Dạy học ứng dụng công nghệ thông tin hiện đại

Chia sẻ: Nguyen Hoang Phuong Uyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:41

Thêm vào BST

Báo xấu

339
lượt xem 113
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo dành cho học sinh, sinh viên và giáo viên - Các phương pháp Dạy học ứng dụng công nghệ thông tin hiện đại. Phương pháp giáo dục (hay còn gọi là phương pháp dạy học, phương pháp giảng dạy, giáo dục học, sư phạm) là cách thức sử dụng các nguồn lực trong giáo dục như giáo viên, trường lớp, dụng cụ học tập, các phương tiện vật chất để giáo dục người học.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Dạy học ứng dụng công nghệ thông tin hiện đại

Tr−êng §¹i häc Vinh Khoa sau ® o t¹o ®¹i häc *** §Ò t i: TiÕp cËn D¹y häc øng dông c¸c thiÕt bÞ hiÖn ®¹i. Gi¸o viªn h−íng dÉn: PGS.TS: NguyÔn Quang L¹c C¸c th nh viªn nhãm tiÕp cËn 4 (Cao häc 15 PP Lý): 1. Ng« Sü Ho ng - Nhãm tr−ëng (0912369682) 2. NguyÔn Nh− Phóc - Th− ký 3. KiÒu ThÞ Hång Xoan 4. TrÇn V¨n T i 5. NguyÔn ThÞ H©n 6. NguyÔn Xu©n Vinh Vinh, ng y 14/06/2008
Môc lôc I. C¬ së lÝ luËn chung. II. øng dông thiÕt bÞ hiÖn ®¹i trong d¹y häc . 1. Phim häc tËp. 1.1 Chøc n¨ng cña phim häc tËp trong d¹y häc vËt lý. 1.2. C¸c lo¹i phim häc tËp 1.3 C¸c tr−êng hîp cÇn thiÕt sö dông phim häc tËp 1.4 Ph−¬ng ph¸p sö dông phim häc tËp trong d¹y häc vËt lý 2. Dao ®éng kÝ ®iÖn tö. 2.1. CÊu t¹o v nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö 2.2. Sö dông dao ®éng kÝ ®iÖn tö trong d¹y häc vËt lÝ 3. M¸y vi tÝnh trong d¹y häc. 3.1 Môc ®Ých cña viÖc ®−a TBKTH§ v o d¹y häc 3.2 C¸c d¹ng øng dông cña m¸y tÝnh trong d¹y häc VËt lý 3.2.1 Minh ho¹ v tr×nh b y kiÕn thøc: 3.2.2. X©y dùng m« h×nh cho c¸c qu¸ tr×nh: 3.2.4. ThÝ nghiÖm ®−îc hé trî bëi m¸y tÝnh: 3.2.5. ¤n tËp kiÓm tra ®¸nh gi¸ v tù ®¸nh gi¸ . III. S¶n phÈm. Gi¸o ¸n 1. ChuyÓn ®éng c¬ ( vËt lý líp 10 n©ng cao) 2. Ph¶n x¹ to n phÇn ( vËt lý 11 n©ng cao ) 3. HiÖn t−îng sãng trong c¬ häc IV. KÕt qu¶ øng dông v h−íng ph¸t triÓn. 2
I. C¬ së lÝ luËn. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, viÖc ®æi míi c«ng t¸c gi¸o dôc diÔn ra rÊt s«i ®éng trªn thÕ giíi v ë n−íc ta. Sù nghiÖp c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt n−íc ta ®ßi hái ng nh gi¸o dôc ph¶i ®æi míi ®ång bé c¶ môc ®Ých, néi dung, ph−¬ng ph¸p v ph−¬ng tiÖn d¹y häc. Trªn c¬ së tiÕp thu nh÷ng th nh tùu míi cña khoa häc gi¸o dôc trªn thÕ giíi v ph¸t huy nh÷ng th nh tùu ® ®¹t ®−îc cña nÒn gi¸o dôc n−íc nh , c¸c gi¶i ph¸p ®Ò ra ph¶i võa theo kÞp sù ph¸t triÓn chung cña khoa häc gi¸o dôc trªn thÕ giíi v võa phï hîp víi ®iÒu kiÖn cô thÓ cña n−íc ta sao cho kh¶ thi v hiÖu qu¶. Vai trß cña c¸c ph−¬ng tiÖn kü thuËt trong viÖc gi¶ng d¹y m«n vËt lý: Mét trong nh÷ng vÊn ®Ò trung t©m cña khoa ph−¬ng ph¸p gi¶ng d¹y hiÖn ®¹i l t×m kiÕm nh÷ng ph−¬ng thøc míi cã hiÖu qu¶ h¬n ®Ó truyÒn ®¹t kiÕn thøc, cho phÐp cung cÊp cho häc sinh th«ng tin ®Çy ®ñ v chÝnh x¸c h¬n vÒ hiÖn t−îng ®ang häc, v cã t¸c dông ®Èy nhanh QTDH l m cho QTDH ®−îc dÔ d ng h¬n. ViÖc gi¶i quyÕt vÊn ®Ò n y cã liªn quan ®Õn viÖc sö dông réng r i trong qu¸ tr×nh häc tËp : vÝ dô phim häc tËp, v« tuyÕn ®iÖn, b¨ng ghi ©m, v« tuyÕn truyÒn h×nh, dao ®éng kÝ ®iÖn tö, m¸y vi tÝnh ... TÊt c¶ c¸c ph−¬ng tiÖn kü thuËt l nh÷ng c«ng cô trong tay ng−êi gi¸o viªn, tr−íc ®©y hiÖn nay v c¶ sau n y n÷a, gi¸o viªn ch¼ng nh÷ng l nguån tri thøc, ng−êi l nh ®¹o QTDH m cßn l ng−êi gi¸o dôc, ng−êi gi¸o viªn vÉn lu«n lu«n l nh©n vËt trung t©m cña QTDH phøc t¹p v ®a d¹ng. ViÖc sö dông c¸c ph−¬ng tiÖn kü thuËt hiÖn ®¹i trong QTGD- DH cã nh÷ng chøc n¨ng sau: - T¹o ®éng c¬ häc tËp, kÝch thÝc høng thó nhËn thøc cña häc sinh. Cung cÊp cho häc sinh th«ng tin ® y ®ñ h¬n v chÝnh x¸c v phong phó h¬n vÒ hiÖn t−îng ®ang häc. 3
- Sö dông thiÕt bÞ d¹y häc ®Ó h×nh th nh kiÕn thøc, kü n¨ng míi - N©ng cao tÝnh trùc quan cña d¹y häc v l m cho nh÷ng t i liÖu khã trë nªn dÔ tiÕp thu. - N©ng cao hiÖu qu¶ d¹y häc, ®Èy nhanh tèc ®é häc v ghi nhí t i liÖu trong nh÷ng thêi h¹n nhÊt ®Þnh . - Gi¶i phãng gi¸o viªn khái mét khèi l−îng lín nh÷ng c«ng viÖc thuÇn tóy ( thuyÕt tr×nh, ghi b¶ng, m« t¶ sù vËt hiÖn t−îng thÝ nghiÖm ....) v t¹o ®iÒu kiÖn cho gi¸o viªn d nh nhiÒu thêi gian h¬n cho ho¹t ®éng s¸ng t¹o. - Cho phÐp kiÓm tra mét c¸ch cã hÖ thèng viÖc häc tËp cña häc sinh ( kiÓm tra kü n¨ng - kü x¶o, kiÕn thøc, ....). - Gãp phÇn ph¸t triÓn n¨ng lùc nhËn thøc cña häc sinh, cña ph−¬ng tiÖn d¹y häc ®−îc thÓ hiÖn râ nhÊt trong viÖc tæ chøc cho häc sinh tiÕn h nh víi c¸c thiÕt bÞ thÝ nghiÖm thùc h nh. - T¹o kh¶ n¨ng tæ chøc s¸t h¹ch kiÕn thøc häc sinh ®−îc chÝnh x¸c h¬n ( vÝ dô: thi tr¾c nghiÖm, kiÓm tra tr¾c nghÖm, ®¶o ®Ò thi tr¾c nghiÖm, chÊm thi tr¾c nghiÖm). - Gãp phÇn v o viÖc thùc hiÖn mét trong nh÷ng nhiÖm vô cña d¹y häc vËt lý l ph¸t triÓn tèi −u nh©n c¸ch cña häc sinh. II. øng dông c¸c thiÕt bÞ hiÖn ®¹i trong d¹y häc 1. Phim häc tËp. 1.1 Chøc n¨ng cña phim häc tËp trong d¹y häc vËt lý. Phim häc tËp gióp thu nhËn thÕ giíi tù nhiªn v o líp häc, xãa bá nh÷ng h¹n hÑp vÒ mÆt kh«ng gian cña líp häc v vÒ mÆt thêi gian cña giê häc. - Nhê c¸c cuèn phim ®−îc quay tr−íc häc sinh quan s¸t víi tèc ®é mong muèn hoÆc cã thÓ l m dõng l¹i c¸c h×nh ¶nh, häc sinh quan s¸t ®−îc râ r ng c¸c hiªn t−îng, c¸c qu¸ tr×nh vËt lý ® ®−îc phãng ®¹i hoÆc thu nhá mét c¸ch tèi −u, l m cho häc sinh cã nh÷ng biÓu t−îng ®óng ®¾n vÒ chóng. - ViÖc sö dông c¸c kh¶ n¨ng cña sù ®å häa ( ®¸nh dÊu, ®ãng khung, t« m u, ®å thÞ . . . ) kÕt hîp h i hßa víi c¸c tÝn hiÖu ©m 4
thanh v sù thuyÕt minh phim kh«ng nh÷ng t¹o ë häc sinh nh÷ng hiÓu tèt h¬n vÒ ®èi t−îng nghiªn cøu m cßn mang tÝnh trùc quan v hiÖu qu¶ xóc c¶m cña ph−¬ng tiÖn d¹y häc. - Phim häc tËp cã thÓ ®−îc sö dông ë tÊt c¶ c¸c QTDH nh−: t¹o ®éng c¬ häc tËp, ®Ò xuÊt vÊn ®Ò nghiªn cøu, nghiªn cøu kiÕn thøc míi, cñng cè trong líp häc v ngo i líp häc, trong v ngo i giê häc chÝnh khãa. 1.2. C¸c lo¹i phim häc tËp - Sö dông phim ®Ìn chiÕu vÒ c¸c ph−¬ng ph¸p ®o trong vËt lý. C¸c lo¹i ®éng c¬ nhiÖt, vÒ s¶n xuÊt v truyÒn t¶i ®iÖn n¨ng, vÒ cÇu vång v vÒ c¸c øng dông cña vËt lý h¹t nh©n. - Phim chiÕu bãng bao gåm phim quay c¸c c¶nh thËt v phim ho¹t h×nh - øng dông phim vÒ buång Yuynx¬n, vÒ sù dÉn ®iÖn trong chÊt b¸n dÉn. - Phim v« tuyÕn truyÒn h×nh. - øng dông phim vÒ dao ®éng c¬ häc, vÒ c¶m øng ®iÖn tõ, vÒ sãng c¬ häc, sãng ®iÖn tõ. - Phim trªn b¨ng video. - Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y viÖc sö dông nh÷ng b¨ng video ng y c ng réng r i trong d¹y häc vËt lý ë tr−êng THPT v× nh÷ng lÝ do sau: + Sö dông m¸y sang v ph¸t b¨ng h×nh hoÆc m¸y thu v ph¸t b¨ng h×nh dÔ d ng h¬n so víi viÖc sö dông m¸y quay phim nhùa, gi¸ th nh kinh tÕ h¬n v× vËy gi¸o viªn cã thÓ tù qua b¨ng h×nh hoÆc sao b¨ng. do hai thÕt bÞ n y cã chÕ ®é l m cho h×nh ¶nh ®øng yªn nªn c¸c giai ®o¹n trong hiÖn t−îng vËt lý cã thÓ cho dõng l¹i ë bÊt k× thêi ®iÓm n o, t¹o ®iÒu kiÖn cho häc sinh quan s¸t râ r ng hiÖn t−îng. + Néi dung cña c¸c cuèn b¨ng video ghi h×nh, c¸c qu¸ tr×nh vËt lÝ thùc còng cã thÓ d−îc ph©n tÝch nhê mét sè thiÕt bÞ ghÐp nèi víi m¸y vi tÝnh v phÇn mÒm t−¬ng øng, t¹o thuËn lîi h¬n trong c¸c nghiªn cøu qu¸ tr×nh vËt lý. 5
1.3 C¸c tr−êng hîp cÇn thiÕt sö dông phim häc tËp C¸c lo¹i phim häc tËp nãi trªn ®−îc sö dông trong c¶ tr−êng hîp sau: - Khi nghiªn cøu c¸c ®èi t−îng, hiÖn t−îng vËt lý kh«ng quan s¸t ®−îc hoÆc ®o ®¹c trùc tiÕp ®−îc do chóng qu¸ nhá hoÆc qu¸ to. VÝ dô: khi nghiªn cøu cÊu tróc cña c¸c chÊt, c¸c ®èi t−îng vi m« trong c¬ chÕ dÉn ®iÖn ë c¸c m«i tr−êng kh¸c nhau, ng−êi ta th−êng sö dông phim ®Ìn chiÕu, phim chiÕu bãng ®Ó cung cÊp cho häc sinh nh÷ng biÓu t−îng cã tÝnh chÊt m« h×nh vÒ c¸c ®èi t−îng v c¸c qu¸ tr×nh vËt lý n y. - Khi nghiªn cøu sù truyÒn ©m, c¸c hiÖn t−îng ë vïng quang phæ m m¾t ng−êi kh«ng nh×n thÊy ®−îc ng−êi ta sö dông phim häc tËp ® ®−îc quay nhê kÕt hîp víi m¸y biÕn ®æi quang ®iÖn tö víi m¸y quay phim. - Khi nghiªn cøu c¸c qu¸ tr×nh vËt lý diÔn ra qu¸ nhanh. (VÝ dô: sù biÕn d¹ng cña h¹i qu¶ cÇu trong sù va ch¹m ® n håi, sù r¬i tù do) hoÆc diÔn ra qu¸ chËm (vÝ dô: hiÖn t−îng khuyÕch t¸n trong c¸c chÊt r¾n) Trong nh÷ng tr−êng hîp n y ng−êi ta cã thÓ sö dông phim chiÕu bãng, phim v« tuyÕn truyÒn h×nh hoÆc b¨ng video ® ®−îc quay v cho chóng ch¹y theo tèc ®é mong muèn ®Ó häc sinh quan s¸t ®−îc trªn h×nh ¶nh cña qu¸ tr×nh n y. - Khi nghiªn cøu c¸c hiÖn t−îng ë nh÷ng n¬i, nh÷ng thêi ®iÓm kh«ng thÓ trùc tiÕp quan s¸t ®−îc. Ng−êi ta cã thÓ sö dông phim ®Ìn chiÕu vÒ c¸c néi dung n y. Khi nghiªn cøu c¸c øng dông kü thuËt cña vËt lý nh− nguyªn t¾c ho¹t ®éng, cÊu t¹o cña m¸y ®o, c¸c m¸y phøc t¹p, nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña nh m¸y thñy ®iÖn, nh m¸y ®iÖn nguyªn tö ng−êi ta sö dông phim ®Ìn chiÕu, phim chiÕu bãng, phim chiÕu trªn v« tuyÕn truyÒn hinh. B»ng c¸ch ®−a thªm dÇn c¸c chi tiÕt v o h×nh vÏ sÏ chØ ra ®−¬c trªn phim ®Ìn chiÕu, phim chiÕu bãng, sù chuyÓn tõ s¬ ®å nguyªn lý sang cô thÓ c¸c m¸y mãc t−¬ng øng. - C¸c lo¹i phim häc tËp ®−îc sö dông khi tr×nh b ylÞch sö ph¸t triÓn mét vÊn ®Ò, ph¸t minh khoa häc v sù tiÕn bé cña khoa häc ký thuËt. Qua viÖc xem phim häc sinh thÊy ®−îc con ®−êng thu 6
nhËn c¸c kiÕn thøc trong c¸c bèi c¶nh x héi v vÞ trÝ cña c¸c nh khoa häc trong ph¸t triÓn cña vËt lý häc Lîi Ých cña viÖc sö dông phim häc tËp trong d¹y häc vËt lÝ - Phim häc tËp gióp thu nhËn thÕ giíi tù nhiªn v o líp häc, xo¸ bá nh÷ng h¹n hÑp vÒ mÆt kh«ng gian cña líp häc v vÒ mÆt thêi gian cña giê häc. - Nhê c¸c cuèn phim ®−îc quay tr−íc häc sinh víi tèc ®é mong muèn hoÆc cã thÓ l m dõng l¹i c¸c h×nh ¶nh, häc sinh quan s¸t ®−îc râ r ng c¸c hiÖn t−îng, c¸c qu¸ tr×nh vËt lÝ ® ®−îc phãng ®¹i (thu nhá) mét c¸ch tèi −u, l m cho häc sinh cã nh÷ng biÓu t−îng ®óng ®¾n vÒ chóng. - ViÖc sö dông c¸c kh¶ n¨ng cña sù ®å ho¹ (®¸nh dÊu, ®ãng khung, t« m u, s¬ ®å, ®å thÞ), kÕt hîp h i ho víi c¸c tÝn hiÖu ©m thanh v sù thuyÕt minh phim kh«ng nh÷ng t¹o ë häc sinh nh÷ng biÓu t−îng tèt h¬n vÒ ®èi t−îng nghiªn cøu m cßn l m t¨ng tÝnh trùc quan v hiÖu qu¶ xóc c¶m cña ph−¬ng tiÖn d¹y häc. - Phim häc tËp cã thÓ ®−îc sö dông ë tÊt c¶ c¸c giai ®o¹n cña qu¸ tr×nh d¹y häc (t¹o ®éng c¬ häc tËp, ®Ò xuÊt vÊn ®Ò nghiªn cøu, nghiªn cøu kiÕn thøc míi, cñng cè), ë trong líp häc v ngo i líp häc, trong v ngo i giê häc chÝnh kho¸. 1.4 Ph−¬ng ph¸p sö dông phim häc tËp trong d¹y häc vËt lý a. Gi¸o viªn cÇn c¨n cø v o môc ®Ých sö dông, néi dung cuèn phim ®Ó ®Þnh ra nh÷ng biÖn ph¸p s− ph¹m thÝch hîp nh»m l m t¨ng hiÖu qu¶ cña cuèn phim ®èi víi häc sinh. 7
b. C¸c giai ®o¹n l m viÖc chñ yÕu cña gi¸o viªn víi phim häc tËp 1. §Æt kÕ ho¹ch sö dông phim häc tËp trong kÕ ho¹ch d¹y häc tæng thÓ mét ch−¬ng, mét phÇn cô thÓ(sö dông lóc n o?nh»m ®¹t ®−îc môc ®Ých g× vÒ mÆt lý luËn d¹y häc?) 2. C¸c c«ng viÖc chuÈn bÞ víi häc sinh tr−íc khi sö dông phim - Giao cho häc sinh nhiÖm vô «n tËp ë nh nh÷ng kiÕn thøc cÇn thiÕt ®Ó cã thÓ hiÓu ®−îc néi dung phim. - Tr−íc khi chiÕu phim ®Ó ®Þnh h−íng sù chó ý cña häc sinh v o néi dung c¬ b¶n cña cuèn phim, gi¸o viªn cÇn giao nhiÖm vô cho häc sinh sau khi ho n th nh xem phim. 3. Trong khi xem phim gi¸o viªn cÇn quan s¸t v ®−a ra nh÷ng gîi ý nhá h−íng sù chó ý cña häc sinh v o c¸i c¬ b¶n. 4. §¸nh gi¸ hiÖu qu¶ phim häc tËp. - Sau khi häc sinh xem phim cÇn cho häc sinh nghØ gi¶i lao ng¾n ®Ó tri gi¸c l¹i c¸i ® nghe, ® xem. - ViÖc ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶, viÖc sö dông phim cã thÓ ngay sau khi xem phim hoÆc sau giê häc. - HiÖu qu¶ sö dông phim ®−îc ®¸nh gi¸ th«ng qua tr¶ lêi c¸c c©u hái nªu ra lóc ®Çu. 2. Dao ®éng kÝ ®iÖn tö Dao ®éng kÝ ®iÖn tö l mét thiÕt bÞ ®o l−êng ®a chøc n¨ng hiÓn thÞ kÕt qu¶ ®o d−íi d¹ng ®å thÞ trªn m n s¸ng (m n h×nh) cã thÓ quan s¸t b»ng m¾t ®−îc. HiÖn nay, dao ®éng kÝ ®iÖn tö l mét trong c¸c thiÕt bÞ cã thÓ hç trî nhiÒu trong c¸c thÝ nghiÖm nghiªn cøu vÒ c¸c dao ®éng ®iÖn, dßng ®iÖn xoay chiÒu, dao ®éng v sãng ®iÖn tõ... ë ch−¬ng tr×nh vËt lÝ phæ th«ng. Dao ®éng kÝ ®iÖn tö dïng trong tr−êng phæ th«ng hiÖn nay cã 2 lo¹i: dao ®éng kÝ ®iÖn tö mét chïm tia v dao ®éng kÝ 8
®iÖn tö hai chïm tia. Sau ®©y, sÏ tr×nh b y cÊu t¹o v nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña hai lo¹i dao ®éng kÝ ®iÖn tö ®ã. 2.1. CÊu t¹o v nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö a. Dao ®éng kÝ ®iÖn tö mét chïm tia Dao ®éng kÝ ®iÖn tö mét chïm tia l dao ®éng kÝ ®iÖn tö chØ t¹o ra mét chïm tia ®iÖn tö. S¬ ®å khèi cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö mét chïm tia ®¬n gi¶n ®−îc tr×nh b y trªn H×nh 30. Nã gåm mét ®Ìn hiÖn sãng, bé khuÕch ®¹i däc Y, bé khuÕch ®¹i ngang X, bé t¹o quÐt r¨ng c−a v bé nguån cung cÊp ®iÖn cho to n bé dao ®éng kÝ ®iÖn tö. H×nh 30. S¬ ®å khèi cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö mét chïm tia Trong s¬ ®å n y, ®Ìn hiÖn sãng l bé phËn quan träng nhÊt cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö, nã ®−îc vÏ trªn H×nh 31. 9
H×nh 31. CÊu t¹o cña ®Ìn hiÖn sãng trong dao ®éng kÝ ®iÖn tö §Ìn hiÖn sãng gåm cã sîi ®èt f, catèt C, l−íi G, anèt A1, anèt A2, phiÕn l¸i tia däc PY, phiÕn l¸i tia ngang PX, m n s¸ng v bé nguån cung cÊp ®iÖn cho to n bé m¸y. Sîi ®èt f ®−îc ®èt nãng nhê mét hiÖu ®iÖn thÕ v l m c¸c ªlectr«n bøt ra. L−íi G cã d¹ng h×nh èng bao quanh catèt v cã nhiÒu lç. L−íi G n y cã ®iÖn ¸p ©m so víi catèt, ®iÖn ¸p n y kho¶ng v i chôc v«n nªn cã t¸c dông l m gi¶m tèc ®èi víi c¸c ªlectr«n bay tíi m n s¸ng. Anèt A1 cã ®iÖn ¸p d−¬ng so víi catèt. Anèt A2 cã ®iÖn ¸p d−¬ng (kho¶ng 500V tíi v i ngh×n v«n) lín h¬n ®iÖn ¸p anèt A1 v i lÇn. §iÖn ¸p d−¬ng lín cña c¸c anèt t¹o nªn ®iÖn tr−êng t¨ng tèc cña c¸c ªlectr«n bay vÒ phÝa m n víi vËn tèc rÊt lín. C¸c anèt n y cßn cã t¸c dông héi tô c¸c ªlectr«n th nh tia ªlectr«n. Song anèt A1 cã t¸c dông héi tô c¸c tia ªlectr«n nhiÒu h¬n nªn trong thùc tÕ, khi sö dông dao ®éng kÝ ®iÖn tö, xoay nóm ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p anèt A1 (tªn l nóm Focus), ta cã thÓ thay ®æi ®é héi tô (to hay nhá) cña tia ®Ëp v o m n s¸ng, l m cho vÕt s¸ng quan s¸t thÊy trªn m n nhoÌ hoÆc nÐt. 10
V× c¸c ®iÖn ¸p ®−a v o hai phiÕn Y v hai phiÕn X ph¶i lín tíi h ng tr¨m v«n míi cã thÓ ®iÒu khiÓn ®−îc tia ªlectr«n lÖch hÕt chiÒu däc v chiÒu ngang cña m n s¸ng nªn trong cÊu t¹o cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö ph¶i cã bé khuÕch ®¹i däc v bé khuÕch ®¹i ngang ®Ó khuÕch ®¹i c¸c ®iÖn ¸p ®ã tr−íc khi ®−a chóng v o hai phiÕn Y v hai phiÕn X. Cßn m n s¸ng l m n l m b»ng thuû tinh, mÆt bªn trong ®−îc phñ b»ng chÊt m nguyªn tö cña chÊt ®ã dÔ chuyÓn sang tr¹ng th¸i kÝch thÝch khi nhËn ®−îc n¨ng l−îng do c¸c ªlectr«n bay tíi truyÒn cho, ®Ó råi sau ®ã khi trë vÒ tr¹ng th¸i cò th× ph¸t ra ph«ton. Víi cÊu t¹o nh− trªn nªn nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö nh− sau: khi ®èt nãng catèt C (tøc l khi bËt m¸y), c¸c ªlectr«n ®−îc ph¸t ra. Do c¸c anèt A1 v A2 cã ®iÖn ¸p d−¬ng rÊt cao nªn kÐo c¸c ªlectr«n qua l−íi v tËp trung chóng th nh c¸c tia nhá b¾n vÒ phÝa m n s¸ng, t¹o th nh c¸c ®iÓm s¸ng m ta cã thÓ quan s¸t thÊy trªn m n. Do ®iÖn tr−êng gi÷a l−íi G v catèt cã t¸c dông l m gi¶m tèc ®èi víi nh÷ng ªlectr«n ph¸t ra tõ catèt nªn khi ®iÖn ¸p cña G c ng ©m so víi catèt th× sè ®iÖn tö bay qua lç l−íi c ng Ýt. NÕu ®iÖn ¸p ©m n y v−ît qu¸ mét giíi h¹n n o ®ã th× to n bé ®iÖn tö sau khi bay ra ®Òu bÞ ®Èy trë l¹i catèt, lóc ®ã m n h×nh ho n to n tèi. V× vËy, b»ng c¸ch ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p l−íi G nhê mét nóm gäi l nóm ®é s¸ng (Bright), ta sÏ t¹o nªn ®−îc c¸c ®é s¸ng tèi kh¸c nhau trªn m n. 11
NÕu trªn hai phiÕn Y v hai phiÕn X kh«ng cã chªnh lÖch ®iÖn ¸p, tia ªlectr«n ph¸t ra tõ catèt sau khi qua l−íi G sÏ ®−îc t¨ng tèc nhê c¸c ®iÖn ¸p d−¬ng cña c¸c anèt A1 , A2 v bay th¼ng ®Õn gi÷a t©m m n, t¹o ra chÊm s¸ng t¹i ®ã. NÕu ta nèi v o hai phiÕn Y mét tÝn hiÖu cã hiÖu ®iÖn thÕ kh«ng ®æi th× tøc kh¾c tia ®iÖn tö sÏ bÞ di chuyÓn theo chiÒu däc, nghÜa l sÏ dÞch lªn hay dÞch xuèng (dÞch vÒ phÝa b¶n cã ®iÖn ¸p cao h¬n). Lóc ®ã, trªn m n cã mét chÊm s¸ng (cao hoÆc thÊp h¬n t©m m n). B©y giê, tÝn hiÖu ®iÖn cÇn nghiªn cøu l¹i dao ®éng theo thêi gian th× chÊm s¸ng trªn m n còng sÏ dao ®éng lªn xuèng, ®óng nh− d¹ng dao ®éng cña tÝn hiÖu ®ã. Quan s¸t dao ®éng cña chÊm s¸ng trªn m n cho ta biÕt qui luËt biÕn ®æi ®iÖn ¸p cña tÝn hiÖu theo thêi gian. T−¬ng tù nh− vËy, khi ®−a v o hai phiÕn X mét hiÖu ®iÖn thÕ thay ®æi th× tia ªlectr«n l¹i bÞ dÞch sang ph¶i hay sang tr¸i. Nh−ng trong thùc tÕ, ng−êi ta ®−a v o hai phiÕn X dao ®éng kÝ ªlectr«n mét ®iÖn ¸p biÕn ®æi cã d¹ng r¨ng c−a (gäi l ®iÖn ¸p quÐt- H×nh 32 ) ®Ó c¸c tia ªlectr«n lu«n bÞ quÐt b¾t ®Çu tõ tr¸i m n h×nh sang ph¶i m n h×nh. Tíi bªn ph¶i th× tia tr−íc t¾t, tia sau l¹i xuÊt hiÖn b¾t ®Çu tõ bªn tr¸i v l¹i ®−îc quÐt sang bªn ph¶i. Ta cã thÓ ®iÒu chØnh vÞ trÝ xuÊt ph¸t v vÞ trÝ cuèi cña c¸c tia n y. 12
H×nh 32. §iÖn ¸p d¹ng r¨ng c−a Nh− vËy, khi chÞu t¸c ®éng ®ång thêi cña ®iÖn ¸p tÝn hiÖu cÇn nghiªn cøu (®Æt v o hai phiÕn Y) v ®iÖn ¸p quÐt (®Æt v o hai phiÕn X), tia ®iÖn tö sÏ vÏ trªn m n h×nh mét ®−êng cong (®å thÞ) cã d¹ng sãng m trôc tung l biªn ®é cña ®iÖn ¸p cÇn nghiªn cøu, cßn trôc ho nh l trôc thêi gian. Khi ®iÒu chØnh tÇn sè cña ®iÖn ¸p quÐt b»ng (hoÆc nhá h¬n n lÇn) tÇn sè cña tÝn hiÖu th× trªn m n h×nh cho ta mét (hoÆc n) chu kú cña tÝn hiÖu. Quan s¸t ®−êng cong trªn m n sÏ cho ta biÕt d¹ng tÝn hiÖu cÇn nghiªn cøu, t×m ra qui luËt cña nã. b. Dao ®éng kÝ ®iÖn tö hai chïm tia Trong nghiªn cøu, nhiÒu khi ta cÇn quan s¸t ®ång thêi d¹ng cña hai tÝn hiÖu mét lóc, ®Ó cã thÓ so s¸nh chóng. VÝ dô nh−: cÇn quan s¸t ®ång thêi d¹ng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn mét m¹ch ®iÖn v d¹ng cña dßng ®iÖn ®i qua m¹ch ®iÖn ®ã. Dao ®éng kÝ ®iÖn tö mét chïm tia kh«ng ®¸p øng ®−îc yªu cÇu ®ã. V× vËy, ng−êi ta ® chÕ t¹o ra dao ®éng kÝ ®iÖn tö hai chïm tia. CÊu t¹o cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö hai chïm tia kh¸c dao ®éng kÝ ®iÖn tö mét chïm tia ë èng phãng tia ®iÖn tö. Thùc chÊt ®©y l hai èng phãng tia ®iÖn tö mét chïm tia ®−îc ®Æt trong cïng mét èng thuû tinh v chung mét m n s¸ng. H×nh 33 l s¬ ®å khèi cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö hai chïm tia. 13
H×nh 33. S¬ ®å khèi cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö hai chïm tia Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö hai chïm tia gièng ho n to n nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö mét chïm tia. TÝn hiÖu cÇn nghiªn cøu thø nhÊt ®−îc ®−a v o hai phiÕn l¸i tia däc Y1, cßn tÝn hiÖu cÇn nghiªn cøu thø hai ®−îc ®−a v o hai phiÕn l¸i tia däc Y2. Cïng mét ®iÖn ¸p quÐt r¨ng c−a ®−îc t¹o ra trong m¸y ®Æt lªn ®ång thêi hai cÆp phiÕn l¸i tia ngang X1 v X2. Mçi mét trong hai catèt ph¸t ra mét chïm tia ªlectr«n ®éc lËp. Chïm tia ªlectr«n n y chÞu t¸c dông ®iÒu khiÓn cña mçi mét ®iÖn ¸p cña tÝn hiÖu cÇn ®−îc nghiªn cøu v cña ®iÖn ¸p quÐt r¨ng c−a chung. Do vËy, mçi mét tia ªlectr«n n y sÏ dao ®éng v quÐt ®éc lËp víi nhau trªn m n, t¹o th nh c¸c ®−êng cong ®éc lËp hiÓn thÞ ®ång thêi trªn m n. §Ó t¹o ®−îc sù ®ång bé ®èi víi c¸c dao ®éng (tÝn hiÖu) cÇn nghiªn cøu, ta ph¶i ®iÒu chØnh tÇn sè cña dao ®éng quÐt nhê mét nóm cã tªn viÕt trªn m¸y l TIME/ DIV. 14
Tr−íc khi tÝn hiÖu ®Æt v o hai b¶n Y1 v hai b¶n Y2 , tõng tÝn hiÖu cã thÓ ®−îc khuÕch ®¹i ®éc lËp sao cho viÖc quan s¸t ®−îc thuËn lîi b»ng c¸ch sö dông nóm CH1 VOLS/ DIV (cho tÝn hiÖu v o Y1) v nóm CH2 VOLS/ DIV (cho tÝn hiÖu v o Y2 ). HÇu hÕt c¸c dao ®éng kÝ ®iÖn tö ®ang ®−îc sö dông ng y nay l dao ®éng ký ®iÖn tö hai chïm tia. 2.2. Sö dông dao ®éng kÝ ®iÖn tö trong d¹y häc vËt lÝ HiÖn nay, dao ®éng kÝ ®iÖn tö ®−îc sö dông rÊt nhiÒu trong d¹y häc vËt lÝ v× nã cã c¸c chøc n¨ng −u viÖt sau: - Dïng ®Ó ®o nhiÒu ®¹i l−îng vËt lÝ kh¸c nhau nh−: ®iÖn trë, ®iÖn dung, ®é tù c¶m, hiÖu ®iÖn thÕ, ®é lÖch pha, tÇn sè, hÖ sè khuÕch ®¹i cña mét tÇng khuÕch ®ai hoÆc cña m¸y khuÕch ®¹i... - L m¸y ®o cã ®é chÝnh x¸c rÊt cao (v× dao ®éng kÝ ®iÖn tö cã ®iÖn trë rÊt lín). - Cã thÓ ®o ®−îc c¸c ®¹i l−îng vËt lÝ cã ®é lín kh¸ nhá (do dao ®éng kÝ ®iÖn tö cã bé khuÕch ®¹i däc kh¸ m¹nh). - Gióp ta quan s¸t ®−îc c¸c dao ®éng ®iÒu ho , dao ®éng t¾t dÇn, ®−êng ®Æc tr−ng von-ampe cña ®Ìn ®iÖn tö, tranzito... - Gióp ta quan s¸t ®−îc c¸c qu¸ tr×nh ®iÖn tõ biÕn ®æi nhanh. - Gióp ta nghiªn cøu ®−îc c¸c qu¸ tr×nh ®iÖn cã tÇn sè tõ v i HÐc ®Õn h ng triÖu HÐc do bªn trong m¸y cã bé phËn ph¸t xung r¨ng c−a ®Ó quÐt tia ªlectr«n theo chiÒu ngang cã d¶i tÇn sè cã thÓ thay ®æi tõ v i HÐc ®Õn v i chôc KilohÐc. 15
- Dao ®éng kÝ ®iÖn tö hai chïm tia cho phÐp nghiªn cøu ®ång thêi hai qu¸ tr×nh ®iÖn (vÝ dô 2 ®iÖn ¸p...) thuËn tiÖn cho viÖc so s¸nh, ®èi chiÕu. - Cã thÓ dïng dao ®éng kÝ ®iÖn tö ®Ó nghiªn cøu c¸c lo¹i dao ®éng kh¸c, kh«ng ph¶i l dao ®éng ®iÖn (vÝ dô nh−: dao ®éng ©m, hiÖn t−îng nhiÔu x¹, giao thoa...) b»ng c¸ch biÕn ®æi chóng th nh c¸c dao ®éng ®iÖn råi ®−a c¸c tÝn hiÖu cña dao ®éng ®iÖn n y v o ®Çu v o cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö. Sau ®©y l mét sè vÝ dô ®iÓn h×nh nhê sù hç trî cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö, ta cã thÓ kh¶o s¸t mét sè hiÖn t−îng vËt lÝ m b»ng c¸c thiÕt bÞ truyÒn thèng kh«ng thÓ thùc hiÖn ®−îc. 1. Sö dông dao ®éng kÝ ®iÖn tö trong d¹y häc "Dßng ®iÖn xoay chiÒu" Sö dông dao ®éng kÝ ®iÖn tö hai chïm tia, cã thÓ biÓu thÞ trªn m n h×nh dao ®éng kÝ ®iÖn tö ®å thÞ diÔn t¶ mèi quan hÖ vÒ pha gi÷a dßng ®iÖn v hiÖu ®iÖn thÕ trong ®o¹n m¹ch hoÆc chØ cã ®iÖn trë thuÇn, hoÆc chØ cã tô ®iÖn, hoÆc chØ cã cuén c¶m hoÆc cã c¶ 3 linh kiÖn trªn. Sau ®©y, tr×nh b y viÖc sö dông dao ®éng kÝ ®iÖn tö ®Ó biÓu thÞ mét sè mèi quan hÖ trªn. a) BiÓu thÞ mèi quan hÖ vÒ pha gi÷a hiÖu ®iÖn thÕ v dßng ®iÖn ë hai ®Çu ®o¹n m¹ch chØ cã tô ®iÖn (H×nh 34) 16
H×nh 34. S¬ ®å m¹ch ®iÖn ®Ó nghiªn cøu mèi quan hÖ u, i gi÷a hai ®Çu ®o¹n m¹ch chøa tô ®iÖn V× dßng ®iÖn ®i qua tô C còng chÝnh l dßng ®iÖn ®i qua ®iÖn trë R v còng tØ lÖ víi ®iÖn ¸p UR nªn khi ®−a tÝn hiÖu ®iÖn ¸p trªn hai ®Çu ®iÖn trë R v o kªnh 1 cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö sÏ cho ta d¹ng tÝn hiÖu cña dßng ®iÖn qua R , còng tøc l qua C. Cßn khi ®−a tÝn hiÖu gi÷a hai ®Çu b¶n tô C v o lèi v o kªnh 2 cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö sÏ cho ta d¹ng ®å thÞ cña hiÖu ®iÖn thÕ trªn hai b¶n tô ®iÖn C trªn m n h×nh. Chó ý r»ng: hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu ®Æt v o m¹ch ®iÖn (U~) víi ®é lín kho¶ng 5V~ cã thÓ lÊy tõ biÕn thÕ häc sinh hay tõ m¸y ph¸t ©m tÇn. Sau khi ®iÒu chØnh c¸c nóm trªn dao ®éng kÝ ®iÖn tö ®Ó quan s¸t râ ®å thÞ dßng ®iÖn qua R v hiÖu ®iÖn thÕ trªn C th× cã thÓ x¸c ®Þnh ngay ®−îc ®é lÖch pha gi÷a hiÖu ®iÖn thÕ trªn b¶n tô so víi dßng ®iÖn. Trong thÝ nghiÖm n y, cßn cã thÓ minh häa sù phô thuéc cña dßng ®iÖn trong m¹ch v o ω v C theo biÓu thøc ® rót ra tõ lÝ thuyÕt: I0 = ω.C .U0 (trong ®ã I0 v U0 l c¸c biªn ®é cùc ®¹i cña dßng ®iÖn v ®iÖn ¸p) còng nh− sù phô thuéc cña dung kh¸ng m¹ch ®iÖn v o gi¸ trÞ cña C trong biÓu thøc ZC = 1/ ω.C ). §Ó minh ho¹ 17
c¸c mèi liªn hÖ n y, ta thay ®æi gi¸ trÞ ω (b»ng c¸ch thay biÕn thÕ häc sinh bëi m¸y ph¸t ©m tÇn), råi thay ®æi ®iÖn dung C cña tô. Khi ®ã, quan s¸t trªn m n h×nh dao ®éng kÝ ®iÖn tö, ta sÏ thÊy biªn ®é ®−êng h×nh sin (m« t¶ dßng ®iÖn) thay ®æi tØ lÖ thuËn víi gi¸ trÞ cña ω v C. b) BiÓu thÞ mèi quan hÖ vÒ pha gi÷a hiÖu ®iÖn thÕ v dßng ®iÖn ë hai ®Çu ®o¹n m¹ch chØ cã cuén c¶m (H×nh 35) H×nh 35. S¬ ®å m¹ch ®iÖn ®Ó nghiªn cøu mèi quan hÖ u, i gi÷a hai ®Çu ®o¹n m¹ch chøa cuén c¶m V× dßng ®iÖn ®i qua ®iÖn trë R còng chÝnh l dßng ®iÖn ®i qua cuén c¶m L v còng tØ lÖ víi ®iÖn ¸p UL nªn khi ®−a tÝn hiÖu ®iÖn ¸p trªn hai ®Çu ®iÖn trë R v o kªnh 1 cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö, ta sÏ thu ®−îc d¹ng tÝn hiÖu cña dßng ®iÖn qua R, còng tøc l qua L. Cßn khi ®−a tÝn hiÖu gi÷a hai ®Çu cuén c¶m L v o lèi v o kªnh 2 cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö, ta sÏ thu ®−îc d¹ng ®å thÞ cña hiÖu ®iÖn thÕ trªn hai ®Çu cuén c¶m L trªn m n h×nh. Sau khi ®iÒu chØnh c¸c nóm trªn dao ®éng kÝ ®iÖn tö ®Ó quan s¸t râ ®å thÞ dßng ®iÖn qua R v hiÖu ®iÖn thÕ trªn L, cã thÓ x¸c ®Þnh ngay ®−îc ®é lÖch pha gi÷a hiÖu ®iÖn thÕ trªn hai ®Çu cuén c¶m so víi dßng ®iÖn. 18
Còng nh− thÝ nghiÖm trªn, trong thÝ nghiÖm n y, cã thÓ minh ho¹ sù phô thuéc cña dßng ®iÖn trong m¹ch v o ω v L theo biÓu thøc ® rót ra tõ lÝ thuyÕt: I0 = U0 / ω.L còng nh− sù phô thuéc cña c¶m kh¸ng m¹ch ®iÖn v o gi¸ trÞ cña L trong biÓu thøc ZL = ω.L. §Ó minh ho¹ c¸c sù phô thuéc n y, ta thay ®æi gi¸ trÞ ω (b»ng c¸ch dïng m¸y ph¸t ©m tÇn thay cho biÕn thÕ häc sinh), råi thay ®æi c¸c cuén c¶m cã gi¸ trÞ L kh¸c nhau. Khi ®ã, quan s¸t trªn m n h×nh dao ®éng kÝ ®iÖn tö, ta sÏ thÊy biªn ®é ®−êng h×nh sin (m« t¶ dßng ®iÖn) thay ®æi tØ lÖ nghÞch víi gi¸ trÞ cña ω v L. c) BiÓu thÞ mèi quan hÖ vÒ pha gi÷a hiÖu ®iÖn thÕ v dßng ®iÖn ë hai ®Çu ®o¹n m¹ch cã c¶ ®iÖn trë, tô ®iÖn v cuén c¶m (H×nh 36) H×nh 36. S¬ ®å m¹ch ®iÖn ®Ó nghiªn cøu mèi quan hÖ u, i gi÷a hai ®Çu ®o¹n m¹ch chøa R, L, C Trong thÝ nghiÖm n y, hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu (U~) ®−a v o m¹ch ®−îc lÊy tõ m¸y ph¸t ©m tÇn. V× dßng ®iÖn ®i qua ®iÖn trë R còng chÝnh l dßng ®iÖn ®i qua cuén c¶m L, tô ®iÖn C nªn khi ®−a tÝn hiÖu ®iÖn ¸p trªn hai ®Çu ®iÖn trë R v o kªnh 1 cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö, ta sÏ thu ®−îc d¹ng tÝn hiÖu cña dßng ®iÖn qua R , còng tøc 19
l qua L v C. Cßn khi ®−a tÝn hiÖu gi÷a hai ®Çu m¹ch cã R, L v C v o lèi v o kªnh 2 cña dao ®éng kÝ ®iÖn tö sÏ cho ta d¹ng ®å thÞ cña hiÖu ®iÖn thÕ trªn hai ®Çu m¹ch ®ã. Sau khi ®iÒu chØnh c¸c nóm trªn dao ®éng kÝ ®iÖn tö ®Ó quan s¸t râ ®å thÞ dßng ®iÖn qua R v hiÖu ®iÖn thÕ trªn m¹ch RLC th× cã thÓ x¸c ®Þnh ngay ®−îc ®é lÖch pha gi÷a hiÖu ®iÖn thÕ trªn m¹ch RLC so víi dßng ®iÖn. Trong thÝ nghiÖm n y, ta cã thÓ minh ho¹ hiÖn t−îng céng h−ëng trong m¹ch RLC nh− sau: chän gi¸ trÞ cña L, C v tÇn sè f cña tÝn hiÖu tõ m¸y ph¸t ©m tÇn sao cho quan s¸t trªn m n h×nh thÊy ®å thÞ dßng ®iÖn v hiÖu ®iÖn thÕ cïng pha víi nhau, khi ®ã ta cã hiÖn t−îng céng h−ëng. §Ó l m ®−îc ®iÒu ®ã, ta cã thÓ gi÷ nguyªn hai trong ba ®¹i l−îng L, C v f, chØ thay ®æi mét ®¹i l−îng th«i. Trong thùc tÕ, ta cã thÓ thay ®æi gi¸ trÞ L b»ng c¸ch thay ®æi vÞ trÝ lâi s¾t trong cuén c¶m, thay ®æi gi¸ trÞ C b»ng c¸ch dïng tô xoay v thay ®æi gi¸ trÞ f b»ng c¸ch sö dông m¸y ph¸t ©m tÇn cã thÓ ®iÒu chØnh tÇn sè. d) X¸c ®Þnh ®iÖn dung C cña tô ®iÖn hay ®é tù c¶m L cña cuén d©y C¸c dông cô ®o th«ng th−êng nh− am pe kÕ, von kÕ th−êng kh«ng dïng ®Ó x¸c ®Þnh ®é tù c¶m L cña cuén d©y hay ®iÖn dung C cña tô ®iÖn. §Ó x¸c ®Þnh c¸c gi¸ trÞ ®ã t−¬ng ®èi chÝnh x¸c, ta cã thÓ dïng dao ®éng kÝ ®iÖn tö. 20