Báo cáo Hội nghị Vật lí toàn quốc lần thứ VI, Hà Nội 23-25/11/2005
BỒI DƯỠNG NĂNG KHIẾU VẬT LÝ CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG
BẰNG THÍ NGHIỆM
TRÊN CÁC THIẾT BỊ KHOA HỌC RẺ TIỀN TỰ TẠO
Đàm Trung Đồn

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐH QG HN
MỞ ĐẦU
Mục tiêu của của việc mở các lớp chuyên Vật lý là để thúc đẩy việc phát hiện và
bồi dưỡng năng khiếu Vật lý trong học sinh phổ thông trung học, hướng các em đó
phấn đấu theo đường khoa học Tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá năng khiếu Vật
lý là trực giác Vật lý. Trực giác vật lý cũng do rèn luyện mà có. Tuy nhiên nếu dựa
vào việc học qua sách vở thì chỉ khi đã đạt độ uyên bác nhất định.mới có được trực
giác vật lý tốt. Học sinh phổ thông chưa có những điều kiện như vậy nên tốt nhất là
phải rèn luyện thông qua thực nghiệm, vì trong thực nghiệm bản chất của hiện tương
được bộc lộ với đủ khía cạnh của nó. Vì thế ở các nước tiên tiến, người ta coi rất trọng
khâu thực nghiệm Vật lý ở các trường trung học. Tại APhO cũng như IPhO, để chọn ra
các học sinh có năng khiếu Vật lý, người ta dành 40% tổng số điểm của bài thi cho bài
thực hành. Tiếc thay ở nước ta tình trạng học Vật lý chay vẫn rất phổ biến và chưa tìm
được cách khắc phục.
Một nhà nghiên cứu động vật hoang dã gần đây đã nhận xét: ”Voi châu Phi
ngày nay ngà ngắn hơn trước”. Tình trạng săn bắn trộm voi lấy ngà đã khiến các cá thể
ngà ngắn có điều kịên sinh tồn tốt hơn, đẩy cả quần thể voi phát triển theo chiều hướng
ấy. Nếu học chay vẫn giúp học sinh dễ dàng vượt qua các kỳ thi để đạt các danh hiệu
học sinh giỏi, thủ khoa v.v, dạy chay vẫn được thừa nhận là hoàn thành tốt nhiệm vụ
của giáo viên, thì không biết quy luật chọn lọc tự nhiên sẽ đưa nền vật lý ở nước ta đến
bến bờ nào?
PHẢI CHĂNG VÌ THIẾU THIẾT BỊ NÊN PHẢI DAY CHAY?
Có người cho rằng ở trường phổ thông phải dạy chay vì thiếu thiết bị hoặc vì
thiết bị không đồng bộ. Thực trạng đó có thật. Nhưng thiếu và không đồng bộ là vì ta
yêu cầu phải làm các thí nghiệm theo cách đã vạch sẵn, với các thiết bị quy định. Thí

dλ của ánh sáng đơn sắc mà máy cung cấp theo bước sóng, để vẽ
được đặc trưng phổ của quang trở )(



d
dR
. Nhưng thiết bi được giao (hình 2) chỉ là
một vài chiếc đồng hồ vạn năng, vài bóng đèn 12V kèm theo nguồn điện, một mảnh đĩa
CD dán trên một thước nhựa và đồ thị của hàm phân bố Plank ở vài nhiệt độ khác
nhau.
Những ví dụ trên cho thấy người ta cố tình không dùng các bộ thí nghiệm đồng
bộ, các dụng cụ đắt tiền, chỉ sử dụng thiết bị thông thường mà hầu hết các trường phổ
thông đều có, và các linh kiện có thể tìm mua dễ dàng trên thị trường, nhờ đó có thể
tuyển được đích thực những học sinh có năng khiếu.
M¸ng trît
Bóa 34,6g PZT: 2 khèi
ngîc chiÒu
nhau èc vÝt

Nhng bi thớ nghim nh th khụng ũi thit b phc tp v ng b. Nhng
dng c nhng bi thớ nghim y phi giỏo viờn phi thnh tho v cỏc phộp o
thụng thng, hiu nguyờn lý ca cỏc loi thit b o c bn, v phi rt linh hot, sỏng
to trong vic thit k cỏc phộp o nhng i lng cha bit. Núi khỏc i, phi cú kh
nng dựng mi th cú trong tm tay lm thớ nghim, v bit trit khai thỏc cỏc
thụng tin m mt thớ nghim cú th em li. ú chớnh l iu m ta cn bi dng cho
hc sinh nng khiu. V ú li l im yu rt rừ nột trong i ng giỏo viờn hin nay.

SO SNH HIU QU O TO VI TH NGHIM BNG DNG C THễNG
THNG V TH NGHIM BNG B DNG C NG B
so sỏnh hiu qu o to ca thớ nghim bng dng c thụng thng v thớ
nghim bng b dng c ng b, ta hóy xột bi thớ nghimquen thuc: nghiờn cu
chuyn ng ca mt ht hỡnh cu trong cht lu v ng dng o nht ca
cht lu. Nguyờn lý ca phộp o da trờn phng trỡnh cõn bng lc tỏc dng lờn ht
hỡnh cu bỏn kớnh R chuyn ng trong cht lng nht vi tc V:
125,0


4
3
 (1)
Từ phép đo R, V, ρ
V
, ρ
L,
ta suy ra η.
Thiết bị đồng bộ để làm thí nghiệm này (hình 3a) gồm một ống thủy tinh đựng dầu,
hai rơle quang đặt cách nhau khoảng d (cho trước) để cho chạy và dừng một đồng hồ
điện tử chính xác đến 1/100sec, một nam châm điện để thả các viên bi thép bán kính R
và khối lượng riêng đã biết, và hai đèn chiếu sáng cảm biến của rơle quang để xác định
thời điểm viên bi đi ngang qua cảm biến. Làm thí nghiệm với thiết bị này rất nhàn, chỉ
cần bấm nút thả cho bi rơi, đọc số chỉ của đồng hồ, qua đó tính V để suy ra độ nhớt. Do
không đổi được điều kiện thí nghiệm mà phép đo không hấp dẫn, học sinh học được
không nhiều .
t msec
Laser

Laser

dDÇuBi thÐp

Níc muèi
NC điện
Hình 3a Hình 3b
Báo cáo Hội nghị Vật lí toàn quốc lần thứ VI, Hà Nội 23-25/11/2005
dầu Muốn đo được độ nhớt, học sinh phải kiểm tra lại độ chính xác của phương trình
(1) bằng cách cho R thay đổi ( nhập 2, 3 hoặc 4 giọt nước thành một hạt to ), cho ( ρ
V
–
ρ
L
) thay đổi ( dùng nước muối nồng độ khác nhau ), rồi dùng đồ thị để kiểm tra độ
chính xác của phương trình (1) khi cho cả hai đại lượng trên thay đổi đồng thời.
Ngoài ra học sinh còn có thể đánh giá ảnh hưởng của hình dạng vật rơi đến độ chính
xác của công thức (1) ( hạt nước nhỏ gần dạng cầu, hạt to bị bẹp lại ) v.v. Một thí
nghiệm như thế có ý nghĩa như một tiểu luận nhỏ đối với học sinh, và rõ ràng các em
học được ở đây nhiều điều. Ngoài ra học sinh có thể làm thí nghiệm không cần trang bị
đặc biệt.

lượng chất lỏng dời chỗ sẽ vào khoảng 100g.
Như vậy sai số tỷ đối của phép cân chỉ là 0,1%. Và
nếu chỉ yêu cầuđo e với mức chính xác tỷ đối khoảng
1% thì học sinh còn có thể dùng một cân đòn tự tạo
để tiến hành thí nghiệm tại nhà.
Tiến thêm bược nữa, với thiết bị thông thường có trong tầm tay mà học sinh toàn quyền
sử dụng, các em có thể bố trí các thí nghiệm theo nguyên lý hiện đại, làm tăng đáng kể
chất lượng của thí nghiệm. Ví dụ phải đo nhiệt độ nóng chảy của Parafin mà trong
tay chỉ có một lượng nhỏ chất này. Theo cách truyền thống, sẽ phải vẽ đồ thị biểu diễn
nhiệt độ T của parafin theo thời gian trong quá trình đun nóng nó cho tới khi nóng
chẩy.( Hình 5a), và điểm nóng chảy là đoạn ngang của đồ thị T(t). Rất khó tìm được
đoạn ngang như vậy trong thí nghiệm này. Nếu dùng điốt bán dẫn làm nhiệt kế, và bố
trí thí nghiệm kiểu đo nhiệt vi sai (hình 5b) ta có thể tìm điểm nóng chảy rất dễ dàng
trên đồ thị V
21
(V
1
).
Từ những ví dụ trên ta thấy hiệu quả giáo dục của thí nghiệm làm bằng đồ
dùng thông thường rất cao. Do các dụng cụ đó rẻ tiền hoặc có thể tự tạo nên khi thí
nghiệm các em không bị ức chế, và được toàn quyền làm chủ thí nghiệm của mình .
+ _

H
2
H×nh (4)
Bỏo cỏo Hi ngh Vt lớ ton quc ln th VI, H Ni 23-25/11/2005


T

t

V
21
~T
2
-
T
1
V
1
V
1V
21
Dầu Parafin

Điốt

T
2
T
1
Parafin


-3.0

-4.0
Báo cáo Hội nghị Vật lí toàn quốc lần thứ VI, Hà Nội 23-25/11/2005
Ở Australia, người ta cũng đã phát triển cũng đã phát triển một thiết bi tương tự
nhưng đơn giản hơn , và đã chứng tỏ rằng những thíêt bị ấy hoàn toàn có thể dùng
trong các phòng thí nghiệm sinh hóa thay cho các thiết bị đắt tiền. Chỉ tính riêng ý
nghĩa kinh tế của của thiết bị này cũng có thể khiến người ta xửng sốt
Giá mua của một thiết bị so mầu tiêu chuẩn chất lượng trung bình : 1500-3500USD.
Vật tư cần để làm 1 thiết bị so màu tự tạo có thể thay thế các máy đo chuẩn khi
không cần độ chính xác rất cao và giá mua các vật tư ấy ở Hànội hiện nay:
Một đồng hồ vạn năng số 3,5 digit (50.000 đg ). Một bút laser (20.000đ). Một
quang trở CdS ( 10.000đg). Ống nước bằng PVC (2000đg). Một ống nhựa dán ống
nước ( 3000đg). Một đôi pin và giá để pin (15.000đg). Một đọan 6cm nhôm hộp (
thường dùng làm cửa nhôm kính ) ( 1000đg). Một thước nhựa bằng Plexyglass
(3000đg). Kính trong suốt : 10cm
2
. Một miếng giấy ráp ( 1000đg). Tổng cộng :
Ít hơn 10 USD.
Công cụ phải dùng : cưa; rũa.; kéo mỗi thứ một cái; diêm và một ngọn nến.
Thời gian cần để làm 1 thiết bị , đo và vẽ đường cong chuẩn ( do chính tác giả tự
làm từ A đến Z tại nhà) : khoảng 1,5 ngày.
KẾT LUẬN
Phong trào tự làm lấy đồ dùng dạy học đã được ngành giáo dục phát động từ lâu,
nhưng hầu như chỉ dừng ở việc làm giáo cụ trực quan nên không có sức hấp dẫn đối
với thày và trò. Làm thiết bị khoa học rẻ tiền, không đòi hỏi những khoản đầu tư đáng
kể lại gắn mật thiết với việc nâng cao trình độ của thày. Nó thực sụ là một hoạt động
khoa học hấp dẫn đối với học sinh, và qua đó ngay ở các trường rất thiếu máy móc
thiết bị học sinh vẫn có thể bước đầu tập dượt nghiên cứu khoa hoc. Hiệu quả giáo dục
của công việc này lại rất cao vì thế nó có thể dùng làm bước đột phá để đào tạo học