6. Phương pháp nghiên cứu
2.3. Xây dựng tiến trình dạy học có sử dụng các thí nghiệm gắn kết cuộc sống
2.3.1. Kế hoạch dạy học bài “Quá trình đẳng nhiệt Định luật Boyle-
I. Mục tiêu
1. Năng lực Vật lí
- Thành tố nhận thức kiến thức vật lí:
[VL.1]. Nêu được khái niệm “trạng thái” và “quá trình biến đổi trạng thái”. [VL.2]. Nêu được định nghĩa quá trình đẳng nhiệt.
[VL.3]. Phát biểu và viết được biểu thức định luật Boyle – Mariotte. [VL.4]. Vẽ được đường đẳng nhiệt trong hệ tọa độ (p,V); (p,T); (V,T).
[VL.5]. Giải thích được kết quả định luật Boyle – Mariotte bằng thuyết động học phân tử chất khí.
- Thành tố tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí
[VL.6]. Phát hiện được vấn đề, đặt ra được câu hỏi: “áp suất và thể tích của một khới khí nhất định có mới quan hệ với nhau như thế nào khi nhiệt độ khơng đổi?” từ thí nghiệm mở đầu bài học.
[VL.7]. Đưa ra được dự đốn mới quan hệ giữa áp suất và thể tích của khới khí nhất định khi ta giữ nguyên nhiệt độ của nó.
[VL.8]. Đề xuất phương án thực hiện thí nghiệm và vẽ sơ đờ bớ trí các dụng cụ thí nghiệm.
[VL.9]. Tiến hành thực hiện thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của giáo viên, thu thập và xử lí được các kết quả thí nghiệm rời rút ra kết luận.
[VL.10]. Trình bày được kết quả làm việc nhóm trên phiếu học tập và báo cáo kết quả trước lớp.
[VL.11]. Giải thích được các tình h́ng thực tế trong cuộc sớng như: “Tại sao nước bị hút vào chai nhựa khi ta bóp chai?”; ”Làm cách nào để tách lịng đỏ trứng chỉ bằng chai nhựa?”
2. Năng lực chung
- Năng lực giao tiếp và hợp tác:
[NL.1]. Phân tích được các cơng việc cần thực hiện để hồn thành nhiệm vụ của nhóm. [NL.2]. Phân chia cơng việc cụ thể, rõ ràng, trao đổi và thống nhất ý kiến của các thành viên trong nhóm trước khi trình bày.
[NL.3]. Tự tin, chủ động trong báo cáo, trình bày kết quả thí nghiệm trước lớp.
- Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo:
[NL.4]. Phát hiện và dự đoán được mới quan hệ giữa áp suất và thể tích khi quan sát thí nghiệm biểu diễn.
[NL.5]. Xử lí tình h́ng trong q trình thiết kế phương án thực hiện thí nghiệm.
3. Phẩm chất: Chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm
[PC.1]. Tích cực tìm tịi và sáng tạo trong học tập, có ý chí vượt qua khó khăn khi thực hiện các nhiệm vụ học tập; có trách nhiệm trong làm việc nhóm.
[PC.2]. Kiên trì, tỉ mỉ, cẩn thận trong quá trình quan sát, thu thập và xử lí sớ liệu thí nghiệm.
[PC.3]. Trung thực trong việc lấy sớ liệu và xử lí sớ liệu theo kết quả thu thập được.
II. Chuẩn bị
2.1. Chuẩn bị về thiết bị dạy học
- Bộ dụng cụ thí nghiệm kiểm chứng định luật Boyle – mariotte: 5 bộ. - 10 tờ giấy A2, 5 bút lông, bút màu tô phục vụ cho học sinh báo cáo. - Phiếu học tập.
PHIẾU HỌC TẬP (số 1)
QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT. ĐỊNH LUẬT BOYLE – MARIOTTE
Họ và Tên: ...................................................... Lớp:………Nhóm:…………
1. Thí nghiệm quả bong bóng co giãn.
Em hãy điền thơng tin các dụng cụ thí nghiệm cịn trống trong hình:
Hướng dẫn tiến hành thí nghiệm:
- Bước 1: Bịt kín đầu ống xi lanh bằng keo nến. - Bước 2: Bỏ quả bong bóng nhỏ vào ống xi lanh. - Bước 3: Đặt pittong ở vị trí 60ml.
- Bước 4: Đẩy nhẹ từ từ pittong xuống vị trí 30ml và quan sát kích thước quả bong bóng.
- Bước 5: Kéo pittong lên vị trí ban đầu và quan sát kích thước quả bong bóng.
2. Trả lời câu hỏi:
Em hãy ghi nhận kết quả thí nghiệm quả bong bóng co giãn vào bảng bên dưới, gồm có thơng tin: khơng thay đổi, tăng, giảm.
Diễn biến q trình Kích thước bong bóng (V) Áp suất bên trong quả bong bóng (p) Lượng khí bên trong quả bong bóng Nhiệt độ của lượng khí bên trong quả bong bóng (T) Nén từ từ pittong x́ng thể tích 30ml. Kéo từ từ pittong lên vị trí ban đầu 60 ml.
Câu 1: Em xác định sự thay đổi của lượng khí bên trong quả bong bóng bằng cách nào?
.......................................................................................................................... Câu 2:Em xác định sự thay đổi của áp suất bên trong quả bong bóng bằng cách nào?
.......................................................................................................................... Câu 3: Trong trường hợp lượng khí bên trong quả bong bóng khơng thay đổi, khi kích thước quả bong bóng tăng thì áp suất bên trong quả bong bóng thay đổi như thế nào?
.......................................................................................................................... Câu 4: Trong trường hợp lượng khí bên trong quả bong bóng khơng thay đổi, khi kích thước quả bong bóng giảm thì áp suất bên trong quả bong bóng thay đổi như thế nào?
Câu 5: Em hãy dự đoán mối quan hệ giữa thể tích (V) và áp suất (p) khi nhiệt độ (T) và lượng khí bên trong quả bong bóng khơng thay đổi?
..........................................................................................................................
+ Phiếu học tập số 2:
PHIẾU HỌC TẬP (số 2)
QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT. ĐỊNH LUẬT BOYLE – MARIOTTE
Họ và Tên: ...................................................... Lớp:………Nhóm:………… Thí nghiệm kiểm chứng mối quan hệ giữa thể tích (V) và áp suất (p)
1. Dụng cụ thí nghiệm
- Thiết bị đo trong hình trên là thiết bị gì?
..........................................................................................................................
- Thiết bị đó dùng để làm gì?
..........................................................................................................................
- Giới hạn đo và độ chia nhỏ nhất của thiết bị đo trong hình là bao nhiêu?
..........................................................................................................................
Vkt: thể tích ớng kim tiêm (l) Pa: giá trị của áp kế (mmHg) V= Vống nghiệm + Vkt
p = po + pa ; po = 760 mmHg
Lần pa (mmHg) p (mmHg) Vkt (l) V (l) pV
Kết luận:
So sánh kết quả thí nghiệm với giả thuyết (câu 5 – phiếu học tập số 1) .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... Trong q trình làm thí nghiệm, em gặp khó khăn ở đâu và em đã giải quyết nó như thế nào?
.......................................................................................................................... .......................................................................................................................... Ưu điểm/ nhược điểm trong q trình làm thí nghiệm?
.......................................................................................................................... .......................................................................................................................... Rút ra kết luận về mối liên hệ giữa áp suất (p) và thể tích (V) của một khối khí xác định trong q trình đẳng nhiệt?
.......................................................................................................................... ..........................................................................................................................
2.2. Phương pháp giảng dạy
- Phương pháp giảng dạy chính: phát hiện và giải quyết vấn đề.
- Một số phương pháp khác: phương pháp đàm thoại, phương pháp giảng giải. III. Tổ chức dạy học
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Mục tiêu đạt được Tiết 1
Hoạt động 1. Tìm hiểu về trạng thái và các quá trình biến đổi trạng thái. (15 phút)
+ Yêu cầu các nhóm đọc sách giáo khoa bài “Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Boyle – Mariotte” nghiên cứu kiến thức trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái, sau đó vẽ sơ đờ tư duy hệ thớng phần kiến thức đó.
+ Sau khi các nhóm đã vẽ xong sơ đờ tư duy, cử đại diện nhóm lên thuyết trình về sơ đờ tư duy của nhóm mình.
+ Sau khi nhóm thuyết trình, thực hiện phản biện của nhóm với các nhóm khác.
+ Lắng nghe, ghi nhận. [VL.1] [VL.2]
+ Giáo viên kết luận vấn đề.
Hoạt động 2: Tạo tình huống làm nảy sinh vấn đề - phát biểu vấn đề (10 phút)
+ GV phát phiếu học tập, một cái xi lanh kín có pittong di chuyển và một quả bong bóng nhỏ.
+ GV yêu cầu HS điền tên các dụng cụ thí nghiệm vào mục 1 của phiếu học tập số 1.
+ GV hướng dẫn HS làm TN nén khí trong xi lanh đã bịt kín, yêu cầu HS làm TN, quan sát hiện tượng thí nghiệm và trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập sớ 1:
• Em xác định sự thay đổi của lượng khí bên trong quả bong bóng bằng cách nào?
• Em xác định sự thay đổi của áp suất bên trong quả bong bóng bằng cách nào?
• Trong trường hợp lượng khí bên trong quả
+ Lắng nghe hướng dẫn, làm TN và viết câu trả lời vào phiếu học tập.
[NL.4] [PC.5]
bong bóng khơng thay đổi, khi kích thước quả bong bóng tăng thì áp suất bên
trong quả bong bóng thay đổi như thế nào?
• Trong trường hợp lượng khí bên trong quả bong bóng khơng thay đổi, khi kích thước quả bong bóng giảm thì áp suất bên trong quả bong bóng thay đổi như thế nào?
+ Quan sát HS làm việc để đánh giá.
+ Từ TN trên, em hãy cho cô biết vấn đề mà chúng ta cần giải quyết ở đây là gì?
+ Chia lớp thành 5 nhóm, yêu cầu thảo luận trao đổi vấn đề cần giải quyết, thống nhất cách phát biểu và cử đại diện nhóm trình bày.
+ Nhận xét, điều chỉnh câu trả lời của học sinh.
+ HS suy nghĩ, trả lời:
Từ thí nghiệm trên, ta thấy trong quá trình đẳng nhiệt của một khối khí xác định, áp suất và thể tích có mối liên hệ với nhau như thế nào?
+ Lắng nghe, ghi nhận.
[VL.6]
+ Yêu cầu HS đề xuất
giả thuyết (dự đoán câu trả lời cho vấn đề), dựa vào thuyết động học phân tử. (câu 5 trong phiếu học tập số 1).
+ GV nhận xét và chính xác hóa giả thuyết.
+ Sau khi đề xuất giả thuyết, GV phát phiếu học tập số 2, yêu cầu HS thiết kế phương án TN để kiểm tra giả thuyết đó dựa trên bộ dụng cụ TN mà GV đã đưa ra và trình bày lên tờ giấy A2.
+ Phương án bao gồm: liệt kê tên dụng cụ, sơ đờ bớ trí các dụng cụ thí nghiệm, các bước tiến hành.
+ GV quan sát HS làm việc để đánh giá.
+ GV nhận xét từng phương án TN do HS đề ra và thống nhất phương án tối ưu nhất.
+ HS suy nghĩ, đề xuất giả thuyết:
trong quá trình đẳng nhiệt của một khối khí xác định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích của nó.
pV=const
+ HS suy nghĩ đề ra phương án thí nghiệm để kiểm chứng giả thuyết. + Lắng nghe, ghi nhận. [VL.7] [VL.5] [VL.8] [NL.1] [NL.5]
Tiết 2 (45 phút)
Hoạt động 4: Tiến hành thí nghiệm và xử lí số liệu (30 phút)
+ Sau khi thống nhất phương án tối ưu nhất, GV yêu cầu HS lập kế hoạch lắp ráp, tiến hành TN và ghi kết quả thu thập được vào mục 2 của phiếu học tập số 2.
+ Dựa vào số liệu đã thu thập, GV yêu cầu HS xử lí sớ liệu và điền vào phiếu học tập.
+ GV quan sát HS làm việc để đánh giá.
+ Tiến hành TN, điền câu trả lời vào phiếu học tập.
[VL.9] [NL.2] [PC.3] [PC.4] Hoạt động 5: Rút ra kết luận (10 phút) + Sau khi tìm ra kết quả, GV yêu cầu HS đối chiếu kết quả với giả thuyết, thảo luận trả lời các câu hỏi và đưa ra kết luận vào phiếu học tập.
• So sánh kết quả thí nghiệm với giả thuyết?
• Trong q trình làm thí nghiệm, em gặp khó khăn ở đâu và em đã giải quyết nó như thế nào?
+ HS đối chiếu kết quả, điền câu trả lời trong phiếu học tập.
[VL.10] [NL.3]
• Ưu điểm/ nhược điểm trong q trình làm thí nghiệm?
• Rút ra kết luận về mối liên hệ giữa áp suất và thể tích của một khới khí xác định trong q trình đẳng nhiệt?
+ Dựa vào số liệu thu được, hãy vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của p và V trong tọa độ (p,V); (p,T); (V,T) và nêu đặc điểm các đờ thị đó.
+ Yêu cầu HS ghi vào bảng nhóm và cử đại diện lên trình bày trước lớp.
- Trong quá trình đẳng nhiệt của một khối khí xác định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích.
+ Suy nghĩ, thực hiện yêu cầu.
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của p và V trong tọa độ (p,V).
Đặc điểm: đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của p và V trong tọa độ (p,V) là đường Hypebol.
+ Sau khi HS trình bày kết quả, GV nhận xét và giới thiệu định luật Boyle – Mariotte cho HS, khái niệm và đặc điểm đường đẳng nhiệt trong các hệ tọa độ (p,V); (p,T); (V,T).
- Trong tọa độ (p,T) và (V,T)
Đặc điểm: đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của p và T trong tọa độ (p,T) và (V,T) là đường thẳng nếu kéo dài sẽ vng góc với trục OT.
+ HS lắng nghe, ghi nhận.
[VL.3]
Hoạt động 6: Vận dụng (5 phút)
+ GV yêu cầu HS giải thích kết quả TN ở đầu tiết học dựa vào định luật Boyle – Mariotte.
+ Dựa vào kiến thức vừa được học, HS suy nghĩ và trả lời câu hỏi:“làm thế
+ HS dựa vào kiến thức mới để giải thích.
+ HS suy nghĩ, vận dụng định luật Boyle – Mariotte để trả lời:
nào để lòng đỏ trứng có thể chui vào trong chai nước?” và giải thích TN đó.
+ GV gọi HS trả lời và chỉnh sửa câu trả lời của HS.
Bóp chai nhựa rồi đặt miệng chai lên lòng đỏ trứng, sau đó ta thả tay thơi bóp chai nhựa thì lịng đỏ trứng sẽ chui lọt vào chai nước.
Giải thích: Khi ta bóp chai nhựa rồi đặt miệng chai lên lịng đỏ trứng thì khối khí trong chai xác định, nhiệt độ khí khơng đổi, áp dụng định luật Boyle – Mariotte: khi ta thả tay khơng bóp chai nhựa nữa thì thể tích chai tăng lên, áp suất khí trong chai giảm tạo ra sự chênh lệch áp suất khí bên ngồi và bên trong chai nên quả trứng bị lọt vô trong chai.