skkn cấp tỉnh một số giải pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập thí nghiệm thực hành môn khoa học tự nhiên phân môn vật lý nhằm nâng cao chất lượng cho hs lớp 6 8 trường thcs nga liên

Việc giải bài tập Khoa học tự nhiên là biện pháp quý báu để phát triển năng lực tư duy của học sinh, có tác dụng sâu sắc về mặt giáo dục tư tưởng, đạo đức.Vì thế mục đích cơ bản cuối cùn

MỤC LỤC

2.3.3.1 Các bước chung giải bài tập thực nghiệm 5

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài.

Trong việc nâng cao chất lượng giáo dục nói chung và chất lượng bộ môn Khoa học tự nhiên nói riêng, việc cải tiến phương pháp dạy học là một nhân tố quan trọng Bên cạnh việc bồi dưỡng kiến thức chuyên môn, việc phát huy tính tích cực của học sinh lại càng trở nên cần thiết Bởi vì xét cho cùng công việc giáo dục phải được tiến hành trên cơ sở tự nhận thức, tự hành động Việc khơi dậy phát triển ý thức, năng lực tư duy, bồi dưỡng phương pháp tự học là con đường phát triển tối ưu của giáo dục Cũng như trong học tập các bộ môn khác, học Khoa học tự nhiên lại càng cần phát triển năng lực tích cực, năng lực tư duy của học sinh để không phải chỉ biết mà còn phải hiểu để giải thích hiện tượng Khoa học tự nhiên cũng như áp dụng kiến thức và kỹ năng vào các hoạt động trong cuộc sống, gia đình và cộng đồng

Việc giải bài tập Khoa học tự nhiên giúp củng cố đào sâu, mở rộng những kiến thức cơ bản của bài giảng, xây dựng củng cố kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn Việc giải bài tập Khoa học tự nhiên là biện pháp quý báu

để phát triển năng lực tư duy của học sinh, có tác dụng sâu sắc về mặt giáo dục

tư tưởng, đạo đức.Vì thế mục đích cơ bản cuối cùng của việc giải bài tập không phải chỉ tìm ra đáp số, mà mục đích chính là giúp người làm bài tập hiểu được sâu sắc hơn các khái niệm, định luật, vận dụng chúng vào những vấn đề thực tế trong cuộc sống, trong lao động

Khoa học tự nhiên là môn khoa học thực nghiệm Học Khoa học tự nhiên không chỉ là học những khái niệm, định lí, định luật mà còn là học những kĩ năng thực hành Bài tập thực hành là một dạng bài tập rất đặc trưng của bộ môn Khoa học tự nhiên Nó được lồng ghép trong các tiết học trên lớp, trong bài tập sách bài tập học sinh về nhà làm Hơn nữa cũng là một dạng bài tập trong các đề thi học sinh giỏi hay gặp Tuy nhiên trong quá trình dạy học thì loại bài tập này lại chưa được chú ý nhiều Đa số các thầy cô và các em học sinh chỉ chú ý đến các loại bài tập có tính toán, có công thức, có số liệu và kết quả phải là những con số cụ thể

Bài tập thực hành là những bài tập thiết thực, gần gũi, gắn bó với cuộc sống hàng ngày của các em Tuy nhiên đây lại là một chuyên đề mà học sinh gặp nhiều lúng túng do kỹ năng thực hành chưa có nhiều, khả năng tổng hợp khái quát còn hạn chế Khi gặp những bài tập thực hành học sinh không biết hướng đi như thế nào và phải trình bày ra làm sao Trong khi đó sách tham khảo viết riêng

về bài tập thực hành cấp THCS trên thị trường rất ít Với những lí do trên, tôi

đưa ra sáng kiến kinh nghiệm: “Một số giải pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập thí nghiệm thực hành môn Khoa học tự nhiên - phân môn Vật lí nhằm nâng cao chất lượng cho học sinh lớp 6, 8 ở trường THCS Nga Liên” để

nghiên cứu chọn quá trình dạy học của bản thân

1.2 Mục đích nghiên cứu.

- Kích thích hoạt động học tập chủ động

- Rèn luyện tư duy, trực giác nhạy bén, óc sáng tạo cho học sinh khi tham gia giải quyết các tình huống nhờ các kiến thức đã biết, kinh nghiệm, kĩ năng đã

có, so sánh tình huống mới với các tình huống khác đã biết Biết tìm tòi ý tưởng ban đầu (giả thuyết) để tìm lời giải đáp và kết luận cuối cùng (kết luận khoa học)

- Học sinh biết kết hợp nhuần nhuyễn giữa quan sát, thí nghiệm và suy luận

lí thuyết

- Học sinh rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo thực hành thí nghiệm

- Bài tập thực hành là phương tiện để thu nhận kiến thức, phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của nhận thức, là con đường của việc vận dụng tri thức

đã thu được vào thực tiễn Hơn thế bài tập thực hành còn gây sự hứng thú trong học tập của học sinh, làm học sinh tin tưởng vào khoa học, yêu thích khoa học

1.3 Đối tượng nghiên cứu:

Học sinh lớp 6 và 8 trong việc giải bài tập thí nghiệm thực hành môn Khoa học tự nhiên- phân môn Vật lí

1.4 Phương pháp nghiên cứu:

+ Dựa vào thực tế giảng dạy, dự giờ, trao đổi kinh nghiệm với đồng nghiệp + Dựa vào kinh nghiệm thực tế, các hoạt động thực tiễn, từ đó phân tích, tổng hợp để lựa chọn phương pháp dạy học

Trong quá trình nghiên cứu tôi đã sử dụng một số phương pháp sau:

- Phương pháp điều tra giáo dục

- Phương pháp quan sát sư phạm

- Phương pháp thống kê, tổng hợp, so sánh

- Phương pháp mô tả

- Phương pháp vật lý thực nghiệm

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận:

Con đường nhận thức bắt đầu từ thực tiễn đến tri thức khoa học thông thường phải sử dụng phối hợp nhiều phương pháp như phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình, phương pháp tương tự Làm bài tập thực

nghiệm thường sử dụng phương pháp thực nghiệm.

Phương pháp thực nghiệm đòi hỏi học sinh có các kĩ năng như: kĩ năng thu lượm thông tin, kĩ năng xử lí thông tin, kĩ năng truyền đạt thông tin, kĩ năng vận dụng kiến thức vào giải quyết các tình huống, kĩ năng thực hành, kĩ năng đề xuất

dự đoán khoa học và phương án thí nghiệm

Bài tập thực hành là những bài tập chỉ mặt kết quả của các thí nghiệm Các bài tập này được giải bằng cách vận dụng tổng hợp các kiến thức lý thuyết và thực nghiệm, các kỹ năng hoạt động trí óc và thực hành, các vốn hiểu biết về Khoa học tự nhiên, kỹ thuật và thực tế đời sống Việc giải các bài tập thực hành đòi hỏi học sinh phải tự mình xây dựng phương án, lựa chọn phương tiện, xác định các điều kiện thích hợp, thực hiện thí nghiệm theo quy trình, quy tắc để thu thập, xử lý các kết quả nhằm giải quyết một cách khoa học, tối ưu bài toán cụ thể đã được đặt ra

Loại bài tập này vì vậy có tác dụng toàn diện trong việc giáo dục, giúp học sinh hiểu rõ các kiến thức, kỹ năng cơ bản về lý thuyết và thực nghiệm của môn Khoa học tự nhiên Các dạng bài tập này có thể sử dụng với nhiều mục đích, vào những thời điểm khác nhau Thông qua các bài tập thực nghiệm, học sinh được bồi dưỡng, phát triển 95% năng lực tư duy, năng lực thực nghiệm, năng lực hoạt động tự lực, sáng tạo, bộc lộ rõ khả năng sở trường, sở thích về Khoa học tự nhiên Giải các bài tập thực hành là một hình thức hoạt động nhằm nâng cao chất lượng học tập, tăng cường hứng thú, gắn học với hành, lý luận với thực tế, kích thích tính tích cực tự lực, trí thông minh, tài sáng tạo, tháo vát… của từng học sinh Đây cũng là một trong những biện pháp để phát hiện ra đúng những học sinh khá, giỏi về Khoa học tự nhiên

2.2 Thực trạng của vấn đề:

2.2.1) Thuận lợi:

Đại đa số học sinh của trường THCS Nga Liên có ý thức ham mê học bộ môn Khoa học tự nhiên Với số lượng giáo viên của tổ chuyên môn có tới 4 giáo viên bộ môn Khoa học tự nhiên, có những giáo viên giảng dạy nhiều năm có kinh nghiệm dạy học bộ môn rất thuận lợi trong việc xây dựng bài dạy đổi mới phương pháp Ở đây quan điểm đổi mới phương pháp dạy học của môn Khoa học tự nhiên rất rõ ràng cụ thể Điều này rất thuận lợi cho tôi học hỏi đúc rút kinh nghiệm cho chuyên môn nghề nghiệp

2.2.2) Khó khăn:

Với chương trình thay sách giáo khoa hiện nay, kiến thức rất tinh giản, rộng và sâu Đòi hỏi giáo viên phải có kiến thức thật vững, hiểu rõ, hiểu sâu từng ý, từng phần trong SGK, làm sao trong mỗi bài học, học sinh phải được tự

phát hiện kiến thức, tự lực lĩnh hội kiến thức một cách đầy đủ, sâu sắc, sáng tạo

và liên hệ thực tế trong nội dung từng tiết hoc

Ở trường THCS các thầy cô và các em học sinh đa phần chỉ chú ý đến bài tập định tính và bài tập định lượng Các thầy cô tập trung rèn cho các em các kĩ năng tính toán, kĩ năng giải thích mà ít chú trọng đến loại bài tập thực nghiệm Hoặc có chú ý đến cũng chỉ qua loa, đại khái Trong các sách viết cho cấp THCS cũng chưa đề cập nhiều bài tập thực nghiệm đặc biệt là giải thích các hiện tượng Khoa học tự nhiên trong đời sống và kĩ thuật

Bài tập thực nghiệm được đưa vào một trong các nội dung của các bài thực hành trong chương trình Khoa học tự nhiên như:

- Đo thể tích chất lỏng - Thực hành: Đo thể tích nước chứa trong hai bình-SGK Khoa học tự nhiên 6

- Đo thể tích vật rắn không thấm nước-Thực hành: Đo thể tích vật rắn-SGK Khoa học tự nhiên 6

- Thực hành xác định khối lượng riêng của sỏi - SGK Khoa học tự nhiên 6

- Nghiệm lại lực đẩy Ác si Mét- SGK Khoa học tự nhiên 8

- Bài toán thực nghiệm liên quan đến áp suất - SGK Khoa học tự nhiên 8

Mặc dù được thực hành như vậy nhưng học sinh chưa được luyện tập nhiều, vẫn chưa thể tự khái quát thành phương pháp chung để giải loại bài tập thực nghiệm này

Bài tập thực nghiệm là một nội dung quan trọng thường gặp trong chuyên

đề bồi dưỡng HSG Thông thường HS nắm chắc phương pháp giải bài tập và vận dụng làm tốt các bài tập từ đơn giản đến phức tạp, tuy nhiên khi gặp bài tập thực nghiệm thì HS gặp phải khó khăn lúng túng, khó tìm ra hướng giải quyết bài toán một cách chính xác Đặc biệt khi bài toán chỉ giới hạn cho một số ít các dụng cụ thí nghiệm thì việc xác định giá trị của một đại lượng cho trước là một bài toán phức tạp đối với học sinh Vì vậy việc tổng hợp, khái quát thành phương pháp giải đối với bài tập thực nghiệm là một chìa khoá giúp HS biến bài toán thực nghiệm phức tạp thành những bài toán đơn giản, có lối đi riêng một cách rõ ràng, từ đó dễ dàng vận dụng vào giải các bài tập thực nghiệm khác trong chương trình Khoa học tự nhiên THCS

Kết quả khảo sát đầu năm 2023 - 2024 về việc học sinh giải bài tập thí nghiệm thực hành môn Khoa học tự nhiên- phân môn Vật lí như sau:

Đề bài:

Câu 1: Trình bày cách xác định khối lượng riêng của một chất lỏng bằng

các dụng cụ: cốc, nước đó biết khối lượng riêng, cân và bộ quả cân.

Câu 2: Hãy xác định khối lượng riêng của một viên sỏi Cho các dụng cụ

sau : lực kế, sợi dây (khối lượng dây không đáng kể), bình có nước Biết viên sỏi

bỏ lọt và ngập trong bình nước, khối lượng riêng của nước là D 0

Kết quả:

số sắc

Trên thực tế giờ dạy tôi thấy học sinh rất thích thú và kiến thức dần dần được các em nắm bắt thông qua đó một cách nhẹ nhàng, hiệu quả

Dưới đây tôi xin trình bày một số giải pháp hướng dẫn học sinh giải bài tập thí nghiệm thực hành môn Khoa học tự nhiên - phân môn Vật lí cho học sinh lớp 6, 8 ở trường THCS Nga Liên đã mang lại hiệu quả cao trong dạy học đặc biệt là những tiết dạy bài tập Khoa học tự nhiên

2.3 Giải pháp đã tổ chức thực hiện.

2.3.1 Phân loại bài tập thực nghiệm.

Có rất nhiều cách phân loại bài tập Khoa học tự nhiên:

- Xét theo nội dung có thể chia thành các loại: Bài tập cơ học, nhiệt học, quang học, điện học

- Xét về dụng cụ để sử dụng trong các bài thực nghiệm thì có thể chia thành hai dạng cơ bản như sau:

+ Xác định một đại lượng chỉ bằng các dụng cụ đề bài cho sẵn

+ Xác định một đại lượng bằng cách tự tìm dụng cụ

2.3.2 Các hoạt động nhận thức thực nghiệm.

- Chuẩn bị về mặt nhận thức: Xuất phát từ đối tượng cần nghiên cứu, đi tìm các thuộc tính, quy luật biến đổi của các sự vật, hiện tượng từ đó phân tích, so sánh (thao tác tư duy) rút ra thuộc tính bản chất của hiện tượng, bỏ qua những thuộc tính không cần thiết

- Thực hiện hoạt động nhận thức:

Xây dựng phương án kiểm tra giả thuyết (dụng cụ, tiến hành thí nghiệm như thế nào, dự đoán các kết quả có thể xảy ra)

Tiến hành thí nghiệm (trình bày thí nghiệm) thu thập số liệu từ thí nghiệm

- Xử lí số liệu: nhờ các thao tác tư duy, suy luận logic

2.3.3 Phương pháp giải cụ thể.

2.3.3.1 Các bước chung giải bài tập thực nghiệm:

Từ đặc điểm của quá trình nhận thức thực nghiệm trên ta có thể đưa ra các bước chung giải các bài tập có nội dung thực nghiệm như sau:

Bước 1: Đọc hiểu đề bài

Bước 2: Phân tích nội dung bài tập thực nghiệm.

Mục tiêu làm gì, cần xác định đại lượng nào, dụng cụ cho để làm gì hoặc cần phải sử dụng những dụng cụ nào

Bước 3: Xác định phương án thực nghiệm, tiến hành các thao tác thí

nghiệm

Bố trí thí nghiệm như thế nào, điều kiện làm thí nghiệm cần phải có là gì, nêu giả thuyết, kết quả theo dự kiến

Bước 4: Vận dụng kiến thức đã học xử lí số liệu (giả định) để xác định

được đại lượng cần tìm

Để có được kết quả chính xác cần phải tổng hợp, khái quát hóa những kiến thức đã học, tìm ra mối liên hệ giữa chúng

Bước 5: Kiểm tra kết quả so với yêu cầu đề bài.

2.3.3.2 Kiến thức liên quan.

Các bài tập có nội dung thực nghiệm phần cơ học chủ yếu là xác định một trong các đại lượng: Khối lượng, khối lượng riêng, thể tích Do vậy học sinh cần hiểu rõ một vài kiến thức có liên quan như sau:

* Khối lượng riêng của một chất: Là khối lượng của một mét khối chất đó

Công thức tính

* Trọng lượng riêng của một chất: là trọng lượng của một mét khối chất đó

Công thức tính:

* Khi một vật nhúng trong chất lỏng, chất lỏng tác dụng một lực đẩy lên vật, lực đó có phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên trên, có độ lớn bằng trọng lượng của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ Lực đó gọi là lực đẩy Ác- Si- mét Công thức tính: FA = d.V trong đó: d - trọng lượng riêng của chất lỏng

V - thể tích chất lỏng mà vật chiếm chỗ

* Qui tắc cân bằng lực:

Chú ý: Sử dụng qui tăc của đòn bẩy

Dùng đòn bẩy được lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi do đó không được lợi gì về công

(Áp dụng điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định)

Trong đó F 1 ; F 2 là các lực tác dụng lên đòn bẩy, l 1 ; l 2 là các cánh tay đòn của lực hay khoảng cách từ giá của các lực đến trục quay.

2.3.3.3 Một số bài tập cụ thể.

Dạng 1: Xác định một trong các đại lượng: Khối lượng riêng, khối lượng, thể tích.

Dạng 1.1: Một số bài toán sử dụng công thức khối lượng riêng

Ví dụ 1: Bạn Trâm có một bức tượng vũ nữ nhỏ, muốn xác định xem bức

tượng được làm bằng chất gì, trong khi bạn chỉ có một cái cân và một bình chia

độ có thể bỏ lọt bức tượng vào Em hãy giúp Trâm làm việc đó

Phương pháp:

Đây là loại bài tập thực nghiệm đã cho sẵn dụng cụ và chỉ được sử dụng các dụng cụ đã cho trong đề bài Học sinh cần trả lời được các câu hỏi:

- Cần xác định đại lượng nào? (xác định khối lượng riêng của chất - làm bằng chất gì);

- Có những cách nào có thể xác định khối lượng riêng của chất?

- Dụng cụ cho trong bài có thể đo được đại lượng nào?

- Làm thí nghiệm như thế nào, bước nào trước, bước nào sau để có kết quả chính xác?

- Khi có kết quả rồi thì xử lí kết quả như thế nào để tìm được đại lượng theo yêu cầu?

Hướng dẫn giải:

Bước 1: Dùng cân để xác định khối lượng của bức tượng Giả sử khối

lượng của bức tượng là m (kg)

Bước 2: Đo thể tích của vật bằng bình chia độ

Lấy nước vào bình chia độ ghi mực nước ban đầu V1 Cho bức tượng chìm trong nước, ghi mực nước dâng tới vị trí V2

Lấy V = V2 – V1 được thể tích bức tượng V, đổi ra đơn vị m3

Bước 3: Tính khối lượng riêng theo công thức (kg/m3)

Ví dụ 2: Một quả cầu bằng sắt bên trong có một phần rỗng Hãy nêu cách

xác định thể tích phần rỗng đó với các dụng cụ có trong phòng thí nghiệm Biết khối lượng riêng của sắt Ds

Phương pháp:

Đây là loại bài tập chưa cho sẵn dụng cụ

- Mục tiêu: Xác định thể tích vật rỗng

- Thể tích phần rỗng ở bên trong vật nên được xác định thông qua thể tích toàn bộ của vật và thể tích phần đặc

- Phần rỗng khối lượng coi như bằng 0

- Biết khối lượng riêng của sắt nên có thể tính được thể tích của phần đặc

Hướng dẫn giải:

Gọi Vđ là thể tích của phần đặc

Vr là thể tích phần rỗng

V là thể tích của cả quả cầu

Bước 1: Móc vật vào lực kế treo ngoài không khí, ta đo được trọng lượng

của vật: P

Ta có: P =dđ.Vđ 

đ đ

d

P

V  Bước 2: Treo quả cầu vào lực kế rồi nhúng chìm vào trong nước, đọc số

chỉ của lực kế: P1

Bước 3: Tính toán:

Khi đó vật chịu tác dụng của lực đẩy Acsimet FA và trọng lượng P1 Ta có:

FA = P – P1

 d n(V) P P1

 d n(V đ V r) P P1

 ( V ) P P1

d

P

đ

n đ

đ n

đ r

d d

d P d d P V

.

)





Dạng 1.2: Một số bài toán sử dụng lực đẩy Acsimet và điều kiện cân bằng của đòn bẩy.

Ví dụ 1: Hãy tìm cách xác định khối lượng của một cái chổi quét nhà với

các dụng cụ sau: Chiếc chổi cần xác định khối lượng, một số đoạn dây mềm có thể bỏ qua khối lượng, 1 thước dây có độ chia tới milimet 1 gói mì ăn liền mà khối lượng m của nó được ghi trên vỏ bao (coi khối lượng của bao bì là nhỏ so với khối lượng cái chổi)

Phương pháp:

- Mục tiêu cần xác định: Khối lượng của một cái chổi

- Dụng cụ cho sẵn:

+ Đoạn dây: dùng để buộc

+Thước chia: để đo độ dài

+ Gói mì đã biết khối lượng: Được coi là vật đối trọng

- Cần sử dụng phương pháp đòn bẩy

Hướng dẫn giải:

Bước 1: Dùng dây mềm treo ngang chổi Di chuyển vị trí buộc dây tới khi

chổi nằm cân bằng theo phương ngang, đánh dấu điểm treo là trọng tâm của chổi

(điểm M)

Bước 2: Treo gói mì vào đầu B Làm lại như trên để xác đinh vị trí cân

bằng mới của chổi (điểm N)

Bước 3: Vì lực tác dụng tỷ lệ nghịch với cánh tay đòn nên ta có:

Pc.l1 = PM.l2

mc l1 = m l2

mc =

Từ đó xác định được khối lượng chổi Các chiều dài được đo bằng thước dây

Ví dụ 2:

Cho một thanh gổ thẳng dài có thể quay quanh một trục lắp cố định ở một giá thí nghiệm, một thước chia tới milimet, một bình hình trụ lớn đựng nước (đã biết khối lượng riêng của nước), một bình hình trụ lớn đựng dầu hỏa, một lọ nhỏ

rỗng, một lọ nhỏ chứa đầy cát có nắp đậy kín, hai sợi dây Hãy trình bày một phương án xác định khối lượng riêng của dầu hỏa

Hướng dẫn giải:

- Lắp thanh gỗ vào trục quay để có 1 đòn bẩy

Treo lọ rỗng vào đòn bên phải, treo lọ đầy cát

vào một vị trí ở đòn bên trái sao cho đòn bẩy

cân bằng nằm ngang Ta có: P0.l0 = P.l (1)

Nhúng lọ đựng đầy cát ngập trong nước rồi tìm

vị trí treo nó sao cho đòn bẩy cân bằng:

P0 l0 = (P – F) l’ (2)

- Từ (1) và (2):

F = P(l’ – l)/l’ mà F = dnước.V

Suy ra: dnước =

'

'

l

l l V

P 



- Lặp lại thí nghiệm bằng cách thay nước bằng dầu hoả, tìm vị trí l’’ treo lọ

cát để đòn bẩy cân bằng

- Ta có: ddầu = V Pl l''l

- Suy ra ddầu = dnước ((l l'' l l))l l''







hay: Ddầu = Dnước ((l l''l l))l l''

Ví dụ 3:

Trong tay ta có một quả cân 500gam, một thước thẳng bằng kim loại có vạch chia và một số sợi dây buộc Làm thế nào để xác nhận lại khối lượng của một vật nặng 2kg bằng các vật dụng đó? Vẽ hình minh hoạ

Hướng dẫn giải:

Vẽ hình đúng:

Chọn điểm chính giữa của thanh kim loại làm điểm tựa

Vận dụng nguyên lý đòn bảy

Buộc vật nặng tại một điểm gần sát điểm mút của thanh kim loại

Điều chỉnh vị trí treo quả cân sao cho thanh thăng bằng nằm ngang

Theo nguyên lý đòn bảy: P1/P2 = l2/l1

Xác định tỷ lệ l1/l2 bằng cách đo các độ dài OA và OB

Nếu tỷ lệ này là 1/4 thì khối lượng vật nặng là 2kg

Dạng 2: Bài toán thực nghiệm liên quan đến áp suất

P 0

l 0 l’

P F