Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đổi mới phương pháp dạy học theo định hướng phát triển năng lực người học là nhiệm vụ trọng tâm của giáo dục phổ thông Việt Nam. Quyết định số 16/2006/QĐ-BGDĐT ngày 05/05/2006 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo đã xác định rõ mục tiêu: cần phát triển tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc trưng môn học, đặc điểm đối tượng học sinh và điều kiện từng lớp học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng hợp tác, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tạo dựng hứng thú và trách nhiệm học tập. Để hiện thực hóa mục tiêu này, việc tổ chức học tập dựa trên tìm tòi, nghiên cứu (inquiry-based learning) – hay "học vật lí như nghiên cứu vật lí" – đòi hỏi sự hỗ trợ đắc lực từ các thành tựu khoa học - kỹ thuật, thiết bị thí nghiệm hiện đại và công nghệ thông tin.

Tuy nhiên, thực tiễn dạy và học môn Vật lí tại các trường trung học phổ thông (THPT) giai đoạn này bộc lộ nhiều hạn chế:

  • Phương pháp giảng dạy chủ yếu vẫn theo lối "thông báo - tái hiện", truyền thụ một chiều, học sinh tiếp thu thụ động và chưa được rèn luyện phương pháp tự học có hệ thống.
  • Trang thiết bị thí nghiệm phục vụ giảng dạy còn thiếu đồng bộ, thao tác bất tiện; việc khai thác công nghệ thông tin mang tính hình thức, hiệu quả chưa cao.
  • Giáo viên chưa chú trọng đúng mức việc chế tạo, cải tiến hoặc khai thác hiệu quả các loại thí nghiệm trong các giai đoạn hình thành kiến thức mới và củng cố kiến thức cho học sinh.
  • Trong chương "Động lực học chất điểm" Vật lí 10 THPT, kiến thức về ba định luật Newton mang tính khái quát và trừu tượng cao, khiến học sinh gặp nhiều khó khăn trong việc hình dung các quá trình vật lý và nắm bắt bản chất hiện tượng nếu không được trực tiếp tham gia hoạt động thực nghiệm.

Nhằm giải quyết mâu thuẫn giữa yêu cầu đổi mới sư phạm và thực trạng trang thiết bị tại trường phổ thông, đề tài "Xây dựng hệ thống thí nghiệm nhằm dạy học 3 định luật Newton — Vật lí 10 THPT — theo định hướng dạy học khám phá" được thực hiện.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài gồm:

  1. Xây dựng hệ thống thí nghiệm ghép nối với máy vi tính để phục vụ dạy học ba định luật Newton trong chương trình Vật lí 10 THPT.
  2. Soạn thảo tiến trình dạy học các bài học có sử dụng hệ thống thí nghiệm nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh.

Khách thể và đối tượng nghiên cứu:

  • Khách thể nghiên cứu: Tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh.
  • Đối tượng nghiên cứu: Tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh trong hoạt động học tập kiến thức về ba định luật Newton.

Phạm vi nghiên cứu:

  • Giới hạn nội dung trong phạm vi ba định luật Newton thuộc chương "Động lực học chất điểm" – Chương trình Vật lí 10 THPT (Sách giáo khoa Nâng cao).
  • Tập trung vào việc thiết kế, lắp ráp và kiểm thử hệ thống thí nghiệm ghép nối máy tính, kết hợp xây dựng tiến trình dạy học khám phá tương ứng.

Nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Xây dựng cơ sở lí luận cho đề tài nghiên cứu: Tổng hợp kiến thức về giáo dục học, lí luận dạy học để xây dựng cơ sở lí luận vững chắc.
  2. Nghiên cứu thực tế dạy học ba định luật Newton ở lớp 10 thuộc một số trường THPT nhằm tìm hiểu tình hình giảng dạy và thực trạng thiết bị thí nghiệm phổ thông; từ đó xác định giải pháp xây dựng hệ thống thí nghiệm kết nối máy vi tính.
  3. Soạn thảo tiến trình dạy học các bài học có sử dụng hệ thống thí nghiệm kết nối máy vi tính dựa trên các kết luận từ cơ sở lí luận, triển khai theo định hướng dạy học khám phá.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận thiết lập hệ thống cơ sở lý thuyết dựa trên các nguyên lý nhận thức học và lý luận dạy học bộ môn:

  • Cơ sở triết học và nhận thức luận: Dựa trên quan điểm của chủ nghĩa Mác về quá trình nhận thức diễn ra từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn; khẳng định tư duy chỉ thực sự xuất hiện khi chủ thể đứng trước một tình huống có vấn đề.
  • Các phương pháp nhận thức khoa học vật lý:
    • Phương pháp thực nghiệm: Triển khai qua 4 giai đoạn gồm đề xuất vấn đề nghiên cứu, xây dựng giả thuyết, kiểm tra giả thuyết (kiểm tra trực tiếp hoặc gián tiếp qua hệ quả logic/toán học), và vận dụng.
    • Phương pháp tương tự: Dựa trên sự giống nhau của các đối tượng để suy luận tính chất giả thuyết và kiểm chứng thực nghiệm.
    • Phương pháp mô hình: Thực hiện qua 4 giai đoạn gồm thu thập thông tin đối tượng gốc, xây dựng mô hình tư duy/vật chất, nghiên cứu trên mô hình và thực nghiệm kiểm tra/chỉnh lý mô hình.
  • Lý luận dạy học tích cực và dạy học khám phá: Tiếp cận quan điểm của Phạm Văn Đồng về việc người dạy đóng vai trò chủ đạo, khêu gợi câu hỏi để kích thích hoạt động nhận thức, giúp người học đóng vai trò chủ động chiếm lĩnh tri thức. Dạy học khám phá được cấu trúc như tiến trình học sinh giải quyết nhiệm vụ học tập mang tính tình huống để tự phát hiện tri thức mới.
  • Nguyên lý kỹ thuật ghép nối thí nghiệm với máy tính: Quá trình chuyển đổi đại lượng vật lý thành tín hiệu điện thông qua bộ cảm biến (Sensor), số hóa tín hiệu qua thiết bị ghép nối tương thích (Interface) và đưa vào máy vi tính để xử lý đồ thị. Cảm biến chuyển động Go! Motion vận hành theo nguyên tắc SONAR sử dụng sóng siêu âm truyền trong không khí ($v \approx 343\text{ m/s}$) và nguyên lý Time Of Flight (TOF):

$$d = \frac{v \times t}{2}$$

Phương pháp nghiên cứu thực tế được tác giả áp dụng bao gồm:

  • Phương pháp nghiên cứu lí luận: Phân tích, tổng hợp các tài liệu giáo dục học, lí luận dạy học hiện đại, chương trình giáo dục phổ thông, sách giáo khoa và sách giáo viên Vật lí 10 để xác định cấu trúc kiến thức và tiến trình nhận thức.
  • Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm: Thiết kế cấu hình phần cứng, lắp đặt cảm biến, hiệu chuẩn thiết bị cơ học (thanh ray, đệm khí), kết nối máy vi tính qua cáp USB và cổng giao tiếp chuyên dụng, tiến hành đo đạc thử nghiệm, thu thập số liệu thực tế và phân tích sai số bằng các thuật toán khớp hàm trên phần mềm chuyên dụng.

Nguồn dữ liệu của nghiên cứu:

  • Dữ liệu thực nghiệm đo đạc trực tiếp từ cảm biến chuyển động siêu âm Go! Motion và cảm biến lực (Pasco và Vernier).
  • Tín hiệu số hóa và bảng giá trị xử lý qua thiết bị ghép nối Science Workshop 750 Interface (Pasco), LabQuest Mini (Vernier) cùng hai phần mềm DataStudio và Logger Pro.
  • Các văn bản quy phạm và tài liệu chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lí luận của việc xây dựng và sử dụng hệ thống thí nghiệm vật lí theo định hướng dạy học tìm tòi khám phá

Chương 1 tập trung phân tích có hệ thống các quan điểm giáo dục học và tâm lý học nhận thức làm nền tảng cho việc tích hợp công nghệ đo lường vào nhà trường:

  • Bản chất của dạy học khoa học: Hoạt động học bản chất là hoạt động nhận thức khoa học dưới sự dẫn dắt của giáo viên. Dạy học khoa học phải là dạy học giải quyết vấn đề, phản ánh đúng tiến trình sáng tạo tri thức của các nhà khoa học.
  • Tiến trình 5 bước xây dựng tri thức vật lí trong nhà trường: (1) Đề xuất vấn đề từ thực tiễn hoặc mô hình kiến thức có sẵn; (2) Suy luận đưa ra giải pháp hoặc mô hình giả thuyết; (3) Khảo sát lý thuyết hoặc thực nghiệm để kiểm chứng (gồm bài toán lý thuyết tìm điều cần kiểm chứng và bài toán thực hành thiết kế phương án); (4) Vận dụng vào các tình huống tương tự; (5) Hoàn thiện và phát triển kiến thức.
  • Tình huống có vấn đề: Xác định tình huống có vấn đề là trạng thái tâm lý xuất hiện khi có mâu thuẫn nhận thức giữa nhu cầu muốn biết với giới hạn hiểu biết sẵn có. Ba đặc trưng cốt lõi gồm sự tò mò/hứng thú ban đầu, sự tích cực tìm tòi trong trạng thái hưng phấn, và niềm vui/hạnh phúc khi phát hiện ra chân lý.
  • Phương pháp dạy học khám phá: Làm rõ vai trò chuyên gia tổ chức của giáo viên và vị trí trung tâm phát hiện tri thức của học sinh. Phân tích ưu điểm trong việc kích thích tư duy độc lập, rèn luyện kỹ năng tự học; đồng thời chỉ ra hạn chế khi áp dụng cho học sinh yếu hoặc khi giáo viên không chuẩn bị kỹ lưỡng về mặt sư phạm.
  • Quy trình xây dựng hệ thống thí nghiệm vật lý: Đảm bảo hai nhóm yêu cầu cơ bản:
    • Yêu cầu khoa học - kỹ thuật: Số liệu rõ ràng, phù hợp sai số cho phép, an toàn tuyệt đối khi thao tác.
    • Yêu cầu sư phạm: Thiết bị đơn giản, dễ lắp ráp, thao tác nhanh, hỗ trợ học sinh hình thành và kiểm tra giả thuyết. Quy trình chế tạo/cải tiến trải qua 7 bước: từ xác định mục tiêu kiến thức, khảo sát thiết bị sẵn có, xác định nhược điểm, kết hợp sáng tạo các linh kiện, thử nghiệm nhiều lần, điều chỉnh kỹ thuật, đến đưa vào dạy thực nghiệm sư phạm.
  • Quy trình sử dụng hệ thống thí nghiệm: Xác định 4 giai đoạn sử dụng thiết bị trong tiết học:
    • Giai đoạn 1: Làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu qua tình huống thực nghiệm mâu thuẫn với kinh nghiệm cũ.
    • Giai đoạn 2: Hỗ trợ học sinh đề xuất giả thuyết khoa học.
    • Giai đoạn 3: Kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả suy luận.
    • Giai đoạn 4: Vận dụng kiến thức thông qua việc tự thiết kế tiến trình thí nghiệm mới hoặc cải tiến dụng cụ.

Chương 2: Xây dựng hệ thống thí nghiệm và soạn thảo tiến trình dạy học ba định luật Newton của chương "Động lực học chất điểm" Vật lí 10 THPT theo định hướng dạy học tìm tòi khám phá

Chương 2 trình bày chi tiết giải pháp kỹ thuật và thiết kế các phương án dạy học thực nghiệm:

  • Cấu trúc kiến thức chương "Động lực học chất điểm": Khẳng định vị trí trung tâm của ba định luật Newton và các lực cơ học trong hệ thống cơ học cổ điển lớp 10, đóng vai trò giải thích mối quan hệ giữa biến đổi trạng thái chuyển động và tương tác lực.
  • Cấu trúc hệ thống phần cứng và phần mềm đo lường:
    • Cảm biến lực Pasco và Vernier: Vận hành dựa trên nguyên tắc biến dạng đàn hồi của vật trung gian để cân bằng lực cần đo, tín hiệu được chuyển thành điện năng; có thể hiệu chuẩn định lượng bằng khối lượng treo dựa trên công thức trọng lượng $P = mg$.
    • Cảm biến Go! Motion: Dùng sóng siêu âm SONAR thu phát tín hiệu phản xạ, hoạt động hiệu quả trong khoảng cách từ 0,15 m đến 6 m so với đầu dò. Yêu cầu bắt buộc khi bố trí là đặt vật cách cảm biến tối thiểu 15 cm và không có vật cản trên đường truyền sóng.
    • Thiết bị ghép nối: Science Workshop 750 Interface (Pasco) và LabQuest Mini (Vernier) làm nhiệm vụ số hóa tín hiệu điện đưa vào máy tính qua cổng USB.
    • Phần mềm phân tích: DataStudio và Logger Pro. Phần mềm Logger Pro cung cấp các công cụ phân tích đồ thị: Examine (xem giá trị tại thời điểm bất kỳ), Statistics (tính giá trị lớn nhất, nhỏ nhất, trung bình, độ lệch chuẩn), Linear Fit (khớp đường thẳng $y = ax + b$) và Curve Fit (khớp hàm số tổng quát hoặc tự định nghĩa qua Define Function).
  • Thiết kế hệ thống thí nghiệm cụ thể cho ba định luật Newton:
    • Định luật I Newton:
      • Thí nghiệm 1 (Vật đứng yên): Đặt xe động lực trên thanh ray nằm ngang cách cảm biến Go! Motion trên 15 cm. Kết quả thu nhận trên Logger Pro cho thấy tọa độ không thay đổi theo thời gian và vận tốc luôn duy trì ở giá trị bằng 0.
      • Thí nghiệm 2 (Xe chuyển động trên thanh ray): Thanh ray được cân bằng thăng bằng bằng bọt khí. Đẩy nhẹ xe và thu thập số liệu trong 10 giây. Công cụ Statistics và Curve Fit cho thấy đồ thị tọa độ tăng tuyến tính theo thời gian, độ lệch chuẩn vận tốc $V_{std} = 0{,}0073\text{ m/s}$, sai số vận tốc ở mức 4,3%, xác nhận vận tốc gần như không đổi.
      • Thí nghiệm 3 (Vật chuyển động trên đệm khí): Đệm khí nằm ngang giảm ma sát, thu thập số liệu trong 5 giây. Kết quả cho độ lệch chuẩn $V_{std} = 0{,}0028\text{ m/s}$, sai số vận tốc chỉ 3,6%, đồ thị tọa độ tăng tuyến tính theo thời gian, kiểm chứng chuẩn xác trạng thái chuyển động thẳng đều khi tổng lực bằng 0.
    • Định luật II Newton: Bố trí cảm biến Go! Motion đo chuyển động kết hợp cảm biến lực treo tải trọng qua hệ lò xo và quả nặng (tiết diện đủ lớn để hứng sóng siêu âm); thiết lập đồ thị phụ thuộc giữa lực tác dụng và gia tốc để rút ra mối quan hệ $F = ma$.
    • Định luật III Newton: Sử dụng đồng thời hai cảm biến lực để ghi nhận tương tác tức thời giữa hai xe động lực trong các trường hợp: hai xe cùng khối lượng đẩy nhau/kéo nhau, hai xe khác khối lượng đẩy nhau/kéo nhau, và tương tác gián tiếp qua lò xo. Đồ thị lực theo thời gian của hai cảm biến xuất hiện các xung lực có độ lớn bằng nhau nhưng ngược chiều tại mọi thời điểm.
  • Soạn thảo tiến trình dạy học: Thiết kế giáo án chi tiết cho từng bài học tương ứng với ba định luật, chuyển đổi các bước thí nghiệm thành các nhiệm vụ nhận thức để học sinh tự dự đoán, lập phương án kiểm tra và rút ra định luật.

Kết quả và đóng góp

Văn bản ghi nhận các kết quả thực nghiệm định lượng cụ thể trong quá trình kiểm chứng Định luật I Newton:

Thông số thực nghiệm Thí nghiệm 2: Xe trên thanh ray nằm ngang Thí nghiệm 3: Xe trượt trên đệm không khí
Thiết bị dẫn hướng cơ học Thanh ray có ốc vặn điều chỉnh bọt khí Băng đệm khí nằm ngang
Thời gian thu thập dữ liệu 10 giây 5 giây
Khoảng cách tối thiểu tới cảm biến 15 cm 15 cm
Độ lệch chuẩn của vận tốc ($V_{std}$) $0{,}0073\text{ m/s}$ $0{,}0028\text{ m/s}$
Tỷ lệ sai số vận tốc $4{,}3%$ $3{,}6%$
Dạng đồ thị tọa độ theo thời gian Tăng tuyến tính ($x \propto t$) Tăng tuyến tính ($x \propto t$)
Kết luận động học Vận tốc gần như không đổi Vận tốc gần như không đổi

Các đóng góp chuyên môn do tác giả xác lập:

  • Giải quyết bài toán trực quan hóa và định lượng hóa các hiện tượng cơ học trừu tượng: Thay thế các dụng cụ thí nghiệm cơ học truyền thống vốn có độ ma sát lớn và sai số thô bằng hệ thống cảm biến siêu âm Go! Motion và cảm biến lực ghép nối máy vi tính, ghi nhận đồ thị biến thiên thời gian thực với độ chính xác cao.
  • Xây dựng hoàn chỉnh khung quy trình: Đề xuất quy trình 7 bước xây dựng/cải tiến thiết bị thí nghiệm và quy trình 4 giai đoạn sử dụng thí nghiệm vật lý theo định hướng dạy học khám phá trong nhà trường phổ thông.
  • Biên soạn tiến trình bài học cụ thể: Xây dựng kế hoạch giảng dạy chi tiết cho ba định luật Newton thuộc chương "Động lực học chất điểm" Vật lí 10, tạo công cụ sư phạm trực tiếp giúp giáo viên chuyển đổi từ lối dạy truyền thụ lý thuyết sang tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học cho học sinh.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

  • Tác giả tự đánh giá do hạn chế về nguồn tài liệu tiếp cận, quỹ thời gian và kinh nghiệm nghiên cứu khoa học đầu tay nên cả mặt hình thức lẫn nội dung của khóa luận vẫn còn những thiếu sót nhất định.
  • Về phạm vi nghiên cứu, đề tài mới chỉ dừng lại ở việc thiết kế, thử nghiệm kỹ thuật trong phòng thí nghiệm và soạn thảo tiến trình dạy học trên giấy cho ba định luật Newton thuộc chương "Động lực học chất điểm" Vật lí 10 THPT, chưa triển khai dạy thực nghiệm sư phạm trực tiếp trên các lớp học phổ thông để đánh giá tác động định lượng đối với học sinh.

Hướng nghiên cứu mở rộng:

  • Đưa toàn bộ hệ thống thí nghiệm và tiến trình dạy học đã xây dựng vào dạy thực nghiệm sư phạm tại các trường THPT để kiểm nghiệm tính khả thi, đánh giá mức độ phát triển năng lực tự chủ và sáng tạo của học sinh.
  • Tiếp tục nghiên cứu cải tiến, mở rộng ứng dụng hệ thống cảm biến ghép nối máy vi tính cho các bài học và các phần kiến thức khác trong chương trình Vật lí phổ thông.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tài liệu hữu ích cho các đối tượng chuyên môn sau:

  • Sinh viên chuyên ngành Sư phạm Vật lí và học viên cao học chuyên ngành Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí: Tham khảo cơ sở lí luận về dạy học khám phá, cấu trúc tiến trình 5 bước xây dựng tri thức vật lý và quy trình thiết kế bài học dựa trên thí nghiệm.
  • Giáo viên Vật lí tại các trường THPT: Sử dụng trực tiếp các phương án bố trí thí nghiệm ba định luật Newton với thiết bị Pasco và Vernier; ứng dụng các tiến trình dạy học đã soạn thảo để đổi mới phương pháp giảng dạy trên lớp.
  • Cán bộ quản lý phòng thí nghiệm bộ môn: Nắm bắt các thông số kỹ thuật, nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm Go! Motion, cảm biến lực và phương pháp khai thác các tính năng xử lý số liệu (Statistics, Curve Fit) trên phần mềm Logger Pro và DataStudio.

Câu hỏi thường gặp

1. Cảm biến chuyển động Go! Motion xác định vị trí của vật dựa trên nguyên lý kỹ thuật nào?

Cảm biến Go! Motion vận hành như một cảm biến SONAR sử dụng sóng siêu âm truyền trong không khí với vận tốc khoảng $343\text{ m/s}$. Cảm biến phát ra xung sóng siêu âm đến đối tượng và thu nhận xung phản xạ trở lại, đo khoảng thời gian từ lúc phát đến lúc thu. Khoảng cách $d$ từ cảm biến đến vật được tính toán tự động trên máy tính theo nguyên lý Time Of Flight (TOF): $d = \frac{v \times t}{2}$. Cảm biến có dải đo hiệu dụng từ 0,15 m đến 6 m và yêu cầu vật chuyển động phải đặt cách đầu dò tối thiểu 15 cm, không có chướng ngại vật cản trở đường truyền.

2. Thí nghiệm kiểm chứng Định luật I Newton trong khóa luận cho kết quả sai số định lượng như thế nào?

Khóa luận đã tiến hành hai thí nghiệm chuyển động thẳng đều để kiểm chứng Định luật I:

  • Thí nghiệm với xe động lực trên thanh ray nằm ngang đo trong 10 giây thu được độ lệch chuẩn vận tốc $V_{std} = 0{,}0073\text{ m/s}$, sai số vận tốc đạt mức 4,3%.
  • Thí nghiệm với vật chuyển động trên băng đệm không khí đo trong 5 giây thu được độ lệch chuẩn vận tốc $V_{std} = 0{,}0028\text{ m/s}$, sai số vận tốc đạt mức 3,6%. Ở cả hai thí nghiệm, đồ thị tọa độ theo thời gian đều tăng tuyến tính, khẳng định vận tốc gần như không đổi khi triệt tiêu hoặc giảm thiểu tối đa lực cản.

3. Quy trình sử dụng hệ thống thí nghiệm theo định hướng dạy học khám phá gồm các giai đoạn nào?

Quy trình gồm 4 giai đoạn nối tiếp:

  • Giai đoạn 1: Thiết bị thí nghiệm được dùng để làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu (tạo tình huống mâu thuẫn nhận thức).
  • Giai đoạn 2: Thiết bị thí nghiệm làm công cụ hỗ trợ học sinh đề xuất giả thuyết khoa học.
  • Giai đoạn 3: Thiết bị thí nghiệm được sử dụng để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết.
  • Giai đoạn 4: Thiết bị thí nghiệm được sử dụng trong giai đoạn vận dụng kiến thức (giao nhiệm vụ tiến hành thí nghiệm khác hoặc tự chế tạo dụng cụ).

4. Hệ thống thí nghiệm trong đề tài sử dụng những thiết bị ghép nối và phần mềm nào?

Đề tài tích hợp thiết bị của hai hãng sản xuất thiết bị giáo dục:

  • Phía Pasco: Sử dụng các cảm biến lực, thiết bị ghép nối Science Workshop 750 Interface và phần mềm DataStudio.
  • Phía Vernier: Sử dụng cảm biến lực, cảm biến chuyển động Go! Motion, thiết bị ghép nối LabQuest Mini và phần mềm Logger Pro.

5. Thí nghiệm Định luật III Newton được tác giả thiết kế khảo sát những trường hợp tương tác nào?

Thí nghiệm Định luật III Newton sử dụng đồng thời hai cảm biến lực gắn trên hai xe chuyển động để khảo sát các trường hợp:

  • Hai xe có cùng khối lượng tương tác đẩy trực tiếp.
  • Hai xe có cùng khối lượng tương tác kéo trực tiếp.
  • Hai xe có khối lượng khác nhau tương tác đẩy.
  • Hai xe có khối lượng khác nhau tương tác kéo.
  • Hai xe cùng khối lượng tương tác kéo gián tiếp thông qua một lò xo nối ở giữa.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Vũ Đại Hội đã xây dựng thành công cơ sở lí luận và hệ thống thí nghiệm ghép nối máy tính phục vụ dạy học ba định luật Newton trong chương "Động lực học chất điểm" Vật lí 10 THPT. Bằng việc ứng dụng cảm biến chuyển động siêu âm Go! Motion, cảm biến lực cùng phần mềm phân tích Logger Pro, các phương án thí nghiệm đạt độ chính xác cao với sai số vận tốc kiểm chứng Định luật I chỉ từ 3,6% đến 4,3%. Công trình đồng thời thiết kế hoàn chỉnh quy trình chế tạo, sử dụng thiết bị và các tiến trình dạy học khám phá tương ứng, cung cấp giải pháp sư phạm cụ thể nhằm phát huy tính chủ động, năng lực giải quyết vấn đề và tư duy thực nghiệm của học sinh phổ thông.