A. MỞ ĐẦU
1/ Lý do chọn đề tài
Mục tiêu của giáo dục trong giai đoạn mới đã được chỉ rõ trong Nghị quyết của
Hội nghị Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khoá VIII: “Nhiệm vụ cơ bản
của giáo dục là nhằm xây dựng con người và thế hệ thiết tha gắn bó với lí tưởng độc lập dân
tộc và chủ nghĩa xã hội, có đạo đức trong sáng, có ý chí kiên cường xây dựng và bảo vệ Tổ
quốc công nghiệp hoá hiện đại hoá; giữ gìn và phát huy tiềm năng của dân tộc và con người
Việt Nam, có ý thức cộng đồng và phát huy tính tích cực cá nhân, làm chủ chi thức khoa học
và công nghệ hiện đại, có tư duy sáng tạo, có kỹ năng thực hành giỏi, có tác phong công
nghiệp, có tính tổ chức kỉ luật, có sức khoẻ, là những người thừa kế xây dựng chủ nghĩa xã hội
vừa hồng vừa chuyên như lời dặn của Bác Hồ”.
Để đạt được mục tiêu trên, nghành giáo dục đã có nhiều đổi mới cả về cơ sở
vật chất lẫn phương pháp dạy học cho phù hợp với thời đại và hoàn cảnh của đất nước ta. Một
trong những nội dung quan trọng của việc đổi mới phương pháp dạy học là đổi mới và đa dạng
hoá các hình thức tổ chức hoạt động học tập của học sinh, trong đó khẳng định vai trò không
thể thiếu của hoạt động học tập ngoài giờ lên lớp (hay hoạt động ngoại khoá). Nó không
những giúp củng cố những kiến thức đã học chính khoá mà còn giúp đào sâu, mở rộng kiến
thức, phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh. Đây là những điều mà học chính khoá
không làm được hoặc làm chưa tốt, chưa đầy đủ do điều kiện thời gian, phương tiện dạy học,
nội dung hay do sức ép thi cử …
Đối với bộ môn vật lí là một môn khoa học thực nghiệm, các khái niệm vật lí, các
định luật vật lí đều phải gắn với thí nghiệm . Thông qua thí nghiệm, những biểu tượng cụ thể
về sự vật và hiện tượng được hình thành ở học sinh mà không lời lẽ nào có thể mô tả đầy đủ
được. Trong thực hành, không những các kỹ năng thực hành như quan sát, sử dụng dụng cụ
vật lí, lắp ráp thí nghiệm, vẽ đồ thị, xác định sai số,... được rèn luyện, mà cả tư duy lí lôgic và
nhất là tư duy sáng tạo cũng được phát triển mạnh. Trong chương trình vật lí phổ thông, lực
hướng tâm ở lớp 10 nâng cao là một trong những nội dung kiến thức vật lí trừu tượng, có ứng
dụng rộng rãi trong thực tế đời sống và kỹ thuật. Tuy vậy, nội dung này trong chương trình lớp
10 nâng cao chỉ bố trí học trong một tiết (Tiết 30), mà do điều kiện thời gian hạn chế và thiết
bị thí nghiệm đo lực hướng tâm chưa có, một số trường có bộ thí nghiệm minh hoạ của Trung
Quốc nhưng cũng có nhược điểm, ngay cả các thí nghiệm định tính đơn giản cũng chưa được

tiêu về mặt hứng thú, kỹ năng, tư duy mà học sinh cần đạt được khi học về lực hướng tâm. Từ
đó, xác định được những thí nghiệm cần tiến hành về lực hướng tâm.
+ Tìm hiểu thực tế dạy học về lực hướng tâm, trong đó có tình hình thiết bị thí nghiệm phục vụ
dạy và học ở các trường THPT của huyện Yên Mô hiện nay, nhằm phát hiện những sai lầm
phổ biến của học sinh trong dạy học chính khoá kiến thức này, để có căn cứ xây dựng nội
dung, hình thức tổ chức, phương pháp dạy học ngoại khoá về lực hướng tâm cho học sinh.
+ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các dụng cụ thí nghiệm và tiến hành các thí nghiệm về lực
hướng tâm với những dụng cụ đã chế tạo, là cơ sở hướng dẫn học sinh, hình dung các khó
khăn của học sinh trong quá trình chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm.
+ Xây dựng quy trình tổ chức hoạt động ngoại khoá về lực hướng tâm nhằm phát huy tính tích
cực, sáng tạo của học sinh, củng cố, mở rộng, khắc sâu kiến thức.

2


+ Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi của quy trình ngoại khoá đã soạn thảo và
bước đầu đánh giá hiệu quả của hoạt động ngoại khoá.
6/ Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện được các nhiệm vụ nghiên cứu trên, chúng tôi sử dụng những phương pháp
nghiên cứu sau:
+ Nghiên cứu lý thuyết: đó là nghiên cứu các tài liệu về tâm lý học, giáo dục học, logic học,
phương pháp nghiên cứu khoa học, phương pháp dạy học vật lí, các tài liệu hướng dẫn tổ chức
hoạt động ngoại khoá về vật lí, các tài liệu hướng dẫn chế tạo dụng cụ thí nghiệm đơn giản,
chương trình, SGK,SGV, sách bài tập vật lý lớp 10.
+ Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm: nghiên cứu chế tạo hai dụng cụ thí nghiệm về lực
hướng tâm để hướng dẫn học sinh thiết kế, chế tạo.
+ Nghiên cứu thực tiễn: điều tra, khảo sát tình hình dạy học chính khoá về lực hướng tâm ở
một số trường THPT thuộc huyện Yên Mô; tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính
khả thi của quy trình hoạt động ngoại khoá và hiệu quả của hoạt động ngoại khoá đã được xây
dựng.


lớn :

m.v
Fht =
R

2
hay Fht = mw2R.

- Phân biệt được lực hướng tâm, lực quán tính li tâm với hiệu ứng li tâm.
- Vận dụng những kiến thức này để giải được các bài tập và giải thích được các hiện
tượng vật lí (ví dụ: chuyển động của tàu lượn trong công viên,..) và những ứng dụng kỹ thuật
trong thực tế có liên quan (ví dụ: tại sao các cầu bắc qua sông thường làm cong lên, nguyên lý
hoạt động của máy li tâm sữa...).
2. Mục tiêu kỹ năng
- Biết cách sử dụng các dụng cụ thí nghiệm, biết cách lấy số liệu thí nghiệm trong quá trình
nghiên cứu chuyển động của một vật.
- Biết thiết kế, chế tạo dụng cụ thí nghiệm về lực hướng tâm.
- Biết làm thí nghiệm và quan sát chuyển động của các vật, từ đó rút ra được biểu hiện của lực
hướng tâm trong các hiện tượng thực tế.
- Biết cách khảo sát độ lớn của lực hướng tâm thông qua các đại lượng như khối lượng, tốc độ
quay, bán kính quỹ đạo.
- Biết xử lý số liệu, phân tích kết quả thí nghiệm.
3. Mục tiêu về thái độ
- Có hứng thú học vật lí nói chung và các kiến thức về lực hướng tâm nói riêng, yêu thích tìm
tòi khoa học; trân trọng đối với những đóng góp của vật lí học cho sự tiến bộ của xã hội và đối
với công lao của các nhà khoa học.
- Có thái độ khách quan, trung thực; có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác và có tinh thần
hợp tác trong học tập cũng như trong việc áp dụng những kiến thức về lực hướng tâm.

* Phương pháp dạy học:
Qua việc tổng hợp hai mươi phiếu điều tra về tình hình dạy học kiến thức về lực hướng
tâm ở bốn trường THPT (có mẫu phiếu điều tra ở phụ lục) cho thấy:
- Phương pháp dạy học chủ yếu là thuyết trình, thông báo thuần tuý, ví dụ như: giáo
viên thông báo khái niệm, giáo viên đưa ra công thức độ lớn của lực hướng tâm dựa vào định
luật 2 của Newton và công thức gia tốc hướng tâm,…
- Phương pháp dạy học chưa phát huy được tính tích cực, sáng tạo của học sinh, được thể hiện
là: giáo viên chưa giao nhiệm vụ nhận thức cho học sinh, không cho học sinh dự đoán mối liên
hệ giữa lực hướng tâm với tốc độ quay, bán kính và khối lượng của vật; không yêu cầu học
sinh vận dụng kiến thức để giải thích các ứng dụng kỹ thuật…, như vậy giáo viên đã bỏ qua
những hoạt động có tác dụng phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học
sinh.

5


- Giáo viên không tiến hành các thí nghiệm và cũng không chuẩn bị dụng cụ, mô hình
để mô tả các ứng dụng của lực hướng tâm ngay cả các thí nghiệm đơn giản.
- 100% giáo viên được hỏi đều cho biết kiến thức này trừu tượng và có nhiều ứng dụng
trong thực tế nhưng số tiết thì quá ít.
- Chưa bao giờ giáo viên tự làm hay hướng dẫn học sinh chế tạo dụng cụ thí nghiệm để
dạy học kiến thức này.
- Chưa bao giờ tổ chức hoạt động ngoại khoá.
- Đa số giáo viên cho rằng để dạy học phần này có hiệu quả cần có dụng cụ thí nghiệm
và ngoài học chính khoá phải tổ chức thêm hoạt động ngoại khoá.
b/ Về tình hình học tập của học sinh
Qua điều tra cho thấy:
- Học sinh chưa nắm được hết kiến thức cơ bản như: một số học sinh quan niệm lực
hướng tâm là một loại lực đặc biệt trong tự nhiên và thường cho thêm lực hướng tâm tác dụng
vào vật chuyển động tròn đều khi giải bài tập...

- Phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh thông qua các hoạt động như: học sinh đề
xuất các phương án thiết kế dụng cụ thí nghiệm, tìm các giải pháp kỹ thuật ví dụ: tạo ra
chuyển động quay bằng động cơ điện, bằng tay quay hay bằng dây xoắn; đề xuất phương án
thí nghiệm, cách thực hiện các phép đo; lựa chọn các vật liệu như: máng thí nghiệm có thể làm
bằng nhựa, thanh ray bằng nhôm hay làm bằng tre, gỗ...
- Rèn luyện kỹ năng làm việc theo nhóm, đây là yếu tố hiện nay học sinh còn rất yếu,
học chính khoá thì ít có thời gian để rèn luyện.
- Giáo dục tinh thần đoàn kết, hợp tác, tính tập thể trong học tập và đời sống qua các
hoạt động: cho các em tự tổ chức, bàn bạc, phân công nhau chuẩn bị vật liệu, thảo luận
phương án thiết kế và cùng nhau làm thí nghiệm; từ kết quả của các em làm được sẽ khích lệ,
động viên các em tự tin hơn.
2. Nội dung hoạt động ngoại khoá
Chúng tôi tổ chức hoạt động ngoại khoá về lực hướng tâm và lực quán tính li tâm với 2
nội dung:
+ Giáo viên giao và hướng dẫn các nhóm học sinh thiết kế, chế tạo dụng cụ và tiến hành một
số thí nghiệm về lực hướng tâm.
+ Tổ chức cho học sinh tiến hành thí nghiệm biểu diễn và tham gia trò chơi, thi giải thích hiện
tượng vật lí có liên quan đến lực hướng tâm.
3. Thiết kế, chế tạo và tiến hành một số thí nghiệm đơn giản về lực hướng tâm từ các
vật liệu dễ kiếm.
a. Sự cần thiết phải chế tạo dụng cụ thí nghiệm
Để đáp ứng yêu cầu phát huy tính tích cực sáng tạo của học sinh và giúp học sinh gắn lí thuyết
với thực hành, chúng tôi đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo một bộ thí nghiệm đơn giản về lực
hướng tâm gồm có 10 thí nghiệm. Từ đó, giáo viên có thể hướng dẫn học sinh nghiên cứu thiết
kế, chế tạo các dụng cụ thí nghiệm đơn giản và tiến hành thí nghiệm về lực hướng tâm.
b. Các bộ phận của dụng cụ thí nghiệm
Stt
1
2
3

Chai thí nghiệm

loại 1,5 lit
loại 0,3 lít

1
1

ống truyền nhựa,
dây nhôm và chai
nhựa

6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

Cốc nhựa
Dây

2
1
22
2
1
4

Cuộn dây
Loại nhỏ
Hình vuông

Loại mới và loại
cũ
Hình tròn

2
1
1
1

Làm bằng sắt
làm bằng nhôm và

1

gen điện
vòng tròn, máng
trượt, giá

1. Phần đáy của chai nhựa.


12, Miếng xốp.

18. Tấm gỗ.

c. Các thí nghiệm được tiến hành với thiết bị thí nghiệm
Thí nghiệm 1: Sự thay đổi hướng vận tốc của một viên bi do tơng tác với một mẩu nam châm.
* Mục đích thí nghiệm
+ Minh hoạ nguyên nhân làm thay đổi hướng vận tốc của vật là do lực hướng tâm tác
dụng vào vật.
+ Khắc phục quan niệm sai lầm của học sinh cho rằng lực là nguyên nhân gây ra vận
tốc của vật, hướng của lực trùng với hớng của vận tốc.
* Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm
+ Búng 1 viên bi sắt chuyển động trên mặt sàn nhẵn nằm ngang thì thấy bi chuyển
động thẳng.
+ Búng 1 viên bi sắt chuyển động trên mặt sàn nhẵn nằm ngang có đặt thêm 1 thanh
nam châm ở bên cạnh đường đi của viên bi thì viên bi chuyển động theo đường cong với bề

8


lõm hướng về phía nam châm.
* Giải thích hiện tượng
+ Khi không có nam châm, viên bi chịu tác dụng của trọng lực, phản lực của sàn lên vật
và lực ma sát, gây ra chuyển động thẳng chậm dần.
+ Khi có nam châm, viên bi chịu thêm tác dụng lực hút của nam châm lên viên bi. Lực
đó đóng vai trò lực hướng tâm gây ra gia tốc hớng tâm, làm thay đổi hướng của vectơ vận tốc
của vật hay là làm thay đổi hướng chuyển động của vật.
* Lu ý
+ Chọn viên bi phù hợp với nam châm để lực hút của nam châm lên viên bi là đáng kể.

của vật và bán kính r xác định.

9


- Đặt một vật nặng lên tấm bìa, cho tấm bìa bắt đầu chuyển động quay nhanh dần từ trạng thái
nghỉ.
- Lúc đầu, vật nằm trên tấm bìa và chuyển động cùng tấm bìa theo quỹ đạo tròn có bán kính
xác định.
- Khi tốc độ quay của tấm bìa đạt đến một giá trị nào đó thì vật sẽ văng ra
Thí nghiệm 2.2. Kiểm nghiệm mối quan hệ giữa lực hướng tâm với bán kính r khi khối lượng
của vật và tốc độ góc nh nhau.
- Đặt hai vật nặng giống nhau lên tấm bìa ở các vị trí cách trục quay khác nhau. (Bán kính r
khác nhau).
- Cho tấm bìa bắt đầu chuyển động quay nhanh dần từ trạng thái nghỉ.
- Lúc đầu, các vật nằm trên tấm bìa và chuyển động cùng tấm bìa theo các quỹ đạo tròn có
bán kính khác nhau.
- Khi tốc độ quay của tấm bìa đạt đến một giá trị nào đó thì vật ở vị trí bán kính lớn hơn sẽ
văng ra trớc.
Thí nghiệm 2.3. Kiểm nghiệm mối quan hệ giữa lực hướng tâm là lực ma sát nghỉ với khối
lượng của vật khi bán kính r và tốc độ góc nh nhau.
- Đặt hai vật có cùng tính chất bề mặt nhưng có khối lợng khác nhau lên tấm bìa tại hai vị trí
có cùng khoảng cách đến tâm tấm bìa.
- Cho tấm bìa bắt đầu chuyển động quay nhanh dần từ trạng thái nghỉ.
- Lúc đầu, các vật nằm trên tấm bìa và chuyển động cùng tấm bìa theo các quỹ đạo tròn có bán
kính nh nhau.
- Khi tốc độ quay của tấm bìa đạt đến một giá trị nào đó thì hai vật đồng thời văng ra.
Thí nghiệm 2.4. Kiểm nghiệm mối quan hệ giữa lực hướng tâm là lực ma sát nghỉ với hệ số
ma sát.
- Đặt hai vật cùng khối lượng nhưng tính chất bề mặt khác nhau lên tấm bìa ở hai vị trí có


P; N ; Fmsn

. Trong đó, trọng lực và phản lực

của tấm bìa lên vật cân bằng nhau, vật chỉ chịu tác dụng của lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực
hướng tâm, giúp vật chuyển động theo quỹ đạo tròn.
- Khi tốc độ quay w tăng lên thì F ht tăng lên, với vật ở bán kính lớn hơn sẽ cần lực hướng
tâm lớn hơn, mà lực ma sát nghỉ của mỗi vật với sàn nh nhau.
- Khi tốc độ quay tăng lên đến một giá trị nào đó, lực ma sát nghỉ không thể tăng đến giá trị
đủ lớn để đóng vai trò là lực hướng tâm, vật nào nằm ở quỹ đạo có bán kính r lớn hơn sẽ văng
ra theo phương tiếp tuyến.
Cách 2: Xét trong hệ quy chiếu gắn với tấm bìa.
- Ban đầu, hai vật nằm trên tấm bìa và chuyển động cùng tấm bìa theo các quỹ đạo tròn.

11


Khi đó, vật chịu tác dụng của 4 lực là:

P; N; Fmsn; Fqtlt

, . Trong đó, trọng lực và

phản lực của tấm bìa lên vật cân bằng nhau, lực quán tính li tâm cân bằng với lực ma sát nghỉ.
- Khi tốc độ quay w tăng lên thì Fqtlt tăng lên, với vật ở bán kính lớn hơn sẽ chịu lực quán tính
li tâm lớn hơn, mà lực ma sát nghỉ của mỗi vật với sàn như nhau.
- Vì lực ma sát nghỉ không thể tăng đến giá trị đủ lớn để cân bằng với là lực quán tính li tâm,
vật ở bán kính quỹ đạo lớn hơn sẽ văng ra theo phương tiếp tuyến.
Thí nghiệm 2.3

của tấm bìa lên vật cân bằng nhau, vật chỉ chịu tác dụng của lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực
hướng tâm, giúp vật chuyển động theo quỹ đạo tròn.
- Khi tốc độ quay w tăng lên thì F ht tăng lên. Vật vẫn nằm trên tấm bìa khi F mns tăng lên để
đóng vai trò lực hướng tâm.
- Vì hai vật có cùng khối lợng nên áp lực N lên tấm bìa nh nhau; hai vật cùng tính chất bề mặt
khác nhau nên hệ số ma sát nghỉ cực đại khác nhau; (vật nhẵn có hệ số ma sát 1; vật gỉ có hệ
số ma sát 2 >1). Vậy lực ma sát nghỉ cực đại của vật gỉ lớn hơn vật nhẵn.
- Khi tốc độ quay tăng đến một giá trị nào đó thì lực ma sát nghỉ của vật gỉ vẫn có thể bằng
lực hướng tâm, vật gỉ vẫn chuyển động tròn. Nhng lực ma sát nghỉ cực đại của vật nhẵn không
thể bằng lực hướng tâm, vật nhẵn sẽ bị văng ra theo phương tiếp tuyến.
* Lu ý
+ Khi đặt các vật lên tấm bìa tại các vị trí có bán kính bằng nhau phải xác định chính
xác từ tâm của vật đến tâm quay.
+ Khi xoắn dây cần giữ mặt phẳng tấm bìa luôn nằm ngang để không bị lắc và nghiêng
khi quay.
*Nhận xét
Phương án tạo chuyển động quay dùng động cơ điện dễ làm hơn phương án tạo chuyển động
quay nhờ momen xoắn của dây. Tuy nhiên phơng án 1 khó quan sát hơn phương án 2 vì tốc độ
quay nhanh, muốn thay đổi tốc độ quay của động cơ cần dùng thêm biến trở. Đối với học sinh
ở nông thôn và vùng khó khăn như Trường THPT Yên Mô A thì phương án 2 dễ thực hiện
hơn vì dụng cụ đơn giản, dễ làm.
* u điểm
+ Chỉ cần dụng cụ đơn giản, dễ chế tạo, chúng ta có thể kiểm nghiệm đợc tương đối đầy
đủ mối quan hệ giữa lực hướng tâm là lực ma sát nghỉ với khối lợng, bán kính quỹ đạo, tốc độ
góc, khối lượng, hệ số ma sát.
+ Học sinh có thể quan sát rõ đợc ảnh hưởng của lực hướng tâm hoặc lực quán tính li
tâm tác dụng lên vật chuyển động tròn.
+ Học sinh có thể nhận thấy đợc mối quan hệ tổng quan giữa lực hướng tâm với các đại

13

(Ma sát giữa viên bi và ống gen không đáng kể).
+ Khi tốc độ quay đều với một giá trị nào đó thì viên bi sẽ nằm cân bằng tại một vị trí
nh hình vẽ và quay tròn cùng cung lõm với tâm quỹ đạo là O và bán kính quỹ là r.
+ Hợp lực của trọng lực và phản lực của cung lõm đóng vai trò lực hướng tâm giúp vật
chuyển động tròn.
+ Khi tốc độ quay tăng lên, vật phải chuyển động đi ra xa trục quay để hợp lực còn có thể
bằng độ lớn của lực hướng tâm.

14


+

Fht = FTH = P + N

+ Ta có: Sin = r/R ; tan = Fht/P. =>

+ Mà : Fht = mw2r ; P = mg.

r Fht
=
R Fht2 + P 2
=>

2

g
r= R − 4
ω
2

thay đổi phương trục quay. Từ đó, giải thích được hiện tợng xảy ra với vật khi thay đổi
phương của trục quay.
H.3. Dụng cụ thí nghiệm kiểm nghiệm lực hướng tâm là lực tổng hợp của trọng lực và
phản lực của cung tròn tác dụng lên vật đặt trên một cung tròn quay xung quanh 1 trục
bất kỳ.
* Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm
+ Cầm vòng dây sao cho trục quay nằm ngang.
+ Đặt viên bi vào rãnh của cung tròn ở vị trí thấp nhất.
+ Quay vòng dây xung quanh trục nằm ngang.
+ Bi quay cùng vòng dây mà không rơi ra khỏi vòng dây khi đi qua vị trí cao nhất.
+ Vừa quay đều và nghiêng dần trục quay đến khi trục quay thẳng đứng.
+ Viên bi vẫn luôn ở trên vòng dây và cùng quay với vòng dây.
+ Khi giảm tốc độ quay thì viên bi chuyển động dịch xuống phía tay cầm dưới.
+ Khi tăng tốc độ quay thì viên bi chuyển động đi lên đến vị trí chính giữa vòng dây. Dù tăng
tốc độ quay nữa thì viên bi vẫn không dịch chuyển nữa.
* Giải thích hiện tượng
Xét trong hệ quy chiếu gắn với mặt đất.
+ Xét viên bi tại vị trí cao nhất trên cung tròn (Hình vẽ)
+ Ta có: P + N = Fht

16

<=> P + N = mw2R

=> N = mw2R - P


=> Để viên bi không rơi, N > 0. Vậy với tốc độ góc w >

g/R

- Khi cha quay, w = 0 thì viên bi gần trục quay (r 0)
- Khi quay nhanh dần, w tăng dần thì viên bi sẽ chuyển động đi lên ra xa trục quay (r tăng lên).

17


- Khi tốc độ quay rất lớn, w tiến đến vô cùng thì r tiến đến R, viên bi ở vị trí cách xa trục quay
nhất. Vì vậy, viên bi không thể chuyển động đi lên nữa.
* Nhận xét
Dụng cụ thí nghiệm đơn giản, dễ chế tạo, thao tác thí nghiệm đơn giản nhưng giúp học sinh
hiểu rõ về quỹ đạo chuyển động tròn của bi và hướng của lực hướng tâm khi thay đổi phương
của trục quay. Thí nghiệm còn đa ra những hiện tượng bất ngờ thú vị khi học sinh nghĩ bi sẽ đi
lên mãi nhưng thực tế cho thấy bi chỉ lên đến vị trí có bán kính quỹ đạo tròn lớn nhất.
Thí nghiệm 5: Kiểm nghiệm chuyển động của viên bi trong vòng nhào lộn.
* Mục đích thí nghiệm
Tìm hiểu trờng hợp lực hướng tâm là hợp lực của trọng lực và phản lực của giá tác dụng
lên vật ở các vị trí khác nhau khi vật chyển động còn giá đứng yên.
H.4.Dụng cụ thí nghiệm kiểm nghiệm chuyển động của viên bi trong vòng nhào lộn.
* Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm
+ Thả một viên bi ve ở đỉnh của mặt phẳng nghiêng.
+ Viên bi chuyển động theo rãnh đến vòng tròn.

123+ Tuỳ theo vị trí thả mà viên bi có thể chuyển động hết cả vòng tròn hoặc chỉ đến 1 vị trí nào
đó rồi rơi xuống.
* Giải thích hiện tượng
+ Khi viên bi lên đến vị trí cao nhất trên vòng tròn nh hình vẽ.

Ta có:

P + N = Fht = m.aht

độ quay tăng dần.
.
H.5. Dụng cụ thí nghiệm kiểm nghiệm chuyển động của nhiều vật cùng
tham gia chuyển động tròn.
* Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm
+ Gắn bánh xe và nắp nhựa vào trục động cơ.
+ Đặt động cơ thẳng đứng sao cho mặt phẳng bánh xe nằm ngang.
+ Chỉnh các cúc áo cách trục quay những khoảng khác nhau.
+ Bật công tắc cho động cơ hoạt động.
+ Các cúc ở xa trục văng ra phía vành bánh xe trớc; các cúc gần trục quay sẽ văng ra sau.
+ Khi các cúc đã văng ra ngoài, thay đổi phương của trục quay sang phơng ngang, các vật vẫn
không rơi vào tâm, mà chuyển động theo quỹ đạo tròn có bán kính bằng bán kính của vành
bánh xe.
+ Khi tắt động cơ, tốc độ quay giảm dần, các vật chuyển động theo các quỹ đạo tròn có bán
kính giảm dần, cuối cùng các vật ở trên sẽ rơi về trục quay.
* Giải thích hiện tượng
+ Xét hệ quy chiếu gắn với mặt đất.
+ Khảo sát vật cách trục quay một đoạn r.
+ Khi bánh xe nằm ngang, quay xung quanh trục thẳng đứng, ta có hệ vật nh hình vẽ.
+ Mỗi vật đều chịu tác dụng của trọng lực, phản lực của nan hoa và lực ma sát nghỉ. Trọng lực
cân bằng với phản lực của nan hoa tác dụng lên vật. Vì vậy, lực ma sát nghỉ đóng vai trò lực
hướng tâm giúp vật chuyển động tròn cùng bánh xe.

19


+ Khi tốc độ của động cơ đạt đến giá trị nào đó, lực ma sát nghỉ cực đại không thể bằng độ lớn
lực hướng tâm thì vật sẽ không chuyển động tròn mà sẽ văng ra ngoài.Vì vậy, các vật có bán
kính quay lớn hơn sẽ cần lực hớng tâm lớn hơn sẽ văng ra trước.
+ Khi thay đổi phương của trục quay đến khi trục quay nằm ngang, vật sẽ chuyển động trong

hiện tượng trở về thí nghiệm 4.
+ Khi = 00 , vật ở trên đờng nằm ngang, kết quả chuyển về trờng hợp đã xét ở thí nghiệm 1.
*Nhận xét
Qua thí nghiệm, ta còn nhận thấy trong trường hợp hệ vật chuyển động trong mặt phẳng thẳng
đứng, kết quả không phụ thuộc vào khối lượng của vật.
* Ưu điểm:
+ Dụng cụ thí nghiệm đơn giản, dễ chế tạo, vật liệu dễ kiếm.
+ Từ thí nghiệm, ta có thể kiểm nghiệm đồng thời nhiều đại lợng vật lý như: bán kính R, tốc
độ góc w, khối lượng m.
+ Ta có thể quan sát hiện tượng trong nhiều trường hợp: lực hướng tâm là do lực ma sát nghỉ
(vật trên mặt phẳng ngang), lực hướng tâm là tổng hợp của trọng lực, phản lực, lực ma sát
nghỉ(vật trên mặt phẳng nghiêng), lực hướng tâm là trọng lực ( vật trên phương thẳng đứng).
Thí nghiệm 7: Kiểm nghiệm chuyển động của vật treo vào bàn quay.
* Mục đích thí nghiệm
+ Kiểm nghiệm trường hợp lực hướng tâm là hợp lực của trọng lực và lực căng của dây.
+ Khảo sát sự phụ thuộc của góc lệch vào chiều dài của dây, khối lượng vật nặng và tốc độ
quay.
* Tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm
+ Dùng bulông và đai ốc gắn tấm bìa và tấm gỗ đồng tâm.
+ Buộc 3 dây vào 3 điểm sát mép ngoài của tấm bìa. Ba điểm tạo thành một tam giác
đều.
+ Buộc một nút dây ở gần tâm của tấm bìa và gỗ.
+ Buộc vào mép tấm bìa các vật nặng có khối lợng khác nhau nhng cùng chiều dài của
dây; các vật nặng có cùng khối lợng nhng khác chiều dài của dây.

H.6. Dụng cụ thí nghiệm kiểm nghiệm chuyển động của vật treo vào bàn quay.
+ Thả tay cho tấm bìa quay nhanh dần.
+ Tốc độ quay tăng dần, các vật nặng treo vào tấm bìa sẽ văng ra với góc lệch so với
phương thẳng đứng tăng lên.
+ Các vật khác khối lượng nhng cùng chiều dài của dây sẽ có góc lệch so với phương thẳng


w (Rbia + L.Sinα )
g
2

=> tan =

+ Mặt khác, ta có:

=> w2 =

g
Rbia.cot anα + L.Cosα

g.tanα 2 Rbia
= w ( + sinα )
L L
g.tanα 2 g
≈ w .sinα = > cosα ≈ 2
L
L.w

+ Với L >> Rbìa , có:

+ Với L
lực nào? Thiết kế một phơng án thí nghiệm để minh kiểm nghiệm các nhận định đó?
Bước 2. Tổ chức báo cáo sản phẩm
+ Giáo viên tổ chức học sinh thực hiện một buổi báo cáo đợt hoạt động ngoại khoá mà học
sinh tiến hành thí nghiệm biểu diễn và thí nghiệm đơn giản về lực hướng tâm. Giáo viên tổng
kết, đánh giá quá trình nghiên cứu thiết kế và chế tạo các dụng cụ thí nghiệm về lực hướng
tâm. Qua đó, học sinh trao đổi kinh nghiệm làm thí nghiệm giữa các nhóm và giới thiệu tới các

23


học sinh khác trong trường, lớp.
Bước 3. Tham gia trò chơi Vật lí
+ Học sinh tham gia trò chơi di chuyển một quả bóng bàn từ bàn này sang bàn kia mà không
chạm tay vào bóng và lấy vật ra khỏi dây thép ở trong một chiếc lọ kín nhờ lực hướng tâm; thi
giải thích các hiện tượng vật lí liên qua đến lực hướng tâm đợc cụ thể bằng những câu hỏi,
gồm có:
Câu hỏi 1: Tại sao một ngời đang chạy, đột nhiên muốn đi quanh một cái cột hay một thân cây
thì người đó phải lấy một tay ôm lấy cột hay thân cây?
Câu hỏi 2: Khi đa ngọn nến đang cháy từ chỗ này đến chỗ kia thì ngọn lửa sẽ lệch về phía nào
trong 2 trường hợp có (không có) chụp đậy hoặc khi ta dang tay để quay đều đặn ?
Câu hỏi 3: Tại sao ở những đoạn đờng vòng cua trên đờng sắt, ngời ta thường làm đờng ray
bên ngoài cao hơn đường ray bên trong? Trên đờng bộ, khi đi vào đoạn đường vòng, ngời lái
xe máy thường làm thế nào? Giải thích?
Câu hỏi 4: Tại sao các cây cầu đều làm cong lên mà không làm cong xuống?
Câu hỏi 5: Tại sao các đoàn tàu lượn không bị rơi khi đi qua vị trí cao nhất, đầu người chúc
xuống dưới ?
IV. SƠ BỘ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA TẠI TRƯỜNG THPT
YÊN MÔ A
Qua theo dõi quá trình diễn ra hoạt động ngoại khoá của học sinh, qua trao đổi với học
sinh, giáo viên và lãnh đạo nhà trường, căn cứ vào những kết quả mà học sinh đã làm được,

+ Trước đây, học sinh cha bao giờ nghiên cứu thiết kế, chế tạo dụng cụ thí nghiệm
nhưng qua sự hướng dẫn của giáo viên, các em đã biết tổ chức nhóm để thảo luận các phương
án thí nghiệm và có một số cải tiến trong quá trình làm thí nghiệm như: lúc đầu, làm thí
nghiệm tìm hiểu lực hướng tâm là hợp lực của trọng lực và phản lực của cung tròn tác dụng
lên vật, học sinh định dùng ống gen điện để tạo cung tròn nhưng làm mất nhiều thời gian và
khó thành công nên học sinh đã chuyển sang dùng vòng nhôm tạo máng lăn....
+ Trong quá trình làm thí nghiệm, học sinh đợc vận dụng lý thuyết vào thực tế. Các em
rất hứng thú với cách học này, nhiều em làm việc rất say mê, làm suốt ngày và hoàn thành
nhiệm vụ được giao nhanh nhất và luôn mầy mò tìm cách cải tiến sao cho dụng cụ đẹp nhất và
chính xác nhất.
*Về hình thức tổ chức và phương pháp hướng dẫn các nội dung ngoại khoá như đã dự
kiến là có tính khả thi, thực tế đã chứng minh là đã phát huy được tính tích cực, sáng tạo của
học sinh. Điều này đợc thể hiện nh sau:
Với hình thức hoạt động theo nhóm, với nội dung công việc và mục đích khác nhau
hoặc cùng mục đích nhng với phương án khác nhau đã phát huy đợc sức mạnh của trí tuệ tập
thể, tinh thần đoàn kết, tập luyện cách làm việc theo nhóm nhưng cũng không mất đi vai trò
tích cực của mỗi cá nhân, vẫn phát huy được năng lực, sở trường của từng thành viên trong
nhóm.
Hướng dẫn học sinh thiết kế, chế tạo dụng cụ thí nghiệm bằng phương pháp đã đưa ra
theo các bước, với mức độ yêu cầu từ cao xuống thấp đã phát huy cao độ khả năng sáng tạo
của học sinh, vì vậy đã có nhiều phương án thiết kế, nhiều sáng kiến kỹ thuật khác với giáo
viên dự kiến được học sinh đề xuất và thực hiện thành công
Sự hướng dẫn của giáo viên ở từng bớc chỉ mang tính định hướng nên đã gợi sự tò mò,
say mê khám phá, gây được hứng thú cho học sinh, điều này đợc thể hiện là học học sinh đã

25