TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ TỔ VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG 2 LƯU HÀNH NỘI BỘ Thành phố Hồ Chí Minh - năm 2022 MỤC LỤC MỤC LỤC. CÁC BÀI THÍ NGHIỆM. 20 BÀI 1 – ĐO ĐIỆN TRỞ BẰNG CẦU WHEASTONE. 20 BÀI 2 – ĐO SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CỦA NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP XUNG ĐỐI.
28 BÀI 3 – XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ FARADAY VÀ ĐIỆN TÍCH NGUYÊN TỐ THEO PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN .34s BÀI 4 - KHẢO SÁT MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU VÀ MỘT CHIỀU. 43 BÀI 5 - TIÊU TRẮC. 56 BÀI 6 - KHẢO SÁT HIỆN TƯỢNG GIAO THOA. 67 HỆ VÂN TRÒN NEWTON.
67 BÀI 7 - CÁCH TỬ. 73 BÀI 8 - KIỂM CHỨNG ĐỊNH LUẬT MALUS. 88 - KHẢO SÁT HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC QUAY (ĐƯỜNG KẾ). 88 BÀI 9 - XÁC ĐỊNH HẰNG SỐ PLANCK.
Thí nghiệm trong Vật lý Vật lý là khoa học dựa trên thực nghiệm. Các lý thuyết khoa học được kiểm tra, hiệu chỉnh và chỉ được giữ lại khi chúng được chứng minh là một mô tả chính xác về thế giới tự nhiên. Trong dạy học vật lý, thí nghiệm là một phần không thể thiếu trong việc đưa ra điểm xuất phát của việc hình thành và phát triển kiến thức. Việc thực hiện lại các thí nghiệm quan trọng trong lịch sử phát triển của vật lý học giúp người học hiểu và khắc sâu nội dung lý thuyết, đồng thời tạo động lực để khôi phục lại việc sử dụng phổ biến các thí nghiệm trong giảng dạy.
Vật lý dựa trên quan sát các hiện tượng vật lý và các nghiên cứu lý thuyết mà cả hai đều nhằm giải thích những hiện tượng này và dự đoán những hiện tượng mới. Phương pháp nghiên cứu khoa học các hiện tượng này có liên quan đến việc: • Thu thập dữ liệu • Đưa ra giả thuyết để giải thích dữ liệu • Thiết kế một thử nghiệm để kiểm tra giả thuyết, thu thập dữ liệu mới từ thử nghiệm và so sánh dữ liệu mới với dự đoán của giả thuyết Việc phân tích dữ liệu để so sánh với các dự đoán thường đòi hỏi một số tiến trình phân tích thống kê để xác định giá trị ước tính và sai số tốt nhất của giá trị của đại lượng được đo. Quá trình này được gọi là phân tích dữ liệu. Nếu giả thuyết giải thích được dữ liệu ban đầu và đưa ra dự đoán dữ liệu mới một cách chính xác, thì nó sẽ trở thành được chấp nhận và sau đó được gọi là lý thuyết.
Một giả thuyết cần phải là có tính đúng sai để có thể được xem là một giả thuyết khoa học; tức là một giả thuyết khoa học phải bao gồm ít nhất một quan sát mà được dự đoán rằng có thể đúng hoặc có thể không đúng. 2 Việc một tập dữ liệu có được mô tả tốt bởi một giả thuyết hay không phụ thuộc vào sự phù hợp giữa dữ liệu thu được và dự đoán của giả thuyết, điều này phụ thuộc vào cả sai số trong dữ liệu và trong các dự đoán. Ví dụ: sự giãn nở tương đối của một thanh sắt khi nhiệt độ của nó tăng lên từ 20°C đến 22°C được đo là 0,20%, trong khi dự đoán lý thuyết là 0,245%. Việc chúng ta cho rằng lý thuyết và thực nghiệm có phù hợp với nhau hay không sẽ phụ thuộc vào sự không đảm bảo trong kết quả dự đoán và các phép đo của ta.
Để chấp nhận kết quả thí nghiệm, trước hết chúng ta phải xác định rằng thí nghiệm đã được tiến hành tốt và kết quả chính xác nhất có thể, với độ không đảm bảo đo được ước lượng hợp lý. Để được như vậy, sinh viên cần một thí nghiệm được thiết kế tốt, tức là nó phải thỏa mãn các yêu cầu sau: • Đặc biệt nhạy với hiệu ứng được đo; • Được hiệu chỉnh để đảm bảo độ chính xác - bằng cách so sánh với các chuẩn hoặc với các kết quả của thí nghiệm khác; • Có kiểm soát, tức là được thiết kế để giảm thiểu ảnh hưởng của các biến khác so với biến được đo; • Có thể tái lập - yêu cầu tất cả dữ liệu và phương pháp thực hiện thí nghiệm phải được ghi chú cẩn thận; • Được tối ưu hóa để có độ nhạy và độ chính xác tốt nhất; • Các sai số được xác định rõ; • Không thiên vị - sinh viên cần hết sức thận trọng để tránh thiên vị. Phân tích “mù” là cách tối ưu để giảm hoặc loại bỏ thành kiến của người làm thí nghiệm (một sự thiên vị vô tình của người làm thí nghiệm để kết quả thu được theo một hướng cụ thể nào đó). Học phần Thí nghiệm Vật lý Đại cương 2 bao gồm các thí nghiệm đa dạng liên quan đến Điện từ học và Quang học nhằm mục đích chứng minh và làm rõ các nguyên lý vật lý được giới thiệu ở các học phần lý thuyết và cũng để rèn luyện sinh viên về kỹ thuật phân tích dữ liệu hoặc thực hành cụ thể.
Mục đích của học phần Học phần Vật lý đại cương 2 là học phần thực hành thí nghiệm sau khi sinh viên kết thúc học phần Điện Từ học và học phần Quang học Đại cương. Học phần bao gồm các bài thí nghiệm về tĩnh điện, dòng điện không đổi, từ trường, quang hình học, quang học sóng và quang lượng tử sẽ giúp cho sinh viên củng cố và vận dụng một số kiến thức đã học trong các học phần trước đó vào việc thực hiện các bài thí nghiệm. Thông qua các hoạt động thực hành thí nghiệm, học phần góp phần rèn luyện cho sinh viên kĩ năng sử dụng một số dụng cụ thí nghiệm, phương pháp đo đạc và xử lý số liệu thực nghiệm phục vụ cho công tác dạy học và công việc liên quan sau này; đồng thời học phần góp phần phát triển một số phẩm chất và năng lực chung đáp ứng chuẩn đầu ra chương trình đào tạo ngành Sư phạm Vật lý và Vật lý học. Thông qua học phần Thí nghiệm Vật lý Đại cương 2, sinh viên sẽ có cơ hội để: － Rèn luyện đạo đức và tác phong sư phạm.
－ Thể hiện sự yêu thích với môn học, trau dồi khả năng tự học để phục vụ cho quá trình dạy học và nghiên cứu khoa học sau này. － Rèn luyện năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp và hợp tác, giải quyết vấn đề và sáng tạo. － Trang bị các kiến thức về vật lý thực nghiệm, trình bày được các định luật đã học trong học phần Điện Từ học và Quang học Đại cương. Đồng thời biết sử dụng các dụng cụ, các máy thông thường để đo đạc các giá trị của các đại lượng vật lý trong điện, quang và so sánh chúng với công thức lý thuyết.
－ Rèn luyện các đức tính của nhà vật lý thực nghiệm và phát triển trên cả hai phương diện: lý thuyết và thực nghiệm Ngoài việc giúp sinh viên rèn luyện phương pháp khoa học cơ bản, học phần còn cho phép sinh viên: 4 － Nhìn thấy, khảo sát và hiểu một số hiện tượng quan trọng trong vật lý; － Làm quen với các thiết bị đo đạc và các phép đo lường thường thường được sử dụng trong vật lý; － Làm quen với một số kỹ năng bổ sung cần thiết cho công việc thực nghiệm như: + Thu thập dữ liệu và lập trình máy tính; + Học cách ghi chép rõ ràng công việc của sinh viên vào nhật ký thí nghiệm; + Học cách phân tích dữ liệu thực nghiệm; + Học cách trình bày công việc của sinh viên một cách rõ ràng, cả bằng lời nói và bằng văn bản; + Tìm hiểu về cách làm việc an toàn; + Học cách đánh giá rủi ro/nguy hiểm; + Học cách thiết kế và phát triển các thí nghiệm. Các yêu cầu của học phần Sinh viên lưu ý các yêu cầu sau của học phần: － Tham gia đầy đủ các buổi học của học phần. Trong trường hợp vắng buổi thực hành, sinh viên phải được sự chấp thuận của giảng viên và khi đó, giảng viên phụ trách lớp sẽ sắp xếp cho bạn buổi thực hành thay thế ở lớp khác. － Hoàn thành đầy đủ tất cả bài thí nghiệm của học phần.
Một thí nghiệm đã hoàn thành là thí nghiệm đã được thực hiện, đánh giá và cho điểm từ 5 điểm trở lên bởi giảng viên hướng dẫn và điểm được nhập vào hồ sơ của học sinh trên hệ thống. － Hoàn thành phần việc chuẩn bị trước mỗi bài thí nghiệm. － Trình bày bài báo cáo và hoàn thành các nhiệm vụ học tập trong bài báo cáo. 5 － Viết nhật kí thí nghiệm của bài đó và nộp lên hệ thống online trước khi kết thúc buổi làm thực hành.
－ Tiến hành kiểm kê dụng cụ thí nghiệm và kí nhận với giảng viên phụ trách vào đầu và cuối mỗi buổi học. Trong học phần Thí nghiệm Vật lý đại cương 2, có tổng cộng 9 bài thí nghiệm. Mỗi bài thí nghiệm bị bỏ lỡ sẽ bị 0 điểm, khi tính điểm trung bình của 9 bài báo cáo thí nghiệm để làm cột điểm quá trình. Nếu sinh viên không hoàn thành đủ 9 bài thí nghiệm bắt buộc, sinh viên sẽ không được phép tham dự bài thi kết thúc học phần.
Điểm thưởng: Điểm trung bình 9 bài thực hành ngoài việc để tính điểm quá trình còn được dùng để xác định ai nhận được điểm thưởng cho học phần thí nghiệm. 10% sinh viên có điểm quá trình cao nhất sẽ được cộng thêm 5% vào số điểm quá trình hiện có (nhưng điểm cuối cùng không vượt quá 10 điểm). Cách tổ chức học phần Bảng 1. Tiến độ học tập học phần Thí nghiệm Vật lý đại cương 2 Thời gian Nội dung thực hiện Tuần 1 Giới thiệu học phần, qui định lớp học Đánh giá quá trình Tuần 2 đến tuần 10 Thực hiện thí nghiệm bài 1 đến bài 9 Tuần 11 Dự trữ (sinh viên làm bù) Tuần 12 Ôn tập Tuần 13 Thi kết thúc học phần Mỗi tuần, sinh viên có 5 tiết (theo thời khóa biểu lớp học phần mà sinh viên đã đăng kí) để thực hiện một bài thí nghiệm.
Sinh viên sẽ thực hiện các bài thí nghiệm theo kiểu cuốn chiếu và xoay vòng. 6 Sinh viên sẽ làm các bài thí nghiệm theo nhóm, tối đa 2 người/nhóm. Giảng viên phụ trách lớp sẽ là người hướng dẫn tổ chức hoạt động học tập của lớp, tiến hành đánh giá kết quả học tập của sinh viên. Cách thức liên hệ Sinh viên dùng địa chỉ email do Trường cấp (…@hcmue.vn) để liên hệ với giảng viên các vấn đề liên quan đến học phần.