(SKKN 2022) tích hợp yếu tố lịch sử vào một số bài dạy trong chương trình vật lí THPT

MỤC LỤC Trang Đề mục Lời nói đầu……………………………………………………… …… PHẦN MỘT: MỞ ĐẦU……… ………………………….…… … Lí chọn đề tài………………………………………………… … 2 Đối tượng phạm vi áp dụng 3 Phương pháp nghiên cứu PHẦN HAI: NỘI DUNG I Phương pháp dạy học nêu giải vấn đề Định nghĩa Các yếu tố tình có vấn đề II Các chủ đề Chủ đề 1: Cơ học Dạy học “Lực hướng tâm, lực hấp dẫn” Dạy học “ Định luật bảo toàn động lượng” Dạy học “ Dao động tắt dần, dao động cưỡng bức” Chủ đề 2: Phần điện từ học 11 Dạy học “ Điện tích Định luật Cu-lơng” 11 Dạy học “ Suất điện động cảm ứng” 12 Chủ đề 3: Phần quang học 15 Dạy học “ Kính thiên văn” 15 Chủ đề 4: Phản ứng hạt nhân 18 Dạy học “ Phản ứng phân hạch” 18 Vật lí giúp trở lại khứ hướng tới tương lai 24 PHẦN BA: KẾT LUẬN 24 Ưu điển hạn chế 24 Ưu điển hạn chế 24 Tài liệu tham khảo 25 LỜI NĨI ĐẦU Vật lí ngành khoa học nghiên cứu vân động vật chất giới thực khách quan, từ tìm qui luật chi phối vận động chúng Những thành tựu vật lí góp phần giúp người thoát khỏi sống nguyên thủy,làm cho đời sống vật chất, tinh thần thêm phong phú đa dạng để tiến nhanh đến văn minh Trong trình phát triển, định luật, định lí, thuyết vật lí từ thai nghén đến hình thành cơng nhận hành trình lao động gian nan hiểm nguy cấm đoán, đố kị lực thống trị xã hội đương thời nhằm mục đích trì sách ngu dân để phục vụ giai cấp thống trị Nhưng vói tinh thần khoa học chân cao cả, khơng sợ hiểm nguy, nhà bác học vượt qua thử thách để đem lại thành vĩ đại cho nhân loại Hiện khoa học phát triển Sự đóng góp vật lí ngành khoa học khác ngày nhiều có quan hệ chặt chẽ với Trong suốt trình phát triển, thực tế chứng minh vật chất giới tự nhiên vận động theo qui luật khách quan không chịu chi phối lực siêu nhiên, thần thánh Những vật, tương chưa giải thích rõ ràng vấn đề khoa học tạm thời chưa nhận thức mà thơi Vì để giáo giục cho học sinh giới quan vật biện chứng[4], khoa học vô thần đặc biệt quan trọng Trên sở đó, yếu tố lịch sử cần đưa vào giảng cách linh hoạt cần thiết Đó ghi nhớ cơng lao nhà bác học PHẦN MỘT: MỞ ĐẦU Lý chọ đề tài Chương trình vật lí THPT hành biên soạn theo chiều hướng tinh gọn tiếp cận vật lí đại cho phù hợp với thực tiễn Tuy nhiên chương trình nhìn chung cịn nặng, mang tính hàn lâm, ứng dụng vào đời sống, lao động sản xuất cịn Trong trình giảng dạy, nhiều giáo viên chưa thực đào sâu kiến thức, liên hệ với thực tế, dạy học nặng phương pháp truyền thống làm cho học sinh thụ động ,mệt mỏi dẫn đến tâm lí chán học, sợ học mơn vật lí Để đổi phương pháp dạy học nay, theo quan điểm chung áp dụng phương pháp dạy học tích cực để đưa học sinh trung tâm trình dạy học Học sinh chủ động khám phá, lĩnh hội kiến thức hướng dẫn, điều khiển giáo viên Một phương pháp dạy học tích cực “Nêu giải vấn đề”[4] Mỗi học, tiết dạy giáo viên tạo tình có vấn đề để học sinh tích cực, chủ động, sáng tạo tìm cách giải vấn đề mà thầy cô đưa Vấn đề giải tốt xét đến yếu tố lịch sử liên quan đến hình thành phát triển ứng dụng vào thực tiễn, đồng thời làm cho giảng bớt khô khan, cứng nhắc với công thức, định luật làm cho học sinh thấy gắn bó chặt chẽ vật lí với sống Với phương châm: “Thay đổi cách nhìn mơn vật lí theo hướng tích cực học sinh” mạnh dạn đưa sáng kiến nhỏ q trình giảng dạy: Tích hợp yếu tố lịch sử vào số dạy chương trình vật lí THPT Đó lí chọn đề tài Đối tượng phạm vị nghiên cứu Học sinh THPT – Một số chương trình Vật Lí THPT Phương pháp nghiên cứu - Xác định đối tượng nội dung đề tài - Xây dựng yếu tố lịch sử liên quan đến nội dung học tình có vấn đề Đề tài chia theo chủ đề: Cơ học, Điện từ học, Quang học Vật lí hạt nhân với bố cục: + Tình có vấn đề + Yếu tố lịch sử + Cơ sở lí thuyết + Giải vấn đề PHẦN HAI: NỘI DUNG I Phương pháp dạy học nêu giải vấn đề: Định nghĩa: Phương pháp dạy học “ Nêu giải vấn đề” tổ hợp nhiều phương pháp dạy học cụ thể vấn đáp, tương tác nhóm, thảo luận, thuyết trình… nhằm tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh theo đường hình thành tình có vấn đề giải vấn đề.[4] Hiện chưa có định nghĩa hoàn toàn thống Dưới số định nghĩa đáng ý a Tình có vấn đề tình mà có mâu thuẫn khách quan toán nhận thức học sinh chấp nhận vấn đề học tập mà họ cần giải được, kết họ nắm tri thức Trong đó, vấn đề học tập tình lí thuyết hay thực tiễn có chứa đựng mâu thuẫn biện chứng (kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo) biết với phải tìm mâu thuẫn địi hỏi phải giải quyết[4] b Tình có vấn đề, trở ngại trí tuệ người, xuất chưa biết cách giải thích tượng kiện, q trình thực tế, chưa thể đạt tới mục đích cách thức hành động quen thuộc Tình kích thích người tìm tịi cách giải thích hay hành động Tình có vấn đề quy luật hoạt động nhận thức sáng tạo, có hiệu Nó qui định khởi đầu tư duy, hành động tư tích cực diễn q trình nêu giải vấn đề[4] c Tình có vấn đề trạng thái tâm lí độc đáo người gặp chướng ngại nhận thức, xuất mâu thuẫn nội tâm, có nhu cầu giải mâu thuẫn đó, khơng phải tái hay bắt bước mà tìm tịi sáng tạo tích cực đầy hưng phấn, tới đích lĩnh hội kiến thức, phương pháp giành kiến thức niềm vui sướng phát hiện[4] d Như coi tình có vấn đề dạy học trạng thái tâm lí đặc biệt học sinh họ gặp mâu thuẫn khách quan toán nhận thức biết phải tìm, tự họ chấp nhận có nhu cầu, có khả giải mâu thuẫn tìm tịi, tích cực, sáng tạo, kết họ nắm kiến thức phương pháp giành kiến thức[4] Các yếu tố tình có vấn đề: Tình có vấn đề xuất tồn ý thức người học sinh chừng diễn chuyển hóa mâu thuẫn khách quan bên ngồi toán nhận thức thành mâu thuẫn chủ quan bên học sinh Yếu tố chủ yếu tình có vấn đề điều chưa biết, điều phải khám phá để hoàn thành nhiệm vụ đặt Điều chưa biết tình có vấn đề đặc trưng khái quát hóa mức độ định Tuy nhiên, điều chưa biết khơng q khó q dễ học sinh Như nêu ba yếu tố sau tình có vấn đề, ba điều kiện tình có vấn đề dạy học: a Có mâu thuẫn nhận thức, có điều chưa biết cần tìm Có mâu thuẫn nhận thức biết phải tìm Điều chưa biết mối liên hệ biết phải tìm Điều chưa biết mối liên hệ chưa biết, cách thức hay điều kiện hành động Đó kiến thức khám phá tình có vấn đề b Gây nhu cầu muốn biết kiến thức Thế tâm lí nhu cầu nhận thức động lực khởi động hoạt động nhận thức học sinh; góp phần làm cho học sinh đầy hưng phấn tìm tịi phát hiện, sáng tạo giải nhiệm vụ nhận thức đặt c Phù hợp với khả học sinh việc phân tích điều kiện nhiệm vụ đặt việc tìm điều chưa biết, nghĩa việc phát kiến thức Tình có vấn đề nên quen thuộc, bình thường, biết (từ vốn kiến thức cũ học sinh, từ tượng thực tế…) mà đến bất thường (kiến thức mới) cách bất ngờ logic II Các chủ đề: Chủ đề 1: Cơ học Dạy học “lực hướng tâm” “lực hấp dân” [1] * Tình có vấn đề Vì nói Định luật vạn vật hấp dẫn [1] đời giúp ta vẽ tranh vũ trụ, Hệ mặt trời sở để người bay vào vũ trụ? * Yếu tố lịch sử Theo Newton, ơng có ý tưởng lực hấp dẫn lần ông thấy trái táo rơi từ xuống Ơng khơng ngạc nhiên việc trái táo rơi xuống chạm mặt đất, tất nhiên, có kinh nghiệm từ lâu đời có lực bí ẩn ln kéo vật phía tâm Trái Đất Thứ kích thích mối quan ơng mối quan hệ khoảng cách lực bí ẩn Ông nảy suy nghĩ dù có đứng đỉnh núi cao giới ném trái táo, chắn rơi xuống từ cành Điều có nghĩa lực bí ẩn đủ mạnh để kéo vật độ cao mười ngàn foot Có thể lực hút vật xa Điều dẫn Newton tới ý nghĩ Mặt Trăng, cách trăm ngàn dặm Có thể, ơng suy luận, lực tương tự làm trái táo rơi kéo Mặt Trăng Trong trường hợp này, Mặt Trăng “rơi” vào Trái Đất lý để hay thiên thể khơng đụng vào Mặt Trăng liên tục chuyển động xa, vào không trung, khỏi, hay cân bằng, lực hút bí ẩn Từ nhận thức logic (và đắn) này, công nhiều cho lực y hệt làm cho Trái Đất hành tinh khác di chuyển quanh Mặt Trời Newton kết luận lực bí ẩn trên, ơng gọi lực hấp dẫn, tồn xuyên suốt vũ trụ, chí vũ trụ Để cho thích hợp, ơng đặt tên thuyết định luật vạn vật hấp dẫn * Cơ sở lí thuyết a Lực hấp dẫn Niu-tơn người kết hợp kết quan sát thiên văn chuyển động hành tinh với kết nghiên cứu rơi vật Trái Đất phát vật Vũ trụ hút với lực, gọi lực hấp dẫn [1] Lực hấp dẫn Trái Đất Mặt Trăng giữ cho Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất Lực hấp dẫn Mặt Trời hành tinh giữ cho hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời Hệ Mặt Trời [6] b ĐỊNH LUẬT VẠN VẬT HẤP DẪN (ĐLVVHD) Isaac Newton (1643- 1727)[5] Lực hấp dẫn hai chất điểm tỉ lệ thuận với tích khối lượng chúng tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng[1] Hệ thức Fhd  G : Trong đó: G = 6,67.10 -11 m1m R2 Nm2 ( ): số hấp dẫn kg c Lực hướng tâm - Định nghĩa Lực (hay hợp lực lực) tác dụng vào vật chuyển động tròn (CĐTĐ) gây cho vật gia tốc hướng tâm gọi lực hướng tâm[1] - Công thức: mv Fht  maht   m R R Trong đó: m: khối lượng vật CĐTĐ (kg), v: tốc độ dài vật (m/s) w: tốc độ góc vật (rad/s), r: bán kính quỹ đạo (m) Ví dụ: + Vệ tinh nhân tạo chuyển động tròn xung quanh Trái Đất Lực hấp dẫn vệ tinh nhân tạo Trái Đất đóng vai trị lực hướng tâm r r + Đặt vật lên mặt bàn, trọng Lực P phản lực N mặt bàn cân nhau, vật đứng yên Cho bàn quay từ từ, ta thấy vật quay theo Khi ấy, vật mặt bàn xuất thêm lực ma sát nghỉ làm cho vật chuyển động tròn Vậy trường hợp lực gây gia tốc hướng tâm lực ma sát nghỉ + Đường ô tô chỗ quanh thường phải làm nghiêng Khir xe ôtô r đến chỗ quanh, chịu tác dụng trọng lực P phản lực N mặt đường, lực vng góc với mặt đường Hợp lực hai lực hướng vào tâm làm cho tơ chuyển động trịn cách dễ dàng * Giải vấn đề - Lực hấp dẫn Trái Đất Mặt Trăng đóng vai trò lực hướng tâm giữ cho Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất Lực hấp dẫn Mặt Trời hành tinh đóng vai trị lực hướng tâm giữ cho hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời - Một vật có khối lượng m chuyển động với vận tốc v từ độ cao h so với mặt đất theo phương ngang Vật bay quãng đường s rơi xuống mặt đất Vận tốc lớn quãng đường bay vật xa Để vật không rơi xuống mặt đất bay quanh trái đất v phải đạt đến giá trị v I Vật m trở thành vệ tinh nhân tạo trái đất Khi vệ tinh chuyển động tròn, lực hấp dẫn trái đất tác dụng lên vệ tinh đóng vai trò lực hướng tâm Fhd = Fht G Mm  mvI  vI  Rh GM  Rh gR (vì g = GM h 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì, lượng phát tăng nhanh, gây nên bùng nổ 23 Để k ≥ khối lượng chất phân hạch phải đạt đến đạt đến giá trị tối 239 thiểu gọi khối lượng tới hạn Khối lượng tới hạn 235 92 U vào cỡ 15kg, 94 Pu vào cỡ 5kg - Phản ứng phân hạch có điều khiển Được thực lò phản ứng hạt nhân, tương ứng trường hợp k = Dùng điều khiển có chứa bo hay cađimi hấp thụ nơron thừa để đảm bảo 239 k = Nhiên liệu phân hạch lò phản ứng thường 235 92 U hay 94 Pu Năng lượng toả từ lò phản ứng không đổi theo thời gian * Giải vấn đề Từ phản ứng phân hạch ta có: hạt nhân 235 92 U tỏa lượng -11 w = 210MeV = 3,36.10 J ( 1MeV = 1,6.10-19J) N A 6, 02.1023  Vậy phân hạch 1g U tức phân hạch N = hạt nhân tỏa 235 235 6, 02.1023 lượng W = N.w = 3,36.10-11 J = 8,6.1010J tương đương với 235 235 92 lượng 8,6 than dầu tỏa cháy hết Nếu dung lượng cho gia đình có đầy đủ tiện nghi sử dụng liên tục thời gian 10 năm! Năng lượng đủ đưa vật nặng 1000 lên độ cao 8,6km Nguồn nhiên liệu hạt nhân đồng vị Urani, Plutoni có nhiều tự nhiên dạng quặng Với ưu điểm lượng hạt nhân đưa vào sử dụng rộng rãi Đến năm 2005, lượng hạt nhân cung cấp 2,1% nhu cầu lượng giới chiếm khoảng 15% sản lượng điện giới, tính riêng Hoa Kỳ, Pháp, Nhật Bản sản lượng điện từ hạt nhân chiếm 56,5% tổng nhu cầu điện ba nước Đến năm 2007, theo báo cáo Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) có 439 lò phản ứng hạt nhân hoạt động giớ thuộc 32 quốc gia[5] Tuy nhiên, bên cạnh ưu điểm lượng hạt nhân có nguy đe dọa đến nhân loại Đầu tiên từ phản ứng phân hạch hạt nhân ta thấy sản phẩm q trình phân hạch có chất phóng xạ  ,  ,   ,  _ , nguyên tố độc hại chì… Các chất gọi rác thải hạt nhân Việc xử lí chất tốn nguy hiểm Tiếp theo, lượng hạt nhân sử dụng vào mục đích quân Vũ khí hạt nhân Mĩ ném xuống Nhật Bản chiến tranh giới thứ II Hiện cường quốc Mỹ, Nga, Anh, Pháp, Trung Quốc, Ấn Độ, Triều Tiên sở hữu vũ khí hạt nhân để phịng thủ răn đe lẫn quan hệ quốc tế Các loại bom hạt nhân có sức cơng phá tương đương hàng triệu thuốc nổ TNT, tên lửa đạn đạo mang đầu đạn hạt nhân có tầm bắn hàng nghìn km hủy diệt Trái đất quốc gia nằm kho vũ khí nước Tất yếu tố gây nên chạy đua vũ trang giơi Nguy hiểm để loại vũ khí rơi vào tay tổ chúc khủng bố 24 Vật lí giúp trở lại khứ hướng tới tương lai Nhờ thành tựu vật lí giúp hiểu rõ tự nhiên Khi nghiên cứu di vật cổ nhà khoa học dùng đồng vị phóng xạ C14 để xác định tuổi chúng, từ ta biết chúng xuất thời kì hay văn minh Điều đồng nghĩa ta trở lại khứ Ngày nhờ khoa học công nghệ đại, lưu giữ kiện âm thanh, hình ảnh, phim tư liệu… kiện theo thời gian khứ Chúng ta ứng dụng kiến thức vật lí vào nghiên cứu khoa học, vào lao động sản xuất làm cho sống người ngày văn minh Như vật lí làm cho “giàu có” Đặc biêt, ngày ngành Vật lí lí thuyết nhiên cứu vật tượng, tiên đoán tồn vận động chúng thông qua thuyết, phương trình… Vật lí thực nghiệm kiểm chứng Nói cách khác, vật lí giúp hướng tới tương lai Như vật lí trước phát triển kéo theo phát triển PHẦN BA: KẾT LUẬN Ưu điểm Xuất phát từ đề tài thân đề xuất lần trước, điều chỉnh hoàn thiện để áp dụng thu kết tương đối tốt so với lần trước, từ học sinh có u thích mơn vật lí Trong tiết học tích cực xây dựng Hơn học sinh tích cực chủ động tìm hiểu vật tượng sống quanh ta thông qua mạng Internet[6] Hạn chế Phạm vi đề tài rộng nên cần đầu tư chuyên nhiều dẫn đến nhiều thời gian Việc “tích hợp” yếu tố lịch sử phải linh hoạt, giáo viên phải có kiến thức lịch sử khiếu kể chuyện Nếu không dễ gây nhàm chán dễ bị sa đà vào câu chuyện liên quan làm cho học sinh không đảm bảo thu nhận lượng kiến thức theo qui định Do thời gian có hạn nên đề tài chưa áp dụng rộng rãi nhiều trường khác chắn không tránh hết thiếu sót Vì mong góp ý q thầy giáo bạn động nghiệp để đề tài hoàn thiện áp dụng phổ biến năm học tới Xin chân thành cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA THỦ Thanh Hóa, ngày 10 tháng 05 năm 2022 TRƯỞNG ĐƠN VỊ Tôi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Người viết đề tài Lê Văn Tuấn 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sách giáo khoa vật lý 10 Cơ bản, NXBGD năm 2008 [2] Sách giáo khoa vật lý 11 Cơ bản, NXBGD năm 2009 [3] Sách giáo khoa vật lý 12 Cơ bản, NXBGD năm 2010 [4] Bernd Meier, Nguyễn Văn Cường (2014): Lí luận dạy học đại NXB Đại học sư phạm Hà Nội [5] www.tailieu.vn [6] Mạng Internet [7] Lịch sử vật lí : Đào Văn Phúc : NXBGD 26 ... hướng tích cực học sinh” mạnh dạn đưa sáng kiến nhỏ q trình giảng dạy: Tích hợp yếu tố lịch sử vào số dạy chương trình vật lí THPT Đó lí chọn đề tài Đối tượng phạm vị nghiên cứu Học sinh THPT – Một. .. dụng kiến thức vật lí vào nghiên cứu khoa học, vào lao động sản xuất làm cho sống người ngày văn minh Như vật lí làm cho “giàu có” Đặc biêt, ngày ngành Vật lí lí thuyết nhiên cứu vật tượng, tiên... quan trọng Trên sở đó, yếu tố lịch sử cần đưa vào giảng cách linh hoạt cần thiết Đó ghi nhớ công lao nhà bác học PHẦN MỘT: MỞ ĐẦU Lý chọ đề tài Chương trình vật lí THPT hành biên soạn theo chiều