Sử dụng hiệu quả các bài thí nghiệm quang học trong chương trình vật lý bậc trung học phổ thông.

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang

SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 8

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA VẬT LÝ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

SỬ DỤNG HIỆU QUẢ CÁC BÀI THÍ NGHIỆM

QUANG HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH

VẬT LÝ BẬC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Minh Phương

Lớp: 09SVL

Khoá: 2009-2013

Ngành: Sư phạm Vật lí

Giảng viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Nhật Quang

Đà Nẵng - 2013

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang

SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 9

LỜI CẢM ƠN

  

Trong suốt thời gian thực hiện khóa luận, em đã nhận được nhiều sự

quan tâm giúp đỡ từ quý thầy cô giáo cũng như người thân và bạn bè để hoàn

thành đề tài: “Sử dụng hiệu quả các bài thí nghiệm Quang học

trong chương trình Vật lý bậc Trung học phổ thông”

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo Nguyễn Nhật Quang

đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện khóa luận.

Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô giáo, cán bộ nhà trường đã

giảng dạy và giúp đỡ em trong suốt bốn năm học, cảm ơn gia đình bạn bè đã

động viên và tạo mọi điều kiện để em hoàn thành khóa luận này.

Dù đã hết sức cố gắng nhưng khóa luận này không thể tránh khỏi những

khó khăn, thiếu sót, vì vậy em rất mong những góp ý từ quý thầy cô cũng như

các bạn để khóa luận được hoàn thiện hơn.

Đà Nẵng, tháng 5 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Lê Thị Minh Phương

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang

SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 10

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài .....................................................................................................1

2. Mục đích của luận văn ............................................................................................2

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

4. Nhiệm vụ nghiên cứu ..............................................................................................2

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

6. Đóng góp của luận văn ............................................................................................3

NỘI DUNG

CHƯƠNG I: Vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lý ....................................5

1.1. Khái niệm thí nghiệm vật lý .................................................................................5

1.2. Đặc điểm của thí nghiệm vật lý............................................................................5

1.3. Vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lý .........................................................6

CHƯƠNG II: Chuẩn kiến thức kĩ năng trong chương trình Quang học Trung học phổ

thông…………………………………………………………………………..8

2.1. Chuẩn kiến thức kĩ năng..................................................................................... 8

2.2. Các bài thí nghiệm biểu diễn và thực hành ở phần Quang học trong chương trình Vật

lí bậc Trung học phổ thông…9

CHƯƠNG III: Khai thác hiệu quả các thiết bị thí nghiệm trong phần Quang học chương

trình Vật lí bậc Trung học phổ thông ....................................................................... 16

3.1. Các bài thí nghiệm chính trong phần Quang học chương trình Sách giáo khoa .

3.1.1. Thí nghiệm khảo sát định luật phản xạ và khúc xạ ánh sáng ......................... 16

3.1.2. Thí nghiệm khảo sát hiện tượng phản xạ toàn phần ...................................... 17

3.1.3. Thí nghiệm khảo sát đường truyền của chùm tia khúc xạ qua lăng kính....... 20

3.1.4. Thí nghiệm khảo sát đường truyền của chùm tia khúc xạ qua thấu kính hội tụ và

thấu kính phân kì…………21

3.1.5. Thí nghiệm xác định tiêu cự của thấu kính phân kì ..................................... 23

3.1.6 Thí nghiệm Đo bước sóng ánh sáng.............................................................. 25

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang

SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 11

3.1.7. Thí nghiệm Khảo sát hiện tượng quang điện và định luật về giới hạn quang

điện…………………………… ............................................................................. 27

3.2. Các bài thí nghiệm Quang học mở rộng trong chương trình Vật lí bậc Trung học phổ

thông………………………................................................................................... 29

3.2.1. Thí nghiệm Sự truyền thẳng của ánh sáng ................................................... 29

3.2.2. Thí nghiệm Bóng tối được tạo ra nhờ một nguồn sáng điểm …………..30

3.2.3. Thí nghiệm Bóng tối và bóng nửa tối tạo bởi hai nguồn sáng điểm ............ 32

3.2.4. Thí nghiệm Bóng tối và bóng nửa tối tạo bởi hai nguồn sáng rộng............. 33

3.2.5. Thí nghiệm Nhật thực và nguyệt thực tạo ra bởi hai nguồn sáng rộng ........ 35

3.2.6. Thí nghiệm Ảnh của một vật tạo bởi gương phẳng...................................... 36

3.2.7. Thí nghiệm Ứng dụng của hiện tượng phản xạ ánh sáng............................. 38

3.2.8a. Thí nghiệm Sự phản xạ ánh sáng của gương cầu lõm................................ 39

3.2.8b. Thí nghiệm Sự phản xạ ánh sáng qua gương cầu lồi.................................. 40

3.2.9.Thí nghiệm Hiện tượng khúc xạ ánh sáng khi ánh sáng truyền qua lớp không khí -

thủy tinh…………………...................................................................................... 42

3.2.10. Thí nghiệm Hiện tượng khúc xạ ánh sáng khi ánh sáng truyền qua lớp không khí

– nước………………………. ................................................................................ 43

3.2.11. Thí nghiệm Định luật khúc xạ ánh sáng .................................................... 45

3.2.12. Thí nghiệm Sự phản xạ toàn phần ở lớp thủy tinh – không khí ................ 46

3.2.13. Thí nghiệm Sự phản xạ toàn phần ở lớp nước – không khí ....................... 48

3.2.14. Thí nghiệm Đường truyền của ánh sáng qua bản mặt song song............... 49

3.2.15. Thí nghiệm Sự khúc xạ ánh sáng qua một lăng kính ................................. 51

3.2.16. Thí nghiệm Đường truyền của ánh sáng qua lăng kính lật hình ................ 52

3.2.17. Thí nghiệm Đường truyền của ánh sáng qua lăng kính đổi chiều.............. 54

3.2.18. Thí nghiệm Ứng dụng của hiện tượng phản xạ toàn phần ......................... 55

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang

SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 12

3.2.19. Thí nghiệm Tính chất của thấu kính hai mặt lồi......................................... 56

3.2.20. Thí nghiệm Ảnh thật tạo bởi thấu kính hai mặt lồi .................................... 58

3.2.21. Thí nghiệm Sự tạo ảnh của vật và độ phóng đại ảnh qua thấu kính hai mặt

lồi……………………………................................................................................ 60

3.2.22. Thí nghiệm Ảnh ảo tạo bởi thấu kính hai mặt lồi....................................... 63

3.2.23. Thí nghiệm Sự khúc xạ ánh sáng qua thấu kính phân kì............................ 64

3.2.24. Thí nghiệm Tính chất của thấu kính phân kì.............................................. 66

3.2.25. Thí nghiệm Ảnh ảo tạo bởi thấu kính phân kì............................................ 68

3.2.26. Thí nghiệm Sự tạo ảnh của vật và độ phóng đại ảnh qua thấu kính phân kì

……………………………………………….. ...................................................... 70

3.2.27. Thí nghiệm Sự kết hợp của hai thấu kính hội tụ ........................................ 71

3.2.28. Thí nghiệm Sự kết hợp của một thấu kính hội tụ và một thấu kính phân kì

………………………………………………….. .................................................. 73

3.2.29. Thí nghiệm Hiện tượng tán sắc ánh sáng khi ánh sáng truyền qua lăng kính

………………………………………………….. .................................................. 75

3.2.30. Thí nghiệm Hiện tượng không tán sắc khi ánh sáng đơn sắc truyền qua lăng

kính………………………………………………................................................. 77

3.2.31. Thí nghiệm Sự trộn màu tăng cường ......................................................... 79

3.2.32. Thí nghiệm Cấu trúc và chức năng của mắt người .................................... 80

3.2.33. Thí nghiệm Tật cận thị và cách khắc phục tật cận thị ................................ 82

3.2.34. Thí nghiệm Tật viễn thị và cách khắc phục tật viễn thị ............................. 84

3.2.35. Thí nghiệm Mô hình kính lúp..................................................................... 86

3.3. Một số thí nghiệm tự thiết kế từ các vật liệu đơn giản, có tính hiệu quả cao trong việc

giảng dạy…………………87

3.3.1. Một số thí nghiệm tự thiết kế........................................................................ 89

3.4. Một số hình thức tổ chức dạy học có kết hợp với thí nghiệm....................... 100

3.5. Các bài thí nghiệm được thiết kế bằng các phần mềm mô phỏng thí nghiệm ảo

………………………………………………………………. ............................ 106

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang

SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 13

KẾT LUẬN ...................................................................................................…..116

Tài liệu tham khảo.............................................................................................. 117

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang

SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 14

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Hiện nay chúng ta đang thực hiện đổi mới toàn diện trong giáo dục. Việc đầu tư

cho giáo dục được Đảng và Nhà nước xác định là “quốc sách hàng đầu”. Cơ sở vật

chất trang thiết bị phục vụ cho việc dạy và học ngày càng được quan tâm và trang bị

đầy đủ, nhằm nâng cao chất lượng giáo dục, đổi mới nội dung, phương pháp, chương

trình giáo dục ở tất cả các cấp học, bậc học. Đồng thời nâng cao chất lượng đội ngũ

giáo viên.

Trong giảng dạy nói chung và trong giảng dạy môn Vật lý nói riêng, thực nghiệm

có vai trò hết sức quan trọng. Đặc biệt, Vật lý là một môn khoa học thực nghiệm, hầu

hết các kiến thức được xây dựng hoặc rút ra từ thực nghiệm. Vì thế thông qua thực

nghiệm giúp cho quá trình lĩnh hội kiến thức của học sinh được diễn ra một cách chủ

động, phát huy được tính năng động, sáng tạo, rèn luyện kỹ năng thực hành, tư duy

phán đoán của học sinh, giúp cho quá trình nhận thức được rõ ràng hơn về bản chất

của các hiện tượng Vật lý. Điều này làm cho hiệu quả dạy và học được nâng cao.

Thực trạng khảo sát việc sử dụng các thiết bị tại các trường THPT trên địa bàn

thành phố Đà Nẵng và tỉnh Quảng Nam cho thấy một thực trạng đáng báo động về

tình trạng xuống cấp các bộ thiết bị cũng như hiệu quả sử dụng các thiết bị thí nghệm

còn rất thấp. Vấn đề hệ thống lại các bài thí nghiệm cũng như việc nghiên cứu chế tạo

những thiết bị đơn giản có tính hiệu quả trong việc giảng dạy môn vật lý để thay thế

các thiết bị thí nghiệm hư hỏng cũng như bổ sung vào kho thiết bị thí nghiệm ở cấp

THPT là hết sức cần thiết.

Do đó, để có thể nắm vững các thao tác thực hành, hình thành các kỹ năng, kỹ

xảo trong khi tiến hành thí nghiệm và hướng dẫn học sinh thực hiện thí nghiệm khi về

dạy học ở trường phổ thông, tôi đã tiến hành nghiên cứu và thực hành các bài thí

nghiệm trong phần Quang học chương trình Vật lí bậc trung học phổ thông theo

chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành, đồng thời nghiên cứu chế tạo một

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang

SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 15

số bài thí nghiệm Quang học đơn giản cũng như đề cập đến các hình thức dạy học có

sử dụng hiệu quả các thí nghiệm và phương án sử dụng thí nghiệm ảo để thay thế

trong điều kiện không thể sử dụng thí nghiệm thật . Đó là những lý do tôi chọn đề

khóa luận tốt nghiệp: “ Sử dụng hiệu quả các bài thí nghiệm Quang học trong chương

trình Vật lý bậc Trung học phổ thông “.

2. Mục đích của luận văn

Nghiên cứu, khai thác và sử dụng hiệu quả các bộ dụng cụ thí nghiệm Quang học

trong chương trình Vật lý bậc Trung học phổ thông.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1. Đối tượng

- Các tài liệu về phương pháp dạy học thí nghiệm trong chương trình Vật lý bậc trường

phổ thông.

- Các tài liệu liên quan đến cơ sở lý thuyết của các bài thí nghiệm Quang học trong

chương trình Vật lý bậc Trung học phổ thông.

- Tài liệu hướng dẫn sử dụng các bộ thí nghiệm Quang về phương pháp giảng dạy Vật lý

ở khoa Vật lý.

- Các bộ thí nghiệm phần Quang học trong chương trình Vật lí bậc Trung học phổ

thông.

3.2. Phạm vi nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và các dụng cụ thí nghiệm Quang học trong chương trình Vật lý ở

bậc Trung học phổ thông. Từ đó rút ra những kết luận và các phương pháp tổ chức dạy

học kết hợp với các thí nghiệm Vật lí nhằm nâng cao chất lượng dạy và học trong bộ môn

Vật lí ở bậc Trung học phổ thông.

4. Nhiệm vụ nghiên cứu.

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết phần Quang học trong chương trình Vật lý phổ thông.

- Nghiên cứu xây dựng các bài thí nghiệm, lấy các số liệu mẫu của các bài thí nghiệm

phần Quang học trong chương trình Vật lý phổ thông.

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Nhật Quang

SVTH: Lê Thị Minh Phương Trang 16

- Phân tích, xử lý các kết quả thu được. Từ đó rút ra những kết luận cần thiết và tổng kết

các kinh nghiệm để có thể hướng dẫn học sinh thí nghiệm một cách hiệu quả.

- Tiến hành thiết kế và chế tạo các thí nghiệm ở phần Quang học trong chương trình Vật

lý phổ thông từ những vật liệu đơn giản có tính hiệu quả cao.

- Giới thiệu một số hình thức tổ chức dạy học kết hợp với các thí nghiệm Vật lí nhằm

nâng cao chất lượng dạy và học trong bộ môn Vật lí.

5. Phương pháp nghiên cứu.

Để thực hiện các nhiệm vụ trên, tôi đã tiến hành các phương pháp nghiên cứu sau:

- Nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu những tài liệu liên quan trong chương trình Vật lý phổ

thông, những tài liệu hướng dẫn sử dụng các bộ dụng cụ thí nghiệm liên quan. Nghiên

cứu những tài liệu về phương pháp dạy học thí nghiệm Vật lý trong trường phổ thông.

- Nghiên cứu thực nghiệm : Tiến hành các bài thí nghiệm, từ kết quả thí nghiệm, kết hợp

với quá trình quan sát, thực hiện rút ra những kết luận và những hướng dẫn sư phạm cần

thiết. Nghiên cứu chế tạo các thiết bị thí nghiệm đơn giản để nâng cao hứng thú cho học

sinh trong việc giảng dạy Vật lý. Nghiên cứu sử dụng các phần mềm để thiết kế các thí

nghiệm vật lý ảo.

6. Đóng góp của luận văn.

Luận văn là cơ sở để tôi có thể xây dựng và hoàn thiện các bài thí nghiệm Vật lý khi

về dạy ở trường phổ thông. Nó còn có thể làm tài liệu tham khảo cho giáo viên, sinh viên

và học sinh khi giảng dạy và tiến hành các bài thí nghiệm Vật lý liên quan.

7. Cấu trúc của luận văn.

Luận văn gồm có 3 phần:

- Phần mở đầu:

Lý do chọn đề tài

Mục đích nghiên cứu

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Nhiệm vụ nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu