Các kiến thức cơ bản của chƣơng “Chất khí” gồm: Thuyết động học phân tử chất khí, các định luật chất khí, nhiệt độ tuyệt đối, phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng, và trọng tâm là: phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng và các định luật chất khí.
Ở cả chƣơng trình cơ bản và chƣơng trình nâng cao, thuyết động học phân tử chất khí đều đƣợc hình thành bằng con đƣờng thơng báo, kết hợp với giảng giải. Tuy nhiên, ta có thể dạy học thuyết động học phân tử chất khí theo con đƣờng hình thành một thuyết vật lí, đó là: Nghiên cứu cơ sở của thuyết; xây dựng hạt nhân (nội dung) của thuyết; vận dụng thuyết. Với việc thông báo điều kiện tiêu chuẩn, kết hợp với suy luận lơgíc từ phƣơng trình trạng thái.
Nhiệt độ tuyệt đối và nhiệt giai Ken-vin là các kiến thức đƣợc thơng báo trong q trình dạy học về các định luật chất khí.
Nhƣ đã phân tích, chƣơng “Chất khí” là chƣơng đầu tiên nghiên cứu về chất khí, về các trạng thái và các q trình biến đổi trạng thái khí. Nội dung kiến thức này gần gũi với kinh nghiệm sống của HS song để hiểu rõ, một mặt cần giải thích bằng thuyết động học phân tử chất khí, mặt khác, cần tiến hành các TN để tìm các quy luật. Nhƣ vậy, khi dạy học về các kiến thức này, ta có điều kiện thuận lợi để phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS trong học tập. Cho nên, nhiệm vụ của luận văn tập trung phân tích lơgíc hình thành và thiết kế tiến trình dạy học các kiến thức về phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng và các định luật chất khí:
+ Theo lịch sử vật lí, 3 định luật về chất khí đều đƣợc phát hiện bằng thực nghiệm: Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt (1662), định luật Sác-lơ (1787), định luật Gay Luy-xác (1802). Sau này, Cla-pê-rôn gộp kết quả của 3 định luật vào một phƣơng trình (1834), đó là phƣơng trình trạng thái. Tuy nhiên, theo tiến trình trong SGK vật lí 10 ở cả ban nâng cao và ban cơ bản, HS chỉ cần biết 2 định luật: Bơi-lơ – Ma-ri-ốt và Sác-lơ là có thể suy ra đƣợc định luật còn lại (định luật Gay Luy-xác) bằng con đƣờng suy luận lơgíc. Cụ thể là: bằng cách xét quá trình biến đổi trạng thái tƣởng tƣợng, suy luận từ định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt và Sác-lơ rút ra phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng. Tiếp theo, suy luận (xét p = hằng số) từ phƣơng trình trạng thái để tìm ra định luật mới (định luật Gay Luy-xác). Tiến trình này có ƣu điểm là giúp HS làm quen với việc suy luận để tìm ra quy luật mới.
+ Lơgíc trình bày trong SGK bắt đầu từ việc đặt vấn đề: Tìm mối liên hệ giữa 3 đại lượng p, V, T đặc trưng cho trạng thái của một lượng khí xác định. Và để đơn giản, ta cố định một đại lƣợng bất kì và nghiên cứu quan hệ
và q trình đẳng tích trước? Trong khi, theo lịch sử hình thành, cả 3 quá
trình này đƣợc nghiên cứu độc lập và đều bằng con đƣờng thực nghiệm? + Trong chƣơng trình vật lí phổ thơng, cũng có nhiều kiến thức đƣợc xây dựng nhờ nghiên cứu mối quan hệ giữa 3 đại lƣợng song phần lớn các trƣờng hợp là các đại lƣợng có mối quan hệ nhân quả. Ví dụ nhƣ quan hệ I, U,
R, quan hệ a, F, m, quan hệ F, I, l…Ta ít gặp những tình huống dạy học cần
xét mối liên hệ giữa 3 đại lƣợng có vai trị độc lập nhƣ 3 đại lƣợng p, V, t để
có thể khảo sát mối quan hệ giữa 3 đại lƣợng đó ứng với 3 trƣờng hợp riêng một cách “đồng thời”, “bình đẳng” và “độc lập” với nhau.
Vì vậy, chúng tơi nhận thấy: Nếu tổ chức đƣợc HĐ nhận thức xây dựng 3 định luật chất khí và từ đó khái qt lên phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng theo con đƣờng nghiên cứu đồng thời, độc lập 3 đẳng q trình thì sẽ có nhiều cơ hội phát huy tính tích cực nhận thức và năng lực sáng tạo của HS trong học tập.