0 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI BÀI TIỂU LUẬN MÔN LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT LÍ Học kỳ 2 năm học 2021 2022 Chủ đề số 13 Tên chủ đề Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI BÀI TIỂU LUẬN MƠN: LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC VẬT LÍ Học kỳ năm học 2021-2022 Chủ đề số 13 Tên chủ đề: Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học phân tích tiến trình với học Thuyết tương đối Anhstanh Sinh viên: Đào Ngọc Huyền Mã sinh viên: 705103092 Lớp: CLC K70 Khoa Vật Lí HÀ NỘI-2021 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Nội dung kiến thức bổ trợ: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU A Sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng kiến thức (Tình huống, vấn đề cần giải quyết, giải pháp GQVĐ, kết việc thực giải pháp kết luận) Tình – Vấn đề cần giải quyết: Giải pháp giải vấn đề: Chuyển động phải tương đối? 3 Kết quả: 4 Kết luận: B Tiến trình dạy học cụ thể Mục tiêu học (Mục tiêu thao tác) Chuẩn bị GV HS: Tổ chức hoạt động học:………………………………………………….5 Bài tập đánh giá mục tiêu: Thiết kế BT theo mức độ = BT 11 C Phân tích tiến trình hoạt động dạy học thiết kế trên: 12 Loại kiến thức giai đoạn dạy loại kiến thức thể học: 12 Cơ hội phát triển tư HS: 12 Vai trò thí nghiệm bước tiến hành thí nghiệm 13 Mục tiêu tập soạn thảo, tập đáp ứng mục tiêu dạy học nào? 13 KẾT LUẬN 13 TÀI LIỆU KHAM KHẢO 14 Tên chủ đề: Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học phân tích tiến trình với học Thuyết tương đối Anhstanh MỞ ĐẦU Nội dung kiến thức bổ trợ: Trong Vật lí, Thuyết tương đối miêu tả cấu trúc không gian thời gian thực thể thống không thời gian giải thích chất lực hấp dẫn uốn cong không thời gian vật chất lượng Thuyết tương đối gồm hai lý thuyết vật lý Albert Einstein phát triển, với thuyết tương đối đặc biệt công bố vào năm 1905 thuyết tương đối tổng quát công bố vào cuối năm 1915 đầu năm 1916 Thuyết tương đối hẹp miêu tả hành xử không gian thời gian tượng liên quan từ quan sát viên chuyển động tương Thuyết tương đối rộng tổng quát hệ quy chiếu quán tính sang hệ quy chiếu chuyển động có gia tốc bao gồm lực hấp dẫn khối lượng với Đối với học Vật lí THPT, thuyết tương đối Anhxtanh, người ta chứng minh rằng, vật có khối lượng có lượng tương ứng ngược lại Hệ thức Anhxtanh: E = mc2 (c tốc độ ánh sáng) Công thức cơng thức tiếng vật lí nói riêng khoa học nói chung Cũng cơng thức mà Einstein hay bị hiểu nhầm ông có liên quan tới phát triển bom nguyên tử có thư ơng gửi tới tổng thống Franklin D Roosevelt đề cập tới việc Hoa Kỳ cần phải cảnh giác với chương trình nghiên cứu vũ khí Đức Quốc xã Lượng lượng khổng lồ giải phóng từ phản ứng phân hạch hạt nhân phần lớn giải phóng lượng liên kết hạt nhân trước phản ứng lượng chênh lệch khối lượng trước sau phản ứng nhân với hệ số c² đóng góp phần nhỏ Phản ứng phân hạch Otto Hahn, Otto Frisch Lise Meitner phát vào năm 1938 Hệ thức đóng góp hỗ trợ nghiên cứu phân hạch hạt nhân Khơng phải chế đằng sau lượng hạt nhân, mà cơng cụ: Bởi lượng khối lượng tương đương với nhau, phép đo độ nhạy cao khối lượng hạt nhân nguyên tử khác cho nhà nghiên cứu chứng quan trọng độ lớn lượng liên kết hạt nhân Cơng thức Einstein khơng nói cho lượng liên kết hạt nhân lại lớn đến cỡ mà mở khả (cùng với phương pháp khác) để đo lượng liên kết NỘI DUNG NGHIÊN CỨU A Sơ đồ tiến trình khoa học xây dựng kiến thức (Tình huống, vấn đề cần giải quyết, giải pháp GQVĐ, kết việc thực giải pháp kết luận) Tình – Vấn đề cần giải quyết: Khi nghiên cứu vật thể chuyển động với vận tốc lớn gần với vận tốc ánh sáng, người ta thấy học cổ điển Newton khơng cịn thích hợp Do cần thiết phải xem lại khái niệm không gian thời gian Việc xem xét thực thuyết tương đối Từ đề câu hỏi: Chuyển động phải tương đối? Giải pháp giải vấn đề: Chuyển động phải tương đối? Sau phút suy nghĩ, hẳn bạn nghiêng câu trả lời: "Vâng, tất nhiên" Bạn hình dung tàu hoả chuyển động lên phía bắc với vận tốc 60 km/giờ Một người tàu ngược lên phía nam với vận tốc 3km/giờ Anh ta chuyển động theo hướng vận tốc bao nhiêu? Hoàn tồn rõ ràng khơng thể trả lời câu hỏi mà khơng hệ thống tính tốn So với tàu chuyển động phía nam với vận tốc km/giờ So với trái đất, chuyển động phía bắc với vận tốc 60 trừ 3, tức 57km/giờ Có thể nói vận tốc người so với trái đất (57 km/giờ) vận tốc thực tuyệt đối khơng? Khơng, có hệ thống khác có tỉ lệ cịn lớn Bản thân trái đất chuyển động Nó quay xung quanh trục nó, đồng thời chuyển động xung quanh mặt trời Mặt trời hành tinh khác chuyển động bên thiên hà Thiên hà quay chuyển động so với thiên hà khác Các thiên hà lại tạo thành đoạn thiên hà chuyển động nhau, chuỗi chuyển động thực tế tiếp tục đến bao xa, khơng có cách thức rõ ràng xác định chuyển động đối tượng đó; nói khác khơng có hệ thống đọc số cố định theo đo chuyển động Chuyển động đứng yên, giống lớn nhỏ, nhanh chậm, dưới, trái phải, người biết, hoàn toàn tương đối Khơng có cách đo chuyển động bất kì, ngồi việc so sánh chuyển động với chuyển động đối tượng khác Thật không đơn giản chút nào! Nguyên rắc rối sau: có hai phương pháp đơn giản phát chuyển động tuyệt đối Một phương pháp sử dụng chất ánh sáng, phương pháp khác tượng khác quán tính xuất thay đổi đối tượng chuyển động đường đạn vận tốc Thuyết Tương đối hẹp Anhxtanh có liên quan đến phương pháp đầu tiên, cịn thuyết Tương đối tổng qt liên quan đến phương pháp thứ hai.Trong phần ta đề cập đến phương pháp đầu, làm chìa khố để hiểu chuyển động tuyệt đối, tức phương pháp vận dụng chất ánh sáng Kết quả: Thuyết tương đối hẹp diễn đạt ngắn gọn sau: Không thể đo chuyển động phương pháp tuyệt đối Kết luận: Một hệ quan trọng thuyết tương đối hẹp mà sơ đề cập, điều kiện định lượng chuyển thành khối lượng, điều kiện khác khối lượng lại trở thành lượng Hệ thức Anhxtanh: E = mc2 (c tốc độ ánh sáng) B Tiến trình dạy học cụ thể Mục tiêu học (Mục tiêu thao tác) * Về kiến thức: - Nêu cấu tạo hạt nhân - Nêu đặc trưng prơtơn nơtrơn - Giải thích kí hiệu hạt nhân - Định nghĩa khái niệm đồng vị - Nắm hiểu rõ thuyết tương đối Anhxtanh * Về kĩ năng: Vận dụng công thức học vào giải tập SGK * Về thái độ: Rèn thái độ tích cực tìm hiểu, học tập, tự lực nghiên cứu vấn đề khoa học * Năng lực hướng tới - Năng lực chung: lực tự học; lực giao tiếp, hợp tác; lực tính tốn - Năng lực chun biệt môn học: Năng lực sử dụng ngôn ngữ, lực tính tốn, lực thực hành, thí nghiệm Chuẩn bị GV HS: * Chuẩn bị giáo viên: - Giáo án, tranh, ảnh SGK, SGK - Giao số câu hỏi học cho học sinh tìm hiểu trước nhà * Chuẩn bị học sinh: - Đọc trước học, tự tìm thơng tin SGK sách tham khảo, mạng để trả lời câu hỏi SGK câu hỏi giáo viên giao nhà cho HS tiết trước Tổ chức hoạt động học: Họat động giáo viên Họat động học sinh Nội dung HOẠT ĐỘNG Mục tiêu: HS biết nội dung học cần đạt được, tạo tâm cho học sinh vào tìm hiểu Phương pháp dạy học: Dạy học nêu giải vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan Định hướng phát triển lực: Năng lực quan sát, lực trao đổi Giới thiệu chương - HS ghi nhớ - HS nêu chất chuyển động mặt trăng, mặt trời trái đất hệ mặt trời TÍNH CHẤT VÀ CẤU TẠO HẠT NHÂN - HS đưa phán đoán HOẠT ĐỘNG Mục tiêu: HS nắm cấu tạo hạt nhân, đặc trưng prôtôn nơtrơn, giải thích kí hiệu hạt nhân, định nghĩa khái niệm đồng vị, nắm hiểu thuyết tương đối Anhxtanh Phương pháp dạy học: Dạy học nêu giải vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan Định hướng phát triển lực: Năng lực quan sát, lực sáng tạo, lực trao đổi Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp - Nguyên tử có cấu tạo nào? - Hạt nhân có kích thước nào? (Kích thước ngun tử 10-9m) - Hạt nhân có cấu tạo nào? - Y/c Hs tham khảo số liệu khối lượng prôtôn nơtrôn từ Sgk - hạt nhân mang điện tích +Ze, êlectron quay xung quanh hạt nhân - Rất nhỏ, nhỏ kích thước ngun tử 104 ÷ 105 lần (10-14 ÷ 10-15m) - Cấu tạo hai loại hạt prôtôn nơtrôn (gọi chung nuclôn) I Cấu tạo hạt nhân Hạt nhân tích điện dương +Ze (Z số thứ tự bảng tuần hoàn) - Kích thước hạt nhân nhỏ, nhỏ kích thước nguyên tử 104 ÷ 105 lần Cấu tạo hạt nhân - Z số thứ tự bảng tuần hồn, ví dụ hiđrơ 1, cacbon … - Số nơtrôn xác định qua A Z nào? - Số nơtrôn = A – Z - Kí hiệu hạt nhân nguyên tố X: + Prơtơn (p), điện tích (+e) + Nơtrơn (n), không mang điện - Hạt nhân nguyên tố X kí hiệu nào? - Ví dụ: - Hạt nhân tạo thành nuclôn - Số prôtôn hạt nhân Z (nguyên tử số) - HS đọc Sgk trả lời - Tổng số nuclôn hạt nhân kí hiệu A (số khối) - Số nơtrơn hạt nhân A – Z → Tính số nơtrơn hạt nhân trên? Kí hiệu hạt nhân - Đồng vị gì? - Hạt nhân nguyên tố X kí hiệu: - Nêu ví dụ đồng vị nguyên tố - Cacbon có nhiều đồng vị, có đồng vị bền (khoảng - Kí hiệu dùng cho hạt sơ 98,89%) (1,11%), đồng vị nhiều ứng dụng có cấp: Đồng vị - Các hạt nhân đồng vị hạt nhân có số Z, khác số A - Ví dụ: hiđrơ có đồng vị a thường Hiđrơ (99,99%) b Hiđrơ nặng , cịn gọi tê ri (0,015%) c Hiđrơ siêu nặng , cịn gọi triti , không bền, thời gian sống khoảng 10 năm - Các hạt nhân có khối lượng lớn so với khối lượng êlectron → khối lượng nguyên tử tập trung gần toàn hạt nhân - Để tiện tính tốn → định nghĩa đơn vị khối lượng → đơn vị khối lượng nguyên tử - Theo Anh-xtanh, vật có lượng có khối lượng ngược lại - HS ghi nhận khối lượng nguyên tử - HS ghi nhận liên hệ E m E = uc2 II Khối lượng hạt nhân Thuyết tương đối Anhxtanh Đơn vị khối lượng hạt nhân = 1,66055.10-27(3.108)2 J - Đơn vị u có giá trị 1/12 khối lượng nguyên tử = 931,5MeV đồng vị 1u = 1,6055.10-27kg - Dựa vào hệ thức Anh-xtanh → tính lượng 1u? Thuyết Anhxtanh: - Lưu ý: 1eV = 1,6.10-19J - Theo Anh-xtanh, vật có khối lượng có lượng tương ứng ngược lại Hay lượng E khối lượng m tương ứng vật luôn tồn đồng thời tỉ lệ với nhau, hệ số tỉ lệ c2 tương đối E = mc2 c: vận tốc ánh sáng chân không (c = 3.108m/s) 1uc2 = 931,5MeV → 1u = 931,5MeV/c2 MeV/c2 coi đơn vị khối lượng hạt nhân - Chú ý quan trọng: + Một vật có khối lượng m0 trạng thái nghỉ chuyển động với vận tốc v, khối lượng tăng lên thành m với Trong m0: khối lượng nghỉ m khối lượng động + Năng lượng toàn phần: Trong đó: E0 = m0c2 gọi lượng nghỉ E – E0 = (m - m0)c2 động vật HOẠT ĐỘNG Mục tiêu: Vận dụng làm tập Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu giải vấn đề; phương pháp thuyết trình Định hướng phát triển lực: lực quan sát, lực sáng tạo, lực trao đổi Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp - Yêu cầu HS thảo luận C10 C11 Chuyển giao nhiệm vụ học tập: - GV chia nhóm yêu cầu hs trả lời vào bảng phụ thời gian phút: Xác định khối lượng tính u hạt nhân - HS xếp theo nhóm, chuẩn bị bảng phụ tiến hành làm việc theo nhóm hướng dẫn GV Báo cáo kết hoạt động thảo luận - Đại diện nhóm treo bảng phụ lên bảng - Đại diện nhóm nhận xét kết Vì đơn vị u có giá trị 1/12 khối lượng nguyên tử đồng vị nguyên tử nên khối lượng 12u → Khối lượng tính u hạt nhân là: m = 12u – 6me = 12u – 6.5,486.10-4.u = 11,99670 u HOẠT ĐỘNG Mục tiêu: Tìm tịi mở rộng kiến thức Phương pháp dạy học: dạy học nêu giải vấn đề Định hướng phát triển lực: lực quan sát, lực sáng tạo, lực trao đổi Phẩm chất tự tin, tự lập, giao tiếp Vẽ sơ đồ tư cho học 10 Bài tập đánh giá mục tiêu: Thiết kế BT theo mức độ = BT Giúp cho học sinh củng cố lại kiến thức học Mức : Dễ (Nhận biết) Bài tập 1: Khi nguồn sáng chuyển động, tốc độ ánh sáng truyền chân khơng có giá trị (so sánh với c)? Bài tập 2: Thuyết tương đối Anhxtanh chứng minh điều gì? Mức : Trung bình (Thơng hiểu – Vận dụng) Bài tập 3: Nêu hệ thức thuyết trương đối Anhxtanh, giải thích đại lượng hệ thức? Giúp học sinh vận dụng kiến thức, quy tắc vật lí vào sống để giải thích số tượng Ngoài áp dụng vào giải tốn vật lí Bài tập 1: Tính khối lượng hạt nhân Bài tập 2: Một vật chuyển động có động năng lượng nghỉ nó, vận tốc vật lúc là? Mức : Khó (Vận dụng cao) Bài tập 3: Tính khối lượng tương đối tính hạt e chuyển động với tốc độ 0,6c Học sinh vận dụng tốt quy tắc vật lý Đồng thời phải liên kết với định luật cũ Ngoài khơi gợi ý tưởng cho học sinh để áp dụng quy tắc vật lý vào sống Bài tập 1: Tính khối lượng tương đối tính, lượng tồn phần e có tốc độ 0,8c Nêu ý nghĩa đại lượng tính Bài tập 2: Xây dựng cơng thức tính động dựa hệ thức tương đối Anhxtanh Bài tập 3: So sánh phương trình chuyển động, xung lượng, khối lượng, động năng,…của học Newton học tương đối tính Anhxtanh 11 C Phân tích tiến trình hoạt động dạy học thiết kế trên: Loại kiến thức giai đoạn dạy loại kiến thức thể học: - Dạy học thuyết Vật lí - Các giai đoạn dạy học: + Đặt vấn đề + Giải vấn đề + Kết + Nhận xét, kết luận Cơ hội phát triển tư HS: - Từ câu hỏi học sinh phán đoán vấn đề - Từ thí nghiệm, ví dụ học sinh rút quy tắc - Từ biểu thức toán học rút kết luận vật lý - Ứng dụng quy tắc học vào sống 12 Vai trị thí nghiệm bước tiến hành thí nghiệm Mục tiêu tập soạn thảo, tập đáp ứng mục tiêu dạy học nào? Bài tập chia làm mức độ: nhận biết, thông hiểu – vận dụng, vận dụng cao - Ở mức độ nhớ nhận biết giúp cho học sinh củng cố lại kiến thức học - Ở mức độ thông hiểu vận dụng: giúp học sinh vận dụng kiến thức, quy tắc vật lý vào sống để giải thích số tượng Ngoài áp dụng vào giải tốn - Ở mức độ vận dụng cao tập yêu cầu học sinh phải vận dụng tốt quy tắc vật lý Đồng thời phải liên kết với định luật cũ Ngoài khơi gợi ý tưởng cho học sinh để áp dụng quy tắc vật lý vào sống KẾT LUẬN Ngày nay, sau 100 năm đời, thuyết tương đối Anhxtanh chứng minh lý thuyết thực nghiệm, tất tiên đề, hệ thuyết tương đối ứng dụng thực tế nhiều lĩnh vực, đơn cử hệ thống định vị toàn cầu GPS mà bạn dùng điện thoại liên quan đến giãn nở thời gian thuyết tương đối vũ khí hạt nhân,… Từ đó, ta thấy rõ tầm quan trọng thuyết tương đối Anhxtanh tài Anhxtanh tìm hệ thức E = mc2 13 TÀI LIỆU KHAM KHẢO Bài 35: tính chất cấu tạo hạt nhân (Sách giao khoa Vật lí 12 bản) Bài 51: Hệ thức Anhxtanh khối lượng lương (Sách giáo khoa Vật lí 12 nâng cao) Giáo trình Lí luận Phương pháp dạy học Vật lí – thầy Nguyễn Đức Thâm chủ biên Sách Dạy học phát triển lực mơn Vật lí THPT – cô Đỗ Hương Trà chủ biên 14 ... 14 Tên chủ đề: Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học phân tích tiến trình với học Thuyết tương đối Anhstanh MỞ ĐẦU Nội dung kiến thức bổ trợ: Trong Vật lí, Thuyết tương đối miêu tả cấu trúc... phương trình chuyển động, xung lượng, khối lượng, động năng,? ?của học Newton học tương đối tính Anhxtanh 11 C Phân tích tiến trình hoạt động dạy học thiết kế trên: Loại kiến thức giai đoạn dạy loại... Tổ chức hoạt động học: Họat động giáo viên Họat động học sinh Nội dung HOẠT ĐỘNG Mục tiêu: HS biết nội dung học cần đạt được, tạo tâm cho học sinh vào tìm hiểu Phương pháp dạy học: Dạy học nêu