KHAI THÁC PHẦN MỀM CROCODILE PHYSICS ĐỂ XÂY DỰNG THÍ
NGHIỆM ẢO CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” VẬT LÝ LỚP
10 NÂNG CAO
1. Đặt vấn đề
Chương “Các định luật bảo toàn” lớp 10 nâng cao THPT có 10 bài. Trong
chương này, học sinh được cung cấp các kiến thức về các định luật bảo toàn cơ bản
trong cơ học: định luật bảo toàn động lượng, định luật bảo toàn cơ năng.
Khi thiết lập định luật bảo toàn động lượng, SGK sử dụng con đường lý thuyết.
Cụ thể, định luật này được suy ra từ định luật II và định luật III Newton (xét cho
trường hợp hệ kín gồm 2 vật). Sau đó, SGK có giới thiệu một thí nghiệm kiểm
chứng thực hiện trên đệm không khí, rồi cung cấp cho học sinh một bảng số liệu để
từ đó thấy được động lượng của hệ gồm 2 xe va chạm nhau trên đệm không khí
được bảo toàn (trong phạm vi sai số chấp nhận được)
Theo PPDH mới, học sinh nên được tiến hành trực tiếp thí nghiệm này để khẳng
định chắc chắn hơn tính đúng đắn của định luật.
Qua thực tế giảng dạy ở trường phổ thông, thí nghiệm này tiến hành rất khó
khăn vì điều kiện cơ sở vật chất không đảm bảo ( rất ít trường có đệm không khí),
hơn nữa, trong phạm vi một tiết dạy, không thể có đủ thời gian để thực hiện thí
nghiệm này (nếu có được điều kiện để thực hiện thí nghiệm).
Các thí nghiệm ảo (TNA) đã được sử dụng trong quá trình giảng dạy vật lý ở
trường phổ thông và đã tạo được một mô hình hỗ trợ cho quá trình nhận thức của
học sinh. Trong trường hợp này, nó sẽ thực hiện tốt nhiệm vụ kiểm chứng một định
luật được thiết lập từ lý thuyết.
Bài viết này giới thiệu cách thiết kế 2 TNA để phục vụ giảng dạy cho 2 bài “
Định luật bảo toàn động lương” và “Định luật bảo toàn cơ năng”
2. Thiết kế TNA kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng
Bước 1: Phác thảo sơ đồ thí nghiệm.
Thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lượng được mô tả ở SGK
gồm 2 xe lăn chuyển động trên đệm không khí. Do đó, ta cần tạo được một va chạm
của 2 xe lăn chuyển động trên mặt phẳng ngang không ma sát để thu thập các số
liệu cần thiết nhằm kiểm chứng định luật.
kiểm chứng
định luật
4
Mặt
phẳng
ngang
Tạo mặt phẳng
ngang không
ma sát.
1
Dụng cụ xe lăn và mặt phẳng ngang được lấy từ kho thiết bị cơ học (Nhóm
Motion & ForceMotion) (hình 2). Nhấp chuột lên dụng cụ tương ứng và kéo rê
sang phần không gian tiến hành thí nghiệm.
Hộp nhập số liệu được lấy từ kho thiết bị hiển thị (Presentation) (hình 3). Ta
cần có 4 hộp nhập số liệu, cần
chú ý số liệu ta nhập vào là số
liệu về khối lượng và vận tốc
của hai xe trước va chạm. Sau
khi va chạm, vận tốc của hai xe
sẽ thay đổi, vì vậy, hộp nhập số
liệu bây giờ lại là công cụ để
hiển thị, dựa vào đó sẽ thu thập
được vận tốc của hai xe sau va
chạm. Từ đó kiểm chứng định
luật bảo toàn động lượng.
Bước 4: Sắp xếp, lắp ráp các thiết bị theo
sơ đồ thích hợp.
Các dụng cụ nêu ra ở trên sau khi được
“gắp” sang phần không gian làm việc được sắp
xếp như hình trên. Mặt phẳng ngang được đặt
m
1
v
1
m
2
v
2
P
t
m
1
v’
1
m
2
v’
2
P
s
Dựa vào bảng số liệu trên, kết hợp tính toán các em có thể dễ dàng kiểm chứng
được định luật bảo toàn động lượng.
3. Khai thác TNA sẵn có trong phần mềm Crocodile Physics để kiểm
chứng định luật bảo toàn cơ năng (trường hợp cơ năng con lắc đơn được bảo
toàn)
Hình 5
Hình 6
Một đặc điểm của phần mềm Crocodile Physics là đã có các ví dụ được thiết kế
sẵn theo từng chủ đề. Trong phần này, chúng tôi xin giới thiệu cách khai thác ví dụ
sẵn có của phần mềm để vận dụng vào bài dạy cụ thể.
Hình 7
Hình 8
Hình 8 Hình 9
Qua thực tế giảng dạy ở trường THPT, chúng tôi nhận thấy rằng, khi sử dụng
các TNA nói trên để giảng dạy, đa số học sinh thích thú khi quan sát, thu thập số
liệu và xử lý số liệu. Từ đó, ghi nhớ sâu sắc hơn các định luật mà chương trình đề
cập.
Cũng từ cách thiết lập TNA dựa trên phần mềm Crocodile Physics như đã giới
thiệu ở trên, mỗi giáo viên có thể sáng tạo ra các TNA để phục vụ cho mục đích của
mình. Trong phần Cơ học vật lý lớp 10, có rất nhiều phần có thể sử dụng TNA để
kiểm chứng, cũng có thể dùng TNA để xây dựng kiến thức mới… Trong điều kiện
thực tế giảng dạy ở nước ta, việc sử dụng TNA là điều cần thiết và mang lại những
hiệu quả thiết thực.