7. Đóng góp của sáng kiến
2.4. Thiết kế bài học sử dụng bài tập vật lí nghịch lí, ngụy biện phát triển năng lực tƣ duy
duy logic. R1 R3 R2 R4 E, r Hình 2.12 A B M N R E1,r1 E2,r2 A B Hình 2.11
2.4.1. Giáo án 1. Bài học xây dựng kiến thức mới
Bài 13: ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH I. MỤC TIÊU:
1. Về kiến thức: HS cần phải:
- Xây dựng đƣợc biểu thức và phát biểu đƣợc nội dung định luật Ôm đối với toàn mạch trong hai trƣờng hợp:
+ Mạch điện đơn giản chỉ có nguồn điện và điện trở thuần ở mạch ngoài.
- Trình bày đƣợc độ giảm thế là gì và mối quan hệ giữa suất điện động của nguồn điện và độ giảm thế ở mạch ngoài và mạch trong của nguồn điện.
- Liệt kê đƣợc các ứng dụng của định luật Ôm đối với toàn mạch trong thực tế.
2. Về kỹ năng: Cần rèn luyện cho HS các kỹ năng sau: - Kỹ năng làm thí nghiệm thực hành.
- Kỹ năng vận dụng các kiến thức để xây dựng các công thức vật lí, vận dụng định luật bảo toàn năng lƣợng để giải thích sự biến thiên năng lƣợng trong mạch điện, giải các bài toán về định luật Ôm đối với toàn mạch.
- Kỹ năng xử lí thông tin: lập bảng kết quả, vẽ đồ thị.
- Kỹ năng truyền đạt thông tin: thảo luận nhóm, trả lời phiếu học tập. 3. Về thái độ: Cần chú ý bồi dƣỡng cho HS:
- Tác phong làm việc khoa học, cẩn thận, tỉ mỉ. Tinh thần nỗ lực phấn đấu cá nhân, kết hợp chặt chẽ với tinh thần hợp tác trong học tập.
II. Phƣơng pháp:
Sử dụng nhiều phƣơng pháp, trong đó phƣơng pháp nêu vấn đề là phƣơng pháp chủ đạo.
III. CHUẨN BỊ:
1. Giáo viên:
a) Kiến thức và dụng cụ:
- Chuẩn bị giáo án, xem lại SGK Vật lí 9 và vật lí 10 để biết học sinh đã biết những gì về định luật bảo toàn năng lƣợng.
- Chuẩn bị bộ thí nghiệm gồm: Bộ pin có 3 ;V r 3 , một ampe kế, một vôn kế, một bóng đèn (2,2V – 0,55W), khóa K và các dây nối.
IV. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ - Đặt vấn đề
(Mục tiêu là kiểm tra kiến thức đã học của học sinh và đặt vấn đề vào bài mới)
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Nêu câu hỏi kiểm tra bài cũ:
GV nhận xét câu trả lời của HS và nhấn mạnh: Cơ sở hình thành kiến thức của bài “Định luật Ôm đối với toàn mạch”
Trả lời.
Lắng nghe.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Nêu câu hỏi: Hãy phát biểu nội dung và viết biểu thức của định luật Ôm đối với đoạn mạch chỉ có R?
Giai đoạn đề xuất vấn đề
Nêu câu hỏi:
+ Hiện tƣợng gì sẽ xảy ra khi mắc bóng đèn 110V – 25W vào mạng điện 220V?
+ Vì sao?
+ Mắc bóng đèn 2,2V – 0,55W vào mạch điện nhƣ hình vẽ sau, hiện tƣợng gì xảy ra với bóng đèn khi đóng khóa K? Biết nguồn có 3V
Hình 2.13a
Hình 2.13b
Tiến hành thí nghiệm để kiểm tra dự đoán của HS: Lắp mạch nhƣ hình vẽ và đóng khóa K. Cho HS quan sát và nhận xét. Trả lời:I U R Trả lời: + Bóng đèn sẽ cháy. + Vì U > Uđm của bóng đèn. + Có thể có hai dự đoán: Bóng đèn sẽ cháy và bóng đèn sáng bình thƣờng. Quan sát và nhận xét: Bóng đèn không bị cháy. Lúng túng, mâu thuẫn kiến thức Đề xuất ý kiến: + Dựa vào định luật Ôm đối với đoạn mạch để tìm cƣờng độ dòng điện I qua
K Đ
I
Nhận xét: Nhƣ vậy bóng đèn vẫn sáng bình thƣờng. Các em có biết lí do vì sao không? (Xuất hiện tình huống có vấn đề, khởi động tƣ duy và tạo hứng thú học tập cho HS)
Giai đoạn giải quyết vấn đề:
Để giải thích hiện tƣợng này, chúng ta căn cứ vào đâu
Ghi nhận hết các ý kiến và đặt vấn đề tiếp theo: Giá trị 3V có phải là hiệu điện thế đặt vào bóng đèn không? Nếu đúng vậy thì cƣờng độ dòng điện qua đèn là bao nhiêu?
Lật ngược vấn đề, lập luận vấn đề: Với dòng điện có cƣờng độ 0,34 thì bóng đèn sẽ cháy nhƣng thí nghiệm lại cho thấy bóng đèn vẫn sáng. Vì vậy có thể kết luận 3V không phải là hiệu điện thế hai đầu bóng đèn.
GV: Em có biết vì sao có kết quả nhƣ vậy không?
Muốn biết hiệu điện thế thực tế đặt vào hai đầu bóng đèn cần phải biết cƣờng độ dòng điện qua bóng đèn. Vậy làm thế nào để tính cƣờng độ dòng điện qua bóng đèn?
Gợi ý: Vì mạch điện kín, có quan hệ giữa nguồn điện
bóng đèn. Nếu I Idm thì đèn không bị cháy.
+ Dựa vào hiệu điện thế U
hai đầu bóng đèn. Nếu
dm
U U thì đèn không bị
cháy.
+ Dựa vào công suất P của bóng đèn. Nếu PPdm thì đèn không bị cháy. Trả lời: 3 0, 34( ) 0, 25 8,8 dm U I A I A R Đèn bị cháy. Lúng túng Trả lời: Do sự xuất hiện điện trở trong của nguồn điện.
và mạch ngoài, đồng thời có sự chuyển hóa điện năng. Vì vậy, ta có thể dùng định luật bảo toàn năng lƣợng.
+ Năng lƣợng điện của toàn mạch do bộ phận nào cung cấp và bằng bao nhiêu?
+ Năng lƣợng đó đƣợc chuyển hóa thành năng lƣợng nào và ở đâu?
Nhận xét và bổ sung: Vì dây dẫn và khóa K có điện trở không đáng kể nên năng lƣợng đó coi nhƣ chỉ tỏa ra trên bóng đèn và có giá trị: 2
RI t.
Tiếp tục nêu câu hỏi gợi ý:
+ Nguồn điện có điện trở trong r. Vậy khi có dòng điện chạy qua nó thì nó có tỏa nhiệt không?
Chốt ý: Nhƣ vậy, nhiệt lƣợng tỏa ra trong nguồn điện và trên bóng đèn. Ngoài ra trong mạch không có sự chuyển hóa điện năng thành các dạng năng lƣợng khác.
Tiếp tục nêu câu hỏi gợi ý:
+ Dùng định luật Jun – Lenxơ, hãy viết nhiệt lƣợng tỏa ra trong nguồn điện và trên bóng đèn.
+ Dùng định luật bảo toàn năng lƣợng ta sẽ viết đƣợc biểu thức nào?
Trả lời:
+ Do nguồn điện cung cấp và AIt.
+ Năng lƣợng đó đƣợc chuyển hóa thành năng lƣợng nhiệt trên bóng đèn, dây dẫn, khóa K.
+ Có và năng lƣợng đó bằng 2
+ Từ biểu thức (1), em có nhận xét gì về mối quan hệ giữa suất điện động và các độ giảm thế?
+ Từ (1) suy ra biểu thức của I.
+ Với 3 ;V R8,8 ; r 3 các em hãy thay vào biểu thức số (2) để tính dòng điện I qua mạch.
Trên lý thuyết, các em đã tính đƣợc cƣờng độ dòng điện I qua bóng đèn và đúng bằng cƣờng độ dòng điện định mức nên đèn sáng bình thƣờng không nhƣ dự đoán ban đầu của các em. Bây giờ ta đi tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng lại điều này.
Mắc sơ đồ mạch điện nhƣ hình sau. Khi đóng khóa K, đọc số chỉ của ampe kế ta biết đƣợc giá trị của cƣờng độ dòng điện qua mạch.
Hình 2.14a
Từ gợi ý của GV, HS tƣ duy nhận ra đƣợc nguyên nhân trong mâu thuẫn của bài học do nhiệt lƣợng + 2 2 QrI tRI t + 2 ( ) Q A It I t R r IR Ir (1)
+ Suất điện động của nguồn điện có giá trị bằng tổng các độ giảm thế ở mạch ngoài và mạch trong. + I R r (2) + 3 0, 25 8,8 3 dm I A I R r K Đ V A
Nhận xét và bổ sung: Nhƣ vậy số chỉ của ampe kế gần bằng giá trị cƣờng độ dòng điện mà các em đã tính đƣợc. Và bằng nhiều thí nghiệm, nhà bác học Ôm đã tìm ra đƣợc biểu thức (2) và đó là biểu thức biểu thị định luật Ôm đối với toàn mạch.
Gọi 1 HS phát biểu định luật.
Giai đoạn vận dụng kiến thức vào tình huống mới
Nêu câu hỏi: Nếu điện trở ngoài nhỏ không đáng kể thì biểu thức đƣợc viết lại nhƣ thế nào và lúc đó cƣờng độ dòng điện trong mạch ra sao?
Thông báo: Hiện tƣợng đó đƣợc gọi là hiện tƣợng đoản mạch. Để tránh hiện tƣợng đoản mạch đối với mạng điện ở gia đình ngƣời ta dùng cầu chì hoặc atômat.
Bài tập vận dụng: Một nguồn điện có điện trở trong 0,1Ω đƣợc mắc với điện trở 4,8Ω thành mạch kín. Khi đó hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 12V. Tính suất điện động của nguồn điện và cƣờng độ dòng điện trong mạch.
-Yêu cầu HS trả lời nhanh câu C1.
Theo dõi GV làm thí nghiệm. Phát biểu định luật. Trả lời: I r . Khi đó CĐDĐ trong mạch là lớn nhất. Lắng nghe. Căn cứ vào những kiến thức đã học để giải bài toán này.
Kết quả: 2,5 ; 12, 25 I A V. Trả lời C1: 0, 0199 1,99 I A U IR V R r
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
Nêu câu hỏi: Công toàn phần của nguồn điện bằng tổng công của dòng điện sản ra mạch ngoài và mạch trong, trong đó công của dòng điện sản ra ở mạch ngoài là công có ích. Vậy, hiệu suất của nguồn điện đƣợc tính nhƣ thế nào?
Yêu cầu HS trả lời câu C2 và C3.
Đọc SGK và trả lời:
Suy nghĩ và trả lời.
Hoạt động 5: Củng cố-Dặn dò
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Chiếu BĐTD để củng cố kiến thức của HS (Hình
2.4).
- Phát PHT số 1 để củng cố kiến thức của bài.
* Giao nhiệm vụ về nhà:
- Vẽ BĐTD cho bài học.
- Làm các bài tập 1,2,3 SGK/66, 67. - Thực hiện PHT số 2.
- Nhìn vào BĐTD để hệ thống hóa kiến thức của bài. - Thực hiện PHT số 1. - Nhận nhiệm vụ. coich A U H A
KẾT LUẬN CHƢƠNG 2
Trong chƣơng này chúng tôi đặc biệt tập trung vào các nhiệm vụ: - Xây dựng sơ đồ cấu trúc nội dung chƣơng 2- Dòng điện không đổi
- Xây dựng và sử dụng bài tập nghịch lý và ngụy biện để phát triển năng lực tƣ duy logic của học sinh trong dạy học chƣơng “Dòng điện không đổi” Vật lí 11.
CHƢƠNG 3
THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm
Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm nhằm đánh giá hiệu quả xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập vật lý nghịch lí và ngụy biện chƣơng “Dòng điện không đổi” vật lí 11.
3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm
- Khảo sát, và lựa chọn các lớp thực nghiệm và lớp đối chứng, chuẩn bị các thông tin và các điều kiện cần thiết phục vụ cho công tác thực nghiệm sƣ phạm.
- Liên hệ, trao đổi để thống nhất phƣơng án thực nghiệm với GV tham gia thực nghiệm.
- Chuẩn bị tài liệu, đề kiểm tra, các phƣơng tiện cần thiết để thực hiện. Hoàn thiện, điều chỉnh, bổ sung tiến trình kiểm tra đã soạn thảo.
- Đƣa ra một số phƣơng pháp dạy học tích cực. Tổ chức dạy học theo phƣơng pháp truyền thống và dạy học dự án của lớp thực nghiệm và dạy học đối chứng.
- Phân tích kết quả thực nghiệm.
3.3. Nội dung thực nghiệm sƣ phạm
- Thực nghiệm phù hợp với xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập vật lý nghịch lí và ngụy biện chƣơng “Dòng điện không đổi” vật lí 11 .
- Thực nghiệm sƣ phạm đƣợc tiến hành với hệ thống bài tập xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập vật lý nghịch lí và ngụy biện chƣơng “Dòng điện không đổi” vật lí 11.
Tôi đã xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập vật lý nghịch lí và ngụy biện chƣơng “Dòng điện không đổi” vật lí 11. Trong đó 01 bài xây dựng kiến thức mới chƣơng “Dòng điện không đổi” vật lí 11; 01 bài luyện giải bài tập vật lí chƣơng “Dòng điện không đổi” vật lí 11.
Nội dung của các đề kiểm tra đƣợc xây dựng theo NL tƣ duy logic.
3.4. Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm
Thu thập thông tin để kiểm tra, đánh giá:
Lấy thông tin từ việc quan sát trực tiếp trong giờ học: + Quan sát HS có tích cực, chủ động, sáng tạo không
+ Quan sát không khí lớp học có sôi động không, hoạt động nhóm có tốt không
+ Quan sát GV tổ chức các hoạt động có theo đúng giáo án không, có giúp HS sáng tạo đƣợc không, phân bố thời gian hợp lí chƣa.
+ Quan sát HS có tích cực, chủ động, sáng tạo không
+ Quan sát không khí lớp học có sôi động không, hoạt động nhóm có tốt không Để tiến hành thực nghiệm, chúng tôi khái quát một số bƣớc nhƣ sau:
Bƣớc 1: Chuẩn bị cho GV và HS
- Về phía giáo viên: + Xây dựng kế hoạch dạy học một cách chi tiết. + Chuẩn bị phƣơng tiện dạy học cần thiết. - Về phía học sinh: Học nhƣ thƣờng ngày
Bƣớc 2: Thực nghiệm.
Bƣớc 3: Thu thập, phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm 3.5. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm
Để chuẩn bị cho quá trình thực nghiệm sƣ phạm, chúng tôi đã trao đổi với các cán bộ quản lí, GV và HS của các trƣờng. Trên cơ sở đó, lựa chọn lớp thực nghiệm và lớp lớp đối chứng phù hợp với mục tiêu nghiên cứu của đề tài đồng thời chuẩn bị những thông tin, điều kiện cần thiết phục vụ cho quá trình thực nghiệm sƣ phạm.
Phân chia kết quả kiểm tra thành 5 mức độ nhƣ bảng 3.1.
Bảng 3.1: Tiêu chí đánh giá cho các mức điểm của bài kiểm tra
Loại Điểm Yêu cầu
Giỏi 9, 10 - Phân tích, so sánh. Cụ thể:
Tách ra đƣợc các đối tƣợng, hiện tƣợng phức tạp thành những bộ phận, những yếu tố từ lớn đến nhỏ theo các tiêu chí.
Mô tả đƣợcc ác bộ phận, các đặc điểm của đối tƣợng, hiện tƣợng. Đƣa ra đƣợc dấu hiệu bản chất, mối liên hệ giữa các tiêu chí. Khá 7,8 - Giải quyết tƣơng đối tốt các yêu cầu của bài kiểm tra. Cụ thể:
Mô tả đƣợc những đặc điểm giống nhau của các đối tƣợng, hiện tƣợng
Mô tả đƣợc những đặc điểm khác nhau trong các tiêu chí khác nhau đó
Trung bình
5,6 Phân tích đƣợc đối tƣợng, hiện tƣợng thành các bộ phận, yếu tố cấu thành tuy nhiên không xác định đƣợc mối quan hệ giữa các yếu tố.
Rút ra đƣợc yếu tố đặc trƣng giữa các đối tƣợng
Yếu 0 → 4 - Trình bày thiếu ý cơ bản của nội dung, tỏ ra không nắm đƣợc nội dung bài học. Cụ thể:
+ Lập luận thiếu chặt chẽ, có nhiều sai sót.
+ Hình thức trình bày lộn xộn, câu văn lủng củng.
Bằng phƣơng pháp thống kê xử lý và phân tích kết quả thực nghiệm cho phép đánh giá chất lƣợng của việc dạy học. Qua đó kiểm tra giả thuyết khoa học đã nêu ra.
Phương pháp chọn trường, chọn lớp thực nghiệm và chọn giáo viên dạy thực nghiệm:
Thực nghiệm sƣ phạm đƣợc tiến hành tại trƣờng THPT Yên Thành 2 ở 2 lớp, trong đó gồm có 38 HS lớp thực nghiệm và 39 HS lớp đối chứng. Lớp thực nghiệm và lớp đối chứng có kết quả học tập (điểm trung bình các môn học) là 7.11 và 7.07, và ý thức học tập đƣợc đánh giá là tƣơng đƣơng nhau. Lớp đối chứng 11A4, tiến hành dạy học theo phƣơng pháp truyền thống.
- Phƣơng án thực nghiệm đƣợc tiến hành song song trên 2 nhóm lớp thực nghiệm và đối chứng và do cùng một GV dạy. Sau mỗi chủ đề, chúng tôi tiến hành kiểm tra chất lƣợng và khả năng vận dụng kiến thức của học sinh ở cả 2 nhóm đối chứng và