SKKN Giải pháp giảng dạy chương chất khí Vật lý 10 cơ bản bằng cách sử dụng thí nghiệm mô phỏng

Đối với các môn khoa học thực nghiệm nói chung và môn Vật lý nói riêng thì việc sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy - học là một nhiệm vụ đặc biệt khó khăn vì nhiềunguyên nhân: thiết

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

ĐỀ TÀI:

“GIẢI PHÁP GIẢNG DẠY CHƯƠNG CHẤT KHÍ VẬT LÝ 10 CƠ BẢN BẰNG CÁCH SỬ DỤNG THÍ

NGHIỆM MÔ PHỎNG”

A MỞ ĐẦU

I Đặt vấn đề

1 Thực trạng của vấn đề

Hiện nay việc ứng dụng nghệ thông tin vào trong dạy học là rất cần thiết Đặc biệtđối với môn Vật lý thì việc ứng dụng công nghệ thông tin vào giảng dạy là không thể thiếu

Sự kết hợp giữa công nghệ thông tin và các thiết bị dạy học hiện đại sẽ phát huy mạnh mẽ

tư duy sáng tạo, kỹ năng thực hành và hứng thú học tập của học sinh để nâng cao chấtlượng đào tạo

Đối với các môn khoa học thực nghiệm nói chung và môn Vật lý nói riêng thì việc

sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy - học là một nhiệm vụ đặc biệt khó khăn vì nhiềunguyên nhân: thiết bị thí nghiệm còn thiếu thốn và chưa đồng bộ; phòng bộ môn chưa cóhoặc đã có thì việc sắp xếp, quản lí và bảo quản các trang thiết bị, đồ đùng dạy học chưahợp lí và khoa học; có những thí nghiệm khó thực hiện thành công vì nhiều điều kiện kháchquan và chủ quan cho nên độ chính xác chưa cao; có các hiện tượng vật lí trừu tượng, chưathể thực hiện thí nghiệm để quan sát thấy; có những bộ thí nghiệm khá đắt tiền; có nhữngthí nghiệm biểu diễn, chứng minh về chất lượng và số lượng chưa đủ để đảm bảo tốt (thờilượng, hiệu quả…) trong quá trình dạy học; việc lắp ráp và tiến hành các thí nghiệm đòi hỏinhiều thời gian trong khi thời gian nghỉ chuyển giữa hai tiết chỉ có 5 phút; thí nghiệmkhông đảm bảo thành công nhanh;… Bên cạnh đó thì có một nguyên nhân rất quan trọng lànăng lực thí nghiệm của giáo viên trên thực tế còn nhiều hạn chế

Vật lý 10 nói chung và chương Chất khớ nói riêng là một phần kiến thức mangtớnh khoa học trừu tượng và có vai trò rất quan trọng Là chương chiếm rất ớt thời gian họctrong chương trình vật lý lớp 10, nhưng lại là nền tảng của phần Nhiệt học Đây là tổng hợpđỉnh cao cđa kiến thức vật lý đó được xây dựng cho phần hai của chương trình vật lý 10THPT Thông qua kiến thức của chương theo quan điểm giáo dục hiện đại thỡ học sinhphải biết vận dụng kiến thức vào giải thích các hiện tượng thực tế và ứng dụng vàoviệc họctập các bộ môn khác, chính vì thế nó đòi hỏi người thầy một lao động nghệ thuật sáng tạo đểđem lại cho giáo dục và đào tạo kết quả cao nhất đó chính là vấn đề phải đổi mới cách dạy

cđa thầy, cách học cđa trò Vì thế tôi chọn thí nghiệm mô phỏng làm đề tài nghiên cứu và

đưa ra GIẢI PHÁP GIẢNG DẠY CHƯƠNG CHẤT KHÍ - VẬT LÝ 10 - CƠ BẢN ĐÓ

LÀ:

SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG ứng dụng trong dạy học để tạo ra nhiều hứng

thú, kích thích học tập của học sinh Nhằm khơi dậy và phát huy năng lực tự học, hìnhthành cho các em tư duy tích cực độc lập sáng tạo , nâng cao năng lực phát hiện và giảiquyết vấn đề nhằm nâng cao chất lượng dạy và học

2 Ý nghĩa và tác dụng của giải pháp mới

Đề tài nhằm đưa ra một giải pháp mới cho việc giảng dạy chương chất khí đó là : sửdụng phần mềm thí nghiệm mô phỏng để giúp cho học sinh lĩnh thụ một cách trực quan cácđơn vị kiến thức mang tính trừu tượng ở sách giáo khoa cần cung cấp, mà với phương tiện

và đồ dùng dạy học hiện tại không thể đáp ứng được

Trên cơ sở đó đề tài nhằm góp phần làm phong phú hơn cho việc dạy và học, khơi dậytính sáng tạo và khả năng liên hệ, vận dụng kiến thức vào thực tế Mặt khác đề tài có thể làtài liệu tham khảo thiết thực cho giáo viên vật lý về cách dạy chương chất khí vật lý 10 cơbản

3 Phạm vi nghiên cứu của đề tài

Sử dụng thí nghiệm mô phỏng để mô phỏng lại các hiện tượng vật lý trong chươngchất khí vật lý 10 (chương trình cơ bản)

II Phương pháp tiến hành

1 Cơ sở lý luận và thực tiễn

Quá trình dạy học là một quá trình công nghệ chồng chập lên nhau, vì vậy làm saocho công nghệ dạy học của giáo viên hoàn toàn phục tùng nhiệm vụ và đảm bảo tổ chứchợp lý nhất công nghệ học của học sinh Sự kết hợp hài hòa luôn là nhiệm vụ của các giáo

viên , do đó khi dạy cần nắm được và kết hợp giữa mục đích – nội dung – phương pháp.

Trong các thành tố cấu thành để đổi mới phương phỏp dạy học nên nắm lấy cái cốt lõi, cái

không thể không có đó là ứng dụng cụng nghệ thụng tin trong dạy học mụn vật lý như

nguyên Bộ trưởng Bộ giáo dục - đào tạo Trần Hồng Quân đó nêu: “Cách mạng về phươngpháp sẽ đem lại bộ mặt mới, sức sống mới cho giáo dục ở thời đại mới”

Ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông là một xu hướng hiện đại hóa quátrình dạy và học Nhằm giúp học sinh tham gia học tập một cách chủ động , tích cực vàsáng tạo, tăng cường tính trực quan, góp phần nâng cao chất lượng lĩnh hội và nắm vững

kiến thức, phát triễn năng lực tư duy độc lập sáng tạo của học sinh với cách “Suy nghĩ nhiều

hơn, làm việc nhiều hơn, thảo luận nhiều hơn” để đạt kết quả cao trong một tiết dạy

Thông qua máy vi tính giáo viên có thể thực hiện các thí nghiệm mô phỏng, hìnhảnh động, hình ảnh tĩnh, âm thanh Như vậy học sinh được bồi dưỡng năng lực thựcnghiệm, năng lực hoạt động tự lực, sáng tạo, bộc lộ được khả năng sở trường, sở thích vềmôn vật lý Nâng cao chất lượng học tập, tăng cường hứng thú, gắn học với hành, lí luậnvới thực tiễn Kích thích tính tích cực, tự lực, trí thông minh, tài sáng tạo tháo vát của từngnhóm và cá nhân học sinh Đây cũng là biện pháp để phát hiện đúng những học sinh khágiỏi về bộ môn vật lý

Xuất phát từ những vấn đề thực tế trên thì việc vận dụng phương pháp dạy học cùngvới việc làm thí nghiệm, ứng dụng công nghệ thông tin để truyền thụ cho học sinh nhữngkiến thức về các hiện tượng vật lý là rất cần thiết và quan trọng

2 Các biện pháp tiến hành, thời gian tạo ra giải pháp

Nghiên cứu lý luận: đọc và nghiên cứu các tài liệu viết về phương pháp dạy học thựcnghiệm và các tài liệu liên quan đến đề tài để làm sáng tỏ phương pháp dạy học bằng cách

sử dụng thí nghiệm mô phỏng

Phương pháp quan sát, điều tra: tiến hành khảo sát và phỏng vấn trực tiếp học sinhcác khối lớp 11, 12 năm học 2010- 2011, tiến hành tham khảo ý kiến của một số đồngnghiệp có kinh nghiệm để tìm hiểu thực tiễn việc giảng dạy chương chất khí

Thực nghiệm sư phạm: sử dụng thí nghiệm mô phỏng để giảng dạy chương chất khívật lý 10 cơ bản trong năm học 2010-2011; 2011-2012, và học kì I năm học 2012-2013nhằm đánh giá tính khả thi của đề tài

Đề tài được nghiên cứu và thực nghiệm từ năm 2010 đến năm 2013

II Giải pháp sử dụng thí nghiệm mô phỏng để thiết kế các giáo án dạy chương chất khí (có đĩa kèm theo để minh họa cho các hình ảnh, thí nghiệm động )

Nội dung phần này là sử dụng phần mềm mô phỏng tập trung thiết kế các giáo ándạy tất cả các bài của chương chất khí vật lý 10 ban cơ bản Nội dung được trình bày dướidạng bảng gồm 2 cột, để so sánh chi tiết các tiết dạy với đồ dùng dạy học hiện có với tiếtdạy sử dụng giải pháp mới

1 Tiến trình của giải pháp

Chương V : CHẤT KHÍ Bµi 28 : CẤU TẠO CHẤT THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT

Phần 1 : MỞ BÀI

Giáo viên giới thiệu cho học

sinh về các trạng thái của

nước, nước đá, hơi nước đều

được cấu tạo từ cùng một loại

phân tử nước Nhưng tại sao

Giáo viên cho học sinh thảo

luận và nhớ lại kiến thức cũ đã

học và trả lời câu hỏi

Phần 1 : MỞ BÀI

Học sinh quan sát qua màng hình:

- Nước đá

Phần 2-I CẤU TẠO CHẤT

1 Những điều đã học về cấu tạo

chất

* Đều được cấu tạo từ các phân tử nước, nhưng tạisao nước đá lại có thể tích và hình dạng riêng xácđịnh, nước có thể tích riêng nhưng có hình dạng củabình chứa, còn hơi nước thì không có cả thể tích riênglẫn hình dạng riêng ?

* Học sinh quan sát và tiến hành suy luận lôgic.

Phần 2-I CẤU TẠO CHẤT

1 Những điều đã học về cấu tạo chất

Quan sát về cấu tạo của các chất sau :

* Chất Neon:

Giáo viên dựa vào kết quả trả

lời của học sinh và kiến thức

đã học, thông báo cho học sinh

những điều đã học về cấu tạo

chất

*Chất Argon:

* Chất Oxygen:

*Chất Nước:

Vậy : Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt gọi

* Thể khí :

Vậy : Các phân tử chuyển động không ngừng.

Quan sát chuyển động của các phân tử khi nhiệt độ của vật thay đổi :

* Giáo viên áp đặt kiến thức về

các trạng thái cấu tạo chất.

2 Lực tương tác phân tử

Giáo viên sử dụng mô hình

sau đây:

- Coi hai phân tử đứng cạnh

nhau như hai quả cầu

Vậy : Các phân tử chuyển động càng nhanh thì

nhiệt độ của vật càng cao.

* Học sinh quan sát và nêu ra kết luận về các trạng thái cấu tạo chất.

khoảng cách sao cho lực đẩy

và lực hút cân bằng nhau

Thông qua mô hình và cách

đặc câu hỏi cho học sinh giáo

viên đưa ra kết luận:

- Giữa các phân tử tồn tại lực

hút và lực đẩy

Vậy : Nếu khoảng cách giữa các phân tử nhỏ thì lực hút

lớn hơn lực đẩy và ngược lại.

- Nếu khoảng cách giữa các

phân tử nhỏ thì lực hút lớn hơn

lực đẩy và ngược lại

-Khi khoảng cách giữa các

phân tử lớn (lớn hơn rất

nhiều lần kích thước phân tử)

thì lực tương tác giữa chúng

không đáng kể.

Vậy : Khi khoảng cách giữa các phân tử lớn (lớn hơn

rất nhiều lần kích thước phân tử ) thì lực tương tác giữa chúng không đáng kể.

*Mô hình không có tính thuyết

phục cao, học sinh dễ nhầm

tưởng các phân tử cũng giống

như các quả cầu và lực liên kết

chỉ đơn thuần như lực đàn hồi

của lò xo Đồng thời mô

hình chỉ hình dung gần

đúng sự

lực tương tác vào khoảng cách phân tử Thông qua

mô phỏng học sinh có thể đưa ra các kết luận một cách chính xác nôi dung cần truyền đạt dựa váo các gợi của giáo viên.

Thí nghiệm mô phỏng đã gây hứng thú , kích thích trí

xuất hiện lực đẩy và lực hút

phân tử , không cho thấy bản

Tại sao hai mặt không được

mài nhẵn thì lại không hút

nhau ?

tò mò cũng như sự ham học hỏi và tiếp như những điều chưa biết của học sinh Tiết học sôi động học sinh bị lôi cuốn vào bài học.

* Câu C 1 : Tại sao cho hai thỏi chì có mặt đáy phẳng đã được mài nhẵn tiếp xúc với nhau thì chúng hút nhau ? Tại sao hai mặt không được mài nhẵn thì lại không hút nhau ?

* Học sinh tự tư duy và trả lời

câu hỏi.

* Câu C 2: Tại sao có thể sản

xuất thuốc viên bằng cách

nghiền nhỏ dược phẩm rồi

cho vào khuôn nén mạnh ?

Nếu bẻ đôi viên thuốc rồi

dùng tay ép sát hai mảnh lại

thì hai mảnh không thể dính

liền với nhau Tại sao ?

* Học sinh quan sát mô phỏng tư duy và trả lời câu hỏi.

* Câu C 2: Tại sao có thể sản xuất thuốc viên bằng cách nghiền nhỏ dược phẩm rồi cho vào khuôn nén mạnh ? Nếu bẻ đôi viên thuốc rồi dùng tay ép sát hai mảnh lại thì hai mảnh không thể dính liền với nhau Tại sao ?

* Học sinh tự tư duy và trả lời

câu hỏi

3 Các thể rắn, lỏng, khí:

Giáo viên sử dụng tranh vẽ,

hướng dẫn, gợi ý ,cho học sinh

đưa ra kết luận

Ở thể khí : lực tương tác

giữa các phân tử rất yếu nên

các phân tử chuyển

động hồn tồn hỗn loạn

* Học sinh quan st mơ phỏng, tư duy v trả lời cu hỏi

3 Các thể rắn, lỏng, khí:

- Quan sát lực tương tự giữa cc phân tử và chuyển

- động phân tử trong cc thể sau:

- Thể khí :

Ở thể rắn : lực tương tác

giữa các phân tử rất mạnh nên

giữ được các phân tử ở các vị trí

cân băng xác định

Ở thể khí : lực tương tác giữa các phân tử rất yếu nên

các phân tử chuyển động hồn tồn hỗn loạn

- Thể rắn :

Ở thể rắn : lực tương tác giữa các phân tử rất mạnh

nên giữ được các phân tử ở các vị trí cân băng xác định , làm cho chúng chỉ cĩ thể dao

, nên các phân tử chỉ dao động

xung quanh vị trí cân bằng

có thể di chuyển được

* Việc sử dụng hình ảnh tĩnh

chỉ mang tính chất minh họa

và học sinh chỉ hiểu theo cách

áp đặt , trừu tượng , không

kích thích tư duy học sinh ,

không đêm lại hứng thú học

tập và phát huy được tính tích

cực của học sinh.

II THUYẾT ĐỘNG HỌC

PHÂN TỬ CHẤT KHÍ

1 Nội dung cơ bản của

thuyết động học phân tử của

chất khí :

Giáo viên sử dụng tranh vẽ:

động xung quanh các vị trí này

- Thể lỏng:

Ở thể lỏng : lực tương tác giữa các phân tử lớn hơn

thể khí nhưng nhỏ hơn ở thể rắn , nên các phân tử chỉ dao động xung quanh vị trí cân bằng có thể di chuyển được

* Quan sát mô phỏng, học sinh đã hình dung được các trạng thái vật chất tồn tại trong tự nhiên , từ đó rút ra được kết luận Mô phỏng đã giúp cho học sinh khẳng định vốn kiến thức mình vừa tiếp thu một cách thuyết phục , qua đó kích thích sự say mê tìm tòi và ham học hỏi của học sinh

II THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ

1 Nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử của chất khí :

C h ấ t

k h í

ñ ư ợ c

c ấ u

t ạ o

t ừ

c á c

p h â n

t ử

c ó

k í c h

t h ư ớ c

r ấ t

n h ỏ

s o

v ớ i

k h o ả n g

c á c h

g i ữ a

c h ú n g

Các

phân

tử

chuyển

ñộng

hỗn

loạn

theo

mọi

hướng

C h ấ t

k h í

ñ ư ợ c

c ấ u

t ạ o

t ừ

c á c

p h â n

t ử

c ó

k í c h

t h ư ớ c

r ấ t

n h ỏ

s o

v ớ i

k h o ả n g

c á c h

g i ữ a

c h ú n g

Các

phân

tử

chuyển

ñộng

hỗn

loạn

theo

mọi

hướng

C h ấ t

k h í

ñ ư ợ c

c ấ u

t ạ o

t ừ

c á c

p h â n

t ử

c ó

k í c h

t h ư ớ c

r ấ t

n h ỏ

s o

v ớ i

k h o ả n g

c á c h

g i ữ a

c h ú n g

- Chất khí được cấu tạo từ các phân tử có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng.

- Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng , chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ của chất khí càng cao.

- Khi chuyển động hỗn loạn

mang lại hiệu quả cao.

Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình gây áp suất lên thành bình.

* Học sinh quan sát mô phỏng Từ các thông số đọc được trên mô phỏng, và dưới sự hướng dẫn của giáo viên , học sinh xây dựng nội dung thuyết động học phân tử chất khí một cách chính xác

Bài 29 : QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT.

RI-ỐT

Giáo viên sử dụng tranh vẽ

giới thiệu thí nghiệm của

Bôi-Lơ – Ma-Ri-Ốt

Giáo viên nêu nội dung của

định luật

ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ – MA-RI-ỐT

Quan sát mô phỏng thí nghiệm của Bôi-Lơ – Ốt

Ma-Ri-Định luật Bôi-Lơ – Ma-Ri-Ốt

* Giáo viên mô tả thí nghiệm

và áp đặt nội dung định luật.

ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT

Giáo viên thông báo về đường

đẳng nhiệt và cách biểu diễn

đường đẳng nhiệt trên hệ trục

tọa độ POV

* Học sinh nêu mối qua hệ giữa p và V từ mô phỏng vừa quan sát

Định luật Bôi-Lơ – Ma-Ri-Ốt

Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhấtđịnh, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích

Đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi gọi là đường đẳng nhiệt.

ð ư ờ n g

b i ể u

d i ễ n

s ự

b i ế n

t h i ê n

c ủ a

á p

s u ấ t

t h e o

t h ể

t í c h

k h i

n h i ệ t

ñ ộ

k h ô n g

ñ ổ i

g ọ i

l à

ñ ư ờ n g

ñ ẳ n g

n h i ệ t

*

G i á o

v i ê n

m ô

t ả

v à

ñ ư a

r a

d ạ n g

ñ ư ờ n g

ñ ẳ n g

n h i ệ t

v à

k ế t

l u ậ n

ñ ó

l à

ñ ư ờ n g

h y p e b o l

*

T ừ

t h í

n g h i ệ m

m ô

p h ỏ n g ,

h ọ c

s i n h

ñ ã

q u a n

s á t

ñ ư ợ c

q u ỹ

ñ ạ o

c h u y ể n

ñ ộ n g

c ủ a

v ậ t ,

v ạ c h

n ê n

t r ê n

h ệ

t r ụ c

t ọ a

ñ ộ

P O V

m ộ t

ñ ư ờ n g

ñ ẳ n g

n h i ệ t

v à

n h ậ n

x é t

ñ ư ợ c

ñ ư ờ n g

ñ ẳ n g

n h i ệ t

l à

ñ ư ờ n g

h y p e b o l





M a n g

t í n h

á p

ñ ặ t ,

t r ừ u





M a n g

t í n h

t h u y ế t p h ụ c

c a o

t ừ t r ự c

q u a n

s i n h

ñ ộ n g

t ư ợ n g ,

k h ô n g

c ó

t í n h

t h u y ế t

p h ụ c