Đề tài Trực quan hoá thí nghiệm với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin trong dạy học chương dao động cơ và sóng cơ học

Trong những năm gần đây, việc đổi mới phương pháp đã được Bộ Giáo dục và Đào tạo tập trung chỉ đạo quyết liệt. Nhiều địa phương đã triển khai có hiệu quả việc đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực học tập của học sinh; tích cực ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học
ĐỀ TÀI  
TRỰC QUAN HOÁ THÍ NGHIỆM VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA CÔNG NGHỆ  
THÔNG TIN TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG DAO ĐỘNG CƠ VÀ SÓNG  
CƠ HỌC.  
I. MỞ ĐẦU  
Trong những năm gần đây, việc đổi mới phương pháp đã được Bộ Giáo dục  
Đào tạo tập trung chỉ đạo quyết liệt. Nhiều địa phương đã triển khai có hiệu  
quả việc đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực học tập  
của học sinh; tích cực ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học  
Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào quá trình dạy học đã nhiều công  
trình nghiên cứu trên các khía cạnh khác nhau như thiết kế website dạy học, thiết  
kế bài giảng điện tử, phỏng các thí nghiệm vật lí,… Các công trình này đã tác  
động tích cực vào quá trình dạy học, từng bước góp phần đổi mới hình thức,  
phương pháp dạy học của giáo viên và học sinh.  
Đối với thí nghiệm, máy vi tính hỗ trợ với nhiều hình thức như: thí nghiệm  
ảo, thí nghiệm phỏng, phim thí nghiệm..., ngoài ra còn hỗ trợ thí nghiệm thực  
có các dụng cụ phần mềm chuyên biệt.  
Việc sử dụng máy vi tính hỗ trợ thí nghiệm sẽ tạo điều kiện rộng rãi cho  
dạy học theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh.  
Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, do đó hầu hết các kiến thức vật đều  
được rút ra từ những quan sát và thí nghiệm. Chính vì vậy trong dạy học vật ở  
trường phổ thông, thí nghiệm một phương tiện rất quan trọng, có tác dụng to  
lớn trong việc nâng cao chất lượng học tập của học sinh nên trong quá trình hình  
thành những kiến thức mới cho học sinh đòi hỏi giáo viên và học sinh phải tiến  
hành các thí nghiệm. Từ đó tạo niềm tin, phát triển tư duy và góp phần giáo dục  
kỹ thuật tổng hợp cho học sinh.  
Thế nhưng việc tiến hành thí nghiệm vật hiện nay vẫn gặp một số khó  
khăn nhất định, như một số trường chưa có phòng học bộ môn hoặc phòng thí  
nghiệm thực hành, những nơi đã có phòng thí nghiệm thực hành thì thiếu cán bộ  
chuyên trách; diện tích phòng học nhỏ bố trí bàn ghế cũng như thiết bị ở bên  
trong không thuận lợi cho việc sử dụng thí nghiệm trên lớp.  
Khi dạy phần dao động điều hoà và sóng cơ học ở chương trình vật lý 12  
cơ bản, giáo viên tiến hành một số thí nghiệm thực về dao động của con lắc lò xo  
và các thí nghiệm về sóng cơ học thì học sinh mới quan sát được hiện tượng. Hiện  
tượng sóng và dao động điều hoà là hiện tượng động, diễn biến khá nhanh, khó  
hình dung bằng hình vẽ hay tưởng tượng. Để học sinh hiểu sâu hơn về bản chất  
thì giáo viên có thể kết hợp thêm phim thí nghiệm về hiện tượng này.  
2
Với những lí do nêu trên, tôi chọn để tài: “Trực quan hóa thí nghiệm với  
sự hỗ trợ của công nghệ thông tin trong dạy học chương dao động cơ và sóng  
cơ học vật lý 12 cơ bản”.  
Mục đích nghiên cứu là:  
Xây dựng được cơ sở luận của việc ứng dụng công nghệ thông tin nhằm  
trực quan hóa thí nghiệm trong dạy học lí.  
Xây dựng được thư viện hình ảnh, video clip, thí nghiệm phần dao động  
điều hoà, sóng cơ học với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin để trực quan hóa các  
thí nghiệm thực.  
Xây dựng được tiến trình dạy học với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin  
nhằm trực quan hóa thí nghiệm phần dao động điều hoà và sóng cơ học  
II. NỘI DUNG  
1. Thực trạng một số khó khăn khi dạy chương dao động cơ và sóng  
cơ.  
Phần Dao động cơ học và sóng cơ học là hai chương đầu tiên của phần dao  
động và sóng trong sách giáo khoa vật lớp 12 THPT. Hai chương này đề cập  
đến các kiến thức quan trọng như dao động tuần hoàn, dao động điều hòa, dao  
động tắt dần, dao động cưỡng bức, khảo sát dao động điều hòa của con lắc lò xo,  
con lắc đơn, hiện tượng sóng trong cơ học hiện tượng giao thoa sóng. Khi giảng  
dạy học tập chương này học sinh gặp phải một số khó khăn chủ yếu như sau:  
Một số khái niệm mang tính trừu tượng đối với học sinh như dao động điều  
hoà, mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều. Thí nghiệm  
thực với con lắc lò xo nằm ngang bị ảnh hưởng nhiều bởi ma sát..  
Khái niệm sóng cơ, sự truyền pha dao động, bước sóng  
Các hiện tượng, quá trình xảy ra nhanh do vậy HS rất khó quan sát một  
cách rõ ràng trực quan. Do đó việc tiếp thu, lĩnh hội các kiến thức của phần này  
sẽ gặp những hạn chế, đôi khi HS phải chấp nhận một số tính chất, kết luận một  
cách thụ động. Để nâng cao chất lượng tri thức của HS, giúp HS lĩnh hội kiến thức  
một cách có căn cứ khoa học thì việc trực quan hóa các hiện tượng, làm chậm lại  
các quá trình ấy thông qua thí nghiệm phỏng hay minh họa trên màn hình là  
một nhu cầu cần thiết khi giảng dạy.  
Khái niệm sóng cơ học một trong những khái niệm trừu tượng khi dạy  
cho HS. Khi một sóng cơ học lan truyền trong một môi trường đàn hồi, các phần  
tử vật chất của môi trường không bị dịch chuyển, không bị truyền đi, chúng chỉ  
dao động tại chỗ. Đó trường hợp sóng lan truyền trên mặt nước khi ta thả hòn  
đá xuống nước. Hiện tượng sóng dừng hiện tượng rất khó hình dung vì tần số  
dao động của các phần tử môi trường tạo được trong thí nghiệm hết sức nhanh.  
Trên đây một số khó khăn mà theo tôi là giáo viên học sinh thường  
thường gặp, tuy nhiên trong giảng dạy giáo viên có thể gặp những khó khăn khác  
nhau tuy vào năng lực bản thân và môi trường dạy học.  
3
2. Các giải pháp áp dụng sáng kiến.  
Thí nghiệm phương tiện của việc thu nhận tri thức  
Thông qua tnghiệm, học sinh có thể tiếp thu được một số thông tin nhất  
định từ những vấn đề đang học. Việc đưa thí nghiệm khảo sát, thí nghiệm minh  
họa ra đúng lúc giúp học sinh thu thập tài liệu một cách dễ dàng. Dựa trên những  
thông tin thu thập được, các em có thể đưa ra đánh giá sơ bộ về tính chất của các  
sự vật, hiện tượng.  
Thí nghiệm phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu  
được  
Có không ít kiến thức vật được rút ra thông qua lập luận lôgic từ kiến  
thức đã biết trước đó. Với trường hợp này thì kết quả thu được từ thí nghiệm là  
bằng chứng có tính thuyết phục nhất khẳng định tính đúng đắn của nó  
dụ, khi nghiên cứu về ảnh của một vật được tạo bởi sư khúc xạ ánh sáng  
qua mặt phân cách hai môi trường, vị trí ảnh O’ của điểm O nằm ở đáy cốc nước  
được xác định bằng cách sử dụng phương pháp hình học để vẽ. Vị trí của ảnh O’  
điểm giao nhau của đường kéo dài của hai tia ló, do vậy O’ là ảnh ảo nằm gần  
mặt thoáng hơn so với điểm O. Vì thế ta nói nếu đặt mắt ngoài không khí sao cho  
chùm tia khúc xạ đi vào mắt ta sẽ cảm giác là đáy cốc như được dâng cao hơn  
so với bình thường. Để kiểm tra tính đúng đắn của vấn đề này, cần tiến hành thí  
nghiệm bằng cách thả một đồng xu xuống đáy một cái hộp sao cho khi đặt mắt ở  
phía trên, cạnh bên ngoài miệng hộp mà ta không thấy đồng xu. Sau đó rót nước  
từ từ vào hộp, đến một lúc nào có cảm giác như đáy hộp được nâng lên nên mới  
thấy được đồng xu ở đáy hộp  
Ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học thể giúp chúng ta cung cấp  
cho học sinh các thí nghiệm phỏng, tả các hiện tượng vật lý. Ngoài ra HS  
còn có thể xem các đoạn phim ghi lại diễn biến của các hiện tượng, quá trình vật  
lý không thể quan sát trực tiếp trong giờ học, làm cho học sinh dễ tiếp thu kiến  
thức hơn đồng thời kích thích hứng thú học tập cho học sinh.  
3. Quá trình thực hiện.  
a. Nghiên cứu xây dựng thư viện video clip và các thí nghiệm phỏng  
chương dao động cơ chương sóng cơ vật lý 12 cơ bản THPT  
Bên cạnh sử dụng các hình ảnh tĩnh động để minh họa cho các hiện  
tượng, quá trình vật người ta cũng thể dùng các video clip. Với các video  
clip ấy chúng ta có thể trực quan hóa các tnghiệm với các khả năng làm nhanh  
hoặc làm chậm quá trình giúp người học dễ dàng quan sát. Vì vậy, việc xây dựng  
một thư viện các video clip hết sức cần thiết.  
Để xây dựng một thư viện các video clip phong phú phục vụ cho dạy học  
vật lý thì chúng ta có thể trực tiếp sản xuất các đoạn video với máy camera hoặc  
donwload trên các website.  
Trong điều kiện hiện nay, với việc sử dụng các máy camera kỹ thuật số  
chúng ta sẽ ghi lại các thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện mà không thể  
4
tiến hành được trên lớp hoặc các các hiện tượng xảy ra rất nhanh hoặc rất chậm  
trong tự nhiên.  
Một số video về dao động  
Thí nghiệm phỏng về dao động của con lắc lò xo.  
Thí nghiệm phỏng về mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động  
điều hoà.  
5
Khi dạy chủ đsóng cơ học gồm sự truyền sóng cơ, giao thoa sóng trên mặt nước  
và sóng dừng trên sợi dây. Giáo viên ngoài chuần bị thí nghiệm thưc còn có thể  
sử dụng thêm thí nghiệm phỏng và phim thí nghiệm để học sinh dễ quan sát  
từ đó nhận ra vấn đề cần nắm.  
- Đoạn phim thí nghiệm về sự tạo sóng trên mặt nước ở trong phòng thí nghiệm.  
-Thí nghiệm phỏng về dao động của các phần tử môi trường khi có sóng  
truyền qua.  
Phim thí nghiệm về sự tạo thành sóng dừng trên sợi dây đàn hồi.  
6
b. Tiến trình sử dụng thí nghiệm trong một số bài dạy của chương dao động  
và sóng hoc.  
BÀI 1:  
DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ  
I. MỤC TIÊU.  
1. Kiến thức  
- Nêu được định nghĩa của dao động, dao động tuần hoàn, dao động điều hòa  
- Viết được biểu thức của phương trình của dao động điều hòa giải thích được các  
đại lượng trong phương trình  
- Nêu được mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều.  
- Nắm được công thức liên hệ giữa tần số góc, chu kì tần số.  
- Nắm được công thức của vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hòa.  
2. Kĩ năng  
- Vận dụng được các biểu thức làm các bài tập đơn giản và nâng cao trong SGK,  
SBT vật lý 12.  
- Vẽ được đồ thị của li độ theo thời gian với pha ban đầu bằng không  
- Vận dụng được các biểu thức làm các bài tập đơn giản và nâng cao trong SGK  
hoặc SBT vật lý 12.  
3. Thái độ  
- Rèn thái độ tích cực tìm hiểu, học tập, tự lực nghiên cứu các vấn đề mới trong  
khoa học  
- Hứng thú trong học tập, tìm hiểu khoa học.  
- Có tác phong của nhà khoa học.  
4. Năng lực hướng tới  
- Năng lực giải quyết vấn đề thông qua đặt câu hỏi khác nhau về dao động điều  
hòa.  
- Năng lực tự học, đọc hiểu giải quyết vấn đề theo giải pháp đã lựa chọn thông  
qua việc tự nghiên cứu vận dụng kiến thức về dao động điều hòa để giải một  
số bài toán.  
- Năng lực tính toán, trình bày và trao đổi thông tin.  
7
II. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH.  
1. Giáo viên: Hình vẽ miêu tả sự dao động hình chiếu P của điểm M trên đường  
kính P1P2  
- Các phần mềm phỏng: dao động, dao động tuần hoàn, dao động điều hòa  
2. Học sinh:  
+ Ôn lại chuyển động tròn đều: Chu kỳ, tần số, mối liên quan tốc độ góc với T,  
f, v.  
+ Ôn lại đạo hàm, cách tính đạo hàm của các hàm số lượng giác.  
+ Ý nghĩa vật của đạo hàm.  
III. PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT DẠY HỌC: Din gii, nêu vn đề và hot  
động nhóm  
IV. TIẾN TRÌNH BÀI DẠY:  
1. Hoạt động khởi động  
HOẠT ĐỘNG CỦA GV  
- Ổn định, kiểm tra sĩ số  
HOẠT ĐỘNG CỦA HS  
- Báo học sinh vắng  
- Yêu cầu môn học  
- Ghi nhận, quan sát dao động  
- Vào bài: trong đời sống ta nhận thấy có  
số những chuyển động. những  
chuyển động phức tạp, những chuyển  
động tuân theo một nguyên tắc. Vậy làm  
thế nào để tả những chuyển động đó?  
Nội dung chương sẽ cho ta một kiến thúc  
co bản để khảo sát những chuyển động  
đó.  
trong một số trường hợp  
2. Hoạt động hình thành kiến thức  
HOẠT ĐỘNG CỦA GV  
HOẠT ĐỘNG CỦA HS  
Tự học hướng dẫn  
Nhận xét về các đặc điểm của các  
chuyển động: chuyển động qua lại  
quanh 1 vị trí đặc biệt  
1. Dao động- dao động tuần hoàn  
GV tiến hành thí nghiệm thực về dao  
động của con lắc lò xo và con lắc đơn.  
Màng trống rung động,gió làm cây lay  
động; quả lắc đồng hồ đung đưa sang phải  
sang trái; mặt hồ gợn sóng; dây đàn rung  
khi gãy…  
Chuyển động của vật nặng trong các  
trường hợp trên có những đặc điểm gì  
giống nhau ?  
Phát biểu  
Trở về vtrí sau một khoảng  
thời gian  
Dao động cơ học là gì ?  
Phát biểu  
Nhận xét dao động của con lắc đồng hồ?  
Dao động tuần hoàn?  
Đơn giản nhất là dao động đều hoà  
8
HOẠT ĐỘNG CỦA GV  
HOẠT ĐỘNG CỦA HS  
2. Tìm hiểu phương trình dao động  
điều hòa , khái niệm dao động điều hòa Vẽ hình minh họa chuyển động  
.
tròn đều của chất điểm .  
Xét một điểm M chuyển động đều trên  
một đường tròn tâm O, bán kính OM, với  
vận tốc góc là  
(rad/s)  
Xác định bởi góc  
t +  
Chọn C là điểm gốc trên đường tròn. Tại:  
- Thời điểm ban đầu t = 0, xác định vị trí  
của điểm M0,  
- Thời điểm t 0, vị trí của điểm chuyển  
động là Mt, Xác định bởi góc nào?  
Xác đinh hình chiếu của chất điểm M tai  
thời điểm t lên trục Oy?  
Dao động của P có đặc điểm gì? Vì sao?  
Định nghĩa DĐĐH?  
x = OP = OMt cos (t +  
).  
Điều hoà. Hàm cos điều hoà  
Nêu định nghĩa dao động điều  
hòa  
Trả lời C1: Thảo luận nhóm  
Trả lời câu hỏi  
C1  
Nêu ý nghĩa vật của từng đại lượng  
trong biểu thúc thức trên ? Đơn vị các đại  
lượng?  
A nhận giá trị nào?  
nhận giá trị nào?  
Dương  
Dương, âm, có thể là 0  
Phát biểu  
Mối quan hệ dao động đều hoà và chuyển  
động tròn đều?  
Để khắc sâu kiến thức, giúp học sinh  
hiểu bài, nắm vững kiến thức tăng  
hứng thú học tập. Sau khi nêu dụ  
và thành lập được phương trình dao  
động, giáo viên sử dụng thí nghiệm  
phỏng về dao động điều hoà của  
con lắc lò xo và thí nghiệm mô  
phỏng về mối liên hệ giữa chuyển  
động tròn đều và dao động điều hoà.  
Thông qua 2 tnghiệm này giúp học  
sinh quan sát trực quan về dao động  
điều hoà và mối liên hệ giữa chuyển  
động tròn đều và dao động điều hoà,  
từ đó vận dụng tốt để giải quyết một  
số bài tập về dao động điều hoà.  
9
Đồng thời qua thí nghiệm trên học  
sinh thấy được đồ thị dao động của  
dao động điều hoà.  
V. HƯỚNG DẪN HỌC SINH TỰ HỌC.  
1. Hướng dẫn học bài cũ:  
- Kiến thức dao động điều hòa. Chu kì, tần số, tần sgóc trong dao động điều  
hòa  
-Học bài củ, trả lời các câu hỏi 4, 5, 6 sau bài học  
- Làm bài tập:7,8,9,10 sgk  
2. Hướng dẫn chuẩn bị bài mới  
+ Xem lại cách biểu diễn bằng đồ thị một hàm lương giác.  
+ Cách tính đạo hàm các hàm lượng giác  
+ Xem nội dung IV, V SGK  
BÀI 7: SÓNG SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ  
I. MỤC TIÊU.  
1. Kiến thức  
- Phát biểu được định nghĩa sóng cơ, sóng dọc, sóng ngang và nêu được dụ về  
sóng dọc, sóng ngang  
- Phát biểu được định nghĩa về tốc độ truyền sóng, tần số, chu kì, bước sóng, pha,  
biên độ năng lượng sóng  
- Viết được phương trình sóng.  
2. Kĩ năng  
- Vận dụng được các biểu thức làm các bài tập đơn giản về sóng trong SGK  
hoặc SBT vật lý 12.  
- Tự làm thí nghiệm về sự truyền sóng trên một sợi dây.  
3. Thái độ  
- Rèn thái độ tích cực tìm hiểu, học tập, tự lực nghiên cứu các vấn đề mới trong  
khoa học  
- Hứng thú trong học tập, tìm hiểu khoa học.  
- Có tác phong của nhà khoa học.  
10  
4. Năng lực hướng tới  
- Năng lực giải quyết vấn đề thông qua đặt câu hỏi khác nhau về sóng cơ học và  
sự truyền sóng.  
- Năng lực tự học, đọc hiểu giải quyết vấn đề theo giải pháp đã lựa chọn thông  
qua việc tự nghiên cứu vận dụng kiến thức về sóng cơ học sự truyền sóng  
để giải một số bài toán.  
- Năng lực tính toán, trình bày và trao đổi thông tin.  
II. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH.  
1. Giáo viên :  
- Chậu nước đường kính 50cm.  
- Lò xo để làm TN sóng ngang và sóng dọc.  
- Hình vẽ phóng to các phần tử của sóng ngang các thời điểm khác nhau.  
- Công nghệ thông tin, các video về sóng cơ.  
2. Học sinh :  
Tìm hiểu về các nội dung sau:  
- Định nghĩa sóng cơ, sóng dọc, sóng ngang và nêu được dụ về sóng dọc, sóng  
ngang  
- Định nghĩa về tốc độ truyền sóng, tần số, chu kì, bước sóng, pha, biên độ và  
năng lượng sóng  
- Viết phương trình sóng.  
III. PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT DẠY HỌC:  
Din gii, trc quan, nêu vn đề và hot động nhóm  
IV. TIẾN TRÌNH BÀI DẠY:  
1. Hoạt động khởi động  
GV chiếu một shình ảnh phỏng trong thực tế: Biển  
Đi tắm biển chẳng ai không thích thú với những con sóng bạc đầu từ ngoài khơi  
chạy xô vào bờ. Vậy ta đã biết chúng hình thành như thế nào? Có đặc điểm gì  
không?  
2. Hoạt động hình thành kiến thức  
HOẠT ĐỘNG CỦA GV  
1. Tìm hiểu sóng cơ  
HOẠT ĐỘNG CỦA HS  
Để hình thành khái niệm sóng, giáo  
viên nêu một số dụ về sóng trên  
mặt nước, sóng trên sợi dây đàn  
hồi...sau đó tiến hành thí nghiệm biểu  
diễn sóng trên mặt nước cho học sinh  
quan sát.  
- Quan sát và trả lời các câu hỏi  
- GV yêu cầu HS nêu hiện tượng khi  
ném một viên đá xuống mặt nước.  
- GV Tiến hành thí nghiệm như hình  
7.1 SGK trang 36 và yêu cầu HS trả  
lời một số câu hỏi.  
- Phát biểu định nghĩa  
- Quan sát.  
- Phát biểu  
11  
- Khi O dao động, mặt nước có hình  
dạng như thế nào? Có thấy mẫu xốp  
bị đẫy ra xa không?  
- Sóng cơ học?  
Quan sát  
Để trực quan hoá thí nghiệm trên lúc  
này giáo viên kết hợp cho học sinh  
xem video về sự tạo sóng trong  
phòng thí nghiệm.  
Sau khi học sinh tìm hiểu các  
đại lượng đặc trưng của sóng hình  
sin, Do hiện tường sóng diễn ra  
nhanh, khó quan sát được chuyển  
động của các phần tử vật chất, học  
sinh thường có suy nghĩ quá trình  
truyền sóng là quá trình lan truyền  
của các phần tử vật chất, các điểm  
trên dây có biên độ dao động khác  
nhau.  
Lúc này giáo viên trực quan  
hoá quá trính truyền sóng bằng thí  
nghiệm phỏng sau.  
- Sóng ngang?  
- Thí nghiệm sóng trên lò xo  
- Phân tích thêm về sóng dọc trên lò  
xo: Các vùng nén và dãn của các  
vòng lò xo truyền đi trên trục lò xo  
- Sóng dọc?  

Tải về để xem bản đầy đủ

docx 18 trang minhvan 01/09/2024 810
Bạn đang xem 11 trang mẫu của tài liệu "Đề tài Trực quan hoá thí nghiệm với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin trong dạy học chương dao động cơ và sóng cơ học", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

File đính kèm:

  • docxde_tai_truc_quan_hoa_thi_nghiem_voi_su_ho_tro_cua_cong_nghe.docx
  • docxBia Sang kien.docx
  • docxMucluc.docx