câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra đƣợc giả thuyết. Mỗi thí nghiệm cần phải có các yếu tố cấu thành: Cần xác định rõ: đối tƣợng cần nghiên cứu, phƣơng tiện tác động lên đối tƣợng cần nghiên cứu và phƣơng tiện quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của tác động. - Các điều kiện của thí nghiệm có thể biến đổi đƣợc để ta nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lƣợng, trong khi các đại lƣợng khác đƣợc giữ không đổi. - Các điều kiện của thí nghiệm phải đƣợc khống chế, kiểm soát đúng nhƣ dự định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có mức độ chính xác cần thiết, nhờ sự phân tích thƣờng xuyên các yếu tố của đối tƣợng 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 đƣợc quan tâm). - Đặc điểm quan trọng nhất của thí nghiệm là tính có thể quan sát đƣợc sự biến đổi các đại lƣợng nào đó do sự biến đổi của đại lƣợng khác. Điều này đạt đƣợc qua các giác quan của con ngƣời và sự hỗ trợ của các phƣơng 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 nhƣ nhau thì khi bố trí lại thí nghiệm, tiến hành lại các 5 thí nghiệm, hiện tƣợng, quá trình vật lý phải diễn ra trong thí nghiệm phải giống nhƣ các thí nghiệm trƣớc đó. 3. Sự khác nhau cơ bản của thí nghiệm và quan sát tự nhiên Quan sát có chủ định là phƣơng pháp thu nhận tri thức dựa trên sự thu nhận tri giác cảm tính đối tƣợng nghiên cứu theo mục đích nhất định. Về nguyên tắc, đối tƣợng cần quan sát cũng đƣợc lựa chọn có chủ định và đƣợc 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 tƣợng cần quan sát. Ngƣợc lại trong thí nghiệm, ta tác động có chủ định vào đối tƣợng cần nghiên cứu, nhờ vậy thí nghiệm không những cho phép nghiên cứu các hiện tƣợng không xảy ra hoặc không xảy ra dƣới dạng thuần khiết trong tự nhiên mà còn làm cho sự quan sát, đo đạc đƣợc đơn giản dễ dàng hơn, tạo ra những hiện tƣợng ở cùng một thời điểm mong muốn, và tạo điều kiện đi tới nhận thức đƣợc, quá trình nào đó. - Việc nghiên cứu các mối quan hệ có tính quy luật nhƣng chỉ mang tính chất bộ phận giữa những các đại lƣợng vật lý ở từng thí nghiệm riêng biệt, tạo cơ sở cho việc xem xét sự tác động đồng thời của nhiều định luật vật lý trong một hiện tƣợng, quá trình vật lý đầy đủ hơn, sâu sắc hơn. II. SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG 1.Vai trò cuả thí nghiệm trong dạy học Thí nghiệm vật lý là yếu tố không thể thiếu đƣợc của quá trình nhận thức vật lý có thể thực hiện những chức năng khác trong tiến trình dạy học: a. Thí nghiệm vật lý là cơ sở để xây dựng, chứng minh kiến thức vật lý. b. Thí nghiệm vật lý (thí nghiệm học sinh làm) có tác dụng bồi dƣỡng cho học sinh phƣơng pháp nghiên cứu vật lý, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, sử dụng các dụng cụ đo và các thiết bị khác. c. Thí nghiệm vật lý có tác dụng bồi dƣỡng cho học sinh kiến thức kĩ năng kĩ thuật tổng hợp. 6 d. Thí nghiệm vật lý có thể đƣợc sủ dụng nhƣ phƣơng tiện để đề xuất vấn đề, để cho học sinh vận dụng, củng cố kiến thức, để kiểm tra kiến thức vật lý của học sinh. e. Thí nghiệm vật lý có tác dụng bồi dƣỡng một số đức tính tốt cho học sinh (tính chính xác, tính trung thực, tính cẩn thận, tính kiên trì). 2. Chức năng (tác dụng) của thí nghiệm vật lý trong dạy học vật lý 2.1. Các chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý Theo quan điểm của lý luận nhận thức, trong dạy học vật lý ở trƣờng THPT thí nghiệm vật lý có các chức năng sau. - Thí nghiệm vật lý là phƣơng tiện của việc thu nhận tri thức (nguồn thu trực tiếp của tri thức). - Thí nghiệm vật lý là phƣơng tiện kiểm tra tính đúng đắn của tri thức thu nhận đƣợc. - Thí nghiệm vật lý là phƣơng tiện của việc vận dụng tri thức đã thu đƣợc vào thực tiễn. - Thí nghiệm vật lý là một bộ phận của các phƣơng pháp nhận thức vật lý. 2.2. Các chức năng của thí nghiệm vật lý theo quan điểm lý luận dạy học + Thí nghiệm có thể đƣợc sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học. - Giai đoạn định hƣớng mục tiêu kiến thức, kỹ năng của học sinh. - Giai đoạn hình thành kiến thức mới. - Qúa trình củng cố kiến thức, kỹ năng của học sinh. - Kiểm tra, đánh giá kiến thức và kỹ năng của học sinh. + Thí nghiệm là phƣơng tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của học sinh. - Thí nghiệm là phƣơng tiện để nâng cao chất lƣợng kiến thức và rèn kỹ năng, kỹ xảo về vật lý của học sinh. - Thí nghiệm là phƣơng tiện kích thích hứng thú học tập vật lý, tổ chức quá trình học tập tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh. 7 - Thí nghiệm là phƣơng tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể khác nhau, bồi dƣỡng phẩm chất đạo đức của học sinh. - Thí nghiệm là phƣơng tiện đơn giản hóa và trực quan các hiện tƣợng vật lý trong day học. 3. Phân loại thí nghiệm vật lý trong dạy học vật lý 3.1. Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên Việc tổ chức thí nghiệm biểu diễn của giáo viên nhằm giới thiệu tƣơng đối nhanh với học sinh chủ yếu là mặt định tính của các hiện tƣợng, các quá trình, các quy luật nghiên cứu ... Những cái mà học sinh nhìn thấy đƣợc bằng mắt. Tùy theo mục đích sử dụng, thí nghiệm biểu diễn theo các bƣớc khác nhau của tiến trình dạy học, các thí nghiệm biểu diễn có thể chia thành 3 loại thí nghiệm: thí nghiệm mở đầu, thí nghiệm nghiên cứu các hiện tƣợng và thí nghiệm củng cố. a.Thí nghiệm mở đầu Thí nghiệm mở đầu là thí nghiệm đƣợc dùng nhằm mục đích đề xuất vấn đề cần nghiên cứu. b. Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng Thí nghiệm nghiên cứu hiện tƣợng là thí nghiệm nhằm xây dựng, chứng minh kiến thức mới bao gồm: - Thí nghiệm khảo sát xây dựng: thí nghiệm nhằm khảo sát sự kiện, thu lƣợm dữ kiện thực nghiệm để từ đó rút ra kết luận khái quát, vừa là kiến thức mới vừa là kiến thức xây dựng. - Thí nghiệm kiểm tra, minh họa: thí nghiệm nhằm kiểm tra minh họa để xác nhận trên thực tế điều kết luận đƣợc nêu ra, là kiến thức mới cần dạy. c. 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 tƣợng, qua đó nắm vững kiến thức đã học . 3.2. Thí nghiệm do học sinh thực hiện 3.2.1. Thí nghiệm trực diện đồng loạt của học sinh 8 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 lý thuyết. Chúng giúp HS cụ thể hóa hoàn thiện và phát triển những kiến thức đã học, nghiên cứu các hiện tƣợng về mặt định lƣợng, rèn luyện kỹ năng và thói quen ban đầu sử dụng các dụng cụ. b. Thí nghiệm thực hành vật lý Thí nghiệm vật lý cũng đƣợc dùng mục đích nhƣ thí nghiệm trực diện. Nhƣng mức độ tự lực của học sinh ở đây cao hơn, họ áp dụng kiến thức vào những điều kiện mới. Thực hành vật lý tạo ra khả năng ôn tập những kiến thức đã học ở trình độ cao hơn, đào sâu, mở rộng và tổng hợp các kiến thức, phát triển kỹ năng và thói quen sử dụng các dụng cụ và thiết bị phức tạp và hoàn thiện hơn, gần gũi với kỹ 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 lý thuyết các bài toán đó và kiểm tra tiếp theo bằng thực nghiệm tính đúng đắn của kết quả thu đƣợc. d. Thí nghiệm và quan sát ở nhà Thí nghiệm và quan sát ở nhà là một lọa 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. Nhƣ vậy là, theo hệ thống các thí nghiệm nói trên, tất cả các học sinh đều đi dần dần từ những kiến thức ban đầu thu nhận đƣợc ngay trong thời gian giáo viên làm thí nghiệm biểu diễn, đến chỗ đào sâu chính xác hóa kiến thức đó, có đƣợc hàng loạt các kỹ năng các 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 đƣợc hàng loạt các kỹ năng và các tói quen trong thí nghiệm thực hành. Đồng thời, các bài tập thí nghiệm những là bài tập mở ra những con đƣờng khả dĩ áp dụng các kiến thức vào trong thực tế và thực hiện các bài làm thí nghiệm ở nhà là nhửng bài tập giúp cho học sinh quen dần với việc nghiên cứu tự lực các hiện tƣợng vật lý theo mục tiêu đề ra. Cuối cùng một số học sinh có năng lực và 9