2.3.1. Nội dung kiến thức Vật lí cấp THCS
Nội dung chương trình môn Vật lí cấp THCS tập trung vào các kiến thức cơ bản mang tính định tính và giới thiệu các khái niệm, đại lượng cơ bản, điều này cho HS làm quen với môn Vật lí. Chương trình cung cấp các kiến thức gần gũi với đời sống và các hiện tượng quan sát được hằng ngày được chia theo bốn phần là cơ, nhiệt, điện, quang trải dài từ các khối lớp 6, 7, 8, 9.
Vật lí lớp 6 là một sự khởi đầu quan trọng và mới mẻ đối với học sinh, nhiều câu hỏi được đặt ra như là: Cơ học là gì, nhiệt học là gì? Làm sao để đo thể tích, nhận biết và tính toán lực cũng như tác động của nhiệt lên vật chất xung quanh ta?
Khác với chương trình lớp 6, Vật lí 7 các em được làm quen với quang học, âm học và điện học. Qua chương trình học này, các em sẽ giải đáp được câu hỏi “Vì sao ta lại thấy chính mình trong gương?”; “Những cách nào chống ô nhiễm tiếng ồn?” cũng như “Làm sao để an toàn khi sử dụng điện?”…
Nâng cao kiến thức về Cơ học và Nhiệt học từ các kiến thức căn bản ở lớp 6, chương trình lớp 8 mở rộng các khái niệm phức tạp hơn. Ví dụ như về chuyển động,
áp suất, lực ma sát, cơ năng – thế năng – động năng,... ở phần Cơ học. Ở phần nhiệt học, học sinh được tìm hiểu sâu hơn các vấn đề như là cấu tạo chất, đối lưu và bức xạ nhiệt, công thức tính nhiệt lượng, phương trình cân bằng nhiệt,... thuộc phần Nhiệt học.
Vật lí lớp 9 đi vào đào sâu hơn kiến thức về Điện học và Quang học đã học ở lớp 7, đưa học sinh tiếp cận thêm với các khái niệm thuộc Điện từ học, Sự bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.
2.3.2. Nội dung kiến thức Vật lí lớp 9
Nội dung kiến thức môn Vật lí lớp 9 được xây dựng như sau (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2009):
Chương 1: Điện học
Nội dung của chương cung cấp các kiến thức xoay quanh các mối liên hệ giữa các đại lượng vật lí mà HS đã biết ở chương trình lớp 7, như cường độ dòng điện chạy qua một dây dẫn có mối liên hệ như thế nào với hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn đó. Bên cạnh đó còn giới thiệu thêm các đại lượng mới cũng như các cơ sở lí thuyết để HS vận dụng vào quá trình thực hành khảo sát, giải các bài tập Vật lí. Điện trở là gì? Nó phụ thuộc vào các yếu tố nào của dây dẫn; công, công suất của dòng điện; điện năng tiêu thụ của một thiết bị điện được tính toán như thế nào. Và cuối cùng là cung cấp cho Hs kiến thức và các cách sử dụng điện năng một cách an toàn và tiết kiệm.
Chương 2: Điện từ học
Đến chương 2 này, chương trình đi sâu vào tìm hiểu tác dụng từ của dòng điện. HS được tiếp cận với những khái niệm mới như lực điện từ là gì? và có thêm hiểu biết về những hiện tượng điện từ, về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của một số loại máy móc, thiết bị điện quen thuộc trong đời sống hằng ngày như máy biến thế, máy phát điện, các loại động cơ điện,…
Chương 3: Quang học
Với chương quang học HS được tiếp cận và hoàn thiện hơn những kiến thức đã biết ở lớp 7. HS được tìm hiểu sâu hơn về định luật phản xạ ánh sáng, học thêm hiện tượng khúc xạ và đi sâu vào nghiên cứu các loại kính, sự tạo ảnh và hiểu hơn về các
tật của mắt. Nội dung chương trình yêu cầu HS phải vận dụng được vào tính toán để giải quyết một số vấn đề về ảnh, khoảng cách chứ không đơn thuần là biết về cấu tạo cũng như công dụng của các loại kính như ở Vật lí lớp 7.
2.3.3. Nội dung kiến thức phần điện từ học trong chương trình Vật lí lớp 9 Bảng 2.1. Nội dung kiến thức phần điện từ học theo chuẩn kiến thức kĩ năng Vật lí lớp 9 Chủ đề Mức độ cần đạt 1. Từ trường a) Nam châm vĩnh cửu và nam châm điện b) Từ trường, từ phổ, đường sức từ. c) Lực từ. Động cơ điện * Kiến thức:
- Mô tả được hiện tượng chứng tỏ nam châm vĩnh cửu có từ tính.
- Nêu được sự tương tác giữa các từ cực của hai nam châm. - Mô tả được cấu tạo và hoạt động của la bàn.
- Mô tả được thí nghiệm của Ơ-xtét để phát hiện dòng điện có tác dụng từ.
- Mô tả được cấu tạo của nam châm điện và nêu được lõi sắt có vai trò làm tăng tác dụng từ.
- Phát biểu được quy tắc nắm tay phải về chiều của đường sức từ trong lòng ống dây có dòng điện chạy qua.
- Nêu được một số ứng dụng của nam châm điện và chỉ ra tác dụng của nam châm điện trong những ứng dụng này.
- Phát biểu được quy tắc bàn tay trái về chiều của lực từ tác dụng lên dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường đều.
- Nêu được nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của động cơ điện một chiều.
* Kĩ năng:
- Xác định được các từ cực của kim nam châm.
- Xác định được tên các từ cực của một nam châm vĩnh cửu trên cơ sở biết các từ cực của một nam châm khác.
Chủ đề Mức độ cần đạt
- Biết sử dụng la bàn để tìm hướng địa lí.
- Giải thích được hoạt động của nam châm điện.
- Biết dùng nam châm thử để phát hiện sự tồn tại của từ trường. - Vẽ được đường sức từ của nam châm thẳng, nam châm chữ U và của ống dây có dòng điện chạy qua.
- Vận dụng được quy tắc nắm tay phải để xác định chiều của đường sức từ trong lòng ống dây khi biết chiều dòng điện và ngược lại.
- Vận dụng được quy tắc bàn tay trái để xác định một trong ba yếu tố khi biết hai yếu tố kia.
- Giải thích được nguyên tắc hoạt động (về mặt tác dụng lực và về mặt chuyển hoá năng lượng) của động cơ điện một chiều.
2. Cảm ứng điện từ a) Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng b) Máy phát điện. Sơ lược về dòng điện xoay chiều
c) Máy biến áp. Truyền tải điện năng đi xa
* Kiến thức
- Mô tả được thí nghiệm hoặc nêu được ví dụ về hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Nêu được dòng điện cảm ứng xuất hiện khi có sự biến thiên của số đường sức từ xuyên qua tiết diện của cuộn dây dẫn kín. - Nêu được nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều có khung dây quay hoặc có nam châm quay.
- Nêu được các máy phát điện đều biến đổi cơ năng thành điện năng.
- Nêu được dấu hiệu chính phân biệt dòng điện xoay chiều với dòng điện một chiều và các tác dụng của dòng điện xoay chiều. - Nhận biệt được ampe kế và vôn kế dùng cho dòng điện một chiều và xoay chiều qua các kí hiệu ghi trên dụng cụ.
- Nêu được các số chỉ của ampe kế và vôn kế xoay chiều cho biết giá trị hiệu dụng của cường độ hoặc của điện áp xoay chiều. - Nêu được công suất điện hao phí trên đường dây tải điện tỉ lệ
Chủ đề Mức độ cần đạt
nghịch với bình phương của điện áp hiệu dụng đặt vào hai đầu đường dây.
- Nêu được nguyên tắc, cấu tạo của máy biến áp.
- Nêu được điện áp hiệu dụng giữa hai đầu các cuộn dây của máy biến áp tỉ lệ thuận với số vòng dây của mỗi cuộn và nêu được một số ứng dụng của máy biến áp.
* Kĩ năng
- Giải được một số bài tập định tính về nguyên nhân gây ra dòng điện cảm ứng.
- Phát hiện được dòng điện là dòng điện một chiều hay xoay chiều dựa trên tác dụng từ của chúng.
- Giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều có khung dây quay hoặc có nam châm quay.
- Giải thích được vì sao có sự hao phí điện năng trên dây tải điện.
- Mắc được máy biến áp vào mạch điện để sử dụng đúng theo yêu cầu.
- Nghiệm lại được công thức
1 1 2 2
U n
U n
bằng thí nghiệm.
- Giải thích được nguyên tắc hoạt động của máy biến áp và vận dụng được công thức 1 1 2 2 U n U n .
2.4. Phân tích chương trình Công nghệ cấp THCS 2.4.1. Nội dung kiến thức Công nghệ cấp THCS 2.4.1. Nội dung kiến thức Công nghệ cấp THCS
Căn cứ theo dự án phát triển giáo dục THCS, mục tiêu HS cần đạt được khi học xong môn Công nghệ ở cấp này:
Biết được những kiến thức ban đầu, quy trình và kĩ thuật thực hiện một số công việc đơn giản về may mặc (các loại vải thường dùng trong may mặc, lựa chọn, sử
dụng và bảo quản trang phục, cách cắt, khâu một số sản phẩm đơn giản); nấu ăn (cơ sở ăn uống hợp lí, vệ sinh an toàn thực phẩm, bảo quản chất dinh dưỡng trong chế biến và các phương pháp chế biến thực phẩm, tổ chức bữa ăn hợp lí trong gia đình); trang trí nhà ở, sắp xếp đồ đạc hợp lí trong nhà, thu chi trong gia đình, trồng trọt (các loại giống cây trồng, sâu bệnh, kĩ thuật gieo trồng, quy trình sản xuất và bảo vệ môi trường trong trồng trọt); chăn nuôi (giống, thức ăn, quy trình sản xuất và bảo vệ môi trường trong chăn nuôi); vẽ kĩ thuật (bản vẽ hình chiếu các khối hình học và thực hành vẽ kĩ thuật đơn giản); cơ khí (vai trò của cơ khí, vật liệu, dụng cụ và phương pháp gia công cơ khí bằng tay, chi tiết máy, lắp ghép, truyền và biến đổi chuyển động) và kĩ thuật điện (Vai trò của điện năng trong sản xuất và đời sống, vật liệu kĩ thuật điện, đồ dùng điện trong gia đình, mạng điện trong nhà và an toàn điện).
2.4.2. Nội dung kiến thức xung quanh phần điện từ học
Nội dung kiến thức công nghệ liên quan đến phần điện từ học được phân phối ở chương trình lớp 8, phần ba – Kĩ thuật điện, cụ thể như sau:
Bảng 2.2. Nội dung kiến thức Công nghệ liên quan đến phần điện từ học được phân phối ở chương trình lớp 8
Chủ đề Mức độ cần đạt
Vai trò của điện năng trong sản xuất và đời sống.
- Biết được vai trò của điện năng trong sản xuất và đời sống. - Biết được quá trình sản xuất và truyền tải điện năng.
An toàn điện - Biết được một số nguyên nhân gây tai nạn điện.
- Biết được một số biện pháp an tòan điện và cách sơ cứu người bị tai nạn điện.
Vật liệu kĩ thuật điện
- Hiểu được khái niệm, đặc tính kĩ thuật và công dụng của một số loại vật liệu kĩ thuật điện thông dụng.
- Biết được một số vật liệu cách điện, dẫn điện và dẫn từ thông thường.
- Phân loại được một số vật liệu điện thông dụng.
Chủ đề Mức độ cần đạt
trong gia đình sử dụng một số đồ dùng điện thường dùng trong gia đình.
- Hiểu được cách tính điện năng tiêu thụ và sử dụng điện năng một cách hợp lí, tiết kiệm trong gia đình.
- Sử dụng được một số đồ dùng điện gia đình đúng yêu cầu kĩ thuật, an toàn và tiết kiệm điện năng.
Mạng điện trong nhà
- Hiểu được đặc điểm, cấu tạo, một số yêu cầu kĩ thuật của mạng điện trong nhà; chức năng, cấu tạo, nguyên lí làm việc của các thiết bị lấy điện, đóng - cắt, bảo vệ mạch điện.
- Biết được khái niệm, cách vẽ sơ đồ nguyên lí và sơ đồ lắp đặt mạch điện đơn giản.
- Biết cách thiết kế một mạch điện đơn giản.
- Sử dụng được các thiết bị điện của mạng điện trong nhà đúng kĩ thuật và an toàn điện.
- Vẽ được sơ đồ nguyên lí và sơ đồ lắp đặt của một số mạch điện đơn giản.
- Thiết kế được một số mạch điện đơn giản.
2.5. Xây dựng và tổ chức dạy học tích hợp liên môn Vật lí 9 – Công nghệ phần “ Điện từ học” Điện từ học”
2.5.1. Lý do xây dựng
Qua quá trình phân tích kiến thức ở hai môn học Vật lí và công nghệ, chúng tôi nhận thấy có nhiều phần kiến thức tương đồng, có thể kết hợp, hỗ trợ nhau để xây dựng một hệ thống kiến thức hoàn chỉnh cung cấp cho học sinh. Vật lí mang đến những kiến thức khoa học giúp HS nắm rõ bản chất vấn đề cũng như những nguyên lý, nguyên tắc hoạt động của các thiết bị và nhờ công nghệ góp phần giúp HS vận dụng những kiến thức khoa học ấy vào thực tiễn. Học sinh được tiếp xúc với kiến thức theo cách này sẽ giúp các em hình dung rõ hơn về khoa học và biết ứng dụng khoa học, không những thế còn phát huy được năng lực chế tác, sáng tạo, thiết kế và
vận hành thiết bị công nghệ. Vừa học vừa có cơ hội vận dụng thực hành sẽ giúp phát triển tối đa năng lực của các em, vừa học kiến thức vừa rèn luyện được kĩ năng.
Trong chương trình có nhiều phần có thể xây dựng dạy học tích hợp được, ở đây chúng tôi chọn chương “ Điện từ học” vì đây là chương thể hiện sự gắn kết rõ ràng nhất, có thể khai thác rất nhiều khía cạnh ở cả hai môn học.
2.5.2. Nội dung dạy học tích hợp liên môn phần “ Điện từ học”
Bảng 2.3. Nội dung dạy học tích hợp liên môn Vật lí – Công nghệ phần “ Điện từ học” Tên bài học Nội dung kiến thức vật lí Nội dung kiến thức công nghệ
Tác dụng từ của nam châm, của dòng điện
- Vật liệu từ
- Các từ cực của nam châm, tác động giữa các từ cực. - Dòng điện có tác dụng từ.
- Bếp từ.
- Nhận biết được các loại xoong, nồi, ấm nào trong gia đình có thể sử dụng được cho bếp từ.
Từ trường - Nơi nào có từ trường, cách nhận biết từ trường.
- Từ phổ.
- Xác định, biểu diễn chiều các đường sức từ.
- Có từ trường quanh các ống dây có dòng điện đi qua.
- Xác định các cực Bắc, Nam của ống dây có nguồn điện. - Cách làm đổi cực của ống dây.
Nam châm điện và một số ứng dụng của nam châm
- Sự nhiễm từ của sắt, thép. - Biện pháp làm tăng lực từ của nam châm điện.
- Ứng dụng của nam châm. - Rơle điện từ.
- Một số dụng cụ được làm nhiễm từ để tiện sử dụng trong kĩ thuật như tuốc nơ vít (Tournevis).
- Rơle điện từ trong CB, nồi cơm điện.
- Tàu chạy trên nệm điện từ. Lực điện từ - Lực điện từ.
- Động cơ điện một chiều.
- Động cơ điện một chiều. Hiện tượng cảm
ứng điện từ
- Cách tạo ra dòng điện trong cuộn dây dẫn kín.
- Cách tránh hiện tượng các thiết bị điện bị hỏng khi có sấm
Tên bài học Nội dung kiến thức vật lí Nội dung kiến thức công nghệ
- Hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng.
sét.
- Lò vi sóng.
Dòng điện xoay chiều, máy phát điện xoay chiều
- Dòng điện xoay chiều, cách tạo ra dòng điện xoay chiều. - Nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều.
- Nhà máy điện.
- Máy phát điện, cách sản xuất ra điện năng.
- Lựa chọn đèn chiếu sáng phù hợp, có lợi cho mắt.