Ứng dụng phương pháp mô hình trong giảng dạy chương Thuyết động học phân tử và chất khí lý tưởng vật lý phổ thông

Quan điểm về phơng pháp nhận thức trong xây dựng chơng trình vật lý phổ thông

Xem xét sự cách biệt giữa kết luận có đợc nhờ suy luận lý thuyết (mô hình hệ quả lôgic) với kết luận có đợc từ các dữ liệu thực nghiệm (mô hình xác nhận) để quy nạp chấp nhận kết quả tìm đợc khi có sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, hoặc để xét lại, bổ sung sửa đổi đối với thực nghiệm hoặc đối với sự xây dựng và vận hành mô hình xuất phát từ khi thấy cha có sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, nhằm tiếp tục tìm tòi, xây dựng cái cần tìm. Tóm lại, cần thiết phải nghiên cứu việc sử dụng thực nghiệm trong quá trình dạy học vật lý, sao cho phù hợp với khoa học luận hiện đại của vật lý: coi trọng vai trò của thực nghiệm trong tiến trình xây dựng tri thức theo quan điểm mô hình hoá, đảm bảo mối liên hệ biện chứng giữa hành động lý thuyết và hành động thực nghiệm, giữa suy diễn và quy nạp trong quá trình xây dựng tri thức khoa học.

Vị trí, mục tiêu của chơng “Thuyết động học phân tử và chất khí lý t- ởng“

Khi học sinh nhận thức kiến thức theo phơng pháp thực nghiệm, một loạt các thao tác t duy lôgic và thực hành đợc luyện tập, khả năng phân tích, so sánh đối chiếu, tổng hợp, trừu tợng hoá, khái quát hoá, cụ thể hoá..đợc bộc lộ; óc quan sát, trí xét đoán cũng nh ký năng kỹ xảo thực hành thí nghiệm đợc rèn luyện. - Các khái niệm: mô hình vật lý, lợng chất, nguyên tử gam, phân tử gam, số Avôgađrô, khí lý tởng, khí thực, độ không tuyệt đối và nhiệt độ tuyệt đối, phơng trình trạng thái của khí lý tởng, nhiệt độ.

Nội dung, cấu trúc của chơng “Thuyết động học phân tử và chất khí lý t- ởng“

Theo chúng tôi, với cách sắp xếp cấu trúc nội dung nh vậy sẽ rất khó khăn khi triển khai dạy học theo quan điểm (phơng pháp) mô hình. b) Nội dung - cấu trúc của chơng theo quan điểm mô hình. Kết hợp mô hình này với mô hình phơng trình cơ bản của thuyết động học phân tử về chất khí lý tởng, bằng suy luận lôgic chúng ta có thể hiểu đợc bản chất của nhiệt độ.

Các loại mô hình sử dụng trong dạy học của chơng 1. Mô hình vật chất

Thí dụ trên đồ thị (p,V) của một lợng khí lý tởng, số đo công do khí sinh ra khi biến đổi thể tích có thể đợc biểu diễn trên chính đồ thị đó bằng số đo diện tích giới hạn bởi đồ thị và 2 trục. Đồ thị thực nghiệm là một mô hình gần đúng trong một phạm vi sai số xác. định với những số liệu quan sát càng chính xác, tinh vi thì mô hình đồ thị càng phản ánh đúng hơn mối quan hệ khách quan. Cùng một mối quan hệ, một quá trình có thể đợc biểu diễn bằng nhiều đồ thị khác nhau. Những đồ thị đó là tơng đơng và có thể suy từ đồ thị này ra đồ thị kia. Thí dụ để biểu diễn mối quan hệ giữa thể tích và áp suất của một lợng khí không. Đồ thị có thể đợc xây dựng dựa trên một định nghĩa chặt chẽ dới dạng toán học hoặc dựa vào các số liệu thực nghiệm. Trờng hợp đợc xây dựng dựa trên một công thức định nghĩa toán học thì nó là một phơng tiện biểu diễn tơng đơng cũng hoàn toàn chính xác nh định nghĩa. Còn nếu đợc xây dựng trên số liệu thực. nghiệm thì có tính chất là mô hình giả thuyết cần phải đợc hoàn thiện dần bằng các số liệu bổ sung đảm bảo tính liên tục của đồ thị. Trong nhiều trờng hợp một đồ thị thực nghiệm có thể đợc biểu diễn bằng một công thức, một phơng trình toán học tơng đơng. Trong trờng hợp ấy, ngời ta có thể phối hợp cả hai để thu đợc thông tin mới. Xây dựng và sử dụng mô hình đồ thị. Chúng ta có thể vận dụng 4 giai đoạn chung của phơng pháp mô hình để xây dựng và sử dụng đồ thị nh một mô hình với những mức độ cao nh mức độ 4 và mức độ 5 ở phần trên. Giai đoạn 1: Lựa chon sự kiện khởi đầu, đề xuất vấn đề nghiên cứu. Đối với mô. hình đồ thị có thể có hai loại sự kiện khởi đầu:. a) Sự kiện thực nghiệm: Đa ra một số hiện tợng vật lý để học sinh phát hiện ra có mối quan hệ giữa các đại lợng vật lý biểu thị tính chất của sự vật, hiện tợng, nhng cha biết rừ và cần thiết phải nghiờn cứu. Tổ chức một số quan sỏt hoặc đo lờng để thu thập thêm số liệu để xây dựng mô hình. Lập một bảng số. b) Sự kiện xuất phát từ lôgic nội dung vấn đề nghiên cứu, cần phải xây dựng mô. Thông thờng những đờng đó là những đờng đơn giản( thẳng, tròn, parabol, hyperbol, hình sin..).Nếu bảng số liệu dữ kiện càng nhiều thì đồ thị càng chính xác. Thí dụ khi nối các điểm biểu diễn mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ của. một lợng khí có thể tích không đổi, ta vẽ đợc đồ thị nh hình 8 dới đây mà ta có thể giải thích đó là một đờng thẳng. Giai đoạn 3: Hệ quả suy từ mô hình. Từ đồ thị trên có thể chọn một giá trị bất kỳ của nhiệt độ và suy ra áp suất tơng ứng. Thí dụ có thể kéo dài đồ thị cho đến khi gặp trục tung OP và suy ra rằng ở 00c lợng khí đã cho có áp suất p0. Giai đoạn 4: Thực hiện thí nghiệm kiểm tra: Các phép đo cho thấy các số liệu dự. đoán đều khớp với thực nghiệm trong phạm vi sai số. Đến đây tính đúng đắn của mô hình đã đợc khẳng định. Sau đó có thể mở rộng phạm vi ứng dụng của mô hình. Sau khi đã khẳng định đồ thị là một đờng thẳng ta có thể diễn tả nó bằng một phơng trình toán học tơng đơng để tiện sử dụng: p=p0+kt. Dự đoán này thực sự là một phát hiện lớn rất quan trọng trong vật lý học. Phơng pháp sử dụng đồ thị nh một mô hình. Phơng pháp sử dụng đồ thị nh một mô hình ở dây thực chất không khác gì phơng pháp đồ thị mà ta vẫn quen dùng. Sự khác nhau chủ yếu ở những khía cạnh mà ta muốn nhấn mạnh. a) Trong phơng phỏp đồ thị ta chỳ ý đến mối quan hệ hàm số đó đợc xỏc lập rừ ràng, chính xác giữa hai đại lợng vật lý. Trong phơng pháp mô hình - đồ thị, chúng tôi nhấn mạnh đến chức năng mô tả sự diễn biến một quá trình bằng đồ thị. b) Muốn khai thác đồ thị nh một mô hình thì ta phải cung cấp đầy đủ thông tin về mô hình để có thể vận hành đợc nó.

Thiết kế một số giáo án sử dụng phơng pháp mô hình Giáo án 1

Phơng pháp sử dụng đồ thị nh một mô hình. Phơng pháp sử dụng đồ thị nh một mô hình ở dây thực chất không khác gì phơng pháp đồ thị mà ta vẫn quen dùng. Sự khác nhau chủ yếu ở những khía cạnh mà ta muốn nhấn mạnh. a) Trong phơng phỏp đồ thị ta chỳ ý đến mối quan hệ hàm số đó đợc xỏc lập rừ ràng, chính xác giữa hai đại lợng vật lý. Trong phơng pháp mô hình - đồ thị, chúng tôi nhấn mạnh đến chức năng mô tả sự diễn biến một quá trình bằng đồ thị. b) Muốn khai thác đồ thị nh một mô hình thì ta phải cung cấp đầy đủ thông tin về mô hình để có thể vận hành đợc nó. + Phần mềm mô hình mô phỏng các trạng thái cấu tạo chất (mô hình truyền nhiệt, dẫn nhiệt, đối lu..), mô hình chuyển động Braonơ.

Bài mới

• Đối tợng và phơng pháp TNSP 1. Đối tợng TNSP
• Xử lý kết quả TNSP

HS: Trong hệ toạ độ P-V, trên đờng song song với trục P (nghĩa là cùng một thể tích của một khối lợng khí), các điểm nằm trên ứng với nhiệt độ cao hơn các điểm nằm dới (xem hình vẽ 11). c) Định luật Bôilơ-Mariôt là định luật gần đúng ( Mở rộng phạm vi mô hình). GV thông báo khi làm thí nghiệm với các áp suất cao thì tích pV của nhiều chất khí có sai lệch. Từ đó cho thấy định luật Bôilơ- Mariốt chỉ là định luật gần đúng. Chỉ có chất khí lý tởng là tuân theo đúng định luật Bôilơ-Mariôt. Đờng biểu diễn tích p.V ứng với khí này là đờng nét đứt trong hình vẽ 12 ở trên. Do đó ngời ta còn. định nghĩa: khí lý tởng là khí tuân theo đúng định luật Bôilơ- Mariôt). - Qua quá trình trực tiếp giảng dạy bằng phơng pháp mô hình ở trên lớp, đồng thời thăm dò sự nắm bắt kiến thức đối với học sinh đối với từng bài học hay từng ý nhỏ trong nội dung kiến thức, chúng tôi nhận thấy cần phải khai thác phơng pháp mô hình đúng lúc, phù hợp với từng nội dung và cần có sự phối hợp đồng thời giữa các phơng pháp khác.