Dạy học bài tập chương chất khí vật lý lớp 10 chương trình nâng cao theo lý thuyết phát triển bài tập

Học Vật lý nhằm nhận thức được các đặc tính Vật lý của các hiện tượng, những mối quan hệ khách quan có tính quy luật giữa chúng và vận dụng Còn đối với BTVL nói riêng, nó hỗ trợ đắc lực

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

TRẦN THỊ DIỆP

DẠY HỌC BÀI TẬP CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÝ LỚP 10 CHƯƠNG TRÌNH NÂNG CAO THEO LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP

Chuyên ngành: Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí

Mã số: 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THỊ NHỊ

Nghệ An, 2013

LỜI CẢM ƠN

Tác giả luận văn xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới:

Ban giám hiệu, khoa sau đại học, quý thầy cô giáo khoa Vật lý trường Đại học Vinh cùng quý thầy cô giáo đã trực tiếp tham gia giảng dạy

TS Nguyễn Thị Nhị, người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu hoàn thành luận văn

Ban giám hiệu, thầy cô giáo tổ Vật lý, trường THPT Phạm Ngũ Lão - Huyện

Ân Thi - Tỉnh Hưng Yên đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong thời gian tiến hành thực nghiệp sư phạm

Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình, bạn bè đã hết lòng giúp đỡ, động viên tác giả hoàn thành luận văn này

Nghệ An, tháng 8 năm 2013 Tác giả

Trần Thị Diệp

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

BẢNG VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

3.1 Đối tượng nghiên cứu 2

3.2 Phạm vi nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Đóng góp mới của đề tài 3

8 Cấu trúc luận văn 3

CHƯƠNG 1.LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 4

1.1 Bài tập trong dạy học vật lý 4

1.1.1 Định nghĩa bài tập 4

1.1.2 Vai trò của bài tập vật lý trong dạy học 4

1.1.3 Phân loại bài tập vật lý 5

1.1.3.1.Phân loại theo nội dung 5

1.1.3.2.Phân loại bài tập theo phương thức cho điều kiện hoặc phương thức giải 6

1.1.3.3.Phân loại bài tập theo mức độ nhận thức 8

1.1.4 Phương pháp giải bài tập vật lý 9

1.1.5 Các cách hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý 10

1.1.5.1.Hướng dẫn giải theo mẫu (hướng dẫn Algôrit) 10

1.1.5.2.Hướng dẫn tìm tòi (Ơrixtic) 11

1.1.5.3.Định hướng khái quát chương trình hóa 12

1.1.6 Các hình thức dạy học bài tập vật lý ở trường phổ thông [20] 12

1.1.6.1.Bài tập trong tiết học kiến thức mới 12

1.1.6.2.Bài tập trong tiết luyện tập 13

1.1.6.3.Bài tập trong tiết ôn tập 15

1.1.6.4.Trong bài học kiểm tra đánh giá 15

1.1.6.5.Bài tập trong các buổi ngoại khóa 15

1.2 Lý thuyết phát triển bài tập vật lý [13] 16

1.2.1 Khái niệm phát triển bài tập vật lý 16

1.2.2 Tại sao trong dạy học BTVL cần vận dụng lý thuyết phát triển BTVL? 16

1.2.3 Các phương án phát triển bài tập vật lý 18

1.2.4 Quy trình xây dựng BTVL một chương theo lý thuyết phát triển BTVL [13] 21

1.2.5 Quy trình thiết kế bài học bài tập vật lý theo lý thuyết phát triển bài tập 21

1.2.6 Các hình thức dạy học bài tập theo lý thuyết phát triển bài tập 22

1.2.6.1.Bài học luyện giải bài tập 22

1.2.6.2.Bài học ôn tập tổng kết 23

1.2.6.3.Bài học kiểm tra đánh giá 23

1.2.6.4.Bài học ở nhà 23

1.2.6.5.Bài học tự chọn 23

1.3 Thực trạng về dạy học bài tập vật lý ở một số trường phổ thông ở huyện Ân Thi 24

1.4 Kết luận chương I 25

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “CHẤT KHÍ” VẬT LÝ LỚP 10 THEO THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP 27

2.1 Vị trí, đặc điểm chương “chất khí” trong vật lý lớp 10 chương trình nâng cao 27

2.1.1 Vị trí 27

2.1.2 Đặc điểm 27

2.2 Mục tiêu, nội dung dạy học chương “Chất khí” trong vật lý lớp 10 chương trình nâng cao 28

2.2.1 Mục tiêu theo chuẩn kiến thức kỹ năng [7] 28

2.2.2 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Chất khí” lớp 10 chương trình nâng cao 28

2.2.3 Những đơn vị kiến thức cơ bản trong chương “Chất khí” lớp 10 chương trình nâng cao 29

2.2.3.1.Thuyết động học phân tử chất khí 29

2.2.3.2.Các định luật và phương trình chất khí 31

2.3 Xây dựng hệ thống bài tập cơ bản chương “Chất khí” lớp 10 chương trình nâng cao 33

2.3.1 Bài tập cơ bản 1: Quá trình đẳng nhiệt 34

2.3.2 Bài tập cơ bản 2: Quá trình đẳng tích 34

2.3.3 Bài tập cơ bản 3: Quá trình đẳng áp 34

2.3.4 Bài tập cơ bản 4: Phương trình trạng thái khí lý tưởng 35

2.3.5 Bài tập cơ bản 5: Phương trình Cla-pê-rôn_Men-đê-lê-ép 35

2.4 Phát triển bài tập cơ bản trong chương “Chất khí” lớp 10 chương trình nâng cao 36

2.4.1 Phát triển bài tập cơ bản 1 36

2.4.2 Phát triển bài tập cơ bản 2 41

2.4.3 Phát triển bài tập cơ bản 3 45

2.4.4 Phát triển bài tập cơ bản 4 51

2.4.5 Phát triển bài tập cơ bản 5 57

2.5 Sử dụng hệ thống bài tập chương “Chất khí” theo lý thuyết phát triển bài tập 64

2.5.1 Bài học luyện tập giải bài tập 64

2.5.2 Giáo án: Hướng dẫn học sinh tự phát triển bài tập vật lý (Xem ở phụ lục II) 78

2.5.3 Giáo án: BT tự chọn (Xem ở phụ lục II) 78

2.6 Kết luận chương 2 78

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 79

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 79

3.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 79

3.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 79

3.4 Phương pháp tiến hành thực nghiệm sư phạm 79

3.5 Nội dung thực nghiệm sư phạm 80

3.5.1 Chọn lớp đối tượng và lớp thực nghiệm 80

3.5.2 Các bước chuẩn bị cho việc thực nghiệm 80

3.6 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 80

3.6.1 Đánh giá định tính 80

3.6.2 Đánh giá định lượng 81

3.7 Kết luận chương 3 84

KẾT LUẬN 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

PHỤ LỤC

BẢNG VIẾT TẮT

Viết tắt Cụm từ

BT Bài tập

BTCB Bài tập cơ bản BTVL Bài tập vật lý

BTTH Bài tập tổng hợp DH Dạy học

DHVL Dạy học vật lý HS Học sinh GV Giáo viên SGK Sách giáo khoa SGV Sách giáo viên THPT Trung học phổ thông KHTN Khoa học tự nhiên KTCB Kiến thức cơ bản PA Phương án

LTN Lớp thực nghiệm LĐC Lớp đối chứng

LLDH Lý luận dạy học

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay chúng ta đang bước vào những năm đầu của Thế kỷ 21, bước vào kỷ nguyên của thời đại bùng nổ thông tin với nền kinh tế tri thức Xu thế hội nhập và phát triển đòi hỏi giáo dục và đào tạo phải tích cực đổi mới về mọi mặt

Trước sự phát triển của thế giới, ngành giáo dục Việt Nam đang mang trên mình một trọng trách vô cùng to lớn, cần có những bước phát triển đúng hướng và nhảy vọt để tạo ra nguồn nhân lực trình độ cao, đáp ứng yêu cầu trong nước và hội nhập quốc tế Cung cấp nguồn nhân lực đặc biệt là nguồn nhân lực có trình độ cao chính là sứ mệnh của ngành Giáo dục và Đào tạo

Để đáp ứng được những yêu cầu và đòi hỏi trên thì trong quá trình học tập tại nhà trường HS phải lĩnh hội được giá trị của tất cả các môn học nói chung và đối với môn Vật lý nói riêng Học Vật lý nhằm nhận thức được các đặc tính Vật lý của các hiện tượng, những mối quan hệ khách quan có tính quy luật giữa chúng và vận dụng

Còn đối với BTVL nói riêng, nó hỗ trợ đắc lực cho việc củng cố, vận dụng, mở rộng

và hoàn thiện kiến thức lý thuyết đã học một cách sinh động có hiệu quả Bài tập có ý nghĩa quan trọng trong việc kiểm tra đánh giá kiến thức, hình thành tính tự lực, tính kiên trì, trong việc tìm tòi và khám phá cái mới, khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiến đời sống một cách linh hoạt

Việc dạy Vật lý ở một số trường THPT hiện nay chưa phát huy được hết vai trò của BTVL trong việc thực hiện các nhiệm vụ dạy học Một phần do đa số GV chỉ giao BT ở SGK

để HS tham khảo và xem đó là BT mẫu để HS làm các BT khác Do đó chưa phát huy được tính sáng tạo của HS khi giải BTVL và khi áp dụng cũng không linh hoạt, nhất là khi cho BT khác dạng thì HS lúng túng không giải quyết được Bên cạnh đó đa số HS hiện nay còn thụ động trong việc học tập của mình, các em chỉ học xoay quanh những gì mà GV đã cung cấp ít khi chủ động tự lực tìm tòi những điều mới lạ ngoài những thông tin mà GV đã cung cấp Mặt khác một số HS sau thời gian học tập ở trường về nhà do phải giúp đỡ gia đình nên không có thời gian tự tìm tòi khám phá học hỏi thêm

Bài tập Vật lý rất đa dạng và phong phú, tùy theo mục đích sử dụng mà chúng

ta có các cách phân loại khác nhau Chúng ta sẽ phân loại BTVL theo mức độ phức tạp: BTCB và BTTH BTCB chỉ chú trọng vào củng cố vận dụng những kiến thức, kỹ năng ở mức độ đơn giản còn BTTH giúp HS hình thành được kỹ năng giải toán, tư duy phát triển và khả năng tự lực giải các bài toán ở mức độ khó tất cả điều này có được khi HS biết cách sử dụng kiến thức tổng hợp trên nền tảng là những BTCB

Trong chương “Chất khí” Vật lý 10 chương trình nâng cao có rất nhiều bài tập

đa dạng và phong phú mà bản thân nó lại chứa đựng những hiện tượng xung quanh chúng ta nên nhu cầu giải BT sẽ kích thích tính tò mò ham học hỏi của HS Quá trình giải bài tập HS phải sử dụng huy động tối đa lượng kiến thức của mình

Từ những lí do trên, trong khuôn khổ của luận văn, tôi chọn đề tài: “Dạy học

bài tập chương “Chất khí” Vật lý lớp 10 chương trình nâng cao theo lý thuyết phát triển bài tập”

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chương “Chất khí” Vật lý 10 chương trình nâng cao theo lý thuyết phát triển bài tập Vật lý nhằm góp phần nâng cao chất

lượng dạy học chương này nói riêng và dạy học Vật lý ở trường THPT nói chung

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Bài tập vật lý

- Lý thuyết phát triển bài tập trong dạy học Vật lý ở trường THPT

- Quá trình dạy học vật lý

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Chương “Chất khí” Vật lý lớp 10 THPT chương trình nâng cao

4 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được hệ thống bài tập theo lý thuyết phát triển bài tập chương

“Chất khí” Vật lý 10 chương trình nâng cao đáp ứng các yêu cầu về tính khoa học, tính

sư phạm và sử dụng hệ thống BT đã xây dựng như đề xuất của luận văn thì có thể góp phần nâng cao chất lượng dạy học chương “Chất khí” nói riêng, dạy học Vật lý ở trường THPT nói chung

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu lý luận dạy học bài tập Vật lý ở trường phổ thông

- Nghiên cứu về lý thuyết phát triển bài tập Vật lý

- Nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa, chuẩn kiến thức, mục tiêu, cấu trúc,

nội dung chương “Chất khí” Vật lý 10 chương trình nâng cao

- Tìm hiểu thực trạng dạy học bài tập Vật lý ở một số trường THPT trên địa bàn

huyện Ân Thi- Tỉnh Hưng Yên

- Xây dựng hệ thống BTVL theo lý thuyết phát triển bài tập chương “Chất khí”

Vật lý lớp 10 chương trình nâng cao

- Đề xuất các phương án dạy học sử dụng hệ thống bài tập Vật lý đã xây dựng

theo lý thuyết phát triển bài tập

- Thực nghiệm sư phạm đánh giá kết quả nghiên cứu

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận

6.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

6.3 Phương pháp thống kê toán học

7 Đóng góp mới của đề tài

- Luận văn góp phần hiện thực hóa lý thuyết phát triển bài tập trong dạy học bài

tập Vật lý ở trường phổ thông

- Xây dựng được hệ thống 5 BTCB chương “Chất khí” Vật lý 10 chương trình

nâng cao có 32 bài tập điển hình minh họa cho sự phát triển bài tập Vật lý

- Thiết kế 4 tiến trình dạy học gồm: 1 bài học luyện tập giải BTVL, 1 bài học tổng kết chương, 1 bài học giải BTVL ở nhà của HS, 1 bài học tự chọn học sinh khá giỏi theo lý thuyết phát triển BT phát huy chức năng LLDH của BTVL

8 Cấu trúc luận văn

Mở đầu

Nội dung

Chương 1 Lý thuyết phát triển bài tập trong dạy học vật lý ở trường phổ thông Chương 2 Xây dựng và sử dựng hệ thống bài tập chương “Chất khí” vật lý lớp

10 chương trình nâng cao theo lý thuyết phát triển bài

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

Kết luận

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

CHƯƠNG 1

LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ

Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG

Bài tập là một phương tiện dạy học truyền thống phát huy có hiệu quả chức năng giáo dưỡng, giáo dục, phát triển và giáo dục kỹ thuật tổng hợp Chính vì vậy, dạy học bài tập Vật lý giữ vị trí đặc biệt quan trọng Trong chương này chúng tôi hệ thống hóa những cơ sở lí luận về BTVL và giới thiệu một lý thuyết mới về dạy học BTVL đang được nghiên cứu, triển khai gần đây nhằm khai thác hiệu quả hơn các chức năng

lí luận dạy học của BTVL, đặc biệt là nâng cao tính chủ động học tập của HS trong hoạt động giải BTVL, biến học thành tự học

1.1 Bài tập trong dạy học vật lý

1.1.1 Định nghĩa bài tập

Bài tập vật lý được hiểu là một vấn đề đặt ra đòi hỏi phải giải quyết nhờ những suy lí lôgic, những phép toán và thí nghiệm dựa trên cơ sở các định luật và các phương pháp vật lý [20]

1.1.2 Vai trò của bài tập vật lý trong dạy học

BTVL có vai trò hết sức quan trọng, chúng được sử dụng trong DHVL với những mục đích khác nhau được thể hiện như sau [20]:

a BTVL có thể được sử dụng như là phương tiện nghiên cứu tài liệu mới

BT tạo ra tình huống có vấn đề để bước vào bài học mới Bài tập có thể là điểm khởi đầu dẫn dắt đến kiến thức mới: khi đã có trình độ toán học, nhiều khi các BT được sử dụng khéo léo có thể dẫn HS đến những suy nghĩ về một hiện tượng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện tượng mới do BT phát hiện ra

b BTVL là một phương tiện củng cố, ôn tập kiến thức một cách sinh động có hiệu quả

Khi giải các BT đòi hỏi HS phải ghi nhớ lại các công thức, định luật, kiến thức

đã học, có khi đòi hỏi phải vận dụng một cách tổng hợp các kiến thức đã học trong một chương, một phần hoặc giữa các phần nhờ đó HS sẽ hiểu rõ hơn, ghi nhớ vững chắc các kiến thức đã học

c BTVL là một phương tiện rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát

Có thể xây dựng rất nhiều BT có nội dung thực tiễn Khi giải các BT đó không chỉ làm cho HS nắm vững các kiến thức đã học, mà còn tập cho HS quen với việc liên

hệ lý thuyết với thực tế vận dụng kiến thức đã học giải quyết những vấn đề đặt ra trong cuộc sống như giải thích các hiện tượng cụ thể của thực tiễn, dự đoán hiện tượng có thể xẩy ra trong thực tiễn ở những điều kiện cho trước

d BT là một phương tiện (công cụ) có tầm quan trọng đặc biệt trong việc rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho HS

Giải bài tập vật lý là hình thức làm việc tự lực căn bản của HS Trong khi giải bài tập HS phải phân tích các điều kiện của đề bài, tự lực xây dựng những lập luận, phải huy động các thao tác tư duy để xây dựng những lập luận, thực hiện việc tính toán, có khi phải tiến hành thí nghiệm, thực hiện các phép đo xác định sự phụ thuộc hàm số giữa các đại lượng, kiểm tra kết luận của mình Trong những điều kiện đó tư duy lôgic, tư duy sáng tạo của HS được phát triển, năng lực giải quyết vấn đề và năng lực làm việc độc lập của HS được nâng cao

e Thông qua giải BT có thể rèn luyện cho HS những đức tính tốt và tác phong làm việc khoa học như: tính tự lực cao, tính kiên trì vượt khó, tính cẩn thận, tính tác hợp, tính khiêm tốn học hỏi…

f BTVL là phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức kỹ năng của HS một cách chính xác

1.1.3 Phân loại bài tập vật lý

BTVL đa dạng và phong phú Người ta phân loại BTVL bằng nhiều cách khác nhau theo nhiều đặc điểm: theo nội dung, theo ý nghĩa mục đích, theo chiều sâu của việc nghiên cứu vấn đề, theo phương thức giải, theo phương thức cho giả thiết, theo mức độ khó của nhận thức [20]

1.1.3.1 Phân loại theo nội dung

- Các BT được sắp xếp theo các đề tài của tài liệu vật lý Người ta phân biệt các bài

tập về cơ học, về vật lý phân tử, về điện học,v.v Sự phân chia như vậy có tính quy ước

- Người ta còn phân biệt các BT nội dung trừu tượng, BT nội dung cụ thể Nét nổi bật của BT trừu tượng là bản chất vật lý nêu bật lên, nó được tách ra và không lẫn

lộn với các chi tiết không bản chất Ưu điểm của BT cụ thể là tính trực quan cao, gắn với thực tế

- Các BT mà nội dung chứa đựng những thông tin về kỹ thuật, về sản xuất công nông nghiệp, về giao thông, được gọi là những BT có nội dung kỹ thuật tổng hợp

- BT có nội dung lịch sử, đó là những BT chứa đựng những kiến thức có đặc điểm lịch sử: những dữ liệu và thí nghiệm vật lý cổ điển, về những phát minh, sáng chế hoặc những câu chuyện có tích chất lịch sử

- Bài tập vật lý vui cũng được sử dụng rộng rãi Nét nổi bật trong nội dung loại

BT này là sử dụng những sự kiện, hiện tượng kì lạ hoặc vui

1.1.3.2 Phân loại bài tập theo phương thức cho điều kiện hoặc phương thức

giải

a Bài tập định tính

Bài tập định tính là những BT khi giải, HS không cần phải thực hiện các phép tính phức tạp khi cần thiết chỉ làm những phép tính đơn giản, có thể tính nhẩm được Muốn giải chúng HS phải thực hiện những phép suy luận lôgic, do đó phải hiểu bản chất của các khái niệm, định luật vật lý và nhận biết được những biểu hiện của chúng trong những trường hợp cụ thể Đa số các BT định tính yêu cầu HS giải thích hoặc dự đoán một hiện tượng xảy ra trong những điều kiện xác định

Bài tập định tính có rất nhiều ưu điểm về mặt phương pháp học Đưa được lý thuyết vừa học lại gần với đời sống, thực tiễn xung quanh, các BT định tính làm tăng thêm ở HS hứng thú môn học, tạo điều kiện cho HS suy luận phát triển ngôn ngữ vật lý Phương pháp giải những BT định tính bao gồm những suy lý lôgic dựa trên những định luật vật lý nên BT định tính là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy lôgic cho

HS Việc giải những BT định tính rèn luyện cho HS hiểu sõ bản chất của các hiện tượng vật lý và những quy luật của chúng, dạy học HS biết áp dụng kiến thức vào thực tiễn Giải các BT định tính rèn luyện cho HS thao tác tư duy phân tích, như vậy tạo cơ

sở HS biết phân tích nội dung vật lý của một BT nói chung và BT tính toán nói riêng

Bài tập định tính được sử dụng ưu tiên hàng đầu sau khi học xong lý thuyết, trong khi luyện tập, ôn tập vật lý

Bài tập định tính thường có hai dạng: BT giải thích hiện tượng và BT dự đoán hiện tượng

b Bài tập tính toán

Bài tập tính toán là những BT muốn giải chúng ta phải thực hiện một loạt phép tính và kết quả thu được là đáp số định lượng, tìm giá trị một số đại lượng vật lý Bài tập tính toán được chia làm hai loại:

- Bài tập tính toán tập dượt là những BTCB, đơn giản, trong đó chỉ đề cập đến một hiện tượng, một định luật và sử dụng một vài phép toán đơn giản Nó có tác dụng củng cố kiến thức cơ bản vừa học, giúp HS hiểu sõ ý nghĩa định luật và công thức biểu diễn, sử dụng các đơn vị vật lý tương ứng và có thói quen cần thiết để giải BT phức tạp

- Bài tập tính toán tổng hợp là loại BT muốn giải nó thì phải vận dụng nhiều khái niệm, định luật, dùng nhiều công thức Kiến thức tích hợp nhiều nội dung kiến thức trong một chương, một phần hoặc các phần của tài liệu vật lý Loại BT này giúp

HS đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy được mối liên hệ giữa các kiến thức vật lý với nhau, luyện tập phân tích những hiện tượng phức tạp ra thành những phần đơn giản tuân theo một định luật xác định

c Bài tập thí nghiệm

Bài tập thí nghiệm là loại BT yêu cầu xác định một đại lượng vật lý, cho biết dụng cụ và vật liệu để sử dụng, yêu cầu HS giải BT hoàn toàn theo con đường thực nghiệm hoặc là BT đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lý thuyết

Các BT thí nghiệm ở trường phổ thông thường các dụng cụ thiết bị thí nghiệm

có thể khai thác ở phòng thí nghiệm trong nhà trường hoặc HS sử dụng các thiết bị tự làm BT thí nghiệm có thể là dạng BT thí nghiệm định tính hoặc dạng BT thí nghiệm định lượng

Bài tập thí nghiệm có nhiều tác dụng tốt về mặt giáo dưỡng, phát triển trí tuệ, giáo dục kỹ thuật tổng hợp, đặc biệt bồi dưỡng năng lực thực nghiệm và làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lý thyết và thực tiễn

Bài tập thí nghiệm luôn gây được hứng thú cho HS, phát huy được tính tích cực tìm tòi, khám phá và sáng tạo

Có thể giải BT thí nghiệm bằng những thiết bị rất thông thường, đơn giản, bề ngoài có vẻ kém hiệu quả trong việc gây hứng thú cho HS, song nếu khai thác lại có ý nghĩa to lớn trong việc phát triển tư duy sáng tạo của HS

d Bài tập đồ thị

Bài tập đồ thị là những BT trong đó đối tượng nghiên cứu là những đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa các đại lượng vật lý Nó đòi hỏi HS phải biểu diễn quá trình của các hiện tượng nêu trong BT đồ thị Đồ thị là một hình thức biểu đạt mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý, tương đương với cách biểu đạt bằng lời hay công thức Nhiều khi nhờ vẽ được chính xác đồ thị biểu diễn các số liệu thực nghiệm mà ta có thể tìm được định luật vật lí mới Bởi vậy, các BT luyện tập sử dụng đồ thị có vị trí ngày càng quan trọng trong DHVL

Bài tập đồ thị thường có 2 dạng

- Dạng 1: Giả thiết cho đồ thị, đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa các đại lượng, thì phải đọc đồ thị đòi hỏi phải thông hiểu đồ thị đó, phân tích đặc điểm của sự phụ thuộc trên từng phần của nó

- Dạng 2: Từ thông tin giả thiết của BT cần phải vẽ đồ thị để giải BT Nếu không cho đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa các đại lượng thì phải vẽ đồ thị theo giải thiết của BT hoặc theo các giá trị lấy từ các bảng riêng

e Bài tập nghịch lý và ngụy biện

Các bài tập nghịch lý và ngụy biện về vật lý là những BT loại đặc biệt mà phương pháp giải chung nhất là phân tích và tìm ra nguyên nhân của sự hiểu sai các khái niệm, định luật và lý thuyết vật lý

Giải các BT này công việc đầu tiên phải làm bao giờ cũng là nghiên cứu lại chính khái niệm, định luật và lý thuyết vật lý mà BT đề cập đến Sau khi đối chiếu đúng nội dung và phạm vi vận dụng của tri thức vật lý tương ứng với nghịch lý và ngụy biện đề cập tới trong BT, ta sẽ bước sang giai đoạn đi tìm nguyên nhân của kết luận trái ngược hoặc sai khác giữa những điều khẳng định trong BT với những điều đáng lý phải xảy ra theo đúng như kết luận do tri thức hiểu đúng mang lại

Nguyên nhân của những sai lầm tiềm ẩn trong các nghịch lý và ngụy biện luôn

đa dạng cho nên các BT loại này bao giờ cũng có nhiều yếu tố mới, bất ngờ, dễ kích thích sự tò mò, hiểu biết của người giải Các BT ngụy biện có tác dụng tích cực rèn luyện năng lực tự đánh giá và kiểm tra mức lĩnh hội tri thức vật lý, còn các BT nghịch

lý có giá trị lớn phát triển sự khám phá, tìm tòi tri thức

1.1.3.3 Phân loại bài tập theo mức độ nhận thức

Ta có thể phân chia BTVL làm hai loại:

- Bài tập luyện tập: ôn tập kiến thức, rèn luyện các kỹ năng áp dụng những kiến thức xác định giải các BT theo một khuôn mẫu đã có

- Bài tập sáng tạo về vật lý: dùng cho việc bồi dưỡng các phẩm chất tư duy sáng tạo như: tính linh hoạt, mềm dẻo, độc đáo, nhạy cảm Tính sáng tạo thể hiện ở chỗ không có angôrit cho việc giải BT, đề bài che dấu dữ kiện khiến người giải không thể liên hệ tới một angôrit đã cho Với BT sáng tạo người giải phải vận dụng kiến thức linh hoạt trong tình huống mới

1.1.4 Phương pháp giải bài tập vật lý

Việc rèn luyện cho HS biết cách giải bài tập một cách khoa học, đảm bảo đi đến kết quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết Nó không những giúp HS nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kỹ năng suy luận lôgic, làm việc một cách khoa học,

có kế hoạch

BTVL rất đa dạng, cho nên phương pháp giải cũng rất phong phú Tuy nhiên,

có thể vạch ra một dàn chung gồm những bước chính sau đây [16]:

1.Tìm hiểu đầu bài

Bước này bao gồm việc xác định ý nghĩa vật lý của các thuật ngữ, phân biệt đâu

là ẩn số, đâu là dữ kiện Trong nhiều trường hợp, ngôn ngữ trong bài không hoàn toàn trùng với ngôn ngữ dùng trong lời phát biểu các định nghĩa, các định luật, các quy tắc vật lý, cần phải chuyển sang ngôn ngữ vật lý tương ứng thì mới dễ áp dụng các định nghĩa, quy tắc, định luật vật lý

Với những bài tập tính toán, sau khi tìm hiểu đầu bài, cần dùng các ký hiệu để tóm tắt đầu bài cho gọn

Trong trường hợp cần thiết, phải vẽ hình để diễn đạt những điều kiện của đầu bài Nhiều khi hình vẽ giúp HS dễ nhận biết diễn biến của hiện tượng, mối quan hệ giữa các đại lượng

2 Phân tích hiện tượng

Trước hết là nhận biết những dữ kiện cho đầu bài có liên quan đến những khái niệm nào, hiện tượng nào, quy tắc nào, định luật nào trong vật lý Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đầu bài, mỗi giai đoạn bị chi phối bởi những đặc tính nào, định luật nào Cần phải hình dung rõ toàn bộ diễn biến của hiện tượng và

các định luật chi phối nó trước khi xây dựng bài giải cụ thể Có như vậy mới hiểu rõ được bản chất của hiện tượng, trách được sự mò mẫm, máy móc áp dụng các công thức

3 Xây dựng lập luận

Thực chất của bước này là tìm quan hệ giữa ẩn số phải tìm với các dữ kiện đã cho Đối với những bài tập tổng hợp phức tạp, có hai phương pháp xây dựng lập luận

để giải: phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp

Theo phương pháp phân tích thì xuất phát từ ẩn số của BT, tìm ra mối quan hệ giữa ẩn số đó với một đại lượng nào đó theo định luật đã xác định ở bước 2, diễn đạt bằng một công thức có chứa ẩn số Sau đó, tiếp tục phát triển lập luận hoặc biến đổi công thức này theo các dữ kiện đã cho Cuối cùng, tìm được một công thức chỉ chứa mối quan hệ giữa ẩn số với các dữ kiện đã cho

Theo phương pháp tổng hợp thì trình tự làm ngược lại: điểm xuất phát không phải từ ẩn số mà từ những dữ kiện của đầu bài, xây dựng hoặc biến đổi các công thức diễn đạt mối quan hệ giữa các dữ kiện đã cho với các đại lượng khác để tiến dần đến công thức cuối cùng có chứa ẩn số và các dữ kiện đã cho

Cả hai phương pháp đều có giá trị, nhiều khi chúng bổ sung cho nhau Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu của quá trình vận dụng kiến thức để giải thì phương pháp phân tích dễ thực hiện hơn đối với HS vì mục tiêu của lập luận rõ ràng hơn

4 Biện luận

Trong bước này, ta phải phân tích kết quả cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phù hợp với điều kiện đầu BT hoặc không phù hợp với thực tế Việc biện luận này cũng là một cách để kiểm tra sự đúng đắn của quá trình lập luận Đôi khi, nhờ sự biện luận này mà HS có thể tự phát hiện ra những sai lầm của quá trình lập luận, do sự

vô lý của kết quả thu được

Việc giải tất cả các loại BT đều phải trải qua bước 1 và bước 2 để không rơi vào

sự mò mẫm, quanh co trong các bước sau Tuy nhiên, việc xây dựng lập luận có thể có những nét khác nhau

1.1.5 Các cách hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý

1.1.5.1 Hướng dẫn giải theo mẫu (hướng dẫn Algôrit)

Sự hướng dẫn hành động theo mẫu thường được gọi là hướng dẫn Algôrit Ở đây hướng dẫn Algôrit được dùng với ý nghĩa là một quy tắc hành động hay một chương trình hành động được xác định một cách rõ ràng, chính xác và chặt chẽ, chỉ cần thực hiện theo trình tự mà quy tắc đã chỉ ra thì chắc chắn sẽ đến kết quả

Hướng dẫn Algôrit là hướng dẫn chỉ rõ cho HS hành động cụ thể cần thực hiện

và trình tự thực hiện các hành động đó để đạt kết quả mong muốn Những hành động này được coi là hành động sơ cấp phải được HS hiểu một cách đơn giản và HS là nắm vững

Kiểu hướng dẫn Algôrit không đòi hỏi học sinh tự mình tìm tòi xác định các hành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra, mà chỉ đòi hỏi học sinh chấp hành các hành động mà GV chỉ ra, cứ theo đó HS sẽ giải được các BT đã cho Kiểu hướng dẫn này đòi hỏi GV phải phân tích một cách khoa học việc giải bài toán để xác định một trình tự chính xác, chặt chẽ của các hành động cần thực hiện để giải các BT Cần đảm bảo cho các hành động đó là hành động sơ cấp đối với HS, nghĩa là kiểu hướng dẫn này đòi hỏi phải xây dựng được Algôrit bài toán

Kiểu hướng dẫn Algôrit thường được áp dụng khi cần dạy cho HS phương pháp giải một BT điển hình nào đó, nhằm luyện tập cho HS kỹ năng giải một loại bài toán xác định Người ta xây dựng các Algôrit giải cho từng loại bài toán cơ bản, điển hình

và luyện tập cho HS kỹ năng giải các bài toán đó dựa trên việc làm cho HS được các Algôrit giải

Kiểu hướng dẫn Algôrit có ưu điểm là bảo đảm cho HS giải bài toán đã cho một cách chắc chắn, nó giúp cho việc rèn luyện kỹ năng giải bài toán của HS có hiệu quả Tuy nhiên, nếu chỉ hướng dẫn HS luôn luôn áp dụng kiểu Algôrit để giải bài toán thì

HS chỉ quen chấp hành những hành động đã được chỉ dẫn theo mẫu đã có sẵn, do vậy

ít có tác dụng rèn luyện cho HS khả năng tìm tòi, sáng tạo và sự phát triển tư duy bị hạn chế

1.1.5.2 Hướng dẫn tìm tòi (Ơrixtic)

Hướng dẫn tìm tòi là kiểu hướng dẫn mang tính chất gợi ý cho HS suy nghĩ, tìm tòi, phát hiện cách giải quyết vấn đề Ở đây không phải là GV chỉ dẫn cho HS chấp hành các hành động theo hướng đã có để đi đến kết quả, mà GV gợi mở để HS tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hành động cần thực hiện để đạt kết quả

Kiểu hướng dẫn tìm tòi được áp dụng khi cần giúp đỡ HS vượt qua khó khăn để giải quyết được bài toán, đồng thời vẫn đảm bảo được yêu cầu phát triển tư duy cho

HS, tạo điều kiện để HS tự lực tìm tòi cách giải quyết

Ưu điểm của kiểu hướng dẫn này là tránh được tình trạng GV làm thay cho HS trong việc giải BT Nhưng vì kiểu hướng dẫn này đòi hỏi HS phải tự lực tìm cách giải quyết chứ không chỉ chấp hành theo mẫu nhất định đã được chỉ ra, nên không phải bao giờ cũng bảo đảm cho HS giải được bài toán một cách chắc chắn Khó khăn của kiểu hướng dẫn này chính là ở chỗ hướng dẫn của GV phải làm sao không đưa HS đến chỗ thừa Sự hướng dẫn như vậy nhằm giúp HS trong việc định hướng suy nghĩ vào phạm

vi cần tìm tòi, chứ không thể ghi nhận tái tạo cái có sẵn

1.1.5.3 Định hướng khái quát chương trình hóa

Định hướng khái quát chương trình hoá cũng là sự hướng dẫn cho HS tự tìm tòi cách giải quyết vấn đề Nét đặc trưng của kiểu hướng dẫn này là GV hướng dẫn hoạt động tư duy của HS theo đường lối khái quát của việc giải quyết vấn đề Sự định hướng ban đầu đòi hỏi sự tự lực tìm tòi giải quyết vấn đề của HS Nếu HS không đáp ứng được thì giúp đỡ tiếp theo của GV là sự định hướng khái quát ban đầu, cụ thể hoá thêm một bước bằng cách gợi ý thêm cho HS để thu hẹp phạm vi tìm tòi, giải quyết cho vừa sức với HS Nếu HS vẫn không đủ khả năng tự lực tìm tòi giải quyết thì sự hướng dẫn của GV trở thành hướng dẫn theo mẫu để đảm bảo cho HS hoàn thành được yêu cầu một bước, sau đó yêu cầu HS tự lực tìm tòi giải quyết bước tiếp theo Nếu cần GV giúp đỡ thêm cho đến khi giải quyết xong vấn đề đặt ra Kiểu hướng dẫn này được áp dụng khi có điều kiện hướng dẫn tiến trình hoạt động giải bài toán của

HS, nhằm giúp HS tự giải được bài toán đã cho, đồng thời dạy cho HS cách suy nghĩ trong quá trình giải bài toán

Kiểu hướng dẫn này có ưu điểm kết hợp được việc thực hiện các yêu cầu:

- Rèn luyện tư duy của học sinh trong quá trình giải toán

- Đảm bảo để HS giải được bài toán đã cho

Để làm tốt thì yêu cầu GV phải theo sát tiến trình hoạt động giải toán và có sự điều chỉnh thích hợp với từng đối tượng HS

1.1.6 Các hình thức dạy học bài tập vật lý ở trường phổ thông [20]

1.1.6.1 Bài tập trong tiết học kiến thức mới

Trong các tiết học tài liệu mới người ta thường dành trung bình khoảng 30% thời gian cho việc giải bài tập ở đầu hoặc cuối tiết học

Vào đầu tiết học, các bài tập thường được sử dụng để kiểm tra kiến thức của HS hoặc để củng cố tài liệu đã học Thông thường GV thường sử dụng các biện pháp sau:

- GV gọi HS lên bảng và yêu cầu từng em giải BT do GV ra

- Một vài HS giải BT trong vở hoặc lên những tờ giấy

- Trước khi học kiến thức mới cho cả lớp làm bài viết trong 10-15 phút

Ưu điểm: kiểm tra một cách linh hoạt kiến thức của học sinh, nâng cao ý thức trách nhiệm của học sinh đối với việc học tập tiết kiệm được thời gian

Nhược điểm: Nhiều khi chúng chiếm mất phần khá lớn thời gian học có hiệu quả nhất của tiết học và thường hay vỡ kế hoạch, không đảm bảo được thời gian học kiến thức mới

Các BT cho đầu tiết học, trước khi học kiến thức mới không thể cồng kềnh Khi nghiên cứu tài liệu mới tùy theo nội dung của tài liệu và phương pháp dạy học các BT

có thể là một phương tiện đóng vai trò minh họa cho kiến thức mới hoặc là phương tiện chủ yếu rút ra kết luận mới

Khi củng cố tài liệu mới, GV thường phân tích các BT trước cả lớp hoặc cho

HS tự làm bài viết Khó khăn chủ yếu là làm sao cho tất cả HS đều tích cực tự lực làm việc và GV kịp thời nhận được những thông tin về các kết quả đó Để khắc phục khó khăn đó khi học tài liệu mới trước khi kết thúc tiết học 10-12 phút GV ra BT về nhà cho HS trong đó GV hướng dẫn một hoặc hai bài và yêu cầu HS giải các bài này Đồng thời cho HS biết sẽ thu vở chấm trước khi hết tiết học 2-3 phút Khi đó nó sẽ kích thích tích tự lực của học sinh để đạt điểm tốt

1.1.6.2 Bài tập trong tiết luyện tập

Trong những tiết giải BT người ta thường dùng chủ yếu hai hình thức tổ chức làm việc của lớp là: giải BT trên lớp để HS theo dõi chung hoặc là HS tự làm BT vào

vở Người ta thường áp dụng hình thức thứ nhất khi phân tích những kiểu bài tập mới hoặc khi GV cần giới thiệu cho HS những kiến thức mới về phương pháp giải BT Còn hình thức thứ hai chủ yếu là để hình thành kĩ năng và kĩ xảo thực hành cũng như để kiểm tra kết quả học tập của HS

GV phải giải thích cho HS các nguyên tắc giải những loại BT mới bằng trình bày mẫu như là sự trình bày trong khi giới thiệu tài liệu lý thuyết mới Thường là sau khi HS đã lĩnh hội được các kiến thức cần vận dụng để giải loại BT mới, GV phân tích một bài tập mẫu không quá phức tạp và làm cho HS hiểu sõ angôrít giải BT mẫu để vận dụng vào thực hành BT giao cho HS làm phải vừa sức đồng thời phải phức tạp đúng mức và gây được hứng thú Điều này đòi hỏi phải có một phương pháp phân biệt

HS Tùy theo trình độ của HS ta có thể cho HS làm những BT riêng ghi trên những tấm phiếu hoặc ra cho toàn lớp một số BT với mức độ phức tạp tăng dần và yêu cầu mỗi HS làm những bài mà mình cảm thấy vừa sức Qua đây ta thấy cách thứ hai tốt hơn trong tiết luyện tập Nó làm cho việc phân tích bài tập đã giải được dễ hơn và gây được không khí thi đua trong học tập

Trong tiết luyện tập về BT phải tích cực hóa tối đa hoạt động nhận thức của tất

cả HS bằng cách sử dụng các phương pháp sư phạm sau đây:

- Nêu mục đích của việc giải BT để chỉ cho HS thấy tầm quan trọng và sự cần thiết của việc luyện tập

- Đưa ra một giả thuyết hoặc một vài giả định có thể mâu thuẫn nhau, nhờ đó thu hút được sự chú ý của HS Những BT nêu ra những ý kiến mâu thuẫn nhau hoặc làm bật ra những sai lầm và thiếu sót HS thường mắc phải trong học tập, qua đó kích thích hứng thú đặc biệt của HS

- Sử dụng bài tập vui, yếu tố vui trong nội dung bài tập làm cho HS thích thú và bớt mệt mỏi trong học tập

- Sử dụng tài liệu trực quan và các thí nghiệm vật lý Muốn HS hiểu đầy đủ giải thiết của BT hoặc muốn trong khi làm bài tập HS lĩnh hội thêm được các kiến thức, bổ sung về các hiện tượng vật lý và các dụng cụ thì nên sử dụng rộng rãi hơn phương tiện này

- Kết hợp đúng đắn làm việc tập thể và cá nhân ở trong lớp

- Gọi HS lên bảng để giải bài tập

- Cho HS lập các BT Việc cho HS tự mình lập các BT là một biện pháp rất có ích Muốn vậy GV thường yêu cầu HS không những sửa và bổ sung câu trả lời của bạn mình trên lớp mà còn đặt ra các câu hỏi hoặc ra các BT không phức tạp theo những đề tài mà GV nêu lên Công việc này thì có thể làm ngày ở lớp hoặc về nhà Các BT này phải được GV kiểm tra và những bài hay nhất thì cho toàn lớp làm

1.1.6.3 Bài tập trong tiết ôn tập

Trong các tiết ôn tập người ta thường dùng các BT mà HS chưa nắm vững một cách hoàn toàn, các BT đi sâu giải thích các hiện tượng vật lý, các BT cho phép khái quát hóa tài liệu của đề tài và các bài tập tổng hợp liên hệ tài liệu của một số đề tài

Khi cho HS giải các bài tập tổng hợp trong các tiết ôn tập ở cuối các chương trình hoặc cuối giáo trình, GV có dịp khắc sâu thêm kiến thức cho HS, hệ thống hóa các khái niệm, định luật, công thức cần nắm vững để vận dụng khi giải BT và lưu ý thêm HS những điểm quan trọng về phương pháp giải các loại BT tương ứng với các kiến thức đó

1.1.6.4 Trong bài học kiểm tra đánh giá

Các BT kiểm tra là những bài làm độc lập dưới một hình thức đặc biệt Nét nổi bật của loại bài này là HS làm việc hoàn toàn độc lập Trong các bài kiểm tra người ta thường cho HS các phương án lựa chọn

Các BT kiểm tra thường là những bài tổng hợp bao gồm những đề tài lớn (được làm trong cả tiết) hoặc những bài làm thời gian ngắn (bài làm chớp nhoáng), gồm những BT và câu hỏi về một kiến thức vừa mới học được dự định làm trong một phần của tiết học Những bài kiểm tra chớp nhoáng giúp GV kiểm tra được trình độ hiểu biết của HS về bản chất vật lý của tài liệu đang học và BT không đòi hỏi nhiều công phu tính toán

Trong nhiều trường hợp người ta thực hiện việc kiểm tra, giải BT bằng cách cho HS chọn câu trả lời đúng trong số các câu trả lời đã cho sẵn Để đánh giá nhanh kết quả bài làm của HS người ta thường cho HS dùng một phương tiện khi làm bài là những tấm đục lỗ

Trong những bài kiểm tra tổng kết có nhiều bài phức tạp hơn đòi hỏi HS phải động não nhiều Trong đó có thể có những BT thiếu hoặc thừa dữ kiện hoặc có một vài điểm tinh tế nào đó đòi hỏi HS phải biết phân tích giả thiết của BT Nhưng trong mọi trường hợp đề bài kiểm tra phải vừa sức và bao gồm những tài liệu chủ yếu mà HS đã lĩnh hội được

1.1.6.5 Bài tập trong các buổi ngoại khóa

Một trong những hình thức phổ biến nhất của công tác ngoại khóa về vật lý là nhóm giải BT Việc tổ chức những nhóm giải BT như vậy có tác dụng tích cực trực

tiếp đến kết quả học tập của HS Ở những buổi ngoại khóa nên phân tích các BT khó hơn mà HS có thể gặp trong các kỳ thì HS giỏi hoặc thi vào đại học

Để cho công việc nhóm phong phú và hào hứng thì phải đặt nhiều mục đích: phát triển thế giới quan của HS, giới thiệu với HS những phương pháp khoa học nhận thức tự nhiên, trang bị cho HS những kỹ xảo không chỉ về toán học mà cả về thực nghiệm Do vậy trong những buổi làm BT nhóm không những làm những BT tương đối khó mà còn phải sử dụng cả những bản tổng kết, những bản báo cáo về ý nghĩa thực tế của các hiện tượng được nghiện cứu, thực hành vật lý

Các buổi thi HS giỏi vật lý là một trong những phương thức học ngoại khóa phổ biến nhất về giải BT Những cuộc thi này làm phát triển ở HS sự ham hiểu biết và có thể giúp cho nhiều em HS tìm được chí hướng của mình Các bài thi HS giỏi cơ bản là gồm những vấn đề thích hợp với những kiến thức của HS ở lớp nhất định, nhưng cũng

có nhiều bài thi có thể ra cho những lớp khá nhau, chẳng hạn cho lớp 10 và 11

1.2 Lý thuyết phát triển bài tập vật lý [13]

1.2.1 Khái niệm phát triển bài tập vật lý

BTCB: là bài tập mà khi giải chỉ cần sử dụng một đơn vị kiến thức cơ bản (một khái niệm hoặc một định luật vật lý), có sơ đồ cấu trúc như sau :

BTTH: là bài tập mà khi giải cần sử dụng từ hai đơn vị kiến thức trở lên Như vậy, BTTH là tổ hợp các BTCB Thực chất của việc giải BTTH là việc nhận ra các BTCB trong các BTTH đó

Phát triển bài tập là biến đổi một BTCB thành các BTTH theo các phương án khác nhau

1.2.2 Tại sao trong dạy học BTVL cần vận dụng lý thuyết phát triển BTVL?

Vai trò của BTVL trong dạy học vật lý là hết sức quan trọng, việc sử dụng chúng trong giờ học lại càng quan trọng trong việc phát triển tính tích cực nhận thức của HS

Để nâng cao hiệu quả của một giờ dạy BTVL và đặc biệt nâng cao hiệu quả của BTVL vừa giải, chúng ta không nên thỏa mãn với việc tìm ra lời giải và đáp số mà hãy nhìn nhận BT vừa chứa dưới góc độ khác nhau, với những lời giải khác nhau (nếu có), hãy xem xét ý nghĩa các số liệu, đối chiếu chúng với thực tế, rút ra những nhận xét bổ ích, chỉ ra được mấu chốt của từng lời giải, đâu là cái mới, cái cũ, Nói cách khác, chúng ta phải mổ xẻ BT vừa giải cũng như lời giải BT đó để tìm ra cái mới trong đó

Mặt khác, trong thực tế dạy học HS thường gặp nhiều BT cùng dạng tuy chúng

có thể khác nhau về cách diễn đạt nhưng lại dùng những công thức, kiến thức giống nhau để lập luận và tìm ra lời giải Nếu như vậy thì sẽ không hiệu quả khi chúng ta yêu cầu học sinh cứ giải hết BT này đến BT khác trong cùng một dạng, nó vừa mất thời gian, dễ dẫn đến nhàm chán và không phát huy được các đối tượng HS khá giỏi Chính

vì vậy, cần chọn BT điển hình, sau đó thông qua BT điển hình nhận xét, đánh giá chỉ ra lời giải cho các BT khác

Trong tài liệu tham khảo HS thường gặp các bài toán phức tạp mà khi giải chúng, buộc các em phải chia thành các BT nhỏ để giải, đó là các BTCB Việc chuyển BTTH thành các BTCB là công việc khó khăn nhất của HS vì các em khó phát hiện mình gặp bao gồm những BTCB nào Thế thì chúng ta hãy xuất phát từ BTCB và biến

nó thành BTTH (mở rộng bài tập) Nếu làm được điều này thì khi gặp những BTTH, các bài tập cùng dạng với bài tập vừa giải học sinh dễ dàng tìm ra lời giải Nói như vậy

có nghĩa là thông qua BTCB học sinh nắm được BTTH, thông qua lời giải BTCB học sinh có lời giải BTTH

Phát triển BTCB thành BTTH làm cho HS không chỉ nắm được một BT mà thông qua đó nắm được nhiều BT nữa, HS không những nắm kiến thức một cách chắc chắn và sâu sắc mà còn làm tăng sự hứng thú, năng lực làm việc độc lập, tích cực nhận thức của HS Vì ở đây HS vừa cố gắng hoàn thành nhiệm vụ cho mình bằng cách tự đặt ra các đề BT Lúc này GV chỉ đóng vai trò làm trọng tài và cố vấn là chủ yếu

Tuy nhiên, trong các giờ dạy BT không nên phức tạp BT quá nhiều và mất thời gian cho công việc này Chúng ta nên phân bố thời gian một cách hợp lý để hoàn thành nhiệm vụ hướng dẫn HS giải BT, đó là củng cố kiến thức cũ, giúp HS nắm kiến thức mới, phát triển năng lực làm việc độc lập, tích cực nhận thức đồng thời giúp HS nắm bắt thêm những dạng toán tương tự, những BTTH trên cơ sở những BTCB vừa giải

1.2.3 Các phương án phát triển bài tập vật lý

Theo tác giả Phạm Thị Phú [13], việc phát triển BTVL cần phải trải qua các hoạt động: Chọn BTCB, phân tích cấu trúc của BTCB, mô hình hoá BTCB, phát triển BTCB theo 5 phương án khác nhau

Việc chọn BTCB là hành động có tính quyết định cho việc củng cố kiến thức,

kỹ năng nào? Hành động này bao gồm việc:

- Xác định mục tiêu: cần củng cố kiến thức cơ bản nào? Nội dung của kiến thức

đó, phương trình liên hệ các đại lượng, công thức biểu diễn,

- Chọn hoặc đặt đề bài tập

- Xác định dữ kiện, ẩn số

- Mô hình hoá đề bài và hướng giải

Từ BTCB, có thể phát triển thành những BTTH muôn hình, muôn vẻ Về mặt lý luận, có thể khái quát thành năm hướng phát triển bài tập như sau:

Phương án 1 Hoán vị giả thiết và kết luận của BTCB để được BTCB khác có

độ khó tương đương

Phương án 2 Phát triển giả thiết BTCB

Dữ kiện bài toán không liên hệ trực tiếp với ẩn số bằng phương trình biểu diễn kiến thức cơ bản mà kiên hệ gián tiếp thông qua cái chưa biết trung gian a, b, nhờ phương trình biểu diễn kiến thức cơ bản khác Phát triển giả thiết BTCB là thay giả thiết của bài tập đó bằng một số BTCB khác buộc tìm các đại lượng trung gian là cái chưa biết liên hệ dữ kiện với ẩn số

- Mức độ phức tạp phụ thuộc vào số bài toán trung gian (số cái chưa biết) Tuỳ thuộc vào đối tượng học sinh mà tăng hoặc giảm số bài toán trung gian

Phương án 3 Phát triển kết luận BTCB

- Cái cần tìm (ẩn số) không liên hệ trực tiếp với dữ kiện bằng một kiến thức cơ bản mà thông qua các ẩn số trung gian Phát triển kết luận là thay kết luận của BTCB

bằng một số BTCB trung gian để tìm ẩn số trung gian X, Y, liên kết dữ liệu a, b, c

Phương án 5 Đồng thời phát triển giả thiết, kết luận và hoán vị giả thiết kết

luận (kết hợp cả 4 hướng trên)

1.2.4 Quy trình xây dựng BTVL một chương theo lý thuyết phát triển BTVL

[13]

1 Giáo viên xác định hệ thống BTCB của chương

2 Giáo viên khái quát hoá phương pháp giải BTCB và phân tích bài tập Các dữ kiện a,b,c liên hệ với x bằng những phương trình, kiến thức cơ bản là f(a,b,c) = f Nắm được phương trình này sẽ giải quyết được hàng loạt bài tập khác

3 Giáo viên phát triển bài tập bằng cách hoán vị giả thiết, kết luận để được BTCB có độ khó tương đương

5 Giáo viên phát triển BTCB theo hướng phát triển giả thiết hoặc phát triển kết

không? Từ đó em hãy đặt lại vấn đề bài tập đã cho, các em học sinh khá có thể tham gia xây dựng bài mới

6 Giáo viên hướng dẫn phát triển bài tập theo cách phát triển đồng thời giả thiết, kết luận hoặc phát triển kết luận và hoán vị chúng Ở giai đoạn này tính tự lực của HS đã được nâng lên về chất: HS vừa là người đặt vấn đề, vừa là người giải quyết vấn đề

1.2.5 Quy trình thiết kế bài học bài tập vật lý theo lý thuyết phát triển bài tập

Thiết kế BTVL theo lý thuyết phát triển DHVL thực hiện theo các quy trình

sau:

- Xác định rõ mục tiêu của tiết bài tập vật lý

- Lựa chọn nội dung: GV lựa chọn các bài tập sao cho phù hợp với nội dung

của tiết dạy và phù hợp với năng lực của học sinh

- Xác định hoạt động cụ thể GV xác định các hoạt động cụ thể để chuyển tải nội dung đến học sinh bằng phương pháp phù hợp Cần xây dựng hệ thống câu hỏi để hướng dẫn HS trong từng hoạt động cụ thể nhằm kích thích tính tò mò ham học hỏi

của HS qua đó phát triển tư duy sáng tạo của HS Cụ thể các hoạt động sau:

+ Hoạt động 1: Trước hết yêu cầu HS giải các BTCB; phân tích các BTCB Sau

đó vẽ sơ đồ biểu diễn mối quan hệ giữa giả thiết và kết luận qua đó phát triển bài tập theo PA 1 hoán vị giả thiết và kết luận Học sinh tự đặt BT theo phương án 1và giải các BT theo phương án 1 Giáo viên giúp đỡ nếu HS gặp khó khăn

+ Hoạt động 2: GV phát triển BTCB theo phương án 2 (phát triển giả thiết) và tường minh quá trình giải BT Học sinh đặt BT và HS phát triển đề bài tập theo PA 2

và giải BT mới GV cho HS làm tương tự đối với đối với BTCB khác theo PA 2 với những hướng khác nhau

+ Hoạt động 3: Giáo viên phát triển BT theo PA 3 và tường minh quá trình giải

và yêu cầu HS phát triển BT theo PA 3 và giải BT Cho HS làm tương tự với một số BTCB khác

Với một số HS khá có thể phát triển BT theo PA 3 (hoạt động 3), PA 4 (hoạt động 4) PA 5 (hoạt động 5) phù hợp với những HS giỏi có tính sáng tạo và năng lực hoạt động độc lập Với mỗi hoạt động GV phát triển BT, tường minh quá trình giải HS đặt BT và phát triển BT theo PA tương ứng và giải BT

Sau khi HS đã nắm vững cách phát triển bài tập theo lý thuyết phát triển thì đối với các tiết học sau các hoạt động từ 1 đến 5 HS sẽ hoạt động độc lập không theo hướng dẫn của GV Giáo viên chỉ quan sát và giúp đỡ nếu như HS gặp phải khó khăn vượt quá năng lực của mình

1.2.6 Các hình thức dạy học bài tập theo lý thuyết phát triển bài tập

1.2.6.1 Bài học luyện giải bài tập

GV đưa ra BTCB yêu cầu HS giải BTCB đó và vẽ sơ đồ biểu diễn mối liên hệ giữa các đại lượng đã biết với cái cần tìm, GV đưa ra sơ đồ cuối cùng Tiếp theo dựa vào sơ đồ đó GV phân tích phát triển nó theo PA1 HS tự giải 1 ví dụ theo PA1 và đặt

1 BT theo PA1 và giải nó theo PA1

Sau đó GV cho HS phát triển BTCB trên theo PA2 GV tường minh cách phát triển theo PA2 yêu cầu HS giải 1 ví dụ theo PA2 mà GV đưa ra Sau đó yêu cầu HS tự xây dựng 1 BT và giải BT đó theo PA2

Cuối cùng GV cho HS phát tiển BTCB theo PA3 GV phân tích quá trình hình thành BTTH từ BTCB theo PA3 HS tự đặt 1 BT theo PA3 và giải nó theo PA3

1.2.6.2 Bài học ôn tập tổng kết

Trong tiết ôn tập tổng kết chương khi giải các BT cần sử dụng các BT có tính khái quá hóa tổng kết những nội dung kiến thức mà HS đã học Thông qua bài tập HS nắm vững khắc sâu các kiến thức trong chương, hệ thống hóa kiến thức, nắm vững nội dung các định luật

Các bước trong tiết ôn tập tổng kết có thể tiến hành tương tự như đối với bài học luyện giải BT nhưng cách xây dựng các BTTH không chỉ dừng lại ở PA3 mà nó còn phát triển với mức độ khó hơn là PA4, PA5 Ngoài ra ta có thể tiến hành theo cách thức khác là đưa ra BTTH yêu cầu HS phân tích BTTH đó dựa vào các kiến thức cơ bản trong chương và các PA phát triển đã học Đặc biệt cần chú ý các BTTH sử dụng trong bài học ôn tập tổng kết là những BT bao gồm được các BTCB khác trong chương

1.2.6.3 Bài học kiểm tra đánh giá

Bài học kiểm tra đánh giá là hình thức để đánh giá mức độ nắm vững kiến thức hiểu biết của HS đối với kiến thức đã học đồng thời kiểm tra khả năng vận dụng linh hoạt kiến thức của HS Xuất phát từ BTCB và yêu cầu HS phát triển BTCB đó thành những BTTH theo lý thuyết phát triển bài tập thông qua đó chúng ta sẽ kiểm tra được: mức độ nắm vững kiến thức, khả năng phát triển BT, kỹ năng xây dựng BT và cách thức giải quyết các vấn đề của BT yêu cầu

1.2.6.4 Bài học ở nhà

Sau khi học xong tiết bài tập luyện tập ở lớp HS có thể về tự học ở nhà nhằm củng cố kiến thức và phương pháp phát triển BT Lúc đầu nếu HS chưa quen với cách phát triển BT thì GV sẽ yêu cầu HS về nhà xây dựng các BTTH và giải chúng theo các

PA bằng cách dựa vào các sơ đồ GV đưa ra Sau khi đã hiểu các PA phát triển BT thì

GV yêu cầu HS tự lực đồng thời đặt BTCB sau đó xây dựng các BTTH theo các hướng phát triển và giải chúng

1.2.6.5 Bài học tự chọn

Dạy học BTVL theo lý thuyết phát triển BTVL là hình thức hữu hiệu để phát hiện và tuyển chọn các học sinh khá giỏi về vật lý để bồi dưỡng học sinh khá giỏi Thông qua giải BTCB và phát triển bài tập theo các phương án của lý thuyết phát triển bài tập có thể phụ đạo thêm cho học sinh yếu kém thông qua PA1và PA2, bồi dưỡng

học sinh khá giỏi bằng cách phát triển bài tập theo PA4, PA5 có mức độ khó tăng dần lên Chúng ta có thể bồi dưỡng HS khá giỏi theo các bước sau:

GV đưa ra BTCB yêu cầu HS vẽ sơ đồ và giải BTCB đó

Phát triển BTCB theo PA4: xuất phát từ BTCB GV giúp HS phân tích BT để hình thành các đại lượng trung gian tạo ra BT mới GV yêu cầu HS giải 1 ví dụ minh họa theo PA4 sau đó HS tự đặt BT, phát triển BT đó theo PA4 và giải BT mới đó

Phát triển BTCB theo PA5: GV giúp HS phân tích BTCB HS tự đặt BT, phát triển BT đó theo PA5 và giải BT mới đó

1.3 Thực trạng về dạy học bài tập vật lý ở một số trường phổ thông ở huyện

Ân Thi

Trong những năm học 2011 - 2012 và 2012 - 2013, chúng tôi đã tiến hành tìm

hiểu việc giảng dạy bài tập ở các trường và rút ra được một số nhận xét sau:

a Về tài liệu dạy học BTVL

Các GV chủ yếu lấy các BT trong SGK và sách bài tập vật lý 10 chương trình nâng cao Tuy nhiên, theo ý kiến của GV thì số lượng BT chương này trong SGK và sách bài tập còn ít so với yêu cầu mục tiêu của chương Do đó, các GV thường lấy thêm các BT ở sách tham khảo

b Về số lượng bài tập

- Bài tập định tính rất ít, chủ yếu GV đưa ra khi củng cố bài tập

- Bài tập định lượng chiếm đa số trong các tiết bài tập

+ Cho khoảng 3 - 4 bài ra tại lớp (sau khi học bài mới)

+ Cho khoảng 5 - 7 bài hướng dẫn giải tại lớp trong tiết BT (chương này có 2 tiết BT) + Cho khoảng 8 - 10 bài tập về nhà

c Về nhận thức và phương pháp giảng dạy BTVL của giáo viên

- Hầu hết các giáo viên đều cho rằng bài tập chất khí có vai trò quan trọng trong chương trình vật lý 10 nói riêng và vật lý THPT nói chung

- Đa số các GV ưu tiên bài tập định lượng, chưa chú ý nhiều đến bài tập định tính, bài tập đồ thị và thí nghiệm

- Hầu hết GV chưa phân loại các bài tập thành từng đề tài, đặc biệt là khi kết

thúc chương, chưa xây dựng cho học sinh phương pháp giải các BT đặc trưng để HS

có thể giải được nhiều BT khác trong các tài liệu tham khảo

- Số lượng GV tự soạn BT để phục vụ cho DHVL là rất ít, hầu hết các GV lấy các BT trong SGK sách bài tập, sách tham khảo Nếu có thể tự soạn BT thì GV thường thay đổi số liệu của các BT trong tài liệu

- Chỉ có một số GV yêu cầu HS tự đặt BTVL để giải trong BTVL Tuy nhiên, nếu có thì chưa phải là việc làm thường xuyên của GV Nếu yêu cầu HS tự đặt BT để giải thì GV thường làm mẫu trước rồi sau đó HS làm theo

d Về phía học sinh

- Việc HS học BTVL ở trên lớp, ở trường THPT thì HS học rất thụ động, chỉ

có một số học sinh khá và say mê học vật lý thì tìm tòi, mày mò để giải BT của GV và đọc thêm tài liệu, còn đại đa số thì chỉ chờ GV hoặc bạn giải rồi chép vào vở

- Nhiều HS giải BTVL mà không hiểu được bản chất vật lý, chỉ áp dụng công thức rồi suy ra kết quả

- Hầu hết HS không bao giờ có thói quen tự đặt BTVL cho mình để giải kể cả

HS khá giỏi Đặc biệt, kỹ năng diễn đạt bằng lời nói, bằng viết của các em rất kém Nhiều lúc các em hiểu mà không diễn đạt được, đặc biệt là diễn đạt trước tập thể

Để khắc phục tình trạng đó, chúng tôi cho rằng cần lựa chọn số ít BTCB trong chương “Chất khí” và phát triển nó thành hệ thống các BT sao cho huy động toàn bộ kiến thức của chương, hướng dẫn HS giải BT và tự xây dựng BT

1.4 Kết luận chương I

Bài tập là một phương tiện dạy học truyền thống phát huy có hiệu quả chức năng giáo dục, giáo dưỡng, phát triển và giáo dục kỹ thuật tổng hợp Do đó BTVL giữ

vị trí đặc biệt quan trọng trong DHVL Trong chương này chúng tôi đã hệ thống hóa

cơ sở lý luận về BTVL và giới thiệu lý thuyết phát triển bài tập được dùng trong DHVL đang được nghiên cứu, triển khai gần đây nhằm khai thác hiệu quả hơn cơ sở lí luận của BTVL, đặc biệt là nâng cao tính chủ động học tập kích thích tính tò mò ham học hỏi của HS trong hoạt động giải BTVL, biến hoạt động học thành tự học

Chúng ta biết rằng BTVL rất phong phú và đa dạng, việc phân loại, lựa chon

BT để xây dựng nên các phương pháp giải là rất khó khăn Bên cạnh đó trong thực tế

số lượng sách tham khảo về BT lại rất nhiều làm cho nhiều HS cảm thấy hoang mang

về cách giải các BT đó Chính vì thế chúng ta cần nâng cao hiệu quả chất lượng giờ dạy BTVL làm cho HS không bị nhàm chán hoang mang và phát hiện được HS khá giỏi, yếu kém Từ những lý do trên cho thấy chúng ta cần vận dụng lý thuyết phát triển BTVL trong DHVL

Phát triển BTVL vừa thực hiện tốt chức năng vai trò của BTVL, vừa góp phần tăng cường hoạt động tự chủ chiếm lĩnh tri thức, phát triển năng lực tư duy sáng tạo và phát triển năng lực diễn đạt ngôn ngữ của HS Điểm nổi bật của phát triển BTVL là

HS không còn thụ động vào việc giải các BT cho sẵn mà HS tự đặt các đề BT và từ đó phát triển các BT đó thành những BTTH

Trên cơ sở lý luận về dạy học BTVL và lý thuyết phát triển bài tập ở chương 1, chúng tôi tiến hành xây dựng hệ thống BT cho chương “Chất khí” vật lý lớp 10 chương trình nâng cao THPT ở chương 2

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP CHƯƠNG “CHẤT KHÍ”

VẬT LÝ LỚP 10 THEO THUYẾT PHÁT TRIỂN BÀI TẬP

2.1 Vị trí, đặc điểm chương “chất khí” trong vật lý lớp 10 chương trình

nâng cao

2.1.1 Vị trí

Chương “Chất khí” có vài trò quan trọng trong chương trình Vật lý phổ thông Sau khi học xong những kiến thức trong chương HS có thể giải thích được rất nhiều hiện tượng trong cuộc sống xung quanh chúng ta

Chương trình Vật lý 10 chương trình nâng cao được chia làm hai phần: cơ học

và nhiệt học Trong đó chương “Chất khí” là chương đầu tiên của phần nhiệt học Chương này kế thừa và phát triển những hiểu biết của học sinh về thuyết động học phân tử chất khí về cấu tạo chất đã được học ở trường trung học cơ sở và cũng là nền tảng để các em học các chương sau Việc sắp xếp này có tính kế thừa và phát huy hợp

lý thuận tiện cho cả GV và HS trong quá trình dạy học

Vì thế trong quá trình dạy học GV phải tổ chức dạy học sao cho HS không những nắm vững kiến thức mà còn phải biết cách liên hệ với cuộc sống xung quanh ta Điều này góp phần giúp HS phát triển một cách toàn diện

2.1.2 Đặc điểm

Chương “Chất khí” là một trong những chương trọng tâm của chương trình Vật

lý 10 nói riêng và Vật lý THPT nói chung Nội dung của chương đề cập đến cấu trúc phân tử cũng như các tính chất của chất ở trạng thái khí

Trong chương trình Vật lý 10 chương trình nâng cao, chương “Chất khí” được

mở đầu là thuyết động học phân tử chất khí với những tính chất của chất khí và các khái niệm cơ bản Sau đó chúng ta mới đi tìm hiểu sâu về những định luật và phương trình của nó chúng ta hiểu rõ mối liên hệ giữa các thông số trạng thái

Tóm lại chương “Chất khí” có tính trừu tượng nhưng nó lại hết sức gần

gũi, sát với thực tế đời sống, có nhiều ứng dụng trong khoa học - kỹ thuật và

mang lại những hỗ trợ tích cực cho cuộc sống Khi dạy chương này, bên cạnh việc hướng dẫn các em tiếp thu kiến thức thật tốt thì mặt khác luôn có biện pháp

kích thích hứng thú học tập, luôn gắn bài học với thực tiễn cuộc sống xung quanh Từ đó hình thành cho các em kỹ năng tư duy, năng lực sáng tạo, phương pháp và kỹ thuật khoa học đáp ứng được những yêu cầu của cuộc sống hiện tại

- Nêu khái niệm lượng chất, mol và số A-vô-ga-đrô

- Phát biểu được nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí

- Nêu được đặc điểm của khí lý tưởng

- Học sinh phải nắm vững được các quá trình: đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp và phát biểu được các định luật Bôi-lơ_Ma-ri-ốt, Sác-lơ, GayLuy-xác

- Nêu được nhiệt độ tuyệt đối và các thông số xác p,V,T xác định trạng thái của

một lượng khí

- Viết được phương trình trạng thái của khí lý tưởng

- Viết được phương trình Cla-pê-rôn_Men-đê-lê-ép, hằng số của các khí và hằng số Bôn-zơ-man

- Vẽ được các đường đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp trong hệ trục tọa độ

- Vận dụng được các định luật chất khí, phương trình trạng thái của khí lý tưởng

và phương trình Cla-pê-rôn_Men-đê-lê-ép để giải các bài tập

2.2.2 Sơ đồ cấu trúc nội dung chương “Chất khí” lớp 10 chương trình nâng

cao

Định luật Sác-lơ

Nhiệt độ tuyệt đối

Phương trình trạng thái khí lý tưởng

Định luật Gay luy_Xác

Phương trình Cla-pê-rôn_Men-đê-lê-ép

Cấu trúc của chất khí

Lượng chất, mol Khí thực Khí lý tưởng

2.2.3 Những đơn vị kiến thức cơ bản trong chương “Chất khí” lớp 10 chương

+ Khối lượng mol của một chất được đo bằng khối lượng của một mol chất ấy, thường được kí hiệu bằng chứ Hy lạp (đọc là muy)

+ Thể tích mol của chất được đo bằng thể tích của 1 mol chất ấy Ở điều kiện

m3/mol

+ Số mol v (đọc là nuy) chứa trong khối lượng m của một chất

+ Số phân tử (hay nguyên tử) N có trong khối lượng m của một chất

+ Khi chuyển động, mỗi phân tử va chạm với các phân tử khác và va chạm với thành bình Giữa hai va chạm, phân tử gần như tự do và chuyển động thẳng đều Khi phân tử này va chạm với phân tử khác, thì cả hai phân tử tương tác, làm thay đổi phương chuyển động và vận tốc của từng phần tử Khi va chạm với thành bình, phân

tử bị phản xạ và truyền động lượng cho thành bình Rất nhiều phân tử va chạm với thành bình tạo nên lực đẩy vào thành bình Lực này tạo ra áp suất của chất khí lên thành bình

- Cấu tạo phân tử của vật chất: vật chất được cấu tạo từ những phân tử (hoặc nguyên tử) chuyển động nhiệt không ngừng

- Ở thể khí các phân tử ở xa nhau, lực tương tác giữa các phân tử yếu, phân tử chuyển động hỗn loạn về mọi phía, do đó chất khí chiếm toàn bộ thể tích bình chứa, không có hình dáng và thể tích xác định

- Ở thể lỏng và thể rắn: mỗi phân tử luôn có những phân tử khác ở gần nó, các phân tử được sắp xếp một cách nhất định và có liên kết với các phân tử lớn nên chúng

có hình dạng xác định Mặt khác ở thể rắn vị trí cân bằng của phân tử là cố định nên vật rắn có hình dạng xác định còn ở thể lỏng vị trí cân bằng có thể dời chỗ sau những khoảng thời gian trung bình nên nó không có hình dạng xác định mà có hình dạng của bình chứa

- Khí lý tưởng:

+ Theo quan điểm vi mô: coi phân tử của chất khí là những chất điểm, chuyển động hỗn loạn không ngừng, chỉ tương tác với nhau khi va chạm

+ Theo quan điểm vĩ mô: tuân theo đúng hai định luật Bôi-lơ_Ma-ri-ốt và Sác-lơ

- Khí thực: chỉ tuân theo gần đúng hai định luật Bôi-lơ_Ma-ri-ốt và Sác-lơ

2.2.3.2 Các định luật và phương trình chất khí

- Các thông số trạng thái: P áp suất, t nhiệt độ, V thể tích

- Đẳng quá trình: trong quá trình biến đổi trạng thái có hai thông số thay đổi còn một thống số không thay đổi

+ Nội dung định luật:

Phát biểu 1: với một lượng khí có thể tích không đổi thì áp suất p phụ thuộc vào

nhiệt độ t của chất khí như sau:

Trong đó: p 0 là áp suất ở 00C

t là nhiệt độ (0C)

p là áp suất ở t 0 C

được gọi là hệ số tăng áp đẳng tích

Phát biểu 2: khi thể tích của một lượng khí không đổi, áp suất tỉ lệ thuận với

nhiệt độ tuyệt đối:

Nhiệt độ đo trong nhiệt giai Ken-vin được gọi là nhiệt độ tuyệt đối

- Định luật Gay Luy-xác:

+ Quá trình đẳng áp: là quá trình biến đổi của lượng khí có áp suất không đổi + Nội dung định luật: thể tích của một lượng khí có áp suất không đổi thì tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối của khí

+ Đường đẳng áp: đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi

áp suất không đổi

- Phương trình trạng thái của khí lý tưởng: quá trình biến đổi đồng thời 3 thông số trạng thái P,V,T

- Phương trình Cla-pê-rôn_Men-đê-lê-ép: xét cho lượng khí có khối lượng m,

Động năng trung bình của phân tử chất khí:

Phương trình cơ bản của khí lý tưởng:

Trung bình vận tốc của các phân tử khí:

2.3.1 Bài tập cơ bản 1: Quá trình đẳng nhiệt

Giải

Vì quá trình nén đẳng nhiệt nên ta áp dụng định luật Bôi-lơ_Ma-ri-ốt ta có:

2.3.2 Bài tập cơ bản 2: Quá trình đẳng tích

bình lúc đó?

Giải Xét lượng khí trong bình

Vì lượng không khí trong bình có m=hằng số, V= hằng số

Áp dụng định luật Sác-lơ ta có:

2.3.3 Bài tập cơ bản 3: Quá trình đẳng áp