Dạy học bài tập nhiệt học lớp 10 trung học phổ thông theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH …………… LÊ VĨNH HẢO DẠY HỌC BÀI TẬP NHIỆT HỌC LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO ĐỊNH HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGHỆ AN, NĂM 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH …………… LÊ VĨNH HẢO DẠY HỌC BÀI TẬP NHIỆT HỌC LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO ĐỊNH HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Chuyên ngành: Lý luận phƣơng pháp dạy học mơn vật lí Mã số: : 14 01 11 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: PGS.TS HÀ VĂN HÙNG NGHỆ AN, NĂM 2019 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, không chép người khác Các số liệu minh chứng đề tài tơi tự làm chưa có cơng trình khoa học công bố Tác giả Lê Vĩnh Hảo i LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, phòng đào tạo sau đại học, viện khoa học tự nhiên trường Đại Học Vinh quý thầy giáo trực tiếp giảng dạy giúp tơi hồn thành luận văn Đặc biệt, chân thành cảm ơn sâu sắc đến PGS TS Hà văn Hùng nhiệt tình hướng dẫn tơi hồn thành luận văn Để hồn thành luận văn,tơi nhận giúp đỡ quý báu Ban Giám Hiệu thầy, cô tổ mơn Lí – Tin – Cơng Nghệ trường THPT An Thới, huyện Phú Quốc, tỉnh Kiên Giang Tôi chân thành cảm ơn tất Thầy,Cô tạo điều kiện thuận lợi suốt trình thực nghiệm sư phạm Tơi xin chân thành cảm ơn cảm ơn bạn bè, gia đình đồng nghiệp nhiệt tình giúp đỡ tơi suốt thời gian học tập ,nghiên cứu, thực hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn ! Tác giả Lê Vĩnh Hảo ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Viết tắt Viết đầy đủ BT Bài tập BTLT Bài tập luyện tập BTST Bài tập sáng tạo BTVL Bài tập vật lí ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh THPT Trung học phổ thơng TN Thí nghiệm 10 TNg Thực nghiệm 11 TNSP Thực nghiệm sƣ phạm 12 SGK Sách giáo khoa 13 VL Vật lí iii MỤC LỤC Mở đầu: 1 Lý chọn đề tài: Mục đích nghiên cứu: Đối tượng phạm vi nghiên cứu: 3.1 Đối tượng nghiên cứu đề tài: 3.2 Phạm vi nghiên cứu: Giả thuyết khoa học: .2 Nhiệm vụ nghiên cứu: .2 5.1 Nghiên cứu lý luận: 5.2 Nghiên cứu thực tiễn: 5.3 Thực nghiệm sư phạm: Phương pháp nghiên cứu: 6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: .2 6.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: .3 6.3 Thực nghiệm sư phạm trường THPT: .3 6.4 Phương pháp thống kê toán học: Đóng góp đề tài: .3 Cấu trúc luận văn: Chƣơng TỔ CHỨC DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ THEO HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH 1.1 Năng lực phát triển lực sáng tạo cho học sinh dạy học vật lí: 1.1.1 Phát triển lực sáng tạo cho học sinh dạy học vật lí: 1.1.1.1 Khái niệm lực theo quan điểm tâm lý học: 1.1.1.2 Cách thức phân loại lực: 1.1.1.3 Xây dựng lực chuyên mơn vật lí: 1.1.1.4 Các yếu tố hình thành phát triển lực: 10 1.1.1.5 Năng lực sáng tạo: 12 1.1.2 Một số biện pháp hình thành phát triển lực sáng tạo: 12 1.1.2.1 Biện pháp sử dụng hoạt động sáng tạo để xây dựng kiến thức mới: 12 iv 1.1.2.2 Biện pháp luyện tập dự đoán để xây dựng giả thuyết: 13 1.1.2.3 Biện pháp đề phương án để kiểm tra dự đoán: 14 1.1.2.4 Biện pháp giải tập sáng tạo: 15 1.2 Bài tập vật lí vai trị tập vật lí việc dạy học theo hướng phát triển lực sáng tạo: 15 1.2.1 Khái niệm tập vật lí: 15 1.2.2 Vai trị tập vật lí: 15 1.2.3 Cách phân loại tập vật lí: 16 1.2.3.1 Bài tập luyện tập: 16 1.2.3.2 Bài tập sáng tạo: 16 1.2.3.3 Phân biệt tập sáng tạo tập luyện tập: 16 1.2.4 Các giai đoạn trình sáng tạo: 17 1.2.5 Các dấu hiệu nhận biết tập sáng tạo: 17 Kết luận chương 1: 19 Chƣơng HỆ THỐNG BÀI TẬP BỒI DƢỠNG NĂNG LỰC SÁNG TẠO TRONG DẠY HỌC PHẦN NHIỆT HỌC LỚP 10 2.1 Mục tiêu bồi dưỡng lực sáng tạo dạy học phần nhiệt học lớp 10: 20 2.2 Cấu trúc phần nhiệt học lớp 10 THPT: 21 2.3 Tóm tắt phần nhiệt học 10: 22 2.3.1 Cấu tạo chất: 22 2.3.2 Các trình biến đổi trạng thái khí lí tưởng: 23 2.3.3 Nội năng: 25 2.3.4 Động nhiệt: 26 2.3.5 Chất rắn kết tinh chất rắn vơ định hình: 27 2.3.6 Biến dạng vật rắn dãn nở nhiệt vật rắn: 27 2.3.6.1 Biến dạng vật rắn: 27 2.3.6.2 Sự nở nhiệt vật rắn: 27 2.3.7 Hiện tượng căng bề mặt chất lỏng: 28 2.3.7.1 Hiện tượng dính ướt tượng khơng dính ướt: 28 2.3.7.2 Hiện tượng mao dẫn: 28 v 2.3.8 Sự chuyển thể: 29 2.3.9 Độ ẩm khơng khí: 30 2.4 Xây dựng hệ thống tập phát triển lực sáng tạo phần nhiệt học lớp 10: 30 2.4.1 Bài tập định tính: 31 2.4.2 Bài tập có hình thức tương tự nội dung biến đổi: 34 2.4.3 Bài tập thí nghiệm vật lí: 41 2.4.4 Bài tập đồ thị: 44 2.4.5 Thiết kế tập nghịch lý ngụy biện: 50 2.5 Sử dụng hệ thống tập phát triển lực sáng tạo vào dạy học phần nhiệt học lớp 10 THPT: 51 2.5.1 Giáo án BTST dùng luyện giải tập vật lí: 51 2.5.2 Giáo án BTST dùng ôn tập, tổng kết chương: 63 2.5.3 Giáo án BTST dùng kiểm tra đánh giá: 73 Kết luận chương 2: 74 Chƣơng THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1 Mục đích: 75 3.2 Đối tượng phương pháp: 75 3.2.1 Đối tượng thời gian: 75 3.2.2 Phương pháp: 75 3.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm: 76 3.4 Kết thực nghiệm: 77 3.4.1 Kết định tính: 77 3.4.2 Kết định lượng: 77 Kết luận chương 3: 86 Kết luận kiến nghị: 87 Tài liệu tham khảo: 89 Phụ lục 1: PL1 Phụ lục 2: PL5 Phụ lục 3: PL17 vi Phụ lục 4: PL20 Phụ lục 5: PL23 vii MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Đất nước ta xây dựng cơng cách mạng cơng nghiệp hóa, đại hóa Trước yêu cầu đổi toàn diện tất lĩnh vực nhu cầu xã hội đà phát triển cần phải có người lao động có khả tự lực, tự chiếm lĩnh tri thức Chính nhiệm vụ hàng đầu giáo dục đào tạo phải đổi để đào tạo người có đầy đủ lực nhằm đáp ứng yêu cầu mà xã hội đặt Đó nhiệm vụ thách thức Từ thực tiễn mà giáo dục đưa nhiều phương pháp dạy học khác nhằm phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo HS giúp cho học sinh tự lực thu nhận kiến thức có hiệu GV thông qua việc dạy kiến thức để dạy HS kĩ năng, cách tiếp cận, cách tự tìm hiểu kiến thức từ HS tự chiếm lĩnh tri thức khoa học, đồng thời bồi dưỡng cho họ khả thực hành, lòng say mê học tập ý chí vươn lên Chắc chắn vận dụng phương pháp dạy học tích cực cách hợp lí vào giảng dạy đạt kết theo mục tiêu đổi Tuy nhiên phương pháp áp dụng hạn chế với nhiều lí khách quan chủ quan Mặt khác giáo dục phổ thơng nước ta cịn tồn đọng số vấn đề như: Lối truyền thụ chiều cịn trì cấp học, bậc học Vì nhiệm vụ giáo dục ta phải đổi phương pháp dạy học theo hướng tiếp cận lực, tức GV người đứng tổ chức điều khiển hoạt động dạy học HS chủ thể, trung tâm trình dạy học Xuất phát từ sở lý luận thực tiễn nói trên, chúng tơi lựa chọn đề tài nghiên cứu : “Dạy học tập Nhiệt Học lớp 10 trung học phổ thông theo định hướng phát triển lực sáng tạo cho học sinh” MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Dựa sở lý luận thực tiễn xây dựng sử dụng hệ thống tập phần nhiệt học lớp 10 nhằm phát triển lực sáng tạo cho học sinh trung học phổ thông -1- Bài (1 điểm) Một xi lanh có chứa 40g khí hêli biến đổi trạng thái đến Cho: V1 = 40 lít; p1 = 5atm; V2 = 10 lít; p2 = 15atm, R = 0,082atm.l/mol Hãy tìm nhiệt độ cao mà khí đạt trình biến đổi p (2) p1 p2 (1) O V2 V1 V Lời giải tóm tắt Ta có trình đến 2: p = Av + b: Thay giá trị (p1, V1) (p2, V2) vào (1) ta được: = 40a + b (1) 10 = 10a + b (2) Giải phương trình (1) (2) ta được: a =  ; b =  55 V 55 p=    3 V 55V Pv =  (3)  3 Mặt khác: Pv = 40 m RT = 10RT (4) RT = μ Từ (4) suy ra: T =  V 55V  30 R 30 R Xét hàm T = f(V), f ' (V )  (5)  2V 55  30 R 30 R Ta có: T = Tmax f’(V) =  f ' (V )   2V 55 55   V  lít 30 R 30 R 55 55 ) 55.( ) 2  307,40 K T Max  30.0,082 30.0,082 ( PL16 PHỤ LỤC BÀI KIỂM TRA SỐ Mơn: Vật lí 10 Thời gian: 15 phút Nội dung kiểm tra: Định luật Bôi lơ – Mariot I Trắc nghiệm (6 điểm) Câu Nhìn vào đồ thị tọa độ (POV) Cho biết tỉ số T2 T1 A 1,5 B C D Câu Chọn câu công thức định luật Bôi lơ – Mariot A p1V2  p2V1 B p  số V C pV  số D V  số p Câu 3: Chọn câu đường đẳng tích tọa độ (p,T) đường A Đi qua góc tọa độ B Hypebol C Parabol D Vng góc với OP Câu Trong q trình đẳng nhiệt lượng khí xác định chứa xilanh tích 10 lít áp suất 105pa Dùng tay ấn pit tong xuống làm cho áp suất tăng lên 1,25.105pa, thể tích chất khí A.V2 = lít B V2 = lít C V2 = lít PL17 D V2 = 10 lít Câu Trong q trình đẳng nhiệt lượng khí xác định chứa xilanh tích 100cm3 áp suất 105pa Dùng tay ấn pit tong xuống làm cho thể tích chất khí giảm xuống cịn 50cm3, áp suất chất khí A 105 Pa B 3.105 Pa C 105 Pa D 5.105 Pa Câu Chọn câu nói định luật Bôi lơ – Mariot V V 0 T A V V B T C T D T II Tự luận (4 điểm) Bài tập: Một ống nghiệm nhỏ có tiết diện đều, đặt nằm ngang Trong ống có cột thủy ngân dài d = 14cm cột khơng khí dài l0 = 16cm cuối ống Đầu ống để hở, chất khí bên ống có nhiệt độ khơng đổi Hỏi chiều dài cột khí trường hợp sau ? - Trường hợp 1: Ống đặt thẳng đứng miệng lên - Trường hợp 2: Ống đặt thẳng đứng miệng xuống ĐÁP ÁN I Trắc nghiệm (6 điểm) Câu Đáp án C C B A D C II Tự luận (4 điểm) Khi ống nằm ngang cột khơng khí ống tích V0, áp suất p0 (0,25 điểm) Trƣờng hợp 1: Khi ống đặt thẳng đứng, miệng lên trên, cột khơng khí ống tích V1, áp suất P1 PL18 (0,25 điểm) Ta có: P1V1  P0V0  l1  (0,5 điểm) P0l0 760.16   13,5mm P1 900 (1,0 điểm) Trƣờng hợp 2: Khi ống đặt thẳng đứng, miệng xuống dưới, cột không khí ống tích V2, áp suất p2 (0,25 điểm) Ta có:  l2  P2V2  P0V0 (0,25 điểm) P0l0 760.16   19,6mm P2 620 (1,0 điểm) PL19 PHỤ LỤC BÀI KIỂM TRA SỐ Mơn: Vật lí 10 Thời gian: 15 phút Nội dung kiểm tra: Sự nở nhiệt vật rắn I Trắc nghiệm (6 điểm) Câu Chọn câu sai, người ta thường chế tạo vật dụng nấu ăn như: nồi, nêu, chảo… vật liệu nhơm A Nhơm có hệ số nở dài lớn B Nhơm dẫn điện tốt C Nhơm có nhiệt độ nóng chảy cao D Nhôm dẫn nhiệt tốt Câu Chọn câu sai nói nở dài kim loại A Độ nở dài tăng nhiệt độ tăng B Độ nở dài giảm nhiệt độ giảm C Hệ số nở dài phụ thuộc vào chất liệu vật rắn D Hệ số nở dài không phụ thuộc vào chất liệu vật rắn Câu Chọn câu sai, dụng cụ ứng dụng nở dài vật rắn A Rơ le nhiệt B Nhiệt kế kim loại C Ampe kế nhiệt D Đồng hồ bấm giây Câu Một ray làm thép có chiều dài ban đầu 1m nằm đường ray tàu hỏa Vào sáng sớm có nhiệt độ 200C, đến trưa nhiệt độ trời tăng lên 400C, cho thép = 11.10-6 K-1 , lúc độ dài ray tăng lên đoạn A.2,4 mm B 3,2 mm C 0,22 mm D 4,2mm PL20 Câu Một ống nghiệm có hệ số nở dài 9.10-6K-1 có chứa 50 cm3 thủy ngân nhiệt độ t0, thủy ngân có hệ số nở khối 18.10-5K-1 Khi nhiệt độ thủy ngân tăng thêm 200C thể tích thủy ngân A Giảm 0,15 cm3 B Tăng 0,15 cm3 C Tăng 1,5 cm3 D Giảm 1,5 cm3 Câu Một vành bánh xe sắt có đường bán kính 40cm nhiệt độ t0, Cho   13.106 K 1 Để đường kính vành bánh xe tăng lên 41cm nhiệt độ vành bánh xe phải tăng thêm lượng nhiệt độ A 6890C B 7120C C 9610C D 8320C II Tự luận (4 điểm) Bài tập Một miếng sắt mỏng, phẳng có diện tích 2m2 nhiệt độ t0, cho   12.106 K 1 Hỏi diện tích miếng sắt tăng lên ta tăng nhiệt độ miếng sắt thêm 4000C ? ĐÁP ÁN I Trắc nghiệm (6 điểm) Câu Đáp án C B C D B A II Tự luận (4 điểm) Gọi a chiều dài miếng sắt 00C: a  2m Gọi b0 chiều rộng miếng sắt 00C: b0  1m - Chiều dài miếng sắt 400 C là: a  a0 (1  t )  2(1  12.106.400)  2,0096m - Chiều rộng miếng sắt 400 C là: PL21 (1,5 điểm) b  b0 (1   t )  1(1  12.106.400)  1,0048m (1,5 điểm) - Diện tích miếng sắt tăng nhiệt độ thêm 400 C là: S = a.b = 2,0096.1,0048 = 2,0192m2 PL22 (1,0 điểm) PHỤ LỤC BÀI KIỂM TRA PL23 PL24 PL25 PL26 PL27 PL28 PL29 PL30 ... CHỨC DẠY HỌC BÀI TẬP VẬT LÍ THEO HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH 1.1 Năng lực phát triển lực sáng tạo cho học sinh dạy học Vật lí 1.1.1 Phát triển lực sáng tạo cho học sinh dạy học. .. hướng phát triển lực sáng tạo cho học sinh -3- * Về ứng dụng - Xây dựng hệ thống gồm 31 tập phần Nhiệt Học Vật lý 10 trung học phổ thông theo định hướng phát triển lực sáng tạo cho học sinh; - Xây... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH …………… LÊ VĨNH HẢO DẠY HỌC BÀI TẬP NHIỆT HỌC LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO ĐỊNH HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC SÁNG TẠO CHO HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO