Lí do ch ọn đề tài
Trong thế kỷ 21, tri thức và trí tuệ sáng tạo là yếu tố quyết định sự phát triển xã hội Việt Nam đang phát triển và hội nhập toàn cầu, điều này đặt ra yêu cầu mới cho người lao động và giáo dục thế hệ trẻ Chương trình giáo dục phổ thông 2018 hướng đến việc phát triển phẩm chất và năng lực, đặc biệt là các năng lực gắn liền với môn học Để nâng cao năng lực vật lý, chương trình nhấn mạnh việc tăng cường giờ thực hành và thí nghiệm để khám phá tự nhiên từ góc độ vật lý.
Việc trang bị đầy đủ phương tiện dạy học ở trường phổ thông, đặc biệt trong môn Vật lý, là rất cần thiết để đáp ứng yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học Môn Vật lý, với tính chất là một khoa học thực nghiệm, yêu cầu sự hỗ trợ từ các thí nghiệm và thực hành để giúp học sinh tiếp thu kiến thức hiệu quả Tuy nhiên, hiện nay, các phương tiện dạy học Vật lý tại Việt Nam còn hạn chế, nhiều thí nghiệm trong sách giáo khoa thiếu dụng cụ cần thiết, gây khó khăn trong việc áp dụng vào thực tiễn Mặc dù đã có một số nghiên cứu thiết kế thí nghiệm sáng tạo, nhưng chúng vẫn chưa được áp dụng rộng rãi trong giảng dạy và chưa gắn kết chặt chẽ với cuộc sống của học sinh.
+ “Các phương tiện dạy học hiện đại trong dạy học vật lí” tác giảHà Văn Hùng – Trường ĐHSP Vinh
+ “Những thực nghiệm khoa học lí thú, bổ ích, dễlàm”, Vũ Bội Tuyền, Văn Thị Đức – Nhà xuất bản Thanh niên
+ “Thí nghiệm vật lí với dụng cụ tự làm từ chai nhựa và vỏ lon” tác giả Nguyễn
Ngọc Hưng –Trường ĐHSP Hà Nội
+ “Trò chơi vật lí trong trường phổ thông”, B.F.Bilimovich, NXB Đại học quốc gia Hà Nội
Theo chương trình giáo dục phổ thông mới năm 2018, thí nghiệm và thực hành là rất quan trọng trong việc hình thành các khái niệm và định luật Vật lí Trong phần Nhiệt học của sách giáo khoa Vật lí lớp 10, hiện có hai bộ thí nghiệm phục vụ dạy học là khảo sát định luật Boyle – Mariotte và định luật Charles, nhưng độ bền và chính xác còn hạn chế Việc thiếu thí nghiệm hỗ trợ cho các kiến thức khác gây khó khăn trong giảng dạy Do đó, cần tăng cường các thiết bị tự làm gắn kết với cuộc sống trong dạy học, giúp học sinh khám phá kiến thức, phát triển năng lực vật lí và các năng lực chung như giao tiếp, hợp tác, tự học, và sáng tạo Chính vì vậy, chúng tôi nghiên cứu đề tài “Xây dựng và sử dụng thí nghiệm vật lí gắn kết cuộc sống trong dạy học phần Nhiệt học - Vật lí 10”.
M ục đích của đề tài
Xây dựng các thí nghiệm liên kết thực tiễn cuộc sống với giảng dạy phần Nhiệt học trong chương trình Vật lý 10 THPT nhằm nâng cao năng lực vật lý cho học sinh.
Đối tượ ng nghiên c ứ u và ph ạ m vi nghiên c ứ u
Đối tượ ng nghiên c ứ u
- Hoạt động dạy học nội dung kiến thức phần Nhiệt học – Vật lí 10
- Cách thức tổ chức hoạt động dạy học sử dụng thí nghiệm dạy học môn Vật lí 10.
Phạm vi nghiên cứu
- Nội dung kiến thức phần Nhiệt học – Vật lí 10.
Gi ả thuy ế t khoa h ọ c
Việc xây dựng các thí nghiệm vật lý liên quan đến cuộc sống và áp dụng trong giảng dạy để giải quyết vấn đề sẽ giúp nâng cao năng lực vật lý của học sinh.
Nhi ệ m v ụ nghiên c ứ u
- Nghiên cứu cơ sở lí luận vềphương tiện dạy học thí nghiệm trong dạy học Vật lí ở trường trung học phổ thông
- Nghiên cứu nội dung phần Nhiệt học chương trình Vật lí 10
- Nghiên cứu các thí nghiệm ứng với từng cơ sở kiến thức phần Nhiệt học
- Nghiên cứu cách lồng ghép kiến thức trong quá trình hướng dẫn học sinh làm thiết bị
- Thiết kế, chế tạo bộ dụng cụ thí nghiệm sử dụng dạy học phần Nhiệt học chương trình Vật lí 10
- Xây dựng tiến trình dạy học sử dụng thí nghiệm gắn kết cuộc sống trong phần Nhiệt học – Vật lí 10
- Xây dựng mẫu phiếu học tập, phiếu theo dõi, thông tin bổ sung và các công cụ hỗ trợ cho học sinh
- Xây dựng bảng công cụ kiểm tra đánh giá năng lực Vật lí của học sinh
- Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá giả thuyết khoa học.
Phương pháp nghiên cứ u
Phương pháp nghiên cứ u lí lu ậ n
- Nghiên cứu và nắm vững mục tiêu chung trong giáo dục, mục tiêu giáo dục của môn Vật lí ở trường phổ thông hiện nay
Nghiên cứu tài liệu tâm lý học, lý luận dạy học phổ thông và hiện đại, cùng với các văn kiện đại hội Đảng về đổi mới giáo dục, là rất quan trọng Việc tham khảo các bài báo và tạp chí liên quan cũng giúp nâng cao hiểu biết và ứng dụng hiệu quả trong giáo dục.
Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy học thí nghiệm Vật lý ở trường phổ thông nhằm hình thành ý tưởng xây dựng bộ thí nghiệm liên kết với cuộc sống trong dạy học phần Nhiệt học của chương trình Vật lý 10.
Nghiên cứu chương trình và nội dung sách giáo khoa cùng với tài liệu liên quan là cần thiết để xác định kiến thức, kỹ năng và thái độ mà học sinh cần nắm vững Qua đó, chúng ta có thể định hướng phát triển năng lực Vật lý cho học sinh một cách hiệu quả.
Phương pháp thự c nghi ệm sư phạ m
- Tiến hành dạy thực nghiệm ở trường phổ thông theo quy trình, phương pháp và cách tổ chức tiến trình dạy học đã đề xuất
- Phân tích kết quảthu được trong quá trình thực nghiệm sư phạm từđó rút ra kết luận của đề tài
- Phương tiện: phiếu khảo sát, phiếu đánh giá, dụng cụ ghi chép, ghi hình.
Phương pháp thống kê toán học
- Sử dụng các phương pháp thống kê, mô tả toán học để trình bày kết quả thực nghiệm sư phạm.
TÌM HIỂU CƠ SỞ LÍ LU Ậ N V Ề D Ạ Y H Ọ C THÍ NGHI Ệ M V Ậ T LÍ G Ắ N K Ế T CU Ộ C S Ố NG H Ọ C SINH
Thí nghi ệ m v ậ t lí
1.1.1 Khái niệm thí nghiệm vật lí
Theo tác giả Nguyễn Đức Thâm, thí nghiệm vật lý được định nghĩa là sự tác động có chủ đích và hệ thống của con người lên các đối tượng trong thực tế khách quan Qua việc phân tích các điều kiện diễn ra tác động và kết quả thu được, chúng ta có thể tiếp nhận tri thức mới.
- Theo tác giả Nguyễn Đăng Thuấn, TN vật lí có một số đặc điểm sau [8]:
Để thực hiện một thí nghiệm hiệu quả, các điều kiện cần được lựa chọn và thiết lập một cách có chủ đích, nhằm trả lời câu hỏi nghiên cứu và kiểm tra giả thuyết Mỗi thí nghiệm bao gồm ba yếu tố chính: đối tượng nghiên cứu, phương tiện tác động lên đối tượng và phương tiện quan sát, đo đạc để thu thập kết quả từ sự tác động.
Các điều kiện thí nghiệm có thể được điều chỉnh để nghiên cứu mối quan hệ giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác vẫn được giữ nguyên.
Các điều kiện của thí nghiệm cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo độ chính xác, thông qua việc sử dụng thiết bị thí nghiệm phù hợp và phân tích thường xuyên các yếu tố liên quan Điều này giúp giảm thiểu tối đa ảnh hưởng của các nhiễu, loại bỏ những điều kiện không mong muốn để tập trung vào các tính chất và mối quan hệ chính của đối tượng nghiên cứu.
Tính quan sát được các biến đổi của đại lượng do sự thay đổi của các đại lượng khác là đặc điểm quan trọng nhất của thí nghiệm Điều này được thực hiện thông qua các giác quan của con người, cùng với sự hỗ trợ của các công cụ quan sát và đo đạc.
Thí nghiệm có thể lặp lại được, nghĩa là khi sử dụng cùng một thiết bị và điều kiện thí nghiệm giống nhau, việc bố trí lại hệ thống thí nghiệm và tiến hành lại sẽ cho ra hiện tượng và quá trình vật lý tương tự như những lần thí nghiệm trước.
1.1.2 Chức năng của thí nghiệm vật lí trong dạy học
Thí nghiệm vật lý là yếu tố quan trọng trong việc dạy và học môn vật lý, giúp giáo viên và học sinh nắm bắt kiến thức một cách hiệu quả Hiểu rõ chức năng của thí nghiệm vật lý không chỉ cần thiết cho quá trình giảng dạy mà còn giúp xác định thời điểm, cách thức và loại thí nghiệm phù hợp để tổ chức dạy học.
Quá trình dạy và học bao gồm hai hoạt động chính là dạy của giáo viên và nhận thức của học sinh, tạo ra sự tương tác cần thiết Do đó, việc phân tích chức năng của thí nghiệm vật lí trong dạy học cần được thực hiện từ hai quan điểm: quan điểm lí luận nhận thức và quan điểm lí luận dạy học.
- Theo quan điểm của lí luận nhận thức , trong Giáo trình thí nghiệm trong dạy học vật lí, thí nghiệm có các chức năng sau [10]:
Thí nghiệm là một công cụ quan trọng trong quá trình nhận thức của con người, giúp thu nhận tri thức khoa học cần thiết để cải thiện bản thân và tác động đến thực tiễn Trong dạy học, thí nghiệm đóng vai trò là phương tiện hỗ trợ học sinh tìm kiếm và tiếp thu kiến thức Nếu giáo viên giảng dạy theo lối thông báo mà không sử dụng thí nghiệm, học sinh sẽ chỉ thụ động tiếp nhận kiến thức Ngược lại, việc áp dụng thí nghiệm không chỉ giúp học sinh tự lực trong việc tiếp thu kiến thức mà còn khuyến khích sự tích cực và sáng tạo trong hoạt động nhận thức, từ đó thúc đẩy họ tham gia khám phá kiến thức mới.
+ Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của tri thức: Trong dạy học
VL, TN là phương tiện hiệu quả để kiểm tra kiến thức lý thuyết đã được khái quát Việc áp dụng khái quát lý thuyết vào thực tiễn thông qua TN không chỉ làm tăng cường hoạt động nhận thức của học sinh mà còn củng cố niềm tin vào tính chính xác của kiến thức đã tiếp thu Do đó, TN đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao nhận thức, xác minh sự đúng đắn trong suy luận và kiến thức mà học sinh đã học.
+ Thí nghiệm là phương tiện để vận dụng tri thức vào thực tiễn: Trong dạy học
VL, TN không những có vai trò rất lớn trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của
Học sinh (HS) không chỉ tiếp thu kiến thức và rèn luyện kỹ năng mà còn cần củng cố và vận dụng kiến thức một cách chắc chắn Việc giảng dạy vật lý (VL) trên lớp cần được khắc sâu vào tiềm thức của HS, yêu cầu họ thường xuyên áp dụng kiến thức vào thực tế Thực tiễn là yếu tố quan trọng giúp HS vận dụng kiến thức đã học, từ đó loại bỏ lối học vẹt và lý thuyết suông đã tồn tại lâu nay.
Thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong phương pháp nhận thức vật lý, xuất hiện trong nhiều giai đoạn của phương pháp thực nghiệm, từ việc xác định vấn đề nghiên cứu đến kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết Trong phương pháp mô hình, thí nghiệm giúp thu thập thông tin về đối tượng gốc, tạo cơ sở cho việc xây dựng mô hình, kiểm tra tính chính xác của mô hình và xác định giới hạn áp dụng của tri thức.
- Theo quan điểm của lí luận dạy học, trong Giáo trình thí nghiệm trong dạy học vật lí, thí nghiệm có các chức năng sau [10]:
Thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong quá trình dạy học, từ việc đề xuất vấn đề nghiên cứu, giải quyết vấn đề, hình thành kiến thức và kỹ năng mới, đến củng cố và kiểm tra đánh giá kiến thức của học sinh Trong giai đoạn đề xuất vấn đề, thí nghiệm giúp học sinh tiếp cận mục tiêu nghiên cứu nhanh chóng qua quan sát và thu thập dữ liệu Ở giai đoạn hình thành kiến thức mới, thí nghiệm cung cấp dữ liệu vững chắc để khái quát vật lý và kiểm chứng giả thuyết, từ đó tạo ra kiến thức mới Khi củng cố kiến thức và kỹ năng, thí nghiệm không chỉ kiểm tra kiến thức mà còn đánh giá khả năng tự lực và sáng tạo của học sinh, góp phần hình thành niềm tin vào kiến thức và xây dựng thế giới quan khoa học cho học sinh.
Thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển toàn diện nhân cách của học sinh, góp phần nâng cao chất lượng kiến thức và rèn luyện kỹ năng thực hành Nhờ vào thí nghiệm, học sinh có thể hiểu sâu hơn về bản chất của các hiện tượng và quy luật vật lý, từ đó vận dụng kiến thức vào thực tiễn một cách linh hoạt và hiệu quả Thí nghiệm khuyến khích học sinh tư duy phản biện và khám phá những điều mới mẻ, dẫn đến việc tiếp thu kiến thức nhanh chóng và sâu sắc hơn Qua đó, hoạt động nhận thức của học sinh được kích thích, giúp phát triển tư duy một cách tốt hơn.
Thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho học sinh Qua việc thực hiện thí nghiệm, học sinh có cơ hội rèn luyện kỹ năng và kỹ xảo thực hành, từ đó góp phần nâng cao chất lượng giáo dục kỹ thuật tổng hợp.
Thí nghi ệ m v ậ t lí g ắ n k ế t cu ộ c s ố ng h ọ c sinh
1.2.1 Khái niệm thí nghiệm vật lí gắn kết cuộc sống học sinh
Theo Nguyễn Đăng Thuấn (2018), thí nghiệm vật lý gắn liền với cuộc sống là những thí nghiệm bắt nguồn từ các vấn đề thực tiễn, sử dụng phương tiện quen thuộc và được thực hiện trong bối cảnh đời sống hàng ngày Những thí nghiệm này không chỉ giải đáp các câu hỏi vật lý mà còn liên quan đến những thắc mắc gần gũi trong cuộc sống.
1.2.2 Vai trò của thí nghiệm gắn kết cuộc sống sử dụng trong dạy học vật lí
Quá trình dạy và học vật lý hiện nay tập trung vào việc phát triển năng lực vật lý cho học sinh, do đó việc sử dụng thí nghiệm gắn liền với cuộc sống trong giảng dạy vật lý là điều thiết yếu.
Nó giúp giáo viên và học sinh kết nối kiến thức vật lý với thực tiễn, từ đó nâng cao năng lực vật lý cho học sinh.
Thông qua các thí nghiệm thực tiễn, học sinh không chỉ nâng cao kỹ năng thực hành và thao tác thí nghiệm mà còn phát triển khả năng quan sát và giải thích các hiện tượng trong cuộc sống.
Các thí nghiệm gắn kết cuộc sống mang lại sự hấp dẫn và gần gũi cho học sinh, giúp các em dễ dàng làm quen với dụng cụ thí nghiệm Những thí nghiệm này không chỉ khơi gợi sự ham thích và ham học hỏi mà còn dẫn đến những kết quả thú vị, từ đó kích thích sự tò mò của học sinh Qua đó, học sinh sẽ yêu thích khoa học, đặc biệt là vật lý, tạo động lực học tập tốt cho các em.
Thí nghiệm gắn kết cuộc sống ngoài nhà trường mang lại cơ hội cho học sinh kết nối và tương tác với xã hội, từ đó phát triển năng lực giao tiếp và kỹ năng sống, giúp các em khẳng định bản thân.
- Thí nghiệm gắn kết cuộc sống là cơ hội đổi mới dạy và học vật lí theo định hướng phát triển năng lực học sinh
- Thí nghiệm gắn kết cuộc sống hoàn thiện quá trình tư duy của học sinh
1.2.3 Tiến trình xây dựng thí nghiệm vật lí gắn kết cuộc sống học sinh
Dựa trên tiến trình xây dựng thí nghiệm của tác giả Mai Hoàng Phương, chúng tôi đã điều chỉnh và đề xuất một tiến trình xây dựng thí nghiệm vật lý gắn kết với cuộc sống học sinh.
Sơ đồ 1.1: Tiến trình xây dựng thí nghiệm gắn kết cuộc sống
- Bước 1: Xuất phát từ một tình huống hay một hiện tượng thực tế trong cuộc sống liên quan đến thí nghiệm, nghiên cứu nội dung bài học
Một hôm, khi em giúp mẹ làm bánh, mẹ gặp khó khăn trong việc tách lòng đỏ trứng gà Em đã tìm cách giúp mẹ thực hiện nhanh chóng và hiệu quả.
Dựa trên nghiên cứu nội dung bài học, giáo viên cần xác định những kiến thức quan trọng có thể thiết kế thành trải nghiệm học tập (TN) nhằm hình thành hoặc minh họa kiến thức cho học sinh.
HS, từ đó có thể đề xuất và lựa chọn phương án TN thích hợp
- Buớc 2: Lựa chọn ý tưởng thí nghiệm phù hợp
Ví dụ: Ứng dụng kiến thức quá trình đẳng nhiệt – Định luật Boyle – Mariotte dùng chai nhựa để tách lòng đỏ trứng
- Bước 3: Dự trù nguyên vật liệu và thiết kế bản vẽ
Sau khi hình thành ý tưởng, cần xác định các nguyên vật liệu cần thiết cho thí nghiệm, chẳng hạn như chai nhựa Tiếp theo, thiết kế bản vẽ cho thí nghiệm để đảm bảo mọi bước thực hiện đều rõ ràng và khoa học.
- Bước 4: Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm
Khi thiết kế được bản vẽ thí nghiệm, giáo viên sử dụng các dụng cụ để gia công các vật liệu được sử dụng cho thí nghiệm đó
- Bước 5: Lắp ráp, vận hành thí nghiệm
Khi gia công vật liệu xong, bắt đầu tiến hành lắp ráp thí nghiệm hoàn chỉnh
- Bước 6: Vận hành thử nghiệm và hiệu chỉnh
Tiến hành thí nghiệm nhiều lần nhằm thu thập số liệu chuẩn, tạo độ ổn định của thí nghiệm
1.2.4 Tiến trình dạy học có sử dụng thí nghiệm vật lí gắn kết cuộc sống
Phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề hiện nay được đánh giá cao về hiệu quả trong việc kích thích tính tích cực và chủ động của người học, đồng thời phát huy các năng lực cốt lõi của học sinh Vì vậy, phương pháp này được lựa chọn để áp dụng kết hợp với các loại hình thí nghiệm trong một tiến trình dạy học cụ thể.
Sơ đồ 1.2: Tiến trình dạy học có sử dụng thí nghiệm gắn kết cuộc sống
Hoạt động 1: Tổ chức tình huống làm nảy sinh vấn đề
Giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh, từ đó kích thích nhu cầu khám phá kiến thức mới và tìm kiếm giải pháp sáng tạo Học sinh sẽ dựa vào những gì đã biết để giải quyết vấn đề, đồng thời phát triển khả năng tự tìm tòi và xây dựng phương án chưa có sẵn.
Hoạt động 2: Phát biểu vấn đề cần giải quyết
Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, học sinh sẽ nêu ra các vấn đề cần giải quyết bằng cách đặt câu hỏi Những câu hỏi này sẽ dẫn dắt đến việc xây dựng nội dung kiến thức mới mà học sinh cần tiếp thu.
Hoạt động 3: Giải quyết vấn đề
Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, học sinh tham gia vào quá trình trao đổi và thảo luận để suy đoán các giải pháp giải quyết vấn đề Họ lựa chọn kiến thức đã có hoặc đề xuất các mô hình giả thuyết khả thi nhằm tìm ra lời giải cho vấn đề cần giải quyết.
- Thực hiện giải pháp đã suy đoán: khảo sát lí thuyết và hoặc khảo sát thực nghiệm
Học sinh thực hiện mô hình dựa trên kiến thức đã có và giả thuyết ban đầu, từ đó rút ra kết luận logic về vấn đề cần nghiên cứu Họ thiết kế phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm, thu thập và xử lý số liệu cần thiết, cuối cùng là đưa ra kết luận về vấn đề đang được tìm hiểu.
Năng lự c v ậ t lí
- Năng lực được định nghĩa bằng nhiều cách gắn với các lĩnh vực khác nhau, trong những tình huống và ngữ cảnh riêng biệt
Theo chương trình giáo dục phổ thông tổng thể 2018, năng lực được định nghĩa là thuộc tính cá nhân phát triển từ tố chất bẩm sinh và quá trình học tập Năng lực cho phép con người vận dụng tổng hợp kiến thức, kỹ năng cùng các thuộc tính cá nhân như hứng thú, niềm tin và ý chí để thực hiện thành công các hoạt động cụ thể, đạt được kết quả mong muốn trong những điều kiện nhất định.
1.3.2 Khái niệm năng lực vật lí
Năng lực khoa học trong môn Vật lí, hay còn gọi là năng lực vật lí, được định nghĩa qua các nghiên cứu và có nhiều điểm tương đồng với năng lực vật lí trong chương trình Giáo dục phổ thông – Chương trình tổng thể.
- Theo Tổ chức Hợp tác Kinh tế và Phát triển, năng lực khoa học là [5]:
Kiến thức khoa học cá nhân giúp nhận diện câu hỏi, tiếp thu tri thức mới, giải thích hiện tượng khoa học và đưa ra các kết luận có vấn đề.
(2) Nhận dạng được vấn đềvà rút ra được kết luận có cơ sở về các vấn đề liên quan đến khoa học;
(3) Hiểu biết của cá nhân về đặc điểm đặc trưng của khoa học;
Nhận thức của mỗi cá nhân về ảnh hưởng của khoa học và công nghệ đến đời sống con người, bao gồm các khía cạnh vật chất, tinh thần và văn hóa, là rất quan trọng Sự hiểu biết này giúp họ đánh giá đúng vai trò của khoa học và công nghệ trong việc cải thiện chất lượng cuộc sống và phát triển văn hóa.
(5) Sự sẵn sàng tham gia vào các vấn đề liên quan tới khoa học với tư cách là một công dân có hiểu biết và tư duy khoa học
1.3.3 Biểu hiện năng lực vật lí của học sinh
Theo Chương trình giáo dục phổ thông môn vật lí 2018, năng lực vật lí của học sinh được thể hiện qua ba năng lực thành tố, trong đó có năng lực nhận thức vật lí.
Nhận thức về kiến thức và kỹ năng cơ bản trong vật lý là rất quan trọng, bao gồm các mô hình vật lý, năng lượng và sóng, cũng như lực và trường Hơn nữa, việc nhận biết các ngành nghề liên quan đến vật lý cũng đóng vai trò quan trọng trong việc định hướng nghề nghiệp cho học sinh.
+ Nhận biết và nêu được các đối tượng, khái niệm, hiện tượng, quy luật, quá trình vật lí
Các hiện tượng và quá trình vật lý có thể được trình bày thông qua nhiều hình thức biểu đạt khác nhau như nói, viết, đo, tính, vẽ, lập sơ đồ và biểu đồ Những hình thức này giúp làm rõ đặc điểm và vai trò của các hiện tượng, quá trình vật lý trong thực tiễn.
Để viết một bài văn khoa học hiệu quả, bạn cần tìm từ khóa phù hợp, sử dụng thuật ngữ khoa học chính xác, và kết nối thông tin một cách logic và có ý nghĩa Việc lập dàn ý trước khi đọc và trình bày các văn bản khoa học cũng rất quan trọng để đảm bảo nội dung được tổ chức rõ ràng và dễ hiểu.
+ So sánh, lựa chọn, phân loại, phân tích được các hiện tượng, quá trình vật lí theo các tiêu chí khác nhau
+ Giải thích được mối quan hệ giữa các sự vật, hiện tượng, quá trình
+ Nhận ra điểm sai và chỉnh sửa được nhận thức hoặc lời giải thích, đưa ra được những nhận định có liên quan đến chủ đề thảo luận
+ Nhận ra được một số ngành nghề phù hợp với thiên hướng của bản thân b) Tìm hi ể u th ế gi ớ i t ự nhiên dưới góc độ v ậ t lí
Khám phá các hiện tượng và quá trình vật lý đơn giản trong cuộc sống hàng ngày và thế giới tự nhiên; áp dụng chứng cứ khoa học để kiểm tra dự đoán, giải thích các bằng chứng và rút ra kết luận.
Đề xuất vấn đề trong lĩnh vực vật lý yêu cầu người học nhận diện và đặt câu hỏi liên quan đến vấn đề cụ thể Họ cần phân tích bối cảnh để đưa ra vấn đề, kết nối kiến thức và kinh nghiệm đã có, đồng thời sử dụng ngôn ngữ của chính mình để diễn đạt rõ ràng vấn đề đã đề xuất.
+ Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết: phân tích vấn đề để nêu được phán đoán, xây dựng và phát biểu được giả thuyết cần tìm hiểu
Lập kế hoạch thực hiện là bước quan trọng trong việc xây dựng khung logic nội dung nghiên cứu Điều này bao gồm việc lựa chọn phương pháp phù hợp như quan sát, thực nghiệm, điều tra, phỏng vấn và tra cứu tài liệu để thu thập thông tin hiệu quả.
Thực hiện kế hoạch bao gồm việc thu thập và lưu giữ dữ liệu từ kết quả tổng quan, thực nghiệm và điều tra Đánh giá kết quả dựa trên phân tích và xử lý các dữ liệu bằng các tham số thống kê đơn giản là cần thiết So sánh kết quả với giả thuyết và giải thích để rút ra kết luận cũng như điều chỉnh khi cần thiết.
Việc viết và trình bày báo cáo là một kỹ năng quan trọng, bao gồm việc sử dụng ngôn ngữ, hình vẽ và sơ đồ để diễn đạt quá trình và kết quả nghiên cứu Người viết cần biết hợp tác với đối tác một cách tích cực, tôn trọng ý kiến của người khác, từ đó tiếp thu và giải thích, phản biện, bảo vệ kết quả nghiên cứu một cách thuyết phục.
Đề xuất ý kiến và giải pháp cho việc áp dụng kết quả nghiên cứu vào các vấn đề nghiên cứu tiếp theo là rất quan trọng Việc vận dụng kiến thức và kỹ năng đã học sẽ giúp nâng cao hiệu quả trong quá trình nghiên cứu và phát triển.
+ Giải thích, chứng minh được một vấn đề thực tiễn
+ Đánh giá, phản biện được ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn
+ Thiết kế được mô hình, lập được kế hoạch, đề xuất và thực hiện được một số phương pháp hay biện pháp mới
Để bảo vệ thiên nhiên và thích ứng với biến đổi khí hậu, cần thực hiện một số giải pháp thiết thực Điều này bao gồm việc nâng cao nhận thức cộng đồng về tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường, áp dụng các biện pháp tiết kiệm năng lượng, và khuyến khích sử dụng nguồn tài nguyên tái tạo Bên cạnh đó, việc phát triển các chương trình giáo dục môi trường sẽ giúp hình thành hành vi và thái độ tích cực trong cộng đồng, từ đó góp phần vào sự phát triển bền vững.
1.3.4 Biện pháp phát huy năng lực vật lí của học sinh
- Trong Dạy học phát triển năng lực môn Vật lí THPT, một số biện pháp nhằm phát huy năng lực vật lí của học sinh:
+ Tăng cường sử dụng các phương pháp dạy học có khả năng giúp học sinh phát triển năng lực vật lí như dạy học trên cơ sở vấn đề,…
TỔ CH Ứ C D Ạ Y H Ọ C THÍ NGHI Ệ M G Ắ N K Ế T CU Ộ C S Ố NG
Phân tích n ộ i dung ki ế n th ứ c ph ầ n Nhi ệ t h ọ c – V ậ t lí 10
Thuyết động học phân tử chất khí
- Chất khí được cấu tạo từ các phân tử riêng rẽ, có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng
- Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng; chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ chất khí càng cao
Khi các phân tử khí chuyển động hỗn loạn, chúng va chạm lẫn nhau và với thành bình Mỗi phân tử chỉ tác dụng một lực nhỏ lên thành bình, nhưng tổng hợp từ vô số phân tử va chạm tạo ra một lực đáng kể Lực này chính là nguyên nhân gây ra áp suất của chất khí lên thành bình.
Quá trình đẳng nhiệt Định luật Boyle – Mariotte
- Trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái:
+ Trạng thái của một lượng khí được biểu diễn bằng các thông số trạng thái: áp suất p, thể tích V và nhiệt độ tuyệt đối T
+ Lượng khí có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác bằng các quá trình biến đổi trạng thái (gọi tắt là quá trình)
+ Là quá trình biến đổi trạng thái mà trong đó nhiệt độ không thay đổi
+ Phát biểu: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích
+ Biểu thức: pV = hằng số
● Gọi p1, V1 là áp suất và thể tích của chất khí ở trạng thái 1
● p 2 , V2 là áp suất và thể tích của chất khí ở trạng thái 2
Trong quá trình đẳng nhiệt, ta có: p1V1 = p2V2
+ Khái niệm: Đường đẳng nhiệt là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi
+ Đồ thị đường đẳng nhiệt:
Quá trình đẳng tích Định luật Charles
- Quá trình đẳng tích: Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi gọi là quá trình đẳng tích
+ Phát biểu: Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối
● Gọi p1, T1 là áp suất và nhiệt độ của chất khí ở trạng thái 1
● p2, T2 là áp suất và nhiệt độ của chất khí ở trạng thái 2
Trong quá trình đẳng tích, ta có:
+ Khái niệm: Đường đẳng tích là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo nhiệt độ khi thểtích không đổi
+ Đồ thị đường đẳng tích:
Phương trình trạng thái khí lí tưởng –Định luật Gay-lussac
- Khí thực và khí lí tưởng:
Khái niệm: Chất khí trong đó các phân tửđược coi là các chất điểm và chỉtương tác khi va chạm được gọi là khí lí tưởng
Đặc điểm của khí lí tưởng:
Kích thước các phân tử không đáng kể, có thể bỏ qua
Khi chưa va chạm với nhau thì lực tương tác giữa các phân tử rất yếu có thể bỏ qua
Các phân tử chuyển động hỗn loạn, chỉ tương tác khi va chạm với nhau và va chạm với thành bình
Là khí tuân theo đúng các định luật về chất khí đã học
+ Khí thực (chất khí tồn tại trong thực tế): chỉ tuân theo gần đúng các định luật Boyle - Mariotte và Charles Giá trị của tích p.V và thương 𝑝
𝑇 thay đổi theo bản chất, nhiệt độ và áp suất của chất khí
+ Trong điều kiện áp suất và nhiệt độ không lớn lắm và không đòi hỏi độ chính xác cao, có thể xem khí thực là khí lí tưởng
- Phương trình trạng thái khí lí tưởng: Xét một lượng khí nhất định
Áp suất, thể tích và nhiệt độ tuyệt đối của lượng khí ở trạng thái 1 được ký hiệu lần lượt là p1, V1 và T1 Trong khi đó, áp suất, thể tích và nhiệt độ tuyệt đối của lượng khí ở trạng thái 2 được ký hiệu là p2, V2 và T2.
Khi đó ta có: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng:
- Quá trình đẳng áp: Quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi gọi là quá trình đẳng áp
+ Phát biểu: Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối
+ Khái niệm: Đường đẳng áp là đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi
+ Đồ thị đường đẳng áp:
Nội năng và sự biến thiên nội năng
Nội năng của một vật trong nhiệt động lực học là tổng hợp động năng và thế năng của các phân tử cấu thành nó Sự biến thiên nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật.
- Cách làm thay đổi nội năng:
Ta cọ xát một miếng kim loại lên mặt bàn
Sau một thời gian, miếng kim loại sẽ nóng lên, cho thấy nội năng của nó phụ thuộc vào nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng, điều này chứng tỏ nội năng của miếng kim loại đã gia tăng do quá trình thực hiện công.
Khi ta ấn mạnh và nhanh pittong của xi lanh chứa khí, thể tích khí trong xi lanh giảm, đồng thời nhiệt độ khí tăng lên Sự gia tăng nhiệt độ này cho thấy nội năng của khí đã thay đổi do công thực hiện Trong quá trình này, có sự chuyển hóa từ một dạng năng lượng khác sang nội năng, cụ thể là công được chuyển hóa thành nội năng.
Ta bỏ miếng kim loại vào một bình chứa nước nóng Khi đó nhiệt độ của miếng kim loại tăng lên dẫn đến nội năng của vật thay đổi
Xi lanh chứa đầy không khí được bít kín bởi pittong và khi đặt trên ngọn đèn cồn, nhiệt độ khí bên trong tăng lên, dẫn đến sự thay đổi nội năng Quá trình này, gọi là truyền nhiệt, không có sự thực hiện công lên vật mà chỉ đơn thuần là sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác Phần nội năng mà vật tăng thêm hoặc mất đi được gọi là nhiệt lượng, hay còn gọi tắt là nhiệt.
Các nguyên lí của nhiệt động lực học
- Nguyên lí I nhiệt động lực học: “Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được”.
Để động cơ hoạt động hiệu quả, cần cung cấp nhiệt lượng từ bên ngoài nhằm thay đổi nội năng của hệ Công thức ∆U=Q cho thấy rằng việc cung cấp nhiệt là yếu tố thiết yếu để hệ thực hiện công.
- Nguyên lí II nhiệt động lực học:
∆ Cách phát biểu của Rudolf clausius: “Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn”
∆ Cách phát biểu của Sadi Carnot: “Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học”
Các động cơ nhiệt không chuyển đổi hoàn toàn nhiệt lượng nhận được thành công cơ học, mà luôn truyền một phần nhiệt lượng đó cho nguồn nhiệt thứ hai.
- Cấu tạo của động cơ nhiệt:
+ Nguồn nóng cung cấp nhiệt lượng Q1
Bộ phận phát động bao gồm tác nhân trung gian, nhận nhiệt từ nguồn nóng để tạo ra công năng, cùng với các thiết bị phát động hỗ trợ quá trình này.
Nhiệt lượng do nguồn nóng truyền cho tác nhân không hoàn toàn chuyển hóa thành công mà được nguồn lạnh hấp thu.
Xây d ự ng ti ế n trình d ạ y h ọ c có s ử d ụ ng các thí nghi ệ m g ắ n k ế t cu ộ c s ố ng
pháp (kế hoạch thực hiện) gồm:
+ PP thực nghiệm: Đề xuất phương án TN (dụng cụ gì, tiến hành ra sao, thu thập kết quả như thế nào?)
+ PP lí thuyết: Lựa chọn kiến thức đã biết
Tự xây dựng được hơn nhiều (từ 2 trở nên) giải pháp thực hiện có tính khả thi
Xây dựng được giải pháp (gồm lựa chọn phương pháp nghiên cứu, lập được kế hoạch thực hiện cụ thể) với sự hỗ trợ của người khác
Xây dựng được 1 phần giải pháp
Chưa đưa ra được giải pháp thực hiện và cách thức biến đổi
PP lí thuyết: thực hiện các biến đổi, rút ra nhận xét
PP thực nghiệm: Bố trí TN, tiến hành TN, thu thập được kết quả, xử lí được số liệu
(qua biểu thức, đồ thị…), rút ra nhận xét
Tự thực hiện được giải pháp đảm bảo thời gian và chất lượng
Thực hiện được giải pháp với sự hỗ trợ của người khác
Thực hiện được một phần giải pháp (thực hiện được một số công đoạn trong giải pháp)
2.5 Trình bày và thảo luận
Trình bày rõ ràng, lưu loát và thảo luận tích cực (góp ý xây dựng, tiếp thu tích cực, giải trình, phản biện, bảo vệ ý
Trình bày được kết quả tương đối rõ ràng;
Thảo luận tích cực (có
Trình bày được kết quả nhưng chưa rõ ràng;
Chưa thực hiện được kiến cá nhân thuyết phục) góp ý, giải trình nhưng chưa thuyết phục) luận tích cực (chưa góp ý, tiếp nhận 1 chiều)
2.6 Đánh giá quá trình đã thực hiện, đề xuất giới hạn áp dụng của kết quả và vấn đề nghiên cứu tiếp theo
Tự đánh giá quá trình thực hiện nghiên cứu là rất quan trọng, giúp xác định rõ ràng các ưu điểm, nhược điểm và kinh nghiệm đã tích lũy Đồng thời, việc đề xuất giới hạn áp dụng của kết quả nghiên cứu cũng cần được thực hiện một cách đầy đủ và rõ ràng, đặc biệt khi có sự hỗ trợ từ người khác Điều này không chỉ nâng cao chất lượng nghiên cứu mà còn mở ra hướng đi cho các vấn đề nghiên cứu tiếp theo.
Chưa đánh giá được quá trình thực hiện
3 Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học
3.1 Giải thích được các hiện tượng tự nhiên, các ứng dụng kĩ thuật của kiến thức
Tự giải thích được một cách chính xác, rõ ràng
Giải thích được với sự hỗ trợ của người khác
Giải thích được 1 phần hiện tượng
Chưa giải thích được trong thực tiễn
3.2 Giải được các bài tập vật lí (lí tưởng) liên quan
Tự giải được bài tập theo đúng các bước, đúng kết quả
Giải được bài tập với sự trợ giúp của người khác
Thực hiện được một phần lời giải (vận dụng được công thức nhưng sai đáp số hoặc vận dụng sai công thức)
Chưa giải được bài tập
3.3 Đánh giá tác động của vấn đề thực tiễn và đề xuất được giải pháp giải quyết (chưa cần đến mô hình, thiết bị) Đánh giá tác động của vấn đề thực tiễn và đề xuất được giải pháp giải quyết có cơ sở Đánh giá được tác động của vấn đề thực tiễn và đề xuất được giải pháp nhưng chưa có cơ sở
Chứng minh, phản biện được ảnh hưởng của vấn đề thực tiễn.
3.4 Thiết kế, chế tạo các mô hình, thiết bị đáp ứng một yêu
Thiết kế, chế tạo, cải tiến mô hình, thiết bị để vận hành tối ưu
Thiết kế, chế tạo các mô hình, thiết bị vận hành được
Thiết kế, chế tạo được thiết bị nhưng chưa hoạt động hoặc
Chưa thiết kế được cụ thể của thực tiễn theo yêu cầu hoạt động chưa đáp ứng yêu cầu
3.5 Giải thích và đề ra cách ứng xử thích hợp với công nghệ và thiên nhiên trong một số tình huống liên quan đến bản thân, gia đình và cộng đồng
Giải thích được đầy đủ và thực hiện được các nguyên tắc an toàn với tự nhiên và công nghệ trong học tập và đời sống
Giải thích được các nguyên tắc ứng xử an toàn với thiên nhiên và công nghệ, từ đó đề xuất được giải pháp ứng xử phù hợp
Các nguyên tắc ứng xử an toàn với thiên nhiên và công nghệ bao gồm việc bảo vệ môi trường và vận hành thiết bị công nghệ một cách an toàn Điều này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về cách thức tương tác với thiên nhiên và sử dụng công nghệ một cách bền vững, nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực đến hệ sinh thái.
Trong chương 1, chúng tôi trình bày cơ sở lý luận về việc dạy học sử dụng thí nghiệm gắn kết với cuộc sống học sinh Chúng tôi làm rõ khái niệm thí nghiệm vật lý gắn kết cuộc sống và chức năng của nó trong dạy học Bên cạnh đó, chúng tôi nêu rõ vai trò của thí nghiệm vật lý trong giáo dục, phân loại các loại thí nghiệm vật lý và trình bày quy trình xây dựng thí nghiệm gắn kết với cuộc sống cũng như tiến trình dạy học sử dụng thí nghiệm này.
Chúng tôi sẽ trình bày khái niệm về năng lực vật lý, bao gồm các biểu hiện cụ thể của năng lực này ở học sinh, các biện pháp nhằm phát huy năng lực vật lý và bảng tiêu chí để đánh giá năng lực vật lý của học sinh.
Nghiên cứu cho thấy việc dạy học vật lý thông qua các thí nghiệm liên hệ với cuộc sống sẽ nâng cao năng lực vật lý cho học sinh Chương 2 của luận văn sẽ trình bày chi tiết về việc xây dựng các thí nghiệm vật lý gắn kết với thực tiễn và tổ chức dạy học một số kiến thức trong phần Nhiệt học có sử dụng các thí nghiệm này.
CHƯƠNG 2: TỔ CHỨC DẠY HỌC THÍ NGHIỆM GẮN KẾT CUỘC SỐNG
MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN NHIỆT HỌC – VẬT LÍ 10
2.1 Phân tích nội dung kiến thức phần Nhiệt học – Vật lí 10
Thuyết động học phân tử chất khí
- Chất khí được cấu tạo từ các phân tử riêng rẽ, có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng
- Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng; chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ chất khí càng cao
Khi các phân tử khí chuyển động hỗn loạn và va chạm vào nhau cũng như vào thành bình, mỗi phân tử tạo ra một lực nhỏ lên thành bình Tuy nhiên, do có vô số phân tử khí cùng va chạm, tổng lực tác động lên thành bình trở nên đáng kể, tạo ra áp suất của chất khí.
Quá trình đẳng nhiệt Định luật Boyle – Mariotte
- Trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái:
+ Trạng thái của một lượng khí được biểu diễn bằng các thông số trạng thái: áp suất p, thể tích V và nhiệt độ tuyệt đối T
+ Lượng khí có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác bằng các quá trình biến đổi trạng thái (gọi tắt là quá trình)
+ Là quá trình biến đổi trạng thái mà trong đó nhiệt độ không thay đổi
+ Phát biểu: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích
+ Biểu thức: pV = hằng số
● Gọi p1, V1 là áp suất và thể tích của chất khí ở trạng thái 1
● p 2 , V2 là áp suất và thể tích của chất khí ở trạng thái 2
Trong quá trình đẳng nhiệt, ta có: p1V1 = p2V2
+ Khái niệm: Đường đẳng nhiệt là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi
+ Đồ thị đường đẳng nhiệt:
Quá trình đẳng tích Định luật Charles
- Quá trình đẳng tích: Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi gọi là quá trình đẳng tích
+ Phát biểu: Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối
● Gọi p1, T1 là áp suất và nhiệt độ của chất khí ở trạng thái 1
● p2, T2 là áp suất và nhiệt độ của chất khí ở trạng thái 2
Trong quá trình đẳng tích, ta có:
+ Khái niệm: Đường đẳng tích là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo nhiệt độ khi thểtích không đổi
+ Đồ thị đường đẳng tích:
Phương trình trạng thái khí lí tưởng –Định luật Gay-lussac
- Khí thực và khí lí tưởng:
Khái niệm: Chất khí trong đó các phân tửđược coi là các chất điểm và chỉtương tác khi va chạm được gọi là khí lí tưởng
Đặc điểm của khí lí tưởng:
Kích thước các phân tử không đáng kể, có thể bỏ qua
Khi chưa va chạm với nhau thì lực tương tác giữa các phân tử rất yếu có thể bỏ qua
Các phân tử chuyển động hỗn loạn, chỉ tương tác khi va chạm với nhau và va chạm với thành bình
Là khí tuân theo đúng các định luật về chất khí đã học
+ Khí thực (chất khí tồn tại trong thực tế): chỉ tuân theo gần đúng các định luật Boyle - Mariotte và Charles Giá trị của tích p.V và thương 𝑝
𝑇 thay đổi theo bản chất, nhiệt độ và áp suất của chất khí
+ Trong điều kiện áp suất và nhiệt độ không lớn lắm và không đòi hỏi độ chính xác cao, có thể xem khí thực là khí lí tưởng
- Phương trình trạng thái khí lí tưởng: Xét một lượng khí nhất định
Áp suất, thể tích và nhiệt độ tuyệt đối của khí ở trạng thái 1 được ký hiệu là p1, V1 và T1, trong khi ở trạng thái 2, các thông số này được ký hiệu là p2, V2 và T2.
Khi đó ta có: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng:
- Quá trình đẳng áp: Quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi gọi là quá trình đẳng áp
+ Phát biểu: Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối
+ Khái niệm: Đường đẳng áp là đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi
+ Đồ thị đường đẳng áp:
Nội năng và sự biến thiên nội năng
Nội năng của một vật trong nhiệt động lực học là tổng hợp động năng và thế năng của các phân tử cấu thành nó Sự biến thiên nội năng của vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của nó.
- Cách làm thay đổi nội năng:
Ta cọ xát một miếng kim loại lên mặt bàn
Sau một thời gian, miếng kim loại trở nên nóng lên, cho thấy nội năng của nó đã tăng lên Sự tăng nhiệt độ của vật chứng tỏ rằng nội năng của miếng kim loại đã được gia tăng do quá trình thực hiện công.
Khi ta ấn mạnh và nhanh pittong của xi lanh chứa khí, thể tích khí trong xi lanh giảm và nhiệt độ khí tăng lên Sự thay đổi nhiệt độ này cho thấy nội năng của khí đã thay đổi do thực hiện công Trong quá trình này, có sự chuyển hóa từ một dạng năng lượng khác sang nội năng, minh chứng rằng công đã chuyển hóa thành nội năng.
Ta bỏ miếng kim loại vào một bình chứa nước nóng Khi đó nhiệt độ của miếng kim loại tăng lên dẫn đến nội năng của vật thay đổi
Xi lanh chứa đầy không khí được bịt kín bởi pittong, khi đặt trên ngọn đèn cồn, nhiệt độ của khối khí bên trong tăng lên, dẫn đến sự thay đổi nội năng Quá trình này, gọi là truyền nhiệt, không có sự thực hiện công lên vật, mà chỉ là sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác Phần nội năng mà vật tăng thêm hoặc mất đi được gọi là nhiệt lượng, hay còn gọi tắt là nhiệt.
Các nguyên lí của nhiệt động lực học
- Nguyên lí I nhiệt động lực học: “Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được”.
Để động cơ hoạt động hiệu quả, cần cung cấp nhiệt lượng từ bên ngoài nhằm thay đổi nội năng của hệ Công thực hiện bởi hệ thống phụ thuộc vào việc cung cấp nhiệt lượng này.
- Nguyên lí II nhiệt động lực học:
∆ Cách phát biểu của Rudolf clausius: “Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn”
∆ Cách phát biểu của Sadi Carnot: “Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học”
Các động cơ nhiệt không chuyển hóa toàn bộ nhiệt lượng nhận được thành công cơ học, mà luôn truyền một phần nhiệt lượng từ nguồn thứ nhất sang nguồn nhiệt thứ hai.
- Cấu tạo của động cơ nhiệt:
+ Nguồn nóng cung cấp nhiệt lượng Q1
Đánh giá năng lự c V ậ t lí c ủ a h ọ c sinh trong d ạ y h ọ c m ộ t s ố thí nghi ệ m g ắ n
cuộc sống trong phần Nhiệt học – Vật lí 10
2.4.1 Công cụđánh giá năng lực Vật lí của học sinh trong dạy học bài “Quá trình đẳng nhiệt Định luật Boyle –Mariotte”
Bảng 2.8: Bảng tiêu chí đánh giá năng lực vật lí của học sinh trong dạy học bài
“Quá trình đẳng nhiệt Định luật Boyle – Mariotte”
Các mức độ biểu hiện hành vi Thang điểm
1.1 Trình bày được các kiến thức vật lí phổ thông bằng các hình thức biểu đạt: nói, viết, vẽ, lập sơ đồ
Tự trình bày một cách đầy đủ các kiến thức: định nghĩa quá trình biến đổi trạng thái, đẳng quá trình, quá trình đẳng nhiệt
Trình bày được các kiến thức nhưng có sự trao đổi với bạn bè
Trình bày các kiến thức nhưng chưa đầy đủ, còn thiếu sót
Không trình bày được các kiến thức, trình bày sai
1.2 Mô tả các tình huống (hiện tượng, quá trình tự nhiên) thông qua các kiến thức vật lí
Khi thực hiện thí nghiệm, chúng ta nhận thấy rằng khi đẩy pittong vào trong, kích thước của quả bóng khí sẽ giảm dần Hiện tượng này cho thấy mối liên hệ giữa áp suất và thể tích trong không gian kín.
Khối khí trong ống xi lanh lúc này là xác định, nhiệt độ không đổi, thể
Tiến hành được TN đặt vấn đề, phân tích được hiện tượng TN dưới sự hỗ trợ của
GV, có sự trao đổi với bạn bè
Tiến hành tiến hành thí nghiệm, chúng ta đã đặt ra vấn đề và phân tích hiện tượng, nhưng vẫn còn một số thiếu sót Ví dụ, mặc dù đã mô tả được kích thước của quả bóng bong bóng co lại khi đẩy pittong trong xi lanh, nhưng cần làm rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến hiện tượng này.
Không tiến hành được TN và không phân tích được hiện tượng
TN tích giảm, áp suất tăng. không phân tích được áp suất khí tăng
2 Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí
2.1 Đặt câu hỏi/ vấn đề liên quan đến vật lí
Trong bài học này, chúng ta sẽ khám phá mối quan hệ giữa áp suất và thể tích của một khối khí xác định khi nhiệt độ được giữ không đổi Việc phát hiện và phát biểu vấn đề một cách khoa học sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các quy luật vật lý liên quan đến khí.
Phát hiện được vấn đề và phát biểu được vấn đề dưới sự hỗ trợ của
GV, có sự trao đổi với bạn bè
Phát hiện và nêu rõ vấn đề là bước quan trọng, nhưng vẫn còn thiếu sót, chẳng hạn như chưa đề cập đến khối khí cần xác định và việc giữ nhiệt độ không đổi.
Không phát hiện vấn đề cần giải quyết từ
2.2 Đề xuất được dự đoán (giả thuyết) cho vấn đề
Dựa trên thuyết động học phân tử và kiến thức toán học, chúng tôi tự đề xuất giả thuyết chính xác cho vấn đề, mặc dù vẫn cần sự hỗ trợ để hoàn thiện hơn.
Trong quá trình đẳng nhiệt của một khối khí xác định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích của nó, được biểu diễn qua công thức pV = const Sự hỗ trợ từ giáo viên và sự trao đổi với bạn bè là rất quan trọng, tuy nhiên, vẫn còn một số thiếu sót cần khắc phục.
2.3 Xây dựng giải pháp (kế hoạch thực hiện) gồm:
+ PP thực nghiệm: Đề xuất phương án TN (dụng cụ gì, tiến hành ra sao, thu thập kết quả như thế nào?)
Thiết kế thí nghiệm bao gồm hai phương án, xác định rõ mục đích và đại lượng cần đo Cần liệt kê đầy đủ các dụng cụ cần thiết, vẽ sơ đồ bố trí dụng cụ thí nghiệm và nêu chi tiết trình tự các bước tiến hành.
Thiết kế được 1 phương án
TN, xác định được mục đích thí nghiệm, đại lượng cần đo, liệt kê đầy đủ các dụng cụ, khi làm việc còn trao đổi với bạn bè
Thiết kế được 1 phần phương án
TN (ví dụ: liệt kê đầy đủ các dụng cụ nhưng cách bố trí còn cồng kềnh, chưa hợp lí, các bước tiến hành chưa rõ ràng)
Không thiết kế được phương án TN nhằm kiểm chứng giả thuyết
Bố trí TN, tiến hành
TN, thu thập được kết quả, xử lí được số liệu
(qua biểu thức, đồ thị…), rút ra nhận xét
- Lắp ráp được các dụng cụ thí nghiệm theo sơ đồ đã thiết kế một cách nhanh chóng
Tiến hành thí nghiệm (TN) với khả năng đọc giá trị các đại lượng cần đo, ghi nhận kết quả đo một cách có nghĩa, đồng thời đảm bảo tốc độ thực hiện TN nhanh chóng và độ chính xác cao.
Xử lí được số liệu TN đã thu thập một cách nhanh chóng và chính xác, so sánh kết quả với giả thuyết đã đề xuất
- Lắp ráp được các dụng cụ thí nghiệm nhưng có sự trao đổi với bạn bè
- Tiến hành được TN, đọc được giá trị đại lượng cần đo, nhưng tốc độ tiến hành còn chậm chạp, vụng về
Xử lí được số liệu TN nhưng còn chậm, vụng về
Thực hiện được một phần giải pháp
- Không lắp ráp được các dụng cụ thí nghiệm theo sơ đồ, không tiến hành được TN, lấy số liệu không chính xác, xử lí số liệu
2.5 Trình bày và thảo luận
Trình bày rõ ràng, lưu loát và thảo luận tích cực (góp ý xây dựng, tiếp thu tích cực, giải trình, phản biện, bảo vệ ý kiến cá nhân thuyết phục)
Trình bày được kết quả tương đối rõ ràng;
Thảo luận tích cực (có góp ý, giải trình nhưng chưa thuyết phục)
Trình bày được kết quả nhưng chưa rõ ràng;
Chưa tham gia thảo luận tích cực (chưa góp ý, tiếp nhận 1 chiều)
2.6 Đánh giá quá trình đã thực hiện, đề xuất giới hạn áp dụng của kết quả và vấn đề nghiên cứu tiếp theo
Tự đánh giá quá trình thực hiện giúp nhận diện những ưu, nhược điểm và kinh nghiệm tích lũy Qua đó, người thực hiện có thể tìm ra giải pháp cho những khó khăn gặp phải và rút ra kết luận về vấn đề Việc đánh giá này không chỉ phản ánh quá trình mà còn cung cấp cái nhìn sâu sắc để cải thiện hiệu quả trong tương lai.
Chưa đánh giá được quá trình thực hiện sự trao đổi với bạn bè
3 Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học
3.1 Giải thích được các hiện tượng tự nhiên, các ứng dụng kĩ thuật của kiến thức trong thực tiễn
Tự vận dụng được kiến thức mới để giải thích được một số hiện tượng trong cuộc sống (ví dụ:
“làm thế nào để tách lòng đỏ trứng gà từ chai nhựa?”)
Vận dụng được kiến thức mới để giải thích hiện tượng, có sự trao đổi với bạn bè
Vận dụng kiến thức mới giải thích các hiện tượng nhưng vẫn còn thiếu sót
Không vận dụng được kiến thức mới để giải thích hiện tượng
2.4.2 Công cụđánh giá năng lực Vật lí của học sinh trong dạy học bài “Quá trình đẳng tích Định luật Charles”
Bảng 2.9: Bảng tiêu chí đánh giá năng lực vật lí của học sinh trong dạy học bài
“Quá trình đẳng tích Định luật Charles”
Các mức độ biểu hiện hành vi Thang điểm
1.1 Trình bày được các kiến thức vật lí phổ thông bằng
Tự trình bày một cách đầy đủ các kiến thức: định
Trình bày được các kiến thức nhưng có sự
Trình bày các kiến thức nhưng chưa đầy
Không thể trình bày đầy đủ các kiến thức và hình thức biểu đạt như nói, viết, vẽ, hay lập sơ đồ về quá trình đẳng tích và định luật Charles Việc trao đổi với bạn bè có thể giúp cải thiện, nhưng vẫn còn thiếu sót và có thể dẫn đến việc trình bày sai thông tin.
1.2 Mô tả các tình huống
(hiện tượng, quá trình tự nhiên) thông qua các kiến thức vật lí
Khi tiến hành thí nghiệm, hiện tượng đáng chú ý xảy ra là khi bông bị đốt cháy hoàn toàn, quả trứng đặt lên miệng lọ sẽ bị hút vào trong Trước khi quả trứng lọt vào lọ, khối khí trong lọ có thể xác định được, với thể tích V không đổi, nhưng nhiệt độ T và áp suất p đều giảm.
Tiến hành được TN đặt vấn đề, phân tích được hiện tượng
TN dưới sự hỗ trợ của
GV, có sự trao đổi với bạn bè
Tiến hành đặt vấn đề và phân tích hiện tượng, nhưng vẫn còn thiếu sót trong việc giải thích Chẳng hạn, mặc dù mô tả được hiện tượng quả trứng bị hút vào lọ, nhưng chưa phân tích được nguyên nhân do áp suất khối khí giảm.
Không tiến hành được TN nhưng không phân tích được hiện tượng
2 Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí
2.1 Đặt câu hỏi/ vấn đề liên quan đến vật lí
Phát hiện được vấn đề và phát biểu được vấn đề cần giải quyết một cách khoa học từ
Áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của một khối khí xác định có mối quan hệ chặt chẽ với nhau khi thể tích không đổi Khi nhiệt độ tăng, áp suất cũng sẽ tăng tương ứng, và ngược lại, khi nhiệt độ giảm, áp suất sẽ giảm Điều này thể hiện rõ ràng qua định luật Gay-Lussac, cho thấy sự tương tác giữa nhiệt độ và áp suất trong một hệ thống khí lý tưởng.
Phát hiện được vấn đề và phát biểu được vấn đề dưới sự hỗ trợ của GV, có sự trao đổi với bạn bè
Phát hiện và phát biểu vấn đề là cần thiết, nhưng cần lưu ý rằng vẫn còn thiếu sót, chẳng hạn như chưa đề cập đến khối khí cần xác định và thể tích giữ nguyên không đổi.
Không phát hiện vấn đề cần giải quyết từ
2.2 Đề xuất được dự đoán
(giả thuyết) cho vấn đề
Dựa trên thuyết động học phân tử và kiến thức toán học, người học có thể tự đề xuất giả thuyết cho vấn đề Trong quá trình này, sự hỗ trợ từ giáo viên và trao đổi với bạn bè là rất quan trọng Tuy nhiên, các giả thuyết được đề xuất vẫn có thể chưa đầy đủ và còn thiếu sót.
