Biên soạn tài liệu hướng dẫn cho các bộ thí nghiệm vật lý đại cương mới theo định hướng phát triển năng lực

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA VẬT LÝ

HOÀNG THỊ PHƯƠNG

BIÊN SOẠN TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN

CHO CÁC BỘ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG MỚI

THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đà Nẵng, 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐÀ NẴNG

KHOA VẬT LÝ

HOÀNG THỊ PHƯƠNG

BIÊN SOẠN TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN

CHO CÁC BỘ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG MỚI

THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Chuyên ngành: Sư phạm Vật lý

Khóa học : 2013 - 2017

Người hướng dẫn: TS. NGUYỄN QUÝ TUẤN

Đà Nẵng, 2017

i

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được bài khóa luận tốt nghiệp này, em đã nhận được sự hỗ trợ,

hướng dẫn về mặt chuyên môn, sự góp ý chân thành và những lời động viên quý

báu từ quý thầy cô trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng, bạn bè và người

thân.

Trước hết, em xin cảm ơn quý thầy cô trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà

Nẵng, nhất là quý thầy cô trong khoa Vật lý đã dìu dắt chỉ dạy cho em rất nhiều về

kiến thức, kĩ năng quý báu.

Xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Quý Tuấn. Trong quá

trình làm khóa luận, em đã được thầy hướng dẫn tận tình, cung cấp nhiều kiến

thức bổ ích, giúp em nhận ra nhiều vấn đề để hoàn thiện bài khóa luận tốt nghiệp

của mình.

Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã động viên và tạo mọi điều

kiện thuận lời nhất cho em hoàn thành khóa luận này.

Mặc dù em đã cố gắng hết sức để hoàn thiện bài khóa luận của mình tuy nhiên

trình độ lý luận cũng như kỹ năng thực hành còn hạn chế nên bài khóa luận không

thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ quý thầy

cô, bạn bè để bài khóa luận của em được hoàn chỉnh hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, tháng 5 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Hoàng Thị Phương

ii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN............................................................................................................. i

MỤC LỤC.................................................................................................................. ii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT............................................................................v

DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................... vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH ...................................................................................... viii

PHẦN THỨ NHẤT: MỞ ĐẦU ..................................................................................1

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

2. Mục đích nghiên cứu...............................................................................................2

3. Nhiệm vụ nghiên cứu ..............................................................................................2

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu...........................................................................2

5. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................3

PHẦN THỨ HAI: NỘI DUNG...................................................................................4

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN

NĂNG LỰC NGƯỜI HỌC ........................................................................................4

1.1. Lý luận về dạy học theo định hướng phát triển năng lực người họ ..................4

1.2. Xây dựng các năng lực theo định hướng phát triên năng lực cho người học ...7

1.2.1. Xây dựng các năng lực chung.....................................................................7

1.2.2. Năng lực chuyên biệt môn Vật lý ............................................................11

1.2.3. Cấu trúc các năng lực thực nghiệm trong dạy học Vật lý.........................13

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH GIẢNG DẠY CÁC BÀI THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI

CƯƠNG MỚI............................................................................................................15

2.1. Bài thí nghiệm: “Xác định momen quán tính của các vật rắn đối xứng” .......15

2.1.1. Chuẩn đầu ra của bài thí nghiệm...............................................................15

2.1.2. Dụng cụ thí nghiệm...................................................................................15

2.1.3. Cơ sở lý thuyết..........................................................................................16

iii

2.1.4. Tiến trình thực hành..................................................................................17

2.1.5. Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu ..........................................................18

2.2. Bài thí nghiệm: “Xác định sức căng bề mặt chất lỏng” ..................................21

2.2.1. Chuẩn đầu ra của bài thí nghiệm...............................................................21

2.2.3. Cơ sở lý thuyết ..........................................................................................22

2.2.4. Tiến trình thực hành..................................................................................23

2.2.5. Kết quả thí nghiệm và sử lý số liệu...........................................................24

2.3. Bài thí nghiệm: “Đo vận tốc âm thanh trong không khí bằng ống Kundt và

máy phát chức năng”..............................................................................................26

2.3.1. Chuẩn đầu ra của bài thí nghiệm..................................................................26

2.3.2. Dụng cụ thí nghiệm...................................................................................26

2.3.4. Cơ sở lý thuyết ..........................................................................................29

2.3.5. Tiến trình thực hành..................................................................................30

2.3.6. Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu ..........................................................31

2.4. Bài thí nghiệm: “Xác định điện tích riêng e/m của electron” ........................33

2.4.1. Chuẩn đầu ra của bài thí nghiệm...............................................................33

2.4.2. Dụng cụ thí nghiệm...................................................................................33

2.4.3. Cơ sở lý thuyết ..........................................................................................36

2.4.4. Tiến trình thực hành..................................................................................37

2.4.5. Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu ..........................................................38

CHƯƠNG 3: TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH VÀ SỐ LIỆU KẾT QUẢ

MẪU .........................................................................................................................41

3.1. Bài thí nghiệm: “Xác định momen quán tính của các vật rắn đối xứng” .......41

3.1.1. Chuẩn đầu ra của bài thực hành................................................................41

3.1.2. Dụng cụ thí nghiệm...................................................................................41

3.1.3. Cơ sở lý thuyết ..........................................................................................44

3.1.4. Lắp đặt và tiến trình thí nghiệm................................................................48

iv

3.1.5. Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu ..........................................................49

3.2. Bài thí nghiệm: “Xác định sức căng bề mặt chất lỏng” .................................56

3.2.1. Chuẩn đầu ra của bài thí nghiệm...............................................................56

3.2.2. Dụng cụ thí nghiệm...................................................................................56

3.2.3. Cơ sở lý thuyết ..........................................................................................58

3.2.4. Lắp đặt và tiến hành thí nghiệm................................................................60

3.2.5. Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu ..........................................................62

3.3. Bài thí nghiệm: “Đo vận tốc âm thanh trong không khí bằng ống Kundt và

máy phát chức năng”..............................................................................................66

3.3.1. Chuẩn đầu ra của bài thí nghiệm...............................................................66

3.3.2. Dụng cụ thí nghiệm...................................................................................66

3.3.3. Cơ sở lý thuyết ..........................................................................................71

3.3.4. Lắp đặt và tiến hành thí nghiệm................................................................71

3.3.5. Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu ..........................................................73

3.4. Bài thí nghiệm: “Xác định điện tích riêng e/m của electron” .........................77

3.4.1. Chuẩn đầu ra của bài thí nghiệm...............................................................77

3.4.2. Dụng cụ thí nghiệm...................................................................................77

3.4.3. Cơ sở lý thuyết ..........................................................................................81

3.4.4. Lắp đặt và tiến hành thí nghiệm................................................................83

3.4.5. Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu ..........................................................86

KẾT LUẬN...............................................................................................................91

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................92

Ý KIẾN CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN ....................................................................93

v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT Viết tắt Nội dung

1 GV Giáo viên

2 HS Học sinh

3 ICT Công nghệ thông tin và truyền thông

4 NLTP Năng lực thành phần

5 NXB Nhà xuất bản

6 TW Trung ương

vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1.1: Các đặc trưng cơ bản của chương trình định hướng nội dung và chương

trình định hướng phát triển năng lực...........................................................................6

Bảng 1.2.1: Bảng năng lực chung ...............................................................................7

Bảng 1.2.2: Năng lực chuyên biệt môn Vật lý..........................................................11

Bảng 2.1.1: Đường kính của ròng rọc.......................................................................18

Bảng 2.1.2: Thời gian chuyển động đĩa quay ở góc �� = ⋯ .....................................19

Bảng 2.1.3: Thời gian chuyển động của đĩa quay gắn thêm hình trụ ở góc �� = ⋯ .19

Bảng 2.1.4: Thời gian chuyển động của đĩa quay gắn thêm khối cầu đặc ở góc �� =

⋯ ...............................................................................................................................19

Bảng 2.1.5: Thời gian chuyển động của đĩa quay gắn thêm khối nón đặc ở góc �� =

⋯ ...............................................................................................................................19

Bảng 2.1.6: Momen quán tính các vật rắn đối xứng (lý thuyết) ...............................20

Bảng 2.2.1: Đường kính ngoài và trong của vòng nhôm..........................................24

Bảng 2.2.2: Lực căng bề mặt chất lỏng đối với nước ở nhiệt độ phòng ...................24

Bảng 2.3.1: Sóng dừng xảy ra trong ống trụ với chiều dài l1....................................31

Bảng 2.3.2: Sóng dừng xảy ra trong ống trụ với chiều dài l2....................................31

Bảng 2.3.3: Sóng dừng xảy ra trong ống trụ với chiều dài l3....................................31

Bảng 2.4.1: Đường kính của vòng dây Helmoltz......................................................38

Bảng 2.4.2: Hiệu điện thế gia tốc của electron U1 =... (V)........................................38

Bảng 2.4.3: Hiệu điện thế gia tốc của electron U2 =... (V)........................................38

Bảng 2.4.4: Hiệu điện thế gia tốc của electron U3 =... (V)........................................38

Bảng 3.1.1: Bán kính của ròng rọc............................................................................49

Bảng 3.1.2: Thời gian chuyển động của đĩa quay và ròng rọc ở góc �� = 180°.......50

Bảng 3.1.3: Thời hian chuyển động của đĩa quay gắn thêm khối trụ đặc ở góc �� =

180°...........................................................................................................................51

Bảng 3.1.4: Thời gian chuyển động của đĩa quay gắn thêm khối cầu đặc ở góc �� =

180°...........................................................................................................................52

Bảng 3.1.5: Thời gian chuyển động của đĩa quay gắn thêm khối nón đặc ở góc �� =

180°...........................................................................................................................53

Bảng 3.1.6: Momen quán tính các vật rắn đối xứng .................................................54

vii

Bảng 3.2.1: Đường kính ngoài và trong của vòng nhôm.........................................62

Bảng 3.2.2: Lực căng bề mặt chất lỏng đối với nước cất ở nhiệt độ phòng .............62

Bảng 3.2.3: Lực căng bề mặt chất lỏng đối với nước phụ thuộc vào nhiệt độ .........63

Bảng 3.3.1: Sóng dừng xảy ra trong ống trụ với chiều dài l1=550mm .....................73

Bảng 3.3.2: Sóng dừng xảy ra trong ống trụ với chiều dài l2=500mm .....................73

Bảng 3.3.3: Sóng dừng xảy ra trong ống trụ với chiều dài l3=450mm .....................73

Bảng 3.4.1: Đo đường kính của vòng dây Helmholtz...............................................86

Bảng 3.4.2: Hiệu điện thế gia tốc của electron U = 150V .......................................86

Bảng 3.4.3: Hiệu điện thế gia tốc của electron U = 175V ........................................86

Bảng 3.4.4: Hiệu điện thế gia tốc của electron U = 200V ........................................87

Đồ thị 3.1.1: Mối quan hệ giữa t

2 và 1/m của đĩa quay và ròng rọc .........................50

Đồ thị 3.1.2: Mối quan hệ giữa t

2 và 1/m của khối trụ đặc .......................................51

Đồ thị 3.1.3: Mối quan hệ giữa t

2 và 1/m của khối cầu đặc ......................................52

Đồ thị 3.1.4: Mối quan hệ giữa t

2 và của khối nón đặc............................................53

Đồ thị 3.2.1: Sự phụ thuộc sức căng mặt ngoài của nước vào nhiệt độ....................63

Đồ thị 3.3.1: Sự phụ thuộc của bước sóng λ vào 1/f.................................................74

Đồ thị 3.4.1: Đồ thị sự phụ thuộc của I vào 1/r.........................................................88

viii

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1.1: Mô tả cổng quang điện với đồng hồ đo thời gian hiện số......................15

Hình 2.2.1: Mô tả các nút chức năng của máy khuấy từ...........................................21

Hình 2.3.1: Mô tả cấu tạo của máy phát chức năng..................................................27

Hình 2.3.2: Mô tả cách điều chỉnh tần số..................................................................27

Hình 2.3.3: Mô tả các nút của máy khuếch đại tần số ..............................................28

Hình 2.4.1: Mô tả các nút chức năng của nguồn công suất “Netigerat universal” ...34

Hình 2.4.2: Mô tả các nút chức năng của nguồn công suất “DC – Constanter

Geregeltes Netzgerat 0...600V...” .............................................................................35

Hình 2.4.3: Từ trường tạo bởi vòng dây mang dòng điện.........................................36

Hình 3.1.1: Mô tả các nút chức năng của cổng quang điện với đồng hồ đo thời gian

hiện số .......................................................................................................................44

Hình 3.1.2..................................................................................................................47

Hình 3.1.3: Bố trí thí nghiệm để xác định momen quán tính....................................48

Hình 3.2.1: Mô tả cấu tạo của máy khuấy từ gia nhiệt .............................................58

Hình 3.2.2: Bố trí thí nghiệm khảo sát sức căng mặt ngoài của nước ......................60

Hình 3.2.2: Mô tả cách đặt đầu đo nhiệt ...................................................................60

Hình 3.3.1: Mô tả các nút chức năng của máy phát chức năng ................................68

Hình 3.3.2: Mô tả cách điều chỉnh tần số..................................................................69

Hình 3.3.3: Mô tả các nút chức năng của máy khuếch đại tần số.............................70

Hình 3.3.4: Lắp đặt thí nghiệm để xác định vận tốc truyền âm trong không khí .....71

Hình 3.3.6: Mô tả cách nối loa với máy khuếch đại tần số.......................................72

Hình 3.4.1: Mô tả các nút chức năng của nguồn công suất “Netigerat universal” ...79

Hình 3.4.2 Mô tả các nút chức năng của nguồn công suất “DC – Constanter

Geregeltes Netzgerat 0...600V...” .............................................................................80

Hình 3.4.3: Từ trường tạo bởi vòng dây mang dòng điện.........................................81

Hình 3.4.4: Từ trường tạo bởi hai cuộn Helmholtz...................................................82

Hình 3.4.5: Bố trí thí nghiệm để xác định điện tích riêng e/m..................................83

Hình 3.4.6: Sơ đồ đấu dây cuộn Helmholtz ..............................................................84

Hình 3.4.7: Sơ đồ đấu dây ống chùm tia hẹp ............................................................84