tích hợp liên môn vật lý 11 bài “sự phóng điện trong chất khí

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT YÊN ĐỊNH BÀI DỰ THI DẠY HỌC THEO CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP Tên dự án dạy học Tích hợp kiến thức môn: Vật lý, Hóa học, Sinh học, Toán học giảng dạy “Sấm sét” “sự phóng điện chất khí” vật lý 11 nâng cao Nhóm thực Họ tên: Họ tên: Họ tên: Nguyễn Văn Tường (Trưởng nhóm) Ngày sinh: Môn Vật Lý Điệnthoại:0984.843.771; 0936.73.32.73 Email:tuongnv.thptyendinh2@thanhhoa.edu.vn Nguyễn Văn Thúy Ngày sinh: Môn Vật Lý Điện thoại: 0987630206 Email: thuylyyendinh2@gmail.com Hồ Thị Minh Ngày sinh: Môn Vật Lý Điện thoại: 0915592500 Email: hominhyd2@gmail.com 1 Tên hồ sơ dạy học Tích hợp kiến thức môn: Vật lý, Hóa học, Sinh học, Toán học giảng dạy “Sấm sét” “sự phóng điện chất khí” vật lý 11 nâng cao Bài “dòng điện chất khí- Tiết 32,33-sách giáo khoa vật lý 11 nâng cao”, giáo viên tổ chức cho học sinh sử dụng kiến thức liên môn để tìm hiểu sấm sét lợi ích sấm sét Mục tiêu dạy học a) Về kiến thức * Môn vật lý: - Học sinh hiểu kiến thức hình thành tia lửa điện - Học sinh hiểu trình hình thành sấm, sét * Môn hóa học: - Học sinh biết phản ứng hóa học xảy không khí có tia lửa điện * Môn sinh học: - Học sinh biết tác dụng khí Ôzôn với môi trường không khí - Học sinh biết tác dụng gốc NO -3 , NH +4 tạo với phát triển thực vật trái đất b) Về kỹ * Môn vật lý: - Biết cách phòng chống tuyên truyền biện pháp phòng chống Sét - Vận dụng kiến thức học để giải thích tượng phóng điện không khí * Môn hóa học: - Vận dụng phản ứng hóa học xảy không khí có tia lửa điện sản xuất nông nghiệp * Môn sinh học: - Có kỹ xác định thời điểm gieo cấy để tận dụng nguồn đạm bầu khí nhằm tiết kiệm chi phí, nâng cao hiệu sản xuất nông nghiệp * Môn toán: - Tính toán cách tương đối lượng đạm trời cung cấp * Kĩ sống: - Rèn luyện kỹ giao tiếp, kỹ làm việc theo nhóm c) Về tư duy, thái độ - Có tinh thần học tập tích cực, nghiêm túc - Yêu thích môn, say mê nghiên cứu khoa học - Thường xuyên ứng dụng kiến thức vào thực tiễn đời sống nâng cao suất lao động Thông qua dự án giúp cho học sinh biết vận dụng kiến thức liên môn Toán, Vật lý, Hóa học, Sinh học, vào giải thích vài tượng thực tế liên quan đến sấm sét, tính toán vài thông số liên quan để áp dụng vào thực tiễn đời sống sản xuất Đối tượng dạy học học - Số lượng : 40-48 học sinh/lớp - Số lớp thực hiện: - Khối lớp 11- nâng cao trường THPT Yên Định - Học sinh học đến tiết 32-33 Dòng điện chất khí (chương trình nâng cao) Ý nghĩa học Dự án góp phần giáo dục tính tổ chức, tinh thần làm chủ hợp tác hoạt động thực tế Dự án làm cho trình dạy học môn thêm phong phú, đa dạng làm cho việc học học sinh thêm hứng thú, sinh động tạo cho học sinh lòng hăng say, yêu công việc điều kiện để phát triển khả năng, lực sẵn có học sinh Dự án góp phần củng cố, bổ sung kiến thức cho học sinh Thông qua kiến thức học sinh thu nhận sâu sắc Học sinh mở rộng kiến thức thu nhận kiến thức nhiều hình thức có liên hệ với thực tiễn Việc kết hợp kiến thức liên môn Toán học, Hóa học, Sinh học vào môn Vật lý quan trọng, giúp cho kiến thức học sinh bao quát, đầy đủ ý Như vậy, kiến thức liên môn tạo điều kiện cho học sinh chủ động, tích cực, sáng tạo; giáo dục thêm ý thức việc học phải đôi với hành; rèn luyện kĩ giải tình sống ứng dụng vào thực tế đời sống Qua thực tế trình dạy học, thấy việc kết hợp kiến thức liên môn học vào để giải vấn đề môn học việc làm cần thiết Điều đòi hỏi người giáo viên môn không nắm môn dạy mà phải không ngừng trau dồi kiến thức môn học khác để tổ chức, hướng dẫn em giải tình huống, vấn đề đặt môn học cách nhanh nhất, hiệu Thiết bị dạy học, học liệu - Máy chiếu đa năng, trình chiếu powerpoint - Máy vi tính - Sách giáo khoa vật lý 11 - Các nguồn thông tin, tài liệu sét - Hình vẽ minh họa cột thu lôi chống sét Hoạt động dạy học tiến trình dạy học a) Mục tiêu kiến thức: - Học sinh hiểu kiến thức điều kiện hình thành tia lửa điện - Biết phản ứng hóa học xảy không khí có Sấm sét - Hiểu tác dụng Ôzôn với môi trường, tác dụng gốc NO + , NH tạo với phát triển thực vật trái đất b) Phương pháp: thuyết trình, giảng giải nêu vấn đề, kết hợp thảo luận nhóm c) Nội dung tích hợp liên môn: GV Đưa số câu hỏi tình để tích hợp kiến thức liên môn: Câu hỏi Tại mùa hè thường hay có mưa dông, sấm sét sau mưa thường thấy không khí lành? Câu hỏi Giải thích câu ca dao: “Lúa chiêm lấp ló đầu bờ Hễ nghe tiếng sấm phất cờ mà lên” Để trả lời câu hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức liên môn: *Theo kiến thức môn Vật lý: Quá trình tạo Sấm sét tóm gọn lại sau: - Khởi đầu chu trình nước Nước bốc nhận nhiệt từ ánh sáng Mặt trời, bay lên cao, gặp lạnh, ngưng tụ lại thành hàng triệu giọt nước nhỏ, lúc ta nhìn thấy mây bầy trời - Quá trình bay ngưng tụ xảy liên tục, nước giọt nước nhỏ đám mây tương tác với nhau, cộng thêm tượng đông lạnh, làm hình thành chênh lệch điện tích: điện tích dương phần đám mây, điện tích âm phần - Sự hình thành hai khu vực điện tích trái dấu đồng thời sinh điện trường Sự chênh lệch điện tích lớn, điện trường mạnh Điện trường mạnh, đến mức đó, làm không khí xung quanh bị ion hoá, cho phép dòng điện truyền qua khu vực không khí bị ion hoá tạo thành Sấm - Đồng thời lúc đó, bề mặt Trái đất chịu ảnh hưởng điện trường âm phía đám mây, vật thể Trái đất (bao gồm người) electron tích điện dương mạnh Không khí xung quanh tia sét bị đốt nóng mạnh, giãn đột ngột kéo theo tiếng sét nổ sau - Khi gần có sét, cường độ điện trường lớn gần mặt đất, quanh khu vực bị ion hóa Các ion đấu với điện tích với mũi nhọn thí bị đẩy xa nó, ion trái dấu mũi nhọn, bị mụi nhọn “hút” vào Do đó, điện tích mũi nhọn dần Dựa vào người ta chế tạo cột thu lôi chống sét *Tích hợp kiến thức môn Hóa học: Sấm sét tạo ôzôn cho tầng khí Chúng ta biết ôzôn giúp Trái đất lành hơn, nhờ hấp thụ xạ cực tím từ Mặt trời chiếu xuống Trái đất Vậy nguồn ôzôn từ đâu mà có? Phản ứng hóa học: 2O2 (tia lửa điện)—> O3 + [O] Đây phàn ứng thuận nghịch [O] oxi nguyên tử, [O] tự’ kết hợp với tạo ngược thành O2, tham gia ngược lại phản ứng Có thể viết gọn : O —> 2O3 Ozon có tính oxi hỏa mạnh, mạnh O nhiều, Ozon tồn chủ yếu tầng bình lưu khí Trong không khí, nito tồn dạng nito phân tử có liên kết bền vững, nên rễ không hấp thụ Tuy nhiên, nhờ vào sấm sét, lượng N không khí chuyển hóa theo sơ đồ phản ứng: N2 + O2 = 2NO 2NO + O2 = 2NO2 + H2O 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 HNO3  H+ + NO3*Tích hợp kiến thức môn Sinh học: Sấm sét giúp tăng khả sinh trưởng cho Theo kinh nghiệm ông bà xưa, vào vụ lúa chiêm xuân, mưa rào mang theo dưỡng chất thiên nhiên, tốt cho cối, hoa màu, đặc biệt lúa nước Nhờ có đạm tự nhiên, lúa bén rễ phát triển nhanh, tốt tươi Vì vậy, mà ông cha ta có câu: “Lúa chiêm lấp ló đầu bờ nghe tiếng sấm phất cờ mà lên” Nếu sấm sét vòng vài giờ, trái đất vào lớp khí quyên toàn điện tích âm mình, lượng điện tích cần cho tồn cùa Nitơ dạng thực vật dễ hấp thụ Rễ hấp thụ nito dạng nitrat (NO3-) amôn (NH4+) cho trình phát triển *Tích hợp kiến thức môn Toán: Theo nhà khoa học, năm nước ta trung bình đất nhận 50kg Nitơrat gần 20kg Amôniắc từ mưa dông – chất đạm hình thành từ Nitơ trình phóng điện Diện tích nông nghiệp nước ta lớn nên lượng Amôniắc nhận từ thiên nhiên số tiền tiết kiệm mua phân bón lớn d) Cách tổ chức dạy học: Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Nội dung IV Các dạng GV: Dẫn dắt HS tìm hiểu Hs: Thảo luận nhóm để phóng điện số câu hỏi định trả lời câu hỏi không khí áp hướng: giáo viên: suất thường CH: Khi điện trường không khí mạnh (cỡ hàng triệu V/m) có tượng xảy ra? Tại sao? - Khi điện trường lớn xuất phóng điện hình tia gọi tia lửa điện Tia lửa điện Tia lửa điện CH: Tia lửa điện có dạng - Tia lửa điện trình phóng điện hình gì? Tạo sao? dạng định thường tự lực xảy chùm tia ngoằn chất khí có tác ngoèo dụng điện trường đủ mạnh để CH: Nguyên nhân chủ yếu - Nguyên nhân tạo làm ion hóa khí, phóng điện hình tia? hạt tải điện tia lửa biến phân tử khí điện ion hóa va trung hòa thành ion chạm dương electron tự Hoạt động giáo viên CH: Ngoài nguyên nhân có nguyên nhân gì? Hoạt động học sinh Nội dung - Ngoài có ion hóa tác dụng xạ phát tia lửa Sét điện Sét tia lửa điện khổng lồ phát sinh phóng CH: Hiện tượng Sấm sét - Khi mùa hè thường điện đám thực tế xảy lúc hay có mưa dông Sét mây tích điện trái nào? Nguyên nhân gây tia lửa điện khổng lồ phát dấu đám Sấm sét? sinh phóng điện mây tích điện mặt đám mây tích đất điện trái dấu - Mặt đất tích điện đám mây tích điện hưởng ứng tỉnh mặt đất điện CH: Tại Sấm sét thường kèm theo tiếng nổ lớn? Khi gọi Sấm? Khi gọi Sét ? - Do áp suất tăng đột ngột gây tiếng nổ gọi sấm (giữa đám mây), gọi Sét (giữa đám mây mặt đất) GV: Yêu cầu HS trả lời C3 Hs: Thảo luận nhóm trả Tại lức có Sét, mặt đất lời câu hỏi C3 lại tích điện để xảy - Do đám mây tích điện phóng điện đám lớn nên xảy tượng mây tích điện mặt đất? nhiễm điện hưởng hứng mặt đất CH: Con người có cách để chống Sét? GV: Yêu cầu HS trả lời C4 Giải thích rõ tác dụng cột chống Sét? GV: Yêu cầu học sinh nhà tìm hiểu cột thu lôi viết báo cáo Cột thu lôi làm cột nhọn kim loại, đặt lên chỗ cao nhà, công trình xây dựng nối đất cẩn thận - Để chống sét người ta dây dẫn với làm cột thu lôi kim loại chon sâu xuống đất Hs: Thảo luận nhóm trả Khi có dông, lời câu hỏi C4 điện tích từ đám mây qua cột chống sét xuống đất cách từ từ, không gây tượng sét Tích hợp kiến thức liên môn: Hs: Thảo luận nhóm để trả lời câu hỏi GV Hoạt động giáo viên GV: Hãy giải thích hình thành khí Ôzôn có Sấm sét? Hoạt động học sinh Nội dung Sử dụng kiến thức hóa Trình chiếu bảng học: phụ Hs: Oxy không khí gặp điều kiện tia lửa điện: 2O2 (tia lửa điện)—> O3 + [O] Các [O] tự kết hợp với tạo ngược thành O2, tham gia ngược lại phản ứng Có thể viết gọn : O2 —> 2O3 GV: sau Hs: Ôzôn có tính oxi hóa mưa không khí rất mạnh, mạnh O2 lành? nhiều, có tính khử độc Ôzôn tồn chủ yếu tầng bình lưu khí Ôzôn giúp Trái đất lành hơn, nhờ hấp thụ xạ cực tím từ Mặt trời chiếu xuống Trái đất Do sau trận mưa giông, sấm sét không khí thường lành GV: Yêu cầu Hs thảo luận nhóm giải thích câu ca dao: “Lúa chiêm lấp ló đầu bờ Hễ nghe tiếng sấm phất cờ mà lên” GV: hấp thụ dạng nitơ ? Do không khí có khoảng 80% Nitơ 20 % oxi Khi có sấm chớp ( tia lửa điện) N2 O2 không khí tác dụng với tạo Hs: Rễ không hấp thành khí NO2 hòa thụ ni tơ phân tử ni tơ tan nước mưa không khí dạng tạo HNO3 rơi ni tơ phân tử có liên kết xuống đất tác dụng bền vững ,dạng khí trơ với chất kiềm có đất tạo muối Hs: dạng nitrát (NO3- ) nitrat giúp hấp amôn (NH4+) thụ để phát triển GV: Khi có sấm sét Nitơ tham gia chuỗi phản Sử dụng kiến thức hóa học: GV: Ở điều kiện bình thường rễ có hấp thụ nitơ không? Sử dụng kiến thức sinh học: Hs: thảo luận nhóm cử đại diện lên trình bày Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh ứng hóa học để tạo Hs: Trong giông có gốc nitrát (NO3- ) sấm sét mưa, lượng amôn (NH4+)? nhỏ N2 không khí bị ôxy hóa nhiệt độ áp suất cao tạo NO-3 Phản ứng sau: N2 + O2 = 2NO 2NO + O2 = 2NO2 + H2O 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 HNO3 = H+ + NO-3 GV:Trong phân bón thường có thành phần nào? GV: gốc nitrát (NO3- ) amôn (NH4+) có tác dụng trồng? Nhờ có đạm tự nhiên, lúa bén rễ phát triển nhanh, tốt tươi GV: Yêu cầu học sinh tính toán lượng Amôniắc nhận từ thiên nhiên số tiền tiết kiệm mua phân bón? Theo nhà khoa học, năm nước ta trung bình đất nhận 50kg Nitơrat gần 20kg Amôniắc từ mưa dông Nội dung Sử dụng kiến thức Sinh học: Hs: Chất đạm (N), lân (P), kali (K) Hs: Amôn (NH4+) trình amôn hóa gốc nitrát (NO3-) để hình thành NH4+ tạo hành axit amin giúp phát triển Người ta ước tính Sử dụng kiến thức toán lượng điện tích học: lần sét đánh có thê kéo Hs: thảo luận nhóm trả lời đoàn tàu 14 toa chạy 200km Hay tia sáng thông thường thắp sáng bóng đèn 100W tháng Kiểm tra đánh giá kết học tập *Cách thức đánh giá kết học tập theo dạy học tích hợp: - Phỏng vấn trực tiếp số học sinh sau học - Kiểm tra, lập bảng điểm, câu hỏi sau: Câu 1: Khi trời nhà, ta phải phòng chống sét nào? Câu 2: Để bảo vệ thiết bị điện tử gia đình trời có mưa dông, bạn phải làm gì? Câu 3: Bạn đề xuất biện pháp tuyên truyền kiến thức Sét phương án phòng chống Sét hiệu cộng đồng dân cư nơi sinh sống? *Tiêu chí đánh giá theo dạy học tích hợp: + Học sinh không vận dụng kiến thức môn vật lý: đạt < điểm + Học sinh vận dụng kiến thức môn vật lý: đạt 5- điểm + Học sinh vận dụng kiến thức môn: đạt 7- điểm + Học sinh vận dụng kiến thức 3-4 môn: đạt 9-10 điểm Các sản phẩm học sinh - Học sinh hiểu trình hình thành Sấm sét - Học sinh biết lợi ích Sấm sét môi trường tự nhiên đời sống thực vật trái đất - Học sinh biết tác hại Sấm sét có kỹ phòng tránh sét - Học sinh biết cách làm cột thu lôi để chống sét: Một que kim loại gắn lên mái nhà, đường kính khoảng 2cm Nó nối với nhiều sợi dây làm đồng nhôm, đường kính tương tự, nối trực tiếp xuống đất Các vật liệu làm cột thu lôi dây dẫn đòi hỏi dẫn điện thật tốt, không, với lượng tia sét, chúng bị nóng lên nhanh bị hỏng tức khắc *Kết kiểm tra dạy sử dụng tích hợp kiến thức liên môn: TT Lớp Sĩ số 11A1 48 11A2 46 11A3 40 9-10 7-8 5-6 3- TB trở lên 26 21 18 54% 19 40% 6% 0 48 100% 46% 20 43% 11% 0 46 100% 45% 16 40% 15% 0 40 100% KẾT LUẬN Từ kết học tập em nhận thấy tích hợp chương trình giảng dạy, giáo viên phải bổ sung nhiều kiến thức để bổ trợ cho giảng thêm sinh động, học sinh dễ hiểu, dễ nhớ Điều đòi hỏi người giáo viên phải không ngừng nâng cao trình độ chuyên môn, nghiệp vụ, cập nhật kiến thức nhanh, đầy đủ Chương trình khuyến khích giáo viên sáng tạo, thực 10 dạy học theo chủ đề, chủ điểm có nội dung liên quan đến nhiều môn học gắn liền với thực tiễn Ngoài góp phần đổi hình thức tổ chức dạy học, đổi phương pháp dạy học, đổi phương pháp kiểm tra đánh giá kết học tập, tăng cường hiệu sử dụng thiết bị dạy học, tạo hội giao lưu, trao đổi kinh nghiệm giáo viên Việc học theo chủ đề tích hợp vận dụng kiến thức liên môn để giải tình thực tiễn làm cho buổi học thêm thoải mái, không khô cứng, bớt căng thẳng Ai có quan điểm, nhìn riêng vấn đề, tạo nhiều ý kiến tốt cho buổi học Học sinh giỏi môn Vật lý trả lời theo góc độ vật lý, học sinh giỏi môn Hóa học trả lời theo góc độ hóa học, học sinh giỏi môn Sinh học trả lời theo góc độ sinh học Như vậy, người học hỏi mạnh nhau, bổ sung cho nhau, giúp học sinh tăng cường khả vận dụng kiến thức tổng hợp, khả tự học, tự nghiên cứu học sinh Như thúc đẩy việc gắn kết lý thuyết thực hành nhà trường với thực tiễn đời sống, đẩy mạnh việc thực dạy học theo phương châm “học đôi với hành”; đổi hình thức, phương pháp học, phương pháp kiểm tra, đánh giá kết học tập học sinh Trên mô tả dạy học tích hợp liên môn nhóm giáo viên chúng tôi, cố gắng khả lực thời gian thực nhiều hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót mong ủng hộ đóng góp quý đồng nghiệp để hoàn thiện dự án Xin trân trọng cảm ơn! ` ` XÁC NHẬN CỦA NHÀ TRƯỜNG Yên Định, ngày 20 tháng 01 năm 2014 NHÓM TRƯỞNG NGUYỄN VĂN TƯỜNG 11