Luận văn Nghiên cứu sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học chương Thuyết động học phân tử và chất khí lý tưởng vật lý lớp 10 trung học phổ thông

nµo? Häc sinh ph¶i biÕt trong vËt lý c¸c kÕt luËn kh¸i qu¸t ®­îc rót ra tõ nh÷ng luËn ®Ò khoa häc riªng lÎ nh­ thÕ nµo vµ ng­îc l¹i tõ nh÷ng ®Þnh luËt vËt lý tæng qu¸t, c¸c hÖ qu¶ ®­îc suy ra nh­ thÕ nµo? Häc sinh ph¶i biÕt lµm viÖc víi s¸ch gi¸o khoa, b¶ng tra cøu, s¸ch tra cøu. Cã lßng yªu thÝch khoa häc, høng thó häc tËp vËt lý, cã ý thøc vËn dông nh÷ng hiÓu biÕt vÒ vËt lý vµo cuéc sèng vµ lao ®éng. 2.2. VÞ trÝ, môc tiªu cña ch­¬ng “ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝ lý t­ëng” Trong ch­¬ng tr×nh vËt lý trung häc phæ th«ng CCGD, phÇn vËt lý ph©n tö vµ nhiÖt häc gåm 5 ch­¬ng. Ch­¬ng “ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝ lý t­ëng” vµ ch­¬ng “Néi n¨ng cña khÝ lý t­ëng” ®­îc ®­a vµo cuèi ch­¬ng tr×nh líp 10, 3 ch­¬ng cßn l¹i ®­îc ®­a vµo ®Çu ch­¬ng tr×nh tr×nh líp 11 (nghiªn cøu c¸c tÝnh chÊt cña chÊt r¾n vµ chÊt láng). Ch­¬ng “ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝ lý t­ëng” - nghiªn cøu c¸c hiÖn t­îng nhiÖt vÒ mÆt hiÖn t­îng vµ c¬ chÕ cã thÓ xem nh­ phÇn më ®Çu cña nhiÖt häc. Môc tiªu chÝnh cña ch­¬ng lµ: a) KiÕn thøc: Yªu cÇu häc sinh n¾m ®­îc c¸c kiÕn thøc sau ®©y: - C¸c kh¸i niÖm: m« h×nh vËt lý, l­îng chÊt, nguyªn tö gam, ph©n tö gam, sè Av«ga®r«, khÝ lý t­ëng, khÝ thùc, ®é kh«ng tuyÖt ®èi vµ nhiÖt ®é tuyÖt ®èi, ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña khÝ lý t­ëng, nhiÖt ®é. - C¸c ®Þnh luËt: B«il¬-Mari«t, S¸cl¬, Gayluyx¨c. - C¸c m« h×nh: thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ cÊu t¹o chÊt, c¸c tr¹ng th¸i cÊu t¹o chÊt, khÝ lý t­ëng. C¸c m« h×nh to¸n häc vÒ ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n cña thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ chÊt khÝ lý t­ëng, ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña khÝ lý t­ëng. C¸c m« h×nh ký hiÖu (®å thÞ) biÓu diÔn c¸c ®Þnh luËt B«il¬-mari«t, ®Þnh luËt S¸cl¬. - Ph­¬ng ph¸p vËt lý: sö ph­¬ng ph¸p m« h×nh trong ch­¬ng ë møc ®é 2 vµ møc ®é 3 ®èi víi m« h×nh biÓu t­îng; møc ®é 4 vµ møc ®é 5 ®èi víi m« h×nh ký hiÖu. b) VÒ kü n¨ng: - Kü n¨ng x©y dùng vµ vËn hµnh m« h×nh vËt lý: gi¶i thÝch vµ tiªn ®o¸n c¸c hiÖn t­îng. - Kü n¨ng thùc hµnh thÝ nghiÖm kiÓm tra. - Kü n¨ng gi¶i mét sè bµi tËp vËt lý vÒ chÊt khÝ. c) VÒ th¸i ®é: - Høng thó víi viÖc ph¸t hiÖn ra quy luËt cña v« sè c¸c hiÖn t­îng x¶y mét c¸ch hoµn toµn ngÉu nhiªn; b­íc ®Çu hiÓu ®­îc b¶n chÊt vËt lý, c¬ chÕ cña mét sè kh¸i niÖm, hiÖn t­îng. - Cã th¸i ®é ®óng ®¾n h¬n ®èi víi vai trß cña lý thuyÕt vËt lý. - Cã sù thÝch thó khi dïng suy diÔn t×m ra ®­îc mét quy luËt. 2.3. Néi dung, cÊu tróc cña ch­¬ng “ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝ lý t­ëng” a) Néi dung, cÊu tróc theo s¸ch gi¸o khoa vËt lý líp 10 hiÖn hµnh Ch­¬ng nµy kÕ thõa vµ ph¸t triÓn nh÷ng kiÕn thøc häc sinh ®· cã ë tr­êng Trung häc c¬ së vÒ thuyÕt ®éng häc ph©n tö, dïng thuyÕt nµy ®Ó t×m hiÓu c¸c tÝnh chÊt cña khÝ lý t­ëng. Ch­¬ng gåm hai néi dung chÝnh: - Néi dung chÝnh thø nhÊt lµ thuyÕt ®éng häc ph©n tö. ë ®©y chØ yªu cÇu häc sinh n¾m ch¾c nh÷ng quan ®iÓm c¬ b¶n cña thuyÕt, kh«ng ®­a ra ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n còng nh­ c¸c h»ng sè c¬ b¶n cña thuyÕt. ViÖc dïng thuyÕt ®éng häc ph©n tö ®Ó gi¶i thÝch c¬ chÕ cña c¸c ®Þnh luËt thùc nghiÖm cña chÊt khÝ kh«ng ph¶i lµ néi dung chÝnh cña ch­¬ng, v× kh«ng thÓ dïng nh÷ng quan ®iÓm c¬ b¶n cña thuyÕt ®Ó gi¶i thÝch mét c¸ch ®Þnh l­îng c¸c ®Þnh luËt nµy. - Néi dung chÝnh thø hai vµ lµ néi dung c¬ b¶n nhÊt cña ch­¬ng lµ c¸c ®Þnh luËt thùc nghiÖm vÒ khÝ lý t­ëng vµ ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña khÝ lý t­ëng. §Ó tËp trung vµo kiÕn thøc c¬ b¶n nhÊt cña ch­¬ng lµ ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña khÝ lý t­ëng viÕt theo nhiÖt ®é K, s¸ch gi¸o khoa tr×nh bµy nh÷ng néi dung trªn theo cÊu tróc sau ®©y: + §Þnh luËt B«il¬-Mari«t. + §Þnh luËt Sacl¬. + §é kh«ng tuyÖt ®èi vµ nhiÖt giai Kelvin. §Þnh luËt Sacl¬ viÕt theo nhiÖt ®é K. + Tõ ®Þnh luËt B«il¬-Mari«t vµ §Þnh luËt Sacl¬ viÕt theo nhiÖt ®é K x©y dùng ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña khÝ lý t­ëng viÕt theo nhiÖt ®é K. Néi dung ch­¬ng coi träng viÖc biÓu diÔn c¸c ®¼ng qu¸ tr×nh trong hÖ to¹ ®é p,V. Nh­ vËy, chóng ta cã thÓ lËp grap néi dung cña ch­¬ng theo s¸ch gi¸o khoa vËt lý líp 10 hiÖn hµnh nh­ ë h×nh 3 d­íi ®©y: Ph©n tö vµ mét sè thuéc tÝnh cña ph©n tö C¸c tr¹ng th¸i cÊu t¹o chÊt §Þnh luËt B«il¬-Mari«t §Þnh luËt S¸cl¬ Ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña khÝ lý t­ëng ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝ lý t­ëng H×nh3: S¬ ®å cÊu tróc ch­¬ng “ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝ lý t­ëng” theo s¸ch gi¸o khoa vËt lý líp 10 hiÖn hµnh. Theo chóng t«i, víi c¸ch s¾p xÕp cÊu tróc néi dung nh­ vËy sÏ rÊt khã kh¨n khi triÓn khai d¹y häc theo quan ®iÓm (ph­¬ng ph¸p) m« h×nh. b) Néi dung - cÊu tróc cña ch­¬ng theo quan ®iÓm m« h×nh Chóng t«i ®· s¾p xÕp ®­îc néi dung vµ x©y dùng ®­îc cÊu tróc cña ch­¬ng “ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝa lý t­ëng” theo quan ®iÓm m« h×nh. Quan ®iÓm m« h×nh ë tÇm vÜ m« lµ ®· x©y dùng ®­îc cÊu tróc cña ch­¬ng. Cßn ë tÇm vi m« th× ph­¬ng ph¸p m« h×nh ®­îc sö dông trong tõng néi dung cña bµi häc cô thÓ. Néi dung cô thÓ theo quan ®iÓm m« h×nh nh­ sau: - M« h×nh thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ cÊu t¹o chÊt. - M« h×nh khÝ lý t­ëng. - Dùa vµo hai m« h×nh ®ã, b»ng suy luËn l«gic suy ra hÖ qu¶ lý thuyÕt lµ m« h×nh ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n cña thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ chÊt khÝ lý t­ëng. Tõ m« h×nh ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n cña thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ chÊt khÝ lý t­ëng, chóng ta tiªn ®o¸n ®­îc mèi liªn hÖ gi÷a thÓ tÝch vµ ¸p suÊt cña chÊt khÝ khi nhiÖt ®é kh«ng ®æi (®Þnh luËt B«il¬-Mari«t). - M« h×nh ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña khÝ lý t­ëng ®­îc x©y dùng dùa vµo c¸c m« h×nh ®å thÞ diÔn t¶ ®Þnh luËt B«il¬-Mari«t vµ ®Þnh luËt S¸cl¬. KÕt hîp m« h×nh nµy víi m« h×nh ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n cña thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ chÊt khÝ lý t­ëng, b»ng suy luËn l«gic chóng ta cã thÓ hiÓu ®­îc b¶n chÊt cña nhiÖt ®é. C¸c ®Þnh luËt thùc nghiÖm vÒ chÊt khÝ lµ b»ng chøng thùc nghiÖm kh¼ng ®Þnh tÝnh ch©n thùc cña m« h×nh khÝ lý t­ëng. Víi néi dung kiÕn thøc nh­ vËy, chóng t«i ®· lËp grap néi dung cña ch­¬ng “ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝ lý t­ëng” theo quan ®iÓm m« h×nh nh­ ë h×nh 4 d­íi ®©y. ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝ lý t­ëng Ph©n tö vµ mét sè thuéc tÝnh cña ph©n tö C¸c tr¹ng th¸i cÊu t¹o chÊt Ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n cña thuyÕt §HPT vÒ chÊt KLT. §Þnh luËt B«il¬-Mari«t Ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña khÝ lý t­ëng. B¶n chÊt cña nhiÖt ®é §Þnh luËt Sacl¬ H×nh 4 : CÊu tróc l«gic néi dung ch­¬ng “ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝ lý t­ëng” theo quan ®iÓm m« h×nh. 2.4. C¸c lo¹i m« h×nh sö dông trong d¹y häc cña ch­¬ng 2.4.1. M« h×nh vËt chÊt M« h×nh vËt chÊt chØ sö dông ë giai ®o¹n thÊp cña qu¸ tr×nh nhËn thøc, khi cÇn h×nh thµnh nh÷ng biÓu t­îng hoÆc thu thËp kiÕn thøc cã tÝnh chÊt kinh nghiÖm. Tuy Ýt mang l¹i th«ng tin míi khi thao t¸c trªn m« h×nh nh­ng trong d¹y häc, nhiÒu m« h×nh l¹i cã t¸c dông quan träng lµm cho häc sinh hiÓu ®­îc nh÷ng c¸i kh«ng quan s¸t trùc tiÕp ®­îc. Nh÷ng m« h×nh vËt chÊt cã thÓ ®­a vµo d¹y häc ch­¬ng “ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝ lý t­ëng” lµ m« h×nh chuyÓn ®éng Braon¬, m« h×nh m« pháng c¸c tr¹ng th¸i cÊu t¹o chÊt. Do kh«ng quan s¸t ®­îc chuyÓn ®éng cña c¸c ph©n tö n­íc va ch¹m vµo h¹t phÊn hoa, l¹i khã h×nh dung t¹i sao h¹t phÇn hoa l¹i chuyÓn ®éng hçn lo¹n, nªn cã thÓ ®­a ra m« h×nh chuyÓn ®éng Braon¬. Dïng c¸c viªn bi ve nhá ®­îc mét c¬ chÕ lµm cho b¾n lung hçn lo¹n trong mét hép thuû tinh, cßn h¹t phÊn hoa lµ mét vËt trßn lín. Quan s¸t vËt trßn bÞ c¸c viªn bi nhá ®Ëp vµo hçn lo¹n theo mäi phÝa, häc sinh dÔ dµng hiÓu ®­îc c¬ chÕ chuyÓn ®éng Braon¬, do dã cã thÓ h×nh dung ®­îc cÊu t¹o ph©n tö cña n­íc (h×nh 5). Cßn ®èi víi c¸c m« h×nh m« pháng c¸c tr¹ng th¸i cÊu t¹o chÊt, sÏ ®­îc ®­a vµo khi häc sinh häc vÒ thuyÕt ®éng häc ph©n H×nh 5: MH chuyÓn ®éng Braon¬ tö vµ c¸c tr¹ng th¸i cÊu t¹o chÊt. M« h×nh m« pháng cã t¸c dông gióp häc sinh cã c¸i nh×n trùc quan h¬n vÒ thuyÕt cÊu t¹o chÊt. 2.4.2. M« h×nh biÓu t­îng M« h×nh biÓu t­îng lµ lo¹i m« h×nh ®­îc sö dông phæ biÕn trong vËt lý häc nh­ng rÊt khã. Trong ch­¬ng “ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝ lý t­ëng”, m« h×nh nµy võa lµ ®èi t­îng nhËn thøc cña häc sinh (néi dung d¹y häc), võa lµ ph­¬ng tiÖn nhËn thøc (®Ó häc sinh h×nh dung cÊu tróc vËt chÊt). M« h×nh 1: M« h×nh ®éng häc ph©n tö vÒ cÊu t¹o chÊt: - VËt chÊt ®­îc cÊu t¹o tõ c¸c ph©n tö riªng biÖt. - C¸c ph©n tö chuyÓn ®éng hçn ®én kh«ng ngõng. - C¸c ph©n tö t­¬ng t¸c víi nhau b»ng c¸c lùc hót vµ lùc ®Èy ph©n tö. - VËn tèc trung b×nh cña chuyÓn ®éng hçn ®én cña c¸c ph©n tö cÊu t¹o nªn vËt chÊt cµng lín th× nhiÖt ®é cña vËt cµng cao. M« h×nh 2: M« h×nh khÝ lý t­ëng: - ChÊt khÝ ®­îc cÊu t¹o tõ v« sè c¸c ph©n tö chuyÓn ®éng hçn ®én c¶ vÒ h­íng lÉn vËn tèc. - V× thÓ tÝch riªng cña c¸c ph©n tö khÝ kh«ng ®¸ng kÓ so víi thÓ tÝch cña b×nh chøa nªn c¸c ph©n tö khÝ ®­îc coi lµ nh÷ng chÊt ®iÓm cã khèi l­îng vµ vËn tèc cña ph©n tö. - V× c¸c ph©n tö khÝ ë rÊt xa nhau, lùc t­¬ng t¸c gi÷a chóng rÊt yÕu. Do ®ã ng­êi ta coi c¸c ph©n tö khÝ chØ t­¬ng t¸c khi va ch¹m, cßn khi ch­a va ch¹m th× t­¬ng t¸c gi÷a chóng cã thÓ bá qua. - Va ch¹m gi÷a c¸c ph©n tö khÝ víi nhau hoÆc víi thµnh b×nh lµ va ch¹m tuyÖt ®èi ®µn håi. 2.4.3. M« h×nh ký hiÖu M« h×nh ký hiÖu lµ d¹ng cô thÓ cña m« h×nh lý thuyÕt. §ã lµ hÖ thèng nh÷ng ký hiÖu dïng víi t­ c¸ch nh­ m« h×nh: h×nh vÏ, s¬ ®å, ®å thÞ, ch÷ c¸i, c¸c c«ng thøc, c¸c ph­¬ng tr×nh to¸n häc. Trong ch­¬ng nµy, c¸c m« h×nh ký hiÖu ®­îc sö dông lµ: ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n cña thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ chÊt khÝ lý t­ëng, ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña khÝ lý t­ëng, c¸c ph­¬ng tr×nh vÒ c¸c ®¼ng qu¸ tr×nh vµ ®å thÞ c¸c ®¼ng qu¸ tr×nh. §èi víi m« h×nh ®å thÞ, chóng ta cÇn t×m hiÓu ®Æc ®iÓm cña ®å thÞ vËt lý, c¸ch x©y dùng vµ sö dông ®å thÞ nh­ mét m« h×nh. ë ch­¬ng nµy ph­¬ng ph¸p m« h×nh ®å thÞ ®­îc sö dông ë c¸c møc ®é 4, 5: häc sinh tù lùc x©y dùng vµ sö dông m« h×nh ®å thÞ. 2.4.3.1. §Æc ®iÓm cña ®å thÞ vËt lý Kh¸i niÖm ®å thÞ th­êng ®­îc chóng ta sö dông trong to¸n häc, ®ã lµ mét ®­êng biÓu diÔn mét mèi t­¬ng quan nhÊt ®Þnh cña hai biÕn sè. §èi víi vËt lý häc th× c¸c biÕn sè lµ nh÷ng gi¸ trÞ cña c¸c ®¹i l­îng vËt lý kh¸c nhau. Nh­ng tõ l©u nay trong d¹y häc vËt lý ng­êi ta quen sö dông ®å thÞ nh­ mét d¹ng t­¬ng ®­¬ng cña mét c«ng thøc, mét ph­¬ng tr×nh to¸n häc, suy ra tõ mét c«ng thøc hay mét ph­¬ng tr×nh, Ýt khi sö dông ®å thÞ nh­ mét m« h×nh ®éc lËp. §å thÞ kh«ng nh÷ng kh«ng kÐm phÇn quan träng h¬n c¸c c«ng thøc to¸n häc mµ trong thùc tÕ nghiªn cøu khoa häc vËt lý, nhiÒu khi ng­êi ta x©y dùng ®å thÞ tr­íc råi sau ®ã míi t×m c«ng thøc to¸n häc t­¬ng øng. M« h×nh ®å thÞ nhiÒu khi dÔ sö dông, trùc quan h¬n c¸c c«ng thøc, ph­¬ng tr×nh, nhÊt lµ trong nghiªn cøu thùc nghiÖm. Cã nh÷ng tr­êng hîp dùa vµo c¸c sè liÖu thùc nghiÖm ng­êi ta x©y dùng ®­îc ®å thÞ biÓu diÔn mét mèi quan hÖ nµo ®ã nh­ng ch­a ®­a ra ®­îc mét c«ng thøc biÓu diÔn mèi quan hÖ ®ã ®­îc v× qu¸ phøc t¹p. Trong ®êi sèng hiÖn nay, cã rÊt nhiÒu lÜnh vùc ho¹t ®éng ng­êi ta còng sö dông ®å thÞ, thÝ dô ®å thÞ biÓu diÔn hµnh tr×nh cña mét ®oµn xe löa, ®å thÞ biÓu diÔn sù ph¸t triÓn d©n sè, sù t¨ng tr­ëng thu nhËp quèc d©n h»ng n¨m v.v... Riªng trong vËt lý ngoµi chøc n¨ng biÓu diÔn trùc quan mét mèi quan hÖ, ®å thÞ cßn cã chøc n¨ng dù ®o¸n, ngo¹i suy nh÷ng kÕt qu¶ ë ngoµi vïng kh¶o s¸t thùc nghiÖm, thÝ dô dùa vµo ®å thÞ (p,t) cña khÝ lý t­ëng cã thÓ dù ®o¸n nhiÖt ®é -2730c lµ nhiÖt ®é thÊp nhÊt cã thÓ ®¹t ®­îc gäi lµ ®é kh«ng tuyÖt ®èi. M« h×nh ®å thÞ vËt lý cã nh÷ng ®Æc ®iÓm sau ®©y: 1. §å thÞ biÓu diÔn mét mèi quan hÖ ®Þnh l­îng gi÷a hai hay nhiÒu ®¹i l­îng tõ ®¬n gi¶n ®Õn phøc t¹p. Bëi thÕ m« h×nh ®å thÞ lµ mét ph­¬ng tiÖn rÊt quan träng ®­îc sö dông réng r·i vµ cã hiÖu qu¶ h¬n tÊt c¶ c¸c ph­¬ng tiÖn kh¸c trong chøc n¨ng nµy. 2. Nh÷ng ®å thÞ x©y dùng trªn c¸c d÷ liÖu thùc nghiÖm cã thÓ gióp ta h×nh dung ®­îc sù phô thuéc lÉn nhau cña c¸c ®¹i l­îng trong nh÷ng qu¸ tr×nh biÕn ®æi rÊt phøc t¹p. Trong nhiÒu tr­êng hîp nhê ®å thÞ ta cã thÓ t×m ra nh÷ng c«ng thøc ®¬n gi¶n øng víi mét giai ®o¹n nhÊt ®Þnh cña qu¸ tr×nh biÕn ®æi rÊt phøc t¹p. 3. §å thÞ ®­îc x©y dùng dùa trªn c¸c sè liÖu cña mét ph¹m vi thùc nghiÖm, nh­ng cã thÓ dùa vµo d¹ng cña ®å thÞ mµ dù ®o¸n vÒ mèi quan hÖ ngoµi ph¹m vi ®· ®­îc kh¶o s¸t, thu ®­îc nh÷ng th«ng tin míi. 4. Trªn ®å thÞ biÓu diÔn t­êng minh mèi quan hÖ gi÷a hai ®¹i l­îng vËt lý, nh­ng còng cã thÓ suy ra ®¹i l­îng thø ba d­íi d¹ng Èn ®ang cã liªn quan ®Õn hai ®¹i l­îng trªn. ThÝ dô trªn ®å thÞ (p,V) cña mét l­îng khÝ lý t­ëng, sè ®o c«ng do khÝ sinh ra khi biÕn ®æi thÓ tÝch cã thÓ ®­îc biÓu diÔn trªn chÝnh ®å thÞ ®ã b»ng sè ®o diÖn tÝch giíi h¹n bëi ®å thÞ vµ 2 trôc. 5. §å thÞ thùc nghiÖm lµ mét m« h×nh gÇn ®óng trong mét ph¹m vi sai sè x¸c ®Þnh víi nh÷ng sè liÖu quan s¸t cµng chÝnh x¸c, tinh vi th× m« h×nh ®å thÞ cµng ph¶n ¸nh ®óng h¬n mèi quan hÖ kh¸ch quan. 6. Cïng mét mèi quan hÖ, mét qu¸ tr×nh cã thÓ ®­îc biÓu diÔn b»ng nhiÒu ®å thÞ kh¸c nhau. Nh÷ng ®å thÞ ®ã lµ t­¬ng ®­¬ng vµ cã thÓ suy tõ ®å thÞ nµy ra ®å thÞ kia. ThÝ dô ®Ó biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a thÓ tÝch vµ ¸p suÊt cña mét l­îng khÝ kh«ng ®æi cã thÓ biÓu diÔn b»ng ®å thÞ (p,V) hay ®å thÞ (pV,p) nh­ ë h×nh 6 vµ h×nh 7 d­íi ®©y: p pV H×nh 6 H×nh 7 0 V 0 p 7. §å thÞ cã thÓ ®­îc x©y dùng dùa trªn mét ®Þnh nghÜa chÆt chÏ d­íi d¹ng to¸n häc hoÆc dùa vµo c¸c sè liÖu thùc nghiÖm. Tr­êng hîp ®­îc x©y dùng dùa trªn mét c«ng thøc ®Þnh nghÜa to¸n häc th× nã lµ mét ph­¬ng tiÖn biÓu diÔn t­¬ng ®­¬ng còng hoµn toµn chÝnh x¸c nh­ ®Þnh nghÜa. Cßn nÕu ®­îc x©y dùng trªn sè liÖu thùc nghiÖm th× cã tÝnh chÊt lµ m« h×nh gi¶ thuyÕt cÇn ph¶i ®­îc hoµn thiÖn dÇn b»ng c¸c sè liÖu bæ sung ®¶m b¶o tÝnh liªn tôc cña ®å thÞ. 8. Trong nhiÒu tr­êng hîp mét ®å thÞ thùc nghiÖm cã thÓ ®­îc biÓu diÔn b»ng mét c«ng thøc, mét ph­¬ng tr×nh to¸n häc t­¬ng ®­¬ng. Trong tr­êng hîp Êy, ng­êi ta cã thÓ phèi hîp c¶ hai ®Ó thu ®­îc th«ng tin míi. 2.4.3.2. X©y dùng vµ sö dông m« h×nh ®å thÞ Chóng ta cã thÓ vËn dông 4 giai ®o¹n chung cña ph­¬ng ph¸p m« h×nh ®Ó x©y dùng vµ sö dông ®å thÞ nh­ mét m« h×nh víi nh÷ng møc ®é cao nh­ møc ®é 4 vµ møc ®é 5 ë phÇn trªn. Giai ®o¹n 1: Lùa chon sù kiÖn khëi ®Çu, ®Ò xuÊt vÊn ®Ò nghiªn cøu. §èi víi m« h×nh ®å thÞ cã thÓ cã hai lo¹i sù kiÖn khëi ®Çu: a) Sù kiÖn thùc nghiÖm: §­a ra mét sè hiÖn t­îng vËt lý ®Ó häc sinh ph¸t hiÖn ra cã mèi quan hÖ gi÷a c¸c ®¹i l­îng vËt lý biÓu thÞ tÝnh chÊt cña sù vËt, hiÖn t­îng, nh­ng ch­a biÕt râ vµ cÇn thiÕt ph¶i nghiªn cøu. Tæ chøc mét sè quan s¸t hoÆc ®o l­êng ®Ó thu thËp thªm sè liÖu ®Ó x©y dùng m« h×nh. LËp mét b¶ng sè. b) Sù kiÖn xuÊt ph¸t tõ l«gic néi dung vÊn ®Ò nghiªn cøu, cÇn ph¶i x©y dùng m« h×nh míi ®Ó dùa vµo ®ã gi¶i quyÕt nhiÖm vô häc tËp. Giai ®o¹n 2: X©y dùng m« h×nh Tr­êng hîp xuÊt ph¸t tõ thùc nghiÖm th× ta lÇn l­ît biÓu diÔn c¸c cÆp gi¸ trÞ t­¬ng øng cña hai ®¹i l­îng cã liªn quan b»ng mét ®iÓm trªn ®å thÞ. ë c¸c líp trªn th× biÓu diÔn c¶ sai sè cña phÐp ®o, nghÜa lµ mét cÆp gi¸ trÞ kh«ng ph¶i biÓu diÔn b»ng mét ®iÓm mµ lµ mét h×nh ch÷ nhËt cã 2 c¹nh biÓu diÔn 2 sai sè . Nèi c¸c ®iÓm ®ã víi nhau ta ®­îc mét ®­êng gÊp khóc. Nh­ng v× sù biÕn ®æi cña c¸c ®¹i l­îng lµ liªn tôc nªn kh«ng thÓ vÏ mét ®­êng gÊp khóc mµ ph¶i vÏ mét ®­êng liªn tôc ®i qua gÇn ®a sè c¸c ®iÓm hay nãi ®óng h¬n lµ ®i qua c¸c h×nh ch÷ nhËt biÓu diÔn c¸c sai sè. Th«ng th­êng nh÷ng ®­êng ®ã lµ nh÷ng ®­êng ®¬n gi¶n( th¼ng, trßn, parabol, hyperbol, h×nh sin...).NÕu b¶ng sè liÖu d÷ kiÖn cµng nhiÒu th× ®å thÞ cµng chÝnh x¸c. ThÝ dô khi nèi c¸c ®iÓm biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é cña mét l­îng khÝ cã thÓ tÝch kh«ng ®æi, ta vÏ ®­îc ®å thÞ nh­ h×nh 8 d­íi ®©y mµ ta cã thÓ gi¶i thÝch ®ã lµ mét ®­êng th¼ng. 0 20 40 60 80 100 t0C H×nh 8 p(mmHg) P0 Giai ®o¹n 3: HÖ qu¶ suy tõ m« h×nh Tõ ®å thÞ trªn cã thÓ chän mét gi¸ trÞ bÊt kú cña nhiÖt ®é vµ suy ra ¸p suÊt t­¬ng øng. ThÝ dô cã thÓ kÐo dµi ®å thÞ cho ®Õn khi gÆp trôc tung OP vµ suy ra r»ng ë 00c l­îng khÝ ®· cho cã ¸p suÊt p0. Giai ®o¹n 4: Thùc hiÖn thÝ nghiÖm kiÓm tra: C¸c phÐp ®o cho thÊy c¸c sè liÖu dù ®o¸n ®Òu khíp víi thùc nghiÖm trong ph¹m vi sai sè. §Õn ®©y tÝnh ®óng ®¾n cña m« h×nh ®· ®­îc kh¼ng ®Þnh. Sau ®ã cã thÓ më réng ph¹m vi øng dông cña m« h×nh. Sau khi ®· kh¼ng ®Þnh ®å thÞ lµ mét ®­êng th¼ng ta cã thÓ diÔn t¶ nã b»ng mét ph­¬ng tr×nh to¸n häc t­¬ng ®­¬ng ®Ó tiÖn sö dông: p=p0+kt. §èi chiÕu c¸c sè liÖu trªn ®å thÞ rót ra k=p0/273 vµ ta cã: p=p0+p0t/273 = p0(1+t). ViÖc më réng ph¹m vi øng dông cña m« h×nh dÉn ®Õn dù ®o¸n quan träng: kÐo dµi ®å thÞ, c¾t trôc hoµnh ë ®iÓm cã täa ®é (pt= 0, t=-2730c) kÕt hîp víi lËp luËn l«gic suy ra kh«ng thÓ ®¹t ®Õn nhiÖt ®é thÊp h¬n-2730c. Dù ®o¸n nµy thùc sù lµ mét ph¸t hiÖn lín rÊt quan träng trong vËt lý häc. 2.4.3.3. Ph­¬ng ph¸p sö dông ®å thÞ nh­ mét m« h×nh Ph­¬ng ph¸p sö dông ®å thÞ nh­ mét m« h×nh ë d©y thùc chÊt kh«ng kh¸c g× ph­¬ng ph¸p ®å thÞ mµ ta vÉn quen dïng. Sù kh¸c nhau chñ yÕu ë nh÷ng khÝa c¹nh mµ ta muèn nhÊn m¹nh. a) Trong ph­¬ng ph¸p ®å thÞ ta chó ý ®Õn mèi quan hÖ hµm sè ®· ®­îc x¸c lËp râ rµng, chÝnh x¸c gi÷a hai ®¹i l­îng vËt lý. Trong ph­¬ng ph¸p m« h×nh - ®å thÞ, chóng t«i nhÊn m¹nh ®Õn chøc n¨ng m« t¶ sù diÔn biÕn mét qu¸ tr×nh b»ng ®å thÞ. b) Muèn khai th¸c ®å thÞ nh­ mét m« h×nh th× ta ph¶i cung cÊp ®Çy ®ñ th«ng tin vÒ m« h×nh ®Ó cã thÓ vËn hµnh ®­îc nã. 2.5.ThiÕt kÕ mét sè gi¸o ¸n sö dông ph­¬ng ph¸p m« h×nh Gi¸o ¸n 1: §79 Ph©n tö vµ mét sè thuéc tÝnh cña ph©n tö A.Môc tiªu a) VÒ kiÕn thøc: - Häc sinh hiÓu ®­îc cÊu tróc vËt chÊt qua viÖc nhËn biÕt, ghi nhí c¸c mÖnh ®Ò cña thuyÕt ®éng häc ph©n tö (m« h×nh cÊu t¹o chÊt). - BiÕt vÒ kh¸i niÖm m« h×nh. - BiÕt ®­îc cì kÝch th­íc vµ khèi l­îng cña ph©n tö. - HiÓu kh¸i niÖm l­îng chÊt, ph©n tö gam, nguyªn tö gam vµ sè Av«ga®r«. b) VÒ kü n¨ng: - Cã kü n¨ng vËn dông m« h×nh ®Ó gi¶i thÝch vµ tiªn ®o¸n ®­îc mét sè hiÖn t­îng vËt lý - Lµm ®­îc mét sè thÝ nghiÖm ®¬n gi¶n kiÓm tra tÝnh ch©n thùc cña m« h×nh cÊu t¹o chÊt. ChuÈn bÞ: + ¶nh chôp kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö vµ ¶nh chôp mét sè ph©n tö b»ng kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö. + PhÇn mÒm m« h×nh m« pháng c¸c tr¹ng th¸i cÊu t¹o chÊt (m« h×nh truyÒn nhiÖt, dÉn nhiÖt, ®èi l­u...), m« h×nh chuyÓn ®éng Braon¬. B.TiÕn tr×nh gi¶ng d¹y §Æt vÊn ®Ò: Con ng­êi lu«n kh¸t khao t×m hiÓu, gi¶i thÝch vµ c¶i t¹o thÕ giíi. Cã hai h­íng ®Ó nghiªn cøu t×m hiÓu: - H­íng thø nhÊt lµ v­¬n thËt xa vµo vò trô ®Ó hiÓu vò trô réng lín ®Õn møc nµo vµ gåm nh÷ng g×. §i theo h­íng nµy gåm c¸c nghµnh: thiªn v¨n häc, th¸m hiÓm vò trô... - H­íng thø hai ®i thËt s©u vµo cÊu t¹o cña vËt chÊt. VËt chÊt ®­îc cÊu t¹o nh­ thÕ nµo? VÝ dô ®Ëp vì qu¶ nói ®­îc hßn ®¸, ®Ëp vì hßn ®¸ ®­îc viªn ®¸ nhá h¬n...cø tiÕp tôc nghiÒn nhá ®Õn møc cuèi cïng ta thu ®­îc g×? c¸c em cã muèn tr¶ lêi c©u hái trªn kh«ng? Mét c©u hái n÷a kh¸ thó vÞ: nhiÖt lµ g×? cèc n­íc s«i vµ cèc n­íc m¸t vÒ mÆt vËt lý kh¸c nhau ë ®iÓm nµo? Nh÷ng c©u hái thó vÞ ®ã c¸c em sÏ t×m ®­îc c©u tr¶ lêi khi chóng ta häc ch­¬ng “ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝ lý t­ëng” Ch­¬ng X. ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝ lý t­ëng §79. Ph©n tö vµ mét sè thuéc tÝnh cña ph©n tö ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ cÊu t¹o chÊt GV: - C¸c nhµ b¸c häc thêi kú cæ ®¹i ®· cã nh÷ng quan ®iÓm rÊt kh¸c nhau vÒ cÊu t¹o vËt chÊt. Tuy nhiªn cã thÓ s¾p xÕp nh÷ng quan ®iÓm nµy theo hai nhãm ®èi lËp nhau: vËt chÊt ®­îc cÊu t¹o mét c¸ch liªn tôc tõ mét sè chÊt c¬ b¶n vµ vËt chÊt ®­îc cÊu t¹o mét c¸ch gi¸n ®o¹n tõ c¸c h¹t. Ngay tõ thêi kú cæ ®¹i, ng­êi ta ®· biÕt nh÷ng biÓu hiÖn ®¬n gi¶n cña t¸c dông nhiÖt nh­ sù bay h¬i, s«i, nãng ch¶y, ®«ng ®Æc...Tuy nhiªn nh÷ng cè g¾ng nh»m gi¶i thÝch c¸c hiÖn t­îng nµy ®· kh«ng ®em l¹i kÕt qu¶ nµo ®¸ng kÓ. ChØ ®Õn thÕ ký 17 khi ®· chÕ t¹o vµ hoµn thiÖn ®­îc nhiÖt kÕ, nhê ®ã cã thÓ kh¶o s¸t mét c¸ch ®Þnh l­îng nhiÒu hiÖn t­îng vÒ nhiÖt, vÊn ®Ò cña nhiÖt trë thµnh cÊp thiÕt ®èi víi c¸c nhµ khoa häc thêi bÊy giê. Cã hai quan ®iÓm ®èi lËp nhau vÒ b¶n chÊt cña nhiÖt: nhiÖt lµ mét chÊt láng ®Æc biÖt vµ nhiÖt lµ kÕt qu¶ chuyÓn ®éng cña c¸c h¹t vËt chÊt. Trong c¸c quan ®iÓm nªu trªn, quan ®iÓm nµo ®óng? ®Ó lùa chän quan ®iÓm ®óng, c¸c em h·y nhí l¹i ë cÊp 2, c¸c em ®· ®­îc häc vÒ cÊu t¹o chÊt. VËt chÊt ®­îc cÊu t¹o nh­ thÕ nµo mµ: - Khi l¨n viªn phÊn qua giät mùc, giät mùc bÞ thÊm vµo viªn phÊn. ? - Bá nhÑ nhµng mét Ýt thuèc tÝm vµ cèc n­íc, thuèc tÝm tan ra vµ loang vµo cèc n­íc. NÕu cèc n­íc cµng nãng th× sù loang ra cµng nhanh h¬n ? - T¹i sao cã sù dÝnh ít c¸c chÊt láng cña vËt r¾n? -T¹i sao c¸c chÊt khÝ l¹i g©y ra ¸p suÊt lªn thµnh b×nh chøa? HS: VËt chÊt ®­îc cÊu t¹o tõ c¸c ph©n tö riªng biÖt. C¸c ph©n tö chuyÓn ®éng hçn ®én kh«ng ngõng. C¸c ph©n tö t­¬ng t¸c víi nhau b»ng c¸c lùc hót vµ lùc ®Èy ph©n tö. VËn tèc trung b×nh cña chuyÓn ®éng hçn ®én cña c¸c ph©n tö cÊu t¹o nªn vËt chÊt cµng lín th× nhiÖt ®é cña vËt cµng cao. GV: §ã chÝnh lµ néi dung cña thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ cÊu t¹o chÊt (cßn gäi ®ã lµ m« h×nh cÊu tróc vËt chÊt). §Ó hiÓu m« h×nh lµ g×, chóng ta cã thÓ h×nh dung nh­ sau: ta ®­îc t¨ng mét gãi quµ. Muèn biÕt bªn trong cã g×, ta më gãi quµ ra. Song ng­êi tÆng quµ cã ý tinh nghÞch, l¹i gãi quµ trong mét hép nhá h¬n n÷a. Ta l¹i tiÕp tôc më vµ thÊy bªn trong lµ mét hép nhá h¬n n÷a...Ta h×nh dung thÕ giíi vËt chÊt nh­ ng­êi tÆng quµ tinh nghÞch, giÊu cÊu tróc cña m×nh trong mét hép nhá tíi møc ta kh«ng thÓ nµo më ra ®­îc n÷a. §Ó biÕt cÊu tróc vËt chÊt nh­ thÕ nµo ng­êi ta ph¶i dïng mét c¸i g× ®ã t­¬ng tù dÓ m« t¶. C¸i t­¬ng tù ®ã lµ m« h×nh. §äc 4 mÖnh ®Ò thuyÕt ®éng häc ph©n tö ta hiÓu vËt chÊt ®­îc cÊu t¹o nh­ thÕ nµo. VËy 4 mÖnh ®Ò cña thuyÕt lµ m« h×nh cÊu tróc vËt chÊt. M« h×nh nµy cho biÕt c¸c h¹t vËt chÊt (ph©n tö) lu«n chuyÓn ®éng hçn ®én nªn gäi lµ m« h×nh ®éng häc. Tr­íc ®ã, B«il¬ ®· ®­a ra m« h×nh tÜnh häc vÒ cÊu t¹o chÊt. Theo «ng, chóng ®­îc cÊu t¹o tõ nh÷ng h¹t vËt chÊt h×nh cÇu, ®øng yªn vµ ®µn håi nh­ cao su. M« h×nh nµy gi¶i thÝch ®­îc v× sao khi bÞ nÐn ¸p suÊt cña chÊt khÝ l¹i t¨ng lªn. Tuy nhiªn kh«ng thÓ dïng m« h×nh nµy ®Ó gi¶i thÝch hµng lo¹t c¸c hiÖn t­îng kh¸c vÒ chÊt khÝ. VÝ dô më nót cña mét b×nh ®ùng khÝ th× chÊt khÝ cã thÓ tù gi·n në, chiÕm mét kho¶ng kh«ng gian rÊt réng trong thêi gian rÊt ng¾n; kh«ng cÇn gi¶m thÓ tÝch, chØ cÇn t¨ng nhiÖt ®é th× ¸p suÊt cña chÊt khÝ còng t¨ng lªn...V× vËy m« h×nh tÜnh häc bÞ lo¹i bá vµ thay b»ng m« h×nh ®éng häc ph©n tö. M« h×nh ®éng häc ph©n tö vÒ cÊu t¹o chÊt ®­îc coi lµ ph¶n ¸nh ®óng cÊu tróc vËt chÊt nÕu nã gi¶i thÝch ®­îc nh÷ng hiÖn t­îng ®· biÕt vµ tiªn ®o¸n nh÷ng hiÖn t­îng ch­a biÕt kh¸c mµ sau nµy thùc nghiÖm míi t×m ra. Chõng nµo thùc nghiÖm m©u thuÉn víi m« h×nh th× khi ®ã m« h×nh ph¶i ®iÒu chØnh, hoÆc thay thÕ hoµn toµn b»ng m« h×nh míi. Víi m« h×nh trªn, chóng ta cÇn ph©n biÖt kh¸i niÖm vËn tèc trung b×nh dïng trong c¬ häc víi kh¸i niÖm vËn tèc trung b×nh dïng trong vËt lý ph©n tö. VËn tèc trung b×nh ë ®©y ®­îc hiÓu lµ trung b×nh céng cña ®é lín cña vËn tèc c¸c ph©n tö. - GV cho HS tranh luËn ®Ó gi¶i thÝch ®­îc: T¹i sao l¨n viªn phÊn qua giät mùc, giät mùc bÞ thÊm vµo phÊn (mÖnh ®Ò1); bá nhÑ nhµng mét Ýt thuèc tÝm vµo n­íc, thuèc tÝm tan ra vµ loang dÇn vµo n­íc, nÕu cèc n­íc nãng h¬n th× sù loang ra nhanh chãng h¬n (mÖnh ®Ò 2); hiÖn t­îng dÝnh ­ít c¸c chÊt láng cña vËt r¾n (mÖnh ®Ò 3). Còng tõ m« h×nh ®ã, chóng ta cã thÓ tiªn ®o¸n ®­îc c¬ chÕ cña hiÖn t­îng ¸p suÊt (mÖnh ®Ò 4). HS xem m« h×nh m« pháng c¸c tr¹ng th¸i cÊu t¹o chÊt ®­îc thùc hiÖn trªn m¸y vi tÝnh (h×nh 9) vµ m« h×nh chuyÓn ®éng Braon¬ (H×nh 5). H×nh 9: MH m« pháng c¸c tr¹ng th¸i cÊu t¹o chÊt (®­îc thùc hiÖn trªn m¸y vi tÝnh) - GV: VËt chÊt ®­îc cÊu t¹o tõ c¸c ph©n tö riªng biÖt, vËy kÝch th­íc cña c¸c ph©n tö ®ã b»ng bao nhiªu?- thùc nghiÖm ®· b¾t ®­îc ph©n tö, chôp ¶nh ®­îc ph©n tö, ®o ®­îc khèi l­îng vµ kÝch th­íc cña ph©n tö. Chóng ta xem xÐt c¸c b»ng chøng thùc nghiÖm cña m« h×nh ®éng häc ph©n tö vÒ cÊu t¹o chÊt. 2.KÝch th­íc vµ khèi l­îng ph©n tö [15] GV cho HS xem ¶nh chôp kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö vµ ¶nh chôp mét sè ph©n tö b»ng kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö. - Ph©n tö c¸c chÊt kh¸c nhau cã kÝch th­íc kh¸c nhau nh­ng ®Òu vµo cì 10-10m. Ch¼ng h¹n, nÕu coi ph©n tö nh­ nh÷ng qu¶ cÇu th× b¸n kÝnh ph©n tö n­íc vµo kho¶ng: r1,9.10-10m. - Nhµ b¸c häc Peranh ng­êi Ph¸p (1870-1942) lµ ng­êi ®Çu tiªn x¸c ®Þnh ®­îc khèi l­îng cña ph©n tö. + Khèi l­îng mét ph©n tö «xi cã ®é lín: m5,3.10-26kg. + Khèi l­îng mét ph©n tö n­íc cã ®é lín: m 3,0.10-26kg . GV: Sau ®©y lµ mét sè thÝ dô ®Ó minh ho¹ cho kÝch th­íc vµ khèi l­îng ph©n tö. NÕu xÕp 100 triÖu ph©n tö hy®r« nèi tiÕp nhau th× còng chØ ®­îc mét hµng dµi ch­a ®Çy vµi cm. NÕu t­ëng t­îng mçi vËt ®Òu lín lªn mét triÖu lÇn, nghÜa lµ con muçi trë thµnh mét sinh vËt khæng lå cao 10km th× kÝch th­íc cña mçi ph©n tö trong con muçi còng kh«ng lín h¬n mét dÊu chÊm. V× kÝch th­íc cña c¸c ph©n tö rÊt nhá nªn sè ph©n tö cã trong vËt rÊt lín. Sè ph©n tö cã trong mét giät n­íc gÊp hµng tØ lÇn sè ng­êi ®ang sèng trªn Tr¸i §Êt. NÕu lÊy sè g¹ch b¾ng sè ph©n tö chøa trong 1cm3 kh«ng khÝ ë ®iÒu kiÖn th­êng ®Ó phñ kÝn Tr¸i §Êt th× chiÒu cao cña líp g¹ch nµy lªn tíi 120m. HoÆc ®Ó h×nh dung kÝch th­íc vµ khèi l­îng cña ph©n tö nhá bÐ nh­ thÕ nµo, ta cã thÓ dïng h×nh ¶nh sau ®©y: KÝch th­íc vµ khèi l­îng cña qu¶ cam so víi kÝch th­íc vµ khèi l­îng Tr¸i §Êt nh­ thÕ nµo th× kÝch th­íc vµ khèi l­îng ph©n tö so víi khÝch th­íc vµ khèi l­îng qu¶ cam nh­ thÕ. -GV: Mét b»ng chøng thùc nghiÖm n÷a kh¼ng ®Þnh sù ®óng ®¾n cña m« h×nh thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ cÊu t¹o chÊt, ®ã lµ sù ph¸t hiÖn ra sè Av«ga®r«. Av«ga®r« (1766-1856), nhµ b¸c häc ng­êi Italia. 3.L­îng chÊt vµ mol-Sè Av«ga®r« [15]. L­îng chÊt vµ mol: GV: L­îng chÊt lµ mét trong 7 ®¹i l­îng vËt lý c¬ b¶n cña hÖ thèng ®o l­êng quèc tÕ (SI). S¸u ®¹i l­îng c¬ b¶n cña vËt lý lµ: chiÒu dµi (®¬n vÞ m), khèi l­îng (®¬n vÞ kg), thêi gian (®¬n vÞ gi©y), c­êng ®é dßng ®iÖn (®¬n vÞ ampe), nhiÖt ®é (®¬n vÞ kelvin), c­êng ®é ¸nh s¸ng (®¬n vÞ candela). §¹i l­îng thø 7 míi ®­a vµo lµ l­îng chÊt (®¬n vÞ mol). L­îng chÊt chøa trong mét vËt ®­îc x¸c ®Þnh theo sè ph©n tö hay nguyªn tö chøa trong vËt Êy. Mol cña mét chÊt nµo ®ã lµ l­îng chÊt cña 6,02.1023 h¹t (nguyªn tö, ph©n tö) chÊt ®ã. GV: c¸c em h·y lÊy mét sè vÝ dô vÒ mol cña mét sè chÊt vµ khèi l­îng cña 1 mol chÊt ®ã. HS: lÊy c¸c vÝ dô nh­ trong SGK. Sè Av«ga®r«. Sè 6,02.1023 h¹t chøa trong mét mol chÊt gäi lµ sè Av«ga®r«, vµ ®­îc ký hiÖu lµ: NA=6,02.1023mol-1. §ã lµ sè nguyªn tö chøa trong 12 gam c¸c bon 12, ®­îc lÊy lµm chuÈn vÒ l­îng chÊt. GV: B»ng chøng thùc nghiÖm: n¨m 1908, nhµ b¸c häc Peranh ®· tiÕn hµnh nhiÒu thÝ nghiÖm ®o sè Av«ga®r« ®Òu thu ®­îc nh÷ng gi¸ trÞ vÒ sè Av«ga®r« phï hîp víi nhau trong ph¹m vi sai sè. Cho ®Õn nay, ng­êi ta ®· ®­a ra hµng chôc phÐp x¸c ®Þnh kh¸c. Mét ph­¬ng ph¸p ®­îc xem lµ chÝnh x¸c vµ nhanh nhÊt, ®ã lµ ph­¬ng ph¸p liªn hÖ sè Av«ga®r« víi c¸c h»ng sè ®Æc tr­ng cña cÊu tróc tinh thÓ, c¸c h»ng sè nµy cã thÓ x¸c ®Þnh mét c¸ch rÊt chÝnh x¸c b»ng ph­¬ng ph¸p nhiÔu x¹ tia X trªn tinh thÓ: Trong ®ã: n lµ sè ph©n tö chøa trong « tinh thÓ. MA lµ nguyªn tö gam cña nguyªn tè ®­îc ®o. k lµ h»ng sè m¹ng (phô thuéc d¹ng « tinh thÓ). a lµ c¹nh (h»ng sè m¹ng). d lµ tØ träng cña tinh thÓ. GV: nhê cã sè nµy mµ ng­êi ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc khèi l­îng vµ kÝch cì ph©n tö lµm cho ph©n tö tõ chç lµ mét gi¶ thuyÕt ®· trë thµnh mét thùc thÓ vËt lý cã nh÷ng thuéc tÝnh x¸c ®Þnh. C. Cñng cè kiÕn thøc, bµi tËp vÒ nhµ GV cho HS nh¾c l¹i c¸c néi dung cña m« h×nh thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ cÊu t¹o chÊt. M« h×nh cã c¸c chøc n¨ng: m« t¶ sù vËt, hiÖn t­îng; gi¶i thÝch c¸c sù kiÖn vµ hiÖn t­îng cã liªn quan ®Õn ®èi t­îng; tiªn ®o¸n nh÷ng sù kiÖn vµ hiÖn t­îng míi. HS gi¶i thÝch vµ tiªn ®o¸n: Sù kh¸c nhau gi÷a 3 thÓ r¾n, láng, khÝ. C¬ chÕ cña ¸p suÊt chÊt khÝ. Tiªn ®o¸n c¸c tÝnh chÊt cña ¸p suÊt chÊt khÝ. Nªu c¸c thÝ dô chøng tá sù ®óng ®¾n cña c¸c tÝnh chÊt ®­îc tiªn ®o¸n. Nh¾c l¹i néi dung 3. Bµi tËp vÒ nhµ: Tr¶ lêi c¸c c©u hái vµ lµm bµi tËp thuéc SGK. Gi¸o ¸n 3: §81 Ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n cña thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ chÊt khÝ lý t­ëng. §Þnh luËt B«il¬-Mari«t A.Môc tiªu a)VÒ kiÕn thøc - ViÕt ®­îc ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n cña thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ chÊt khÝ lý t­ëng vµ nªu ®­îc ý nghÜa vËt lý cña c¸c ®¹i l­îng cã trong ph­¬ng tr×nh. - T×m ®­îc mèi liªn hÖ gi÷a ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n cña thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ chÊt khÝ lý t­ëng vµ ph­¬ng tr×nh ®Þnh luËt B«il¬ - Mari«t. b)VÒ kü n¨ng -VËn dông ®­îc c¬ häc Newton vµ quy luËt thèng kª vµo m« h×nh khÝ lý t­ëng ®Ó x©y dùng ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n cña thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ chÊt khÝ lý t­ëng. - Kü n¨ng vËn hµnh m« h×nh ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña khÝ lý t­ëng, suy ra hÖ qu¶ l«gic lµ ph­¬ng tr×nh ®Þnh luËt B«il¬-Mrri«t. B.TiÕn tr×nh gi¶ng d¹y I. KiÓm tra bµi cò GV: - VËt chÊt ®­îc cÊu t¹o nh­ thÕ nµo? V× sao chÊt khÝ l¹i g©y ¸p suÊt lªn thµnh b×nh? HS: - VËt chÊt ®­îc cÊu t¹o tõ c¸c ph©n tö riªng biÖt. C¸c ph©n tö chuyÓn ®éng hçn ®én kh«ng ngõng. C¸c ph©n tö t­¬ng t¸c víi nhau b»ng c¸c lùc hót vµ lùc ®Èy ph©n tö. VËn tèc trung b×nh cña chuyÓn ®éng hçn ®én cña c¸c ph©n tö cÊu t¹o nªn vËt chÊt cµng lín th× nhiÖt ®é cña vËt cµng cao. Khi chuyÓn ®éng hçn ®én, c¸c ph©n tö khÝ va ch¹m vµo thµnh b×nh vµ g©y nªn ¸p suÊt lªn thµnh b×nh. + Khi nhiÖt ®é t¨ng, c¸c ph©n tö khÝ chuyÓn ®éng nhanh h¬n: C¸c ph©n tö khÝ va ch¹m vµo thµnh b×nh cµng m¹nh vµ sè va ch¹m trong mét ®¬n vÞ thêi gian cµng nhiÒu th× ¸p suÊt chÊt khÝ t¸c dông lªn thµnh b×nh cµng lín. + NÕu thÓ tÝch cña khèi khÝ gi¶m th× sè ph©n tö khÝ trong mét ®¬n vÞ thÓ tÝch t¨ng. Do ®ã sè va ch¹m vµo thµnh b×nh còng t¨ng- ¸p suÊt cña chÊt khÝ t¨ng vµ ng­îc l¹i. GV: C©u tr¶ lêi cña em ®óng. Em dùa vµo ®©u mµ cã c©u tr¶ lêi tèt nh­ vËy? HS: Em dùa vµo m« h×nh thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ cÊu t¹o chÊt vµ m« h×nh khÝ lý t­ëng. GV: §óng vËy. C¸c m« h×nh Êy m« t¶ vÒ cÊu tróc vËt chÊt (nãi chung) vµ cña chÊt khÝ (nãi riªng). M« h×nh cßn cã chøc n¨ng tiªn ®o¸n. Tõ m« h×nh, b»ng suy luËn l«gÝc vµ suy luËn to¸n häc suy ra hÖ qu¶ lµ nh÷ng ®iÒu ch­a biÕt. NÕu ®iÒu ch­a biÕt ®ã ®­îc thùc nghiÖm kiÓm tra lµ ®óng, khi ®ã ta míi c«ng nhËn lµ m« h×nh ®óng- nghÜa lµ m« t¶ ®óng ®èi t­îng. Bµi häc h«m nay chóng ta sÏ tõ c¸c mÖnh ®Ò cña m« h×nh kÕt hîp víi suy luËn l«gic vµ suy luËn to¸n häc ®Ó tiªn ®o¸n hÖ qu¶ míi- ®ã sÏ lµ ®iÒu rÊt thó vÞ. C¸c em chó ý theo dâi vµ ph¸t biÓu ý kiÕn. II. Bµi míi §81 Ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n cña thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ chÊt khÝ lý t­ëng. §Þnh luËt B«il¬-Mari«t Sù kiÖn khëi ®Çu: GV: NÕu chÊt khÝ chøa trong mét b×nh kÝn, c¸c ph©n tö khÝ sÏ g©y ra mét søc Ðp lªn thµnh b×nh vµ t¹o ra ¸p suÊt. ¸p suÊt nµy cã phô thuéc vµo mËt ®é vµ nhiÖt ®é khÝ hay kh«ng? phô thuéc nh­ thÕ nµo? biÓu thøc ®Þnh l­îng ra sao? 1.X©y dùng ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n [1], [2] X©y dùng m« h×nh: p t 0 H×nh 7 GV: C¸c ph©n tö khÝ chuyÓn ®éng hçn ®én va vµo thµnh b×nh g©y ¸p suÊt lªn thµnh b×nh. Mçi ph©n tö khÝ va ch¹m vµo thµnh b×nh g©y mét ¸p lùc kh«ng ®¸ng kÓ, nh­ng v« sè ph©n tö va ch¹m liªn tôc lªn thµnh b×nh sÏ g©y ra mét ¸p lùc ®¸ng kÓ. V× c¸c ph©n tö chuyÓn ®éng hçn ®én nªn vËn tèc cña chóng khi va ch¹m còng nh­ sè va ch¹m trong mçi ®¬n vÞ thêi gian lªn thµnh b×nh thay ®æi. ¸p suÊt chÊt khÝ do ®ã còng thay ®æi quanh mét gi¸ trÞ trung b×nh nµo ®ã (H×nh 7). GV: §é lín cña ¸p suÊt chÊt khÝ t¸c dông lªn thµnh b×nh phô thuéc vµo yÕu tè nµo? HS: Phô thuéc vµo ¸p lùc mµ mçi ph©n tö khÝ t¸c dông lªn thµnh b×nh khi va ch¹m vµ vµo sè va ch¹m cña c¸c ph©n tö lªn thµnh b×nh trong mét ®¬n vÞ thêi gian. GV: §óng vËy, mçi ph©n tö khÝ cã khèi l­îng m, chuyÓn ®éng víi vËn tèc v, sau khi va ch¹m sÏ truyÒn ®éng l­îng cho thµnh b×nh. ¸p lùc cña ph©n tö khÝ t¸c dông vµo thµnh b×nh phô thuéc vµo yÕu tè nµo? HS: Phô thuéc ®é lín cña ®éng l­îng mµ ph©n tö khÝ truyÒn cho thµnh b×nh khi va ch¹m. GV: VËy, ¸p suÊt trung b×nh mµ mçi ph©n tö khÝ t¸c dông lªn thµnh b×nh phô thuéc vµo nh÷ng yÕu tè nµo? HS 1: TØ lÖ víi ®éng l­îng trung b×nh mµ mçi ph©n tö khÝ truyÒn cho thµnh b×nh khi va ch¹m : p ~ (a) Trong ®ã lµ vËn tèc trung b×nh cña chuyÓn ®éng hçn ®én cña c¸c ph©n tö). HS 2: Sè ph©n tö khÝ trong mét ®¬n vÞ thÓ tÝch cµng nhiÒu, nghÜa lµ mËt ®é ph©n tö khÝ cµng lín th× sè ph©n tö khÝ va ch¹m vµo thµnh b×nh trong mét ®¬n vÞ thêi gian cµng lín. Do ®ã ¸p suÊt chÊt khÝ tØ lÖ víi mËt ®é ph©n tö khÝ: p~n0. (b) HS 3: Do vËn tèc trung b×nh cña mçi ph©n tö khÝ cµng lín th× qu·ng ®­êng ®i ®­îc cña ph©n tö trong mét ®¬n vÞ thêi gian cµng dµi, do ®ã sè lÇn va ch¹m cña mçi ph©n tö vµo thµnh b×nh trong mét ®¬n vÞ thêi gian cµng lín. ¸p suÊt chÊt khÝ do ®ã cßn tØ lÖ víi vËn tèc trung b×nh cña c¸c ph©n tö khÝ: p ~ (c) GV: tõ (a), (b) vµ (c) ta cã thÓ viÕt: p ~ n0m hoÆc p~2n0 (d) Trong ®ã lµ ®éng n¨ng trung b×nh cña chuyÓn ®éng tõng ph©n tö khÝ. HÖ sè tØ lÖ cña biÓu thøc (4) phô thuéc vµo c¸c ®¬n vÞ dïng trong biÓu thøc vµ tÝnh chÊt riªng cña chuyÓn ®éng hçn ®én cña c¸c ph©n tö. C¸c phÐp tÝnh thèng kª cho phÐp x¸c ®Þnh hÖ sè nµy lµ . VËy (1) hoÆc p= (2) Ph­¬ng tr×nh (1) vµ (2) ®­îc gäi lµ ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n cña thuyÕt ®éng häc ph©n tö vÒ chÊt khÝ lý t­ëng. HÖ qu¶ suy ra tõ m« h×nh: 2.§Þnh luËt B«il¬-Mari«t a) §Þnh luËt B«il¬-Mari«t GV_Tõ ph­¬ng tr×nh (1), h·y chøng minh r»ng ë nhiÖt ®é kh«ng ®æi, tÝch cña thÓ tÝch vµ ¸p suÊt cña mét khèi l­îng khÝ x¸c ®Þnh lµ mét h»ng sè. HS_tõ ph­¬ng tr×nh (1) ta cã: pV= hay pV= trong ®ã =n0 pV=const Do nhiÖt ®é phô thuéc vµo vËn tèc ph©n tö nªn ë nhiÖt ®é kh«ng ®æi, vËn tèc cña ph©n tö lµ kh«ng ®æi. VËy (3) hoÆc (4) GV: Nh­ vËy, tõ ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n cña thuyÕt ®éng häc ph©n tö ta suy ra ®­îc hÖ qu¶ lµ: §èi víi mét khèi l­îng khÝ x¸c ®Þnh, khi nhiÖt ®é kh«ng ®æi ¸p suÊt chÊt khÝ tØ lÖ nghÞch víi thÓ tich cña nã. Thùc nghiÖm kiÓm tra: GV cho HS lµm thÝ nghiÖm ®Ó kiÓm tra vµ x¸c nhËn tÝnh ®óng ®¾n cña hÖ qu¶. GV: Trong lÞch sö vËt lý, hai nhµ b¸c häc B«il¬ (ng­êi Anh) vµ Mari«t (ng­êi Ph¸p) ®· ®éc lËp tiÕn hµnh c¸c thÝ nghiÖm nghiªn cøu mèi quan hÖ gi÷a ¸p suÊt vµ thÓ tÝch cña chÊt khÝ khi nhiÖt ®é kh«ng ®æi vµ còng thÊy r»ng: ¸p suÊt tØ lÖ nghÞch víi thÓ tÝch vµ ph¸t biÓu thµnh ®Þnh luËt mang tªn ®Þnh luËt B«il¬-Mari«t. Chóng ta thÊy r»ng hÖ qu¶ tiªn ®o¸n tõ ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n ®· ®­îc thùc nghiÖm kiÓm chøng. Nh­ vËy, m« h×nh cÊu tróc vËt chÊt (MH thuyÕt §HPT) ®· ph¶n ¸nh ®óng cÊu tróc vËt chÊt cña thÕ giíi. b) §­êng ®¼ng nhiÖt. - Hä ®­êng ®¼ng nhiÖt: Hä nh÷ng ®­êng cong biÓu diÔn sù biÕn thiªn cña ¸p suÊt theo thÓ tÝch khi nhiÖt ®é kh«ng ®æi. - øng víi c¸c nhiÖt ®é kh¸c nhau cña cïng mét l­îng khÝ cã c¸c ®­êng ®¼ng nhiÖt kh¸c nhau. GV: C¸c ®­êng ®¼ng nhiÖt ë phÝa trªn øng víi nhiÖt ®é cao h¬n c¸c ®­êng ®¼ng nhiÖt ë phÝa d­íi, t¹i sao? HS: Trong hÖ to¹ ®é P-V, trªn ®­êng song song víi trôc P (nghÜa lµ cïng mét thÓ tÝch cña mét khèi l­îng khÝ), c¸c ®iÓm n»m trªn øng víi nhiÖt ®é cao h¬n c¸c ®iÓm n»m d­íi (xem h×nh vÏ 11). H2 02 P(at) 50 100 p.V 1,1 1 0,5 0 V1=V2 V p P2 P1 0 t2>t1 t2 t1 H×nh 11 H×nh 12 c) §Þnh luËt B«il¬-Mari«t lµ ®Þnh luËt gÇn ®óng ( Më réng ph¹m vi m« h×nh) GV th«ng b¸o khi lµm thÝ nghiÖm víi c¸c ¸p suÊt cao th× tÝch pV cña nhiÒu chÊt khÝ cã sai lÖch. Tõ ®ã cho thÊy ®Þnh luËt B«il¬- Marièt chØ lµ ®Þnh luËt gÇn ®óng. ChØ cã chÊt khÝ lý t­ëng lµ tu©n theo ®óng ®Þnh luËt B«il¬-Mari«t. §­êng biÓu diÔn tÝch p.V øng víi khÝ nµy lµ ®­êng nÐt ®øt trong h×nh vÏ 12 ë trªn. Do ®ã ng­êi ta cßn ®Þnh nghÜa: khÝ lý t­ëng lµ khÝ tu©n theo ®óng ®Þnh luËt B«il¬- Mari«t). C. Cñng cè kiÕn thøc . Bµi tËp vÒ nhµ. 1. H·y chøng tá r»ng thuyÕt ®éng häc ph©n tö lµ sù vËn dông c¬ häc Newton vµ quy luËt thèng kª vµo chÊt khÝ: - C¬ häc Newton ®· ®­îc vËn dông ë nh÷ng néi dung nµo trong bµi? - Quy luËt thèng kª ®· ®­îc vËn dông ë nh÷ng néi dung nµo trong bµi? 2. HS t×m mét thÝ dô chøng tá khi thÓ tÝch cña mét l­îng khÝ gi¶m th× ¸p suÊt cña nã t¨ng. 3. GV cho HS ph¸t biÓu vµ viÕt biÓu thøc cña ®Þnh luËt B«il¬-Mari«t theo c¶ 2 c¸ch. 4. Bµi tËp vÒ nhµ: lµm c¸c bµi tËp SGK vµ c¸c bµi tËp t­¬ng øng thuéc s¸ch BTVL líp 10. KÕt luËn ch­¬ng 2 - Chóng t«i ®· ®­a ra quan ®iÓm vÒ ph­¬ng ph¸p nhËn thøc trong x©y dùng ch­¬ng tr×nh vËt lý phæ th«ng. Quan ®iÓm m« h×nh ho¸ vÒ nhËn thøc khoa häc vµ thùc nghiÖm vËt lý vµ x©y dùng tri thøc vËt lý trong d¹y häc theo quan ®iÓm khoa häc luËn hiÖn ®¹i lµ hai quan ®iÓm c¬ b¶n: ph­¬ng ph¸p kh«ng thÓ t¸ch rêi khái néi dung, mµ ph¶i phï hîp víi néi dung. §Ó tiÕp nhËn mçi phÇn néi dung ph¶i cã nh÷ng ph­¬ng ph¸p ®Æc thï. - Chóng t«i ®· x©y dùng quy tr×nh cô thÓ thùc hiÖn 4 giai ®o¹n cña PPMH øng víi hai lo¹i m« h×nh quan träng, cã t¸c dông to lín trong nghiªn cøu vµ häc tËp vËt lý (m« h×nh biÓu t­îng vµ m« h×nh ký hiÖu). Nh÷ng quy tr×nh nµy ®­îc x©y dùng dùa trªn ®Æc ®iÓm cña m« h×nh ®ång thêi vËn dông nh÷ng lý luËn ë ch­¬ng 1 ®Ó tæ chøc qu¸ tr×nh häc tËp. - Qua ph©n tÝch vÞ trÝ - môc tiªu, néi dung - cÊu tróc cña ch­¬ng “ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝ lý t­ëng”, chóng t«i ®· thiÕt kÕ mét sè gi¸o ¸n sö dông PPMH, bao gåm bµi häc x©y dùng kiÕn thøc míi, bµi häc bµi tËp vËt lý vµ gi¸o ¸n kiÓm tra (®­îc sö dông trong phÇn thùc nghiÖm s­ ph¹m). Ch­¬ng 3 Thùc nghiÖm s­ ph¹m 3.1. Môc ®Ých cña TNSP Chóng t«i tiÕn hµnh nghiÖm s­ ph¹m theo c¸c gi¸o ¸n ®· so¹n nh»m kiÓm tra gi¶ thuyÕt khoa häc cña ®Ò tµi, hoÆc kh¼ng ®Þnh hoÆc b¸c bá gi¶ thuyÕt ®ã. Sau khi hoµn thµnh thùc nghiÖm s­ ph¹m sÏ cã ®ñ c¬ së ®Ó gi¶i ®¸p ®­îc nh÷ng c©u hái sau: 1. ViÖc ®­a kh¸i niÖm m« h×nh vµ ph­¬ng ph¸p x©y dùng kiÕn thøc theo ph­¬ng ph¸p m« h×nh, víi ba lo¹i m« h×nh (m« h×nh vËt chÊt, m« h×nh biÓu t­îng vµ m« h×nh ®å thÞ ) cho häc sinh líp 10 cã võa søc hay kh«ng?. 2. ChÊt l­îng häc tËp cña häc sinh cã ®­îc n©ng cao h¬n kh«ng ? kh¶ n¨ng vËn dông ph­¬ng ph¸p nµy vµo thùc tÕ cã linh ho¹t h¬n kh«ng? 3. HÖ thèng gi¸o ¸n ®· so¹n cã phï hîp víi thùc tÕ gi¶ng d¹y hay ch­a? (®¶m b¶o vÒ mÆt thêi gian, kh¶ n¨ng tù x©y dùng m« h×nh). ViÖc tr¶ lêi c¸c c©u hái trªn ®©y sÏ gióp chóng t«i t×m ra nh÷ng thiÕu sãt ®Ó rót kinh nghiÖm vµ kÞp thêi chØnh lý bæ sung ®Ó ®Ò tµi ®¹t kÕt qu¶ tèt nhÊt. 3.2. NhiÖm vô cña TNSP Thùc nghiÖm s­ ph¹m nh»m kiÓm tra nh÷ng vÊn ®Ò sau: - KiÓm tra th¸i ®é häc tËp (sù høng thó häc tËp ) vµ kh¶ n¨ng lÜnh héi tri thøc míi (tri thøc sù kiÖn vµ tri thøc ph­¬ng ph¸p) cña häc sinh khi d¹y häc theo PPMH. - §¸nh gi¸ tÝnh h÷u hiÖu cña ph­¬ng ph¸p d¹y häc ®· ®Ò xuÊt: mÆt chÊt l­îng vµ hiÖu qu¶ cña ph­¬ng ph¸p míi. - §¸nh gi¸ kiÓm tra kü n¨ng nghiªn cøu vËt lý cña häc sinh tr­íc vµ sau khi tiÕn hµnh thùc nghiÖm s­ ph¹m. 3.3. §èi t­îng vµ ph­¬ng ph¸p TNSP 3.3.1. §èi t­îng TNSP - Chóng t«i chän hai líp thùc nghiÖm (TN) vµ hai líp ®èi chøng (§C). §©y lµ c¸c líp 10 diÖn ®¹i trµ häc theo ch­¬ng tr×nh CCGD thuéc mét vïng n«ng th«n (tr×nh ®é t­¬ng ®­¬ng nhau vµ cïng mét m«i tr­êng häc tËp) - §Ó ®¶m b¶o tÝnh phæ biÕn cña mÉu, chóng t«i chän bèn líp khèi 10 cã häc lùc trung b×nh vÒ c¸c m«n häc tù nhiªn (chñ yÕu vÒ vËt lý). Sau ®©y lµ c¸c mÉu thùc nghiÖm s­ ph¹m TT Líp §C/ TN Sü sè häc sinh 1 10A1 §C 54 2 10A3 §C 52 3 10A4 TN 54 4 10A5 TN 52 C¸c líp trªn thuéc tr­êng THPT TÜnh Gia II tØnh Thanh Ho¸. 3.3.2. Ph­¬ng ph¸p thùc nghiÖm s­ ph¹m Chóng t«i chän hai líp thùc nghiÖm vµ hai líp ®èi chøng ®¶m b¶o yªu cÇu thùc nghiÖm. Trong qu¸ tr×nh TNSP, chóng t«i tiÕn hµnh song song d¹y ë c¸c líp thùc nghiÖm vµ líp ®èi chøng trong cïng mét thêi gian, cïng néi dung ch­¬ng “ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝ lý t­ëng”. Trong qu¸ tr×nh TNSP, chóng t«i chó ý quan s¸t th¸i ®é, ý thøc häc tËp cña häc sinh c¸c líp §C vµ TN ®Ó ®¸nh gi¸ mét c¸ch kh¸ch quan nhÊt chÊt l­îng cña c¸c giê häc. Sau mçi tiÕt d¹y tæ chøc trao ®æi ®Ó rót kinh nghiÖm cho c¸c bµi häc sau. Cuèi ®ît thùc nghiÖm, chóng t«i ®· cho häc sinh ë c¸c líp lµm bµi kiÓm tra viÕt 45 phót ®Ó s¬ bé ®¸nh gi¸ sù tiÕn bé cña häc sinh trong viÖc n©ng cao chÊt l­îng n¾m v÷ng kiÕn thøc cña häc sinh. 3.4. TiÕn tr×nh TNSP Víi nh÷ng yªu cÇu ®­îc ®Æt ra nh­ trªn, t¸c gi¶ trùc tiÕp gi¶ng d¹y c¸c líp §C vµ c¸c líp TN. TiÕn tr×nh TNSP diÔn ra b¾t ®Çu tõ ngµy 11/3/2005 ®Õn ngµy 27/3/2005 t¹i tr­êng THPT TÜnh Gia II-tØnh Thanh Ho¸. Qu¸ tr×nh so¹n gi¸o ¸n cã tham kh¶o thªm ë mét sè gi¸o viªn cã kinh nghiÖm gi¶ng d¹y. Chóng t«i ®· tæ chøc d¹y thùc nghiÖm cho c¸c kiÕn thøc cô thÓ sau ®©y: - Ph©n tö vµ mét sè thuéc tÝnh cña ph©n tö. - C¸c tr¹ng th¸i cÊu t¹o chÊt. - HÖ thøc gi÷a thÓ tÝch vµ ¸p suÊt cña chÊt khÝ khi nhiÖt ®é kh«ng ®æi. §Þnh luËt B«il¬-Mari«t. -HÖ thøc gi÷a ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é cña chÊt khÝ khÝ thÓ tÝch kh«ng ®æi. §Þnh luËt S¸cl¬. - Ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña khÝ lý t­ëng. - Bµi tËp. - KiÓm tra. 3.5. Xö lý kÕt qu¶ TNSP 3.5.1.Néi dung vµ môc ®Ých cña bµi kiÓm tra Cuèi ®ît TNSP, häc sinh c¶ hai nhãm ®èi chøng vµ thùc nghiÖm ®­îc ®¸nh gi¸ b»ng mét bµi kiÓm tra gåm 4 c©u (néi dung bµi kiÓm tra xem ë ch­¬ng 2). Môc ®Ých cña bµi kiÓm tra ®Ó: - KiÓm tra vÒ néi dung kiÕn thøc. - KiÓm tra vÒ møc ®é n¾m v÷ng kiÕn thøc. - KiÓm tra vÒ møc ®é vËn dông PPMH. 3.5.2. KÕt qu¶ thùc nghiÖm B¶ng 1: Ph©n phèi tÇn sè: sè häc sinh ®¹t ®iÓm xi. Líp Sè HS Sè häc sinh ®¹t ®iÓm xi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 §C 106 0 0 0 7 28 28 26 12 5 0 0 TN 106 0 0 0 2 10 30 40 15 6 3 0 B¶ng 2: Ph©n phèi tÇn suÊt: sè % häc sinh ®¹t ®iÓm xi. Líp Sè HS Sè % HS ®¹t ®iÓm xi (Wi %) 3 4 5 6 7 8 9 10 §C 106 6,60 26,42 26,42 24,53 11,32 4,72 0 0 TN 106 1,89 9,43 28,30 37,74 14,15 5,66 2,83 0 B¶ng 3: B¶ng tÇn suÊt luü tÝch: Sè % häc sinh ®¹t ®iÓm xi trë xuèng. Líp Sè HS Sè % HS ®¹t ®iÓm xi trë xuèng (Wi %) 3 4 5 6 7 8 9 10 §C 106 6,60 33,02 59,44 83,97 95,28 100 TN 106 1,89 11,32 39,62 77,36 91,51 97,17 100 Dùa vµo b¶ng 3, chóng t«i vÏ ®­îc ®­êng tÇn suÊt luü tÝch (h×nh 13). §­êng ®Ëm øng víi líp thùc nghiÖm §­êng m¶nh øng víi líp ®èi chøng §­êng luü tÝch øng víi líp thùc nghiÖm n»m bªn ph¶i so víi ®­êng luü tÝch cña líp ®èi chøng. §iÒu nµy cho thÊy kÕt qu¶ häc tËp cña häc sinh c¸c líp thùc nghiÖm cao h¬n so víi c¸c líp ®èi chøng. W(%) 100- 90 - 80 - 70 - 60 - §C 50 - TN 40 - 30 - 20 - 10 - 0 I I I I I I I I I I xi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 H×nh 13: §å thÞ ®­êng tÇn suÊt luü tÝch. 3.5.3. C¸c tham sè ®Æc tr­ng [6, 7] 1- Trung b×nh céng: §C = 5,22; TN = 5.81 2- Ph­¬ng sai: S2= S2§C =1,62; S2TN=1,43. 3- §é lÖch chuÈn: S = S§C = 1,27; STN=1,20 4- HÖ sè biÕn thiªn: V=.100% V§C=24,32%; VTN=20,65% Dùa vµo nh÷ng th«ng sè trªn ta thÊy: - §iÓm trung b×nh céng cña häc sinh líp thùc nghiÖm cao h¬n líp ®èi chøng qua bµi kiÓm tra. - §é lÖch chuÈn vµ hÖ sè biÕn thiªn ë líp thùc nghiÖm nhá h¬n so víi líp ®èi chøng. §iÒu nµy chøng tá møc ®é ph©n t¸n ra khái ®iÓm trung b×nh ë líp thùc nghiÖm nhá h¬n møc ®é ph©n t¸n ë líp ®èi chøng. VËy, cã thÓ kÕt luËn: chÊt l­îng n¾m v÷ng kiÕn thøc vµ vËn dông kiÕn thøc vµo t×nh huèng míi cña häc sinh ë líp thùc nghiÖm cao h¬n ë líp ®èi chøng. Song, mét vÊn ®Ò ®Æt ra lµ kÕt qu¶ ®ã thùc chÊt lµ do ph­¬ng ph¸p d¹y häc hay chØ do mét c¸i g× ®ã ngÉu nhiªn, may rñi th«i? §Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nµy, chóng t«i tiÕp tôc xö lý sè liÖu thùc nghiÖm b»ng con ®­êng kiÓm ®Þnh thèng kª. B­íc 1: TÝnh =3,85. (ë ®©y ngÉu nhiªn mµ n§C = nTN). B­íc 2: Chän ®é tin cËy lµ 0,95 (møc ý nghÜa α =0,05). Tra b¶ng ph©n phèi Stiu®¬n t×m gi¸ trÞ tα,k øng víi cét α=0,05; k=105 (k=n-1) t×m ®­îc tα,k(2phÝa)=1,98. B­íc 3: So s¸nh t vµ tα,k Ta cã t>tα,k . Theo x¸c suÊt thèng kª[6]: nÕu t>tα,k th× sù kh¸c nhau gi÷a §C vµ TN lµ cã ý nghÜa. §©y kh«ng ph¶i lµ kÕt qu¶ cña sù may rñi. Nh­ vËy cã thÓ kh¼ng ®Þnh mét c¸ch ch¾c ch¾n r»ng ph­¬ng ph¸p d¹y häc míi cã hiÖu qu¶ h¬n ph­¬ng ph¸p d¹y cò. KÕt luËn ch­¬ng 3 Tõ kÕt qu¶ thùc nghiÖm s­ ph¹m, chóng t«i rót ra ®­îc mét sè kÕt luËn sau ®©y: - Häc sinh cã kh¶ n¨ng thÝch øng víi viÖc sö dông ph­¬ng ph¸p m« h×nh trong d¹y häc ch­¬ng “ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝ lý t­ëng” ë líp 10 trung häc phæ th«ng. - Trªn c¬ së sö dông ph­¬ng ph¸p m« h×nh, häc sinh võa n¾m ch¾c lý thuyÕt võa gi¶i ®­îc bµi tËp liªn quan mét c¸ch dÔ dµng. §ång thêi gióp cho hä h×nh thµnh n¨ng lùc ph©n tÝch, so s¸nh, tæng hîp, kh¸i qu¸t ho¸. Do ®ã mµ hä cã c¸ch nh×n nhËn ra sù liªn hÖ h÷u c¬ gi÷a c¸c kiÕn thøc vËt lý. - Qua qu¸ tr×nh trùc tiÕp gi¶ng d¹y b»ng ph­¬ng ph¸p m« h×nh ë trªn líp, ®ång thêi th¨m dß sù n¾m b¾t kiÕn thøc ®èi víi häc sinh ®èi víi tõng bµi häc hay tõng ý nhá trong néi dung kiÕn thøc, chóng t«i nhËn thÊy cÇn ph¶i khai th¸c ph­¬ng ph¸p m« h×nh ®óng lóc, phï hîp víi tõng néi dung vµ cÇn cã sù phèi hîp ®ång thêi gi÷a c¸c ph­¬ng ph¸p kh¸c. kÕt luËn Båi d­ìng cho häc sinh ph­¬ng ph¸p nhËn thøc bé m«n lµ nhiÖm vô d¹y häc ë tr­êng phæ th«ng. Ph­¬ng ph¸p m« h×nh lµ ph­¬ng ph¸p ®Æc thï cña nhËn thøc vËt lý, cÇn thiÕt ph¶i ®­a vµo néi dung cña d¹y häc vËt lý. Qua qu¸ tr×nh triÓn khai ®Ò tµi: Nghiªn cøu sö dông ph­¬ng ph¸p m« h×nh trong d¹y häc ch­¬ng “ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝ lý t­ëng” vËt lý líp 10 THPT, chóng t«i ®· thu ®­îc mét sè kÕt qu¶ nh­ sau: 1. VÒ mÆt lý luËn: - Ph©n tÝch vai trß cña PPMH trong sù ph¸t triÓn cña vËt lý häc vµ trong d¹y häc vËt lý. - Ph©n tÝch cÊu tróc cña PPMH : ®­a ra ®­îc s¬ ®å cÊu tróc cña PPMH phï hîp víi n¨ng lùc nhËn thøc cña häc sinh trung häc phæ th«ng. 2. VÒ mÆt nghiªn cøu øng dông: - Cã thÓ sö dông ph­¬ng ph¸p m« h×nh ®Ó d¹y häc mét sè bµi häc ch­¬ng “ThuyÕt ®éng häc ph©n tö vµ chÊt khÝ lý t­ëng” ë ch­¬ng tr×nh líp 10 phï hîp víi tiÕn tr×nh häc tËp theo PPMH, phï hîp víi ®iÒu kiÖn thùc tÕ d¹y vµ häc ë líp 10 víi tr×nh ®é häc sinh ®¹i trµ. - S¸u bµi häc thùc nghiÖm b­íc ®Çu kh¼ng ®Þnh tÝnh kh¶ thi vµ hiÖu qu¶ cña viÖc ¸p dông PPMH trong d¹y häc vËt lý. KÕt qu¶ thùc nghiÖm kh¼ng ®Þnh gi¶ thuyÕt ®· nªu ra: häc sinh cã thÓ tiÕp thu ®­îc PPMH, b­íc ®Çu h×nh thµnh c¸ch suy nghÜ trªn m« h×nh vµ trong mét sè tr­êng hîp ®· cã thÓ sö dông m« h×nh ®å thÞ ®Ó gi¶i quyÕt nhiÖm vô nhËn thøc cña m×nh. - §Ó n©ng cao hiÖu qu¶ cña PPMH trong d¹y häc, chóng ta cÇn x¸c ®Þnh râ møc ®é thÝch hîp ®Ó häc sinh tham gia vµo c¸c giai ®o¹n cña PPMH nh»m tr¸nh sù qu¸ søc ®i ®Õn chñ nghÜa h×nh thøc, ®Æc biÖt lµ giai ®o¹n x©y dùng c¸c m« h×nh biÓu t­îng, tÝnh tù lùc cña häc sinh bÞ h¹n chÕ. Trong PPMH cÇn cã nh÷ng sù kiÖn khëi ®Çu, ®Æc biÖt lµ nh÷ng sù kiÖn thùc nghiÖm vµ thÝ nghiÖm kiÓm tra. ThiÕu nh÷ng yÕu tè nµy th× m« h×nh chØ cã nghÜa nh­ gi¶ thiÕt. Bëi vËy cÇn t¨ng c­êng thiÕt bÞ thÝ nghiÖm cho nh÷ng bµi ®Þnh sö dông PPMH. - §Ó ph¸t huy hÕt tÝnh n¨ng ­u viÖt cña PPMH trong d¹y häc vËt lý, ®Ò tµi cÇn thiÕt ®­îc më réng ph¹m vi nghiªn cøu sang c¸c phÇn kh¸c trong ch­¬ng tr×nh vËt lý phæ th«ng sao cho thõa kÕ vµ ph¸t triÓn nh÷ng kÕt qu¶ ®· ®¹t ®­îc trong ®Ò tµi nµy. tµi liÖu tham kh¶o [1]. D­¬ng Träng B¸i, T« Giang, NguyÔn §øc Th©m, Bïi Gia ThÞnh (1997). VËt lý líp 10. NXB Gi¸o dôc . [2]. D­¬ng Träng B¸i, T« Giang, NguyÔn §øc Th©m, Bïi Gia ThÞnh (1997). VËt lý líp 10 (S¸ch gi¸o viªn). NXB Gi¸o dôc. [3]. Lª Quang B¶o, Lª Nguyªn Long, NguyÔn §¨ng Tr×nh (1976). T­ liÖu vËt lý cÊp III. NXB Gi¸o dôc-Hµ Néi ( S¸ch dÞch) [4]. Vò Cao §µm (2002). Ph­¬ng ph¸p luËn nghiªn cøu khoa häc. NXB khoa häc vµ kü thuËt- Hµ Néi. [5]. Th¸i ThÞ LÖ H»ng (1995). Ph­¬ng ph¸p m« h×nh trong viÖc gi¶ng d¹y ch­¬ng "CÊu t¹o chÊt" ë líp 7 phæ th«ng c¬ së. TiÓu luËn Cao häc Th¹c Sü. §HSP Vinh. [6]. §µo H÷u Hå (2003). X¸c suÊt thèng kª. NXB §HQG Hµ Néi. [7]. Ph¹m Minh Hïng (2000). Ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu khoa häc. §H Vinh [8]. Hµ V¨n Hïng (1998). Ph­¬ng tiÖn d¹y häc vËt lý. §¹i häc Vinh. [9]. TrÇn Träng H­ng (1997). 423 bµi to¸n vËt lý 10. NXB BÕn Tre. [10]. NguyÔn Quang L¹c (1995) Nghiªn cøu ch­¬ng tr×nh C¬- NhiÖt- §iÖn ë bËc phæ th«ng. §¹i häc Vinh. [11]. NguyÔn ThÕ Kh«i, Ph¹m Quý T­, L­¬ng TÊt §¹t, Lª Ch©n Hïng, NguyÔn Ngäc H­ng, Ph¹m §×nh ThiÕt (2002). VËt lý 10 (s¸ch GK thÝ ®iÓm) NXB Gi¸o dôc. [12].NguyÔn ThÕ Kh«i, Ph¹m Quý T­, L­¬ng TÊt §¹t, Lª Ch©n Hïng, NguyÔn Ngäc H­ng, Ph¹m §×nh ThiÕt (2002). VËt lý 10-S¸ch gi¸o viªn (s¸ch GK thÝ ®iÓm) NXB Gi¸o dôc. [13]. NguyÔn Quang L¹c (1995). Didactic vËt lÝ. Bµi gi¶ng chuyªn ®Ò cho cao häc. §¹i häc vinh. [14]. NguyÔn Quang L¹c (1995). LÝ luËn d¹y häc hiÖn ®¹i ë tr­êng phæ th«ng. §¹i häc Vinh. [15]. §Æng Méng L©n (1976). C©u chuyÖn vÒ c¸c h»ng sè vËt lý c¬ b¶n. NXB khoa häc vµ kü thuËt Hµ Néi. [16]. §µo V¨n Phóc (1999). LÞch sö vËt lý. NXB Gi¸o Dôc. [17]. Ph¹m ThÞ Phó, NguyÔn §×nh Th­íc (2001). L«gic häc trong d¹y häc vËt lý. §¹i häc Vinh. [18]. Ph¹m ThÞ Phó (2002). Nghiªn cøu vËn dông c¸c ph­¬ng ph¸p nhËn thøc vµo d¹t häc gi¶i quyÕt vÊn ®Ò trong d¹y häc vËt lý trung häc phæ th«ng. §¹i häc Vinh. [19]. Ph¹m ThÞ Phó (1999). Båi d­ìng ph­¬ng ph¸p thùc nghiÖm cho häc sinh nh»m n©ng cao hiÖu qu¶ d¹y häc c¬ häc líp 10 THPT. LuËn ¸n tiÕn sü. §H Vinh. [20]. Vò Quang, NguyÔn §øc Minh, Bïi Gia ThÞnh (1980). Mét sè thuyÕt vËt lý trong ch­¬ng tr×nh phæ th«ng. NXB Gi¸o dôc Hµ Néi. [21]. Vò Quang, D­¬ng Träng B¸i, Phan TuÊn Khanh, NguyÔn §×nh No·n, Vò Träng Rü, Bïi Gia ThÞnh (2005). Tµi liÖu tù chän m«n vËt lý líp 10. Hµ Néi. [22]. NguyÔn Ngäc Quang (1977). Bµn vÒ mét hÖ thèng ph­¬ng ph¸p nhËn thøc trong bé m«n vËt lý ë tr­êng phæ th«ng. Hµ Néi. [23]. NguyÔn Ngäc Quang (1993). Sù chuyÓn hãa ph­¬ng ph¸p khoa häc thµnh ph­¬ng ph¸p d¹y häc. NCGD. [24]. NguyÔn §øc Th©m, NguyÔn Ngäc H­ng, Ph¹m Xu©n QuÕ (2002). Ph­¬ng ph¸p d¹y häc vËt lý ë tr­êng phæ th«ng.NXB §HSP Hµ Néi. [25]. NguyÔn §øc Th©m, NguyÔn Ngäc H­ng (1998). Gi¸o tr×nh tæ chøc ho¹t ®éng nhËn thøc cña häc sinh trong d¹y häc vËt lÝ ë tr­êng phæ th«ng. §¹i häc Quèc gia Hµ Néi. [26]. Ph¹m H÷u Tßng (1999). Quan ®iÓm m« h×nh ho¸ vÒ vÊn ®Ò nhËn thøc khoa häc. Tr­êng §¹i häc s­ ph¹m Hµ Néi. [27]. V¨n kiÖn §¹i Héi §¶ng toµn Quèc lÇn thø IX, th¸ng 4.2001. [28]. TrÞnh ThÞ H¶i YÕn (1997). Sö dông ph­¬ng ph¸p nhËn thøc (ph­¬ng ph¸p m« h×nh) trong d¹y häc vËt lý nh»m ph¸t triÓn t­ duy häc sinh. LuËn ¸n tiÕn sü. Hµ Néi. [29]. Guy ROBARDET Jean Claude GUILAND (1992). Didactic vËt lÝ (PhÇn 1). Tr­êng §¹i häc s­ ph¹m HuÕ. [30]. Guy ROBARDET Jean Claude GUILAND (1993). Didactic vËt lÝ (PhÇn 2). Tr­êng §¹i häc s­ ph¹m HuÕ. [31]. §anilov V.§., Xcatlin M.N (1980) Lý luËn d¹y häc cña tr­êng phæ th«ng. NXB Gi¸o dôc. [32]. Einstein, Infen L (1972). Sù tiÕn triÓn cña vËt lý. NXB Gi¸o dôc Hµ Néi. [33]. G«n«l«lin (1978). Nh÷ng phÈm chÊt t©m lý cña ng­êi gi¸o viªn. NXB Gi¸o Dôc. [34]. Andrzej Kajetan Wroblewski (1988). Sù thËt vµ huyÒn tho¹i trong vËt lý häc. NXB §HQG Hµ Néi.