B. NỘI DUNG
3.4.1.5 Tiến trình hoạt động dạy học cụ thể
Pha 1: Tình huống xuất phát và câu hỏi nêu vấn đề:
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Khí trong bơm bị nén lại => số va chạm của các phân tử khí tăng lên làm áp suất tăng.
Học sinh nêu các ví dụ trong đời sống.
Chất khí có tính dễ nén (khi áp suất tác dụng lên lƣợng khí tăng thì thể tích giảm đáng kể). Chất khí gồm những phân tử rất nhỏ chuyển động hỗn loạn, khi nhiệt độ tăng thì vận tốc chuyển động càng lớn. Ví dụ: Quan sát bơm xe đạp, khí bị nhốt vào trong bơm, lấy tay bịt kín đầu ống bơm. Càng hạ thấp tay thì tay càng chịu một lực đẩy lớn, vì sao?
Yêu cầu học sinh lấy vài ví dụ trong đời sống và nêu câu hỏi: Vậy nếu trong điều kiện nhiệt độ không đổi, mối liên hệ định lượng giữa đại lượng áp suất và thể tích của một lượng khí xác định sẽ như thế nào?
Pha 2: Hình thành câu hỏi cho học sinh
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Làm việc cá nhân:
53
cho riêng bản thân và thảo luận chung cho cả nhóm, các quan niệm mà các em có thể hình thành: (những quan niệm này có thể đúng, có thể sai)
Với một lƣợng khí xác định thì:
- Khi nhiệt độ không đổi, tăng thể tích V của một lƣợng khí thì áp suất p giảm và ngƣợc lại.
- Khi nhiệt độ không đổi, tăng thể tích V của một lƣợng khí thì áp suất p tăng và ngƣợc lại.
- Hai đại lƣợng p và V của cùng một lƣợng khí nhất định không có mối quan hệ với nhau.
- Hai đại lƣợng p và V của một lƣợng khí nhất định có mối liên hệ với nhau bởi một công thức hay một giá trị nào đó chƣa biết.
Các câu hỏi học sinh có thể đặt ra:
- Nếu tăng thể tích V thì áp suất p sẽ nhƣ thế nào trong điều kiện nhiệt độ không đổi?
- Nếu tăng áp suất p thì thể tích V sẽ nhƣ thế nào trong điều kiện nhiệt độ không
sinh, giúp học sinh hình thành các câu hỏi.
Giáo viên khéo léo lựa chọn các quan niệm ban đầu khác biệt để học sinh so sánh rồi giúp học sinh đặt câu hỏi liên quan đến bài học.
54
đổi?
- Mối liên hệ giữa p và V lúc này?
Làm việc theo nhóm:
Các nhóm tiến hành thu thập các câu hỏi của các thành viên trong nhóm và cùng nhau thảo luận.
Pha 3: Xây dựng giả thiết và thiết kế phương án thí nghiệm:
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Học sinh xây dựng những giả thiết cho
bản thân và cho từng nhóm.
Học sinh đề xuất các phương án thí nghiệm:
Phương án 1: Kiểm tra mối quan hệ của p và V bằng cách thay đổi thể tích.
Với phƣơng án thứ nhất chia làm 2 phƣơng án thí nghiệm nhỏ:
- Tăng thể tích. - Giảm thể tích.
Phương án 2: Kiểm tra mối quan hệ của p và V bằng cách thay đổi áp suất.
Lƣu ý đi sâu và các giả thiết có cơ sở giải thích dựa trên thuyết động học phân tử: Khi nhiệt độ không đổi, nếu áp suất giảm tức là số va chạm giữa các phân tử với nhau và với thành bình giảm do đó thể tích tăng. Hoặc ngƣợc lại, nếu áp suất tăng tức số va chạm giữa các phân tử với thành bình tăng do đó thể tích giảm. Vậy áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích.
Giáo viên yêu cầu học sinh đề xuất các phƣơng án thí nghiệm nhằm trả lời các câu hỏi mà học sinh nêu ra, định hình sẵn cho học sinh những dụng cụ thí nghiệm cần dùng để kiểm tra là thí nghiệm đƣa
55
Với phƣơng án thứ hai chia làm 2 phƣơng án thí nghiệm nhỏ:
- Tăng áp suất. - Giảm áp suất.
Học sinh trả lời các câu hỏi mà giáo viên nêu ra:
TL1: Máy bơm, bình thông nhau, áp kế M, thƣớc T.
Hình 3.6
TL2: Tăng giảm áp suất trong một nhánh của bình thông nhau từ đó dẫn đến thay đổi áp suất trong nhánh còn lại, kiểm tra thể tích và tìm mối quan hệ giữa áp suất và thể tích khi nhiệt độ không đổi.
TL3: Làm chậm để nhiệt độ khí không đổi.
TL4: Sử dụng máy bơm để thay đổi áp
đến kiến thức cần đạt
Giáo viên nêu các câu hỏi:
H1: Với phƣơng áp thí nghiệm thứ nhất, các em dùng những dụng cụ gì? (lƣu ý giáo viên đã chuẩn bị sẵn một số dụng cụ cần thiết để hƣớng học sinh đến với các phƣơng án thí nghiệm)
H2: Mục đích thí nghiệm thứ nhất đi đến điều gì?
H3: Làm thế nào để nhiệt độ của khí không đổi?
H4: Các em thay đổi áp suất bằng dụng cụ gì?
56
suất.
TL5: Để tăng áp suất nối nhánh không chứa áp kế với vòi đẩy của bơm, để giảm áp suất nối nhánh đó với vòi hút của bơm.
TL6: sử dụng xilanh.
TL7: Để thay đổi thể tích (tăng, giảm thể
tích) đƣa một lƣợng khí vào xilanh rồi kéo đẩy pittông để thay đổi thể tích, tìm sự thay đổi p theo V.
H5: Tăng hay giảm áp suất phải làm sao?
H6: Với phƣơng áp thí nghiệm thứ hai, các em dùng những dụng cụ gì? (lƣu ý giáo viên đã chuẩn bị sẵn một số dụng cụ cần thiết để hƣớng học sinh đến với các phƣơng án thí nghiệm).
H7: Mục đích của phƣơng án thí nghiệm thứ 2 đi đến điều gì?
Pha 4: Tiến hành thực nghiệm tìm tòi – nghiên cứu:
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Học sinh tiến hành làm thí nghiệm theo 4
nhóm:
+ Nhóm 1: Kiểm tra mối quan hệ của p và V bằng cách giảm thể tích.
- Đƣa một lƣợng khí xác định vào xilanh. - Lấy tay bịt kín miệng ống lại.
Phát các dụng cụ thí nghiệm cho học sinh làm, 4 nhóm 4 bộ dụng cụ thí nghiệm: - Dụng cụ thí nghiệm cho phƣơng án thứ 1: Xilanh.
- Dụng cụ thí nghiệm cho phƣơng án thứ 2: Máy bơm, bình thông nhau, áp kế M, thƣớc T.
57
- Đẩy pittông để nén khí. - Quan sát và nêu nhận xét.
+ Nhóm 2: Kiểm tra mối quan hệ của p và V bằng cách tăng thể tích.
- Đƣa một lƣợng khí xác định vào xilanh. - Lấy tay bịt kín miệng ống lại.
- Kéo pittông ra.
- Quan sát và nêu nhận xét.
Nhóm 3: Kiểm tra mối quan hệ của p và V bằng cách giảm áp suất.
- Làm chậm để nhiệt độ khí không đổi. - Để nhánh không chứa áp kế thông với khí quyển ghi giá trị của p1 và V1 vào vở thực hành.
- Thay đổi áp suất ở nhánh có áp kế bằng cách thay đổi áp suất ở nhánh còn lại của bình thông nhau.
- Sử dụng máy bơm để thay đổi áp suất. - Giảm áp suất bằng cách hút nhẹ khi cho nhánh không chứa áp kế nối với vòi hút của bơm từ đó làm giảm áp suất ở nhánh còn lại. Ghi giá trị của p2 và V2 vào vở
Phân chia các nhóm tiến hành thí nghiệm nghiên cứu:
+ Nhóm 1: Kiểm tra mối quan hệ của p và
V bằng cách giảm thể tích.
+ Nhóm 2:Kiểm tra mối quan hệ của p và
V bằng cách tăng thể tích.
+ Nhóm 3: Kiểm tra mối quan hệ của p và
V bằng cách giảm áp suất.
+ Nhóm 4: Kiểm tra mối quan hệ của p và
V bằng cách tăng áp suất.
Yêu cầu các nhóm làm thí nghiệm, ghi số liệu vào vở thực hành, nhóm 3 và nhóm 4 vẽ đồ thị trên cùng một hệ trục tọa độ.
Trong quá trình học sinh làm thí nghiệm, giáo viên đi đến từng nhóm để giúp đỡ học sinh khi cần, quan sát nhanh vở thí nghiệm của học sinh để nắm bắt các kết quả thí nghiệm. Đƣa ra những gợi ý, hƣớng dẫn cần thiết để các nhóm đi đúng
58
thực hành.
Kết quả học sinh ghi vào bảng sau:
Bảng 3.1
+ Nhóm 4: Kiểm tra mối quan hệ của p và V bằng cách tăng áp suất.
- Làm chậm để nhiệt độ khí không đổi. - Để nhánh không chứa áp kế thông với khí quyển ghi giá trị của p1 và V1 vào vở thực hành.
- Thay đổi áp suất ở nhánh có áp kế bằng cách thay đổi áp suất ở nhánh còn lại của bình thông nhau.
- Sử dụng máy bơm để thay đổi áp suất. - Tăng áp suất bằng cách bơm nhẹ khi cho nhánh không chứa áp kế nối với vòi đẩy của bơm từ đó tăng áp suất ở nhánh còn lại. Ghi giá trị của p2 và V2 vào vở thực
Lần đo 1 2 p(atm)
V(cm3) p.V
hƣớng, tuy nhiên không làm giúp học sinh.
59
hành.
Kết quả học sinh ghi vào bảng sau:
Bảng 3.2
Lần đo 1 2 p(atm)
V(cm3) p.V
Pha 5: Kết luận và hợp thức hóa kiến thức:
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Các nhóm ghi lại số liệu và kết quả thí
nghiệm vào vở thực hành đồng thời kẻ bảng giá trị p,V vào bảng phụ để so sánh với các nhóm khác.
+ Nhóm 1: Khi đẩy pittông để nén khí, lúc này sự dịch chuyển của pittông càng khó dần. Dự đoán: Khi thể tích giảm thì áp suất tăng.
+ Nhóm 2: Khi kéo pittông thì lúc này sự dịch chuyển của pittông trở nên dễ dàng hơn. Dự đoán: Khi thể tích tăng thì áp suất
Giáo viên nhận xét. Cùng học sinh phát hiện những suy nghĩ, giả thiết ban đầu sai lầm.
60
giảm.
+ Nhóm 3: (Giá trị thực nghiệm này lấy kết quả tƣơng tự nhƣ sách giáo khoa. Trong quá trình thí nghiệm, các nhóm có sai số nhất định)
Bảng 3.3 + Nhóm 4:
Bảng 3.4
TL: Phƣơng án 1 và phƣơng án 2 (tăng giảm thể tích) tuy dễ thực hiện nhƣng quá trình làm thí nghiệm xác định sự tăng hay giảm áp suất mang tính định tính, không
Lần đo 1 2 p(atm) 1 0,6 V(cm3) 20.S 30.S p.V 20.S 18.S Lần đo 1 2 p(atm) 1 0,6 V(cm3) 20.S 30.S p.V 20.S 18.S
Câu hỏi rút ra nhận xét: Với 4 phƣơng án thí nghiệm thì sử dụng phƣơng án nào để dễ dàng kiểm chứng đƣợc quá trình đẳng nhiệt?
61
có số liệu cụ thể. Với phƣơng án 3 và phƣơng án 4 (tăng giảm áp suất) cho biết chính xác số liệu cụ thể hợp thức hóa việc tính toán để vẽ đồ thị. Nên sử dụng phƣơng án 3 và 4.
Tổng hợp kết quả của nhóm 3 và nhóm 4: (Kết quả thí nghiệm đƣợc các nhóm trình bày trên bảng phụ có giá trị gần nhƣ bảng sau ) Lần đo 1 2 3 p(atm) 1 0,6 1,9 V(cm3) 20.S 30.S 10.S p.V 20.S 18.S 19.S Bảng 3.5 Rút ra đƣợc nhận xét: p1V1 = p2V2 = p3V3 p và V là hai đại lƣợng tỉ lệ nghịch.
Dựa vào số liệu, 4 nhóm vẽ đồ thị p,V trên cùng hệ trục tọa độ.
Nhận xét đồ thị đẳng nhiệt: Đƣờng biểu diễn quá trình đẳng nhiệt là cung hypebol trong hệ tọa độ p,V
Đại diện các nhóm học sinh báo cáo kết
Yêu cầu học sinh tính toán các giá trị p1V1, p2V2, p3V3.
Yêu cầu học sinh: nhận xét đồ thị đẳng nhiệt?
62
quả thí nghiệm của nhóm mình, trả lời các câu hỏi của nhóm bạn.
Ghi chép các kết luận và kiến thức sau khi thống nhất chung toàn lớp.
Định luật Boyle - Mariotte: Ở nhiệt độ không đổi, tích của áp suất p và thể tích V là một hằng số:
pV=hằng số
Hợp thức hóa kiến thức: Phát biểu nội dung của định luật Boyle- Mariotte
Phiếu tổng kết kiến thức:
Định luật Boyle - Mariotte: Ở nhiệt độ không đổi, tích của áp suất p và thể tích V của một lƣợng khí xác định là một hằng số.
pV=hằng số
Đồ thị đƣờng biểu diễn quá trình nén đẳng nhiệt trong hệ tọa độ (p,V) là cung hypebol
Đồ thị 3.1 V1=V2 V p P2 P1 0 T2>T1 T2 T1
63