CHỦ ĐỀ : CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CHẤT KHÍ VẬT LÍ 10

Mục đích nghiên cứu Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh trong dạy học một sốkiến thức chương “Chất khí” Vật Lý 10 THPT... Tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm trong học tập vật

PHẦN I: MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Môn Vật Lý ở trường THPT chủ yếu là Vật Lý thực nghiệm, các kiếnthức được xây dựng chủ yếu bằng con đường thực nghiệm Vì vậy dạy họcmôn Vật Lý ở trường THPT có khả năng hình thành và phát triển năng lựcthực nghiệm cho học sinh Thí nghiệm là điều kiện cần thiết để triển khai dạyhọc bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh

Trong dạy học Vật Lý, thí nghiệm Vật Lý đóng vai trò rất quan trọngtrong nghiên cứu và trong việc hình thành tri thức cho học sinh Tuy nhiên,hầu hết ở các trường phổ thông hiện nay chủ yếu vẫn áp dụng phương phápdạy học theo lối “thông báo - tái hiện” Học sinh có quá ít điều kiện để nghiêncứu, quan sát và tiến hành các thí nghiệm Vật Lý Điều này cho thấy việc bồidưỡng những năng lực thực nghiệm Vật Lý cần thiết cho học sinh như: nănglực xác định vấn đề cần nghiên cứu và đưa ra các dự đoán, giả thuyết; Nănglực thiết kế các phương án thí nghiệm; Năng lực tiến hành phương án thínghiệm đã thiết kế; Năng lực xử lí, phân tích và trình bày kết quả chưa đượcchú trọng

Trong chương trình Vật Lý lớp 10, chương “Chất khí” là chương chứacác nội dung kiến thức chủ yếu được xây dựng từ thực nghiệm Các thiết bịthí nghiệm trong chương này tương đối đơn giản, các khâu tiến hành thínghiệm cũng không quá khó khăn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đo đạc, thuthập và xử lý số liệu

Từ những lý do trên tôi chọn đề tài Sáng kiến kinh nghiệm là “Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh trong dạy học chương “Chất khí” Vật Lý 10 Trung học phổ thông”

2 Mục đích nghiên cứu

Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh trong dạy học một sốkiến thức chương “Chất khí” Vật Lý 10 THPT

3 Đối tượng

+ Năng lực thực nghiệm

+ Hoạt động dạy và học Vật Lý ở trường THPT

4 Phạm vi nghiên cứu-

Chương “Chất khí” Vật Lý lớp 10 THPT

5 Giả thuyết khoa học

Nếu tổ chức hoạt động lĩnh hội kiến thức mới và vận dụng kiến thứccủa học sinh phỏng theo phương pháp thực nghiệm của Vật Lý học thì sẽ gópphần bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho họ

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu cơ sở lí luận về năng lực và năng lực thực nghiệm

- Tìm hiểu mục tiêu dạy học, chương trình, cấu trúc và nội dung củachương “Chất khí” Vật Lý 10

- Tìm hiểu thực trạng dạy học chương “Chất khí” Vật Lý 10 ở một sốtrường THPT

- Chuẩn bị những điều kiện cần thiết để dạy học chương “Chất khí”nhằm bồi dưỡng năng lực thực nghiệm Vật Lý cho học sinh

- Thiết kế một số bài học xây dựng và vận dụng kiến thức theo phươngpháp thực nghiệm để bồi dưỡng năng lực thực nghiệm Vật Lý

- Thiết kế đề kiểm tra đánh giá năng lực của học sinh sau khi họcchương “Chất khí”

7 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

+ Nghiên cứu tài liệu lý luận về bồi dưỡng năng lực thực nghiệm.+ Nghiên cứu chương trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên vàcác tài liệu tham khảo

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:

+ Điều tra thực trạng

+ Thí nghiệm Vật Lý

8 Đóng góp của sáng kiến

+Biên tập được 13 bài tập thí nghiệm chương “Chất khí”.

+ Biên tập được chủ đề dạy học về chất khí

+ Thiết kế 01 đề kiểm tra đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinhsau khi dạy học chương “Chất khí”

PHẦN II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

1 Cơ sở lí luận

1.1 Khái quát chung về năng lực

1.1.1 Khái niệm về năng lực

1.1.2 Cấu trúc của năng lực

Có thể biểu diễn cấu trúc của năng lực bằng hình 1:

Hình 1 Sơ đồ cấu trúc năng lực theo nguồn hợp thành

1.1.3 Các loại năng lực nhà trường phải hình thành cho học sinh ở trường phổ thông

Kiến thức Kĩ năng

Năng lực

Thái độ

1.2 Năng lực thực nghiệm

1.2.1 Khái niệm về năng lực thực nghiệm

Năng lực thực nghiệm, là một dạng năng lực nhận thức khoa học, đượchiểu là năng lực nghĩ ra PATN khả thi cho phép đề xuất hoặc kiểm tra nhữnggiả thuyết hay phỏng đoán khoa học và thực hành được TN thành công để rút

ra kết luận cần thiết (chứ không phải chỉ đơn thuần là năng lực thao tác TN,hiểu theo nghĩa là năng lực thực hiện được các thao tác bằng tay, quan sát, đođạc)

Như vậy, khi nói “năng lực thực nghiệm” dưới góc độ là một năng lựcnhận thức khoa học thì năng lực này bao gồm hai mặt: mặt hoạt động tư duy(đầu óc) và mặt hoạt động thể chất (tay chân, thân thể, giác quan), chứ khôngphải chỉ một mặt hoạt động thể chất Muốn bồi dưỡng cho học sinh năng lựcthực nghiệm trong quá trình dạy học thì trước hết GV cần có quan niệm chínhxác về năng lực thực nghiệm

Năng lực thực nghiệm là tổ hợp kĩ năng , kiến thức và thái độ của chủthể, cho phép chủ thể xử lý được tình huống gặp phải bằng phương pháp thựcnghiệm

1.2.2 Vị trí của năng lực thực nghiệm

Năng lực sử dụng kiến thức Vật lí

Năng lực trao đổi thông tin về vật lí Năng lực về phương pháp vật lí

Năng lực cá

Hình 2 Vị trí năng lực thực nghiệm trong hệ thống năng lực chuyên biệt môn vật lí

1.2.3 Cấu trúc của năng lực thực nghiệm

Hình 3 Sơ đồ cấu trúc năng lực thực nghiệm theo nguồn hợp thành

1.2.4 Tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm trong học tập vật lí

Năng lực thực nghiệm

Năng lực thực nghiệm

Kĩ năng

+ thiết kế phương án thí nghiệm + chế tạo dụng cụ

+ lựa chọn dụng cụ + lắp ráp dụng cụ thí nghiệm + thay đổi các đại lượng + sử dụng dụng cụ đo: hiệu chỉnh dụng cụ đo, đọc số liệu

+ sửa chữa các sai hỏng thông thường

+ quan sát diễn biến hiện tượng + ghi lại kết quả

+ biểu diễn kết quả bằng bảng biểu, đồ thị

+ tính toán sai số + biện luận, trình bày kết quả + tự đánh giá cải tiến phép đo

Hình 4 Cấu trúc PPTN trong vật lí học

Ta có thể đưa ra các tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm như sau:

Bảng Các tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm

TT Tiêu chí Mức độ 1 Mức độ 2Biểu hiện Mức độ 3

1 Đề xuất vấn

đề nghiên

cứu

Tiếp nhận vấn đề

Phát biểu vấn đề dựa trên quan sát theo hướng dẫn của GV

Tự lực phát biểu vấn đề quan sát

2 Nêu dự

đoán khoa

học

Tiếp nhận dự đoán

Lựa chọn dự đoán Tự lực nêu dự

4 Xây dựng

PATN

Tiếp nhận PATN

Xây dựng PATN dưới

sự hướng dẫn của GV

Tự lực xây dựng PATN

6 Xử lí số liệu

TN

Làm theo mẫu

Xử lý số liệu dưới sự hướng dẫn của GV

Tự lực xử lý số liệu

7 Rút ra kết

luận

Tiếp nhận kếtluận

Rút ra kết luận theo hướng dẫn của GV

Tự lực rút ra kết luận

1.3.2 Xây dựng và sử dụng bài tập thí nghiệm

1.3.2.1 Khái niệm về BTTN vật lí

BTTN vật lí là những bài tập mà việc giải nó đòi hỏi phải làm TN đểxác định một đại lượng Vật lí nào đó, hoặc nghiên cứu sự phụ thuộc giữa cácthông số Vật lí hoặc kiểm tra tính chân thực của lời giải lý thuyết BTTN vừamang tính lý thuyết vừa mang tính thực nghiệm, nó có tác dụng lớn trong việcbồi dưỡng cho học sinh PPTN của nhận thức Vật lí

Có thể thấy rõ qua việc so sánh các giai đoạn của PPTN với các bướctiến hành khi giải một BTTN như sau:

Các yếu tố của PPTN Các bước trong quá trình giải BTTN vật lí

1 Đặt vấn đề trên cơ sở các sự

kiện và quan sát Phân tích vấn

đề

2 Hình thành giả thuyết

3 Nghiên cứu lý thuyết (suy

ra hệ quả logic từ giả thuyết)

lập PATN kiểm tra

4 Nghiên cứu thực nghiệm:

4 Tiến hành TN, quan sát hiện tượng, ghinhận số liệu và xử lý kết quả

5 Đánh giá kết quả và trả lời câu hỏi bàitoán

Như vậy, các hành động nhận thức diễn ra khi thực hiện giải một BTTN

có tính chất tương tự với những hành động diễn ra khi nghiên cứu bằngPPTN Đây chính là cơ sở tâm lý và lý luận dạy học của dạy học PPTN bằngbiện pháp sử dụng các BTTN; việc HS tiến hành giải BTTN sẽ làm cho tưduy phân tích, tổng hợp, phán đoán, trừu tượng hóa, khái quát hóa và cả trựcgiác khoa học được bồi dưỡng và rèn luyện Việc giải các BTTN, đó là nhữngnghiên cứu nhỏ - tạo điều kiện tốt để phát triển tư duy và khả năng nhận thứccho HS

Khi tổ chức hoạt động giải BTTN cho HS thì HS có cơ hội để rèn luyệncác năng lực thành tố của năng lực thực nghiệm

1.3.2.2 Phân loại BTTN vật lí

Tóm tắt sự phân loại BTTN vật lí trong trường phổ thông bằng hình 6:

Hình 6 Phân loại hệ thống bài tập TN Vật lí

* Những hành động người học phải làm khi giải BTTN

Nét đặc trưng của loại bài tập này là khi giải phải làm TN trong phòng

TN hoặc làm TN chứng minh HS tự lực tiến hành TN, thực hiện những quansát để kiểm tra lời giải lí thuyết hoặc để thu được những số liệu cần thiết choviệc giải thích hoặc tiên đoán mà bài tập yêu cầu Vì vậy đối với bài tập loạinày người học cần tiến hành các bước cơ bản sau:

mô tả, giải thích Thiết kế PATN

Đo lường đại lượng Vật lí Thiết kế, minh họa quy luật Vật lí

2 Nêu phương

án đo…với các thiết bị…?

Ba mức độ

MĐ1: Cho các thiết bị hướng dẫn cách làm TN,yêu cầu đo đạc tìm quy luật.

MĐ2: Cho thiết bị Yêu cầu: Lập PATN, làm TN đo đạc tìm quy luật.

MĐ3: Lựa chọn thiết bị, lập PATN, làm TN, tìm quy luật hoặc chứng minh một quy luật.

Tuy nhiên với từng loại bài tập cụ thể thì các bước tiến hành có sự khácnhau một chút, cụ thể:

- Loại thứ nhất: Bài tập mô tả chi tiết TN, làm TN, quan sát hiện tượngrồi giải thích

Để giải quyết được loại bài tập này cần:

+ Quan sát kĩ hiện tượng

+ Nắm vững được nguyên lí vật lí của TN

+ Đối chiếu những hiện tượng xảy ra trong TN với kiến thức liên quan.+ Tìm mối liên hệ của hiện tượng với các nguyên lí, các định luật vật lí

có liên quan để giải thích hiện tượng

- Loại thứ hai: Bài tập mô tả chi tiết TN, dự đoán hiện tượng xảy ra, rồilàm TN kiểm tra

Để giải quyết được loại bài tập này cần:

+ Nắm vững từng dụng cụ, giải thích tác dụng của từng dụng cụ TN + Nắm vững PATN, nắm được nguyên lí vật lý của TN

+ Dự đoán được các hiện tượng vật lý có thể xảy ra

+ Các thao tác tiến hành TN để kiểm tra

- Loại thứ ba: Bài tập cho trước các dụng cụ, yêu cầu học sinh thiết kếPATN

Để giải quyết được loại bài tập này cần:

+ Thực hiện quy tắc lắp ráp các dụng cụ theo phương án thiết kế đãchọn và trình tự làm việc với chúng

+ Thực hiện quy tắc kĩ thuật an toàn

+ Tiến hành TN, ghi lại sự phụ thuộc cần kiểm tra khảo sát

+ Xử lí kết quả

+ Kết luận về tính hiện thực của sự liên hệ phụ thuộc cần nghiên cứu

- Loại thứ tư: Bài tập nêu yêu cầu HS phải tự xác định dụng cụ, bố trí,tiến hành TN

Để giải quyết được loại bài tập này cần:

• Lựa chọn những dụng cụ, bố trí TNvà tiến hành TN cần thiết

+ Nắm vững những dụng cụ sẽ sử dụng, giải thích được tác dụng củatừng dụng cụ

+ Thực hiện quy tắc lắp ráp các dụng cụ theo phương án thiết kế đãchọn và trình tự làm việc với chúng

+ Tiến hành TN, ghi kết quả quan sát và ghi lại sự phụ thuộc cần kiểm trakhảo sát

1.3.3 Quy trình triển khai dạy học một chương theo hướng bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh

Hình 7 Sơ đồ quy trình dạy học một chương theo hướng bồi dưỡng năng lực

thực nghiệm

2 Cơ sở thực tiễn.

2.1 Vị trí, đặc điểm chương “Chất khí”

2.2 Nội dung, cấu trúc chương “Chất khí”

2.3 Mục tiêu dạy học của chương “Chất khí” vật lí 10 THPT

2.3.1 Mục tiêu theo chuẩn kiến thức kỹ năng hiện hành

Mục tiêu kiến thức:

- Thông qua việc xây dựng các định luật chất khí lí tưởng, HS hiểu và

sử dụng được các mối quan hệ giữa các thông số trạng thái p, V, T cho các khíthực

- Nêu được cấu tạo chất khí, phân biệt được khí lí tưởng và khí thực, ý

B5 Thiết kế tiến trình dạy

học các nội dung ở B3 với các dữ liệu ở B4 phù hợp mục tiêu B2

B4 Chuẩn bị điều kiện để

tổ chức dạy học các nội dung ở B3 phù hợp mục tiêu ở B2

Thí nghiệm

Video thí nghiệm

Bài tập thí nghiệm

Xây dựng kiến thức mới

Vận dụng kiến thức

B6 Đánh giá

kết quả dạy

học

Đề kiểm tra đánh giá năng lực

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

và vận dụng

- Phát biểu được các định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt, Sác-lơ

- Nêu được nhiệt độ tuyệt đối là gì

- Viết được phương trình trạng thái của khí lí tưởng: 

- Sử dụng được các đồ thị trong trường hợp lý thuyết và thực tế

- Vận dụng các định luật chất khí, phương trình trạng thái vào giải các bàitập, đồng thời giải thích các hiện tượng thông thường về chất khí trong đời sống

2.3.2 Mục tiêu dạy học chương “Chất khí” theo định hướng bồi dưỡng năng lực thực nghiệm

Với mục đích của đề tài là bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho HS, chúngtôi xác định mục tiêu năng lực chương này (tập trung vào NLTN) như sau:

Dựa vào bảng 1 các tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm chúng tôi đặt

ra mục tiêu: 100% HS đạt mức 1 trở lên trong đó 90% HS đạt mức 2 và 10%

HS đạt mức 3

2.4 Tìm hiểu thực trạng dạy học chương “Chất khí” ở trường THPT

Qua khảo sát thực trạng dạy học tại một số trường trên địa bàn,chúngtôi đã thu được một số kết quả sau:

- Hiểu biết chung của GV về PPTN và thực tế vận dụng phương pháp

đó vào trong quá trình dạy học: Hầu hết các GV được khảo sát đều có biếthoặc có nghe về phương pháp này nhưng một số GV vẫn cho rằng PPTN chỉđơn thuần là sử dụng TN trong dạy học nên việc vận dụng phương pháp nàytrong giảng dạy là hầu như không có

- Tình hình dạy học chương chất khí:

+ Việc tiến hành giảng dạy hầu như vẫn được GV diễn đạt bằng lời: mô

tả, giải thích hiện tượng, nhấn mạnh cho HS những kiến thức cơ bản và nộidung quan trọng, cuối cùng là yêu cầu HS áp dụng công thức làm bài tập Một

số GV có sử dụng TN trong bộ TN tối thiểu cung cấp để suy ra nội dung địnhluật Bôilơ – Mariôt và định luật Sáclơ nhưng là TN do GV biểu diễn, HS chủyếu vẫn là nghe và ghi chép Và qua nhận xét của các GV thì kết quả thu được

từ các TN này cho sai số khá lớn nên tính thuyết phục không cao, nên một số

GV ngại sử dụng, mà chỉ sử dụng kết quả TN mà sách giáo khoa cung cấp

+ Hầu hết các GV không sử dụng đến BTTN trong quá trình dạy học.+ Việc tổ chức cho các em tự lực chiếm lĩnh kiến thức chưa được các

GV quan tâm, lý do được đưa ra là do chất lượng HS còn thấp, chuẩn bị chomột tiết học như vậy tốn khá nhiều thời gian

- Kỹ năng HS vận dụng PPTN vào quá trình học tập vật lí:

+ Các em thật sự thấy lúng túng trong việc trả lời những câu hỏi liên quanđến kỹ năng của PPTN như: đề xuất PATN, tiến hành TN, đo đạc, đọc số liệu,tính toán sai số…

+ Các em ít có dịp được thao tác các TN để nâng cao kĩ năng thực hành.+ Nhiều HS chưa biết cách đi sâu tìm hiểu bản chất vật lí của các hiệntượng Đặc biệt là liên hệ các quá trình trạng thái với thực tiễn còn hạn chế

- Thái độ học tập của HS:

+ Đa số HS còn thụ động, chưa tích cực suy nghĩ mà chỉ ngồi nghegiảng, ghi chép và học thuộc

+ Các em thiếu tự tin và khả năng trình bày ý kiến của mình khi thựchiện các yêu cầu của GV

Phân tích nguyên nhân của thực trạng

Nguyên nhân khách quan:

- Chương trình SGK còn nhiều hạn chế Nặng về kiến thức mà coi nhẹ

kỹ năng thực hành và ứng dụng thực tế

- Cơ sở vật chất của nhà trường còn thiếu thốn, dụng cụ TN khôngđồng bộ, độ chính xác kém, số HS trong lớp đông dẫn đến khó khăn trongviệc triển khai các bài học có yêu cầu TN

- Áp lực thành tích, thi cử, cách thức thi cử còn nhiều nặng nề, chưahợp lí, từ đó dẫn đến tình trạng đối phó của GV và HS GV chủ yếu chỉ lonhồi nhét kiến thức cho HS mà ít quan tâm đến việc rèn luyện khả năng tưduy sáng tạo cho HS

Nguyên nhân chủ quan:

- Phương pháp giảng dạy truyền thống, chưa kích thích được khả năng

tư duy sáng tạo của HS và chưa khơi dậy được lòng đam mê nghiên cứu vật lícủa HS

- Khi làm các TN thì hầu hết các GV đều chọn PATN biểu diễn của GVnên HS không được rèn luyện các kỹ năng thực hành, kỹ năng xử lý các số liệu

- Năng lực chuyên môn cũng như nghiệp vụ sư phạm của một số GVchưa đạt yêu cầu, chưa đủ khả năng tìm tòi sáng tạo, cách truyền thụ trong cácgiờ dạy còn thiếu Hầu hết các em HS chưa có thói quen lao động trí óc, ngại suynghĩ, gặp những tình huống khó khăn thường trông chờ sự hướng dẫn của GV

- Việc xây dựng các định luật chất khí được hầu hết các GV tiến hànhtheo đúng trình tự trong sách giáo khoa mà chưa quan tâm đến việc bồi dưỡngnăng lực thực nghiệm cho HS

2.5 Lựa chọn nội dung dạy học bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh

Để bồi dưỡng năng lực thực nghiệm cho học sinh thông qua vận dụngPPTN vào trong quá trình dạy học chúng tôi đã lựa chọn một số nội dung dạyhọc được thể hiện trong bảng 4:

Bảng Nội dung dạy học bồi dưỡng năng lực thực nghiệm

TT Nội dung dạy học bồi dưỡng

1 Định luật Bôilơ – Mariốt Tổ chức hoạt động lĩnh

hội kiến thức theo PPTN

Thí nghiệm thực tập theo nhóm

2 Định luật Sác – lơ Tổ chức hoạt động lĩnh

hội kiến thức theo PPTN

Thí nghiệm thực tập theo nhóm

3.1.1 Thí nghiệm trong danh mục thiết bị dạy học tối thiểu Vật lý 10

Trong danh mục thiết bị dạy học tối thiểu Vật lí 10 có giới thiệu bộ TN

sử dụng cho các bài giảng phần chất khí

Bao gồm:

- Áp kế, giới hạn đo (0,5 ÷ 2,0) x Pa

có thanh trượt gắn với pittông và vít hãm phía sau

- Pittông dùng hút và nén khí trong xi lanh

- Giá đỡ xi lanh, có thước đo thể tích của lượng

khí chứa trong xi lanh

- Xi lanh bằng thủy tinh, dùng chứa lượng khí

3.2 Thí nghiệm tự làm

Dụng cụ TN được tận dụng bằng các dụng cụ dùng trong y tế Bao gồm:

- Một bơm tiêm loại lớn, giới hạn đo 60 , độ chia nhỏ nhất 1 đểchứa lượng khí khảo sát

- Một áp kế giới hạn đo từ 780mmHg – 1060mmHg,

độ chia nhỏ nhất: 2 mmHg (sử dụng đồng hồ đo huyết

áp trong y tế, đồng hồ này đo độ chênh lệch áp suất

giữa cơ thể người và khí quyển, cải tiến thang chia

bằng cách mỗi giá trị trên đồng hồ cộng thêm 760 mmHg)

Áp kế để đo áp suất khí trong xi lanh

- Một ca đựng nước, một phích nước nóng

- Một ống cao su nhỏ dùng để nối xi lanh và áp kế

- Một giá đỡ (có thể sử dụng giá đỡ trong bộ TN tối thiểu trong SGK).Hình 9

- Một nhiệt kế đo nhiệt độ (giới hạn đo là C, độ chia nhỏ nhất là C)

Với PATN mới này, chúng tôi nhận thấy HS có thể tự bố trí các dụng cụ

TN theo ý tưởng riêng của nhóm, qua đó HS có thể nắm rõ hơn mục đích làm

TN Các dụng cụ TN này khá quen thuộc đối với HS nên các em có thể thấyviệc vận dụng các thiết bị quen thuộc trong cuộc sống vào việc làm TN Vật lý

là khá dễ dàng, các em càng thấy được mối liên hệ giữa Vật lý và thực tế cuộcsống

3.3 Bài tập thí nghiệm về “Chất khí”

Để nâng cao hiệu quả cho việc bồi dưỡng năng lực thực nghiệm vật lícho HS, chúng tôi đã sưu tầm một số BTTN như sau:

Bài tập1: Cho một ống thủy tinh hẹp được hàn kín một đầu Ống chứa

một cột khí ngăn cách với không khí bên ngoài bằng một cột thủy ngân Dùngmột chiếc thước chia độ đến milimét, hãy xác định áp suất khí quyển

Câu hỏi hướng dẫn:

- Viết công thức xác định áp suất khí trong ống khi:

+ đặt ống thẳng đứng với đầu hở hướng lên trên

+ đặt ống thẳng đứng với đầu hở hướng xuống dưới

- Viết công thức của định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt

Lời giải tóm tắt:

- Khi đặt ống với đầu hở hướng lên trên: ;

( là chiều dài của cột không khí, S là diện tích tiết diện ngang của ống, ρ làkhối lượng riêng của thủy ngân)

- Khi đặt ống với đầu hở hướng xuống dưới: ;

- Áp dụng định luật Bôilơ – Mariốt: p0 pghl1S p0  pghl2S p0

(cho rằng cả hai trường hợp nhiệt độ đều như nhau)

- Dùng thước kẻ đo , , h

Bài tập 2:Một quả trứng luộc đã bóc vỏ không thể bỏ lọt vào chai

thủy tinh Chỉ với một que diêm, em hãy tìm cách bỏ quả trứng vào trong chainếu:

- Không dùng tay ấn quả trứng

- Không làm vỡ chai

Câu hỏi hướng dẫn:

+ Nhiệt độ và áp suất ban đầu của khí trong chai như thế nào?

+ Khi đốt que diêm bỏ vào chai áp suất, nhiệt độ khí trong chai thay đổinhư thế nào?

+ So sánh áp suất, nhiệt độ khí trong và ngoài chai sau khi diêm cháy hết?

Bài tập 3: Hai phòng có kích thước bằng nhau, thôngvới nhau bằng

một cửa mở Tuy nhiên, nhiệt độ trung bình trong hai phòng được duy trì tạicác giá trị khác nhau Trong phòng nào có nhiều không khí hơn?

Câu hỏi hướng dẫn:

+ Viết công thức của phương trình trạng thái khí lí tưởng.

+ Hai phòng có thể tích và áp suất như thế nào ?

Lời giải tóm tắt:

+ Phương trình trạng thái khí lí tưởng:

+ Hai phòng có cùng thể tích và áp suất, phòng nào có nhiệt độ thấphơn thì khối lượng không khí nhiều hơn

Bài tập 4: Một pittông chứa khối khí có thể tích V1 và nhiệt độ t1 là

270C Nung nóng đẳng áp khối khí, thì thể tích của khối khí tăng một lượng

∆V, nhiệt độ lúc này là t Hãy dùng thước kẻ, xác định nhiệt độ của khối khílúc này

Câu hỏi hướng dẫn:

+ Xác định các thông số trạng thái của khối khí

+ Xác định đẳng quá trình của khối khí? Viết công thức cho đẳng quátrình đó

Lời giải tóm tắt:

+ Trước khi nung: ;

+ Theo công thức của quá trình đẳng áp: 2

2

2 1

1 t T

V T

V



+ Dùng thước kẻ đo các đại lượng thay vào biểu thức của

Bài tập 5: Một ống dài L = 25 m hở một đầu, chứa không khí ở áp suất

khí quyển Nó được nhúng theo phương thẳng đứng vào nước mát trong hồ,đến khi nước dâng lên tới nửa ống Giả thiết nhiệt độ là như nhau tại mọi vị trí

và không thay đổi Hãy dùng thước kẻ, xác định áp suất khí bên trong ống

Câu hỏi hướng dẫn:

+ Trạng thái ban đầu, khi chưa nhúng ống vừa chạm vào nước thì thểtích và áp suất của khí được xác định như thế nào ?

+ Dùng thước kẻ để xác định đại lượng nào ?

+ Áp dụng đẳng quá trình nào cho khối khí trong ống?

Lời giải tóm tắt:

+ Ban đầu: ,

+ Sau khi nhúng ống vào trong nước: ,

+ Theo công thức của định luật Bôilơ – Mariốt: 

+ Đo L’là có thể xác định được

Bài tập 6: Cho một bóng đèn điện đã bị cháy Hỏi phải làm thế nào để

xác định áp suất bên trong bóng đèn đó nếu chỉ có bình hình trụ chứa nước vàmột chiếc thước chia độ?

Câu hỏi hướng dẫn:

+ Ta xác định thể tích của bóng đèn như thế nào?

+ Khi tháo chui đèn ra, khi đó áp suất bóng đèn lúc này có bằng áp suấtkhí quyển không? Thể tích lúc này được xác định như thế nào?

+ áp suất trước khi tháo chui đèn có phải là áp suất cần tìm không?+ Coi nhiệt độ là không đổi, ta áp dụng định luật nào để tìm được áp suất

+ Ở áp suất p cần tìm, khí chiếm toàn bộ thể tích của bóng đèn Nếu

bỏ qua thể tích của thành thủy tinh:

+ Khi đầu ống hút bị bẻ gãy, áp suất khí trong đèn bằng áp suất khíquyển, thể tích

+ Coi nhiệt độ của khí trong đèn là không đổi, theo định luật Bôilơ –Mariốt:

pS h 1 = p o S h 2  p

+ Dùng thước đo ,

Bài tập 7: Bơm đầy không khí vào một quả bóng cao su rồi hơ nóng

gần ngọn lửa bếp ga Hiện tượng gì xảy ra? Quan sát, mô tả, giải thích?

Câu hỏi hướng dẫn:

+ áp suất, thể tích, nhiệt độ không khí trong quả bóng thay đổi như thếnào khi được bơm đầy không khí và khi đưa lại gần ngọn lửa bếp ga?

+ Khi thể tích tăng vượt quá giới hạn cho phép thì qua bóng sẽ như thế nào?

Bài tập 8: Cho dụng cụ sau: Bộ TN khảo sát định luật Sác – lơ Hãy

nêu PATN và tiến hành TN kiểm chứng PTTT của chất khí

Câu hỏi hướng dẫn:

+ Viết biểu thức định luật Sác – lơ?

+ Để kiểm chứng định luật Sác – lơ ta cần kiểm chứng điều gì? Bằngcách nào?

+ Với bộ TN đã cho, nêu PATN?

+ Giữa quá trình biến đổi trạng thái trong định luật Sác – lơ và trongPTTT chất khí có điểm khác nhau cơ bản gì?

+ Để kiểm chứng PTTT chất khí là ta cần kiểm chứng biểu thức nào? + Dựa vào PATN kiểm chứng định luật Sác – lơ, nêu PATN kiểm chứngPTTT?

Dịch chuyển pittông đến vị trí 2, xác định , thay đổi nhiệt độ đếngiá trị ổn định , ghi nhận giá trị tương ứng của

Tiếp tục dịch chuyển pittông đến các vị trí khác, thực hiện tương tự trên.Tính các tỉ số trong các lần đo So sánh các thương số trongphạm vi sai số

Bài tập 9: Một bình thép có chứa 300g khí ammoniac ở áp suất

1,35.106 Pa và nhiệt độ t10C Bình được kiểm tra sau đó, nhiệt độ hạ xuống là

t20C và áp suất là 8,7.105 Pa Có bao nhiêu gam khí thoát khỏi bình ?

Câu hỏi hướng dẫn:

+ Viết PTTT của khí trước và sau khi kiểm tra

+ Tiến hành TN đo nhiệt độ , để xác định khối lượng khí thoát khỏibình

' ' ) ' ( ' ) ' (

T p pT p

m m T mp T m m p T

T m m

m p

'

) ' ' (

T

T p pT p

m



Đo nhiệt độ và là ta xác định được m’

Bài tập 10: Một píttông có chứa khối khí ở bên trong nhiệt độ ban đầu

là t1, áp suất là p1 Hơ nóng khối khí đến nhiệt độ t2 Hãy dùng những quả cân

để xác định nhiệt độ t2 của khối khí Bỏ qua khối lượng của píttông và ma sátgiữa píttông và xilanh

Câu hỏi hướng dẫn:

+ Bỏ qua ma sát giữa píttông và xilanh và khối lượng của píttông thì ápsuất ban đầu của khối khí được xác định như thế nào?

+ Lập phương án để giải bài toán với những quả cân? Áp dụng địnhluật nào?

+ Viết công thức liên hệ giữa khối lượng và áp suất tác dụng vào khối khí?Lời giải tóm tắt:

+ Đặt những quả cân lên píttông, sao cho píttông vẫn giữ nguyên vị trí cũ.+ Áp dụng định luật Sác – lơ:

Xem khối lượng các quả cân sẽ xác định được giá trị

Bài tập 11: Một khí cầu bằng cao su kín chứa khí rất nhẹ Thả khí

cầu ra và nó bay lên trong khí quyển Mô tả và giải thích nhiệt độ của khí vàkích thước của khí cầu

Câu hỏi hướng dẫn:

+ Khối lượng riêng của khí cầu so với khối lượng riêng của không khínhư thế nào?

+ Nhiệt độ của khí cầu và nhiệt độ của môi trường xung quanh như thế nào?+ Nếu coi nhiệt độ khối khí thay đổi không đáng kể thì kích thước củakhí cầu sẽ như thế nào?

Bài tập 12: Một xi lanh kín hai đầu được chia làm hai phần bằng nhau

nhờ một pittông cách nhiệt, mỗi phần có chiều dài chứa một lượng khí nhưnhau ở nhiệt độ Nung nóng một phần xi lanh thêm và làm lạnhphần kia đi Dùng thước kẻ hãy xác định khoảng dịch chuyển củapittông

Câu hỏi hướng dẫn:

+ Cần khảo sát lượng khí ở những trạng thái nào?

+ Trước và sau khi pittông dịch chuyển, áp suất khí ở 2 bên xi lanh nhưthế nào?

+ Viết PTTT cho phần khí bị nung nóng và phần khí bị làm lạnh?

+ Xác định hướng dịch chuyển của pittông?

1

T

V T

V



 Vì T1 > T2 nên suy ra V1> V2  Pittông dịch chuyển về phíaphần bị làm lạnh

- Gọi đoạn dịch chuyển của pittông là x, ta có:

Dùng thước kẻ đo , xác định được x

 Pittông dịch chuyển 1 đọan x = 1cm về phía bị làm lạnh

Bài tập 13: Đổ một ít nước sôi vào trong một vỏ lon côca côla (khoảng

1/3 lon), cẩn thận bịt kín nắp lon để tránh bị bỏng Đặt toàn bộ vào ca nhựalớn hơn rồi rưới nhẹ nước lã vào Hiện tượng gì xảy ra? Quan sát, mô tả, giảitích hiện tượng?

Câu hỏi hướng dẫn:

+ Khi đổ một ít nước sôi vào 1/3 lon côca, bịt kín nắp, áp suất khí bêntrong và ngoài lon như thế nào?

+ Khi rưới nhẹ nước lả lên lon, nhiệt độ khí trong lon thay đổi như thếnào? So sánh áp suất trong và ngoài lon lúc này?

3.4 Bồi dưỡng năng lực thực nghiệm: chủ đề chất khí

CHỦ ĐỀ : CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CHẤT KHÍ

VẬT LÍ 10

I Xác định vấn đề cần giải quyết của chủ đề

Kiến thức về chất khí được trình bày trong chương trình lớp 10- THPT.Các định luật về chất khí có nhiều ứng dụng trong cuộc sống hằng ngày vàtrong khoa học kĩ thuật Với sự trình bày của SGK hiện nay sẽ không tạo điềukiện để học sinh chiếm lĩnh kiến thức vững chắc và rất khó để tổ chức cáchoạt động nhằm phát triển năng lực của học sinh Vì vậy chủ đề các định luật

về chất khí bao gồm kiến thức của các bài:

Bài 29: Quá trình đẳng nhiệt Định luật Bôi - Lơ Mari ốt

Bài 30: Quá trình đẳng tích Định luật Sác lơ

Bài 31: Phương trình trạng thái của khí lý tưởng

Các nhiệm vụ học tập giao cho học sinh thực hiện trong thời gian 1tuần trước khi tổ chức giờ học trên lớp sẽ góp phần trong việc phát triển cácnăng lực của học sinh Sau khi học xong chủ đề học sinh có đầy đủ các kiếnthức về chất khí và các năng lực chuyên biệt để phát hiện kiến thức, ứng dụng

để giải thích các hiện tượng trong vật lý

II Nội dung kiến thức cần xây dựng trong chuyên đề

Việc xây dựng chuyên đề “ Các định luật về chất khí ” dựa trên cơ sở líthuyết: Thuyết động học phân tử chất khí, Nội dung kiến thức trong chuyên

đề được tổ chức dạy học trong 4 tiết:

+ Tiết 1: Trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái Định nghĩa cácđẳng quá trình

+ Tiết 2: Định luật Bôilơ Ma riốt Định luật Sác lơ Khí thực và khí lý tưởng + Tiết 3: Phương trình trạng thái của khí lý tưởng Định luậtGayluyxắc

+ Tiết 4: Định nghĩa, đặc điểm của đường đẳng nhiệt, đường đẳng tích,đường đẳng áp Độ không tuyệt đối.

Phương pháp được sử dụng trong quá trình tổ chức dạy học là phươngpháp tìm tòi khám phá và thực nghiệm Các bước xây dựng kiến thức tuântheo tiến trình nghiên cứu khoa học, nhằm bồi dưỡng được nhiều năng lựcthành phần của năng lực chuyên biệt môn Vật lý, cụ thể là giao cho học sinhtìm hiểu các hiện tượng xảy ra trong thực tế

III Chuẩn kiến thức, kĩ năng và một số năng lực có thể được phát triển

1 Kiến thức.

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

Nêu được các đặc điểm của khí lí tưởng

Phát biểu được các định luật Bôi-lơ Ma-ri-ốt, Sác-lơ

Nêu được nhiệt độ tuyệt đối là gì

Nêu được các thông số p, V, T xác định trạng thái của một lượng khí

Viết được phương trình trạng thái của khí lí tưởng pV  const

2 Kĩ năng

Vận dụng được phương trình trạng thái của khí lí tưởng, các định luật

về chất khí để giải các dạng bài tập có liên quan

Vẽ được đường đẳng tích, đẳng áp, đẳng nhiệt trong các hệ toạ độ

- Tìm tòi, khai thác thu thập thông tin, quan sát hiện tượng và phân tích,tổng hợp

- Đọc và hiểu tài liệu

- Năng lực sử dụng ngôn ngữ vật lí

- Năng lực tái hiện kiến thức

- Năng lực tính toán

- Năng lực vận dụng kiến thức để giải thích các hiện tượng tự nhiên

5- Bảng mô tả các năng lực có thể phát triển trong chủ đề

K1: Trình bày được kiến

thức về các hiện tượng, đại

lượng, định luật, nguyên lí

vật lí cơ bản, các phép đo,

các hằng số vật lý

- Nêu được định nghĩa các đẳng quátrình, nội dung và biểu thức các địnhluật Bôi lơ Mariốt, định luật Sác lơ,định luật Gayluy xắc Viết đượcphương trình trạng thái của khí lýtưởng

K2: Trình bày được mối

quan hệ giữa các kiến thức

vật lý

- Chỉ ra được mối liên hệ giữaphương trình trạng thái của khí lýtưởng và các định luật về chất khí.K3: Sử dụng được kiến thức

trong hiện tượng đó

Mô tả được những hiện tượng chuyểntrạng thái trong thực tế bằng ngônngữ vật lý: Gọi đúng tên các địnhluật

P4: Vận dụng sự tương tự và

các mô hình để xây dựng

kiến thức vật lý

- Sử dụng thí nghiệm để xây dựng cácđịnh luật về chất khí

P6: Chỉ ra được điều kiện lí

tưởng của hiện tượng vật lý

- Chỉ ra được điều kiện để áp dụng cácđịnh luật về chất khí là khí lý tưởng.P7: Đề xuất được giả thuyết;

suy ra các hệ quả có thể kiểm

tra được

Đề xuất mối quan hệ giữa phươngtrình trạng thái của khí lý tưởng vàcác định luật

được khái quát hóa từ kết

quả thí nghiệm này

thông

tin

X2: phân biệt được những

mô tả các hiện tượng tự

nhiên bằng ngôn ngữ đời

sống và ngôn ngữ vật lý

(chuyên ngành )

Phân biệt được những các định luật:định luật Bôi lơ Mariốt, định luật Sác

lơ, định luật Gayluy xắc

X3: lựa chọn, đánh giá được

các nguồn thông tin khác nhau,

So sánh nhận xét giữa các nhóm vànêu kết luận SGK vật lí 10

X4: mô tả được cấu tạo và

nguyên tắc hoạt động của các

thiết bị kĩ thuật, công nghệ

Hiểu được định nghĩa đặc điểm, củacác đường đẳng tích, đẳng nhiệt, đẳngáp

X5: Ghi lại được các kết quả

từ các hoạt động học tập vật

lí của mình (nghe giảng, tìm

kiếm thông tin, thí nghiệm,

làm việc nhóm… )

- Ghi chép các nội dung hoạt độngnhóm

- Ghi chép trong quá trình nghe giảng

- Ghi chép trong quá trình thí nghiệm

- Ghi nhớ các kiến thức các đẳng quá trình.X6: trình bày các kết quả từ

các hoạt động học tập vật lý

của mình (nghe giảng, tìm

kiếm thông tin, thí nghiệm,

làm việc nhóm… ) một cách

phù hợp

Trình bày được kết quả hoạt độngnhóm dưới hình thức văn bản

X7: thảo luận được kết quả

công việc của mình và những

vấn đề liên quan dưới góc

nhìn vật lý

Thảo luận các kết quả thực hiện cácnhiệm vụ học tập của bản thân và củanhóm

X8: tham gia hoạt động

nhóm trong học tập vật lý

Phân công công việc hợp lí để đạthiệu quả cao nhất khi thực hiện cácnhiệm vụ

nâng cao trình độ bản thân.

Lập kế hoạch và thực hiện được kếhoạch, điều chỉnh kế hoạch học tậptrên lớp và ở nhà đối với toàn chủ đềsao cho phù hợp với điều kiện học tậpC3: chỉ ra được vai trò (cơ

hội) và hạn chế của các quan

điểm vật lí đối trong các

trường hợp cụ thể trong môn

Vật lý và ngoài môn Vật lý

Chỉ ra được ứng dụng của các địnhluật trong khoa học và trong cuộcsống, trong việc giải thích các hiệntượng trong thực tế

báo mức độ an toàn của thí

nghiệm, của các vấn đề trong

cuộc sống và của các công

nghệ hiện đại

C6: Nhận ra được ảnh hưởng

vật lý lên các mối quan hệ xã

hội và lịch sử

IV Phương tiện, phương pháp và địa điểm dạy – học.

1 Phương tiện: Sách giáo khoa, sách tài liệu, dụng cụ thực hành, máy