Khóa luận Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm trong dạy học Vật lí 10 gắn kết cuộc sống học sinh

Nội dung text: Khóa luận Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm trong dạy học Vật lí 10 gắn kết cuộc sống học sinh

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH a&b TRẦN NGỌC TIẾN PHÁT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 10 GẮN KẾT CUỘC SỐNG HỌC SINH Chuyên ngành: Sư phạm Vật lý Thành phố Hồ Chí Minh – 2019
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 10 GẮN VỚI CUỘC SỐNG HỌC SINH Người thực hiện: Trần Ngọc Tiến Phát Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thanh Nga TP. Hồ Chí Minh, năm 2019
3. MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu 1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 4. Giả thuyết khoa học 2 5. Nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu 2 6. Đóng góp của đề tài 3 7. Cấu trúc luận văn 3 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN DẠY HỌC THÍ NGHIỆM VẬT LÝ GẮN KẾT CUỘC SỐNG CỦA HỌC SINH 1.1. Khái niệm thí nghiệm 4 1.2. Thí nghiệm vật lý 4 1.3. Thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống của học sinh 6 1.3.1. Khái niệm thí nghiệm gắn kết với cuộc sống 6 1.3.2. Các đặc trưng của thí nghiệm gắn kết cuộc sống 6 1.3.3. Vai trò thí nghiệm gắn kết cuộc sống sử dụng trong dạy học vật lý 8 1.3.4. Sử dụng thí nghiệm gắn kết cuộc sống trong dạy học vật lý 8 1.4. Chức năng của thí nghiệm vật lý trong dạy học 9 1.5. Phân loại thí nghiệm vật lý trong dạy học 13 1.6. Tiến trình xây dựng thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống học sinh. 15 1.7. Tiến trình dạy học thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống học sinh. . 17
4. 1.8. Phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống. 19 1.9. Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học thí nghiệm gắn kết cuộc sống. 21 CHƯƠNG 2: TỔ CHỨC DẠY HỌC THÍ NGHIỆM GẮN KẾT CUỘC SỐNG MỘT SỐ KIẾN THỨC VẬT LÝ 10 2.1. Phân tích nội dung kiến thức vật lý 10 24 2.1.1. Nội dung kiến thức bài “Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc” (SGK cơ bản) 24 2.1.2. Nội dung kiến thức chương chất khí (SGK cơ bản). 25 2.1.3. Nội dung kiến thức bài “Sự nở vì nhiệt của vật rắn” (SGK cơ bản). 29 2.2. Xây dựng thí nghiệm gắn kết cuộc sống một số kiến thức phần vật lý 10. 30 2.2.1. Thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi bằng lò xo. 30 2.2.2. Thí nghiệm khảo sát ba định luật cơ bản của chất khí. 34 2.2.3. Thí nghiệm khảo sát sự nở vì nhiệt của chất rắn. 38 2.3. Tổ chức dạy học thí nghiệm gắn kết cuộc sống một số kiến thức vật lý 10 44 2.3.1. Tổ chức dạy học bài “Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc” 44 2.3.2. Tổ chức dạy học bài “Thí nghiệm khảo sát ba định luật cơ bản của chất khí”. 51 2.3.3. Tổ chức dạy học bài “Sự nở vì nhiệt của vật rắn”. 59 2.4. Đánh giá kết quả. 66 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM. 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm. 72 3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm. 72
5. 3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm. 72 3.4. Tổ chức thực nghiệm sư phạm 73 3.5. Kết quả và đánh giá thực nghiệm sư phạm 98 3.5.1. Kết quả thực nghiệm sư phạm. 100 3.5.2. Đánh giá tính tích cực 100 3.5.3. Đánh giá năng lực sáng tạo 101 3.5.4. Đánh giá định lượng. 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 109
6. LỜI CẢM ƠN Quá trình làm luận văn gặp phải nhiều khó khăn, tuy nhiên rất may mắn được sự giúp đỡ, hỗ trợ, động viên tận tình của quý thầy cô, bạn bè và gia đình. Vì vậy, xin cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: - Quý thầy, cô giảng viên khoa Vật lý trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đã dạy dỗ, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, sự nhiệt huyết với nghề cho em và các bạn sinh viên khác trong suốt quá trình học tập tại trường. - Thầy TS. Nguyễn Thanh Nga, giảng viên đã trực tiếp hướng dẫn thực hiện khoá luận. Trải qua nhiều môn học xuyên suốt với thầy từ lúc còn là học sinh năm 2, được thầy hướng dẫn cả về kiến thức, kĩ năng cũng như học tập sự yêu nghề, yêu học sinh của thầy. Qua khoảng thời gian làm việc với thầy giúp em trưởng thành rất nhiều. - Thầy ThS. Hoàng Phước Muội, phó phòng chuyên môn Trường THCS – THPT Hoa Sen đã hỗ trợ rất nhiều từ xây dựng, chuẩn bị và giúp em thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi của dự án. - Cô Nguyễn Y Phụng đã hỗ trợ rất nhiều trong việc hướng dẫn dạy học. - Ban giám hiệu trường THCS - THPT Hoa Sen (quận 9), quý thầy cô tổ Vật lý, các anh chị trong ban chủ nhiệm câu lạc bộ “STEM” đã tạo điều kiện cho em tham dự, quan sát, tiếp cận học sinh, phân tích tiến trình, thực nghiệm sư phạm tại trường, làm cơ sở để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp. Cuối cùng, em xin gửi lời cám ơn của mình đến gia đình, bạn bè đã luôn sát cánh, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. TPHCM, 25 tháng 4 năm 2019 Trần Ngọc Tiến Phát
7. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nội dung ĐHSP Đại học Sư phạm GV Giáo viên HS Học sinh NXB Nhà xuất bản SGK Sách giáo khoa THCS Trung học cơ sở THPT Trung học phổ thông TP HCM Thành phố Hồ Chí Minh TS Tiến sĩ TLHD Tài liệu hướng dẫn
8. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1 Bảng tiêu chí đánh giá tính tích cực của HS 19 Bảng 1. 2 Bảng đánh giá năng lực sáng tạo của học sinh. 21 Bảng 2. 1: Bảng dụng cụ thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi của lò xo 30 Bảng 2. 2 Bảng dụng cụ thí nghiệm khảo sát ba định luật cơ bản của chất khí 34 Bảng 2. 3 Bảng dụng cụ khí nghiệm khảo sát sự nở vì nhiệt của chất rắn 38 Bảng 3. 1 Bảng đánh giá tính tích cực 100 Bảng 3. 2 Bảng đánh giá năng lực sáng tạo 104 Bảng 3. 3 Bảng điểm kiểm tra kiến thức sau ba bài học của lớp 10C1 107
9. DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. 1. Sơ đồ tiến trình dạy học thí nghiệm gắn kết cuộc sống 17 Hình 2. 1. Đồ thị đường đẳng nhiệt 27 Hình 2. 2 Đồ thị đường đẳng tích 28 Hình 2. 3 Đồ thị đường đẳng áp 29 Hình 2. 4 Mô hình thí nghiệm thanh kim loại dãn nở vì nhiệt 59 Hình 2. 5 Hình quả bóng bay bị bóp 70 Hình 3. 1 Giáo viên chuẩn bị các dụng cụ cần thiết theo tiến trình mẫu ở chương 2 73 Hình 3. 2. Giáo viên ổn định lớp, chia nhóm và giới thiệu 74 Hình 3. 3. Học sinh đọc sách giáo khoa 75 Hình 3. 4. Học sinh xem tài liệu hướng dẫn và sách giáo khoa 76 Hình 3. 5. Học sinh thực hiện vẽ sơ đồ tư duy 77 Hình 3. 6. Cả lớp thực hiện vẽ sơ đồ tư duy 78 Hình 3. 7. Một nhóm đại diện thuyết trình về sơ đồ tư duy 79 Hình 3. 8. Học sinh trong lớp đặt câu hỏi cho nhóm thuyết trình 80 Hình 3. 9. Nhóm thuyết trình thực hiện phản biện 81 Hình 3. 10. Giáo viên nhận xét phần tranh luận của hai nhóm 82 Hình 3. 11. Giáo viên tiến hành giao nhiệm vụ. 83 Hình 3. 12. Các nhóm nhận dụng cụ thí nghiệm 84 Hình 3. 13. Các nhóm thực hiện thí nghiệm 85 Hình 3. 14. Các nhóm tiến hành chia nhiệm vụ cho mỗi thành viên 86 Hình 3. 15. Hình ảnh thí nghiệm của một nhóm 87 Hình 3. 16. Hình ảnh một nhóm hoàn thành mô hình 88 Hình 3. 17. Sản phẩm của nhóm 4 89 Hình 3. 18. Một nhóm tiến hành vận hành sản phẩm trước lớp 90 Hình 3. 19. Một thành viên khác trong nhóm hỗ trợ bạn. 91 Hình 3. 20. Giới thiệu thí nghiệm và cách thực hiện trước lớp. 92 Hình 3. 21. Nhóm thứ 2 tiến hành thí nghiệm 93
10. Hình 3. 22 Thí nghiệm thành công 94 Hình 3. 23. Giáo viên đặt câu hỏi cho lớp 95 Hình 3. 24. Nhóm thực hiện thành công trả lời 96 Hình 3. 25. Hình ảnh sản phẩm thành công 97 Hình 3. 26. Giáo viên tổng kết và kết thúc tiết học 98 Hình 3. 27. Hình ảnh sản phẩm của 6 nhóm 99 Hình 3. 28. Học sinh thích thú với phần giới thiệu của giáo viên 101 Hình 3. 29. Học sinh chú ý theo dõi giáo viên hướng dẫn. 101 Hình 3. 30. Học sinh tiến hành phần hỏi đáp. 101 Hình 3. 31. Học sinh trong nhóm hỗ trợ nhau hoàn thành nhiệm vụ học tập. 102 Hình 3. 32. Mô hình của nhóm 3 102 Hình 3. 33. Một thành viên nhóm 2 đang hoàn thành phiếu học tập. 103 Hình 3. 34. Hình ảnh nhóm 3 tích cực trao đổi để hoàn thành sơ đồ tư duy. 103 Hình 3. 35. Bản vẽ sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát sự nở vì nhiệt của vật rắn 104 Hình 3. 36. Mô hình thí nghiệm của nhóm 3 104 Hình 3. 37. Mô hình thí nghiệm của nhóm 1. 105 Hình 3. 38. Mô hình thí nghiệm của nhóm 5 105 Hình 3. 39. Mô hình thí nghiệm của nhóm 2 106 Hình 3. 40. Đồ thì biểu diễn điểm số học sinh lớp 10c1 sau bài kiểm tra. 107
11. MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Hiện nay, tốc độ phát triển công nghệ đang diễn ra nhanh hơn bao giờ hết, các máy móc và phần mềm mới liên tục ra đời, đòi hỏi học sinh - chủ nhân tương lai của đất nước không chỉ hiểu biết các kiến thức trên lí thuyết mà còn phải biết vận dụng lí thuyết đã học vào thực tiễn cuộc sống. Thực trạng dạy học hiện nay tại Việt Nam, dạy học thí nghiệm gắn với cuộc sống của học sinh còn rất khó khăn, các thí nghiệm trong sách giáo khoa vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu thực tế khiến cho giáo viên và học sinh vẫn chưa mặn mà với thí nghiệm. Nhiều công trình nghiên cứu dạy học thí nghiệm như: “Các phương tiện dạy học hiện đại trong dạy học vật lí” tác giả Hà Văn Hùng ĐHSP Vinh, “Những thực nghiệm khoa học lí thú, bổ ích, dễ làm” của nhóm tác giả Vũ Bội Tuyền và Văn Thị Đức, “Thí nghiệm vật lí với dụng cụ tự làm từ chai nhựa và vỏ lon” tác giả Nguyễn Ngọc Hưng ĐHSP Hà Nội, Tuy nhiên các công trình nghiên cứu chưa thể hiện nhiều sự gắn kết thí nghiệm vật lý với cuộc sống của học sinh, chủ yếu tập trung vào xây dựng và sử dụng các thí nghiệm hỗ trợ dạy học trong chương trình vật lý phổ thông. Đó là lí do chúng tôi nghiên cứu đề tài: “Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm trong dạy học Vật lí 10 gắn kết với cuộc sống của học sinh”. 2. Mục đích nghiên cứu Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm trong dạy học Vật lí 10 gắn kết với cuộc sống nhằm phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. 1
12. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu + Quá trình dạy học vật lý cho học sinh THPT có sử dụng thí nghiệm - Phạm vi nghiên cứu + Nội dung kiến thức vật lí 10 (Cơ bản) 4. Giả thuyết khoa học Nếu tổ chức dạy học vật lý có sử dụng các thí nghiệm gắn kết với cuộc sống thì sẽ giúp học sinh hứng thú, phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo. 5. Nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu Để đạt được mục đích nghiên, chúng tôi thực hiện các nhiệm vụ sau: Nhiệm vụ 1: Hệ thống cơ sở lý luận cho đề tài - Khái niệm, vai trò và chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý. - Đặc điểm thí nghiệm dạy học vật lý gắn kết cuộc sống. - Tiến trình thiết kế và tổ chức dạy học thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống. - Tính tích cực, năng lực sáng tạo của học sinh. Nhiệm vụ 2: Xây dựng nội dung - Phân tích nội dung kiến thức vật lý 10 có sử dụng thí nghiệm. - Thiết kế thí nghiệm gắn kết cuộc sống trong dạy học vật lý. - Lên kế hoạch tổ chức dạy học có sử dụng thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống. Nhiệm vụ 3: Thực nghiệm sư phạm 2
13. - Tổ chức thực nghiệm trên đối tượng HS lớp 10 tại trường THPT. - Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm. 6. Đóng góp của đề tài Xây dựng được 5 thí nghiệm gắn kết với cuộc sống của học sinh trong nội dung kiến thức vật lí 10. Xây dựng được 3 bộ tài liệu hướng dẫn, nhiệm vụ học tập, kế hoạch dạy học tương ứng với mỗi thí nghiệm. 7. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, tài liệu tham khảo thì luận văn gồm có ba chương: Chương 1: Cơ sở lí luận dạy học thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống của học sinh Chương 2: Tổ chức dạy học thí nghiệm gắn kết cuộc sống một số kiến thức Vật lý 10 Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 3
14. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN DẠY HỌC THÍ NGHIỆM VẬT LÝ GẮN KẾT CUỘC SỐNG CỦA HỌC SINH 1.1. Khái niệm thí nghiệm Theo Từ điển Tiếng Việt của Hoàng Phê , thí nghiệm có 2 nghĩa: “Thí nghiệm là gây ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều kiện xác định để quan sát, tìm hiểu, nghiên cứu, kiểm tra hay chứng minh’’ hay “Thí nghiệm là làm thử theo những điều kiện, nguyên tắc đã xác định để nghiên cứu chứng minh”. Một số quan điểm khác cho rằng: TN là một sự thử nghiệm hay kiểm tra một lí thuyết khoa học bằng cách thao tác với yếu tố trong môi trường để quan sát kết quả có phù hợp với các tiên đoán lí thuyết hay không. [8] TN còn được hiểu là: Quá trình tạo dựng một sự quan sát hay thực hiện một phép đo. TN là sự quan sát hiện tượng nghiên cứu trong các điều kiện được kiểm tra chính xác, cho phép theo dõi tiến trình của hiện tượng và tái tạo nó mỗi lần lặp lại các hiện tượng này. [8] 1.2. Thí nghiệm vật lý Theo Phương pháp dạy học vật lý ở trường phổ thông của nhóm tác giả Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế, “Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới”. Trong Vật lí học, TN là phương pháp, là cách thức mà bằng cách nào đó con người tác động một cách có ý thức, hệ thống lên các sự vật, hiện tượng xảy ra trong những điều kiện nhất định. Sự phân tích về mặt lí thuyết các điều kiện và quá trình xảy ra trong đó đóng vai trò hết sức quan trọng. Sự tác động đó có thể là trực tiếp hay gián tiếp thông qua các thiết bị máy móc gọi là công cụ TN. 4
15. Từ các phân tích trên, ta có thể hiểu TN là quá trình con người tác động một cách có chủ đích, hệ thống lên một đối tượng trong một điều kiện nhất định nhằm mục đích xác định. TN bao gồm các thành phần sau đây: + Một lí thuyết hay giả thuyết + Đối tượng, hệ thống, quá trình phản ánh lí thuyết đó. + Các thao tác lên đối tượng, hệ thống, quá trình theo một trình tự nhất định và trong những điều kiện xác định. Thí nghiệm vật lí (TNVL) là TN để nghiên cứu các hiện tượng, quá trình vật lí. Kết quả của TNVL nhiều khi là các định luật, các ứng dụng kĩ thuật nhưng nhiều khi chỉ để chứng minh một giả thuyết hoặc hình thành một giả thuyết Vật lí mới. Thí nghiệm vật lý có một số đặc điểm sau: - Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và được thiết lập có chủ định sao cho thông qua thí nghiệm, có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết. Mỗi thí nghiệm có ba yếu tố cấu thành cần được xác định rõ: đối tượng cần nghiên cứu, phương tiện gây tác động lên đối tượng cần nghiên cứu và phương tiện quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác động. - Các điều kiện của thí nghiệm có thể làm biến đổi được để ta có thể nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác được giữ không đổi. - Các điều kiện của thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự định nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác ở mức độ cần thiết, nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm giảm tối đa ảnh hưởng của các nhiễu (nghĩa là loại bỏ tối đa một số điều kiện để không làm xuất hiện các tính chất, các mối quan hệ không được quan tâm). - Đặc điểm quan trọng nhất của thí nghiệm là tính có thể quan sát được các biến đổi của đại lượng nào đó do sự biến đổi của các đại lượng khác. Điều 5
16. này đạt được nhờ các giác quan của con người và sự hỗ trợ của các phương tiện quan sát, đo đạc. - Có thể lặp lại được thí nghiệm. Điều này có nghĩa là: với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiện thí nghiệm như nhau thì khi bố trí lại hệ thí nghiệm, tiến hành lại thí nghiệm, hiện tượng, quá trình vật lý phải diễn ra trong TN giống như ở các lần TN trước. 1.3. Thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống của học sinh 1.3.1. Khái niệm thí nghiệm gắn kết với cuộc sống Theo tác giả Nguyễn Đăng Thuấn (2018): “Thí nghiệm vật lý gắn kết với cuộc sống là các thí nghiệm xuất phát từ các vấn đề thực tiễn cuộc sống, được thực hiện bằng các phương tiện gần gũi, thực hiện trong các hoàn cảnh cuộc sống và trả lời các câu hỏi vật lý cũng như câu hỏi gần gũi khác từ cuộc sống”. Như vậy, thí nghiệm vật lý gắn kết với cuộc sống của học sinh ở đây được hiểu là gắn kết theo hai phương diện: - Xuất phát từ các tình huống có vấn đề trong cuộc sống hằng ngày của học sinh, học sinh biết nhưng không giải thích được mà phải cần dùng kiến thức vật lí. - Thí nghiệm được thiết kế bằng những dụng cụ, thiết bị quen thuộc, gần gũi, dễ kiếm đối với học sinh, trên cơ sở hướng dẫn từ giáo viên thì học sinh có thể tự thực hiện được. 1.3.2. Các đặc trưng của thí nghiệm gắn kết cuộc sống Thí nghiệm gắn kết cuộc sống có những đặc trưng sau: - Thí nghiệm xuất phát từ các vấn đề, tình huống thực tiễn. Ví dụ: Thí nghiệm sự nổi xuất phát từ tình huống pha nước chanh ở nhà, ban đầu hạt chanh nổi lên, sau khi pha thêm muối thì hạt chanh chìm xuống. - Thí nghiệm được thực hiện nhờ các phương tiện, hoặc trên các đối tượng gần gũi với cuộc sống. 6
17. Ví dụ: Thí nghiệm sự co giãn nhiệt của chất khí theo nhiệt độ có thể sử dụng chai thủy tinh và quả trứng luộc. - Thí nghiệm giải quyết các vấn đề của cuộc sống. Ví dụ: Thí nghiệm thiết kế cầu từ các que kem theo các thiết kế khác nhau (khảo sát sự cân bằng) giúp giải thích được các câu hỏi về tính bền vững trong thiết kế cầu hình dạng cong lên. - Thí nghiệm có sự tham gia hợp tác của các cá thể trong cuộc sống. Tức là có thể có sự hợp tác, tham gia, quan sát của người khác, cha mẹ hoặc bạn bè. - Thí nghiệm có thể được thực hiện tại nhà, ngoài cuộc sống, chứ không nhất định làm trong phòng thí nghiệm. Ví dụ: Thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước có thể được thực hiện bằng cách rung hai quả cầu trên mặt hồ. - Thí nghiệm có thể được học sinh quay lại, giới thiệu trên mạng Internet, tăng cường tính tương tác, phản hồi từ xã hội, qua đó giúp học sinh tăng sự tự tin, tích cực trong nghiên cứu thí nghiệm và phát triển năng lực. - Thí nghiệm có thể có tính liên môn, xuyên môn. Ví dụ: Thí nghiệm khảo sát suất điện động thực vật liên quan đến sinh – vật lý. Tuy nhiên, cần chú ý rằng, khi thiết kế và sử dụng các thí nghiệm gắn kết cuộc sống, tránh sa đà vào các yếu tố gắn kết cuộc sống mà bỏ qua các yêu cầu tối thiểu của một thí nghiệm, nhất là thí nghiệm trong dạy học. Đó là, luôn làm rõ các thành phần của thí nghiệm (đâu là đối tượng tác động, đâu là công cụ tác động); làm rõ các thao tác của thí nghiệm (để có thể thực hiện lại và rút ra những cải tiến ở các lần tiếp theo); làm rõ mục đích thí nghiệm, giả thuyết, kết quả của thí nghiệm so sánh với giả thuyết; làm rõ mức độ chính xác, nhất là các yếu tố có thể ảnh hưởng đến thí nghiệm. 7
18. 1.3.3. Vai trò thí nghiệm gắn kết cuộc sống sử dụng trong dạy học vật lý - Quá trình học tập ngày nay cần hướng đến năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của học sinh. Vì vậy, sử dụng thí nghiệm gắn kết cuộc sống trong dạy học vật lý là hoàn toàn đúng đắn. Nó tạo điều kiện cho giáo viên – học sinh gắn kết các kiến thức vật lý vào thực tiễn, qua đó phát triển năng lực quan sát, giải quyết các vấn đề thực tiễn. - Sự hấp dẫn và gần gũi của các thí nghiệm gắn kết cuộc sống với đối tượng học sinh. Những thí nghiệm gắn kết cuộc sống thường dẫn đến những kết quả thú vị, những khía cạnh vật lý thú vị trong cuộc sống, từ đó tạo sức hút mãnh liệt với đối tượng học sinh, nhất là học sinh trung học. Qua đó, giúp học sinh yêu thích khoa học nói chung và vật lý nói riêng, qua đó tạo động cơ học tập tốt cho học sinh. - Thí nghiệm gắn kết cuộc sống có thể được thực hiện ngoài nhà trường, tạo cơ hội cho học sinh kết nối, tương tác với xã hội. Hình thành năng lực giao tiếp, kĩ năng sống, thỏa mãn nhu cầu khẳng định. - Thí nghiệm gắn kết cuộc sống là con được tốt để thực hiện cá thể vật lý, đa dạng vật lý trong dạy học. Việc thực hiện thí nghiệm cùng mục đích nhưng với các phương tiện, vật dụng khác nhau của từng học sinh giúp giáo viên quan tâm tốt hơn đến từng đối tượng, có biện pháp giáo dục phù hợp hơn. - Thí nghiệm gắn kết cuộc sống là cơ hội đổi mới dạy và học vật lý theo định hướng phát triển năng lực học sinh. - Thí nghiệm gắn kết cuộc sống giúp phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn sáng tạo cho học sinh. - Thí nghiệm gắn kết cuộc sống hoàn thiện quá trình tư duy của học sinh, bắt đầu từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng. 1.3.4. Sử dụng thí nghiệm gắn kết cuộc sống trong dạy học vật lý Sử dụng thí nghiệm gắn kết cuộc sống để đạt hiệu quả cao trong dạy học vật lý bao gồm những việc sau: Xây dựng và lựa chọn thí nghiệm gắn kết cuộc 8
19. sống phù hợp; Thiết kế các kế hoạch dạy học phù hợp; Tiến hành, quan sát, tiếp nhận phản hồi và cải tiến. Các thí nghiệm gắn kết với cuộc sống được chọn lựa trước hết phải phù hợp với nội dung kiến thức dạy học vật lý. Sự liên quan có thể không cần trực diện, nhưng phải nói lên hiện tượng hoặc quy luật vật lý đang thể hiện. Thí nghiệm được chọn lựa phải đảm bảo tính khả thi trong điều kiện của nhà trường, giáo viên và học sinh. Thí nghiệm được lựa chọn, bản thân nó phải được giáo viên xác định mục đích sử dụng và phù hợp với kết hoạch dạy học cụ thể. Hiện nay, tổ chức dạy học theo các chủ đề kiến thức là cơ hội rất tốt để giáo viên thiết kế các hoạt động dạy học đưa vào đó các thí nghiệm gắn kết cuộc sống. Hiệu quả nhất, thông thường, các thí nghiệm gắn kết được dùng để nghiên cứu hiện tượng, làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu, hoặc để kiểm tra, ứng dụng kiến thức (tổ chức ở giai đoạn sau của quá trình dạy học). Cũng như mọi kế hoạch dạy học khác, việc sử dụng thí nghiệm gắn kết cuộc sống đòi hỏi tâm thế của người giáo viên trong việc triển khai thí nghiệm, đặt vấn đề, định hướng tư duy và hướng dẫn học sinh học tập. Các kĩ thuật dạy học hiện đại, các câu hỏi mở, định hướng và sự kiên nhẫn của giáo viên trong việc chờ đợi học sinh tư duy, khả năng lôi kéo học sinh vào cùng tìm hiểu hiện tượng là những yếu tố ảnh hưởng quyết định đến một thí nghiệm gắn kết cuộc sống được sử dụng thành công trong dạy học. Để tăng cường phát triển năng lực cho học sinh, các thí nghiệm được thực hiện ở nhà nên được kèm theo các báo cáo, video thí nghiệm và các phân tích đi kèm. Cũng có thể yêu cầu học sinh chia sẻ với mọi người xung quanh, trên Internet để tăng thêm tính tương tác. 1.4. Chức năng của thí nghiệm vật lý trong dạy học Trả lời câu hỏi vai trò và chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý, bản chất là trả lời câu hỏi sau: Thí nghiệm vật lý có thể đóng những vai gì, có 9
20. thể thực hiện giúp thực hiện được những yêu cầu gì trong quá trình tổ chức dạy và học vật lý nói chung, và trong tiến trình nhận thức của người học nói riêng? Việc trả lời làm rõ câu hỏi này giúp chúng ta khẳng định được việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý là cần thiết, đồng thời giúp chúng ta xác lập được sẽ sử dụng thí nghiệm ở giai đoạn nào, sử dụng như thế nào, sử dụng kiểu thí nghiệm nào trong quá trình tổ chức dạy học vật lý. Mặt khác, quá trình dạy và học là một quá trình trong đó tồn tại hoạt động dạy (hướng dẫn) của giáo viên và hoạt động học (nhận thức) của học sinh, vì thế, cần phân tích vai trò và chức năng của thí nghiệm vật lý trong quá trình dạy và học trên hai quan điểm: Quan điểm lý luận nhận thức và quan điểm lý luận dạy học. Nếu phân tích dựa trên quan điểm của lý luận nhận thức, TN có các vai trò và chức năng như sau: - Thí nghiệm là phương tiện nhận thức, giúp con người tìm kiếm và thu nhận kiến thức khoa học cần thiết. Trong quá trình nhận thức, TN là một phương tiện quan trọng của hoạt động nhận thức của con người, thông qua TN con người đã thu nhận được những tri thức khoa học cần thiết nhằm nâng cao năng lực của bản thân để có thể tác động và cải tạo thực tiễn. Trong dạy học vật lí, TN là phương tiện của hoạt động nhận thức của HS, nó giúp HS trong việc phân tích đối tượng cần nghiên cứu, thu nhận những thông tin về đối tượng nghiên cứu, phân tích kết quả để tiếp tục nghiên cứu hoặc kiểm chứng kiến thức. - Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của tri thức, kiểm chứng sự đúng đắn trong suy luận và kiến thức mà người làm thí nghiệm thu nhận được. Trong dạy học vật lí, TN giúp kiểm tra kiến thức vật lí đã được khái quát hoá từ lý thuyết. Trong trường hợp này, rõ ràng TN đã góp phần tích cực 10
21. vào hoạt động nhận thức của HS, kiểm chứng sự đúng đắn trong suy luận và những kiến thức mà HS thu nhận được. - Thí nghiệm là phương tiện thử nghiệm cho việc vận dụng tri thức vào thực tiễn. Trong khoa học, TN không những có vai trò rất lớn trong việc tạo ra tri thức mới mà còn giúp con người chế tạo các thiết bị tác động vào hiện thực khách quan phục vụ cho mục đích của mình. Trong dạy học vật lí, TN là phương tiện thử nghiệm các ứng dụng từ lý thuyết mà HS thu nhận được vào thực tiễn. - Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức. Ví dụ, đối với phương pháp thực nghiệm, thí nghiệm có mặt ở nhiều khâu: làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu, kiểm tra tính đúng đắn của các giả thuyết, Đối với phương pháp mô hình, thí nghiệm giúp thu thập các thông tin về đối tượng gốc làm cơ sở cho việc xây dựng mô hình, giúp kiểm tra tính đúng đắn của mô hình được xây dựng và chỉ ra giới hạn áp dụng của tri thức. Nếu phân tích dựa trên quan điểm của lý luận dạy học, TN cũng có vai trò và chức năng quan trọng trong dạy học vật lí, thể hiện ở các mặt: - Thí nghiệm có thể được sử dụng trong hầu hết các giai đoạn khác nhau của tiến trình dạy học: từ khâu đề xuất vấn đề nghiên cứu, giải quyết vấn đề, hình thành kiến thức, kĩ năng mới, củng cố kiến thức và kiểm tra đánh giá kiến thức kĩ năng, kĩ xảo của học sinh. Trong giai đoạn đề xuất vấn đề nghiên cứu, TN tạo điều kiện cho học sinh nhanh chóng tiếp cận mục tiêu nghiên cứu thông qua việc quan sát hiện tượng và thu thập số liệu từ thí nghiệm. Trong giai đoạn hình thành kiến thức mới, TN cung cấp các số liệu làm cơ sở vững chắc để khái quát vật lý, kiểm chứng các giả thuyết hoặc các hệ quả logic của giả thuyết, từ đó hình thành kiến thức mới. Trong giai đoạn củng cố kiến thức, kỹ năng cho học sinh, TN có vai trò không những kiểm tra kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo của học sinh mà còn đánh giá được khả năng tự lực, sáng tạo của học sinh trong quá trình thí nghiệm. Nhờ có TN, niềm tin vào kiến thức được hình thành, từ đó hình thành thế giới quan khoa học cho HS. 11
22. - Thí nghiệm góp phần vào việc phát triển toàn diện học sinh. Thông qua tiến hành TN, học sinh hiểu được bản chất của các hiện tượng, định luật vật lí qua đó, khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của học sinh sẽ linh hoạt và hiệu quả hơn. TN tạo môi trường và cơ hội để học sinh quan sát và đưa ra những dự đoán, những ý tưởng mới, nhờ đó hoạt động nhận thức của HS sẽ được tích cực và tư duy của các em sẽ được phát triển. - Thí nghiệm là phương tiện góp phần quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh. Thông qua việc tiến hành thí nghiệm, học sinh có cơ hội trong việc rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành, góp phần thiết thực vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS. Thí nghiệm còn là điều kiện để HS rèn luyện những phẩm chất của người lao động mới, như: đức tính cẩn thận, kiên trì, trung thực, làm việc nhóm, - Thí nghiệm là phương tiện kích thích hứng thú học tập, tính tò mò, ham hiểu biết của học sinh, làm cho các em tích cực và sáng tạo hơn trong quá trình nhận thức, khơi dậy ở các em nhu cầu khám phá những điều mới, những điều bí ẩn và cao hơn là hình thành nên những ý tưởng cho những thí nghiệm mới. Đó cũng chính là những tác động cơ bản, giúp cho quá trình hoạt động nhận thức của họ được tích cực. - Thí nghiệm vật lí là phương tiện tổ chức các hình thức làm việc độc lập hoặc tập thể qua đó góp phần bồi dưỡng các phẩm chất đạo đức của học sinh, phát huy vai trò cá nhân hoặc tính cộng đồng trách nhiệm trong công việc của các em. - Thí nghiệm vật lí góp phần làm đơn giản hoá các hiện tượng và quá trình vật lí, tạo trực quan sinh động nhằm hỗ trợ cho tư duy trừu tượng, giúp cho học sinh tư duy trên những đối tượng cụ thể, những hiện tượng và quá trình đang diễn ra trước mắt họ. Các hiện tượng trong tự nhiên xảy ra vô cùng phức tạp, có mối quan hệ đan xen với nhau, do đó không thể cùng một lúc phân biệt những tính chất đặc trưng của từng hiện tượng riêng lẻ, cũng như không thể 12
23. cùng một lúc phân biệt được ảnh hưởng của tính chất này lên tính chất khác. Thí nghiệm vật lí góp phần làm nổi bật những khía cạnh cần nghiên cứu của từng hiện tượng và quá trình, giúp học sinh dễ quan sát, dễ theo dõi và dễ tiếp thu bài. Như vậy có thể thấy dạy học với TN không những giúp HS hiểu đúng bản chất của hiện tượng vật lí, làm cơ sở nghiên cứu sâu hơn các kiến thức vật lí, hình thành và phát triển năng lực học sinh, mà còn thu hút sự chú ý của học sinh, tạo đam mê, hứng thú, kích thích học sinh chủ động tích cực nhận thức. Vì vậy, tổ chức dạy học vật lí cần chú ý đến việc tăng cường sử dụng các TN trong dạy học, cải tiến các TN nhằm tăng cường chất lượng tích cực vật lý hoạt động nhận thức của HS trong dạy học vật lí với TN, TNKNMT. 1.5. Phân loại thí nghiệm vật lý trong dạy học 1.5.1 Thí nghiệm biểu diễn Thí nghiệm biểu diễn là thí nghiệm do giáo viên trình bày ở trên lớp. Căn cứ vào mục đích, có thể chia thí nghiệm biểu diễn thành 3 loại: 1.5.1.1 Thí nghiệm nêu vấn đề + Thí nghiệm này nhằm nêu lên vấn đề cần nghiên cứu tạo ra tình huống có vấn đề làm tăng hiệu quả của dạy học. 1.5.1.2 Thí nghiệm giải quyết vấn đề + Thí nghiệm thuộc bài này được thực hiện giải quyết vấn đề đặt ra sau phần nêu vấn đề. Bao gồm hai loại thí nghiệm: a. Thí nghiệm khảo sát Là thí nghiệm tiến hành nghiên cứu vấn đề đặt ra thông qua đó giáo viên hướng dẫn học sinh đi đến khái niệm cần thiết. b. Thí nghiệm kiểm chứng 13
24. Là thí nghiệm dùng để kiểm tra lại những kết luận được suy ra từ lí thuyết. 1.5.1.3. Thí nghiệm củng cố: + Thí nghiệm thuộc loại này dùng để củng cố kiến thức đã nghiên cứu bao gồm cả những thí nghiệm nói lên ứng dụng của kiến thức Vật lí trong đời sống và trong kỹ thuật. 1.5.2. Thí nghiệm thực hành vật lí Thí nghiệm thực hành Vật lí là thí nghiệm do tự tay học sinh tiến hành đưới sự hướng dẫn của giáo viên. Với dạng thí nghiệm này có nhiều cách phân loại, tuỳ theo căn cứ để phân loại: 1.5.2.1 Căn cứ vào nội dung có thể chia thí nghiệm thực hành làm hai loại: a. Thí nghiệm thực hành định tính. Loại thí nghiệm này có ưu điểm nêu bật bản chất của hiện tượng. b. Thí nghiệm thực hành định lượng. Loại thí nghiệm này có ưu điểm giúp học sinh nắm được quan hệ giữa các đại lượng vật lí một cách chính xác rõ ràng. 1.5.2.2. Căn cứ vào tính chất có thể chia thí nghiệm thực hành làm hai loại a. Thí nghiệm thực hành khảo sát. Loại thí nghiệm này học sinh chưa biết kết quả thí nghiệm, phải thông qua thí nghiệm mới tìm ra được các kết luận cần thiết. Loại thí nghiệm này được tiến hành trong khi nghiên cứu kiến thức mới. b. Thí nghiệm kiểm nghiệm Loại thí nghiệm này được tiến hành kiểm nghiệm lại những kết luận đã được khẳng định cả về lí thuyết và thực nghiệm nhằm đào sâu vấn đề hơn. 14
25. 1.5.2.3. Căn cứ vào hình thức tổ chức thí nghiệm có thể chia thí nghiệm thực hành thành 3 loại a. Thí nghiệm thực hành đồng loạt Loại thí nghiệm này tất cả các nhóm học sinh đều cùng làm một thí nghiệm, cùng thời gian và cùng một kết quả. b. Thí nghiệm thực hành loại phối hợp Trong hình thức tổ chức này học sinh được chia thành nhiều nhóm khác nhau, mỗi nhóm chỉ làm thí nghiệm một phần đề tài trong thời gian như nhau, sau đó phối hợp các kết quả của các nhóm lại sẽ được kết quả cuối cùng của đề tài. c. Thí nghiệm thực hành cá thể Trong hình thức tổ chức này các nhóm học sinh làm thí nghiệm trong cùng thời gian hoặc cùng đề tài nhưng dụng cụ và phương pháp khác nhau. 1.6. Tiến trình xây dựng thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống học sinh Bước 1: Xuất phát từ một bối cảnh thực tế cuộc sống liên quan đến thí nghiệm. Ví dụ: Xuất phát từ tình huống cửa sổ bằng sắt sau một thời gian thì không đóng lại được và bung ra. Đặt vấn đề cho học sinh. Buớc 2: Lựa chọn ý tưởng thí nghiệm phù hợp. Ví dụ: Ứng dụng kiến thức sự nở vì nhiệt để thiết kế thí nghiệm khảo sát sự dãn nở vì nhiệt của vật rắn. Bước 3: Dự trù nguyên vật liệu và thiết kế bản vẽ Ví dụ: Sau khi đã có ý tưởng thì sẽ dự trù thí nghiệm cần sử dụng những nguyên vật liệu nào như bảng điện, thanh sắt, đèn cồn Thiết kế nên mô hình bản vẽ cho thí nghiệm. Bước 4: Lắp ráp theo bản thiết kế và vận hành thí nghiệm 15
26. Ví dụ: Sau khi đã có dự trù nguyên vật liệu và bản vẽ thì tiến hành thí nghiệm để kiểm tra xem thí nghiệm khảo sát sự nở vì nhiệt có vận hành theo kế hoạch hay không. Có những vấn đề gì xảy ra trong quá trình làm thí nghiệm. Bước 5: Xây dựng tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Ví dụ: Xây dựng tiến trình dạy học bài “sự nở vì nhiệt của vật rắn”, tài liệu hướng dẫn, nhiệm vụ dạy học. 16
27. 1.7. Tiến trình dạy học thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống học sinh. Căn cứ quy trình dạy học thiết kế kĩ thuật và đặc trưng của dạy học có sử dụng thí nghiệm, chúng tôi đề xuất tiến trình dạy học thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống như hình 1.1. Hình 1. 1. Sơ đồ tiến trình dạy học thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống 17
28. Hoạt động 1: Đặt vấn đề thực tiễn liên quan đến thí nghiệm Học sinh phát hiện vấn đề dựa trên sự gợi ý của giáo viên hoặc giáo viên đặt vấn đề nếu học sinh chưa nhận ra được vấn đề. Ví dụ: Học sinh phát hiện rằng cửa sổ của lớp học sau một thời gian sử dụng thì không đóng mở lại bình thường và bị bung ra, vậy hiện tượng vật lý gì đã gây ra hiện tượng này. Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và trình bày sơ đồ tư duy Dùng sách giáo khoa và sơ đồ tư duy để thể hiện kiến thức, nội dung học. Ví dụ: Cho học sinh dùng sách giáo khoa và tài liệu hướng dẫn để trình bày sơ đồ tư duy hệ thống lại kiến thức của bài “Sự nở vì nhiệt của vật rắn”. Hoạt động 3: Đề xuất phương án thiết kế thí nghiệm Cho học sinh đưa ra một số ý tưởng về thí nghiệm để khảo sát hoặc giáo viên đề xuất phương án thiết kế thí nghiệm. Ví dụ: Học sinh đưa ra một số ý tưởng về thí nghiệm để khảo sát “Sự nở vì nhiệt của vật rắn” và cho học sinh chế tạo, chuẩn bị và vận hành ở nhà. Hoạt động 4: Trình bày thí nghiệm và kết luận vấn đề Nếu giáo viên chuẩn bị dụng cụ và phương án thí nghiệm thì trong buổi học cho học sinh tiến hành thí nghiệm, nếu học sinh đưa ra ý tưởng thì nghiệm thì cho học sinh trình bày vào buổi học sau. Ví dụ: Sau khi đã chế tạo, chuẩn bị thí nghiệm tiến hành cho học sinh trình bày sản phẩm trước lớp, đồng thời cho học sinh phản biện đối với sản phẩm. Hoạt động 5: Mở rộng vấn đề Mở rộng vấn đề ứng dụng thí nghiệm trong đời sống hằng ngày, chế tạo những mô hình hỗ trợ cuộc sống. Ví dụ: Ví dụ như chế tạo quạt tự đóng mở ứng dụng thí nghiệm “Sự dãn nở vì nhiệt của vật rắn”. 18
29. 1.8. Phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống. Đây là công cụ đánh giá của GV, đánh giá đồng đẳng (HS trong cùng nhóm đánh giá lẫn nhau), tự đánh giá của HS. Tuy nhiên để phù hợp với thực tế giảng dạy, GV có thể cân nhắc, lựa chọn và chỉnh sửa các tiêu chí sao cho phù hợp với đặc trưng của đối tượng HS, với phương pháp dạy học mình lựa chọn, Bảng 1. 1 Bảng tiêu chí đánh giá tính tích cực của HS Các mức độ tích cực Tiêu chí Rất Thường Thỉnh Hiếm Không thường xuyên thoảng bao giờ khi xuyên (4) (3) (1) (2) (5) (1) Thắc mắc, tìm hiểu các kiến thức mới, tình huống mới; (2) Đề xuất vấn đề và lập kế hoạch, tiến hành thực hiện kế hoạch, giải quyết một vấn đề cụ thể có liên quan đến nội dung kiến thức học; (3) Tìm hiểu từ nhiều nguồn kiến thức khác: bài báo, tạp chí, internet, bạn bè, chuyên gia ; (4) Hợp tác, phối hợp với các thành viên trong nhóm 19
30. và với các thành viên nhóm khác; (5) Chủ động trao đổi kiến thức, những vướng mắc, khó khăn với GV; (6) Làm sơ đồ, mô hình, làm bộc lộ cấu trúc bài học, giúp dễ nhớ và vận dụng; (7) Tìm tòi, bổ sung kiến thức từ việc nghiên cứu lý thuyết và từ những bài học kinh nghiệm rút ra từ thực tiễn; (8) Vận dụng kiến thức vào cuộc sống và nghề nghiệp tương lai (9) Mở rộng kiến thức sang nhiều lĩnh vực khác nhau, liên hệ kiến thức được học (mới) với kiến thức đã học (cũ) và với kiến thức các môn học khác; (10) Phối hợp kiến thức của nhiều môn khác nhau (tính liên môn) để vận dụng giải quyết các vấn đề thực tiễn liên quan đến nghề nghiệp và cuộc sống; 20
31. (11) Tham gia đầy đủ các buổi họp nhóm, thảo luận nhóm; (12) Tích cực trong thảo luận nhóm, trao đổi với bạn cùng lớp, với chuyên gia; (13) Tôn trọng ý kiến người khác, biết tiếp thu một cách có chọn lọc, hoàn thiện bản thân; (14) Nghiêm túc thực hiện theo kế hoạch đã vạch ra, tôn trọng tập thể, đoàn kết với các thành viên; (15) Tự chịu trách nhiệm với hành động bản thân; 1.9. Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học thí nghiệm gắn kết cuộc sống. Đây là công cụ đánh giá của GV, đánh giá đồng đẳng (HS trong cùng nhóm đánh giá lẫn nhau), tự đánh giá của HS. Tuy nhiên để phù hợp với thực tế giảng dạy, GV có thể cân nhắc, lựa chọn và chỉnh sửa các tiêu chí sao cho phù hợp với đặc trưng của đối tượng HS, với phương pháp dạy học mình lựa chọn, Bảng đánh giá năng lực sáng tạo của học sinh Bảng 1. 2 Bảng đánh giá năng lực sáng tạo của học sinh. Mức độ thể hiện 21
32. Tiêu chí Rất rõ Rõ ràng Không rõ Không có ràng ràng Tự tìm ra vấn đề mới, tình huống mới trong thực tiễn ngành kỹ thuật và đề xuất phương án giải quyết đúng, mang lại hiệu quả; Thiết kế được sơ đồ, bản vẽ thể hiện nguyên lí cấu tạo và hoạt động , vận hành của hệ thống kỹ thuật và chỉ ra được tính mới, tính hiệu quả của nó so với những cái đã biết; Tìm ra các giải pháp khảo sát, đo đạc mới, đảm bảo tính hiệu quả nhưng dễ thực hiện, đảm bảo tính chính xác; Tìm ra các thiết bị, vật liệu mới thay thế cho thiết bị, vật liệu cũ nhưng vẫn đảm bảo tính hiệu quả cao và tiết kiệm; Đề xuất giải pháp thiết kế mới cho hệ thống kỹ thuật đã có, thay đổi một số chi tiết thiết kế nhằm tăng hiệu quả cho hệ thống kỹ thuật; Tiến hành thực hiện giải pháp, thi công, chế tạo, hệ thống kỹ thuật nhằm mang lại lợi ích và có ý nghĩa xã hội; 22
33. Vận dụng kiến thức được học để giải quyết các vấn đề mới, tình huống mới trong thực tiễn liên quan đến ngành kỹ thuật; Kết hợp các thao tác tư duy (so sánh, phân tích, đánh giá) và các phương pháp phán đoán, mô hình giả thuyết, từ đó đưa ra kết luận chính xác cho vấn đề; Lập được nhiều phương án giải quyết cho một vấn đề thực tiễn và mang lại kết quả tối ưu; 23
34. CHƯƠNG 2: TỔ CHỨC DẠY HỌC THÍ NGHIỆM GẮN KẾT CUỘC SỐNG MỘT SỐ KIẾN THỨC VẬT LÝ 10 2.1. Phân tích nội dung kiến thức vật lý 10 2.1.1. Nội dung kiến thức bài “Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc” (SGK cơ bản) 1. Lực đàn hồi • Lực đàn hồi của lò xo xuất hiện ở cả hai đầu của lò xo và tác dụng vào các vật tiếp xúc (hay gắn) với nó làm nó biến dạng. Khi bị dãn, lực đàn hồi của lò xo hướng vào trong, còn khi bị nén, lực đàn hồi của lò xo hướng ra ngoài. • Nếu trọng lượng của tải vượt quá một giới hạn nào đó, gọi là giới hạn đàn hồi, thì độ dãn của lò xo sẽ không còn tỉ lệ với trọng lượng của tải và khi bỏ tải đi thì lò xo không co được về đến lo nữa. 2. Định luật Húc • Phát biểu: Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạn của lò xo. • Biểu thức: Fđh = k.|D�| Trong đó Fđh: Lực đàn hồi của lò xo k: độ cứng của lò xo |D�|: độ dãn của lo xo. * Chú ý - Đối với dây cao su, dây thép , khi bị kéo lực đàn hồi gọi là lực căng. 24
35. - Đối với các mặt tiếp xúc bị biến dạng khi ép vào nhau, lực đàn hồi có phương vuông góc với mặt tiếp xúc. 2.1.2. Nội dung kiến thức chương chất khí (SGK cơ bản). A. CẤU TẠO CHẤT: A.1. Những điều đã học về cấu tạo chất: - Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt là phân tử. - Các phân tử chuyển động không ngừng. - Các phân tử chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ càng cao. A.2. Lực tương tác phân tử: - Các vật có thể giữ được hình dạng và thể tích là do giữa các phân tử cấu tạo nên vật đồng thời có lực hút và lực đẩy. - Khi khoảng cách giữa các phân tử nhỏ thì lực đẩy mạnh hơn lực hút. - Khi khoảng cách giữa các phân tử lớn thì lực hút mạnh hơn lực đẩy. A.3. Các thể rắn, lỏng, khí: A.3.a. Thể khí: - Mật độ phân tử nhỏ. - Lực tương tác giữa các phân tử rất yếu nên các phân tử chuyển động hoàn toàn hỗn loạn. ⇒ Chất khí không có hình dạng và thể tích riêng. A.3.b. Thể rắn: - Mật độ phân tử rất lớn. Lực tương tác giữa các phân tử rất mạnh nên giữ được các phân tử ở các vị trí cân bằng xác định, làm cho chúng chỉ có thể dao động xung quanh các vị trí này. ⇒ Các vật rắn có thể tích và hình dạng xác định. A.3.c. Ở thể lỏng: - Mật độ phân tử nhỏ hơn so với chất rắn nhưng lớn hơn rất nhiều so với chất khí. 25
36. - Lực tương tác giữa các phân tử lớn hơn so với thể khí nhưng nhỏ hơn so với thể rắn, nên các phân tử dao động xung quanh các vị trí cân bằng xác định có thể di chuyển được. ⇒ Chất lỏng có thể tích riêng xác định nhưng không có hình dạng riêng xác định. B. THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ: B.1. Nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí: - Chất khí được cấu tạo từ các phân tử riêng rẽ, có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng. - Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng; chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ chất khí càng cao. - Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình gây áp suất lên thành bình. B.2. Khí lí tưởng: - Chất khí trong đó các phân tử được coi là các chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm được gọi là khí lí tưởng. C. QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT. ĐỊNH LUẬT BOYLE - MARIOTTE C.1. Trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái - Trạng thái của một lượng khí được biểu diễn bằng các thông số trạng thái: áp suất p, thể tích V và nhiệt độ tuyệt đối T. - Lượng khí có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác bằng các quá trình biến đổi trạng thái (gọi tắt là quá trình). C.2. Quá trình đẳng nhiệt: - Là quá trình biến đổi trạng thái mà trong đó nhiệt độ không thay đổi. C.3. Định luật Boyle – Mariotte: C.3.a. Phát biểu: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. C.3.b. Biểu thức: p.V = hằng số 26
37. C.3.c. Hệ quả: - Gọi: p1, V1 là áp suất và thể tích của một lượng khí ở trạng thái 1. p2, V2 là áp suất và thể tích của một lượng khí ở trạng thái 2. • Đối với quá trình đẳng nhiệt ta có: p1V1 = p2V2 C.4. Đường đẳng nhiệt: C.4.a. Khái niệm: Đường đẳng nhiệt là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi. C.4.b. Đồ thị đường đẳng nhiệt: Hình 2. 1. Đồ thị đường đẳng nhiệt D. QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH. ĐỊNH LUẬT CHARLES D.1. Quá trình đẳng tích: Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi gọi là quá trình đẳng tích. D.2. Định luật Charles: Phát biểu: 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. hay = D.3. Độ không tuyệt đối Kelvin đã đưa ra một nhiệt giai bắt đầu bằng nhiệt độ 0 K và 0 K gọi là độ không tuyệt đối. Các nhiệt độ trong nhiệt giai của Kenvil đều có giá trị dương và mỗi độ chia trong nhiệt giai này cũng bằng mỗi độ chia trong nhiệt giai Celsius. 27
38. Chính xác thì độ không tuyệt đối thấp hơn -2730C một chút (vào khoảng - 273,150C). Liên hệ giữa nhiệt giai Kenvil và nhiệt giai Celsius: .T = t + 273. D.4. Đường đẳng tích: Khái niệm: Đường đẳng tích là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo nhiệt độ khi thể tích không đổi. Đồ thị đường đẳng tích: Hình 2. 2 Đồ thị đường đẳng tích E. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG E.1. Khí thực và khí lí tưởng: - Khí lí tưởng là khí tuân theo đúng các định luật về chất khí đã học. - Các khí thực (chất khí tồn tại trong thực tế) chỉ tuân theo gần đúng các định luật Boyle - Mariotte và Charles. Giá trị của tích p.V và thương thay đổi theo bản chất, nhiệt độ và áp suất của chất khí. - Trong điều kiện áp suất và nhiệt độ không lớn lắm và không đòi hỏi độ chính xác cao, có thể xem khí thực là khí lí tưởng. E.2. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng: Xét một lượng khí nhất định. Gọi: p1, V1, T1 là áp suất, thể tích và nhiệt độ tuyệt đối của lượng khí ở trạng thái 1. p2, V2, T2 là áp suất, thể tích và nhiệt độ tuyệt đối của lượng khí ở trạng thái 2. Khi đó ta có: Phương trình trạng thái của khí lý tưởng: 28
39. = => = hằng số. E.3. Quá trình đẳng áp: Quá trình đẳng áp: Quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi gọi là quá trình đẳng áp. E.4. Định luật Gay-Luysac: Phát biểu: Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. Biểu thức: . = hằng số. => = E.5. Đường đẳng áp: Khái niệm: Đường đẳng áp là đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi. E.6. Đồ thị đường đẳng áp: Hình 2. 3 Đồ thị đường đẳng áp 2.1.3. Nội dung kiến thức bài “Sự nở vì nhiệt của vật rắn” (SGK cơ bản). 1. Sự nở dài - Sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở dài vì nhiệt. - Độ nở dài Dl của vật rắn hình trụ đồng chất tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ Dt và độ dài ban đầu lo của vật đó. ∆l = l − l = αl∆t 29
40. Với a là hệ số nở dài của vật rắn( K-1) Giá trị của a phụ thuộc vào chất liệu của vật rắn. 2. Sự nở khối - Sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở khối. - Độ nở khối của vật rắn đồng chất đẳng hướng được xác định theo công thức: ∆V = V − V = βV∆t Với b là hệ số nở khối, b » 3a và cũng có đơn vị là K-1. 3. Ứng dụng - Phải tính toán để khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt. - Lợi dụng sự nở vì nhiệt để lồng ghép đai sắt vào các bánh xe, để chế tạo các băng kép dùng làm rơle đóng ngắt điện tự động 2.2. Xây dựng thí nghiệm gắn kết cuộc sống một số kiến thức phần vật lý 10 2.2.1. Thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi bằng lò xo a) Mục đích. - Khảo sát lực đàn hồi của lò xo. - Chế tạo dụng cụ để cân một số vật. b) Dụng cụ thí nghiệm Bảng 2. 1: Bảng dụng cụ thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi của lò xo Thiết bị, vật liệu Số Thiết bị, vật liệu Số lượng lượng Bảng điện 16cm x 01 Ốc dài 4cm 01 20cm Lò xo dài 5cm 01 Thước thẳng 20cm 01 Quả cân nặng 500g 01 Băng keo 2 mặt 01 Cân 5kg 01 Dây nhựa 01 30
41. Tua vít 01 Mỏ lết/ cờ lê 10 01 Hình ảnh Bảng điện 16cm x 20cm Lò xo dài 5cm Quả cân nặng 500g Cân 5kg 31
42. Tua vít Ốc dài 4cm Thước thẳng 20cm Băng keo 2 mặt 32
43. Dây nhựa Mỏ lết/ cờ lê 10 c) Các bước tiến hành thí nghiệm Bước 1: Đặt bảng điện lên bàn, gắn ốc vào phần trên của bảng điện. Bước 2: Treo lò xo ngay ngắn vào con ốc đã gắn trên bản điện sao cho lò xo có phương thẳng đứng. Bước 3: Dán cố định thước đo song song với chiều dài của lò xo. Bước 4: Đo chiều dài l0 của lò xo. Bước 5: Đặt quả nặng 500gram lên lò xo. Bước 6: Đo độ dãn Dl0 của lò xo. Bước 7: Dùng công thức Fđh = k.|D�| để tính được k (hệ số đàn hồi của lò xo). Bước 8: Khi có được k, ta bỏ quả nặng ra và bỏ vật cần cân vào. 33
44. Bước 9: Đo độ dãn mới của lò xo, tiếp tục dùng công thức Fđh = k.|D�| để tính khối lượng vật. Bước 10: Đo 3 lần để tính được giá trị trung bình của vật cần đo. Bước 11: Dùng cân để cân kiểm tra lại khối lượng vật. 2.2.2. Thí nghiệm khảo sát ba định luật cơ bản của chất khí. a) Mục đích - Khảo sát ba định luật cơ bản của chất khí bao gồm định luật Boyle - Mariotte, định luật Charles, định luật Gay - Luysac. b) Dụng cụ thí nghiệm Bảng 2. 2 Bảng dụng cụ thí nghiệm khảo sát ba định luật cơ bản của chất khí Thiết bị, vật liệu Số lượng Thiết bị, vật liệu Số lượng Ống tiêm loại 50ml/cc 02 Keo nến 01 Dây truyền nước biển 02 Súng bắn keo 01 Đồng hồ đo áp suất 02 Bình thuỷ tinh chịu 02 nhiệt Nhiệt kế thuỷ ngân 02 Chậu nước 01 Tua vít 01 Mỏ lết/ cờ lê 10 01 Bình đựng nước sôi 01 Máy sấy 01 Hình ảnh Ống tiêm loại 50ml/cc 34
45. Dây truyền nước biển Đồng hồ đo áp suất Nhiệt kế thuỷ ngân Tua vít 35
46. Bình đựng nước sôi Keo nến Súng bắn keo Bình thuỷ tinh chịu nhiệt 36
47. Chậu nước Mỏ lết/ cờ lê 10 Máy sấy c) Các bước tiến hành thí nghiệm Bước 1: Khảo sát định luật Boyle - Mariotte. Gắn ống tiêm với dây truyền nước biển, sau đó gắn với đồng hồ đo áp suất. Bước 2: Giữ ống tiêm ở vạch 60 ml/cc, quan sát đồng hồ đo áp suất. Bước 3: Từ từ giảm ống tiêm xuống vạch 40 ml/cc, quan sát đồng hồ đo áp suất, ghi lại số liệu của áp suất lúc này. 37
48. Bước 4: Tiếp tục giảm xuống vạch 20 ml/cc, quan sát đồng hồ đo áp suất và ghi lại số liệu lúc này. Bước 5: Làm lại 3 lần để lấy giá trị trung bình và so sánh với lí thuyết đã học. Bước 6: Khảo sát định luật Charles. Gắn đồng hồ đo áp suất vào bình thuỷ tinh chịu nhiệt. Bước 7: Gắn nhiệt kế để đo nhiệt độ của không khí bên trong bình. Bước 8: Cho bình đã gắn nhiệt kế và đồng hồ đo áp suất vào một chậu nước. Bước 9: Từ từ thêm nước sôi vào và quan sát nhiệt độ T1 và áp suất p1 của khí lúc này, ghi lại vào bảng số liệu. Bước 10: Thêm nước sôi để nhiệt độ tăng lên tới nhiệt độ T2 > T1, quan sát áp suất lúc này và ghi lại vào bảng số liệu. Bước 11: Làm lại 3 lần để lấy giá trị trung bình và so sánh với lí thuyết đã học. Bước 12: Khảo sát định luật Gay-luysac. Ta cố định ống tiêm với nhiệt kế. Bước 13: Cố định ống tiêm ở vạch 20ml/cc. Bước 14: Dùng máy sấy để tăng nhiệt độ của khí bên trong ống tiêm. Khi đó vạch của ống tiêm sẽ tăng lên, ghi lại số liệu và số liệu của nhiệt độ. Bước 15: Tiếp tục sấy để cho khối khí trong ống tiêm có nhiệt độ T2 > T1. Tiếp tục ghi lại số liệu của vạch ống tiêm và nhiệt độ. Bước 16: Làm lại 3 lần để lấy giá trị trung bình và so sánh với lí thuyết đã học. 2.2.3. Thí nghiệm khảo sát sự nở vì nhiệt của chất rắn. a) Mục đích Khảo sát sự nở vì nhiệt của vật rắn. b) Dụng cụ thí nghiệm Bảng 2. 3 Bảng dụng cụ khí nghiệm khảo sát sự nở vì nhiệt của chất rắn Thiết bị, vật liệu Số lượng Thiết bị, vật liệu Số lượng Thanh sắt có đường 03 Bu lông-đai ốc-lông 12 răng (F = 6 mm, l = 15 đền (l = 3 cm, F = 3 cm) mm) Đèn cồn 01 Quẹt ga 01 Bảng điện 01 Ống nhựa PVC 01 38
49. Ke L có hai lỗ (10 cm 02 Ke L có hai lỗ (3,5 02 x 15 cm) cm x 3,5 cm) Tua vít 01 Mỏ lết/ cờ lê 10 01 Dây rút 05 DC motor 9 V 01 Cánh quạt nhựa 01 Jack pin 9 V 01 Công tắc điện 01 Kìm tút dây điện 01 Băng keo đen 01 Cờ lê 6 01 Dây dẫn điện l = 30 cm 01 Đai ốc Ftrong = 6 mm 06 Hình ảnh Thanh sắt có đường răng (F = 6 mm, l = 15 cm) Đèn cồn Bảng điện Ke L có hai lỗ (10 cm x 15 cm) 39
50. Tua vít Dây rút Cánh quạt nhựa Công tắc điện Băng keo đen 40
51. Dây dẫn điện l = 30 cm Bu lông-đai ốc-lông đền (l = 3 cm, F = 3 mm) Quẹt ga Ống nhựa PVC Ke L có hai lỗ (3,5 cm x 3,5 cm) 41
52. Mỏ lết/ cờ lê 10 DC motor 9 V Jack pin 9 V Kìm tút dây điện Cờ lê 6 42
53. c) Các bước tiến hành thí nghiệm Bước 1: Sử dụng cờ lê, tua vít lắp hai ke L vào một đầu của ống nhựa PVC. Bước 2: Sử dụng dây rút lắp DC motor vào đầu còn lại của ống nhựa PVC. Bước 3: Lắp các bu lông, lông đền vào các lỗ đã khoan sẵn trên tấm gỗ. Bước 4: Sử dụng cờ lê, tua vít lắp ống nhựa PVC và ke L vào tấm gỗ bằng bu lông, đai ốc. Bước 5: Sử dụng cờ lê, tua vít lắp ke L (10 x 15 cm) vào tấm gỗ bằng bu lông, đai ốc làm trục đỡ thanh. Bước 6: Lắp hai thanh sắt (1) vào trụ đỡ, sử dụng cờ lê 10 để điều chỉnh và siết chặt đai ốc, giữ hai thanh nằm ngang trên trụ. Bước 7: Sử dụng kìm tút dây đến tách vỏ jack pin 9 V và hai đầu của dây dẫn điện. Bước 8: Nối 02 dây dẫn điện với 02 thanh sắt. Bước 9: Nối một dây dẫn với công tắc điện. Bước 10: Dùng dây rút buộc pin 9 V vào chân đế. Bước 11: Nối công tắc với jack pin 9V, dùng dây rút buộc công tắc lên trụ đỡ. Bước 12: Nối đầu còn lại của jack pin với dây dẫn điện đấu với thanh sắt còn lại. Bước 13: Thu gọn dây dẫn điện, dùng dây rút bó lại. Bước 14: Dùng băng keo đen quấn quanh thanh sắt có răng, nhằm cách điện. Bước 15: Lắp vào trụ đỡ, dùng cờ lê 10 để vặn các đai ốc, điều chỉnh sao cho tiếp điểm của hai thanh sắt (1) gần nhau nhất. Bước 16: Chuẩn bị đèn cồn, bật công tắc điện. Bước 17: Đốt đèn cồn. Bước 18: Chờ và quan sát, cánh quạt quay. Bước 19: Tắt đèn cồn. 43
54. 2.3. Tổ chức dạy học thí nghiệm gắn kết cuộc sống một số kiến thức vật lý 10 2.3.1. Tổ chức dạy học bài “Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc” TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN CÂN VẬT BẰNG LÒ XO 1. Mục đích Kiểm chứng lực đàn hồi của lò xo, định luật Húc. 2. Cấu tạo của bộ cân vật bằng lò xo Bộ cân vật bằng lò xo có cấu tạo gồm: (1) bảng điện; (2) đinh ốc; (3) lò xo gắn vào đinh ốc; (4) Dây nhựa; (5) vật cần đo khối lượng; 3. Kiến thức cần thiết a. Lực đàn hồi • Lực đàn hồi của lò xo xuất hiện ở cả hai đầu của lò xo và tác dụng vào các vật tiếp xúc (hay gắn) với nó làm nó biến dạng. Khi bị dãn, lực đàn hồi của lò xo hướng vào trong, còn khi bị nén, lực đàn hồi của lò xo hướng ra ngoài. 44
55. • Nếu trọng lượng của tải vượt quá một giới hạn nào đó, gọi là giới hạn đàn hồi, thì độ dãn của lò xo sẽ không còn tỉ lệ với trọng lượng của tải và khi bỏ tải đi thì lò xo không co được về đến lo nữa. b. Định luật Húc • Phát biểu: Trong giới hạn đàn hồi, độ lớn của lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với độ biến dạn của lò xo. • Biểu thức: Fđh = k.|D�| Trong đó Fđh: Lực đàn hồi của lò xo k: độ cứng của lò xo |D�|: độ dãn của lo xo. 4. Vận hành bộ cân vật bằng lò xo Vận hành: Cột quả nặng 500g và treo vào lò xo → đo độ dãn của lò xo → dùng công thức định luật Húc để tính k → lặp lại 3 lần để lấy trung bình → tháo quả nặng ra → cột vật cần cân → treo vật cần cân vào lò xo → tiếp tục đo độ dãn → dùng công thức để tính vật → lặp lại 3 lần để lấy trung bình. Giải thích: Mỗi lò xo sẽ có độ cứng khác nhau cho nên việc ban đầu là chúng ta nên xác định độ cứng của lò xo, sau khi có được độ cứng k của lò xo chúng ta có thể cân vật bằng cách cột vật lên cân để đo độ dãn ra và dùng công thức của định luật Húc để tính khối lượng vật. 45
56. 5. Lắp ráp bộ cân vật bằng lò xo a. Dụng cụ thí nghiệm Thiết bị, vật liệu Số lượng Thiết bị, vật liệu Số lượng Bảng điện 16cm x 01 Ốc dài 4cm 01 20cm Lò xo dài 5cm 01 Thước thẳng 20cm 01 Quả cân nặng 01 Băng keo 2 mặt 01 500g Cân 5kg 01 Dây nhựa 01 Tua vít 01 Mỏ lết/ cờ lê 10 01 b. Các bước tiến hành thí nghiệm Bước 1: Đặt bảng điện lên bàn, gắn ốc vào phần trên của bảng điện. Bước 2: Treo lò xo ngay ngắn vào con ốc đã gắn trên bản điện sao cho lò xo có phương thẳng đứng. Bước 3: Dán cố định thước đo song song với chiều dài của lò xo. Bước 4: Đo chiều dài l0 của lò xo. Bước 5: Đặt quả nặng 500gram lên lò xo. Bước 6: Đo độ dãn Dl0 của lò xo. Bước 7: Dùng công thức Fđh = k.|D�| để tính được k (hệ số đàn hồi của lò xo). Bước 8: Khi có được k, ta bỏ quả nặng ra và bỏ vật cần cân vào. Bước 9: Đo độ dãn mới của lò xo, tiếp tục dùng công thức Fđh = k.|D�| để tính khối lượng vật. Bước 10: Đo 3 lần để tính được giá trị trung bình của vật cần đo. 46
57. Bước 11: Dùng cân để cân kiểm tra lại khối lượng vật. THIẾT KẾ NHIỆM VỤ HỌC TẬP Nhiệm vụ 1. Với các thiết bị, vật liệu giáo viên đã chuẩn bị, hãy thiết kế một bộ cân bằng lò xo để lần lượt cân khối lượng 1 quyển sách giáo khoa vật lý, 2 quyển sách giáo khoa vật lý, 1 quyển vở 96 trang, 2 quyển vở 96 trang. Nhiệm vụ 2. Vẽ sơ đồ bố trí bộ cân bằng lò xo. THIẾT KẾ KẾ HOẠCH BÀI DẠY BÀI HỌC: LỰC ĐÀN HỒI CỦA LÒ XO. ĐỊNH LUẬT HÚC. 1. Mục tiêu a) Kiến thức - Nêu được đặc điểm của lực đàn hồi của lò xo đặc biệt về điểm đặt và hướng. - Phát biểu và viết công thức của định luật Húc, nêu rõ các đại lượng có trong công thức và đơn vị của các đại lượng đó. - Biết được ý nghĩa của khái niệm: giới hạn đàn hồi của lò xo. b) Kĩ năng - Tiến hành thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi bằng lò xo với sự hỗ trợ của tài liệu hướng dẫn. - Sử dụng các dụng cụ gia công cơ bản (Tua-vít). - Làm việc nhóm, hợp tác của các thành viên trong nhóm. - Rèn luyện tư duy phản biện. - Rèn luyện kỹ năng thuyết trình trước đám đông, sắp xếp thời gian hợp lí. c) Thái độ - Thận trọng, biết xem xét giới hạn đàn hồi của lò xo. 47
58. - Hoà nhã, say mê học tập và trách nhiệm cá nhân. - Tôn trọng và hợp tác trong quá trình thực hiện. - Tích cực và sáng tạo. d) Năng lực - Năng lực giải quyết vấn đề. - Năng lực sáng tạo. - Năng lực giao tiếp, hợp tác. 2. Chuẩn bị - Chuẩn bị tài liệu dạy học + Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi bằng lò xo. + Phiếu học tập. Phiếu học tập KHẢO SÁT LỰC ĐÀN HỒI BẰNG LÒ XO Nhóm lớp 1. Mục đích của khảo sát lực đàn hồi bằng lò xo. 2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi bằng lò xo. Hãy vẽ sơ đồ bố trí thí nghiệm và chú thích các chi tiết và nêu công dụng của chúng, vẽ ở tờ giấy khác giáo viên đã phát. 3. Kết quả vận hành 48
59. . => Kết luận: . - Chuẩn bị thiết bị dạy học. + Chuẩn bị 6 bộ dụng cụ thí nghiệm. - Chuẩn bị phương tiện dạy học + Máy chiếu để trình chiếu khi hướng dẫn HS. + Phòng học, bàn ghế cho các nhóm. 2.1. Dặn dò học sinh xem trước bài “Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc”. 3.1. Lắp ráp và vận hành bộ cân khối lượng bằng lò xo 3.1.1. Đặt vấn đề thực tiễn Hoạt động Đặt vấn đề: Một hôm mẹ đi chợ về và cảm giác rằng hôm nay mua một cân cam nhưng có vẻ như ít hơn mọi khi, nhưng nhà thì lại không có cân, vậy có cách nào kiểm tra xem khối lượng của cam hay không? - Tiếp nhận và phân tích các câu trả lời của học sinh. 49
60. 3.1.2. Nghiên cứu kiến thức nền và trình bày sơ đồ tư duy Hoạt động - Yêu cầu các nhóm đọc sách giáo khoa bài “Lực đàn hồi của lò xo” và tại liệu hướng dẫn bộ cân vật bằng lò xo để vẽ sơ đồ tư duy hệ thống kiến thức bài “Lực đàn hồi của lò xo. Định luật Húc”. - Sau khi các nhóm đã vẽ xong sơ đồ tư duy, thực hiện cho một nhóm lên bảng để thuyết trình về sơ đồ tư duy của nhóm. - Sau khi nhóm thuyết trình, thực hiện cho phản biện giữa các nhóm khác trong lớp. - Giáo viên kết luận vấn đề. 3.1.3. Đề xuất phương án thiết kế thí nghiệm Hoạt động - Giới thiệu bộ cân vật bằng lò xo và phân tích các dụng cụ có trong thí nghiệm, hướng dẫn học sinh đọc phần tài liệu hướng dẫn cân vật bằng lò xo để chuẩn bị lắp đặt. - Giới thiệu nội quy an toàn khi thí nghiệm. - Cho học sinh thực hiện làm thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi bằng lò xo. 3.1.4. Trình bày thí nghiệm và kết luận vấn đề Hoạt động - Sau khi kết thúc thời gian thí nghiệm, đại diện một nhóm lên để vận hành thí nghiệm cân vật và trình bày cho cả lớp. - Thực hiện cho các nhóm hỏi và đáp về quá trình vận hành thí nghiệm. - Giáo viên kết luận vấn đề. 3.1.5 Mở rộng vấn đề Hoạt động Mở rộng vấn đề ứng dụng thí nghiệm trong đời sống hằng ngày, chế tạo những mô hình hỗ trợ cuộc sống. 50
61. 2.3.2. Tổ chức dạy học bài “Thí nghiệm khảo sát ba định luật cơ bản của chất khí”. TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT BA ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA CHẤT KHÍ 1. Mục đích Kiểm chứng 3 định luật đã học về các trạng thái đẳng nhiệt, đẳng áp, đẳng tích. 2. Cấu tạo bộ thí nghiệm 3 định luật cơ bản của chất khí Bộ phương trình trạng thái của khí lí tưởng có cấu tạo gồm: (1) ống tiêm, (2) dây truyền nước biển, (3) áp kế, (4) Bình chịu nhiệt, (5) áp kế; (6) nhiệt kế, (7) bình chịu nhiệt, (8) nhiệt kế, (9) dây truyền nước biển, (10) ống tiêm. 51
62. 3. Kiến thức cần thiết 3.1. QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT. ĐỊNH LUẬT BOYLE - MARIOTTE 3.1.1. Trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái - Trạng thái của một lượng khí được biểu diễn bằng các thông số trạng thái: áp suất p, thể tích V và nhiệt độ tuyệt đối T. - Lượng khí có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác bằng các quá trình biến đổi trạng thái (gọi tắt là quá trình). 3.1.2. Quá trình đẳng nhiệt: - Là quá trình biến đổi trạng thái mà trong đó nhiệt độ không thay đổi. 3.1.3. Định luật BOYLE – MARIOTTE: 3.1.3.a. Phát biểu: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. 3.1.3.b. Biểu thức: p.V = hằng số 3.1.3.c. Hệ quả: - Gọi: p1, V1 là áp suất và thể tích của một lượng khí ở trạng thái 1. p2, V2 là áp suất và thể tích của một lượng khí ở trạng thái 2. • Đối với quá trình đẳng nhiệt ta có: p1V1 = p2V2 3.2. QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH. ĐỊNH LUẬT CHARLES 3.2.1. Quá trình đẳng tích: Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi gọi là quá trình đẳng tích. 3.2.2. Định luật CHARLES: Phát biểu: 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. hay = 3.3. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG: 3.3.1. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng. 52
63. Xét một lượng khí nhất định. Gọi: p1, V1, T1 là áp suất, thể tích và nhiệt độ tuyệt đối của lượng khí ở trạng thái 1. p2, V2, T2 là áp suất, thể tích và nhiệt độ tuyệt đối của lượng khí ở trạng thái 2. Khi đó ta có: Phương trình trạng thái của khí lý tưởng: = => = hằng số. 3.3.2 Quá trình đẳng áp: Quá trình đẳng áp: Quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi gọi là quá trình đẳng áp. 3.3.3. Định luật Gay-Luysac: Phát biểu: Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. Biểu thức: . = => = hằng số. 4. Vận hành bộ thí nghiệm 3 định luật cơ bản của chất khí Vận hành: Với thí nghiệm đầu tiên giảm thể tích khí trong xilanh → quan sát đồng hồ đo áp suất → ghi lại số liệu → tiếp tục giảm thể tích khí trong xilanh → quan sát đồng hồ đo áp suất → ghi lại số liệu → lặp lại 3 lần để lấy trung bình → với thí nghiệm thứ 2 đổ nước sôi vào chậu, cho bình vào chậu → quan sát nhiệt kế và áp kế → ghi lại số liệu → tiếp tục đổ thêm nước sôi và đo nhiệt độ và áp suất → lặp lại 3 lần để lấy trung bình → Với thí nghiệm thứ 3, dùng máy sấy tăng nhiệt độ của bình → ghi lại số liệu nhiệt độ và thể tích → tiếp tục sấy để tăng nhiệt độ → ghi lại số liệu → Lặp lại 3 lần để lấy giá trị trung bình. 53
64. Giải thích: Với thí nghiệm một, khi giảm thể tích xuống mà nhiệt độ không đổi thì áp suất chất khí sẽ tăng lên vì vậy làm cho áp kế tăng lên. Với thí nghiệm hai khi nhiệt độ tăng lên mà thể tích không đổi nên áp suất sẽ tăng lên. Với thí nghiệm 3 khi tăng nhiệt độ lên nhưng áp suất không đổi sẽ làm cho thể tích tăng lên. 5. Lắp ráp bộ thí nghiệm 3 định luật cơ bản của chất khí. a. Dụng cụ thí nghiệm Thiết bị, vật liệu Số lượng Thiết bị, vật liệu Số lượng Ống tiêm loại 50ml/cc 02 Keo nến 01 Dây truyền nước biển 02 Súng bắn keo 01 Đồng hồ đo áp suất 02 Bình thuỷ tinh chịu 02 nhiệt Nhiệt kế thuỷ ngân 02 Chậu nước 01 Tua vít 01 Mỏ lết/ cờ lê 10 01 Bình đựng nước sôi 01 Máy sấy 01 b. Các bước tiến hành thí nghiệm Bước 1: Khảo sát định luật Boyle-Mariotte. Gắn ống tiêm với dây truyền nước biển, sau đó gắn với đồng hồ đo áp suất. Bước 2: Giữ ống tiêm ở vạch 60 ml/cc, quan sát đồng hồ đo áp suất Bước 3: Từ từ giảm ống tiêm xuống vạch 40 ml/cc, quan sát đồng hồ đo áp suất, ghi lại số liệu của áp suất lúc này. Bước 4: Tiếp tục giảm xuống vạch 20 ml/cc, quan sát đồng hồ đo áp suất và ghi lại số liệu lúc này. Bước 5: Làm lại 3 lần để lấy giá trị trung bình và so sánh với lí thuyết đã học. Bước 6: Khảo sát định luật Charles. Gắn đồng hồ đo áp suất vào bình thuỷ tinh chịu nhiệt. Bước 7: Gắn nhiệt kế để đo nhiệt độ của không khí bên trong bình. Bước 8: Cho bình đã gắn nhiệt kế và đồng hồ đo áp suất vào một chậu nước. Bước 9: Từ từ thêm nước sôi vào và quan sát nhiệt độ T1 và áp suất p1 của khí lúc này, ghi lại vào bảng số liệu. 54
65. Bước 10: Thêm nước sôi để nhiệt độ tăng lên tới nhiệt độ T2 > T1, quan sát áp suất lúc này và ghi lại vào bảng số liệu. Bước 11: Làm lại 3 lần để lấy giá trị trung bình và so sánh với lí thuyết đã học. Bước 12: Khảo sát định luật Gay-Luysac. Ta cố định ống tiêm với nhiệt kế. Bước 13: Cố định ống tiêm ở vạch 20ml/cc. Bước 14: Dùng máy sấy để tăng nhiệt độ của khí bên trong ống tiêm. Khi đó vạch của ống tiêm sẽ tăng lên, ghi lại số liệu và số liệu của nhiệt độ. Bước 15: Tiếp tục sấy để cho khối khí trong ống tiêm có nhiệt độ T2 > T1. Tiếp tục ghi lại số liệu của vạch ống tiêm và nhiệt độ. Bước 16: Làm lại 3 lần để lấy giá trị trung bình và so sánh với lí thuyết đã học. THIẾT KẾ NHIỆM VỤ HỌC TẬP Nhiệm vụ 1. Với các thiết bị, vật liệu giáo viên đã chuẩn bị, hãy thiết kế một bộ 3 thí nghiệm khảo sát ba định luật cơ bản của chất khí. Nhiệm vụ 2. Vẽ sơ đồ bố trí bộ thí nghiệm khảo sát ba định luật cơ bản của chất khí. THIẾT KẾ KẾ HOẠCH BÀI DẠY THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT 3 ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA CHẤT KHÍ 1. Mục tiêu 1. Kiến thức - Hiểu được các khái niệm “trạng thái” và “quá trình” - Nêu được định nghĩa quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp. - Phát biểu và nêu được hệ thức của định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt, Sác lơ, định luật quá trình đẳng áp. 2. Kỹ năng - Vận dụng được các kiến thức đã học giải thích các hiện tượng thực tế. - Xử lí được số liệu thu được từ thực nghiệm để rút ra mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ trong quá trình đẳng tích, nhiệt độ và thể tích trong quá trình đẳng áp và áp suất thể tích trong quá trình đẳng nhiệt. 3. Thái độ, đạo đức - Tích cực tham gia các hoạt động nhóm và thực hành thí nghiệm. - Chủ động tìm hiểu kiến thức mới. 55
66. - Thấy được vai trò của thực nghiệm trong quá trình phát triển của khoa học vật lý. - Kích thích sự tìm tòi và yêu mến môn học hơn. 4. Định hướng phát triển năng lực STEM - Khoa học (S): Vận dụng được các kiến thức về quá trình đẳng nhiệt, đẳng áp, đẳng tích. - Công nghệ (T): Nêu được công dụng của các thiết bị, dụng cụ có trong thí nghiệm. Biết cách lắp được mô hình thí nghiệm. - Kỹ Thuật (E): Đọc được tài liệu, cách tiến hành mô hình thí nghiệm. - Toán học (M): Mối quan hệ giữa các đại lượng. 2. Chuẩn bị - Phương pháp dạy học: dạy học theo nhóm, 6 nhóm (mỗi nhóm từ 3 – 5 HS). - Chuẩn bị 6 bộ thiết bị, vật liệu lắp ráp khảo sát 3 định luật cơ bản của chất khí. - Phòng học nhóm, có bàn làm việc nhóm. - Tài liệu hướng dẫn khảo sát 3 định luật cơ bản của chất khí. - Phiếu học tập. Phiếu học tập THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT 3 ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA CHẤT KHÍ Nhóm lớp 1. Mục đích thí nghiệm 2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm Hãy vẽ sơ đồ bố trí thí nghiệm và chú thích các chi tiết và nêu công dụng của chúng. Vẽ ở tờ giấy thứ 2 giáo viên đã phát. 3. Kết quả vận hành 56
67. => Kết luận: 3. Tổ chức dạy học 3.1. Lắp ráp và vận hành 3.1.1. Đặt vấn đề thực tiễn liên quan đến thí nghiệm Hoạt động Đặt vấn đề: Chuẩn bị sẵn một thau nước đá và đưa ra vấn đề là có những hôm chúng ta lười, nên khi uống nước xong không đi rót lại mà lại bỏ chai không vào tủ lạnh, hôm sau thấy chai bị móp cũng giống như việc bây giờ thầy có một chai không và bỏ vào thau nước đá thì thấy chai bị móp đi. Chuyện gì đã xảy ra với chai nhựa. - Tiếp nhận và phân tích các câu trả lời của học sinh. 3.1.2. Nghiên cứu kiến thức nền và trình bày sơ đồ tư duy Hoạt động - Yêu cầu các nhóm đọc sách giáo khoa chương chất khí và tại liệu hướng dẫn thí nghiệm khảo sát ba định luật cơ bản của chất khí để vẽ sơ đồ tư duy hệ thống kiến thức chương chất khí. - Sau khi các nhóm đã vẽ xong sơ đồ tư duy, thực hiện cho một nhóm lên bảng để thuyết trình về sơ đồ tư duy của nhóm. 57
68. - Sau khi nhóm thuyết trình, thực hiện cho phản biện giữa các nhóm khác trong lớp. - Giáo viên kết luận vấn đề. 3.1.3. Đề xuất phương án thiết kế thí nghiệm Hoạt động - Giới thiệu bộ thí nghiệm khảo sát ba định luật cơ bản của chất khí và phân tích các dụng cụ có trong thí nghiệm, hướng dẫn học sinh đọc phần tài liệu hướng dẫn để chuẩn bị lắp đặt thí nghiệm. - Giới thiệu nội quy an toàn khi thí nghiệm. - Cho học sinh thực hiện làm thí nghiệm khảo sát ba định luật cơ bản của chất khí 3.1.4. Trình bày thí nghiệm và kết luận vấn đề Hoạt động - Sau khi kết thúc thời gian thí nghiệm, đại diện một nhóm lên để vận hành thí nghiệm và trình bày cho cả lớp. - Thực hiện cho các nhóm hỏi và đáp về quá trình vận hành thí nghiệm. - Giáo viên kết luận vấn đề. 3.1.5 Mở rộng vấn đề Hoạt động Mở rộng vấn đề ứng dụng thí nghiệm trong đời sống hằng ngày, chế tạo những mô hình hỗ trợ cuộc sống. 58
69. 2.3.3. Tổ chức dạy học bài “Sự nở vì nhiệt của vật rắn”. TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THANH KIM LOẠI DÃN NỞ VÌ NHIỆT 1. Mục đích Khảo sát sự nở vì nhiệt của vật rắn. 2. Cấu tạo của thanh kim loại dãn nở vì nhiệt Hình 2. 4 Mô hình thí nghiệm thanh kim loại dãn nở vì nhiệt Thanh kim loại dãn nở vì nhiệt có cấu tạo gồm: (1) hai thanh sắt đặt sát nhau, bộ phận được nung nóng; (2) đèn cồn là nguồn nhiệt; (3) thanh chốt để điều chỉnh để hai thanh (1) sát nhau; (4) DC motor; (5) cánh quạt nhựa; (6) trụ đỡ DC motor; (7) công tắc điện; (8) pin 9 V là nguồn điện cho DC motor; (9) chân đế; (10) trụ đỡ thanh sắt (1); (11) dây dẫn điện. 3. Kiến thức cần thiết Sự nở vì nhiệt của vật rắn là sự tăng kích thước của vật rắn khi nhiệt độ tăng do nung nóng. Độ nở dài của vật rắn tỷ lệ thuận với độ tăng nhiệt độ Dt của độ dài ban đầu l0 của vật đó, ∆l = l − l = αl∆t. Độ nở khối của vật rắn tỷ lệ thuận với độ tăng nhiệt độ Dt của thể tích ban đầu V0 của vật đó, ∆V = V − V = βl∆t. 59
70. 4. Vận hành thanh kim loại dãn nở vì nhiệt Vận hành: Đốt đèn cồn, đặt phía dưới hai thanh sắt (1), sao cho ngọn lửa đèn cồn hơ nóng được chúng → bật công tắc điện sang chế độ đóng → theo dõi ít phút, DC motor tự khởi động và quay → tắt đèn cồn, DC motor vẫn tiếp tục quay → sau một khoảng thời gian, DC motor giảm tốc và dừng quay. Giải thích: Ban đầu, hai thanh sắt (1) được đặt gần nhau nhưng vẫn hở nên mạch hở, tiếp điểm của hai thanh (1) đóng vai trò như một công tắc → không có dòng điện đi qua DC motor → DC motor đứng yên. Khi bị hơ nóng bằng đèn cồn, hai thanh sắt (1) nở ra, và hai thanh tiếp xúc với nhau → mạch điện kín nên có dòng điện đi qua DC motor → DC motor quay. Khi tắt đèn cồn, hai thanh sắt (1) chưa nguội ngay → hai thanh vẫn tiếp xúc với nhau → mạch vẫn kín và DC motor vẫn quay → theo thời gian, hai thanh sắt (1) nguội dần → tiếp điểm ngày càng hở, sự tiếp xúc kém → dòng điện nhỏ dần → DC motor quay yếu đi. Khi nguội hẳn, hai thanh sắt (1) trở về trạng thái ban đầu → tiếp điểm hở nên mạch hở → DC motor ngừng quay. 5. Lắp ráp thanh kim loại dãn nở vì nhiệt 5.1. Thiết bị, vật liệu lắp ráp thanh kim loại dãn nở vì nhiệt Thiết bị, vật liệu Số lượng Thiết bị, vật liệu Số lượng Thanh sắt có đường 03 Bu lông-đai ốc-lông 12 răng (F = 6 mm, l = 15 đền (l = 3 cm, F = 3 cm) mm) Đèn cồn 01 Quẹt ga 01 Tấm gỗ 01 Ống nhựa PVC 01 Ke L có hai lỗ (10 cm 02 Ke L có hai lỗ (3,5 02 x 15 cm) cm x 3,5 cm) Tua vít 01 Mỏ lết/ cờ lê 10 01 Dây rút 05 DC motor 9 V 01 Cánh quạt nhựa 01 Jack pin 9 V 01 Công tắc điện 01 Kìm tút dây điện 01 Băng keo đen 01 Cờ lê 6 01 Dây dẫn điện l = 30 cm 01 Đai ốc Ftrong = 6 mm 06 3.2. Hướng dẫn lắp ráp thanh kim loại dãn nở vì nhiệt 60
71. Bước 1: Sử dụng cờ lê, tua vít lắp hai ke L vào một đầu của ống nhựa PVC. Bước 2: Sử dụng dây rút lắp DC motor vào đầu còn lại của ống nhựa PVC. Bước 3: Lắp các bu lông, lông đền vào các lỗ đã khoan sẵn trên tấm gỗ. Bước 4: Sử dụng cờ lê, tua vít lắp ống nhựa PVC và ke L vào tấm gỗ bằng bu lông, đai ốc. Bước 5: Sử dụng cờ lê, tua vít lắp ke L (10 x 15 cm) vào tấm gỗ bằng bu lông, đai ốc làm trục đỡ thanh. Bước 6: Lắp hai thanh sắt (1) vào trụ đỡ, sử dụng cờ lê 10 để điều chỉnh và siết chặt đai ốc, giữ hai thanh nằm ngang trên trụ. Bước 7: Sử dụng kìm tút dây đến tách vỏ jack pin 9 V và hai đầu của dây dẫn điện. Bước 8: Nối 02 dây dẫn điện với 02 thanh sắt. Bước 9: Nối một dây dẫn với công tắc điện. Bước 10: Dùng dây rút buộc pin 9 V vào chân đế. Bước 11: Nối công tắc với jack pin 9V, dùng dây rút buộc công tắc lên trụ đỡ. Bước 12: Nối đầu còn lại của jack pin với dây dẫn điện đấu với thanh sắt còn lại. Bước 13: Thu gọn dây dẫn điện, dùng dây rút bó lại. Bước 14: Dùng băng keo đen quấn quanh thanh sắt có răng, nhằm cách điện. Bước 15: Lắp vào trụ đỡ, dùng cờ lê 10 để vặn các đai ốc, điều chỉnh sao cho tiếp điểm của hai thanh sắt (1) gần nhau nhất. Bước 16: Chuẩn bị đèn cồn, bật công tắc điện. Bước 17: Đốt đèn cồn. Bước 18: Chờ và quan sát, cánh quạt quay. Bước 19: Tắt đèn cồn. 61
72. THIẾT KẾ NHIỆM VỤ HỌC TẬP Nhiệm vụ 1. Với các thiết bị, vật liệu như: thanh sắt có đường răng F = 6 mm, đèn cồn, DC motor, ke L các loại, Hãy nghiên cứu tài liệu hướng dẫn và lắp ráp, vận hành thanh kim loại dãn nở vì nhiệt. Nhiệm vụ 2. Vẽ sơ đồ bố trí thanh kim loại dãn nở vì nhiệt. THIẾT KẾ KẾ HOẠCH BÀI DẠY BÀI DẠY: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN 1. Mục tiêu 1.1. Kiến thức - Mô tả được các thiết bị và phương pháp tiến hành thí nghiệm để xác định độ nở dài của vật rắn. - Phát biểu được quy luật về sự nở dài và sự nở khối của vật rắn. Đồng thời nêu được ý nghĩa vật lý và đơn vị đo của hệ số nở dài và hệ số nở khối. - Nêu được ý nghĩa thực tiễn của việc tính toán độ nở dài và độ nở khối của vật rắn trong đời sống và kỹ thuật. 1.2. Kỹ năng - Dựa vào bảng 36.1 SGK ghi kết quả đo độ dãn dài Dl của thanh đồng thay đổi theo độ tăng nhiệt độ Dt = t – t0, tính được giá trị trung bình của hệ số nở dài a. Từ đó suy ra công thức nở dài. - Lắp ráp và tiến hành được thanh kim loại dãn nở vì nhiệt. - Cùng làm việc nhóm, hoàn thành được các nhiệm vụ học tập. 1.3. Thái độ 62
73. - Tuân thủ các quy định về an toàn trong lắp ráp và vận hành thanh kim loại dãn nở vì nhiệt. - Tích cực tham gia các hoạt động học tập. 1.4. Định hướng phát triển năng lực STEM trong hoạt động “Lắp ráp và vận hành thanh kim loại dãn nở vì nhiệt” - Khoa học (S): Vận dụng sự thay đổi kích thước của vật rắn khi nhiệt độ thay đổi để giải thích kết quả vận hành thanh kim loại dãn nở vì nhiệt. - Công nghệ (T): Nêu được công dụng của các vật liệu như: thanh sắt có răng, cờ lê 10, đèn cồn, công tắc điện; Nối được mạch điện có DC motor, công tắc điện 9 V, pin 9 V và công tắc tự động nhiệt. Sử dụng được cờ lê 6, cờ lê 10 để siết được các đai ốc; lựa chọn được tấm gỗ làm chân đế. - Kỹ thuật (E): Đọc được tài liệu hướng dẫn thanh kim loại dãn nở vì nhiệt; Tự lắp ráp và vận hành thanh kim loại dãn nở vì nhiệt theo hướng dẫn; Vẽ được sơ đồ bố trí thanh kim loại dãn nở vì nhiệt. - Toán học (M): Mối quan hệ tỷ lệ giữa độ nở dài Dl với độ tăng nhiệt độ Dt. 2. Chuẩn bị 2.1. Giáo viên - Phương pháp dạy học: dạy học theo nhóm, a là số nhóm (mỗi nhóm từ 3 – 5 HS). - Chuẩn bị a bộ thiết bị, vật liệu lắp ráp thanh kim loại dãn nở vì nhiệt. - Phòng học nhóm, có bàn làm việc nhóm. - Tài liệu hướng dẫn thanh kim loại dãn nở vì nhiệt. - Phiếu học tập. Phiếu học tập 63
74. HOẠT ĐỘNG STEM: LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH THANH KIM LOẠI DÃN NỞ VÌ NHIỆT Nhóm lớp 1. Mục đích của thanh kim loại dãn nở vì nhiệt 2. Sơ đồ bố trí thanh kim loại dãn nở vì nhiệt Hãy vẽ sơ đồ bố trí thanh kim loại dãn nở vì nhiệt và chú thích các chi tiết và nên công dụng của chúng Vẽ ở mặt sau. 3. Kết quả vận hành thanh kim loại dãn nở vì nhiệt Khi đốt nóng hai thanh sắt (1) thì => Kết luận: Chiều dài của hai thanh sắt Vì - Mối quan hệ giữa độ nở dài Dl và độ tăng nhiệt độ Dt: 2.2. Học sinh - Xem trước bài 29 “Sự nở vì nhiệt của vật rắn” – vật lý 10. 3. Tổ chức dạy học 3.1. Lắp ráp và vận hàn thanh kim loại dãn nở vì nhiệt 3.1.1. Đặt vấn đề thực tiễn liên quan đến thí nghiệm Hoạt động Đặt vấn đề: Nhiều gia đình có cửa sổ bằng kim loại nhận thấy rằng sau một thời gian thì cửa sổ khó đóng lại và có lúc bị bung ra, chuyện gì đã xảy ra với cửa sổ vậy? - Tiếp nhận và phân tích các câu trả lời của học sinh. 3.1.2. Nghiên cứu kiến thức nền và trình bày sơ đồ tư duy Hoạt động 64
75. - Yêu cầu các nhóm đọc sách giáo khoa bài “Sự nở vì nhiệt của vật rắn” và tại liệu hướng dẫn thanh kim loại dãn nở vì nhiệt để vẽ sơ đồ tư duy hệ thống kiến thức bài “Sự nở vì nhiệt của vật rắn. - Sau khi các nhóm đã vẽ xong sơ đồ tư duy, thực hiện cho một nhóm lên bảng để thuyết trình về sơ đồ tư duy của nhóm. - Sau khi nhóm thuyết trình, thực hiện cho phản biện giữa các nhóm khác trong lớp. - Giáo viên kết luận vấn đề. 3.1.3. Đề xuất phương án thiết kế thí nghiệm Hoạt động - Giới thiệu bộ thí nghiệm thanh kim loại dãn nở vì nhiệt và phân tích các dụng cụ có trong thí nghiệm, hướng dẫn học sinh đọc phần tài liệu hướng dẫn để chuẩn bị lắp đặt thí nghiệm. - Giới thiệu nội quy an toàn khi thí nghiệm. - Cho học sinh thực hiện làm thí nghiệm khảo sát sự nở vì nhiệt của vật rắn. 3.1.4. Trình bày thí nghiệm và kết luận vấn đề Hoạt động - Sau khi kết thúc thời gian thí nghiệm, đại diện một nhóm lên để vận hành thí nghiệm và trình bày cho cả lớp. - Thực hiện cho các nhóm hỏi và đáp về quá trình vận hành thí nghiệm. - Giáo viên kết luận vấn đề. 3.1.5 Mở rộng vấn đề Hoạt động Mở rộng vấn đề ứng dụng thí nghiệm trong đời sống hằng ngày, chế tạo những mô hình hỗ trợ cuộc sống. 65
76. 2.4. Đánh giá kết quả. Để đánh giá mức độ nắm vững kiến thức khoa học, chúng tôi sử dụng công cụ là 1 bài kiểm tra bao gồm 20 câu trắc nghiệm khách quan 4 lựa chọn. HS sẽ làm bài kiểm tra này trong thời gian 15 phút. 1. Khi bị dãn, lực đàn hồi của lò xo có hướng như thế nào? A. Hướng vào trong. B. Hướng ra ngoài. C. Hướng bắc. D. Hướng nam. 2. Các biểu thức dưới đây, đâu là biểu thức định luật Húc. A. Fđh = k.l B. Fđh = k.m C. Fđh = k.|D�| D. Fđh = m.|D�| 3. Khối lượng của một cuốn sách giáo khoa vật lí 10 cơ bản trong khoảng nào? A. 50-100g B. 200-300g C. 500-700g D. 700-900g 4. Các phân tử chuyển động càng nhanh thì A. nhiệt độ càng thấp B. nhiệt độ càng cao 66
77. C. không có chuyện gì xảy ra D. cả 3 đáp án trên đều sai. 5. Các vật có thể giữ được hình dạng và thể tích là do A. chúng là chất rắn. B. giữa các phân tử cấu tạo nên vật có lực hút. C. giữa các phân tử cấu tạo nên vật có lực đẩy. D. giữa các phân tử cấu tạo nên vật đồng thời có lực hút và lực đẩy. 6. Quá trình đẳng nhiệt là? A. quá trình biến đổi trạng thái mà nhiệt độ không đổi. B. quá trình biến đổi trạng thái mà nhiệt độ thay đổi. C. quá trình biến đổi trạng thái mà nhiệt độ tăng nhanh. D. quá trình biến đổi trạng thái mà nhiệt độ giảm nhanh. 7. Đâu là biểu thức hệ quả của quá trình đẳng nhiệt? A. p1V2 = p2V1 B. p1V1 = p2V2 C. p2V1 = p1V2 D. pV1 = pV2 8. Quá trình đẳng tích là gì? A. Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích biến đổi một lượng nhỏ B. Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích giảm nhanh về 0 C. Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi. D. Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích thay đổi. 9. Đâu là biểu thức hệ quả của quá trình đẳng tích? 67
78. A. = B. = C. = D. = 10. Liên hệ giữa nhiệt giai Kelvin và nhiệt giai Celsius là? A. T = t B. T = 2t C. T = t + 197 D. T = t + 273 11. Tại sao quả bóng bàn bị móp khi bỏ vào nước lại căng trở lại? A. Khi bỏ quả bóng bàn vào nước, nhiệt độ của khí bên trong quả bóng bàn tăng, áp suất không đổi nên thể tích tăng, làm cho quả bóng căng trở lại. B. Khi bỏ quả bóng bàn vào nước, nhiệt độ của khí bên trong quả bóng bàn giảm, áp suất không đổi nên thể tích tăng, làm cho quả bóng căng trở lại. C. Khi bỏ quả bóng bàn vào nước, áp suất của khí bên trong quả bóng bàn tăng, nhiệt độ không đổi nên thể tích tăng, làm cho quả bóng căng trở lại. D. Khi bỏ quả bóng bàn vào nước, áp suất của khí bên trong quả bóng bàn giảm, nhiệt độ không đổi nên thể tích tăng, làm cho quả bóng căng trở lại. 12. Tại sao khi bỏ một chai nước không có nước bên trong vào tủ lạnh thì chai bị móp lại. A. Do khi bị lạnh thì chai sẽ vỡ cấu trúc và móp lại. 68
79. B. Do khi bỏ chai nước không có nước vào tủ lạnh, nhiệt độ khí bên trong chai giảm, áp suất không đổi làm cho thể tích giảm, nên chai bị móp. C. Do khi bỏ chai nước không có nước vào tủ lạnh, nhiệt độ khí bên trong chai tăng, áp suất không đổi làm cho thể tích giảm, nên chai bị móp. D. Do khi bỏ chai nước không có nước vào tủ lạnh, áp khí bên trong chai tăng, nhiệt độ không đổi làm cho thể tích giảm, nên chai bị móp. 13. Quá trình đẳng áp là gì? A. Quá trình áp suất của khí bằng với áp suất khí quyển. B. Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích biến đổi. C. Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi. D. Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích bằng 0. 14. Đâu là biểu thức hệ quả của quá trình đẳng áp. A. . = B. . = C. . = D. . = 15. Tại sao khi để xe ngoài nắng, bánh xe sẽ căng lên? A. Vì khi để ngoài nắng bánh xe sẽ nóng hơn nên sẽ căng lên B. Vì khi để xe ngoài nắng, nhiệt độ của khí bên trong bánh xe sẽ tăng lên, áp suất không đổi nên thể tích sẽ tăng lên, làm cho bánh xe căng hơn. 69
80. C. Vì khi để xe ngoài nắng, áp suất của khí bên trong bánh xe sẽ tăng lên, nhiệt độ không đổi nên thể tích sẽ tăng lên, làm cho bánh xe căng hơn. D. Em nghĩ là do ngẫu nhiên. 16. Tại sao khi bóp quả bóng bay lại, quả bóng lại căng lên? A. Vì quả bóng nhỏ lại nên căng lên. B. Vì khi bóp lại nhiệt độ của quả bóng không đổi, thể tích giảm làm cho áp suất tăng lên. Vì thế quả bóng căng lên Hình 2. 5 Hình quả bóng bay bị bóp C. Vì khi bóp lại thể tích của quả bóng không đổi, nhiệt độ giảm xuống làm cho áp suất tăng lên. D. Vì mọi vật sẽ căng lên khi bóp lại. 17. Sự nở vì nhiệt có lợi hay có hại. A. Có lợi B. Có hại C. Vừa có lợi vừa có hại D. Tất cả 3 đáp án trên đều sai 18. Tại sao giữa các viên gạch ở vỉa hè phải chừa ra một khoảng trống nhỏ? A. Để dễ tháo lắp B. Để giảm chi phí C. Để tăng thẩm mĩ D. Để khi trời nóng, các viên gạch có khoảng trống để nở ra và không vị vỡ. 19. Khi làm thí nghiệm tại sao lại đặt hai thanh sắt gần nhau? 70
81. A. Vì tính thẩm mĩ của thí nghiệm B. Vì vật rắn nở vì nhiệt rất chậm, nên phải để gần nhau để dễ thực hiện thí nghiệm C. Vì để gần nhiệt độ sẽ tăng nhanh hơn D. Tất cả các đáp án trên đều sai 20. Có một bạn trong lớp đưa ra ý kiến cho rằng, khi tăng nhiệt độ thì vật sẽ nở ra, vậy nên bạn sẽ đem vàng đi đốt lên để vàng sẽ nở ra, và bạn sẽ có nhiều vàng hơn. Em nhận xét gì về ý kiến này? A. Ý kiến của bạn rất chính xác em rất ủng hộ. B. Ý kiến của bạn chính xác nhưng khó thực hiện vì vàng nở quá lâu. C. Ý kiến của bạn chưa chính xác vì thực chất khối lượng vàng vẫn vậy. D. Tất cả 3 ý kiến trên đều sai. 71
82. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM. 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm. Tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm: ”Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm trong dạy học vật lí 10 theo hướng gắn kết với đời sống học sinh” nhằm mục đích: - Kiểm chứng giả thuyết khoa học đã đề ra trong luận văn - Đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống học sinh. 3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm. • Học sinh lớp 10C1 trường THCS - THPT Hoa Sen. • Đối tượng học sinh phần lớn là rớt công lập, có nhiều hoàn cảnh khác nhau nên khi thực nghiệm ngoài việc tập trung vào bài dạy còn cần phải theo dõi tâm lí học sinh. 3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm. • Xin phép ban giám hiệu nhà trường, tổ vật lý trong trường được thực nghiệm sư phạm. • Trực tiếp đứng lớp để thực nghiệp các giáo án trong 2 tiết chính khoá kết hợp với nhờ sự giúp đỡ của giáo viên ở trường dạy bằng giáo án đã biên soạn. • Tổ chức dạy học như tiến trình trong giáo án đã đề ra • Tổ chức kiểm tra dựa trên đề kiểm tra đã biên soạn. • Từ kết quả thực nghiệm, tôi đánh giá những gì đã đạt được và những mặt còn hạn chế và cần phải chỉnh sửa. 72
83. 3.4. Tổ chức thực nghiệm sư phạm Tổ chức thực nghiệm sư phạm theo các tiến trình đã chuẩn bị ở phần 2. Hình 3. 1 Giáo viên chuẩn bị các dụng cụ cần thiết theo tiến trình mẫu ở chương 2 Diễn biến: Tiết thực nghiệm diễn ra vào tiết 8,9. Giáo viên chuẩn bị đầy đủ dụng cụ như kế hoạch ở trên và chia làm 6 khay cho 6 nhóm. Giáo viên chuẩn bị thêm ốc cho học sinh vì trong quá trình thí nghiệm học sinh có thể làm rơi mất ốc nhỏ. Nên lưu ý sử dụng khổ giấy A0 hoặc A1 để vẽ sơ đồ tư duy, vẽ hình ảnh thí nghiệm cũng như làm phiếu học tập vì nếu dùng giấy khổ nhỏ hơn thì khi thuyết trình học sinh bên dưới sẽ không nhìn rõ, giáo viên chuẩn bị bút lông viết bản và màu tô để học sinh trình bày thêm phần trực quan, chuẩn bị nam châm đính bản để hỗ trợ trình chiếu. 73
84. Hình 3. 2. Giáo viên ổn định lớp, chia nhóm và giới thiệu Diễn biến: Vì lớp thực nghiệm thuộc trường dân lập nên học sinh khá hiếu động, vì vậy muốn tiết học diễn ra đúng kế hoạch khâu ổn định lớp rất quan trọng. Sau khi ổn định lớp giáo viên chia lớp thành 6 nhóm, mỗi nhóm từ 4-5 học sinh. Tiếp đến giáo viên cho lớp xem một video thí nghiệm và giới thiệu hôm nay sẽ học bài “Sự nở vì nhiệt của vật rắn”, giáo viên thực hiện hướng dẫn vẽ sơ đồ tư duy và phát cho mỗi nhóm một cuốn sách giáo khoa và 2 tài liệu hướng dẫn để học sinh tra cứu sau đó yêu cầu các nhóm vẽ sơ đồ tư duy trên khổ giấy A1 đã chuẩn bị sẵn. 74
85. Hình 3. 3. Học sinh đọc sách giáo khoa Diễn biến: Giáo viên nhờ lớp phó học tập phát tài liệu hướng dẫn và sách giáo khoa cho các nhóm. Trong quá trình này thường thì lớp học sẽ ồn, nên giáo viên cần ổn định lớp. Các bạn chăm chú đọc sách rồi đưa ra nhiều ý tưởng khác nhau để trình bày sơ đồ tư duy. Đối với phần này là lợi thế với những bạn có tư duy trừu tượng. Giáo viên nên nhắc nhở học sinh cân đối thời gian hoàn thành nhiệm vụ. 75
86. Hình 3. 4. Học sinh xem tài liệu hướng dẫn và sách giáo khoa Diễn biến: Vì lượng kiến thức nhiều nên tổ trưởng nên chia nhiệm vụ đọc tài liệu cho nhiều người, khi đó sẽ tiết kiệm thời gian và đồng thời sẽ có nhiều phương án để trình bày sơ đồ tư duy. 76
87. Hình 3. 5. Học sinh thực hiện vẽ sơ đồ tư duy Diễn biến: Sau khi đã đọc tài liệu xong các nhóm tiến hành vẽ sơ đồ tư duy. Các nhóm có đầy đủ nam và nữ thì có xu hướng vẽ nhanh hơn. Trong quá trình một bạn đang trình bày thì các thành viên còn lại nên hỗ trợ vừa xem lại liệu vừa hỗ trợ bạn cũng như trang trí cho sơ đồ tư duy của nhóm. 77
88. Hình 3. 6. Cả lớp thực hiện vẽ sơ đồ tư duy Diễn biến: Chủ đề nhóm đang học gần gũi với đời sống nên phần lớn học sinh trong lớp chăm chú tiến hành, mỗi bạn đều có nhiệm vụ nên lớp không bị ồn nhiều, làm việc riêng cũng như không có tình trạng ngủ trên lớp. Nhiều nhóm vẽ sơ đồ tư duy tốt, kiến thức đầy đủ và hệ thống rõ ràng. 78
89. Hình 3. 7. Một nhóm đại diện thuyết trình về sơ đồ tư duy Diễn biến: Sau khi hết thời gian vẽ sơ đồ tư duy. Hai thành viên nhóm 6 đại diện nhóm lên để thuyết trình về sơ đồ tư duy của nhóm. Thời gian này 5/6 nhóm đã hoàn thành sơ đồ tư duy, vẫn còn 1 nhóm chưa hoàn thành phần việc trang trí. Một bạn nữ hổ trợ bạn nam trong nhóm treo sơ đồ tư duy lên trước lớp. Bạn nam trong nhóm trình bày rất tốt phần kiến thức của bài “Sự nở vì nhiệt của vật rắn”. 79
90. Hình 3. 8. Học sinh trong lớp đặt câu hỏi cho nhóm thuyết trình Diễn biến: Phần tiếp theo các bạn trong lớp sẽ nhận xét phần trình bày của nhóm thuyết trình cũng như đặt câu hỏi cho nhóm. Một thành viên trong nhóm 4 đã nhận xét phần trình bày của nhóm 6 là tốt, kiến thức chính xác, rõ ràng, cụ thể, phần hình ảnh đẹp. Bên cạnh đó có đặt cho nhóm một câu hỏi là “Giữa hai thanh ray có một khoảng trống nhỏ, vậy khi trời lạnh thì các thanh sắt bị thu hẹp lại nữa, liệu có gây khó khăn gì đến quá trình vận hành của tàu hay không?”. 80
91. Hình 3. 9. Nhóm thuyết trình thực hiện phản biện Diễn biến: Khi gặp phải một câu hỏi ngoài sự chuẩn bị của nhóm, nhóm có phần lúng túng. Thầy giáo đã gỡ rối cho nhóm bằng cách cho nhóm thêm một phút suy nghĩ và được quyền trợ giúp của các thành viên khác trong nhóm. Bạn nữ nhóm trưởng đã đại diện nhóm trả lời như sau “ Khoảng cách giữa hai thanh khi nhỏ lại mới chừa ra một phần nhỏ, đoàn tàu vẫn an toàn khi qua đó”. 81
92. Hình 3. 10. Giáo viên nhận xét phần tranh luận của hai nhóm Diễn biến: Sau phần hỏi đáp của hai nhóm giáo viên trực tiếp nhận xét, khen ngợi câu hỏi đầy tính sáng tạo và bổ sung rằng “Các nhà thiết kế đã tính toán rất chi tiết để đảm bảo rằng khi nhiệt độ xuống thấp nhất có thể cũng như khi nhiệt độ tăng lên cao nhất có thể thì khoảng cách giữa hai thanh ray vẫn không quá xa cũng như không quá gần để có thể gây nguy hiểm cho việc vận hành tàu”. Giáo viên tiến hành cho thành viên nhóm thuyết trình về vị trí của nhóm. 82
93. Hình 3. 11. Giáo viên tiến hành giao nhiệm vụ. Diễn biến: Giáo viên tiến hành giao 3 nhiệm vụ cho lớp trong đó bao gồm nhiệm vụ 1 là lắp ráp và vận hành thí nghiệm, nhiệm vụ thứ hai là vẽ sơ đồ đối với thí nghiệm và cuối cùng là hoàn thành phiếu học tập. Giáo viên hướng dẫn một số nội quy an toàn khi thực hiện thí nghiệm đồng thời dặn dò các nhóm nên chia công việc để hoàn thành đúng thời gian quy định. 83
94. Hình 3. 12. Các nhóm nhận dụng cụ thí nghiệm Diễn biến: Các nhóm nhận dụng cụ và kiếm tra so với tài liệu hướng dẫn để xem phần dụng cụ của nhóm đã đầy đủ hay chưa. Các nhóm cũng thử đưa ra nhiều phương án lắp đặt thí nghiệm để tìm ra phương án tối ưu nhất. 84
95. Hình 3. 13. Các nhóm thực hiện thí nghiệm Diễn biến: Tiếp đến các nhóm tiến hành lắp ráp thí nghiệm, các bạn thực hiện rất tích cực và hỗ trợ nhau trong quá trình làm việc. Phần lắp ráp phải vặn ốc nhiều nhưng nhiều bạn còn thiếu kĩ năng cho nên hai bạn sẽ hổ trợ nhau để vặn ốc. Đúng như dự đoán từ trước, một vài nhóm bị thiếu ốc trong qua trình làm và giáo viên đã hỗ trợ kịp thời để nhóm hoàn thành thí nghiệm. 85
96. Hình 3. 14. Các nhóm tiến hành chia nhiệm vụ cho mỗi thành viên Diễn biến: Các nhóm chia việc rất tốt, phần việc của mỗi người rõ ràng, từ đó sẽ phát huy được điểm mạnh của từng bạn. Tuy nhiên có một vài nhóm vẫn thích từ đầu tất cả sẽ cùng hoàn thiện sản phẩm sau đó mới hoàn thành sơ đồ và phiếu học tập. 86
97. Hình 3. 15. Hình ảnh thí nghiệm của một nhóm Diễn biến: Nhiều nhóm có năng khiếu nên vẽ rất nhanh, còn lại vẫn chưa hoàn thành nhưng vẫn rất cố gắng và rất đáng khích lệ. Có nhiều nhóm gặp khó khăn khi tiến hành thí nghiệm và có nhờ sự hướng dẫn của giáo viên nhưng trên tinh thần giáo viên sẽ không giúp đỡ để cho nhóm rơi vào tình huống khó từ đó kích thích tính sáng tạo cũng như tăng khả năng cho nhóm. 87
98. Hình 3. 16. Hình ảnh một nhóm hoàn thành mô hình Diễn biến: Sau khoảng 10 phút đã có một nhóm hoàn thành được mô hình thí nghiệm và nhờ giáo viên đến kiểm tra. Nhưng không may bạn đã mắc nhầm mạch điện và giáo viên gợi ý để bạn có thể lắp ráp lại. 88
99. Hình 3. 17. Sản phẩm của nhóm 4 Diễn biến: Một nhóm khác cũng đã hoàn thành mô hình, giáo viên đã tới để kiểm tra và xác nhận mạch đã lắp đúng. Nhóm nhanh chóng hoàn thành phần vẽ sơ đồ và phiếu học tập để trình bày thí nghiệm trước lớp. 89
100. Hình 3. 18. Một nhóm tiến hành vận hành sản phẩm trước lớp Diễn biến: Vì tính chất nguy hiểm của đèn cồn nên khi các nhóm hoàn thành được mô hình thì nghiệm thì giáo viên mới giao đèn cồn cho nhóm. Một bạn nam đại diện nhóm 4 đã lên trước lớp để thuyết trình về thí nghiệm. Các thành viên trong nhóm hỗ trợ bạn treo hình ảnh thí nghiệm lên bảng. Sau đó bạn tiến hành lắp đặt phần đèn cồn vào mô hình. 90
101. Hình 3. 19. Một thành viên khác trong nhóm hỗ trợ bạn. Diễn biến: Vì chưa quen với đèn cồn nên bạn khá mất thời gian cho nên một thành viên khác trong nhóm đã lên bảng để hỗ trợ bạn. Ban đầu bạn nam này khá nhút nhát nên rất ngại việc phải lên bản đứng trước lớp. Tuy nhiên khi bạn của mình gặp khó khăn bạn đã mạnh dạn lên hỗ trợ. 91
102. Hình 3. 20. Giới thiệu thí nghiệm và cách thực hiện trước lớp. Diễn biến: Sau khi đã đốt được đèn cồn và chỉnh lại mô hình thí nghiệm. Nhóm tiến hành giới thiệu thí nghiệm cũng như cách lắp đặt trước lớp. Nhưng sau một khoảng thời gian thì thí nghiệm vẫn chưa thực hiện thành công. 92
103. Hình 3. 21. Nhóm thứ 2 tiến hành thí nghiệm Diễn biến: Trong thời gian giáo viên cho nhóm 4 được chỉnh sửa lại mô hình thí nghiệm thì nhóm số 2 đã xung phong lên trước lớp để thực hiện. Giáo viên đã kê thêm 1 bàn để nhóm có thể thực hiện thí nghiệm. Các nhóm khác cũng rất háo hức xem phần trình diễn của nhóm. 93
104. Hình 3. 22 Thí nghiệm thành công Diễn biến: Với sự nhanh nhẹn của các thành viên, nhóm đã bày mô hình thí nghiệm rất nhanh lên bàn để tránh mất thời gian. Thầy giáo đã nhắc nhở nhóm khi thực hiện thí nghiệm điều chỉnh vị trí đứng để các bạn trong lớp có thể nhìn thấy. Sau khoảng 2 phút thì nhóm đã thực hiện thành công thí nghiệm, cả lớp vỗ tay ủng hộ nhóm. 94
105. Hình 3. 23. Giáo viên đặt câu hỏi cho lớp Diễn biến: Khi cả hai nhóm đều lắp đặt mạch điện đúng, đều thực hiện thí nghiệm theo trình tự như nhau nhưng chỉ một nhóm thực hiện thành công thí nghiệm, nhóm còn lại vẫn không thực hiện được thì thầy giáo đã đặt ra câu hỏi cho cả lớp để giải thích vấn đề này. 95
106. Hình 3. 24. Nhóm thực hiện thành công trả lời Diễn biến: Sau khi lớp không có câu trả lời về câu hỏi của thầy giáo đưa ra thì một thành viên của nhóm biểu diễn thí nghiệm thành công đã đại diện để trả lời câu hỏi của thầy giáo là “khi thực hiện thí nghiệm chúng ta nên lưu ý vì hai thanh sắt nở vì nhiệt chậm nên không nên đặt khoảng cách của hai thanh này quá xa, nên đặt thật gần nhưng không được chạm”. Cả lớp vỗ tay với câu trả lời đầy thuyết phục của nhóm. 96
107. Hình 3. 25. Hình ảnh sản phẩm thành công Diễn biến: Ngoài ra lớp còn đặt ra thêm một câu hỏi cho nhóm thực hiện thành công thí nghiệm là “nếu nhóm vẫn để xa như cũ thì liệu sau một thời gian nữa thí nghiệm có thành công hay không, nhóm có thể chờ để thanh sắt dãn nở ra”. Với câu hỏi này nhóm 2 không có câu trả lời. 97
108. Hình 3. 26. Giáo viên tổng kết và kết thúc tiết học Diễn biến: Cả lớp dường như không có câu trả lời chính xác cho câu hỏi này nên giáo viên đã giải đáp cho các bạn như sau “chúng ta nên lưu ý rằng nên đặt hai thanh sắt gần nhau một tí vì nếu đặt xa trong quá trình chúng ta nung nóng thanh sắt vẫn có sự truyền nhiệt sang môi trường không khí cho nên nhiệt cũng bị thất thoát làm cho thí nghiệm không diễn ra trong thời gian cho phép”. Sau đó giáo viên nhắc nhanh lại các kiến thức và kết thúc buổi học. 98
109. Hình 3. 27. Hình ảnh sản phẩm của 6 nhóm Diễn biến: Có 6 nhóm thực hiện thí nghiệm nhưng có 5 nhóm đã thực hiện thành công duy chỉ có một nhóm vẫn chưa hoàn thành được thí nghiệm vì thiếu kiến thức phần lắp mạch điện, sau giờ học nhóm đã gặp giáo viên để nhờ sự giúp đỡ của giáo viên để hoàn thành được thí nghiệm của nhóm. Đây là một sự cố gắng rất đáng ghi nhận của nhóm. 99
110. 3.5. Kết quả và đánh giá thực nghiệm sư phạm. 3.5.1. Kết quả thực nghiệm sư phạm. - Thí nghiệm khảo sát lực đàn hồi bằng lò xo: Cả 6 nhóm đều thực hiện cân được vật theo hướng dẫn của giáo viên. - Thí nghiệm khảo sát ba định luật cơ bản của chất khí: Cả 6 nhóm đều thực hiện được thí nghiệm theo hướng dẫn của giáo viên. - Thí nghiệm khảo sát sự nở vì nhiệt của vật rắn. Có 5 nhóm thực hiện được thí nghiệm, có 1 nhóm đã hết thời gian nhưng vẫn chưa thực hiện được thí nghiệm vì thiếu kĩ năng ở phần lắp mạch điện, dẫn đến khi đóng mạch điện quạt không chạy. 3.5.2. Đánh giá tính tích cực Bảng 3. 1 Bảng đánh giá tính tích cực Tiêu chí Biểu hiện cụ thể Thắc mắc, tìm hiểu - Khi GV đặt vấn đề vào bài học, hoặc hệ thống lại các kiến thức mới, kiến thức, HS rất chú ý theo dõi. tình huống mới. - Khi GV cho xem video về thí nghiệm học sinh rất tò mò và thích thú. - HS hứng thú đặt câu hỏi, nhận xét, đóng góp ý kiến, có ý kiến phản biện, 100
111. Hình 3. 28. Học sinh thích thú với phần giới thiệu của giáo viên Hình 3. 29. Học sinh chú ý theo dõi giáo viên hướng dẫn. Hình 3. 30. Học sinh tiến hành phần hỏi đáp. Hợp tác, phối hợp -HS chủ động, biết cách phối hợp, hỗ trợ giữa các với các thành viên thành viên. trong nhóm và với các thành viên nhóm khác. 101
112. Hình 3. 31. Học sinh trong nhóm hỗ trợ nhau hoàn thành nhiệm vụ học tập. Chủ động trao đổi Trong quá trình làm nhóm 3 đã lắp xong mô hình kiến thức, những nhưng quạt vẫn không chạy, nhóm đã phát hiện ra vướng mắc, khó mình đã lắp sai mạch điện nên nhờ sự giáo viên cũng khăn với giáo viên. cố nhanh phần kiến thức về mạch điện để nhóm tiếp tục làm thí nghiệm. Hình 3. 32. Mô hình của nhóm 3 102
113. Tìm tòi, bổ sung kiến - HS biết đọc và lấy các thông tin cơ bản trong tài liệu thức từ việc nghiên hướng dẫn để thực hành và hoàn thành phiếu học tập. cứu lý thuyết và từ những bài học kinh nghiệm rút ra từ thực tiễn. Hình 3. 33. Một thành viên nhóm 2 đang hoàn thành phiếu học tập. Tích cực trong thảo luận nhóm, trao đổi với bạn cùng lớp, với chuyên gia, Hình 3. 34. Hình ảnh nhóm 3 tích cực trao đổi để hoàn thành sơ đồ tư duy. 3.5.3. Đánh giá năng lực sáng tạo. 103
114. Bảng 3. 2 Bảng đánh giá năng lực sáng tạo Tiêu chí Biểu hiện cụ thể Thiết kế được sơ HS vẽ được sơ đồ bố trí thí nghiệm và cấu tạo của mô hình đồ, bản vẽ thể khảo sát sự nở vì nhiệt của vật rắn. HS có thể tự trình bày hiện nguyên lí lại nội dung bài học và kết quả của việc hoạt động nhóm cấu tạo và hoạt theo ngôn ngữ riêng (thể hiện qua các hình thức báo cáo, động , vận hành thuyết trình, ) của hệ thống kỹ thuật và chỉ ra được tính mới, tính hiệu quả của nó so với những cái đã biết. Hình 3. 35. Bản vẽ sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát sự nở vì nhiệt của vật rắn Kết hợp các thao Nhóm 3: Ban đầu khi lắp thí nghiệm thì nhóm lắp xong, tác tư duy (so mạch kín nhưng quạt vẫn không chạy. Sau một lúc nhóm sánh, phân tích, đã phát hiện rằng nhóm đã nối sai mạch điện, sau đó nhóm đánh giá) và các đã hoàn thành sản phẩm. phương pháp phán đoán, mô hình giả thuyết, từ đó đưa ra kết luận chính xác cho vấn đề. Hình 3. 36. Mô hình thí nghiệm của nhóm 3 104
115. Nhóm 1: Nhận thấy rằng nếu lắp mô hình như tài liệu hướng dẫn thì bố cục sẽ không đẹp và không chắc chắn nên nhóm đã có một điều chỉnh nhỏ nhưng vẫn giữ nguyên cấu trúc thí nghiệm đó là xoay hai thanh L lớn vào trong. Hình 3. 37. Mô hình thí nghiệm của nhóm 1. Nhóm 5. Sau khi lắp ráp thí nghiệp xong, nhóm có đề xuất là nên nối dây điện bên dưới bảng điện, khi đó vẫn đảm bảo tính chất của thí nghiệm vừa mang lại tính thẩm mĩ. Hình 3. 38. Mô hình thí nghiệm của nhóm 5 Nhóm 2. Sau khi hoàn thành thí nghiệm nhưng vẫn chưa vận hành được nhóm mới rút ra vấn đề là kim loại dãn nở vì nhiệt chậm nên phải để hai thanh kim loại gần nhau một tí thì mới dễ dàng quan sát thí nghiệm. 105
116. Hình 3. 39. Mô hình thí nghiệm của nhóm 2 Lập được nhiều Khi được hỏi “Chúng ta có thể ứng dụng thí nghiệm này phương án giải vào trong đời sống hằng ngày không?”. quyết cho một HS đã đưa ra các phương án như: vấn đề thực tiễn + Ứng dụng làm quạt điện tự đóng mở trên xe tải nhỏ. (Ý và mang lại kết tưởng là có nhiều xe tải nhỏ bị hư máy lạnh, đặt hai thanh quả tối ưu. kim loại mỏng lên phần mái của xe tải, khi trời nóng hai thanh sẽ dãn nở ra và quạt sẽ chạy, khi trời mát lại thì hai thanh kim loại sẽ thu lại và quạt sẽ ngừng. Lái xe không cần thao tác lúc chạy). + Ứng dụng trong làm mát máy CPU máy tính để bàn. (Ý tưởng là khi dùng máy tính một thời gian thì CPU của máy sẽ nóng lên khi đó đặt hai thanh kim loại và chúng sẽ dãn nở ra, quạt sẽ chạy để làm mát CPU, khi không hoạt động thì hai thanh kim loại sẽ thu lại và quạt sẽ tắt). 3.5.4. Đánh giá định lượng. Sau khi học ba bài ở trên chúng tôi cho học sinh kiểm tra với kết quả như sau: 106
117. Bảng 3. 3 Bảng điểm kiểm tra kiến thức sau ba bài học của lớp 10C1 Điểm xi 4,0 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 Tần số 1 3 4 4 4 5 7 4 1 fi Tần số 1 4 8 12 16 21 28 32 33 tích luỹ Đồ thị biểu diễn điểm số của học sinh 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Số lượng 4,0 - 5,0 5,1 - 6,5 6,6 - 8,0 >8,1 Hình 3. 40. Đồ thì biểu diễn điểm số học sinh lớp 10c1 sau bài kiểm tra. Nhận xét: - Điểm trung bình �̅ = 6,64 - Số điểm có trong phân bố là n = 33 - Vị trí số trung vị (33+1)/2 =17 - Dò theo hàng tần số tích luỹ, ta thấy vị trí 17 thuộc về cột điểm 7,0 vậy số trung vị bằng 7,0. - Số yếu vị 7,5 - Hàng số 4,5 - Độ lệch tiêu chuẩn 1,21 107
118. Điểm trung bình của lớp nằm ở mức khá, tuy nhiên vẫn có một HS có điểm số dưới 5. Sau khi tìm hiểu chúng tôi phát hiện nguyên nhân là do HS thiếu động lực khi học nên chưa thật sự tập trung vào bài kiểm tra. 108
119. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết quả thu được của luận văn, đối chiếu với nhiệm vụ đã đặt ra, chúng tôi đã giải quyết được những vấn đề lí luận và thực tiễn sau: - Hệ thống cơ sở lí luận về khái niệm, vai trò và chức năng của thí nghiệm trong dạy học vật lý, đặc điểm thí nghiệm vật lý gắn kết với cuộc sống, tiến trình thiết kế và tổ chức dạy học thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống nhằm phát huy tính tích cực và năng lực sáng tạo cho học sinh. - Dựa trên cơ sở lí luận và thực tiễn, chúng tôi đã thiết kế thí nghiệm gắn kết cuộc sống trong dạy học vật lý và lên kế hoạch tổ chức dạy học có sử dụng thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống. - Quá trình thực nghiệm sư phạm đã chứng tỏ tính khả thi của đề tài. Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm trong dạy học vật lý 10 theo hướng gắn kết cuộc sống học sinh giúp học sinh hứng thú, phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo. - Do điều kiện về thời gian, năng lực và khuôn khổ của luận văn nên quá trình thực nghiệm chỉ tiến hành tổ chức dạy học chính khóa trên 1 lớp 10 ở trường THCS – THPT Hoa Sen quận 9 nên quá trình thực nghiệm chưa có tính khái quát cao. Chúng tôi sẽ tiếp tục đi sâu nghiên cứu, và có những cải tiến để tài phát huy hiệu quả trong điều kiện dạy học ở nước ta. * Ngoài ra, chúng tôi còn có có một số kiến nghị: - Dạy học phải được đổi mới toàn diện, tăng tính thực tiễn từ nội dung kiến thức, đến các bài tập liên quan. - Muốn đổi mới dạy học thì phải đổi mới cách kiểm tra và đánh giá. GV phải có hình thức đánh giá và cách thức xây dựng tiêu chí đánh giá cho phù hợp với mục tiêu dạy học đã đề ra. HẾT 109