8. Cấu trúc khóa luận
2.3.2. Giáo án dạy học sử dụng thí nghiệm mở bài “Cấu tạo chất-Thuyết động học
o Bài 29: Quá trình đẳng nhiệt-Định luật Boyle-Mariotte. (mức độ mở 1+2) o Bài 30: Quá trình đẳng tích-Định luật Charles. (mức độ mở 3)
2.3.2. Giáo án dạy học sử dụng thí nghiệm mở bài “Cấu tạo chất-Thuyết động học phân tử chất khí” (Mức độ mở 1). phân tử chất khí” (Mức độ mở 1).
** Ý TƯỞNG SƯ PHẠM
Tôi xây dựng bài Cấu tạo chất-Thuyết động học phân tử chất khí vận dụng mức độ mở 1 để học sinh làm quen với việc tiến hành thí nghiệm, làm quen với các năng lực thực nghiệm cơ bản và đơn giản nhất. Với lượng kiến thức tương đối và thí nghiệm tiến hành khá đơn giản, đây là cơ hội thuận lợi để tôi có thể bắt đầu xây dựng quy trình sử dụng thí nghiệm mở của mình nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh. Thông qua việc sử dụng thí nghiệm mở ở mức độ đơn giản nhất này, tôi cũng muốn học sinh làm quen với cách đánh giá năng lực thực nghiệm thông qua Rubric. Sau đó tôi sẽ đánh giá sơ bộ mức độ năng lực thực nghiệm của học sinh thông qua bài học này.
1. Kiến thức
₋ Nhớ lại kiến thức cơ bản về cấu tạo chất.
₋ Biết về đặc điểm của lực tương tác phân tử và sự phụ thuộc của nó vào khoảng cách phân tử.
₋ Biết được sự ảnh hưởng của lực tương tác phân tử đến các thể rắn, lỏng, khí. ₋ Phát biểu được thuyết động học phân tử chất khí.
₋ Nêu được đặc điểm của khí lý tưởng.
2. Kĩ năng
₋ Giải thích được một số hiện tượng liên quan đến tác dụng của lực tương tác phân tử trong tự nhiên.
₋ Giải thích được một số tính chất của các thể rắn, lỏng, khí của vật chất bằng khái niệm lực tương tác phân tử.
₋ Kĩ năng quan sát hiện tượng và giải thích hiện tượng. ₋ Kĩ năng xác định dụng cụ thí nghiệm.
₋ Kĩ năng tiến hành phương án thí nghiệm đã có sẵn và vận dụng kiến thức. ₋ Phân biệt được khí lý tưởng và các khí khác.
3. Thái độ
₋ Tập trung trong học tập và tìm hiểu kiến thức.
₋ Có niềm tin vào khoa học và tò mò tìm hiểu kiến thức. ₋ Tham gia thí nghiệm tích cực, chú ý quan sát hiện tượng.
₋ Có ý thức giải thích các hiện tượng trong thực tế bằng kiến thức đã học.
4. Định hướng phát triển năng lực
₋ Phát triển năng lực giải quyết vấn đề qua việc giải thích một số tính chất của các thể rắn, lỏng, khí bằng khái niệm lực tương tác phân tử.
₋ Phát triển năng lực thực nghiệm thông qua việc tiến hành thí nghiệm, quan sát giải thích hiện tượng.
₋ Nâng cao năng lực tự học qua việc tìm hiểu kiến thức đã học để giải thích các hiện tượng thực tế có liên quan đến lực tương tác phân tử và giải thích bằng thuyết động học phân tử chất khí.
₋ Phân biệt khí lý tưởng và các khí khác.
II. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC
1. Phương pháp
₋ Thuyết trình và giảng giải tìm hiểu kiến thức về lực tương tác phân tử và các thể rắn, lỏng, khí.
₋ Sử dụng mức độ mở 1 trong quy trình xây dựng thí nghiệm mở để phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh bằng cách cho học sinh tiến hành thí nghiệm theo phương án thí nghiệm, quy trình thí nghiệm và dụng cụ thí nghiệm có sẵn. ₋ Thông báo nội dung thuyết động học phân tử chất khí, khái niệm khí lý tưởng.
2. Phương tiện
₋ Bảng, phấn viết và thước kẻ, trình chiếu.
₋ Mô phỏng PhET về cấu tạo vật chất ở 3 thể rắn, lỏng, khí, tương tác phân tử. ₋ Dụng cụ thí nghiệm.
₋ Phiếu học tập cá nhân.
III. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên
₋ Kiến thức về cấu tạo chất và thuyết động học phân tử chất khí.
₋ Các đoạn phim, mô phỏng về cấu tạo chất và thuyết động học phân tử chất khí. ₋ Dụng cụ dạy học: phấn, thước kẻ, phiếu học tập.
₋ Dụng cụ thí nghiệm: Xi-lanh có pit-tông, nước nóng, nước đá.
2. Học sinh
₋ Kiến thức đã học từ lớp 8 về cấu tạo chất.
IV. TIẾN TRÌNH LÊN LỚP
Hoạt động 1: Ổn định, kiểm tra (nếu có), vào bài mới (5 phút)
₋ Giới thiệu phần Nhiệt học: Có nhiều hiện tượng liên quan đến chuyển động và tương tác của các phân tử. Nhiệt học là một trong những bộ phận của Vật lý học có nhiệm vụ nghiên cứu các hiện tượng này.
₋ Giới thiệu chương Chất khí: Chương này nghiên cứu tính chất của chất khí và các quá trình biến đổi trạng thái của chất khí.
₋ Giới thiệu bài: Ta tìm hiểu về cấu tạo chất và làm quen với Thuyết động học phân tử chất khí và khái niệm mới là Khí lý tưởng trong bài học này.
Họat động 2: Nhắc lại những kiến thức cơ bản về cấu tạo chất (5 phút)
Nội dung bài học + Ghi chép Hoạt động của GV Hoạt động của HS I. Cấu tạo chất
1. Những kiến thức cơ bản
₋ Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt gọi là phân tử;
₋ Các phân tử chuyển động không ngừng;
₋ Nhiệt độ của vật càng cao các phân tử cấu tạo nên vật chuyển động càng nhanh.
Đặt câu hỏi gợi ý cho học sinh nhớ lại kiến thức đã học về cấu tạo chất:
₋Các chất có được cấu tạo liền một khối hay không?
₋Các phân tử có đứng yên hay không?
₋Chuyển động của các phân tử và nhiệt độ của vật có liên hệ gì với nhau?
Ghi lên bảng những kiến thức cơ
bản đã biết về cấu tạo chất cho học sinh.
Nghe và nhớ lại kiến thức để trả lời câu hỏi của giáo viên.
Ghi chép lại những kiến thức cơ bản về cấu tạo chất.
Hoạt động 3: Tìm hiểu Lực tương tác phân tử (5 phút)
Nội dung bài học + Ghi chép Hoạt động của GV Hoạt động của HS
2. Lực tương tác phân tử Đặt vấn đề: Nếu các phân tử cấu
tạo nên vật chuyển động không
Tập trung lắng nghe thông báo,
Lực tương tác giữa các phân tử bao gồm lực hút và lực đẩy. Độ lớn những lực này phụ thuộc vào khoảng cách các phân tử: Khoảng cách Độ lớn Nhỏ Lực đẩy mạnh hơn lực hút Lớn Lực hút mạnh hơn lực đẩy Lớn hơn kích thước phân tử Lực tương tác không đáng kể
ngừng thì tạo sao vật không rã ra thành từng phân tử riêng biệt mà cứ giữ nguyên hình dạng và thể tích của chúng?
Thông báo: Các vật có hình dạng
và thể tích xác định là do giữa các phân tử cấu tạo nên vật đồng thời có lực hút và lực đẩy. Gọi chung là lực tương tác phân tử.
Ghi bảng: Lực tương tác giữa
các phân tử bao gồm lực hút và lực đẩy.
Thông báo và ghi bảng: Độ lớn
những lực này phụ thuộc vào khoảng cách các phân tử.
Kẻ bảng, cho xem mô phỏng PhET về tương tác phân tử và ghi nhận vào bảng về sự phụ
thuộc của lực tương tác phân tử vào khoảng cách các phân tử.
giảng giải và ghi nhận vào vở kiến thức về lực tương tác phân tử.
Hoạt động 4: Nêu và giải quyết vấn đề tìm hiểu các thể rắn, lỏng, khí (5 phút)
Nội dung bài học + Ghi chép Hoạt động của GV Hoạt động của HS 3. Các thể rắn, lỏng, khí Thể Lực tương tác Chuyển động phân tử Tính chất Phát phiếu học tập cho học sinh. Đặt vấn đề: Nước đá, nước
và hơi nước đều được cấu tạo từ cùng một loại phân tử là
Quan sát mô phỏng, nhận xét và ghi nhận vào bảng.
phân tử Khí Rất yếu Chuyển động hoàn toàn hỗn độn Khôn g có hình dạng và thể tích riêng . Chiế m toàn bộ thể tích bình chứa, dễ nén. Rắn Rất mạnh Các phân tử dao động quanh các vị trí cân bằng xác định Có hình dạng và thể tích xác
phân tử nước. Nhưng tại sao nước đá lại có thể tích và hình dạng xác định, nước có thể tích riêng nhưng hình dạng lại là hình dạng của bình chứa, còn hơi nước thì không có cả thể tích lẫn hình dạng riêng?
Kẻ bảng và ghi đề mục cho các cột.
Cho xem mô phỏng về các
thể của chất và cho học sinh
nhận xét theo các mục trong
bảng dựa theo sự hướng dẫn của giáo viên trong quá trình cho xem mô phỏng.
(Mô phỏng phET)
GV bổ sung câu trả lời của học sinh.
₋Ở thể khí, các phân tử ở xa nhau (khoảng cách giữa các phân tử lớn gấp hàng chục lần kích thước của chúng) nên lực tương tác phân tử rất yếu, các phân tử chuyển động hoàn toàn hỗn loạn. Do đó, chất khí không có hình dạng và thể tích riêng.
định riêng . Lỏng Lớn hơn ở thế khí nhưng nhỏ hơn ở thể rắn Các phân tử dao động xung quanh vị trí cân bằng nhưng không cố định, có thể di chuyển được Có thể tích xác định. Khôn g có hình dạng xác định riêng mà có hình dạng của phần bình chứa nó Chiếm toàn bộ thể tích bình chứa, dễ nén. ₋Ở thể rắn, các phân tử ở gần nhau, lực tương tác giữa các phân tử chất rắn rất mạnh nên giữ các phân tử này ở các vị trí xác định và chúng chỉ có thể dao động xung quanh vị trí cân bằng xác định này. Do đó, các vật rắn có thể tích và hình dạng riêng xác định.
₋Thể lỏng được goi là trung gian giữa thể khí và thể rắn. Lực tương tác giữa các phân tử ở thể lỏng lớn hơn ở thể khí nên giữ các phân tử không phân tán ra xa nhau. Nhờ đó chất lỏng có thể tích riêng xác định. Tuy nhiên, lực này chưa đủ lớn như chất rắn để giữ phân tử ở vị trí xác định. Các phân tử thể lỏng dao động xung quanh vị trí cân bằng nhưng những vị trí này không cố định mà di chuyển. Do đó chất lỏng không có hình
dạng riêng mà có hình dạng cùa phần bình chứa nó.
Hoạt động 5: Tìm hiểu thuyết động học phân tử chất khí và tiến hành thí nghiệm với mức độ mở 1. (20 phút)
Nội dung bài học + Ghi chép Hoạt động của GV Hoạt động của HS
II. Thuyết động học phân tử chất khí
1. Nội dung cơ bản
₋Chất khí được cấu tạo từ các phân tử riêng biệt, kích thước các phân tử rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng.
₋Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng. Vận tốc trung bình của các phân tử càng lớn thì nhiệt độ khí càng cao. ₋Các phân tử khí chuyển động hỗn độn va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình, gây ra áp suất chất khí lên thành bình.
Giới thiệu: Trong chương này,
ta sẽ tìm hiểu về chất khí và qua rất nhiều lần thí nghiệm và rất nhiều các phép đo các nhà khoa học vào những năm đầu của thế kỉ XVIII đã tóm tắt các lập luận về cấu trúc phân tử của chất khí để phát biểu thành Thuyết động học phân tử chất khí.
Thông báo: Nội dung của
thuyết động học phân tử chất khí như sau:
₋Chất khí được cấu tạo từ các phân tử riêng biệt, kích thước các phân tử rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng. ₋Các phân tử chuyển động hỗn
loạn không ngừng. Vận tốc trung bình của các phân tử càng lớn thì nhiệt độ khí càng cao.
Lắng nghe thông báo, giảng giải và quan sát mô phỏng được giáo viên cho xem để hiểu về nội dung của thuyết động học phân tử chất khí.
Cho xem mô phỏng về chuyển
động của các phân tử chất khí.
Giảng giải về áp suất: Mỗi
phân tử khí va chạm vào thành bình tác dụng lên thành bình một lực không đáng kể, nhưng vô số phân tử khí va chạm vào thành bình tác dụng lên thành bình một lực đáng kể. Lực này gây ra áp suất chất khí lên thành bình.
Thông báo và ghi bảng:
₋Các phân tử khí chuyển động hỗn độn va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình, gây ra áp suất chất khí lên thành bình. GV cho học sinh tiến hành thí nghiệm thể hiện sự phụ thuộc của vận tốc phân tử khí và áp suất chất khí phụ thuộc vào nhiệt độ và thí nghiệm chứng minh tính linh động của chất khí và sự tồn tại của áp suất khí
được giao trong phiếu học tập.
Yêu cầu học sinh quan sát, nhận xét và giải thích hiện tượng xảy ra dựa vào thuyết động học phân tử chất khí và cấu tạo chất khí.
Hoạt động 6: Thông báo về khái niệm Khí lý tưởng (5 phút)
Nội dung bài học Hoạt động của GV Hoạt động của HS
2. Khí lý tưởng
Chất khí trong đó các phân tử được coi là chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm được gọi là khí lý tưởng.
Thông báo:
Vì các phân tử khí ở xa nhau nên thể tích riêng của mỗi phân tử nhỏ hơn rất nhiều so với thể tích bình chứa. Ta bỏ qua thể tích riêng này và coi chúng như các chất điểm.
Khi chưa va chạm, lực tương tác giữa các phân tử là rất yếu nên cũng có thể bỏ qua. Ta chỉ kể đến lực tương tác khi chúng va chạm mà thôi.
Vậy tóm lại:
Lắng nghe thông báo và ghi nhận khái niệm Khí lý tưởng.
Chất khí trong đó các phân tử được coi là chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm được gọi là khí lý tưởng.
V. CỦNG CỐ
₋ Sự khác nhau giữa các thể rắn, lỏng, khí được giải thích như thế nào? ₋ Phát biểu nội dung thuyết động học phân tử chất khí.
₋ Khí lý tưởng là gì?
VI. GIAO NHIỆM VỤ - HƯỚNG DẪN TỰ HỌC.
1. Giao nhiệm vụ cho học sinh:
₋ Ghi nhớ nội dung thuyết động học phân tử chất khí, khái niệm khí lý tưởng; ₋ Tìm ví dụ chứng tỏ giữa các phân tử có lực hút, lực đẩy.
₋ Đọc và tìm hiểu trước kiến thức bài Quá trình đẳng nhiệt-Định luật Boyle-Mariotte ₋ Tìm hiểu trước thí nghiệm kiểm chứng định luật Boyle-Mariotte, các thí nghiệm
đơn giản liên quan tới quá trình đẳng nhiệt
2. Hướng dẫn học sinh tự học, tự nghiên cứu
₋ Ngoài 3 thể rắn, lỏng, khí mà chúng ta thường gặp trong đời sống thì trong lòng Mặt Trời hay các ngôi sao đang còn trẻ, nhiệt độ lên tới hàng chục triệu độ. Ở nhật độ này, vật chất không tồn tại ở 3 trạng thái thường gặp kia mà dưới một trạng thái đặc biệt gọi là plasma. Trong trạng thái này vật chất tồn tại dưới dạng gì và chúng có tính chất gì khác với 3 trạng thái vật chất đã học?