Đề tài Khai thác chương trình Crocodile Physics vào thiết kế thí nghiệm Vật lý ở trường THCS

TRƯỜNG THCS BUÔN TRẤP –­— Kinh nghiệm Khai thác chương trình Crocodile Physics vào thiết kế thí nghiệm vật lý ở trường THCS Người thực hiện : Phan Võ Thành Luận Phần mở đầu Bộ GDDT nước ta đã và đang tiến hành cải cách nội dung và phương pháp giảng dạy trong nhà trường ở mọi cấp học, mọi ngành học. Bên cạnh việc đổi mới nội dung, đổi mới về phương pháp giảng dạy, việc hỗ trợ của công nghệ giáo dục đặc biệt là công nghệ thông tin là rất quan trọng. Giáo viên có thể làm cho bài giảng của mình hay hơn, trực quan hơn, sinh động hơn, làm cho học sinh học tập hiệu quả hơn, sáng tạo hơn, chủ động hơn bằng cách sử dụng các ứng dụng tin học vào giảng dạy như các phần mềm trình diễn (PowerPoint, Flash, Violet,…), và các phòng thí nghiệm ảo (Crocodile, Seasoft Optics, Interactive Physics,…). Các ứng dụng này nếu được sử dụng chọn lọc có hiệu quả thì sẽ mang lại kết quả cao trong quá trình Dạy – học. Thực trạng và khó khăn trong ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học hiện nay. Qua khảo sát, các giáo viên và học sinh đều nhất trí cho rằng việc ứng dụng công nghệ thông tin như thế mang lại những hiệu quả sau: Giúp học sinh học tập tích cực hơn, sáng tạo hơn, rút ngắn thời gian dạy và học. Học sinh hứng thú hơn trong giờ học, tiếp thu bài nhanh hơn. Học sinh tích cực, sáng tạo hơn; rút ngắn thời gian dạy và học. Giáo viên dễ dàng thực hiện ý đổ sư phạm đã được chuẩn bị của mình. Rất dễ dàng đánh giá được khá rõ ràng năng lực toàn diện của giáo viên thông qua một bài giảng điện tử, do đó đối với những giáo viên có năng lực, uy tín của họ đối với học sinh sẽ được khẳng định rõ rệt. Việc ứng dụng công nghệ thông tin hiện nay chủ yếu là trình bày những bài giảng được xây dựng dưới dạng giáo án điện tử trên phần mềm PowerPoint kết hợp với các tài liệu có sẵn như các đoạn phim giáo khoa, các hình ảnh tư liệu, các mô phỏng,… Việc ứng dụng hiện nay nói chung chỉ dừng lại ở mức trình bày thông tin, chỉ có tác dụng làm đòn bẩy cho các giác quan của người học. Chứ chưa chú trọng đến việc tạo các điều kiện tương tác giữa người học với thông tin và người dạy để người học có cơ hội đi trên lộ trình nhận thức riêng của chính mình. Các ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học hiện nay chưa phong phú, chưa thực sự kết hợp với các công nghệ web, chat, forum,…đang phát triển rầm rộ hiện nay. Đó một phần là do hạn chế về trình độ giáo viên và cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin hiện nay trong trường học chưa tốt và chưa thực sự phổ biến. Thiết kế một giáo án điện tử để dạy trong một tiết học cần một sự gia công sư phạm rất cao, đảm bảo một quy trình chặt chẽ và hợp lý. Do đó, phải đầu tư nhiều thời gian, đặc biệt là công tác chuẩn bị. Đồng thời, giáo viên phải tích cực làm quen và tìm hiểu các phương tiện kĩ thuật mới cũng như các ứng dụng mới. Điều đó đòi hỏi giáo viên phải tốn rất nhiều công sức, tâm huyết,...và sự say mê. Phương pháp thực hiện Qua tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu khả năng ứng dụng của các phần mềm thiết kế thí nghiệm vật lý ảo như Crocodile, Seasoft Optics, Interactive Physics, Maple,… tôi đã nhận thấy chương trình Crocodile có thể nói là đáp ứng được các yêu cầu về ứng dụng công nghệ thông tin trong day học, phần nào thỏa mãn được nhu cầu về ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học hiện nay. Quá trình nghiên cứu có thể tóm tắt qua các công việc sau: Tiến hành nghiên cứu, tìm hiểu chương trình thông qua chức năng help của chương trình, tìm hiều các thí nghiệm mẫu. Tham khảo một số tài liệu trên Internet Nghiên cứu các thí nghiệm, mục tiêu các bài học trong sách giáo khoa để từ đó vạch ra mô hình thí nghiệm và kịch bản sư phạm phù hợp với chương trình và giảng dạy. Từ mô hình và kịch bản đó, tiến hành dùng chương trình tìm dụng cụ và thiết kế thí nghiệm hoàn chỉnh để mỗi giáo viên có thể sử dụng ngay vào mục đích dạy học của mình. Công việc cuối cùng là viết hướng dẫn sử dụng các thí nghiệm theo kịch bản có thể linh động được theo mỗi giáo viên. Về thí nghiệm ảo và thí nghiệm thật Trước hết xin nói đến một số vấn đề còn tồn tại của việc tiến hành thí nghiệm trên các thiết bị phòng thí nghiệm: Để tiến hành một thí nghiệm thực thụ trong không gian lớp học cần rất nhiều thứ: Thứ nhất là thiết bị phải đồng bộ và thống nhất trong cả nước, hoạt động ổn định đồng thời giáo viên phải tuyệt đối cẩn thận và tuyệt đối am hiểu hiện tượng để tránh xảy ra tai nạn. Thứ hai là thời gian. Một thí nghiệm chỉ được cho phép chiếm từ 5 – 10 phút trong giờ học. Nhưng với thời gian đó, chỉ đủ cho giáo viên chuẩn bị, lắp đặt dụng cụ mà thôi. Do đó, lượng kiến thức mà học sinh tiếp thu được sẽ phải giảm bớt lại. Thứ ba xin nói về tính kinh tế. Ai cũng biết rằng một thí nghiệm thực được tiến hành trong giờ học tốn rất nhiều thời gian, và đặc biệt là tiền bạc. Tuy nhiên có một điều cần chú ý rằng là khi tiến hành một thí nghiệm thực với các dụng cụ thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, mô hình thí nghiệm được gia công lắp đặt hết sức cẩn thận, công phu nhưng chỉ sử dụng được một lần duy nhất, lần khác lại tiến hành lại. Như vậy là không kinh tế, là không khoa học. Vì thời gian có hạn như đã nói, trong thí nghiệm thực, giáo viên được khuyên là không nên huy động học sinh vào thí nghiệm nhiều quá vì sẽ ảnh hưởng tới thời gian. Như vậy là có phần phản giáo dục. Không phải thí nghiệm nào cũng tiến hành được trong phòng học. Có những thí nghiệm rất khó tiến hành, rất khó quan sát, đo đạc do đó không có tác dụng, có khi còn gây ra phản tác dụng. Với những khó khăn đó, giáo viên rất hạn chế trong việc sử dụng thí nghiệm trong giờ học, phần lớn là mô tả thí nghiệm. Sử dụng thí nghiệm ảo, các khó khăn trên đều được giải quyết, việc kháo sát được trực quan hơn, dễ dàng hơn, tiến hành được cả những thí nghiệm mà thực tế rất khó thự hiện. Đóng góp của đề tài Qua đề tài này, chúng ta sẽ tiếp nhận được một trong rất nhiều hướng ứng dụng công nghệ trong dạy học, cụ thể là sẽ biết cách sử dụng chương trình Crocodile để tạo và sử dụng các thí nghiệm ảo, đặc biệt là có một kho các thí nghiệm phục vụ cho dạy học. Để sử dụng chương trình này, mỗi giáo viên cần phải tự tìm hiểu nó, tự thử và sai để tìm ra chức năng của các thành phần, các thuộc tính, các thao tác cơ bản cũng như nâng cao bởi vì hiện nay chưa thấy một tài liệu nào hướng dẫn chi tiết chương trình này ngay cả mục help của chương trình cũng giới thiệu chưa đầy đủ các vấn đề cần thiết. Các gói thí nghiệm mà chúng tôi tạo sẵn từ các thiết bị riêng lẻ gồm rất nhiều các thí nghiệm mà giáo viên phải thực hiện trong chương trình vật lý phổ thông. Do đó, giáo viên có thể trực tiếp sử dụng thí nghiệm mà chỉ cần biết một chút về các thao tác cơ bản trong chương trình. Các thao tác cần thiết đều được chúng tôi giới thiệu trong công trình này. Đồng thời sử dụng các gói thí nghiệm này, các giáo viên khỏi phải tốn công sức, thời gian vào việc thiết kế từ kịch bản cho đến mô hình thí nghiệm mà tất cả đều có sẵn, đều được thiết kế cho mọi kịch bản phù hợp với chương trình phổ thông. Đặc biệt, khi thiết kế các thí nghiệm, chúng tôi đều đã có lường trước các khả năng hi hữu ngoài ý muốn có thể xảy ra và tất cả đều được khắc phục được trong bộ thí nghiệm. Đây là một chương trình hay do đó, mong khoa và trường sư phạm tạo điều kiện cho sinh viên khoa Vật lý được tiếp xúc với chương trình, tổ chức thành một chuyên đề thay thế hoặc bổ sung cho chuyên đề tin học hiện nay, để mỗi sinh viên đều bằng chính kiến thức, kĩ năng của mình có thể tạo ra các bộ thí nghiệm hay hơn, có hiệu quả sư phạm hơn. Để biến mỗi người thầy thành người thầy của thời đại công nghệ thông tin. Phần 1: Nguyên tắc tạo và sử dụng một thí nghiệm ảo trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông Nguyên tắc 1: Về sự kết hợp giữa nội dung thí nghiệm hiển thị và kịch bản sư phạm Nội dung bài giảng, nội dung thực sự của thí nghiệm phải là sự kết hợp giữa nội dung thí nghiệm nhằm cung cấp thông tin và kịch bản sư phạm đã xây dựng nhằm biến nội dung thông tin thành kiến thức. Do đó, một thí nghiệm hay, đẹp đến mấy nhưng nó có hợp lý hay không, có biến được lượng thông tin thành kiến thức hay không là ở kịch bản sư phạm của giáo viên. Nguyên tắc 2: Tập trung làm rõ, hướng dẫn cho học sinh quan sát hiện tượng chính Các thí nghiệm muốn thu được nhiều số liệu, muốn dễ điều khiển, muốn đẹp thì đa số đều chứa các liên kết, các bộ phận phức tạp. Vì vậy giáo viên phải làm rõ chủ đích của từng bước thí nghiệm, làm rõ trọng tâm của thí nghiệm đó và đồng thời, qua đó hướng dẫn học sinh quan sát đúng theo mục đích giáo dục của thí nghịêm. Nguyên tắc 3: Tạo cơ hội cho học sinh tương tác với tài liệu, với thí nghiệm Một sự nguy hiểm là đôi khi giáo viên không kiểm soát được thí nghiệm và đồng thời cũng làm cho học sinh tiếp nhận một cách thụ động, bỏ mất cơ hội tương tác giữa học sinh – giáo viên và học sinh – thí nghiệm. Đây là một tai hại cho quá trình giảng dạy. Do đó giáo viên cũng như người thiết kế các thí nghiệm ảo cần nghiên cứu tím ra hướng khắc phục. Có thể khắc phục theo các hướng sau: - Thiết kế thí nghiệm và kịch bản sư phạm làm sao để người học cùng với giáo viên tham gia vào xây dựng mô hình, nguyên tắc thí nghiệm. - Giáo viên khuyến khuých học sinh tham gia vào bài thí nghiệm bằng các câu hỏi hây các cuộc thảo luận về hiện tượng thí nghiệm, cải tiến thí nghiệm hay hơn, chính xác hơn. Nguyên tắc 4: Sự hòa hợp giữa ảo và thực Thí nghiệm ảo là ảo chứ không thực. Biến một hiện tượng tự nhiên thành một thí nghiệm theo chủ ý con người rồi lại giả lập trên máy tính. Như vậy thế giới ảo này chắc chắn còn chưa nhiều cái không thật, không hoàn chỉnh để đáp ứng nhiệm vụ thay thế cho tẩm nhìn về thế giới thực. Để tránh những tác hại do vấn đề này gây ra, người thiết kế thí nghiệm phải tạo ra một môi trường đủ thật bằng cách xây dựng một thí nghiệm ảo đủ thật, chứa các tương tác phức tạp hoặc có thể làm giảm đi càng nhiều càng tốt các hiệu ứng, tương tác giả, quá lý tưởng, không phù hợp với thưc tế. Các nguyên tắc trên cần được người thiết kế và giáo viên xem xét cụ thể nhằm tạo ra những thí nghiệm ảo đủ thật và đáp ứng mục tiêu học tập. Các thí nghiệm mà tôi xây dựng dưới đây phần lớn cố gắn đáp ứng các nguyên tắc đó. Và đó cũng chính là lý do mà tôi chọn sử dụng chương trình Crocodile Physics của Crocodile Clip ltd. để thiết kế các thí nghiệm này. Phần 2: Giới thiệu chương trình Crocodile Khởi động Crocodile 605 và màn hình giao diện Crocodile Physics của Crocodile clips Ltd. cho đến nay đã có rất nhiều phiên bản, xét về cách sử dụng và nội dung thì không có gì khác nhau mấy, xét về giao diện thì phiên bản sau có phần trội hơn phiên bản trước nhưng cũng không đáng kể và không có gì là thay đổi lơn lao lắm. Khởi động chương trình Khi đã cài đặt chương trình (từ bản thương mại hoặc bản demo) ta có thể vào chương trình bằng rất nhiều cách: Khởi động từ Star menu: Khởi động từ desktop: Chọn open Màn hình giao diện Giới thiệu tổng quan các thành phần chính Side Pane Mục Contents: Kho chứa các bài thí nghiệm Mục Parts Library: Kho chứa các dụng cụ Mục Properties: Thiết lập thuộc tính của đối tượng, các thông số của dụng cụ Thanh công cụ: Xóa đối tượng (Delete). Chọn đối tượng rồi ấn nút này để xóa đối tượng đó. Tạo một bài thí nghiệm mới (Ctrl + N). Mở một bài thí ngiệm đã có (Ctrl + O). Lưu bài thí nghiệm đang tiến hành. (Ctrl + S) In trang trình bày thí nghiệm (Ctrl + P) Cắt một tượng được chọn lưu vào clipboard (Ctrl + X). Chọn các đối tượng cần cắt rồi ấn nút này Copy một tượng được chọn lưu vào clipboard (Ctrl + C). Chọn các đối tượng cần copy rồi ấn nút này Đưa một tượng đang có trong clipboard ra màn hình (Ctrl + V) (Được thực hiện bằng thao tác cắt, copy trước đó) Nút Undo (Ctrl + Z): Hủy thao tác vừa thực hiện Nút Redo (Ctrl + Y): Thực hiện lại thao tác vừa hủy Phóng to (Ctrl + =) Thu nhỏ (Ctrl + -) Hiển thị thuộc tính của màn hình đang làm việc Cho dừng hoặc chạy thí nghiệm (thời gian) (Ctrl + Shift + P) Tăng hay giảm tốc độ thời gian Khung làm việc: Trên khung làm việc, ta trình bày toàn bộ mô hình thí nghiệm. Bao gồm: Nútđể phóng toàn màn hình không gian làm việc Các trang thí nghiệm (Scene) Các thao tác chung cơ bản trong chương trình: Chọn đối tượng: Click mouse vào đối tượng hoặc drag mouse chọn một vùng trên màn hình, các đối tượng có một phần trong khung chọn sẽ được chọn. Đưa dụng cụ thí nghiệm vào khung làm việc: Click chọn đối tượng trong kho rồi kéo thả vào khung làm việc. Thay đổi kích thước đối tượng: Chọn đối tượng, xuất hiện các núm xung quanh đối tượng Dùng mouse kéo để thay đổi kích thước đối tượng tại các núm này Ta cũng có thể thay đổi kích thước bằng cách thiết lập thuộc tính của nó trong mục Properties (sẽ nói sau). Di chuyển đối tượng: Click mouse vào đối tượng rồi kéo đến vị trí mới. Xoay đối tượng: Chọn đối tượng Đưa mouse vào núm tròn cạnh đối tượng, mouse biến thành hình Click giữ và kéo mouse để xoay đối tượng đến vị trí cần. Thay đổi thuộc tính đối tượng: Đối với một đối tượng, có những thuộc tính thay đổi được và không thay đổi được. Ta vào Properties để tiến hành thay đổi. Chọn đối tượng. Thay đổi các thuộc tính cần thiết trong mục Properties. Các thuộc tính của vùng làm việc nếu được thiết lập phù hợp thì sẽ giúp chúng ta rất nhiều. Các thuộc tính của các đối tượng phải được chú ý đến nếu như muốn thí nghiệm diễn ra thành công tốt đẹp. Chúng phải được thiết lập theo mục đích của chúng ta. Cho dừng thời gian lại: Chức năng này sẽ làm cho đồng hồ của máy dừng lại và thí nghiệm sẽ không thực hiện nữa mà vào trạng thái chờ. Các hiện tượng vật lý dừng lại (pause) Click vào nút trên thanh công cụ. Đối với các thí nghiệm lớn, trong quá trính lắp đặt thiết bị, máy hoạt động chậm, dùng nút Pause sẽ giúp máy hoạt động nhanh hơn trong quá trình lắp ráp thí nghiệm. Cho thời gian chạy tiếp tục lại: Chức năng này sẽ làm cho đồng hồ của máy tiếp tục chạy sau khi đã dừng và thí nghiệm sẽ tiếp tục thực hiện. Click vào nút trên thanh công cụ. Sửa chữa một thiết bị bị hỏng do hoạt động quá định mức: Khi một thiết bị hoạt động vượt định mức (cường độ dòng điện, công suất,..) thiết bị đó sẽ bị hỏng. Ta cần phải thay nó là điều đương nhiên. Để tránh phải lắp lại mô hình thí nghiệm, chương trình cho phép ta sửa nhanh thiết bị đó: Cho dừng thời gian lại. Khi thiết bị bị hỏng, xuất hiện nút bên cạnh thiết bị. Di chuyển mouse lên nút , một bảng thông tin về nguyên nhân gây hỏng thiết bị hiện ra. Hiệu điện thế đang là 20V Giá trị lớn nhất được phép là 15V Click vào nút . Thiết bị đã được sửa và sẽ sẵn sàng hoạt động như bình thường Xử lý các vấn đề gây ra sự hư hỏng. Cho thời gian hoạt động lại. Vì lý do sư phạm, cần chú ý hạn chế hết mức việc làm hư hỏng thiết bị, đặc biệt là khi biểu diễn trước học sinh. Nối các đối tượng với nhau bằng dây dẫn trong thí nghiệm điện: Di chuyển mouse lên đối tượng, các cực đối tượng sẽ xuất hiện các núm nối dây hình vuông. Click lên núm cần nối rồi di chuyển mouse đến cực của đối tượng kia và Click mouse vào núm nối dây của đối tượng đó. Chú ý: Khi Click vào vị trí trống thì dây sẽ được bẻ cong chỗ đó. Nối đối tượng với mạch điện đã có: Di chuyển mouse lên đối tượng, các cực đối tượng sẽ xuất hiện các núm nối dây Click lên núm cần nối. Di chuyển mouse đến vị trí cần nối vào trên mạch, Click mouse vào vị trí đó Cấp cho vật một vận tốc (Hoặc một lực) Đưa mouse vào vật, xuất hiện núm tròn màu bạc, dùng mouse kéo núm này, khi đó, ta đã cấp cho vật một vận tốc (hoặc lực tùy ta chọn) được biểu diễn bằng véctơ mà ta thấy. Theo mặc định, véctơ ta cấp cho vật là vận tốc, muốn véctơ đó là lực thì làm sao? Vào Properties của vật đó, chọn thẻ General, trong mục Control, chọn Force (thay vì lúc trước là Velocity. Các bước cơ bản để tạo một thí nghiệm Thiết lập một thí nghiệm như thế nào là còn tùy thuộc vào từng thí nghiệm. tuy nhiên có thể thực hiện theo sơ đồ chung sau (Sau khi đã xác định kịch bản sư phạm của th1i nghiệm): Phác thảo sơ đồ thí nghiệm trước bằng giấy. Tạo một không gian làm việc riêng cho thí nghiệm (đối với các thí nghiệm quang, sóng, cơ) Đưa các thiết bị cần sử dụng từ kho vào không gian làm việc. Xắp xếp, lắp ráp các thiết bị theo sơ đồ thích hợp. Thiết lập các thuộc tính cần thiết cho từng đối tượng. Kiểm tra lại sơ đồ, tiến hành thí nghiệm, quan sát, đo đạc. Các kho dụng cụ thí nghiệm: Hầu hết các thiết bị đều được kí hiệu theo quy ước như trong chương trình phổ thông (nguồn điện, tụ điện, lăng kính, thấu kính,…) nên rất thuận tiện cho học sinh và giáo viên. Có một số thiết bị không kí hiệu theo quy ước nhưng rất dễ nhận ra đó là thiết bị gì. Kho được tổ chức theo từng ngăn lớn, trong mỗi ngăn lớn lại có các ngăn riêng: Electronics: Các dụng cụ thí nghiệm điện, điện tử Optics: Các dụng cụ thí nghiệm quang học Motion & Forces: Các dụng cụ thí nghiệm cơ học Wave: Các dụng cụ thí nghiệm Sóng âm, sóng cơ, sóng điện từ. Presentation: Các thiết bị trình diễn, hiển thị. Tổng quan kho thiết bị điện: Chứa các nguồn Các khoá, công tắc Các thiết bị nhận tín hiệu Các thiết bị thụ động (điện trở, tụ, cuộn cảm) Các dụng cụ bán dẫn rời (Diode, Transistor, Thyristor…) Các Mạch tích hợp Các máy phát tín hiệu (Máy phát hình sin, mý phát răng cưa,…) Các loại đèn Vôn kế và ampe kế Các thiết bị với hình ảnh thật Các thiết bị số, logic Tổng quan kho thiết bị quang học Buồng tối để thực hiện thí nghiệm Chứa các vật thật, màn hứng ảnh, mắt,… Nguồn sáng (đèn pin,…) Thấu kính Các gương Các bản trong suốt (lăng kính, bản mỏng,…) Các vật chắn sáng Tổng quan kho thiết bị cơ học Các thiết bị máy móc cơ khí (Chúng ta ít quan tâm tới) Các dụng cụ, mô hình thí nghiệm cơ học trong đó có: Không gian thí nghiệm Mặt đất Mặt phẳng nghiêng Các quả bóng Các khối vật chất Xe Thanh không khối lượng Lò xo không khối lượng Tổng quan kho thiết bị sóng Mô hình sự truyền sóng trong không gian Mô hình sóng truyền qua các môi trường vật chất khác nhau Mô hình sự phản xạ sóng Mô hình sự tổng hợp hai sóng Mô hình truyền sóng có một biên bị giới hạn Mô hình sóng truyền cưỡng bức trên dây có 2 đầu bị buộc Không gian thí nghiệm sóng điện từ (ánh sáng, sóng vô tuyến,…) Không gian thí nghiệm sóng âm. Không gian thí nghiệm sóng cơ trên nước Các nguồn phát sóng Các vật phản xạ Các vật cản, các môi trường truyền sóng Các vật cản có khe hở Thiết bị thu sóng Tổng quan kho thiết bị hiển thị Thước đo Công cụ vẽ đồ thị Hộp nhập các đoạn văn bản ngắn Hộp nhập văn bản dài Thể hiện hình ảnh được chèn Trình diễn một loạt các hình ảnh Nút nhấn Hộp thay đổi thuộc tính kiểu số các đối tượng Hộp kiểm thay đổi thuộc tính các đối tượng Hộp lựa chọn thuộc tính các đối tượng Hộp thay đổi thuộc tính text các đối tượng Nút Play/Pause Nút reload, tải lại mô hình trang thái ban đầu Nút tạo khung chứa các dụng cụ Các thiết bị này hỗ trợ đắc lực cho các thí nghiệm, nó là đôi mắt và cánh tay thứ ba của người tiến hành thí nghiệm. Phần 3: Ứng dụng tạo một số thí nghiệm và hướng sử dụng trong dạy học Các thí nghiệm về Cơ học Khảo sát chuyển động thẳng đều (lớp 8) a. Mô hình thí nghiệm b. Hướng dẫn sử dụng Chú ý: Nút hiện như thế là đang ở trạng thái Pause Nút hiện như thế là đang ở trạng thái Play Nút dùng để tải lại thí nghiệm từ file gốc trong bộ nhớ Nút dùng phóng to đầy màn hình khi tiến hành thí nghiệm Xe chạy trên mặt đất + Vận tốc được xác định bởi: Number2 + Tọa độ x được xác định bởi: Number1 Trục tọa độ là 2 đường vuông góc mờ màu xám (như thí nghiệm trên). Thông thường, trục tọa không được hiện ra mà ta phải “lôi nó ra” (Crocodile giấu rất kĩ nó mặc dù nó rất quan trọng). Right click vào khung làm việc, chọn Scene Properties . Trong mục Properties, chọn Motion trong hộp Text. Chọn mục Visual setting. Thiết kế các ô check như hình vẽ, trục tọa độ sẽ hiện ra ngay. Muốn di chuyển trục chỉ cần click mouse vào nó rồi kéo đi thôi. Còn rất nhiều thuộc tính khác nữa các bạn tự khám phá Đồ thị Graph có một trục là tọa độ x (Displacement (x)), một trục là thời gian (Simulation Time) được tham chiếu tới xe để đo tọa độ (Displacement (x)) và từ đó tự vẽ đồ thị (x, t) Cách sử dụng đồ thị: đưa mouse vào đồ thị, bên góc trên - phải xuất hiện menu: Làm cho đồ thị hiển thị tòan chiều dài trục hoành (Fix to X - asxis) Làm cho đồ thị hiển thị tòan chiều dài trục tung (Fix to Y - axis) Phóng to Thu nhỏ Restart, xóa màn hình đồ thị hiện tại Sử dụng vẽ Đồ thị (x, t) Load file thí nghiệm. Để ở trạng thái ban đầu. Chỉnh Number1 = 0 để đưa xe về vị trí gốc tọa độ. Chỉnh Number1 = 3 m.s-1 (chú ý đổi đơn vị bằng cách click vào đơn vị rồi chọn đơn vị phù hợp) để cấp vận tốc đầu v cho xe. Click nút để play. Chờ cho đến khi xe chay gần hết quãng đường hoặc đồ thị hiện đủ rõ là đường thẳng thì click nút đề pause. Tương tự, để làm thí nghiệm với x0 ≠ 0, v < 0 ta cũng làm tương tự như thế nhưng trước hết phải đưa thí nghiệm về trạng thái ban đầu bằng 2 cách sau: Cách 1: Click để load file thí nghiệm ở trạng thái ban đầu. Cách 2: Pause thí nghiệm rồi chỉnh các thông số vận tốc, tọa độ thích hợp. Đưa mouse vào Graph, xuất hiện dãy nút, chọn nút để thiết lập trạng thái đầu cho graph ( restart) Kết quả Thấy được hiện tượng. Học sinh quan sát được các dạng đồ thị của chuyển động thẳng đều, từ đó so sánh với lý thuyết. Học sinh tính được vận tốc xe từ đồ thị, so sánh với kết quả thực tế thí nghiệm để kiểm nghiệm công thức sgk: Ứng dụng Sử dụng dạy bài Vận tốc trong chuyển động thẳng – chuyển động thẳng đều (Sgk 10) phần 5, 6 Dạy phần 5: Dùng đồ thị để rút ra dạng phương trình chuyển động (tuyến tính). Dùng toán học xây dụng dạng chi tiết. Sau đó, sử dụng thí nghiệm với các thông số khác nhau kiểm chứng lại lý thuyết vừa xây dựng. Dạy phần 6: Dựa vào phương trình chuyển động, xây dựng bằng toán học công thức tính v, tiến hành đo đạc và tính toán bằng thực nghiệm, kiểm chứng lại lý thuyết. Khảo sát chuyển động không đều ( lớp 8) a. Mô hình thí nghiệm Bài thí nghiệm này gồm có 2 mô hình Lực đàn hồi (lớp 6) Các lò xo với độ cứng khác nhau (tăng dần), các vật giống nhau (cùng m) Load file Kéo các vật treo vào lò xo (tâm vật gắn vào đầu lò xo) rồi thả ra, lò xo dao động rồi sẽ dừng. Quan sát hiện tượng. Kết quả Hệ số k càng lớn thì độ biến dạng càng nhỏ, từ đó hướng dẫn học sinh rút ra được ý nghĩa của độ cứng. Các lò xo với độ cứng giống nhau (60 N/m), các vật khác nhau (khác m) Load file Kéo các vật treo vào lò xo (theo thứ tự khối lượng tăng dần) rồi thả ra, lò xo dao động rồi sẽ dừng. Quan sát hiện tượng. Kết quả Bảo toàn năng lượng trong chuyển động của con lắc ( Lớp 7 – Âm học) Vật được cấp cho vận tốc đầu. Load file Click Play, Khi đổ thị được khoảng 3 nửa chu kì thì click Pause. Quan sát và khảo sát đố thị Ứng dụng Dạy phần 1a bài Định luật bảo toàn cơ năng (sgk 10): phần mở đầu như SGK. Dẫn nhập đến mối quan hệ thế năng, động năng. Bảo toàn năng lượng trong chuyển động của viên bi rơi ( Lớp 8) Vật đã được đặt ở độ cao h Load file Click Play, Khi đổ thị được khoảng 3 nửa chu kì thì click Pause. Quan sát và khảo sát đố thị Ứng dụng Dạy phần 1a bài Định luật bảo toàn cơ năng (sgk 10): Sau khi thiết lập biểu thức toán học của định luật, phát biểu định luật. Dùng thí nghiệm và đồ thị Chứng minh trong chuyển động này, cơ năng (động năng, thế năng trọng trường) được bảo toàn.. Bảo toàn năng lượng trong chuyển động của vật gắn vào lò xo (Lớp 8 ) Vật gắn vào lò xo đã được cấp cho vận tốc đầu và đang ở trang thái Pause Load file Click Play, Khi đổ thị được khoảng 3 nửa chu kì thì click Pause. Quan sát và khảo sát đố thị Ứng dụng Dạy phần 1b bài Định luật bảo toàn cơ năng (sgk 10): Sau khi thiết lập biểu thức toán học của định luật, phát biểu định luật. Dùng thí nghiệm và đồ thị Chứng minh trong chuyển động này, cơ năng (động năng, thế năng đàn hồi) được bảo toàn.. Chuyển động nhiệt của các phân tử khí ( Lớp 8) Chỉ cần load file quan sát hiện tượng và đồ thị. Học sinh thấy được chuyển động nhiệt hỗn loạn, đồ thị mô tả vị trí của một phân tử khí trong khối khí tại một thời điểm là một chấm đỏ. Dùng dạy bài Thuyết động học phân tử chất khí – Cấu tạo chất (sgk 10), phần 5, củng cố bài. Sự phụ thuộc của chuyển động của con lắc vào độ dài, khối lượng con lắc ( Lớp 7 – Độ Cao-Độ to của âm) Các con lắc với các độ dài khác nhau được cấp sẵn cho cùng 1 diều kiện đầu (vận tốc) Khối lượng con lắc thay đổi được (trong hộp Mass) Load file. Click Play Quan sát dao động của các con lắc Kết quả Rút ra được rằng dao động của con lắc không phụ thuộc vào khối lượng mà chỉ phụ thuộc vào độ dài con lắc Vật 1 – vật 2: Cùng l, khác m => dao động giống nhau Vật 3 – vật 4: Cùng l, khác m => dao động giống nhau Vật 2 – vật 3: Khác l, khác m => dao động khác nhau Vật 1 – vật 3: Khác l, cùng m => dao động khác nhau Dùng kiểm chứng lại công thức chu kì con lắc đơn, hoặc đặt vấn đề về chu kì con lắc đơn rồi thiết lập công thức. Các thí nghiệm về Điện học Mối quan hệ giữa I và U Thí nghiệm về mạch điện trở nối tiếp. ( Lớp 9) a. Mô hình thí nghiệm b. Hướng dẫn sử dụng Giáo viên nghiên cứu mạch điện, đóng các khóa, Giúp Học sinh thu số liệu và tín hiệu từ thí nghiêm. Kết quả Học sinh nhận ra được kết quả về U , I, R -> nhận xét và kết luận về đoạn mạch nối tiếp Học sinh thu các giá trị Ampe kế và Vôn kế từ đó rút ra các tính chất của I, U hoặc kiểm tra lại lý thuyết. Ứng dụng Dạy phần mắc điện trở nối tiếp: Đặt vấn đề về mối quan hệ giữa U, I trong mạch nối tiếp, sau đó khái quát bằng toán học. Thí nghiệm về mạch điện trở song song. ( Lớp 9) a. Mô hình thí nghiệm b. Hướng dẫn sử dụng Thí nghiệm này giống như thí nghiệm mạch mắc nối tiếp, tiến hành tương tự. Kết quả Học sinh nhận ra được khi mắc thêm các đèn khác song song thì các đèn vẫn sáng bình thường, không giảm so với độ sáng của đèn 1 khi chưa mắc thêm đèn Học sinh thu các giá trị Ampe kế và Vôn kế từ đó rút ra các tính chất của I, U hoặc kiểm tra lại lý thuyết. Ứng dụng Dạy phần mắc điện trở song song: Đặt vấn đề về mối quan hệ giữa U, I trong mạch song song, sau đó khái quát bằng toán học. Các thí nghiệm Quang học Thí nghiệm về các loại chùm sáng và sự phản xạ ánh sáng. a. Mô hình thí nghiệm và hướng dẫn sử dụng Đặt các nguồn sáng vào Optical Space cho học sinh thấy hình ảnh các chùm sáng Đặt lần lượt các gương cầu lồi, gương phẳng vào Optical Space chiếu nguồn sáng, quan sát tia phản xa, đo góc tới và góc phản xạ để chứng minh hoặc đưa ra định luật phản xạ ánh sáng Kết quả Học sinh quan sát được các dạng chùm sáng Quan sát được hiện tượng phản xạ Ứng dụng Cho học sinh quan sát các loại chùm sáng. Cho học sinh quan sát và khái quát hiện tượng phản xạ ánh sáng, định luật phản xạ Khảo sát gương cầu Chú ý Chùm 3 tia sáng Chùm 20 tia sáng Vật sáng Gương cầu lõm Gương cầu lồi Kết quả Ứng dụng Dạy vấn đề gương cầu Sử dụng các chùm tia để mô tả cho học sinh thấy tiêu điểm và các đặc trưng quang học Sử dụng vật sáng tạo ảnh qua gương cầu, để khảo sát ảnh ảo, ảnh thật của các gương bằng cách dịch chuyển vật (hoặc gương). Khúc xạ ánh sáng ( Lớp 9) Chiếu chùm tia qua các mẩu trong suốt (nước, thuỷ tinh). Cho học sinh quan sát hiện tượng (độ lệch tia sáng) Thấu kính mỏng ( Lớp 9) Mô hình 1 Kết quả Ứng dụng Day vấn đề thấu kính mỏng Sử dụng các chùm tia để mô tả cho học sinh thấy tiêu điểm và các đặc trưng quang học của thấu kính Sử dụng Chùm phân kì đặt tại tiêu điểm thấu kính hội tụ để cho học sinh thấy chùm tia song song được tạo thành Mô hình 2 Khảo sát ảnh của vật qua thấu kính Ứng dụng Dùng thấu kính đặt trước vật để tạo ảnh, khảo sát với các thấu kính khác nhau, các khoẳng cách khác nhau. Dùng màn chắn () hứng ảnh thật để thấy được tính chất ảnh. Khảo sát ảnh tạo bởi vật đặt ở rất xa. ( ) Kết quả Kính hiển vi (Lớp 9-Mở rộng phần thấu kính) Kính lúp -thiên văn phần quang học 9 2 Mô hình Cho học sinh thấy rõ cách tạo ảnh và sự tăng góc trông Cấu tạo mắt ( Lớp 9) Các tật của mắt ( Lớp 9) Mắt bình thường Mắt cận thị - cách chữa Kéo thấu kính phân kỳ đặt trước mắt để “chữa” tật cân thị: Mắt viễn thị - cách chữa Kéo thấu kính hội tụ đặt trước mắt để “chữa tật viễn thị” Thí nghiệm tán sắc ánh sáng do lăng kính. a. Mô hình thí nghiệm và hướng dẫn sử dụng Mô hình 1 Dùng lăng kính tán sắc một chùm sáng trắng từ đèn chiếu, dùng khe hẹp chắn lấy một chùm tia sáng gần như đơn sắc, cho tia này qua lăng kính và không bị tán sắc. Hướng dẫn học sinh quan sát Sau đó, đặt khe hẹp và lăng kính thứ 2 vào Part Tray, làm thí nghiệm tổng hợp ánh sáng với một thấu kính đặt sau lăng kính đầu tiên sao cho hiện tượng trông rõ nhất. Hướng dẫn học sinh quan sát Kết quả Ứng dụng Dạy mục tán sắc ánh sáng và tổng hợp ánh sáng. Cho học sinh quan sát hiện tượng Thí nghiệm tổng hợp ánh sáng màu. Đây là một trò chơi. Ta biết màu đỏ trộn với xanh theo một tỉ lệ nào đó cho ra màu vàng. Trò chơi này gồm 2 cột sáng màu vàng giống nhau nhưng một màu được tạo từ 2 đèn màu vàng, màu vàng kia được tạo từ đèn màu đỏ và đèn màu xanh trộn lại. Dùng các thiết bị đã cho trong Part Tray, hãy phát hiện điều này, giải thích Kết quả Học sinh được giải trí và hiểu rõ hơn về tính chất tán sắc của lăng kính.