- Máy nén thuỷ lực được dùng để vận hành hệ thống điều khiển khí nén, hệ thống nâng thuỷ lực hàng không, hệ thống phanh thuỷ lực trong nhiều ngành cơ khí, vận tải,… Sản phẩm 2: Ống Pitô [r]
(1)Kỷ yếu Hội thảo Quốc gia giảng dạy Vật lí - 10/2011 NGHIÊN CỨU VẬN DỤNG DẠY HỌC DỰ ÁN VÀO CHƯƠNG “CƠ HỌC CHẤT LƯU” VẬT LÍ 10 NÂNG CAO PGS TS Nguyễn Quang Lạc, Trường ĐH Vinh ThS Trần Duy Tân, Trường THPT Trường Xuân, T.Đồng Tháp Mở đầu - Định hướng đổi PPDH môn Vật lí trường THPT là tích cực hoá hoạt động nhận thức, phát huy tính chủ động HS Muốn vậy, GV phải không ngừng cải tiến nâng cao hiệu PPDH nhằm kích thích óc tò mò khoa học, ham hiểu biết của các em ( cách tạo tình có vấn đề ) và hướng tới việc rèn luyện tính độc lập suy nghĩ và tư sáng tạo cho HS, phối hợp chặt chẽ nỗ lực cá nhân tự học với việc học tập hợp tác nhóm, đồng thời phải biết sử dụng thành thạo các phương tiện và thiết bị dạy học (TBDH), biết phối hợp nhiều hình thức tổ chức hoạt động học tập, nắm vững phương pháp kiểm tra kết học tập HS theo hướng đổi - Dạy học dự án (DHDA) là hình thức tổ chức dạy học đáp ứng yêu cầu Trong DHDA học sinh thực nhiệm vụ học tập phức hợp, gắn với thực tiễn, kết hợp lý thuyết với thực hành, tự lực lập kế hoạch, thực và đánh giá kết Hình thức làm việc chủ yếu là theo nhóm, kết dự án là sản phẩm có thể giới thiệu các bài viết, tập tranh ảnh, chương trình hành động cụ thể, thiết bị kỹ thuật; …DHDA còn có tên gọi là dạy học dựa trên dự án ( PBL: Project bassed learning) - DHDA hay dạy học theo dự án (PBL) là mô hình DH lấy người học làm trung tâm, nhằm phát triển kiến thức và kĩ thực hành thông qua việc thực các nhiệm vụ mang tính mở, khuyến khích người học tìm tòi, vận dụng kiến thức đã học quá trình thực DA học tập DHDA đã nhiều nhà giáo dục nhiều nước nghiên cứu và vận dụng vào thực tế mang lại hiệu giáo dục cao Ở nước ta, DHDA bước đầu nghiên cứu và vận dụng vào quá trình dạy học trường phổ thông, cao đẳng và đại học Bài viết này đề xuất số hướng vận dụng DHDA môn Vật lí nhằm góp phần nâng cao lực đổi PPDH GV và nâng cao chất lượng lĩnh hội kiến thức cho HS Ví dụ minh hoạ áp dụng cho dạy học chương “ Cơ học chất lưu ” Vật lí 10 THPT Hƣớng vận dụng DHDA nhằm đổi PPDH Vật lí DH Vật lí Trường THPT có thể vận dụng DHDA vào các dạng bài học sau: Tổng kết chương, phần chương trình môn học - Thiết kế, chế tạo dụng cụ thí nghiệm (TN) Vật lí, thiết bị kỹ thuật có nguyên lý hoạt động dựa trên việc vận dụng kiến thức Vật lí PGS TS Nguyễn Quang Lạc, Trường ĐH Vinh ; ThS Trần Duy Tân, Trường THPT Trường Xuân, T.Đồng Tháp (2) Kỷ yếu Hội thảo Quốc gia giảng dạy Vật lí - 10/2011 - Bài tập Vật lí: Xây dựng hệ thống bài tập vật lí, bài tập thí nghiệm có nội dung gắn với thực tiễn lao động, sản xuất và đời sống ; Tìm tòi khám phá phương pháp giải cho các bài tập có tính sáng tạo cao, - Bài học xây dựng kiến thức mới, dạng bài học này, HS nhóm HS giao cho giải số nhiệm vụ trung gian - Bài học ngoại khoá, đây là dạng bài học có nội dung mở rộng chương trình, tạo điều kiện cho HS phát triển kỹ thu thập thông tin liên quan đến nhiều lĩnh vực gần gũi với khoa học Vật lí Tổ chức DHDA chương “Cơ học chất lưu” Vật lí 10 Nâng cao Trong năm học 2009-2010, dạy học chương “Cơ học chất lưu” Vật lí 10 Nâng cao Trường THPT Trường Xuân, huyện Tháp Mười, tỉnh Đồng Tháp, chúng tôi đã thực dự án : Thiết kế và chế tạo số dụng cụ thí nghiệm đơn giản cho chương “ Cơ học chất lưu ” Vật lí 10 Nâng cao Trong khuôn khổ bài báo cáo này chúng tôi xin giới thiệu tóm tắt hai sản phẩm dự án nhóm HS Sản phẩm 1: Mô hình máy thuỷ lực Cơ sở lý thuyết Cơ sở lý thuyết máy thuỷ lực chính là Nguyên lí Paxcan : Áp suất truyền chất lỏng nguyên vẹn theo phương Do đó hình 1, giả sử tác dụng lực F1 lên pit-tông nhánh trái có tiết diện S1, lực này làm gây áp suất p lên chất lỏng bằng: p F S1 F2 F1 Hình Nguyên lý lý thuyết máy nén thuỷ lực Theo Nguyên lí Paxcan, áp suất tác dụng lên tiết diện S2 nhánh phải tăng lên S2 lượng p1 và tạo nên lực F2 bằng: F S2 p F1 S Với S2 > S1 thì lực F2 > F1 Như ta có thể dùng lực nhỏ F1 pittông nhỏ S1 để tạo thành lực F2 lớn đặt trên pit-tông S2 Nếu cho F1 di chuyển đoạn d1 xuống thì lực F2 di chuyển lên trên S1 đoạn d2 là: d1 d d1 S2 PGS TS Nguyễn Quang Lạc, Trường ĐH Vinh ; ThS Trần Duy Tân, Trường THPT Trường Xuân, T.Đồng Tháp (3) Kỷ yếu Hội thảo Quốc gia giảng dạy Vật lí - 10/2011 Lúc này công lực F1 thực là F1S1; còn công lực F2 thực là F2S2, ta có F1S1 = F2S2, tức là công bảo toàn Hình Một loại máy thuỷ lực thực tế Sản phẩm máy thuỷ lực học sinh ( hình ) Sau đã học định luật Pascal và ứng dụng nó, HS giao nhiệm vụ: Bằng vật liệu thường ngày, hãy thiết kế và chế tạo mô hình máy thuỷ lực HS đã sưu tầm các ống tiêm có kích cỡ khác làm xilanh và pittông, thiết kế đế máy, ống nhựa kết nối,… Và đã chế tạo mô hình máy thuỷ lực hình Trong trình bày tiến trình và kết thực dự án, HS đã biểu diễn khả nâng nâng vật nặng và ép vật xuống máy thuỷ lực cách sinh động, người tham dự cổ vũ và khen ngợi Ống tiêm tiết diện Ống tiêm tiết diện lớn S2 ống dẫn Giá đỡ Hình Cấu tạo mô hình máy nén thuỷ lực HS chế tạo Nguyên lý hoạt động Khi ta ấn lực vào vào pit-tông S1 có tiết diện nhỏ, thì pit-tông S2 có tiết diện lớn tạo lực lớn Nhờ có lực lớn nên ta lợi dùng để nâng vật lên, để ép nén các vật xuống cho chặt lại PGS TS Nguyễn Quang Lạc, Trường ĐH Vinh ; ThS Trần Duy Tân, Trường THPT Trường Xuân, T.Đồng Tháp (4) Kỷ yếu Hội thảo Quốc gia giảng dạy Vật lí - 10/2011 Ứng dụng: Máy nén thuỷ lực sử dụng rộng rãi đời sống và kỹ thuật, ví dụ: - Máy nén thuỷ lực ứng dụng để nâng vật có trọng lượng lớn ( ôtô ) cách dễ dàng ( lực cánh tay thông thường ) Máy nén thuỷ lực trường hợp này thường dùng gọi là kích thuỷ lực - Máy nén thuỷ lực dùng để vận hành hệ thống điều khiển khí nén, hệ thống nâng thuỷ lực hàng không, hệ thống phanh thuỷ lực nhiều ngành khí, vận tải,… Sản phẩm 2: Ống Pitô - dụng cụ đo vận tốc máy bay * Cơ sở lý thuyết: Cơ sở lý thuyết ống Pitô là định luật Bec-nu-li Định luật này cho biết, ống dòng nằm ngang và ổn định thì: - Áp suất toàn phần chất lỏng điểm trên ống dòng là p v const - Tại điểm khác trên ống dòng thì áp suất tĩnh p và áp suất động phụ thuộc vào vận tốc dòng điểm Căn vào đây ta có thể thiết kế và chế tạo ống Pi-tô để đo vận tốc dòng không khí ( và là vận tốc máy bay ) sát trên cánh thân máy bay máy bay chuyển động không khí Muốn thể ta phải đo áp suất toàn phần và áp suất thuỷ tĩnh ống dòng không khí Từ đó biết giá trị áp suất động v2 và biết là khối lượng riêng không khí, ta có giá trị B A Hình Ống A đo áp suất tĩnh Ống B đo áp suất toàn phần * Nguyên lý hoạt động Ống Pitô cho phép đo vận tốc dòng không khí sát trên cánh sát thân máy bay Do đó ống Pitô phải là thiết bị đo áp suất tĩnh lẫn áp suất động dòng không khí Muốn ống Pitô phải có đầu, đầu để đo áp suất tĩnh, đầu để đo áp suất toàn phần Hiệu áp suất toàn phần với áp suất tĩnh là giá trị áp suất động * Cấu tạo sản phẩm ống nhựa PVC = 21mm để giữ chặt ống chữ U và làm giá đỡ PGS TS Nguyễn Quang Lạc, Trường ĐH Vinh ; ThS Trần Duy Tân, Trường THPT Trường Xuân, T.Đồng Tháp (5) Kỷ yếu Hội thảo Quốc gia giảng dạy Vật lí - 10/2011 ống nhựa dẻo suốt dài 25cm tạo hình ống chữ U co nhựa để tạo tiết diện vuông góc với luồng không khí vào ống hình chữ U Nước đổ vào ống hình chữ U ( hình ) Co nhựa Nhánh Nhánh Sản phẩm ống pi-tô HS chế tạo Nếu gắn ống Pitô vào cánh máy bay, cho phần bụng hình chữ U nằm lòng cánh còn đầu nhô ngoài, sát cánh máy bay thì ta thấy: - Khi máy bay đứng yên, mực chất lỏng hai nhánh - Khi bay mực chất lỏng nhánh dâng lên, nhánh tụt xuống Độ chênh lệch nhánh cho biết vận tốc dòng không khí ( và là vận tốc máy bay ) hở2 g h v KK Với: : khối lượng riêng chất lỏng ống chữ U h: : độ chênh lệch mực chất lỏng hai nhánh kk khối lượng riêng không khí bên ngoài g: gia tốc trọng trường Trong buổi báo cáo kết hoạt động dự án, HS đã dùng quạt điện và thiết bị tạo dòng không khí để biểu diễn và kết khá tốt Ứng dụng: Ống pitô gắn vào cánh máy bay cho nhánh bên máy bay, còn nhánh ngoài không khí Khi máy bay bay vận tốc luồng không khí vuông góc với tiết diện S nhánh chữ U Độ chênh lệch mức chất lỏng ống chữ U cho phép ta tính vận tốc dòng không khí tức là vận tốc máy bay PGS TS Nguyễn Quang Lạc, Trường ĐH Vinh ; ThS Trần Duy Tân, Trường THPT Trường Xuân, T.Đồng Tháp (6) Kỷ yếu Hội thảo Quốc gia giảng dạy Vật lí - 10/2011 10 Kết luận Kết nghiên cứu chúng tôi đã góp phần làm sáng tỏ thêm luận điểm sau: Vận dụng DHDA là hình thức dạy học có nhiều ưu điểm, đó HS tìm hiểu, đề xuất và giải vấn đề liên quan đến thực tế, cuối cùng là tạo sản phẩm - DHDA góp phần phát triển tư HS, đào tạo HS có lực làm việc tự lực, sáng tạo, tinh thần trách nhiệm cao, khả cộng tác làm việc tốt Từ đó chúng tôi cho rằng, cần phải tăng cường tổ chức dạy học Vật lí trường phổ thông theo hướng DHDA nhiều để thực hoá mục tiêu giáo dục giai đoạn Tài liệu tham khảo: Nguyễn Hải Châu- Nguyễn Trọng Sửu Những vấn đề chung đổi giáo dục Trung học phổ thông NXB Giáo dục H 2007 Nguyến Thị Chung Nghiên cứu vận dụng dạy học thiết kế ( dạy học dự án ) vào việc tổ chức bài học thực hành vật lí lớp Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Sư phạm Vinh 1998 Nguyễn Văn Cường - Bernd Meier Một số vấn đề đổi phương pháp dạy học Trường THPT Hà Nội 2008 Nguyễn Quang Lạc Lí luận dạy học đại trường phổ thông Trường Đại học Vinh 1995 Đỗ Hương Trà - Phạm Vân Ngọc Vận dụng dạy học dự án dạy học ứng dụng kĩ thuật Vật lí Tạp chí giáo dục số 221 kì ( 9/2009 ) PGS TS Nguyễn Quang Lạc, Trường ĐH Vinh ; ThS Trần Duy Tân, Trường THPT Trường Xuân, T.Đồng Tháp (7)