Lý 11 - STEM BÀI 1 - HOẠT ĐỘNG 1

PHIẾU HỌC TẬP STEM

CHẾ TẠO CON LẮC ĐO CHU KỲ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

Vật lý 11 — Bài 1: Dao động điều hòa

Môn học	Vật lý 11	Thời lượng
Vật lý	45 – 60 phút (1 tiết trên lớp; có thể giao chuẩn bị trước ở nhà)	45–60 phút
Nhóm	4–5 học sinh/nhóm	Hình thức
Lớp: ...........	Họ tên thành viên: ...........................................................	Thực hành nhóm

 

I. MỤC TIÊU HOẠT ĐỘNG

1. Kiến thức (Science)

•     Nhận biết được đặc điểm chung của dao động cơ và dao động điều hòa.

•     Xác định được vị trí cân bằng, biên độ (A) và chu kỳ (T) của một con lắc lò xo hoặc con lắc đơn qua thực nghiệm.

•     Liên hệ số liệu đo được với phương trình dao động điều hòa x = Acos(ωt + φ).

2. Công nghệ (Technology)

•     Sử dụng ứng dụng bấm giờ (stopwatch) hoặc quay video chậm (slow-motion) trên điện thoại để đo thời gian chính xác hơn.

3. Kĩ thuật (Engineering)

•     Thiết kế, lắp ráp được một con lắc (lò xo hoặc dây treo) dao động ổn định, ít bị tắt dần hoặc lệch phương.

•     Đề xuất và cải tiến được phương án thí nghiệm để giảm sai số đo.

4. Toán học (Mathematics)

•     Tính được chu kỳ trung bình từ nhiều lần đo.

•     Tính được sai số tuyệt đối và sai số tương đối của phép đo.

5. Phẩm chất, năng lực

•     Làm việc nhóm, phân công nhiệm vụ rõ ràng.

•     Trung thực khi ghi nhận số liệu thực nghiệm.

II. CHUẨN BỊ

Giáo viên

•     Bộ giá đỡ thí nghiệm (hoặc giá tự chế bằng gỗ/ống nhựa).

•     Lò xo nhẹ có độ cứng phù hợp (2–3 loại khác nhau để so sánh, nếu có).

•     Dây không dãn (làm con lắc đơn), quả nặng (50 g – 200 g).

•     Đồng hồ bấm giây hoặc điện thoại thông minh có chức năng quay chậm.

•     Thước đo chiều dài, cân (nếu cần xác định khối lượng vật nặng).

Học sinh (mỗi nhóm)

•     1 lò xo hoặc 1 đoạn dây dài khoảng 40–60 cm.

•     1 vật nặng nhỏ (có thể dùng chai nước, cục tẩy buộc dây, quả cân...).

•     Giá treo (có thể tận dụng cạnh bàn, khung cửa, giá sách chắc chắn).

•     Điện thoại có đồng hồ bấm giây, thước kẻ, giấy bút ghi số liệu.

III. TIẾN TRÌNH HOẠT ĐỘNG

Thời gian	Bước	Nội dung hoạt động
5 phút	1. Khởi động	GV nêu vấn đề: "Làm thế nào để đo chu kỳ dao động của một con lắc mà không cần dụng cụ đo chuyên dụng?". HS thảo luận nhanh, đề xuất ý tưởng.
10 phút	2. Thiết kế	Mỗi nhóm lựa chọn mô hình (con lắc lò xo hoặc con lắc đơn), phác thảo cách lắp đặt, dự kiến vị trí treo, chiều dài dây/độ giãn lò xo. Ghi vào Mục IV.1 của phiếu.
15 phút	3. Lắp ráp & Thử nghiệm	Lắp ráp con lắc theo thiết kế. Kéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng một góc/khoảng nhỏ rồi thả nhẹ. Quan sát dao động, điều chỉnh để vật dao động ổn định trong một mặt phẳng.
15 phút	4. Đo đạc & Ghi số liệu	Đo thời gian thực hiện 10 dao động toàn phần, lặp lại 3 lần. Tính chu kỳ T cho mỗi lần đo và giá trị trung bình. Ghi kết quả vào bảng ở Mục IV.2.
10 phút	5. Báo cáo & Thảo luận	Đại diện nhóm trình bày kết quả, so sánh chu kỳ giữa các nhóm (khác chiều dài dây/độ cứng lò xo). GV nhận xét, chốt kiến thức và liên hệ với phương trình x = Acos(ωt + φ).

 

IV. PHIẾU GHI KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

1. Thiết kế của nhóm

Loại con lắc lựa chọn:  ☐ Con lắc lò xo      ☐ Con lắc đơn

Vật liệu sử dụng: ...............................................................................................................

Chiều dài dây / độ giãn lò xo ban đầu dự kiến: ......................... cm

Khối lượng vật nặng: ......................... g

Sơ đồ/hình vẽ minh hoạ (vẽ tay):

 

2. Bảng số liệu đo chu kỳ dao động

Số dao động toàn phần đo mỗi lần (n): 10 dao động

Lần đo	Thời gian 10 dao động t (s)	Chu kỳ T = t/10 (s)	Ghi chú
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Trung bình		T̄ =

 

3. Tính sai số

Sai số tuyệt đối của mỗi lần đo: ΔTᵢ = |Tᵢ − T̄|

Sai số tuyệt đối trung bình: ΔT̄ = (ΔT₁ + ΔT₂ + ΔT₃) / 3 = ......................... s

Sai số tương đối: δ = (ΔT̄ / T̄) × 100% = ......................... %

Kết quả chu kỳ dao động: T = T̄ ± ΔT̄ = ......................... s

 

4. Câu hỏi thảo luận

•     Vì sao cần đo thời gian của nhiều dao động (10 dao động) thay vì chỉ đo 1 dao động?

•     Nếu tăng chiều dài dây của con lắc đơn (hoặc giảm độ cứng của lò xo), chu kỳ dao động thay đổi như thế nào? Hãy dự đoán rồi kiểm tra lại bằng thực nghiệm.

•     Dao động của con lắc mà nhóm em thực hiện có phải là dao động điều hòa lí tưởng không? Những yếu tố nào trong thực tế làm dao động khác với mô hình lí thuyết x = Acos(ωt + φ)?

•     Đề xuất một cải tiến để giảm sai số đo trong thí nghiệm này.

 

V. THANG ĐÁNH GIÁ (RUBRIC)

Tiêu chí	Tốt (8–10 điểm)	Đạt (5–7 điểm)	Cần cải thiện (<5 điểm)
Thiết kế & lắp ráp (Engineering)	Con lắc dao động ổn định, đúng phương, ít tắt dần	Con lắc dao động được nhưng còn lệch/rung nhẹ	Con lắc không dao động ổn định hoặc lắp sai
Đo đạc & số liệu (Math)	Đo đủ 3 lần, tính đúng T̄ và sai số	Đo đủ số lần nhưng còn sai sót khi tính toán	Thiếu số liệu hoặc tính toán sai nhiều
Vận dụng kiến thức (Science)	Giải thích đúng, liên hệ chính xác với phương trình dao động điều hòa	Giải thích được ý chính nhưng chưa đầy đủ	Chưa giải thích được hoặc sai kiến thức
Làm việc nhóm & trình bày	Phân công rõ ràng, trình bày mạch lạc, tự tin	Có phân công nhưng trình bày còn rời rạc	Thiếu sự phối hợp trong nhóm

 

 

Ghi chú của giáo viên: ............................................................................................................................................