Giải ba 2018

Hiện nay các bộ phận máy móc có rất nhiều dạng chuyển động khác nhau. Việc lấy từ một dạng chuyển động ban đầu, biến đổi thành các dạng chuyển động khác quả thật sẽ rất hữu ích cho các bộ phậ trong máy móc. Chính vì sự thú vị đó nên em quyết định chọn đề tài “Mô hình các loại cơ cấu cơ khí” để nghiên cứu và chế tạo ra những chuyển động xoay quanh chuyển động quay tròn. Và nó rất có ích trong việc giúp chúng em học tập nghiên cứu về việc biến đổi các dạng chuyển động sang nhau.

Trong mô hình của em bao gồm rất nhiều mô hình cơ cấu chuyển động đó là: Mô hình cơ cấu Cam đĩa được ứng dụng trong máy bơm nước hướng trục; mô hình cơ cấu Cam trụ cần lắc được dùng để chế tạo máy dệt vải phức tạp; mô hình cơ cấu tách phôi dùng trong máy tách phân loại phôi dạng khối trụ tròn; mô hình cơ cấu cam trụ được ứng dụng trong các loại máy trộn; mô hình cơ cấu máy lọc dầu dùng trong các máy lọc dầu; mô hình các – đăng dùng trong trục động cơ bánh sau, máy cán; mô hình cơ cấu iris dùng trong ống kính máy ảnh, mắt robot … Các mô hình cơ cấu này đều được gắn động cơ 12V, nên mô phỏng các chuyển động của các cơ cấu một cách rất trực quan, giúp cho mọi người hiểu rõ về cấu tạo và phương thức hoạt động của các cơ cấu một cách dễ dàng nhất.

Với mô hình này, khi được đưa vào trong việc học tập và giảng dạy, nó sẽ mang đến hứng thú học tập cho các bạn học sinh đối với môn vật lý khô khan, giúp các bạn hiểu rõ hơn về các loại chuyển động và sự chuyển đổi chuyển động tròn xoay sang các chuyển đông khác và ngược lại.

Giải ba 2018

Trong trường THPT của chúng em hiện nay, do điều kiện khó khăn nên việc thực hành các môn như hóa học, vật lý, sinh học ít khi được tiến hành do thiếu các thiết bị phục vụ cho thí nghiệm. Vì vậy chúng em chế tạo ra Bộ thí nghiệm trực quan vật lý Trung học phổ thông.

Bộ đồ dung bao gồm bảy thí nghiệm và một thí nghiệm khảo sát nhỏ, các thí nghiệm bao gồm như sau:

+ Thí nghiệm hiện tượng tán sắc ánh sáng.

+ Thí nghiệm giao thoa ánh sáng que khe hẹp ( khe y_âng).

+ Thí nghiệm khảo sát ánh sáng đơn sắc qua lăng kính.

+ Thí nghiệm hiện tượng phản xạ toàn phần.

+ Thí nghiệm hiện tượng song dừng trên dây hai đầu cố định.

+ Thí nghiệm tổ hợp ánh sáng đơn sắc.

+ Thí nghiệm kiểm chứng sự lưu ảnh của mắt.

+ Thí nghiệm giao thoa sóng nước.

Tất cả các thí nghiệm trên đều có trong chương trình học môn Vật Lí THPT

Bên cạnh những tiết học lí thuyết trên lớp, các bạn học sinh có thể thực hành kiểm tra khảo sát hiện hượng gắn liền với cuộc sống, sẽ giúp các bạn tiếp thu bài học và ghi nhớ lâu hơn và tạo hứng thú hơn trong học tập.

Các thí nghiệm trong bộ đồ dung được tạo nên từ những vật dụng quen thuộc với đời sống nên rất dễ thao tác lắp đặt thực hành, bên cạnh đó hiện tượng từ bộ thí nghiệm rất rõ ràng sẵn sang phục vụ tốt trong việc học của các bạn học sinh, giá thành thấp tất cả các bạn học sinh có thể tự làm.

Không chỉ vậy bộ đồ dung còn giúp các giáo viên trong quá trình giảng dạy hướng dẫn cho học sinh thấy rõ các hiện tượng trong sách giáo khoa.

Giải ba 2018

Trong việc dạy học của một số bộ môn (trong đó có môn vật lí) phần lớn các thầy cô hay sử dụng thí nghiệm ảo ( có tính thuyết phục chưa cao). Các thiết bị thí nghiệm trong phòng thí nghiệm không ổn định, lâu ngày hay sai số và có thể không hoạt động được, lắp ráp phức tạp. Ở Việt Nam hiện nay, tất cả các trường THCS và THPT chưa có bộ thiết bị này nên càng thôi thúc chúng em nghiên cứu, thiết kế và xây dựng hệ thống “ Thí nghiệm vật lí đo bằng máy tính” để tăng tính hiệu quả và hấp dẫn trong giờ học.

Cấu tạo, quy trình vận hành mô hình/ sản phẩm

2.1. Cấu tạo hệ thống gồm 2 phần:

- Phần cứng gồm: bộ cảm biến hồng ngoại, cảm biến điện, bo mạch vi điều khiển UNO, nguồn nuôi các bo mạch…

- Phần mềm gồm: 2 phần mềm + Phần mềm giao tiếp giữa UNO và máy tính.

+ Phần mềm xử lý tín hiệu thu từ UNO và hiển thị trên máy tính.

2.2. Quy trình vận hành SƠ ĐỒ KHỐI

Cảm biến -> Mạch giao tiếp sử dụng bo mạch UNO -> Máy vi tính có cài phần mềm do nhóm thiết kế để thu thập và xử lý dữ liệu thí nghiệm -> Máy chiếu

*) Đo thông số điện: Cấp nguồn cho UNO và chuyển về chế độ “O” để đo thông số điện và kết nối với điện trở mẫu. Kết nối UNO với máy tính và khởi động phần mềm đã cài trên máy tính. Nhập giá trị điện trở mẫu, sau đó nhấn kết nối, cảm biến sẽ đo cường độ dòng điện và chuyển về bo mạch UNO. Bo mạch sẽ xử lý dữ liệu và kiểm tra lại thông số hiệu điện thế và hiển thị kết quả trên màn hình máy tính và được chiếu lên máy chiếu.

*) Đo thông số chuyển động: Khi nam châm điện ngắt thì thính thời gian t1 và vật chuyển động. Khi vật chuyển động đi qua cảm biến hồng ngoại, cảm biến sẽ nhận biết và chốt thời gian t2. Sau đó tín hiệu từ cảm biến hồng ngoại đưa vào bo mạch UNO. Bo mạch UNO sẽ thu thập, xử lý dữ liệu và gửi vào phần mềm máy tính thông qua cổng USB. Phần mềm giao tiếp sẽ xử lý dữ liệu thu được để từ đó hiển thị ra các số liệu cần đo như: Thời gian chuyển động, vận tốc…

Tính mới, tính sáng tạo mô hình/ sản phẩm

Sản phẩm đáp ứng được nhu cầu về việc dạy học với thí nghiệm trực quan (học sinh có thể trực tiếp theo dõi kết quả thông qua máy chiếu kết nối với máy tính), có các thông số được đo đạc và xử lý bằng máy tính với tốc độ cao, chính xác gây sự hứng thú cho học sinh. Lưu lại được kết quả đo đạc vẽ đồ thị.

Linh kiện để chế tạo mạch giao tiếp với máy tính thông dụng, dễ chế tạo và giá thành rẻ. Phần mềm giao diện đơn giản dễ sử dụng.

Ngoài ra sản phẩm có thể phát triển để đo: Vận tốc tức thời, đo gia tốc, đo các thông số về điện, thông số về từ, thông số về trạng thái của khí…

Giải ba 2018

Trong một tiết học về các hàm lượng giác, em thấy cô giáo vẽ đồ thị của hàm sin không được chuẩn như trong sách. Vì thế em đã nảy ra ý tưởng tạo ra một sản phẩm có thể vẽ được đồ thị hình sin một cách chuẩn xác nhất.

Chiếc thước có cấu tạo bao gồm:

Chiếc thước có gắn 2 động cơ DC 3.7V:

+ Động cơ thứ nhất được lắp chính giữa thước, dùng để tạo chuyển động tròn đều

+ Động cơ thứ hai được gắn bên thước giúp kéo thước chuyển động thẳng đều

Động cơ thứ nhất có gắn: 1 đĩa quay, 1 công tắc và dimmer điều chỉnh tốc độ quay, trên đĩa có một chốt nhỏ có thể chạy trong 1 khe hẹp, khe này gắn vuông góc với trục dao động (trục luôn đi qua tâm quay).

Nguyên tắc hoạt động của thước:

Bước chuẩn bị, ta điều chỉnh vận tốc góc và gắn bút (phấn) vào trục dao động. Mỗi vạch trên biến trở ứng với 10 vòng/phút. Sau đó đặt thước lên mặt phẳng giấy (bảng) và nhấn giữ công tắc. Khi đó, động cơ thứ nhất quay làm chốt nhỏ trên đĩa sẽ chuyển động tròn đều. Do chốt này chạy trong khe hẹp vuông góc với trục dao động nên chuyển động của trục sẽ giống với chuyển động của hình chiếu của chốt lên trục. Tức là trục sẽ dao động điều hòa.

Đồng thời cùng lúc, động cơ thứ hai sẽkéothước di chuyển thẳng đều theo phương ngang nhờ đó ta thu được quỹ đạo của đầu bút có dạng hình sin.

Tính mới, tính sáng tạo:

- Sản phẩm chưa từng xuất hiện trong thực tế. Em đã vận dụng các kiến thức vật lý đã được học để áp dụng vào sản phẩm. Đó là một điểm chuyển động tròn đều thì hình chiếu của nó lên 1 trục đi qua tâm quay sẽ dao động điều hòa; đồ thị biên độ của dao động điều hòa có dạng sin.

-Từ sản phẩm này em có phát triển thành một chiếc thước đa năng, có thể vẽ được đồ thị của nhiều hàm khác.

Khả năng áp dụng

Sản phẩm có thể sử dụng phục vụ trong giảng dạy và vẽ kĩ thuật.

Giải khuyến khích 2018

Hiện nay, bàn học đa phần được làm từ gỗ, vừa đắt đỏ lại được thiết kế 1 kiểu bàn hình chữ nhật rất bất tiện cho việc học nhóm. Nên em có ý tưởng thiết kế ra một bộ bàn học được làm bằng khung kẽm, bề mặt là gỗ ép có thể xay được linh hoạt và ghép lại được với nhau dễ dàng giữa các bàn mà không cần phải di chuyển nguyên cả bộ bàn ghế. Nó được em đặt tên là “Bàn học thân thiện”.

Bộ bàn học thân thiện cấu tạo gồm 4 mặt bàn hình bán nguyệt có thể xoay linh hoạt 3600 cố định trong 1 khung kẽm, cùng với 4 ghế có lưng tựa mềm xoay theo mặt bàn. Cả bàn và ghế có thể điều chỉnh độ cao, khoảng cách một cách linh hoạt và dễ dàng để phù hợp với mọi độ tuổi của học sinh, nên có thể tận dụng bàn học cho nhiều cấp học sử dụng tránh phải đầu tư thêm trường lớp và bàn ghế mới.

Với cấu tạo như thế, bộ bàn học thân thiện giúp giảm thiểu tối đa các tật trong trường học như lệch vai, vẹo cột sống, gù, cận thị… Giúp học sinh thoải mái và tự tin khi đến trường.

Bộ bàn thân thiện là giải pháp toàn diện cho nhà trường hiện nay. Em hi vọng nó sẽ sớm được nhân rộng ra khắp cả nước, nhất là vùng khó khăn.