BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
---------------------------------------

Trần Nguyễn Nam Bình

CẢI TIẾN MỘT SỐ BỘ THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH
TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

Thành phố Hồ Chí Minh – 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
---------------------------------------

Trần Nguyễn Nam Bình

CẢI TIẾN MỘT SỐ BỘ THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH
TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Chuyên ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học môn Vật lý
Mã số: 60 14 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................. 8
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................. 10
MỞ ĐẦU ........................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ....................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................... 2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu............................................................................... 2
4. Đối tượng và khách thể nghiên cứu........................................................ 3
5. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................. 3
6. Giả thuyết khoa học ................................................................................. 3
7. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 3
8. Những đóng góp mới của đề tài nghiên cứu .......................................... 4

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
........................................................................................................... 5
1.1. Các vấn đề về thí nghiệm Vật lí ............................................................ 5
1.1.1. Đặc điểm và vai trò của thí nghiệm Vật lí trong dạy học Vật lí ..............5
1.1.2. Các thiết bị thí nghiệm .............................................................................8
1.1.3. Những yêu cầu về mặt kĩ thuật và phương pháp dạy học đối với việc sử
dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí ...............................................................11

1.2.. Các vấn đề về thí nghiệm thực hành Vật lí [7] ................................. 11
1.2.1. Đặc điểm và vai trò của thí nghiệm thực hành trong dạy học Vật lí ......11
1.2.2. Những yêu cầu về mặt kĩ thuật và phương pháp dạy học đối với việc sử
dụng thí nghiệm thực hành trong dạy học Vật lí [7] ........................................13


1.2.3. Đánh giá kết quả phép đo trong thí nghiệm thực hành Vật lí ................15
1.2.4. Phương pháp biểu diễn kết quả phép đo bằng đồ thị .............................21
1.2.5. Các tiêu chí lựa chọn một phương án thí nghiệm thực hành..................24
1.2.6. Hệ thống bài thí nghiệm thực hành trong chương trình Vật lí trung học

bình thông nhau. ...............................................................................................62


2.2.6. Hiệu quả cải tiến .....................................................................................65

2.3. Thí nghiệm đo suất điện động và điện trở trong của pin điện hóa... 68
2.3.1. Khắc phục tình trạng số liệu hiển thị trên đồng hồ không ổn định ........68
2.3.2. Cải thiện kĩ năng vẽ đồ thị biểu diễn kết quả đo trên giấy kẻ ô li ..........70
2.3.3. Hiệu quả cải tiến .....................................................................................71

2.4. Thí nghiệm đo tiêu cự thấu kính phân kì .......................................... 77
2.4.1. Tạo cơ sở đảm bảo sự đồng trục của các thấu kính ................................77
2.4.2. Tăng độ chính xác của kết quả xác định vị trí ảnh trên màn ..................79
2.4.3. Thiết kế chữ L trong suốt thay thế cho số 1 chắn sáng ..........................86
2.4.4. Hiệu quả cải tiến .....................................................................................87

2.5. Thí nghiệm đo tốc độ truyền âm trong không khí ............................. 89
2.5.1. Ứng dụng kĩ thuật điện tử để hỗ trợ việc xác định vị trí pittông khi có
cộng hưởng âm. ................................................................................................89
2.5.2. Hiệu quả cải tiến .....................................................................................90

2.6. Kết luận chương 2 ............................................................................... 91

CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT MỞ RỘNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM
THỰC HÀNH TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ TRUNG
HỌC PHỔ THÔNG ...................................................................... 92
3.1. Đo hệ số ma sát trượt giữa giấy và thép ............................................. 92
3.2. Khảo sát ảnh hưởng của góc nghiêng đến kết quả đo hệ số ma sát
trượt theo phương pháp động lực học. ..................................................... 94
3.3. Đo hệ số căng bề mặt của nước nguyên chất với những khung nhôm

3

THPT

trung học phổ thông

4

ĐCNN

độ chia nhỏ nhất

5

GHĐ

giới hạn đo

6

SGV

sách giáo viên

7

SGK

sách giáo khoa


phương án và kĩ thuật tiến hành.
Bảng 2.1 - Kết quả đo µ t dùng 1 cổng quang trước cải tiến

Bảng 2.2 - Kết quả đo µ t bằng phương án cải tiến dùng 2 cổng quang với chế độ
MODE A↔B, không dùng nam châm và công tắc, bề mặt trượt là nhôm.
Bảng 2.3 - Kết quả đo µ t bằng phương án cải tiến dùng 1 cổng quang với chế độ
MODE A, không dùng nam châm và công tắc, bề mặt trượt là nhôm.
Bảng 2.4 - Kết quả đo hệ số căng bề mặt của nước trước khi cải tiến.
Bảng 2.5 - Kết quả đo hệ số căng bề mặt của nước sử dụng kẹp giấy.
Bảng 2.6 - Bảng số liệu đo U – I trong thí nghiệm 1.
Bảng 2.7 - Bảng số liệu đo U – I trong thí nghiệm 2.
Bảng 2.8 - Bảng số liệu đo U – I trong thí nghiệm 3.
Bảng 2.9 - Bảng số liệu đo U – I trong thí nghiệm 4.
Bảng 2.10 - Kết quả đo tiêu cự f của TKPK trước khi cải tiến
Bảng 2.11 - Kết quả đo tiêu cự f của TKPK bằng cách điều chỉnh đèn chiếu để tạo
ra chùm sáng song song tới hệ thấu kính.
Bảng 2.12 - Kết quả đo tiêu cự f của TKPK với đèn LED công suất cao
Bảng 2.13 - Kết quả đo tiêu cự f của TKPK với chữ L trong suốt
Bảng 3.1 - Kết quả đo µ t dùng 1 cổng quang với chế độ MODE A
Bảng 3.2 - Kết quả đo µ t dùng 2 cổng quang với chế độ MODE A↔B
Bảng 3.3 - Các số liệu thực nghiệm đo hệ số ma sát trượt giữa hai bề mặt thép –
nhôm với các góc nghiêng khác nhau
Bảng 3.4 - Các số liệu thực nghiệm đo hệ số ma sát trượt giữa hai bề mặt thép –
giấy với các góc nghiêng khác nhau
Bảng 3.5: Kết quả đo hệ số căng bề mặt của nước nguyên chất với những khung
nhôm có hình dạng đường chu vi mặt ngoài khác nhau.


Bảng 3.6 - Giá trị hệ số căng bề mặt của nước và rượu etylic ở các nhiệt độ khác
nhau được ghi trong một số tài liệu nước ngoài.

Hình 2.23 - Bộ dụng cụ và giá đỡ thay đổi độ cao của hãng Cornelsen.
Hình 2.24 - Cái Đội bán ngoài thị trường.
Hình 2.25 - Giá đỡ làm theo mẫu của hãng Cornelsen.


Hình 2.26 - Giá đỡ bánh xoay bằng gỗ.
Hình 2.27 - Lắp đặt hệ thống thí nghiệm với giá đỡ dùng bùlong và kẹp đa năng.
Hình 2.28 - Một số hộp pin có trên thị trường.
Hình 2.29 - Dây dẫn với một đầu đã được hàn chặt lại.
Hình 2.30 - Đồ thị U = f(I) vẽ bằng Excel với số liệu trong bảng 2.6.
Hình 2.31 - Đồ thị U = f(I) vẽ bằng Excel với số liệu trong bảng 2.7.
Hình 2.32 - Đồ thị U = f(I) vẽ bằng Excel với số liệu trong bảng 2.8.
Hình 2.33 - Đồ thị U = f(I) vẽ bằng Excel với số liệu trong bảng 2.9.
Hình 2.34 - Đồ thị U = f(I) vẽ trên giấy ô li vở với số liệu trong bảng 2.6.
Hình 2.35 - Đồ thị U = f(I) vẽ trên giấy ô li nhỏ với số liệu trong bảng 2.6.
Hình 2.36 – Mô phỏng sự tạo ảnh qua TKHT với điểm sáng không thuộc trục chính.
Hình 2.37 - Các vạch đứng được dán vào trục thấu kính và con trượt.
Hình 2.38 - Sơ đồ tạo ảnh của vật qua thấu kính với màn gắn quang điện trở.
Hình 2.39 - Mạch điện có quang điện trở gắn trên màn hứng ảnh tự chế.
Hình 2.40 - Sơ đồ tạo ảnh của điểm sáng qua thấu kính với màn gắn quang điện trở.
Hình 2.41 - Mô phỏng cấu tạo của đèn chiếu sáng trong bộ thí nghiệm.
Hình 2.42 - Sơ đồ tạo ảnh qua hệ hai TK với chùm sáng tới song song.
Hình 2.43 - Điều chỉnh vị trí tim đèn để được chùm sáng song song.
Hình 2.44 - Sơ đồ tạo ảnh qua hệ TK với nguồn sáng điểm trên trục chính.
Hình 2.45 - Thay số 1 chắn sáng bằng đèn Led công suất cao đặt tại tâm mảnh tròn.
Hình 2.46 - Thí nghiệm chọn vị trí ảnh để định vị trí gắn quang điện trở trên màn.
Hình 2.47 - Thí nghiệm với đèn Led công suất cao và màn có gắn quang điện trở.
Hình 2.48 - Số 1 của bộ thiết bị, chữ L trong suốt dùng làm vật sáng và đĩa A.
Hình 2.49 - Bộ dụng cụ ghi đồ thị dao động âm với dao động kí.
Hình 2.50 - Đồ thị dao động âm hiển thị trên màn hình dao động kí.

Tuy nhiên, các mục đích trên khó đạt được vì số lượng các bài thực hành
trong chương trình ít, chất lượng dạy học tiết thực hành chưa cao do phụ thuộc
nhiều yếu tố như điều kiện cơ sở vật chất, kĩ năng hướng dẫn của GV, thời gian, sự
chuẩn bị của GV và HS, nhất là các thiết bị thí nghiệm đo không chính xác, không
đồng bộ. Giáo dục đại trà trước mắt và lâu dài vẫn tập trung thực hiện các TNTH


trong chương trình học. Vì vậy, bên cạnh sự cần thiết phải trang bị các thiết bị hiện
đại và chờ cấp kinh phí để mua mới hay sửa chữa các thiết bị hư thì mỗi GV phải cố
gắng tự khắc phục những hạn chế của các bộ TNTH trong khả năng của mình bằng
những phương án đơn giản, kinh tế, hiệu quả nhưng vẫn đảm bảo tính sư phạm.
Với tất cả những lí do đã trình bày ở trên, cùng với niềm đam mê thí nghiệm,
tôi quyết định chọn đề tài: “Cải tiến một số bộ thí nghiệm thực hành trong
chương trình Vật lí trung học phổ thông” làm đề tài nghiên cứu. Trong khuôn
khổ nghiên cứu giới hạn của đề tài, tôi sẽ cố gắng thực hiện những phương án cải
tiến khả thi, hi vọng kết quả nghiên cứu của tôi sẽ đóng góp một phần nhỏ bé trong
việc nâng cao hiệu quả của việc thực hành thí nghiệm Vật lí ở trường phổ thông.

2. Mục đích nghiên cứu
Cải tiến một số TNTH Vật lí về mặt thiết bị, phương án và kĩ thuật tiến hành
nhằm thực hiện được các mục tiêu của bài thực hành đặt ra, qua đó nâng cao hiệu
quả của việc thực hành thí nghiệm Vật lí ở trường phổ thông.

3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được mục đích nghiên cứu, tôi cần thực hiện những nhiệm vụ sau:
o Nghiên cứu cơ sở lí luận của đề tài.
o Tìm hiểu các bài TNTH trong chương trình Vật lí THPT.
o Tìm hiểu thực trạng dạy học tiết thực hành Vật lí ở một số trường THPT.
o Nghiên cứu ưu nhược điểm của các bộ TNTH hiện có trong các trường phổ
thông về mặt thiết bị, phương án và kĩ thuật tiến hành.

o Phương pháp phân loại và hệ thống hóa.
7.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
o Phương pháp điều tra: điều tra và tổng hợp ý kiến các GV dạy Vật lí ở các
trường THPT về thực trạng thiết bị và dạy học các TNTH Vật lí.
o Phương pháp chuyên gia: tham khảo và tổng hợp ý kiến các nhà nghiên cứu
giáo dục về việc dạy học thực hành Vật lí ở trường THPT.


8. Những đóng góp mới của đề tài nghiên cứu
Các phương án cải tiến đã làm cho việc thực hiện một số TNTH trở nên đơn
giản và có độ chính xác cao hơn. Đề xuất mở rộng một số TNTH đã khai thác thêm
chức năng của các bộ TNTH, góp phần duy trì sự đam mê nghiên cứu khoa học của
GV và HS trong điều kiện thiếu trang thiết bị cả về số lượng và chất lượng hiện nay.


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Các vấn đề về thí nghiệm Vật lí
1.1.1. Đặc điểm và vai trò của thí nghiệm Vật lí trong dạy học Vật lí
Trong các tài liệu về lí luận dạy học Vật lí [7], [8] thì thí nghiệm (TN) Vật lí
được định nghĩa là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối
tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó
đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri
thức mới. Thí nghiệm Vật lí có một số đặc điểm sau:
- Các điều kiện của TN phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho
thông qua TN, có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết
hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết. Mỗi TN có 3 yếu tố cấu thành được xác định rõ:
đối tượng cần nghiên cứu, phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu
và phương tiện quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động.
- Các điều kiện của TN có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ
thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác giữ không đổi.

 TN là bộ phận của phương pháp nhận thức Vật lí
TN đóng vai trò quan trọng trong các phương pháp nhận thức vật lí cần bồi
dưỡng cho HS gồm phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình, phương pháp
tương tự và phương pháp thí nghiệm lí tưởng.
Trong phương pháp thực nghiệm, TN đóng vai trò quan trọng ở giai đoạn
đầu và ở giai đoạn cuối. Ở giai đoạn đầu, đa số các thông tin về đối tượng cần
nghiên cứu thường được thu nhận trong các TN, việc kiểm tra tính đúng đắn của hệ
quả rút ra ở giai đoạn cuối phải thông qua việc xây dựng và thực hiện phương án
TN để nghiên cứu một hiện tượng, một mối quan hệ đã được loại bỏ các yếu tố
không quan tâm nên thường không có trong tự nhiên. Trong phương pháp mô hình,
TN có vai trò ở tất cả các giai đoạn. Ở giai đoạn đầu, các thông tin về đối tượng gốc
thường được thu thập nhờ TN. Nhờ việc chủ động loại bỏ những yếu tố không quan
tâm, tác động lên đối tượng, bố trí các dụng cụ quan sát, thu thập và xử lí số liệu...
ta tìm ra được các thuộc tính, các mối quan hệ bản chất của đối tượng gốc, để đưa ra


được mô hình phản ánh các mối quan hệ chính mà ta quan tâm. Ở giai đoạn cho mô
hình vận động, phải tiến hành các TN thực với mô hình vật chất. Ở giai đoạn cuối,
thông qua TN trên vật gốc, ta đối chiếu với kết quả thu được từ mô hình để kiểm tra
tính đúng đắn của mô hình và rút ra giới hạn áp dụng của nó. Trong phương pháp
tương tự, nhờ thực nghiệm mà phát hiện được sự tồn tại các dấu hiệu giống nhau
(tương tự) các đối tượng làm cơ sở cho việc lựa chọn các đối tượng đem so sánh và
cũng nhờ nó, kiểm tra tính đúng đắn của kết luận (hệ quả) rút ra bằng suy luận
tương tự. Trong phương pháp thí nghiệm lí tưởng, các TN thực có vai trò đề ra các
vấn đề nghiên cứu.
 Theo quan điểm lí luận dạy học
 TN có thể được sử dụng ở các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học
- Ở giai đoạn định hướng mục đích bài học, TN được sử dụng để tạo ra tình huống
Vật lí có vấn đề, từ đó nêu ra vấn đề cần nghiên cứu trong bài học.
- Ở giai đoạn hình thành kiến thức mới, TN được sử dụng nhằm cung cấp một cách

của con người thì cần thiết phải sử dụng các TN mô hình để đơn giản hóa các hiện
tượng, quá trình Vật lí thực.
1.1.2. Các thiết bị thí nghiệm
Theo tác giả Phan Trọng Ngọ, phương tiện dạy học là toàn bộ sự vật, hiện
tượng trong thế giới, tham gia vào quá trình dạy học, đóng vai trò là công cụ hay
điều kiện để giáo viên và học viên sử dụng làm khâu trung gian tác động vào đối
tượng dạy học. Phương tiện dạy học có chức năng khơi dậy, dẫn chuyền và làm
tăng sức mạnh tác động của người dạy và người học đến đối tượng dạy học [33].
Thiết bị thí nghiệm là một trong những phương tiện dạy học quen thuộc
trong dạy học Vật lí. Các thiết bị thí nghiệm có một giá trị đặc biệt đối với dạy học
Vật lí ở chỗ chúng tạo điều kiện cho sự nghiên cứu có hệ thống, trực quan các hiện
tượng, quá trình Vật lí, cho phép hình thành các khái niệm, nghiên cứu các định luật
một cách trực tiếp trên các đối tượng cần nhận thức trong giờ học và tạo điều kiện
nghiên cứu các ứng dụng kĩ thuật của Vật lí [7].


Các thiết bị thí nghiệm được phân thành hai loại là thiết bị thí nghiệm biểu
diễn và thiết bị thí nghiệm thực hành, chúng có đặc điểm như sau :
 Thiết bị thí nghiệm biểu diễn
- Dùng để tiến hành các thí nghiệm của GV.
- Được chế tạo với kích thước đủ lớn sao cho toàn lớp có thể quan sát rõ các bộ
phận quan trọng của thiết bị, các hiệu ứng Vật lí diễn ra trong các TN được làm với
chúng. Với các thiết bị thí nghiệm này, có thể thu được những giá trị đo chính xác.
- Được chế tạo để sử dụng một cách độc lập (ví dụ: bộ thí nghiệm về định luật Bôilơ
– Mariốt) nhưng cũng có khi được chế tạo thành một bộ thí nghiệm gồm nhiều chi
tiết có thể lắp ghép với nhau để tiến hành một loạt thí nghiệm ở nhiều phần khác
nhau của Vật lí. (ví dụ: bộ thí nghiệm quang hình biểu diễn được dùng để giảng dạy
kiến thức về khúc xạ ánh sáng, lăng kính, thấu kính; bộ thí nghiệm đệm khí có thể
làm được nhiều thí nghiệm không chỉ ở các phần động học, động lực học và năng
lượng của chuyển động thẳng mà còn tiến hành được với nó các thí nghiệm về dao