8. Cấu trúc khóa luận
2.3.4. Giáo án dạy học sử dụng thí nghiệm mở bài “Quá trình đẳng tích-Định luật
luật Charles” (mức độ mở 3).
** Ý TƯỞNG SƯ PHẠM:
Tôi xây dựng tiết học sử dụng thí nghiệm mở với mức độ mở 3- đây là mức độ mở cao, đòi hỏi học sinh phải có được một mức độ năng lực thực nghiệm khá tốt. Mức độ mở 3 đòi hỏi học sinh có sự chuẩn bị trước từ phương án thí nghiệm, quy trình thí nghiệm và dụng cụ thí nghiệm dựa trên mục đích thí nghiệm do giáo viên đề ra. Vì vậy như đã trình bày ở quy trình xây dựng sử dụng thí nghiệm mở ở trên tôi sẽ giao cho các nhóm học sinh các nhiệm vụ về nhà. Học sinh sẽ tự nghiên cứu và chuẩn bị cho tiết học sắp tới. Ngoài ra tôi cũng sẽ trực tiếp theo dõi, hỗ trợ và giúp đỡ các em hoàn thành được các nhiệm vụ được giao. Với việc xây dựng bài học ở mức độ mở khá cao này tôi mong muốn các em có được niềm hăng say tìm hiểu về khoa học, về các thí nghiệm, hiện tượng thực tế đời sống, và đặc biệt là phát triển một năng lực thực nghiệm thành phần rất khó là năng lực chế tạo dụng cụ thí nghiệm, ngoài ra các em có thể cải thiện thêm các năng lực thực nghiệm thành phần đã có.
I. MỤC TIÊU BÀI HỌC
1.Kiến thức
- Biết khái niệm quá trình đẳng tích. - Phát biểu được định luật Charles.
- Viết được biểu thức của định luật Charles.
- Hiểu được điều kiện, phạm vi áp dụng định luật Charles. - Phát biểu được khái niệm đường đẳng tích.
2.Kĩ năng
- Suy đoán, tìm ra mối liên hê giữa các đại lượng Vật lý, áp suất và thể tích khi nhiệt độ không đổi.
- Kỹ năng hoạt động nhóm, phân công nhiệm vụ.
- Tham gia thiết kế phương án thí nghiệm để kiểm nghiệm hệ quả dự đoán. - Kỹ năng xác định dụng cụ thí nghiệm
- Tiến hành các phương án TN đã thiết kế.
- Xử lý, phân tích và trình bày kết quả khảo sát thực nghiệm và rút ra kết luận. - Vận dụng được kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề thực tế.
- Phát hiện nguyên nhân gây ra sai số thí nghiệm và hướng khắc phục. - Kỹ năng nghiên cứu, chế tạo dụng cụ thí nghiệm.
3.Thái độ
- Tích cực tham gia tìm hiểu, đề xuất phương án và chế tạo dụng cụ thí nghiệm trong nhiệm vụ được giao về nhà.
- Tích cực tham gia phát biểu xây dựng bài.
- Quan tâm tìm hiểu tại sao người ta lại quan tâm một lượng khí nhất định biến đổi trạng thái.
- Tích cực tham gia hoạt động nhóm.
- Tích cực tham gia tiến hành thí nghiệm đã đề xuất, tác phong cẩn thận, tỉ mỉ và chính xác.
- Tập trung phân tích kết quả thí nghiệm. - Tích cực tham gia xây dựng bài.
- Tò mò dùng định luật giải quyết các hiện tượng thực tế đời sống.
4.Định hướng phát triển năng lực
- Qua việc đề xuất phương án thí nghiệm, tiến hành phương án thí nghiệm đã đề xuất, phân tích kết quả thí nghiệm để suy ra định luật, phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh.
- Việc vẽ lại đồ thị quá trình đẳng nhiệt trong các tọa độ khác nhau giúp phát triển năng lực thích nghi của học sinh.
- Học sinh có cơ hội được tự mình chế tạo dụng cụ thí nghiệm phát triển năng lực rất khó này.
- Phát triển năng lực tính toán qua việc xử lý số liệu thu được, năng lực vận dụng định luật giải thích các hiện tượng liên quan.
II. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC
1.Phương pháp
- Thông báo khái niệm quá trình đẳng tích.
- Sử dụng mức độ mở 3 trong quy trình xây dựng thí nghiệm mở để phát triển năng lực cho học sinh, học sinh sẽ tìm hiểu, chuẩn bị đầy đủ các phương án thí nghiệm, chế tạo dụng cụ thí nghiệm.
- Học sinh dựa vào phương án và dụng cụ đã chuẩn bị sẽ tự tiến hành thí nghiệm, xử lý số liệu, phân tích số liệu tìm hiểu kiến thức định luật Charles.
2.Phương tiện
- Sách giáo khoa vật lý 10 (cơ bản);
- Phiếu học tập cá nhân, phiếu học tập nhóm, phiếu nhiệm vụ về nhà - Dụng cụ thí nghiệm định tính và định lượng.
- Thước kẻ, bút lông viết bảng, khăn lau.
III.CHUẨN BỊ
1.Giáo viên
- Kiến thức về quá trình đẳng tích và định luật Charles. - Phiếu học tập nhóm, phiếu học tập cá nhân.
- Phương án hỗ trợ thí nghiệm cho học sinh.
- Các ví dụ về quá trình đẳng tích trong cuộc sống.
2.Học sinh
- Kiến thức về trạng thái, quá trình, các thông số trạng thái, quá trình đẳng nhiệt. - Phiếu nhiệm vụ về nhà (phương án thí nghiệm, quy trình tiến hành).
- Dụng cụ thí nghiệm định tính và dụng cụ thí nghiệm kiểm chứng định luật mà nhóm thiết kế.
IV. TIẾN TRÌNH LÊN LỚP
Hoạt động 1: Ổn định, kiểm tra (nếu có), vào bài mới (5 phút)
✓ Kiểm tra: Dự kiến câu hỏi sẽ kiểm tra và đáp án
- Làm thế nào để xác định trạng thái của một khối khí?
- Quá trình đẳng nhiệt là gì? Phát biểu định luật Boyle-Mariotte và công thức của định luật?
✓ Vào bài mới
Nội dung bài học + Ghi bài
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
I. Quá trình đẳng tích
Quá trình biến đổi trạng thái trong đó thể tích được giữ không đổi gọi là quá trình đẳng tích.
Thông báo: Ta đã biết thế nào là
một đẳng quá trình và đã tìm hiểu được một đẳng quá trình đầu tiên là quá trình đẳng nhiệt, là quá tình biến đổi trạng thái của một khối khí lý tưởng mà trong đó mà nhiệt độ không đổi.
Đặt câu hỏi: Vậy, tương tự định
nghĩa của quá trình đẳng nhiệt, hãy định nghĩa quá trình đẳng tích là gì?
Xác nhận kiến thức và ghi bảng:
Quá trình biến đổi trạng thái trong đó thể tích được giữ không đổi gọi là quá trình đẳng tích.
- Nghe thông báo và trả lời câu hỏi định nghĩa quá trình đẳng tích.
- Ghi định nghĩa quá trình đẳng tích
Hoạt động 3: Đàm thoại tìm tòi, suy luận từ kết quả thí nghiệm tìm hiểu định luật Charles (20 phút)
Nội dung bài học + Ghi bài
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
II. Định luật Charles
❖ Phát biểu
Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí lý tưởng xác định, áp suất khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.
❖ Hệ thức:
Đặt vấn đề: Qua thí nghiệm ở bài
Thuyết động học phân tử chất khí mà các nhóm đã làm, ta thấy rằng khi thể tích không đổi, nếu nhiệt độ tuyệt đối của một lượng khí tăng thì áp suất của nó tăng. Ta dự
p/T = hằng số Trong đó: •p1, p2 là áp suất chất khí ở trạng thái 1 và 2. (N/m2, atm, Pa,…) •T1, T2 là nhiệt độ tuyệt đối của chất khí ở trạng thái 1 và 2. (K)
❖ Nhiệt độ tuyệt đối
Nhiệt độ đo trong nhiệt giai Kelvin còn được gọi là nhiệt độ tuyệt đối (T). Đơn vị là K Nhiệt độ đo trong nhiệt giai Celsius còn được gọi là nhiệt độ bách phân (t). Đơn vị là oC
T = t + 273
đoán rằng áp suất và nhiệt độ có thể tỉ lệ thuận.
Cho học sinh suy luận tương tự như bài định luật Boyle-Mariotte ta có biểu thức hệ quả:
p/T = hằng số
• Cho học sinh tiến hành thí nghiệm mà các nhóm đã đề xuất và chuẩn bị sẵn ở nhà, thu thập và xử lý số liệu thu được để hoàn thành NV1 phiếu học tập số 6
Nhận xét: trong quá trình biến
đổi trạng thái của một khối khí lý tưởng xác định, nếu thể tích không đổi thì tỉ số giữa áp suất p và nhiệt độ tuyệt đối T của một lượng khí lý tưởng xác định là một hằng số nên ta có áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.
Thông báo: Đó là nội dung của
định luật Charles do Charles – nhà khoa học Pháp tìm ra năm 1787 bằng thực nghiệm.
Ghi bảng: Trong quá trình biến
đổi đẳng tích của một lượng khí lý tưởng xác định áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.
- Quan sát, thực hiện ghi nhận số liệu và xử lý kết quả theo yêu cầu của giáo viên.
- Lắng nghe nhận xét kết quả thí nghiệm.
Ghi bảng: Hệ thức của định luật. Thông báo: Lưu ý về điều kiện và
phạm vi áp dụng, đơn vị của đại lượng trong định luật cho học sinh.
Đặt câu hỏi: Có 1 khối khí lý
tưởng nhất định, ban đầu có áp suất p1, nhiệt độ T1. Nó biến đổi trạng thái bằng quá trình đẳng tích đến áp suất p2, nhiệt độ T2. Áp dụng định luật Charles ta có điều gì?
Thông báo: Định luật Charles có
nhiều cách phát biểu cũng như ghi hệ thức khác nhau đối với các nhiệt giai khác nhau. Tuy nhiên, để đơn giản nhất thì ta phát biểu và viết biểu thức của định luật trong nhiệt giai Kelvin.
Thông báo và ghi bảng:
•Nhiệt độ đo trong nhiệt giai Kelvin còn được gọi là nhiệt độ tuyệt đối (T). Đơn vị là K
•Nhiệt độ đo trong nhiệt giai Celsius còn được gọi là nhiệt độ bách phân (t). Đơn vị là oC
T = t + 273
- Ghi nhận phát biểu của định luật Charles và biểu thức của định luật. - Chú ý về điều kiện, phạm vi áp dụng của định luật. - Vận dụng định luật Charles, trả lời câu hỏi của giáo viên. Ghi nhận công thức.
-
Hoạt động 4: Giảng giải Tìm hiểu khái niệm Đường đẳng tích và phân tích số liệu thu được ở thí nghiệm trên để suy ra dạng đường đẳng tích (10 phút)
Nội dung bài học + Ghi bài
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
III. Đường đẳng tích
- Đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo nhiệt độ tuyệt đối khi thể tích không đổi gọi là đường đẳng tích.
- Trong hệ tọa độ (p, T) đường đẳng tích là đường thẳng mà nếu kéo dài sẽ đi qua gốc tọa độ.
- Nhắc lại kiến thức cũ: Đường
đẳng nhiệt là gì?
- Đặt câu hỏi: Tương tự như kiến
thức đường đẳng nhiệt, thế nào là đường đẳng tích?
- Thông báo và vẽ hình: Cho học
sinh tiến hành vẽ đường đẳng tích bằng số liệu đã thu được lên hệ tọa độ pOT. (Hướng dẫn thêm cho học sinh suy luận từ biểu thức p/T=const)
- Thông báo: Với những thể tích
khác nhau, ta sẽ có đường đẳng tích khác nhau. (Vẽ hình lên bảng).
- Đặt câu hỏi: Nhìn vào 2 đường
đẳng tích, cho biết đường đẳng tích nào ứng với thể tích lớn hơn?
- Gợi ý trả lời: Xét quá trình đẳng
nhiệt từ 1 đến 2, Khi nhiệt độ không đổi, áp suất và thể tích có mối quan hệ gì? So sánh thể tích ở 2 trạng thái và rút ra câu trả lời.
Hoạt động 5: Vận dụng: Vận dụng định luật Charles giải thích hiện tượng (8 phút)
- Cho một nhóm học sinh lên tiến hành thí nghiệm định tính mà nhóm đã chuẩn bị sẵn ở nhà. - Cho học sinh quan sát hiện tượng và giải thích hiện tượng trên. - Nhóm thí nghiệm cho biết hiện tượng và giải thích
- Giáo viên nhận xét giải thích của nhóm.
- Nhóm được gọi tiến hành thí nghiệm, các học sinh còn lại quan sát thí nghiệm, suy nghĩ giải thích hiện tượng vừa xem.
- Lắng nghe giải thích của giáo viên và tự đối chiếu với giải thích của mình.
V. CỦNG CỐ
- Quá trình đẳng tích là gì? Phát biểu định luật Charles?
- Làm thế nào để biểu diễn quá trình đẳng tích của một khối khí lý tưởng xác định? - Sau bài học này các em cảm nhận thấy mình phát triển thêm được những năng lực
thực nghiệm nào?
VI. GIAO NHIỆM VỤ - HƯỚNG DẪN TỰ HỌC. 1. Giao nhiệm vụ cho học sinh:
- Hãy áp dụng định luật Boyle-Mariotte, chứng minh V1<V2? - Vẽ đường đẳng tích trong hệ tọa độ (p, V) và (V, T).
- Trả lời câu hỏi vận dụng trong phiếu học tập cá nhân và hoàn thành phiếu học tập cá nhân.
2. Hướng dẫn học sinh tự học, tự nghiên cứu
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Trên cơ sở nghiên cứu mức độ năng lực thực nghiệm, các kiến thức, kỹ năng trong chương “Chất khí” mà học sinh cần phải đạt được, lưu ý đến các kết quả thu được khi tìm hiểu thực trạng phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh THPT, những khó khăn học sinh, giáo viên thường gặp, tôi đã vận dụng quy trình dạy học sử dụng thí nghiệm mở vào chương “Chất khí” Vật lý 10, cơ bản để phát triển năng lực học sinh như sau:
- Các phương án thí nghiệm và các thiết bị cần thiết hỗ trợ học sinh cho các tiết học sử dụng thí nghiệm mở.
- Các bài tập thí nghiệm, sửa chửa, cải tiến lại bộ dụng cụ kiểm chứng định luật Boyle – Mariotte, định luật Charles.
- Xây dựng các phiếu học tập với các yêu cầu thí nghiệm nâng dần lên để đáp ứng với các mức độ mở tương ứng cho từng bài.
- Xây dựng các Rubric đánh giá năng lực thực nghiệm tổng quát rồi từ đó xây dựng các Rubric đánh giá năng lực thực nghiệm cho từng bài ứng với từng mức độ mở khác nhau để theo dõi sự phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh thông qua việc sử dụng thí nghiệm mở.
- Soạn thảo các giáo án dạy học phù hợp với từng bài trong quá trình thực nghiệm. Tính khả thi và hiệu quả của việc vận dụng quy trình dạy học sử dụng thí nghiệm mở vào chương “Chất khí” Vật lý 10, cơ bản nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh sẽ được kiểm tra qua quá trình thực nghiệm sư phạm trình bày ở chương 3.
CHƯƠNG III. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM