Giáo án Chuyên đề học tập Vật lí 10 sách Kết nối tri thức với cuộc sống Kế hoạch bài dạy Chuyên đề Vật lí 10 (Cả năm)

STT

TIÊU CHÍ

NHÓM 1

NHÓM 2

NHÓM 3

NHÓM 4

1

Phân công nhiệm vụ rõ ràng

2

Chấp nhận nhiệm vụ được phân công

3

Giữ trật tự kỷ luật, không đùa giỡn

4

Đưa ra được phương án thí nghiệm

5

Thực hiện được thí nghiệm

6

Trình bày tự tin, trôi chảy

7

Các thành viên tham gia hỗ trợ khi có câu hỏi cho nhóm

8

Nội dung trình bày chính xác, đúng chủ đề

Phiếu học tập số 1

NHÓM SỐ: 1 – LỚP:….

Thành viên của nhóm:

I. Sự ra đời và những thành tựu ban đầu của vật lý thực nghiệm.

1. Sự ra đời của vật lý thực nghiệm

– Nhiệm vụ 1: Thảo luận và trả lời các câu hỏi sau.

Câu 1: Hãy trình bày sự ra đời của vật lý thực nghiệm:

a. Các nhà triết học tự nhiên Hy Lạp cổ đại sử dụng những phương pháp nghiên cứu nào để nghiên cứu thế giới tự nhiên?

b. Nhà Bác học nào là người đầu tiên xây dựng hệ thống tri thức mới?

c. Nhà Bác học nào là người đặt nền móng cho phương pháp thực nghiệm?

Câu 2: Aristotle quan niệm các vật nặng rơi nhanh hơn các vật nhẹ, nhưng Galilei không tin như thế, ông đã làm thí nghiệm tại tháp nghiêng Pisa (Pi – da) và đưa ra kết luận: Không có sức cản của không khí (hoặc sức cản rất nhỏ so với trọng lượng của vật) thì các vật rơi như nhau (Hình 1.1). Hãy chỉ ra sự khác nhau trong nghiên cứu của Aristotle và Galilei.

+ Làm thí nghiệm để chứng minh quan điểm vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ của Aristotle là không chính xác?

Câu 3: Phương pháp thực nghiệm có vai trò như thế nào đối với quá trình phát triển của vật lý học và các cuộc cách mạng công nghiệp?

– Nhiệm vụ 2: Chuẩn bị nội dung và hoàn thành bài thuyết trình dựa vào các gợi ý sau:

+ Tìm hiểu và trình bày sự ra đời của Vật lý thực nghiệm.

+ Các nhà triết học tự nhiên Hy Lạp cổ đại sử dụng những phương pháp nghiên cứu nào để nghiên cứu thế giới tự nhiên

+ Làm thí nghiệm để chứng minh quan điểm vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ của Aristotle là không chính xác.

+ Tìm hiểu và trình bày vai trò của phương pháp thực nghiệm đối với quá trình phát triển của vật lý học và các cuộc cách mạng công nghiệp.

STT

HỌ VÀ TÊN

1

2

Bước thực hiện

Nội dung các bước

Bước 1

– Giáo viên chuyển giao nhiệm vụ

+ Chia lớp thành 4 nhóm.

+ Yêu cầu mỗi nhóm nghiên cứu và viết bài thuyết trình theo gợi ý trong các phiếu học tập đã chuẩn bị.

* Nhóm 1: Sự ra đời của vật lý thực nghiệm.

* Nhóm 2: Một số thành tựu ban đầu của vật lý thực nghiệm.

* Nhóm 3: Vai trò của cơ học Newton đối với sự phát triển của vật lý học và một số nhánh chính của vật lý cổ điển.

* Nhóm 4: Sự ra đời của vật lý hiện đại.

– Hướng dẫn HS khung thời gian thực hiện nhiệm vụ:

+ Chia nhóm và đặt câu hỏi về nhiệm vụ (nếu có).

+ Nghiên cứu tài liệu, thảo luận theo nhóm, chuẩn bị cho bài thuyết trình và trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập số 1.

+ Trình bày phần trả lời các câu hỏi thảo luận của từng nhóm.

+ Nghiên cứu và chuẩn bị tại nhà, GV cung cấp zalo, FB..giúp HS liên lạc khi cần thiết.

+ Thuyết trình nhiệm vụ được giao.

Bước 2

– HS chia nhóm và phân chia nhiệm vụ cho các thành viên.

– HS nghiên cứu tài liệu, chuẩn bị bài thuyết trình và trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập số 1.

Bước 3

– Từng nhóm HS trình bày phần trả lời các câu hỏi thảo luận, các HS khác theo dõi và đặt câu hỏi nếu có.

+ GV theo dõi, hỗ trợ, nhận xét, ghi điểm vào bảng kiểm và chốt câu trả lời cho HS.

Nhóm 1:

Câu 1: Sự ra đời của vật lý thực nghiệm:

a. Các nhà triết học tự nhiên Hy Lạp cổ đại dựa vào những quan sát, cảm nhận bằng mắt, từ nhứng dữ kiện đơn lẻ kết hợp với lý luận tư duy để lập ra phương pháp suy luận và phương pháp quy nạp để nghiên cứu thế giới tự nhiên.

b. Aristotle (384-322 trước công nguyên) là người đầu tiên xây dựng hệ thống tri thức mới không chỉ dựa vào tư duy mà còn dựa vào các thí nghiệm, lập ra các quy tắc suy luận, các phương pháp nghiên cứu.

c. Nhà Bác học Galileo Galilei (1564-1642) nghiên cứu tìm cách thực hiện thí nghiệm để chứng minh vấn đề. Newton (1642-1727) đã tìm ra phương pháp thực nghiệm.

Câu 2: Aristotle quan niệm các vật nặng rơi nhanh hơn các vật nhẹ, nhưng Galilei không tin như thế, ông đã làm thí nghiệm tại tháp nghiêng Pisa (Pi – da) và đưa ra kết luận: Không có sức cản của không khí (hoặc sức cản rất nhỏ so với trọng lượng của vật) thì các vật rơi như nhau (Hình 1.1). Sự khác nhau trong nghiên cứu của Aristotle và Galilei.

+ Thí nghiệm chứng minh quan điểm vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ của Aristotle là không đúng: cho 1 viên bi (hoặc viên sỏi) và 1 tờ giấy vo tròn rơi cùng lúc từ cùng một độ cao xuống đất. Ta thấy hai vật này chạm đất gần như cùng một lúc.

Câu 3: Phương pháp thực nghiệm ra đời đã giải quyết những vấn đề thực tiễn mà Aristotle không giải quyết được. Kể từ khi phương pháp thực nghiệm ra đời, các nhà vật lí đi tìm chân lí khoa học không phải bằng những cuộc tranh luận triền miên mà bằng cách tiến hành các thí nghiệm, phát triển các công thức định lượng có thể kiểm tra bằng thực nghiệm. Từ đó, thúc đẩy quá trình phát triển của Vật lí học và các cuộc cách mạng công nghiệp.

Nhóm 2

Câu 1: Một số thành tựu ban đầu của vật lý thực nghiệm:

Câu 2: Vai trò của vật lý thực nghiệm trong việc phát minh ra máy hơi nước:

Vật lí thực nghiệm tạo ra bước tiến đáng kể về Nhiệt học, các nghiên cứu về dãn nở vì nhiệt là cơ sở để sáng chế ra máy hơi nước, hình thành nhiệt động lực học và mở đầu cho cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất.

Câu 3: Việc sáng chế ra máy phát điện và động cơ điện có tác động đến sản xuất:

– Máy phát điện và động cơ điện dùng để chuyển đổi ngược điện năng sang cơ năng.

– Máy phát điện tạo ra được một dòng điện hiệu quả hơn pin điện hóa.

– Việc dùng động cơ điện thuận tiện cho truyền tải điện năng đi xa và đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Các thiết bị điện thay thế cho thiết bị sử dụng động cơ hơi nước đã giảm thiểu rất nhiều những nguy hiểm từ các thiết bị cũ trong nhà ở, nhà máy và tạo ra các dây chuyền sản xuất.

Nhóm 3:

Câu 1: Vai trò của cơ học Newton trong sự phát triển của vật lý.

⇒ Mặc dù vào thế kỉ XX, sự ra đời của cơ học lượng tử và thuyết tương đối đã dần thay thế các định luật về chuyển động của Newton. Tuy nhiên, cơ học Newton vẫn giải thích chính xác chuyển động của vật thể trong thế giới tự nhiên ở một phạm vi nhất định, ngoại trừ các vật thể rất nhỏ như electron hoặc các vật thể chuyển động với tốc độ tương đương tốc độ ánh sáng trong chân không. Do đó, cơ học Newton chính là một bước đột phá trong lịch sử Vật lí, không chỉ đặt nền móng cho cơ cổ điển nghiên cứu các chuyển động xung quanh chúng ta mà còn giúp các nhà vật lý mở rộng các nghiên cứu về thủy động lực học, điện học, từ học..

Câu 2: Sơ đồ tư duy hệ thống hóa các nhánh của vật lý học cổ điển

Câu 3: Một số nghiên cứu của các nhánh nghiên cứu của cơ học cổ điển.

Cơ học cổ điển có thể chia thành cơ học vật rắn và cơ học chất lưu.

Câu 4: Âm học được coi là một nhánh của cơ học vì âm thanh được phát ra là do vật dao động, âm thanh truyền đi mọi nơi trong môi trường là do chuyển động của các hạt hay phân tử trong các môi trường rắn, lỏng, khí lan truyền gây ra sóng âm.

Câu 5: Vai trò của các nhánh chính của vật lí cổ điển với sự phát triển khoa học công nghệ là vật lí cổ điển đóng góp vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu, khám phá, chế tạo nên các đồ dùng, thiết bị, phương tiện hiện đại, đóng góp vào sự phát triển khoa học công nghệ.

– Cơ học vật rắn, cơ học đất và cơ học kết cấu… là lí thuyết nền tảng cho các kĩ sư thiết kế công trình xây dựng. Bộ môn vật lí kiến trúc bao gồm lí thuyết về âm học, ánh sáng, nhiệt… giúp thiết kế công trình một cách tối ưu, chống tiếng ồn, nâng cao khả năng cách nhiệt và bố trí đèn chiếu sáng hiệu quả.

– Ngành khí động lực học giúp các kĩ sư hàng không thiết kế máy bay tốt hơn cũng như thực hiện các mô phỏng trước khi cho sản xuất hàng loạt.

– Ngành nhiệt động lực học giúp chế tạo ra các động cơ nhiệt, …

– Ngành điện từ học giúp chế tạo ra máy phát điện, …

Nhóm 4:

Câu 1: Một số phát hiện quan trọng tạo nên sự khủng hoảng vật lý cuối thế kỉ XIX.

– Vật lý cổ điển nói chung nghiên cứu vật chất và chuyển động ở phạm vi mà con người có thể tiếp cận và quan sát hàng ngày và không chấp nhận tính thống kê của các hiện tượng nhiệt. Vật lý Newton không thể giải thích được rất nhiều hiện tượng tự nhiên từ cấp độ vi mô đến vĩ mô.

– Vào cuối thế kỉ XIX – đầu thế kỉ XX, trong khoa học tự nhiên bắt đầu diễn ra một cuộc cách mạng thật sự: Người ta tìm ra các tia Rơnghen (1895), hiện tượng phóng xạ (1896), hạt nhân (1897), mà trong quá trình nghiên cứu các đặc tính của điện tử, người ta phát hiện khối lượng của nó có thể biến đổi tuỳ theo tốc độ.. Việc phát hiện ra điện tử đã làm đảo lộn quan điểm thống trị một thời gian dài khi cho rằng nguyên tử là cái nhỏ nhất không thể phân chia được.

– Người ta vẫn cho rằng khái niệm điện, từ, ánh sáng là tồn tại độc lập. Khi áp dụng để nghiên cứu bức xạ nhiệt của các vật đen thì lí thuyết đó không giải thích được các kết quả thực nghiệm. Maxwell đã chứng minh rằng trường điện từ có thể truyền đi trong không gian dưới dạng sóng với tốc độ không đổi là 300 000 km/s và đưa ra giả thuyết rằng ánh sáng là sóng điện từ.

– Năm 1879, Stefan (Stê – phan, 1835 – 1893) đã tiến hành thí nghiệm nghiên cứu bức xạ nhiệt của các vật và xác định cường độ bức xạ của một vật đen tuyệt đối bằng vô cùng. Đây là điều vô lí mà lí thuyết của Maxwell đã không giải thích được, người ta còn gọi đây là “sự khủng khoảng ở vùng tử ngoại” hay “tai biến cực tím”.

Câu 2: Sự ra đời của vật lý hiện đại:

– Đầu thế kỉ XX, phát minh quan trọng là lý thuyết lượng tử năng lượng và thuyết tương đối đã tạo ra bước ngoặt trong nghiên cứu vật lí và mở đầu cho vật lí học hiện đại nghiên cứu cấu trúc vi mô của vật chất.

– Năm 1900, Planck phát minh ra thuyết lượng tử năng lượng, giải thích được kết quả thực nghiệm vật đen tuyệt đối.

– Năm 1905, Einstein phát minh ra thuyết tương đối hẹp, mô tả không gian-thời gian theo cách mới và tìm ra hệ thức biến đổi năng lượng – khối lượng E = mc². Hệ thức này mở đường cho nghiên cứu năng lượng nguyên tử – hạt nhân.

– Năm 1916, Einstein đưa ra thuyết tương đối rộng, quan điểm trường hấp dẫn được đặc trưng bởi độ cong không – thời gian phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng.

Câu 3:

– Tầm quan trọng của thuyết tương đối:

Thuyết tương đối làm nên cuộc cách mạng về sự hiểu biết không gian và thời gian cũng như những hiện tượng liên quan mà vượt xa khỏi những ý tưởng và quan sát trực giác. Những hiện tượng này đã được miêu tả bằng những phương trình toán học chính xác và xác nhận đúng đắn bằng thực nghiệm.

– Ứng dụng của thuyết tương đối trong khoa học và đời sống

Câu 4: Sơ đồ tư duy mô tả các nhánh nghiên cứu của vật lý hiện đại: