Đề tài nghiên cứu khoa học: Xây dựng các bài thí nghiệm vật lý phổ thông dùng cho sinh viên khoa Vật Lý - Trường ĐHSP Tp.HCM

Trong quá trình xây dying cơ sở lý thuyết cho Thuyết Nhật Tâm của Copernic, Galile, một nhà khoa học thiện tài người Ý đã xây dung những cơ sở dau tiên cho một nến Vật lý mới = vật lý họ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HỒ CHÍ MINH |

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ:

"XÂY DỰNG CÁC BÀI THÍ NGHIEM VAT LÝ PHỔ |

THONG DUNG CHO SINH VEEN KHOA VAT

LY-TRUONG BHSP TP HOM"

MA SO : CS 2005.23.79

CƠ QUAN CHU QUAN : Trường DHSP Tp Hô Chí Minh

CHU NHIEM DE TÀI : “2#, 42 Hose Van

Khoa Vật Lý - Trường DHSP tp HCM

TP.HCM - 2006

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HỒ CHÍ MINH |

o(0 AH

|

"XÂY DUNG CAC BAI THÍ NGHIEM VAT LY DHO

“THONG DUNG CHO SE VIÊN KHOA VAT

LÊ BE HỆ NÊN 6200 ee Ÿ5

1, Sơ lược sự ra đời và phát triển của phương pháp nghiên cứu khoa học bằng

thực BIS in ascertains Se ee Ee ee ee 3

1.1, Vat lý học Aristotc.

1.2 Sự ra đời của vật lý học thực nghiệm.

2 Thi nghiệm trong day học vật lý :t 5¬ 3

2.1 Các đặc điểm của thí nghiệm vật lý.

2.2 Các chức năng của thí nghiệm trong day học vật lý 4

2.2.1 Theo quan điểm của lý luận nhãn thức.

2.2.2, Theo quan điểm của lý luận đạy học

2,3 Phân loại các thí nghiệm được sử dụng trong dạy học vật lý 9

2.3.1, Thí nghiệm biểu diễn,

2.3.2 Thí nghiệm thực tap.

1 Khái niêm về các phép đo - — 1]

3 Khúi niệm về sai số phép do ~ mm ll

2.) 2 PBS Bg 47 DIRE Ga c4 20 2cgi2oAiiecas¿xoL II

2.1.1 Phân loại theo nguyên nhân gây ra sai số.

2.1.2, Phan loại theo cách đánh giá.

D08 có 010 1007 2 8 x5: n5 re 13

2.2.1 Đối với phép do trực tiếp

2.2.2 Đối với phép do gián tiếp

3:3 Cách Rm tron xố về viết kết QUÊ: - e.e.-.eoee<.e2-« e2c„25 lÕ

3.3.1 Cách làm tròn số, 2.3.2 Cách viết kết quả.

3.4.Cách vẽ đồ thị vật lý trong thực nehiệm DT

HI.Giới thiệu tài liệu hướng dan thực hành S.«. - T7

Dé tài NCKH (Mã số CS.2005.23.79)

=-—ễễ—ễễễỄễễễễễễ

I.Bế cục bài thí nghiệm.

2.Nôi dung các chủ dé và các bài thí nghiệm

Chủ để I:Thí nghiệm kiểm chứng phan động học-động lực học-định luật bảo toàn

động lượng với bộ đụng cụ đệm không khí

1 Giới thiệu dụng cụ -.~- _ 20

BE Ca thí REHIẾ secs nemsccnts scenes tdnoromene onesie tanppce nieces te ma 23

Bài } :Ðo gia tốc của chuyển đông thẳng nhanh đần đều « 25

Bài 2 : Kiểm chứng phan động học và động lực học «.-. ~ 27

Bài 3: Kiểm chứng định luật bao toàn động luging —.- ee ences nen 33

Chủ đề 2 : Định luật IT] Newton.dinh luật bão toàn với xe động lực

Bài 1: Thí nghiệm khảo sát chuyển động thẳng biến đổi đều 9

Bài 2:Kiểm chứng các định luật ï1, U1 newton, các định luật bảo toàn động

kàïng và bảo tuần cơ ñãnRE -——-—————zz==i=ie===———"#

Chủ dé 3 : Nhiệt học.

ĐẠI 1:GIc @w@ Maeva đất RE a eo a SD

Bài 2 : Sự nở dai của thanh kim loại - hiện tượng cảng mặt ngoài 66

Chủ dé 4 :Điện -từ

B Cách (sshiiim=<==e=e-=e rẽ

Bài 1: Định luật ohm - điện trở - hiệu điện thế -cường độ dòng điện trong mạch

mẽ nh (> EIST FCI “———————Srodsessss 81

Bài 3: Bộ hiển thị đường cảm ứng từ 2 chiểu, 3 chiều -.-. s.-«- 84

Bai:4: DAG CAN RE ME HON 0 ————————šẽ=Ÿ=ẽŠ—=<

Bài 5: Mạch L,R mắc nối tiếp †aaaaaaamna

Chủ để § : Điện tử

Bài 1: Đặc tuyến volt-ampere của diode bán dẫn ~. S 98

Bài 2 :Chỉnh lưu đòng điện xoay chiéu bằng diode bán dẫn 102

Bài 3:Đặc tuyến volt - ampere của diode ổn áp zener -ứng dụng của diode ổn áp

XE TA be65166666652)60505669)10)443810//1242)0054240100880006,00)) neat uostdslasgláigtapdiebiinhunddnsxioyndeessk: IT e

Bài 4: Mạch nguồn nuối ổn lênisi lee ScD cl ese 113

Bài 5 : Điện trở quang (LDR) Ung dung ue cccscesecesnssuuenna suisesmamenssisesnensavnision „115

Bài 6 : Bộ khuếch đại dùng Transistor mắc theo so dé Emiter EBUHE 119

BAT : MACH vững LOGIC đứa GIS Oe isacctainisinseninrsnseenenrssaeraiasuioiararnn recut neprenns | 2S

Đề tài NCKH (Ma xế CS.3008.33.79)

Chủ dé 6 : Quang học

Bai 1: Dinh luật phan xạ và khúc xạ ánh sang eee server 127

Bài 2:Tinh thuận nghịch của ánh súng Hiện tượng tán sắc ánh xáng và phản xa

SSR, | L ï Ï —=-ă—=—=.—=—====—=—= 136

Bài 4: Sự tao ảnh của vật bởi gương và thấu kính S< << <s< cu 139

Bài 5: Máy chiếu - kính lip - kính thiên vẫn tt 466tixSiE1462/i0E 143 Túi liêu tham khảo

` UA THÍ NGHIỆM (PHY LUC)

Dé tài NCKH (Mã số CS.2005.23.79)

PHAN A:GIỚITHIẾU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.TÍNH CAP THIẾT VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CUA ĐỀ TÀI:

Tính cấp thiết: Vật lý học là một ngành khoa học thực nghiệm vì vậy các kiến

thức vé mat lý thuyết luôn can được thực nghiệm chứng minh kiểm chứng minh hoa

lại thi mới có thể đứng vững được.

Trong công tác giảng day bộ môn vật lý, bên cạnh việc giảng dạy lý thuyết thi

làm thi nghiệm Vật Ly luôn đóng môi vai trò quan trong Thi nghiệm là phương tiệncủa việc thu nhận kiến thitc, để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu được, là

su rên dung tri thức đã thu được vào thực tiền, nó là một bộ phận của các phương

pháp nhận thức vật lý.

Từ lúc thành lập trường DHSP đến nay, các thiết bị thí nghiệm của phòng Thí

Nghiệm Vật Lý Phổ Thông do nhiều nguồn cung cấp bao gồm :

- Các dụng cụ TN của hãng Cen có còn lại từ trước năm 75,

- Các hộ va ly TN cơ nhiệt điện , quang hình học của Đức viện trợ.

- Các dung cụ TN của Liên Xô

Qua nhiều năm đào tao SV, các thí nghiệm nói trên thực sự đã xuống cấp

nhiều thí nghiệm trong số trên đã phải sửa chữa nhiễu lần phải thay thế bằng các dung cu khác thiếu tính đồng bộ từ đo đạt định lượng có thí nghiệm đã phải chuyển

thành quan sát định tính có thí nghiệm đã phải vừa làm thí nghiệm , vita phải chỉnh

sửa và vì vậy việc nghiên cứu , học tập của SinhViên lẫn GíáoViên gập không ít

khó khan.

Với thưc trạng như trên ,việc trang bị một phòng thí nghiệm mới , phục vụ cho

yêu cau nghiên cứu , học tap của GiáoViên, Sinh Viên khoa Vật Lý vé mang thínghiệm phổ thông , din thay thế các bai thí nghiệm cũ thiếu chính xác thực sự làmột yêu cẩu bức bach

Nam học 200%, phòng thí nghiệm Vật Lý Phổ Thông thuộc khoa Vật lý trường

Đại Học Sư Pham được trang bị một số thiết bị thí nghiệm mới, tương đối hiện đại

nhiều bài được thực hiện do dat , xử lí số liệu trên máy vi tính nhờ phẩn mếnDatz Studio do hãng Pasco cung cấp Do đó can nhanh chóng lấp ráp vận hành , viết

tài liệu hưởng dẫn thực hành để sớm đưa vào phục vụ cho việc giảng day và học tập

của ging viên sinh viên trong khoa.

Afục tiêu của dé tai:

+ khai thác bộ dung cu TN mái : lap ráp thí nghiệm ,do đạt số liệu, viết tài liệu

luướng dain thite hành phục vu cho việc học tập và nghiên cứu của GV và SV trong

và ngoài khoa vẻ các van để liên quan

+ Chon lựa các bài thí nghiệm Vật Lý phố thông phù hap với chương trình V1.

pho thang, phục vu cho việc hoe tập của sinh viên năm thit 3 khoa Vật Lý

+ Sinh viên chuyên ngành Vật lý: nghiền cứu các bài thí nghiệm trong chương

trình vặt lý phổ thông bing các thiết bị mới SV được tiếp cận với mội số thiết bị

tướng đối hiện đại có độ chính xác cao, điều này sẽ giúp cho các sinh viên có thể

củng cố lại môt số kiến thức phổ thông nắm được cách sử dụng một số thiết bị hiện

đại, nâng cao kỹ năng thực hành để có thể phục vụ cho công tác giảng dạy sau khi ra

trường.

+ Các giáo viên phổ thông ( Vật Lý) và sinh viên của Khoa Vật Lý có nhu cầu

nghiên cứu khoa học làm luận văn tốt nghiệp tim hiểu các thiết bi mới,hoặc sử dụng

cho việc giảng day.

+ Và tất cả các đối tượng có nhu cầu nghiên cứu các thí nghiệm liên quan đến chương trình vật lý phổ thông.

IL PHƯƠNG PHÁP THUC HIEN:

I Phương pháp nghiên cứu : Tra cứu tài liệu có liên quan đến dé tài về mặt lyluận , các tài liệu liên quan đến kiến thức về mặt lý thuyết và thực hành Vật Ly , lý

thuyết về sai số tài liệu về sử dụng các phần mềm vi tính liên quan.

2 Phương pháp thực nghiệm : Tiến hành lắp ráp các thí nghiệm trong phòng thí

nghiệm để do đạc, xử lý số liệu, biểu diễn

3 Phương pháp miêu tả: Viết tài liệu hướng dẫn thực hành thí nghiệm , kèm phụ

lục kết quả thí nghiệm theo 6 chủ để: Động học- Dong lực học(có hai phương an) :

Nhiệt học ; Điện — Tư ; Điện tử ; Quang học.

UNG VÀ KẾT QUA NGHIÊN C

I CƠ SỞ LÝ LUẬN :

1 Sơ lược sự ra đời và phát triển của phương pháp nghiên cứu khoa học bằng thực nghiệm.

1.1.Vật lý học Aristote :

- Đưới ảnh hưởng của chế đô chiếm hữu nô lệ và giáo hồi ( coi khinh lao động

chân tay,vì vậy không coi trọng thực nghiệm ma coi thực nghiệm là một loại hoạt

động thủ công ) hệ tư tưởng Aristote đã thống trị trong môi thời giun dài,

- Vat lý học Aristote với phương pháp giáo điều kinh viện là phương pháp

chính thức của khoa học tong thời kỳ nay, Các nhà khoa học thời này luôn coi thường

thực nghiệm để cao sv suy lý nhưng tệ hại hon nữa họ không suy lý hằng đầu óc của

mình mà bằng đầu Ge kẻ khác Họ không đưa vào quan sát, vào thực nghiệm mà mà

dựa vào những cau của kính thánh và của Aristotle.

tw

Dé tài NCRH (Mã số CS,2005.23.79)

—_—_—_—ỄễEễŸễEỄễEỄEỄễỄễẼẼễEỄỄEẼPPTẼỄẼỄẼỄẼỄễỄễỄễỄỄẰễằễẺễ———

© Chính vi vay đáy chính là thời kỳ den tối nhất trong lịch sử van minh của

nhân lows, là thời KY mà sv phát triển khoa học bị kim ham Các nhà sử học đã gọi

thời kỳ này là * thời KY trì tre", là "đếm dài trung thể ky”

- Tuy nhiên wong thời kỳ này cũng xuất hiện một số nhà khoa học đã có

những tư tưởng mới vé su nhận thức khoa học: Roger Bacon (1214 - 1294), William

Occam (1300 - 1349).

1.2 Sư ra đời của Vật lý học thực nghiệm:

- Đến giữa thé kỷ XV đã diễn ra môi sự chuyển mình vé mọi mặt: kinh tế,

văn hoá chính trị.ở các nước Châu Âu din đến việc mở đầu cho cuộc cách mạng

khoa học lan thứ 1 Thắng lợi lớn nhất của cuộc cách mạng khoa học lan thứ I chính là

sự chuyển từ hệ Địa Tâm sang hệ Nhật Tắm ( mat ười là trung tâm của vũ trụ).

Trong quá trình xây dying cơ sở lý thuyết cho Thuyết Nhật Tâm của

Copernic, Galile, một nhà khoa học thiện tài người Ý đã xây dung những cơ sở dau

tiên cho một nến Vật lý mới = vật lý học thực nghiệm - thay cho vật lý học của

Aristote,

- Từ đó, với sự phat triển của vật lý học thực nghiệm, con người nhận thấy

rằng để tìm ra những chân lý khoa học phản ánh đúng những quy luật vận động khách

quan của thế giới vật chất thì cần phải có mót phương pháp nghiên cứu khoa học mớithay cho phương pháp giáo điều, kinh viện của các nhà khoa học trước đó

- Các nhà khoa học: Francis Bacon, Descurtes, sau này là Newton tiếp tục xây

dựng và trình bày các phương pháp nghiên cứu khoa học mới một cách hệ thống:

+ Francis Bacon (1561 — 1626): phương pháp quy nạp.

+ Descartes (1569 — 1650): phương pháp diễn dịch

- Cuộc cách mạng khoa học lan thứ nhất mà Copernic là người khởi đấu từ

giữa thế kỷ XVI đến giữa thế kỷ XVII đã cho ra đời vật lý học thực nghiệm với

những tư tưởng mdi, phương pháp mới va hình thức tổ chức mới.

Vật lý học thực nphiệm ra đời đã chứng tỏ sv đúng đắn của nó trong việc giải quyết

nhiều vấn để thực tiên mà vật lý học Aristote không thể nào giải quyết được.

2 Thí nghiệm trong day bọc vật lý:

2.1 Các đặc điểm của thí nghiệm vật lý:

Thí nghiệm vật lý là sự tác đông có chủ định, có hệ thống của con người vào

các đối tương của hiện thực khách quan Thông qua sự phan tích các điểu kiên mà

trong đó đã diễn ra xự túc động và các kết quả của sự tác đông, 1a có thể thu nhận

được tri thức mới Sau day là một số đặc điểm của thí nghiệm vat lý:

-Cúc điều kiện của thí nghiệm vật lý phải được lựa chon và được thiết lập

có chủ định sao cho thông qua thi nghiệm có thể trả lời được câu hỏi đặt ra có thể

kiểm tra được giá thuyết hoặc hệ quả suy ru từ giả thuyết Mỗi thí nghiệm có ba yếu

tỏ cau thành cắn được xác định rõ: đốt tướng cần nghiên cứu, phương tiện gay tác

động lén đói tướng cắn nghiện cứu và phương tiện quan xát, do đạc để thu nhận các

kel quả của su tác động.

- Cav điều Kiến của thí nghiệm có thé làm bien đổi được để ta có thể nghiên vứu sit phu thuốc giữa hai đại lướng, trong Khí các đại lượng khác được giữ không dối.

3

Đề tài NCKH (Mã số CS.2005.23.79)

- Cúc điều kiên của thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự

định nhữ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có do chính xác ở mức độ can thiết, nhờ sự

phan tích thường xuyên các yếu tổ của đôi tượng nghiên cứu làm giảm tối đa ảnh hung của các nhiều

- Dae điểm quan trọng nhất của thí nghiêm là tính có thể quan sat được các biển đổi của dai lượng nào đó do xự biến đổi của đại lượng khác Điều này đạt được

nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương liện quan sát, đo đạc

Có thể lặp lại được thí nghiệm Điều này có nghĩa là: với các thiết bị thí

nghiệm, hiện tướng, quá trình vật lý phải diễn ra trong thí nghiệm giống như ở các lần

thi nghiêm trước đó.

2.2 Cúc chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý

2.2.1 Theo quan điểm của lý luận nhận thức.

* Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức.

Vai trò của thí nghiệm trong mỗi giải đoạn của quá trình nhận thức phụ

thuộc vào vốn hiểu biết của con người vẻ đối tượng cẩn nghiên cứu, Nếu học sinh

hoàn toàn chưa có hoặc có ít hiểu biết về đối tượng can nghiên cứu thì thí nghiệm

được sử dung để thu nhận những kiến thức đầu tiên về nó.Lúc này thì nghiém được sử

dung như là kẻ phân tích hiện thực Khách quan và thông qua quá trình thiết lập nó một cách chủ quan để thu nhận trị thức khách quan.

- Các dữ liệu này tạo điều kiện cho học sinh đưa ra những giả thuyết, là cơ

xở cho những khái quát hoá về tính chất hay mối liên hệ phổ biến, có tính quy luật

của các đại lượng vật lý trong hiện tượng quá trình vật lý được nghiên cứu.

* Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu

được.

- Theo quan điểm của lí luận nhận thức, một trong các chức năng của thí

nghiệm trong dạy học vật lý là dùng để kiểm tra tính đúng đắn của các trí thức mà

học sinh đã thu được trước đó Trong nhiều trường hợp, kết quả của thí nghiệm phủnhận tính đúng dfn của tri thức đã biết, đòi hỏi phải đưa ra giả thuyết khoa học mới

và lại phải kiểm tra nó ở các thí nghiệm khác Nhờ vậy, thường sé thu được những trì

thức có tính khá: quát hon, bao hàm các tri thức đã biết trước đó như 1a những trường

hợp riêng, trường hợp giới hạn.

- Trong dạy học vật lý ở trường phổ thông, có mội số kiến thức được rút ra

hing xuy luận logic chat chế từ các kiến thức đã biết Trong những trường hợp này,

cắn tiên hành thí nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của chúng `

* Thí nghiệm là phương tiện của việc vận đụng tri thức đã thu được vào thực

tiễn

Trong việc vận dụng các tri thức lý thuyết vào việc thiết kế, chế tao các

thiết bị kỳ thuật người ta thường pap nhiều khó khăn do tính trữu tượng của tri thức

van sử dung, tính phức tạp chiu su chi phối cda nhiều định luật của các thiết bị can

chế tạo hoặc do lý do vẻ mat kính tế hay những nguyên nhân về mặt an toàn Khi đó

thí nghicm được sử dựng như là phương tiện tạo cơ sd cho việc vận dụng các trì thức

đã thu dược vào thực tiễn,

Dé tài NCKH (Mã sũ CS.2005.23.79)

Ốc ồỒ óỎéốóắ.ỀÖ‹.-—>::> Ề+—*:ÖŠ$“⁄%⁄%<⁄<<

- Lịch xử phat triển của vat lý cũng cho thấy các thí nghiệm cơ bản không chi

dẫn đến hình thành những thuyết vật lý mới mà còn làm xuất hiện nhiều nghành kỹ

thuật mới,

- Chương trình vật lý ở trường phổ thông để cập tới một loạt các ứng dựng của val lý trong đời sống và sản xuất, Việc tiến hành thí nghiệm tạo cơ sở để học sinh

hiểu được các ứng dụng của những kiến thức đã học trong thực tiễn Thí nghiệm

không những cho học sinh thấy được sự vận dụng trong thực tiễn của các kiến thức vật

lý mà còn là bang chứng su đúng đắn của các kiến thức này.

* Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lý

- Việc hồi đưỡng cho học sinh các phương pháp nhận thức được dùng phổ

biển trong nghiên cứu vật lý (phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình) làmột trong những nội dung của việc hình thành những kiến thức cơ bản vật lý ở trườngphổ thông Thí nghiệm đóng vai trò quan trọng ở cả hai phương pháp này

> Vai trò của thí nghiệm trong phương pháp thực nghiệm

Phương pháp thực nghiệm bao gồm 4 giai đoạn:

- Lam nảy sinh vấn dé cần giải đáp, câu hỏi cần trả lời.

- Để xuất giả thiết.

- Từ giả thiết dùng suy luận logic để rút ra hệ quả có thể kiểm tra được bằng thí

nghiệm.

- Xây dựng và thực hiện phương án thí nghiệm để kiểm tra hệ quả đã rút ra Nếu

kết quả thí nghiệm phù hợp với hệ quả đã rút ra thì giả thiết là chân thực, nếu

không phù hợp thì phải để xuất giả thiết mới

Như vậy thí nghiệm đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn đầu và giai đoạn cuối

của phương pháp thực nghiệm Ở giai đoạn đầu, đa số các thông tin vẻ đối tượng cẩn

nghiên cứu thường được thu nhận trong các thí nghiệm Đặc biệt ở giai đoạn cuối của

phương pháp thực nghiệm , việc kiểm tra tính đúng đắn của hệ quả rút ra phải thông qua việc xãy dưng thực hiện phương án thí nghiệm để nghiên cứu mội hiện tượng,

một mới quan hệ đã được loại bd các yếu tố không quan tâm nên thường không có

trong tự nhiên.

@ Vai trò của thí nghiệm trong phương pháp mô hình:

Phương pháp mô hình gồm 4 giai đoạn sau:

- Thu nhập các thông tin về đối tượng gốc.

- Xây dựng mỏ hình.

- Thao tác trên mô hình để suy ra các hé quả lý thuyết `

- Kiểm tra hệ quả trén đối tượng gốc.

© giat đoạn đầu của phương pháp mô hình, các thông tin vẻ đối tượng gốc

thường được thu nhập nhờ thí nghiệm Thông qua thí nghiệm, nhờ việc chủ động loại

bo những vếu tổ không quan tâm, tác dang lên đối tượng, bố trí các dụng cu quan sát thu thập xà xử lý số liệu, ta mới có thể tìm ra được các thuộc tính, các mối quan hệ và

bạn chất của đổi tượng gốc để đưa ra được mỏ hình phản ánh các mối quan hệ chính

mi ta quản tắm, Ở giải đoạn 3 cho mô hình van dong (thao tác trên mô hình), đổi với

mo) bình vat chất, người ta phải tiến hành các thí nghiệm thực với nó ở giải đoàn 4

VÀ

Dé tài NCR (Mã số CS.2005,23.79)

A

thông qua thí nghiệm trên vật gốc, doi chiếu kết quả thu được từ mô hình với những

kết quả thu đước trực tiếp trên vắt gốc, ta kiểm tra được tỉnh đúng đắn của mỏ hình và

rủi ra gidt hạn áp dụng của mô hình,

2.2.2 Theo quan điểm của lý luận đạy học.

* Thí nghiệm có thể được sử đụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá

trình dạy học:

=iỞ giai đoạn định hướng các mục udu nghiên cứu, có thể sv dụng thí

nghiệm để để xuất vấn để cin nghiên cứu Đặc biệt có hiểu quả là việc sử dung thí nghiệm để tạo tình huống có vấn dé Do kết quả thí nghiệm mâu thuẫn với kiến thức

đã biết, với kinh nghiệm sẵn có hoặc trái ngược với sự chờ đợi của học sinh nên nó

tao nbu cầu hứng thú tìm tòi kiến thức của học sinh

Các thí nghiệm được sử dụng dé tạo tình huống có vấn để thường là các thí nghiệm đơn giản, tốn ít thời gian chuẩn bị và tiến hành.

* Thí nghiệm có vai trò quan trọng không có gì thay thế được trong giai đoạn

hình thành kiến thức mới Nó cung cấp môi cách hệ thống các cứ liệu thực nphiệm.

để từ đó khái quát hoá quy nạp kiểm tra được tính đúng dan của giả thuyết hoặc hệ

quả logic rút ra từ giả thuyết đã dé xuất, hình thành kiến thức mới

- Trong chương trình vat lý ở trường phổ thông, một số kiến thức được rút ra

hằng phép suy luận légic chặt chẽ từ các kiến thức đã được xác nhận là chính xác Vìvậy, những kiến thức rút ra này là đúng đắn Tuy nhiên, để thực hiện tính chất thực

nghiệm của khoa học vật lý và làm tăng sự tin tưởng của học sinh vào tính chân thực

của kiến thức thu được, giáo viên cũng can tiến hành các thí nghiệm kiểm nghiệm lại

chúng.

* 'Thí nghiệm có thể được sử dung một cách đa dạng trong quá trình củng cố (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hoá và vận dụng) kiến thức, kỹ năng của học

sinh Việc củng cố kiến thức, kỹ năng của học sinh được tiến hành ngay ở mỗi bài học

nghiên cứu tài liệu mới, trong các bài học dành cho việc luyện tập, các tiết ôn tập và

cúc giờ thí nghiệm thực hành sau mỗi chương, mỗi phấn của chương trình vật lý phổ

thong, Quá trình củng cố kiến thức, kỹ năng của học sinh diễn ra không những trong

các giờ nội khoá mà cả trong những giờ học ngoại khoá, ở lớp và ở nhà.

- Việc sử dụng các thí nghiệm ở giai đoạn củng cổ không phải là sự lập lại

nguyén sỉ các thí nghiệm đã làm nhằm nhắc lại những kiến thức cũ mà phải có những

yếu tổ mới nhằm đào sâu, mở rong các kiến thức đã biết của học sinh, giúp học sinh

thấy được các biểu hiện trong tư nhiên các ứng dụng trong đời sống và sản xuất của

cde kiến thức này

- Cần chú ý rằng việc tiến hành các thí nghiệm trong giai đoạn củng cố phải

được give cho học sinh dưới dang những nhiệm vụ có nội dung sao cho phát triển được

năng lực hoạt đông trí tuẻ — thực tiễn của học sinh, chứ khong đơn thuần chỉ là sự đòi

hoi hoạt dong tay chân đơn giản.

- Thi nghiệm cũng có thể được sử dụng để hỗ trợ cho quá trình hệ thống hoá

kiến thức mà học sinh đã học,việc Gen hành các thí nghiệm song song sé tạo thuận lại

Đề tài NCKH (Ma số CS.2005.23.79)

——————c—ễ

để học sinh so sánh, nhận ra được những điểm giống nhau, khác nhau của các hiện

tượne quá trình vat lý.

* Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra, đánh gia kiến thức và kỹ nang của

học sinh.

Thông qua các hoạt đông trí tuệ - thực tiễn của học sinh trong quá trình thí

nghiệm (thiết kế phương ấn thí nghiệm dự đoán hoặc giải thích hiện tượng quá trình

vật lý xắy ra trong thí nghiệm, lựa chọn các dụng cụ thí nghiệm cần thiết, lắp ráp các

dụng cụ và bố trí thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu nhận và xử lý kết quả thí

nghiém ), học sinh sẽ chứng tổ không những kiến thức về cự kiện mà cả kiến thức về

phương pháp không những kiến thức ma cả khả nang của mình.

- Để kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức và kỹ năng của học sinh, piáo viên

có nhiều cách thức sử đụng thí nghiệm với nhiều mức độ yéu cầu khác nhau: từ việc

sử dung thí nghiệm quen thuộc hay sử đụng thí nghiệm hoàn toàn mới, từ việc sử

dụng thí nghiệm có bố trí đơn giản đến việc sử dung thí nghiệm có hố trí phức tap, từ thí nghiệm có liên quan tới một mối liên hé đến thí nghiệm liên quan đến nhiều khái

niệm định luật vật lý, thí nghiệm có thể là thí nghiệm định tính nhưng cùng có thể là

thí nghiệm định lượng, học sinh được giao nhiệm vụ chỉ tiến hành I thí nghiệm nhưng

cũng có thể giao nhiệm vụ giải quyết một nhiệm vụ nhận thức ma trong đó thí nghiệm

chỉ là một bỏ phán của quá trình giải quyết nhiệm vụ này Mức độ tự lực của học sinh

trong quá trình thí nghiệm cũng có thể khác nhau, từ việc tiến hành thí nghiệm theo

bản hướng dẫn chỉ tiết cho sẵn đến việc học sinh hoàn toàn tự lực trong tất cả các giai

đoạn thí nghiệm.

* Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển nhân cách toàn điện của học

sinh.

Việc sử dung thí nghiệm trong dạy học vật lý góp phan quan trong vào việc

phát triển nhân cách toàn diện của học sinh.

+ Thí nghiệm là phương tiện để nâng cao chất lượng kiến thức và rèn

luyện kỹ năng, kỹ xảo về vật lý của học sinh

- Chất lượng kiến thức của học sinh được xem xét qua các dấu hiệu : tính

chính xác tính khái quát, tính hệ thống tính bến vững và tính vận dụng được Bởi vì

thí nghiệm luôn có mặt trong quá trình nghiên cứu các hiện tượng quá trình vật lý

soạn thảo khái niệm, định luật vật lý, xáy dụng các thuyết vật lý, để cập các ứng

dụng trong sản xuất và đời song của những kiến thức đã học nên nó là phương tiệngdp phan nang cao chất lượng kiến thức của học sinh theo các dấu hiệu nêu trên Thí

nghiểm vật lý góp phan vào việc phát hiện và khấc phục các sai lam của học sinh

- Do thí nghiệm vật lý là một hộ phần của các phương pháp nhân thức vật lý

nên trong mối quan hệ với quá trình thí nghiêm học sinh sẽ được làm quen và vận

dụng có ý thức các phương pháp hận thức này, Các kiến thức về nhương phúp mà học

sinh lĩnh héi có ý nghĩa quan trọng vượt ra khỏi giới hạn môn vật lý.

Trong các thí nghiêm do mình tư tiến hành, học xinh được rèn luyện các kỹnăng AY xảo thí nghiệm như: sử dụng các nguồn điền, dung cụ đo (thước, các loại

đồng hà, cán, lực kế, nhiệt kể, ampe kế, von he đồng hệ do điện vụn nang ), gia

?

Đề tài NCKH (Mã số CS,2005,33.79)

i

vòng bing ghi các gid trị do đọc va lắp ráp thí nghiệm theo sơ dé thí nghiệm, sơ dé

mach điện tướng đổi đơn giản và được giáo dục các thói quen làm việc khoa học của

người làm thí nghiệm như: tuân thủ các giai đoạn của quá trình thí nghiêm (dat kế

hoạch thí nghiệm lựa chon dụng cu và bế trí thí nhiệm, tiến hành thí nghiệm và xử

lý kết quả thí nghiệm) tìm hiểu kỹ cách sử dụng các dung cụ thí nghiệm trước khi sử dung, lắp rap các bộ phan thành các nhóm, hố trí thí nghiệm sáng sda và kiểm tra sự

hoạt động của hệ thống các dụng cụ đã bố trí trước khi tiến hành thí nghiệm.tuân thủ túc guy tắc an toàn và chú ý đảm bảo các điều kiện mà thí nghiệm phải thoả mãn

trong khi tiến hành thí nghiệm đánh giá phân tích sai số khi xử lý kết quả thí nghiệm

Thí nghiệm là phương 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

- Trong quá trình thí nghiệm, học sinh phải tiến hành một loạt các hoạt độngtrí tuệ - thực tiến: thiết kế phương án, kế hoạch thi nghiệm,vẽ so đồ thí nghiệm,lậpbang giá trị đo, lựa chon dung cụ, bố trí và tiến hành thí nghiệm, thu nhận và sử lý kếtquả thí nghiệm (bằng số, bằng đồ thị), tính toán sai số, xác định nguyên nhân của sai

số (nguyên nhân khách quan, nguyên nhân chủ quan), tim biện pháp làm giảm sai số

Chính vì vậy, thí nghiệm là phương tiện hữu hiệu để hồi dưỡng năng lực sáng tạo của

học sinh, Trong qua trình thí nghiệm, việc bồi dưỡng những yếu tố của năng lực hoạt

đông trí tué như: năng lực để xuất giả thiết, phân tích mô tả các hiện tượng, quá trình

vật lý, tổng hợp các mát, các khía cạnh trong mối liên hệ với nhau, khái quát hoáthành những kết luận tổng quát nhờ phép quy nap, đối chiếu các kết luận này với giả

thuyết (hoặc hệ qua) đã dé xuất, giải thích, so sánh các hiện tượng, quá trình vật ly.

cac ứng dụng trong sản xuất và đời sống của kiến thức đã học Để phát triển năng lực

sing tạo của học sinh, cẩn tân dung sử dụng nhiều hình thức khác nhau của thí

nghiệm hoe sinh, trong đó có thí nghiệm nhằm giải quyết các nhiệm vụ thiết kế- kỹ

thuật.Cẩn tránh khuynh hướng sai lam chỉ chú trọng đến việc rèn luyện kỹ năng thực hiện các thao tác chân tay mà không quan tâm tới việc bồi đường năng lực hoạt động

trí tuệ của học sinh Déu đó dẫn đến kết qua là không phát triển được tư duy vật lý

của học sinh, học sinh không hiểu được mối quan hệ giữa thực tẾ và tư duy, giữa

những khái niệm định luất trừu tượng và những hiện tượng cụ thể quan sát được

trong thực 1C Khuynh hướng sai lắm nay thường dẫn đến đòi hỏi phải trang bị cho học

sinh những thiết bị thí nghiêm dụng cụ do lường chính xác đất tiền mà nhiều khi học

sinh không hiểu nghuyén tắc hoạt động của chúng, coi nhẹ những thí nghiệm đơn

giản, dễ kiếm dễ làm trong cuộc sống hang ngày mà học sinh lại thấy rõ cấu tạo, hiểu rõ nguyên tắc hoạt động của chúng.

Quá trình lầm việc tu lực với thí nghiệm của học sinh sẽ khêu gợi sự hứng thú nhận

thức, lòng ham muốn nghiên cứu, tạo niềm vui của sự thành công khi giải quyết được

nhiệm vụ đặt ra và góp phản phát triển dong lực quá trình học tập của học sinh

œ Thí nghiệm là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc tập thể

khúc nhu bồi đường các phẩm chất đạo đức của học sinh

Dé tài NCKH (Mã số CS.2005,23,79)

———ễc————— ———==———ễễ————-—-——— ——

Cúc thí nghiệm do các nhóm học sinh tiến hành đòi hỏi sự phan cong phối hợp

những công việc tự lực của học sinh trong tập thể Vì vậy trong quá trình thí nghiệm

di điện ra một quá trình hồi dưỡng các phẩm chất đạo đức, xây dung các chuẩn mực

hành dong tap thể Quá trình cùng nhau cố gang giải những nhiệm vụ đặt ra trong quá trình thí nghiệm có nhiều điểm chung với quá trình làm việc tập thể trong cuộc sống

nghề nghiệp sau này của học sinh

Trong mối liên hệ với quá trình tự lực xây dựng kiến thức ở các thí nghiệm, học sinh thu nhân được những quan điểm quan trọng của thé giới quan duy vật, đặc biệt là vai

tò của thực tiễn trong việc nhận thức thế giới có niềm tin dựa trên cơ sở vốn hiểu biết của mình vẻ tính nhận thức được thế giới và sự tổn tại khách quan của các mối liền hệ

có tính quy luật trong tự nhiên.

* Thí nghiệm là phương tiện đơn giản hoá và trực quan trong dạy học vật lý:

# Trong tự nhiên và kỹ thuật, rất ít các hiện tượng, quá trình vật lý xảy ra

đưới dạng thuần khiết Chính nhờ thí nghiệm, ta có thể nghiên cứu các hiện tượng.

quá trình xảy ra trong những điều kiện có thể khống chế được, thay đổi được, có thể

quan sát đo đạc đơn giản hơn, dễ đàng hơn để đi tới nhận thức được nguyên nhân của

mỗi hiện tượng và mối quan hệ có tính quy luật giữa chúng với nhau Uv điểm nổi bật

này của thí nghiệm vật lý có ý nghĩa không chỉ xét nó theo quan điểm của lý luận

nhận thức mà và theo quan điểm của lý luận day học

# Thí nghiệm là phương tiên trực quan giúp hoc sinh nhanh chóng thu được

những thông tin thu được về các hiện tượng, quá trình vật lý Đặc biệt trong việc

nghiên cứu các lĩnh vực của vật lý mà ở đó, đối tượng cẩn nghiên cứu không thể tri

giác trực tiếp bằng các giác quan của con người thì việc sử dung trong đạy học vật lý

các thí nghiệm mô hình (các thí nghiệm được tiến hành trên những mô hình vật chất

thay thế cho đối tượng gốc cần nghiên cứu) để trực quan hoá các hiện tượng, quá trình

cần nghiên cứu là không thể thiếu được Các hiện tượng, quá trình vật lý xảy ra trong

thí nghiệm mô hình (vi du: các thí nghiệm mô hình về cấu tạo từ các hạt của các chất)

đơn giản hoá các hiện tượng, quá trình vật lý thực, nhằm cung cấp cho học sinh các

biểu tượng về các hiện tượng quá trình này.

Các thí nghiệm mô hình còn được sử dụng khi nghiên cứu các ứng dụng của vật lý

trong kỹ thuật nhằm giới thiệu nguyén tắc của ứng dụng, nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của các máy móc, thiết bị: động cơ nhiệt, động cơ điện, máy phát điện, các dụng

cụ quang học

2.3 Phân loại thí nghiệm được sử dung trong day học vật lý,

Do tác dụng trên nhiều mặt của thí nghiệm thực tập nên việc tăng cường các

thi nghiệm thực tip là mét trong những nội dung của việc đổi mới chương trình, nộidung và phường pháp day học vật lý ở trường phổ thông Phan lớn các thí nghiệm vật

lý được quy định trong chương trình trung học phố thông mới là thí nghiệm thực tận nó

chiếm mốt tỷ lệ cuo trong tổng số các thi nghiém hắt buộc phải tiến hành ở chương

trình trung học phố thông Chỉ khi không có điều kiện tổ chức cho tất cả các học sinh

đồng then làm thi nghiệm trong quá trình nhân thức như không đủ dung cu thí nghiệm.

Dé tài NCRH (Mã xố CS.2005,23,79)

“——————“-———-———— —-_—-—————-—

thí nghiệm qua phức tạp, mất nhiều thời gian, khó đầm bảo an toàn trong quá trình

học sinh làm thí nghiệm ) mới phai sử dung thí nghiệm hiểu diễn.

2.3.1 Thí nghiệm biểu dién: Gam

-a.Thi nghiệm mở đầu là thí nghiệm nhằm giới thiệu cho học sinh biết qua về hiện lương sắp nghiên cứu để tạo tình huống có vấn dé, tạo nhu cấu hứng thú học tập của

học sinh, lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhận thức ,

b.Thi nghiêm nghiên cứu hiện tượng là thí nghiệm nhằm xây dựng nên hoặc kiểm

chứng lai kiến thức mới, được sử dụng trong giai đoạn nghiền cứu kiến thức mới

c.Thí nghiệm củng cổ là thí nghiệm nêu lên những biểu hiện của kiến thức đã học

trong tự nhiên, để cập các ứng dụng của kiến thức này trong săn xuất và đời sống, đòi

hỏi học sinh phải van ung kiến thức đã hoe để dự đoán hoặc giải thích hiện tượng hay

cơ chế hoạt dong của các thiết bị, dung cụ kỹ thuật Thông qua đó, giáo viên cũng có

thể kiểm tra được mức độ nắm vững kiến thức của học sinh.

2.3.2 Thí nghiệm thực tập:

Thi nghiệm thực tập là thí nghiệm do học sinh tự uến hành trên lớp (trong

phòng thí nghiệm! ngoài lớp ngoài nhà trường hoặc ở nhà với các mức độ tự lực

khác nhau.Gom:

a,Thí nghiệm trực điện:

- Tuy theo mục đích, thí nghiệm trực điện có thể là thí nghiệm mở dau, thí

nghiệm nghiên cứu hiện tượng được tiến hành dưới dạng nghiên cứu khảo sát hay

nghiên cứu minh hoa và cũng có thể là thí nghiệm củng cố

- Thi nghiệm trực diện có thể được tổ chức dưới hình thức thí nghiệm đồng loạt

(giáo viên chia học sinh trong lớp thành các nhóm, tất cả các nhóm học sinh cùng một

lúc làm các thí nghiệm như nhau với dung cụ giống nhau để giải quyết cùng một

nhiệm vụ.) nhưng cũng có thể dưới hình thức thí nghiệm cá thể (các nhóm học sinh

cùng một lúc tiến các thí nghiệm khác nhau thường với cùng một dụng cụ nhằm giải quyết các nhiệm vụ bộ phan, để đi tới piải quyết được một nhiệm vụ tổng quát).

b.Thí nghiệm thực hành :

- Thi nghiệm thực hành là loại thí nghiệm do học sinh thực hiện trên lớp ( trong phòng thí nghiệm ) mà sự tự lực làm việc cao hơn so với ở thí nghiệm trực điện.

Hoe xinh dựa vào tài liệu hướng dẫn đã in sẵn mà tiến hành thí nghiệm

- Thí nghiệm thực hành vật lý có thể có nội dung định tính hay định lượng,

song chủ yếu là kiểm nghiệm lại các định luật, các quy tắc đã học và xác định các đại

lướng vật lý mà các nội dung này không có điều kiện để thực hiện ở đạng thí nghiệm

trực diện.

- Thí nghiệm thực hành có thể được tổ chức đưới mot trong hai hình thức: thinghiệm thực hành đồng loạt tất cả các nhóm học sinh tiến hành những thi nghiệm

như nl:tU Với dung cụ giống nhau theo cùng mot mục đích) hoặc thi nghiệm thực hành

cá thé với nhiều phương án khác nhau O hình thức tổ chức thí nghiệm thực hành đồng loạt, ưu điểm nổi bật của nó là phát huy được tác dụng của sự tương túc Min nhau giữa

cúc nhóm học sinh, việc chỉ đạo của giáo viên đơn giản hơn nhưng lại gap khó khan

10

Đề tài NCKH (Ma số CS.2005.23.79)

/"— 111 ——¬c CC CC na ansậậậaẵẽẵaẽäaẵẫẵẫẵẫäaa

về việc trang bị đồng loại cùng dụng cụ thí nghiệm cho tất cả các nhĩm học sinh

Ngược lai, ở hình thức tổ chức thí nghiệm thực hành cá thể, tuy khắc phục được khĩ

khăn này nhưng giáo viên lai khĩ bao quát lớp, khĩ giúp đỡ kip thời các nhĩm học

sinh khi gap khĩ khăn.

c Thi nghiệm va quan sát vật lý ở nhà :

Thí nghiệm và quan sát vật lý ở nhà là một loại bài làm ma giáo viên giao cho

từng hoc sinh hoặc các nhĩm học sinh thực hiện ở nha.trong điều kiện khơng cĩ sự

kiểm tra, giúp đỡ của giáo viên.

2.4.Các yêu cầu với thí nghiệm thực hành :

Xác định chính xác các mục tiểu của thí nghiệm cẩn phải tiến hành và chức nang

lý luận day học của nĩ( vấn dé cẩn nghiên cứu là gì 2 hình thành kiến thức mới 2 củng

cố , kiểm tra?

-Xác định nhiệm vụ mà người làm thí nghiệm phải hồn thành trong việc chuẩn bi

thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả, báo cáo thí nghiệm

-Nghién cứu kỹ lưỡng tính năng của các dung cụ thí nghiệm cĩ trong bài thí

nhiệm.

-Lắp ráp, vận hành , đo đạt déu phải tuân theo giáo trình hướng dẫn TN và sự

hưởng dẫn của giáo viên

- Việc thu nhận các số liệu thực nghiệm phải trung thực, đủ cho việc khái quát hố

theo đúng yêu cầu.

II LÝ THUYẾT SAI SỐ:

1 Khái niệm về các phép đo

- Những tính chất vật lý của vật thể, của trường đều được đặc trưng hỏi

những đại lượng vật lý Các đại lượng vật lý phải được xác định một cách định lượng

muốn vậy phải tiến hành đo các đại lượng val lý đĩ.

- Vé phương diện tinh tốn, người ta chia các phép đo thành 2 loại: trực tiếp

và gián tiếp,

2 Khái niệm về sai số phép do §

Ta biết rằng dù với sự quan xát khá chính xác các kết quả của các phép do

cùng một dai lượng vẫn cĩ những sai khác Do đĩ, ta khơng thể đo được chỉnh xác

một cách tuyệt đổi được Trong những lấn do khác nhau , ta thu được các gid trị do

khác nhau, ta nĩi là do phép đo cĩ mắc sai số.

3.1 Phan loại sai số phép đo :

2.1.1 Theo nguyên nhân gây ra sai số:

Tuỳ theo nguyên nhân gây ra sai xố phép đo, người ts chia sai số phép đo ralàm 3 loại:

H

Đề tài NCKH (Mã xố CS.2008.23.79)

a Sai số thô:

Số liệu thu được bởi phép đo bị chénh lệch một cách rõ rết và vô lý so với giá

trị có thể có của đại lượng cẩn đo và chúng ta không thể sử dụng số liệu đó Ta nói số

liệu đó có chứa sai số thô Sai số thô xuất hiện đo các điều kiện cơ bản của phép đo bị

vị phạm hoặc do sự sở suất của người làm thí nghiệm, hoặc do bị chấn dong đột ngột

từ bên ngoài Chẳng hạn do thiếu ánh sáng có thể đọc nhầm 3 thành & hoặc 171.78

thành 1717.8 ww,

Khi gap kết qua có chứa sai số thô chúng ta có thể dé đàng loại trừ nó bằng

cúch lập lại nhiều lắn phép đo và mạnh đạn loại bỏ nó ra khỏi bảng số liệu Như vậy

trông phan tính toán sai số ta luôn xem rằng các kết quả do không chứa sai số thd.

b Sai số hệ thống:

Sai hệ thống là loại sai số mắc phải khi đo mà do bản thân dụng cụ gay nền

Người ta thường chia sai số hệ thống làm 2 loại :

- Sai số hệ thống biết được chính xác nguyên nhân và độ lớn của nó Sai số này

xuất hiện khi dung cu do đã bj sai lệch Chẳng hạn khi chưa có dòng điện chạy qua

mà kim của umpere kế đã chỉ 0,1 A ;khi chưa kẹp vật cẩn do chiểu dài vào thước kẹp

mà thước đã cho chiều dai là 0,1 mm Sai số loại này có thể khử được bằng cách hiệu

chỉnh kết quả (cộng thêm hoặc trừ bớt vào kết quả thu được độ sai lệch ban đầu).

- Sui số hệ thống biết được npuyên nhân nhưng không biết chính xác độ lớn Sai

xố này phụ thuộc vào độ chính xác của dụng cụ đo Mỗi dụng cụ đo đều có độ chính

xác nhất định của nó Thí dụ, khi trên nhiệt kế có phi 0,5 °C thì sai số hệ thống tối da

có thể mắc phải là 0.5 °C như vậy, khi đo nhiệt độ của một vật nào đó mà nhiệt kế

chỉ 20 °C có nghĩa là nhiệt độ của vật đó có giá trị từ 19,5 °C đến 20,5 "C Sai số

này còn được gọi là sai số dụng cụ,

c Sui số ngẫu nhiên:

Sai số của phép đo còn lại sau khi đã khử tất cả các sai số hệ thống và sai số

thô được gọi là sai sé ngẫu nhiên, Sai số ngẫu nhiên gay nén bởi một số rất lớn các

nhãn tố mà ta không thể tách riêng và tính riêng biệt cho chúng được (với trình độ kỹ

thuật sẩn có và độ chính xác của phép đo đã cho) có thể xem sai số ngẫu nhiên là tác

dụng tổng hợp của các nhân tố đó, Chẳng hạn: do bấm đểng hé không đúng lúc hiện

tượng bất đầu xảy ra, do điều kiện thí nghiệm thay đổi một cách ngẫu nhiên ta không

thể biết được ma dẫn đến kết quả đo mắc sai số v.v Sai số ngẫu nhiên có độ lớn và

chiều thay đổi hỗn loan, chúng ta không thể khử chúng ra khôi kết quả vì không thể

biết chúng một cách chắc chắn Muốn loai trừ chúng, chúng ta phải sử dụng các

phương pháp của lý thuyết xác suất,

2.1.3 Theo cách đánh giá

Theo cách đánh gia người ta chia sai số ra làm 2 loại : sai xố tuyệt đổi và sai

xổ tương đói,

a Sai số tuyệt đổi:

Đó là giá trị tuyệt đốt (modun) của hiệu số (nói đúng hơn là giới hạn trên của

hiệu so) giữa giá trị chân that x và giá trị do gan đúng X của nó và được ky hiểu :

12

Và kết quả phép đo được viết: x = X + AX

Ví du : khi xác định khối lượng một quả cầu nhỏ người ta dùng cân và được kết quả:

m, = (15.5 * (.3)g (1) điều nay có nghĩa là khối lượng thực của quả cầu được xác định trong giới han:

15.22 <m, < 15,82

Khi xúc định khối lượng quả câù lớn ta được : m, = (1620+ 3)g (2)

nghĩa là khối lượng thực của quả cầu được xác định trong giới han:

J617g < m, < 1623p

tuy nhiên sai số tuyệt đối chưa đánh giá được mức độ chính xác của kết quả Nếu ta

lắp tỉ lệ giữa sai số tuyệt đối với giá trị đo được của nó và so sánh 2 trường hợp trên ta

thấy:

x 3 Am, 3 -02

a 155 " m, 1620 92% ©)

Nhìn vào các kết quả tính toán ở (3) ta thấy rõ rang khối lượng của quả cấu lớn

được cân chính xác gấp 10 lần khối lượng qủa cầu nhỏ Do đó , để xác định được mức

độ chính xác của phép đo phải đưa thêm vào một dai lượng khác ngoài sai số tuyệt

đổi

b Sai số tương đối:

Đó là tỉ số phần trăm của sai số tuyệt đối AX va giá uj đo X, ký hiệu là z :

AX

X

Sai số tương đối cho biết độ chính xác của kết quả đo Như ở ví dụ trên ta thấyphép can thứ 1 có sai số tương đối và ở phép cin thứ 2 là 02% RO ràng là nếu

tính xai số tương đối ta sẽ biết được độ chính xác của các phép đo cùng loại

Tóm lại muốn đánh giá đẩy đủ kết quả của phép đo một đại lượng vật lý,

chúng ta cần phai xác định được sai số tuyệt đốt và sai số tương đối của nó

2.2 Cách tính sai số

2.2.1 Đối với phép đo trực tiếp

a, Giá trị trung bình và sai số ngẫu nhiên.

Từ công thức (4) ta thấy muốn tính sai số tuyết đối cẩn phải biết được giá tri

thực x, Vấn dé dat ra là phải tim | giá trị nào đó gần đúng vei giá trị thực và nhận đó

là đe lướng của đại lượng vấn đo

Giá sử một đại lượng vat lý có giá trì thực là x ta thực hiện phép đo đó n lan Nhữnggiá trị đo được là V,, VY NV) V„ Như vậy sai số thực trong mỗi lan đo riêng biệt

la:

bY =x-X (5)

Muon tinh 5 2 ta phải dựa vào một sốgiả thuyết của lý thuyết xácsuất đó là:

-Xác suất để các số liệu chứa sai số ngẫu nhiên có độ lớn bằng nhau và trái dấu

là bằng nhau.

-Xác suất để các số liệu chứa sai số ngẫu nhiên càng lớn thì càng nhỏ.

-Trị tuyệt đối củu các sai số ngẫu nhiên không vượt quá một giới hạn xác định

Các giả thuyết nay càng đúng khi sổ lan đo n tăng lên (nghĩa là các số liệu là

Ta di đến một kết luận quan trọng: Nếu số lần do đủ lớn thì giá trị thực x gắn

bằng giá trị trung bình của tất cả các lần đo đó

Thay (7) vào (1), ta sẽ được sai số tuyệt đối của từng lấn đo thứ i:

(Ax„.), =|X, - Ä |

chỉ số nn biểu thị đây là sai số ngẫu nhiên.

Sai số tuyệt đối ( ngẫu nhiên ) trung bình của n lần đo sẽ là:

AV, trong (8) là giới hạn trên của sai số tuyệt đối thực của phép đo va được chọn

làm sai số thực của phép đo

b Cách tính sai số dụng cụ:

Trong phần này ta chỉ trình bay cách tinh sai số hệ thống khi biết được nguyênnhân nhưng không biết được chính xác độ lớn của nó Đó là sai số dụng cụ

+ Trên một số dụng cụ đo có ghi sai số hé thống tối đa có thể mắc phải Thí du

trên thước kẹp có ghi 0.05mm thì số đó là sai số đụng cụ của thước kẹp Nếu đo chiều

dài của một vật bằng thước kẹp, ta ghi được gid trị là 25,70mm thì có nghĩa là chiều

dài của vat cần đo được xác định từ 25,65mm đến 25,75mm.

+ Đối với dụng cụ đo mà sai số hệ thống không được phi rõ (trừ các dụng cụ điện

và thiết bị hiện xố) „ khi đó chúng ta có thể đánh gid sai xố dụng cu bằng | độ chia

nhỏ nhất trên dung cụ do, nếu | độ chia nhỏ nhất lớn hơn xo với độ phân giải của mắt

thi tá lấy 42 độ chia nhỏ nhất trên dụng cu do Chẳng han, do chiều dài bằng thước

mứt có vạch chia nhò nhất fmm thì sai số dụng cụ là O.Smm Nếu vạch chia dụng cụ

I4

Đề tài NCKH (Mã xố CS.2005,23.79)

đo gud nhỏ thì chúng ta có thể đánh giá sai số của dung cu do bằng một độ chia nhỏ

nhật Chẳng hạn đo chiếu dai bằng thước panme có độ chia nhỏ nhất là 1/1000 inchthì có thể lấy sai số dung cụ của thước panme là 1/1000 inch

+ Doi với các dụng cụ đo điện (ampere kể volt kế ) thì sai số dụng cụ mắc phải

khi đo được tính bởi công thức : AX„ =k.X„

Với: k là đê chính xác của dụng cụ đe (ghi trên mat thang do).

X„ là giá trị cực dai trên thang đo của dụng cụ.

+ Đối với các dụng cụ đo hiện số: AN, =k(%).X +nư

Với k : cấp chính xác của thang do.

X : giá trị đo hiển thị trên màn hình.

n= một số nguyên phụ thuộc vào dụng cụ đo được qui định bởi nhà sẵn xuất

œ : đệ phân giải của thang đo.

Cc Sai số tổng hợp trong phép đo trực tiếp:

Trong phép đo một đại lượng nào đó, sau khi đã loại trừ sai số thô mà sai số hệ

thống mà ta biết được chính xác nguyên nhân và độ lớn của nó, ta chỉ còn mắc phải

sat sẽ dung cu và sai xố ngẫu nhiên Sai sế tổng h hợp của phép đo trực tiếp bằng tổng

củu hai loại sai xố trên: AX = AV, + AY,

Trong đó : AY, là sai số dung cụ (sai số hệ thong mà ta biết được nguyên nhân

nhưng không biết được chính xác độ lớn của nó)

AV là sai số ngẫu nhiên (sai số tuyệt đối trung bình trong nhiều lần đo)

Kết qua cuối cùng của phép đo sẽ là: x = Y +AX

AX

Sai số tương đối sé là: = —.100%

2.2.2 Đối với phép đo gián tiếp:

Giả sử, ta phải du một đại lượng x,y.z bởi ham sé:

F=f(xy,z.)

Trong đó đại lượng x, y, 2 được đo trực tiếp đã có kết ết quả:

x= Year y=Fear z= Z+AZ;.

Chúng ta phải tính sai số tuyệt đối OF và sai số tương đối T 4”

Ta nhận thấy các sai số AV,AT,AZ là những đại lượng rất nhỏ, do đó chúng

ta có thể xem gắn đúng là những vi phan dx, dy, dz của các đại lượng x.y,z Ta có

thể áp dụng các phép tính vi phan đối với hàm F =f (x, y z ) để tính sai số của F

Lay vi phần toàn phan của hàm In F (biểu thức 10).

Rút gon biểu thức ( 10) bằng cách nhóm các số hang cùng chứa dx,dy,dz

Lấy giá trị tuyệt đối của các hệ số của dx, dy,dz, thay đấu vi phân bằng dấu 4,

ne!

ta dude:

F F ®

© Thay các giá trị của x y, z ( chứa trong các hệ sổ của Ax.A!‹Â*- qựđi dấu giá trị

tuyệt đổi, E và 4°44 bing các giá trị trung bình của chúng:

Trong tính toán, sai số có thể gdm nhiều chữ số và ta phải làm tròn theo quy

tắc làm tròn sao cho độ tin cậy của phép đo không bị giảm di, tức là chữ số khác

không được giữ lại sẽ tăng lên | đơn vị khi chữ số sau nó khác không Thí dụ: các sai

số 0.164: 0,275; 0.285: 1.94 được làm tròn thành (,2;0,3:0,3;2

Trone trường hyip làm tròn theo cách trên mà sai số đã làm tròn ting lên quá

25% so với sai số bạn đầu thì có thể giữ lại hai chữ số khác không Thi dụ: 0.127

thành 0,13,

b Cách viết kết qua:

Chúng ta viết kết quả theo quy tắc sau:

+ Giá trị trung bình của đại lượng cần đo được viết dưới dang chuẩn hoá.

+ Bắc của chữ số có nghĩa nhỏ nhất của giá trị trung bình bằng bậc của sui sốt

nghĩa là cắn làm tròn giá trị trung bình khi bậc của chữ số khác không của nó nhỏ hơn

bậc của sai số}

+ Thi dụ: Viết kết quả của phép đo một đại lượng vật lý khi đã biết giá trị trungbình và sai sd:

16

3.4 Cách vẽ đường biểu dién thực nghiệm.

Trong một bai thí nghiệm, chúng ta cần biểu điển kết quả trên để thị.

Dựa vào đường biểu diễn, chúng ta có thể thấy mối quan hệ giữa hai dai lượng

ma không cần bảng số Hơn nữa, từ phương pháp đồ thị, ta có thể ngoại suy ra một giá

in nào đó không thu được trực tiếp từ thực nghiềm

Chẳng hạn, cắn vẽ đề thị của hàm số y = f(x) Bằng thực nghiệm, ta đã tìm

được các giá trị của Y, theo X„ Vì phép đo có sai số, nên ứng với một cắp(X, + AY, )

và(!,+ AT} không phải là môt điểm mà là một hình chữ nhật có hai canh là: 24%,

và 2A7, lúc đó đường biểu dien hàm số: y = f(x) phải được vẽ sao cho đường cong

déu di qua các hình chữ nhật đó, Nếu có một vài hình chữ nhật lệch xa đường cong

biểu dién thì ta phải làm lại thí nghiệm và loại bổ nó đì.Số hình chữ nhật nằm ở mép

trái và mép phải của đường cong phải gan bang nhau.

Cần chú ý rằng đường cong thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ giữa hai đại

lượng là một đường cong trơn tru, không thể là một đường gay khúc Do đó, khi vẽ

đường biểu diễn, chúng ta cần lưu ý để vẽ đường cong sao cho phù hợp ma không được nối các điểm thực nghiệm lại để có một đường gây khúc.

HI.GIỚI THIÊU TÀI LIEU HƯỚNG DẪN THỰC HANH:

Việc day học và nghiên cứu bệ môn Vật Lí luôn gắn liền với thí nghiệm vật li.

Nhằm giúp sinh viên có môi trường nghiên cứu , nắm vững các thí nghiệm Vật lí phổ

thông là các thí nghiệm mà sau này khi đã tốt nghiệp , trên cương vị thay giáo , phảithực hiện hoặc hướng dan cho học sinh thực hiện thành công với các nội dung và yêucầu đa dang như đã néu trên,

Nhằm giúp các GV , các nhà nghiên cứu quan tâm đến thí nghiệm Vật lý

thuộc tinh vực phổ thông có thêm một hướng tiếp cận với các thí nghiém Vật lý phổ

thông tương đối hiện dai.

Và với mong muốn xây dựng một số bài TN VLPT để bổ sung, thay thể các thí

nghiêm củ thiểu chính xác

Dé tài :*Lắp rap, viết tài liệu hướng dẫn thí nghiệm thực hành Vật Lí Phổ

Thông TM ra đời

1.80 CỤC BÀI THÍ NGHIỆM:

Trên cơ cd các thí nghiệm đã được lắp ráp và vận hành ổn định , mỗi bài thí

nghiem được viết với thời lượng thực hành tướng ứng 2 giờ/bài, theo hổ cục sau:

1.1.Mục đích thí nghiệm :

17

Đề tài NCKH (Mã số CS.2005.23.79)

Nhằm giúp sinh viên thực hiện bài thí nghiệm thực hành phổ thông có ý thức và có liệu quả, yêu cầu sinh viền chuẩn bị ở nhà những công việc sau:

Xúc định chỉnh xúc mục tiêu của thí nghiệm cắn phải tiến hành và chức năng lý

luận dạy học của nó (dé xuất vấn để cắn nghiên cứu.hình thành kiến thức mới, cing

cô hay kiểm tra đánh giá

Ví dụ: xác dink gia tốc của sự rơi tự do, nghiệm lại đình luật bảo toàn động lương,

khảo sat bằng thực nghiệm các đặc tính của transistor )

1,2 Tém tắt lý thuyết :

Nếu những điểm chính vẻ nội dung các kiến thức lí thuyết đã biết được vận dụng

trong bài thí nghiệm thực hành các định luật, các kết quả có từ lý thuyết cần được

kiểm nghiệm minh hoa

1.3.Dụng cu thí nghiệm :

Liệt kẻ những dụng cụ cần sử dụng cho bài thí nghiém , giới thiệu cấu tạo, nguyên |

tắc hoạt động và cách sử dụng chúng trong bài thí nghiệm, có hình vẽ minh hoa các

dụng cu.

1.4.Tiến trình thí nghiệm :

-Có nhiều thí nghiệm trong mội bài, đối với từng thí nghiệm , đều chỉ rõ cách

lap ráp dung cụ có sơ đỗ kèm theo, nêu trình tự các thao tác thí nghiệm, chỉ cách đo

cúc xố liệu cần thiết, những điều phai lưu ý khi làm thí nghiệm,

-Mỗi thí nghiệm đều phải tiến hành đo đạt nhiều lần

-Cách xử lý kết quả thí nghiệm (bao gồm cả tính sai số phép đo)

-Néu các câu hỏi về các hiện tượng Vật lí liền quan , vé dang dé thị cách

khắc phục nhược điểm, những phương án khác và rút ra kết luận (đáp ứng các mục

lieu đã dat ra)

-1.5.Bae cáo thí nghiệm :

- Theo mẫu báo cáo có các nội dung sau :

+ Ghi tén nhóm sinh viên , lớp và tên bài thí nghiệm.

+ Mục địch của bài thi nghiệm

+ Tóm tất lý thuyết.

+ Lập bảng số liệu,

+ Vẽ đồ thị của đường thực nghiệm ( nếu có).

+Tinh sai số của phép đo.

+ Viết kết quả.

+ Trả lời câu hỏi, *

- Nêu toàn bộ nội dung mà sinh viên cần viết bao cáo, một số bài thí nghiệm

yếu cầu xinh viên nêu những nhược điểm của bài thí nghiệm ,cách khắc phục để xuất

các phương án thí nghiệm khác có cùng mục tiêu, so sánh kết quả từ lý thuyết và thực

nghiệm nẻu các kết luận rút ra từ bài thí nghiệm

- Báo cáo thi nghiệm do nhóm thí nghiệm viết ở nhà trên cơ sở các dé liễu thu

tháp được và phải nóp lại vào buổi thí nghiệm sau

2.NOLDUNG: Các bài thí nghiệm được viết theo 6 chủ để :

Động học -Đơng lực học -Dinh | -Bài 1:Ðo gia tốc của chuyển đồng thing

luật bảo tộn đồng lượng đùng | nhanh dắn đều

hộ đệm khơng khí :Bài 2: Kiểm chứng phần đơng học và động

lực học

| «Bai 3: Kiểm chứng định luật bảo tồn đơng

lượng

Định luật II Newton , Dinh luật | -Bai 1; Thí nghiệm khảo sút Chuyển đồng

bảo tồn với xe động lực | thẳng hiển đổi đều

-Bai 2: Kiểm chứng các định luật MM

Newton ,các định luật bảo tồn động lượng

bảo tồn cơ năng.

-Bài 3: Xác định hệ số ma sát.

-Bài 1:Ba định luật chất khí

-Bài 2:Su nở dài của thanh kim logi-Hién

tượng cằng mat ngồi

-Bai 1: Dinh luật Ohm

-Bà: 2:Định luật Kirchhoff -Bài 3: Đường cảm ứng từ

| Bài 4:Mach R,C

-Bai 5:Mach L.C Điện tử -Bài 1: Đặc tuyến Von Ampe của Diode

-Bai 2: : Chỉnh lưu bằng Diode bán din.

-Bài 3: Đặc tuyến Von Ampe của Diode ổn

ap Zener-Ung dụng của diode ổn áp Zener

-Bai 4: Mạch nguồn nuơi ổn áp

-Bai 5: Điện trở quang (LDR)- Ứng dụng

-Bài 6:B6 khuyếch đại dùng Transitor mắc theo sơ đồ Emitter chung.

-Bài 7: Mạch cổng Logic

Quang học | -Bail: Định luật phản xa ánh sáng- Định

luật khúc xa ánh sáng

-Bài3:Tính chất thuận nghịch của ánh

sáng-Tan sắc ánh sáng -Phan xa tồn phan ˆ

| -Bai 3: Anh sáng và màu sắc -Bài 4: Sự tạo ảnh qua gương vũ thấu kính.

-Bai 5: Máy chiéu- Kính lúp -Kính thiền

vẫn

}

19

Dé tài NCKH (Mã số CS.2005,23.79)

CHỦĐỀ I:THÍ NGHIỆM KIỂM CHUNG PHAN

DONG HOC-DONG LỰC HỌC-ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

VỚI BỘ DUNG CỤ DEM KHÔNG KHÍ

A “GIỚI THIẾU! DỰNG CU:

Ray đệm khí (air track) :

Thanh nhôm rồng, hình hộp, dài 1.2m Mặt trên bằng

hình chữ V, có nhiều lỗ nhỏ dé không khí thoát ra làm giảm

ma Sit khi xe trượi trên nó Trên ray có gin thước do Đô

thang bằng của ray được điều chỉnh nhờ các đình vít của

chan da

Bộ cấp khí : Một máy bơm khí dùng điện 220 xoáy

chiếu, Không khí được cấp cho ray nhờ ống dẫn khí Có thể

điều chỉnh lượng khí vào ray với 6 mức độ khác nhau.

Xe trượt : Bản kim loại hình chữ V, khối lượng 180g Khối

lương xe có thể tăng thêm nhờ mang thêm các gia trọng hai bên

thành xe Khi xe trượt trên đệm không khí có thể coi ma sắt

không đáng kể

Cổng quang (photagate) : Có dạng chữ U, lắp trên các giá

đỡ bên cạnh ray để xe trượt có thể chui qua Thời gian chui qua

công quang sẽ được ghi nhận tự động trên may tinh.

Giao điện Workshop 750 : dùng để kết nối cổng quang với máy vi tính và đo thời

gian xe trượi chui qua cổng quang một cách tự đông

Phén mềm DATA STUDIO: được cài đặt sẵn trong máy vi tính để ghi nhận và

xử lý các kết quả thí nghiệm.

Phu kiện : Các tấm cần quang nhựa có chiều dài L=10cm dùng để gắn trên xe

trượt, bộ va chạm đàn hồi gồm các khung dây cao su và các thanh chắn nhôm, bô va

chạm mềm gốm có ống trụ nhỏ rỗng và ống trụ có kim để kết nối với nhau Ròng roc

và cúc trong vật có khối lượng lg, 2g, 5g.10g để gia tốc cho xe trượt trên đệm khí

Dé tài NCKH (Mã xố CS.2005.23.79)

r v.v“ we Ste —— Oo

» How would you like to use OataStudio2

Opes Acre, ite ( se«dessr(

Double-click vào biểu tương cổng quang sẽ hiện ra cửa sổ “sensor properties”,

tron# mục Measurement, click vào state Chỉ, nhấn OK Lam tướng tự với cổng quang

2 de thực hiện các phép do

Đề tài NCKH (Mã số CS.20005.23.79)

v -“" _———=—~———831

2= I ME ÓC 2 cc Ls oN SRE RAS vAv)

Trên cửa sổ “displays” ở phía trái man hình data Studio, double-click vào biểu tượng

"3 14 Digits” sẽ hiện cửa sổ hiện thị số đo của state Ch} và State Ch2 (làm 2 lắn)

Dé tài NCRH (Mã số CS.2005.23.79)

`

Trén cửa xố Digits 1, click chon 6 3.14 sẽ hiện ra cửa sổ “Digits Settings’

Trong mục “toolbar”, đánh đấu chọn mục “Time”, Nhấn OK Khi đó trên cửa sé

“digits” xuất thêm biểu tượng đồng hồ Click vào 6 này sẽ xuất hiện cửa sổ nhỏ có

hai phản ghi thời gian (bên trái) và điện áp (bên phải), Khi cổng quang không bị che,

l ÒÔ te leew! se Geer “34p

Ý serewy = Seep > Giá“

Pee Coy

ae HO ca Ỉ < | : el

a babes CAO) BETO AY nan Taen ae ee —— i i i

DE waxx- = C&k De SST bước fo Degen Cofechng Gata

2

E1»: meee vi ¬

điện áp sé là SV, bị che, điện áp là OV Lam tương tự với cổng quang 2.

Để lấy dữ liệu, click vào 6 “table” trên thanh “Displays” sẽ có kết quả trên các

fe Ce Cert Wer Conder ep

Đề tài NCKH (Mã số CS,2005,23.79)

—_——SSS——————

Cách do vận tốc xe bằng cổng quang va phan mém Data Studio Dai cổng

quang trên ray, nổi với bộ giao diện Workshop 750, Khởi động chương trình Data

Studis và thực hiện các thao tác 1-5 như nêu trên Khởi động bộ cấp khí và đặt xe

trướt có cấm tấm can quang lên ray Click vào 6 Start trên cửa sổ Data studio để bất

dau đo thời gian, Đẩy nhẹ xe trượt để tạo vận tốc cho nó chuyển động qua cổng quang Click vào 6 Stop để ngừng đo, Trên mục “displays”, double-click vào biểu tượng tuhle để đục thời gian xe chuyển động qua cổng quang Thi dụ, trên bằng sẽ

hiện lên các số liệu sau :

Vohage (V)

| 10,4206

| 10,6028

Trên bằng dữ liệu, thời điểm tương ứng với điện áp là OV ứng với lúc xe bat

đầu di vào và thời điểm ứng với điện áp SV ứng với lúc xe đi ra khỏi cổng quang Như

vậy thời gian xe đi qua cổng quang sẽ là :

khó khăn vì phải đo quảng đường và thời gian tương ứng rất nhà Trong các thí nghiệm

dưới đây, nếu xe chuyển động thang đều trên ray thì vận tốc tính trên là đúng với mọi

vị tri trên ray Nếu chuyển động là thẳng biến đổi đều thi vận tốc đó là vận tốc trungbình trên quang đường Le 10cm (chiều dai của tấm cần quang) và coi gắn đúng là vậntốc tức thời lúc xe bắt dau đến cổng quang (nói cách khác nó chính là vận tốc tai vị tríđặt công quang)

Cách đo thời gian xe trượi trên quãng đường S bằng cổng quang và phẩnznềm Data Studio : Đặt hai cổng quang lên ray cách nhau một khoảng S Khởi động chương

trình Data Studio như các thao tác 1-5 cho cả hai cổng quang Cấp khí cho ray va dat

Xử treet có tấm cản quang lén ray Click lên ô Start trên cửa số để do thời gián,

Truyền cho xe vận tốc dau để nó chuyển động Sau khí qua hai cổng quang click vào

ö Stop để ngừng đo thời gian Double-click vào biểu tượng table để đọc thời gian xe

24

Với cổng quang 2 (State Ch2)

Thời gian xe trượt trên quang đường S (giữa hai cổng quang) là hiệu hai thời

điểm xe bất đấu chấn hai cổng quang (điện thế OV) hoặc hiệu hai thời điểm xe ra

khỏi cổng quang (điện thế 5V)

Tạo một chuyển động thẳng nhanh dẫn đều của xe trượi trên ray Từ các công

thức của chuyển động thẳng nhanh dẫn đều, xác định gìa tốc của chuyển động này

thông qua việc do vận tốc tức thời hoặc đo quãng đường vật đi được sau thời giant

xác định So xánh kết quả do theo các phương pháp khác nhau và rút ra nguyên nhân.

H.Tóm tắt lý thuyết :

Các công thức của chuyển động thẳng nhanh dẫn đều là : vị = vụ + al; s = vạt +

a2: vụ -v,` =2as, Nếu chuyển động không vận tốc đầu thì có các công thức đơn giản

LÁy satis = at/2 và vị = las Nếu xác định được đồng thời hai trong ba đại lượng Vat

s thì có thể tim được gia tốc a

L[H.Tiến hành thí nghiệm ; trường hợp đặc biết v,=0

Bước 2 : Gắn tấm cản quang và nối xe với trọng vat P thông qua ròng roc bằng

sci dây mảnh dài khoảng Im Ban đầu đặt xe ở vị trí sao cho wong vật P ở vị trí caonhất và sui day căng ra

Bước 3 ; Đặt cổng quang thứ nhất sát ngay xe và cổng quang thứ hai đặt cách

xe mot đoạn S, Kết nối cổng quang với bộ giao

diện Workshop 750 và khởi đông phẩn mềm

Duta Studio như mục 3 phần IL

Bước 4 : Nhấn nút Start trên cửa sổ DataStudio để tiến hành đo thời gian tự động

Hước 5; Thả nhẹ tay ra dưới tác dung của

trong lực P xe chuyển động thẳng nhanh dan đều

khang vận tốc đầu (trường hợp đặc biệt) Sau khi

xe qua cổng quang, nhấn nút Stop để ngừng ghi

Đề tài NCKH (Mã số CS.2005,23,79)

BÀI 2: KIEM CHUNG PHAN DONG HỌC VA DONG LỰC HỌC

LMue đích thí nghiệm:

Kiểm chứng lại định luật | và II của Niutdn bằng cách xác định vận tốc tức thời

của các vật chuyển động hoặc tương tác trên dém không khí Riêng trường hợp đình

luật il, thông qua việc do vận tốc tức thời hoặc quãng di được sau thời giun t và dựa

vào các công thức của chuyển động biến đổi để xác định gia tốc

Kiểm chứng định luật I Niutơn H.Tóm tắt lý thuyết :

Khi không có lực tác đụng hoặc các lực cân bằng nhau thì vật chuyển động

thăng đều (vân tốc như nhau tại mọi điểm trên quï đạo hoặc quãng đường đi được tỷ

lẻ với thời gian) Khi xe trượt trên đếm khí phản lực của ray cân bằng với trọng lực

tác dụng lên xe và do ma sát rất nhỏ nên xe sẽ chuyển động thẳng đều.

LH.Tiến hành thí nghiệm:

Thi nghiệm 1:

Bước | : Nổi khí từ bộ cấp khí với ray va khởi động Đặt xe trượi (có gắn tấm

cần quang) trên gắn một đầu ray và điều chỉnh ray thăng bằng sao cho xe có thể đứng

yến.

Bước 2 : Gắn 2 cổng quang vào giá đỡ và đặt chúng tại hai vị trí bất kỳ trên ray,

Kết nối cổng quang với hộ giao điện Workshop 750 và khởi động phan mềm Data

Studio như mục 3 phần II.

Bước 3 : Nhấn nút Start trên cửa sổ Data Studio để tiến hành đo thời gian tự

đóng.

Iước 4 : Dùng tay đẩy nhẹ xe cho trượt vẻ phía hai cổng quang Sau khi xe qua

cong quang, nhấn nút Stop để ngừng phi thời gian.

Bước 5 : Lấy kết quả thí nghiệm trên máy vi tính như phần 4.5 mục II Ghi vào

bằng sau :

_—_ Xc qua cổng quang |

27

Đề tai NCKH (Mã số CS.2005.23.79)

1 Tóm tắt lý thuyết :

Khi vat chịu tác dụng của một lực F thì sẽ thu gia tốc a tỷ Ì€ thuận với lực và tỷ

lệ nghich với khối lượng vật Nếu lực kéo không đổi thì gia tốc a không đổi và vật

chuyển đông thẳng nhanh dan đều Trong thí nghiệm này, xe trượt chịu tác dụng lực

kéo không đổi của trọng vật thông qua một ròng rọc (có khối lượng không đáng kể)

gin ở đầu ray đo đó sẽ chuyển động thẳng nhanh dan đều với gia tốc a Nếu đo được

van tốc vụ và v, tại đầu và cuối đoạn đường S$ thì có thể tính được gia tốc này theo

công thức : vị =v) =2aS, Trường hợp đặc biệt, cho v„=0 thì đơn giản hơn, sẽ có :

vị =2aS Giá trị lực kéo F =mg và khối lượng xe và gia trọng đã biết Từ đó có thể

kiểm chứng được định luật H Niutơn

II Tiến hành thí nghiệm:

Thi nghiệm 1 : kiểm chứng mối quan hệ giữa a và F

Bước | : Gắn ròng roc lên đầu ray phía không có ống cấp khí Nối khí từ bộ cấp

khí với ray và khỏi động Đặt xe trượt trên ray và điều chỉnh ray thăng bằng sao cho

xe có thể đứng yên trén ray.

Bước 3 : Gắn tấm can quang và nối xe với trọng vật P thông qua ròng roc bằng

sii dầy mảnh đài khoảng Im Ban đầu dat xe ở vị trí sao cho trọng vật P ở vị trí caonhất và sei dây căng ra

Bước 3: Gan | cổng quang vào giá đỡ và dat cách xe một đoạn S Kết nối cổng

quang với bộ giao diễn Workshop 750 và khởi động phan mềm Data Studio như mục 3phấn II

Bước 4 : Nhấn nút Start trên cửa s6 Data Studio để tiến hành do thời gian tự

đòn :›

28

Đề tài NCKH (Mã số CS.2(M05.33,79)

Bước 5 : Thả nhe tay ra, dưới tác dung của trong lực P xe chuyển động thang

nhanh din đều không vận tốc đầu (trường hợp đặc biệt) Sau khi xe qua cổng quang,

nhân nút Stop để ngừng phì thời gian.

Bước 6 : Lấy két qua thí nghiệm trên máy vi tính như phén 4.5 mục IL Do

quảng đường S Ghi vào bing si

Nhận xét mối quan hệ giữa a và F.

Thi nghiệm 2 : kiểm chứng mối quan hệ giữa a và F

Lam lại các thao tác như thí nghiệm 1 nhưng đo vận tốc tức thời ở hai điểm

khác nhau trên qui đạo Muốn vậy phải đặt thêm cổng quang thứ hai ở vị trí khác trêngui đạo Quang đường S trong trường hop này bằng khoảng cách giữa hai cổng quang

Ghi kết quả đo trên máy và các kết quả khác vào bảng sau :

t

vao

Dé tài NCKH (Mã số CS.2005.23.79)

Nhận xét moi quan hệ giữa a và F So sánh kết qua của thi nghiệm này với thi

nzhiem 1.

Thí nghiệm 3 : kiểm chứng mỗi quan hệ giữa ava m

Lập lại như thí nghiệm | và thí nghiệm 2 nhưng lực kéo chỉ có mệt giá trị P còn

khỏi lượng các xe là my và my khác nhau Khối lượng xe được tăng thêm nhờ gắn

them các quả nặng bên sườn xe Ghi kết quả vào bang sau :

Tóm tắt lý thuyết :

Hai xe đứng yén trên mat phẳng ngang tương tác với nhau bằng lực đẩy của lò

xo thoặc lực đàn hỏi cba dây cao su) sé thu các gia tốc a), ay và cùng chuyển động

Thee định luật I] Niuten, lực và phan lực là :

E, =-H

Theo định luật [| Niutdn :

30

Thi nghiệm 1 : chọn m;=m; , do đó : vụ=va.

Bước I : Nối khí từ hộ cấp khí với ray và khởi động Đặt xe trượt trên ray và điểu

chính ray thang bằng sao cho xe có thể đứng yên trên ray.

Bước 2 : Gắn tấm cản quang và bộ đàn hồi vào đầu mỗi xe và đặt chúng ởkhoảng giữa ray, cho hai b6 đàn hồi sát nhau

Bước 3 : Gắn 2 cổng quang vào gid đồ và đặt mỗi cái ở phía sau các xe một đoạn ngắn, Kết noi cổng quang với bộ giao diện Workshop 750 và khởi động phan mềm

Data Studio như mục 3 phan HH.

Bước 4 : Nhấn nút Start trên cửa sổ Data Studio để tiến hành đo thời gian tự

dong.

Bước § : Dùng tay nén nhẹ hai bộ đàn hồi của 2 xe lại rồi thả ra Do lực đàn hồi,

chúng sẽ chuyển động vé 2 phía Sau khi xe qua cổng quang, nhấn nút Stop để ngừng

ghi thời gian.

Bước 6 : Lấy kết quả thí nghiệm trên máy vi tính như phần 4,5 mục II Ghi vào

bang sau :

va có :

Thí nghiệm 2 : chọn m, # m, Do đó VỊ # Vy, Điều cần kiểm chứng :

Đề tài NCKH (Mã số CS,2005.33.79)

So xánh hai ty số trên và rút ra kết luận

IV.Báo cáo thí nghiệm: Gồm các yêu cầu trên

BÀI 3: KIEM CHUNG ĐỊNH LUAT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

I Mục dich thí nghiệm:

Kiểm chứng lại định luật bảo toàn đông lượng trong trường hợp va chạm đàn hỏi hằng cách do vận tốc tức thời trước và sau tương tác bằng cổng quang và phần

mềm Data Suudio,

'Trường hợp 1 : hai xe ban đầu cùng đứng yên, sau nhờ nội lực tác dụng sé

chuyển dong về hai phía khác nhau

IL Tóm tắt lý thuyết :

Hai xe đứng yên trên mặt phẳng ngang chịu tác dụng của lực day lè xo (hoặc

lực đàn hỏi của dây cao su) sẽ cùng chuyển đông Đông lượng tổng công hệ trước va

: => > >

cham hing không và sau va cham là P « mM) VỊ # HẠ V5

Vì trọng lực cân hằng với phan lực của san nén hệ được coi là kín Theo định

So > > + _

luật báu toàn đồng lượng : 0= mM) +My V2 Hay mv) = -My V2

Từ biểu thức cho thấy sau tương tác hai xe phải chuyển dong ngược chiếu nhau

Bước | : Nối khí từ hộ cấp khí với ray và khởi động Đặt xe trượi trên ray và

điều chỉnh ray thang bằng sao cho xe có thể đứng yên trên ray.

lước 2 : Gắn tấm cần quang và bộ đàn hồi vào đầu mỗi xe và đặt chúng ở

khoảng giữa ray cho hai bộ đàn hồi xát nhau,

Bước 3 : Gắn 2 công quang vào giá đỡ và đặt mỗi cái ở phía sau các xe một

đoạn ngắn Kết nói cong quang với bộ giao diện Workshop 750 và khởi đồng phan mem Data Studio như mục 3 phấn IL.

Bude 4 : Nhấn nút Sturt trên cửa xổ Data Studio để tiến hành đo thời gian tự

dong.

33

Dé tài NCKH (Mã số CS.2005,33.79)

So sánh hai kết quả và rút ra kết luận

Thí nghiệm 2 : chọn m, #, Do đó Vị # V2 Điều can kiểm chứng :

Để tài NCRH (Mã số CS.2005.23.79)

Trường hợp 2 : xe một chuyển động với vận tốc v„ đến va chạm với xe hai đứng

yên (va chạm đàn hồi.

H.Tóm tắt lý thuyết :

Goi vụ là vận tốc của xe | trước va cham, Từ định luật bảo toàn động lượng vabảo toàn cơ năng tính được vận tốc hai xe sau va cham :

' ey Sem, +m, m, +m,

Nếu ma sát rất nhỏ thì truớc và sau tương tác hai xe chuyển động thẳng đều Xét

Các trường hợp sau day :

Nếu my=ms thì v,=U, v„=v,, Vận tốc của xe | truyền toàn bộ cho xe

¬

Nếu m;=2m; thì 1 = "5% con ¥; = 3% Sau khi va cham xe 1 chuyển động

ngược trở lại với vận tốc có đô lớn 1) = _ Còn xe 2 chuyển động cùng chiéu với

„

o

wits

chuyển dong trước va chạm của xe 1 với vận tốc Vy =

IH.Thí nghiệm 1 : Chọn m,=m: Kiểm chứng v,=0 x:=v,,

3