Luận văn Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm khi dạy chương chất khí (vật lí 10 - Cơ bản) nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của học sinh trung học phổ thông miền núi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM -------- ĐẶNG THỊ HƢƠNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM KHI DẠY CHƢƠNG CHẤT KHÍ (VẬT LÍ 10 - CƠ BẢN) NHẰM TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP CỦA HỌC SINH THPT MIỀN NÚI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thái Nguyên, năm 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên MỤC LỤC ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM -------- ĐẶNG THỊ HƢƠNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM KHI DẠY CHƢƠNG CHẤT KHÍ (VẬT LÍ 10 - CƠ BẢN) NHẰM TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP CỦA HỌC SINH THPT MIỀN NÚI Chuyên ngành: Lý lu V lí Mã số: 60.14.10 Thái Nguyên, năm 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CTNTKH Chu trình nhận thức khoa học ĐHSP Đại học sƣ phạm ĐC Đối chứng GV Giáo viên KHGD Khoa học giáo dục HS Học sinh Nxb Nhà xuất bản SGK Sách giáo khoa SBT Sách bài tập THCS Trung học cơ sở THPT Trung học phổ thông TNSP Thực nghiệm sƣ phạm TN Thực nghiệm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 8. Giới hạn của luận văn Nghiên cứu sử dụng các thí nghiệm của GV và HS trong giờ nghiên cứu tài liệu mới khi dạy một số kiến thức trong chƣơng “Chất khí” nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của HS THPT miền núi. 9. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, mục lục, danh mục tài liệu tham khảo, phần chính của luận văn đƣợc trình bày 3 chƣơng (gồm: 106 trang, trong đó có 6 sơ đồ, 6 đồ thị và biểu đồ, 8 hình vẽ, 17 bảng biểu; 8 phụ lục trong đó có: 1 phiếu phỏng vấn GV, 1 phiếu phỏng vấn HS, 3 bảng tóm tắt nội dung trình bày bảng, 3 đề kiểm tra khảo sát). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 khác, “phƣơng pháp dạy học là cách thức hoạt động có tổ chức và tác động lẫn nhau của ngƣời giáo viên và của học sinh nhằm đạt đƣợc các mục tiêu dạy học đã đặt ra” [15]. Nhƣ vậy, phƣơng pháp dạy học có những dấu hiệu đặc trƣng sau: - Phản ánh sự vận động của quá trình nhận thức của học sinh nhằm đạt đƣợc mục đích đặt ra, - Phản ánh sự vận động của nội dung đã đƣợc nhà trƣờng quy định, - Phản ánh cách thức trao đổi thông tin giữa thầy và trò, - Phản ánh cách thức điều khiển hoạt động nhận thức, kích thích và xây dựng động cơ, tổ chức hoạt động nhận thức và kiểm tra, đánh giá kết quả hoạt động [27]. 1.1.2.2. Phƣơng pháp dạy học tích cực trong dạy học Vật lí Phƣơng pháp tích cực dùng để chỉ một nhóm phƣơng pháp giáo dục, dạy học theo hƣớng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của ngƣời học. Các phƣơng pháp dạy học tích cực có những đặc trƣng sau: - Dạy học thông qua tổ chức các hoạt động học tập của học sinh, - Dạy học chú trọng rèn luyện phƣơng pháp tự học, - Tăng cƣờng học tập cá thể, phối hợp với học tập hợp tác, - Kết hợp đánh giá của thầy với tự đánh giá của trò. * Phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề (dạy học nêu vấn đề) I.Z.Kharlamop viết: “Dạy học nêu vấn đề là sự tổ chức quá trình dạy học bao gồm việc tạo ra các tình huống có vấn đề trong giờ học, kích thích ở học sinh nhu cầu giải quyết các vấn đề nảy sinh, lôi cuốn các em vào hoạt động nhận thức tự lực nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo mới, phát triển tính tích cực trí tuệ và hình thành cho các em năng lực tự mình thông hiểu và lĩnh hội thông tin khoa học mới”[27]. Sơ đồ các bƣớc dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề đƣợc mô tả trên hình 1.1: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 việc đặt ra các câu hỏi, trong việc tạo ra các điều kiện thí nghiệm để có thể trả lời câu hỏi đã đặt ra. Các giai đoạn của phƣơng pháp thực nghiệm: - Làm xuất hiện vấn đề, - Xây dựng dự đoán, - Suy luận rút ra hệ quả, - Đề xuất và thực hiện phƣơng án thí nghiệm, kiểm tra sự phù hợp của hệ quả với thực nghiệm, - Ứng dụng kiến thức. Trong phƣơng pháp này thí nghiệm đóng vai trò quan trọng, nó nhƣ là vật phân tích thực tế khách quan đƣợc con ngƣời sử dụng có ý thức để nghiên cứu các mối quan hệ khách quan; là tiêu chuẩn chân lí của lí thuyết, giả thuyết dƣới các điều kiện thí nghiệm đƣợc thực hiện. * Phương pháp dạy học kết hợp giữa tập thể và cá nhân - dạy học theo nhóm Trong học tập không phải mọi tri thức, kĩ năng, thái độ đều đƣợc hình thành bằng con đƣờng hoạt động cá nhân đơn thuần. Bởi vì, trong một lớp học trình độ kiến thức, tƣ duy của HS không thể đồng đều tuyệt đối. Để đảm bảo cƣờng độ và tiến độ học tập diễn ra nhƣ mong muốn, đạt hiệu quả cao thì việc phối hợp giữa các cá nhân trong hoạt động học tập là rất cần thiết. Lớp học là một môi trƣờng giao tiếp giữa thầy – trò, trò – trò tạo nên mối quan hệ hợp tác giữa các cá nhân trên con đƣờng đi tìm chân lí. Thông qua thảo luận, tranh luận trong tập thể, ý kiến cá nhân đƣợc điều chỉnh, khẳng định hay bác bỏ. Qua đó ngƣời học nâng lên một trình độ mới; bài học vận dụng đƣợc vốn hiểu biết, kinh nghiệm của mỗi cá nhân và cả lớp. Trong hoạt động học tập hợp tác, tính cách và năng lực của mỗi cá nhân đƣợc bộc lộ, đƣợc uốn nắn; tình bạn, ý thức tổ chức kỉ luật, tinh thần tƣơng trợ cộng đồng đƣợc phát triển. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 11 quá trình nắm vững kiến thức” [27]. Tính tích cực nhận thức vừa là mục đích hoạt động, vừa là phƣơng tiện - điều kiện để đạt đƣợc mục đích, đồng thời là kết quả của hoạt động. Tính tích cực học tập là một hiện tƣợng sƣ phạm biểu hiện ở sự gắng sức cao về nhiều mặt trong hoạt động học tập. Học tập là một trƣờng hợp riêng của nhận thức, vì vậy nói tới tính tích cực học tập thực chất nói tới tính tích cực nhận thức. Nhƣ vậy, tính tích cực học tập chính là phẩm chất, là sự cố gắng của mỗi HS. Đối với HS trong quá trình học tập đòi hỏi phải có những nhân tố, tính lựa chọn thái độ đối với đối tƣợng nhận thức, đề ra cho mình mục đích, nhiệm vụ cần giải quyết sau khi đã lựa chọn đối tƣợng, cải tạo đối tƣợng trong hoạt động sau này nhằm giải quyết vấn đề. Hoạt động mà thiếu những nhân tố trên thì không thể nói là tính tích cực nhận thức. Tính tích cực trong hoạt động học tập của HS có thể đạt đƣợc ở nhiều cấp độ tùy thuộc vào phẩm chất và sự cố gắng của mỗi em. Tùy theo việc huy động chủ yếu những chức năng tâm lí nào và mức độ huy động những chức năng tâm lí đó mà ngƣời ta phân ra ba loại tính tích cực: - Tính tích cực tái hiện (bắt chước): Chủ yếu dựa vào trí nhớ và tƣ duy tái hiện (học sinh tích cực bắt chƣớc hoạt động của GV và các bạn trong lớp). - Tính tích cực tìm tòi: Đặc trƣng bởi bằng sự bình phẩm, phê phán, tìm tòi tích cực về mặt nhận thức, óc sáng kiến, lòng khao khát hiểu biết, hứng thú học tập (học sinh tự giải quyết đƣợc các vấn đề đã nêu ra, lựa chọn đƣợc lời giải hợp lý nhất trong các cách giải quyết đã biết). Tính tích cực đó không hạn chế trong khuôn khổ những yêu cầu của GV. - Tính tích cực sáng tạo: Đây là cấp độ cao nhất của tính tích cực nhận thức; nó đặc trƣng bằng con đƣờng khẳng định riêng của mình, không giống với con đƣờng mà mọi ngƣời đã thừa nhận, đã trở thành chuẩn hóa (HS có khả năng mang kiến thức đã biết vào tình huống mới, phát hiện những vấn đề mới trong tình huống đã biết…). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 13 yêu cầu của GV, các thao tác, hành vi bên ngoài có thể kiểm soát đƣợc. Mặt khác, do bản thân HS có động cơ, mục đích học tập, khi tiếp thu các tác động bên ngoài đã biến thành những nhu cầu nhận thức, tích cực đào sâu suy nghĩ một cách tự giác, đó là tính tích cực bên trong đẫn đến sự độc lập phát triển của cá nhân. Tính tích cực bên ngoài là cần thiết nhƣng tính tự giác bên trong là yếu tố quyết định sự phát triển của mỗi cá thể. 1.2.2.3. Biểu hiện và vai trò của tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh a) Tính tích cực hoạt động nhận thức của học sinh biểu hiện ở chỗ: - Sự chú ý học tập của học sinh, sự hăng hái tham gia vào giải quyết các vấn đề học tập, - Thƣờng xuyên có những thắc mắc, đòi hỏi giáo viên giải thích cặn kẽ các vấn đề chƣa rõ, - Có hứng thú học tập, - Học sinh chủ động linh hoạt sử dụng các kiến thức, kĩ năng hoạt động để nhận thức các vấn đề mới, - Học sinh mong muốn đƣợc đóng góp những thông tin, kiến thức mới tìm hiểu đƣợc ở các nguồn tài liệu khác nhau, - Biết vận dụng các kiến thức vào giải bài tập hoặc áp dụng vào trong thực tiễn, - Có quyết tâm, ý chí vƣơn lên trong học tập, có khả năng sáng tạo trong giải quyết các vấn đề học tập [27]. Trong quá trình dạy học, hoạt động chính của HS là tích cực, tự giác lĩnh hội kiến thức. Trong quá trình này, hoạt động học tập của HS diễn ra dƣới sự chỉ đạo trực tiếp của GV; sự giúp đỡ của GV nhiều hay ít tùy thuộc vào đối tƣợng, trình độ nhận thức của học sinh, tùy theo từng giai đoạn của sự học tập. Thực tế cho thấy: Nếu trong quá trình dạy học, GV chỉ giảng giải cho HS, đem kiến thức đến cho các em dƣới dạng “chuẩn bị sẵn” thì HS không có hứng thú Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 16 1.3.2.1. Thí nghiệm là phƣơng tiện đơn giản hóa và trực quan hóa việc quan sát các sự vật - hiện tƣợng trong dạy học Vật lí Trong tự nhiên và trong kĩ thuật, rất ít các hiện tƣợng, quá trình Vật lí xảy ra dƣới dạng thuần khiết. Chính nhờ các thí nghiệm ta có thể nghiên cứu các hiện tƣợng, quá trình xảy ra trong những điều kiện có thể khống chế đƣợc, thay đổi đƣợc, có thể quan sát đo đạc đơn giản hơn, dễ dàng hơn để đi tới nhận thức đƣợc nguyên nhân, bản chất của mỗi hiện tƣợng và mối quan hệ có tính quy luật giữa chúng. Thí nghiệm là phƣơng tiện trực quan giúp học sinh nhanh chóng tiếp thu đƣợc những thông tin chân thực về các hiện tƣợng, quá trình Vật lí. Đặc biệt trong việc nghiên cứu các lĩnh vực của Vật lí mà ở đó các đối tƣợng cần nghiên cứu không thể tri giác trực tiếp bằng các giác quan của con ngƣời thì việc sử dụng trong dạy học Vật lí các thí nghiệm mô hình (các thí nghiệm đƣợc tiến hành trên những mô hình vật chất thay thế cho đối tƣợng gốc cần nghiên cứu) để trực quan hóa các hiện tƣợng, quá trình cần nghiên cứu không thể thiếu đƣợc [5], [22]. 1.3.2.2. Thí nghiệm là phƣơng tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện cho HS Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lí góp phần quan trọng vào việc phát triển nhân cách toàn diện của HS đƣợc thể hiện ở các mặt sau: + Thí nghiệm là phƣơng tiện để nâng cao chất lƣợng kiến thức và rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo cho HS: Thí nghiệm luôn có mặt trong quá trình nghiên cứu các hiện tƣợng, quá trình Vật lí, hình thành các khái niệm, các định luật Vật lí, xây dựng các thuyết Vật lí, đề cập các ứng dụng trong sản xuất và đời sống của những kiến thức đã học. Đồng thời, thí nghiệm tạo ra cho HS những khả năng làm quen và thực hiện các phƣơng pháp tƣ duy nhƣ phân tích và tổng hợp, con đƣờng quy nạp và diễn dịch, sự so sánh và phép tƣơng tự. Trong các thí nghiệm do chính mình tiến hành, HS đƣợc rèn luyện các kĩ năng, kĩ xảo (sử dụng các dụng cụ đo, đọc và lắp ráp thí nghiệm…); đƣợc rèn luyện Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 19 1.3.4. Thí nghiệm biểu diễn 1.3.4.1. Vị trí của thí nghiệm biểu diễn Thí nghiệm biểu diễn về Vật lí do GV thực hiện giữ vị trí hàng đầu trong hệ thống thí nghiệm Vật lí phổ thông. Đây là loại thí nghiệm đƣợc nhà trƣờng ta quan tâm nhiều hơn vì dễ tổ chức, có hiệu lực ngay và không đòi hỏi số lƣợng từng loại thiết bị nhiều. a) - Cần thiết phải chứng minh hiện tƣợng ở quy mô lớn. - Thí nghiệm đòi hỏi nhiều kĩ thuật biểu diễn, thiết bị phức tạp, đắt tiền. - Cần thiết cho HS thấy đƣợc các biện pháp và các thao tác mới khi tiến hành thí nghiệm. - Những thí nghiệm nguy hiểm, nhƣ thí nghiệm làm việc với điện cao thế, có chất nổ, chất độc … b) Thí nghiệm biểu diễn nếu đƣợc tiến hành hợp lí sẽ tạo điều kiện cho HS tiếp thu dễ dàng tài liệu nghiên cứu và các hiện tƣợng ở dạng tự nhiên hoặc gần nhƣ tự nhiên. Nó có tác dụng lớn trong việc chỉ đạo HS thấy rõ các biện pháp tiến hành thí nghiệm độc lập. Tuy nhiên thí nghiệm biểu diễn có những hạn chế nhƣ khi GV làm thí nghiệm HS chỉ quan sát chứ không trực tiếp làm nên có thể có những hiện tƣợng họ không kịp theo dõi và không có điều kiện nhắc lại ngay hiện tƣợng đang nghiên cứu. Hơn nữa, thí nghiệm biểu diễn có nhƣợc điểm căn bản là không làm cho HS có những thói quen làm việc khoa học, trung thực, thận trọng, tỉ mỉ và những kĩ năng thực hành cần thiết cho hoạt động học tập, nghiên cứu khoa học và lao động sản xuất của họ sau này. 1.3.4.2. Các loại thí nghiệm biểu diễn Thí nghiệm biểu diễn về Vật lí đƣợc tiến hành vào lúc nào trong bài giảng là do nội dung của tài liệu quyết định. a) : Thí nghiệm mở đầu là thí nghiệm đƣợc đƣa ra nhằm mục đích đề xuất vấn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 22 giảng, phải là một yếu tố tất yếu của quá trình giảng dạy, phải đƣợc đƣa ra đúng lúc cần thiết. Để đảm bảo đƣợc yêu cầu trên, cần có nhận thức đầy đủ về vai trò và tác dụng của thí nghiệm biểu diễn đối với bài giảng. Khi chuẩn bị bài lên lớp GV cần xác định một cách chính xác thời điểm cần thiết phải biểu diễn thí nghiệm. Thí nghiệm phải xuất hiện nhƣ một mắt xích tất yếu, trong một trật tự chặt chẽ không thể thay đổi đƣợc + Thí nghiệm biểu diễn phải ngắn gọn hợp lí, không quá kéo dài. Yêu cầu này xuất phát từ đặc điểm thời gian trên lớp có hạn, ngoài việc tiến hành thí nghiệm còn phải giải thích, phân tích số liệu, đàm thoại với HS để đi đến khái quát hóa…Với những thí nghiệm biểu diễn kéo dài thời gian, khi thật cần thiết sử dụng ta phân thành những thí nghiệm nhỏ biểu diễn ở những giai đoạn khác nhau của bài giảng. + Thí nghiệm biểu diễn phải thành công ngay. Yêu cầu này xuất phát từ nguyên nhân cần tiết kiệm thời gian, để HS tin tƣởng chắc chắn vào những kết quả thí nghiệm, tăng thêm uy tín của GV. + Thí nghiệm biểu diễn phải đảm bảo cả lớp quan sát đƣợc, cụ thể là phải đảm bảo cho cả lớp nhìn rõ và tập trung chú ý vào những dụng cụ và chi tiết chính của thiết bị, theo dõi đƣợc diễn biến của thí nghiệm để có thể rút ra đƣợc những kết luận cần thiết. Muốn đảm bảo thực hiện đƣợc yêu cầu này GV cần quan tâm đến việc lựa chọn dụng cụ thí nghiệm, cải tiến các dụng cụ, thiết bị và sử dụng những kĩ thuật khác nhau. + Thí nghiệm biểu diễn phải đủ sức thuyết phục học sinh; các hiện tƣợng xuất hiện phải rõ ràng, số lƣợng thu đƣợc phải đủ chính xác và đủ nhiều. Kết quả thí nghiệm chặt chẽ, điều kiện cho trƣớc phải đầy đủ. 1.3.4.4. Kĩ thuật biểu diễn thí nghiệm Kĩ thuật biểu diễn có tác dụng quyết định đến sự thành công của thí nghiệm ở trên lớp. Kĩ thuật đó phải đảm bảo cho thí nghiệm đạt đƣợc kết quả, đảm bảo HS Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 27 Bƣớc 3: Xây dựng phƣơng án thí nghiệm Bƣớc 4: Tiến hành thí nghiệm Bƣớc 5: Phân tích kết quả thí nghiệm Bƣớc 6: So sánh kết quả thí nghiệm với dự đoán ban đầu Bƣớc 7: Rút ra kếtluận Bƣớc 8: Kiểm tra lại các bƣớc (bƣớc này chỉ có khi kết quả thí nghiệm không trùng với dự đoán ban đầu) [5]. Áp dụng quy tắc này hƣớng dẫn thí nghiệm, HS chỉ có thể hoàn thành đƣợc nhiệm vụ thí nghiệm khi các em đã có trình độ kĩ năng thí nghiệm ở mức cần thiết và đã đƣợc quan sát GV làm hoặc đã tự thực hiện thí nghiệm có những thao tác thí nghiệm cơ bản tƣơng tự. Đƣơng nhiên do trình độ HS phát triển khác nhau nên để mọi HS đều hoàn thành yêu cầu của bài thí nghiệm trong khuôn khổ thời gian quy định GV phải áp dụng các biện pháp giúp đỡ cá biệt ở từng bƣớc của thí nghiệm cũng nhƣ toàn bộ thí nghiệm. 1.4. THỰC TRẠNG DẠY HỌC VẬT LÍ VỚI VIỆC SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM Ở CÁC TRƢỜNG THPT MIỀN NÚI Thí nghiệm Vật lí có vai trò đặc biệt trong quá trình dạy học Vật lí, là một trong những biện pháp quan trọng nhất trong việc nâng cao chất lƣợng, mục tiêu dạy học. Tuy nhiên thí nghiệm vẫn chƣa đƣợc các GV khai thác triệt để, chƣa phát huy đƣợc đầy đủ vai trò của nó trong các giờ học Vật lí cụ thể. Thông qua điều tra trên 900 HS và 100 GV Vật lí ở một số trƣờng THPT miền núi, chúng tôi thu đƣợc một số kết quả sau: Bảng1.1: Hứng thú và mức độ khó, dễ của môn Vật lí đối với HS: Thích học do nhu cầu bản thân Không thích, học do bị bắt buộc Dễ Bình thƣờng Khó SL % SL % SL % SL % SL % 286 31,8 614 68,2 23 2,6 246 27,3 631 70,1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 30 Việc HS không hiểu bản chất của vấn đề, tiếp thu kiến thức một cách máy móc và thụ động làm cho sau khi học xong các em không hề có mối liên hệ giữa lí thuyết với thực tế và kiến thức cũng bị quên đi nhanh chóng. : a) Khó khăn về phía HS: + Về tính cách: HS miền núi sống giản dị, chân thành, thẳng thắn; tuy rụt rè, mang nặng bản tính tự ti dân tộc nhƣng nhiệt tình và có tách nhiệm với công việc đƣợc giao. + Về khả năng tƣ duy: HS miền núi quen lối tƣ duy cụ thể, ít tƣ duy lôgic, trình độ tƣ duy trừu tƣợng (so sánh, phân tích, tổng hợp,…) chậm hơn so với HS miền xuôi; khi gặp một sự vật – hiện tƣợng nào đó thƣờng chỉ chú ý đến bề ngoài mà không đi sâu tìm hiểu các thuộc tính của chúng. Các em chƣa có thói quen lao động trí óc, ngại suy nghĩ, gặp hững tình huống khó khăn thƣờng trông chờ sự hƣớng dẫn của GV. b) Khó khăn về cơ sở vật chất: + Hệ thống thiết bị thí nghiệm còn thiếu, một số bộ đƣợc cấp lại không đầy đủ dụng cụ. + Nhiều thí nghiệm cồng kềnh, lắp ráp mất thời gian, phòng học ở xa nơi để đồ thí nghiệm nên không có thời gian vận chuyển. c) Khó khăn về phía GV: + GV khó ổn định tổ chức lớp trƣớc và sau khi thí nghiệm. + GV sợ thí nghiệm không thành công, mất uy tín trƣớc học sinh. + Năng lực sử dụng và khai thác thí nghiệm của GV còn yếu. Việc tăng cƣờng sử dụng thí nghiệm trong giờ học Vật lí cụ thể và phát huy triệt để hiệu quả mà nó mang lại đòi hỏi giáo viên dạy môn Vật lí phải từng bƣớc khắc phục những nguyên nhân nói trên. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 33 Lấy các giai đoạn của CTNTKH Vật lí nêu trên làm cốt lõi, đồng thời điều chỉnh sao cho phù hợp với trình độ nhận thức của HS và qui mô một tiết học, chúng tôi đề nghị xây dựng tiến trình dạy học từng phần kiến thức Vật lí THPT khi sử dụng thí nghiệm theo sơ đồ hình 2.2: *> Sự kiện khởi đầu: Tƣơng tự nhƣ quá trình đi tìm chân lí của các nhà khoa học, quá trình đi tìm tri thức của HS cũng xuất phát từ các sự kiện khởi đầu, từ đó mới nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu. Có điều khác nhau ở chỗ tri thức HS cần tìm ra đã có sẵn trong SGK, HS có thể chƣa biết hoặc biết chƣa đầy đủ còn GV lại hoàn toàn nắm vững. Vì vậy, GV cần chuẩn bị trƣớc và lựa chọn nêu sự kiện khởi đầu sao cho phù hợp để từ đó có thể làm nảy sinh vấn đề nghiên cứu trƣớc HS. Theo chúng tôi có các cách lựa chọn sự kiện khởi đầu nhƣ sau: + Một là: Chọn các sự kiện kinh điển - là những sự kiện chính mà các nhà khoa học đã sử dụng khi nghiên cứu. + Hai là: Kết hợp các sự kiện thời sự có tính hiện đại, trƣớc hết là các sự kiện chính trị, kinh tế, quân sự, kĩ thuật và khoa học. Tiến hành thí nghiệm Nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu Xây dựng mô hình giả thuyết Suy ra hệ quả lôgic Thiết kế phƣơng án thí nghiệm Xử lí kết quả thí nghiệm Đối chiếu với mô hình giả thuyết Kiến thức cần xây dựng Ứng dụng thực tế, luyện tập Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc các bước dạy học từng kiến thức Vật lí THPT khi sử dụng thí nghiệm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 36 + Ba là: Lƣờng trƣớc những khó khăn HS có thể gặp phải để hỗ trợ các em dự đoán. Trong trƣờng hợp này có thể gợi ý cho HS những căn cứ để dự đoán; giúp HS phân tích, so sánh để họ nhận ra dấu hiệu chung hay dấu hiệu bản chất; cho HS thảo luận để loại trừ những dự đoán không hợp lí, lựa chọn dự đoán khả thi… Để giai đoạn này diễn ra suôn sẻ và thu đƣợc kết quả mong muốn, ngoài sự giứp đỡ nêu trên ngƣời GV cần phải kiên trì lắng nghe HS nói, tôn trọng và hiểu ý các em. Đó chính là yếu tố quan trọng giúp các em mạnh dạn, tham gia tích cực trong việc xây dựng giả thuyết. c) lôgic: Ở giai đoạn này GV chỉ cần định hƣớng và hƣớng dẫn HS tự rút ra hệ quả lôgic dựa trên những tri thức đã có từ trƣớc. + HS có thể rút ra hệ quả thông qua lập luận, suy diễn từ những dự đoán đã nêu. + HS có thể rút ra hệ quả thông qua những lập luận, các phép biến đổi toán học. Đây là giai đoạn khó đối với HS. Nếu đã biết nguyên tắc, các em có thể tự lực hình dung đƣợc các phƣơng án thí nghiệm và GV chỉ việc phân tích để các em tự loại bỏ những phƣơng án chƣa hợp lí, giữ lại những phƣơng án tối ƣu. Ví dụ: Trong bài “Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt”, HSđã đƣợc làm quen với thí nghiệm với xilanh y tế nên có thể đƣa ra phƣơng án thí nghiệm nhƣ sau: Giữ nhiệt độ không đổi bằng cách thao tác thật chậm, thay đổi áp suất p của lƣợng khí bằng cách thay đổi thể tích V của lƣợng khí đó, đo giá trị của V và p tƣơng ứng. Trong bài “Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ”, HS đã làm quen với thí nghiệm dùng xilanh cỡ lớn nên có thể đƣa ra phƣơng án thí nghiệm nhƣ sau: Giữ thể tích khí không đổi bằng cách cố định vị trí của pittông, thay đổi áp suất p Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 40 2.2. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CỤ THỂ MỘT SỐ BÀI CHƢƠNG “CHẤT KHÍ” - VẬT LÍ 10 (CƠ BẢN) NHẰM TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP CỦA HS 2.2.1. Đặc điểm chƣơng “Chất khí” Chƣơng “Chất khí” là chƣơng đầu tiên của phần II Nhiệt học; nó là cơ sở và nền tảng để nghiên cứu các phần kiến thức tiếp theo. Vì vậy, chƣơng này có tầm quan trọng nhất định trong chƣơng trình Vật lí 10 [4]. */ Về mặt cấu trúc Chƣơng “Chất khí” bao gồm 4 bài (chia thành 7 tiết học; lí thuyết: 4, bài tập: 2, kiểm tra: 1): + Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí. + Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt. + Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ. + Phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng. Trong giới hạn của đề tài, chúng tôi chỉ nghiên cứu cụ thể ba nội dung: định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt, định luật Sác-lơ và phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng. */ Về mặt kiến thức Theo nhƣ SGK Vật lí 10 (cơ bản) trình bày, định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt và định luật Sác-lơ đƣợc xây dựng bằng con đƣờng thực nghiệm; phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng đƣợc xây dựng bằng con đƣờng suy luận từ hai định luật trên, từ đó suy ra đƣợc mối liên hệ giữa thể tích V và nhiệt độ T trong quá trình đẳng áp (p = const). Mối liên hệ giữa các phần kiến thức đƣợc mô tả bằng sơ đồ hình 2.3: T = const pV = const V = const = const = const p = const V T = const Hình 2.3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 42 Phần này chúng tôi sử dụng một số kí hiệu sau: Nhận xét, dẫn dắt hoặc thông báo của giáo viên. Câu hỏi, đặt vấn đề của giáo viên. ▼ Hoạt động của học sinh. 2.2.2. Tiến trình xây dựng kiến thức tiết thứ nhất QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ - MA-RI-ỐT A- Mục tiêu: 1. Kiến thức cần xây dựng + “Trạng thái” của một lƣợng khí đƣợc xác định bằng các thông số trạng thái: thể tích V, áp suất p, nhiệt độ tuyệt đối T. Quá trình biến đổi trạng thái của một lƣợng khí từ trạng thái này sang trạng thái khác đƣợc gọi tắt là “quá trình”. + Định nghĩa quá trình đẳng nhiệt: “Quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ đƣợc giữ nguyên không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt.” + Nội dung định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt: “Trong quá trình đẳng nhiệt của một lƣợng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích.” pV = hằng số + Đƣờng đẳng nhiệt: “Đƣờng biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi gọi là đƣờng đẳng nhiệt”. Trong hệ tọa độ (p, V) đƣờng đẳng nhiệt là đƣờng Hypebol. 2. Mục tiêu cần đạt trong quá trình học + HS tham gia thực hiện thí nghiệm mở đầu, thảo luận và giải thích hiện tƣợng xảy ra trong thí nghiệm. + HS tham gia xử lí các số liệu thu đƣợc từ thí nghiệm vào việc xác định mối liên hệ giữa p và V trong quá trình đẳng nhiệt. 3. Mục tiêu kết quả học + HS nhận biết đƣợc “quá trình đẳng nhiệt”. + HS phát biểu đƣợc nội dung và hệ thức định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 45 D. Tiến trình hoạt động dạy học (Việc kiểm tra bài cũ đƣợc thực hiện trong quá trình xây dựng kiến thức mới.) * Đặt vấn đề: GV: + Chia HS ra thành các nhóm (mỗi bàn thành một nhóm). + Hƣớng dẫn HS làm thí nghiệm với xilanh y tế (đã chuẩn bị sẵn): - Kéo pittông về phía sau một đoạn để hút một lƣợng khí nào đó vào xilanh, chờ một lúc cho lƣợng khí đó ổn định rồi dùng ngón tay bịt đầu xilanh lại. `- Các nhóm thuộc một dãy ấn pittông đi vào, các nhóm thuộc dãy còn lại kéo pittông ra sau (lƣu ý thực hiện thao tác thật chậm). GV: + Yêu cầu HS thực hiện thí nghiệm. + Hãy cho biết cảm giác của tay khi ấn hoặc kéo pittông? ▼HS: Thực hiện thí nghiệm, thảo luận nhóm. GV: Yêu cầu HS trả lời trƣớc lớp. ▼HS: + Nêu hiện tƣợng: tay ta có cảm giác nhƣ bị đẩy ra khi ấn pittông đi vào và có cảm giác bị kéo lại khi kéo pittông ra sau - có lực chống lại chiều chuyển động của pittông. GV: Tại sao lại có lực tác dụng lên pittông và có chiều chống lại chiều chuyển động của pittông? ▼HS: … GV: Gợi ý bằng cách yêu cầu HS trả lời các câu hỏi sau (trả lời vào giấy kiểm tra đã chuẩn bị sẵn): - Lƣợng khí sau khi đƣợc hút vào trong xilanh có thay đổi trong quá trình làm thí nghiệm không? - Việc thao tác thí nghiệm thật chậm nhằm đảm bảo điều kiện gì? - Nguyên nhân gây ra áp suất chất khí là gì? - Từ đó suy ra nguyên nhân gây ra lực chống lại chiều chuyển động của pittông là gì? ▼ HS: Thảo luận nhóm và viết câu trả lời vào giấy kiểm tra đã chuẩn bị sẵn để nộp lại cho giáo viên. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 48 ▼ HS:… GV: Gợi ý bằng cách yêu cầu HS trả lời các câu hỏi: Trong thí nghiệm mở đầu: Chúng ta đã sử dụng những dụng cụ nào? Ta thay đổi áp suất của khí trong xilanh bằng cách nào? Ta giữ cho nhiệt độ không đổi trong quá trình thí nghiệm bằng cách nào? Muốn xác định đƣợc giá trị của V và p cần có thêm dụng cụ gì? ▼HS: + Thảo luận nhóm. + Trả lời: Dụng cụ đã sử dụng là xilanh y tế đã tháo bỏ kim tiêm. Ta thay đổi áp suất chất khí bằng cách thay đổi thể tích của nó. Giữ cho nhiệt độ không đổi bằng cách thao tác thật chậm. Muốn xác định đƣợc giá trị của áp suất và thể tích cần gắn lên pittông thiết bị đo áp suất p, gắn lên xilanh thƣớc để đo thể tích V. GV: + Nhận xét. + Giới thiệu bộ thí nghiệm Hình 29.2 SGK. a> Thí nghiệm GV: + Giới thiệu cấu tạo, công dụng của các bộ phận trong bộ thí nghiệm: Xilanh có gắn thƣớc đo thể tích (1), pittông (2) dùng để thay đổi thể tích khí trong xilanh, áp kế (3) cho biết sự thay đổi áp suất chất khí trong xilanh, giá đỡ, nút cao su để cố định lƣợng khí trong xilanh. + Nêu cách bố trí thí nghiệm (hình 2.4) GV: Tƣơng tự nhƣ thí nghiệm với xilanh y tế em hãy mô tả các bƣớc thí nghiệm đối với bộ thí nghiệm này? ▼HS: + Thảo luận nhóm. Hình 2.4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 51 Củng cố, vận dụng: GV: Tóm tắt lại nội dung cần ghi nhớ trong bài. GV: Yêu cầu HS làm bài tập 6 và bài tập 9 (SGK – trang 159)? Bài 6: Trong các hệ thức sau đây, hệ thức nào không phù hợp với định luật Bôi- lơ - Ma-ri-ốt? A. p ~ 1/V B. V ~ 1/p C. V ~ p D. p1V1 = p2V2 Bài 9: Một quả bóng có dung tích 2,5 lít. Ngƣời ta bơm không khí ở áp suất 105 Pa vào bóng. Mỗi lần bơm đƣợc 125 cm3 không khí. Tính áp suất của không khí trong quả bóng sau 45 lần bơm. Coi quả bóng trƣớc khi bơm không có không khí và trong khi bơm nhiệt độ của không khí không thay đổi. GV: Gợi ý cho HS giải bài tâp 9 (SGK – trang 159) là muốn giải đƣợc bài cần trả lời đƣợc các câu hỏi sau: + Sau 45 lần bơm thì có bao nhiêu lít khí ở áp suất 105 Pa đƣợc bơm vào quả bóng? + Quá trình biến đổi trạng thái của lƣợng khí trên là quá trình gì? + Có thể áp dụng hệ thức nào để tìm đƣợc áp suất khí trong quả bóng sau khi bơm? ▼ HS: + Trao đổi, thảo luận nhóm để giải bài tập. + Đại diện của một nhóm lên trả lời, nhóm khác nhận xét và bổ sung: GV: Nhận xét kết quả. Đáp án: Bài 6: C Bài 7: p1 = 10 5 Pa , V1 = 45x125 cm 3 , V2 = 2,5 lít = 2500 cm 3 p1V1 = p2V2 => p2 = p1V1/ V2 => p2 = 2,25x10 5 Pa *Nhận xét giờ học và giao bài tập về nhà: GV: Nhận xét thái độ học tập, tinh thần tích cực xây dựng bài của HS. GV: + Yêu cầu HS làm các bài tập 5, 7,8 SGK (trang 159) và 29.1 đến 29.8 SBT. + Yêu cầu học sinh học bài, ôn lại kiến thức về áp suất và nhiệt độ tuyệt đối, chuẩn bị một tờ giấy ô li kích thƣớc 15x15 cm2 cho tiết học tới. E. Nội dung trình bày bảng (Xin xem thêm phụ lục) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 55 ▼HS: … GV: Mô tả thí nghiệm đƣợc vẽ trong hình 30.1 SGK: Lấy một xilanh y tế cỡ lớn đã tháo bỏ kim tiêm. Kéo pittông ra sau để hút một lƣợng khí vào xilanh, chờ cho lƣợng khí ổn định rồi nút đầu xilanh lại. Úp ngƣợc xilanh vào cốc nƣớc nóng và lấy ngón tay giữ ở phía trên pittông để cố định vị trí của nó trong xilanh. Sau một thời gian ngƣời ta thấy ngón tay chịu một lực đẩy từ pittông, để pittông không thay đổi vị trí thì ngón tay phải tác dụng lên pittông một lực (hình 30.1 SGK mô tả lực này bằng trọng lực của một quả cân). GV: Việc phải tác dụng lên pittông một lực để giữ cho thể tích khí trong xilanh không thay đổi sau khi làm nóng khí cho biết điều gì về sự biến đổi áp suất chất khí trong xilanh theo nhiệt độ trong điều kiện thể tích không đổi? ▼HS: Khi thể tích của một lƣợng khí xác định không đổi, áp suất của nó tăng khi nhiệt độ tăng. GV: Tại sao khi thể tích của một lƣợng khí không đổi, áp suất của nó lại tăng theo nhiệt độ? ▼HS: + Thảo luận nhóm. + Trả lời: Nguyên nhân gây ra áp suất chất khí là lực tác dụng của các phân tử khí lên thành bình. Lực này phụ thuộc vào mật độ phân tử khí và tốc độ chuyển động nhiệt của nó. Khi thể tích của một lƣợng khí xác định không đổi, lực này chỉ còn phụ thuộc vào tốc độ chuyển động nhiệt của phân tử khí. Nhiệt độ tăng, lực này tăng lên làm cho áp suất chất khí tăng theo. GV: Nhận xét. GV: Khi thể tích của một lƣợng khí nhất định không đổi, nhiệt độ tăng thì áp suất của nó tăng nhƣng cụ thể là tăng nhƣ thế nào? Để có câu trả lời chúng ta cùng nghiên cứu bài học hôm nay. * Bài mới: GV: Viết đầu bài mới QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH. ĐỊNH LUẬT SÁC-LƠ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 58 GV: Yêu cầu một nửa lớp vẽ đồ thị trên giấy ô li chuẩn bị sẵn (gợi ý: trên trục tung 1 cm ứng với 0,25x105 Pa; trên trục hoành 1cm ứng với 50 K), một nửa lớp tính tỉ số T p và cho nhận xét? ▼HS: + Vẽ đồ thị theo hƣớng dẫn của GV và cho biết đồ thị thu đƣợc là một đƣờng gấp khúc nhƣng độ gãy khúc không đáng kể. + Tính tỉ số T p và cho biết GV: Thông báo cho học sinh rằng bằng nhiều thí nghiệm chính xác hơn, khử đƣợc các sai số ngƣời ta thu đƣợc đồ thị là một đƣờng thẳng có đƣờng kéo dài qua gốc tọa độ hay = hằng số. Đó cũng là hệ thức của định luật Sác-lơ. 2. Định luật Sác-lơ GV: Hệ thức trên chỉ áp dụng đƣợc trong điều kiện nào? ▼HS: Áp dụng cho một lƣợng khí xác định. GV: Hãy phát biểu nội dung định luật Sác-lơ? ▼HS: Phát biểu nội dung định luật. GV: Nhận xét, nhắc lại đầy đủ nội dung định luật Sác-lơ. GV: p T = hằng số, vậy hằng số này phụ thuộc vào những yếu tố nào? ▼HS: Hằng số này phụ thuộc vào khối lƣợng khí và thể tích của nó. GV: Giả sử một lƣợng khí xác định ở trạng thái 1 có áp suất p1, nhiệt độ T1 và ở trạng thái 2 có áp suất p2, nhiệt độ T2 . Hãy viết hệ thức định luật Sác-lơ cho lƣợng khí này ở hai trạng thái nêu trên. ▼HS: GV: Ngƣời ta gọi đồ thị mà chúng ta vừa nói đến là đƣờng đẳng tích. Vậy đƣờng đẳng tích là gì? Nó có dạng nhƣ thế nào? III - Đƣờng đẳng tích GV: Yêu cầu học sinh nêu định nghĩa và dạng đƣờng đẳng tích theo ý hiểu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 59 ▼HS: Đƣờng đẳng tích là đƣờng biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo nhiệt độ khi thể tích không đổi. Dạng của đƣờng đẳng tích trong hệ tọa độ (p, T) là đƣờng thẳng đi qua gốc tọa độ. GV: + Nhận xét và bổ sung: Vì không thể có một thí nghiệm nào diễn ra mà nhiệt độ có thể đạt tới O K nên dạng của đƣờng đẳng tích là đƣờng thẳng có phần kéo dài đi qua gốc tọa độ. + Thông báo: với một lƣợng khí xác định, tỉ số là khác nhau ứng với những thể tích V khác nhau; từ đó ta thu đƣợc họ các đƣờng đẳng tích. GV: Yêu cầu HS chứng minh đƣờng đẳng tích ở trên ứng với thể tích nhỏ hơn (hình 2.7). GV: Gợi ý HS dựa vào kiến thức về quá trình đẳng nhiệt để chứng minh. ▼HS: +Vẽ đƣờng thẳng song song với trục p cắt hai đƣờng đẳng tích ở hai điểm 1 và 2. + Ở cùng một nhiệt độ p1V1 = p2V2, nếu p1 > p2 thì V1 < V2. * Củng cố, vận dụng: GV: Tóm tắt nội dung cần ghi nhớ trong bài. GV: Chia học sinh thành các nhóm (mỗi bàn là một nhóm), yêu cầu HS trả lời câu hỏi “Có nên để xe đạp, xe máy ngoài trời nắng sau khi đã đƣợc bơm căng không? Tại sao?” ▼HS: Thảo luận nhóm, viết câu trả lời vào giấy kiểm tra. GV: Thu lại bài kiểm tra. Yêu cầu đại diện một nhóm trả lời trƣớc lớp, các nhóm khác nhận xét và bổ sung. ▼HS: Không nên để xe đạp, xe máy ngoài trời nắng vì lốp xe dễ bị hỏng. GV: + Nhận xét. + Giải thích lại: Khi xe đạp và xe máy đã đƣợc bơm căng ta không nên để phơi ngoài trời nắng. Vì để ngoài trời nắng thể tích của lốp xe tăng lên không p T V1 V2 O Hình 2.7 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 60 đáng kể (có thể coi nhƣ thể tích không đổi ) trong khi nhiệt độ của khí trong lốp xe tăng lên đáng kể làm tăng áp suất của khí trong lốp xe dẫn đến lốp xe có thể bị nổ. * Tổng kết giờ học, giao bài tập về nhà: GV: Nhận xét tinh thần, thái độ xây dựng bài của HS. GV: + Yêu cầu HS hoàn thành các bài tập 4, 5, 6, 7, 8 SGK (trang 162) và 30.1, 30.2, 30.3, 30.4, 30.5, 30.6, 30.7, 30.8 SBT. + Yêu cầu HS học bài và ôn lại bài định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt để chuẩn bị lí thuyết cho bài tiếp theo. E. Nội dung trình bày bảng (Xin xem thêm phần phụ lục) 2.2.4. Tiến trình dạy học tiết thứ ba PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƢỞNG (tiết 1) A. Mục tiêu 1. Kiến thức cần xây dựng + Khái niệm khí lí tƣởng: là loại khí tuân theo đúng 2 định luật về chất khí đã học. + Phƣơng trình của khí lí tƣởng (phƣơng trình Cla-pê-rôn): = const 2. Mục tiêu trong quá trình học + HS tham gia xây dựng phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng từ các hệ thức của định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt và định luật Sác-lơ. + HS tham gia giải bài tập và giải thích các hiện tƣợng liên quan đến quá trình biến đổi trạng thái của một lƣợng khí lí tƣởng. 3. Mục tiêu của kết quả học + HS phân biệt đƣợc khí thực với khí lí tƣởng. + HS viết đƣợc phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 61 + HS vận dụng đƣợc phƣơng trình Cla-pê-rôn để làm bài tập và giải thích các hiện tƣợng có liên quan. B. Chuẩn bị * GV: một quả bóng bàn bẹp, cốc đựng nƣớc, phích nƣớc nóng. * HS: Ôn lại kiến thức về quá trình đẳng nhiệt và quá trình đẳng tích; một tờ giấy kiểm tra. C. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức “Phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng” (Xin xem trang bên) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 65 GV: Yêu cầu HS cho biết các hệ thức liên hệ giữa các đại lƣợng trong hai quá trình nêu trên? Từ đó suy ra mối liên hệ giữa T1, p1, V1 và T2, p2, V2.(Thực hiện biến đổi trên giấy kiểm tra). ▼HS: Thảo luận nhóm và trả lời vào giấy kiểm tra. GV: Yêu cầu đại diện một nhóm lên thực hiện biến đổi. ▼HS: Quá trình đẳng nhiệt: T1 = T3 , p1V1 = p3V3. Quá trình đẳng tích: V3 = V2 , . Suy ra: 1 1 2 2 1 2 p V p V T T GV: + Nhận xét. + Lƣu ý: Việc chọn trạng thái 1 và trạng thái 2 là tùy ý nên có thể viết là: = hằng số . GV: Hằng số này phụ thuộc vào các yếu tố nào? ▼HS: Giá trị của hằng số phụ thuộc vào khối lƣợng khí. GV: Khẳng định lại: Độ lớn của hằng số này phụ thuộc vào khối lƣợng khí; với 1 mol khí thì hằng số này là R = 8,31 J/(mol.K) . R gọi là hằng số của chất khí lí tƣởng. */ Củng cố, vận dụng: GV: Tóm tắt nội dung cần ghi nhớ trong bài. ○ GV: Yêu cầu HS trả lời các câu hỏi sau: Câu 1: Hệ thức nào sau đây không phù hợp với phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng? A. = hằng số B. 1 1 2 2 1 2 p V p V T T C. D. = hằng số Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 66 Câu 2: Trong quá trình nào sau đây, cả ba thông số trạng thái của một lƣợng khí xác định đều thay đổi? A. Không khí bị nung nóng trong một bình đậy kín. B. Không khí trong một quả bóng bàn bị một học sinh bóp bẹp. C. Không khí trong một xilanh đƣợc nung nóng, dãn nở và đẩy pittông dịch chuyển. D. Cả ba quá trình trên. ▼HS: Thảo luận nhóm và trả lời vào bài kiểm tra. GV: Thu lại bài kiểm tra và yêu cầu HS trả lời trƣớc lớp. ▼HS: Đại diện một nhóm trả lời, nhóm khác bổ sung. GV: Nhận xét và khẳng định lại đáp án (Câu 1: D ; Câu 2: C). GV: Yêu cầu HS làm bài tập 7(SGK – Trang 166): Bài 7(SGK – T166): Trong phòng thí nghiệm, ngƣời ta điều chế đƣợc 40 cm3 khí hiđrô ở áp suất 750 mmHg và nhiệt độ 270C. Tính thể tích của lƣợng khí trên ở điều kiện tiêu chuẩn (áp suất 750 mmHg, nhiệt độ 00C). ▼ HS: Tóm tắt đầu bài, thảo luận nhóm. GV : Gợi ý cho HS bằng cách yêu cầu HS trả lời các câu hỏi sau: + Quá trình biến đổi trạng thái của lƣợng khí nói đến trong bài là quá trình gì? + Từ đó cho biết có thể dựa vào kiến thức nào để tìm lời giải cho bài toán? ▼ HS: Quá trình biến đổi trạng thái của lƣợng khí là quá trình biến đổi bất kì. Do đó có thể áp dụng phƣơng trình trạng thái để giải quyết bài toán. GV: Yêu cầu một HS lên bảng trình bày lời giải. ▼ HS: + Một học sinh lên bảng giải bài. + Số HS còn lại theo dõi và nhận xét. GV: Nhận xét và khẳng định lại kết quả: V1 = 40 cm 3 ; p1 = 750 mmHg; T1 = 27 0 C + 273 = 300 K p2 = 760 mmHg; T2 = 0 0 C + 273 = 273 K Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 70 Ở lớp TN, GV cộng tác giảng dạy theo tiến trình dạy học chúng tôi đã thiết kế. Ở lớp ĐC, GV cộng tác giảng dạy theo phƣơng pháp mà họ vẫn sử dụng. + Trao đổi với hai GV cộng tác sau mỗi tiết học ở lớp TN và lớp ĐC nhằm thu thập những nhận xét về tiết học đó. + Thu thập nhận xét của HS về giờ học TN thông qua trao đổi sau mỗi giờ học. + Tổ chức kiểm tra ở cả hai lớp TN và ĐC với cùng một đề, trong cùng một thời gian. + Cùng GV cộng tác tổng kết, phân tích và xử lí kết quả một cách khách quan. + Trên cơ sở kết quả thu đƣợc rút ra kết luận về đề tài cần nghiên cứu. 3.3. CĂN CỨ ĐỂ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TNSP a) Chúng tôi dựa trên sự quan sát những biểu hiện tích cực của HS trong giờ học Vật lí; các căn cứ cụ thể là: - HS tập trung chú ý, tự giác tham gia thực hiện các nhiệm vụ học tập. - HS đƣa ra các mô hình (giả thuyết), phƣơng án thí nghiệm kiểm tra theo sơ đồ CTNTKH Vật lí (cả đúng và sai). - HS trả lời đúng các câu hỏi theo yêu cầu ghi nhớ kiến thức trong giờ học. - HS vận dụng kiến thức giải bài tập và giải thích các hiện tƣợng thực tế. Chúng tôi đánh giá dựa trên kết quả các bài kiểm tra. Cách xếp loại nhƣ sau: + Giỏi: điểm 9, 10; + Khá: điểm 7, 8 ; + Trung bình: điểm 5, 6 + Yếu: điểm 3, 4 ; + Kém: điểm 0, 1, 2. Từ kết quả kiểm tra của HS, sử dụng phƣơng pháp thống kê để xử lí và phân tích kết quả TN. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 73 giải thích hiện tƣợng diễn ra trong thực tế nhƣng càng ở những tiết học sau những năng lực này của các em càng tăng lên. Bảng 3.2: Biểu hiện của mức độ tích cực trong hoạt động học tập Biểu hiện Số HS tham gia Nhóm TN Nhóm ĐC HS tập trung chú ý, tự giác tham gia thực hiện các nhiệm vụ học tập 83 47 93 51 96 42 HS đƣa ra các mô hình (giả thuyết), phƣơng án thí nghiệm kiểm tra theo sơ đồ CTNTKH Vật lí.( đúng và sai) 96 0 96 0 96 0 HS trả lời đúng các câu hỏi theo yêu cầu ghi nhớ kiến thức trong giờ học. 67 63 85 58 92 69 HS vận dụng kiến thức giải bài tập và giải thích đƣợc các hiện tƣợng thực tế 73 51 88 63 95 57 + Ở các lớp đối chứng: HS không đƣợc làm thí nghiệm cũng nhƣ quan sát GV làm thí nghiệm; các em tỏ ra không mấy hào hứng trong việc phát biểu xây dựng bài, tiếp thu kiến thức một cách thụ động; vì thế các em gặp khó khăn trong việc ghi nhớ kiến thức cũng nhƣ vận dụng kiến thức vừa học để giải bài tập và giải thích các hiện tƣợng thực tế có liên quan. 3.5.2. Kết quả các bài kiểm tra 3.5.2.1. Yêu cầu chung về cách xử lí kết quả định lƣợng của TNSP * Các bài kiểm tra do một ngƣời chấm theo biểu điểm chung đã đƣợc thống nhất giữa ngƣời thực hiện đề tài và GV cộng tác. * Các bƣớc xử lí, phân tích kết quả TNSP gồm: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 76 Bảng 3.5: Phân phối tần suất lần 1 Xi (Yj) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ni 0 0 0 2 7 21 24 21 20 1 0 P (ni/n) 0 0 0 0,021 0,073 0,219 0,250 0,219 0,208 0,010 0 nj 0 0 0 4 10 36 27 13 8 0 0 P (nj/n) 0 0 0 0,042 0,104 0,375 0,281 0,135 0,083 0 0 Nhóm TN Nhóm ĐC Biểu đồ 3.1: Biểu đồ xếp loại kiểm tra lần 1 Yếu Trung bình Khá Giỏi 70 60 50 40 30 20 10 0 (%) P Đồ thị 3.1: Đồ thị phân phối tần suất lần 1 Xi (Yj) Nhóm TN Nhóm ĐC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 81 3 Bảng 3.9: Kết quả kiểm tra lần 3 Nhóm TN (96 HS) ĐC (96 HS) Trƣờng Bắc Sơn L.N. Chú Võ Nhai Tổng Bắc Sơn L.N. Chú Võ Nhai Tổng Xi (Yj) SL SL SL SL % SL SL SL SL % 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 3 1 1 5 5,2 4 2 2 2 6 6,3 2 4 3 9 9,4 5 7 6 7 20 20,8 9 10 10 29 30,2 6 8 9 8 25 26,0 10 9 11 30 31,3 7 7 7 8 22 22,9 4 4 4 12 12,5 8 7 6 6 19 19,8 4 3 3 10 10,4 9 1 2 1 4 4,2 0 1 0 1 1,0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Bảng 3.10: Xếp loại kiểm tra lần 3 Nhóm Số HS (%) Kém Yếu T.Bình Khá Giỏi 0 -> 2 3 -> 4 5 -> 6 7 -> 8 9 -> 10 TN SL 0 6 45 41 4 % 0 6,3 46,8 42,7 4,2 ĐC SL 0 14 59 22 1 % 0 14,6 61,5 22,9 1,0 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 86 + Số lƣợng học sinh mỗi lớp chỉ nên từ 30 đến 35 HS để để GV có thể quan sát, hƣớng dẫn và kiểm tra các hoạt động của cá nhân, nhóm tốt hơn. + Cùng với việc bồi dƣỡng cho GV THPT về mặt lí luận cần tăng cƣờng bồi dƣỡng năng lực sử dụng thí nghiệm và coi thí nghiệm nhƣ một phầnquan trọng trong CTNTKH Vật lí; cần có cán bộ phụ tá phòng thí nghiệm giúp đỡ GV chuẩn bị bài thí nghiệm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 89 24. Phạm Hữu Tòng (2004), Dạy học Vật lí ở trường phổ thông theo định hướng phát triển hoạt động tích cực, tự chủ, sáng tạo và tư duy khoa học, Nxb ĐHSP Hà Nội, Hà Nội. 25. Phạm Hữu Tòng (2007), Tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học Vật lí, Tập bài giảng chuyên đề cao học, Hà Nội. 26. Tổ phƣơng pháp giảng dạy khoa Vật lí (2007), Giáo trình hướng dẫn thực hành thí nghiệm Vật lí THPT, ĐHSP Thái Nguyên. 27. Thái Duy Tuyên (1999), Những vấn đề cơ bản của giáo dục hiện đại, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 28. Nguyễn Thị Hồng Việt (1993), Dạy học một số kiến thức Vật lí lớp 10 phổ thông trung học theo chu trình nhận thức khoa học Vật lí, Luận án tiến sĩ khoa học Sƣ phạm – Tâm lí, ĐHSP Hà Nội I, Hà Nội. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 92 Câu 5: Theo thầy (cô), khối lƣợng kiến thức của các bài học phần này nhƣ thế nào? □ Nhiều □ Ít □ Vừa phải □ Khó □ Dễ □ Bình thƣờng Câu 6: Khi dạy học nội dung kiến thức chƣơng này thầy (cô) thực hiện thí nghiệm mô tả trong SGK nhƣ thế nào?(Thƣờng xuyên [+];đôi khi [-]; không dùng [0] ) □ Thí nghiệm mô tả trên giấy bút. □ Thí nghiệm biểu diễn thật của giáo viên. □ Thí nghiệm của học sinh tiến hành dƣới sự hƣớng dẫn của GV. Câu 7: Thầy (cô) có kinh nghiệm gì khi giảng dạy nội dung kiến thức của chƣơng này (đặc biệt là cách dẫn dắt, liên hệ từ các hiện tƣợng thực tế để đi đến thí nghiệm đƣợc mô tả trong SGK)? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………... Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 95 Câu 7: Áp suất của chất khí tác dụng lên thành bình chứa phụ thuộc vào những yếu tố nào? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Câu 8: Ở cùng một áp suất, khi nhiệt độ của một lƣợng khí tăng lên thì thể tích của nó thay đổi nhƣ thế nào? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 101 ĐỀ KIỂM TRA SỐ 2 (15 phút) Câu 1: Hệ thức nào sau dây phù hợp với định luật Sác-lơ? A. B. C. p t = hằng số D. Câu 2: Trong hệ tọa độ (p, T), đƣờng biểu diễn nào sau đây là đƣờng đẳng tích? A. Đƣờng hypebol. B. Đƣờng tẳng kéo dài qua gốc tọa độ C. Đƣờng thẳng không đi qua gốc tọa độ D.Đƣờng thẳng cắt trục p tại điểm p = p0. Câu 3:Một chất khí chuyển từ trạng thái I sang trạng thái II (hình vẽ). Khi đó các thông số trạng thái của chất khí đã thay đổi nhƣ thế nào, nếu khối lƣợng khí không đổi? A. P2 > P1; T2 > T1; V2>V1. B. P2 > P1; T2 < T1; V2<V1 C. P2 > P1; T2 > T1; V2=V1. D. P2 > P1; T2 > T1; V2<V1 Câu 4: Ghép nội dung ở cột bên trái với nội dung tƣơng ứng ở cột bên phải để đƣợc một câu có nội dung đúng. 1. Quá trình đẳng tích là a) áp suất tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối. 2. Đƣờng đẳng tích b) sự chuyển trạng thái khi thể tích không đổi. 3. Nhiệt độ tuyệt đối c) trong hệ tọa độ (p, T) là đƣờng thẳng kéo dài đi qua gốc tọa độ. 4. Khi thể tích không đổi thì T (K) = 273 + t . 1 - … , 2 - … , 3 - … , 4 - …. Câu 5: Chọn câu đúng: Đối với 1 lƣợng khí xác định,quá trình nào sau đây là đẳng tích: A.Nhiệt độ không đổi, áp suất giảm. B. Áp suất không đổi,nhiệt độ giảm. 1 2 p T O Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 102 C.Nhiệt độ tăng, áp suất tăng tỉ lệ thuận với nhiệt độ. D.Nhiệt độ giảm, áp suất tăng tỉ lệ nghịch với nhiệt độ. Câu 6: Hiện tƣợng nào sau đây liên quan đến định luật Saclơ? A.Quả bóng bay bị vỡ ra khi ta bóp mạnh. B.Săm xe đạp để ngoài nắng bị nổ. C.Nén khí trong xy lanh để tăng áp suất. D.Cả ba hiện tƣợng trên. Câu 7: Đƣờng biểu diễn nào sau đây không phù hợp với quá trình đẳng tích? A. B. C. D. Câu 8: Một chiếc ô tô chứa không khí có áp suất 6 bar và nhiệt độ 270C. Khi xe chạy nhanh, lốp xe nóng lên làm cho nhiệt độ không khí trong lốp tăng lên tới 37 0C. Tính áp suất của không khí trong lốp xe lúc này. A. 7,2 bar B. 6,2 bar C. 7,5 bar D. 6,5 bar Câu 9: Một bình kín chứa ôxi ở nhiệt độ 270C và áp suất 105 Pa. Nếu đem bình đun nóng để áp suất trong bình là 1,1x105 Pa thì phải đun đến nhiệt độ là bao nhiêu? A. 37 0 C B. 47 0 C C. 57 0 C D. 67 0 C Câu 10: Một bình thủy tinh kín chịu nhiệt chứa không khí ở điều kiện chuẩn (00C, 1atm). Nung nóng bình lên tới 136,50C. Áp suất không khí trong bình là bao nhiêu? Coi sự nở vì nhiệt của bình là không đáng kể. A. 1,2 atm B. 1,5 atm C. 1,7 atm D. 1,9 atm Câu 11: Một săm xe đạp đƣợc bơm căng không khí ở nhiệt độ 270C và áp suất 1,8atm. Hỏi săm có bị nổ khi để ngoài nắng nhiệt độ 400C không? Tại sao? Coi sự tăng thể tích của săm là không đáng kể và biết săm chỉ chịu đƣợc áp suất tối đa là 2atm. p V O p V O p V O p t 0 C O - 273 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 104 Câu 7: Một bóng thám không đƣợc chế tạo để có thể tăng thể tích lên tới 103 m3 khi bay ở tầng khí quyển có áp suất 0,05 atm và nhiệt độ 200 K. Hỏi áp suất khí khi bơm là bao nhiêu? Biết khi bơm bóng có thể tích 75 m3 và ở nhiệt độ 300 K. A. 1 atm B. 1,3 atm C. 1,5 atm D. 1,8 atm Câu 8: Một bình cầu dung tích 20 lít chứa ôxi ở nhiệt độ 270C và áp suất 50 atm. Thể tích của lƣợng khí này ở áp suất 1 atm và nhiệt độ 00C là bao nhiêu? A. 69 lít B. 71 lít C. 73 lít D. 75 lít Câu 9: Một xilanh kín đuợc chia làm hai phần bằng nhau bởi một píttông cách nhiệt. Mỗi phần có chiều dài l0 = 30cm, chứa một lƣợng khí giống nhau ở 27 0 C. Nung nóng một phần thêm 100C và làm lạnh phần kia đi 100C. Độ dịch chuyển của pittông là bao nhiêu ? Câu 10: Tính khối lƣợng riêng của không khí ở trên đỉnh núi cao 3000 m. biết rằng mỗi khi lên cao thêm 10 m thì áp suất khí quyển giảm 1 mmHg và nhiệt độ trên đỉnh núi là 50C. Khối lƣợng riêng của không khí ở điều kiện chuẩn (760 mmHg và nhiệt độ 00C) là 1,29 kg/m3 22,9