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
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
Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào quá trình dạy học đã có nhiều công
trình nghiên cứu trên các khía cạnh khác nhau như thiết kế website dạy học, thiết
kế bài giảng điện tử, mô 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 mô phỏng, phim thí nghiệm..., ngoài ra còn hỗ trợ thí nghiệm thực
có các dụng cụ và 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 lí đều
được rút ra từ những quan sát và thí nghiệm. Chính vì vậy trong dạy học vật lí ở
trường phổ thông, thí nghiệm là 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 lý 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 và 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 lí 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 và 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 lý 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 và hiện tượng giao thoa sóng. Khi giảng
dạy và 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 mô phỏng hay minh họa trên màn hình là
một nhu cầu cần thiết khi giảng dạy.
Khái niệm sóng cơ học là 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 là trường hợp sóng lan truyền trên mặt nước khi ta thả hòn
đá xuống nước. Hiện tượng sóng dừng là 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 là một số khó khăn mà theo tôi là giáo viên và 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 là phương tiện của việc thu nhận tri thức
Thông qua thí nghiệm, 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 là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu
được
Có không ít kiến thức vật lý 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
Ví 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’
là 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 có 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 có thể giúp chúng ta cung cấp
cho học sinh các thí nghiệm mô phỏng, mô 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 mô phỏng
chương dao động cơ và chương sóng cơ vật lý 12 cơ bản THPT
Bên cạnh sử dụng các hình ảnh tĩnh và động để minh họa cho các hiện
tượng, quá trình vật lý người ta cũng có thể dùng các video clip. Với các video
clip ấy chúng ta có thể trực quan hóa các thí nghiệm 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 là 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 mô phỏng về dao động của con lắc lò xo.
Thí nghiệm mô phỏng về mối liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động
điều hoà.
5
Khi dạy chủ đề sóng 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 mô 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 cơ trên mặt nước ở trong phòng thí nghiệm.
-Thí nghiệm mô 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
cơ và sóng cơ 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 và 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 và giải quyết vấn đề theo giải pháp đã lựa chọn thông
qua việc tự nghiên cứu và 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 mô 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 lý của đạo hàm.
III. PHƯƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT DẠY HỌC: Diễn giải, nêu vấn đề và hoạt
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
vô số những chuyển động. Có những
chuyển động phức tạp, có những chuyển
động tuân theo một nguyên tắc. Vậy làm
thế nào để mô 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 có 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 vị trí cũ 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 lý 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 và tăng
hứng thú học tập. Sau khi nêu ví dụ
và thành lập được phương trình dao
động, giáo viên sử dụng thí nghiệm
mô 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 thí nghiệm 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 số góc 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 CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ
I. MỤC TIÊU.
1. Kiến thức
- Phát biểu được định nghĩa sóng cơ, sóng dọc, sóng ngang và nêu được ví 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 và 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 cơ 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 và giải quyết vấn đề theo giải pháp đã lựa chọn thông
qua việc tự nghiên cứu và vận dụng kiến thức về sóng cơ học và 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 có đường kính 50cm.
- Lò xo để làm TN sóng ngang và sóng dọc.
- Hình vẽ phóng to các phần tử của sóng ngang ở 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 ví 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:
Diễn giải, trực quan, nêu vấn đề và hoạt động nhóm
IV. TIẾN TRÌNH BÀI DẠY:
1. Hoạt động khởi động
GV chiếu một số hình ảnh mô 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 ví 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 cơ 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 mô 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
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:
- de_tai_truc_quan_hoa_thi_nghiem_voi_su_ho_tro_cua_cong_nghe.docx
- Bia Sang kien.docx
- Mucluc.docx