SKKN Tổ chức dạy học các thí nghiệm về “Sóng ánh sáng” Vật lí 12 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh
Để đào tạo được nguồn nhân lực cao, năng động và sáng tạo, thích ứng với nền kinh tế toàn cầu thì giáo dục cần phải đổi mới toàn diện, cần chú trọng phát triển năng lực cho người học. Một trong những năng lực đặc thù trong qua trình dạy học Vật lí là năng lực thực nghiệm. Tuy nhiên, việc phát triển năng lực thực nghiệm hiện nay ở trường phổ thông còn chưa được chú trọng, việc vận dụng kiến thức vào thực tiễn hay ứng dụng khoa học, kĩ thuật còn chưa nhiều.
Vậy làm thế nào để phát triển NLTN của HS?
Để hình thành, bồi dưỡng và phát triển được năng lực thực nghiệm cho học sinh, cần phải hình thành các kĩ năng đó là đề xuất giả thuyết, thiết kế phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả thí nghiệm. Đây cũng chính là các thành tố của năng lực thực nghiệm.
Qua nghiên cứu cấu trúc và nội dung kiến thức phần “Ánh sáng” trong chương trình Vật lí trung học tôi thấy đây là một kiến thức rất quan trọng. Bên cạnh đó, việc tổ chức dạy học cho học sinh phần nội dung kiến thức về ánh sáng vẫn chủ yếu là học lý thuyết, việc thực hiện các thí nghiệm liên quan đến các hiện tượng của ánh sáng còn chưa được quan tâm, học sinh chưa được thực hiện nhiều hoặc là chỉ được quan sát giáo viên thực hiện. Đồng thời, việc thực hiện các thí nghiệm về các hiện tượng ánh sáng đối với học sinh còn khó khăn. Dẫn đến chưa bồi dưỡng và phát triển được năng lực thực nghiệm của học sinh.
MỤC LỤC A. PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Để đào tạo được nguồn nhân lực cao, năng động và sáng tạo, thích ứng với nền kinh tế toàn cầu thì giáo dục cần phải đổi mới toàn diện, cần chú trọng phát triển năng lực cho người học. Một trong những năng lực đặc thù trong qua trình dạy học Vật lí là năng lực thực nghiệm. Tuy nhiên, việc phát triển năng lực thực nghiệm hiện nay ở trường phổ thông còn chưa được chú trọng, việc vận dụng kiến thức vào thực tiễn hay ứng dụng khoa học, kĩ thuật còn chưa nhiều. Vậy làm thế nào để phát triển NLTN của HS? Để hình thành, bồi dưỡng và phát triển được năng lực thực nghiệm cho học sinh, cần phải hình thành các kĩ năng đó là đề xuất giả thuyết, thiết kế phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, xử lý kết quả thí nghiệm. Đây cũng chính là các thành tố của năng lực thực nghiệm. Qua nghiên cứu cấu trúc và nội dung kiến thức phần “Ánh sáng” trong chương trình Vật lí trung học tôi thấy đây là một kiến thức rất quan trọng. Bên cạnh đó, việc tổ chức dạy học cho học sinh phần nội dung kiến thức về ánh sáng vẫn chủ yếu là học lý thuyết, việc thực hiện các thí nghiệm liên quan đến các hiện tượng của ánh sáng còn chưa được quan tâm, học sinh chưa được thực hiện nhiều hoặc là chỉ được quan sát giáo viên thực hiện. Đồng thời, việc thực hiện các thí nghiệm về các hiện tượng ánh sáng đối với học sinh còn khó khăn. Dẫn đến chưa bồi dưỡng và phát triển được năng lực thực nghiệm của học sinh. Với mục đích nhằm bồi dưỡng, phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh, tôi chọn nghiên cứu đề tài: “Tổ chức dạy học các thí nghiệm về “Sóng ánh sáng” Vật lí 12 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh”. 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài - Tổ chức dạy học phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh chương “Sóng ánh sáng” Vật lí 12. 3. Giả thuyết khoa học của đề tài - Nếu tổ chức dạy học các kiến thức Sóng ánh sáng theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh thì sẽ phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh. 4. Đối tượng nghiên cứu của đề tài - Học sinh lớp 12 THPT. - Các thí nghiệm về Sóng ánh sáng. 5. Phạm vi nghiên cứu của đề tài - Hoạt động dạy học các thí nghiệm về “Sóng ánh sáng” – Vật lí 12. - Thực nghiệm sư phạm đối với học sinh 12 trường THPT 6. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài - Cơ sở lí luận về dạy học phát triển năng lực, năng lực thực nghiệm. - Xây dựng tiến trình dạy học các thí nghiệm phần “Sóng ánh sáng” Vật lí 12 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh. - Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT để đánh giá và rút ra kết luận 7. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu cơ sở lý luận của dạy học phát triển năng lực, năng lực thực nghiệm. 1.3. Phương pháp trong phòng thí nghiệm - Chế tạo và kiểm tra các thí nghiệm về sóng ánh sáng: Tán sắc ánh sáng, nhiễu xạ ánh sáng, giao thoa ánh sáng. 1.4. Thực nghiệm sư phạm - Đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học các kiến thức “Sóng ánh sáng” Vật lí 12 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh. - Đánh giá mục tiêu nghiên cứu của đề tài. B.PHẦN NỘI DUNG Dự kiến đóng góp của đề tài - Xây dựng được tiến trình dạy học các thí nghiệm chương “Sóng ánh sáng” Vật lí 12 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh. - Cải tiến các thí nghiệm về Sóng ánh sáng để phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh. Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NÓI CHUNG VÀ NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM NÓI RIÊNG 1.1. Cơ sở lí luận của việc dạy học định hướng phát triển năng lực[6][9] Quá trình hình thành năng lực có thể được mô hình hóa bằng sơ đồ sau: Năng lực nghề Các bước hướng tới sự phát triển năng lực/năng lực nghề 1 2 3 4 5 6 7 Thông tin Kiến thức Khả năng Hành động Năng lực Chuyên nghiệp Xử lý Áp dụng Thái độ Sự đầy đủ Trách nhiệm Kinh nghiệm Hình 1.1. Mô hình phát triển năng lực Giáo dục định hướng năng lực nhằm đảm bảo chất lượng đầu ra của việc dạy học, thực hiện mục tiêu phát triển toàn diện các phẩm chất nhân cách, chú trọng năng lực vận dụng tri thức trong những tình huống thực tiễn nhằm chuẩn bị cho con người năng lực giải quyết các tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp. Chương trình này nhấn mạnh vai trò của người học với tư cách chủ thể của quá trình nhận thức. 1.2. Năng lực thực nghiệm và các biểu hiện cụ thể trong học tập môn Vật lí 1.2.1. Khái niệm năng lực thực nghiệm[5][6][7] Theo nghĩa hẹp, NLTN là năng lực đề xuất phương án thí nghiệm khả thi, tiến hành thí nghiệm (thao tác với các vật thể, thiết bị dụng cụ, quan sát, đo đạc) để thu được thông tin và rút ra câu trả lời cho các vấn đề đặt ra (đó là một nhận định về một tính chất, một mối liên hệ, một nguyên lí nào đó, cho phép đề xuất một kết luận mới hoặc kiểm tra một giả thuyết khoa học). NLTN với tư cách là một năng lực nhận thức khoa học, là năng lực HS có thể hình thành và phát triển khi nghiên cứu các bộ môn khoa học thực nghiệm, trong đó có Vật lí học. HS phải vận dụng tổng hợp các kiến thức lí thuyết kết hợp hài hòa với kĩ năng và thái độ, hoạt động trí óc và thực hành, các vốn hiểu biết Vật lí, kĩ thuật khoa học và thực tế cuộc sống. 1.2.2. Vai trò của việc phát triển năng lực thực nghiệm[6] Học sinh hiểu rõ và có khả năng thao tác, vận hành, sửa chữa được các thiết bị, máy móc trong cuộc sống. NLTN giúp HS tự tin, chủ động trong việc tìm hiểu, vận hành, sửa chữa các thiết bị, máy móc. Đồng thời, HS sẽ có khả năng tiếp nhận thế giới tự nhiên tốt hơn, biết cách tìm hiểu khám phá tự nhiên, có trực giác nhạy bén trước các tình huống thực tế.. Đồng thời, phát triển NLTN cũng kích thích hứng thú của HS, giúp các em mở rộng kiến thức và phát triển toàn diện. Các TN về phần Sóng ánh sáng ở các trường đều có trang bị các bộ thí nghiệm: TSAS, GTAS. Nhưng do thời lượng của tiết học nội khoá, GV chỉ giới thiệu chức năng của bộ TN đó, cho HS quan sát "mô hình" mà không tiến hành TN, GV chủ yếu chỉ mô tả thí nghiệm bằng lời nói và hình vẽ. Việc dạy và học “chay” khiến học sinh thụ động, không hiểu rõ bản chất và chỉ cho học sinh cái nhìn mơ hồ về hiện tượng vật lí. Kiến thức HS thu nhận được xa rời thực tế, việc học trở nên khô khan, khăn tiếp nhận, ghi nhớ. Đa số GV đều nhận định, nếu sử dụng được các phương pháp dạy học phát triển năng lực cho học sinh sẽ kích thích được sự say mê, hứng thú, sáng tạo, góp phần phát triển các năng lực cho HS trong học tập Vật lí. Chương 2 TỔ CHỨC DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC VỀ “SÓNG ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 12 THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM 2.1. Nội dung kiến thức về “Sóng ánh sáng” Vật lí 12 trong chương trình Vật lí phổ thông Tiến trình hình thành và phát triển kiến thức về “Sóng ánh sáng” như sau: SÓNG ÁNH SÁNG Đo bước sóng bằng phương pháp giao thoa QP liên tục QP liên tục QP liên tục Tán sắc ánh sáng Nhiễu xạ ánh sáng Giao thao ánh sáng Máy quang phổ Các loại quang phổ Thang sóng điện từ Sóng vô tuyến Tia hồng ngoại AS nhìn thấy Tia X Tia tử ngoại Tia gamma 2.2. Xây dựng các cấu trúc thí nghiệm về “Sóng ánh sáng” Vật lí 12 theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm. Trong quá trình dạy học kiến thức về Sóng ánh sáng, bên cạnh việc tiếp thu, vận dụng các kiến thức, học sinh còn được phát triển các năng lực thực nghiệm trong quá trình học tập. Để phù hợp với mục tiêu đặt ra với thời gian chuẩn bị không dài nên tôi lựa chọn xây dựng, tổ chức dạy học các kiến thức sóng ánh sáng đó là TSAS, NXAS, GTAS. 2.2.1. Cải tiến các bộ thí nghiệm trong dạy học các kiến thức về “Sóng ánh sáng” Vật lí 12 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh Bộ thí nghiệm chồng chập ánh sáng: - Gồm hai thiết bị chính: đĩa màu và động cơ làm quay đĩa màu. - Chế tạo đĩa màu: Dùng 1 tấm bìa carton tròn, in một tờ giấy màu có một hình tròn chia thành 7 phần tương ứng có 7 màu từ đỏ đến tím và dán lên tấm bìa carton tròn. - Động cơ: Chúng tôi sử dụng loại động cơ 12V. Hình 2.6. Bộ thí nghiệm tổng hợp ánh sáng trắng Bộ thí nghiệm nhiễu xạ ánh sáng: - Gồm các thiết bị chính: Đèn laze đỏ, khe hẹp, màn quan sát, giá đỡ. - Đèn laze đỏ và giá đỡ chúng tôi lấy từ phòng thí nghiệm của trường. - Khe hẹp chúng tôi chế tạo bằng phương pháp cắt CNC vật liệu nhôm. - Màn quan sát chúng tôi chế tạo 2 loại màn bằng vật liệu ALU kết hợp với giấy can và giấy decan đen nhám. Hình 2.7. Các dụng cụ cải tiến trong bộ thí nghiệm NXAS Bộ thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Young - Gồm các thiết bị chính: Đèn laze đỏ, laze xanh, khe Young, màn quan sát, giá đỡ. - Đèn laze đỏ và giá đỡ chúng tôi lấy từ phòng thí nghiệm của trường. - Đèn laze xanh chúng tôi đã tiến hành mua trên thị trường loại có công suất nhỏ (5mW) và cải tiến lại sử dụng nguồn điện 3V. - Khe Young chúng tôi chế tạo bằng phương pháp cắt CNC vật liệu nhôm và các thanh thép mỏng có bề dày khác nhau. - Màn quan sát thì chúng rôi sử dụng màn quan sát đã chế tạo trong TN NXAS. Hình 2.8. Các dụng cụ cải tiến trong bộ thí nghiệm GTAS 2.2.2. Các thí nghiệm được tiến hành với các bộ thí nghiệm đã được cải tiến nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của HS Thí nghiệm tổng hợp ánh sáng trắng Mục đích thí nghiệm: Chứng tỏ ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc bằng cách tổng hợp ánh sáng trắng từ các ánh sáng đơn sắc. Bố trí thí nghiệm: Phương án thí nghiệm: Dùng tấm bìa carton tròn chia làm 7 phần tương ứng có 7 màu từ đỏ đến tím được gắn vào trục động cơ. Quay tấm bìa với tốc độ đủ lớn. Quan sát ánh sáng phản xạ từ tấm bìa và nhận xét. Kết quả: Ánh sáng phản xạ quan sát được từ tấm bìa là ánh sáng trắng. Kết luận: Ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc. Nhận xét: Với phương án thí nghiệm này, HS sẽ phát triển NLTN ở các hành vi là phát biểu được vấn đề cần nghiên cứu, đề xuất , lựa chọn được giả thuyết, đề xuất và lựa chọn phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết dưới sự giúp đỡ của GV. Với mục đích cho HS làm quen với phương pháp mới nên các chỉ số hành vi của NLTN ở mức độ 1,2. Thí nghiệm nhiễu xạ ánh sáng: Mục đích thí nghiệm: Kiểm tra đường truyền của tia sáng so với sự truyền thẳng khi gặp vật cản. Bố trí thí nghiệm: Phương án thí nghiệm: Chiếu ánh sáng đơn sắc qua một khe hẹp, đo bề rộng vùng sáng so với bề rộng khe hẹp và kết luận về đường đi của tia sáng. Kết quả: Với bề rộng khe hẹp là 0,1mm, khoảng cách từ khe hẹp đến màn quan sát là 1m, thì bề rộng chùm sáng trên màn quan sát thu được là 3,5mm. Kết luận: Hiện tượng NXAS là hiện tượng lệch phương truyền so với sự truyền thẳng của tia sáng khi gặp vật cản. Nhận xét: Với phương án thí nghiệm này, HS sẽ phát triển NLTN ở các hành vi phát biểu vấn đề cần nghiên cứu, đề xuất và lựa chọn được giả thuyết với chỉ số ở mức độ 4, các hành vi đề xuất phương án thí nghiệm, lựa chọn được phương án khả dĩ kiểm tra giả thuyết và lập kế hoạch thực hiện với các chỉ số ở mức độ 2,3. Thí nghiệm giao thoa ánh sáng: Mục đích thí nghiệm: Khảo sát hiện tượng GTAS đơn sắc với khe Young. Bố trí thí nghiệm: Phương án thí nghiệm: Chiếu ánh sáng đơn sắc qua khe Young, quan sát ánh sáng thu được trên màn đặt sau khe Young. Kết quả: Trên màn xuất hiện các vân sáng xen kẽ vân tối. Chứng tỏ có hiện tượng giao thoa với ánh sáng. Kết luận: Hiện tượng GTAS có xảy ra với ánh sáng. Chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng. Kết quả GTAS tạo thành những vân sáng vân tối xen kẽ nhau. Nhận xét: Với phương án thí nghiệm này, HS sẽ phát triển NLTN ở các hành vi tự nêu được giả thuyết của hiện tượng, kết hợp kiến thức phần sóng cơ và quan sát thí nghiệm giải thích được hiện tượng giao thoa sóng ánh sáng. Các chỉ số hành vi NLTN đề xuất và lựa chọn giả thuyết đạt mức độ 4, chỉ số hành vi của đề xuất và lựa chọn phương án thí nghiệm, lập kế hoạch tiến hành thí nghiệm ở mức độ 3,4. Thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của khoảng vân i theo D, a, l: Mục đích thí nghiệm: Khảo sát sự phụ thuộc của i theo D, a, l. Viết hệ thức liên hệ giữa các đại lượng. Bố trí thí nghiệm: Phương án thí nghiệm: - Khảo sát sự phụ thuộc của i theo D: Chiếu chùm sáng đơn sắc có bước sóng l không đổi qua khe Young có a không đổi. Thay đổi khoáng cách D từ khe young đến màn quan sát, sử dụng thước kẹp đo i trong các trường hợp tương ứng. Lập bảng giá trị i và D trong các trường hợp, nhận xét mối quan hệ và rút ra kết luận. - Khảo sát sự phụ thuộc của i theo l: Giữ không đổi khoảng cách D từ khe Young đến màn quan sát và khoảng cách a của khe Young. Chiếu các chùm sáng có l khác nhau qua khe Young, sử dụng thước kẹp đo i trong các trường hợp tương ứng. Lập bảng giá trị i và l trong các trường hợp, nhận xét mối quan hệ và rút ra kết luận. - Khảo sát sự phụ thuộc của i theo a: Giữ không đổi khoảng cách D từ khe Young đến màn quan sát và bước sóng l ánh sáng chiếu khe Young. Thay đổi khoảng cách a của khe Young và đo giá trị i tương ứng. Lập bảng giá trị i và a trong các trường hợp, nhận xét mối quan hệ và rút ra kết luận. Kết quả: - Khảo sát sự phụ thuộc của i vào D: a = 0,15 (mm); l = 650 (nm) Lần đo D (m) i (mm) i/D 1 0,5 2,25 4,5.10-3 2 0,55 2,55 4,64.10-3 3 0,6 2,71 4,52.10-3 4 0,65 3,02 4,65.10-3 5 0,7 3,21 4,59.10-3 6 0,75 3,49 4,65.10-3 7 0,8 3,7 4,63.10-3 Bảng 2.2. Bảng số liệu khảo sát sự phụ thuộc i theo D. Phân tích kết quả: Từ bảng số liệu ta thấy D tăng i tăng. Tỉ số với phần trăm sai số là 0,9%. Với sai số cho phép có thể coi không đổi. Kết luận:Khi a và l không đổi , i tỉ lệ thuận với D.Tỉ số với k là hằng số. - Khảo sát sự phụ thuộc của i vào l a = 0,15 (mm); D = 1 (m) Lần đo l (nm) i (mm) i/l 1 532 3,68 6,91.103 2 650 4,56 7,02.103 TB 6,97.103 Bảng 2.3. Bảng số liệu khảo sát sự phụ thuộc i theo l. Phân tích kết quả: Từ bảng số liệu ta thấy D tăng i tăng. Tỉ số với phần trăm sai số là 0,8%. Với sai số cho phép có thể coi không đổi. Kết luận: Khi D và a không đổi,i tỉ lệ thuận với l.Tỉ số với n là hằng số. - Khảo sát sự phụ thuộc của i vào a D = 1 (m); l = 650 (nm) Lần đo a (mm) i (mm) i.a 1 0,12 4,8 0,58.10-6 2 0,15 4,56 0,68.10-6 3 0,2 3,19 0,64.10-6 4 0,25 2,47 0,62.10-6 5 0,3 2,09 0,62.10-6 TB 0,63.10-6 Bảng 2.4. Bảng số liệu khảo sát sự phụ thuộc i theo a. Phân tích kết quả: Từ bảng số liệu ta thấy D tăng i tăng. Tích với phần trăm sai số là 4,12%. Với sai số cho phép có thể coi không đổi. Kết luận: Khi D và l không đổi thì i tỉ lệ nghịch với a. Tích với m là hằng số. Kết luận chung: Khoảng vân i tỉ lệ thuận với D và l, tỉ lệ nghịch với a. Hệ thức liên hệ: Nhận xét: Với việc thực hiện lần lượt các phương án thí nghiệm, HS sẽ phát triển NLTN qua mỗi lần thực hiện các hành vi của NLTN sẽ tăng dần lên và đạt mức độ 4 ở nhiều hành vi như: ở các hành vi như phát biểu được vấn đề cần nghiên cứu, dự đoán, nêu và lựa chọn được giả thuyết, đề xuất và lựa chọn được phương án thí nghiệm khả dĩ kiểm tra giả thuyết, lập được kế hoạch tiến hành thí nghiệm với các chỉ số hành vi ở mức cao 3,4; các chỉ số hành vi của tiến hành phương án thí nghiệm, thu thập, xử lý kết quả, rút ra kết luận biện luận, vận dụng liên hệ, phát hiện vấn đề mới tăng dần qua các thí nghiệm tiến hành từ mức 2 và đạt kết quả cao nhất ở mức 4 sau khi thực hiện xong các thí nghiệm. Như vậy, với việc cho HS tìm hiểu và thực hiện các thí nghiệm này sẽ giúp cho chỉ số hành vi NLTN của HS sẽ phát triển dần lên từ mức độ 1 (thấp nhất) cho đến mức độ 4 (cao nhất). Qua đó NLTN được phát triển với các giai đoạn: Xác định vấn đề cần nghiên cứu và đưa ra các dự đoán, giả thuyết, hệ quả suy luận lí thuyết. Thiết kế các phương án thí nghiệm Tiến hành phương án thí nghiệm đã thiết kế Xử lí, phân tích và trình bày kết quả, rút ra kết luận Với từng giai đoạn, NLTN của HS được phát triển theo các mức độ tăng dần. GV hỗ trợ HS khi cần thiết, hỗ trợ trực tiếp hay qua các mạng xã hội. 2.2.3. Nội dung chuẩn bị 2.2.3.1. Chuẩn bị của Giáo viên - GV xây dựng kế hoạch thiết kế các bài học đối với các kiến thức về sóng ánh sáng, các thí nghiệm sao cho HS có thể vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết vấn đề có trong bài học, đặc biệt các bài học này cần phát triển được NLTN của HS. - GV cần xem lại HS đã được học kiến thức nào về ánh sáng, các thí nghiệm đã được học ở các lớp dưới. - Các thí nghiệm về Sóng ánh sáng đã được cải tiến. 2.2.3.2. Chuẩn bị của học sinh - Ôn lại và nghiên cứu các tài liệu mà GV đã cung cấp, tìm kiếm thông tin về các kiến thức phần Sóng ánh sáng. - Hs cũng cần tìm hiểu về NLTN, các thí nghiệm liên quan qua các kênh thông tin khác nhau như các tài liệu GV cung cấp và internet - Hs cần sẵn sàng tham gia các hoạt động mà GV đưa ra, sẵn sàng tham gia hoạt động nhóm, tích cực, chủ động, sáng tạo, động lập, tự chủ giải quyết các nhiệm vụ, sẵn sàng chia sẻ, giúp đỡ, tìm kiếm sự hỗ trợ - Hs chuẩn bị sẵn tâm thế, tích cực tham gia thảo luận, thuyết trình trước lớp. - Hs chuẩn bị các phương án chế tạo các thiết bị đơn giản và vật mẫu. 2.2.4. Tiến trình xây dựng kiến thức khoa học về “Sóng ánh sáng” Vật lí 12 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh 2.2.4.1. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức phần Tán sắc ánh sáng 1. Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết Trong những ngày hè, sau những cơn mưa rào trên nền trời thường xuất hiện một dải cầu vồng với nhiều màu sắc vắt ngang qua vòm trời. Thí nghiệm: Thí nghiệm về sự TSAS Ánh sáng từ đèn, sau khi qua lăng kính sẽ không những bị lệch về phía đáy lăng kính mà còn bị tách thành nhiều chùm sáng khác nhau theo thứ tự: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Chùm ánh sáng đỏ bị lệch ít nhất, chùm ánh sáng tím bị lệch nhiều nhất. 2. Phát biểu vấn đề cần giải quyết Nguyên nhân nào đã làm cho chùm ánh sáng trắng khi đi qua lăng kính không những bị lệch về đáy lăng kính mà còn bị tách thành nhiều chùm sáng có màu khác nhau? 3. Giải quyết vấn đề 3.1. Đề xuất giả thuyết 1 Giả thuyết 1: Thủy tinh làm đổi màu ánh sáng chiếu vào nó. 3.2. Kiểm tra tính đúng đăn của giả thuyết 1 3.2.1. Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ thí nghiệm Ánh sáng đơn sắc qua lăng kính bị đổi màu. 3.2.2. Thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra Dụng cụ thí nghiệm: Nguồn sáng đơn sắc, lăng kính, màn quan sát.. Phương án thí nghiệm: Chiếu xiên góc ánh sáng từ nguồn sáng đơn sắc laze qua qua lăng kính, đặt màn quan sát hứng chùm tia ló ra khỏi lăng kính. Tiến hành thí nghiệm: Quan sát đường đi của tia đơn sắc qua lăng kính và màu của tia ló ra khỏi lăng kính. Kết quả: Tia ló lệch về đáy lăng kính hơn tia tới. Tia đơn sắc qua lăng kính không đổi màu. Giả thuyết 1 chưa chính xác. 3.3. Đề xuất giả thuyết 2 Giả thuyết 2: ánh sáng trắng là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc Chiết suất của thủy tinh có giá trị khác nhau với mỗi ánh sáng đơn sắc khác nhau. 3.4. Kiểm tra tính đúng đăn của giả thuyết 2 3.4.1. Xác định nội dung cần kiểm nghiệm nhờ thí nghiệm Ánh sáng trắng là tập hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc khác nhau. 3.4.2. Thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra Dụng cụ thí nghiệm: Tấm bìa hình tròn có trục quay chia thành 7 phần mỗi phần sơn một màu đơn sắc từ đỏ đên tím; động cơ điện. Phương án thí nghiệm: Quay tấm bìa và quan sát màu tấm bìa khi đó. Tiến hành thí nghiệm: Cho động cơ hoạt động, tấm bìa quay. Kết quả: Khi tấm bìa quay với tốc độ đủ lớn, quan sát thấy tấm bìa có màu trắng. 3.4.3. Suy luận lý thuyết về chiết suất của thủy tinh với mỗi ánh sáng đơn sắc khác nhau có giá trị khác nhau. Ta thấy chùm tia ló ra khỏi lăng kính gồm nhiều chùm tia đơn sắc khác nhau và góc lệch D của mỗi chùm tia khác nhau theo thứ tự: Dđỏ < Dcam < ...< Dtím Mà với lăng kính có góc A nhỏ nên rõ ràng n của mỗi tia đơn sắc khác nhau phải có giá trị khác nhau theo thứ tự: nđỏ < ncam < ....<ntím. 4. Kết luận: - Hiện tượng chùm sáng trắng khi đi qua lăng kính không những bị lệch về phía đáy lăng kính mà còn bị phân tách thành nhiều chùm ánh sáng có màu khác nhau theo thứ tự: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím gọi là sự TSAS. Dải màu thu được gọi là quang phổ ánh sáng trắng. - Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính. - Ánh sáng trắng là tập hợp của các ánh sáng đơn sắc khác nhau. 2.2.4.2. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến th
Tài liệu đính kèm:
- skkn_to_chuc_day_hoc_cac_thi_nghiem_ve_song_anh_sang_vat_li.doc