CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC NỘI DUNG “DAO ĐỘNG” VÀ “SÓNG” – VẬT LÍ 11 (CTGDPT 2018) NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH
2.2. Các thí nghiệm cần thực hiện trong dạy học nội dung dao động và sóng – chương trình Vật lí 11 (2018)
Trên cơ sở nghiên cứu YCCĐ phần nội dung Dao động và Sóng – Vật lí 11 (2018) và 3 định hướng trong việc xây dựng phương án thí nghiệm (khai thác các thí nghiệm đã có – theo chương trình 2006, tự tạo thí nghiệm, kết nối thí nghiệm thực với các phần mềm qua máy tính hoặc điện thoại di động), từ đó xác định các thí nghiệm cần xây dựng trong dạy học cho học sinh, thể hiện cụ thể qua bảng 2.2.
Bảng 2.2. Các thí nghiệm cần xây dựng và yêu cần cần đạt trong dạy học nội dung “Dao động” và “Sóng” trong vật lí 11 (2018)
YCCĐ Tên thí
nghiệm
Ý tưởng xây dựng thí nghiệm
Mục tiêu của thí nghiệm Dao động
Thực hiện thí nghiệm đơn giản tạo ra được dao động và mô tả được một số ví dụ đơn giản về dao động tự do.
1. Thí nghiệm về dao động của con lắc đơn
Thí nghiệm dựa trên các thiết bị thí nghiệm có sẵn (sử dụng quả nặng treo vào dây gắn vào giá cố định).
- [2.3] Lựa chọn phương án, thiết kế và lập kế hoạch thực hiện phương án khảo sát dao động của con lắc.
- [2.4] Thực hiện được thí nghiệm khảo sát định tính dao động của con lắc.
29
Dùng đồ thị li độ - thời gian có dạng hình sin (tạo ra bằng thí nghiệm, hoặc hình vẽ cho trước), nêu được định nghĩa: biên đô, chu kì, tần số, tần số góc, độ lệch pha.
2. Thí nghiệm vẽ đồ thị dao động của con lắc đơn, con lắc lò xo
Thí nghiệm kết nối giữa thiết bị hiện hành với phần mềm (cho con lắc đơn, con lắc lò xo dao động, quay lại video; sử dụng phần mềm Tracker phân tích video thí nghiệm, từ đó xác định dạng đồ thị và biểu thức các đại lượng của dao đồng điều hòa).
[2.5] Chứng tỏ đồ thị li độ dao động của con lắc đơn, con lắc lò xo là hàm điều hòa theo thời gian.
[2.5] Chứng tỏ đồ thị vận tốc, gia tốc của vật (trường hợp con lắc lò xo) là hàm điều hòa theo thời gian có cùng chu kì với li độ.
[2.5] Chứng tỏ được vận tốc nhanh pha hơn li độ một góc
2
, gia tốc nhanh pha hơn vận tốc một góc
2
và
2
max . ; max .
v =A a = A. Nêu được ví dụ
thực tế về dao động tắt dần, dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng.
3. Thí nghiệm minh họa dao động hiện tượng cộng hưởng
Thí nghiệm dựa trên các thiết bị thí nghiệm có sẵn (thí nghiệm minh họa dao động tắt dần, hiện tượng cộng hưởng).
- [2.3] Lựa chọn phương án , thiết kế và lập kế hoạch thực hiện phương án khảo sát hiện tượng cộng hưởng.
[2.4] Thực hiện được thí nghiệm và rút ra kết luận.
Sóng Từ đồ thị độ dịch
chuyển – khoảng cách (tạo ra bằng thí nghiệm hoặc hình vẽ cho
4. Thí nghiệm khảo sát độ dịch chuyển – khoảng cách của sóng trên
Thí nghiệm tự tạo (vòng lò xo).
[2.4] Thực hiện được kế hoạch triển khai tìm hiểu các khái niệm bước sóng, biên độ, chu kì, tần số.
30
trước), mô tả được sóng qua các khái niệm bước sóng, biên độ, tần số, tốc độ và cường độ sóng.
lò xo
Thực hiện thí nghiệm (hoặc sử dụng tài liệu đa phương tiện), thảo luận để nêu được mối liên hệ các đại lượng đặc trưng của sóng với các đại lượng đặc trưng cho dao động của phần tử môi trường.
5. Thí nghiệm minh họa dao động điều hòa của nguồn sóng với chu kì, biên độ sóng.
Thí nghiệm ảo dùng phần mềm Crocodile physics.
[2.2] Minh họa dao động điều hòa của nguồn sóng với chu kì, biên độ sóng.
Quan sát hình ảnh (hoặc tài liệu đa phương tiện) về chuyển động của phần tử môi trường, thảo luận để so sánh được sóng dọc và sóng ngang.
6. Thí nghiệm về sóng dọc và sóng ngang
Thí nghiệm tự tạo (vòng lò xo).
[2.2] đưa ra phán đoán được đặc điểm về phương của sóng dọc và sóng ngang.
[2.4] Thực hiện được thí nghiệm khảo sát đặc điểm về phương dao động và phương truyền sóng của sóng ngang và sóng dọc và rút ra kết luận.
Thảo luận để thiết kế phương
7. Thí nghiệm đo tần số của
Thí nghiệm kết nối giữa thiết bị hiện
[2.1] Đề xuất được phương án đo tần số
31
án hoặc lựa chọn phương án và
thực hiện
phương án, đo được tần số của sóng âm bằng dao động kí hoặc dụng cụ thực hành.
sóng âm hành với phần mềm (đo tần số của sóng âm bằng app Sound Analyzer Basic trên điện thoại thông minh (hệ điều hành Android, âm thoa).
sóng âm.
[2.4] Thực hiện được thí nghiệm và thu thập được số liệu và rút ra kết luận.
Thực hiện (hoặc mô tả) được thí nghiệm chứng minh sự giao thoa hai sóng kết hợp bằng dụng cụ thực hành sử dụng sóng nước (hoặc sóng ánh sáng).
8. Thí nghiệm giao thoa sóng nước
Thí nghiệm dựa trên các thiết bị thí nghiệm có sẵn.
[2.4]. Thực hiện kế hoạch.
- Thực hiện thí nghiệm tạo sóng dừng và giải thích được sự hình thành sóng dừng.
-Sử dụng hình ảnh (tạo ra bằng thí nghiệm hoặc hình vẽ cho trước) xác định được nút và bụng của sóng dừng.
9. Thí nghiệm khảo sát sóng dừng
Thí nghiệm tự tạo (lắp ráp khung đỡ, tạo bộ rung dao động bằng giấy formex, ruột bút bi, motor).
[2.4]. Thực hiện kế hoạch.
[2.5] Chứng tỏ được số bụng sóng, nút sóng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây, cột khí.
[2.5]. Viết, trình bày báo cáo và thảo luận.
[2.6]. Ra quyết định và đề xuất ý kiến, giải pháp mới và sáng tạo.
Thảo luân để 10. Thí nghiệm Thí nghiệm kết nối [2.4]. Thực hiện kế
32
thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, đo được tốc độ truyền âm bằng dụng cụ thực hành.
đo tốc độ truyền âm
giữa thiết bị hiện hành với phần mềm.
- Phương án 1: Xử dụng thí nghiệm hiện hành, đo tốc độ truyền âm qua hiện tượng sóng dừng.
- Phương án 2: Kết hợp một số thiết bị thí nghiệm hiện hành và app phát tần số Frequency.
Generator, đo tốc độ truyền âm qua hiện tượng sóng dừng.
- Phương án 3: Kết hợp một số thiết bị thí nghiệm hiện hành và dùng app Phyphox, đo tốc độ truyền âm thông qua hiện tượng phản xạ âm.
hoạch: Tiến hành đo tốc độ truyền âm từ đó thu thập được số liệu và rút ra kết luận.
[2.5]. Viết, trình bày báo cáo và thảo luận.