Thiết kế bộ thí nghiệm dạy học bài “định luật sác lơ” (vật lý 10 CB)

MỤC LỤC NỘI DUNG Mở đầu: 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu Nội dung SKKN: 2.1 Cơ sở lí luận SKKN 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng SKKN 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.4 Hiệu SKKN Kết luận, kiến nghị: 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị Trang 2 3 4 9 1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài: Hiện toàn ngành giáo dục tích cực đổi nội dung, phương pháp dạy học, phương pháp kiểm tra, đánh giá để đáp ứng với yêu cầu người xã hội động, phát triển, hội nhập người phát triển toàn diện, người khơng có kiến thức mà quan trọng khả áp dụng kiến thức học để giải vấn đề thực tiễn Về phương pháp dạy học, để đào tạo người vừa đảm bảo kiến thức vừa có kỹ cần thiết có nhiều phương pháp dạy học mới, đại áp dụng phương pháp nhóm, phương pháp đóng vai, phương pháp dạy học theo dự án,…đặc biệt phương pháp bàn tay nặn bột (Lamap) phù hợp với môn khoa học tự nhiên Vật lý Các phương pháp dạy học nhìn chung có mục đích phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo học sinh nhằm phát huy hết khả năng, lực cá nhân mà việc dạy học theo quan điểm phát triển lực người học trọng Phương pháp dạy học theo quan điểm phát triển lực khơng ý tích cực hố học sinh hoạt động trí tuệ mà ý rèn luyện lực giải vấn đề gắn với tình sống nghề nghiệp, đồng thời gắn hoạt động trí tuệ với hoạt động thực hành, thực tiễn Tăng cường việc học tập nhóm, đổi quan hệ Giáo viên – Học sinh theo hướng cộng tác có ý nghĩa quan trọng nhằm phát triển lực xã hội Bên cạnh việc học tập tri thức kỹ riêng lẻ môn học chuyên môn cần bổ sung chủ đề học tập phức hợp nhằm phát triển lực giải vấn đề phức hợp Đối với mơn Vật lý, có nhiều lực hình thành cho người học thơng qua hoạt động dạy học lực tự học, tự nghiên cứu; lực giải tình có vấn đề; lực tư logic; lực thực hành, … lực thực hành vơ quan trọng Vật lý môn khoa học thực nghiệm, định luật rút từ thực nghiệm nên không trọng lực trình dạy học Để phát triển hết lực học sinh, đặc biệt lực thực hành cần có nhiều yếu tố, ví như: Giáo viên phải người tích cực, chủ động việc tự học, tự nghiên cứu, để bổ sung thêm kiến thức đổi phương pháp dạy học; sở vật chất nhà trường phải đảm bảo, thuận lợi cho việc áp dụng phương pháp dạy học mới, thiết bị thí nghiệm, đồ dùng dạy học phải bổ sung, đổi phù hợp với mục tiêu yêu cầu giáo dục Trên thực tế việc sử dụng thiết bị thí nghiệm vào dạy học nhiều hạn chế Có nhiều nguyên nhân giáo viên chưa đầu tư nhiều vào tiết học, ngại chuẩn bị đồ dùng dạy học thời gian, trình độ chuyên mô, đặc biệt sở vật chất, trang thiết bị thí nghiệm thiếu thốn, lạc hậu, thường xuyên hư hỏng nên hiệu sử dụng không cao Tại trường THPT nói chung trường THPT Mai Anh Tuấn nói riêng, thiết bị thí nghiệm phục vụ dạy học chương Chất khí (Vật lý lớp 10) thiếu, có thí nghiệm tìm hiểu định luật Bơi lơ - Mariơt thí nghiệm tìm hiểu định luật Sác-lơ, thí nghiệm kiểm chứng định luật Gayluyxac khơng có Đối với “Định luật Sác - lơ” trang Web khơng có phần mềm mơ đủ tốt, hiệu quả, khơng có Video thí nghiệm thực, thí nghiệm ảo rõ ràng, hiệu để sử dụng cho việc dạy học Trên lí tơi chọn đề tài: Thiết kế thí nghiệm dạy học “Định luật Sác - lơ” (Vật lý 10-CB) 1.2 Mục đích nghiên cứu: Đề tài tơi nhằm mục đích chế tạo, lắp đặt bị thí nghiệm phục vụ dạy học “Định luật Sác - lơ” đơn giản mang lại hiệu cao để bổ sung cho việc thiếu thiết bị thí nghiệm dạy học phần Chất khí - Vật lý lớp 10 1.3 Đối tượng nghiên cứu: - Thí nghiệm dạy học phần Chất khí - chương trình Vật lý lớp 10 - THPT - Thí nghiệm q trình đẳng tích khí thực 1.4 Phương pháp nghiên cứu: Trong đề tài, tơi có sử dụng phương pháp: - Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lý thuyết: Theo thuyết động học phân tử cấu tạo chất, thể tích lượng khí xác định khơng đổi mật độ phân tử khí bình chứa khơng đổi phân tử khí chuyển động nhanh (nhiệt độ cao) số lượng phân tử khí va chạm vào thành bình đơn vị thời gian lớn, lực va chạm phân tử khí lên thành bình chứa mạnh dẫn đến áp suất chất khí lớn Vậy dùng chai thủy tinh nút kín làm cho nhiệt độ khí chai (bình chứa) tăng áp suất chất khí gây lên nút chai tăng Điều phù hợp với định luật Sác-lơ - Phương pháp thống kê, xử lý số liệu: Tiến hành thí nghiệm đo nhiệt độ, áp suất cho thấy kết nhiệt độ tăng áp suất tăng tỷ lệ với nhiệt độ tuyệt đối Tóm lại đề tài: Thiết kế thí nghiệm dạy học “Định luật Sác lơ” (Vật lí 10-CB) Đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót, kính mong đồng nghiệp góp ý NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM: 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm: - Cấu tạo chất: Vật (chất) cấu tạo từ phân tử; nguyên tử; iơn nhỏ bé, chúng có khoảng cách Các hạt nhỏ bé chuyển động hỗn loạn khơng ngừng Chuyển động nhanh nhiệt độ khối chất cao[1] - Lực tương tác phân tử: Giữa phân tử ln có lực tương tác (hút đẩy), lực gần giống lực tương tác hai vật nhỏ gắn vào hai đầu lò xo, lực tương tác phân tử phụ thuộc vào khoảng cách phân tử có tác dụng khoảng cách phân tử đủ nhỏ [2] - Thuyết động học phân tử cấu tạo chất khí: + Chất khí cấu tạo từ phân tử riêng rẽ, có kích thước nhỏ so với khoảng cách chúng [2] + Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng, chuyển động phân tử nhanh nhiệt độ chất khí cao [2] + Khi chuyển động hỗn loạn, phân tử khí va chạm vào va chạm vào thành bình chứa [2] + Mỗi phân tử khí va chạm vào thành bình tác dụng lên thành bình lực khơng đáng kể vơ số phân tử khí va chạm vào thành bình tác dụng lên thành bình lực đáng kể Lực gây áp suất chất khí lên thành bình chứa [2] - Trạng thái lượng khí: Được xác định áp suất (p), thể tích (V) nhiệt độ tuyệt đối (T) Một lượng khí xác định biến đổi trạng thái thơng thường ba thơng số trạng thái (p,V,T) thay đổi [2] - Đẳng trình: Là trình biến đổi trạng thái lượng khí xác định có thơng số trạng thái khơng thay đổi [2] Ví dụ: Đẳng nhiệt (T khơng đổi), Đẳng tích (V khơng đổi), đẳng áp (p khơng đổi) - Q trình đẳng tích: Là q trình biến đổi trạng thái lượng khí xác định thể tích khơng đổi [2] (V=hằng số) - Định luật Sác - lơ: Trong q trình đẳng tích lượng khí định, áp suất (p) tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối (T) [2] - Để đo áp suất chất khí người ta thường dùng áp kế, đo nhiệt độ nhiệt kế 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm: a Thực trạng thiết bị thí nghiệm trường THPT: Thiết bị thí nghiệm trường phổ thơng hàng năm bổ sung số lượng hạn chế chất lượng chưa thực tốt Tình trạng thiếu thiết bị thí nghiệm có khơng sử dụng diễn thường xuyên Thiết bị thí nghiệm nhanh hỏng, kết đo khơng xác, Liên quan đến thí nghiệm dạy học chương chất khí (Vật lý 10) có số thí nghiệm q trình đẳng nhiệt (định luật Bơilơ-Mariốt), khơng có thí nghiệm nghiên cứu q trình đẳng tích đẳng áp b Thực trạng việc dạy học “Q trình đẳng tích Định luật Sáclơ” (Vật lí 10-CB): Khi dạy học phần này, khơng có thiết bị thí nghiệm q trình đẳng tích, đẳng áp nên thông thường giáo viên cho học sinh làm thí nghiệm q trình đẳng nhiệt (bài định luật Bơilơ-Mariơt) “Q trình đẳng tích Định luật Sác -lơ” giáo viên thường giới thiệu thí nghiệm (học sinh xem hình thí nghiệm SGK) kết thí nghiệm có sẵn để học sinh xử lí kết sau giải thích dựa thuyết động học phân tử chất khí sau phát biểu định luật vận dụng Việc dạy học khó tạo hứng thú cho học sinh, học sinh khơng nhìn làm trực tiếp thí nghiệm nên khó tạo niềm tin cho người học 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề: Để giải vấn đề thiếu thiết bị thí nghiệm dạy “Định luật Sác-lơ” tơi có thiết kế hai thí nghiệm sau: a Thí nghiệm 1: Thí nghiệm định tính mối liên hệ áp suất nhiệt độ thể tích khơng đổi - Mục đích thí nghiệm: Tìm hiểu áp suất tăng nhiệt độ lượng khí xác định q trình đẳng tích (thể tích khơng đổi) - Dụng cụ thí nghiệm: + 01 chai thủy tinh rỗng, + 01 Nút chai + Nước nóng (sơi) + 01 bình (Ca) đựng nước ( Có hình ảnh thiết bị thí nghiệm kèm theo) - Lắp đặt thí nghiệm: + Đậy nút chai (ấn xuống vừa phải) để có lượng khí xác định chai (bình chứa) Nút chai khơng q chật để bật khỏi bình + Đổ nước nóng bình đựng nước (Ca) - Tiến hành thí nghiệm: + Cầm cổ chai, đưa phần cuối chai vào bình nước nóng (cho nước nóng ngập sâu kết thí nghiệm diễn nhanh) giữ yên cho nhiệt độ khí chai tăng lên khoảng thời gian 10 -15 giây Quan sát nút chai (Có hình ảnh kết thí nghiệm kèm theo) - Kết thí nghiệm: nút chai bị bật (văng ) mạnh xa chứng tỏ nhiệt độ khí bình tăng áp suất tăng, đẩy nút văng khỏi bình (có Video quay thí nghiệm kèm theo) b Thí nghiệm 2: Thí nghiệm đo áp suất chất khí nhiệt độ thay đổi - Mục đích thí nghiệm: Đo thay đổi áp suất chất khí nhiệt độ khí thay đổi - Dụng cụ thí nghiệm: + 01 chai thủy tinh rỗng, + 01 Nút chai + 01 bình (Ca) đựng nước + 01 áp kế + 30cm ống dây nhỏ, mềm (ống dây chuyền bệnh nhân tốt kích thước vừa với đầu ống áp kế) + 01 lọ keo dán 502 + 01 giá đỡ thí nghiệm + Nước nóng (sơi) ( Có hình ảnh thiết bị thí nghiệm kèm theo) - Lắp đặt thí nghiệm: + Khoét lỗ nhỏ nút chai vừa đủ để luồn ống dây qua sau lấy keo 502 đổ lên khe hở ống dây với nút chai cho kín lại + Đầu lại ống dây nối với áp kế, dùng keo 502 dán phía ngồi để ống dây kín khơng bị tuột q trình làm thí nghiệm di chuyển + Đậy nút chai lên chai (đậy chặt để lượng khí chai khơng đổi nút khơng bị văng tiến hành thí nghiệm) ta có lượng khí hồn tồn xác định chai nối với áp kế thông qua ống dây mềm + Gắn áp kế lên giá đỡ (hình bên) (Có hình ảnh thiết bị thí nghiệm lắp đặt hồn chỉnh kèm theo) - Tiến hành thí nghiệm: + Đổ nước nóng bình (ca) + Cầm phần cổ chai đưa phần chai vào bình nước nóng cho nhiệt độ khí chai tăng lên quan sát kim (số chỉ) áp kế - Kết thí nghiệm: kim áp kế số ngày tăng nhiệt độ khí chai tăng (có Video quay thí nghiệm kèm theo) ( Có hình ảnh kết thí nghiệm kèm theo) * Lưu ý: - Muốn đo nhiệt độ áp suất đổ pha nước sơi với nước thường (theo nhiều tỉ lệ) sau cho đồng thời chai nhiệt kế vào Ca nước, đọc số áp kế ổn định đọc số nhiệt kế (sai số phép đo lớn sử dụng cho q trình dạy học, kết thí nghiệm trình bày phần sau ) - Nếu làm thí nghiệm nhiều lần nên sử dụng thêm nước nhiệt độ thường để sau lần tiến hành thí nghiệm ngâm súc bình nước nhiệt độ thường cho khí bình nhanh lấy lại nhiệt độ ban đầu để tiến hành lần thí nghiệm 2.4 Hiệu sang kiến kinh nghiệm: Đề tài sử dụng giảng dạy lớp 10B, 10G năm học 2018 2019 trường THPT Mai Anh Tuấn Kết quả: - Bảng kết thí nghiệm đo áp suất thay đổi theo nhiệt độ Lần đo Nhiệt độ p Áp suất (.105) T (.10 Pa) ( C) (K) 25 298 1,01 0,00339 52 325 1,07 0,00329 80 353 1,23 0,00348 100 373 1,25 0,00351 - Học sinh hào hứng, hợp tác, hiểu bài, giải thích tốt tượng tích cực q trình học tập So với tiết dạy học năm trước (không sử dụng thiết bị thí nghiệm thực mà hướng dẫn học sinh nghiên cứu thí nghiệm SGK sau xử lí kết thí nghiệm có SGK đưa định luật) số lượng học sinh hiểu bài, nắm nội dung trọng tâm bài, hào hứng với môn học tăng lên lớn (khoảng 90%) Theo tiết dạy học cũ có khoảng 50% số lựợng học sinh đáp ứng yêu cầu - Bộ thí nghiệm tơi đồng nghiệp trường sử dụng để dạy học lớp khác đạt kết cao KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ: 3.1 Kết luận: Bộ thí nghiệm hồn tồn phù hợp dạy chương Chất khí (Vật lý 10) cho chương trình chuẩn chương trình nâng cao chương trình giáo dục phổ thông hành Để đáp ứng yêu cầu đổi ngành giáo dục theo yêu cầu chung phát triển, người giáo viên phải không ngừng tìm tòi, học tập, sáng tạo q trình giảng dạy giáo dục Trong trình thiết kế học, chuẩn bị phương tiện dạy học đòi hỏi người giáo viên phải đầu tư, chịu khó tìm tòi, suy nghĩ để có phương án tối ưu Thiết bị thí nghiệm yếu tố khơng thể thiếu dạy học vật lý điều kiện trang thiết bị thiếu thốn, thường xuyên hư hỏng nên vận dụng, sáng tạo người giáo viên cần thiết để có dạy học đạt hiệu cao 3.2 Kiến nghị: Cơ sở vật chất thiếu thốn, trang thiết bị dạy học chưa đáp ứng mục tiêu đổi giáo dục nên ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng dạy người giáo viên xin phép đề xuất số giải pháp sau: - Hàng năm, nhà trường cần rà sốt cẩn thận, đầu tư khoản kinh phí đủ lớn để mua bổ sung thiết bị thí nghiệm phục vụ dạy học (hàng năm bổ sung số lượng ít, nhiều thiết bị dạy học chất lượng chưa cao, nhanh hỏng) - Trong trình tra, kiểm tra Sở giáo dục nên có thêm nội dung kiểm tra thiết bị thí nghiệm để điều chỉnh, nhắc nhở bổ sung kịp thời - Một số thiết bị dạy học cũ, hỏng sửa chữa, lắp đặt thành chế tạo thành thí nghiệm khác sử dụng hiệu cao trình dạy học, điều đỏi hỏi người giáo viên phải chịu khó suy nghĩ, tâm huyết với nghiệp trồng người XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 26 tháng 05 năm 2019 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác GIÁO VIÊN Mai Văn Tâm 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Sách giáo khoa vật lý - Bùi Gia Thịnh (chủ biên), NXB Giáo Dục 2011 [2] Sách giáo khoa vật lý 10 (Chuẩn) - Lương Duyên Bình (chủ biên), NXB Giáo Dục, 2006 11 PHỤ LỤC Đĩa hình ghi Video: Video thí nghiệm định tính phụ thuộc áp suất vào nhiệt độ Video thí nghiệm đo áp suất chất khí nhiệt độ thay đổi 12 DANH MỤC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM NGÀNH GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN, TỈNH VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Mai Văn Tâm Chức vụ đơn vị công tác: Giáo viên trường THPT Mai Anh Tuấn - Nga Sơn TT Tên đề tài SKKN Tích hợp bảo vệ môi trường Cấp đánh giá xếp loại Kết đánh giá xếp loại (Ngành GD cấp huyện/tỉnh; Tỉnh ) (A, B, C) tỉnh C Năm học đánh giá xếp loại 2011-2012 tiết Bài tập nguyên lí nhiệt động lực học (Vật lí 10-CB) 13 ... riêng, thiết bị thí nghiệm phục vụ dạy học chương Chất khí (Vật lý lớp 10) thiếu, có thí nghiệm tìm hiểu định luật Bơi lơ - Mariơt thí nghiệm tìm hiểu định luật Sác- lơ, thí nghiệm kiểm chứng định luật. .. Thiết kế thí nghiệm dạy học “Định luật Sác - lơ” (Vật lý 10- CB) 1.2 Mục đích nghiên cứu: Đề tài tơi nhằm mục đích chế tạo, lắp đặt bị thí nghiệm phục vụ dạy học “Định luật Sác - lơ” đơn giản mang... tin cho người học 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề: Để giải vấn đề thiếu thiết bị thí nghiệm dạy “Định luật Sác- lơ” tơi có thiết kế hai thí nghiệm sau: a Thí nghiệm 1: Thí nghiệm định tính