a. Vai trò của mô hình trong DH Vật lí
Trong nghiên cứu khoa học Vật lí, mô hình và PP mô hình có chức năng nhận thức, nó giúp ta phát hiện ra những đặc tính mới, hiện tượng mới, quy luật mới. Nếu xem xét quá trình học tập của HS là một quá trình hoạt động nhận thức thì mô hình cũng có chức năng như trong nghiên cứu khoa học Vật lí. Ngoài ra, trong DH, nhiều khi HS không có đủ khả năng xây dựng mô hình thay thế vật gốc trong nghiên cứu nhưng HS có thể sử dụng mô hình với mục đích sư phạm như một phương tiện trực quan nhằm làm cho HS hiểu rõ một vấn đề nào đó.
Chẳng hạn như trong nghiên cứu khoa học, những mô hình vật chất có vai trò rất hạn chế vì nó ít mang lại những thông tin mới khi thao tác trên mô hình. Nhưng trong DH, nhiều mô hình có tác dụng quan trọng làm cho HS hiểu được những các không quan sát trực tiếp được như mô hình cấu tạo bên trong động cơ nổ, mô hình chuyển động của các electron trong nguyên tử,...
Mặt khác, đối với mô hình lí tưởng, tuy rất có tác dụng trong hoạt động nhận thức nhưng nhiều khi đòi hỏi ở HS một trình độ tư duy, trừu tượng cao, một sơ sở thực nghiệm phong phú và kinh nghiệm bản thân dồi dào mới có thể xây dựng được mô hình.
Chính vì vậy, trong dạy học ở trường THPT, trong khuôn khổ bài học không cho phép chúng ta tổ chức quá trình học tập sao cho HS hoàn toàn tự lực “khám phá lại” các định luật Vật lí, xây dựng các mô hình, nhưng cũng hoàn toàn đủ để cho họ được “trải qua” những giai đoạn của sự phát minh khoa học, hiểu được ý nghĩa của các sự kiện xuất phát, vai trò của các mô hình, tầm quan trọng của sự kiểm tra bằng thực nghiệm những hệ quả lí thuyết. Nói cách khác, trong DH Vật lí ở trường
THPT, ta có ít điều kiện áp dụng đầy đủ các giai đoạn của PP mô hình để giải quyết một vấn đề nhận thức. Tùy theo hoàn cảnh cụ thể về trình độ HS, nội dung vấn đề, phương tiện thí nghiệm mà định ra mức độ tham gia của HS một cách hợp lí vào các giai đoạn của PP mô hình.
b. C c mức độ sử dụng PP mô hình trong DH Vật lí
Mức độ 1 GV trình bày các sự kiện thực tế mà HS không thể giải thích được
bằng kiến thức cũ của họ, sau đó đưa ra mô hình mà các nhà KH đã xây dựng vận dụng mô hình để giải thích các sự kiện trên. HS có phần thụ động tiếp thu thông tin về các mô hình, chỉ cần họ biết phân biệt mô hình với thực tế và làm quen với cách sử dụng mô hình để giải thích thực tế.
Ví dụ: Sau khi nêu một số hiện tượng nhiễm điện, GV giới thiệu một số điểm sơ bộ về mô hình cấu tạo nguyên tử và sử dụng mô hình đó để giải thích hiện tượng nhiễm điện và dẫn điện.
Mức độ 2 HS sử dụng mô hình mà GV đã đưa ra để giải thích một số hiện
tượng đơn giản tương tự với hiện tượng ban đầu đã biết.
Ví dụ: Sau khi đã biết hai loại điện tích dương và âm, sự tương tác giữa chúng, GV có thể hướng dẫn HS vận dụng để giải thích vì sao hai lá của điện nghiệm lại xòe ra khi tích điện cho điện nghiệm hoặc hiện tượng nhiễm điện bằng hưởng ứng, bản chất của dòng điện…
Mức độ 3 Học sinh sử dụng mô hình mà giáo viên đã đưa ra để dự đoán hiện
tượng mới.
Ví dụ: Sau khi GV giới thiệu mô hình vecto quay để tổng hợp các dao động điều hòa GV hướng dẫn HS sử dụng mô hình này để tìm dao động tổng hợp của các hiệu điện thế xoay chiều trong mạch điện RLC có điện trở, cuộn cảm và tụ điện. Kết quả ta thu được một dao động điện tổng hợp cũng là một dao động điều hòa mà ta tính được các đặc trưng của nó dựa trên mô hình. Có thể kiểm tra kết quả dự đoán này trên dao động điện tử.
Mức độ 4 HS dưới sự hướng dẫn của GV tham gia vào cả 4 giai đoạn của
PP mô hình, do đó nắm vững tính năng của mô hình và sử dụng được mô hình để giải quyết nhiệm vụ nhận thức.
Mức độ 5 HS tự lực xây dựng mô hình để giải quyết nhiệm vụ nhận thức
của mình.
Ví dụ: HS tự lực xây dựng mô hình đồ thị biểu diễn sự biến thiên của lực đàn hồi theo độ giản F = - kx.
3.4. PP ơ ự ro d ọc
3.4.1. Định nghĩa phương pháp tương tự
Phương pháp tương tự là PPNT khoa học với việc sử dụng sự tương tự và phép suy luận tương tự nhằm thu nhận tri thức mới.
Suy luận tương tự là một phương pháp suy luận logic từ sự giống nhau về các dấu hiệu xác định của hai hoặc nhiều đối tượng. Suy ra sự giống nhau về các dấu hiệu khác của chúng.
Suy luận tương tự có thể diễn tả như sau: Đối tượng A (a1, a2, a3,…, an, an+1)
Đối tượng B (a1, a2, a3,…, an)
Nếu đã biết A có các dấu hiệu a1, a2, a3,…, an, an+1 và B có các dấu hiệu a1, a2, a3,…, an thì có thể suy luận rằng: Đối tượng B cũng có thể có dấu hiệu an+1 .
3.4.2. Các giai đoạn của PP tương tự
PP tương tự là PPNT khoa học với việc sử dụng sự tương tự và phép suy luận tương tự nhằm thu nhận tri thức mới.
Các giai đoạn của PP tương tự: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Giai đoạn 1: Tập hợp các dấu hiệu về đối tượng cần nghiên cứu và các dấu hiệu về đối tượng đã có những hiểu biết phong phú định đem đối chiếu.
- Giai đoạn 2: Tiến hành phân tích những dấu hiệu giống nhau và khác nh au giữa chúng. Kiểm tra xem các dấu hiệu giống nhau có đồng thời là các dấu hiệu bản chất của các đối tượng này hay không.
- Giai đoạn 3: Truyền các dấu hiệu của đối tượng đã biết cho đối tượng cần nghiên cứu bằng suy luận tương tự.
- Giai đoạn 4: Kiểm tra tính đúng đắn của các kết luận rút ra (hoặc các hệ quả của chúng) có tính chất giả thuyết đó ở chính đối tượng cần nghiên cứu. Nếu các kết luận rút ra không đúng đối với đối tượng cần nghiên cứu thì phải trở lại giai đoạn 1 (lựa chọn đối tượng khác để đem so sánh).
Đặc biệt, thực nghiệm có vai trò quan trọng trong PP tương tự. Nhờ nó, ta phát hiện được sự tồn tại các dấu hiệu giống nhau của các đối tượng, làm cơ sở cho việc lựa chọn đem so sánh và cũng nhờ nó, kiểm tra được tính đúng đắn của những kết luận rút ra được bằng suy luận tương tự.
3.4.4. PP tương tự trong nghiên cứu Vật
PP tương tự có giá trị to lớn trong nhận thức khoa học cũng như trong thực tiễn của con người.
Theo Makho: “Sự t ng tự là một sự dẫn đ ờng cho sự nghiên cứu”, việc sử dụng PP tương tự cho phép xây dựng các mô hình, các lí thuyết mới, đề xuất những tư tưởng mới. Ví dụ như:
- Quang hình học được xây dựng dựa trên cơ sở sự tương tự giữa tia sáng và một chùm hạt.
- Quang học sóng được xây dựng trên cơ sở sự tương tự giữa sóng ánh sáng và sóng trên mặt nước, sóng trong một môi trường đàn hồi,..
Một ví dụ điển hình của việc sử dụng PP tương tự là việc xây dựng cơ học lượng tử. Người ta đã xây dựng cơ học sóng (một hình thức của cơ học lượng tử)
xuất phát từ sự tương tự cơ – quang, sự tương tự giữa quang hình và cơ học cổ điển (Ví dụ: Sự tương tự giữa nguyên lí Fecma trong quang hình với nguyên lí tác dụng tối thiểu trong cơ học).
Quá trình so sánh tương tự của các đối tượng, ngay cả khi so sánh các đặc điểm bên ngoài không những giúp làm sáng tỏ các hiện tượng ở nhiều lĩnh vực khác nhau, phát hiện được cái cụ thể, cái riêng, mà còn giúp làm bộc lộ những đặc điểm bản chất chung của một chuỗi các đối tượng, thâu tóm các mối quan hệ giữa chúng, tạo thành các lớp đối tượng kể từ đó, khái quát hóa thành nguyên lí. Các mối quan hệ, định luật càng có tầm khái quát thì càng phải sử dụng đến PP tương tự.
3.4.5. Phương pháp tương tự trong DH Vật
Quá trình hướng dẫn HS giải quyết các vấn đề học tập phỏng theo những cách mà các nhà khoa học đã sử dụng đòi hỏi HS phải làm quen với PP tương tự.
Trong quá trình HS sử dụng PP tương tự để giải quyết vấn đề học tập, HS được rèn luyện một loạt các thao tác tư duy, được phát triển niềm tin và mối liên hệ có tính khái quát, có tính quy luật của các sự vật, hiện tượng phong phú.
Sử dụng phương pháp tương tự góp phần nâng cao hiệu quả của giờ học, thể hiện trước hết ở tính sâu sắc, tính hệ thống của các kiến thức vì nó giúp học sinh liên kết cái chưa biết với cái đã biết, phát hiện những mối liên hệ giữa các hệ thống khác nhau ở các phần khác nhau của Vật lí cũng như những dấu hiệu giống nhau và khác nhau giữa chúng.
Điều kiện DH ở trường phổ thông nhiều khi chỉ cho phép đề cập sâu một đối tượng rồi sử dụng suy luận tương tự rút ra các kết luận cho đối tượng khác tương tự với nó. Chính vì vậy, sự tương tự và PP tương tự là đối tượng của DH Vật lí ở trường phổ thông.
CHƯƠNG 4
THIẾT KẾ MỘT SỐ BÀI HỌC TRONG CHƯƠNG 6 CHẤT KH , T 10 NÂNG CAO
4.1. Đ i c ơ về c ơ
4.1.1. M c tiêu của chương
Hiểu được sơ bộ cấu trúc phân tử của chất khí.
Nắm được ba định luật Bôilơ–Mariôt, Saclơ, Gay-Luyxăc về chất khí, phương trình Menđêlêep-Clapêrôn và biết vận dụng.
Có khái niệm về khí lí tưởng, về nhiệt độ tuyệt đối.
4.1.2. Sơ đồ cấu trúc nội dung của chương
Chuyển động nhiệt
Thuyết động học phân tử cấu tạo chất
ĐL Bôilơ–Mariôt ĐL Saclơ ĐL Gay-Luyxăc
Phương trình trạng thái khí lí tưởng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ons
PV
c t
T
Phương trình Menđêlêep - Clapêrôn
m
PV vRT RT
4.2. T iế kế ộ số b i ro c ơ
Bài 45 ĐỊNH U T BÔI- Ơ - MA-RI-ỐT I. MỤC TIÊU
1. Kiế ức
- Hiểu định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt và vẽ được đường biểu diễn sự phụ thuộc của áp suất theo nhiệt độ trên đồ thị.
2. Kĩ ă
- Quan sát và theo dõi TN, từ đó rút ra định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt.
- Vận dụng được định luật để giải thích các hiện tượng thực tế và giải các bài toán liên quan.
- Vẽ được đồ thị đường đẳng nhiệt trên các hệ trục tọa độ khác nhau.
3. T ái độ
- Có thái độ khách quan khi theo dõi TN. - Sôi nổi, hào hứng trong giờ học.
- Liên hệ kiến thức Vật lí với thực tiễn cuộc sống, tích cực tìm hiểu, sáng tạo.
II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên:
- Chuẩn bị bộ TN Bôi-lơ – Ma-ri-ốt. - Đồ thị đẳng nhiệt.
- Một ống tiêm dùng trong y tế (chưa được sử dụng). - Một quả bóng đã bơm hơi.
- Phiếu học tập.
PHIẾU HỌC T P.
Câu 1: Trong các đại lượng nào sau đây, đại lượng nào không phải là thông
số trạng thái của một lượng khí?
A. Thể tích. B. Khối lượng. C. Nhiệt độ tuyệt đối. D. Áp suất.
Câu 2: Hãy chọn câu đúng:
Khi nén khí đẳng nhiệt, thì số phân tử trong đơn vị thể tích A. tăng, tỉ lệ thuận với áp suất.
B. không đổi. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
C. giảm, tỉ lệ nghịch với áp suất. D. tăng tỉ lệ với bình phương áp suất.
Câu 3: Khí được nén đẳng nhiệt từ thể tích 6 lít đến 4 lít, áp suất khí tăng
thêm 0,75 atm. Áp suất ban đầu của khí là giá trị nào sau đây? A. 105Pa. B. 2.105Pa. C. 0,5.105Pa. D. Một kết quả khác.
Câu 4: Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 10 lít đến thể tích 4 lít thì áp suất của
lượng khí sau khi nén sẽ:
A. tăng 2,5 lần. B. giảm 2,5 lần. C. tăng 0,4 lần. D. giảm 0,4 lần.
2. Học si
- Mô tả thí nghiệm.
- Hoàn thành phiếu học tập.
III. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH XÂY DỰNG KIẾN THỨC
Nếu giữ nguyên nhiệt độ mà thay đổi áp suất tác dụng lên một lượng khí, thì thể tích của lượng khí ấy biến đổi thế nào?
Thí nghiệm
Kết luận: p1V1 = p2V2 = p3V3
ĐL Bôilơ – Mariốt: Ở nhiệt độ không đổi, tích của p suất p và thể tích V của một
l ng khí x c định là một hằng số
pV = hằng số
Bài tập vận dụng
VD: Ta dùng tay bóp quả bóng đã bơm hơi, ta càng muốn siết chặt thì lại càng khó.
TNKT: Dùng tay bịt một đầu ống
tiêm, ta sẽ rất khó để dịch chuyển pittong bên trong ống tiêm.
Hệ q ả: Với một lượng khí
xác định, V không đổi thì áp suất cũng không đổi
Những cơ hội đ s d ng th nghiệm i u di n.
- Cơ hội 1: Hình thành kiến thức về phương pháp nhận thức khoa học. - Cơ hội 2: Kích thích hứng thú học tập của HS.
- Cơ hội 3: Phát huy tính tích cực và sáng tạo của HS.
I . TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY - HỌC
Hoạt động 1: Ki m tra ài cũ, chuẩn ị điều kiện xuất phát, đề xuất vấn đề
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Chú ý, lắng nghe, trả lời. - Kiểm tra bài cũ:
� Nêu các tính chất của chất khí? � Số Avogadro, mol là gì?
� Phát biểu nội dung thuyết động học phân tử? (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Đặt vấn đề: Có 1 ống xilanh (ống tiêm)
Trường hợp 1: Kéo pittong ra. Sau đó đẩy pittong vào
Trường hợp 2: Kéo pittong ra. Sau đó đẩy pittong vào, nhưng dùng tay còn lại bịt đầu dưới của xilanh.
Việc đẩy pittong vào ở hai trường hợp trên có thực hiện được không? Tại sao lại như vậy, để trả lời câu hỏi này chúng ta nghiên cứu bài học hôm nay.
Hoạt động 2: Tiến hành th nghiệm
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Chú ý, lắng nghe. Khi một lượng khí xác định chuyển từ trạng thái này sang trạng thái kia thì cả 3 thông số trạng thái đều thay đổi. Để đơn giản, người ta đã giữ nguyên một thông số trạng thái và xét mối liên hệ giữa hai thông số còn lại. Ở bài học hôm nay chúng ta xét trường hợp giữ nhiệt độ không đổi. Vậy mối quan hệ giữa áp suất và thể tích khi nhiệt độ không đổi như thế nào chúng ta khảo sát thí
Cần có một lượng khí xác định, thay đổi thể tích của khí và đo áp suất tương ứng.
Áp kế, thước đo thể tích khí
Quan sát, theo dõi, đọc và ghi số liệu V tăng thì p giảm và ngược lại HS: Tính toán p1V1 = (cm3 Pa) p2V2 = p3V3 = Các tích đó gần bằng nhau.
Do lượng khí bị thoát ra hay có thể do mắt đọc không chính xác
nghiệm sau.
� Trước khi tiến hành thí nghiệm em nào có thể đề xuất phương án thí nghiệm khảo sát p,V khi T không đổi?
� Để cần đo áp suất và thể tích khí ta cần có những dụng cụ gì?
Tiến hành thí nghiệm:
Yêu cầu học sinh quan sát và đọc số liệu ghi vào bảng.
� Em nhận thấy giữa p, V có mối quan hệ như thế nào?
� So sánh tích p1V1; p2V2; p3V3?
� Tại sao ở đây lại có sự sai lệch giữa các tích p và V?
Do điều kiện thiết bị và các yếu tố bên ngoài tác động nên có sự xót về số liệu. Nhưng sai số tỉ đối < 5% thì ta tạm thời chấp nhận tích số p,V bằng nhau
p1 V1 = p2 V2 = p3V3
Vậy thì p tỉ lệ nghịch với V hay p.V= const