Mở đầu

1. Lý do chọn đề tài.
Trước đòi hỏi, yêu cầu của xã hội trong việc đào tạo con người trong
thời đại bùng nổ khoa học, kĩ thuật Đảng ta đã đề ra chủ trương cho công cuộc
đổi mới sự nghiệp giáo dục và đào tạo. Nghị quyết kì họp thứ IV của BCHTW
VII đã chỉ rõ: Phải xác định lại mục tiêu, thiết kế lại chương trình, kế
hoạch, nội dung, phương pháp giáo dục và đào tạo để tạo ra cho xã hội
những con người lao động tự chủ, năng động, sáng tạo và có năng lực giải
quyết những vấn đề trong cuộc sống hàng ngày Nghị quyết còn chỉ rõ
phải Đổi mới phương pháp dạy học ở các cấp học, bậc học, kết hợp tốt học
với hành, học tập với lao động sản xuất, thực nghiệm và nghiên cứu khoa
học, gắn nhà trường với xã hội, áp dụng những phương pháp giáo dục hiện
đại, bồi dưỡng cho học sinh năng lực tư duy vật lý, năng lực giải quyết vấn
đề.
Bộ môn vật lý ở trường phổ thông, với phương pháp đặc trưng là
phương pháp thực nghiệm, đã xác định chiến lược dạy học mới sao cho học
sinh phải được tiếp cận với phương pháp nhận thức này thông qua quá trình
chiếm lĩnh tri thức. Vì vậy, việc sử dụng các thiết bị thí nghiệm phù hợp với
các kiến thức vật lý là rất quan trọng.
Trong chương trình vật lý phổ thông, phần kiến thức về chất lỏng có nhiều
điều kiện để thực hiện theo hướng dạy học như trên. Tuy nhiên, thực tế nó còn
chưa được quan tâm đúng mức.
Chính vì những lý do trên tôi lựa chọn vấn đề: Cải tiến và sử dụng
một số thí nghiệm để dạy học về hiện tượng căng mặt ngoài của chất lỏng
theo hướng phát triển tính tích cực, tự lực của học sinh(Vật lý 10 bộ nâng
cao) làm đề tài nghiên cứu của luận văn .


2. Mục đích nghiên cứu.
Lựa chọn, cải tiến một số thí nghiệm về Hiện tượng căng mặt ngoài

1. Các đặc điểm của thí nghiệm vật lý.
Thí nghiệm vật lý là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người
vào các đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích các điều
kiện mà trong đó diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể
thu nhận thức mới.
Các điều kiện của thí nghiệm phải được lựa chọn và thiết lập có chủ
định sao cho thông qua thí nghiệm có thể trả lời được câu hỏi đặt ra, có thể
kiểm tra được giả thuyết hoặc hệ quả của giả thuyết. Mỗi thí nghiệm có ba
yếu tố cấu thành : đối tượng nghiên cứu, phương tiện quan sát, đo đạc.
Các điều kiện của thí nghiệm có thể làm biến đổi được để ta có thể
nghiên cứu sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, trong khi các đại lượng khác được
giữ không đổi.
Các điều kiện thí nghiệm phải được khống chế, kiểm soát đúng như dự
định, nhờ sử dụng các thiết bị thí nghiệm có độ chính xác cao ở mức cần thiết,
nhờ sự phân tích thường xuyên các yếu tố của đối tượng cần nghiên cứu, làm
giảm tối đa ảnh hưởng của các nhiễu.
Đặc điểm quan trọng nhất của thí nghiệm là tính có thể quan sát được
các biến đổi của các đại lượng nào đó do có sự biến đổi của các đại lượng
khác.
Có thể lặp lại được thí nghiệm, nghĩa là : với các thiết bị thí nghiệm,
điều kiện thí nghiệm như nhau khi bố trí lại thí nghiệm thì hiện tượng, quá
trình vật lý diễn ra trong thí nghiệm phải giống như lần trước đó.


2. Chức năng của thí nghiệm vật lý trong dạy học.
2.1. Theo quan điểm của lý luận nhận thức.
Thí nghiệm là phương tiện của việc thu nhận tri thức ( nguồn trực tiếp
của tri thức ).
Thí nghiệm là phương tiện để kiểm tra tính đúng đắn của tri thức đã thu
được.

- Thí nghiệm nghiên cứu kháo sát.
- Thí nghiệm nghiên cứu minh họa.
3.1.3. Thí nghiệm củng cố.
Thí nghiệm trình bày các ứng dụng của các định luật vật lý hay những
biểu hiện của định luật trong cuộc sống. Thí nghiệm giúp học sinh đào sâu
kiến thức, rèn luyện kỹ năng, đồng thời kiểm tra đựơc mức độ nắm vững kiến
thức của học sinh.
3.2. Thí nghiệm thực tập.
Là thí nghiệm do học sinh tự làm lấy ở lớp, phòng thí nghiệm dưới sự
hướng dẫn của giáo viên, hoặc ở ngoài lớp hay ở nhà.
Các loại thí nghiệm thực tập :
3.2.1. Thí nghiệm trực diện.
Thí nghiệm mà tất cả học sinh trong lớp đều làm thí nghiệm trong các
điều kiện như nhau dưới sự hướng dẫn của giáo viên. Từ đó rút ra kết luận hay
minh hoạ lý thuyết vừa học. Thí nghiệm trực diện sử dụng khi học sinh chưa
có kiến thức sâu sắc và chắc chắn về tài liệu nghiên cứu và chưa có kinh
nghiệm trong việc tiến hành thí nghiệm có liên quan.
3.2.2. Thí nghiệm thực hành.
Thí nghiệm mà các nhóm học sinh cùng làm thí nghiệm trong những
khoảng thời gian về các đề tài khác nhau ( đôi khi cùng một đề tài ) với các


dụng cụ, phương pháp tiến hành khác nhau. Phối hợp kết quả các nhóm sẽ thu
được kết quả cuối cùng của đề tài nghiên cứu.
Thí nghiệm thực hành được tiến hành khi học sinh đã có khá đầy đủ
kiến thức về đề tài nghiên cứu và có kỹ năng thực nghiệm.
3.2.3. Thí nghiệm và quan sát vật lý ở nhà.
Là loại bài tập mà giáo viên giao cho học sinh hoặc các nhóm học sinh
thí nghiệm ở nhà, giúp học sinh nâng cao tính tự lực, tự giác và hứng thú học
tập của học sinh; cá thể hoá quá trình học tập của học sinh.Nó còn giúp học

Hình 1


Theo hướng đổi mới hoạt động dạy học để đáp ứng yêu cầu của xã hội
các nhà lý luận dạy học xác định :
Học là hoạt động nhận thức mang tính tích cực, tự lực bao gồm các
hành động của chủ thể thích ứng với tình huống; qua đó, chủ thể chiếm
lĩnh kinh nghiệm xã hội - lịch sử biến thành năng lực thể chất và tinh
thần của cá nhân, hình thành và phát triển nhân cách cá nhân. Kiến thức
là kết quả của sự thích ứng của học sinh thể hiện ở nhưng đáp ứng mới,
chúng là bằng chứng của sự học.
Dạy học là dạy hành động ( chiếm lĩnh và vận dụng kiến thức mới ) . Do
đó, trong dạy học, giáo viên cần tổ chức các tình huống học tập, định
hướng hành động thích ứng của học sinh để qua đó học sinh chiếm lĩnh
được kiến thức, đồng thời phát triển trí tuệ và nhân cách toàn diện học
sinh.

Liên hệ ngược
Định hướng
Học sinh

Giáo viên

Liên hệ ngược

Cung cấp tư liệu
tạo tình huống

Tổ chức


trọng. Giáo viên cần thiết kế mỗi bài học thành một chuỗi tình huống có vấn
đề liên tiếp được sắp xếp theo một trình tự hợp lý của sự phát triển vấn đề cần
nghiên cứu. Từ đó, đưa học sinh từ chỗ chưa biết đến chỗ biết, từ biết không
đầy đủ đến đầy đủ và nâng cao dần năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.
Tổ chức một tình huống học tập có các công việc như sau :
Thứ nhất, giáo viên cần nhận định, phân tích các câu hỏi đặt ra, các khó khăn
trở lực học sinh phải vượt qua mà có dụng ý tìm cách cho học sinh giải quyết
một vấn đề tương đương với việc chiếm lĩnh kiến thức cần truyền đạt.Việc này
dựa trên những thông tin đã được làm trong các nghiên về kiến thức khoa học


cần dạy, những yêu cầu của việc nắm nội dung kiến thức, về trình độ hiện có
của học sinh, các quan điểm khả dĩ về kiến thức cần chiếm lĩnh của học sinh.
Do đó, đảm bảo được sự ăn khớp giữa sự chỉ đạo học tập của giáo viên và các
hành động học tập của học sinh.
Thứ hai, giáo viên soạn thảo được nhiệm vụ học tập có chứa vấn đề học
tập giao cho học sinh. Tuy nhiên, khi giao nhiệm vụ cần phải cho học sinh
thấy rõnhững điều kiện cần thiết của việc thực hiện nhiệm vụ; sao cho , học
sinh sẵn sàng đảm nhận nhiệm vụ đó và tin tưởng vào khả năng thực hiện của
mình.
Tóm lại :
Việc tổ chức của giáo viên tạo ra được sự kết nối giữa người học và tình
huống học tập. Vì như vậy học sinh đã chuẩn bị được những điều kiện cần
thiết, được lôi cuốn vào hành động tích cực dẫn đến việc học sinh bằng các
hoạt động tích cực, tự lực vươn lên giải quyết vấn đề.
3. Việc định hướng hành động học tập của học sinh.
Tiếp sau việc tổ chức tình huống học tập thì việc định hướng hành động
chiếm lĩnh kiến thức của học sinh là một yếu tố quyết định đến hiệu quả của
quá trình dạy học.
Tương ứng với các mục tiêu rèn luyện khác nhau trong việc thực hiện

Nếu học sinh không đáp ứng được thì giáo viên phát triển sự định
hướng ban đầu để thu hẹp phạm vi, mức độ phải tìm tòi giải quyết vấn đề, đảm
bảo vừa sức học sinh.
Nếu học sinh vẫn không đáp ứng được thì sự hướng dẫn của giáo viên
chuyển dần sang kiểu định hướng tái tạo; tùy vào từng vấn đề và đối tượng
học sinh trứơc hết giáo viên sử dụng kiểu định hướng Angôrit ( hướng dẫn
trình tự các hành động, thao tác hợp lý ), để theo đó học sinh giải quyết được
vấn đề đặt ra.


Cuối cùng nếu học sinh vẫn không đáp ứng được thì giáo viên mới thực
hiện kiểu định hướng tái tạo, sự hướng dẫn tái tạo đối với mỗi hành động, thao
tác cụ thể riêng biệt của trình tự hành động.
Nhờ sự chương trình hoá các vấn đề học tập được thu hẹp dần mà
học sinh vẫn nắm được đường lối khái quát của việc giải quyết vấn đề học tập,
đồng thời vẫn đảm bảo sự cố gắng cao nhất của học sinh.


Kết luận chương 1
Trong phạm vi chương 1 đã trình bày các vấn đề có liên quan đến sử
dụng thí nghiệm trong dạy học vật lý và việc tổ chức, định hướng hành động
học tập của học sinh.
Vật lý là một khoa học thực nghiệm; Tuỳ theo từng quan điểm mà thí
nghiệm có những vai trò cụ thể khác nhau:
Theo quan điểm của lý luận nhận thức thì thí nghiệm là phương tiện của
việc thu nhận kiến thức, vận dụng tri thức vào thực tiễn.
Theo quan điểm của lý luận dạy học thì thí nghiệm có thể sử dụng ở tất
cả các giai đoạn khác nhau của quá trình dạy học, góp phần phát triển toàn
diện nhân cách học sinh, đơn giản hoá và trực quan hoá kiến thức cần trình
bày.

thẳng ta xét.
- Chiều : sao cho có tác dụng thu nhỏ diện tích mặt ngoài.
- Độ lớn : tỉ lệ thuận với chiều dài đoạn thẳng mà ta xét F = .L.
Dươí tác dụng của lực căng mặt ngoài, mặt ngoài khối lỏng luôn xu
hướng co về diện tích nhỏ nhất có thể có.
Có thể giải thích hiện tượng căng mặt ngoài và sự xuất hiện của lực
căng mặt ngoài theo các phương pháp sau:
- Phương pháp cấu trúc.
- Phương pháp năng lượng.
- Phương pháp nhiệt động lực học Gipxơ.
Các phương pháp này đều khó hiểu với học sinh, không phù hợp với
trình độ học sinh nên không được trình bày trong chương trrình.Hiện tượng
căng mặt ngoài được khảo sát một cách vĩ mô theo quan điểm hiện tượng.


Một đặc điểm quan trọng của chất lỏng là sự phụ thuộc của suất căng
mặt ngoài vào nhiệt độ. Thực nghiệm chứng tỏ rằng suất căng mặt ngoài giảm
khi nhiệt độ tăng.
Cụ thể, khi nhiệt độ tăng thì suất căng mặt ngoài giảm theo quy luật
hàm lôgarit.
2.Các thí nghiệm có thể sử dụng trong quá trình dạy học về Hiện tượng
căng mặt ngoài.
Từ việc xác định mức độ nội dung và lôgic trình bày kiến thức về hiện
tượng căng mặt ngoài của chât lỏng, ta có thể sử dụng các thí nghiệm sau:
2.1.Thí nghiệm định tính về hiện tượng căng mặt ngoài.
2.1.1.Thí nghiệm về sự nổi của các vật có khối lượng riêng lớn.
2.1.2 Thí nghiệm về màng xà phòng có thanh trượt và sợi chỉ dịch chuyển.
2.1.3. Thí nghiệm về màng xà phòng chuyển động trong phễu thuỷ tinh.
2.2. Các thí nghiệm định lượng về hiện tượng căng mặt ngoài.
2.2.1. Thí nghiệm về màng xà phòng có thanh trượt.

- Bước 2:Dùng tay hoặc kẹp đặt nhẹ các vật lên mặt nước.
c.Chú ý.
- Kiểm tra độ thẳng các đoạn dây, độ phẳng của các vòng dây.
- Khi đưa xuống mặt nước thao tác phải chậm, sao cho các vòng, các
đoạn phải song song với mặt nước.
Các hình ảnh thí nghiệm:

Hình 3


2.1.2 Thí nghiệm về màng xà phòng có thanh trượt và sợi chỉ dịch chuyển.
2.1.2.1. Thí nghiệm với màng xà phòng có
thanh trượt.
a. Dụng cụ.
- Dung dịch xà phòng đựng trong đĩa.

.

- Dây nối.
- Khung dây đồng = 1,5mm
kích thứơc 4x6cm, thanh trượt AB
( = 0,4mm). Khung uốn tạo khe
hẹp định hướng.
b.Thao tác tiến hành.

Hình 4

- Điều chỉnh nút buộc trên thanh AB, sao cho khi kéo căng dây chỉ thì
AB // CD.
- Đưa thanh AB về vị trí sao cho dây chỉ nối bị trùng.

a. Dụng cụ.

-

Dung dịch xà phòng và đĩa đựng dung dịch.
- Khung bằng đồng ( = 1mm ) uốn gập tạo
khe hẹp có kích thước với các thanh trượt
dài lần lượt là 3cm và 4cm.
- Các thanh trượt bằng đồng ( = 0,5mm )
đặt xem vào hai khe hẹp. Đoạn dây đồng nhỏ buộc
vào 2 đầu thanh dùng để kéo thanh trượt làm thay
đổi diện tích màng hoặc để treo các móc nặng.
b. Tiến hành thí nghiệm.

Hình5

- Bước 1: Dùng tay giữ dây đồng nhỏ để tạo với khung một khung kín.
Nhúng toàn bộ vào dung dịch xà phòng, nhấc nhẹ ra ta tạo được màng.


- Bước 2: Thả nhẹ tay quan sát sự co lại của màng. Sau đó ta lại tác
dụng kéo căng màng hoặc đặt khung thẳng đứng để treo các móc nặng để đo
lực.
Bảng 1: Kết quả thí nghiệm xác định lực căng mặt ngoài.
Lần

Khung

1


( thí nghiệm 2.1.2.1 ).
* So sánh thí nghiệm 2.2.1 với phương án thí nghiệm trong sách giáo
khoa 11 NXBGD 2003 và sách giáo khoa 10 NXBGD 2006 Bộ nâng cao.
Thí nghiệm này tuy có những khó khăn riêng, nhưng vẫn khắc phục
được và thí nghiệm này loại bỏ được rất nhiều các yếu tố khó khăng về thực
thi thí nghiệm.
- Phương án thí nghiệm SGK 11 NXBGD 1992
có những khó khăn chính sau:
A

- Khó diều chỉnh cho khung
nằm ngang.
Thao tác màng phức tạp.
- Chịu ảnh hưởng nhiều bởi sự
vênh của mặt khung

B


Vì vậy, thí nghiệm này chỉ mang tính

Hình 6

nguyên tắc.
- Phương án thí nghiệm SGK 10 NXBGD 2006 Bộ nâng cao, có
những khó khăn chính sau:
A

A


10

c. Chú ý.
- Số giọt chất lỏng không quá nhiều để coi các giọt là như nhau.
- ống phải có thành mỏng.
2.3. Thí nghiệm định tính về hệ số căng mặt ngoài.
2.3.1. Thí nghiệm về sự giạt ra của hai que diêm hoặc vỏ trấu khi nhúng
que có cồn vào khoảng giữa.
a. Dụng cụ.
- Chậu thuỷ tinh đáy phẳng, bề mặt rộng chứa nước.
- Đũa thuỷ tinh, một ít cồn ( thuốc đánh răng ), 2 que diêm, trấu hoặc
mạt cưa.
b. tiến hành thí nghiệm.
- Rắc trấu lên mặt nước.
- Nhúng đũa thuỷ tinh có dính cồn vào khoảng giữa vùng có trấu thì
chúng sẽ giạt ra.
- Đặt 2 que diêm ( hoặc 2 que đóm ngắn, mỏng ) song song nhau trên
mặt nước và nhúng đũa cồn vào khoảng giữa thì thấy chúng giạt ra xa nhau.
c. Chú ý.
- Có thể dùng thuốc đánh răng thay cho cồn.
- Có thể dùng ngay dụng cụ ở thí nghiệm về sự nổi của các vật có khối
lượng riêng lớn.
Các hình ảnh thí nghiệm:(Xem phụ lục 2)
2.3.2. Thí nghiệm về sự quay của các vật nổi trên mặt nước.
a. Dụng cụ.
- Chậu thuỷ tinh đáy phẳng, bề mặt rộng. Mảnh nhựa cứng (hoặc mảnh bìa
cứng). Kem đánh răng (hoặc xà phòng bánh).
b. Tiến hành thí nghiệm.



3.1. Phân tích các tình huống học tập.
Khi làm thí nghiệm về sự nổi của các vật có khối lượng riêng lớn, học
sinh sẽ thấy rất ngạc nhiên, họ thấy khi đặt nhẹ các vật thì nổi còn nếu thả
mạnh thì chìm. Những điều này trái với hiểu biết của học sinh về sự nổi.
Giáo viên có thể đưa học sinh vào những tình huống học tập sau:
Tình huống 1:
Giáo viên làm thí nghiệm về sự nổi của các vật có khối lượng riêng
lớn.ở thí nghiệm này giáo viên có thể thay cây kim bằng các đoạn dây đồng
ngắn, các vòng dây uốn dạng khác nhau.
Tại sao lại có hiện tượng nổi của các vật có khối lượng riêng lớn?
Trước vấn đề làm sao để giải thích được hiện tượng này, học sinh không
biết phải xuất phát từ đâu, dựa vào kiến thức nào để lý giải.Từ đây, xuất hiện
mâu thuẫnvà học sinh có mong muốn giải quyết vấn đề.
Trong tình huống này, học sinh phải vượt qua khó khăn rất lớn đó là
kiến thức cũ về sự nổi mâu thuẫn với vấn đề cần giải thích ở đây.Do vậy, cần
chia vấn để trên thành những vấn đề nhỏ hơn, tức là đặt học sinh vào các tình
huống thứ cấp tiếp theo.
Tình huống2:
Phần nào của chất lỏng liên quan đến sự nổi của cây kim, của các
đoạn dây đồng nhỏ, các vòng đồng nhỏ ( các vật có khối lượng riêng lớn )?
Vấn đề cần giải quyết ở học sinh là từ quan sát tìm ra phần nào của khối
chất lỏng liên quan đến hiện tượng nổi. Khó khăn ở đay là việc phải bằng
quan sát, lập luận học sinh phải thấy rằng hiện tượng đó liên quan đến mặt
ngoài khối chất lỏng. Sự định hướng của giáo viên lúc này là việc gợi ý cho
học sinh quan sát hiện tượng, điều khiển sự chú thảo luận của học sinhđể giúp
họ giải quyết vấn đề.


Tiếp theo, giáo viên tổ chức việc chỉ đạo việc tiến hành thí nghiệmvới
màng xà phòng có thanh trượt và học sinh khái quát được hiện tượng căng mặt

Tình huống 5:
Giáo viên tiếp tục đặt vấn đề suất căng mặt ngoài còn phụ thuộc vào
yếu tố nào khác ngoài bản chất của chất lỏng bằng việc đưa ra thí nghiệm
2.3.3 sự phụ thuộc vào T.
Giáo viên cho học sinh tiến hành thí nghiệm hơ lửa vào một mé của que
diêm (miếng nhựa nhỏ, mỏng, ngắn) nổi trên mặt nước.
Tương tự như tình huống 4 giáo viên định hướng cho học sinh thấy
phụ thuộc vào T.
Từ đó học sinh khái quát nên sự phụ thuộc của vào nhiệt độ.
3.2. Soạn thảo tiến trình dạy học cụ thể về hiện tượ ng căng mặt ngoài
của chất lỏng.
Phần này ở sách giáo khoa 10 NXBGD 2006 bộ nâng cao trình bày ở
mục 3 bài "Chất lỏng. Hiện tượng căng mặt ngoài của chất lỏng".
Sau khi đã trình bày mục 1 :"Cấu trúc chất lỏng " và mục 2:"Chuyển
động nhiệt ở chất lỏng", ta tiến hành tiếp tục trình bày sang mục 3 :"Hiện
tượng căng bề mặt của chất lỏng".
Tiến trình cụ thể được trình bày như sau :
Giáo viên đặt vấn đề : Chúng ta đã xét mục 1 và 2 và đã biết được cấu trúc
phân tử của chất lỏng khác với 2 trạng thái khí và trạng thái rắn nên nó có các
tính chất đặc biệt. Có rất nhiều hiện tượng liên quan đến bề mặt chất lỏng.
Một trong những hiện tượng có ý nghĩa và ứng dụng nhiều trong thực tế đó là
hiện tượng căng mặt ngoài. Chúng ta đi vào mục 3 :"Hiện tượng căng bề mặt
của chất lỏng" để làm rõ điều này (giáo viên ghi mục 3. Hiện tượng căng bề
mặt của chất lỏng).


Giáo viên đặt câu hỏi: - Nếu xét một vật được thả vào trong lòng chất lỏng
thì nó chịu những lực nào tác dụng? Khi nào thì vật đó nằm cân bằng trong
chât lỏng ?