Luận văn Vận dụng kĩ thuật dạy học tích cực trong dạy học chương chất khí Vật lí 10 cho học sinh Trung học Phổ thông miền núi

h cực phù hợp như: động não, bể cá, sơ đồ tư duy. + Cần hướng dẫn HS tự lực đề xuất phương án, lựa chọn và tiến hành thí nghiệm kiểm tra hoặc GV chuẩn bị sẵn phương án thí nghiệm sao cho việc tiến hành thí nghiệm là đơn giản nhất HS có thể tự làm, dễ quan sát, dễ thành công nhất và cho kết quả chính xác nhất. + Chuẩn bị các mẫu bảng số liệu để mô tả kết quả thí nghiệm, thiết bị thí nghiệm, thiết bị đa phương tiện để học sinh tiến hành thí nghiệm kiểm tra. + Theo dõi, động viên khích lệ học sinh tiến hành kiểm tra giả thuyết. + Tổ chức cho HS báo cáo kết quả nghiên cứu, tranh luận và trao đổi đánh giá kết quả nghiên cứu. + Giúp HS chính xác hóa các kết luận, rút ra kiến thức. ► Về phía học sinh: - Thảo luận nhóm, xây dựng phương án, lựa chọn và tiến hành thí nghiệm kiểm tra. - Thu thập, xử lí số liệu và đối chiếu để kiểm tra tính đúng đắn của hệ quả, giả thuyết. Hợp thức hóa kiến thức theo hướng dẫn của GV. 2.1.5. Giai đoạn 5: Vận dụng Mục đích của giai đoạn này là HS vận dụng kiến thức vừa chiếm lĩnh được để giải các bài tập, giải thích các hiện tượng trong thực tế có liên quan. Để đạt được mục đích này thì: ►Về phía giáo viên: - Sử dụng các biện pháp phát huy tính tích cực cho HS. + Hệ thống hoá nhấn mạnh kiến thức vừa tìm ra, dùng sơ đồ tư duy giúp học sinh dễ hệ thống, ghi nhớ và nắm vững kiến thức. + Đưa ra những bài toán, tình huống thực tiễn đòi hỏi học sinh vận dụng kiến thức để giải quyết. + Theo dõi đôn đốc, động viên, khen ngợi HS. 34 ► Về phía học sinh: - Tích cực, tự lực hệ thống kiến thức theo hướng dẫn của GV, giải các bài tập được giao hay giải thích các hiện tượng trong thực tế. Tóm lại, việc tổ chức dạy học theo PPTN có vận dụng KTDH tích cực chúng tôi đưa ra gồm năm giai đoạn. Khi áp dụng, việc thực hiện đầy đủ các giai đoạn là cần thiết nhưng trong một số trường hợp cũng có thể bỏ qua giai đoạn này hoặc giai đoạn khác nhưng cấu trúc tổng thể vẫn không bị thay đổi. 2.2. Đặc điểm của chương “Chất khí” Trong chương trình sách giáo khoa hiện nay, chương “Chất khí” được xem như chương mở đầu của phần nhiệt học. Nội dung của chương đề cập đến cấu trúc phân tử cũng như tính chất nhiệt của chất ở trạng thái khí. 2.2.1. Cấu trúc của chương “Chất khí” - Vật lí 10 chương trình chuẩn Trên cơ sở nội dung cấu tạo chất người ta chia vật chất thành 3 thể: thể rắn, thể khí và thể lỏng. Cấu trúc và cách hình thành các đơn vị kiến thức của chương chất khí có thể được tóm tắt qua sơ đồ sau. (Sơ đồ 2.2) Sơ đồ 2.2. Sơ đồ cấu trúc chương “Chất khí” - Vật lí 10 chương trình chuẩn Cấu tạo chất Thể rắn Thể khí Thể lỏng Thuyết động học phân tử chất khí Quá trình đẳng nhiệt Quá trình đẳng tích Quá trình đẳng áp Định luật Bôilơ- Mariốt Đường đẳng nhiệt Định luật Sác-lơ Đường đẳng tích Liên hệ giữa V và T khi p =const Phương trình trạng thái khí lí tưởng. Đường đẳng áp. Khí lí tưởng 35 Sau khi tìm hiểu về nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí, khí lí tưởng, HS tiếp tục được tìm hiểu quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí, khái niệm đẳng quá trình, xây dựng định luật Bôilơ - Mariốt cho quá trình đẳng nhiệt, định luật Sác-lơ cho quá trình đẳng tích của một lượng khí xác định. Sau đó vận dụng hai định luật này suy luận logic để thiết lập phương trình trạng thái của khí lí tưởng. Cuối cùng, từ phương trình trạng thái của khí lí tưởng suy luận ra mối liên hệ giữa V, T của một lượng khí trong quá trình đẳng áp. Những tính chất của chất khí được khảo sát bằng thực nghiệm.Sách giáo khoa theo chương trình chuẩn trình bày hai định luật Bôilơ- Mariốt về mối liên hệ giữa áp suất p và thể tích V trong quá trình đẳng nhiệt (T =hằng số) và định luật Sác-lơ về mối liên hệ giữa áp suất p và nhiệt độ T trong quá trình đẳng tích (V = hằng số) theo hướng từ thực nghiệm rút ra định luật, và từ phương trình trạng thái của khí lí tưởng suy ra mối liên hệ giữa thể tích V và nhiệt độ T khi áp suất p = hằng số. 2.2.2. Mục tiêu dạy học chương “Chất khí” theo chuẩn kiến thức kĩ năng chương trình chuẩn 2.2.2.1. Mục tiêu kiến thức - Phát biểu được nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí. - Nêu được các đặc điểm của khí lí tưởng. - Phát biểu được các định luật Bôilơ-Mariốt, Sac-lơ. - Nêu được nhiệt độ tuyệt đối là gì. - Nêu được các thông số p, V, T xác định trạng thái của một lượng khí. - Viết được phương trình trạng thái của khí lí tưởng: = hằng số. 2.2.2.2. Mục tiêu kĩ năng - Vận dụng được phương trình trạng thái của khí lí tưởng, các định luật của chất khí để giải bài tập, giải thích hiện tượng vật lí. - Vẽ được các đường đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp trong hệ tọa độ (p,V). 2.2.2.3. Mục tiêu về thái độ 36 - Có hứng thú học tập môn Vật lí, biết và trân trọng các đóng góp của Vật lí cho sự phát triển khoa học kĩ thuật, cho sự tiến bộ của xã hội. - Có ý thức trách nhiệm trước những nhiệm vụ học tập được giao, có tinh thần hợp tác, biết lắng nghe ý kiến của người khác. - Có thái độ trung thực khách quan, chủ động tích cực; tác phong làm việc tỉ mỉ, chính xác trong quá trình học tập xây dựng kiến thức mới cũng như khi vận dụng các hiểu biết vào cuộc sống. - Có ý chí phấn đấu, tự tin vào bản thân, mong muốn được khẳng định chính mình trước tập thể. - Có ý thức vận dụng những hiểu biết Vật lí vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập cũng như để bảo vệ và giữ gìn môi trường sống tự nhiên. Mục tiêu kể trên là mục tiêu tối thiểu cần phải đạt được cho mọi đối tượng học sinh. * Theo định hướng đổi mới dạy học để phát huy tính tích cực, các tiến trình dạy học được đề xuất còn hướng tới mục tiêu sau: Học sinh hứng thú và tham gia tích cực vào quá trình xây dựng định luật Bôilơ- Mariốt và định luật Sac-lơ.Trong đó HS thực hiện các hành động học tập sau: - Phát hiện vấn đề nghiên cứu từ thí nghiệm cá nhận hoặc thí nghiệm do GV thực hiện,hoặc từ kinh nghiệm thực tế. - Nêu dự đoán. - Tham gia xây dựng phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán. - Tham gia thực hiện thí nghiệm kiểm tra.Rút ra kết luận. - Giải bài tập, giải thích các hiện tượng vật lí có liên quan. 2.2.3. Chế tạo bộ dụng cụ thí nghiệm khảo sát định luật Sác-lơ Qua điều tra thực trạng trang thiết bị thí nghiệm trong phòng thí nghiệm Vật lí ở một số trường THPT miền núi trên địa bàn tỉnh Yên Bái, chúng tôi thấy rằng chưa có bộ thiết bị thí nghiệm khảo sát định luật Sác- lơ trong bài “Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ” -Vật lí 10. Để khắc phục thực trạng này, chúng tôi đã chế tạo một bộ thí nghiệm dùng để khảo sát định luật Sác- lơ như hình 2.1. 37 Hình 2.1. Bộ thí nghiệm khảo sát định luật Sác-lơ Bộ thí nghiệm bao gồm: + Một bình chứa khí bằng inox ( hoặc thủy tinh) để nhốt một lượng khí nhất định (Hình 2.1a). + Một đồng hồ đo áp suất có giới hạn đo từ 0 đến 300 mmHg để đo áp suất của khối khí bên trong bình chứa khí. (Hình 2.1b). + Một nhiệt kế điện tử cảm biến (Có thể sử dụng hãng Thermometer mã DC - 802) dùng để đo nhiệt độ của khối khí bên trong bình chứa khí ( Hình 2.1c). Hình 2.1a Hình 2.1b Hình 2.1c Hình 2.1d Hình 2.1e 38 + Một khay chứa nước (bằng nhựa hoặc thủy tinh) để thay đổi nhiệt độ của khối khí trong bình chứa (Hình 2.1d). + Một giá đỡ để cố định các dụng cụ thí nghiệm trên (Hình 2.1e). Đồng hồ đo áp suất và đầu dây cảm biến của đồng hồ đo nhiệt độ sẽ được gắn thông với bình inox chứa khí, sau đó hàn kín. Dùng nước nóng để thay đổi nhiệt độ của khối khí trong bình inox ta sẽ đọc được giá trị nhiệt độ và áp suất của khối khí đó và khảo sát được sự phụ thuộc của áp suất khối khí vào nhiệt độ khi thể tích không đổi. Lưu ý gải pháp khắc phục sai số khi thao tác thí nghiệm: Để bình inox ngập hoàn toàn trong nước khi đổ nước vào khay nhựa để thay đổi nhiệt sẽ giúp nhiệt độ của khối khí trong bình inox tăng đều nhau ở mọi vị trí, cho kết quả thí nghiệm đảm bảo hơn. Ngoài cách đổ thêm nước nóng để tăng nhiệt độ khối khí trong bình inox, còn có thể dùng dây mayso gắn trong khay đựng nước để đun nóng nước đến nhiệt độ theo ý muốn. Bộ thí nghiệm này có các ưu điểm sau: + Khắc phục được thực trạng thiếu bộ thí nghiệm khảo sát định luật Sác-lơ ở một số trường THPT miền núi trên địa bàn tỉnh Yên Bái. + Nhỏ gọn, dễ di chuyển. + Giúp HS có cái nhìn trực quan hơn, HS được tiếp xúc với thí nghiệm, trực tiếp tham gia tiến hành thí nghiệm, tạo niềm tin tưởng vững chắc hơn vào kiến thức mà HS chiếm lĩnh được sau bài học. Tuy nhiên bộ thí nghiệm này vẫn còn tồn tại hạn chế: Còn sai số nhỏ. 2.3. Vận dụng kĩ thuật dạy học tích cực trong thiết kế tiến trình dạy học chương “Chất khí” - Vật lí 10 theo phương pháp thực nghiệm. Trên cơ sở vận dụng một số KTDH tích cực trong thiết kế tiến trình dạy học theo PPTN, chúng tôi thiết kế tiến trình dạy học theo PPTN cho hai kiến thức là “Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôilơ- Mariốt” và “ Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ” của chương “ Chất khí”. Trong khuôn khổ luận văn, chúng tôi chỉ trình bày một tiết thực nghiệm, tiết còn lại sẽ được trình bày chi tiết trong phần phụ lục 1. 39 BÀI 30. QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH. ĐỊNH LUẬT SÁC-LƠ. I. Sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng kiến thức Giai đoạn 3: Suy ra hệ quả logic có thể kiểm tra bằng thực nghiệm: Từ giả thuyết đã lựa chọn, suy ra hệ quả logic “Khi p tỉ lệ thuận với T thì tỉ số = hằng số. Giai đoạn 1: Sự kiện khởi đầu: - GV tiến hành thí nghiệm với bình inox kín chứa khí có gắn một đồng hồ đo áp suất và một đồng hồ đo nhiệt độ (cảm biến). - Yêu cầu HS quan sát hiện tượng xảy ra khi nhúng bình inox chứa khí đó vào cốc nước nóng và nhận xét về sự thay đổi của nhiệt độ và áp suất khí trong bình? Giai đoạn 2: Xây dựng dự đoán (giả thuyết): Yêu cầu HS đưa ra giả thuyết về mối liên hệ giữa p và T khi V không đổi? Lựa chọn giả thuyết “Khi thể tích V không đổi, áp suất p tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối T” Giai đoạn 5: Vận dụng kiến thức: Cho HS vận dụng kiến thức để giải bài tập, giải thích một số hiện tượng trong thực tế có liên quan. Giai đoạn 4: Xây dựng và tiến hành phương án thí nghiệm kiểm tra hệ quả logic. Hợp thức hóa kiến thức. + Cho HS xây dựng và lựa chọn một phương án thí nghiệm. + Phương án thí nghiệm: Chọn phương án thí nghiệm “Cố định thể tích V của khối khí trong bình chứa, thay đổi nhiệt độ và ghi giá trị áp suất tương ứng”. + Thí nghiệm và kết quả: + Hợp thức hóa kiến thức. Đối chiếu kết quả thực nghiệm với hệ quả logic => phù hợp => giả thuyết đã lựa chọn là đúng. => Định luật Sác-lơ: Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. Biểu thức: = hằng số. Kết quả: = 2,526; Sai số tương đối δ( ) = 0,56 % Suy ra: = = = Hay tỉ số = hằng số. Lần đo N.độ tuyệt đối T(K)=t+273 Áp suất p=∆p+760 (mmHg) Tỉ số 1 295 760 2,491 2 315 800 2,539 3 322,2 814 2,526 4 325,1 824 2,534 5 329 836 2,541 40 II. Mục tiêu bài học Học sinh tích cực tham gia các hoạt động học tập dưới sự hướng dẫn của GV theo phương pháp thực nghiệm có vận dụng một số kĩ thuật dạy học tích cực nhằm đạt được các mục tiêu cụ thể như sau: 1. Kiến thức - Nêu được định nghĩa quá trình đẳng tích. - Xây dựng được định luật và viết được biểu thức của định luật Sác-lơ đối với một khối khí nhất định dưới sự hướng dẫn của giáo viên theo PPTN. - Nắm được các giai đoạn của PPTN Vật lí để thiết lập các định luật thực nghiệm. 2. Kĩ năng - Hoạt động nhóm đề xuất dự đoán khoa học về mối quan hệ giữa áp suất p và nhiệt độ T, xây dựng phương án và tiến hành thí nghiệm kiểm tra dự đoán, xử lí kết quả thí nghiệm, rút ra kết luận hình thành định luật Sác-lơ. - Có kĩ năng học tập với các kĩ thuật dạy học tích cực ( động não, sơ đồ tư duy, khăn phủ bàn, bể cá) để chiếm lĩnh kiến thức mới. - Rèn luyện kĩ năng lập luận logic, phát triển kĩ năng thực nghiệm. - Vận dụng được định luật Sác-lơ để giải các bài toán và giải thích các hiện tượng trong thực tế hay các ứng dụng kĩ thuật. 3. Thái độ - Hứng thú, ham học hỏi, say mê nghiên cứu khoa học. - Tinh thần làm việc tập thể hòa đồng, đoàn kết, tự giác. - Tác phong làm việc tích cực, cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc. III. Chuẩn bị 1. Giáo viên - Chuẩn bị các phiếu học tập phục vụ giảng dạy vận dụng một số KTDH tích cực. + Phiếu học tập số 1: Vận dụng kĩ thuật khăn phủ bàn. Ý kiến cá nhân Ý kiến Ý kiến cá nhân cá nhân Ý kiến cá nhân Ý kiến cá nhân Ý kiến của cả nhóm 41 + Phiếu học tập số 2: Vận dụng kĩ thuật bể cá. + Phiếu học tập số 3: BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 29: Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ Họ và tên: Lớp: Nhóm: 1. Bảng số liệu. 2. Kết quả thí nghiệm: = ; = ; sai số tương đối δ( ) = = .(%). 3. Nhận xét. 4. Nhiệm vụ dành cho nhóm “quan sát”. - Theo dõi quá trình nhóm “thảo luận” thực hiện thí nghiệm, ghi lại kết quả. - Sau khi ghi kết quả thí nghiệm vào mục 1, thì cùng nhóm “thảo luận” hoàn thành các mục 2, 3 theo hướng dẫn của GV. - Nhận xét về kết quả và quá trình thao tác thí nghiệm của nhóm “thảo luận”. TT Nhiệt độ đọc t0C Nhiệt độ tuyệt đối T(K) =t + 273 Giá trị đọc áp suất ∆p (mmHg) Áp suất p =∆p + 760 (mmHg) Tỉ số 1 2 3 4 5 42 + Phiếu học tập số 3: BÀI TẬP VẬN DỤNG. - Chuẩn bị phương tiện dạy học: + Bộ thí nghiệm khảo sát định luật Sác-lơ. + Máy vi tính, máy chiếu. + Thí nghiệm mở đầu với bình inox chứa khí có gắn đồng hồ đo áp suất và đồng hồ đo nhiệt độ (cảm biến). Bài 30: Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ. Họ và tên: Lớp: Câu 1. Phương trình nào sau đây biểu diễn định luật Sác-lơ cho quá trình đẳng tich của một lượng khí? A. = B. p1V1 = p2V2 C. = D. p1T1 = p2T2 Câu 2 . Một chiếc lốp ô tô chứa không khí có áp suất 5 bar và nhiệt độ 250C. Khi xe chạy nhanh, lốp xe nóng lên làm cho nhiệt độ không khí trong lốp xe tăng lên tới 500C. Tính áp suất của không khí trong lốp xe lúc này ? A. 5,42 bar B. 1,67 bar C. 1,37 bar D. Một kết quả khác. Câu 3. Trong hệ tọa độ (p,T), đường biểu diễn nào sau đây là đường đẳng tích? A. Đường hypebol. B. Đường thẳng kéo dài đi qua gốc tọa độ. C. Đường thẳng không đi qua gốc tọa độ. D. Đường thẳng cắt trục p tại điểm p=p0 . Câu 4: Một bình chứa một lượng khí ở nhiệt độ 300C và áp suất 2 bar (1 bar = 105 Pa). Hỏi phải tăng nhiệt độ lên bao nhiêu độ để áp suất tăng gấp đôi? A. 600C B. 3330C C. 3300C D. 900C Câu 5. Trong các hệ thức sau, hệ thức nào không phù hợp với định luật Sác-lơ. A. p ~ T B. p ~ t B. C. =hằng số D. = 43 2. Học sinh - Ôn lại thuyết động học phân tử chất khí và định luật Bôilơ - Mariốt. - Chia nhóm theo hướng dẫn của GV, tự phân công nhóm trưởng, thư kí trong nhóm. IV. Tiến trình dạy học cụ thể 1. Ổn định lớp. Kiểm tra sĩ số 2. Bài mới Hoạt động của GV Hoạt động của HS Hoạt động 1: Xây dựng khái niệm