SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HƯỚNG DẪN HỌC SINH TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ LÀM MỘT SỐ THÍ NGHIỆM VỀ CHẤT KHÍ – CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10 Người thực hiện: Võ Anh Tuấn Chức vụ: P Hiệu trưởng SKKN môn: Vật lý THANH HOÁ NĂM 2016 MỤC LỤC I MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài 2 Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu II NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận việc phát huy tính tìm tịi, sáng tạo học sinh thiết kế, chế tạo làm thí nghiệm Vật lý 2.1.1.Phát huy tính tìm tịi, sáng tạo, tích cực 2.1.2 Tầm quan trọng thí nghiệm Vật lý 2.2 Thực trạng Xây dựng quy trình tổ chức hướng dẫn 2.4 Nội dung thực 2.5 Kết nghiên cứu nhóm 2.5.1 Bộ thí nghiệm 2.5.2 Bộ Thí nghiệm 2.5.3 Bộ thí nghiệm II KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 18 2 I MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Với vai trò giáo viên môn Vật lý làm công tác quản lý nhà trường, thấy công tác giảng dạy mơn, có nhiều thí nghiệm Vật lý mà thiết bị thí nghiệm cũ, hỏng, khơng có làm cho học sinh khơng hứng thú tiếp thu kiếm thức, khơng tư tìm tịi… dẫn đến chán học môn Vật lý Đồng thời qua kết khảo sát PASEC 10 thống kê từ khảo sát PISA cho thấy, hạn chế học sinh Việt Nam “xếp hạng” công khai theo tiêu chí quốc tế Tuy kỹ đọc, viết tính tốn cao nhiều nước phát triển, tiêu chí linh hoạt, cởi mở học sinh lại đứng cuối bảng Lỗi từ đâu? Vì ngành giáo dục nước ta thực Nghị 29-NQ/TW ngày 04 tháng 11 năm 2013, tiến hành cải cách nội dung phương pháp giảng dạy nhà trường cấp học, ngành học Tuy nhà trường điểm yếu học sinh nêu tồn Để góp phần khắc phục điểm yếu nêu, phí mơn Vật lý tơi thấy rằng: làm thí nghiệm Vật lí nhà trường biện pháp quan trọng để phấn đấu nâng cao chất lượng dạy học Vật lí Điều định đặc điểm khoa học Vật lí vốn khoa học thực nghiệm nguyên tắc dạy học nguyên tắc trực quan “học đơi với hành” Làm thí nghiệm Vật lí có tác dụng to lớn việc phát triển nhận thức học sinh, giúp em quen dần với phương pháp nghiên cứu khoa học, qua em tập quan sát, đo đạc, rèn luyện tính cẩn thận, kiên trì, điều cần cho việc giáo dục kỹ thuật tổng hợp, chuẩn bị cho học sinh tham gia hoạt động thực tế Do tận mắt, tự tay tháo lắp dụng cụ, thiết bị đo lường đại lượng, , em nhanh chóng làm quen với dụng cụ thiết bị dùng đời sống sản xuất sau Đặc biệt, việc thiết kế, chế tạo làm thí nghiệm Vật lí phù hợp với đặc điểm tâm – sinh lí khả nhận thức học sinh cấp THPT, đồng thời tạo điều kiện rèn luyện cho học sinh kỹ thực hành thái độ ứng xử thực hành, cần thiết cho việc học tập làm việc tốt nghiệp Nhận thức sâu sắc tầm quan trọng thí nghiệm Vật lí việc đáp ứng mục tiêu mơn Vật lí, tơi chọn đề tài “HƯỚNG DẪN HỌC SINH TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ LÀM MỘT SỐ THÍ NGHIỆM VỀ CHẤT KHÍ – CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10’’ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Điểm sáng kiến xây dựng quy trình tổ chức, hướng dẫn nhóm học sinh chế tạo thí nghiệm đơn giản, rẻ tiền thực thành công thí nghiệm buổi ngoại khóa Vật lí trước toàn trường Sáng kiến kết hợp phương pháp dạy học truyền thống phương tiện dạy học xây dựng nên phương pháp dạy học tích cực, học sinh chủ thể hợp tác tham gia vào q trình tìm tịi, khám phá tri thức 3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Đối với mơn Vật lí mơn khoa học thực nghiệm, khái niệm vật lí, định luật vật lí, thuyết vật lí, ứng dụng kĩ thuật vật lí phải gắn liền với thực nghiệm Thơng qua thí nghiệm, biểu tượng cụ thể vật tượng hình thành học sinh mà khơng lời lẽ mơ tả đầy đủ Tuy nhiên qua khảo sát thực tế tơi nhận thấy, số thí nghiệm trang bị cho dạy học thiếu nên lượng học sinh tiếp cận thí nghiệm trình học Khơng số thí nghiệm cấp trường lại thiếu thiết bị hỗ trợ như: Một số thí nghiệm điện lớp 11 khơng có nguồn điện để thực thí nghiệm, số thí nghiệm Trung quốc khơng có hướng dẫn sử dụng… Theo mục tiêu giáo dục học sinh khơng phải tiến hành thí nghiệm có sẵn mà cịn giao nhiệm vụ thiết kế, chế tạo dụng cụ thí nghiệm đơn giản Với nhiệm vụ học tập kích thích hứng thú học Vật lí, đặc biệt phát triển lực hoạt động trí tuệ, chủ động, sáng tạo học sinh, bồi dưỡng tư kỹ thuật, lực làm việc nhóm, chia sẻ thơng tin Do vậy, việc hướng dẫn học sinh biết thiết kế, chế tạo dụng cụ thí nghiệm từ vật liệu dễ kiếm, rẻ tiền để học sinh tự chế tạo ln hướng nghiên cứu phổ biến tổ Vật lý giáo viên dạy mơn Vật lí Vì sáng kiến “HƯỚNG DẪN HỌC SINH TRƯỜNG THPT QUẢNG XƯƠNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ LÀM MỘT SỐ THÍ NGHIỆM VỀ CHẤT KHÍ – CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10’’ đáp ứng vấn đề nêu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu qua thực tế dạy học Vật lí trường phổ thơng, qua việc áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn, khả giải tình cụ thể, khả chia sẻ, hợp tác học sinh việc giải nhiệm vụ - Nghiên cứu quy trình tổ chức, hướng dẫn giáo viên dạy Vật lý với nhóm, lớp học sinh để giải nhiệm vụ cụ thể giao ngồi học khóa, để có sản phẩm học sinh giới thiệu trước tập thể - Yêu cầu đạt sản phẩm sau: Bộ thí nghiệm 1: Kiểm nghiệm tính dễ nén chất khí Chứng minh có khoảng trống phân tử chất lỏng Chứng minh tính linh động phân tử chất lỏng, chất khí Bộ thí nghiệm 2: Kiểm nghiệm hệ lực hút phân tử nước thuỷ tinh – chứng tỏ nước “keo dính” Xác định lực căng mặt ngồi chất lỏng Bộ thí nghiệm Kiểm nghiệm nội dung định luật định luật Bơilơ Mariốt, định luật Sac-lơ Thí nghiệm cho trứng vào chai có miệng nhỏ để minh họa phụ thuộc áp suất vào nhiệt độ II NỘI DUNG 2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC PHÁT HUY TÍNH TÌM TỊI, SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH TRONG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ LÀM THÍ NGHIỆM VẬT LÝ 2.1.1.Phát huy tính tìm tịi, sáng tạo, tích cực yếu tố vơ quan trọng định thành công cá nhân loại hoạt động định hồn thiện khơng ngừng nhân cách q trình hoạt động thực tiễn Là điều kiện cần cho phát triển tư độc lập tư sáng tạo mức độ độc lập tư sáng tạo học sinh phụ thuộc vào nhiều đặc điểm mang tính cách cá nhân, khác với học sinh khác Mức độ phát triển tư óc sáng tạo hoạch định mục tiêu giáo dục, khơng thể địi hỏi học sinh đạt tới chuẩn mực sáng tạo dạy học cần tạo điều kiện tốt cho phát triển tư óc sáng tạo học sinh a, Động học tập - nguồn gốc tính tích cực học tập Động học tập giác ngộ nhiệm vụ học tập Nói đến động cơ, phải nói đến lịng say mê, ham muốn công việc, đối tượng mà chủ thể cần đạt Lịng ham mê tri thức hình thành học sinh động học tập đắn Môn Vật lý có nhiều ưu để hình thành động học mơn học Để HS có động học tập môn Vật lý đúng, giáo viên cần đầu tư nhiều thời gian, cơng sức tình cảm, phát huy lợi chun mơn vào q trình dạy học mơn khoa học b, Hứng thú, tự giác, tự lực - phẩm chất tính tích cực học tập Hứng thú học tập nuôi dưỡng động Làm để gây hứng thú trì hứng thú điều không đơn giản Tri thức sâu, rộng thầy, lời nói chữ viết thầy, thí nghiệm mà thầy biểu diễn trước lớp…có thể gây hứng thú cho học sinh Tuy nhiên thơi hứng thú ngày yếu tố khơng cịn mẻ Trong dạy học Vật lý, khai thác tìm tịi, làm thí nghiệm hàng “kho” tập song tự chúng gây hứng thú trì hứng thú cho học sinh Đôi khi, sử dụng, chúng làm cho học sinh thấy nhàm chán coi khó khăn học tập Để mơn Vật lý tạo trì hứng thú học tập từ xuất phẩm chất khác tính tích cực học tập, người giáo viên cần phải: - Chế biến học, kiện tình để HS tham gia giải quyết, khơng biến học lí thuyết trở thành chuỗi câu thuyết giảng, trừu tượng - Đưa nội dung học vào đời sống thực tế để học sinh nhìn thấy ích lợi việc học, thấy hay, đẹp Vật lý - Sắp xếp tập Vật lý thành chuyên đề nhỏ, theo mức độ nhận thức học sinh, sử dụng chúng có ý đồ phát triển rõ rệt Các dạng tập phong phú, cách sử dụng đa dạng khai thác tối đa tác dụng chúng Đặc biệt khơng thể bỏ qua thí nghiệm Vật lý c, Những biểu tính tích cực học tập Tính tích cực học tập biểu dấu hiệu như: hăng hái trả lời câu hỏi giáo viên, bổ sung câu trả lời bạn, thích phát biểu ý kiến trước vấn đề nêu ra; hay nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ vấn đề chưa đủ rõ; chủ động vận dụng kiến thức, kĩ học để nhận thức vấn đề mới; tập trung lắng nghe, theo dõi hành động giáo viên, ý vào vấn đề học; kiên trì hồn thành tập, khơng nản trước tình khó khăn, có khả vận dụng kiến thức vào việc giải tình mới, có sáng tạo giải vấn đề tìm d, Các cấp độ tính tích cực học tập Theo GS.TS Trần Bá Hồnh:tính tích cực học sinh chia làm cấp độ từ thấp đến cao - Bắt chước: gắng sức làm theo mẫu hành động thầy, bạn bè… - Tìm tịi: độc lập giải vấn đề nêu ra, tìm kiếm cách giải khác để tìm lời giải đáp hợp lý - Sáng tạo: tìm cách giải mới, độc đáo, hữu hiệu 2.1.2 Tầm quan trọng thí nghiệm Vật lý Trong dạy học Vật lý, thí nghiệm đóng vai trị quan trọng, quan điểm lí luận dạy học vai trị thể mặt sau: - Thí nghiệm sử dụng tất giai đoạn khác tiến trình dạy học - Thí nghiệm góp phần vào việc phát triển tồn diện học sinh - Thí nghiệm phương tiện góp phần quan trọng vào việc giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho học sinh - Thí nghiệm phương tiện kích thích hứng thú học tập học sinh - Thí nghiệm phương tiện gây hứng thú, yếu tố kích thích tính tị mị, ham hiểu biết học sinh học tập, nhờ làm cho em tích cực sáng tạo q trình nhận thức - Thí nghiệm phương tiện tổ chức hình thức hoạt động học sinh - Thí nghiệm phương tiện tổ chức hình thức làm việc độc lập tập thể qua góp phần bồi dưỡng phẩm chất đạo đức học sinh - Thí nghiệm vật lý góp phần làm đơn giản hố tượng q trình vật lý Làm thí nghiệm vật lí nhà trường biện pháp quan trọng để phấn đấu nâng cao chất lượng dạy học Vật lí Điều định đặc điểm khoa học Vật lí vốn khoa học thực nghiệm nguyên tắc dạy học nguyên tắc trực quan “học đơi với hành” Thường thì, kinh nghiệm sống học sinh có số vốn hiểu biết tượng Vật lí Nhưng coi hiểu biết sở giúp họ tự nghiên cứu Vật lí trước tượng vật lí, học sinh có hiểu biết khác nhau, chí sai Ví dụ: Học sinh thấy vật rơi Trái Đất hút, khơng học sinh lại cho vật nặng rơi nhanh vật nhẹ Vì vậy, giảng dạy Vật lí, giáo viên mặt phải tận dụng kinh nghiệm sống học sinh, mặt khác phải chỉnh lí, bổ sung, hệ thống hố kinh nghiệm nâng cao lên mức xác, đầy đủ thí nghiệm Vật lí, nhờ mà tránh tính chất giáo điều, hình thức giảng dạy Trong dạy học Vật lí, thí nghiệm quy hai dạng thí nghiệm sau: a Thí nghiệm biểu diễn Thí nghiệm biểu diễn thí nghiệm giáo viên trình bày lớp - Thí nghiệm nêu vấn đề: Thí nghiệm nhằm nêu lên vấn đề cần nghiên cứu tạo tình có vấn đề làm tăng hiệu dạy học - Thí nghiệm giải vấn đề: Thí nghiệm thuộc thực giải vấn đề đặt sau phần nêu vấn đề Bao gồm hai loại thí nghiệm: +Thí nghiệm khảo sát: Là thí nghiệm tiến hành nghiên cứu vấn đề đặt thơng qua giáo viên hướng dẫn học sinh đến khái niệm cần thiết + Thí nghiệm kiểm chứng: Là thí nghiệm dùng để kiểm tra lại kết luận suy từ lí thuyết - Thí nghiệm củng cố: - Thí nghiệm thuộc loại dùng để củng cố kiến thức nghiên cứu bao gồm thí nghiệm nói lên ứng dụng kiến thức Vật lí đời sống kỹ thuật b Thí nghiệm thực hành Thí nghiệm thực hành Vật lí thí nghiệm tự tay học sinh tiến hành đưới hướng dẫn giáo viên Căn vào nội dung: Có thể chia thí nghiệm thực hành làm hai loại: - Thí nghiệm thực hành định tính:Loại thí nghiệm có ưu điểm nêu bật chất tượng - Thí nghiệm thực hành định lượng: Loại thí nghiệm có ưu điểm giúp học sinh nắm quan hệ đại lượng vật lí cách xác rõ ràng Căn vào tính chất - Thí nghiệm thực hành khảo sát: Loại thí nghiệm học sinh chưa biết kết thí nghiệm, phải thơng qua thí nghiệm tìm kết luận cần thiết Loại thí nghiệm tiến hành nghiên cứu kiến thức - Thí nghiệm kiểm nghiệm: Loại thí nghiệm tiến hành kiểm nghiệm lại kết luận khẳng định lí thuyết thực nghiệm nhằm đào sâu vấn đề Căn vào hình thức tổ chức thí nghiệm - Thí nghiệm thực hành đồng loạt: Loại thí nghiệm tất nhóm học sinh làm thí nghiệm, thời gian kết Đây thí nghiệm sử dụng nhiều có nhiều ưu điểm Đó là: + Trong làm thí nghiệm nhóm trao đổi giúp đỡ kết trung bình đáng tin cậy + Việc đạo giáo viên tương đối đơn giản việc uốn nắn hướng dẫn, sai sót, tổng kết thí nghiệm hướng dẫn đến tất học sinh - Thí nghiệm thực hành loại phối hợp:Trong hình thức tổ chức học sinh chia thành nhiều nhóm khác nhau, nhóm làm thí nghiệm phần đề tài thời gian nhau, sau phối hợp kết nhóm lại kết cuối đề tài - Thí nghiệm thực hành cá thể:Trong hình thức tổ chức nhóm học sinh làm thí nghiệm thời gian đề tài dụng cụ phương pháp khác Các loại thực hành - Thí nghiệm thực hành khảo sát đồng loạt lớp: Trong kiểu tất nhóm học sinh làm thí nghiệm khảo sát học thay cho thí nghiệm biểu diễn giáo viên để nhận thức kiến thức Nội dung định tính hay định lượng - Thí nghiệm thực hành kiểm nghiệm đồng loạt lớp: Loại thí nghiệm thường sử dụng cho thí nghiệm định lượng - Thí nghiệm thực hành ngồi lớp: Giáo viên hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm nhà với mục đích chuẩn bị sau củng cố học 2.2 Thực trạng Trong chương trình THPT nay, nội dung chất khí chương trình lớp 10 gồm (chương trình nâng cao), (chương trình bản) Trong khung chương trình theo quy định khơng có tiết thực hành Nhìn chung, giới hạn thời gian thiết bị thí nghiệm cũ, hỏng, nên nội dung thí nghiệm học giáo viên trình bày sách giáo khoa mà không tiến hành làm lớp Dẫn đến học sinh khó khăn tiếp thu kiến thức Tư học sinh hạn chế làm hứng thú với môn Vật lý Xây dựng quy trình tổ chức hướng dẫn 2.3.1 Các yêu cầu việc thiết kế, chế tạo dụng cụ thí nghiệm đơn giản Các dụng cụ thí nghiệm mà chúng tơi dự kiến giao cho học sinh thiết kế, chế tạo phải đáp ứng yêu cầu mặt kĩ thuật sư phạm dụng cụ thí nghiệm đơn giản sau: - Việc chế tạo dụng cụ thí nghiệm địi hỏi vật liệu, vật liệu đơn giản, rẻ tiền, dễ kiếm - Dễ chế tạo dụng cụ thí nghiệm từ việc gia công vật liệu đơn giản cơng cụ thơng dụng kìm, búa, cưa, giũa, Chính nhờ đặc điểm dụng cụ thí nghiệm đơn giản, số trường hợp, ta làm số thí nghiệm mà khơng thể tiến hành với dụng cụ thí nghiệm có sẵn phịng thí nghiệm - Dễ lắp ráp, tháo rời phận dụng cụ thí nghiệm Vì vậy, với dụng cụ thí nghiệm đơn giản, nhiều trường hợp, ta cần thay chi tiết phụ trợ làm thí nghiệm khác - Dễ bảo quản, vận chuyển an toàn chế tạo trình tiến hành thí nghiệm - Việc bố trí tiến hành thí nghiệm với dụng cụ thí nghiệm đơn giản, không tốn nhiều thời gian - Hiện tượng vật lí diễn thí nghiệm với dụng cụ thí nghiệm đơn giản phải rõ ràng, dễ quan sát Những đặc điểm nêu dụng cụ thí nghiệm đơn giản yêu cầu dụng cụ thí nghiệm mà dự kiến giao cho học sinh thiết kế, chế tạo nhiệm vụ mà học sinh cần thực 2.3.2 Các bước thực Tổ chức hướng dẫn học sinh thiết kế, chế tạo dụng cụ thí nghiệm nhà dựa theo quy trình tổ chức hoạt động ngoại khố vật lí, gồm bước sau: Bước 1: - Chuẩn bị điều kiện xuất phát, thảo luận giao nhiệm vụ cho học sinh - Học sinh trang bị đầy đủ kiến thức vật lí có liên quan đến thí nghiệm - Tổ chức giới thiệu, giao nhiệm vụ nghiên cứu - Phân chia học sinh thành nhóm, giáo viên phải người đứng phân định công bằng, không gây sức ép để đảm bảo cho thỏa mái tham gia nhóm (Các em thường thích làm với bạn hay chơi nhau) - Cùng học sinh thảo luận dụng cụ thí nghiệm, phương án thiết kế, bước tiến hành thí nghiệm, mục tiêu cần đạt sau thí nghiệm câu hỏi định hướng - Giáo viên cần cung cấp cho học sinh nguồn tài liệu tham khảo, sách báo, địa internet địa liên lạc với giáo viên cần - Dự kiến thời gian hoàn thành nhiệm vụ - Xác định mục tiêu cần đạt Bước 2: Các nhóm học sinh tự thực nhiệm vụ Giáo viên hướng dẫn để nhóm tự tổ chức, phân chia nhiệm vụ cho thành viên nhóm lựa chọn địa điểm để thảo luận thực nhiệm vụ giao Bước 3: Các nhóm báo cáo kết Các nhóm báo cáo định kì với giáo viên tiến độ thực công việc khó khăn cần giáo viên giúp đỡ báo cáo sản phẩm thực nghiên cứu ý tưởng thiết kế, dụng cụ thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm kết đạt Bước 4: Tổ chức buổi giao lưu với học sinh toàn trường Thảo luận để lựa chọn thí nghiệm đưa vào giới thiệu vào buổi ngoại khóa giao lưu với học sinh toàn trường Giáo viên nhận xét, khen thưởng động viên 2.4 Nội dung thực 2.4.1 Nhiệm vụ thực giao cho học sinh - Giáo viên tỏ chức thảo luân giao nhiệm vụ thiết kế, chế tạo thực thí nghiệm cho lớp: Bộ thí nghiệm 1: Kiểm nghiệm tính dễ nén chất khí Chứng minh có khoảng trống phân tử chất lỏng Chứng minh tính linh động phân tử chất lỏng, chất khí Bộ Thí nghiệm 2: Kiểm nghiệm hệ lực hút phân tử nước thuỷ tinh – chứng tỏ nước “keo dính” Xác định lực căng mặt ngồi chất lỏng Bộ thí nghiệm Kiểm nghiệm nội dung định luật định luật Bơilơ Mariốt, định luật Sac-lơ Thí nghiệm cho trứng vào chai có miệng nhỏ để minh họa phụ thuộc áp suất vào nhiệt độ Sau thảo luận xong, giáo viên chia lớp thành tổ, tổ 10 đến 14 học sinh, có tổ trưởng, thư kí cho tổ nhận nhiệm vụ thiết kế, chế tạo dụng cụ tiến hành thí nghiệm theo phân công giáo viên 2.4.2 Xác định mục tiêu - Mục tiêu kiến thức Học sinh thiết kế thí nghiệm, thực thành cơng thí nghiệm, củng cố, thực tiễn hóa kiến thức lý thuyết - Mục tiêu phát triển tư duy, kỹ + Biết nêu vấn đề dạng câu hỏi, biết đưa dự đoán, đề xuất giả thuyết + Biết chế tạo dụng cụ, thiết kế phương án tiến hành thí nghiệm với phương án đề xuất dụng cụ chế tạo phần điện học + Biết cách sử dụng dụng cụ thí nghiệm + Biết làm thí nghiệm quan sát phân tích tượng thí nghiệm diễn - Mục tiêu thái độ + Có hứng thú học vật lí nói chung kiến thức phần điện nói riêng, u thích tìm tịi khoa học; trân trọng đóng góp vật lí học cho tiến xã hội công lao nhà khoa học + Có thái độ khách quan, trung thực; có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, xác có tinh thần hợp tác học tập việc áp dụng kiến thức phần điện 10 + Có ý thức vận dụng kiến thức phần điện vào đời sống, cải thiện môi trường sống 2.4.3 Xây dựng câu hỏi định hướng sử dụng hướng dẫn Giáo viên tổ chức chia lớp học theo nhóm nghiên cứu để tạo thí nghiệm cho nhóm Trong nhóm học sinh tự phân cơng nhóm trưởng, thư kí thành viên thực cơng việc sau: + Tìm hiểu sở lý thuyết trả lời câu hỏi: - Các chi tiết (bộ phận) cần có thí nghiệm gì? Thơng số kỹ thuật, số lượng bao nhiêu? Có thể tìm kiếm gia cơng từ vật liệu dễ kiếm phế liệu nào? - Xác định quy trình tiến hành thí nghiệm? Biện pháp an tồn thực thí nghiệm cần tuân thủ nguyên tắc nào? - Phân công nhiệm vụ thành viên nhóm nào? + Thời gian thực công việc tuần, nhóm báo cáo kết thực nhiệm vụ giao tiết học tự chọn báo kết thực trước toàn trường buổi ngoại khoá + Bộ câu hỏi hướng dẫn học sinh viết báo cáo (phơ tơ giao cho nhóm) + Tài liệu học sinh tìm đọc: Sách giáo khoa vật lí 10 chương trình Sách giáo khoa vật lí 10 chương trình nâng cao Các thí nghiệm vật lý vui Thuvienvatli.com 2.4.4 Tiến trình thực Ngày 02/3/2015 giáo viên tổ chức nhóm học sinh lớp 10A2 thực nhiệm vụ thiết kế, chế tạocác thí nghiệm phần chất khí thực thí nghiệm chuẩn bị cho buổi ngoại khóa “Vật lí vui” theo kế hoạch Học sinh nhận nhiệm vụ, phân công công việc cho thành viên Ngày 09/3/2015 giáo viên gặp nhóm học sinh nghe học sinh thông báo kết thực khó khăn cần giúp đỡ Ngày 21/ 03/ 2015 giáo viên gặp nhóm học sinh nghe học sinh thông báo kết thực khó khăn cần giúp đỡ Ngày 25/ 03/ 2015 nhóm học sinh giới thiệu thí nghiệm buổi ngoại khố “Vật lí vui” 2.5 Kết nghiên cứu nhóm 2.5.1 Bộ thí nghiệm 1: Kiểm nghiệm tính dễ nén chất khí Chứng minh có khoảng trống phân tử chất lỏng Chứng minh tính linh động phân tử chất lỏng, chất khí Thí nghiệm 1: Kiểm nghiệm tính dễ nén chất khí 11 * Mục đích thí nghiệm Chứng minh cho nhận định khoảng cách phân tử chất khí tương đối lớn nên chất khí chất có tính chịu nén tốt * Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm Sơ-ranh y tế loại lớn, giá đỡ, nặng loại 1kg;1,5kg;2kg * Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm Kiểm nghiệm tính dễ nén chất khí nhờ sơ-ranh + Cố định sơ-ranh píttơng thẳng đứng giá thí nghiệm Khi chưa có nặng Khi có nặng + Đẩy píttơng vào sơ-ranh sâu vài cm khóa đầu sơ-ranh nhờ nút cao su Bằng cách ta nhốt sơ-ranh lượng khí xác định Đánh dấu vị trí píttơng sơ-ranh + Đặt gia trọng 1kg lên píttơng, píttơng chuyển động vào sâu sơ-ranh + Bỏ gia trọng píttơng lại trở vị trí ban đầu + Tiếp tục đặt nặng có khối lượng 1,5kg 2kg lên píttơng để tăng lực nén lên khối khí, lại bỏ gia trọng thấy píttơng trở lại vị trớ ban đầu * Giải thích kết thí nghiệm Giữa phân tử khí có khoảng cách lớn, mật độ phân tử khí nhỏ nên chịu tác dụng lực (từ nặng) khoảng cách phân tử giảm đi, thể tích khối khí giảm, pitttơng sâu vào sơ-ranh Lúc mật độ khí sơ-ranh lớn, làm cho áp suất khối khí tăng Do ta bỏ nặng píttơng trở lại vị trí ban đầu * Lưu ý 12 Đầu sơ-ranh phải bịt kín, sơ-ranh có dung tích khơng q lớn Quả nặng phải có trọng lượng đủ lớn để tượng xảy rõ ràng Thí nghiệm 2: Chứng minh có khoảng trống phân tử chất lỏng * Mục đích thí nghiệm + Chứng minh cho nhận định có khoảng cách phân tử chất lỏng nhỏ so với chất khí tương đối lớn nên chất khí chất có tính chịu nén tốt + Hiểu áp dụng nguyên lý Paxcan, người ta thường chế tạo máy ép dùng chất lỏng không chế tạo máy ép dựng chất khí * Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm Một cốc chứa đầy nước lọc; đường muối nghiền nhỏ mịn * Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm - Nhẹ nhàng thả hạt muối hay đường vào cốc nước đầy - Mặc dù cốc nước đầy khéo léo ta đưa vào cốc lượng đáng kể đường muối * Giải thích kết thí nghiệm Kết thí nghiệm chứng tỏ có khoảng cách phân tử chất lỏng nhỏ so với chất khí Khi thả nhẹ muối đường nghiền nhỏ vào cốc nước đầy số phân tử đường muối xen vào khoảng trống phân tử chất lỏng * Lưu ý Muối đường phải nghiền nhỏ, thao tác thả muối đường vào cốc nước thật nhẹ nhàng tác dụng rõ Thí nghiệm 3: Chứng minh tính linh động phân tử chất lỏng * Mục đích thí nghiệm - Chứng minh với chất lỏng lực liên kết phân tử đủ giữ chúng khơng ngồi khối chất không đủ để giữ phân tử cố định vị trí - Tính linh động chất lỏng phụ thuộc vào nhiệt độ * Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm - Cốc thủy tinh đựng nước lọc, mực viết, nước nóng * Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm - Nhỏ giọt mực viết vào cốc nước nguội quan sát thấy mực loang dần vào cốc nước - Nhỏ giọt mực viết vào cốc nước nóng quan sát thấy mực loang dần vào cốc nước với tốc độ lớn trước * Giải thích kết thí nghiệm Lực liên kết phân tử đủ giữ chúng khơng ngồi khối chất khơng đủ để giữ phân tử cố định vị trí nên phân tử 13 chất lỏng chuyển động đến vị trí khác khối chất lỏng Nhiệt độ chất lỏng lớn tốc độ vận động phân tử mạnh Thí nghiệm 4: Chứng minh tính linh động phân tử chất khí * Mục đích thí nghiệm Chứng minh với chất khí lực liên kết phân tử nhỏ nên chất khí khơng tích xác định, độ linh động phân tử khí lớn chất lỏng nhiều * Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm Một số thẻ hương nước hoa, cốc thủy tinh lớn * Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm - Đốt hương quan sát khói hương lan tỏa khơng khí, đặt ngược cốc thủy tinh đạt hương cháy miệng cốc quan sát hương cốc - Xịt nước hoa vị trí phịng sau thời gian ngắn phịng có mùi thơm * Giải thích kết thí nghiệm Giữa phân tử khí có lược liên kết nhỏ khơng đủ lớn để giữ chúng gần nên phân tử khí linh động phân tử chất lỏng, chúng chiếm thể tích bình chứa 2.5.2 Bộ Thí nghiệm 2: Kiểm nghiệm hệ lực hút phân tử nước thuỷ tinh – chứng tỏ nước “keo dính” Xác định lực căng mặt ngồi chất lỏng Thí nghiệm 1: Kiểm nghiệm hệ lực hút phân tử nước thuỷ tinh * Mục đích thí nghiệm Chứng tỏ thuỷ tinh nước có lực hút phân tử tác dụng * Dụng cụ Hai thủy tinh (10cm x 10cm) có gắn móc treo, nặng, nước * Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm + Đặt kính thứ đế + Nhỏ lên kính thứ giọt nước nhỏ + Đặt ngang kính thứ hai lên kính thứ (hoặc hà vào khoảng không gian hai kính) + Nhấc kính thứ hai lên kính thứ nhấc lên theo mà khơng cần giữ kính + Treo vào móc treo kính thứ hai cân có khối lượng 50g; 100g; 200g; 500g; 1000g 2000g + Kết cho thấy hai kính khơng rời * Giải thích kết thí nghiệm 14 + Sau nhỏ giọt nước nhỏ lên kính kính thứ hai (phương án 2) ép kính cịn lại lên nước khoảng khơng gian hai kính loang thành lớp nước mỏng + Các phân tử nước phân tử phân cực, tạo thành lưỡng cực điện Giữa phân tử nước lớp nước phân tử nước với phân tử thuỷ tinh hai thuỷ tinh xuất lực hút xảy hiệu ứng lưỡng cực – cực phân tử nước Cả hai mặt lớp nước bề mặt hai thuỷ tinh hút lực hút lớp nước bị giữ bên khoảng không gian hai thuỷ tinh bị hút vào bề mặt thuỷ tinh thuỷ tinh phía khơng bị rơi dù ta có treo vào nặng lên tới vài kilơgam + Áp suất khơng khí khơng đóng vai trị định trường hợp cạnh lớp nước tiếp xúc với khơng khí bao quanh, áp suất khơng khí nước có áp suất tối thiểu với áp suất khơng khí bao quanh lớp nước * Lưu ý Các kính cần làm sạch, mặt hai kính ln ln có phương nằm ngang Thí nghiệm 2: Xác định lực căng bề mặt chất lỏng (lực dính ướt) * Mục đích thí nghiệm + Chứng tỏ có lược hút phân tử nước với tạo nên lực căng mặt + Đo độ lớn lực căng mặt * Dụng cụ thí nghiệm Dây (thép, đồng nhm) uốn thành khung, sợi khâu buộc thành vòng tròn nhỏ chu vi khung buộc vào cạnh khung, vịng nhơm lấy từ vỏ lon bia, nước lọc, nước xà phòng, lực kế, giá đỡ Phương án: Kiểm tra định tính + Pha dung dịch xà phịng + Uốn khung dây tròn thép + Nhúng khung dây kim loại có buộc sẵn dây theo hình dạng khác vào khay đựng dung dịch nước xà phòng, nhẹ nhàng nhấc khung kim loại khỏi khay nước xà phòng, chọc thủng màng quan sát Kết lực căng màng xà phịng kéo làm vịng dây có dạng hình trịn Phương án: Kiểm tra định lượng + Treo vịng nhơm lực kế, số lực kế cho biết trọng lượng vịng nhơm F1 = P + Nhúng thẳng vịng nhơm vào khay đựng nước, cho vịng nhơm vừa chạm mặt nước + Hạ thấp mực nước khay nước, lực căng mặt ngồi tác dụng lên vịng nhơm kéo xuống làm số lực kế tăng lên đến vịng nhơm bứt 15 khỏi chất lỏng, số lực kế F2 Hiệu F2 – F1 cho biết số lực căng mặt tác dụng lên vịng vịng ngồi vịng nhơm Thí nghiệm đo lực căng bề mặt nước + Lặp lại thí nghiệm với nước xà phịng 2.5.3 Bộ thí nghiệm Kiểm nghiệm nội dung định luật định luật Bơilơ – Mariốt, định luật Saclơ Thí nghiệm cho trứng vào chai có miệng nhỏ để minh họa phụ thuộc áp suất vào nhiệt độ Thí nghiệm 1: Kiểm nghiệm nội dung định luật Bơilơ - Mariốt * Mục đích thí nghiệm Khảo sát biến đổi áp suất theo thể tích khối lượng khí xác định nhiệt độ khơng đổi xem quan hệ có là: “Với khối lượng khí xác định, nhiệt độ khơng đổi áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích hay tích áp suất thể tích số khơng đổi” * Dụng cụ thí nghiệm - Sơ- ranh y tế loại lớn; Nhiệt kế; Áp kế lấy từ đồng hồ đo huyết áp * Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm + Nhốt sơ-ranh khối lượng khí xác định nhờ píttơng việc nối kín đầu áp kế vào đầu xilanh - Với nhiệt độ phòng (t = 28oC) + Ghi nhiệt độ phòng, giá trị áp suất thể tích khí xilanh nhiệt độ + Thay đổi thể tích khí sơ-ranh điều kiện đẳng nhiệt cách dùng tay ấn chậm nhẹ nhàng để píttơng dịch chuyển xuống dưới, ứng với vị trí píttơng, đọc giá trị thể tích áp suất tương ứng khối lượng khí xác định không đổi nhốt sơ-ranh + Bảng số liệu kết thí nghiệm (t = 28oC ⇔ T = 301K ; Pkq = 760 mmHg; P = Pkq + ∆P) 16 Lần V ∆P P TN (ml) (mmHg) (mmHg) 60 760 45600 1016 57 30 790 45030 446 55 60 820 45100 516 52 96 856 44512 50 130 890 44500 84 45 214 974 43380 754 43 252 1012 43516 1088 P.V PV 44584 ∆(PV) 72 ∆(PV ) ε 568 1,27% εmax = 2,44% - Với nhiệt độ cao nhiệt độ phòng + Cho thêm nước nóng vào bình chứa nước khuấy đều, chờ cho nhiệt độ ổn định ghi nhiệt độ t 1, áp suất thể tích khí tương ứng sơranh + Thay đổi thể tích khí sơ-ranh điều kiện đẳng nhiệt cách dùng tay ấn chậm nhẹ nhàng để píttơng dịch chuyển xuống dưới, ứng với vị trí píttơng, đọc giá trị thể tích áp suất tương ứng khối lượng khí xác định khơng đổi nhốt xilanh * Lưu ý: Thao tác thay đổi thể tích khí phải nhẹ nhàng để khơng làm thay đổi nhiệt độ khí Sơ-ranh Ống nối từ đầu Sơ-ranh đến đồng hồ đo áp suất phải đủ ngắn phải hiệu chỉnh vị trí Pit-tơng Sơ-ranh phù hợp Thí nghiệm 2: Kiểm nghiệm nội dung định luật Sác-lơ * Mục đích thí nghiệm Khảo sát biến đổi áp suất theo nhiệt độ tuyệt đối khối lượng khí xác định thể tích khơng đổi xem quan hệ có là: “Với khối lượng khí xác định, thể tích khơng đổi áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối hay thương số p/T số khơng đổi” * Dụng cụ thí nghiệm Sơ- ranh y tế loại lớn; Nhiệt kế; Áp kế lấy từ đồng hồ đo huyết áp; Khay chứa nước; nước lạnh nước nóng * Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm + Nhốt Sơ-ranh khối lượng khí xác định nhờ píttơng việc nối kín đầu áp kế vào đầu Sơ-ranh + Điều chỉnh píttơng vị trí 17 xác định, giữ píttơng để píttơng không dịch chuyển nhờ then ngang thân Sơ-ranh nhằm giữ thể tích khí khơng đổi + Ghi giá trị thể tích, áp suất nhiệt độ khối khí Sơ-ranh trạng thái đầu + Thay đổi nhiệt độ khí Sơ-ranh cách đổ nước nóng vào bình chứa, khuấy để nhiệt độ chóng ổn định Khi nhiệt độ ổn định, đọc giá trị nhiệt độ nhiệt kế giá trị áp suất tương Thí nghiệm kiểm nghiệm nội dung định luật Sác-lơ với áp kế đồng hồ đo ứng áp kế Mỗi lần thí nghiệm ta tăng huyết áp nhiệt độ lên khoảng – 10 độ Ghi số liệu tương ứng vào bảng + Thay đổi vị trí píttơng để khảo sát q trình đẳng tích thể tích khác, lặp lại thí nghiệm ghi số liệu tương ứng vào bảng + Bảng số liệu kết thí nghiệm: V=50 ml; T = t + 273; P = Pkq + ∆P Lần ∆P P (mmHg) (mmHg) P T 301 760 2,525 0,052 47 51 53 320 324 326 20 34 44 780 794 804 0,035 0,022 0,007 55 56 328 329 52 56 812 816 2,438 2,451 2,466 2,473 2,476 2,480 T (oC) T (K) 28 TN P T P ∆( ) T 0,003 0,007 P ∆( ) T 0,021 ε 0,84 % εmax = 2,1% Thí nghiệm 3: Thí nghiệm cho trứng vào chai có miệng nhỏ để minh họa phụ thuộc áp suất vào nhiệt độ * Mục đích thí nghiệm Minh hoạ cách định tính phụ thuộc áp suất khối lượng khí xác định vào nhiệt độ thể tích khơng đổi * Dụng cụ thí nghiệm: Chai thủy tinh, trứng luộc bóc vỏ, nước nóng, nước lạnh, bật lửa, giấy viết * Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm - Cách 1: + Tráng rửa chai thuỷ tinh nước nóng + Đặt trứng luộc bóc vỏ lên cổ chai 18 + Đặt chai vào nước lạnh dội nước lạnh lên xung quanh thành chai Kết quả trứng vào chai + Quay ngược chai cho trứng đậy khít vào miệng chai, dội nước nóng xung quanh thành chai Kết quả trứng bị đẩy khỏi cổ chai - Cách 2: + Đưa tờ giấy cháy rơi vào chai + Ngay sau lửa tắt, ta đặt trứng luộc bóc vỏ lên cổ chai Kết quả trứng bị hút vào chai + Quay ngược chai cho trứng đậy khít vào miệng chai, dội nước nóng xung quanh thành chai Kết quả trứng lọt khỏi cổ chai * Giải thích kết thí nghiệm + Trong q trình tráng rửa chai nước nóng q trình đốt giấy chai làm cho khơng khí chai nóng lên, giãn nở phần khỏi chai Vì vậy, khí chai tương đối lỗng tức mật độ khí nhỏ + Khi đặt trứng luộc bóc vỏ lên miệng chai giam chai khối lượng khí xác định Thể tích khí chai lúc đầu số + Trong trình làm lạnh chai T giảm P giảm ( P ∼ T V = số) Do áp suất khí bình nhỏ áp suất khí bên ngồi chai nên trứng bị đẩy vào chai Quá trình xảy ngược lại đẩy trứng khỏi chai * Lưu ý: + Thí nghiệm địi hỏi trứng có đường kính lớn đường kính cổ chai chút, đậy kín cổ chai lọt vào cổ chai + Hiện tượng xảy rõ rệt ta dùng nước nóng nước lạnh (nước đá) III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong phạm vi sáng kiến kinh nghiệm làm việc sau: - Trên sở tìm hiểu, điều tra thực tế tình hình dạy học, tình trạng thiết bị thí nghiệm phục vụ dạy học tổ Vật lý trường THPT Quảng xương tìm khó khăn, hạn chế sai lầm học sinh học tập để tìm giải pháp khắc phục - Tổ Vật lý xây dựng quy trình hướng dẫn học sinh thiết kế, chế tạo dụng cụ học sinh tự thiết kế, chế tạo làm số thí nghiệm Vật lí 10 gồm thí nghiệm với thí nghiệm, có: 04 thí nghiệm thuyết động học phân tử; 03 thí nghiệm định luật chất khí; 02 thí nghiệm chất rắn chất lỏng Kết hợp với tổ chức ngoại khóa “Vật lí vui” để học sinh có điều kiện vận dụng kiến thức học sản phẩm nghiên cứu để giới thiệu trước toàn trường 19 - Kết áp dụng cho thấy nhóm học sinh thực tốt nhiệm vụ giao, thành viên nhóm nhóm trưởng phân cơng nhiệm vụ cụ thể có trách nhiệm hồn thành cơng việc để thực nhiệm vụ chung nhóm Học sinh thực tích cực, tự lực hoạt động học tập, tìm hứng thú, say mê học tập hoạt động tập thể, kiến thức học sinh thu thông qua hoạt động thực sâu sắc có tính bền vững cao - Các sản phẩm học sinh tạo mặt hình thức chưa thật đẹp, cơng sử dụng số thí nghiệm chưa so với thí nghiệm mua từ công ty thiết bị giáo dục sản phẩm đầu tay nhiều mộc mạc hiệu tạo người học người thầy tác động hướng Kiến nghị - Đề tài đúc rút từ kinh nghiệm nhiều năm làm công tác giảng dạy, tổ Vật lý áp dụng, thí nghiệm học sinh thiết kế, chế tạo, thực thành cơng nhận phản hồi tốt học sinh đồng nghiệp chứng tỏ lợi ích mà sáng kiến mang lại rõ ràng Vì vậy, tơi mong sáng kiến phổ biến áp dụng vào thực tế Các đồng nghiệp quan tâm xem xét áp dụng sáng kiến vào thực tế giảng dạy triển khai sang lĩnh vực khác để góp phần nâng cao chất lượng dạy học - Các thí nghiệm trang bị cho trường phổ thông cần trang bị đồng - Các thí nghiệm nhập từ nước ngồi đặc biệt từ Trung Quốc cần dịch hướng dẫn sử dụng, cách tiến hành thí nghiệm sang tiếng Việt để giáo viên sử dụng vào giảng dạy có hiệu - Cần khuyến khích, tạo điều kiện cho giáo viên tăng cường thời lượng dạy học có sử dụng phương pháp dạy học tích cực nhằm phát triển lực hoạt động trí tuệ, chủ động, sáng tạo cho học sinh XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh hóa, ngày 10 tháng 5năm 2016 Tơi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Võ Anh Tuấn TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên), Vật lí 10, NXB Giáo dục, 2006 Nguyễn Thế Khơi (Tổng chủ biên) - Vật lí 12 (nâng cao) NXB Giáo duc, Hà Nội 2008 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế, Phương pháp dạy học Vật lí trường phổ thơng, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội, 2002 Phạm Hữu Tòng, Dạy học vật lí trường phổ thơng theo định hướng phát triển hoạt động học tích cực, chủ động tư khoa học, NXB Đại học Sư phạm, 2004 Thái Duy Tuyên, Những vấn đề giáo dục học đại, NXB Giáo dục Báo điện tử vietpretss.vn Nghị TW 29 PHỤ LỤC Mẫu báo cáo kết nghiên cứu nhóm 21 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Chế tạo dụng cụ thí nghiệm thực thí nghiệm - Mục đích thí nghiệm gì? - Dụng cụ cần cho thí nghiệm gì, số lượng, tìm cải tiến từ nguồn vật liệu nào? - Các điều kiện để thực thí nghiệm thành cơng gì? - Các bước thực thí nghiệm nào? Biện pháp an tồn thực thí nghiệm cần tuân thủ nguyên tắc nào? - Tiến hành thí nghiệm kết thí nghiệm - Giải thích kết thí nghiệm - Bộ thí nghiệm cịn cải tiến để mở rộng ứng dụng sang thực thí nghiệm khác? Nhóm trưởng 22 23 ... học sinh học tập để tìm giải pháp khắc phục - Tổ Vật lý xây dựng quy trình hướng dẫn học sinh thiết kế, chế tạo dụng cụ học sinh tự thiết kế, chế tạo làm số thí nghiệm Vật lí 10 gồm thí nghiệm. .. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ LÀM MỘT SỐ THÍ NGHIỆM VỀ CHẤT KHÍ – CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10? ??’ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Điểm sáng kiến xây dựng quy trình tổ chức, hướng dẫn nhóm học sinh chế tạo thí nghiệm đơn... THPT QUẢNG XƯƠNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ LÀM MỘT SỐ THÍ NGHIỆM VỀ CHẤT KHÍ – CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10? ??’ đáp ứng vấn đề nêu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu qua thực tế dạy học Vật lí trường phổ