(SKKN CHẤT 2020) bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh khi giải bài tập vật lý chương lư ợng tử ánh sáng vật lý lớp 12 (ban cơ bản)

LỜI GIỚI THIỆU

Việt Nam đang tiến vào giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa, mang lại nhiều cơ hội mới nhưng cũng đối mặt với không ít thách thức.

Nghị quyết của Hội nghị lần thứ tư, Ban chấp hành Trung ương Đảng khoá VII (01/1993) và Hội nghị lần thứ hai, Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khoá VI (12/1996) đã khẳng định giáo dục là quốc sách hàng đầu Luật giáo dục cùng các nghị quyết của Quốc hội và chỉ thị của Thủ tướng và Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo yêu cầu ngành giáo dục phải tiến hành đổi mới cơ bản và mạnh mẽ Mục tiêu là phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động và sáng tạo của học sinh, bồi dưỡng trí tuệ khoa học và năng lực sáng tạo cho thế hệ trẻ, những người sẽ gánh vác trách nhiệm xây dựng đất nước phát triển và vươn tới ngang tầm các quốc gia tiên tiến trong khu vực và trên thế giới.

Hiện nay, nghiên cứu đổi mới phương pháp dạy học ở trường phổ thông ngày càng được chú trọng nhằm phát triển năng lực sáng tạo, tư duy khoa học và khả năng tự tìm tòi của học sinh Giáo viên cần tập trung vào việc trang bị cho học sinh khả năng giải quyết vấn đề và thích ứng với thực tiễn cuộc sống cũng như sự phát triển của nền kinh tế tri thức Để đạt được những mục tiêu này, giáo viên cần trả lời các câu hỏi quan trọng liên quan đến phương pháp giảng dạy.

- Người học phải biết gì hoặc biết làm gì trước, trong và sau khi học?

- Thực tế người học biết gì?

- Cần dạy như thế nào?

Chức năng mới của giáo viên không còn là người có quyền lực áp đặt tri thức, mà là người hướng dẫn, tư vấn và tổ chức các tình huống học tập Điều này giúp học sinh chuyển từ việc chỉ học thuộc và làm theo mẫu sang việc tự hỏi, tự tìm tòi và giải quyết vấn đề.

Với vai trò là giáo viên, tôi nhận thấy rằng việc bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh thông qua hoạt động giải bài tập là rất quan trọng trong quá trình dạy học Tuy nhiên, công việc này đòi hỏi giáo viên phải liên tục tìm tòi và học hỏi để có thể thực hiện hiệu quả.

Nguyễn Văn Việt, PGĐ Trung tâm GDNN-GDTX Yên Lạc, nhấn mạnh rằng việc liên tục đổi mới và sáng tạo trong bài giảng và các bài tập hướng dẫn cho học sinh sẽ mang lại kết quả tích cực gấp nhiều lần.

Việc nghiên cứu đề tài “Bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh khi giải bài tập Vật lý chương Lượng tử ánh sáng lớp 12 (ban cơ bản)” là cần thiết nhằm nâng cao khả năng tư duy sáng tạo của học sinh trong quá trình học tập.

TÊN SÁNG KIẾN

Bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh khi giải bài tập Vật lý chươngLượng tử ánh sáng vật lý lớp 12 (ban cơ bản).

TÁC GIẢ SÁNG KIẾN

- Họ và tên: NGUYỄN VĂN VIỆT

- Địa chỉ: Trung tâm GDNN – GDTX Yên Lạc, Yên Lạc, Vĩnh Phúc

- Số điện thoại: 0987.817.717 E-mail: nvviet.vinhphuc@moet.edu.vn

CHỦ ĐẦU TƯ TẠO RA SÁNG KIẾN

Tác giả sáng kiến đồng thời là chủ đầu tư tạo ra sáng kiến.

LĨNH VỰC ÁP DỤNG SÁNG KIẾN

Công tác bồi dưỡng chuyên môn, đổi mới phương pháp dạy học môn Vật lý ở các Trung tâm GDTX, GDNN - GDTX.

NGÀY SÁNG KIẾN ĐƯỢC ÁP DỤNG LẦN ĐẦU TIÊN

- Thời gian áp dụng lần đầu tiên: năm học 2018 - 2019.

- Địa điểm: Trung tâm GDNN – GDTX Yên Lạc

CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC

Năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập

* Khái niệm về năng lực sáng tạo.

NLST (năng lực sáng tạo) của mỗi cá nhân thể hiện khả năng tạo ra giá trị mới về vật chất và tinh thần, tìm kiếm giải pháp, công cụ mới và áp dụng kiến thức đã có vào những tình huống mới Đối với học sinh, NLST trong học tập là năng lực giải quyết vấn đề để khám phá cái mới, phản ánh khuynh hướng, năng lực và kinh nghiệm cá nhân Mặc dù học sinh có thể sáng tạo ra những điều mới, nhưng thường những sáng tạo này chưa có giá trị xã hội Để phát huy sự sáng tạo, cá nhân cần phải ở trong môi trường phù hợp.

Nguyễn Văn Việt, PGĐ Trung tâm GDNN-GDTX Yên Lạc, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc giải quyết mâu thuẫn nhận thức hoặc hành động Ông cho rằng kết quả của quá trình này là đưa ra những phương án giải quyết sáng tạo, không chỉ mới mẻ đối với học sinh mà còn có giá trị đối với nghiên cứu khoa học.

NLST của học sinh trong học tập thể hiện khả năng khám phá cái mới, tìm ra những giải pháp sáng tạo và phát hiện những điều chưa được biết đến Điều này cho thấy năng lực của học sinh không bị giới hạn bởi những gì đã tồn tại, mà còn có khả năng tạo ra những ý tưởng và kiến thức mới mẻ, độc lập và sáng tạo.

Tác dụng của BTVL và mức độ bồi dưỡng NLST cho HS

1.2.1 Trong dạy học ở trường phổ thông BTVL có nhiều tác dụng như:

- Giúp cho việc ôn tập đào sâu, mở rộng kiến thức.

- BT có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới.

- Rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tế.

- Giải BT là một trong những hình thức làm việc tự lực cao của HS.

- Giải BTVL góp phần phát triển tư duy sáng tạo.

- Giải BTVL để kiểm tra, đánh giá mức độ nắm vững kiến thức của HS.

1.2.2 Các mức độ bồi dưỡng NLST cho HS thông qua hoạt động giải BTVL

- Mức độ 1: Vận dụng những cái đã biết để giải quyết các tình huống tương tự Mức độ này dành cho HS yếu và trung bình.

- Mức độ 2: Vận dụng những cái đã biết vào các tình huống có một số yếu tố mới Mức độ này dành cho HS trung bình và khá.

- Mức độ 3: Vận dụng linh hoạt và đề xuất vấn đề khác với những cái đã biết Mức độ này dành cho HS giỏi.

Các biện pháp bồi dưỡng NLST cho HS trong hoạt động dạy học

1.3.1 Xây dựng hệ thống BTVL

- Các BT cơ bản được dùng để luyện cho HS áp dụng được những kiến thức xác định để giải từng loại BT theo mẫu.

- Các BT nhằm rèn luyện TDST cho HS.

2 Các BT nhằm bồi dưỡng tính mềm dẻo của tư duy với các đặc trưng:

1.a/ Loại BT có nhiều cách giải:

1.b/ Loại BT có nội dung biến đổi:

2 Các BT nhằm bồi dưỡng tính linh hoạt của tư duy với các đặc trưng:

Người Thực hiện: Nguyễn Văn Việt – PGĐ Trung tâm GDNN-GDTX Yên Lạc 3 download by : skknchat@gmail.com

Loại này có nhiều đáp số:

2 Các BT nhằm bồi dưỡng tính độc đáo của tư duy với các đặc trưng: 3a/

Loại BT không theo mẫu:

3b/ Loại BTVL vui, nguỵ biên, câu đố:

Chiến lược tổng quát để giải BTVL.

- Bước 1: Nghiên cứu đề bài: Đọc kỹ đề bài, chuyển dịch ngôn ngữ trong

BT thành ngôn ngữ VL.

Bước 2 trong quá trình giải bài tập vật lý là lập kế hoạch giải quyết vấn đề Điều này bao gồm việc tìm ra mối liên hệ giữa những thông tin đã biết và những điều chưa biết Người học cần xác định bài toán đã cho liên quan đến hiện tượng vật lý nào, khái niệm vật lý nào cũng như định luật nào đang chi phối hiện tượng đó.

Bước 3 trong quá trình giải bài tập là thực hiện kế hoạch giải quyết, đây là giai đoạn quyết định chất lượng của việc giải bài Từ những mối liên hệ cơ bản đã xác định ở bước 2, cần tiếp tục phân tích và tính toán để tìm ra kết quả chính xác.

Bước 4 là quá trình kiểm tra, đánh giá và xác nhận kết quả học tập, đồng thời xây dựng sơ đồ định hướng để áp dụng cho các bài tập tương tự Đây là giai đoạn quan trọng giúp học sinh tự đánh giá và cải thiện hiệu quả học tập của mình.

VL của mình Để có thể xác nhận kết quả vừa tìm được cần kiểm tra đánh giá lại việc giải theo một hay một số cách sau:

+ Kiểm tra xem đã trả lời hết câu hỏi chưa, đã xét hết các trường hợp chưa.

+ Kiểm tra lại xem tính toán có đúng không.

+ Kiểm tra xem thứ nguyên xem có phù hợp không.

Đánh giá kết quả để xác định tính phù hợp với thực tế, từ đó thẩm định lại phương pháp giải bài toán, đánh giá đề bài và các số liệu mà đề bài cung cấp.

+ Kiểm tra bằng thực nghiệm xem có phù hợp không (nếu cầnn).

Giải bài toán theo cách khác để kiểm tra tính đúng đắn của kết quả, đồng thời khuyến khích người giải tư duy sáng tạo và tìm ra những bài toán tương tự nhưng phong phú và hữu ích hơn.

1.3.2 Sử dụng hệ thống BTVL

1.3.2.1 Hình thành kiến thức mới bằng giải BTVL.

BT đề xuất rằng việc xây dựng các bài tập dạy học không chỉ kích thích hứng thú của học sinh đối với tài liệu mới mà còn củng cố kiến thức đã học, đồng thời tạo ra mối liên hệ giữa kiến thức cũ và mới.

BT giúp giải quyết vấn đề nghiên cứu bằng cách hướng dẫn giáo viên và học sinh tìm ra lời giải Điều này đồng nghĩa với việc học sinh đã nắm vững kiến thức mới, từ đó nâng cao khả năng tự học và phát triển tư duy.

BT củng cố là dạng bài tập được giáo viên sử dụng vào cuối tiết học hoặc khi kết thúc mỗi phần của bài học Mục đích của BT củng cố là giúp học sinh củng cố kiến thức mới, đồng thời rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo và năng lực sáng tạo của các em.

1.3.2.2 Tổ chức các hoạt động sáng tạo gắn liền với xây dựng kiến thức mới thông qua hoạt động giải BTVL.

Kiến thức vật lý trong trường phổ thông là những kiến thức đã được xác nhận bởi nhân loại, nhưng vẫn còn mới mẻ đối với học sinh Tổ chức quá trình nhận thức vật lý theo chu trình sáng tạo sẽ hỗ trợ học sinh nhận diện rõ ràng hơn những lĩnh vực có thể áp dụng kiến thức đã có và những vấn đề cần tìm ra giải pháp mới.

Thông thường kiến thức mới gắn liền với những “thông báo” của GV với

HS thường tiếp nhận kiến thức từ kết quả thí nghiệm như một điều hiển nhiên, điều này dẫn đến việc bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho các em gặp nhiều khó khăn.

1.3.2.3 Luyện tập phỏng đoán, dự đoán về các dạng BT mới và xây dựng sơ đồ định hướng trong hoạt động giải BT.

Trong việc giải bài tập, việc luyện tập phỏng đoán và dự đoán là rất quan trọng Để luyện tập phỏng đoán một dạng bài tập mới, học sinh cần dựa vào trực giác và kinh nghiệm từ các bài tập đã giải trước đó Có thể áp dụng các phương pháp như dựa trên sự tương tự, liên tưởng đến những kinh nghiệm đã có, hoặc dựa vào sự xuất hiện đồng thời của hai hoặc nhiều hiện tượng vật lý trong cùng một bài tập để dự đoán mối liên hệ giữa các đại lượng đặc trưng của chúng.

1.3.2.4 Giải BT trong tiết luyện tập:

+ Khi vạch kế hoạch dạy học cho từng đề tài, GV phải xác định được mục đích của các tiết học luyện tập về BT.

Khi soạn thảo hệ thống bài tập vận dụng (BTVL), giáo viên cần chú ý đến việc tăng dần mức độ khó của bài tập Cần thiết phải có những bài tập phù hợp cho toàn bộ lớp, đồng thời cũng nên thiết kế những bài tập khó hơn để thử thách những học sinh có năng lực cao hơn.

+ Trong tiết học luyện tập phải tích cực hóa tối đa hoạt động nhận thức của tất cả HS.

1.3.2.5 Giải BT trong tiết ôn tập.

Giáo viên nên sử dụng các bài tập mà học sinh chưa nắm rõ cách giải để tạo điều kiện cho việc giải thích sâu sắc các hiện tượng vật lý Những bài tập này không chỉ giúp khái quát hóa tài liệu của đề tài mà còn liên hệ và tổng hợp nội dung của nhiều đề tài khác nhau.

Trên đây tôi đã trình bày những cơ sở lí luận của đề tài Những cơ sở này có thể tóm tắt như sau:

Năng lực sáng tạo (NLST) được hiểu qua nhiều quan niệm khác nhau, từ góc nhìn của các nhà khoa học đến học sinh Đặc điểm của NLST bao gồm sự linh hoạt trong tư duy, khả năng phát hiện vấn đề và sự kiên trì trong giải quyết Các yếu tố cần thiết cho quá trình sáng tạo bao gồm môi trường khuyến khích, sự hỗ trợ từ giáo viên và bạn bè, cũng như việc rèn luyện kỹ năng tư duy phản biện Việc hiểu rõ những biểu hiện của NLST sẽ giúp phát triển khả năng sáng tạo của cá nhân trong học tập và cuộc sống.

- Trình bày các tác dụng của BTVL và mức độ bồi dưỡng cho học sinh thông qua hoạt động giải BTVL ở Trung tâm GDTX.

- Trong chương I tôi cũng đã nêu ra các biện pháp để bồi dưỡng NLST cho HS trong hoạt động dạy học giải BT đó là:

- Xây dựng và sử dụng hệ thống BTVL.

- Tổ chức các hoạt động sáng tạo gắn liền với xây dựng kiến thức mới thông qua hoạt động giải BTVL.

- Luyện tập phỏng đoán, dự đoán về các dạng BT mới và xây dựng sơ đồ định hướng giải BTVL.

HƯỚNG DẪN HOẠT ĐỘNG GIẢI BÀI TẬP

Nội dung kiến thức

Trong bài viết này, tôi sẽ trình bày và phân tích các khái niệm quan trọng, đồng thời lập sơ đồ lôgíc để nêu rõ các mức độ kiến thức mà học sinh cần đạt được khi nghiên cứu chương VI: Lượng tử ánh sáng Việc này giúp học sinh hiểu sâu hơn về các nguyên lý cơ bản của lượng tử ánh sáng và ứng dụng của chúng trong thực tiễn.

Các kỹ năng chính mà HS cần rèn luyện khi giải BTVL

- Vận dụng kiến thức đã học để giải một số BT định tính và BT cơ bản của chương: Lượng tử ánh sáng

- Giải các BT cơ bản và các BT bồi dưỡng NLST về lượng tử ánh sáng Tính được

- Nắm được các khái niệm, công thức cơ bản và nâng cao: * Hiện tượng quang điện ngoài.

- Định nghĩa : Hiện tượng ánh sáng làm bật các eletron ra khỏi bề mặt kim loại gọi là hiện tượng qđ ngoài.

Các định luật quang điện bao gồm ba nguyên tắc chính: Định luật 1 cho biết hiện tượng quang điện chỉ xảy ra khi bước sóng ánh sáng kích thích nhỏ hơn hoặc bằng giới hạn quang điện của kim loại Định luật 2 khẳng định rằng cường độ dòng quang điện bão hòa tỉ lệ thuận với cường độ chùm sáng kích thích Cuối cùng, Định luật 3 chỉ ra rằng động năng ban đầu cực đại của các electron quang điện phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng kích thích và bản chất của kim loại, không phụ thuộc vào cường độ chùm sáng.

1 Giả thuyết lượng tử năng lượng của Plăng.

Mỗi lần nguyên tử hoặc phân tử hấp thụ hoặc phát xạ năng lượng đều có một giá trị xác định, được gọi là lượng tử năng lượng Lượng tử năng lượng, ký hiệu là ε, được tính bằng công thức ε = hf, trong đó h là hằng số Planck và f là tần số của sóng.

- Trong đó h = 6,625.10-34J.s là hằng số Plăng, f là tần số của ánh sáng được hấp thụ hay phát xạ.

2 Thuyết lượng tử ánh sáng.

Mỗi chùm sáng được cấu thành từ nhiều hạt, gọi là phôtôn, với năng lượng xác định theo công thức ε = hf Cường độ của chùm sáng tỉ lệ thuận với số lượng phôtôn được phát ra.

+ Phân tử, nguyên tử, electron phát xạ hay hấp thụ á/sáng có nghĩa là chúng phát xạ hay hấp thụ phôtôn

+ Các phôtôn bay dọc theo tia sáng với tốc độ c = 3.108 m/s trong chân không.

3 Phương trình Einstein: a Giới hạn quang điện: b Động năng: c Phương trình Einstein: hay

Chú ý: Phương trình Einstein giải thích định luật 1; định luật 3; thuyết lượng tử giải thích định luật 2.

4 Điều kiện để triệt tiêu hoàn toàn dòng quang điện:

5 Dòng quang điện bão hòa: : Số electron bứt ra trong thời gian Δt.t Ibh = n1.e ( Trong đó n1 là số e bứt ra trong 1giây)

6 Năng lượng chùm photon: : Số photon đập vào

7 Công suất bức xạ của nguồn:

(Nε là số phôtôn đến K trong 1 giây)

Trong vật cô lập về điện, điện thế cực đại được ký hiệu là V Max, và khoảng cách cực đại mà electron có thể chuyển động trong điện trường cản với cường độ E được xác định theo công thức cụ thể.

Điện thế U giữa anốt và catốt ảnh hưởng đến vận tốc cực đại của electron khi va chạm với anốt, ký hiệu là v A Vận tốc ban đầu cực đại của electron khi rời khỏi catốt được ký hiệu là v K (hay v 0Max).

Bước sóng nhỏ nhất của tia Rơnghen:

Trong đó là động năng của electron khi đập vào đối catốt (đối âm cực)

Hiệu điện thế U giữa anốt và catốt ảnh hưởng đến vận tốc electron, với v là vận tốc khi electron va chạm với catốt và v0 là vận tốc khi rời catốt (thường v0 = 0) Khối lượng của electron được xác định là m = 9,1 x 10^-31 kg.

* Bán kính quỹ đạo của electron khi chuyển động với vận tốc v trong từ trường đều B

Xét electron vừa rời khỏi catốt thì v = v 0Max

Hiện tượng quang điện xảy ra khi nhiều bức xạ được chiếu đồng thời Trong quá trình này, cần tính toán các đại lượng như vận tốc ban đầu cực đại (v0Max) và hiệu điện thế hãm để hiểu rõ hơn về hiện tượng.

Uh, điện thế cực đại V Max , … đều được tính ứng với bức xạ có Min (hoặc f Max ).

* Bán kính quỹ đạo khi electron quang điện chuyển động trong điện trường đều có :

Tìm hiểu thực trạng dạy học giải BTVL Chương VI

Để nghiên cứu thực trạng dạy học giải bài tập vận dụng lý thuyết chương VI cho học sinh lớp 12 bậc trung học phổ thông, tôi đã áp dụng một số biện pháp nhằm bồi dưỡng năng lực sáng tạo và tư duy cho học sinh.

- Điều tra GV: Dự giờ dạy, trao đổi trực tiếp với các GV, xem giáo án, sử dụng phiếu điều tra đối với GV.

- Điều tra HS: xem xét và phân tích các bài kiểm tra, vở ghi lí thuyết, vở

BT, sử dụng câu hỏi trắc nghiệm, sử dụng phiếu điều tra đối với HS.

- Một số kết quả thu được.

+ Tôi tìm hiểu về quan niệm của GV về vấn đề bồi dưỡng NLST cho HS. + Lí do ảnh hưởng tới việc bồi dưỡng NLST cho HS.

+ Các giải pháp mà GV đã sử dụng trong dạy học

+ Thể hiện thực tế NLST của HS lớp 12 BT THPT thông qua kết quả bài kiểm tra khảo sát.

+ Các sai lầm phổ biến của học sinh.

Xây dựng hệ thống BT chương VI

Để nâng cao chất lượng học tập và giải bài tập chương VI: Lượng tử ánh sáng cho học sinh lớp 12, cần xây dựng một hệ thống bài tập dựa trên cơ sở khoa học vững chắc Hệ thống này không chỉ giúp khắc phục khó khăn và sửa chữa sai lầm của học sinh, mà còn hỗ trợ giáo viên trong việc lựa chọn và sử dụng bài tập một cách hiệu quả Việc chỉ ra cách sử dụng bài tập trong từng bước lên lớp là rất cần thiết để đạt được mục tiêu giáo dục.

Tôi xây dựng hệ thống BT cho các tiết học:

1 Hiện tượng quang điện và các định luật quang điện.

3 Quang trở và pin quang điện.

4 Ứng dụng thuyết lượng tử trong nguyên tử hidrô.

Phân phối chương trình BT THPT tỉnh Vĩnh Phúc từ năm học 2012 –

2013: Chương 6: Lượng tử ánh sáng

Tiết 48: Hiện tượng quang điện.Thuyết lượng tử ánh sáng Tiết 49: Hiện tượng quang điện trong

Tiết 50: Bài tập Tiết 51: Hiện tượng quang - Phát quang

Tiết 52: Quang phổ vạch của Hydrô Sơ lược về Laze Tiết 53: Ôn tập chương VI

Sử dụng hệ thống BT chương VI

Căn cứ vào việc xây dựng hệ thống BT của chương VI tôi đã sử dụng hệ thống BT như sau

1 Hình thành kiến thức mới: Trong phần này, GV là người đưa ra các BT định hướng, đặt câu hỏi, đưa ra những gợi ý HS suy nghĩ, phỏng đoán, tìm tòi, trao đổi, giải từng phần BT mà GV đã nêu ra để rút ra các kiến thức mới cần nghiên cứu.

2 Hướng dẫn HS giải các BT cơ bản của các phần kiến thức cơ bản (chủ yếu là các BT củng sau mỗi bài học): Trong phần này GV nêu ra các BT cơ bản trong sách giáo khoa hoặc trong sách BT, GV đặt câu hỏi, gợi ý cho HS cách xây dựng sơ đồ định hướng cho mỗi dạng BT. Đối với các tiết học nghiên cứu các đơn vị kiến thức mới có sử dụng các

BT mới thì hoạt động của GV thường diễn ra theo tiến trình:

1/ Nêu ra các dạng BT cơ bản (ở mức độ 1).

2/ Yêu cầu HS hoặc nhóm HS suy nghĩ và tìm lời giải

3/ Ra bài tập về nhà là những BT tương tự trong sách giáo khoa hoặc trong sách bài tập, GV có sự gợi ý để giải quyết những khó khăn, cũng yêu cầu

HS phán đoán rồi tự rút ra các sơ đồ định hướng.

3 Hướng dẫn HS giải các BT bồi dưỡng NLST trong các tiết ôn tập và luyện tập: GV đưa ra hệ thống các BT theo các mức độ từ khó đến dễ, gợi ý cho

Học sinh (HS) sử dụng các sơ đồ định hướng để thực hiện bài tập rèn luyện năng lực suy nghĩ (NLST) Để đạt hiệu quả, HS cần nắm vững các sơ đồ này Trong các tiết học luyện tập hoặc ôn tập, hoạt động của giáo viên (GV) thường diễn ra theo một tiến trình cụ thể.

1/ Kiểm tra sự chuẩn bị về lí thuyết của HS, giải các BT cho về nhà và việc nắm các sơ đồ định hướng của HS.

2/ Yêu cầu HS phân tích cách giải sau khi đã trình bày, nêu những khó khăn khi giải BT GV tổng kết và hướng dẫn HS giải quyết những khó khăn đồng thời giúp HS khái quát hóa rút ra sơ đồ định hướng của các dạng BT đó.

3/ Ra BT về nhà Thông thường đó là các BT do GV đã xây dựng nhằm bồi dưỡng NLST cho HS.

2.5.1 Sử dụng hệ thống BT để hình thành kiến thức mới

Tôi xin trình bày cách sử dụng hệ thống BT để hình thành kiến thức mới đó là xây dựng công thức Anhxtanh trong tiết học 73.

- Nội dung thuyết lượng tử được trình bày như trong 2.1.1.1 của đề tài.

HS cần nhận thức rằng sự hấp thụ và bức xạ ánh sáng của các nguyên tử hay phân tử là một quá trình không liên tục, mà diễn ra theo từng phần riêng biệt Mỗi phần này có năng lượng được xác định bởi công thức E = hf, trong đó E là năng lượng, h là hằng số Planck, và f là tần số của ánh sáng.

Trong thí nghiệm Hecxơ, khi ánh sáng thích hợp được chiếu vào tấm kim loại, các electron ở bề mặt kim loại sẽ bị bật ra.

Trong thí nghiệm tế bào quang điện, khi ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt catốt, các lượng tử ánh sáng sẽ va chạm và tạo ra dòng quang điện, tức là sự di chuyển có hướng của các electron.

Đèn phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,4 m chiếu vào tế bào quang điện, gây ra hiện tượng quang điện với electron bật ra từ catốt có vận tốc v0 = 5,48 x 10^5 m/s Mỗi lượng tử ánh sáng làm bật ra một electron, do đó cần so sánh năng lượng của lượng tử ánh sáng chiếu tới với năng lượng của electron được bật ra.

Muốn tìm được câu trả lời thì phải tính được năng lượng của phôtôn chiếu tới và năng lượng của electron bật ra khỏi bề mặt catốt.

+ Tìm năng lượng của lượng tử ánh sáng chiếu tới.

HS : Để giải BT này phải áp dụng công thức để tính được năng lượng của lượng tử ánh sáng chiếu tới catốt Với h = 6,625.10 -34 J.s , c= 3.10 8 m/ s và theo bài cho = 0,4.10 -6 m

+ Tìm năng lượng của electron bật ra.

HS thấy khó khăn khi cần tính năng lượng của electron bật ra khỏi catốt.

Nếu xem ma sát với không khí là không đáng kể, động năng của electron chính là năng lượng của nó, điều này cũng nhắc nhở học sinh về định lý động năng.

Do ban đầu electron coi như đứng yên thì:

Khi so sánh năng lượng của lượng tử ánh sáng và năng lượng của electron bật ra, chúng ta nhận thấy rằng kết quả cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa hai yếu tố này Năng lượng của lượng tử ánh sáng tương ứng với năng lượng mà electron hấp thụ để bật ra khỏi bề mặt Điều này phù hợp với định luật bảo toàn năng lượng, vì tổng năng lượng không bị mất đi mà chỉ chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác.

HS trả lời: + Từ (1) và (2) thấy kết quả: > E

Theo định luật bảo toàn năng lượng, mỗi lượng tử ánh sáng khi đến sẽ kích thích một electron bật ra khỏi bề mặt catốt, với toàn bộ năng lượng của lượng tử này chuyển thành động năng của electron Tuy nhiên, kết quả tính toán cho thấy rằng năng lượng này không hoàn toàn tương đương, điều này đặt ra câu hỏi về sự chính xác của định luật trong trường hợp này Mặc dù vậy, định luật bảo toàn năng lượng vẫn được coi là đúng trong mọi tình huống.

GV đặt câu hỏi tiếp theo: “Hãy thử suy nghĩ xem một phần năng lượng của lượng tử ánh sáng đã biến mất đi đâu?”

Cấu trúc nguyên tử cho thấy rằng các electron luôn gắn chặt với hạt nhân Do đó, năng lượng bị mất đi chính là năng lượng cần thiết để tách electron ra khỏi nguyên tử.

Phần năng lượng đã biến mất này là: E = - E = 30,026.10 -20 J.

Gọi phần năng lượng để bứt electron ra khỏi mối liên kết với hạt nhân là công thoát kí hiệu là A.

Từ kết quả này GV diễn giảng và khẳng định công thức Anhxtanh

GV dùng công thức này để giải thích các định luật quang điện (Nếu không còn thời gian thì yêu cầu HS về nhà giải thích các định luật)

- Tiếp theo GV hướng dẫn HS kết luận về lưỡng tính sóng -hạt của ánh sáng.

- Cuối cùng GV yêu cầu HS về nhà làm Bài 7 (7) và Bài 8 (8).

2.5.2 Hướng dẫn HS giải BT cơ bản

Công thoát điện tử từ kim loại là 1,88 eV Khi sử dụng kim loại này làm catốt trong một tế bào quang điện và chiếu ánh sáng có bước sóng 0,489 m vào catốt, ta cần tính toán vận tốc ban đầu cực đại của điện tử.

- GV yêu cầu HS cho biết đề bài cho những đại lượng nào và yêu cầu tìm gì.

- HS : + Bài cho công thoát A và

+ Yêu cầu tìm vận tốc cực đại của electron v 0max

Với những dữ kiện mà bài cho và đại lượng mà bài yêu cầu tìm thì có thể áp dụng công thức Anhxtanh: = A + W đ

Ta có các mối liên hệ sau: A= và cho

Sơ đồ định hướng giải BT áp dụng công thức Anhxtanh.

1/ Đọc kỹ đề bài Tìm hiểu xem đã cho những đại lượng nào (1) Cần tìm đại lượng nào.

3/ Tìm mối liên hệ giữa công thức Anhxtanh và các biểu thức khác nếu có liên quan như: I=q.t, q=n,e, P=n.e, e.U h = … (3)

4/ Từ (1) rút ra đại lượng cần tìm (4)

Thay số và tính toán (chú ý đến đổi đơn vị)

Có thể biểu diễn bằng sơ đồ sau:

2.5.3 Hướng dẫn HS giải BT bồi dưỡng NLST

- Kiểm tra kiến thức cũ: + Phát biểu các định luật quang điện.

+ Dùng thuyết lượng tử giải thích các định luật quang điện.

- Trong tiết luyện tập với các BT cơ bản GV yêu cầu HS phải tìm ra kết quả Từ đó sẽ mở rộng nhằm rèn luyện NLST cho HS.

Tiêu đề	Bồi Dưỡng Năng Lực Sáng Tạo Cho Học Sinh Khi Giải Bài Tập Vật Lý Chương Lượng Tử Ánh Sáng
Tác giả	Nguyễn Văn Việt
Người hướng dẫn	PGĐ Trung tâm GDNN-GDTX Yên Lạc
Trường học	Trung tâm GDNN-GDTX Yên Lạc
Chuyên ngành	Vật lý
Thể loại	sáng kiến kinh nghiệm
Năm xuất bản	2020
Thành phố	Yên Lạc

Định dạng
Số trang	31
Dung lượng	871,16 KB