Tích hợp kiến thức môn vật lý, hóa học, sinh học, toán học giảng dạy về “sấm sét” trong bài “sự phóng điện trong chất khí” vật lý 11 nâng cao

1 Tên hồ sơ dạy học Tích hợp kiến thức mơn: Vật lý, Hóa học, Sinh học, Tốn 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 mơn 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 q trình hình thành sấm, sét * Mơn hóa học: - Học sinh biết phản ứng hóa học xảy khơng khí có tia lửa điện * Môn sinh học: - Học sinh biết tác dụng khí Ơzơn với mơi trường khơng khí - Học sinh biết tác dụng gốc NO -3 , NH +4 tạo với phát triển thực vật trái đất b) Về kỹ * Mơn vật lý: - Biết cách phòng chống tuyên truyền biện pháp phòng chống Sét - Vận dụng kiến thức học để giải thích tượng phóng điện khơng khí * Mơn hóa học: - Vận dụng phản ứng hóa học xảy khơng 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 nơng nghiệp * Mơn tốn: - Tính tốn 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 - u thích mơn, 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 mơn Tốn, Vật lý, Hóa học, Sinh học, vào giải thích vài tượng thực tế liên quan đến sấm sét, tính tốn vài thơng 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 q trình dạy học mơn thêm phong phú, đa dạng làm cho việc học học sinh thêm hứng thú, sinh động tạo cho học sinh lòng hăng say, u cơng 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 Thơng 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 Tốn học, Hóa học, Sinh học vào mơn 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 q trình dạy học, chúng tơi thấy việc kết hợp kiến thức liên môn học vào để giải vấn đề mơn học việc làm cần thiết Điều đòi hỏi người giáo viên môn không nắm môn dạy mà phải khơng 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 thơng 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 khơng khí có Sấm sét - Hiểu tác dụng Ơzơn với mơi 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 mơn: GV Đưa số câu hỏi tình để tích hợp kiến thức liên môn: Câu hỏi Tại mùa hè thường hay có mưa dơng, sấm sét sau mưa thường thấy khơng 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 mơn: *Theo kiến thức mơn Vật lý: Q 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 khơng khí xung quanh bị ion hố, cho phép dòng điện truyền qua khu vực khơng 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 Khơng 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 lơi chống sét *Tích hợp kiến thức mơn Hóa học: Sấm sét tạo ơzơn cho tầng khí Chúng ta biết ơzơn giúp Trái đất lành hơn, nhờ hấp thụ xạ cực tím từ Mặt trời chiếu xuống Trái đất Vậy nguồn ơzơn 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 khơng khí, nito tồn dạng nito phân tử có liên kết bền vững, nên rễ khơng hấp thụ Tuy nhiên, nhờ vào sấm sét, lượng N khơng 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 ơng cha ta có câu: “Lúa chiêm lấp ló đầu bờ nghe tiếng sấm phất cờ mà lên” Nếu khơng có sấm sét vòng vài giờ, trái đất vào lớp khí qun tồn 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-) amơn (NH4+) cho q trình phát triển *Tích hợp kiến thức mơn Tốn: Theo nhà khoa học, năm nước ta trung bình đất nhận 50kg Nitơrat gần 20kg Amôniắc từ mưa dơng – chất đạm hình thành từ Nitơ q trình phóng điện Diện tích nơng 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 khơng khí áp hướng: giáo viên: suất thường CH: Khi điện trường khơng 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 khơng có q trình phóng điện hình gì? Tạo sao? dạng định thường tự lực xảy chùm tia ngoằn chất khí có tác ngo 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: Ngồi ngun nhân có ngun nhân gì? Hoạt động học sinh Nội dung - Ngồi 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 dơng 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 lơi viết báo cáo Cột thu lôi làm cột nhọn kim loại, đặt lên chỗ cao nhà, cơng 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 dơng, 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 mơn: Hs: Thảo luận nhóm để trả lời câu hỏi GV Hoạt động giáo viên GV: Hãy giải thích hình thành khí Ơzơn có Sấm sét? Hoạt động học sinh Nội dung Sử dụng kiến thức hóa Trình chiếu bảng học: phụ Hs: Oxy khơng 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: Ơzơn có tính oxi hóa mưa khơng khí rất mạnh, mạnh O2 lành? nhiều, có tính khử độc Ơzơn tồn chủ yếu tầng bình lưu khí Ơzơn giúp Trái đất lành hơn, nhờ hấp thụ xạ cực tím từ Mặt trời chiếu xuống Trái đất Do sau trận mưa giơng, sấm sét khơng khí thường lành GV: u 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 khơng khí có khoảng 80% Nitơ 20 % oxi Khi có sấm chớp ( tia lửa điện) N2 O2 khơng khí tác dụng với tạo Hs: Rễ khơng hấp thành khí NO2 hòa thụ ni tơ phân tử ni tơ tan nước mưa khơng 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 giơng có gốc nitrát (NO3- ) sấm sét mưa, lượng amơn (NH4+)? nhỏ N2 khơng 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- ) amơn (NH4+) có tác dụng trồng? Nhờ có đạm tự nhiên, lúa bén rễ phát triển nhanh, tốt tươi Nội dung Sử dụng kiến thức Sinh học: Hs: Chất đạm (N), lân (P), kali (K) Hs: Amơn (NH4+) q trình amơn hóa gốc nitrát (NO3-) để hình thành NH4+ tạo hành axit amin giúp phát triển GV: Yêu cầu học sinh tính Sử dụng kiến thức tốn tốn lượng Amơniắc nhận học: từ thiên nhiên số tiền tiết kiệm mua Hs: thảo luận nhóm trả lời phân bón? Theo nhà khoa học, năm nước ta trung bình đất nhận 50kg Nitơrat gần 20kg Amôniắc từ mưa dông Người ta ước tính lượng điện tích lần sét đánh có thê kéo đồn tàu 14 toa chạy 200km Hay tia sáng thơng 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 ngồi trời có mưa dơng, 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 mơi 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, khơng, 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 chúng tơi 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 khơng ngừng nâng cao trình độ chun mơn, nghiệp vụ, cập nhật kiến thức nhanh, đầy đủ Chương trình khuyến khích giáo viên sáng tạo, thực dạy học theo chủ đề, chủ điểm có nội dung liên quan đến nhiều môn học gắn liền với thực tiễn Ngồi 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 mơn Hóa học trả lời theo góc độ hóa học, học sinh giỏi mơn 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 đơi 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 mơn 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 q đồng nghiệp để chúng tơi hồn thiện dự án Xin trân trọng cảm ơn! ` ` XÁC NHẬN CỦA NHÀ TRƯỜNG Yên Định, ngày 20 tháng 01 năm 2014 NHÓM TRƯỞNG 10 ... theo dạy học tích hợp: + Học sinh khơng 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. .. kết hợp kiến thức liên mơn Tốn 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. .. buổi học Học sinh giỏi mơn Vật lý trả lời theo góc độ vật lý, học sinh giỏi mơn Hóa học trả lời theo góc độ hóa học, học sinh giỏi mơn Sinh học trả lời theo góc độ sinh học Như vậy, người học hỏi