NOI DUNG “CÔNG VA NĂNG LƯỢNG"” - VAT LÍ 10
2.2. Mục tiêu dạy học nội dung “Công và năng lượng” — Vật lí 10
2.2.1. Năng lực vật li
Bang 2.3. Nang lực Vật lí trong nội dung "Cong va năng lực” - Vật lí 10
Ea... .5...
Trình bảy được các tính chất của năng lượng. VL.I
- Phân tích được sự chuyển hóa giữa các đạng năng lượng thông qua VL.2
một số hình ảnh minh họa.
Phát biêu được định luật bảo toản năng lượng. VL3 Che tạo được mô hình Tua-bin gió minh họa định luật bảo toàn VL.4 năng lượng.
Trình bày được ví dụ chứng tỏ có thê truyền năng lượng từ vật này VL.S
sang vật khác băng cách thực hiện công.
Nêu được biéu thức tính công bằng tích của lực tác dụng và độ dịch VL.6
chuyên theo phương của lực.
Nêu được đơn vi đo công là đơn vị đo năng lượng (với 1 J = 1 Nm). VL.7 Tinh được công trong một sô trường hợp đơn giản. VL.§
37
2.2.2. Năng lực giải quyết vấn đề
Bảng 2.4. Năng lực giải quyết van dé trong nội dung "Công và năng lượng” - Vật lí
Phát — hiện
được vấn đề
Dé xuất, lựa
chọn — giải pháp GQVD
10
ơ cố [7]
1. Phân tích tình | Phần tích tình huông, phát hiện |GQVD.1
huống, phát hiện van | vấn dé cần nghiên cứu tử video đè clip mở đầu giới thiệu vẻ tua-
bin gió.
2. Phát biêu van đê Phát biêu được vân đê cân | GQVĐ.2
nghiên cứu: “Lam thé nào dé chế tạo được mô hình tua-bin
gió? Nguyên lí hoạt động của mô hình tua-bin gió là gì?” từ
thông tin và video clip mở đầu giới thiệu về tua-bin gió.
3. Đề xuất được một số | Đề xuất được các dung cụ can | GQVD.3 giải pháp sử dụng trong việc chế tạo mô
hình Tua-bin gió.
4. Lựa chọn được giải | Thảo luận nhóm, lựa chọn
pháp tối wu nhất được các dụng cụ tối ưu nhất trong việc chế tạo mô hình
Tua-bin gió. Từ đó, lựa chọn
được giải pháp tối ưu nhất trong việc chế tạo mô hình tua-
bin gió và giái pháp làm quay được cánh quạt trong mô hình tua-bin gió.
38
5. Giải quyết được van | Chê tạo được mô hình tua-bin | GQVD.5
dé thông qua các giải | gió thông qua các giải pháp đã pháp đã đề ra đề ra.
Đánh giá và 6. Đánh giá được hiệu | Đánh giá được hiệu quả cua vận — dựng ` quả của giải phap các giải pháp đã lựa chọn trong
vào thực tiễn quá trình chế tạo mô hình Tua-
bin gió.
7. Vận dụng được cho | Dé xuất được một sô giải pháp
các tình huống tương | điều chỉnh, cải tiến mô hình tự Tua-bin gió. Từ đó. điều chỉnh, thay thé được các điểm
Tua-bin gió.
2.3. Ý tướng tổ chức dạy học bài học STEM phần “Công và năng lượng” — Vật
lí 10
Quy trình xây dựng bài học STEM:
2.3.1. Lựa chọn nội dung dạy học
Năng lượng tái tạo là nguồn năng lượng có sẵn trong thiên nhiên, liên tục được bê sung thông qua các quá trình tự nhiên. Một số nguồn năng lượng tái tạo quen thuộc có thé kẻ đến như: nang lượng mặt trời, năng lượng gió.... Các nguồn nang lượng nay có các ưu điểm như: liên tục được bộ sung nhanh chóng, thường được sử dụng dé tao ra điện năng, nhiệt năng va chúng it tác động tiêu cực đến môi trường so với
nhiên liệu hóa thạch (than đá, đầu mỏ và khí tự nhiên).
Bên cạnh đó, Việt Nam là nước thuận lợi dé phát triển nguồn năng lượng gió.
do khí hậu cận nhiệt đới gió mùa cùng với bờ biên dai hơn 3000 km. Khi so sánh vẻ tốc độ gió trung bình tại vùng biên Đông Việt Nam với những vùng biên lân cận khác thì biên Đông có gió khá mạnh và thay đôi nhiều tùy theo mùa. Vì vậy, Việt Nam sở hữu tiềm năng phát triển năng lượng gió lớn hon han so với những quốc gia như Thái
39
Lan, Campuchia, Lao (QUANTRI, 2022). Vào tháng 07/2022 tại Việt Nam, san
lượng điện được cung cap đến từ các nguôn năng lượng tái tao, bao gồm năng lượng
mặt trời và năng lượng gió (đến từ Tua-bin gió) chiếm 14% tông số sản lượng điện (Linh L. , 2022). Như vậy. có thê thấy hiện nay năng lượng tái tạo nói chung, hay Tua-bin gió nói riêng đang đóng vai trò rất quan trọng trong việc sản xuất điện năng
tại Việt Nam. Trong đó, năng lượng gió đã được phát hiện, khai thác từ hàng nghìn
năm trước và trước đây chúng thường được ứng dụng trong những chiếc thuyền buém
vào khoảng 3000 năm trước Công nguyên. Trong thời đại ngày nay, năng lượng gió
được ứng dụng nhiều trong các tua-bin gió nhằm sản xuất điện năng cung cấp cho
người tiêu dùng. Các ưu điểm của tua-bin gió có thẻ kế đến như:
- Năng lượng gió là nguôn năng lượng sạch và có kha nang tái tạo. Trong khi tai nguyên than đá và gỗ déu là những nguồn năng lượng sẽ tiêu hao theo thời gian và không thẻ tái tạo. Do đó chúng có tính bền vững cao và khá năng trữ lượng được coi
như vé hạn.
- Sự có mặt của năng lượng gió chính là nguồn năng lượng nội địa đôi dào, góp phân làm giảm sự phụ thuộc vào thủy điện hay những nguồn năng lượng không thê
tái tạo khác.
- Chi phí hoạt động khá thấp.
- Tiêm năng phát triển cao, chúng ta có thê tạo ra năng lượng gió như cách tạo ra hệ thông pin năng lượng mặt trời.
Vậy với những ưu điểm vượt trội như thé, việc tô chức cho HS nghiên cứu nguyên lí hoạt động và chế tạo mô hình tua-bin gió là điều hết sức cần thiết.
2.3.2. Xác định vấn dé can giải quyết
Đề chế tạo thành công được mô hình Tua-bin gió trong bài học này, đòi hỏi HS cân phải phát hiện và giải quyết được hai câu hỏi sau:
- Nguyên lí hoạt động của mô hình tua-bin gió là gì?
- Làm thé nao dé chế tạo được mô hình tua-bin gió? (Cần những dụng cụ gì? Bồ trí lắp đặt các dung cụ đó như thé nao? Làm cách nào dé tạo ra nguồn gió ôn
định trong mô hình này?)
2.3.3. Xây dựng tiêu chí của sản phẩm giải pháp giải quyết
Xác định các kiến thức cần thiết dé GQVD:
Bảng 2.5. Các kiến thức cần thiết để giải quyết vấn dé trong nội dụng "Công và
năng lượng” - Vat lí 10
- Motor điện mini | - Bản vẽ ki thuật và | - Tính toán khoảng Vật lí:
lượng, định luật Năng
quy trình lắp ráp |cách giữa nguồn
mô hình Tua-bin |phát gió và mô hình Tua-bin gió, (máy phát điện
bảo toàn năng | một chiều).
- Cánh quạt.
- Đèn led.
- Khay 2 pin AA.
lượng, nguyên lí
hoạt động của máy sao cho mô hình
phát điện một hoạt động én định
chiêu. nhất.
Xác định rõ năng lực cần phát trién trong bài học: Phát trién các năng lực thành
tô của năng lực giải quyết vẫn đẻ, được thẻ hiện cụ thể thông qua các chỉ số hành vi.
Xác định tiêu chí của mô hình của Tua-bin gió: (1) Sử dụng vật liệu có thé tái chế, (2) Thể hiện rõ định luật bảo toàn năng lượng trong cách vận hành, (3) Mau sắc đẹp, thê hiện tính sáng tạo, (4) Lắp ráp mô hình chắc chắn, (5) Giá thành rẻ.
2.3.4. Thiết ké tiến trình to chức hoạt động day học
Bảng 2.6. Tiến trình tổng thể các hoạt dong day học trong bài học
- HS tiên hành chia nhóm, moi nhóm từ 5 - 7 | - Kĩ thuật
thực hiện
41
ki, ghi tên các thành viên vào phiêu thảo luận nhiệm vụ
nhóm (phụ lục 2). học tập 1
- Nhiệm vụ học tập 1 (cá nhân): Xem video vao trong
clip và trả lời các câu hỏi, nhằm mục đích xác phiếu học định và phát biều van đề cần nghiên cứu: tập (phụ + Xác định vấn đề cần nghiên cứu: Tua-bin gió. lục 3).
+ Phát biểu vẫn đề cần nghiên cứu: Làm thể nào có thê chế tạo mô hình Tua-bin gió? Nguyên lí
hoạt động của mô hình Tua-bin gió là gì?
Link video clip: https://bit.ly/TNSP-HD1.
nhằm mục đích ôn tập các đạng năng lượng đã |học theo | học tập 2 được tìm hiểu ở bậc trung học cơ sở. \ vào phiều
học tập của HS
(phụ lục
3).
Hoạt động 2.2. Tìm hiệu định luật bảo toàn năng lượng (Thời lượng: 20 phút)
42
VL.2
VL.3 nhóm thực hiện mảnh ghép đã được phan công:
+ Manh ghép 1 (Nhóm | + 3): Phân tích sự
chuyên hóa năng lượng trong một số hình
ảnh (từ năng lượng cung cấp sang năng
lượng có ích).
+ Manh ghép 2 (Nhóm 2 + 4): Chia các
đạng năng lượng đã được học vào 2 nhóm:
năng lượng có biêu hiện cụ thê và năng lượng tiềm ân.
, nhiệm vụ này nhằm mục đích khang định:
+ Trong các quá trình thực tế luôn xảy ra sự chuyển hóa năng lượng từ nhiều dạng
năng lượng khác nhau.
+ Trong đó các dạng năng lượng tiềm an sẽ được biến đôi dé có thé sử dụng trực tiếp.
- HS hoàn thành cột “Năng lượng hao phí”
trong Mảnh ghép | ở nhiệm vụ học tập 3. sau
khi GV dẫn dat tìm hiéu về năng lượng hao phí trong quá trình chuyên hóa năng lượng.
- HS ghi nhận kiến thức về định luật bảo toan
năng lượng:
+ Nội dung: Năng lượng không tự nhiên
sinh ra cũng không tự nhiên mat đi, chi truyền từ vật này sang vật khác hoặc
chuyên hóa từ dạng này sang dạng khác.
Nói cách khác, năng lượng được bảo toản.
- Nhiệm vụ học tập 3 (nhóm): Thảo luận |- Phương
pháp dạy
học: Dạy học theo nhóm.
- Ki thuật day học:
Ki thuật mảnh
ghép.
Báo cáo
kết quả
nhiệm vụ học tập 3
vào phiếu
thảo luận nhóm
(phụ lục
2) của các
nhóm HS.
43
+ Biêu thức: Năng lượng cung câp = Năng lượng có ích + Năng lượng hao phí.
Hoạt động 2.3. Tìm hiểu đại lượng công cơ học
(HS tìm hiểu về đại lượng công cơ học sau khi đã hoàn tat báo cáo sản phẩm Tua-bin gió, tức hoạt động 2.3 sẽ được triển khai sau hoạt động 5)
(Thời lượng: 45 phút)
VL.5 - HS lan lượt tra lời các cau hỏi nham mục đích |- Phương |- Câu trả VL.6 ôn tập kiến thức vé công cơ học đã được tìm | pháp dạy | lời miệng
VL.7 ` hiểu ở bậc trung học cơ sở. học: đàm |các câu
VL.8 - Nhiệm vụ học tập 1 (nhóm): Thảo luận | thoại, dạy | hỏi ôn tập nhóm, hoàn thành các câu hồi sau: học theo | của HS.
Tình huéng: Một chiếc xe đang kéo một khối | nhóm. - Báo cáo gỗ. kết qua
nhiệm vụ học tập 1
vào phiếu
thảo luận nhóm
Câu 1: Phân tích lực F tác dụng lên khối gỗ (phụ lục trong hình dưới đây thành hai thành phần: Ẩn 2) của các
song song với phương chuyên động va F, nhóm HS.
vuông góc với phương chuyên động của khối 7 Bao cao
gỗ. kết quả
Câu 2: Trong hai thành phần lực trên, thành nhiệm vụ
phan nào đóng vai trò sinh công làm cho vật học tập 2
chuyên động?
thảo luận nhóm
(phụ lục
Câu 3: Xác định giá trị công của từng thành
phan lực theo giá trị của lực F tác dụng lên khối gỗ.
Câu 4: Như vậy, biểu thức xác định công do
lực F tác dụng lên khối gỗ 14?
Câu 5: Từ biéu thức xác định công, em hãy cho biết đơn vị của công 4 là?
„ nhiệm vụ học tập | này nhằm mục đích rút ra
được công thức tính công cơ học trong trường
hợp tống quát.
Nhiệm vụ học tập 2: Hãu vẽ ke tác đụng vò xóc định gó
œ hợp bởi Ể và hướng chuyén động của khếi đá, chỏ con
ván trượt.
Voi trũ cũa IVC kộO:...ũ-~ôô-~=ssseô
Sosónh a 90? = cosa 0 => ALO Công trong trường hợp nay còn được gol là:
MOE trò COD lực kéo...~<x~.<
Céng cba (những) lực ndy có gió trị ôm, đương hay bông 0?
Công cba từng lực nờu đóng v@ trò gi trong chuyén động còa vớt?
„ nhiệm vụ học tập 2 nhằm mục đích khảo sát
các đặc điềm của công cơ học.
- HS thực hiện giải bài tập cá nhân nhằm luyện
tập công thức tính công cơ học.
45
2) của các
nhóm HS.
- Lời giải các bài tập
luyện tập
của HS
trong
phiểu học tập (phụ
lục 3).
- Nhiệm vụ hoc tập 4 (cá nhân): Dé xuât các | - Ki thuật | - Báo cáo
GQVĐ.4 | nguyên, vật liệu sử dụng trong việc chế tạo | day học: |kết quả
mô hình Tua-bin gió. khăn trải |thực hiện - Nhiệm vụ học tập 5 (thảo luận nhóm): Lựa | bàn. nhiệm vụ
chọn các nguyên, vật liệu và vẽ bản thiết kế |- Phương | học tập 4 tối ưu nhất trong việc chế tạo mô hình Tua- | phip dạy | vào phiếu
bin gió.
Các câu hỏi GV gợi ý trong 2 nhiệm vụ trên: ' (phu + Dụng cụ co bản nào trong mô hình Tua-bin , 3).
gió giúp nó đón gió? - Báo cáo
+ Để sau khi bộ phận trên đón gió và có thẻ kết quả quay được, thì chúng ta cần dụng cụ nào? thục hiện + Cần có dung cụ nao đề chúng ta nhận ra mô nhiệm vụ
hình Tua-bin gió có tạo ra điển hay không? học tập 5
gió. Vậy theo em, dung cụ tgo ra gió chúng ta thảo luận nên sử dụng trong mô hình này là gì? nhóm
+ Từ các nguyên, vật liệu đã đề xuất, em hãy vé (phụ lục băn thiết kế cho việc chế tạo mô hình Tua-bin 2).
gió.
Yêu cầu: Bản vẽ cần thê hiện rõ:
+ Nguyên lí hoạt động của mô hình:
+ Các dụng cụ có sử đụng trong mô hình;
+ Cách bố trí, lắp đặt các dụng cụ trong
mô hình.
VL.4 | - Nhiệm vụ học tập 6: Chê tao mô hình Tua-bin |- Phương - Mô
GQVD.Š | gió, thử nghiệm, đánh giá: hình Tua-
GQVD.6 + HS tiến hành chế tạo va thử nghiệm mô | hoc: dạy |bin gió
GQVĐ.7 hình Tua-bin gió (tại nhà) với các dụng cụ hoàn
đã được GV phát. chính.
+ HS đánh giá, so sánh giải pháp ma - Báo cáo
nhóm đã lựa chọn so với thực tế khi chế kết quả
tạo mô hình. thục hiện
Bộ câu hỏi GV định hướng HS thực hiện nhiệm nhiệm vụ
vụ học tap 6 tai nha: hoc tap 6
Công việc 1: Ché tạo và thử nghiệm mô vào phiếu
hình Tua-bin gió: thảo luận
1. Trong quá trình nhóm em chế tạo và nhóm
thử nghiệm mô hình Tua-bin gió, nhóm (phụ lục
em có gặp bất kì khó khăn nào không? 2).
Nếu có, em hãy trình bày van dé mà nhóm
mình gặp phải nhé !
2. Em hãy trình bày nguyên lí hoạt động của mô hình Tua-bin gió theo định luật
bảo toàn năng lượng.
Công việc 2: Dánh giá, so sánh giải pháp
ma nhóm đã lựa chọn ban đầu so với thực tế chế tạo mô hình
1. So sánh đựng cự sử dụng trong mô
nhóm đưa ra khi vẽ bản thiết kế và thực tế khi nhóm chế tạo mô hình có khác nhau hay không? Nếu có. thì nhóm hãy đánh
47
giá đâu mới là giải pháp tôi ưu hơn và
giải thích tại sao nhé!
2. Khi tao ra gió dé vận hành mô hình Tua-bin gió theo bản vẽ thiết kế, nhóm em có gặp khỏ khăn gi không? Nếu có,
nhóm em hãy chia sẻ dưới đây. Và nhóm
em đã khắc phục vấn đề trên bằng cách
nào?
3. So sánh về phương án tạo ra gió có đè
vận hành mô hình Tua-bin gió giữa giải
pháp ban đầu nhóm đưa ra khi vẽ bản thiết kế và thực tế khi nhóm chế tạo mô hình có khác nhau hay không? Nếu có. thì
nhóm hãy đánh giá đầu mới là giải pháp
tối wu hơn và giải thích tại sao nhé!
4, Sau khi đã chế tạo mô hình Tua-bin
thể cải tiền sản phẩm tốt hơn không? Nếu
có, em hãy chia sẻ dưới day nhé!
GQVD.7 | - HS báo cáo kết quả thực hiện nhiệm vụ học |- Phương
tập 6. yêu cầu:
+ Thời gian báo cáo: 5 phúựnhóm.
+ Nội dung báo cáo: cách vận hành sản
phâm: trình bày: bản vẽ thiết kế, nguyên lí | nhóm.
hoạt động của mô bình theo định luật báo
toàn nang lượng, van đề nhóm gặp phải khi
48
chê tạo và thử nghiệm mô hình theo bản vẽ nhiệm vụ
thiết kế, phương án nhóm đã thực hiện để học tập 6 cải tiền mô hình và các đề xuất khác (nếu (tại nhà).
có) trong việc cải tiền mô hình.
- HS chính sửa mô hình Tua-bin gió trong
trường hợp mô hình của nhóm đó gặp vấn đẻ.
- GV dan đắt HS tìm hiểu về Công cơ học (đã
trình bày ở hoạt động 2.3).
2.4. Xây dựng bai học STEM trong day học một số kiến thức phần “Công và
năng lượng” — Vật lí 10
Kế hoạch bài học STEM trong day học nội dung “Céng và năng lượng” thé hiện
tiến trình chỉ tiết của tiền trình tông thẻ trên được chúng tôi trình bày trong phụ lục 1 của dé tài.
2.5. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh theo hình thức bài học
STEM
2.5.1. Công cụ đánh giá
Bảng 2.7. Phương tiện và cách thức đánh giá năng lực giải quyết van đề của học
sinh trong bài học
Chỉ số hành vi Công cụ thu Công cụ đánh giá Hoạt động
nhận thông tin
GQVDĐ.I. Phân | Phiêu học tập Rubrics Hoạt động |
tích tình huống, | (Nhiệm vụ học tập phát hiện van dé | 1)
'GQVĐ.2. — Phát | Phiếu học tập Rubrics Hoạt động |
biểu van dé (Nhiém vu hoc tap
1)
49