Đề tài Rèn kỹ năng sử dụng thiết bị thí nghiệm trong thực hành vật lý

Phần I: Chuyên đề " Rèn kỹ năng sử dụng thiết bị thí nghiệm trong thực hành vật lý " I. Phần mở đầu: 1. Đặt vấn đê: Chương trình vật lý 9 thuộc giai đoạn hai của chương trình vật lý cấp THCS. Nó có vị trí đặc biệt quan trọng vì học hết lớp 9 mới có nhiệm vụ thực hiện trọn vẹn mục tiêu đã được quy định chính thức trong chương trình vật lý cấp THCS. Trên cơ sở các kiến thức, kỹ năng, thái độ học tập mà học sinh đã đạt được qua các lớp 6, 7, 8 chương trình vật lý 9 tạo điều kiện phát triển các năng lực học sinh lên một mức cao hơn và đặt ra yêu cầu cao hơn. Đó là yêu cầu về khả năng phân tích, tổng hợp các thông tin, giữ liệu thu thập được, khả năng tư duy trừu tượng, khái quát trong sử lý thông tin để hình thành khái niệm, rút ra các quy tắc, quy luật của vật lý. Đó là những yêu cầu về khả năng suy luận, quy nạp, diễn dịch và diễn dịch để đề xuất các giả thuyết, rút ra các hệ quả kiểm tra, xây dựng các phương án thí nghiệm để kiểm tra một giả thuyết hoặc một hệ quả của nó. Đây là một yêu cầu đặt ra cho học sinh trong chương trình SGK vật lý 9 mới. Mà con đường hình thành kiến thức chủ yếu là thí nghiệm. Các thí nghiệm được thiết kế trong chương trình vật lý 9 cũng chủ yếu là do học sinh tự làm dưới sự hướng dẫn, chỉ đạo của giáo viên. Vì vậy việc tạo cho học sinh có được kỹ năng sử dụng thiết bị thực hành trong khi học tập bộ môn vật lý là hết sức quan trọng, nó không thể thiếu được trong bộ môn vật lý - Môn khoa học thực nghiệm. Xuất phát từ vấn đề trên chung tôi mong muốn góp phần để nâng cao chất lượng giảng dạy môn vật lý ở trường THCS nói chung và môn vật lý 9 nói riêng. Đó cũng chính là lý do khiến tôi chọn chuyên đề “Rèn kỹ năng sử dụng thiết bị thí nghiệm trong thực hành vật lý” để minh họa. 2. Mục đích của chuyên đê: Nâng cao hiệu quả giảng dạy môn vật lý trong chương trình vật lý cấp THCS. Tạo điều kiện tốt nhất để phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của học sinh khi sử dụng thí nghiệm Rèn cho học sinh có tác phong nhanh nhẹn, trung thực trong khi tiến hành thí nghiệm. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Đối tượng: Học sinh lớp 9 trường THCS Hải Lựu. Phạm vi: Chương trình vật lý 9 THCS. Bài 18: Thực hành: Kiểm nghiệm lại mối quan hệ Q ~ I2 trong Đinh luật Jun - Len - Xơ. II. Nội dung chuyên đề: 1. Cơ sở lý luận: Vật lý là bộ môn khoa học thực nghiệm nên việc sử dụng các thiết bị trong giảng dạy và học tập là vô cùng quan trọng. Nhưng thực tế dạy học tại các trường phổ thông hiện nay cho ta thấy khi sử dụng thí nghiệm trong dạy học tại các các truờng phổ thông hiện nay cho ta thấy khi sử dụng thí nghiệm trong dạy học, giáo viên chủ yếu mới quan tâm đến việc làm thế nào để tiến hành thí nghiệm thành công chỉ ra cho học sinh thấy được kết quả của thí nghiệm phù hợp với kiến thức cần dạy trong bài. Khi tiến hành các thí nghiệm biểu diễn thì giáo viên là người tiến hành từ đầu đến cuối, vì vậy mà nhiều khi ngay cả mục đích thí nghiệm cũng không được phát biểu rõ ràng, nhất là đối với các thí nghiệm định tính ở bậc THCS. Câu hỏi thường thấy ở các giáo viên trước khi tiến hành thí nghiệm là: “Các em hãy quan sát thí nghiệm xem có hiện tượng gì xảy ra?”. Sau đó cho dù học sinh có phát hiện được hiện tượng gì xảy ra hay không thì giáo viên cũng là người phân tích, giảng giải để đưa ra kết luận. Với việc sử dụng các thí nghiệm trong quá trình dạy học như vậy thì hiệu quả đem lại sẽ hết sức hạn chế và không phát huy được tính tích cực, tự lực của học sinh. Vì vậy, tôi thấy rằng để học sinh tự làm thí nghiệm để rút ra các kết luận, nắm được cách thức tiến hành thí nghiệm vật lý là một trong những yêu cầu quan trọng không thể thiếu khi các trang thiết bị thí nghiệm trợ giúp cho giáo viên trong việc giảng dạy kiến thức vật lý đã được bộ GD - ĐT trang bị tương đối đầy đủ trong mỗi nhà trường THCS như chúng ta hiện nay. 2. Phương pháp làm thực hành có thí nghiệm: - Trong các bài thực hành vật lý có phương pháp dạy chung là: + Kiểm tra phần chuẩn bị lý thuyết của học sinh cho bài thực hành. Cụ thể là kiểm tra học sinh trả lời các câu hỏi đã cho trong phần 1 của mẫu báo cáo trong sách giáo khoa như thế nào. + Sau đó giáo viên yêu cầu 1 vài học sinh trả lời các câu hỏi này trước lớp và cho học sinh nhận xét và bổ sung để có được câu trả lời hoàn chỉnh. + Chia học sinh thành các nhóm. Mỗi nhóm thực hành trên một bộ dụng cụ thí nghiệm. + Đối với từn thí nghiệm, trước hết giáo viên cần yêu cầu đại diện nhóm nêu rõ mục đích của thí nghiệm và các bước tiến hành thí nghiệm, sau đó mới tiến hành thí nghiệm cụ thể. + Hoạt động nhóm được tiến hành như thường lệ. Giáo viên theo dõi, nhắc nhở lưu ý các kỹ năng thực hành và giúp đỡ các nhóm khi cần thiết. + Học sinh hoàn thành phần báo cáo thực hành. + Cuối giờ học, giáo viên thu báo cáo thực hành của học sinh, đồng thời nêu nhận xét về ý thức, thái độ, tác phong thực hành của các nhóm. Tuyên dương nhóm thực hiện tốt và nhắc nhở nhóm thực hiện chưa tốt. 3. Xây dựng giáo án minh họa cho chuyên đề: Tiết 20 Bài 18: Thực hành kiểm nghiệm mối quan hệ Q ~ I2 trong định luật jun-len-xơ. Về nội dung kiến thức: - Việc kiểm nghiệm tất cả các mối quan hệ được đề cập trong định luật Jun-Len-Xơ. đòi hỏi phải có nhiều thời gian và nhất là phải có các thiết bị thí nghiệm khá chính xác. Vì thế trong điều kiện thực hành ở trường trung học cơ sở và trong một thời gian 1 tiết học, chỉ cần yêu cầu học sinh kiểm nghiệm 1 trong các mối quan hệ này. trong các mối quan hệ này thì mối quan hệ nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện (Q ~ I2) là đáng chú ý nhất và được lựa chọn làm nội dung của bài thực hành này. Để xác định nhiệt lượng Q=(C1m1 + C2m2)(t20 - t10) đòi hỏi nhiều thời gian và tương đối phức tạp vì phải cân chính xác khối lượng m1 của nước và m2 của cốc đựng nước và cũng như phải biết chính xác nhiệt dung riêng của nước, C2 của chất dùng làm cốc đựng nước được sử dụng cho thí nghiệm. Điều này đỏi hỏi phải sử dụng nước nguyên chất và cốc đựng nước theo đúng tiêu chuẩn. Vì thế bài này chỉ yêu cầu học sinh kiểm nghiệm gián tiếp mối quan hệ Q~I2. Việc này đã được trù tính để chuẩn bị cơ sở lý thuyết cho học sinh khi trả lời câu hỏi trong phần I của mẫu báo cáo thực hành. Cụ thể, coi rằng toàn bộ nhiệt lượng Q mà dòng điện có cường độ I chạy qua dây dẫn có điện trở R trong thời gian t được truyền toàn bộ trong nước có khối lượng m1 với nhiệt dung riêng C1 và cho cốc đựng khối lượng m2 với nhiệt dung riêng C2 ta có hệ thức Q = I2Rt =(C1m1 + C2m2)(t20 - t10): Từ đó suy ra t0 = t20 - t10 = .I2 Nếu trong các lần thí nghiệm ta giữ không đổi các giá trị R, t, C1, m1, C2và m2. Thì t0 = t20 - t10 ~ I2 Đó là cơ sở lý thuyết của bài này. b. Xây dựng giáo án minh họa chuyên đề: Tiết 20 Bài 18. Thực hành: kiểm nghiệm mối quan hệ Q~I2 trong đinh luật jun-len-xơ. Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ - Tổ chức tình huống học tập (3 phút) Hoạt động 2: Tìm hiểu yêu cầu nội dung thực hành (7 phút). Hoạt động 3: Lắp ráp thiết bị thí nghiệm thực hành (1 phút). Hoạt động 4: Tiến hành thí nghiệm lần 1. Hoạt động 5: Tiến hành thí nghiệm lần 2. (30 phút). Hoạt động 6: Tiến hành thí nghiệm lần 3. Hoạt động 7: Hoàn thành báo cáo thực hành - Nhận xét (4 phút). III. Kết luận. - Để việc tổ chức cho học sinh có kỹ năng sử dụng thiết bị thí nghiệm tốt giáo viên cần làm tốt các việc sau: + Thường xuyên cho học sinh làm thí nghiệm để học sinh có thói quen tìm hiểu các dụng cụ thí nghiệm và có kỹ năng sử dụng nhanh. + Chuẩn bị tốt điều kiện cơ sở vật chất, thiết bị thí nghiệm. + Dự đoán trước các tình huống có thể xảy ra trên lớp để có phương án chuẩn bị gợi ý, định hướng cho học sinh vượt qua một cách độc lập. + Khai thác mọi cơ hội để học sinh có thể đề xuất được ý kiến của mình. Phần B: Giáo án chi tiết Tiết 20 Bài 18. Thực hành: kiểm nghiệm mối quan hệ Q~I2 trong đinh luật jun-len-xơ. I. Mục tiêu: - Hiểu được sơ đồ mạch điện của thí nghiệm kiểm nghiệm định luật Jun - Len xơ. - Lắp ráp và tiến hành được thí nghiệm kiểm nghiệm mối quan hệ Q ~ I2 trong định luật Jun - Len xơ. - Học sinh phải có tác phong cẩn thận, kiên trì, chính xác và trung thực trong quá trình thực hiện các phép đo và ghi lại kết quả trong thí nghiệm. II. Chuẩn bị: - Giáo viên: + Giáo án, SGK, SGV, SBT + Bảng phụ: Vẽ phong to sơ đồ mạch điện H18.1 (SGK - Tr49) + Chuẩn bị cho mỗi nhóm: Nguồn điện không đổi: 12V - 2A (lấy từ máy hạ thế 220V - 12W hoặc máy hạ thế chỉnh lưu). Am pe kế GHĐ là 2A và ĐCNN là 0,1A. Biến trở loại 20 - 2A. Nhiệt lượng kế 250ml, dây đốt có điện trở 6 bằng nicrôm, que khuấy, nhiệt kế có phạm vi đo từ 150C tới 1000C và ĐCNN là 10C. 170 ml nước sạch. Đồng hồ đếm giây có GHĐ là 20 phút và ĐCNN là 1 giây. Năm đoạn giây nối, mỗi đoạn dài 40cm. - HS: Chuẩn bị sẵn báo cáo thực hành như mẫu đã ghi ở cuối bài (trong đó đã trả lời sẵn các câu hỏi ở phần 1) III. Tiến trình tổ chức dạy học: 1. ổn định tổ chức lớp: 9B: 2. Kiểm tra bài cũ (2 phút): Hoạt động của GV Hoạt động của học sinh - GV yêu cầu lớp phó báo cáo phần chuẩn bị ở nhà của các bạn trong lớp. - Bây giờ thầy giáo mời 1 em đứng tại chỗ trả lời các câu hỏi trong phần báo cáo thực hành trang 50(SGK). - Nhận xét câu trả lời của bạn. - Như vậy là các em đã trả lời xong các câu hỏi ở phần 1 “Trả lời câu hỏi”. Em nào đồng ý với câu trả lời của bạn? - GV: Nhận xét: Vậy là về nhà chúng ta đã chuẩn bị rất tốt cho bài thực hành. - Lớp phó báo cáo sự chuẩn bị của các bạn trong lớp. - Học sinh đứng tại chỗ trả lời. a. Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có cường độ dòng điện chạy qua tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua. + Sự phụ thuộc đó được hiển thị bằng hệ thức: Q = I2Rt b. Đó là hệ thức: Q =(C1m1+ C2m2)(t20- t10): c. Khi đó độ tăng nhiệt độ tăng nhiệt độ liên hệ với cường độ dòng điện I bằng hệ thức. t0 = t20 - t10 = I2 3. Bài mới: Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Hoạt động 1: Tổ chức tình huống học tập (1 phút) - Từ hệ thức cảu định luật Jun - Len xơ: Q = I2Rt. Cho ta thấy nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở và thời gian dòng điện chạy qua. ? Hãy lấy ví dụ trong thực tế đã chứng minh được nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn tỷ lệ thuận với điện trở? ? Vậy thì trong hệ thức này còn sự phụ thuộc nào chưa được kiểm nghiệm? GV: Giới thiệu: Bài ngày hom nay sẽ giúp chúng ta kiểm nghiệm sự phụ thuộc đó. * Chuyển ý: Như vậy là các em đã chuẩn bị mẫu báo cáo thực hành đầy đủ và trả lời xong các câu hỏi trong phần 1 mẫu báo cáo thực hành. Bây giờ chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu nội dung bài thực hành. - HS lấy ví dụ: Bóng đèn sợi đốt. - HS: Đó là sự phụ thuộc cảu nhiệt lượng vào cường độ dòng điện. Hoạt động 2:Tìm hiểu yêu cầu và nội dung thực hành. - Cá nhân HS nghiên cứu mục II SGK về nội dung thực hành và cho Gv biết mục tiêu của TN thực hành. - Gọi 1 HS khác nhận xét câu trả lời của bạn. - GV treo H18.1 và yêu cầu HS quan sát H18.1 và cho biết tác dụng của từng thiết bị được sử dụng và lắp ráp các thiết bị đó theo sơ đồ TN? - GV gọi 1 HS trả lời. - GV gọi 1 HS khác nhận xét câu trả lời của bạn. - Yêu cầu HS nêu cách tiến hành thí nghiệm? - GV gọi đại diện nhóm khác nhận xét. * Chuyển ý: Như vậy các em đã xác định được mục tiêu của TN, cách thức tiến hành TN. Bây giờ các em tiến hành lắp ráp TN theo nhóm. * Nội dung thực hành: - Cá nhân HS tự nghiên cứu mục II. - HS trả lời: Mục tiêu của TN thực hành là kiểm nghiệm mối quan hệ giữa nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn với cường độ dòng điện. - HS quan sát H18.1. - HS trả lời: + Nguồn điện: Cung cấp điện năng. + Công tắc: Có tác dụng đóng ngắt mạch điện. + Biến trở: Điều chỉnh cường độ dòng điện trong mạch điện. + Am pe kế: Đo cường độ dòng điện dòng điện trong mạch. + Dây nối: Làm thay đổi nhiệt độ của nước trong bình nhiệt lượng kế. + Nhiệt kế: Xác định nhiệt độ của nước. - Các thiết bị trong sơ đồ TN được mắc nối tiếp với nhau. - HS nêu cách tiến hành TN: 1. Mắc sơ đồ mạch điện như H18.1. 2. Tiến hành TN: + Đổ nước vào cốc đun sao cho ngập hoàn toàn dây đốt trong nước. + Lắp nhiệt kế qua lỗ ở nắp cốc đun, bầu nhiệt kế không chạm vào dây đốt và đáy cốc đun. + Đặt cốc đun vào trong vỏ cách nhiệt của bình nhiệt kế. Đóng công tắc điều chỉnh biến trở để Am pe kế chỉ 0,6A. Dùng que khuấy nhẹ nhàng. Sau đó bấm đồng hồ đo thời gian đun, đồng thời đọc kết quả nhiệt độ t1 ghi vào bảng 1. Trong khi đun thường xuyên khuấy để nước có nhiệt độ đều. Đun trong 7 phút rồi đọc kết quả t2 ghi vào bảng 1. + Trong TN lần 2. Để nước trong cốc đốt cho nhiệt độ t1 như ban đầu. Điều chỉnh biến trở để Am pe kế chỉ giá trị I2 = 2 A. Làm tương tự để xác định nhiệt độ cuối t2 của nước trong thời gian đun 7 phút. + Trong TN 3. Để nước trong cốc trở lại giá trị t1 như ban đầu. Điều chỉnh biến trở để I3 = 1,8A. Làm tương tự để xác định nhiệt độ cuối t2 của nước trong thời gian đun 7 phút. + HS nhận xét. Hoạt động 3: Lắp ráp các thiết bị TN thực hành (2 phút). - Cho các nhóm lắp ráp TN. GV theo rõi giúp đỡ các nhóm. - Nhóm trưởng phân công nhiệm vụ cho từng thành viên. - Nhóm trưởng hướng dẫn và kiểm tra việc lắp ráp dụng cụ TN của nhóm mình. Đảm bảo yêu cầu: + Dây đốt ngập hoàn toàn trogn nước. + Bầu nhiệt kế ngập trong nước và không chạm vào dây đốt, đáy cốc. + Mắc đúng Am pe kế và biến trở. Hoạt động 4: Tiến hành thí nghiệm và thực hiện lần đo thứ nhất. - GV yêu cầu các nhóm tiến hành TN, thực hiện lần đo thứ nhất. - GV theo dõi, giúp đỡ các nhóm nếu các em gặp khó khăn. - Các nhóm tiến hành thí nghiệm. Thực hiện lần đó thứ nhất. Hoạt động 5: Thực hiện lần đo thứ hai. - GV yêu cầu các nhóm tiến hành TN, thực hiện lần đo thứ hai. - GV theo dõi, giúp đỡ các nhóm nếu các em gặp khó khăn. - Các nhóm tiến hành thí nghiệm. Thực hiện lần đó thứ hai. Hoạt động 6: Thực hiện lần đo thứ ba. - GV yêu cầu các nhóm tiến hành TN, thực hiện lần đo thứ ba. - GV theo dõi, giúp đỡ các nhóm nếu các em gặp khó khăn. - Các nhóm tiến hành thí nghiệm. Thực hiện lần đó thứ ba. Hoạt động 7: Hoàn thành báo cáo thực hành. - GV yêu cầu cá nhân HS lấy kết quả TN từ thư ký của nhóm: Sau đó hoàn thành các yêu cầu sau: + GV treo bảng phụ: Nội dung bảng phụ như sau: - Tính độ tăng nhiệt độ: t10 = t20 - t10 = (Lần TN 1) t20 = t20 - t10 = (Lần TN 2) t30 = t20 - t10 = (Lần TN 3) Tính tỷ số: = = = = So sánh tỷ số: ă ă GV gọi HS lên điền kết quả vào bảng phụ. HS khác nhận xét. GV từ kết quả trên hãy phát biểu mối quan hệ giữa nhiệt lượng Q tỏa ra trên dây dẫn với cường độ dòng điện I chạy qua nó? GV thu báo cáo thực hành. GV nhận xét giờ thực hành: Rút kinh nghiệm về: + Thao tác thí nghiệm. + Thái độ học tập của nhóm. + ý thức tổ chức kỷ luật. - Cá nhân học sinh lấy kết quả thí nghiệm từ thư ký của nhóm. - HS điền kết quả cào bảng phụ. - HS trả lời: + Nhiệt lượng tảo ra trên dây dẫn tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện. - Nhóm trưởng nộp báo cáo thực hành. - HS nghe GV nhận xét thực hành để rút kinh nghiệm cho lần sau.