22
2.2.1.Những thuận lợi và khó khăn với học sinh khi học phần “Nhiệt học”
2.2.1.1 Những thận lợi
-Trƣớc khi học phần “ Nhiệt học ” vật l 10, HS đã đƣợc tiếp cận chƣơng “ Nhiệt học ” vật l 8
- Có nhiều thông tin liên quan đến kiến thức đƣợc học từ các kênh nhƣ sách báo, inernet, sách báo.
-HS có kinh nghiệm về nhiệt giãn nở.... từ kinh nghiệm thực tế cuộc sống.
2.2.1.2 Những khó khăn cơ bản
- Những kiến thức thu đƣợc từ bài trƣớc có thể bị lãng quên do thời gian - Các em chƣa đủ khả năng tổng hợp lại các kiến thức cũ để phục vụ cho việc kiến tạo các kiến thức mới.
- HS có thể có những sự hiểu không ch nh xác, có quan niệm sai..
2.2.2. Một số hiểu biết ban đầu và những khó khăn sai lầm hay mắc phải khi học phần “ Nhiệt học ” vật lí 10
Qua kênh thông tin từ giáo viên và học sinh ở các trƣờng trên địa bàn huyện Hải Hậu tôi đã tìm hiểu, phân t ch đánh giá và ghi nhận đƣợc một số hiểu biết ban đầu và những khó khăn sai lầm hay mắc phải của HS khi học phần “ Nhiệt học ” Vật l 10
Tên bài Hiểu biết ban đầu Khó khăn sai lầm hay mắc phải
Định luật Bôi-lơ-Mari ốt - Các em đã biết đƣợc thuyết động học phân tử của chất kh l tƣởng - Định nghĩa áp suất kh l tƣởng. - Các em biết đƣợc - Biết đƣợc một cách định t nh thể t ch giảm thì áp suất tăng và ngƣợc lại nhƣng chƣa quan tâm đến điều kiện nhiệt độ và khối lƣợng kh
23 t nh chất đặc trƣng của chất kh : dễ nén v dụ khi nén quả bóng chứa kh thì quả bóng căng hơn - Biết đƣợc một cách định t nh thể t ch giảm thì áp suất tăng và ngƣợc lại Định luật Sac- lơ Các em biết đƣợc định luật bôi-lơ- Mariốt
+ Nội dung định luật Bôi-lơ-Ma-riốt
+ Biểu thức định luật - HS có một số hiểu biết ban đầu mối liên hệ định t nh giữa nhiệt độ và áp suất cụ thể : nhiệt độ tăng,áp suất tăng và ngƣợc lại
- Có một số kinh nghiệm định t nh giữa T và p nhƣng chƣa biết mối liên hệ định lƣợng giữa p và T, chƣa quan tâm đến khối lƣợng của kh và áp suất của chất kh - Nhầm lẫn giữa T và t Phƣơng trình trạng thái cuả kh l tƣởng - Các em có một số kinh nghiệm nhƣ biết đƣợc chất kh ( trong quả bóng ) nóng lên thì nở ra, căng hơn - Các em biết đƣợc nội dung và biểu thức của 2 định luật Bôi-
- Chƣa biết đƣợc đầy đủ mối liên hệ định t nh giữa cả 3 thông số V, T, p nhƣng chƣa biết đến mối liên hệ định lƣợng của p, V, T
24
lơ-Ma-riôt và định luật Saclơ
2.3. Phân tích mục tiêu dạy học, mạch lôgic kiến thức một số nội dung trong phần “ Nhiệt học ” Vật lí 10THPT
2.3.1.Sơ đ cấu trúc nội dung phần “ Nhiệt học ”
Chƣơng chất kh bao gồm 4 bài chia thành 7 tiết học, l thuyết 4, bài tập 2, kiểm tra 1:
+ Cấu tạo chất.Thuyết động học phân tử chất kh + Qúa trình đẳng nhiệt.Định luật Bôi- lơ -Ma - ri - ốt + Qúa trình đẳng t ch. Định luật Sác lơ
+ Phƣơng trình trạng thái của kh l tƣởng
Trong giới hạn của đề tài, chúng tôi nghiên cứu cụ thể 3 nội dung: Định luật Bôi - lơ - Ma ri ôt, định luật Sac lơ và phƣơng trình trạng thái kh l tƣởng
2.3.2 Các kiến thức kĩ năng cần có sau khi học xong phần “ Nhiệt học ” Vật lí 10 THPT Vật lí 10 THPT
Sau khi học xong phần “ Nhiệt học ” HS cần nắm vững một số nội dung kiến thức và có đƣợc các kĩ năng cơ bản sau:
*Về kiến thức
- Nội dung và biểu thức của các định luật, phƣơng trình trạng thái của kh l tƣởng.
* Về kĩ năng
+ Kĩ năng so sánh phân t ch và tổng hợp kiến thức + Kĩ năng bố tr , tiến hành th nghiệm.
+ Kĩ năng sử l kết quả th nghiệm
+ Kĩ năng vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các bài tập định t nh và định lƣợng.
+ Kĩ năng vận dụng kiến thức đã học vào thực tế * Về thái độ
25
HS phải yêu th ch môn học, th ch khám phá, th ch sáng tạo có t nh độc lập cao.
2.3.3. Phân tích mục tiêu dạy học phần “ Nhiệt học ” Vật lí 10 cơ bản THPT
Tên bài Mục tiêu cần đạt đƣợc
Nhận biết Hiểu Vận dụng Định luật Bôi- lơ-Mari-ốt - Phát biểu đƣợc nội dung định luật Bôi-lơ-Mari- ốt - Viết đƣợc biểu thức định luật - Định nghĩa đƣợc quá trình đẳng nhiệt - Định nghĩa đƣợc đƣờng đẳng nhiệt, vẽ đƣợc đồ thị đẳng nhiệt trong hệ tọa độ (p,V) . - Nguyên nhân gây ra áp suất thành bình. - Hiểu đƣợc mối liên hệ giữa V,p:V tăng thì p giảm và ngƣợc lại trong điều kiện khối lƣợng kh trong đổi và nhiệt độ không đổi - Hiểu đƣợc đƣờng đẳng nhiệt ở ph a trên lớn hơn đƣờng đẳng nhiệt ở dƣới Phát triển: - Kĩ năng so sánh, phân t ch tổng hợp kiến thức để tạo nên kiến thức mới cho bản thân. - Kĩ năng quan sát, tiến hành th nghiệm. - Kĩ năng vận dụng kiến thức vào giải th ch hiện trong SGK cũng nhƣ trong thực tiễn, giải bài tập đơn giản về định luật - Thái độ: t ch cực chủ động, sáng tạo trong viêc chiếm lĩnh kiến thức.
26 Định luật Sác lơ - Định nghĩa đƣợc quá trình đẳng t ch - Phát biểu đƣợc nội dung định luật Sác lơ - Viết đƣợc biểu thức định luật Sác lơ - Định nghĩa đƣợc đƣờng đẳng t ch.Vẽ đƣợc đƣờng đẳng t ch trong hệ tọa độ ( p,T ) - Hiểu đƣợc p tỉ lệ nghịch với T trong điều kiện lƣợng kh có khối lƣợng không đổi và thể t ch không đổi - Hiểu đƣợc trong đồ thị đẳng t ch đƣờng đẳng t ch ph a trên với đƣờng đẳng t ch ph a dƣới Phát triển: - Kĩ năng so sánh, phân t ch tổng hợp kiến thức để tạo nên kiến thức mới cho bản thân. - Kĩ năng quan sát, tiến hành th nghiệm. - Kĩ năng vận dụng kiến thức vào giải th ch hiện trong SGK cũng nhƣ trong thực tiễn, giải bài tập đơn giản về định luật - Thái độ: t ch cực chủ động, sáng tạo trong viêc chiếm lĩnh kiến thức. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng - Định nghĩa đƣợc kh l tƣởng - Lập đƣợc phƣơng trình trạng thái của kh l tƣởng - Viết đƣợc hệ - Hiểu đƣợc cách đổi từ nhiệt độ Xenxiut sang nhiệt độ Ken vin
Phát triển:
- Kĩ năng so sánh, phân t ch tổng hợp kiến thức để tạo nên kiến thức mới cho bản thân. - Kĩ năng quan
27 thức của sự nở đẳng áp của chất khí sát, tiến hành th nghiệm. - Kĩ năng vận dụng kiến thức vào giải th ch hiện trong SGK cũng nhƣ trong thực tiễn, giải bài tập đơn giản về định luật - Thái độ: t ch cực chủ động, sáng tạo trong viêc chiếm lĩnh kiến thức.
2.3.4 Vận dụng lí thuyết kiến tạo để dạy học một số nội dung thuộc phần “ Nhiệt học ” vật lí 10 cơ bản THPT.
Khi nghiên cứu l thuyết kiến tạo nhằm vận dụng thuyết này vào dạy học một số nội dung thuộc phần “ Nhiệt học ” Vật l 10 – THPT thì chúng tôi nhận thấy cần giải quyết một số vấn đề nhƣ sau:
- Trƣớc khi tiến hành soạn giáo án để giảng dạy một nội dung nào đó. Ngƣời giáo viên cần phải biết đƣợc học sinh đã có hiểu biết gì? Có những kiến thức nào liên quan đến nội dung kiến thức cần lĩnh hội? Những hiểu biết ban đầu này tạo thuận lợi hay khó khăn gì cho việc chiếm lĩnh tri thức mới? Để biết đƣợc điều đó một cách cụ thể giáo viên cần:
+ Giáo viên cần biết nội dung chƣơng trình một số môn học thƣờng có kiến thức liên quan tới môn vật l . v dụ nhƣ: môn khoa học tự nhiên ở bậc tiểu học, môn hóa học .v.v, để biết đƣợc các môn đó đã giúp các em có đƣợc những kiến thức ban đầu nhƣ thế nào?
28
+ Riêng đối với môn vật l giáo viên cần tìm hiểu sâu về nội dung kiến thức mà học sinh đã đƣợc học ở lớp trƣớc, ở các bài trƣớc, có liên quan tới kiến thức mà học sinh chuẩn bị lĩnh hội, đó ch nh là những hiểu biết ban đầu mà các em có đƣợc.
+ Ngoài ra cũng cần tìm hiểu thêm những hiểu biết ban đầu do các em có đƣợc từ các kênh khác. v dụ internet, báo, đài, tivi, ... từ quan sát trong tự nhiên và cuộc sống.
- Bên cạnh đó giáo viên cần tìm hiểu những khó khăn, những sai lầm mà học sinh hay mắc phải khi lĩnh hội các kiến thức đó. để làm đƣợc điều này thi giáo viên cần thực hiên một số giải pháp:
+ Trao đổi với các đồng nghiệp đã và đang giảng dạy về nội dung kiến thức đó.
+ Phát hiện ra điều đó từ ch nh học sinh thông qua các phiếu học tập, qua phỏng vấn và qua thực tế xảy ra trong quá trình giảng dạy.
+ Giáo viên đƣa ra sai lầm theo đánh giá chủ quan, trên cơ sở từ kinh nghiệm giảng dạy của bản thân.
Từ những hiểu biết ban đầu, những khó khăn, sai lầm hay gặp phải đối với từng nội dung giảng dạy cụ thể, giáo viên vận dụng một cách linh hoạt các bƣớc trong hoạt động dạy học để sao cho việc vận dụng l thuyết kiến tạo đạt hiệu quả cao nhất.
Cụ thể trong đề tài này ngoài việc tìm hiểu về những hiểu biết ban đầu, những khó khăn, sai lầm hay mắc phải của học sinh, kết hợp với tiến trình dạy học có vận dụng l thuyết kiến tạovới các bƣớc cơ bản sau:
Bư c 1: ìm hi u nh ng ki n th c v uan niệm ban u của h c sinh.
Bư c 2: ạo tình huống c v n
Bư c 3: c inh hu ng ki n th c n c v u t giả thu t Bư c 4: c inh ki m tra giả thu t thảo luận v r t ra k t luận Bư c 5 : S d ng ki n th c m i
29
2.Tiến trình xây dựng kiến thức thứ nhất
QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT. ĐỊNH LUẬT BÔI LƠ MA RI ỐT
I. Mục tiêu
1. Về kiến thức
- Định nghĩa đƣợc trạng thái, quá trình biến đổi trạng thái..
- Định nghĩa đƣợc quá trình đẳng nhiệt, phát biểu đƣợc nội dung định luật Bôi lơ - Mariốt. Viết đƣợc biểu thức định luật Bôi lơ - Mariốt.
- Định nghĩa đƣợc đƣờng đẳng nhiệt. 2. Về kĩ năng
- Tham gia thực hiện th nghiệm mở đầu, thảo luận và giải th ch hiện tƣợng xảy ra trong th nghiệm
- Biết cách xử l số liệu thu đƣợc từ th nghiệm vào việc xác định mối liên hệ giữa p và V trong quá trình đẳng nhiệt
- Vận dụng đƣợc định luật Bôi lơ ma ri ốt dể giải bài tập và giải th ch các hiện tƣợng có liên quan
- Rèn luyện thói quen cẩn thận, khách quan trong nghiên cứu khoa học cũng nhƣ thói quen t ch cực, tự lực trong quá trình xây dựng và chiếm lĩnh kiến mới
II. Chuẩn bị
1. Giáo viên
+ Dụng cụ th nghiệm: Một quả bóng cao su, một số xi lanh không kim tiêm, bộ th nghiệm mô tả ở hình 29.2 SGK
+ Vẽ hình trên giấy khổ lớn khung của bảng kết quả th nghiệm 1
*Giáo viên đặc biệt chú ý tới những hiểu biết ban đầu khó khăn sai lầm hay mắc phải của học sinh.Cụ thể:
- Hiểu biết:
+ Đã biết đƣợc cấu tạo của chất kh , định nghĩa và công thức t nh áp suất chất kh , nguyên nhân gây ra áp suất thành bình.
30
+ Chất kh có t nh chất dễ nén, biết đƣợc mối liên hệ định t nh giữa áp suất và thể t ch: áp suất tăng thì thể t ch giảm và ngƣợc lại.
- Khó khăn:
+ Chƣa tìm đƣợc mối liên hệ định lƣợng giữu p và V, chƣa quan tâm đến thông số nhiệt độ T , khối lƣợng của lƣợng kh .
+ Gặp nhiều khó khăn trong việc bố tr th nghiệm 2. Học sinh
+ Ôn lại nhiệt độ tuyệt đối, áp suất của chất kh lên thành bình
+ Mỗi học sinh một tờ giấy kẻ ô li 15.15cm, một tờ giấy kiểm tra 1 xi lanh y tế đã tháo bỏ kim tiêm.
31 `
Xc
Trong quá trình đẳng nhiệt, mối liên hệ giữa p và V của chất khí có được thể hiện bằng hệ thức toán học nào không?
thức toán học nào không?
Xét thí nghiệm như hình vẽ: -Dự đoán mối liên hệ giữa p và V -Tiến hành thí nghiệm, xử lí số liệu và đối chiếu kết quả thí nghiệm với dự đoán. từ đó rút ra kết luận Kết quả thí nghiệm: 3 3 2 2 1 1.V p .V p .V p =>p.V=hằng số Dự đoán p.V=hằng số
Kết luận: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích
p.V=hằng số
-Trong một quá trình biến đổi trạng thái, các thông số trạng thái p,V,T của một lượng khí xác định đều có thể thay đổi.
-Trong qúa trình biến đổi trạng thái với nhiệt độ không đổi, áp suất của 1 lượng khí tăng thì thể tích giảm và ngược lại.
-Qúa trình biến đổi trạng thái của một lượng khí trong đó nhiệt độ không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt.
32
IV. Tiến trình hoạt động dạy học
Tổ chức, hƣớng dẫn của giáo viên Hoạt động học của học sinh
Kiểm tra bài cũ:
- Nêu các nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất kh ?
- Nguyên nhân gây ra áp suất thành bình. - So sánh các thể rắn, lỏng ,kh ở các mặt sau đây? + Khoảng cách phân tử + Lực tƣơng tác phân tử + Chuyển động phân tử Chia HD ra thành các nhóm ( mỗi bàn thành một nhóm ) + Hƣớng dẫn và yêu cầu HS làm th nghiệm với quả bóng cao su:
- Lấy tay ấn từ từ quả bóng cao su , sau đó ấn mạnh hơn. Nhận xét hình dạng của quả bóng, cảm giác của tay sau khi tiến hành th nghiệm.
- Vậy mối liên hệ giữa các thông số trạng thái? Giải th ch bằng thuyết động học phân tử chất kh .
HS trả lời câu hỏi của GV
Thực hiện th nghiệm ,thảo luận nhóm
HS trả lời:
- Quả bóng cao su bị bẹp xuống và cảm giác quả bóng căng hơn.
- Càng bóp mạnh quả bóng ta thấy tay càng đau hơn.
- Qủa bóng bẹp xuống tức là thể t ch kh giảm,quả bóng căng hơn tức là áp suất tăng
Lực tác dụng của phân tử kh lên thành bình gây ra áp suất của chất khí. Lực này phụ thuộc vào tốc độ chuyển động nhiệt và mật độ phân tử khí . Khi thể t ch quả bóng giảm, mật độ phân tử kh tăng lên, số lần va
33
+ Gợi ý bằng cách yêu cầu HS trả lời câu hỏi sau ( trả lời vào giấy kiểm tra có s n ):
- Lƣợng kh trong quả bóng có thay đổi trong quá trình làm th nghiệm không?
- Việc thao tác th nghiệm bóp từ từ quả bóng nhằm đảm bảo điều kiện gì? Tay ta cảm giác đau chứng tỏ điều gì?
- Nếu khi ấn mà kh trong bóng lại xì thì liệu có chắc chắn là áp suất sẽ tăng ( bóng sẽ căng hơn ) hay không ? - Điều kiện để có để áp suất tăng, thể t ch giảm và ngƣợc lại?
Nhận xét:
Khái quát lại: +Lƣợng kh trong xi lanh không thay đổi trong quá trình thực hiện th nghiệm
+ Việc thực hiện thao tác th nghiệm thật chậm đảm bảo cho nhiệt độ của lƣợng kh trong quả bóng không thay