Thiết kế tiến trình dạy học một số nội dung chương chất khí, vật lí 10, ban cơ bản có sử dụng bộ thí nghiệm cảm biến tương tác với máy tính

 Lí do chủ quan: Qua quá trình khảo sát, điều tra về thực trạng trang thiết bị cũng như việc sử dụng các thí nghiệm trong giảng dạy của chương “Chất khí” ở một số trường THPT trên địa b

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và nghiên cứu khóa luận với đề tài: “Thiết kế tiến trình dạy học một số nội dung chương “Chất khí”, Vật lí 10, ban cơ bản có sử dụng bộ thí nghiệm tương tác với máy tính”, tác giả đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ từ Quý thầy cô, bạn bè và gia đình Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn:

Thầy TS Nguyễn Lâm Duy–người đã trực tiếp hướng dẫn về mặt chuyên môn,

đã rất tận tâm chỉ dạy, giúp đỡ cũng như đóng góp những ý kiến quý báu cho tôi trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận

Thầy Nguyễn Tấn Phát, Thầy Ngô Minh Nhựt và Quý thầy cô trong tổ Vật lí Đại cương đã nhiệt tình hỗ trợ, truyền đạt những kinh nghiệm, tạo mọi điều kiện cho tôi trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận

Ban chủ nhiệm khoa, các thầy cô trong Khoa Vật lí trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy, chỉ dẫn tôi trong suốt quá trình học tập tại trường

Thầy Trần Hữu Thịnh-GV hướng dẫn thực tập sư phạm, tập thể các em HS lớp 10A4, 10A8 trường THPT Nguyễn Thái Bình, quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi có thể hoàn thành quá trình thực nghiệm sư phạm

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian học tập cũng như hoàn thành khóa luận này

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2017

Sinh viên Trần Thị Mỹ Nhân

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC CÁC BẢNG 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ 6

MỞ ĐẦU 7

1 Lí do chọn đề tài 7

2 Mục tiêu nghiên cứu 9

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 9

4 Giả thuyết của đề tài 10

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 10

6 Phương pháp nghiên cứu 10

7 Đóng góp của đề tài 10

8 Cấu trúc của luận văn 11

CƠ SỞ LÍ LUẬN 12

1.1 Tổng quan về đề tài nghiên cứu 12

1.2 Nghiên cứu cơ sở lí luận về sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường THPT 13

1.2.1 Thí nghiệm Vật lí 13

1.2.2 Vai trò của thí nghiệm Vật lí trong dạy học ở trường THPT 13

1.2.3 Thí nghiệm biểu diễn và những lưu ý trong dạy học sử dụng thí nghiệm biểu diễn 14

1.3 Tìm hiểu cấu tạo và khảo sát tính năng của bộ thí nghiệm cảm biến có tương tác với máy tính 15

1.3.1 Giới thiệu 15

1.3.2 Cấu tạo 16

1.3.3 Kết quả 18

1.3.4 Kết luận 23 1.4 Nghiên cứu cơ sở lí luận về tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học Vật lí theo

1.4.1 Phát huy tính tích cực của HS trong học tập 24

1.4.2 Phát huy tính chủ động của HS trong học tập 25

1.5 Kết luận chương 1 26

THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CỦA MỘT SỐ BÀI TRONG CHƯƠNG “CHẤT KHÍ”, VẬT LÍ 10, BAN CƠ BẢN 27

2.1 Nghiên cứu nội dung một số bài trong chương “Chất khí”, Vật lí 10, ban cơ bản

27

2.1.1 Cấu trúc nội dung chương “Chất khí” 27

2.1.2 Mục tiêu chuẩn kiến thức, kĩ năng trong chương “Chất khí” 30

2.1.3 Những vấn đề cần lưu ý trong dạy một số bài của chương “Chất khí” 31

2.2 Thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng bộ thí nghiệm cảm biến tương tác với máy tính 32

2.2.1 Bài 29: Quá trình đẳng nhiệt Định luật Boyle-Mariotte 32

2.2.2 Bài 30: Quá trình đẳng tích Định luật Charles 38

2.2.3 Bài 31: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng (Tiết 2) 44

2.3 Kết luận chương 2 50

THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 51

3.1 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 51

3.2 Những thuận lợi và khó khăn gặp phải khi tiến hành thực nghiệm sư phạm 52

3.3 Nội dung của thực nghiệm sư phạm 53

3.1 Phân tích diễn biến và kết quả của thực nghiệm sư phạm 53

3.1.1 Các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 53

3.1.2 Phân tích diễn biến thực nghiệm sư phạm 53

3.1.3 Phân tích hiệu quả của tiến trình dạy học đối với việc phát huy tính tích cực, chủ động của HS 65

3.4 Kết luận chương 3 73

KẾT LUẬN 74

KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG MỞ RỘNG CỦA ĐỀ TÀI 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

PHỤ LỤC 79

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Phân phối tiết dạy và nội dung cụ thể từng bài

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ

Hình 1.1 Bộ thí nghiệm cảm biến tương tác với máy tính

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm

Hình 1.3 Giao diện tương tác của bộ thí nghiệm trên máy tính

Hình 1.4 Kết quả thực nghiệm quá trình biến đổi đẳng nhiệt của khối không khí Hình 1.5 Kết quả thực nghiệm quá trình biến đổi đẳng tích của khối không khí Hình 1.6 Kết quả thực nghiệm quá trình biến đổi đẳng áp của khối không khí

Hình 2.1 Dụng cụ thí nghiệm

Hình 3.1 HS lớp 10A4 lấy số liệu và thảo luận nhóm

Hình 3.2 Kết quả khảo sát của một HS lớp 10A4 được chọn ngẫu nhiên

Hình 3.3 Biểu đồ thể hiện kết quả khảo sát của lớp 10A4 sau tiết học bài 30

Hình 3.4 Kết quả khảo sát của một HS lớp 10A8 được chọn ngẫu nhiên

Hình 3.5 Biểu đồ thể hiện kết quả khảo sát của lớp 10A8 sau tiết học bài 30

Hình 3.6 Kết quả khảo sát của hai HS lớp 10A4 được chọn ngẫu nhiên

Hình 3.7 Biểu đồ thể hiện kết quả khảo sát của lớp 10A4 sau tiết học bài 31

Sơ đồ 2.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương chất khí, Vật lí 10, ban cơ bản

Sơ đồ 2.2 Cấu trúc các nội dung định luật chất khí, Vật lí 10, ban cơ bản

Từ những yêu cầu về đổi mới phương pháp dạy học, ngành giáo dục nước ta ngoài đổi mới về nội dung, chương trình sách giáo khoa, sách tham khảo thì việc trang

bị đầy đủ các phương tiện dạy học cấp THPT là rất cấp thiết, và tùy từng bộ môn mà

có những phương tiện dạy học riêng phù hợp với việc đổi mới phương pháp dạy học Vật lí là bộ môn khoa học thực nghiệm Nội dung kiến thức mới trong bộ sách giáo khoa Vật lí THPT sử dụng hiện nay đều được hình thành thông qua quá trình thí nghiệm, thực hành Từ đó, ngoài việc đưa HS đến gần với các hiện tượng đời sống, khắc sâu kiến thức về định luật, định lí trong chương trình học; còn tạo môi trường tích cực hóa cho HS, giúp HS rèn luyện kỹ năng sử dụng thiết bị, đồ dùng trong cuộc sống, rèn luyện thái độ, đức tính kiên trì, tác phong làm việc của người làm khoa học

Vì thế, các phương tiện thí nghiệm Vật lí đóng vai trò quan trọng trong việc đổi mới phương pháp dạy học Vật lí hiện nay

 Lí do chủ quan:

Qua quá trình khảo sát, điều tra về thực trạng trang thiết bị cũng như việc sử dụng các thí nghiệm trong giảng dạy của chương “Chất khí” ở một số trường THPT trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh: THPT Nguyễn An Ninh (quận 10), THPT Nguyễn Thái Bình (quận Tân Bình), THPT Đa Phước (quận Bình Chánh), THPT Chuyên Lê Hồng Phong (quận 5), THPT Nguyễn Thượng Hiền (quận Tân Bình), THPT An Dương Vương (quận Tân Phú), THPT Bùi Thị Xuân (quận 1), THPT Nguyễn Thị Định (quận 8) và một trường THPT thuộc tỉnh Gia Lai: THPT Nguyễn Trãi (thị xã An khê, tỉnh Gia Lai), chúng tôi nhận thấy: Về trang thiết bị thí nghiệm hiện có ở các trường đa số còn hạn chế, một số trường không có bộ thí nghiệm Boyle-Mariotte Về giảng dạy, đa số GV thường sử dụng bộ thí nghiệm này (nếu còn tốt) trong dạy học bài 29: Quá trình đẳng nhiệt Định luật Boyle-Mariotte, còn lại bài 30: Quá trình đẳng tích Định luật Charles và bài 31: Phương trình trạng thái khí lí tưởng (tiết 2) không sử dụng thí nghiệm Trong quá trình thí nghiệm, kết quả định lượng thu được luôn xảy ra sai số, chênh lệch so với lí thuyết do nhiều nguyên nhân khách quan

từ chất lượng dụng cụ thí nghiệm, ảnh hưởng của các lực ma sát, lực không khí hoặc

có thể nguyên nhân chủ quan của người quan sát Đồng thời, khi tiến hành thí nghiệm,

để thu được kết quả tin cậy, phải tốn khá nhiều thời gian cho việc lắp đặt, tiến hành, ghi nhận, xử lí số đo, phép đo thực hiện cẩn thận và lặp lại nhiều lần; tuy nhiên, thời lượng trong một tiết dạy và học chỉ bốn mươi lăm phút, khoảng thời gian này thực sự khiêm tốn cho một tiết dạy vừa thí nghiệm vừa cung cấp kiến thức, kĩ năng cho học sinh Do đó, các GV thường không đề cao việc đưa thí nghiệm vào tiết dạy mà chỉ cung cấp kiến thức, sử dụng các kết quả thí nghiệm theo sách giáo khoa rồi dẫn đến kết luận; HS chỉ tiếp thu kiến thức một cách thụ động, khó hình dung và khắc sâu kiến thức

Ngày nay khi công nghệ thông tin càng phát triển thì việc ứng dụng công nghệ thông tin vào tất cả các lĩnh vực là một điều tất yếu, trong đó có lĩnh vực Giáo dục và Đào tạo Hiện nay, Bộ giáo dục và Đào tạo yêu cầu đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin trong giáo dục tạo ở tất cả các cấp học, bậc học, ngành học Xem công nghệ thông tin như là một công cụ hỗ trợ đắc lực nhất cho đổi mới phương pháp dạy học ở các môn học

Tổ Vật lí Đại cương thuộc khoa Vật lí trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đã nghiên cứu và chế tạo thành công bộ thí nghiệm cảm biến có tương tác với máy tính nhằm phục vụ hoạt động dạy học thực nghiệm về các định luật trong chương “Chất khí” Vật lí 10

Với những lí do nêu trên, nhằm góp phần tăng cường tích cực, chủ động, cho HS

khi học môn Vật lí bậc THPT, tôi đã chọn đề tài nghiên cứu: “Thiết kế tiến trình dạy học một số nội dung chương “Chất khí”, Vật lí 10, ban cơ bản có sử dụng bộ thí nghiệm tương tác với máy tính”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Vận dụng tối đa bộ thí nghiệm cảm biến có tương tác với máy tính trong hoạt động dạy học một số nội dung chương “Chất khí”, Vật lí 10, ban cơ bản Cụ thể: bài 29: Quá trình đẳng nhiệt Định luật Boyle- Mariotte, bài 30: Quá trình đẳng tích Định luật Charles, bài 31: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng (tiết 2)

Soạn thảo tiến trình dạy học một số bài học trong chương “Chất khí”, Vật lí 10, ban cơ bản trong đó sử dụng bộ thí nghiệm cảm biến có tương tác với máy tính nhằm phát huy tính tích cực, chủ động, khắc sâu kiến thức của HS và nâng cao chất lượng giảng dạy

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích nghiên cứu trên cần thực hiện những nhiệm vụ sau:

 Tìm hiểu cấu tạo và khảo sát tính năng của bộ thí nghiệm cảm biến có tương tác với máy tính

 Khảo sát tình hình sử dụng thí nghiệm trong hoạt động dạy học chương “Chất khí”, Vật lí 10, ban cơ bản ở một số trường THPT trong địa bàn thành phố Hồ Chí Minh và một trường THPT thuộc tỉnh Gia Lai

 Nghiên cứu cơ sở lí luận về sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường THPT

 Nghiên cứu cơ sở lí luận về việc tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học Vật lí theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động của HS

 Nghiên cứu nội dung một số bài dạy trong chương “Chất khí”, Vật lí 10, ban cơ bản

 Thiết kế tiến trình dạy học

 Thực nghiệm sư phạm

4 Giả thuyết của đề tài

Nếu vận dụng được bộ thí nghiệm cảm biến tương tác với máy tính đáp ứng các yêu cầu về mặt giảng dạy, sử dụng một cách hợp lí vào quá trình dạy học một số nội dung trong chương “Chất khí” thì có thể phát huy tính tích cực, chủ động của HS, nâng cao hiệu quả dạy học

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Quá trình dạy học Vật lí có sử dụng bộ thí nghiệm cảm biến tương tác với máy tính ở một số nội dung trong chương “Chất khí”, Vật lí 10, ban cơ bản được thực hiện

ở trường THPT Nguyễn Thái Bình, quận Tân Bình, thành phố Hồ Chí Minh

6 Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp nghiên cứu lí luận: Sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường THPT; tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học Vật lí theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động của HS; các tài liệu, sách, báo, các văn kiện, các nghị quyết của Trung ương Đảng về lĩnh vực Giáo dục

 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Điều tra, khảo sát thông qua phiếu khảo sát, gặp

gỡ, trao đổi trực tiếp nhằm thu thập thông tin về tính hiệu quả của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học môn Vật lí ở trường THPT

 Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức hoạt động dạy và học, ghi chép, quay video, khảo sát ý kiến HS và GV, rút kinh nghiệm giờ dạy, phân tích diễn biến quá trình thực nghiệm

 Phương pháp thống kê toán học: Tổng hợp, phân tích và xử lí số liệu

7 Đóng góp của đề tài

Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là nguồn tư liệu có giá trị để tham khảo khi vận dụng dạy học Vật lí có sử dụng thí nghiệm Đồng thời, đây cũng là cơ sở cho các đề tài

nghiên cứu sử dụng hiệu quả các bộ thí nghiệm cảm biến có tương tác với máy tính trong tương lai

8 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục nghiên cứu, luận văn gồm 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lí luận

Chương 2: Thiết kế tiến trình dạy học một số nội dung chương “Chất khí”, Vật lí

10, ban cơ bản có sử dụng bộ thí nghiệm tương tác với máy tính

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CƠ SỞ LÍ LUẬN

Trong chương này, tôi sẽ trình bày 4 phần gồm: Tổng quan về đề tài, nghiên cứu lí luận về dạy học thí nghiệm Vật lí ở trường THPT và lí luận về phát huy tính tích cực, chủ động của HS trong giờ học cũng như trình bày về cấu tạo và khảo sát tính năng của bộ thí nghiệm cảm biến tương tác với máy tính

1.1 Tổng quan về đề tài nghiên cứu

Vật lí là môn học có tính thực tiễn cao, vì thế trong quá trình giảng dạy bộ môn này, việc sử dụng thiết bị hỗ trợ dạy học để làm nổi bật bản chất vật lí là rất cần thiết Đồng thời, trong giai đoạn hiện nay, xu hướng dạy học tích cực đã không còn xa lạ đối với nền giáo

dục Việt Nam Theo điều 28 luật Giáo dục 2005 đã nêu rõ: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” Do vậy, đã có không ít các đề tài nghiên cứu nói về

việc dạy học nhằm phát huy tính tích cực, chủ động cho HS dưới sự tổ chức và hướng dẫn của GV Một số luận án thạc sỹ, khóa luận sinh viên của các tác giả Vũ Thanh Hoài Trúc [1], Lê Võ Tuyết Nhung [2], Phan Minh Tiến [3], Đỗ Thị Nguyệt Nga [4] đã nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng các thí nghiệm trong dạy học Vật lí một cách khoa học, phù hợp với HS

có ý nghĩa rất quan trọng; giúp HS phát huy được tính tích cực, chủ động trong hoạt động học tập Tuy nhiên, với các bộ thí nghiệm để giảng dạy trong chương “Chất khí” hiện có: dụng cụ thí nghiệm tự làm từ chai nhựa, vỏ lon; bộ thí nghiệm kiểm chứng định luật Boyle-Mariotte và Charles được trang bị ở trường THPT còn bộc lộc nhiều hạn chế và độ chính xác không cao Vì vậy, trong đề tài này tác giả sẽ thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng bộ thí nghiệm cảm biến tương tác với máy tính nhằm tận dụng các ưu thế về thao tác, thời gian,

độ chính xác của bộ thí nghiệm, góp phần nâng cao chất lượng dạy học

1.2 Nghiên cứu cơ sở lí luận về sử dụng thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường

THPT

1.2.1 Thí nghiệm Vật lí

Trong lí luận về dạy học thí nghiệm Vật lí ở trường THPT, thì theo tác giả Nguyễn

Đức Thâm [5]: “Thí nghiệm Vật lí là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện tượng khách quan Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu thập được tri thức mới”

Như vậy, từ định nghĩa trên, ta nhận thấy thí nghiệm Vật lí là hoạt động có mục đích,

có kế hoạch, được thực hiện tuần tự thông qua các nhiệm vụ tác động lên đối tượng nghiên cứu Người tiến hành thí nghiệm cần có tri thức, năng lực để lựa chọn phương pháp nghiên cứu, cách thức, phương tiện phù hợp nhằm thực hiện tốt các nhiệm vụ hoặc rút ra kết luận cần thiết Ngoài ra, các yếu tố chủ quan như có khả năng quan sát, giác quan nhạy bén, cảm nhận tốt của người thí nghiệm cũng góp phần quan trọng trong thu thập, hình thành tri thức mới

1.2.2 Vai trò của thí nghiệm Vật lí trong dạy học ở trường THPT

Trong dạy học Vật lí, thí nghiệm Vật lí có vai trò cực kì quan trọng, được thể hiện qua các mặt:

 Thí nghiệm Vật lí có thể sử dụng ở tất các các giai đoạn khác nhau của tiến trình dạy học:

đề xuất vấn đề nghiên cứu, giải quyết vấn đề (hình thành kiến thức, kĩ năng mới), kiểm tra đánh giá kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo của HS

 Góp phần hoàn thiện phẩm chất và năng lực, giúp HS phát triển toàn diện: Thông qua các hoạt động thí nghiệm, HS có thể củng cố, mở rộng kiến thức, tăng cường rèn luyện kĩ năng, hiểu sâu các hiện tượng, định luật Từ đó, giúp HS tự tin hơn khi giải quyết các vấn đề trong thực tế đời sống Đồng thời, thực tế dạy học cho thấy, các bài học Vật lí có sử dụng thí nghiệm thì HS lĩnh hội kiến thức rộng hơn và nhanh hơn, HS dễ dàng đưa ra những dự đoán, ý tưởng mới, nhờ đó hoạt động nhận thức của HS sẽ tích cực và giúp tư duy của các

em phát triển tốt hơn

 Là phương tiện kích thích hứng thú học tập ở HS: Thông qua thí nghiệm, nhờ vào sự tập trung, quan sát sự vật, hiện tượng có thể tạo cho HS sự ham thích tìm hiểu những đặc tính,

qui luật, diễn biến của hiện tượng đang quan sát Khi giác quan của HS bị tác động mạnh,

HS phải tư duy cao độ từ sự quan sát thí nghiệm, chú ý kĩ thí nghiệm để có những kết luận, nhận xét phù hợp

 Là phương tiện tổ chức các hình thức hoạt động cho HS: HS có thể hoạt động độc lập hoặc cùng với tập thể Lúc này, đòi hỏi HS phải làm việc tự lực hoặc phối hợp tập thể, nhờ

đó có thể phát huy vai trò cá nhân hoặc tính cộng đồng, trách nhiệm trong công việc

 Góp phần đơn giản hóa các hiện tượng và quá trình vật lí: Các hiện tượng trong tự nhiên xảy ra vô cùng phức tạp, có mối quan hệ chằng chịt lấy 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 cùng một lúc phân biệt được ảnh hưởng của tính chất này lên tính chất khác Chính nhờ thí nghiệm Vật lí đã góp phần làm đơn giản hoá các hiện tượng, làm nổi bật những khía cạnh cần nghiên cứu của từng hiện tượng, từng quá trình giúp cho HS dễ quan sát, theo dõi và dễ tiếp thu bài

1.2.3 Thí nghiệm biểu diễn và những lưu ý trong dạy học sử dụng thí nghiệm biểu diễn

Dựa vào mục đích sử dụng thí nghiệm, thí nghiệm biểu diễn có thể phân các loại như sau:

 Thí nghiệm mở đầu: là những thí nghiệm được dùng để đặt vấn đề định hướng bài học

Thí nghiệm mở đầu đòi hỏi phải hết sức ngắn gọn và cho kết quả ngay

 Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng mới: được tiến hành trong khi nghiên cứu bài mới

Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng mới có thể là thí nghiệm khảo sát hay thí nghiệm kiểm chứng

 Thí nghiệm củng cố: là những thí nghiệm được dùng để củng cố bài học Cũng như thí

nghiệm mở đầu, thí nghiệm củng cố phải hết sức ngắn gọn và cho kết quả ngay

Những lưu ý trong dạy học sử dụng thí nghiệm biểu diễn:

 Thí nghiệm biểu diễn chỉ có thể phát huy tốt vai trò của nó trong giờ học khi nó xuất hiện đúng lúc trong tiến trình dạy học, đồng thời kết quả thí nghiệm phải được sử dụng cho mục đích dạy học một cách hợp lí, lôgic và không gượng ép

 Thí nghiệm biểu diễn phải ngắn gọn, hợp lí Để tránh ảnh hưởng đến tiến trình dạy học

 Thí nghiệm biểu diễn phải đủ sức thuyết phục Trước hết thí nghiệm biểu diễn phải thành công ngay, có như vậy HS mới tin tưởng, thí nghiệm mới có sức thuyết phục đối với HS Ngoài ra, cần phải chú ý rằng từ kết quả của thí nghiệm, lập luận đi đến kết luận phải lôgic

và tự nhiên, không miễn cưỡng và gượng ép, không bắt HS phải công nhận Cần phải giải thích cho HS nguyên nhân khách quan và chủ quan của những sai số trong kết quả thí nghiệm

 Thí nghiệm biểu diễn phải bố trí thích hợp để cả lớp quan sát, đồng thời hướng HS tập trung chú ý vào những chi tiết chính, quan trọng Muốn vậy, GV cần chú ý từ khâu lựa chọn đến khâu bố trí, sắp xếp dụng cụ thí nghiệm sao cho hợp lí Có thể sử dụng các phương tiện

kĩ thuật để tăng mức độ trực quan như: Camera, đèn chiếu, máy chiếu, máy vi tính, để hỗ trợ

 Thí nghiệm biểu diễn phải đảm bảo an toàn, tránh gây cho HS cảm giác lo sự mỗi khi tiến hành thí nghiệm Trong khi tiến hành thí nghiệm biễu diễn không được để thí nghiệm gây ảnh hưởng đến sức khỏe của HS

1.3 Tìm hiểu cấu tạo và khảo sát tính năng của bộ thí nghiệm cảm biến có tương tác

với máy tính

1.3.1 Giới thiệu

Bộ thí nghiệm cảm biến tương tác với máy tính (hình 1.1) nhằm phục vụ hoạt động dạy học thực nghiệm về các định luật trong chương “Chất khí”, Vật lí 10, ban cơ bản được các Thầy trong tổ Vật lí Đại cương, khoa Vật lí, trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh nghiên cứu và tự chế tạo

Hình 1.1 Bộ thí nghiệm cảm biến tương tác với máy tính

Bộ thí nghiệm cảm biến tương tác với máy tính sử dụng vi điều khiển PIC16F877A, cảm biến áp suất và nhiệt độ với sai số tương đối nhỏ hơn 2%, cùng với cơ cấu truyền lực có thể tạo ra một lực tối đa 80 N và hệ thống ghi nhận thể tích bằng bộ đếm xung quang học có

độ chính xác nhỏ hơn 0,1 ml Kết quả có thể thu nhận đồng thời ba thông số trạng thái của khối khí cần nghiên cứu một cách liên tục, tự động thông qua chương trình giao tiếp đơn giản trên máy tính cá nhân và các kết quả này phù hợp các định luật thực nghiệm đã biết Với thiết kế nhỏ gọn được đặt trên một đế nhựa kích thước 31 cm 15 cm, bộ ghép nối điện tử kích thước 15 cm 14 cm, và giao diện tương tác đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được đầy đủ các tính năng ghi nhận, xử lý, biểu thị và lưu trữ kết quả đo đạc; bộ thí nghiệm này sẽ làm đơn giản hoá các thao tác lắp đặt, tiến hành và hiển thị dữ liệu đo đạc

 Mạch điện tử gồm:

Vi điều khiển PIC16F877A kết hợp với phần mềm CCS Compiler tạo thành bộ xử lí trung tâm nhận các lệnh điều khiển từ người sử dụng để điều khiển động cơ hoạt động theo các chế độ phù hợp

 Giao diện giao tiếp trên máy tính:

Hình 1.3 Giao diện tương tác của bộ thí nghiệm cảm biến trên máy tính

Viết bằng phần mềm Visual Studio 2015 Professional trên nền tảng Visual Basic giúp người sử dụng có thể thực hiện thí nghiệm bằng các thao tác thông qua nút lệnh trên giao diện máy tính và kết quả thu được từ thí nghiệm hiển thị trên màn hình

1.3.3 Kết quả

Nhằm kiểm tra độ ổn định và chính xác của bộ thí nghiệm cảm biến tương tác với máy tính, chúng tôi tiến hành thí nghiệm các định luật trong chương “Chất khí”, Vật lí 10, ban cơ bản Các thí nghiệm được tiến hành nhiều lần, đối chiếu, so sánh kết quả giữa các lần thực hiện thí nghiệm, dưới đây là một số kết quả thực hiện được:

 Quá trình đẳng nhiệt

Thực hiện quá trình biến đổi trạng thái đẳng nhiệt với khối không khí xác định có áp suất ban đầu 52,03 KPa và có thể tích là 20,45 ml tại nhiệt độ 308 K Các thông số trạng thái được ghi nhận với tốc độ 1 dữ liệu trên giây và kết quả của quá trình được thể hiện như hình 1.4

Hình 1.4 Kết quả thực nghiệm quá trình biến đổi đẳng nhiệt của khối không khí

Chọn ngẫu nhiên 10 số liệu từ kết quả thí nghiệm, sau khi xử lí số liệu và sai số tỉ đối Thu được kết quả sau

Kết quả thu được từ thí nghiệm cho thấy, đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa áp suất và

thể tích trong quá trình đẳng nhiệt là đường cong, tích pV được xem là không đổi (δ <5%)

Do đó, đường đẳng nhiệt là đường cong hy-pe-bol, nghiệm đúng dạng của định luật Mariotte

Boyle-Để thu được kết quả chính xác trong quá trình làm thí nghiệm, cần lưu ý:

 Trước khi làm thí nghiệm phải đổ nước vào trong buồng chứa, ngập xi lanh Bởi vì, nếu không có nước trong buồng chứa, hai đèn bật lên sẽ có nhiệt độ rất cao, gây cháy đèn

 Kiểm tra áp suất ban đầu và nhiệt độ ban đầu của khối khí bằng cách rút cảm biến áp suất khỏi đầu hở của xi lanh sau đó gắn lại như cũ, lúc này áp suất của khối khí bên trong xi lanh

và không khí bên ngoài cân bằng nhau (khoảng 101 KPa) và nhiệt độ của khối khí ban đầu

sẽ bằng nhiệt độ trong phòng làm thí nghiệm

 Kiểm tra cảm biến áp suất có được gắn chặt vào đầu hở của xi lanh hay không bằng cách quan sát số đo áp suất trên màn hình máy tính, nếu áp suất ổn định và thay đổi rất ít trong một khoảng thời gian đủ lâu thì khối khí đang xét là xác định

 Khi nhiệt độ của nước trong buồng chứa cân bằng với nhiệt độ của khối khí trong xi lanh thì nhiệt độ của khối khí này chính là nhiệt độ của nước

 Phải thiết lập thể tích ban đầu V0 để tránh thu được kết quả không chính xác Vì thể tích của khối khí được xét không lớn, độ dịch chuyển thể tích khoảng 20 ml nên để có được nhiều số liệu và tăng tính chính xác, nên thiết lập V0 = 6 ml nếu muốn thực hiện quá trình giãn đẳng nhiệt và V0 = 26 ml nếu muốn thực hiện quá trình nén đẳng nhiệt

 Khi chương trình đã chạy, đợi một vài giây để hệ hoạt động ổn định

 Quá trình đẳng tích

Thực hiện lần lượt quá trình biến đổi đẳng tích với khối không khí ở thể tích 12 ml và

áp suất ban đầu tương ứng là 101,16 KPa tại nhiệt độ 305 K Các thông số trạng thái được ghi nhận với tốc độ 1 dữ liệu trên giây và kết quả của quá trình được thể hiện như hình 1.5

Hình 1.5 Kết quả thực nghiệm quá trình biến đổi đẳng tích của khối không khí

Chọn ngẫu nhiên 10 số liệu từ kết quả thí nghiệm, sau khi xử lí số liệu và sai số tỉ đối Thu được kết quả sau:

Kết quả thu được từ thí nghiệm cho thấy, đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng tích là đường gần giống đường thẳng, tỉ số p/T được xem là không đổi ( <5%) Do đó, đường đẳng tích này là đường thẳng nếu kéo dài sẽ đi qua gốc tọa độ, nghiệm đúng dạng của định luật Charles Nguyên nhân đường đẳng tích không hoàn toàn là đường thẳng vì khối không khí đang xét không phải là khí lí tưởng

Để thu được kết quả chính xác trong quá trình làm thí nghiệm, cần lưu ý:

 Có thể thực hiện thí nghiệm đẳng tích theo hướng thay đổi nhiệt độ của khối khí (tăng nhiệt độ) bằng cách cho nước lạnh vào buồng chứa, sau đó chọn nhiệt độ cuối quá trình muốn thực hiện (nhiệt độ phải cao hơn so với nhiệt độ ban đầu của khối khí, nước có thể nóng lên tối đa 650C) Khi thiết lập chương trình xong và nhấn nút OK thì hai bóng đèn sẽ

tự động bật lên, đun nóng nước trong buồng chứa tới nhiệt độ đã thiết lập từ trước để tiến hành ghi nhận sự thay đổi của áp suất theo nhiệt độ và sẽ tự tắt nếu đạt được nhiệt độ bằng nhiệt độ thiết lập Tuy nhiên, quá trình đun nóng nước tốn khá nhiều thời gian (vài chục phút) nên không phù hợp trong phạm vi tiết học mà phù hợp cho thí nghiệm ngoài giờ học

 Trong quá trình nước lạnh dẫn từ bình chứa xuống buồng chứa nước nóng thì cần điều chỉnh sao cho lượng nước truyền xuống buồng chứa bằng với lượng nước thoát ra khỏi buồng chứa nhằm đảm bảo nước vẫn ngập xi lanh, nhiệt độ bên trong khối khí là bằng nhau tại mỗi nơi

 Chỉ đổ nước nóng tối đa là 800C vào buồng chứa nước để tránh làm giảm tuổi thọ các thiết bị trong phần cơ học (nứt buồng chứa do thay đổi nhiệt độ đột ngột, chảy keo dán, )

 Khi sử dụng nước nóng, cần cẩn thận an toàn bằng cách rót nước từ từ

 Quá trình đẳng áp

Thực hiện quá trình biến đổi đẳng áp với khối không khí ở áp suất 101,42 KPa Các thông số trạng thái được ghi nhận với tốc độ 1 dữ liệu trên giây và kết quả của các quá trình được thể hiện như hình 1.6

Hình 1.6 Kết quả thực nghiệm quá trình biến đổi đẳng áp của khối không khí

Chọn ngẫu nhiên 10 số liệu từ kết quả thí nghiệm, sau khi xử lí số liệu và sai số tỉ đối Thu được kết quả sau:

Kết quả của thí nghiệm phản ánh đúng dạng quan hệ tuyến tính giữa thể tích và nhiệt

độ tuyệt đối của khối khí trong quá trình đẳng áp, tỉ số V/T được xem là không đổi (δ <5%)

Mặc dù vậy, đường đẳng áp vẫn chưa thực sự thẳng và có đường kéo dài bị lệch so với gốc tọa độ

Để thu được kết quả chính xác trong quá trình làm thí nghiệm, cần lưu ý:

 Tiến hành với khoảng thay đổi nhiệt độ rộng hơn và với số mol khí nhiều hơn

 Có thể thực hiện thí nghiệm đẳng áp theo hướng thay đổi nhiệt độ của khối khí (tăng nhiệt độ) bằng cách cho nước lạnh vào buồng chứa, sau đó chọn nhiệt độ cuối quá trình muốn thực hiện (nhiệt độ phải cao hơn so với nhiệt độ ban đầu của khối khí, nước có thể nóng lên tối đa 650C) Khi thiết lập chương trình xong và nhấn nút OK thì hai bóng đèn sẽ

tự động bật lên, đun nóng nước trong buồng chứa tới nhiệt độ đã thiết lập từ trước để tiến hành ghi nhận sự thay đổi của thể tích theo nhiệt độ và sẽ tự tắt nếu đạt được nhiệt độ bằng nhiệt độ thiết lập Tuy nhiên, quá trình đun nóng nước tốn khá nhiều thời gian (vài chục phút) nên không phù hợp trong phạm vi tiết học mà phù hợp cho thí nghiệm ngoài giờ học

 Trong quá trình nước lạnh dẫn từ bình chứa xuống buồng chứa nước nóng thì cần điều chỉnh sao cho lượng nước truyền xuống buồng chứa bằng với lượng nước thoát ra khỏi buồng chứa nhằm đảm bảo nước vẫn ngập xi lanh, nhiệt độ bên trong khối khí là bằng nhau tại mỗi nơi

 Chỉ đổ nước nóng tối đa là 800C vào buồng chứa nước để tránh làm giảm tuổi thọ các thiết bị trong phần cơ học (nứt buồng chứa do thay đổi nhiệt độ đột ngột, chảy keo dán, )

 Khi sử dụng nước nóng, cần cẩn thận an toàn bằng cách rót nước từ từ

1.3.4 Kết luận

Bộ thí nghiệm cảm biến có tương tác với máy tính có thể thực hiện được ba định luật thực nghiệm của chất khí, có cơ cấu điều khiển, ghi nhận thể tích của khối khí với sai số nhỏ hơn 0,1 ml và có thể thu nhận đồng thời một cách liên tục, tự động cả ba thông số trạng thái của khối khí cần nghiên cứu Bộ thí nghiệm rút ngắn thời gian chuẩn bị và đơn giản tối đa các thao tác tiến hành và thu nhận dữ liệu Mặc dù vẫn còn một số hạn chế nhỏ: còn sai số

và số mol của khí thực hiện chưa lớn Tuy nhiên, với phạm vi và yêu cầu giảng dạy trong trường THPT, GV có thể sử dụng bộ thí nghiệm này trong quá trình tổ chức hoạt động dạy học vì có nhiều thời gian hơn để hoàn thành các nội dung dạy học khác trong thời lượng giới hạn của một tiết học Ngoài ra, bộ thí nghiệm này có thể được dùng để HS thực hành, qua đó mục tiêu tăng cường hoạt động nhận thức tích cực, chủ động của HS trong học tập

1.4 Nghiên cứu cơ sở lí luận về tổ chức hoạt động nhận thức trong dạy học Vật lí theo hướng tích cực, chủ động của HS

1.4.1 Phát huy tính tích cực của HS trong học tập

Tính tích cực trong học tập

Theo I.U.C.Babanxki [6]: “Tích cực trong học tập là sự phản ánh vai trò tích cực của

cá nhân HS trong quá trình học, nhấn mạnh rằng HS là chủ thể của quá trình học chứ không phải là đối tượng thụ động Tính tích cực của HS không chỉ tập trung vào việc ghi chép, ghi nhớ đơn giản hay thể hiện sự chú ý mà còn hướng dẫn HS tự lĩnh hội tri thức, tự nghiên cứu, tự rút ra kết luận và tự khái quát sao cho dễ hiểu nhằm tiếp thu kiến thức mới” Theo I.F.Kharlamop [7]: “Tính tích cực trong học tập là hoàn thành một cách chủ động, tự giác, có nghị lực, có mục đích rõ rệt, có sáng kiến và đầy hào hứng bằng những hành động trí óc và tay chân nhằm nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo, vận dụng chúng vào học tập và thực tiễn của HS Đây là trạng thái hoạt động của HS đặc trưng bởi khát vọng học tập – huy động trí tuệ và nghị lực trong quá trình nắm vững kiến thức”

Ta có thể hiểu rằng: Tính tích cực trong học tập là tính tích cực nhận thức, biểu hiện sự cố gắng cao về nhiều mặt trong hoạt động học tập Đặc trưng ở khát vọng hiểu biết, cố gắng trí lực và có nghị lực cao trong quá trình chiếm lĩnh tri thức

Tính tích cực nhận thức trong hoạt động học tập liên quan trước hết với động cơ học tập Động cơ đúng tạo ra hứng thú Hứng thú là tiền đề của tự giác Hứng thú và tự giác là hai yếu tố tạo nên tính tích cực Tính tích cực sản sinh nếp tư duy độc lập Suy nghĩ độc lập

là mầm mống của sáng tạo Ngược lại, phong cách học tập tích cực, chủ động sẽ phát triển

tự giác, hứng thú, bồi dưỡng động cơ học tập

Những biểu hiện của tính tích cực

 Hăng hái trả lời các câu hỏi của GV

 Xung phong bổ sung các câu trả lời của bạn

 Thích phát biểu ý kiến của mình trước một vấn đề

 Hay nêu thắc mắc, đòi hỏi được giải thích cặn kẽ những vấn đề chưa đủ rõ

 Chủ động vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để nhận thức vấn đề mới

 Tập trung chú ý vào vấn đề đang học

 Kiên trì hoàn thành các bài tập, không nản chí trước những tình huống khó khăn

 Sử dụng linh hoạt các phương pháp dạy học: nêu vấn đề, thí nghiệm, thực hành, so sánh,

 Sử dụng các hình thức tổ chức dạy học khác nhau: cá nhân, dạy học theo nhóm, tập thể,

tổ chức tham quan, làm thí nghiệm, thực hành trong phòng thí nghiệm…tránh sự nhàm chán cho HS

 Tổ chức cho HS luyện tập, vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong các tình huống mới

 Thường xuyên kiểm tra, đánh giá, khen thưởng và kỉ luật kịp thời, đúng mức đối với từng

vào trong những tình huống khác nhau Chủ động tìm tòi, học hỏi thêm những kiến thức mới chưa được học trên trường, lớp nhằm trau dồi, mở mang vốn hiểu biết

Một số biện pháp nhằm phát huy tính chủ động

Các biện pháp giúp HS chủ động trong học tập:

 Yêu cầu HS chuẩn bị bài trước, đánh dấu những kiến thức chưa rõ, chuẩn bị sổ tay học tập để ghi chép những phần mở rộng cần thiết cho mình

 Tạo điều kiện để HS đặt câu hỏi cho những điều chưa rõ về kiến thức liên quan bằng cách

GV dành 5–10 phút trước hoặc sau bài học để trả lời những câu hỏi của HS, đối với những

em còn rụt rè có thể cho HS viết câu hỏi ra giấy

 Cho HS thảo luận nhóm, trình bày suy nghĩ của mình về các vấn đề, tình huống thực tế

có thể xảy ra tạo điều kiện cho HS tự mình thu thập kiến thức Ngoài ra, HS còn học cách đặt câu hỏi, tự đưa cách diễn giải và các ý tưởng, để làm rõ và tiếp thu ý kiến của người khác Các kỹ năng này giúp HS có khả năng tư duy, linh hoạt trong mọi tình huống Tuy nhiên, GV cần lưu ý đảm bảo đủ thời gian cho HS suy nghĩ để nắm bắt vấn đề trên nhiều khía cạnh Can thiệp đúng lúc nếu HS có chiều hướng đi quá xa trọng tâm hoặc cung cấp thông tin về những điều HS chưa rõ

Tích cực, chủ động là những yếu tố không thể thiếu trong học tập Khi HS tích cực trong học tập, thì cũng hình thành tính chủ động học tập Tinh thần chủ động, tích cực học tập giúp HS có kết quả học tốt hơn và giảm bớt căng thẳng

1.5 Kết luận chương 1

Trong chương này, chúng tôi đã thực hiện nghiên cứu một số nội dung như sau:

 Nghiên cứu lí luận về dạy học thí nghiệm Vật lí ở trường THPT và lí luận về phát huy tính tích cực, chủ động của HS trong giờ học Trên cơ sở của các lí luận này, chúng tôi vận dụng xây dựng tiến trình dạy học phù hợp ở chương 2

 Tìm hiểu về cấu tạo và khảo sát tính năng của bộ thí nghiệm cảm biến tương tác với máy tính để tận dụng tối đa những ưu điểm của bộ thí nghiệm trong quá trình dạy học một số nội dung chương “Chất khí” ở trường THPT

THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CỦA MỘT SỐ BÀI TRONG CHƯƠNG “CHẤT KHÍ”, VẬT LÍ 10, BAN CƠ BẢN

Trong chương này, tôi sẽ trình bày 2 phần gồm: Nghiên cứu nội dung một số bài trong chương “Chất khí” để biết được cấu trúc, mục tiêu chuẩn kiến thức, kĩ năng, định hướng phát triển năng lực và những vấn đề cần lưu ý Từ đó, thiết kế tiến trình dạy học cụ thể cho: bài 29: Quá trình đẳng nhiệt Định luật Boyle-Mariotte, bài 30: Quá trình đẳng tích Định luật Charles và bài 31: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng (Tiết 2)

2.1 Nghiên cứu nội dung một số bài trong chương “Chất khí”, Vật lí 10, ban cơ bản

2.1.1 Cấu trúc nội dung chương “Chất khí”

Theo phân phối chương trình THPT, Vật lí 10, ban cơ bản thì chương “Chất khí” gồm

4 bài, trong đó có 5 tiết lí thuyết, 2 tiết bài tập và 1 tiết kiểm tra Nội dung cụ thể của từng tiết được biểu thị qua bảng 2.1 sau đây

Chương “Chất khí”, Vật lí 10, ban cơ bản

Cấu tạo chất Thuyết động học phân tử

 Định nghĩa của khí lí tưởng. 

Quá trình đẳng nhiệt Định luật

tọa độ khác. 

Quá trình đẳng tích Định luật Charles 1  Quá trình đẳng tích

 Định luật Charles

 Đường đẳng tích trong hệ tọa

độ (pT) và đường biểu diễn quá trình đẳng tích trong các hệ tọa độ khác. 

Phương trình trạng thái của khí lí

 Liên hệ giữa thể tích và nhiệt

độ tuyệt đối trong quá trình đẳng

áp

 Đường đẳng áp trong hệ tọa

độ (VT) và đường biểu diễn quá trình đẳng áp trong các hệ tọa độ khác

 “Độ không tuyệt đối”. 

Bảng 2.1 Phân phối tiết dạy và nội dung cụ thể của từng bài

Để thể hiện mối liên kết của các nội dung kiến thức trong chương “Chất khí”, ta có sơ

đồ 2.1

Sơ đồ 2.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Chất khí”

Từ sơ đồ, nội dung nghiên cứu đầu tiên của chương “Chất khí” là về khái niệm khí lí tưởng, từ đó đưa ra thuyết động học phân tử Xuyên suốt trong chương này, đối tượng được xét là khí lí tưởng, được đặc trưng bởi ba thông số trạng thái: áp suất p, thể tích V và nhiệt

độ tuyệt đối T Trong quá trình biến đổi của khối khí lí tưởng xác định, nếu một thông số được giữ không đổi, bằng con đường thực nghiệm, sẽ tìm ra được mối liên hệ giữa hai thông

số còn lại Từ đó, xây dựng nên ba định luật về chất khí Đồng thời, theo con đường suy luận lí thuyết, từ hai trong ba định luật chất khí sẽ xây dựng được phương trình trạng thái của khí lí tưởng xét cho trường hợp một khối khí lí tưởng xác định chuyển trạng thái mà trong đó cả 3 thông số trạng thái cùng thay đổi Mặt khác, từ phương trình trạng thái của khí

lí tưởng, cũng tìm lại được ba định luật về chất khí

Ba định luật

về chất khí

Định luật Mariotte (T được giữ không đổi) pV= hằng số Định luật Charles (V được giữ không đổi)

= hằng số

Định luật về quá trình đẳng áp (p được giữ không đổi) = hằng số

Phương trình trạng thái của khí lí tưởng

.

= hằng số

Nội dung nghiên cứu để tìm ra các định luật “Chất khí”, Vật lí 10, ban cơ bản được thể hiện qua sơ đồ 2.2

Sơ đồ 2.2 Cấu trúc các nội dung định luật chất khí, Vật lí 10, ban cơ bản

2.1.2 Mục tiêu chuẩn kiến thức, kĩ năng trong chương “Chất khí”

 Nêu được thế nào là quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích và đẳng áp

 Phát biểu được 3 định luật Boyle-Mariotte, Charles và định luật về quá trình đẳng áp, từ

đó suy ra phương trình trạng thái của khí lí tưởng

 Phát biểu được khái niệm đường đẳng nhiệt, đường đẳng tích và đường đẳng áp

Kĩ năng:

 Tiến hành thí nghiệm, phân tích kết quả từ đó rút ra các định luật

 Vận dụng định luật giải thích các hiện tượng trong tự nhiên và giải các bài toán liên quan

Định luật Charles p/T= hằng số

QT Đẳng tích

QT Đẳng nhiệt

QT Đẳng áp

Định luật Boyle-Mariotte pV= hằng số

Định luật về

QT đẳng áp V/T= hằng số

PT Trạng thái khí

lí tưởng pV/T= hằng số

T= hằng

số

V= hằng số

p= hằng

số

 Vận dụng được kiến thức toán học vẽ đồ thị biểu diễn đường đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng

áp trong các hệ tọa độ

 Biết thiết kế các thí nghiệm khác để kiểm tra các định luật

Thái độ:

 Tích cực, tự giác và hợp tác trong học tập, làm việc theo nhóm và trình bày bằng báo cáo

 Có thái độ khách quan, kiên nhẫn khi theo dõi, tiến hành và xử lí số liệu thí nghiệm

 Có tinh thần hợp tác, hỗ trợ lẫn nhau trong học tập

Định hướng phát triển năng lực:

 Nêu và giải thích được các hiện tượng trong thực tế bằng cách vận dụng các định luật đã học, từ đó hình thành năng lực giải quyết vấn đề trong đời sống hàng ngày

 Hình thành cho HS tư duy phản biện trước một vấn đề cụ thể, năng lực tự học, năng lực giao tiếp, hợp tác làm việc nhóm

2.1.3 Những vấn đề cần lưu ý trong dạy một số bài của chương “Chất khí”

 Khí lí tưởng và khí thực: Phân biệt khí lí tưởng là khí không tồn tại trong thực tế, khí thực là khí có thực, tồn tại xung quanh chúng ta (oxi, nitơ, cacbonic, ) Các định luật về chất khí chỉ đúng với khí lí tưởng, tuy nhiên trong quá trình làm thí nghiệm để tìm ra các định luật này, đối tượng được xét là khối không khí thực Cần nhấn mạnh rõ cho HS biết, khi không yêu cầu độ chính xác cao, khối không khí thực này được xem gần như là khí lí tưởng Do vậy, các định luật về chất khí được áp dụng gần đúng với khối không khí thực Đồng thời, trong quá trình làm thí nghiệm, ngoài nguyên nhân sai số từ dụng cụ ra, còn có nguyên nhân khác là khối không khí không hoàn toàn là khí lí tưởng

 Phân tích đồ thị để HS làm quen với việc sử dụng đồ thị từ đó biết được ý nghĩa, mối liên

hệ giữa các đại lượng vật lí từ đồ thị Cụ thể:

 Khi vẽ đồ thị trong các hệ trục tọa độ (pV), (VT), (pT) thì không có phầm âm, vì các đại lượng áp suất, nhiệt độ tuyệt đối, thể tích luôn dương Tránh thói quen đã hình thành khi học môn Toán học trong vẽ đồ thị là trục tọa độ có phần âm và dương

 Khi vẽ đường đẳng nhiệt trong hệ tọa độ (pV), đường đẳng nhiệt là đường hy-pe-bol Do

đó, đường này không cắt hai trục tọa độ mà chỉ tiệm cận Đường biểu diễn quá trình đẳng tích và đẳng áp trong các hệ trục tọa độ là đường nét đứt khi gần đến trục tọa độ

 Khi củng cố các bài học, yêu cầu HS dùng các kiến thức về đẳng quá trình để giải thích

đồ thị bằng nhiều cách khác nhau Mục đích nhằm củng cố kiến thức về các đẳng quá trình

đã học đồng thời tập cho HS vận dụng kiến thức đã học vào giải thích một vấn đề theo nhiều cách

 Tăng cường sử dụng các thí nghiệm để tăng tính thuyết phục đồng thời làm giờ học sinh động hơn vì đối tượng đang xét là chất khí không thể nhìn thấy bằng mắt thường, rất khó để tưởng tượng

 Tăng cường giải thích các hiện tượng có trong thực tế về “Chất khí”

2.2 Thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng bộ thí nghiệm cảm biến tương tác với máy tính

Nhằm mục đích phát huy tính tích cực, chủ động của HS, chúng tôi tiến hành thiết kế tiến trình dạy học sử dụng bộ thí nghiệm cảm biến có tương tác với máy tính trong 3 bài: bài 29: Quá trình đẳng nhiệt Định luật Boyle-Mariotte, bài 30: Quá trình đẳng tích Định luật Charles và bài 31: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng (tiết 2) theo 2 trình tự sau: 

 Sơ đồ tiến trình xây dựng

 Tiến trình dạy học ứng với từng đơn vị kiến thức trong bài theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động của HS

2.2.1 Bài 29: Quá trình đẳng nhiệt Định luật Boyle-Mariotte

 Mục tiêu bài học

Kiến thức:

 HS biết được trạng thái của một lượng khí được xác định bởi 3 thông số trạng thái: áp suất p, thể tích V và nhiệt độ tuyệt đối T

 Nhận biết được trạng thái và quá trình

 HS rút ra được kiến thức cần xây dựng thông qua hoạt động nhóm

 Phân tích các dữ liệu thực nghiệm để xây dựng định luật Boyle-Mariotte

 Phát biểu và viết được biểu thức định luật

 Biết được đồ thị đường đẳng nhiệt trong hệ tọa độ (pV) là đường hy-pe-bol

Kĩ năng

 Tiến hành thí nghiệm, xử lí số liệu, phân tích kết quả từ đó rút ra định luật Mariotte

Boyle- Vận dụng định luật giải thích các hiện tượng trong tự nhiên và giải các bài toán liên quan

 Vận dụng giải thích định luật từ đồ thị đường đẳng nhiệt

Thái độ

 Tích cực, tự giác và hợp tác trong học tập

 Có thái độ khách quan, kiên nhẫn khi theo dõi và tiến hành thí nghiệm

Định hướng phát triển năng lực

 Giải thích được các hiện tượng trong thực tế bằng cách vận dụng định luật đã học, từ đó hình thành năng lực giải quyết vấn đề trong đời sống hàng ngày

 Hình thành cho học sinh tư duy phản biện trước một vấn đề cụ thể, năng lực tự học, năng lực giao tiếp, hợp tác làm việc nhóm

 Phiếu học tập

Học sinh

 Ôn lại bài 28: Cấu tạo chất Thuyết động học phân tử

 Các dụng cụ học tập cần thiết: bút chì, thước kẻ, máy tính

 Câu hỏi đề xuất và kết luận tương ứng

Câu 1: Trong quá trình biến đổi trạng thái của một khối khí xác định, nếu giữ nhiệt độ

tuyệt đối T không đổi thì có mối liên hệ nào giữa áp suất p và thể tích V hay không? Hãy

mô tả mối liên hệ đó bằng công thức toán học?

Kết luận 1: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ

nghịch với thể tích

Biểu thức:

Câu 2: Mối liên hệ này được biểu diễn dưới dạng đồ thị như thế nào?

Kết luận 2: Trong hệ tọa độ (pV), đường đẳng nhiệt là đường hy-pe-bol

 Tổ chức hoạt động dạy học

 Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức

Theo sơ đồ 2.2 Cấu trúc các nội dung định luật chất khí, Vật lí 10, ban cơ bản

 Tiến trình dạy học ứng với từng đơn vị kiến thức trong bài theo hướng phát

huy tính tích cực, chủ động của HS

Thời gian dạy bài học: 90 phút (2 tiết)

Hoạt động 1: Ổn định lớp, kiểm tra bài cũ và vào bài mới (10 phút)

 Kiểm tra bài cũ: Một em hãy cho biết

p

TV0

pV = hằng số

 Nội dung của thuyết động học phân tử chất khí?

Trả lời: HS trả lời được nội dung của thuyết động học phân tử

 Khái niệm khí lí tưởng?

Trả lời: HS nêu được khái niệm của khí lí tưởng

 Vào bài mới: HS nắm bắt được vấn đề cần tìm hiểu trong bài mới

Hoạt động 2 Tìm hiểu trạng thái của một lượng khí xác định (5 phút)

 Thông báo cho HS đối tượng khảo sát trong chương này là khối không khí xác định có những tính chất gần giống với khí lí tưởng

 Cho HS quan sát thí nghiệm hình 2.1 và GV giảng giải để rút ra kết luận: Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng 3 thông số trạng thái: thể tích V, áp suất p và nhiệt độ tuyệt đối T

Hình 2.1 Dụng cụ thí nghiệm Hoạt động 3 Tìm hiểu quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định

và khái niệm đẳng quá trình (10 phút)

 Tìm hiểu quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định

Từ bộ thí nghiệm hình 2.1 HS quan sát, GV đặt câu hỏi:

 Để thay đổi trạng thái của khối khí thì cần thay đổi những thông số nào?

Trả lời: Thay đổi áp suất, thể tích và nhiệt độ của khối khí

 Để thay đổi thông số nhiệt độ khối khí của quả cầu bên trái, có thể thực hiện bằng cách nào? (Cách có thể thực hiện được ngay trên lớp, không sử dụng thêm bất cứ dụng cụ thí nghiệm khác)

Trả lời: Dùng tay áp vào quả cầu bên trái. 

 Cho HS dự đoán hiện tượng khi áp tay lên quả cầu bên trái

Trả lời: Chất lỏng ở quả cầu bên trái chuyển qua quả cầu bên phải hoặc chất lỏng ở

quả cầu bên phải chuyển qua quả cầu bên trái

Tiến hành thí nghiệm: áp tay lên quả cầu bên trái cho HS quan sát hiện tượng và đặt câu hỏi:

 Tại sao chất lỏng lại chuyển từ quả cầu trái qua quả cầu phải mà không phải là ngược lại?

Trả lời: Khi áp suất chất khí tăng do nhiệt độ tăng, áp lực tác dụng lên thành bình lớn

Do đó, thể tích của khí tăng lên, chất lỏng dịch chuyển qua quả cầu phải

Nhận xét, đưa ra khái niệm và rút ra lưu ý cho HS:

 Khái niệm: Vậy quá trình biến đổi của khối khí từ trạng thái (1) sang trạng thái (2) được gọi là quá trình biến đổi trạng thái Khái quát hóa, ta có quá trình biến đổi từ trạng thái đầu sang trạng thái tiếp theo được gọi là quá trình biến đổi trạng thái

 Lưu ý: Lượng khí có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác bằng các quá trình biến đổi trạng thái Tuy nhiên, quá trình biến đổi này là của một khối khí xác định duy nhất

 Tìm hiểu khái niệm đẳng quá trình

Thông báo khái niệm cho HS: Quá trình biến đổi trạng thái của một khối khí xác định trong đó có một thông số trạng thái được giữ nguyên thì quá trình biến đổi này được gọi là đẳng quá trình

Hoạt động 4 Tìm hiểu khái niệm quá trình đẳng nhiệt (5 phút)

Dẫn dắt từ khái niệm đẳng quá trình và gợi ý cho HS suy nghĩ để đưa ra khái niệm: Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi của một lượng khí xác định trong đó nhiệt độ được giữ không đổi

Hoạt động 5 Thí nghiệm để tìm định luật Boyle-Mariotte

a) Giới thiệu bộ thí nghiệm cảm biến có tương tác với máy tính để khảo sát các định luật trong chương “Chất khí”, Vật lí 10, ban cơ bản (15 phút)

HS biết được mục đích, cấu tạo, cách tiến hành và những lưu ý khi sử dụng của bộ thí nghiệm cảm biến tương tác với máy tính

b) Tiến hành thí nghiệm (20 phút)

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

 Phát phiếu học tập cho lớp

 Thông báo mục đích thí nghiệm: Khảo sát sự

thay đổi áp suất của chất khí theo thể tích khi

nhiệt độ được giữ không đối

 Đối tượng thí nghiệm: Khối không khí xác

định chứa trong xi lanh

 Dụng cụ thí nghiệm: Bộ thí nghiệm cảm biến

tương tác với máy tính, bình nước lạnh, ổ cắm

điện di động.  

 Thông báo: Chia lớp thành 2 nhóm

 Nhóm thực nghiệm: tiến hành làm thí

nghiệm, lấy số liệu trên màn hình máy tính,

tiến hành xử lí kết quả như chỉ dẫn trong phiếu

học tập và viết lại trên bảng con

 Nhóm lí thuyết: trả lời câu hỏi trong phiếu

học tập và viết vào bảng con

 Sau khi hết thời gian, đại diện 2 nhóm sẽ

trình bày kết quả thu hoạch được Mỗi nhóm có

4 phút để trình bày

 Hết thời gian hoạt động nhóm, GV cho học

sinh lên báo cáo

 Nhận xét, góp ý và rút ra kết luận cho HS. 

 Nhận phiếu học tập

 Lắng nghe

 Lắng nghe sự hướng dẫn của GV

 Nhận nhiệm vụ: tiến hành thí nghiệm đối với nhóm thực nghiệm và trả lời câu hỏi trong phiếu học tập đối với nhóm lí thuyết

 Đại diện hai nhóm lên báo cáo

 Lắng nghe và ghi chép nội dung định luật vào tập

Hoạt động 6 Tìm hiểu đường đẳng nhiệt (10 phút)

 Thông báo cho HS khái niệm đường đẳng nhiệt: đường đẳng nhiệt là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi

 Cho HS quan sát đường đẳng nhiệt trong hệ tọa (pV) và nhận xét dạng của đường đẳng nhiệt, tìm hiểu được nguyên nhân sai lệch so với lí thuyết

 Lưu ý cho HS về cách vẽ đồ thị và đường đẳng nhiệt là đường biểu diễn chỉ trong tọa độ (pV), còn trong tọa độ khác được gọi là đường biểu diễn quá trình đẳng nhiệt

Hoạt động 7 Vận dụng (10 phút)

HS vận dụng kiến thức đã học để trả lời câu hỏi:

 Tại sao khi bơm xe, ta đẩy ống bơm xuống sâu thì cảm thấy nặng?

 Trong quá trình biến đổi đẳng nhiệt của một khối khí xác định, nếu thể tích lúc sau tăng 2

lần so với ban đầu thì áp suất lúc sau tăng hay giảm bao nhiêu lần so với ban đầu?

Hoạt động 8 Củng cố, dặn dò (5 phút)

 Nhắc lại toàn bộ nội dung bài học một cách ngắn gọn

 Nhắc HS về học thuộc lí thuyết của bài học, làm bài tập trong tài liệu

2.2.2 Bài 30: Quá trình đẳng tích Định luật Charles

 Mục tiêu bài học

Kiến thức

 Phát biểu khái niệm quá trình đẳng tích

 Phát biểu và viết biểu thức định luật Charles

 Nhận biết dạng đồ thị đường đẳng tích

Kĩ năng

 Xử lí số liệu thí nghiệm, rút ra nhận xét mối quan hệ giữa p và T khi thể tích không đổi

 Giải thích định luật bằng thuyết động học phân tử

 Vận dụng định luật giải thích các hiện tượng trong tự nhiên và giải các bài toán liên quan

Thái độ

 Tích cực, tự giác và hợp tác trong học tập

 Có thái độ khách quan, kiên nhẫn khi theo dõi thí nghiệm

Định hướng phát triển năng lực

 Giải thích được các hiện tượng trong thực tế bằng cách vận dụng các định luật đã học, từ

đó hình thành năng lực giải quyết vấn đề trong đời sống hàng ngày

 Hình thành cho học sinh tư duy phản biện trước một vấn đề cụ thể, năng lực tự học, năng lực giao tiếp, hợp tác làm việc nhóm

 Ôn lại bài 29: Quá trình đẳng nhiệt Định luật Boyle-Mariotte

 Các dụng cụ học tập cần thiết: bút chì, thước kẻ, máy tính

 Câu hỏi đề xuất và kết luận tương ứng

Câu 1: Trong quá trình biến đổi trạng thái của một khối khí xác định, nếu giữ thể tích

V không đổi thì có mối liên hệ nào giữa áp suất p và nhiệt độ tuyệt đối T hay không? Hãy

mô tả mối liên hệ đó bằng công thức toán học?

Kết luận 1: Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận

với nhiệt độ tuyết đối

Biểu thức:

Câu 2: Mối liên hệ này được biểu diễn dưới dạng đồ thị như thế nào?

= hằng số

Kết luận 2: Trong hệ tọa độ (pT), đường đẳng tích là đường thẳng có đường kéo dài

đi qua gốc tọa độ. 

 Tổ chức hoạt động dạy học

 Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức

Theo sơ đồ 2.2 Cấu trúc các nội dung định luật chất khí, Vật lí 10, ban cơ bản

 Tiến trình dạy học ứng với từng đơn vị kiến thức trong bài theo hướng phát

huy tính tích cực, chủ động của HS

Hoạt động 1 Ổn định lớp, kiểm tra bài cũ và vào bài mới (8 phút)

 Kiểm tra bài cũ: Một em hãy cho biết: 

 Khái niệm quá trình đẳng nhiệt?

Trả lời: HS trả lời được khái niệm quá trình đẳng nhiệt

 Phát biểu và viết biểu thức định luật Boyle-Mariotte?

Trả lời: HS trả lời và viết được biểu thức định luật Boyle-Mariotte

 Khái niệm đường đẳng nhiệt và trong hệ tọa độ (pV), đường đẳng nhiệt có dạng gì?

Trả lời: HS trả lời được khái niệm đường đẳng nhiệt và dạng đường đẳng nhiệt trong

hệ tọa độ (pV)

 Vào bài mới: HS nắm bắt được vấn đề cần tìm hiểu trong bài mới

Hoạt động 2 Tìm hiểu khái niệm quá trình đẳng tích (5 phút)

Cho HS nhắc lại khái niệm quá trình đẳng nhiệt, từ đó HS tự đưa ra khái niệm quá trình đẳng tích: Quá trình đẳng tích là quá trình biến đổi của một lượng khí xác định trong

đó thể tích được giữ không đổi

T(K)

p

V

0