Thiết kế giáo án thí nghiệm thực hành kiểm chứng phương trình trạng thái của khí lí tưởng vật lí 10, nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm vật lí cho học sinh THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT HOẰNG HÓA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM THIẾT KẾ GIÁO ÁN THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH KIỂM CHỨNG “PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG” VẬT LÍ 10, NHẰM BỒI DƯỠNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VẬT LÍ CHO HỌC SINH THPT Người thực hiện: Lê Văn Trường Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (mơn): Vật lí THANH HĨA NĂM 2020 MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Phạm vi nghiên cứu 1.7 Đóng góp sáng kiến .2 1.8 Thực nghiệm sư phạm NỘI DUNG .3 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng phương pháp thực nghiệm dạy học Vật lí trường phổ thơng .4 2.3 Các giai đoạn phương pháp thực nghiệm 2.4 Những chuẩn bị cần thiết để dạy phương pháp thực nghiệm Vật lí .4 2.5 Mục tiêu dạy học “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” theo chuẩn kiến thức, kỹ .4 2.6.Thực trạng dạy học “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” 2.7 Chuẩn bị điều kiện cần thiết để triển khai dạy học “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” nhằm bồi dưỡng phương pháp pháp thực nghiệm Vật lí cho học sinh 2.8 Thiết kế giáo án thí nghiệm thực hành kiểm chứng “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” 2.9 Kết thực nghiệm sư phạm 14 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ .16 3.1 Về mặt lý luận 16 3.2 Về mặt nghiên cứu ứng dụng 16 3.3 Kiến nghị 16 3.4 Để thuận tiện cho việc bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm thông qua dạy tập thí nghiệm Vật lí chương Chất khí, tơi xin mạnh dạn đề xuất số tập sau: 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Xã hội xã hội tri thức thông tin Sự đổi với tốc độ nhanh lĩnh vực khoa học công nghệ tác động đến thông tin ba khía cạnh: thơng tin có giá trị khơng dài, khối lượng thông tin tăng nhanh, nội dung thông tin ngày phức tạp Như vậy, phương pháp giảng dạy hướng tới mục tiêu cung cấp kiến thức, kĩ (thông tin) lạc hậu với thời đại Do đó, người giáo viên phải hướng tới việc bồi dưỡng phương pháp nhận thức để người học chiếm lĩnh lấy tri thức trình tự học Để thực mục tiêu chung giáo dục dạy học nói chung dạy học Vật lí nói riêng , chương trình Vật lí THPT yêu cầu phải cung cấp cho học sinh hiểu biết ban đầu phương pháp nhận thức đặc thù Vật lí, có phương pháp thực nghiệm Do phương pháp thực nghiệm trở thành loại kiến thức đặc biệt cần phải trang bị cho học sinh Phương pháp thực nghiệm không mục tiêu kiến thức mà cịn xem cơng cụ quan trọng để học sinh sử dụng nhằm xây dựng chiếm lĩnh kiến thức, qua phát triển lực sáng tạo người học [9] Trong chương trình Vật lí 10 chương trình chuẩn, chương “Chất khí” nói chung “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” nói riêng mà nội dung kiến thức chủ yếu xây dựng từ phương pháp thực nghiệm Do ta bồi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm Trong việc đổi phương pháp dạy học có nhiều nghiên cứu nói việc dạy học nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lí cho học sinh Nhưng việc nghiên cứu ứng dụng kiến thức cụ thể cho đối tượng học sinh cụ thể chưa thực đầy đủ Ví dụ nghiên cứu việc dạy học “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh cịn số bất cập Với lí trên, tiếp tục hướng nghiên cứu qua đề tài: Thiết kế giáo án thí nghiệm thực hành kiểm chứng “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” Vật lí 10, nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lí cho học sinh THPT” làm đề tài nghiên cứu 1.2 Mục đích nghiên cứu Xây dựng tiến trình dạy học kiến thức “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” Vật lí 10, nhằm bồi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm vật lí học THPT 1.3 Đối tượng nghiên cứu Hoạt động dạy học giáo viên học sinh trình dạy học “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” chương Chất khí Vật lí 10 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu phương pháp thực nghiệm nghiên cứu Vật lí học dạy học Vật lí - Tìm hiểu biện pháp hình thức bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh - Tìm hiểu mục tiêu dạy học, cấu trúc, nội dung “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” chương Chất khí Vật lí 10 - Tìm hiểu thực trạng dạy học Vật lí với việc bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lí số trường THPT thuộc huyện Hoằng Hóa - Xác định chuẩn bị điều kiện cần thiết để dạy học “Phương trình trạng thái khí lí tưởng”, chương Chất khí Vật lí 10, nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lí cho học sinh - Xây dựng tiến trình dạy học “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” Vật lí 10, nhằm bồi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm vật lí học THPT - Thực nghiệm sư phạm trường THPT Hoằng Hóa nhằm xác định mức độ phù hợp, đánh giá tính khả thi hiệu tiến trình đề xuất, điều chỉnh, hoàn thiện 1.5 Phương pháp nghiên cứu [11] - Phương pháp nghiên cứu lí luận Nghiên cứu tài liệu nội dung, mục tiêu, yêu cầu giảng dạy “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” chương Chất khí Vật lí 10 - Phương pháp điều tra + Tìm hiểu việc dạy học nhằm sơ đánh giá thực tế dạy học “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” chương Chất khí Vật lí 10 + Trao đổi với giáo viên, học sinh, dự - Phương pháp thực nghiệm + Thực nghiệm Vật lí: khảo sát thực nghiệm kiểm chứng phương trình trạng thái khí lí tưởng (PTTT) + Thực nghiệm sư phạm - Phương pháp xử lí số liệu: Theo thống kê toán học 1.6 Phạm vi nghiên cứu “Bồi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm, phương pháp đặc thù Vật lí học dạy học định luật thực nghiệm “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” chương Chất khí Vật lí 10”.[6] 1.7 Đóng góp sáng kiến - Về lý luận: khẳng định cần thiết dạy học tăng cường bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lý cho học sinh - Về nghiên cứu áp dụng: + Xây dựng tiến trình dạy học “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” chương Chất khí Vật lí 10, nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm phương pháp nhận thức đặc thù Vật lí + Đã chế tạo thí nghiệm khảo sát định lượng “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” dùng cho hoạt động nhóm học sinh + Nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lí cho học sinh lớp thực nghiệm 1.8 Thực nghiệm sư phạm Tiến hành giảng dạy song song với việc tìm hiểu học sinh lớp 10 trường THPT Hoằng Hoá – Hoằng Hoá – Thanh Hố Trên sở phân tích định tính định lượng kết thu trình thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi tính hiệu biện pháp đề tài sáng kiến đưa - Thời gian tiến hành thực nghiệm sư phạm: Từ tháng 09 năm 2019 đến 28 tháng 06 năm 2020 - Địa điểm: Trường THPT Hoằng Hoá – Hoằng Hoá – Thanh Hoá NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1 Sự đời phương pháp thực nghiệm phát triển Vật lí học Vào kỷ XVII, Galile (1564 – 1642) xây dựng sở Vật lí học – Vật lí thực nghiệm chân chính, thay cho Vật lí học Aristote hàng loạt nghiên cứu thiên văn học, học, âm học, quang học… Galile bố trí nghiệm thích hợp, tạo điều kiện thí nghiệm phương tiện thí nghiệm tốt để đạt kết xác tin cậy Cuối ông đối chiếu kết thu thực nghiệm với lý thuyết ban đầu Phương pháp Galile có tính hệ thống, tính khoa học, có chức nhận thức luận, tổng quát hóa mặt lý thuyết kiện thực nghiệm phát chất vật tượng Về sau nhà khoa học khác kế thừa phương pháp xây dựng cho hồn chỉnh [4], [9] 2.1.2 Nội dung phương pháp thực nghiệm Nội dung phương pháp thực nghiệm dạy học Vật lí bao gồm yếu tố sau: + Vấn đề cần giải đáp giả thuyết cần kiểm tra + Xử lý giả thuyết để đưa vào kiểm tra thực nghiệm + Xây dựng (thiết kế) phương án thí nghiệm + Tiến hành thí nghiệm ghi nhận kết (quan sát, đo…) + Phân tích kết rút kết luận 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng phương pháp thực nghiệm dạy học Vật lí trường phổ thông Phương pháp thực nghiệm dạy cho học sinh tìm tịi, sáng tạo, giải vấn đề, từ nhỏ đến lớn, sát với thực tiễn Trong trình giải vấn đề học sinh bộc lộ nét đặc trưng hoạt động sáng tạo đồng thời hình thành, hồn thiện thân phẩm chất tâm lí tảng cho hoạt động sáng tạo Trên sở nắm vững kiến thức, kỹ năng, tích lũy kinh nghiệm, nắm vững phương pháp giải vấn đề thực tiễn.[4] Tuy nhiên, thời gian tiết học có 45 phút, thành phần học sinh lớp học không trình độ, có nguy phận học sinh đứng ngồi hoạt động, em khơng đủ khả giải yêu cầu Ngoài ra, phương pháp thực nghiệm lúc áp dụng cho tất kiến thức học Vật lí Do đó, dạy học, cần có lựa chọn phối hợp chặt chẽ phương pháp thực nghiệm với phương pháp khác cách hợp lí để đạt kết tốt 2.3 Các giai đoạn phương pháp thực nghiệm [8],[9] Để bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lí cho học sinh, tốt giáo viên theo phương pháp thực nghiệm nhà khoa học mà tổ chức cho học sinh hoạt động theo giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Làm nảy sinh vấn đề Giai đoạn 2: Xây dựng dự đoán Giai đoạn 3: Từ dự đoán suy luận rút hệ logic kiểm tra Giai đoạn 4: Đề xuất tiến hành thí nghiệm để kiểm tra hệ dự đoán Giai đoạn 5: Rút kết luận (Hợp thức hóa kết nghiên cứu) Giai đoạn 6: Vận dụng kiến thức 2.4 Những chuẩn bị cần thiết để dạy phương pháp thực nghiệm Vật lí [8],[9] - Chuẩn bị thí nghiệm Vật lí - Kỹ thuật sử dụng thí nghiệm dạy học theo phương pháp thực nghiệm - Rèn luyện cho học sinh kỹ cần thiết trình dạy học + Kỹ bố trí thí nghiệm, thực phép đo bản, thu thập thông tin cần thiết + Rèn luyện kỹ xử lý thông tin + Xây dựng dự tốn, đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán 2.5 Mục tiêu dạy học “Phương trình trạng thái khí lý tưởng” theo chuẩn kiến thức, kỹ 2.5.1 Mục tiêu kiến thức - Phát biểu nội dung thuyết động học phân tử chất khí - Hiểu đặc điểm khí lý tưởng - Hiểu khái niệm trạng thái chất khí thơng số (p,V,T) xác định trạng thái lượng khí - Hiểu khái niệm trình biến đổi trạng thái chất khí, khái niệm đẳng q trình - Xây dựng “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” Làm quen dạng đồ thị biểu diễn thay đổi trạng thái lượng khí định 2.5.2 Mục tiêu kỹ - Bồi dưỡng kỹ tự thiết kế phương án thí nghiệm để khảo sát mối liên hệ thơng số trạng thái lượng khí xác định đại lượng thay không đổi ba thông số trang thái thay đổi - Rèn luyện kỹ sử dụng đồ thị biểu diễn thay đổi trạng thái chất khí đại lượng độ không đổi, hệ tọa độ (p,V), (p,T), (V,T) Củng cố việc vận dụng phương pháp thực nghiệm Vật lí để học sinh tham gia vào q trình xây dựng “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” Trong học sinh thực hành động sau: + Đề xuất vấn đề nghiên cứu từ thí nghiệm cá nhân + Nêu dự đốn + Nêu phương án thí nghiệm kiểm tra dự đốn + Thực thí nghiệm kiểm tra theo nhóm + Rút kết luận Vận dụng giải tập thí nghiệm 2.6.Thực trạng dạy học “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” 2.6.1 Mục đích điều tra Một để soạn thảo tiến trình dạy học nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh khó khăn mà học sinh gặp phải trình học tập Vì vậy, tơi tiến hành tìm hiểu thực tế dạy giáo viên học học sinh, sau xử lí phiếu điều tra, thu số thông tin sau: - Những hiểu biết chung giáo viên phương pháp thực nghiệm - Tình hình dạy học chương Chất khí nói chung “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” nói riêng trường trung học phổ thông - Kỹ thái độ học sinh học tập Vật lí với phương pháp thơng thường - Những khó khăn chủ yếu sai lầm mà học sinh thường hay gặp trình học “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” 2.6.2 Phương pháp điều tra Để thu thông tin trên, tiến hành công việc sau: - Điều tra giáo viên: Dùng phiếu điều tra, trao đổi trực tiếp, dự giờ, tham khảo giáo án - Điều tra học sinh: Dùng phiếu điều tra, trao đổi trực tiếp 2.6.3 Kết điều tra Tôi tiến hành điều tra 20 giáo viên thuộc huyện Hoằng Hóa 200 học sinh trường THPT Hoằng Hóa , huyện Hoằng Hóa, tỉnh Thanh Hóa Qua điều tra thu kết sau: + Về hiểu biết chung giáo viên phương pháp thực nghiệm: hầu hết giáo viên khảo sát có biết có nghe phương pháp số giáo viên cho phương pháp thực nghiệm đơn sử dụng thí nghiệm dạy học nên việc vận dụng phương pháp giảng dạy khơng có + Về tình hình dạy học “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” Về phương pháp giảng dạy: Việc tiến hành dạy giáo viên diễn đạt lời: mô tả, giải thích tượng, nhấn mạnh cho học sinh kiến thức nội dung quan trọng, cuối yêu cầu học sinh áp dụng công thức làm tập Đa số giáo viên vận dụng kết lý thuyết hai định luật “Bôi – lơ – ma – ri - ốt” “Định luật Sác – lơ” để suy “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” Một số giáo viên sử dụng thí nghiệm thí nghiệm tối thiểu cung cấp để suy “Phương trình trạng thái khí lí tưởng”, thí nghiệm giáo viên biểu diễn, học sinh chủ yếu nghe ghi chép Và qua nhận xét giáo viên kết thu từ thí nghiệm cho sai số lớn nên tính thuyết phục không cao, nên số giáo viên ngại sử dụng, mà sử dụng kết thí nghiệm sách giáo khoa cung cấp Nhiều giáo viên muốn phát huy tính tích cực hoạt động học sinh việc đặt câu hỏi cho học sinh suy nghĩ trả lời hầu hết câu hỏi kiểm tra kiến thức cũ học sinh mà chưa có tác dụng kích thích hứng thú học tập em Việc tổ chức cho em tự chiếm lĩnh kiến thức chưa giáo viên quan tâm, lý đưa chất lượng học sinh thấp, chuẩn bị cho tiết học tốn nhiều thời gian Về kỹ liên quan đến phương pháp thực nghiệm: em thật thấy lúng túng việc trả lời câu hỏi liên quan đến kỹ phương pháp thực nghiệm như: đo đạc, đọc số liệu, tính tốn sai số… Về thái độ học tập học sinh: Đa số học sinh cịn thụ động, chưa tích cực suy nghĩ mà ngồi nghe giảng, ghi chép học thuộc Và hỏi em coi Vật lí mơn học bình thường mà chưa có u thích, hứng thú với mơn học Thơng qua việc trao đổi trực tiếp với học sinh, phân tích làm học sinh tiết tập, tơi nhận thấy khó khăn học sinh hay gặp phải q trình học chương Chất khí nói chung “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” nói riêng là: - Học sinh chưa xác định lượng khí cần xét tốn phức tạp - Một số học sinh chưa nhận biết trình biến đổi trạng thái trình nên chưa biết lựa chọn kiến thức áp dụng - Một số học sinh nhầm lẫn đường đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp nên khơng biết vẽ chúng hệ tọa độ khác - Ngoài ra, kiến thức việc xử lý kết thí nghiệm em khơng nhớ khơng biết Qua tìm hiểu tơi rút ngun nhân dẫn đến khó khăn học sinh: + Nội dung phần chất khí tách biệt so với phần trước, phần trước em quen với tượng Vật lí mà em nhìn thấy tận mắt, cịn phần em tưởng tượng nên học sinh khó hình dung + Nhiều giáo viên ý đến việc truyền thụ nội dung mà chưa trọng đến việc tổ chức hoạt động nhận thức nhằm gây hứng thú, giúp học sinh phát huy tính tích cực, tự lực học tập + Khi dạy “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” số giáo viên tập trung vào việc sử dụng điều kiện nhiệt độ tuyệt đối thể tích khí không đổi mà chưa nhấn mạnh đến điều kiện lượng khí xác định + Khi làm thí nghiệm (nếu có) hầu hết giáo viên lựa chọn phương án thí nghiệm biểu diễn giáo viên nên học sinh không rèn luyện kỹ thực hành, kỹ xử lý số liệu + Việc xây dựng “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” hầu hết giáo viên tiến hành theo trình tự sách giáo khoa mà chưa quan tâm đến bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh 2.6.4.Những biện pháp khắc phục khó khăn học sinh thơng qua việc bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lí cho học sinh Về phía học sinh: Bằng việc cho học sinh trực tiếp tham gia xây dựng, kiểm chứng “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” theo đường nghiên cứu nhà khoa học, học sinh tự lực giải vấn đề qua hình thành kiến thức cho mình, người giáo viên mang tính chất định hướng, tơi muốn hạn chế tối đa việc thông báo kiến thức Để tăng khả vận dụng kiến thức học, tơi có đưa vào tập thí nghiệm Vật lí – dạng tập địi hỏi phải có vận dụng sáng tạo Về phía giáo viên: Để khắc phục khó khăn mà giáo viên thường gặp phải tiến hành xây dụng “Phương trình trạng thái khí lí tưởng”, tơi có đưa thêm vào phương án thí nghiệm mới, có độ xác cao Trong đề tài này, giới thiệu phương án dạy học cụ thể với mục đích nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh, có hoạt động khác giúp cho học sinh tích cực, tự lực chiếm lĩnh kiến thức, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo 2.7 Chuẩn bị điều kiện cần thiết để triển khai dạy học “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” nhằm bồi dưỡng phương pháp pháp thực nghiệm Vật lí cho học sinh 2.7.1 Thiết bị thí nghiệm danh mục thiết bị dạy học tối thiểu Vật lí 10 THPT – thuận lợi khó khăn Trong danh mục thiết bị dạy học tối thiểu Vật lí 10 THPT có giới thiệu thí nghiệm sử dụng cho giảng “Định luật Bôi – lơ – ma – ri – ôt” “Định luật Sác – lơ” Từ suy “phương trình trạng thái khí lí tưởng” (hình 2.1) Bao gồm: a) Áp kế, giới hạn đo  0,5 �2,  *10 Pa , có trượt gắn với píttơng vít hãm phía sau b) Píttơng dùng hút nén khí xi lanh c) Giá đỡ xi lanh, có thước đo thể tích lượng khí chứa xi lanh d) Xi lanh thủy tinh, dùng chứa lượng khí cần khảo sát e) Núm cao su, dùng bịt kín đầu xi lanh Hình 2.1 f) Đế chân có vít chỉnh cân g) Trụ thép inơc, đường kính  10mm h) Vít hãm, dùng giữ cố định giá đỡ xi lanh [3] Qua khảo sát, nhận thấy thí nghiệm có thuận lợi khó khăn sau: Về thuận lợi: + Bộ thí nghiệm cung cấp với số lượng lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên thực thí nghiệm trực diện đồng loạt + Thí nghiệm thiết kế đẹp mắt, dễ lắp ráp, dễ quan sát Về khó khăn: Trong sách giáo khoa, thừa nhận “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” mà khơng có xây dựng trực tiếp thí nghiệm, số giáo viên (nếu có) tiến hành thí nghiệm để xây làm thí nghiệm biểu diễn (do giáo viên tiến hành), phải sử dụng thêm camera kết hợp máy vi tính, máy chiếu để khuếch đại hình ảnh quan sát (chỉ số áp kế, nhiệt kế, thể tích) Nên đề tài tơi sử dụng phương án thí nghiệm trực diện đồng loạt (cho tồn thể học sinh) Tuy nhà trường có phịng học mơn Vật lý, hầu hết giáo viên tiến hành thí nghiệm biểu diễn 2.7.2 Phương án thí nghiệm Với thuận lợi khó khăn trên, tơi mạnh dạn định vận dụng phương án thí nghiệm đề tài sáng kiến sau: Dụng cụ thí nghiệm tận dụng dụng cụ dùng y tế, dụng cụ mua cửa hàng thiết bị y tế Bao gồm: a) Một bơm tiêm loại lớn (dùng y tế) giới hạn đo 60cm3, độ chia nhỏ 1cm để chứa lượng khí khảo sát b) Một bơm áp kế giới hạn đo từ 789mmHg – 1060mmHg, độ chia nhỏ nhất: 2mmHg (sử dụng đồng hồ đo huyết áp y tế, đồng hồ đo độ chênh lệch áp suất thể người khí quyển, cải tiến thang chia cách giá trị đồng hồ cộng thêm 760mmHg) Áp kế để đo áp suất khí xi lanh (bơm tiêm) c) Một bình nước, phích nước d) Một ống cao su nhỏ dùng để nối xi lanh áp kế Hình 2.2 e) Một giá đỡ (có thể sử dụng giá đỡ thí nghiệm tối thiểu sách giáo khoa) f) Một nhiệt kế đo nhiệt độ (giới hạn đo 1000C, độ chia nhỏ 10C) Tất dụng cụ bố trí (hình 2.2) Với phương án thí nghiệm này, tơi nhận thấy học sinh tự bố trí dụng cụ thí nghiệm theo ý tưởng riêng nhóm, qua học sinh nắm rõ mục đích làm thí nghiệm Các dụng cụ thí nghiệm quen thuộc học sinh nên học sinh thấy việc vận dụng thiết bị quen thuộc sống vào làm thí nghiệm Vật lí dễ dàng, em thấy liên hệ Vật lí thực tế sống [11] Ngoài ra, so với phương án thí nghiệm sách giáo khoa độ chia nhỏ dụng cụ nhỏ nên sai lệch cách đọc số liệu nhỏ kết thu thí nghiệm xác Cụ thể, với kết thí nghiệm trình bày phần sau đề tài sáng kiến kinh nghiệm xác phạm vi sai số tỉ đối khơng vượt 3% 2.8 Thiết kế giáo án thí nghiệm thực hành kiểm chứng “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” I Ý tưởng sư phạm: Xây dựng thí nghiệm thực hành kiểm chứng “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” tương tự xây dựng “Định luật Bôi – lơ – ma – ri - ốt” “Định luật Sáclơ” mà tơi trình bày hai sáng kiến kinh nghiệm trước Vì thơng qua vây xây dụng thí nghiệm kiểm chứng “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” giúp bồi dưỡng thêm cho học sinh phương pháp thực nghiệm vật lý II Mục tiêu - Kiểm chứng phương trình trạng thái khí lí tưởng thực nghiệm - Bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho học sinh thông qua việc: + xây dựng phương án thí nghiệm dựa hướng dẫn giáo viên + Tiến hành thí nghiệm theo phương án xây dựng (đo đạc, thu thập, xứ lí số liệu ) + Từ bảng kết đo, tính sai số phép đo từ đo rút kết luận - Rèn luyện thái độ kiên nhẫn, thao tác khéo léo q trình làm thí nghiệm - Có thái độ hợp tác với thành viên nhóm để hồn thành nhiệm vụ giao [2] III Chuẩn bị Giáo viên: - Bài tập thí nghiệm định lượng (kiểm chứng phương trình trạng thái khí lý tưởng) Cho dụng cụ: Bộ thí nghiệm khảo sát “Định luật Sác – lơ” Hãy nêu phương án thí nghiệm tiến hành kiểm chứng phương trình trạng thái khí lý tưởng - thí nghiệm sử dụng “ Q trình đẳng tích Định luật Sác – lơ” - Phiếu học tập Học sinh: - Ơn lại kiến thức “Phương trình trạng thái khí lí tưởng “ theo nội dung phiếu học tập - Ơn lại bước tiến hành thí nghiệm xây dựng “ Định luật Bôi lơ – Ma – r- - ốt” “Định luật Sác – lơ”, cách xử lí kết IV Địa điểm – thời gian: Tại phòng thực hành vật lý nhà trường 10 V Tiến trình dạy học Ổn định lớp, kiểm tra sĩ số Nội dung Hoạt động giáo viên Hoạt động Nội dung cần đạt học sinh ❖ Hoạt động (5 phút): Tiếp nhận nhiệm vụ nhận thức I.Bài toán: * Đặt vấn đề: - Ở trước ta thiết lập phương trình Cho dụng cụ sau: trạng thái cách suy luận từ Bộ thí nghiệm khảo định luật Bơi – lơ – ma – ri - ốt sát định luật Sác – lơ định luật Sác – lơ Trong tiết Hãy nêu phương án ta kiểm chứng phương Lắng nghe ghi thí nghiệm tiến trình trạng thái chất khí thơng chép hành thí nghiệm kiểm qua tập thí nghiệm sau chứng phương trình - Nêu nội dung tập thí trạng thái chất nghiệm khí ❖ Hoạt động 2(10 phút): Xây dựng phương án thí nghiệm kiểm chứng phương trình trạng thái chất khí với thí nghiệm khảo sát định luật Sác – lơ - Nêu câu hỏi gợi ý: Phát biểu - Tái kiến thức viết biểu thức định luật Sác trả lời : – lơ ? « Trong q trình đẳng tích lượng khí xác định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối » Biểu thức : p p  const T p hay T  T - Vậy để kiểm chứng định luật - Ta kiểm chứng Sác lơ, ta cần kiểm chứng điều thể tích lượng khí khơng đổi ? áp suất có tỉ lệ thuận với nhiệt độ 11 tuyệt đối không ? - Trong phương pháp thực - Ta dùng thí nghiệm nghiệm Vật lý, ta kiểm kiểm tra hệ logic chứng điều cách nó, tức kiểm tra p ? biểu thức  const T - Vậy với thí nghiệm - Tái lại kiến trên, cần kiểm chứng định thức, trả lời phương luật Sác - lơ ta phải làm án thí nghiệm học nào? - Giáo viên bổ sung nhấn - Học sinh ghi chép mạnh lại - So sánh, trả lời : Trong trình biens đổi trạng thái định luật Sác – lơ V = const Cịn trình biến đổi trạng thái phương trình trạng thái thơng số - Vậy để kiểm chứng phương thay đổi trình trạng thái chất khí ta cần kiểm chứng biểu thức ? - Suy nghĩ, trả lời - Dựa vào phương án thí Ta cần kiểm chứng nghiệm kiểm chứng định luật pV sác – lơ, ta cần làm biểu thức T  const để kiểm chứng PTTT? - Suy nghĩ, trả lời - Vậy trình biến đổi trạng thái định luật Sác – lơ phương trình trạng thái PTTT chất khí có điểm khác gì? Giáo viên tổng kết nhấn mạnh lại phương án thí nghiệm Yêu cầu học sinh Nêu phương án thí nghiệm kiểm chứn PTTT chất khí tương tự phương án kiểm chứng định luật Sác – lơ, thay đổi thể tích nhiệt độ khí 12 Học sinh ghi chép ❖ Hoạt động (15 phút): Tiến hành thí nghiệm theo phương án đề xuất - Giáo viên phát dụng cụ cho - Các nhóm cử đại Kết thí nhóm (6 nhóm) diện lên nhận dụng cụ nghiệm - Phát phiếu học tập cho HS thí nghiệm, nhận - Bao quát học sinh, theo dõi phiếu học tập Trình bày vào hiếu hướng dẫn nhóm có - Nhóm trưởng phân học tập yêu cầu công nhiệm vụ cụ thể cho thành viên nhóm Tiến hành thí nghiệm theo phương án đề xuất - Thu thập số liệu ghi vào phiếu học tập Thu thập số liệu ghi vào phiếu học tập Tính tốn sai số cần thiết ❖ Hoạt động (10 phút): trình bày kết thí nghiệm - Yêu cầu đại diện nhóm lên - Nhóm trưởng cử đại Kết luận: bảng trình bày kết thí diện nhóm lên báo Với sai số tương đối pV nghiệm nhóm (bao cáo nhỏ 5% = T gồm: số liệu, thương số const Vậy phương pV trình trạng thái lần đo, sai số T - Các nhóm khác theo chất khí tương đối, sai số tuyệt đối, dõi, so sánh, nhận kiểm chứng [1],[2] nhận xét kết phạm vi xét sai số - Giáo viên nhận xét trình bày nhóm 13 - Giáo viên u cầu nhóm hồn thành phiếu học tập, sau - Hồn thành phiếu thu lại làm sở đánh giá học tập theo nhóm tiết học - Giáo viên trả lời câu hỏi - Học sinh lắng nghe phiếu học tập để học sinh đối ghi nhớ chiếu, so sánh với câu trả lời nhóm Hoạt động (5 phút): tổng kết Tiếp nhận nhiệm vụ học tập nhà Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh - Giáo viên tổng kết lại nội dung học: - Học sinh lắng nghe ghi chép phạm vi sai số tương dối nhỏ 5% thương số pV = const Như T phương trình trạng thái chất khí kiểm chứng - Giáo viên nhận xét học - Yêu cầu nhóm thu dọn, xếp dụng cụ thí nghiệm - u cầu học sinh ơn tập lại tất nội dung chương “Chất khí” để chuẩn bị cho kiểm tra - Nhóm trưởng phân cơng thành viên nhóm xếp lại dụng cụ thí nghiệm - Học sinh tiếp nhận nhiệm vụ học tập nhà 2.9 Kết thực nghiệm sư phạm Kiến thức chương “ Chất khí” nói chung “phương trình trạng thái khí lí tưởng” nói riêng trừu tượng Do vậy, để giảm bớt khó khăn cho học sinh học tập cần cho học sinh quan sát trực tiếp, tự lực tiến hành thí nghiệm Trong đề tài này, tơi tiến hành soạn thảo phương án dạy học cho tiết học: Nghiên cứu tài tiệu mới: “phương trình trạng thái khí lí tưởng” Phương án dạy học thể nội dung sau: - Soạn thảo phiếu học tập cho “phương trình trạng thái khí lí tưởng” - Dự kiến phương án thí nghiệm xây dựng “phương trình trạng thái khí lí tưởng” Thiết bị dạy học tiết học giáo viên học sinh nghiên cứu tự chế tạo để phục vụ cho hoạt động nhóm học sinh Các tiến trình dạy học bám sát định hướng nghiên cứu : Cho học sinh trải qua, kiểm chứng giai đoạn phương pháp thực nghiệm Vật lí nhằm bồi dưỡng kỹ 14 thao tác tư lý thuyết thực hành cho học sinh, bồi dưỡng cho học sinh đường, cách thức tìm kiếm kiến thức theo phương pháp thực nghiệm Vật lí.[6] Các hành động học sinh trực tiếp tham gia là: + Nêu dự đoán + Nêu phương án thí nghiệm kiểm tra dự đốn (cá nhân) + Thực thí nghiệm kiểm tra dự đốn (theo nhóm) + Thu thập, xử lý số liệu thí nghiệm (theo nhóm) + Rút kết luận (theo nhóm) + Trình bày, tranh luận, bảo vệ kết nghiên cứu (theo nhóm) Tính khả thi hiệu tiến trình dạy học kiểm tra qua tiết dạy lớp tiếp tục kiểm tra qua thực nghiệm sư phạm năm học - Kết dạy lớp lớp thực nghiệm lớp đối chứng sau: Điểm 10 Tổng Nhóm lớp thực ghiệm Lớp 10A4 Trước thực nghiệm Sau thực nghiệm 13 12 3 41 0 10 41 Nhóm lớp đối chứng Lớp 10A3 10 4 42 15 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ Thực nghiêm túc đối chiếu với nhiệm vụ đề tài, tơi có số kết luận chung sau: 3.1 Về mặt lý luận Đã tìm hiểu sở lý luận phương pháp thực nghiệm nghiên cứu Vật lí, vị trí phương pháp thực nghiệm mục tiêu dạy học Vật lí THPT hình thức, biện pháp để bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lí cho học sinh, khẳng định dạy học Vật lí học – phương pháp nhận thức đặc thù Vật lí, từ trang bị cho học sinh phương pháp nhận thức, phương pháp tự học để họ tự lực học tập suốt đời Bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lí cho học sinh thực qua học truyền thống: Bài học xây dựng kiến thức – dùng để xây dựng định luật thực nghiệm Vật lí Bài học luyện giải tập Vật lí – sử dụng tập thí nghiệm Vật lí, học thực hành thí nghiệm Vật lí – biến thí nghiệm thực hành truyền thống thành tập thí nghiệm Vật lí [9] 3.2 Về mặt nghiên cứu ứng dụng - Tơi tìm hiểu tình hình dạy học “phương trình trạng thái khí lí tưởng” chương Chất khí lớp 10 chương trình chuẩn, điều kiện sở vật chất, trang thiết bị phục vụ cho việc dạy học để làm sở cho việc định hướng hành động học tập học sinh theo tiến trình phương pháp thực nghiệm Vật lí - Đã chế tạo thí nghiệm để khảo sát định lượng định luật “phương trình trạng thái khí lí tưởng” dùng cho hoạt động nhóm học sinh - Soạn thảo tiến trình dạy học “phương trình trạng thái khí lí tưởng” lớp 10 chương trình chuẩn nhằm bồi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm – phương pháp nhận thức đặc thù Vật lí học Thực nghiệm sư phạm bước đầu cho thấy tính khả thi hiệu chúng, khẳng định giả thuyết nghiên cứu là: Trong điều kiện trường THPT, mơn Vật lí dạy học theo định hướng tăng cường bồi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm Vật lí thơng qua học truyền thống, từ góp phần nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức bồi dưỡng nhận thức cho học sinh [8] 3.3 Kiến nghị Để thực việc dạy học theo định hướng tăng cường phương pháp nhận thức, đặc biệt phương pháp thực nghiệm Vật lí cần có điều kiện sau: + Thiết bị dạy học: thí nghiệm thực tập khơng thể thiếu để học sinh trực tiếp tiến hành Vì cần trang bị thí nghiệm thực tập cho dạy học định luật thực nghiệm chương trình THPT Nếu giáo viên tự chế tạo cần tạo điều kiện kinh phí + Xây dựng hệ thống tập thí nghiệm việc cần thiết cho dạy học phương pháp thực nghiệm tiết tập tự học nhà Đây vấn đề 16 cần tiếp tục nghiên cứu phát triển đề tài khơng riêng cho chương “Chất khí” mà mà cho chương trình vật lí khác chương trình Vật lí phơt thơng + Cơ cấu lớp học khơng q 45 học sinh tổ chức tốt dạy học theo định hướng nghiên cứu Cuối hy vọng đề tài sáng kiến có tác dụng góp phần nhỏ bé vào việc tiếp tục đổi phương pháp dạy học mà đặc biệt phương pháp thực nghiệm trường trung học phổ thông 3.4 Để thuận tiện cho việc bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm thơng qua dạy tập thí nghiệm Vật lí chương Chất khí, tơi xin mạnh dạn đề xuất số tập sau: Bài tập 1: “Cho ống thủy tinh hẹp hàn kín đầu Ống chứa cột khí ngăn cách với khơng khí bên ngồi cột thủy ngân Hãy dùng thước chia độ đến milimet, xác định áp suất khí ?” [12] Bài tập 2: Hãy thử giải tập cách dùng xoong chứa đầy nước, cân cân? Bài tập 3: Một người cần xác định chiều sâu hồ Khơng may, lại chẳng có dụng cụ ngồi ống nghiệm hình trụ có chia độ Hỏi người hồn thành nhiệm vụ khơng có làm nào? Bài tập 4: Làm với cân nhạy thước bạn xác định áp suất bóng đá ? Bài tập 5: Cho bóng đèn điện bị cháy Hỏi làm để xác định áp suất bên bóng đèn có bình hình trụ chứa nước thước chia độ? Bài tập 6: Từ phương trình trạng thái khí lí tưởng suy đẳng trình ? XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 10 tháng 07 năm 2020 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác LÊ VĂN TRƯỜNG 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Giáo dục Đào tạo, SGK Vật lí 10, NXBGD, 2013 [2] Bộ Giáo dục Đào tạo, Hướng dẫn sử dụng thiết bị dạy học tối thiểu lớp 10, NXBGD, 2006 [3] Đại học sư phạm TP Hồ Chí Minh , Giáo trình thực hành thí nghiệm Vật lí phổ thơng, TP Hồ Chí Minh [4] Lương Dun Bình, Nguyễn Xn Chi, Tơ Giang, Vũ Quang, Bùi Gia Thịnh, Sách giáo viên Vật lí 10, NXBGD, Hà Nội, 2006 [5] Lương Dun Bình, Nguyễn Xn Chi, Tơ Giang, Vũ Quang, Bùi Gia Thịnh, Bài tập Vật lí 10, NXBGD, Hà Nội, 2006 [6] Nguyễn Văn Hòa, Bồi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm nhằm nâng cao chất lượng học tập góp phần phát triển lực sáng tạo dạy học Vật lí lớp – THCS, Luận án tiến sĩ Giáo dục học, ĐHSP Hà Nội, 2002 [7] Nguyễn Hữu Châu, Những vấn đề chương trình trình dạy học, NXBGD, 2006 [8] Phạm Đình Cương, Thí nghiệm Vật lí trường trung học phổ thơng, NXBGD, 2005 [9] Phan Trọng Ngọ, Dạy học phương pháp dạy học nhà trường, NXBĐHSP Hà Nội, 2007 [10] Phạm Thị Phú, “Chế tạo thí nghiệm dạy học định luật chất khí – lớp 10 phân ban”, Tạp chí Vật lí tuổi trẻ, (số 45/2007) [11] Vũ Cao Đàm, Phương pháp luận nghiên cứu khoa học, NXBGD, 1997 [12] Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Thanh Hải, tập định tính câu hỏi thực tế Vật lí 10, NXBGD, 2001 18 CÁC SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC XẾP LOẠI TT Tên sáng kiến kinh nghiệm Thiết kế tiến trình dạy học "Quá trình đẳng nhiệt Định luật Bôi - lo – Mariot" chương chất khí lớp 10, chương trình chuẩn nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lí cho học sinh Thiết kế giáo án tích hợp bài" Đặc trưng sinh lí âm" chương sóng vật lý 12 chương trình chuẩn để gây hứng thú học tập cho học sinh Thiết kế tiến trình dạy học "Quá trình đẳng tích Định luật Sác - lơ" chương chất khí lớp 10, chương trình chuẩn nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lí cho học sinh Cấp đánh giá xếp loại Ngành GD cấp tỉnh số: 988/QĐ - GD&ĐT ngày 03/11/2015 Kết đánh giá xếp loại Xếp loại:B Năm học đánh giá xếp loại 2014-2015 Ngành GD cấp tỉnh Xếp loại: C 2016- 2017 số:1112/QĐ - GD&ĐT ngày 18/10/2017 Ngành GD cấp tỉnh số: Xếp loại: B 2018- 2019 2007/QĐ - GD&ĐT ngày 08/11/2019 19 ... trạng thái khí lí tưởng? ?? nhằm bồi dưỡng phương pháp pháp thực nghiệm Vật lí cho học sinh 2.8 Thiết kế giáo án thí nghiệm thực hành kiểm chứng ? ?Phương trình trạng thái khí lí tưởng? ??... cứu qua đề tài: Thiết kế giáo án thí nghiệm thực hành kiểm chứng ? ?Phương trình trạng thái khí lí tưởng? ?? Vật lí 10, nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lí cho học sinh THPT? ?? làm đề tài... lí tưởng? ??, chương Chất khí Vật lí 10, nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm Vật lí cho học sinh - Xây dựng tiến trình dạy học ? ?Phương trình trạng thái khí lí tưởng? ?? Vật lí 10, nhằm bồi dưỡng cho