Nghiên cứu xây dựng tình huống học tập và hướng dẫn học sinh giải quyết tình huống học tập khi dạy học về chơng "Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể" (vật lí 10 cơ bản)

ơ của vật rắn". Ta có 1 thanh cao su AB. Nếu giữ chặt đầu A của thanh và tác dụng vào đầu B 1 lực kéo tăng dần thì hiện tượng xảy ra như - Khi lực tác dụng còn nhỏ, thanh cao su gần như không có sự thay đổi gì. - Khi lực tác dụng tăng lên thì thanh cao su bị kéo dài và chiều ngang hẹp lại. - Lực tác dụng càng lớn thì thanh cao su dãn càng nhiều và chiều ngang co lại. ? Có nhận xét gì về kết quả thí nghiệm? Như vậy, khi chịu tác dụng của một lực như nhau thì các thanh kim loại khác nhau biến dạng khác nhau. mức biến dạng của thanh rắn(bị kéo hay nén) xác định bởi độ biến dạng tỉ đối. 00 0 l l l ll D = - =e Dựa vào kết quả thí nghiệm cho các vật rắn đồng chất, hình trụ, nhà vật lí Rô_bơt Huc đã tìm ra định luật về biến dạng đàn hồi của vật rắn. Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đối của vật rắn(hình trụ đồng chất)tỉ lệ thuận với ứng suất tác dụng vào vật đó ¶= D = ae 0l l Lực đàn hồi là lực xuất hiện trong khi vật bị biến dạng, có xu hướng làm cho vật trở lại kích thước hình dạng cũ. - Sự xuất hiện lực đàn hồi khi vật biến dạng - Hướng của lực đàn hồi tuỳ thuộc vào hướng biến dạng. - Lực đàn hồi tỉ lệ với độ biến dạng. Trong giới hạn đàn hồi lực đang hồi tỉ lệ với độ biến dạng của vật lkF D= Nguyên nhân nào làm xuất hiện lực đàn hồi? Lực đàn hồi phụ thuộc vào những yếu tố nào và phụ thuộc thế nào bởi các yếu tố Độ lớn lực đàn hồi phụ thuộc vào độ biến dạng như thế nào? - 67 - Bài 35 . BIẾN DẠNG CƠ CỦA VẬT RẮN I - MỤC TIÊU : 1. Về kiến thức : - Nêu được nguyên nhân gây ra biến dạng cơ của vật rắn. Phân biệt được hai loại biến dạng : Biến dạng đàn hồi và biến dạng không đàn hồi(hay biến dạng dẻo) dựa trên tính chất giữ nguyên dạng và kích thước của chúng. - Phân biệt được các kiểu biến dạng kéo và nén của vật rắn dựa trên đặc điểm(điểm đặt, phương chiều) tác dụng của ngoại lực gây nên biến dạng. - Phát biểu được nội dung và viết được biểu thức cua định luật Huc về biến dạng đàn hồi. - Định nghĩa được giới hạn bền và hệ số an toàn của vật rắn và nêu được ý nghĩa thực tiễn của các đại lượng này. 2. Về kĩ năng : - Giải thích được các hiện tượng trong đơì sống và các ứng dụng trong kĩ thuật của các loại biến dạng. -Vận dụng định luật Huc để giải các bài tập trong sách giáo khoa và các bài tập tương tự. II - CHUẨN BỊ : Giáo viên : - Hình vẽ các kiểu biến dạng kéo, nén, cắt, xoắn và uốn của vật rắn trên khổ giấy lớn. Học sinh : - Một sợi dây đồng mỏng, một sợi giây cao su, một lò xo của bút. - Một số quả nặng có trọng lương khác nhau. - 68 - III - THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC : Hoạt động của thầy ¸. Đặt vấn đề: Ở miền núi bác thợ rèn làm dao, cuốc như thế nào? ?. Tại sao dây cáp có thể treo được hàng nghìn kg,dây thừng chỉ treo được vài chục kg? v.v. Qua bài học hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu những đặc điểm và quy luật chi phối sự thay đổi này - Ta di nghiên cứu bài hôm nay I. Biến dạng đàn hồi 1. Thí nghiệm a. Độ biến dạng tỉ đối ?. Ta có một thanh cao su AB. Nếu giữ chặt đầu A của thanh và tác dụng vào đầu B một lực kéo tăng dần thì hiện tượng xảy ra như thế nào? ¸. Làm TN chậm cho HS quan sát. Hoạt động của trò Thảo luận s. Quan sát và nhận xét: Khi lực tác dụng còn nhỏ, thanh cao su gần như không có sự thay đổi gì. Khi lực tác dụng tăng lên thi thanh cao su bị kéo dãn và chiều ngang hẹp lại Lực tác dụng càng lớn thì thanh cao su dãn càng nhiều và chiều - 69 - ™. Các em nhận xét rất đúng. Để có kết luận chính xác về vấn đề trên, người ta đã làm thí nghiệm với thanh sắt AB có chiều dài l0, khi giữ chặt đầu A của thanh thép và tác dụng vào đầu B một lực kéo đủ lớn để gây ra biến dạng thì thanh thép có độ dài l đồng thời tiết dạng ngang s của thanh thép nhỏ lại. Khi người ta thay thanh thép AB bằng một thanh kim loại khác cũng có chiều dài l0 và tác dụng lực kéo tương tự thì thanh kim loại có chiều dài l khác với l0. ?. Các em có suy nghĩ gì về kết quả thí nghiệm trên? ¸. Điều đó có nghĩa là nếu ta lấy hiệu l- l0 chia cho l thì tỉ số này khác nhau đối với các thanh kim loại khác nhau. ?. Vậy tỉ số này có thể đặc trưng cho một điều gì? ¸. Kết luận : Mức độ biến dạng của thanh rắn (bị kéo hay nén) xác định bởi độ biến dạng tỉ đối. ngang cũng co lại càng nhiều. s. Như vậy, khi chịu tác dụng của 1 lực như nhau thì các thanh kim loại khác nhau biến dạng khác nhau. s. Suy nghĩ.... - 70 - e = lo lol - = lo lD Trong đó : lo _ Là chiều dài ban đầu. l _ Là chiều dài cuả vật khi chịu tác dụng của ngoại lực. lD _ Là độ biến dạng của vật rắn. lD lấy giá trị tuyệt đối vì lD có thể dương hoặc âm do bị kéo hay bị nén. b. Biến dạng cơ ™. Cho HS đọc phần này trong SGK và gọi HS trả lời: Biến dạng cơ là gì, thế nào là biến dạng đàn hồi, tính đàn hồi? . ™. Đúng. Sự thay đổi kích thước và hình dạng của vật rắn do tác dụng của ngoại lực gọi là biến dạng cơ. Dựa vào tính chất của vật rắn, tức là liên quan đến cấu trúc bên trong của vật rắn, người ta chia biến dạng của vật rắn làm hai loại là biến dạng đàn hồi và biến dạng không đàn hồi. s. Là sự thay đổi kích thước và hình dạng của vật rắn do tác dụng của ngoại lực. Nếu vật rắn lấy lại được hình dạng và kích thước ban đầu thì ngoại lực ngừng tác dụng và ngược lại thì gọi là biến dạng đàn hồi hoặc không đàn hồi - 71 - 2. Giới hạn đàn hồi ?. Mức độ đàn hồi của vật rắn phụ thuộc như thế nào vào ngoại lực tác dụng? Liệu vật có giữ mãi được tính đàn hồi sau khi chịu tác dụng của ngoại lực không? ¸. Làm thí nghiệm với đoạn đây đồng và các quả cân. ?. Tăng dần trọng lượng các quả cân và nêu nhận xét? ™. Dùng kìm kéo dãn một lò xo nhỏ(lấy trong một bút bi) rồi buông ra. - Lần đầu kéo nhẹ để lò xo dãn ít. - Lần sau kéo mạnh để lò xo dãn dài gấp khoảng 2-3 độ dài ban đầu. Quan sát xem trượng hợp nào lò xo biến dạng đàn hồi? ¸. Đúng. Là giới hạn trong đó vật rắn còn giữ được tính đàn hồi Nêu một vài VD về vật có tính đàn hồi! II. Định luật Huc 1. Ứng suất ¸. Mức độ đàn hồi của các vật rắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cường độ và s. Lực tác dụng càng lớn thì vật bị biến dạng càng nhiều s. Tăng dần trọng lượng các quả cân thì độ dãn của dây tăng dần và sau khi bỏ các quả cân ra dây trở lại trạng thái ban đầu. Nhưng đến một giá trị xác định của ngoại lực thì sau khi thôi tác dụng dây không trở lại kích thước và hình dạng ban đầu. Tiếp tục tăng trọng lượng các quả cân thì đến một lúc day bị đứt s. Dây cao su, lò xo... - 72 - thời gian tác dụng của ngoại lực, kích thước của vật rắn. ™. Để tìm hiểu khái niệm về ứng suất thì các em trả lời câu hỏi sau. Một thanh thép chịu tác dụng một lực F và bị biến dạng. Nếu tiết diện của thanh càng lớn thì mức độ biến dạng của thanh thế nào? ¸. Đó là dự đoán của các em. ?. Ở TN chúng ta vừa quan sát trên, khi lực tác dụng tăng thì chiều dài thanh cao su thế nào và qua đó ta có thể rút ra nhận xét gì? ?. Mức độ đàn hồi của vật rắn phụ thuộc như thế nào vào ngoại lực tác dụng? ™. Đúng. Bây giờ cô làm thí nghiệm tương tự như TN trên nhưng với đoạn cao su có tiết diện nhỏ hợn.Các em quan sát và cho nhận xét. ¸. làm TN. ™. Như vậy, với cùng một lực kéo hay nén F thì độ dài thêm hay độ ngắn lại của thanh cao su còn phụ thuộc vào tiết diện của thanh. Điều này phù hợp với dự đoán của các em ở trên. s. Nếu tiết diện ngang của thanh thép càng to thì mức độ biến dạng của thanh càng nhỏ và ngược lại s. Lực tác dụng càng lớn thì chiều dài thanh cao su càng tăng.Mức độ đàn hồi của thanh cao su tỉ lệ với lực tác dụng. s. Lực tác dụng càng lớn thì vật bị biến dạng càng nhiều. s. Với lực tác dụng như nhau đoạn dây cao su có tiết diện nhỏ hơn dãn nhiều hơn. - 73 - ™. Nếu ta dùng một thanh rắn tiết diện đều làm cột chống mái nhà chẳng hạn, thì thanh rắn chịu một lực nén F thẳng đứng xuống dưới. Chiều dài của thanh bị ngắn lại một ít, đó là biến dạng nén. Với cùng một lực kéo hay nén F thì độ dài thêm hay độ ngắn lại của thanh rắn còn phụ thuộc vào tiết diện của thanh. Vậy để đặc trưng cho tác dụng kéo hay nén người ta dùng ứng suất kéo hay nén. ¸. Thông báo khái niệm ứng suất - Khái niệm : Là lực kéo hay nén ứng với một đơn vị diện tích vuông góc với lực. - Biểu thức : =d S F Đơn vị : Pacan (Pa) 2. Định luật Huc về biến dạng cơ của vật rắn ?. Trở lại TN trên nêu thanh sắt AB là tròn đồng chất tiết diện ngang là S, chiều dài ban đầu là l0, lực kéo tác dụng vào đầu B là F. Khi đó thanh thép có chiều dài là bao nhiêu? ™. Để có thể trả lời được, các em hãy đọc mục 2 trang 190 và cho biết nhà bác . s. (Thảo luận và lúng túng) s. Nhà bác học Huc đã tìm ra qui luật biến dạng của vật rắn đồng chất hình trụ : - 74 - học Húc đã tìm ra điều gì? ¸. Đúng. Dựa vào kết quả TN nhà bác học Huc đã tìm ra qui luật biến dạng của vật rắn đồng chất hình trụ: Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đối của vật rắn tỉ lệ thuận với ứng suất tác dụng vào vật đó . ?. Qui luật đó được biểu diễn bằng biểu thức toán học như thế nào? ¸. Đúng như vậy. Trong biểu thức =e lo lD = da. a : Là hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào chất liệu vật rắn.(a được cho trong các bảng về số liệu kĩ thuật) ?. Định luật này chỉ đúng trong điều kiện nào? Đây chính là nội dung của định luật Húc mang tên ông. ?. Đến đây các em có thể trả lời được câu hỏi trên không? 3. Lựcđàn hồi ?. Ở TN ban đầu khi ta tác dụng vào đầu B một lực là F( treo các quả nặng vào Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đối của vật rắn tỉ lệ thuận với ứng suất tác dụng vào vật đó . s. Qui luật đó được biểu diễn bằng biểu thức toán học. =e lo lD = da. s. Trong giới hạn đàn hồi. s. Thảo luận và vận dụng các công thức vừa học để tính l l = .... s. Khi lực kéo F làm vật rắn biến dạng thì trong vật rắn xuất hiện lực đàn hồi dhF chống lại - 75 - đầu B chẳng hạn) thi các quả nặng có chịu tác dụng của lực nào không, lực đó có điểm đặt, phương chiều và độ lớn như thế nào? ?. Vậy lực đó được xác định như thế nào? Từ các công thức ở trên, các em trước hết hãy tìm xem F phụ thuộc vào các đại lượng nào? ?. Vậy lực đàn hồi được xác định như thế nào? ¸. Đúng. Độ lớn của lực đàn hồi là: biến dạng của vật. Theo định luật 3 Niutơn, thi các quả nặng chịu tác dụng của 1 lực có điểm đặt ở các quả nặng, cùng phương, ngược chiều với F và có độ lớn bằng F. s. Ta có: S F l l o = D ==Þ= aa e dade Đặt : E= a 1 ol lE D =Þ d ;E - Là suất đàn hồi (Pa) lkl l SEF o D=D= . s. Áp dụng Định luật III Niutơn ta tìm được độ lớn của lực đàn hồi. F = Fdh = E....... Suy ra: lkl l SEF o dh D=D= . - 76 - lkl l SEF o dh D=D= . Với k = E ol S ; k _ Là độ cứng hay hệ số đàn hồi của vật rắn(N/m). Hệ số đàn hồi k của vật rắn không chỉ phụ thuộc vào tính chất của vật rắn(Đặc trưng bởi suất đàn hồi E) mà còn phụ thuộc vào tiết diện s và độ dài ban đầu ol của vật rắn. Lực đàn hồi dhF chống lại biến dạng của vật, có điểm đặt vào vật sinh ra lực F làm vật biến dạng, cùng phương, ngược chiều với F và có độ lớn bằng F. ?. Phát biểu và viết biểu thức của định luật Huc? ™. Chú ý Định luật chỉ đúng trong giới hạn đàn hồi của vật chịu rắn chịu biến dạng đàn hồi(kéo hoặc nén). - 77 - PHIẾU HỌC TẬP Câu 1. Tác dụng làm biến dạng thanh rắn của lực(kéo hoặc nén) phụ thuộc vào yếu tố nào dưới đây ? A. Độ lớn của lực tác dụng. B. Tiết diên ngang của thanh rắn. C. Độ dài ban đầu của thanh. D. Độ lớn lực tác dụng và tiết diện ngang của thanh rắn. Câu 2. Một thanh thép tròn đường kính 2cm có suất Y-âng E = 2.10 11 Pa. Nếu giư chặt một đầu và nén đầu kia một lực bằng 1,57.10 5 N thì độ co tương đối của thanh là bao nhiêu ? A. 0,025. B.0.0025. C. 0,25. D. 2,5. Câu 3. Một thanh rắn đồng chất tiết diện đều có hệ số đàn hồi là 100 N/m, đầu trên gắn cố định và đầu dưới treo một vật nặng để thanh bị biến dạng đàn hồi. Muốn thanh dài thêm 1cm thì vật nặng phải có khối lượng là bao nhiêu ? Lấy g = 10 m/s 2 . A. 0,1 kg. B. 1 kg. C. 0,01 kg. D. 10kg. 2.3.2.3. Sự nở vì nhiệt của vật rắn + Kiến thức cơ bản: - Phát biểu và viết được công thức nở dài của vật rắn. - Viết được công thức xác định quy luật phụ thuộc nhiệt độ của độ dài và thể tích của vật rắn. Đồng thời nêu được ý nghĩa vật lí và đơn vị đo của hệ số nở dài và hệ số nở khối. - Nêu được ý nghĩa thực tiễn của việc tính toán độ nở dài và độ nở khối của vật rắn trong đời sống và kĩ thuật. - 78 - Hình 1.8. Sơ đồ tiến trình nghiên cứu xây dựng tình huống học tập và hướng dẫn học sinh giải quyết tình huống học tập bài "Sự nở vì nhiệt của vật rắn". - Khi đúc, người ta đổ kim loại nóng chảy vào khuôn. Tại sao bao giờ người ta cũng phải làm khôn lớn hơn vật cần đúc? - Tại sao giữa hai đầu thanh ray của đường ray xe kửa lại phải có khe hở? Sự nở vì nhiệt của vật rắn Chúng ta biết chất rắn nở ra khi nóng lên và co lại khi lạnh đi, các chất răn khác nhau nở vì nhiệt khác nhau. Sự nở dài Sự nở khối Sự nở dài phụ thuộc vào những yếu tố nào? Biểu thức tính? Sự nở khối tuân theo quy luật nào, có tương tự như sự nở dài không? Phụ thuộc vào a (a có giá trị thay đổi phụ thuộc vào chất liệu của vật rắn). tllll D=-=D 00 a tVVVV D=-=D 00 b - Vật rắn có tính đẳng hướng thì ab 3= - 79 - Bài 36. SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. MỤC TIÊU: 1. Về kiến thức: - Phát biểu và viết được công thức nở dài của vật rắn. - Viết được công thức xác định quy luật phụ thuộc nhiệt độ của độ dài và thể tích của vật rắn. Đồng thời nêu được ý nghĩa vật lí và đơn vị đo của hệ số nở dài và hệ số nở khối. - Nêu được ý nghĩa thực tiễn của việc tính toán độ nở dài và độ nở khối của vật rắn trong đời sống và kĩ thuật. 2. Về kĩ năng: - Xử lí các số liệu thực nghiệm để rút ra công thức nở dài của vật rắn. - Giải thích được các hiện tượng liên quan đến sự nở vì nhiệt của vật rắn trong đời sống và kĩ thuật. - Vận dụng được các công thức về sự nở dài và sự nở khối của vật rắn để giải các bài tập trong SGK và các bài tập tương tự. II. CHUẨN BỊ: Giáo viên - Bộ dụng cụ thí nghiệm dùng đo độ nở dài của vật rắn. Học sinh - Ôn lại kiến thức sự nở vì nhiệt của chất rắn đã được học ở THCS. - Ghi sẵn ra giáy các số liệu trong bảng 36.1.SGK. - 80 - III. THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: Hoạt động của thầy Hoạt động của trò ?. Khi đúc người ta đổ kim loại nóng chảy vào khuôn. Tại sao người ta phải làm khuôn lớn hơn vật cần đúc. ?. Tại sao giữa hai thanh ray của đường ray xe lửa lại phải có một khe hở? ¸. Trong chương trình THCS, chúng ta đã biết chất rắn nở ra khi nóng lên và co lại khi lạnh đi, các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt khác nhau. ™. Vậy sự tăng kích thước của vật rắn khi nhiệt độ tăng phụ thuộc vào những yếu tố gì và tuân theo quy luật nào? Biểu thức toán học nào thể hiện rõ quy luật đó? I-Sự nở dài 1. Thí nghiệm ¸. Trước hết ta xét sự tăng kích thước của vật rắn theo một hướng đã chọn chẳng hạn dọc theo chiều dài s. Kim loại nóng chảy khi rót vào khuôn, khi đông thành vật cần đúc nó vẫn còn ở nhiệt độ cao, khi nguội vật đúc sẽ co lại. Nếu kích thước của khuôn làm bằng đúng kích thước của vật cần đúc, lúc kim loại nguội kích thước của vật đúc sẽ nhỏ hơn. s. Vì khoảng cách ấy làm cho hai thanh này không đội lên nhau khi dãn nở vì nhiệt. s. Cá nhân tiếp thu khái niệm sự nở dài. - 81 - của một thanh rắn khi nhiệt độ tăng. Đó là sự nở dài. ™. Hãy thiết kế phương án thí nghiệm để đo độ nở dài của vật rắn(cần dụng cụ gì và tiến hành như thế nào ?) . ?. Ta tiến hành TN như thế nào ? ¸. Đó là một cách có nhiều điểm hợp lí. Tuy nhiên việc đo nhiệt độ thanh đồng bằng nhiệt kế là không khả thi, đo chiều dài thanh đồng bằng thước đo thường là không chính xác. Người ta đã làm theo cách như hình 36.2 trong SGK. ¸. Các em hãy đọc mục 1.Thí nghiệm và mô tả lại cách tiến hành TN. ™. TN gồm các dụng cụ gì và tiến s. Học sinh thảo luận nhóm, chỉ ra những dụng cụ cần có để có thể đạt được mục đích đề ra của thí nghiệm. - Vật thí nghiệm: Thanh đồng. - Nguồn nhiệt làm nóng thanh rắn: Đèn cồn - Nhiệt kế đo nhiệt độ và thước đo độ dài thanh rắn trước và sau khi nung thanh rắn. s. Ta đo nhiệt độ ban đầu và kích thước ban đầu của thanh đồng, sau đó dùng đèn cồn nung nóng thanh đồng rồi đo nhiệt độ và chiều dài thanh đồng. s. Theo dõi giáo viên trình bày. s.Đọc mục 1 s.Mô tả dụng cụ và cách tiến hành. s.Thảo luận và trả lời: Mỗi đơn vị chiều dài của thanh dài - 82 - hành như thế nào? ™. Khi nhiệt độ tăng Dt thì thanh l0 dài thêm Dl .Vậy mỗi đơn vị chiều dài của thanh dài thêm là bao nhiêu khi nhiệt độ tăng 10 ? ¸. Đúng. Độ tăng thêm này gọi là a . a = Dl /l0D ™. Bây giờ các em hãy hoàn thành yêu cầu C1. ™. Sự nở dài phụ thuộc vào những yếu tố nào? Biểu thức tính như thế nào? ¸. Nhận xét này rất đúng, như vậy ta có thể viết: ( )00 ttll -=D a , nếu thay 0lll -=D thì ta có: ( )[ ]00 1 ttll -+= a . thêm 1 lượng là Dl /l0D t khi nhiệt độ tăng 10 là s. Thực hiện câu hỏi C1(SGK). Giá trị trung bình của hệ số a : ( )1610.5,16 --» Ka Với sai số tỉ đối: daaa a a da »D®» D = %5 ( )1510.83,0 --»D Ka Vậy ( ) ( )1510.83,050,16 --±= Ka Có thể coi hệ số a có giá trị không đổi với thanh đồng trong thí nghiệm. s.Thảo luận và phát biểu trước lớp. Độ nở dài: tllll D=-=D 00 a (36.1) Với 0ttt -=D . s. lắng nghe và ghi chép - 83 - ¸. Người ta làm thí nghiệm với các vật rắn có độ dài khác nhau và chất liệu khác nhau, người ta cũng thu được kết quả tương tự. Sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở dài. ¸. Với mỗi thanh rắn hệ số a là xác định nhưng với các thanh rắn có chất liệu khác nhau thì hệ số a là khác nhau. Do đó các chất rắn khác nhau thì nở vì nhiệt khác nhau. ™. Các em hãy hoàn thành yêu cầu C2. ™. Tại sao người ta không làm những thước đo chính xác bằng thép thường mà bằng sắt - kền (hợp kim Inva)? II.Sự nở khối ¸. Khi tăng nhiệt độ, kích thước của một vật rắn theo các hướng khác s. lắng nghe và ghi chép s. Thực hiện yêu cầu C2: Từ công thức (36.1), ta suy ra: tl l D D = 0 a Nếu 1=Dt thì 0l lD =a . Như vậy hệ số nở dài của thanh rắn có trị số bằng độ dãn tỉ đối của thanh rắn khi nhiệt độ của nó tăng thêm một độ. s.Trả lời: Vì hệ số nở dài của Inva nhỏ, khi nhiệt độ hay độ thay đổi không quá lớn thì kích thước của thước thực tế không đổi. - 84 - nhau đều tăng lên theo quy luật của sự nở dài, như vậy thể tích của cả vật cũng tăng lên. Hiện tượng tăng thể tích của một vật theo nhiệt độ gọi là sự nở thể tích hay sự nở khối. ™. Vậy sự nở khối có tuân theo quy luật nào? Có tương tự như sự nở dài không? Các em hãy đọc mục II. Sự nở khối trong SGK. ™. Vậy sự nở khối có tuân theo quy luật tương tự như sự nở dài không? ¸. Đúng. Nhiều thí nghiệm chứng tỏ, độ nở khối VD của vật rắn cũng được xác định theo công thức tương tự như sự nở dài. tVVVV D=-=D 00 b (36.2) Nhưng chỉ đối với vật rắn có tính đẳng hướng thì ab 3= . ¸. Công thức (36.2) cũng áp dụng cho cả các chất lỏng, trừ nước ở nhiệt độ lân cận 4 0 C vì ở nhiệt độ đó nước bị co lại và có thể tích nhỏ nhất. ™. Hoàn thành yêu cầu C3. s. Đọc SGK s. Có. Độ nở khối tuân theo qui luật: tVVVV D=-=D 00 b s. Theo dõi và ghi chép. Trả lời C3: Khi nhiệt độ tăng thì thể tích của thanh sắt tăng do nở khối, nhưng khối lượng của thanh sắt là không đổi nên từ công thức tính khối lượng riêng của sắt V m =r ta có nhận xét là khối lượng riêng của sắt giảm khi nhiệt độ tăng. s. Tìm hiểu những ứng dụng sự nở - 85 - III.Ứng dụng Yêu cầu học sinh đọc mục III SGK để tìm hiểu những ứng dụng sự nở vì nhiệt của vật rắn. ™. Tìm thêm những ví dụ về tác dụng có lợi hoặc có hại do sự nở vì nhiệt của vật rắn (hoặc chất lỏng) gây ra trong đời sống và trong kĩ thuật. *Củng cố và tổng kết bài học. ™. Hoàn thành yêu cầu ở phiếu học tập vì nhiệt của vật rắn. s. Tuỳ học sinh. Có thể là: - Khi lợp mái nhà bằng tôn, người ta thường chỉ đóng đinh ở một đầu còn đầu kia dùng dây buộc. - Để cắt ngang thân một cái chai thuỷ tinh, người ta dùng một đoạn dây thép to, áp sát một vòng quanh chai. Lấy vòng thép ra đưa vào bếp nung đỏ lên rồi lại lắp lại vòng dây thép vào chỗ cần cắt, sau đó nhúng vào nước lạnh cho ngập cả vòng dây thép, thân chai sẽ bị cắt. - Pit - tông và xilanh của động cơ đốt trong phải làm bằng nhũng chất có sự co dãn vì nhiệt giống nhau. … s. Cá nhân tự đọc phần ghi nhớ. Từng học sinh hoàn thành phiếu học tập. - 86 - Chữa nhanh bài làm của học sinh Bài tập về nhà: Làm bài tập trong SGK. - Ôn lại các nội dung về: Lực tương tác phân tử và các trạng thái cấu tạo chất". - 87 - PHIẾU HỌC TẬP Câu 1. Khi đốt nóng vành kim loại mỏng, đồng chất thì: A. Đường kính trong của nó giảm đi. B. Hình dạng của nó thay đổi. C. Đường kính trong của nó tăng lên. D. Hình dạng và đường kính trong của nó không đổi. Câu 2. Một thanh thép ở 0 0 C có độ dài 0,5m. Tìm chiều dài của thanh ở 20 0 C. Biết hệ số nở dài của thép là 12.10 6- (K 1- ): A. 0,62m. B. 500,12mm. C. 0,512m. D. 501,2mm. Câu 3. Mỗi thanh ray của đường sắt ở nhiệt độ 15 0 C có độ dài 12,5m. Nếu hai đầu các thanh ray khi đó chỉ đặt cách nhau 4,5mm thì các thanh ray này có thể chịu được nhiệt độ lớn nhất là bao nhiêu để chúng không bị uốn cong do tác dụng nở vì nhiệt? Cho biết hệ số nở dài của sắt 12.10 6- (K 1- ): Kết luận chương 2 Trong chương hai chúng tôi nghiên cứu việc xây dựng tình huống học tập và hướng dẫn học sinh giải quyết tình huống học tập trong giờ học vật lí, những đặc trưng cơ bản của xây dựng tình huống học, các pha tiến hành nghiên cứu xây dựng tình huống học tập, giải quyết tình huống học tập tập và hướng dẫn học sinh giải quyết tình huống học tập trong giờ học vật lí cũng như tiến trình khoa học xây dựng tình huống học tập. Chúng tôi cũng đã phân tích đặc điểm và thiết lập tiến trình xây dựng một số bài học chương " Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể" Trong quá trình nghiên cứu xây dựng tình huống học tập và hướng dẫn học sinh giải quyết tình huống học tập, nhiệm vụ cơ bản là ta phải tạo ra được - 88 - tình huống có vấn đề, gợi cho học sinh thấy, nhu cầu cần giải quyết và có niềm tin ở khả năng có thể giải quyết được. Nghiên cứu xây dựng tình huống học tập và hướng dẫn học sinh giải quyết tình huống học tập có những cách tổ chức đa dạng, phong phú, lôi cuốn người học tham gia cùng thảo luận dưới sự hướng dẫn, gợi mở của giáo viên. Đặc trưng độc đáo của nghiên cứu xây dựng tình huống học tập và hướng dẫn học sinh giải quyết tình huống học tập là người học tiếp thu tri thức trong hoạt động tư duy, sáng tạo. Việc xây dựng tình huống học tập và hướng dẫn học sinh giải quyết tình huống học tập có thể thực hiện phỏng theo tiến trình nghiên cứu khoa học. Tiến trình dạy học này gồm, gồm việc phát hiện vấn đề, giải quyết vấn đề, đề xuất kết luận cần tìm (kiến thức mới), đồng thời triển khai xem xét khả năng chấp nhận của kết quả tìm được trên cơ sở vận dụng kiến thức mới vào những hoàn cảnh, điều kiện mới, xem xét phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm. Chúng tôi đã vận dụng những cơ sở lí luận này vào việc thiết kế 3 bài học của chương "Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể" . Trong các buổi học đã thiết kế, trên cơ sở những kiến thức đã học, những hiểu biết của học sinh trong cuộc sống và các thí nghiêm, học sinh thực sự được tham gia vào quá trình xây dựng và giải quyết tình huống học tập. - 89 - Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích của thực nghiệm 3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm Thông qua việc giảng dạy một số kiến thức vật lí cụ thể (phần chất rắn và phần chất lỏng, sự chuyển thể) ở vật lí lớp 10 THPT - bằng cách xây dựng tổ chức và giải quyết các tình huống có vấn đề - nhằm kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài. 3.1.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm Học sinh lớp 10 THPT. 3.1.3. Trình tự tiến hành thực nghiệm sư phạm Các giáo viên cộng tác trong thực nghiệm sư phạm sẽ thực hiện: - Dạy học ở các lớp thực nghiệm (TN) các kiến thứcvật lí bài "Chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình" và bài "Biến dạng của vật rắn". - Dạy ở các lớp đối chứng (ĐC) theo phương pháp truyền thống với những nội dung, kiến thức như trên. - Cùng kiểm tra kết quả học tập với đề bài và trong làm bài như nhau ở các lớp TN và ĐC, đề bài do người thực hiện đề tài soạn. Người thực hiện đề tài đánh giá, xử lý kết quả thu được một cách khoa học bằng phương pháp toán học thống kê. - Tiến hành thực nghiệm ở 3 trường THPT: + Trường THPT Phú Lương _ Phú Lương _ Thái Nguyên. + Trường THPT Nguyễn Huệ _ Đại Từ _ Thái Nguyên. + Trường THPT Định Hoá _ Định Hoá _Thái Nguyên. 3.1.4. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm Khảo sát đặc điểm tình hình dạy học vật lý ở 3 trường chọn làm thực nghiệm sư phạm, điều tra cơ bản để nắm được những thông tin cần thiết về - 90 - các lớp thực nghiệm (TN) và lớp đối chứng (ĐC). Tiến hành công tác chuẩn bị cho thực nghiệm sư phạm. Chọn 3 bài "Chất rắn kết tinh.Chất rắn vô định hình". Làm bài thực nghiệm, trao đổi thống nhất phương án với các giáo viên cộng tác thực nghiệm, chọn các cặp lớp thực nghiệm (TN) và đối chứng (ĐC) lên kế hoạch thực nghiệm sư phạm. Thực hiện kế hoạch dạy học theo phương án đã chuẩn bị tổ chức kiểm tra đánh giá, thu nhận dữ liệu kết quả thực nghiệm sư phạm. Xử lý, phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm, đánh giá theo các tiêu chí, nhận xét và rút ra kết luận. 3.2. Triển khai thực nghiệm 3.2.1. Ước lượng các đại lượng đặc trưng cho thực nghiệm sư phạm Để đánh giá kết quả thực nghiệm được thuận lợi, chúng tôi lượng hoa một số tiêu chí cần đánh giá như sau. 3.2.2. Mức độ tham gia hoạt động nhận thứccủa học sinh Tích cực nhận thức của học sinh được biểu hiện ở sự chú ý, sự suy nghĩ và sẵn sàng trả lời, tham gia và biết cách giải quyết vấn đề học tập. Đó vừa là mục đích, vừa là phương tiện, điều kiện để đạt mục đích của hoạt động dạy học. Từ sự phân tích trên, chúng tôi đưa ra dấu hiệu cho biết mức độ tham gia hoật động nhận thức của học sinh như sau: - Số lần học sinh mô tả, viết lại được đúng điều đã học. - Số lần học sinh trả lời câu hỏi, đưa ra mô hình giả thuyết, hệ quả logic, phương án thí nghiệm. Số học sinh biết cách thức giải quyết vấn đề của bài học. - Số lần học sinh phán đoán, giải thích được hiện tượng mới (hoặc giải bài tập) có tính sáng tạo. Số học sinh đề xuất và giải quyết vấn đề học tập độc đáo. - 91 - Căn cứ vào số lượng học sinh đạt được theo các dấu hiệu trên trong tiết học, sẽ biết được mức độ hoạt động nhận thức của học sinh để đánh giá hiệu quả về mặt định tính của hoạt động xây dựng tình huống học tập và giải quyết tình huống học tập. 3.2.3. Kết quả chiếm lĩnh kiến thức 3.2.3.1. Nội dung kiểm tra Nhằm đánh giá chất lượng, hiệu quả của tiết học về mặt định lượng, bài kiểm tra gồm những phần chính sau: - Trả lời trắc nghiệm (Text). - Giải bài toán, lấy ví dụ và giải thích có ý sáng tạo. 3.2.3. Đánh giá, xếp loại Dựa vào kết quả kiểm tra, đánh giá, xếp loại theo các mức sau: + Loại giỏi điểm: 9, 10. + Loại khá điểm: 7, 9. + Loại trung bình điểm: 5, 6. + Loại yếu điểm: 3, 4. + Loại kém điểm: 1, 2. Căn cứ vào kết quả kiểm tra của học sinh lớp đối chứng và lớp thực nghiệm với cùng đề bài, cùng thời lượng. Bằng phương pháp toán thống kê, xử lý và phân tích kết quả thực nghiệm cho phép chúng ta đánh giá chất lượng và hiệu quả của việc dạy học theo ý tưởng của đề tài, từ đó kiểm chứng giả thuyết khoa học đã nêu ra. 3.2.4. Khống chế các ảnh hưởng bên ngoài tác động đến kết quả thực nghiệm sư phạm Để đảm bảo khách quan và chính xác, cần khống chế tối đa các tác động có ảnh hưởng không ít tới thực nghiệm sư phạm. Muốn vậy, chúng tôi đã thực hiện một số điều sau đây: - 92 - - Chọn cặp lớp thực nghiệm và đối chứng có đặc điểm và chất lượng học tập tương đương nhau. - Để tránh tác động chủ quan, giáo viên cộng tác (với người thục hiện đề tài) sẽ cùng dạy ở hai lớp thực nghiệm và lớp đối chứng với cùng một bài (theo 2 phương pháp). Sau đó đến bài khác thì đổi chéo cho giáo viên khác cùng dạy hai lớp thực nghiệm và đối chứng. - Chọn lớp đối chứng và thực nghiệm là tương đương nhau về số lượng và chất lượng. - Đề bài kiểm tra giống nhau và với thời lượng như nhau và đánh giá theo phương pháp trắc nghiệm để loại trừ việc chấm điểm theo chủ quan. 3.2.5. Chuẩn bị cho thực nghiệm sư phạm 3.2.5.1. Chọn lớp thực nghiệm và lớp đối chứng - Để thực hiện mục đích thực nghiệm sư phạm ở mỗi trường đều có chọn các lớp thực nghiệm và đối chứng có đặc điểm, số lượng và chất lượng tương đương nhau bằng cách lấy số lượng học sinh nhóm khá giỏi, trung bình, yếu kém ở các lớp thực nghiệm và đối chứng bằng nhau và loai khỏi danh sách lựa chọn nhứng học sinh giỏi trội và những học sinh quá kém. Cụ thể như sau: (Bảng 1) Đặc điểm đối tượng Trường _ lớp TN - ĐC Số HS Khá, Giỏi T.Bình Yếu, kém TN-10B10 40 6(15%) 25(62,5%) 9(22,5%) Phú Lương ĐC-10B9 40 6(15%) 25(62,5%) 9(22,5%) TN-10A7 40 4(10%) 29(72,5%) 7(17,5%) Định Hóa ĐC-10A11 40 4(10%) 29(72,5%) 7(17,5%) TN-10A1 40 3(7,5%) 28(70%) 9(22,5%) Nguyễn Huệ ĐC-10A2 40 3(7,5%) 28(70%) 9(22,5%) - 93 - 3.2.5.2. Chọn kiến thức làm bài thực nghiệm Sau khi cân nhắc xem xét kỹ nội dung, phân phối chương trình Vật Lý ở lớp 10 THPT, kết hợp với điều kiện thời gian cho phép và sự thống nhất với người công tác, chúng tôi đã chọn các giáo án đã soạn ở chương VII để tiến hành thực nghiệm sư phạm như sau: Bài 1. Chất rắn kết tinh. Chất rắn vô định hình - Bằng cách mô phỏng các hình ảnh của tinh thể đã tạo ra tình huống có vấn đề, kết hợp với các kiến thức đã có dưới sự hướng dẫn của giáo viên, học sinh đã tự rút ra được bản chất của chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình và hào hứng nghiên cứu tốt các phần kiến thức còn lại. - Giáo án chi tiết xây dựng bài "Chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình" được trình bày ở chương 2. Bài 2. Biến dạng cơ của vật rắn: - Bằng thí nghiệm đã tạo ra tình huống có vấn đề, kết hợp với các kiến thức đã có dưới sự hướng dẫn của giáo viên, học sinh đã tự tìm tòi được bản chất của các loại biến dạng và nắm được đặc điểm của lực đàn hồi và phát biểu định luật Huc về biến dạng cơ của vật rắn. - Giáo án chi tiết được trình bày ở chương 2. Bài 3. Sự nở vì nhiệt của vật rắn: - Ở lớp 6, học sinh đã được tiến hành các thí nghiệm khảo sát định tính sự nở vì nhiệt của vật rắn. Trong bài này, ta chỉ tập trung khảo sát hiện tượng này về mặt định lượng. Giáo viên hướng dẫn học sinh phối hợp phân tích kết quả thí nghiệm với việc thực hiện câu lệnh C1 để có thể rút ra các kết luận trong bài học. Từ đó học sinh dễ dàng nêu được ý nghĩa vật lý của hệ số nở dài và nở khối. - Giáo án chi tiết được trình bày ở chương 2. - 94 - 3.2.5.3. Thống nhất phương án với giáo viên công tác thực nghiệm Người thực hiện đề tài trao đổi trực tiếp với giáo viên thực nghiệm sư phạm, giáo an đưa ra trước nhiều ngày, cùng thống nhất quan điểm biện pháp thực hiện, ấn định thời gian, kiến thức trọng tâm của từng bài dạy thực nghiệm cùng công tác thực hiện thành công các thí nghiệm. Các giáo viên cộng tác dạy thực nghiệm gồm: - Hoàng Anh Tuấn: Giáo viên vật lý trường THPT Nguyễn Huệ. - Lương Văn Vũ: Giáo viên vật lý trường THPT Định Hoá. - Nguyễn Thị Trang: Giáo viên vật lý trường THPT Phú Lương. 3.2.6. Tiến hành thực nghiệm sư phạm Việc giảng dạy các bài thực nghiệm được bố trí theo đúng trình tự các tiết học theo phân phối chương trình, theo thời khoá biểu của lớp chọn làm thực nghiệm và lớp đối chứng đã chọn. Không gây nên sự xáo trộn đến hoạt động chung của nhà trường và tâm lý mất tự nhiên của giáo viên và học sinh nhằm thu được kết quả chính xác và khách quan nhất. 3.2.6.1. Lịch giảng dạy các bài thực nghiệm - Bảng 2 Thời gian Địa điểm Ngày Tiết, thứ Nội dung tiết học Lớp Trường 11/3/09 2 (thứ tư) Chất rắn kết tinh, chất rắn vô định hình 10A7 Định Hoá 12/3/09 3 (thứ năm) Chất rắn kết tinh, chất rắn vô định hình 10A11 Định Hoá 10/3/09 1 (thứ ba) Chất rắnkết tinh, chất rắn vô định hình 10A1 Nguyễn Huệ 13/3/09 3 (thứ sáu) Chất rắnkết tinh, chất rắn vô định hình 10A2 Nguyễn Huệ 20/3/09 3 (thứ sáu) Biến dạng cơ của vật rắn 10B10 Phú Lương 21/3/09 1 (thứ bảy) Biến dạng cơ của vật rắn 10B9 Phú Lương 16/3/09 3 (thứ hai) Biến dạng cơ của vật rắn 10A3 Nguyễn Huệ 18/3/09 4 (thứ tư) Biến dạng cơ của vật rắn 10A4 Nguyễn Huệ 23/3/09 2 (thứ hai) Sự nở vì nhiệt của vật rắn 10A8 Định Hoá 25/3/09 3 (thứ tư) Sự nở vì nhiệt của vật rắn 10A9 Định Hoá - 95 - 3.2.6.2. Diễn biến thực nghiệm sư phạm Giáo viên thực hiện + Lương Văn Vũ dạy tại lớp 10A7 trường THPT Định Hóa. + Hoàng Anh Tuấn, dạy tại lớp 10A1 trường THPT Nguyễn Huệ. Bài 1: Chất rắn kết tinh. Chất rắn vô định hình: Các giáo viên tiến hành bài dạy theo đúng tiến trình đã định. Học sinh phấn khởi hào hứng phát biểu xây dựng bài, khi giáo viên đặt ra các câu hỏi giúp các em tự xây dựng tri thức. Không khí học tập sôi nổi, tiết học đạt được yêu cầu đề ra. Bài 2: Biến dạng cơ của vật rắn: Giáo viên thực hiện: + Hoàng Anh Tuấn, dạy tại lớp 10A3 trường THPT Nguyễn Huệ. + Nguyễn Thị Trang dạy tại lớp 10B10 trường THPT Phú Lương. Thí nghiệm tạo tình huống đễ làm, dễ thành công, học sinh quan sát rõ ràng những hiện tượng xảy ra ở thí nghiệm, kích thích được hứng thú tích cực học tập. Tiết học đạt yêu cầu đặt ra. Bài 3: Sự nở vì nhiệt của vật rắn: Giáo viên thực hiện: + Lương Văn Vũ dạy tại lớp 10A8 trường THPT Định Hoá. Bằng trình bày thí nghiệm và phân tích bảng kết quả số liệu và đi đến kết luận: Học sinh hiểu bài, nắm được kiến thức ngay trên lớp. Tiết học đạt yêu câu đặt ra. 3.3. Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm 3.3.1. Yêu cầu chung về xử lý kết quả của thực nghiệm sư phạm - Các bài kiểm tra do một người chấm theo một biểu điểm chung đã được thống nhất giữa người thực hiện đề tài và người giáo viên công tác. - 96 - - Kết quả thực nghiệm sư phạm thu được phải xử lý theo phương pháp thống kê toán học. Từ đó rút ra các nhận xét, kết luận nhằm kiểm tra, đánh giá giả thuyết khoa học, tính khả thi của đề tài. - Việc xử lý, phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm gồm các bước: + Lập bảng số liệu kết quả kiểm tra học sinh. + Lập bảng phân phối tần suất. + Vẽ các đường biểu diễn sự phân phối tần suất của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng qua mỗi lần kiểm tra. - Tính các tham số thống kê bằng các công thức sau: Điểm trung bình: X ; i i i in X n XY n n = =å å Phương sai: 2 2 2 2 DC ( ) ( ) ;i i i iTN n X X n Y Y S S n n - - = =å å Độ lệch chuẩn: 2S S= Hệ số biến thiên: (100%) ; (100%) TN DC TN DC S SV V X Y = = Hệ số biến thiên chỉ phần trăm mức độ phân tán số liệu. Hệ số studon đánh giá độ tin cậy của giá trị trung bình. 0 2 2 ( ) n TN DC X n X Y nt S S S - = = + - 97 - Trong đó : iX : Là các giá trị điểm của nhóm thực nghiệm. iY : Là các giá trị điểm của nhóm đối chứng. n : Là số học sinh được kiểm tra. (nếu n £ 30 thì khi tính toán lấy n-1). 3.3.2. Kết quả cụ thể của thực nghiệm sư phạm (đề bài xem phụ lục) * Bài 1: Chất rắn kết tinh, chất răn vô định hình: - Nhận xét chung về bài làm của học sinh: Nhìn chung phần lớn các em trả lời tốt câu hỏi, song còn một số em chưa hoàn chỉnh được câu 5, chỉ có một số em chưa hoàn chỉnh được cả bài. - Sau khi chấm kết quả thu được ở bảng sau: Kết quả kiểm tra lần 1: (Bảng 3) Điểm Nhóm lớp Lớp, trường Số học sinh 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 40 0 0 0 2 6 3 12 10 5 2 10A7 Định Hoá % 0 0 0 2,5 7,5 3,75 15 12,5 6,25 2,5 40 0 0 0 4 8 4 14 7 2 1 Thực nghiệm 10A1 Nguyễn Huệ % 0 0 0 5 10 5 17,5 8,75 2,5 1,2 5 Giá trị trung bình nhóm thực nghiệm X = 6,8 40 0 2 3 4 8 5 8 7 3 0 10A11 Định Hoá % 0 5 7,5 10 20 5 20 17,5 7,5 40 0 1 4 5 7 6 9 7 1 0 Đối chứng 10A2 Nguyễn Huệ % 0 1,25 5 6,25 8,75 7,5 11,2 0,75 1,25 Giá trị trung bình nhóm thực nghiệm Y = 5,76 - 98 - Phân loại lần 1: (Bảng 4) Số học sinh Điểm kém Yếu Trung bình Khá Giỏi Nhóm Điểm 1 - 2 3 - 4 5 - 6 7 - 8 9 - 10 80 0 6 21 43 10 Thực nghiệm in n 0 0,075 0,263 0,538 0,125 80 3 9 26 31 4 Đối chứng in n 0,03 0,11 0,3 0,38 0,05 Biểu đồ 1. Biểu đồ phân loại lần 1. 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 1 2 3 4 5 Series1 Series2 Kém Yếu TB Khá Giỏi Thực nghiệm Đối chứng - 99 - Bảng phân phối tần suất lần 1: (Bảng 5) Điểm Thực nghiệm ( X) Đối chứng (Y) Thực nghiệm Đối chứng i iX Y in iw in iw ( ) 2 i in X X- ( ) 2 i in Y Y- 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 2 0 0 3 0,0375 0 42,41 3 0 0 7 0,0875 0 53,32 4 6 0,075 9 0,1125 47,04 27,87 5 14 0,175 15 0,1875 45,36 8,66 6 7 0,0875 11 0,1375 4,48 0,63 7 26 0,325 17 0,2125 1,04 26,13 8 17 0,2125 14 0,175 24,48 70,24 9 7 0,0875 4 0,05 33,88 41,99 10 3 0,0375 0 0 30,72 0 ∑ 80 1 80 1 187 271,25 - 100 - Đồ thị 1. Đồ thị biểu diễn tần suất lần 1 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0 2 4 6 8 10 12 Thực nghiệm Đối chứng Đường số 1 biểu diễn tần suất của nhóm thực nghiệm Đường số 2 biểu diễn tần suất của nhóm đối chứng Tính các thông số thống kê lần 2: + Phương sai: ( )22 2,33i iTN n X X S n - = = å ( )22 DC 3,38 i in Y Y S n - = = å + Độ lệch chuẩn: 1,53 ; 1,83TN DCd d= = 1 2 - 101 - + Độ lệch biến thiên: .100% 22,5% .100% 23,9% TN TN DC DC SV X SV Y = = = = + Hệ số Studen: ( )0 2 2 3,88n TN DC X Y nX nt S S S - = = = + So sánh lý thuyết tra bảng phân bổ Studen ta có: ( , ) (0,99;80) 2,62 3,88ttt n t tg = = < = * Bài 2: Biến dạng cơ của vật rắn - Nhận xét chung bài làm của học sinh. Câu 1, 2: Đa số các em trả lời đúng. Câu 3, 4: Một số em chưa làm đầy đủ. Câu 5: Một số em chưa trình bày đầy đủ. Sau khi chấm cả hai lớp thực nghiệm và đối chứng chúng ta thu được kết quả sau: - 102 - Kết quả kiểm tra lần 2:(Bảng 6) Điểm Nhóm lớp Lớp, trường Số học sinh 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 40 0 0 1 1 11 16 7 2 1 1 10A2 Nguyễn Huệ % 0 0 1,3 1,3 13,7 20 8,8 2,5 1,3 1,3 40 0 0 0 3 9 14 8 3 2 1 Thực nghiệm 10B10 Phú Lương % 0 0 0 3,8 11 18 10 3,8 2,5 1,3 Giá trị trung bình nhóm thực nghiệm X = 6,6 40 0 2 2 3 13 16 3 1 0 0 10A3 Nguyễn Huệ % 0 2,5 2,5 3,8 16 20 3,8 1,3 0 0 40 0 0 3 2 15 11 6 3 0 0 Đối chứng 10B9 Phú Lương % 0 0 3,8 2,5 18,8 13,7 7,5 3,8 0 0 Giá trị trung bình nhóm thực nghiệm Y = 5,45 Bảng phân loại lần 2:(Bảng 7) Số học sinh Điểm kém Yếu Trung bình Khá Giỏi Nhóm Điểm 1 - 2 3 - 4 5 - 6 7 - 8 9 - 10 80 0 5 50 20 5 Thực nghiệm in n 0 0,06 0,63 0,3 0,06 80 2 10 55 13 0 Đối chứng in n 0,03 0,13 0,68 0,16 0 - 103 - Biểu đồ 2. Biểu đồ phân loại lần 2 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 KÐm Yõu TB Kh¸ Giái Thùc nghiÖm §èi chøng Bảng phân phối tần suất lần 2:(Bảng 8) Điểm Thực nghiệm ( X) Đối chứng (Y) Thực nghiệm Đối chứng i iX Y in iw in iw ( ) 2 i in X X- ( )2i in Y Y- 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 2 0 0 2 0 0 23 3 1 0,01 5 0,06 12,9 30 4 4 0,05 5 0,06 27 10,5 5 22 0,28 28 0,35 2,56 5,67 6 30 0,38 27 0,3 10,8 8,16 7 15 0,19 9 0,11 2,4 21,6 8 5 0,06 4 0,05 9,8 26 9 3 0,04 0 0 17,3 0 10 2 0,03 0 0 23,12 0 ∑ 0 1 80 1 105 61,4 ếu - 104 - Đồ thị 2. Đồ thị biểu diễn tần suất lần 2 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0 2 4 6 8 10 12 Thực nghiệm Đối chứng Đường số 1 biểu diễn tần suất của nhóm thực nghiệm Đường số 2 biểu diễn tần suất của nhóm đối chứng Các thông số thống kê lần 2: - Phương sai: ( )22 1,33i iTN n X X S n - = = å ( )22 DC 1,57 i in Y Y S n - = = å - Độ lệch chuẩn: 2 21,15 ; 1,25TN TN DC DCS Sd d= = = = 1 2 - 105 - - Độ biến thiên: .100% 17, 42% .100% 22,9% TN TN DC DC SV X SV Y = = = = - Hệ số Studen: ( )0 2 2 2,88n TN DC X Y nX nt S S S - = = = + So sánh với bảng lý thuyết tra bảng phân bổ Studen ta có: ( , ) (0,99;80) 2,62 2,88ttt n t tg = = < = Kết luận giá trị các hệ số Studen theo tính toán lớn hơn giá trị trong bảng lý thuyết với độ tin cậy g = 99%, điều này khẳng định giá trị trung bình đã tính trong bảng trên là có ý nghĩa. * Bài 3: Sự nở vì nhiệt của vật rắn: Câu 1, 2: Phần lớn các em trả lời đúng. Câu 3, 4: Đa số các em trả lời được, còn lại một số ít trả lời chưa đầy đủ. Câu 5 : Một số em không trả lời được câu này, các em học tốt trả lời tốt câu này. Sau khi chấm cả 2 lớp thực nghiệm và đối chứng ta thu được kết quả: - 106 - Kết quả kiểm tra lần 3:(Bảng 9) Điểm Nhóm lớp Lớp, trường Số học sinh 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 40 0 0 0 3 6 7 12 7 3 2 Thực nghiệm 10A8 Định Hoá % 0 0 0 7,5 15 17,5 30 17,5 7,5 5 Giá trị trung bình nhóm thực nghiệm X = 6,77 40 0 2 3 6 7 10 7 3 2 0 Đối chứng 10A9 Định Hoá % 0 5 7,5 15 17,5 25 17,5 7,5 5 0 Giá trị trung bình nhóm thực nghiệm Y = 5,57 Phân loại lần 3:(Bảng 10) Số học sinh Điểm kém Yếu Trung bình Khá Giỏi Nhóm Điểm 1 - 2 3 - 4 5 - 6 7 - 8 9 - 10 80 0 3 13 19 5 Thực nghiệm in n 0 0,08 0,33 0,48 0,13 80 2 9 17 10 2 Đối chứng in n 0,05 0,23 0,43 0,25 0,05 - 107 - Biểu đồ 3. Biểu đồ phân loại lần 3 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 KÐm Yõu TB Kh¸ Giái Thùc nghiÖm §èi chøng Bảng phân phối tần suất lần 3:(Bảng 11) Điểm Thực nghiệm ( X) Đối chứng (Y) Thực nghiệm Đối chứng i iX Y in iw in iw ( ) 2 i in X X- ( ) 2 i in Y Y- 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 2 0 0 2 0,05 0 25,4 3 0 0 3 0,08 0 19,8 4 3 0,08 6 0,15 21,4 14,7 5 6 0,15 7 0,18 18,8 2,27 6 7 0,18 10 0,25 4,15 1,85 7 12 0,3 7 0,18 0,63 14,3 8 7 0,18 3 0,08 10,6 17,7 9 3 0,08 2 0,05 14,9 23,5 10 2 0,05 0 0 20,8 0 ∑ 40 1 40 1 91,3 119,5 Yếu - 108 - Đồ thị 3. Đồ thị biểu diễn tần suất lần 3 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0 2 4 6 8 10 12 Thực nghiệm Đối chứng Đường số 1 biểu diễn tần suất của nhóm thực nghiệm Đường số 2 biểu diễn tần suất của nhóm đối chứng Tính các thông số thống kê lần 3: - Phương sai: ( )22 2,28i iTN n X X S n - = = å ; ( )22 DC 2,9 i in Y Y S n - = = å - Độ lệch chuẩn: 2 21,5 ; 1,7TN TN DC DCS Sd d= = = = 1 2 - 109 - - Độ biến thiên: .100% 22,1% .100% 30% TN TN DC DC SV X SV Y = = = = - Hệ số Studen: ( )0 2 2 3,33n TN DC X Y nX nt S S S - = = = + So sánh với bảng lý thuyết kiểm tra phân bố Studen ta có: ( , ) (0,99;40) 2,62 3,33ttt n t tg = = < = Kết luận: Giá trị các hệ số Studen theo tính toán lớn hơn giá trị trong bảng lý thuyết với độ tin cậy g = 99% điều này khẳng định giá trị trung bình đã tính trong bảng trên là có ý nghĩa. Bảng tổng hợp các thông số thống kê của các lần kiểm tra (Bảng 12) Số HS X Y 2S S V% Lần k.tra TN ĐC TN ĐC TN ĐC TN ĐC TN ĐC 1 80 80 6,8 5,76 2,33 3,38 1,53 1,83 22,5 23,9 2 80 80 6,6 5,45 1,33 1,57 1,15 1,25 17,42 22,9 3 40 40 6,77 5,57 2,28 2,9 1,5 1,7 22,1 30 - 110 - Kết luận chương 3 Với mục đích kiểm tra tính khả thi của đề tài, người thực hiện đề tài cùng với các cộng sự qua đợt thực nghiệm sư phạm tại các trường đã chọn, căn cứ vào những kết quả đã thu được chúng tôi có một số kết luận sau: 1) Thực nghiệm sư phạm đã hoàn thành được nhiệm vụ và đạt được mục đích, yêu cầu đặt ra. 2) Theo dõi sự tham gia của học sinh trong giờ học chúng tôi đánh giá: Ở lớp thực nghiệm, học sinh đã TNSP đã tích cực tham gia hoạt động nhận thức, hứng thú học tập, do đó chất lượng và hiệu quả học tập của học sinh được nâng cao hơn, điều này thể hiện ở chỗ: - Số lần học sinh mô tả, viết lại được đúng điều đã học ở nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm là tương đương nhau - Số lần học sinh trả lời câu hỏi, đưa ra mô hình giả thuyết, hệ quả logic, phương án thí nghiệm, số học sinh biết cách thức giải quyết vấn đề của bài học ở lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng. - Số lần học sinh phán đoán, giải thích được hiện tượng mới (hoặc giải bài tập) có tính sáng tạo, số học sinh đề xuất và giải quyết vấn đề học tập độc đáo ở lớp thực nghiệm cao hơn hẳn lớp đối chứng. 3) Căn cứ vào kết quả các bài kiểm tra chúng tôi thấy: - Điểm trung bình cộng và điểm khá giỏi của các học sinh ở nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng, điểm yếu kém của các học sinh ở nhóm thực nghiệm thấp hơn nhóm đối chứng. - Các tham số thống kê như hệ số biến thiên, phương sai 2S , độ lệch chuẩn S của các giá trị trung bình của nhóm thực nghiệm luôn nhỏ hơn nhóm đối chứng. - 111 - - Các đường biểu diễn sự phân phối tần suất trong các lần kiểm tra của nhóm thực nghiệm đều nằm ở bên phải và dịch chuyển theo chiều tăng điểm số iX so với nhóm đối chứng. - Hệ số Studen tính toán được ( ttt ) luôn lớn hơn giá trị thu được trong bảng lý thuyết ( ),t ng . Chứng tỏ kết quả chiếm lĩnh tri thức của học sinh ở nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng là có ý nghĩa. Như vậy giả thuyết khoa học của đề tài là đúng đắn. 4) Thực nghiệm sư phạm đã giúp cho người thực hiện đề tài, giáo viên cộng tác thực nghiệm hiểu rõ hơn về phương pháp dạy học giải quyết vấn đề và hiệu quả của phương pháp dạy học giải quyết vấn đề đối với việc nâng cao chất lượng dạy học. - 112 - KẾT LUẬN Đổi mới phương pháp dạy học, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo, tăng cường sử dụng phương tiện dạy tạo điều kiện cho học sinh tham gia hoạt động nhận thức thông qua việc xây dựng tình huống học tập và hướng dẫn học sinh giải quyết tình huống học tập là vấn đề đang được nhiều giáo viên áp dụng trong dạy học. 1) Để thực hiện mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài, chúng tôi đã thực tập trung nghiên cứu quan điểm hiện đại về dạy học, phương pháp dạy học và việc tổ chức cho học sinh hoạt động nhận thức. Kết quả nghiên cứu cho thấy, dạy học là hoạt động cơ bản của việc giáo dục - đào tạo trong các nhà trường. Trong dạy học, thày giữ vai trò quan trọng, thày không phải chỉ là người truyền đạt kiến thức mà phải là người cố vấn, tổ chức, hướng dẫn học sinh trở thành chủ thể hoạt động. Thầy tạo ra quan hệ "thầy - trò; trò - trò", tổ chức cho học sinh hợp tác và học hỏi lẫn nhau trên cơ sở phát huy tính tích cực, tự lực chủ động tham gia hoạt động của tập thể của học sinh. Học sinh là chủ thể của quá trình học tập, chỉ thực sự đạt kết quả cao nếu học sinh là người có ý thức chủ động tích cực và sáng tạo. Trong dạy học, phương pháp dạy học được quy định bởi nội dung, mục tiêu và nhiệm vụ dạy học, mỗi phương pháp dạy học đều có những ưu và nhược điểm. Giáo viên cần lựa chọn và phối hợp linh hoạt các phương pháp dạy học để đạt hiệu quả giờ học cao nhất. 2) Chúng tôi cũng đi sâu nghiên cứu về việc xây dựng tình huống học tập và việc hướng dẫn học sinh giải quyết tình huống học tập trong giờ học vật lí, như những đặc trưng cơ bản của xây dựng tình huống học , các pha tiến hành nghiên cứu xây dựng tình huống học tập và giải quyết tình huống học - 113 - tập tập cũng như hướng dẫn học sinh giải quyết tình huống học tập trong giờ học vật lí. Trong quá trình học sinh tham gia xây dựng tình huống học tập và giải quyết tình huống học tập học sinh tiếp thu tri thức và phát triển năng lực tư duy sáng tạo. Việc xây dựng tình huống học tập và hướng dẫn học sinh giải quyết tình huống học tập có thể thức hiện phỏng theo tiến trình nghiên cứu khoa học. Tiến trình dạy học này gồm gồm việc phát hiện vấn đề, giải quyết vấn đề, đề xuất kết luận cần tìm (kiến thức mới), đồng thời triển khai xem xét khả năng chấp nhận của kết quả tìm được trên cơ sở vận dụng kiến thức mới vào những hoàn cảnh, điều kiện mới, xem xét phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm. Chúng tôi đã phân tích đặc điểm chương " Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể" và vận dụng lí luận này vào việc thiết kế 3 bài học của chương " Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể" . 3) TNSP đã được thực hiện đúng kế hoach, giáo viên thực nghiệm về cơ bản đã tiến hành giờ học đúng như giáo án của người nghiên cứu. TNSP cho thấy: Có thể xây dựng quá trình dạy học các kiến thức vật lý cụ thể thông qua việc tổ chức các tình huống học tập và định hướng hoạt động giải quyết tình huống học tập, qua đó làm cho học sinh trở thành chủ thể thực sự của hoạt động nhận thức tích cực, tự chủ, sáng tạo. Các giáo án thực nghiệm có tính khả thi và có hiệu quả nâng cao chất lượng học tập. Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên phổ thông. 4) Tuy nhiên trong điều kiện thời gian còn hạn chế, đề tài mới nghiên cứu áp dụng trên một phạm vi hẹp (ba trường thực nghiệm) nên chất lượng và hiệu quả nghiên cứu chắc chắn chưa thể đáp ứng đầy đủ mọi yêu cầu của đề - 114 - tài. Chúng tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu sâu hơn để góp phần nhỏ bé của mình vào quá trình đổi mới phương pháp dạy học ở trường phổ thông. 5) Một số kiến nghị: - Cần quan tâm đầu tư cho việc nghiên cứu, cải tiến phương pháp dạy học vật lý ở trường THPT. Đội ngũ giáo viên phải được bồi dưỡng thường xuyên về phương pháp dạy học mới và cả kiến thức chuyên để đáp ứng được nhiệm vụ trong tình hình mới. - Cần tạo điều kiện về cơ sở vật chất, thiết bị thí nghiệm, phương tiện dạy học đáp ứng được yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học.