Đang tải... (xem toàn văn)
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT LƯƠNG ĐẮC BẰNG
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
XÂY DỰNG VÀ VẬN DỤNG BÀI TẬP SÁNG TẠOTRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “KHÍ LÍ TƯỞNG ”
Trang 2MỤC LỤC
1.MỞ ĐẦU 1
1.1 Lý do chọn đề tài 1
1.2 Mục đích nghiên cứu 1
1.3 Đối tượng nghiên cứu 2
1.4 Phương pháp nghiên cứu 2
1.5 Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm 2
2 NỘI DUNG 2
2.1 Cơ sở lý luận 2
2.1.1 Dạy học sáng tạo trong dạy học Vật lý 2
1.1.2 BTST về Vật lý- phương tiện DHST trong môn Vật lý ở trường PT 3
2.1.3 Nội dung dạy học chương “khí lí tưởng” Vật lý 12 sách kết nối tri thức 3
2.2 Điều tra thực trạng dạy học bài tập Vật lý ở trường THPT 4
2.3 Xây dựng và hướng dẫn HS giải BTST chương “khí lí tưởng” Vật lý 12sách kết nối tri thức 6
2.3.1 Bài tập có nhiều cách giải 6
2.3.2 Bài tập thừa hoặc thiếu dữ kiện 9
2.3.3.Bài tập tương tự có nội dung biến đổi 11
2.3.4 Bài tập thí nghiệm 14
2.3.5 Bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi 15
2.4 Các hình thức sử dụng bài tập sáng tạo trong dạy học Vật lí 18
2.4.1 Sử dụng BTST trên lớp học theo chương trình bắt buộc 18
2.4.2 Dạy BTST trong chương trình tự chọn môn vật lí 19
2.4.3 Sử dụng BTST trong bồi dưỡng học sinh giỏi 19
3 KẾT LUẬN 19
Tài liệu tham khảo 21
Danh mục các đề tài SKKN đã được xếp loại cấp tỉnh 22
Trang 41 MỞ ĐẦU
1.1 Lí do chọn đề tài
Chúng ta đang sống trong nền văn minh có trình độ khoa học kỹ thuật phát triển rựcrỡ, tất cả đều bắt nguồn từ sự sáng tạo Nước Việt Nam muốn phát triển giàu mạnh, sánhvai với các nước tiên tiến trên thế giới thì phải có nguồn nhân lực sáng tạo, điều này đượcxác định rõ trong luật giáo dục điều 27.1 “Mục tiêu của giáo dục phổ thông là giúp họcsinh phát triển toàn diện về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mỹ và các kỹ năng cơ bản, pháttriển năng lực cá nhân, tính năng động và sáng tạo hình thành nhân cách ”
Để tạo nguồn nhân lực năng động sáng tạo đáp ứng được yêu cầu phát triển của đấtnước theo định hướng công nghiệp hóa – hiện đại hoá, đòi hỏi ngành Giáo dục – Đào tạophải đổi mới một cách căn bản về mọi mặt: mục tiêu, nội dung, chương trình và đặc biệtlà đổi mới về phương pháp dạy học và nội dung dạy học nhằm tạo ra những con ngườimới năng động, sáng tạo có thể làm chủ khoa học và vận dụng một cách linh hoạt để giảiquyết tốt những vấn đề thực tế Trong quá trình dạy học người GV phải không ngừnghọc tập nâng cao trình độ chuyên môn, phải luôn đổi mới, tìm tòi và đưa ra phương phápdạy học phù hợp, hiệu quả nhất
Bài tập sáng tạo là phương tiện có tầm quan trọng và có tác động mạnh mẽ trongviệc bồi dưỡng năng lực tư duy, rèn luyện kỹ năng, vận dụng lý thuyết vào thực tiễn,pháthuy tư duy sáng tạo và nâng cao tinh thần trách nhiệm, ý thức làm việc tự lực của họcsinh Do đó, dạy học có sử dụng loại bài tập này một cách hợp lí chính là dạy học sángtạo, nó sẽ góp phần vào việc đào tạo ra một nguồn nhân lực có phẩm chất đạo đức tốt, cótri thức khoa học, biết vận dụng tri thức vào công cuộc xây dựng đất nước
Kiến thức của phần nhiệt học là một nội dung quan trọng của chương trình vật líphổ thông đặc biệt là chương trình giáo dục mới Với những lí do trên tôi chọn đề tài:
Xây dựng và vận dụng bài tập sáng tạo trong dạy học chương “Khí lí tưởng” Vật lí12 sách kết nối tri thức.
1.2 Mục đích nghiên cứu
Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập sáng tạo nhằm bồi dưỡng năng lực tư duy
sáng tạo cho học sinh trong dạy học chương “Khí lí tưởng” Vật lí 12 sách kết nối trithức, qua đó giúp người học vận dụng kiến thức vào thực tế tốt hơn và hiệu quả hơn.1.3 Đối tượng nghiên cứu
Trang 51.3.1 Đối tượng nghiên cứu của đề tài.- Lí thuyết về bài tập sáng tạo.
- Quá trình dạy học chương “Khí lí tưởng” Vật lí 12 sách kết nối tri thức.1.3.2 Phạm vi nghiên cứu
chương “Khí lí tưởng” Vật lí 12 sách kết nối tri thức.
1.4 Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu các tài liệu lí luận dạy học và các tài liệu liên quan đến lý thuyết bàitập sáng tạo.
- Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa Vật lí 12 sách kết nối tri thức, sách bàitập và các tài liệu tham khảo.
1.5 Những điểm mới của SKKN
- Xây dựng được quy trình vận dụng lí thuyết BTST để thiết kế BTST nhằm pháthuy hiệu quả các chức năng LLDH của BTST trong DHVL.
- Xây dựng và vận dụng các bài tập sáng tạo điển hình minh hoạ dùng cho dạy
học chương: “Khí lí tưởng” Vật lí 12 sách kết nối tri thức theo lí thuyết bài tập sáng
2 NỘI DUNG
2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.1.1 Dạy học sáng tạo trong dạy học vật lí
Trong giới hạn đề tài này, dạy hoc sáng tạo được hiểu là dạy học nhằm bồi dưỡngtư duy sáng tạo cho hoc sinh
Áp dụng vào dạy học vật lí ở trường phổ thông được chia thành hai dạng: Dạy hocsinh phát minh lại định luật, thuyết vật lí và dạy hoc sinh sáng chế lại các thiết bị kỹthuật Việc dạy học sinh ứng dụng kỹ thuật của vật lí ở trường phổ thông có thể diễn ratheo hai con đường:
- Con đường thứ nhất là quan sát cấu tạo của đối tượng kỹ thuật có sẵn, giải thíchnguyên tắc hoạt động của nó
- Con đường thứ hai là dựa trên những định luật vật lí, những đặc tính vật lí của sự vật,hiện tượng, thiết kế một thiết bị nhằm giải quyết một yêu cầu kỹ thuật nào đó con đườngnày thực chất là một bài tập sáng tạo.
2.1.2 BTST về vật lí - phương tiện DHSTtrong môn vật lí ở trường phổ thông
Trang 6* Khái niệm bài tập vật lí:
Bài tập vật lí được hiểu là một vấn đề được giải quyết bằng các suy luận lôgic các
phép toán có cơ sở từ các định luật vật lí, hiện tượng vật lí.Tùy theo mục đích sử dụngbài tập vật lí, các bài tập vật lí có thể xay dựng với nội dung thích hợp và cách giảitương ứng Bài tập vật lí có tác dụng rèn luyện kĩ năng phân tích, tổng hợp, kĩ năng tínhtoán xử lí số liệu nhờ các công thức và định luật vật lí chi phối hiện tượng vật lí trongbài tập nhờ vậy mà bài tập vật lí có tác dụng rèn luyện và phát triển tư duy sáng tạo choHS
* Bài tập sáng tạo về vật lí và vai trò của nó trong dạy học
BTST là bài tập không có thông tin đầy đủ liên quan đến hiện tượng quá trìnhvật lí; có những đại lượng vật lí được ẩn dấu; điều kiện bài toán không chứa đựng chỉdẫn trực tiếp và gián tiếp về angorit giải hay kiến thức vật lí cần sử dụng
Giải BTST đòi hỏi HS phải nhạy bén trong tư duy, độc đáo và ST trong cáchgiải quyết vấn đề với những tình huống mới để phát hiện điều mới về kiến thức, kĩ nănghoặc thái độ ứng xử mới, về những điều chưa biết, chưa có Đặc biệt BTST yêu cầu khảnăng đề xuất, đánh giá theo ý kiến riêng của bản thân HS
Như vậy sử dụng BTST về vật lí trong việc bồi dưỡng tư duy sáng tạo về vật lícho HS là rất cần thiết, đặc biệt trong việc phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí thìhiệu quả của BTST là rất lớn.
Vận dụng phương pháp xây dựng BTST, chúng tôi đã xây dựng được hệ thống
BTST và hướng dẫn sử dụng chúng vào chương “Khí lí tưởng” Vật lí 12 sách kết nốitri thức.
2.1.3 Nội dung dạy học chương “Khí lí tưởng” Vật lí 12 sách kết nối tri thức gồm:
- Bài 8: Mô hình động học phân tử chất khí.- Bài 9: Định luật BOYLE.
- Bài 10: Định luật CHARLES.
- Bài 11: Phương trình trạng thái của khí lý tưởng.
- Bài 12: Áp suất khí theo mô hình động học phận tử Quan hệ giữa động năngphân tử và nhiệt độ.
- Bài 13: Bài tập về khí lý tưởng.
2.2 Điều tra thực trạng dạy học bài tập về vật lí ở trường THPT
Trang 7Chương “Khí lí tưởng” Vật lí 12 sách kết nối tri thức thuộc chương II SGK Vật lý
12 Đây là điểm mới trong chương trình SGK mới, trước đây chương này được học ởVật lý 10 Sách cải cách, việc đưa chương này sang lớp 12 tôi đánh giá là phù hợp vớichuỗi tư duy logic xét trong tổng thể kiến thức của chương trình THPT, tuy nhiên nócũng có những khó khăn:
- Một là: Đây là chương trình mới nên hệ thống bài tập tham khảo chưa nhiều Đặc biệt
chương trình SGK mới là chương trình mở đồi hỏi sự tìm tòi và chủ động trong hoạtđộng dạy học với yêu cầu người học phải chủ động trong cách tiếp cận tri thức.
- Hai là: Nhiều nội dung được trình bày kết hợp với thí nghiệm, trong khi đó học sinh
còn chưa quen với các dụng cụ thí nghiệm, cách đo đạc các số liệu, cách xử lí số liệu thuđược, cách vẽ đồ thị và rút ra kết luận cần thiết Vì thế, đòi hỏi giáo viên phải chuẩn bịthí nghiệm, tạo ra các tình huống câu hỏi tạo điều kiện cho học sinh rèn luyện năng lựcgiải quyết vấn đề.
- Ba là: Rất nhiều kiến thức liên quan đến cuộc sống, nhưng học sinh thường ít quan
tâm và ít liên hệ tìm hiểu thực tế Vì thế, giáo viên phải kích thích tính tò mò của cácem, hướng dẫn các em đọc phần có thể em chưa biết, rút ra nhiệm vụ cần tìm hiểu thựctế cho các em
Tôi nhận thấy:
- Nhận thức về vai trò tác dụng của bài tập Vật lý trong dạy học của một số giáo viênvẫn còn chưa được đầy đủ, hợp lí, một số chỉ thiên về vai trò kiểm tra, đánh giá kiếnthức của học sinh thông qua việc giải bài tập Vật lý.
- Một số giáo viên chưa thực sự dày công nghiên cứu việc định hướng phát triển tư duycho học sinh trong giải bài tập Vật lý Hầu hết đều áp đặt học sinh suy nghĩ và giải bàitập theo cách của mình mà không hướng dẫn học sinh độc lập suy nghĩ tìm kiếm lời giải,chưa có thái độ khách quan để thực sự tôn trọng tư duy của các em.
- Giáo viên sử dụng các bài tập từ tài liệu có sẵn để chữa cho học sinh mà thực sự chưacó sự đầu tư, sửa đổi các bài tập cho phù hợp với trình độ của học sinh, ngại tìm kiếmthêm các bài tập để xây dựng thành hệ thống bài tập phong phú, chưa xây dựng được hệthống các câu hỏi định hướng tư duy tích cực đối với từng loại bài tập và thích hợp đốivới trình độ các đối tượng học sinh nhằm đưa học sinh vào con đường độc lập tư duycao độ để tìm lời giải.
Trang 8- Trong quá trình giảng dạy một số giáo viên chưa quan tâm đến việc tổ chức cho họcsinh tự phát triển bài tập trên cơ sở các bài tập đã giải được hoặc ngược lại chưa chú ýtrong việc hướng dẫn cho học sinh phương pháp phân tích những bài tập phức hợp đểđưa dần về các bài tập cơ bản dễ giải hơn.
- Trong tiết dạy bài tập, giáo viên chọn lọc những bài tập để đưa vào giải thường lànhững bài tập rèn luyện áp dụng kiến thức đơn thuần, thiên về toán học, kết quả tìmđược sau một loạt các phép toán Còn loại bài tập có tác dụng bồi dưỡng năng lực sángtạo cho học sinh thì thực sự chưa được chú ý trong quá trình dạy học.
- Nghiên cứu các tài liệu về bài tập Vật lý ở nước ta, trong đó có nội dung về khí lýtưởng chủ yếu là những bài tập có nội dung tái hiện, những bài tập giải theo mẫu Trongviệc phát triển khả năng sáng tạo cho học sinh thì các bài tập sáng tạo phải trở thành bộphận cuối cùng nhất thiết phải có Thực tế, số bài tập sáng tạo rất ít nên ít có điều kiệncho học sinh tiếp cận nó.
Từ nhận định trên đây cho thấy GV THPT cần chủ động xây dựng BTST để có
thể sử dụng vào việc DHVL Hơn nữa số lượng BTST phần nhiệt học trong SGK vàSBT xây dựng theo phương pháp mở Vậy cần thiết phải xây dựng hệ thống BTST đểGV có thể sử dụng vào dạy học nhằm phát triển tư duy sáng tạo cho HS Trong đề tàinày tôi trình bày cách xây dựng và vận dụng BTST phần khí lý tưởng, đồng thời nângcao hiểu biết của GV về tác dụng của BTST trong việc bồi dưỡng năng lực TDST choHS và các biện pháp sư phạm cần thiết khi dạy loại bài tập này
2.3 Xây dựng và hướng dẫn HS giải BTST chương “Khí lí tưởng” Vật lí 12sách kết nối tri thức.
2.3.1 Bài tập có nhiều cách gỉai
Bài tập 1 Sử dụng các đẳng quá trình, hãy thiết lập phương trình trạng thái của
một khối khí lí tưởng (PV/T=Hằng số)
1 Định hướng tư duy:
+ Mối liên hệ giữa các thông số trạng thái trong các đẳng quá trình ?
+ Từ trạng thái 1 (P1,V1,T1) đến trạng thái 2 (P2, V2 ,T2 ) Biểu diễn thôngqua sự biến đổi của 2 đẳng quá trình?
2 Hướng dẫn giải:
Trang 9Cách1: Từ trạng thái 1 (P1,V1,T1) đến trạng thái 2 (P2, V2 ,T2) Biểu diễnthông qua sự biến đổi của 2 đẳng quá trình đó là Đẳng tích và Đẳng nhiệt
+ Từ trạng thái 1 (P1,V1,T1) đến trạng thái 3 (P3,V3,T3) Đẳng tích Ta có: P1/ P3 = T1/T3= T1/T2 (vì T3=T2 ) (1)
+ Từ trạng thái 3 (P3,V3,T3) đến trạng thái 2 (P2, V2,T2 ) Đẳng nhiệt Ta có P3V3= P2 V2= P3 V1 (vì V3= V1) (2)
Rút P3 từ (1) thế vào (2) ta được: P1V1/T1 = P2V2 /T2 Hay PV/T = Hằng số
Cách 2:
Từ trạng thái 1 (P1,V1,T1) đến trạng thái 2 (P2 , V2,T2 ) Biểu diễn thông quasự biến đổi của 2 đẳng quá trình đó là Đẳng áp và Đẳng tích
+ Từ trạng thái 1 (P1,V1,T1) đến trạng thái 3 (P3,V3,T3) Đẳng áp Ta có: V1/ V3 = T1/T3= V1/ V2 (1) (vì V3=V2)
+ Từ trạng thái 3 (P3,V3,T3) đến trạng thái 2 (P2, V2,T2 ) Đẳng tíchTa có P3/ T3= P2/T2 = P1/T3 (2)
Rút T3 từ (1) thế vào (2) ta được: P1V1/T1 = P2V2 /T2 Hay PV/T = Hằng số
Cách 3: Từ trạng thái 1 (P1,V1,T1) đến trạng thái 2 (P2 , V2,T2 ) Biểu diễnthông qua sự biến đổi của 2 đẳng quá trình đó là Đẳng áp và Đẳng nhiệt
+ Từ trạng thái 1 (P1,V1,T1) đến trạng thái 3 (P3,V3,T3) Đẳng áp Ta có: V1/ V3 = T1/T3= T1/ T2 (1) (vì T3=T2 )
+ Từ trạng thái 3 (P3,V3,T3) đến trạng thái 2 (P2, V2,T2 ) Đẳng nhiệtTa có P3V3= P2 V2= P1 V3 (2)
Rút V3 từ (1) thế vào (2) ta được: P1V1/T1 = P2 V2/T2 Hay PV/T = Hằng số
Bài tập 2: Một quả bóng có thể tích không đổi V= 2,5 lít Mỗi lần bơm đưa 0,5 lít
không khí với áp suất 1,05.105N/m2 vào bóng.Hãy tính áp suất của bóng sau 50 lầnbơm Biết ban đầu bóng không có không khí và nhiệt độ coi như không thay đổi
1 Định hướng tư duy:
+ Lượng không khí đã đưa vào bóng sau 50 lần bơm ?
+ Dựa vào sự biến đổi trạng thái tính áp suất trong bóng ? + Trong bài toán này ta có thể dựa vào các định luật nào ?
2 Hướng dẫn giải
Cách 1:Tính lượng khí đã bơm vào
Trang 100,5 (lít) 50 = 25 (lít) (với áp suất 1,05.105 N/m2 ) Sau đó áp dụng Định luật Bôi Lơ-Ma Ri Ôt
P1V1= P2V2 suy ra P2= P1V1/V2
Thay P1 = 1,05.105 N/m2 , V1 = 25 (lít), V2 = 2,5 (lít) Tính được P2= 10,5.105 N/m2
Cách 2: áp dung phương trình CLAPEYRON- MENDE LEEV
P1 V1 = n1.R.T (1) P2 V2 = n2 R T (2)
Chia (1) cho (2) suy ra P1 V1/ P2 V2 = n1/ n2= 1/50 tìm ra P2 = 50 P1 V1/ V2
Thay P1 = 1,05.105 N/m2 , V1 = 0,5 (lít), V2 = 2,5 (lít) Được P2 = 10,5.105 N/m2
Bài tập 3: Tính khối lượng không khí thoát ra khỏi một căn phòng có thể tích V =
60 m3khi ta tăng nhiệt độ của phòng từ T1=280 K đến T2= 300 K.Biết ở dktc khốilượng riêng của không khí là 1,29kg/m3và áp suất trong phòng luôn luôn bằng áp suất ởđktc
1 Định hướng tư duy:
+ Lượng khí trong phòng có thay đổi không ?
+ Tính lượng khí có trong phòng khi ở nhiệt độ T1 và T2?+ Tính lượng khí đã bay ra ?
2 Hướng dẫn giải Cách 1
Lượng khí trong phòng ở nhiệt độ T1=280 K nếu biến đổi đẳng áp đến T2 = 330K sẽ có thể tích là V1/ V2 = T1/ T2 60 m3/ V2 = 280/ 330 V2 = 60 330/280 = 70,7 m3
Lượng khí đã bay ra V = V2 - V1= 10,7 m3 Tính thể tích lượng khí này ởdktc V/V0 = 330/273 V0 = 8,9 m3 Khối lượng khí đã bay ra là m = 8,9.1,29 (kg) = 11,5 (kg)
Cách 2
Áp dụng phương trình CLAPEYRON- MENDE LEEVSố mol khí trong phòng
Trang 11P V = n1.R.T1 n1= P V/R.T1 P.V = n2 R T2 n2 = P V/R T2
Khối lượng khí đã bay ra khỏi phòng là m = (n1- n2 ).22,4 1031,29 (kg)=11,5 (kg)
Bài tập 4: Hai bình nối với nhau bằng 1 van, chứa cùng một loại khí
Bình 1 có thể tích 2 lít áp suất 2 105N/m2.Bình 2 có thể tích 5 lít và áp suất 1,2.105N/m2.Nhiệt độ 2 bình như nhau và không đổi kể cả khi mở van
Tìm áp suất sau khi mở van?
1 Định hướng tư duy:
+ Áp suất trong ống phụ thuộc vào những điều kiện gì ?
+ Theo điều kiện cụ thể của bài toán những đại lượng nào không thay đổi khi mởvan?
+ Khi mở van mật độ phân tử khí có thay đổi không ?
+ Đề xuất các phương án tính áp suất trong ống sau khi mở van?2 Hướng dẫn giải:
Cách 1:: áp dung phương trình CLAY PE RON- MEN DE LE EP
Trang 12 P =10/7 105N/m2
Cách 2: Tưởng tượng sau khi mở van: Khí ở bình 1 gây ra áp suất p*
1 vàkhí ở bình 2 gây ra áp suất p*
2 ta có P = p*
1 + p*2
2.3.2 Bài tập thừa hoặc thiếu dữ kiện
Bài tập 5: Một bình đựng khí hidro có thể tích 20 lít, nhiệt độ 50C áp suất 2 10
5N/m2 Nút bình có khối lượng 200g, g = 10 m/s2 , và ở đktc một mol khí hidro chiếm22,4 l, bỏ qua ma sát giữa nút và thành bình, áp suất khí quyển là 1,2 105N/m2 Hỏinhiệt độ lớn nhất là bao nhiêu để nút chưa bật ra khỏi bình
1 Định hướng tư duy:
+ Xác định các lực tác dụng vào nút bình ?+ Điều kiện để nút bình không bật ra khỏi bình ?
+ Tìm điều kiện về nhiệt độ để nút không bật ra khỏi bình ?
2 Hướng dẫn giải: (Trong trường hợp bình đặt thẳng đứng)
+ Các lực tác dụng vào nút bình: Trọng lực P
Lực khối khí trong bình FT
Lực khí quyển bên ngoài FN
+ Xác định các lực và đưa ra điều kiện để nút không bật ra khỏi bình, P + FN FT
Nhưng ở đây để tính: FN và FT cần phải biết được diện tích của nút
Do đó bài toán này thiếu điều kiện “diện tích của nút” nhưng lại thừa điều kiện “ởđktc một mol khí hidro chiếm 22,4 l”
Việc xác định được thiếu điều kiện “diện tích của nút” là rất quan trọng để làmđược điều này HS phải có một tư duy sáng tạo Muốn giải được bài toán này cần phảixác định diện tích của nút
Bài tập 6:
Bơm không khí vào một quả bóng bằng cao su thể tích có thể thay đổi được Mỗilần bơm đưa 0,5 lít không khí ở nhiệt độ 200C và áp suất1,2 105N/m2 vào bóng Tínháp suất của không khí trong bóng sau 10 lần bơm coi nhiệt không thay đổi ?
1 Định hướng tư duy:
+ Tính lượng không khí đã đưa vào bóng sau 10 lần bơm ?