Nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của Ampe kế và Vôn kế theo con đường thiết kế trong dạy học Vật lí ở lớp 11 trường trung học phổ thông

Bài báo trình bày việc tổ chức cho học sinh lớp 11 nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo, hoạt động của ampe kế và vôn kế theo các giai đoạn của con đường thiết kế nhằm phát huy tính tích cực, phát triển năng lực sáng tạo của học sinh.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của Ampe kế và Vôn kế theo con đường thiết kế trong dạy học Vật lí ở lớp 11 trường trung học phổ thông JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Interdisciplinary Sci., 2014, Vol. 59, No. 1, pp. 37-49 NGHIÊN CỨU NGUYÊN TẮC CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA AMPE KẾ VÀ VÔN KẾ THEO CON ĐƯỜNG THIẾT KẾ TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở LỚP 11 TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Nguyễn Ngọc Hưng Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tóm tắt. Bài báo trình bày việc tổ chức cho học sinh lớp 11 nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo, hoạt động của ampe kế và vôn kế theo các giai đoạn của con đường thiết kế nhằm phát huy tính tích cực, phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. Từ khóa: Ampe kế, vôn kế, dạy học Vật lí, Vật lí 11, con đường thiết kế, tích cực, sáng tạo.1. Mở đầu Ứng dụng kĩ thuật (ƯDKT) của vật lí là một trong những loại kiến thức cơ bản màhọc sinh (HS) cần lĩnh hội trong học tập vật lí ở trường phổ thông. Dạy học ƯDKT củavật lí được tiến hành theo hai con đường: 1/Tìm hiểu bản thân thiết bị kĩ thuật (TBKT),nguyên tắc cấu tạo, hoạt động của nó và đi tới làm sáng tỏ cơ sở vật lí của TBKT (conđường 1) hoặc 2/ hướng dẫn HS dựa trên những kiến thức, kĩ năng đã có, thiết kế, chế tạoTBKT có một chức năng nào đó (đáp ứng được một yêu cầu kĩ thuật xác định), giải quyếtmột nhiệm vụ cụ thể trong sản xuất và đời sống (con đường 2- con đường thiết kế). Việcnghiên cứu ƯDKT của vật lí theo con đường 2 có tác dụng rất lớn đối với việc phát triểntư duy khoa học - kĩ thuật của HS. Ampe kế và vôn kế là những dụng cụ đo (DCĐ) được HS sử dụng thường xuyêntrong các thí nghiệm (TN). Việc đề cập nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của chúng là cầnthiết. Đây là ƯDKT của vật lí phù hợp để tổ chức cho HS nghiên cứu theo con đường 2của dạy học ƯDKT của vật lí.2. Nội dung nghiên cứu2.1. Tiến trình nghiên cứu chung của HS về nguyên tắc cấu tạo, hoạt động của ampe kế và vôn kế Dựa vào tiến trình chung khi nghiên cứu một ƯDKT của vật lí theo con đường 2,tiến trình nghiên cứu của HS về nguyên tắc cấu tạo, hoạt động của ampe kế và vôn kế diễnNgày nhận bài: 15/07/2013. Ngày nhận đăng: 15/12/2013.Liên hệ: Nguyễn Ngọc Hưng, e-mail: nnhung67hb@yahoo.com. 37 Nguyễn Ngọc Hưngra theo các giai đoạn sau:2.1.1. Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết - Trên cơ sở nghiên cứu lí thuyết và thực nghiệm về việc mắc điện kế (G) vào đoạnmạch điện cần đo I, U, đi tới nhận xét: G có giới hạn đo (GHĐ) I, U xác định và vì G cóđiện trở nên việc mắc G vào đoạn mạch điện làm giảm giá trị I, U cần đo. - Từ đó, nảy sinh vấn đề (VĐ) cần giải quyết là: Có cách nào để làm giảm ảnh hưởngcủa G đến phép đo I, U khi mắc G vào đoạn mạch điện và mở rộng được GHĐ I, U củaG?2.1.2. Suy đoán và thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề (GQVĐ) Bằng lập luận (suy đoán giải pháp - SĐGP) và sau đó, tính toán cụ thể (thực hiệngiải pháp - THGP) từ các kiến thức đã biết về mạch điện một chiều, đi tới câu trả lời chocả 2 câu hỏi trên: - Cần mắc sơn (s) song song G, biến nó thành ampe kế và cần mắc điện trở phụ(Rp ) nối tiếp với G, biến nó thành vôn kế. - Muốn GHĐ I(U) của G tăng lên n(m) lần thì s mắc song song G phải có RS = Rg và Rp mắc nối tiếp G phải có Rp = (m − 1) Rg .n−12.1.3. Kiểm nghiệm nhờ TN tính đúng đắn của kết luận đã rút ra về việc làm tăng GHĐ của G - Dựa vào các biểu thức trên, cho biết Rg , tính giá trị Rs (Rp ) cần mắc song song(nối tiếp) với G để biến G thành ampe kế (vôn kế) có GHĐ I (U) gấp n (m) lần GHĐ I(U)của G và tính các giá trị Ig (Ug ) ứng với các giá trị IA (UV ) khác nhau. - Thiết kế mạch điện và tiến hành TN để xác nhận các giá trị Ig (Ug ) đã tính được từcác biểu thức.2.1.4. Làm nảy sinh VĐ cần giải quyết tiếp Vì mỗi s (mỗi Rp ) mắc song song (nối tiếp) với G có giá trị Rs (Rp ) nhất định nênGHĐ I(U) của G chỉ được tăng lên tới một giá trị xác định. VĐ cần giải quyết tiếp là:Làm thế nào để GHĐ I(U) của G được mở rộng tới các giá trị khác nhau, nghĩa là ampekế (vôn kế) có nhiều thang đo khác nhau?2.1.5. Suy đoán và thực hiện giải pháp GQVĐ - Dựa vào các biểu thức tính Rs và Rp , đưa ra giải pháp: Muốn ampe kế (vôn kế)có nhiều thang đo khác nhau thì phải mắc song song (nối tiếp) với G các s (các Rp ) cóRs (Rp ) khác nhau. - Thiết kế các mạch điện nối G song song với các s (ở ampe kế) sao cho Rs ở thangđo 1 lớn hơn Rs ở thang đo thứ hai đề GHĐ I khi dùng thang đo thứ nhất nhỏ hơn GHĐ Ikhi dùng thang đo thứ hai của ampe kế và thiết kế các mạch điện mà các Rp được mắc nốitiếp với G (ở vôn kế) sao cho Rp ở thang đo thứ nhất nhỏ hơn Rp ở thang đo thứ hai để38 Nghiên cứu nguyên tắc cấu tạo và hoạt đ ...