- Đo đại lượng nào?
2.4.3. Phương trình trạng thái của khí li tưởng
2.4.3.1. Các câu hỏi cơ bản và kết luận tương ứng
Mục tiêu trong quá trình học:
Câu hỏi: Khi một khối lượng khí chuyển trạng thái, trong đó cả 3 thông số áp suất,
thể tích, nhiệt độ đều thay đổi thì mối liện hệ giữa các thông số đó có tuân theo qui luật nào không?
Kết luận: Khi một khối lượng khí chuyển trạng thái mà cả 3 thông số áp suất, thể
tích, nhiệt độ đều thay đổi thì mối liện hệ giữa các thông số đó tuân theo qui luật:
T pV
2.4.3.2. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức " Phương trình trạng thái của khí lí tưởng”
Chất khí biến đổi trạng thái (1) sang trạng thái (2) ( h. vẽ ) - Từ ( 1 ) sang ( 1’ ): Quá trình đẳng nhiệt:
Áp dụng định luật Bôilơ-Mariôt: 1 ' p p = 2 1 V V p’ = 2 1 1 V V p - Từ ( 1’ ) sang ( 2 ): Quá trình đẳng tích: Áp dụng địng luật Saclơ: 2 ' p p = 2 1 T T p’ = 2 1 2 T T p 2 1 1 V V p = 2 1 2 T T p 1 1 1 T V p = 2 2 2 T V p - Định luật Bôilơ-Mariôt: pV = hằng số. - Định luật Saclơ: T p = hằng số. - Định luật Gayluyxăc: T V = hằng số.
- Chất khí có thể chuyển trạng thái trong đó cả 3 thông số pVT đều thay đổi.
Khi một khối lượng khí chuyển trạng thái, trong đó cả 3 thông số áp suất, thể tích, nhiệt độ đều thay đổi thì mối liện hệ giữa các thông số đó có tuân theo qui luật nào không?
Suy luận từ các định luật Bôilơ và Sáclơ hoặc Bôilơ và Gayluyxăc
p1, V1, T1 p2, V2, T2
p’, V2, T1
Phương trình trạng thái của khí lí tưởng: (m = const)
T pV = hằng số hay 1 1 1 T V p = 2 2 2 T V p (1) (2) (2’ )
2.4.3.3. Mục tiêu dạy học
Đề xuất được vấn đề:
Muốn trả lời Được câu hỏi “Khi một khối lượng khí chuyển trạng thái, trong đó cả 3 thông số: áp suất, thể tích, nhiệt độ đều thay đổi thì mối liện hệ giữa các thông số đó có tuân theo qui luật nào không?” Cần suy luận từ: Ba định luật chất khí.
Đề xuất giải pháp cho vấn đề đặt ra:
Để tìm mối liên hệ giữa áp suất, thể tích và nhiệt độ khi chất khí biến đổi trạng từ (1) sang (2) mà cả 3 thông số đó đều thay đổi thì có thể dựa vào định luật Bôilơ- Mariôt và định luật Saclơ hoặc dựa vào định luật Bôilơ-Mariôt và định luật Gayluyxac.
Thực hiện giải pháp:
Quá trình (1) sang (1’) đẳng nhiệt,áp dụng định luật Bôilơ-Mariôt có:
1 ' p p = 2 1 V V
Quá trình (1’) sang (2) đẳng tích, áp dụng định luật Saclơ có:
2 ' p p = 2 1 T T
Từ đó suy ra mối liên hệ giữa 3 thông số nhiệt là:
1 1 1 T V p = 2 2 2 T V p
Nếu từ (1) sang (1’) là quá trình đẳng nhiệt và (1’) sang (2) đẳng áp thì cũng suy ra được: 1 1 1 T V p = 2 2 2 T V p
Thảo luận kết quả của các nhóm trước lớp rút ra được kết luận: Mối quan hệ giữa áp suất, thể tích và nhiệt độ là:
T pV
= hằng số
Mục tiêu đối với kết quả học:
Học sinh viết biểu thức mối quan hệ giữa các thông số trạng thái (viết được phương trình trạng thái của khí lí tưởng).
Học sinh biết vận dụng được phương trình trạng thái của khí lí tưởng vào các bài tập về quá trình biến đổi trạng thái của chất khí.
2.4.3.4. Chuẩn bị của giáo viên và học sinh
- Nội dung kiến thức của bài để dán lên bảng. - Các phiếu học tập
Chuẩn bị của học sinh
Kiến thức đã học về ba định luật chất khí
2.4.4.5. Tổ chức hoạt động dạy học:
Hình thức tổ chức dạy học: Các nhóm chung một nhiệm vụ trên phiếu học tập số 4, có sử dụng cấu trúc STAD.
Ý đồ sư phạm: Học sinh có thể vận dụng các kiến thức đã học ở phần 3 định
luật chất khí để suy luận, tìm phương trình trạng thái của khí lí tưởng. Chúng tôi sẽ tổ chức hoạt động dạy học như sau:
Các nhóm cùng thiết lập phương trình biến đổi trạng thái của 1 lượng khí từ trạng thái 1 ( p1, V1, T1) sang trạng thái 2 (p2, V2, T2) qua trạng thái trung gian 1’ là một trong các đẳng quá trình đã học.
Hình thức tổ chức dạy học: Các nhóm chung một nhiệm vụ, các thành viên trong nhóm chung một nhiệm vụ. Mỗi nhóm gồm 4 học sinh.
A – Thảo luận chung cả lớp, xác định vấn đề nghiên cứu ( 5 phút ) - Khi chất khí chuyển trạng thái mà cả 3 thông số áp suất, thể tích và nhiệt độ đều thay đổi thì các thông số đó có quan hệ với nhau như thể nào?
- Muốn tìm mối liên hệ giữa p, V, T (m = const) trong điều kiện 3 thông số đều thay đổi khi chất khí chuyển trạng thái thì làm thế nào?
B - Hoạt động của các nhóm ( 30 phút )
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
* Chia nhóm học sinh.
* Phân công địa điểm làm việc cho mỗi nhóm: 1,2,3,4,5,6,7,8. Đề nghị mỗi nhóm cử nhóm trưởng và thư kí.
* Phát phiếu học tập số 4 (phụ lục). Các nhóm hoạt động trong 25phút.
* Yêu cầu các nhóm dán kết quả làm việc lên bảng.
* Các nhóm học sinh về nhóm làm việc với phiếu học tập số 4 trên khổ giấy A3, bút dạ trong thời gian 30phút.
* Đề nghị các nhóm chữa bài cho nhau theo cách phân công:
123456781 (Hoạt động trong 10phút).
(GV có thể đánh giá sự nỗ lực của HS khi HS tham gia làm bài và vào việc chữa bài cho nhóm khác).
* Chữa bài cho nhau theo cách phân công.
C – Thảo luận chung cả lớp. Thể chế hoá kiến thức ( 8 phút )
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
* GV thu phiếu học tập, chữa bài, đánh giá kết quả hoạt động của HS bằng cách cho điểm HS dựa trên việc HS đã tham gia chữa bài cho nhóm khác.
* GV trả phiếu học tập, phát phiếu học tập số 5.
* GV dán nội dung phiếu số 5 lên bảng cho học sinh lên bảng chữa trực tiếp.( HS hoạt động trong 5phút ) * GV thu phiếu học tập, chữa bài, đánh giá kết quả hoạt động của HS bằng cách cho điểm HS dựa trên việc HS đã tham gia chữa bài cho nhóm khác.
* GV chính xác hoá kiến thức.
* HS ghi nhận.
* HS làm việc trên phiếu học tập số 5
* HS lên bảng làm việc trên phiếu học tập
* HS lắng nghe và ghi nhận.
Phương trình trạng thái của khí lí tưởng ( m = hằng số ) T pV = hằng số hay 1 1 1 T V p = 2 2 2 T V p D. Tổng kết bài học ( 2 phút )
- GV dán nội dung tổng kết lên bảng, yêu cầu HS ghi nhớ phương trình trạng thái của khí lí tưởng
- GV giao nhiệm vụ về nhà cho HS:
+ Yêu cầu HS làm bài tập: 7,8 (tr.166) SGK. + Yêu cầu HS ôn tập chương V.
Kết luận chương 2
Từ nghiên cứu lí luận về dạy học theo hình thức tổ chức hoạt động nhóm nhằm đáp ứng mục tiêu học sinh tự chủ xây dựng kiến thức và phát triến năng lực sáng tạo cũng như có điều kiện để rèn luyện các kĩ năng thu thập thông tin, xử lí thông tin, truyền đạt thông tin, kỹ năng giao tiếp, kỹ năng xây dựng và duy trì sự tin tưởng lẫn nhau, kỹ năng giải quyết bất đồng. Khi vận dụng quan điểm lí luận trên vào thiết kế các phương án dạy học ở chương "Chất khí” - Vật lí 10, chúng tôi nhận thấy: Để thiết kế được các phương án dạy học đáp ứng mục tiêu đã nêu thì người giáp viên cần thực hiện các công việc sau:
- Phân tích được nội dung kiến thức khoa học trong chương. - Lập sơ đồ cấu trúc nội dung chương.
- Lựa chọn được hình thức tổ chức dạy học phù hợp với nội dung kiến thức và mức độ nhận thức của học sinh.
- Khi thiết kế từng đơn vị kiến thức cần: + Xây dựng đúng nội dung kiến thức cần dạy. + Lập được sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức. + Xác định được mục tiêu dạy học tương ứng.
+ Viết được kịch bản mô tả hoạt động dạy học, ở đó cần chỉ rõ những hoạt động định hướng của giáo viên và những hoạt động học tập của học sinh.
CHƯƠNG3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm
Trên cơ sở các tiến trình đã thiết kế ở chương 2, chúng tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài, cụ thể:
- Đánh giá tính khả thi của việc tố chức hoạt động nhóm trong tiến trình dạy học thông qua việc phân tích diễn biến thực nghiệm. Từ đó, sửa chữa, bổ sung, hoàn thiện tiến trình dạy học đã soạn thảo.
- So sánh, đối chiếu kết quả học tập ở lớp thực nghiệm với lớp đối chứng để sơ bộ đánh giá hiệu quả của việc tổ chức các tình huống học tập và định hướng hoạt động học tập của học sinh đối với việc phát huy tính tích cực, tự chủ của học sinh trong học tập.
3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm
Việc thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại trường THPT Ngô Quyền - Quảng Ninh trên đối tượng học sinh lớp 10
+ Lớp đối chứng là lớp 10B5 có 33 học sinh do giáo viên Nguyễn Văn Dực giảng dạy.
+ Lớp thực nghiệm là lớp 10B2 có 32 học sinh do giáo viên Phạm Thị Vân giảng dạy.
Trình độ học tập môn Vật lí của 2 lớp tương đương nhau. 3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
- Lớp đối chứng dạy học không tổ chức hoạt động nhóm.
- Lớp thực nghiệm dạy học theo hình thức tổ chức hoạt động nhóm đã soạn thảo.
Ở lớp đối chứng, chúng tôi dự giờ ghi chép lại mọi hoạt động của giáo viên và học sinh diễn ra trong tiết học.
Khi dạy lớp thực nghiệm, chúng tôi ghi băng hình toàn bộ tiết học, sau đó phân tích tiết học để rút kinh nghiệm, đánh giá tính khả thi của tiến trình đã soạn thảo, chỉ ra những điều chưa phù hợp của tiến trình soạn thảo, bổ sung, sửa đổi những điều cần thiết.
Cuối đợt thực nghiệm, chúng tôi giao cho học sinh làm bài kiểm tra nhằm sơ bộ đánh giá hiệu quả của việc tổ chức hoạt động nhóm và tiến trình dạy học đã soạn thảo đối với việc nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức và phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh sau khi học xong phần này.
3.4. Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm
3.4.1. Tiêu chí để đánh giá
- Đánh giá tính khả thi của phương án thiết kế: + Căn cứ vào số câu trả lời đúng.
+ Căn cứ vào các đề xuất, dự đoán phương án thí nghiệm. + Căn cứ vào thời gian thực nghiệm tiến trình.
- Đánh giá biểu hiện tích cực của học sinh khi tham gia hoạt động ở nhóm: + Phân công công việc trong nhóm: Các thành viên đều có nhiệm vụ.
+ Cách thức thảo luận nhóm: Các thành viên trong nhóm đều có ý kiến riêng, sau đó cùng thảo luận để thống nhất ý kiến.
+ Kết quả làm việc của nhóm: Đưa ra kết quả cuối cùng. - Đánh giá kết quả học tập của học sinh:
+ Phân tích các tham số đặc trưng.
+ So sánh kết quả từ đồ thị phân bố tần suất và tần suất luỹ tích.
3.4.2.Diễn biến thực nghiệm sư phạm
3.4.2.1. Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí 3.4.2.2. Ba định luật chất khí
Hoạt động 1: Thảo luận chung cả lớp. Xác định vấn đề cần nghiên cứu.
Để làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu, giáo viên hướng dẫn cả lớp thảo luận chung bằng cách trả lời các câu hỏi:
+ Trạng thái của một khối lượng khí được xác định bởi các đại lượng đặc trưng nào?
+ Khi chất khí chuyển trạng thái thì các thông số nhiệt có thay đổi không? + Nếu một trong 3 thông số không thay đổi thì 2 thông số còn lại có quan hệ với nhau như thế nào?
+ Muốn tìm sự liên hệ giữa p và V khi T = const hoặc p và T khi V = const hoặc V và T khi p = const thì làm thế nào?
Học sinh thảo luận và đưa ra các giả thiết: Khi chất khí chuyển trạng thái thì các thông số nhiệt có thay đổi và nếu một trong 3 thông số không thay đổi thì 2 thông số còn lại có thể hoặc bằng nhau hoặc tỉ lệ thuận với nhau hoặc tỉ lệ nghịch với nhau hoặc tuân theo một định luật nào đó.
Giáo viên tiếp tục định hướng học sinh vào vấn đề cần nghiên cứu: Làm thế nào để biết được sự liên hệ giữa 2 thông số còn lại khi một thông số không thay đổi?
Học sinh tiếp tục thảo luận và đưa ra các giả thiết: Dùng thuyết động học phân tử chất khí hoặc làm thí nghiệm.
Hoạt động 2: Giải quyết vấn đề
Chúng tôi dạy học theo hình thức tổ chức hoạt động nhóm sử dụng cấu trúc ghép hình. Chúng tôi chia lớp học 32 học sinh thành 8 nhóm hợp tác, mỗi nhóm gồm 4 thành viên số 1, 2, 3, 4. Sau đó chúng tôi chia nhóm chuyên gia, mỗi nhóm gồm 4 thành viên có cùng số trong nhóm hợp tác.
* Hoạt động của nhóm chuyên gia:
Các nhóm về địa điểm làm việc theo sự phân công của giáo viên, cử nhóm trưởng và thư kí. Sau đó các nhóm nhận phiếu học tập, tham gia thảo luận để trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập trong thời gian 35 phút.
Giáo viên theo dõi quá trình hoạt động của học sinh và thu được kết quả như sau:
- Nhóm 1A, 1B: Học sinh còn gặp khó khăn và mất nhiều thời gian khi trả lời câu hỏi số 5.
- Nhóm 4A, 4B: Học sinh còn lúng túng khi rút ra nhận xét về mối quan hệ của V và T khi p không đổi.
Hết thời gian giáo viên thu phiếu học tập của các nhóm, đánh giá kết quả làm việc của các nhóm thông qua sự tích cực tham gia hoạt động của các thành viên trong nhóm. Giáo viên sửa chữa những sai lầm, thiếu sót trong quá trình suy luận và sử lí kết quả thí nghiệm của học sinh.
*Hoạt động của nhóm hợp tác:
Giáo viên trả lại phiếu học tập cho các nhóm chuyên gia, nhận xét kết quả mà các nhóm đã làm được; cho các nhóm chuyên gia thảo luận để sửa những phần chưa chính xác và bổ sung những phần còn thiếu.
Cuối cùng cho các thành viên trở về nhóm hợp tác của mình và làm việc trên phiếu học tập số 2. Vì mỗi chuyên gia trong nhóm đã tham gia thảo luận để trả lời các câu hỏi và làm thí nghiệm về phần bài được giao nên các chuyên gia trong nhóm lần lượt đưa ra các ý kiến mà mình đã nghiên cứu, các thành viên khác lắng nghe. Sau đó tất cả các thành viên trong nhóm cùng hợp tác thống nhất ý kiến để trả lời các câu hỏi trên phiếu học tập.
*Thảo luận chung cả lớp, thể chế hoá kiến thức:
Giáo viên dán câu hỏi trên phiếu học tập số 2 lên bảng, đề nghị các nhóm hợp tác cử đại diện lên bảng trả lời, kết quả:
- Các nhóm đều trả lời được hết các câu hỏi trên phiếu học tập và đều đưa ra được nội dung cơ bản của kiến thức cần xây dựng.
- Nhóm 1 và nhóm 4 đều trả lời có hai cách để tìm mối liên hệ giữa p và V khi T không đổi; giữa p và T khi V không đổi; giữa V và T khi p không đổi là dùng thuyết động học phân tử chất khí và làm thí nghiệm.
- Các nhóm còn lại trả lời có 1 cách đó là dùng thí nghiệm đo.
Giáo viên nhận xét kết quả làm việc của từng nhóm, sửa chữa những sai lầm mà các nhóm đã mắc phải. Cuối cùng giáo viên thông báo: Ở điều kiện nhiệt độ không đổi: pV = hằng số, tương ứng với định luật Bôilơ-Mariôt; V không đổi: