SKKN Thiết kế bộ thí nghiệm dạy học bài “Định luật Sác - Lơ” (Vật lý 10 - CB)

MỤC LỤC
NỘI DUNG
Trang
1. Mở đầu:....................................................................................
2
 1.1. Lí do chọn đề tài.........................................................
2
 1.2. Mục đích nghiên cứu..................................................
3
 1.3. Đối tượng nghiên cứu.................................................
3
 1.4. Phương pháp nghiên cứu............................................
3
2. Nội dung của SKKN:...............................................................
4
 2.1. Cơ sở lí luận của SKKN.............................................
4
 2.2. Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng SKKN.......
4
 2.3. Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề...........
5
 2.4. Hiệu quả của SKKN...................................................
8
3. Kết luận, kiến nghị:.................................................................
9
 3.1. Kết luận.......................................................................
9
 3.2. Kiến nghị....................................................................
9
1. MỞ ĐẦU 
1.1. Lý do chọn đề tài: 
Hiện nay toàn ngành giáo dục đang tích cực đổi mới nội dung, phương pháp dạy và học, phương pháp kiểm tra, đánh giá để đáp ứng với yêu cầu về con người mới của xã hội năng động, phát triển, hội nhập đó là những con người phát triển toàn diện, những con người không chỉ có kiến thức mà quan trọng là khả năng áp dụng các kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề thực tiễn.
Về phương pháp dạy học, để đào tạo được con người vừa đảm bảo kiến thức vừa có các kỹ năng cần thiết thì đã có rất nhiều các phương pháp dạy học mới, hiện đại đã và đang được áp dụng như phương pháp nhóm, phương pháp đóng vai, phương pháp dạy học theo dự án,đặc biệt là phương pháp bàn tay nặn bột (Lamap) rất phù hợp với các môn khoa học tự nhiên như Vật lý.
Các phương pháp dạy học mới nhìn chung đều có mục đích phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của mỗi học sinh nhằm phát huy hết khả năng, năng lực của mỗi cá nhân do vậy mà việc dạy học theo quan điểm phát triển năng lực của người học rất được chú trọng. Phương pháp dạy học theo quan điểm phát triển năng lực không chỉ chú ý tích cực hoá học sinh về hoạt động trí tuệ mà còn chú ý rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề gắn với những tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp, đồng thời gắn hoạt động trí tuệ với hoạt động thực hành, thực tiễn. Tăng cường việc học tập trong nhóm, đổi mới quan hệ Giáo viên – Học sinh theo hướng cộng tác có ý nghĩa quan trọng nhằm phát triển năng lực xã hội. Bên cạnh việc học tập những tri thức và kỹ năng riêng lẻ của các môn học chuyên môn cần bổ sung các chủ đề học tập phức hợp nhằm phát triển năng lực giải quyết các vấn đề phức hợp.
Đối với bộ môn Vật lý, có rất nhiều các năng lực được hình thành cho người học thông qua các hoạt động dạy và học như năng lực tự học, tự nghiên cứu; năng lực giải quyết các tình huống có vấn đề; năng lực tư duy logic; năng lực thực hành, trong đó năng lực thực hành là vô cùng quan trọng bởi Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, các định luật về cơ bản đều được rút ra từ thực nghiệm nên không thể không chú trọng năng lực này trong quá trình dạy học.
Để phát triển hết các năng lực của học sinh, đặc biệt là năng lực thực hành cần có rất nhiều yếu tố, ví như: Giáo viên phải là người tích cực, chủ động trong việc tự học, tự nghiên cứu, để bổ sung thêm kiến thức và đổi mới về phương pháp dạy học; cơ sở vật chất của nhà trường phải đảm bảo, thuận lợi cho việc áp dụng các phương pháp dạy học mới, thiết bị thí nghiệm, đồ dùng dạy học phải luôn được bổ sung, đổi mới phù hợp với mục tiêu và yêu cầu của giáo dục.
Trên thực tế việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm vào dạy học còn nhiều hạn chế. Có nhiều nguyên nhân như giáo viên chưa đầu tư nhiều vào các tiết học, ngại chuẩn bị đồ dùng dạy học vì mất thời gian, do trình độ chuyên mô,...đặc biệt là cơ sở vật chất, trang thiết bị thí nghiệm còn thiếu thốn, lạc hậu, thường xuyên hư hỏng nên hiệu quả sử dụng không cao. 
Tại các trường THPT nói chung và trường THPT Mai Anh Tuấn nói riêng, các thiết bị thí nghiệm phục vụ dạy học chương Chất khí (Vật lý lớp 10) còn thiếu, chỉ có thí nghiệm tìm hiểu định luật Bôi lơ - Mariôt còn thí nghiệm tìm hiểu định luật Sác-lơ, thí nghiệm kiểm chứng định luật Gayluyxac thì không có.
Đối với bài “Định luật Sác - lơ” trên các trang Web cũng không có phần mềm mô phỏng đủ tốt, hiệu quả, cũng không có Video thí nghiệm thực, thí nghiệm ảo rõ ràng, hiệu quả để sử dụng cho việc dạy học bài này.
Trên đây là những lí do tôi chọn đề tài: Thiết kế bộ thí nghiệm dạy học bài “Định luật Sác - lơ” (Vật lý 10-CB).
1.2. Mục đích nghiên cứu:
Đề tài của tôi nhằm mục đích chế tạo, lắp đặt 2 bộ bị thí nghiệm phục vụ dạy học bài “Định luật Sác - lơ” đơn giản nhưng mang lại hiệu quả rất cao để bổ sung cho việc thiếu thiết bị thí nghiệm dạy học phần Chất khí - Vật lý lớp 10.
1.3. Đối tượng nghiên cứu:
- Thí nghiệm dạy học phần Chất khí - chương trình Vật lý lớp 10 - THPT
- Thí nghiệm về quá trình đẳng tích của khí thực. 
1.4. Phương pháp nghiên cứu:
Trong đề tài, tôi có sử dụng phương pháp:
- Phương pháp nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết: Theo thuyết động học phân tử về cấu tạo chất, khi thể tích của một lượng khí xác định không đổi thì mật độ các phân tử khí trong bình chứa không đổi như vậy nếu các phân tử khí chuyển động càng nhanh (nhiệt độ càng cao) thì số lượng các phân tử khí va chạm vào thành bình trong một đơn vị thời gian càng lớn, lực va chạm của các phân tử khí lên thành bình chứa càng mạnh dẫn đến áp suất chất khí càng lớn. Vậy nếu dùng một chai thủy tinh nút kín và làm cho nhiệt độ khí trong chai (bình chứa) tăng thì áp suất chất khí gây lên nút chai cũng tăng. Điều này phù hợp với định luật Sác-lơ. 
- Phương pháp thống kê, xử lý số liệu: Tiến hành các thí nghiệm đo nhiệt độ, áp suất cho thấy kết quả là khi nhiệt độ tăng thì áp suất cũng tăng tỷ lệ với nhiệt độ tuyệt đối.
Tóm lại đây là đề tài: Thiết kế thí bộ nghiệm dạy học bài “Định luật Sác - lơ” (Vật lí 10-CB). Đề tài này không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các đồng nghiệp góp ý.
2. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM:
2.1. Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm:
	- Cấu tạo chất: Vật (chất) được cấu tạo từ các phân tử; nguyên tử; iôn...rất nhỏ bé, giữa chúng có khoảng cách. Các hạt nhỏ bé này luôn chuyển động hỗn loạn không ngừng. Chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ khối chất càng cao[1]. 
- Lực tương tác giữa các phân tử: Giữa các phân tử luôn có lực tương tác (hút hoặc đẩy), lực này gần giống lực tương tác giữa hai vật nhỏ gắn vào hai đầu lò xo, lực tương tác phân tử phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử và chỉ có tác dụng khi khoảng cách giữa các phân tử đủ nhỏ [2].
- Thuyết động học phân tử về cấu tạo của chất khí:
+ Chất khí được cấu tạo từ các phân tử riêng rẽ, có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng [2].
+ Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng, chuyển động của các phân tử càng nhanh thì nhiệt độ chất khí càng cao [2].
+ Khi chuyển động hỗn loạn, các phân tử khí va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình chứa [2].
+ Mỗi phân tử khí va chạm vào thành bình tác dụng lên thành bình một lực không đáng kể nhưng vô số các phân tử khí va chạm vào thành bình tác dụng lên thành bình một lực đáng kể. Lực này gây áp suất của chất khí lên thành bình chứa [2].
- Trạng thái của một lượng khí: Được xác định bởi áp suất (p), thể tích (V) và nhiệt độ tuyệt đối (T). Một lượng khí xác định khi biến đổi trạng thái thì thông thường cả ba thông số trạng thái (p,V,T) đều thay đổi [2].
- Đẳng quá trình: Là quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định trong đó có một thông số trạng thái không thay đổi [2]. 
 Ví dụ: Đẳng nhiệt (T không đổi), Đẳng tích (V không đổi), đẳng áp (p không đổi).
- Quá trình đẳng tích: Là quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định khi thể tích không đổi [2]. (V=hằng số).
- Định luật Sác - lơ: Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất (p) tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối (T) [2].
- Để đo áp suất chất khí người ta thường dùng áp kế, đo nhiệt độ là nhiệt kế.
2.2. Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm:
a. Thực trạng của thiết bị thí nghiệm tại trường THPT:
Thiết bị thí nghiệm tại các trường phổ thông hàng năm vẫn được bổ sung nhưng số lượng còn hạn chế và chất lượng chưa thực sự tốt. Tình trạng thiếu thiết bị thí nghiệm và có nhưng không sử dụng được diễn ra thường xuyên. Thiết bị thí nghiệm nhanh hỏng, kết quả đo không chính xác, ...
Liên quan đến các thí nghiệm dạy học chương chất khí (Vật lý 10) chỉ có một số bộ thí nghiệm về quá trình đẳng nhiệt (định luật Bôilơ-Mariốt), không có bộ thí nghiệm nghiên cứu nào về quá trình đẳng tích và đẳng áp. 
b. Thực trạng của việc dạy học bài “Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ” (Vật lí 10-CB):
Khi dạy học phần này, do không có thiết bị thí nghiệm về quá trình đẳng tích, đẳng áp nên thông thường giáo viên chỉ cho học sinh làm được thí nghiệm về quá trình đẳng nhiệt (bài định luật Bôilơ-Mariôt) còn bài “Quá trình đẳng tích. Định luật Sác -lơ” giáo viên thường giới thiệu thí nghiệm (học sinh xem hình thí nghiệm SGK) và kết quả thí nghiệm có sẵn để học sinh xử lí kết quả và sau đó giải thích dựa trên thuyết động học phân tử về chất khí sau đó phát biểu định luật rồi vận dụng. Việc dạy học như vậy khó tạo hứng thú cho học sinh, học sinh không được nhìn và làm trực tiếp thí nghiệm nên khó tạo niềm tin cho người học.
2.3. Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề:
Để giải quyết vấn đề thiếu thiết bị thí nghiệm dạy bài “Định luật Sác-lơ” tôi có thiết kế hai thí nghiệm sau:
a. Thí nghiệm 1: Thí nghiệm định tính về mối liên hệ giữa áp suất và nhiệt độ khi thể tích không đổi
- Mục đích thí nghiệm: Tìm hiểu áp suất khi tăng nhiệt độ của một lượng khí xác định trong quá trình đẳng tích (thể tích không đổi).
- Dụng cụ thí nghiệm:
+ 01 cái chai thủy tinh rỗng, sạch.
+ 01 Nút chai.
+ Nước nóng (sôi). 
+ 01 bình (Ca) đựng nước.
( Có hình ảnh thiết bị thí nghiệm kèm theo)
- Lắp đặt thí nghiệm: 
+ Đậy nút chai (ấn xuống vừa phải) để có một lượng khí xác định ở trong chai (bình chứa). Nút chai không quá chật để có thể bật ra khỏi bình.
+ Đổ nước nóng ra bình đựng nước (Ca).
- Tiến hành thí nghiệm: 
+ Cầm cổ chai, đưa phần cuối chai vào bình nước nóng (cho nước nóng ngập càng sâu thì kết quả thí nghiệm diễn ra càng nhanh) và giữ yên cho nhiệt độ khí trong chai tăng lên trong khoảng thời gian 10 -15 giây. Quan sát nút chai 
(Có hình ảnh kết quả thí nghiệm kèm theo)
- Kết quả thí nghiệm: nút chai bị bật (văng ) mạnh ra xa chứng tỏ khi nhiệt độ khí trong bình tăng thì áp suất tăng, đẩy nút văng ra khỏi bình (có Video quay thí nghiệm kèm theo)
b. Thí nghiệm 2: Thí nghiệm đo áp suất chất khí khi nhiệt độ thay đổi
- Mục đích thí nghiệm: Đo sự thay đổi của áp suất chất khí khi nhiệt độ khí thay đổi.
- Dụng cụ thí nghiệm: 
+ 01 cái chai thủy tinh rỗng, sạch 
+ 01 Nút chai.
+ 01 bình (Ca) đựng nước.
+ 01 áp kế.
+ 30cm ống dây nhỏ, mềm (ống dây chuyền của bệnh nhân là tốt nhất vì kích thước vừa với đầu của ống áp kế).
+ 01 lọ keo dán 502.
+ 01 bộ giá đỡ thí nghiệm.
+ Nước nóng (sôi)
( Có hình ảnh thiết bị thí nghiệm kèm theo)
- Lắp đặt thí nghiệm: 
+ Khoét một lỗ nhỏ chính giữa nút chai vừa đủ để luồn ống dây qua sau đó lấy keo 502 đổ lên khe hở giữa ống dây với nút chai cho kín lại.
+ Đầu còn lại của ống dây nối với áp kế, dùng keo 502 dán phía ngoài để ống dây kín và không bị tuột ra trong quá trình làm thí nghiệm và di chuyển.
+ Đậy nút chai lên chai (đậy chặt để lượng khí trong chai không đổi và nút không bị văng ra khi tiến hành thí nghiệm) khi đó ta có một lượng khí hoàn toàn xác định trong chai được nối với áp kế thông qua ống dây mềm.
+ Gắn áp kế lên giá đỡ (hình bên).
(Có hình ảnh thiết bị thí nghiệm được lắp đặt hoàn chỉnh kèm theo)
- Tiến hành thí nghiệm: 
+ Đổ nước nóng ra bình (ca)
+ Cầm phần cổ chai đưa phần dưới của chai vào bình nước nóng cho nhiệt độ khí trong chai tăng lên và quan sát kim (số chỉ) của áp kế.
- Kết quả thí nghiệm: kim áp kế chỉ số chỉ ngày càng tăng khi nhiệt độ khí trong chai tăng. (có Video quay thí nghiệm kèm theo)
( Có hình ảnh kết quả thí nghiệm kèm theo)
* Lưu ý:
- Muốn đo cả nhiệt độ và áp suất thì đổ pha nước sôi với nước thường (theo nhiều tỉ lệ) sau đó cho đồng thời cả chai và nhiệt kế vào Ca nước, đọc số chỉ áp kế khi ổn định và đọc số chỉ của nhiệt kế (sai số phép đo hơi lớn nhưng vẫn có thể sử dụng được cho quá trình dạy học, kết quả của thí nghiệm này được trình bày ở phần sau ).
	- Nếu làm thí nghiệm nhiều lần nên sử dụng thêm nước ở nhiệt độ thường để sau mỗi lần tiến hành thí nghiệm ngâm và súc bình bằng nước ở nhiệt độ thường cho khí trong bình nhanh lấy lại nhiệt độ ban đầu để tiến hành lần thí nghiệm tiếp theo.
2.4. Hiệu quả của sang kiến kinh nghiệm:
Đề tài trên đã được tôi sử dụng giảng dạy ở lớp 10B, 10G năm học 2018 - 2019 tại trường THPT Mai Anh Tuấn. 
Kết quả: 
- Bảng kết quả thí nghiệm đo áp suất thay đổi theo nhiệt độ
Lần đo
Nhiệt độ 
Áp suất (.105Pa)
(.105)
(0C)
(K)
1
25
298
1,01
0,00339
2
52
325
1,07
0,00329
3
80
353
1,23
0,00348
4
100
373
1,25
0,00351
- Học sinh hào hứng, hợp tác, hiểu bài, giải thích tốt hiện tượng và rất tích cực trong quá trình học tập. 
So với tiết dạy học của các năm trước đây (không được sử dụng thiết bị thí nghiệm thực mà chỉ hướng dẫn học sinh nghiên cứu thí nghiệm SGK sau đó xử lí kết quả thí nghiệm có trong SGK và đưa ra định luật) thì số lượng học sinh hiểu bài, nắm được nội dung trọng tâm của bài, hào hứng với môn học tăng lên rất lớn (khoảng 90%) . Theo tiết dạy học cũ thì chỉ có khoảng 50% số lựợng học sinh đáp ứng được các yêu cầu này.
- Bộ thí nghiệm trên của tôi đã được các đồng nghiệp trong trường sử dụng để dạy học bài này ở các lớp khác và đạt kết quả cao. 
3. KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ:
3.1. Kết luận:
Bộ thí nghiệm này hoàn toàn phù hợp dạy chương Chất khí (Vật lý 10) cho cả chương trình chuẩn và chương trình nâng cao trong chương trình giáo dục phổ thông hiện hành.
Để đáp ứng được yêu cầu đổi mới của ngành giáo dục theo yêu cầu chung của sự phát triển, người giáo viên phải không ngừng tìm tòi, học tập, sáng tạo trong quá trình giảng dạy và giáo dục. Trong quá trình thiết kế một bài học, chuẩn bị các phương tiện dạy học đòi hỏi người giáo viên phải đầu tư, chịu khó tìm tòi, suy nghĩ để có được những phương án tối ưu nhất.
Thiết bị thí nghiệm là yếu tố không thể thiếu trong dạy học vật lý nhưng hiện nay do điều kiện trang thiết bị còn thiếu thốn, thường xuyên hư hỏng nên sự vận dụng, sáng tạo của người giáo viên là hết sức cần thiết để có được một giờ dạy học đạt hiệu quả cao. 
3.2. Kiến nghị: 
	Cơ sở vật chất còn thiếu thốn, trang thiết bị dạy học còn chưa đáp ứng được mục tiêu đổi mới giáo dục nên ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng giờ dạy của người giáo viên do vậy tôi xin phép được đề xuất một số giải pháp sau: 
- Hàng năm, các nhà trường cần rà soát cẩn thận, đầu tư một khoản kinh phí đủ lớn để mua bổ sung các thiết bị thí nghiệm phục vụ dạy học (hàng năm vẫn bổ sung nhưng số lượng còn ít, nhiều thiết bị dạy học chất lượng chưa cao, nhanh hỏng).
- Trong quá trình thanh tra, kiểm tra của Sở giáo dục nên có thêm nội dung kiểm tra các thiết bị thí nghiệm để điều chỉnh, nhắc nhở và bổ sung kịp thời.
- Một số thiết bị dạy học cũ, hỏng vẫn có thể sửa chữa, lắp đặt thành bộ mới và có thể chế tạo thành các thí nghiệm khác sử dụng hiệu quả cao trong quá trình dạy học, điều này đỏi hỏi người giáo viên phải chịu khó suy nghĩ, tâm huyết với sự nghiệp trồng người.
XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ
Thanh Hóa, ngày 26 tháng 05 năm 2019
 Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác.
GIÁO VIÊN
Mai Văn Tâm
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[1] Sách giáo khoa vật lý 8 - Bùi Gia Thịnh (chủ biên), NXB Giáo Dục 2011.
[2] Sách giáo khoa vật lý 10 (Chuẩn) - Lương Duyên Bình (chủ biên), NXB Giáo Dục, 2006. 
PHỤ LỤC
Đĩa hình ghi các Video:
1. Video thí nghiệm định tính về sự phụ thuộc của áp suất vào nhiệt độ.
2. Video thí nghiệm đo áp suất chất khí khi nhiệt độ thay đổi.
DANH MỤC
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM NGÀNH GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN, TỈNH VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN
Họ và tên tác giả: Mai Văn Tâm
Chức vụ và đơn vị công tác: Giáo viên trường THPT Mai Anh Tuấn - Nga Sơn
TT
Tên đề tài SKKN
Cấp đánh giá xếp loại
(Ngành GD cấp huyện/tỉnh; Tỉnh...)
Kết quả đánh giá xếp loại
(A, B, hoặc C)
Năm học đánh giá xếp loại
Tích hợp bảo vệ môi trường trong tiết Bài tập các nguyên lí nhiệt động lực học (Vật lí 10-CB)
tỉnh
C
2011-2012
----------------------------------------------------