Hình 3 .5 Ống đồng, thép hoặc nhôm
9. Dự kiến cấu trúc của luận văn
3.2.4. Sử dụng thiết bị thí nghiệm đã thiết kế trong tiến trình dạy học phần Sự
Sự nở vì nhiệt của vật rắn
a. Mục tiêu
Sử dụng thiết bị thí nghiệm tự thiết kế trong tiến trình dạy học kiến thức về sự nở dài của chất rắn. Từ kết quả thí nghiệm, HS đưa ra được mối quan hệ giữa sự thay đổi về nhiệt độ và độ dài, xác định được hệ số nở dài của vật rắn. Học sinh giải quyết được một số hiện tượng và bài tập liên quan tới sự nở vì nhiệt của chất rắn.
41
- Giáo viên chuẩn bị 1 bộ dụng cụ thí nghiệm tự thiết kế (ở mục 3.1.4.) chia đều cho 4 nhóm HS. HS 4 nhóm nhận dụng cụ và tiến hành thí nghiệm. - GV lập kế hoạch hướng dẫn thực hiện và đưa ra yêu cầu cho HS giải thích nguyên nhân xảy ra hiện tượng, đưa ra được mối quan hệ giữa sự thay đổi về nhiệt độ và độ dài, đồng thời đưa ra được hệ số nở dài của một số chất rắn được sử dụng trong thí nghiệm.
c. Tổ chức hoạt động
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Chuẩn bị, chế tạo vật dụng cụ thí nghiệm cho học sinh.
- Hướng dẫn cách thực hiện
- Đưa ra câu hỏi về hiện tượng và nguyên nhân xảy ra.
- Các nhóm HS nhận dụng cụ và tiến hành thí nghiệm.
- HS nêu hiện tượng đã quan sát được,
giải thích nguyên nhân gây ra hiện tượng thu được từ thí nghiệm trên. - Ghi chép số liệu thu được từ thí nghiệm từ đó xử lí, đưa ra kết luận và xử lí các câu hỏ liên quan.
Bảng số liệu
Bảng số liệu + Sai số của thước thẳng: 0,5 mm
+ Sai số của đồng hồ micrômét: 0,005 mm + Sai số của đồng hồ đo nhiệt độ: 0,05 0C
Vật liệu L (mm) ∆L (mm) Tđ (0C) Ts (0C)
42
Câu 1. Giải thích nguyên nhân gây ra hiện tượng giãn nở vì nhiệt của vật rắn.
Viết biểu thức xác định hệ số nở dài của vật rắn, giải thích ý nghĩa các đại lượng trong biểu thức.
Câu 2. Để xác định hệ số nở dài trong bài thí nghiệm này, ta cần đo các đại
lượng nào? Nêu cách đo các đại lượng đó.
Câu 3. Vận dụng lý thuyết sai số, hãy tìm công thức tính sai số tuyệt đối của
hệ số nở dài trong bài thí nghiệm. Nếu các đại lượng đo trực tiếp được đo một lần thì sai số tính như thế nào?
Câu 4. Từ giá trị hệ số nở dài của đồng, thép hoặc nhôm thu được bởi thí
nghiệm này, hãy so sánh với các hệ số nở dài α (đồng đỏ) = 1,7.10-5 (K-1), α
(đồng thau) = 2,0.10-5 (K-1), α (thép) = 1,2.10-5 (K-1), α (nhôm) = 2,4.10-5 (K- 1)…, sai lệch bao nhiêu phần trăm?
Câu 5. Ta biết các vật liệu đồng, thép hoặc nhôm là các vật liệu đẳng hướng,
do đó độ nở dài của nó theo các hướng là như nhau. Từ kết quả nhận được về hệ số nở dài trên hãy tính độ nở thể tích của đồng, thép hoặc nhôm. Cho biết: V = βVt với β = 3.
Xử lý số liệu
+ Sử dụng các kết quả đã đo được, tính hệ số nở dài của đồng, thép hoặc nhôm theo công thức t L L . (K-1) hay (0C-1)
+ Vận dụng lý thuyết sai số tuyệt đối để tính sai số của hệ số nở dài.
+ Biểu diễn và biện luận kết quả đo hệ số nở dài của vật rắn (đồng, thép hoặc nhôm).
43
- Kết quả của thí nghiệm đòi hỏi những số liệu có độ chính xác cao nên bộ dụng cụ phải được thiết kế chính xác và chặt chẽ.
- HS đưa ra kết quả thí nghiệm, xử lí số liệu để trình bày được mối quan hệ giữa sự thay đổi về nhiệt độ và độ dài, đồng thời đưa ra được giải thích về một số hiện tượng giãn nở vì nhiệt.
- Học sinh đưa ra được ý kiến và nhận xét về thí nghiệm và hiệu quả khi thực hiện thí nghiệm bằng dụng cụ tự thiết kế.
Theo dõi và đánh giá
- GV quan sát và hỗ trợ những khó khăn mà HS gặp phải trong quá trình học tập, ghi chú những trường hợp cần lưu ý vào sổ theo dõi. Đồng thời dựa vào sản phẩm và thái độ thực hiện nhiệm vụ của HS để GV đánh giá ý thức và kết quả học tập của HS.
44
Kết luận chương 3
Từ nội dung đã trình bày về cơ sở lí luận ở chương 1 và thực trạng của vấn đề nghiên cứu ở chương 2, chúng tôi đã đưa ra được những phương hướng giải quyết nhiệm vụ trong chương 3 này:
Đưa ra đề xuất về một số phương án thiết kế dụng cụ thí nghiệm cho một số bài học của phần ‘‘Nhiệt học’’ cụ thể là:
+ Thiết kế thiết bị thí nghiệm cho Quá trình đẳng nhiệt + Thiết kế thiết bị thí nghiệm cho Quá trình đẳng tích + Thiết kế thiết bị thí nghiệm cho Quá trình đẳng áp
+ Thiết kế thiết bị thí nghiệm cho Sự nở vì nhiệt của chất rắn
Thiết kế phương án dạy học cho các nội dung kiến thức liên quan với từng thiết bị thí nghiệm tự thiết kế:
+ Sử dụng thiết bị thí nghiệm đã thiết kế trong tiến trình dạy học kiến thức về Quá trình đẳng nhiệt
+ Sử dụng thiết bị thí nghiệm đã thiết kế trong tiến trình dạy học kiến thức về Quá trình đẳng tích
+ Sử dụng thiết bị thí nghiệm đã thiết kế trong tiến trình dạy học kiến thức về Quá trình đẳng áp
+ Sử dụng thiết bị thí nghiệm tự thiết kế trong hoạt động khởi động của tiến trình dạy học kiến thức về Sự nở vì nhiệt của chất rắn
Việc hướng dẫn học sinh thực hiện tự thiết kế các dụng cụ và thiết bị thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lực thực nghiệm cho HS. HS đưa ra được dự đoán, biết lập kế hoạch, xử lí vấn đề, thao tác thí nghiệm và từ kết quả thí nghiệm đưa ra được nội dung về kiến thức của bài học. HS sẽ chủ động hơn trong việc lĩnh hội kiến thức, sáng tạo hơn và có niềm hứng thú học tập nhiều hơn đối với môn Vật lí.
45
Từ kết quả của việc áp dụng đề tài vào giảng dạy mà bản thân tôi đã thực hiện, nghiêm túc theo dõi và khảo sát chất lượng của HS. Tôi nhận thấy rẳng các thiết bị thí nghiệm tự thiết kế trên dễ làm, có độ chính xác tương đối cao, vật dụng cấu thành dễ kiếm và giá thành rẻ, đặc biệt phương pháp thực hiện phù hợp với các em HS giúp các em hiểu bài và ứng dụng tốt vào các trường hợp trong thực tế của cuộc sống. HS hứng thú với bài giảng nhiều hơn so với các tiết học khô khan vì thiếu đồ dùng thí nghiệm trước đây. Phản hồi của các đồng nghiệp giảng dạy rất tốt và đưa ra những góp ý cải tiến đối với các thiết bị tự thiết kế để cùng nhau đem đến những bài học bổ ích và hiệu quả cho học sinh.
46
CHƯƠNG 4
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
Để kiểm chứng những giả thuyết khoa học đã đặt ra của đề tài, trong chương này chúng tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm (TNSP) với các nội dung về mục đích, đối tượng TNSP, nhiệm vụ TNSP, phương pháp TNSP, nội dung tiến hành TNSP và kết quả thực nghiệm như sau.
4.1. Mục đích, đối tượng và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm