Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm dạy học các định luật chất khí vật lý 10

trờng đại học vinh khoa vật lý ---Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm dạy học các định luật chất khí vật lý 10 Khoá luận tốt nghiệp chuyên ngành: lý luận và phơng pháp dạy học vật lý Giáo viên

trờng đại học vinh khoa vật lý

-Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm dạy học các định

luật chất khí vật lý 10

Khoá luận tốt nghiệp

chuyên ngành: lý luận và phơng pháp dạy học vật lý

Giáo viên hớng dẫn: PGS.TS Phạm Thị Phú Học viên thực hiện: Lê Văn Vinh

Lớp: 47A - Vật lý

Vinh, 2010 Lời cảm ơn

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và lời cảm ơn chân thành tới cô giáo

PSG.TS Phạm Thị Phú, ngời đã tận tình hớng dẫn, động viên, giúp đỡ em từ lúc

nhận đề tài đến khi hoàn thành luận văn

Em xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm Khoa Vật lí, các thầy cô giáo,gia đình và bạn bè đã quan tâm, góp ý và tạo mọi điều kiện thuận lợi để khóaluận hoàn thành tốt đẹp

Vì điều kiện thời gian cũng nh năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nênluận văn khó tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận đợc nhiều ý kiến đónggóp quý báu từ các thầy cô và các bạn.

Vinh 5/ 2010

Lê Văn Vinh

1

Mục lục

trang

mở đầu

1 Lí do chọn đề tài……… 1

2 Mục đích nghiên cứu……… 3

3 Đối tợng nghiên cứu……… 3

4 Giả thuyết khoa học……… 3

5 Nhiệm vụ nghiên cứu……… 3

6 Phơng pháp nghiên cứu……… 4

7 Kết quả nghiên cứu đạt đợc……… 4

nội dung Chơng 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn sử dụng thí nghiệm và xây dựng video clip thí nghiệm dùng trong dạy học 1.1 Tổng quan về PTDH vật lí truyền thống ở trờng phổ thông…… 5

1.1.1 Khái niệm……… 5

1.1.2 Phân loại……… 6

1.1.3 Chức năng phơng tiện dạy học vật lí……… 6

1.2 Thí nghiệm giáo khoa vật lí……… 8

1.2.1 Khái niệm……… 8

1.2.2 Đặc điểm của thí nghiệm……… 8

1.2.3 Chức năng của TNGK vật lí ……… 9

1.2.4 Phân loại……… 10

1.3 Phim giáo khoa – PTDH hiện đại trong nhà trờng……… 13

1.3.1 Tổng quan về phơng tiện dạy học vật lí hiện đại……… 13

1.3.2 Phim giáo khoa trong dạy học vật lí……… 14

1.4 Video clip thí nghiệm giáo khoa……… 15

1.4.1 Khái niệm……… 15

1.4.2 Chức năng……… 15

1.4.3 Ưu điểm và hạn chế của video clip thí nghiệm giáo khoa……… 16

1.4.4 Yêu cầu đối với một video clip thí nghiệm giáo khoa… ……… 17

1.4.5 Các phơng án sử dụng video clip thí nghiệm giáo khoa trong dạy học………

19 Kết luận chơng 1……… 20

Chơng 2 Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm dạy học các định luật chất khí Vật lí 10 2.1 Đặc điểm chơng "Chất khí"-Vật lý 10……… 22

2.2 Bộ thí nghiệm PVT do hãng Leybol sản xuất……… 24

2.2.1 Giới thiệu bộ thí nghiệm……… 24 2.2.2.Lắp dặt và vận hành bộ thí nghiệm PVT do hãng Leybol sản xuất 26 2.2.3 Xây dựng một số Videoclip từ bộ thí nghiệm PVT do hãng

38

2

Leybol s¶n xuÊt………

2.3 Bé thÝ nghiÖm PVT tù lµm……… 38

2.3.1 Giíi thiÖu bé thÝ nghiÖm……… 38

2.3.2 L¾p dÆt vµ vËn hµnh bé thÝ nghiÖm PVT tù lµm……… 42

2.3.3 X©y dùng mét sè Video clip thÝ nghiÖm tõ bé thÝ nghiÖm PVT tù lµm……… 51

2.4 ThiÕt kÕ ph¬ng ¸n d¹y häc víi 2 bé thÝ nghiÖm vµ c¸c Video clip t-¬ng øng……… 52

Tæng kÕt ch¬ng 2……… 92

Ch¬ng 3 §¸nh gi¸ s¶n phÈm

KÕt luËn

Tµi liÖu tham kh¶o

Phô lôc

3

đổi mới các yếu tố còn lại của quá trình giáo dục, dạy học Đổi mới phơng pháp dạy học là phải đổi mới mạnh mẽ phơng pháp giáo dục – đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp t duy sáng tạo của ngời học Từng bớc áp dụng các phơng pháp tiên tiến và phơng tiện hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh.

Chiến lợc phát triển giáo dục 2001-2010 ( ban hành kèm quyết định số201/2001/QĐ – TTG ngày 28 tháng 12 năm 2001 của thủ tớng chính phủ) ởmục 5.2 ghi rõ: " Đổi mới và hiện đại hóa phơng pháp giáo dục Chuyển từ việctruyền thụ tri thức thụ động thầy giảng trò ghi sang hớng dần ngời học chủ động

t duy trong quá trình tiếp cận tri thức; dạy cho ngời học phơng thức, tự thu nhậnthông tin một cách có hhệ thống, có t duy phân tích tổng hợp; phát triển năng lựcnhận thức của mỗi cá nhân; tăng cờng tính chủ động tích cực của học sinh, singviên trong quá trình học tập"

Trong quá trình đổi mới phơng pháp dạy học, thì phơng tiện dạy học đóngmột vai trò hết sức quan trọng Phơng tiện dạy học không chỉ đóng vai trò hỗ trợcho hoạt động dạy và học, mà là nguồn thông tin, nguồn tri thức Sử dụng phơngtiện dạy học không chỉ giúp học sinh nâng cao hiệu suất, hiệu quả học tập màcòn hớng học sinh vào việc hình thành cho học sinh năng lực sử dụng các phơngtiện thông tin để học tập suốt đời và hoạt động thực tiền Tăng cờng sử dụng ph-

ơng tiện kĩ thuật hiện đại cũng là điều kiện cơ bản để thực hiện có hiệu quảnhiều phơng pháp dạy học chẳng hạn nh: Phơng pháp dạy học trực quan, thínghiệm, các phơng pháp làm việc độc lập của học sinh Phơng tiện kĩ thuật dạyhọc giúp học sinh dễ nhớ, dễ nhận biết các sự vật hiện tợng, Giúp học sinh dễdàng mhậm biết đợc các sự vật hiện tợng, giúp học sinh dễ dàng nhận biết đợccác vấn đề giáo viên trình bày, định hớng tốt đợc nội dung bài học, dễ tiếp thu

4

thông tin do có thể rút ngắn đợc nội dung trình bày của giáo viên, lôi cuốn đợchọc sinh vào bài giảng, làm cho lớp học không buồn tẻ.

Thực trạng giáo dục nớc ta qua nghiên cứu cho thấy việc giảng dạy kiếnthức cho học sinh nói chung và kiến thức vật lí nói riêng tuy đã có sự đổi mới rõrệt, song tình trạng dạy học thông báo - tái hiện vẫn còn phổ biến Học sinh phổthông có quá ít điều kiện để nghiên cứu, quan sát và tiến hành thí nghiệm vật lí;thực tế dạy học nh vậy đòi hỏi phải có những thay đổi có tính chiến lợc và toàncục về phơng pháp giảng dạy bộ môn ở trờng phổ thông Tìm ra hớng giải quyếtvấn đề này không có gì hơn là phải đổi mới phơng pháp dạy học theo hớng tíchcực hóa hoạt động nhận thức của học sinh với sự góp phần quan trọng của thínghiệm vật lí

Vật lí học là môn khoa học thực nghiệm, vì vậy sử dụng TNVL nhằm tíchcực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong nhà trờng là một biện pháp hữuhiệu Việc giảng dạy môn vật lí ở trờng phổ thông hiện nay cần phải đợc tiếnhành thông qua việc tăng cờng sử dụng thí nghiệm

Chơng “Chất khí” Vật lí 10 là nội dung quan trọng của phần nhiệt, gồm 2phần chính: Thuyết động học phân tử chất khí và các định luật thực nghiệm củachất khí lí tởng Dạy học các đinh luật chất khí có nhiều khả năng thực hiện 4nhiệm vụ dạy học vật lí, đặc biệt là bồi dỡng phơng pháp thực nghiệm vật lí –phơng pháp đặc thù của Vật lí học Điều đó yêu cầu phải khai thác tốt các thínghiệm dạy học nội dung này

Tuy nhiên, qua thực tiễn cho thấy ở các trờng phổ thông, việc sử dụng thínghiệm vào dạy học chơng này còn nhiều khó khăn, chủ yếu là không có dụng cụthí nghiệm, nếu có thì chỉ dùng giảng dạy định luật Bôi lơ- Ma ri ốt, tình trạngdạy học học thông báo vẫn phổ biến; chất lợng dạy học chơng này cha đạt đếncác mục tiêu dạy học theo quan điểm đổi mới

Vì lí do đó tôi chọn đề tài :"Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm dạy học các

định luật chất khí Vật lí 10".

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng thí nghiệm dạy học các định luật chất khí Vật lí 10

3 Đối tợng nghiên cứu

- PTDH vật lí ở trờng phổ thông

- Thí nghiệm vật lí với chức năng là PTDH vật lí ở trờng phổ thông

- Phim giáo khoa với chức năng là PTDH vật lí ở trờng phổ thông

5

- Nội dung, quá trình dạy học dùng bộ thí nghiệm và các video dạy học các định luật chất khí.

4 Giả thuyết khoa học

Nếu sử dụng thí nghiệm một cách hợp lí dạy học các định luật chất khí Vật lí

10 thì sẽ nâng cao chất lợng lĩnh hội kiến thức, bồi dỡng phơng pháp thực

nghiệm Vật lí cho học sinh, góp phần nâng cao chất lợng dạy học

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu PTDH vật lí ở trờng phổ thông

- Tìm hiểu chức năng thí nghiệm vật lí với chức năng là PTDH vật lí ở trờng phổ thông

- Tìm hiểu phim giáo khoa với chức năng là PTDH vật lí ở trờng phổ thông

- Nghiên cứu nội dung chơng "chất khí" thuộc chơng trình vật lí 10

- Lắp ráp và thực hiện các thí nghiệm từ bộ thí nghiệm chất khí của hãng Leyboldsản xuất

- Xây dựng các video clip thí nghiệm bộ thí nghiệm chất khí của hãng Leybold sản xuất

- Lắp ráp và thực hiện các thí nghiệm từ bộ thí nghiệm chất khí tự làm

- Xây dựng các video clip thí nghiệm bộ thí nghiệm chất khí tự làm

6 Phơng pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lí luận: nghiên cứu những tài liệu về phơng pháp thực nghiệm, về

đổi mới phơng pháp dạy học, sách giáo khoa thí điểm…

- Nghiên cứu thực nghiệm: tiến hành các thí nghiệm từ bộ thí nghiệm do hãng Leybold của Đức sản xuất và bộ thí nghiệm tự làm

- Thực nghiệm s phạm

7 Kết quả nghiên cứu đạt đợc:

7.1 Lắp ráp và thực hiện thành công 4 thí nghiệm về các định luật chất khí

7.2 Xây dựng mấy clip thí nghiệm với tổng thời gian 13 phút 36 giây gồm:

+ Clip giới thiệu thiết bị TN: 1 phút 48 giây

+ Clip TN khảo sát định luật Bôi lơ - Ma ri ốt: 2 phút 59 giây

+ Clip TN khảo sát định luật Gay-luy-xắc: 3 phút 53 giây

+ Clip TN khảo sát PTTT: 5 phút 06 giât

7.3 Chế tạo bộ TN PVT nhằm khắc phục nhiều hạn chế của bộ TN do hãng Leybold sản xuất

6

7.4 Xây dựng 4 clip TN về bộ PVT tự làm với tổng trờng đoạn 19 phút 25 giây

+ Clip TN khảo sát định luật Bôi lơ - Ma ri ốt: 2 phút 21 giây

+ Clip TN khảo sát định luật Sác lơ: 3 phút 40 giây

+ Clip TN khảo sát định luật Gay luy xắc: 6 phút 07 giây

+ Clip TN khảo sát phơng trình trạng thái: 7 phút 17 giây

7.5 Thiết kế một số bài học với các TN, video clip đã xây dựng gồm:

+ Bài 29: Quá trình đẳng nhiệt Định luật Bôi lơ - Ma ri ốt

+ Bài 30: Quá trình đẳng tích Định luật Sác lơ

+ Bài 31: Phơng trình trạng thái khí lí tởng

nội dung Chơng 1 cơ sở lí luận và thực tiễn sử dụng thí nghiệm

và xây dựng video clip thí nghiệm giáo khoa dùng

Định nghĩa 1.Phơng tiện dạy học (PTDH) là một vật thể hoặc một tập hợp cácvật thể mà giáo viên sử dụng trong quá trình dạy học để nậng cao hiệu quả của quátrình này, giúp học sinh lĩnh hội khái niệm, định luật, hình thành các kĩ năng, kĩ xảocần thiết [13]

Theo định nghĩa 1, PTDH chỉ bao gồm các phơng tiện vật chất

Định nghĩa 2 “PTDH là các phơng tiện vật chất do GV hoặc (và) HS sửdụng dới sự chỉ đạo của GV trong quá trình dạy học, tạo điều kiện cần thiết để

đạt đợc mục tiêu dạy học” [ 10, 190]

Qua các định nghĩa trên có thể rút ra khái niệm PTDH vật lí nh sau:

PTDH Vật lí là các đối tợng vật chất hoặc phi vật chất do GV hoặc (và) HS sửdụng dới sự hớng dẫn hỗ trợ của giáo viên trong quá trình dạy học vật lí, tạonhững điều kiện cần thiết nhằm đạt đợc mục tiêu dạy học môn Vật lí

1.1.2 Phân loại

PTDH Vật lí gồm các phơng tiện truyền thống và các phơng tiện hiện đại

7

Các phơng tiện dạy học truyền thống là các phơng tiện đã, đang đợc sửdụng trong hoạt động dạy học

Ta có thể sử dụng các phơng tiện dạy học truyền thống quen thuộc sau:

Trong đó thiết bị thí nghiệm là phơng tiện dạy học vật lí truyền thống, giữ vị trí

đặc biệt quan trọng, đặc thù của môn học Trong khuôn khổ đề tài, theo định ớng nghiên cứu, chúng tôi trình bày chi tiết hơn về loại phơng tiện này ở mục1.1.4

Các phơng tiện dạy học hiện đại là những phơng tiện kĩ thuật đợc sáng

chế, sản xuất vào những năm đầu của của thế kỉ XX đến nay và trong những nămgần đây đợc đa vào sử dụng làm phơng tiện dạy học nh máy tính, các thiết bịnghe-nhìn, băng hình…

- Sử dụng tổ hợp phơng tiện dạy học để tạo động cơ học tập, kích thích hứng thúnhận thức của học sinh, đặc biệt trong giai đoạn định hớng mục đích nghiên cứu

- Sử dụng tổ hợp phơng tiện dạy học để hình thành kiến thức, kĩ năng mới Cácphơng tiện dạy học: Thiết bị thí nghiệm, mô hình, tranh ảnh, SGK, phim học tập,các phần mềm máy tính… đợc sử dụng để cung cấp các cứ liệu thực nghiệm

8

nhằm khái quát hóa hoặc kiểm chứng các kiến thức về các khái niệm, định luậtvật lí, mô phỏng các hiện tợng đời sống và kĩ thuật.

- Tổ hợp phơng tiện dạy học có thể đợc sử dụng một cách đa dạng trong quá trìnhcủng cố (ôn tập, đào sâu, mở rộng, hệ thống hóa) kiến thức, kĩ năng của HS Cácvật thật trong đời sống, kĩ thuật có thể đợc sử dụng nh là xuất phát điểm của quátrình nghiên cứu các khái niệm, định luật vật lí nhng cũng có thể đợc dùng nh là

sự vận dụng các kiến thức đã học ở khâu cũng cố

- Tổ hợp phơng tiện dạy học đợc sử dụng để kiểm tra kiến thức, kĩ năng mà họcsinh đã thu đợc Hiện nay, tiền năng này của các phơng tiện dạy học vẫn cha đợckhai thác sử dụng đầy đủ trong dạy học vật lí ở trờng phổ thông Việc kiểm trakiến thức của học sinh mới chỉ thông qua các bài tập định tính và định lợng

- Trong dạy học vật lí, chức năng góp phần phát triển năng lực nhận thức của họcsinh của tổ hợp phơng tiện dạy học đợc thể hiện rõ nhất trong việc tổ chức chohọc sinh tiến hành các thí nghiệm với các thiết bị thí nghiệm thực hành Trongquá trình thí nghiệm, học sinh phải tiến hành một loạt các hoạt động trí tuệ - thựctiễn: Lập phơng án, kế hoạch thí nghiệm, vẽ sơ đồ thí nghiệm, lập bảng giá trị đo,

bố trí và tiến hành thí nghiệm, thu nhận và xử lí kết quả thí nghiệm (bằng số,bằng đồ thị), tính tóan sai số, xét nguyên nhân của sai số Thông qua đó, các ph-

ơng tiện dạy học góp phần hình thành các phẩm chất của nhân cách học sinh Cóthể sử dụng hình vẽ, mô hình… Hỗ trợ học sinh trong quá trình thí nghiệm

- Ngoài hiệu quả về mặt lí trí, việc sử dụng phơng tiện dạy học còn đem lại hiệuquả về mặt xúc cảm cho HS thông qua những đặc điểm thẩm mĩ bề ngoài và cáchthức gây tác động đến học sinh (tiếng động, màu sắc), do các hiện tợng, quá trìnhvật lí diễn ra trái với dự đoán của học sinh hoặc học sinh không nhìn thấy hàngngày

1.2 Thí nghiệm giáo khoa vật lí

1.2.1 Khái niệm

Theo từ điển tiếng Việt, thí nghiệm (TN) là gây ra một hiện tợng, một sự biến đổinào đó trong điều kiện xác định để quan sát, tìm hiểu, nghiên cứu, kiểm tra haychứng minh [4]

Thí nghiệm vật lí là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con ngời vào các

đối tợng của hiện thực khách quan Thông qua sự phân tích các điều kiện màtrong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động ta có thể thu đ ợctri thức mới [10, 286]

9

Thí nghiệm giáo khoa (TNGK) về vật lí là những thí nghiệm vật lí sử dụng trongquá trình dạy học Những thí nghiệm này đợc các nhà s phạm định hớng, tổ chứcnhằm tạo điều kiện tối đa cho HS thu nhận đợc tri thức mới hoặc kiểm tra tính

đúng đắn của tri thức đã học một cách hiệu quả nhất

1.2.2 Đặc điểm của thí nghiệm

- Các điều kiện của thí nghiệm phải đợc lựa chọn và đợc thiết lập có chủ định saocho thông qua thí nghiệm có thể trả lời đợc câu hỏi đặt ra, có thể kiểm tra đợc giảthuyết hoặc hệ quả suy ra từ giả thuyết Mỗi thí nghiệm có 3 yếu tố cấu thành cần

đợc xác định rõ: Đối tợng cần nghiên cứu, phơng tiện gây tác động lên đối tợng cần nghiên cứu và phơng tiện quan sát, đo đạc để thu nhận các kết quả của sự tác

- Đặc điểm quan trọng nhất của thí nghiệm là tính có thể quan sát đợc các biến

đổi của đại lợng nào đó do sự biến đổi của các đại lợng khác Điều này đạt đợc nhờ các giác quan của con ngời và sự hỗ trợ của các phơng tiện quan sát, đo đạc

- Có thể lặp lại đợc thí nghiệm Có nghĩa là: Với các thiết bị thí nghiệm, các điều kiện thí nghiệm nh nhau thì khi bố trí lại hệ thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, hiện tợng, quá trình vật lý phải diễn ra trong thí nghiệm giống nh ở các lần thí nghiệm trớc đó

1.2.3 Chức năng của TNGK vật lí

* Các chức năng của TNGK theo quan điểm của lý luận nhận thức [1]

Theo quan điểm của lý luận nhận thức, trong dạy học vật lý ở trơng phổthông, TNGK có các chức năng sau:

- Là phơng tiện cung cấp thông tin (nguồn trực tiếp của tri thức)

- Là phơng tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu đợc

- Là phơng tiện để vận dụng những tri thức đã thu đợc vào thực tiễn

- Là một bộ phận của các phơng pháp nhận thức Vật Lý

* Các chức năng của thí nghiệm theo quan điểm của lý luận dạy học [1]

10

- Thí nghiệm có thể đợc sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của quá trình

dạy học

- Thí nghiệm là phơng tiện góp phần phát triển nhân cách toàn diện của học sinh.

- Thí nghiệm là phơng tiện đơn giản hóa và trực quan trong dạy học Vật Lý.

1.2.4 Phân loại TNGK

1.2.4.1.Thí nghiệm biểu diễn

Thí nghiệm biểu diễn là TNGK đợc giáo viên tiến hành ở trên lớp, trong các giờ học nghiên cứu kiến thức mới và có thể ở các giờ học củng cố kiến thức của học sinh Căn cứ vào mục đích lý luận dạy học của thí nghiệm biểu diễn trong các quá trình nhận thức của học sinh, thí nghiệm biểu diễn gồm:

* Thí nghiệm mở đầu

Là thí nghiệm nhằm giới thiệu cho học sinh biết qua về hiện tợng sắp nghiên cứu, để tạo tình huống có vấn đề, tạo nhu cầu hứng thú của học sinh, lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhận thức

* Thí nghiệm nghiên cứu

Là thí nghiệm nhằm xây dựng nên hoặc kiểm chứng lại kiến thức mới, đợc

sử dụng trong giai đoan nghiên cứu kiến thức mới Có 2 loại thí nghiệm nghiên cứu : TN nghiên cứu khảo sát và TN nghiên cứu minh họa

- TN nghiên cứu kkhảo sát là thí nghiệm nhằm cung cấp các cứ liệu thực nghiệm để từ đó khái quát hóa quy nạp, kiểm tra đợc tính đúng đắn của giả

thuyết hoặc hệ quả logic đợc rút ra từ giả thuyết đã đề xuất, giả quyết đợc vấn đề xuất hiện trong đầu giờ học, từ đó xây dựng kiến thức mới

- Thí nghiệm nghiên cứu minh họa là thí nghiệm nhằm kiểm chứng lại kiến thức đã đợc xây dựng bằng con đờng lý thuyết, dựa trên những phép t duy logic chặt chẽ (trong đó có suy luận toán học) Hoặc nhằm minh họa kiến thức

mà có thể do nhiều lý do giáo viên phảI thông báo học sinh phảI thừa nhận

* Thí nghiệm củng cố

Là thí nghiệm nêu lên những biểu hiện của kiến thức đã học trong tự

nhiên, đề cập các ứng dụng của kiến thức này trong sản xuất và đời sống, đòi hỏi học sinh phải vận dụng kiến thức đã học để dự đoán hoặc giải thích các hiện tợnghay cơ chế hoạt động của các thiết bị, dụng cụ kỹ thuật Thông qua đó, giáo viên cũng có thể kiểm tra đợc mức độ nắm vững kiến thức của học sinh

1.2.4.2 Thí nghiệm thực tập

11

Thí nghiệm thực tập là thí nghiệm do học sinh tự tiến hành trên lớp (trong phòng thí nghiệm), ngoài lớp, ngoài nhà trờng hoặc ở nhà với các mức độ tự lực khác nhau Có thể chia thí nghiệm thực tập ra làm 3 loại:

* Thí nghiệm trực diện

Cũng nh thí nghiệm biểu diễn, tùy theo mục đích sủ dụng, thí nghiệm trực diện có thể là thí nghiệm mở đầu, thí nghiệm nghiên cứu hiện tợng đợc tiến hành dới dạng nghiên cứu khảo sát hay nghiên cứu minh họa và cũng có thể là thí nghiệm củng cố

Thí nghiệm trực diện có thể đợc tổ chức dới hình thức thí nghiệm đồng loạtcủa các nhóm học sinh, nhng cũng có thể dới hình thức thí nghiệm cá thể, các nhóm cùng tiến hành các thí nghiệm khác nhau nhằm giải quyết các bộ phận để

đi tới giải quyết nhiệm vụ tổng quát

* Thí nghiệm thực hành

Thí nghiệm thực hành là thí nghiệm do học sinh thực hiện trên lớp (trong phòng thi nghiệm) mà sự tự lực làm cao hơn so với thí nghiệm trực diện Học sinh dựa vào tài liệu hớng dẫn đã in sẵn mà tiến hành thí nghiệm, rồi viết báo cáothí nghiệm

- Thí nghiệm thực hành Vật Lý có thể có nội dung định tính hay định lợng,song chủ yếu là kiểm nghiệm lại các định luật, các quy tắc đã học và xác định các đại lợng vật lí mà các nội dung này không có điều kiện thực hiện ở thí

nghiệm trực diện

- Thí nghiệm thực hành có thể thực hiện dới một trong các hình thức sau:

- Thí nghiệm thực hành đồng loạt, Tất cả các nhóm học sinh tiến hành những thí nghiệm giống nhau với những dụng cụ giống nhau theo cùng một mnục đích Thí nghiệm thực hành cá thể, với nhiều phơng án khác nhau, các nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm với những đề tài khác nhau với các dung cụ khác nhau nhằm đạt đợc những mục đích khác nhau

* Thí nghiệm vật lí ở nhà

Thí nghiệm vật lí ở nhà là một loại bài tập thực hành cho học sinh Để hoàn thànhdạng bài tập này học sinh phải tiến hành quan sát, chế tạo lắp ráp, đo đạc, xử lí kết quả, loại thí nghiệm này có đặc điểm là không có sự hớng dẫn trực tiếp của giáo viên nên đòi hỏi cao tính tự lực, tự giác của học sinh trong học tập, thông qua sử dụng các dụng cụ thí nghiệm

12

+ Thí nghiệm vật lí ở nhà có tác dụng trên nhiều mặt đối với việc phát triển nhân cách của học sinh.

+ Thí nghiệm vật lí ở nhà không những đào sâu, mở rộng các kiến thức đã học mà trong nhiều trờng hợp, các kết qủ học sinh thu đợc sẽ là những cứ liệu thực nghiệm cho việc nghiên cứu kiến thức mới ở những bài học sau ở trên lớp:

* Thí nghiệm t duy

Học sinh không phải làm thí nghiệm mà khai thác các thí nghiệm đã cho từ các thí nghiệm đã đợc trình bày trong sách giáo khoa để rút ra những kết luận Loại này thờng dành cho những thí nghiệm quá phức tạp khó thực hiện hoặc thời gian thực hiện quá một tiết học

* Nếu căn cứ vào môi trờng trình diễn thí nghiệm ta có thể phân chia thành

2 loại, đó là thí nghiệm thực và thí nghiệm ảo

TN thực là TN do GV hoặc HS tiến hành trên các đối tợng, thiết bị hoặc môhình thật Còn TN ảo là tập hợp các tài nguyên số đa phơng tiện, nhằm mục đíchmô phỏng các hiện tợng vật lí, hóa học, sinh học…xảy ra trong tự nhiên haytrong phòng thí nghiệm [8]

Thí nghiệm ảo có đặc điểm là có tính năng tơng tác cao, giao diện thân thiện vớingời sử dụng và có thể mô phỏng những qua trình, điều kiện tới hạn khó xẩy ratrong tự nhiên hay khó thu đợc trong phòng thí nghiệm Thí nghiệm ảo giúp giảmthiểu việc học chay, dậy chay thờng gặp do thiếu phơng tiện, điều kiện thínghiệm, tăng cờng tính trực quan phù hợp với tinh thần ngời học là trung tâm củaquá trình dạy học

1.3 Phim giáo khoa - phơng tiện dạy học hiện đại trong nhà trờng

1.3.1 Tổng quan về phơng tiện dạy học vật lí hiện đại

Theo [9] trong những năm gần đây, các phơng tiện dạy học nghe-nhìn ngày càngthâm nhập và đợc sử dụng trong dạy học vật lí, nh:

- Phim học tập: Phim đèn chiếu, phim chiếu bóng, phim học tập trên vô tuyếntruyền hình, phim video

- Các phần mềm mô phỏng, các thí nghiệm ảo trên máy tính Sử dụng máy tínhkết hợp nối với các thiết bị ngoại vi Máy tính đóng vai trò thu thập, xử lí kết quảthí nghiệm

- Các phơng tiện dạy học nghe - nhìn là các phơng tiện dạy học đợc sử dụngtrong dạy học với sự hỗ trợ của các máy móc kĩ thuật (đèn chiếu, máy chiếuphim, máy thu hình, máy sang và máy vi tính phát băng hình, máy thu và phát

13

băng hình, máy chiếu LCD đa năng, máy vi tính) Lợng thông tin chứa đựngtrong các phơng tiện dạy học này đợc khai thác thông qua bộ phận phân tíchquang học và (hoặc) âm thanh Chúng tác động đến học sinh qua hình ảnh (ảnh

đứng yên hoặc chuyển động, sơ đồ, kí hiệu, chữ viết…) và qua âm thanh (tiếngnói, nhạc điệu, tiếng động)

- Sự phân loại và liệt kê trên cho thấy, các phơng tiện dạy học có thể sử dụngtrong dạy học vật lí là đa dạng và phong phú

1.3.2 Phim giáo khoa trong dạy học vật lí

1.3.2.1 Khái niệm

Phim giáo khoa dùng trong dạy học vật lí là loại phim có nội dung phục vụ chơngtrình môn học, dùng trong quá trình dạy học với t cách là phơng tiện, giúp HSquan sát, tiếp nhận và xử lí thông tin về những sự vật, hiện tợng vật lí, những sựkiện vật lí, những thí nghiệm … mà trong điều kiện bình thờng không có khảnăng tiếp cận

1.3.2.2 Chức năng

- Phim giáo khoa mang đầy đủ chức năng chung của phơng tiện dạy học ở nhiềumức độ khác nhau Nhng không dừng lại ở đó chức năng nổi bật của phim giáokhoa là sự hỗ trợ của kĩ thuật hiện đại nên kích thớc của đối tợng quan sát có thểthay đổi tùy ý Thời gian nhanh hay chậm, số lần lặp của các hoạt cảnh cũng dễdàng đợc điều chỉnh nhờ đó HS có thể quan sát đợc dễ dàng hơn so với thông th-ờng, đồng thời GV có thể điều khiển, định hớng sự chú ý của HS một cách tựnhiên vào một hoạt cảnh nào đó

- Tạo ra sự hứng thú, hng phấn của HS trong giờ học thông qua những tình huốnghoặc các hiện tợng thú vị bất ngờ khác với quan niệm thông thờng của HS

- Giáo dục HS yêu thích môn vật lí, đam mê khoa học, trân trọng lịch sử phátminh của nhân loài thông qua các đoạn phim về các nhà khoa học, về các khámphá phát minh có ứng dụng thiết thực hoặc các đoạn phim về lịch sử khoa học…

- Những đoạn phim ngắn (không quá 10 phút) đợc dùng trong các giai đoạn khácnhau của bài học: Đặt vấn đề, khảo sát định tính hiện tợng, quá trình, khảo sát

định lợng, củng cố, vận dụng…đợc gọi là video clip

Có thể coi phim giáo khoa thành hai loại:

- Phim giáo khoa cảnh thực (không có tác động của ngời nghiên cứu ), mà chỉ táitạo lại thực tế

- Phim giáo khoa thí nghiệm (có tác động của ngời nghiên cứu: làm thí nghiệm,tái tạo lại thí nghiệm bằng phim)

1.4 Video clip thí nghiệm giáo khoa [8]

1.4.1 Khái niệm

Là những đoạn trích của phim thí nghiệm (thờng không quá 10 phút ) thể hiệnmột khâu hoặc một số khâu của quá trình tiến hành thí nghiệm, đợc gia công sphạm dùng cho hoạt động dạy học tạo điều kiện để đạt mục tiêu dạy học

1.4.2 Chức năng

- Có chức năng của thí nghiệm giáo khoa thông thờng với các cấp độ khác nhauphụ thuộc vào ngời sử dụng

- Có chức năng đầy đủ nh phim giáo khoa nh tính linh hoạt trong tổ chức hoạt

động nhận thức, gây hứng thú cho HS, giáo dục nhân cách tốt cho HS…

- Là những đoạn trích ngắn nên GV có thể lựa chọn sử dụng thích hợp trong tấtcả các khâu của quá trình dạy học (tạo động cơ, đề xuất ván đề, nghiên cứu vấn

đề, củng cố…), ở trong lớp học hoặc ngoài lớp, giờ học chính khóa hoặc ngoạikhóa…

- Làm thí nghiệm mẫu để HS quan sát trớc khi tiến hành thí nghiệm thực hành

đối với những thí nghiệm khó

- Là nguồn cơ sở dữ liệu phong phú cho GV và HS trong hoạt động dạy và học.Ngoài ra nhờ sự hỗ trợ của MVT ngời GV có thể tự biên tập lại các video clipthành nguồn t liệu theo ý đồ s phạm của riêng mình

1.4.3 Ưu điểm và hạn chế của video clip thí nghiệm giáo khoa.

1.4.3.1 Ưu điểm

- Video clip làm cho quá trình dạy học trở nên hấp dẫn và hứng thu hơn, mangnhững kiến thức nặng tính lí thuyết tiến đến gần thực tiễn hơn đối với học sinh

15

- Giáo viên có thể điều chỉnh kích cỡ của video clip nh phóng to một quá trìnhvật lí vi mô hoặc ngợc lại thu nhỏ quá trình vĩ mô…để HS có thể dễ dàng quansát.

- Không phải thí nghiệm nào cũng có thể tiến hành trong một thời gian ngắn màhầu hết các thí nghiệm đều phải đợc chuẩn bị công phu vì vậy để phân phối thờigian hợp lí cho một tiết học có thí nghiệm là một khó khăn không nhỏ đối với

GV và HS Sử dụng video clip có u điểm khắc phục đợc khó khăn này

- Tính trạng dạy chay do thiết bị thí nghiệm, thiết bị không đẩm bảo chất l ợng dokhả năng làm thí nghiệm của GV cha cao cũng có thể đợc khắc phục nhờ sử dụngvideo clip

1.4.3.2 Hạn chế.

- Để xây dựng một video clip thí nghiệm đòi hỏi ngời GV phải bỏ ra nhiều thờigian, công sức, tiền bạc đây là một thách thức không nhỏ đối với mỗi GV hiệnnay

- Nếu chỉ sử dụng video clip thí nghiệm trong quá trình dạy học thì một số kĩnăng của HS nh đo đạc, lắp ráp, hiệu chỉnh thiết bị… sẽ không đợc phát triển

- Niềm tin của HS vào kết quả của một thí nghiệm có thể giảm khi cho rằng kếtquả đó chỉ do nhà đạo diễn thiết kế

- Khả năng đạo diễn, trình độ biên tập, kĩ thuật xử lí các hình ảnh để trở thànhmột video clip thí nghiệm giáo khoa của GV đang còn hạn chế

1.4.4 Yêu cầu đối một video clip thí nghiệm giáo khoa [8].

1.4.4.1 Yêu cầu về mặt khoa học vật lí.

Xây dựng một video clip TNGK trớc hết phải đảm bảo phản ánh trung thực quátrình thực hiện thí nghiệm thực, không có sự can thiệp nào của chủ thể vào diễnbiến của hiện tợng vật lí trong thí nghiệm Thí nghiệm phải thành công nghĩa làtái tạo tự nhiên đúng với quy luật đã đợc xây dựng trong khoa học vật lí

1.4.4.2 Yêu cầu về mặt khoa học s phạm.

Tính khoa học s phạm là một chỉ tiêu chính về chất lợng phơng tiện dạy học Chỉtiêu này đặc trng cho liên hệ giữa mục tiêu đào tạo và giáo dục, nội dung phơngpháp dạy học với cấu tạo và nội dung của phơng tiện Tính khoa học s phạm thểhiện ở chỗ:

Video clip thí nghiệm phải bảo đảm cho HS tiếp thu đợc kiến thức, kĩ năng kĩxảo nghề nghiệp tơng ứng với yêu cầu của chơng trình học, giúp cho GV truyền

16

đạt một cách thuận lợi các kiến thức thức phức tạp, kĩ xảo tay nghề… làm cho họphát triển khả năng nhận thức và t duy logic.

- Nội dung và cấu tạo của các clip phải bảo đảm các đặc trng của việc dạy líthuyết và thực hành cũng nh các nguyên lí s phạm cơ bản

- phải phù hợp với nhiệm vụ s phạm và phơng pháp giảng dạy, thúc đẩy khả năngtiếp thu năng động của học sinh

- Phải có mối liên hệ chặt chẽ về nội dung, bố cục và hình thức trong và hỗ trợtrong việc tổ hợp các phơng tiện khác

- Phải thúc đẩy việc sử dụng các phơng pháp dạy học hiện đại và các hình thái tổchức dạy học tiên tiến

1.4.4.3 Yêu cầu về thẩm mĩ và tâm lí.

- Khi thực hiện một video clip thí nghiệm cần đảm bảo thẩm mĩ tạo ra sự tơng tácmạnh về tâm lí đối với HS nhằm lôi cuốn đợc sự chú ý theo định hớng s phạm

- Các clip thí nghiệm phải hài hòa về màu sắc, âm thanh

- Nội dung clip phù hợp đặc điểm tâm sinh lí lứa tuổi, càng gần gũi với đời sốnghàng ngày càng tốt

1.4.4.4 Yêu cầu về kĩ thuật.

Để tạo ra một video clip thí nghiệm đòi hỏi ngời thiết kế phải chuẩn bị rất côngphu về mặt kĩ thuật từ khâu lựa chọn các thiết bị, góc quay, vị trí đặt cmera, lồngtiếng và khâu biên tập trở thành một video clip hoàn chỉnh

Các thiết bị lựa chọn sao cho nó có màu sắc phù hợp để khi lên hình đảm bảo đợc

độ rõ nét Mặc dù video clip chỉ thực hiện đối với những thí nghiệm khó nhngcũng cần phải tìm các thiết bị sao cho đơn giản nhất trong điều kiện có thể

Góc quay và vị trí đặt camera phải làm sao cho HS thấy đợc toàn cảnh của thínghiệm đồng thời làm nổi bật đợc hiện tợng vật lí mà thí nghiệm muốn diễn tả.Các hình ảnh phải có kích thớc khi thu nhỏ tối thiễu thì trong vòng khoảng 8m

HS vẫn có thể quan sát đợc

Khi lồng tiếng phải ăn khớp giữa hình ảnh và âm thanh Âm thanh, hiệu ứnggiữa các chuyển đoạn cần phải phù hợp theo từng hoạt cảnh để kích thích hứngthú cho HS

1.4.5 Các phơng án sử dụng video clip thí nghiệm trong giáo khoa dạy học.

1.4.5.1 Hỗ trợ thí nghiệm biểu diễn.

17

Sử dụng video clip TNGK làm thí nghiệm mở đầu để giới thiệu cho HS về hình t ợng sắp nghiên cứu nhằm để tạo tình huống có vấn đề, gây hứng thu học tập cho

-HS, lôi cuốn HS vào hoạt động nhận thức

Sử dụng video clip thí nghiệm làm thí nghiệm nghiên cứu hiện tợng nhằm xâydựng kiến thức mới hoặc kiểm chứng lại kiến thức mới đã dợc suy luận bằng con

đờng lý thuyết Đợc sử dụng trong giai đoạn nghiên cứu kiến thức mới Thí

nghi-ệm nghiên cứu hiện tợng bao gồm:

- Sử dụngTNGK thí nghiệm làm thí nghiệm nghiên cứu khảo sát nhằm cung cấpcác cứ liêuj để từ đó quy nạp, kiểm tra rính đúng đắn của giả thuyết khoa họchoặc hệ quả logic suy ra từ giả thuyết, giải quyết đợc vấn đề đặt ra đầu giờ học,

từ đó xây xựng kiến thức mới

- Sử dụng video clip TNGK làm thí nghiệm nghiên cứu minh họa nhằm kiểmcứng lại các kiến tức đã đợc xây dựng bằng con đờng ký thuyết, dựa trên nhữngsuy luận logic chặt chẽ

- Sử dụng video clip TNGK làm thí nghiệm củng cố nêu lên những biểu hiện củakiến thức đã học trong tự nhiên, đề cập ác ứng dụng của các kiến thức này trong

đời sống, đòi hỏi phải vận dụng kiến thức đã học để tự đoán hoặc giải thích cáchiện tợng hay cơ chế hoạy động của các thiết bị hay dụng cụ lỷ thuật

tổ chức cho HS tiến hành các thí nghiệm thực tập theo phơng án của HS Sau khi

đã hoàn tất GV cho Hs đối chiếu với video clip TNGK nhằm mục đích so sánh, lígiải, phân tích kết quả TN thực tập Đặc biệt hỗ trợ đối với TN ở nhà, khi không

có sự hớng dẫn hỗ trợ của GV thì video clip TNGK đợc coi là một phơng tiện hữuhiệu trong vấn đề định hớng cũng nh giúp HS tự đánh giá kết quả của mình khitiến hành xong một thí nghiệm

Kết luận chơng 1

Trong chơng 1 chúng ta đã đợc tiếp cận thí nghiệm và phim giáo khoa nh

là những phơng tiện dạy học Ta có một số kết luận nh sau:

18

Phơng tiện dạy học là các đối tợng vật chất hoặc phi vật chất do GV (và)học sinh sử dụng dới sự chỉ đạo của GV trong quá trình dạy học, tạo những điềukiện cần thiết nhằm đạt đợc mục đích dạy học.

TNGK về vật lý là những thí nghiệm vật lý sử dụng trong quá trình dạyhọc Những thí nghiệm này đợc các nhà s phạm định hớng, tổ chức nhằm tạo

điều kiện tối đa cho HS thu nhận đợc tri thức mới hoặc kiểm tra tính đúng đắncủa tri thức đã học một cách hiệu quả nhất

Phim giáo khoa dùng trong dạy học vật lý là loại phim có nội dung phục

vụ chơng trình môn học, dùng trong quá trình dạy học với t cách là phơng tiện,giúp học sinh quan sát, tiếp nhận và xử lý thông tin về những sự vật, hiện tợng vật

lý, nhũng sự kiện vật lý, những thí nghiệm… Mà trong điều kiện bình thơngkhông có khả năng hoặc khó tiếp cận

Video clip thí nghiệm giáo khoa: là những đoạn trích về phim thí nghiệm,thể hiện một khâu hoặc một số khâu của quá trình tiến hành thí nghiệm, đợc giacông s phạm dùng cho hoạt động giảng dạy tạo điều kiện để đạt mục tiêu dạyhọc Ngoài việc mang đầy đủ chức năng của một thí nghiệm giáo khoa thông th-ờng thì phim thí nghiệm giáo khoa và video clip thí nghiệm giáo khoa còn cónhũng chức năng u việt hơn các loại phơng tiện khác mang tính đặc thù riêngtrong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức nh kích thớc của đối tợng quan sát

có thể thay đổi tùy ý, thời gian nhanh hay chậm, số lần lặp của các hoàn cảnhcũng có thể đợc điều chỉnh, nhờ đó HS có thể quan sát đợc dễ dàng hơn so vớithông thờng, đồng thời giáo viên có thể điều khiển, định hớng sự chú ý và kíchthích sự hứng thú của HS một cách tự nhiên thông qua một hoàn cảnh hoặc mộttình huống dạy học nào đó

Chúng ta cung thấy đợc những u nhợc điểm của việc sử dụng thí nghiệm

và các Video clip thí nghiệm vào quá trình dạy học Qua việc tìm hiểu này chúng

ta thấy đợc vai trò của chúng qua quá trình dạy học và chúng ta cũng có thể khácphục đơc phần nào các nhợc điểm, phát huy những u điểm của chúng

ở chơng 2 chúng ta sẽ tiếp cận và tìm hiểu cách láp ráp vận hành, xây các videoclip dùng trong dạy học chơng chất khí Đồng thời tôi cũng xin giới thiệu một sốphơng án dạy học sử dụng thí nghiệm, Video clip thí nghiệm, thí nghiệm kết hợpvới Video clip thí nghiệm

19

Chơng 2 nghiên cứu sử dụng thí nghiệm và video clip thí nghiệm dạy học các định luật chất khí 10

2.1 Đặc điểm chơng "Chất khí"-Vật lý 10

Chơng "chất khí" nằm ở vị trí mở đầu cho phần nhiệt học của chơng trình vật

lí bậc THPT Nó kế thừa và phát triển thêm những kiến thức nhiệt học đã đợc học

ở bậc THCS nhằm hoàn thiện hơn những kiến thức này về cả mặt định tính cũng

nh định lợng Đồng thời nó cũng là tiền đề hết quan trọng khi học các phần liênquan ở đại học Chính vì thế có thể nói chơng này có vị trí quan trọng trong phầnnhiệt học nói riêng và vật lí nói chung cũng nh trong đời sống khoa học kỹ thuật Trong chơng này chúng ta sẽ tiếp cận với hai mảng kiến thức:

- Thuyết động học phân tử chất khí Cấu tạo chất

- Các định luật chất khí

Ta có sơ đồ cấu trúc của chơng nh sau:

21

Chất rắn Chất khí Chất lỏng

Cấu tạo chất

Khí lí t ởng

Thuyết động lực học phân tử

- Ta thấy rằng một trong hai nội dung chính của chơng là "các định luật chất khí", logic hình thành kiến thức của chơng này là xuất phát từ thực nghiệm ta xâydựng hai định luật Bôi-lơ_Ma-ri-ốt và định luật Sác-lơ, từ đó dùng khái quát quy nạp, suy luận toán học để đa ra PTTT, sau đó lại từ PTTT đa ra định luật Gay-luy-xắc bằng con đơng suy luận logic toán học.

- Theo [10] trong quá trình dạy học, muốn biến nội dung môn học thành vốn liếng của học sinh phải xét sự vận động của nội dung dạy học trong mối quan hệ với mục đích dạy học và phơng pháp dạy học Nội dung nào sẽ quyết định phơng pháp nấy, phơng pháp nào lại quyết định phơng tiện nấy

- Từ hai điểm trên ta thấy rằng việc sử dụng thí nghiệm vào dạy học chơng này

là không thể thiếu Ta dùng thí nghiệm để xây dựng hai định luật Bôi-lơ_Ma-ri-ốt

và định luật Sác-lơ Hơn nữa các kiến thức đợc đa ra bằng con đờng suy luận logic toán học phải đợc kiểm chứng lại bằng con đờng thực nghiệm, cụ thể ở đây

là định luật Gay-luy-xắc và PTTT phải đợc kiểm chứng bằng thí nghiêm

- Theo tôi thấy điều kiện thí nghiệm ở trơng THPT hiện nay không đáp ứng đợc việc dạy học chơng này bằng thực nghiệm, chính vì thế tôi xin giới thiệu hai bộ thí nghiệm:

- Bộ thí nghiệm PVT do hàng Leybold sản xuất

- Bộ thí nghiệm PVT do sinh viên lớp 47A khoa Vật lý trờng Đại học Vinh làm dới sự hớng dẫn của PGS.TS Phạm Thị Phú

2.2 Bộ thí nghiệm PVT do hãng Leybol sản xuất

2.2.1 Giới thiệu bộ thí nghiệm

* Mục đích

- Khảo sát quá trình đẳng nhiệt Định luật Bôi-lơ_Ma-ri-ốt

- Khảo sát quá trình đẳng áp Định luật Gay-luy-xác

- Khảo sát phơng trình trạng thái

 Bộ thí nghiệm có các thiết bị chính sau:

Cấu tạo: là một ống thủy tinh 1 đầu,1 đầu

hở, ở trong có 1 giọt thủy thủy ngân ợng khí khảo sát đợc giới hạn bởi không gian giữa đầu kín và giọt thủy ngân Khí nhiệt kế có giới hạn đo là 0- 40 cm, độ chia nhỏ nhất là 1 mm.

L-Nhiệt kế hiện số với một đầu vào hiển thị nhiệt độ của khí đang khảo sát.

Tay bơm và bơm chân không dùng để thay đổi

và xác định áp suất của khí cần khảo sát Khi hoạt động ta nối ống dẫn khí vào khí nhiệt kế,

ấn tay bơm để hút khí ra khỏi ống- xuất hiện sự mất cân bằng giữa hai bên của giọt thủy ngân khí khảo sát và không khí bên ngoài Đồng hồ

đo trên tay bơm cho biết độ giảm áp suất của khí khảo sát so với áp suất khia quyển.

Giới hạn đo của áp kế 0-800 mbar.

Độ chia nhỏ nhất 20 mbar.

Đĩa đun, đờng kính 150 mm 1500W

- Khảo sát sự phụ thuộc thể tích của cột khí vào áp suất trong quá trình đẳng nhiệt, từ đó kiểm chứng định luật Bôi-lơ_Ma-ri-ôt.

- Khảo sát sự phụ thuộc thể tích của cột khí vào áp suất trong quá trình đẳng áp,

từ đó kiểm chứng định luật Gay-luy-xac.

- Khảo sát sự phụ thuộc thể tích của cột khí vào áp suất và nhiệt độ trong quá

trình đẳng nhiệt, từ đó kiểm chứng phơng trình trạng thái

2.2.2.2 Cơ sở lý thuyết

* Quá trình đẳng nhiệt.

Trạng thái của khối lợng khí lý tởng m đợc đặc trng bởi các đại lợng p (áp

suất), V (thể tích) và T (nhiệt độ) Mối liên hệ giữa các đại lợng này đợc biểu diễn thông qua phơng trình trạng tháI cho khí lý tởng có dạng:

Nếu cùng hệ trục tọa độ OPV thì với cùng một nhiệt độ không đổi, mối liên

hệ giữa thể tích và áp suất của một khối khí nhất định đợc biểu diễn bằng một ờng hypecbol Đờng hypecbol đó đợc gọi là đờng đẳng nhiệt ứng với các nhiệt

đ-độ khác nhau ta có các đờng đẳng nhiệt khác nhau Nhiệt đ-độ càng cao thì đờng

đẳng nhiệt càng xa gốc tọa độ Tập hợp các đờng đẳng nhiệt ta gọi là họ các đờng

VO

Trong quá trình đẳng áp một khối khí, thể tích của khối khí tỉ lệ với nhiệt độ

tuyệt đối:

Const T

Trong bài thực hành này các định luật này đợc kiểm nghiệm với khí nhiệt kế

2.2.2.3 Nguyên tắc sử dụng khí nhiệt kế

Khí nhiệt kế bao gồm một ống amo dẫn bằng thủy tinh có một đầu mở và một đầu bịt kín Lợng khí trong bình đợc đóng kín bằng vạch thủy ngân với áp suất bên ngoài P o , lợng khí có thể tích V o

ở nhiệt độ phòng, sử dụng tay bơm tác dụng một áp lực  P qua đầu mở của ống mao dẫn áp suất trên miệng ống lúc này là P o   P Vạch thủy ngân chỉ áp lực:

Thể tích V của cột khí có thể đợc xác định thông qua áp suất P V có thể đợc tính thông qua chiều cao h tn của cột khí và thiết diện ngang của ống mao dẫn

h

d V

- Nối tay bơm với khí nhiệt kế và cầm nhiệt kế hớng suồng dới (xem hình)

- Sinh một áp lực  P qua tay bơm và lấy một giọt thủy ngân trong bầu thủyngân (a)

P

P o tn   (5)

- Mở van thông gió (b) của tay bơm một cách cẩn thận và từ từ giảm áp suất

 P về 0 sao cho vạch thủy ngân dịch chuyển xuông từ từ vẫn giữ nguyên đợc

- Lắp đặt thí nghiệm nh hình ảnh 1 nhng cha dùng bộ cung cấp nhiệt và

nhiệt kế hiện số một đầu vào nhng cha dùng bộ cung cấp nhiệt và nhiệt kế hiện

số một đầu vào

- Xác định áp suất bên ngoài P0

- Đọc giá trị h Hg của vạch thủy ngân trên khí nhiệt kế

Dùng tay bơm hút một phần khí trong khí hiệt kế và vòi bơm, lúc này l ợng khí phía trên giọt thủy ngân nằm trong khí nhiệt kế có độ chênh lệch áp suất

-so với áp suất khí quyển đúng bằng số chỉ của bơn hút khí Lúc này áp suất của ợng khí phía dới giọt thủy ngân lớn hơn áp suất của khối khí phía trên giọt thủyngân Vì vậy giọt thủy ngân sẽ chuyển động lên phía trên, khi giọt thủy ngân cânbằng, thì áp suất của phần khí cần khảo sát (nằm trong phần khí nhiệt kế phía dớigiọt thủy ngân) lúc này có độ lớn chính bằng áp suất kí quyển trừ đi số chỉ củabơm hút khí và cộng với chiều cao của cột thủy ngân tính theo mmHg Từ số chỉcủa bơm hút khí và chiều cao của khối khí (đọc từ thớc đo gắn trên khí nhiệt kế)

l-ta có thể xác định đợc áp suất và thể tích của khối khí dang khảo sát Cụ thể P

Tiến hành thí nghiệm với các giá trị  P tăng dần và ghi lại các giá trị của hHg

tơng ứng với mỗi giá trị của  P

- Các kết quả thí nghiệm đợc điền vào bảng 1

- Vẽ đồ thị đờng cong đẳng nhiệt

- áp suất bên ngoài: P0= 760 mmHg

- Chiều cao của vạch thủy ngân: hHg= 4 mm

Ta có đồ thị thực nghiệm:

- Đờng thực nghiệm có dạng đờng Hypecbol biểu thị mối quan hệ tỉ lệnghịch giữa P và V trong quá trình đẳng nhiệt của một lợng khí xác định, phùhợp với nội dung định luật Bôi-lơ_Ma-ri-ốt

* Lu ý: do tiết diện của khí nhiệt kế là không đổi nên thay vì khảo sát sựphụ thuộc giữa áp suất vào thể tích khối khí ta khảo sát sự phụ thuộc giữa áp suất

và độ cao khối khí để thuận tiện cho việc xử lí số liệu

b Quá trình đẳng áp Định luật Gay luy xắc

* Tiến hành thí nghiệm

- Lắp đặt thí nghiệm nh ảnh 1, nhng đầu trên của khí nhiệt kế để hở đảmbảo quá trình tiến hành thí nghiệm áp suất của lợng khí khảo sát không đổi luônbằng áp suất khí quyển cộng với chiều cao cột khí thủy ngân ( tính theo mmHg)

- Cho nớc vào cốc thủy tinh và ống thủy tinh

- Ghi nhiệt độ phòng, áp suất của cột khí cha cấp nhiệt

- Cung cấp nhiệt bằng cách cằm giắc của đĩa đun vào nguồn điện Quan sátquá trình tăng nhiệt độ trong ống thủy tinh qua nhiệt kế hiện số đồng thời quansát sự thay đổi vị trí của giọt thủy ngân trên khí nhiệt kế

- Ghi lại sự thay đổi chiều cao h và giá trị nhiệt độ tơng ứng

- Khi ngừng cung cấp nhiệt để cho cốc nớc nguội một cách từ từ đến khinhiệt kế chỉ nhiệt độ phòng, xác định lại thể tích của cột khí

- Tính tiết diện của ống mao dẫn Acap = 2,29.10-5m 2

- Ghi lại các kết quả đo vào bảng 2

) / (





T V

T V

Từ trên ta tình thể tích khí tại o0c là :

) ( 10 409 1 10 16 5

* 273 10

16

Từ công thức: V V0( 1  t)    (V /V o  1 ) /t Ta tính đợc các giá trị của 

t-ơng ứng Với  là hệ số giãn nở vì nhiệt từ bảng số liệu ta có:

) ( 70910

Đờng thực nghiệm có dạng đờng thẳng biểu thị quan hệ tỉ lệ thuận giữa P

và T trong quá trình dẳng áp của một lợng khí xác định, phù hợp với nội dung

định luật Gay luy xắc

c Phơng trình trạng thái

* Tiến hành thí nghiệm

- Lắp đặt thí nghiệm nh ảnh 1

- Cho nớc vào cốc thủy tinh và ống thủy tinh.

- Ghi nhiệt độ phòng, áp suất của cột khí cha cấp nhiệt

- Cung cấp nhiệt bằng cách cằm giắc của đĩa đun vào nguồn điện Quan sátquá trình tăng nhiệt độ trong ống thủy tinh qua nhiệt kế hiện số đồng thời quansát sự thay đổi vị trí của giọt thủy ngân trên khí nhiệt kế

- Thay đổi áp suất bằng tay bơm

- Ghi lại sự thay đổi chiều cao h và giá trị nhiệt độ tơng ứng

- Khi ngừng cung cấp nhiệt để cho cốc nớc nguội một cách từ từ đến khinhiệt kế chỉ nhiệt độ phòng, xác định lại thể tích của cột khí

- Tính tiết diện của ống mao dẫn Acap = 2,29.105m 2

- Ghi lại các kết quả đo vào bảng 3.

8

4

5

9

6

5

5

Bảng 3 áp suất, thể tích và nhiệt độ của khối khí phụ thuộc vào nhau

* Sau mỗi thí nghiệm ta tiến hành xử lí số liệu thu đợc

T

PV

/ 10

609

- Các thí nghiệm đợc tiến hành với độ chính xác cao và xác suất thàmhcông cũng rất cao

- Một số thí nghiệm tiến hành với thời gian dài, việc sử lí số liệu mất thờigian Chính vì thế ta khó có thể sử dụng làm thí nghiệm biểu diễn trong quá trìnhdạy học

* Từ đó tôi cho rằng bộ thí nghiệm PVT do hãng Leybold sản xuất nếu đợc

sử dụng dới dạng các Video clip thí nghiệm sẽ khắc phục đợc những nhợc điểmnêu trên, đặc biệt các video clip xây dựng thành công sẽ là c sở dữ liệu số hóa để

GV xây dựng bài giảng điện tử, tăng cờng tính trực quan của bài học cho dù ở ờng phổ thông không đợc cung cấp bộ TN hiện đại, đắt tiền này HS nếu đợcquan sát TN, phát huy đợc các chức năng LLDH của video TN nh đã nêu ở1.4.3.1.

tr-2.2.3 Xây dựng một số Videoclip từ bộ thí nghiệm PVT do hãng Leybold sản xuất

- Chúng tôi đã thực hiện thí nghiệm nhiều lần với bộ thí nghiệm đã giới thiệu để

có những kĩ năng thí nghiệm thành thục đồng thời chúng tôi tiến hành xây dựng kịch bản thí nghiệm và quay phim, viết bản thuyết minh, lồng tiếng Chúng tôI cũng đã sử dụng phần mềm Studio để biên tập thành các video clip

- Kết quả là xây dựng đợc 4 video clip với tổng trờng đoạn 13 phút 30 giây

+ video clip giới thiệu thiết bị: 1 phút 48 giây

+ Video clip thí nghiệm khảo sát định luật Bôi-lơ_Ma-ri-ôt: 2 phút 58 giây

+ Video clip thí nghiệm khảo sát định luật Gay-luy-xác: 3 phút 53 giây + Video clip thí nghiệm khảo sát phơng trình trạng thái: 5 phút 06 giây

* Sản phẩm đợc white trên CD đính kèm luận văn- Phụ lục 1

2.3 Bộ thí nghiệm PVT tự làm

+ Xuất phát từ ý tởng sản phẩm đợc giới thiệu trong tài liệu [5], bô TN

này đã khảo sát thành công định luật Bôi lơ - Ma ri ốt, định luật Sác lơ, song cha

có phơng án giải quyết đinh luật Gay luy xắc và phơng trình trạng thái

+ Sử dụng bộ TN từ bài báo này chúng tôi đã tiếp tục nghiên cứu cải tiến

để khảo sát đợc 2 định luật còn lại của khí lí tởng

2.3.1 Giới thiệu bộ thí nghiệm

* cấu tạo:

¶nh 8 B×nh cha khÝ nèi ¸p kÕ vµ èng

- Kiểm chứng định luật Bôi-lơ_Ma-ri-ôt.

- Ghi nhiệt độ phòng, giá trị của áp suất (p1) và thể tích khí trong xi-lanh ở nhiệt

độ này (Thờng thì áp suất bằng áp suất khí quyển)

- Thay đổi thể tích khí trong xi-lanh trong điều kiện đẳng nhiệt bằng cách dùngtay ấn chậm và nhẹ nhàng để pit-tông chuyển động xuống dới mỗi lần khoảng5ml ; mỗi giá trị của pit-tông đọc giá trị của thể tích và áp suất của lợng khôngkhí bị nhốt trong xi-lanh

- Chú ý thể tích = thể tích khí trong xi-lanh+thể tích trong ống nối ti-ô

- Thực hiện khoảng 5-7 lần đo, kết quả ghi vào bảng số liệu

* Lắp các thiết bị nh ảnh 14

* Tiến trình thí nghiệm

- Điều chỉnh pit-tông ở một vị trí xác định, vặn chặt vít giữ pit-tông để pit-tôngkhông dịch chuyển nhằm giữ thể tích không đổi

- Ghi giá trị thể tích, áp suất, nhiệt độ khí trong xi-lanh ở trạng thái ban đầu

- Thay đổi nhiệt độ khí bằng cách đổ nớc vào bình chứa, khuấy đều để nhiệt độnhanh ổn định Khi nhiệt độ ổn định giá trị nhiệt độ trên nhiệt kế và giá trị ápsuất tơng ứng trên áp kế Mỗi lần thí nghiệm tăng nhiệt độ khoảng 5-100C

- Thực hiện khoảng 5-7 lần đo, kết quả ghi vào bảng số liệu

- Trong quá trình đo phải khuấy que liên tục (hoặc để quạt quay) để nhiệt độ khốikhí đều

- Điều chỉnh pit-tông của xi-lanh ở một vị trí xác định, vặn chặt vít giữ pit-tông

để píttông không dịch chuyển nhằm giữ thể tích xi-lanh không đổi

- Nối đầu kia của xi-lanh với ống ty-ô nằm ngang có đoạn cột nớc gắn với bảngchia độ từng 0,2ml

- Ghi giá trị thể tích, áp suất, nhiệt độ khí trong xi-lanh ở trạng thái ban đầu

- Thay đổi nhiệt độ khí bằng cách đổ nớc vào bình chứa (hoặc cắm sục nớc),khuấy đều (hoặc để quạt quay) để nhiệt độ nhanh ổn định

- Khí giãn nở đẩy cột nớc ra, đến khi ổn định (áp suất trong ngoài bằng nhau)

- Đọc giá trị nhiệt độ trên nhiệt kế.

- Đọc giá thể tích bằng thể tích ban đầu cộng với thể tích trong ống ty-ô mà cộtnớc đã dịch chuyển

- Mỗi lần thí nghiệm tăng nhiệt độ khoảng 5 - 100C

- Thực hiện khoảng 5-7 lần đo, kết quả ghi vào bảng số liệu

- Trong quá trình đo phải khuấy que (hoặc quạt môtơ quay) liên tục để nhiệt độkhối khí đều

- Giữ pit-tông của xi-lanh ở một vị trí cố định

- Ghi giá trị của p1, V1, T1 lúc ban đầu (áp suất bằng áp suất khí quyển, nhiệt độ bằng nhiệt độ phòng, thể tích khi trong xi-lanh cộng 1 phần ống ty-ô)

- Tăng nhiệt độ của nớc trong bể mêka

- Đọc nhiệt độ tơng ứng với số chỉ của nhiệt kế

- Đo sự dịch chuyển của cột nớc trong ống ty-ô để biết đợc thể tích khối khí đã

nở ra cộng với V1 ta có thể tích tiếp theo của khối khí

- Đo áp suất d (tơng ứng với cột khí dịch chuyển trong ống ty-ô) cộng với áp suất

p1 ta có áp suất tiếp theo của khối khí

- Tăng nhiệt độ tiếp cho nớc mỗi lẫn 50C-150C, đến khi các thông số ổn định thì thực hiện lấy các số liệu nh trên

- Thực hiện 5-7 lần đo, kết quả ghi vào bảng số liệu

- Trong quá trình đo phải khuấy que (hoặc để quạt môtơ quay) liên tục để nhiệt