ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TRẦN QUỐC ÂN

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP
CHƯƠNG "CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC" VẬT LÝ 10
NÂNG CAO NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

LUẬN VĂN THẠC SỸ SƯ PHẠM VẬT LÝ
Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý
Mã số: 60 14 01 11

HÀ NỘI - 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TRẦN QUỐC ÂN

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP
CHƯƠNG "CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC" VẬT LÝ 10
NÂNG CAO NHẰM BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

LUẬN VĂN THẠC SỸ SƯ PHẠM VẬT LÝ
Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý
Mã số: 60 14 01 11

Cán bộ hướng dẫn: GS.TS. Nguyễn Huy Sinh


ĐC

: Đối chứng

GD

: Giáo dục

GV

: Giáo viên HS
: Học sinh

HSG

: Học sinh giỏi

NĐLH : Nhiệt động lực học
THPT : Trung học phổ thông
TN

: Thực nghiệm

ii


MỤC LỤC
Lời cảm ơn ...................................................................................................... i
Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt ........................................................... ii
Mục lục ......................................................................................................... iii


2.2 Những kiến thức trọng tâm của chương "Cơ sở của nhiệt động lực học"
..................................................................................................................... 34
2.2.1.Các khái niệm cơ bản .......................................................................... 34
2.2.2. Các nguyên lí NĐLH .......................................................................... 43
2.2.3. Những hạn chế của nguyên lý I đòi hỏi sự ra đời của nguyên lý II ...... 49
2.3 Xây dựng hệ thống và phương pháp giải bài tập chương "Cơ sở của nhiệt
động lực học" vật lí lớp 10 chương trình nâng cao nhằm bồi dưỡng học sinh
giỏi ............................................................................................................... 56
2.3.1. Chủ đề 1: Áp dụng nguyên lý I tính các đại lượng E,Q, A trong các
quá trình nhiệt động. ..................................................................................... 57
2.3.2. Chủ đề 2: Kết hợp nguyên lý I với áp dụng nguyên lí II của nhiệt động
lực học để tính các đại lượng liên quan đến các máy nhiệt. .......................... 72
2.3.3. Chủ đề 3: Bài tập nâng cao cho toàn chương(Tính các đại lượng NĐLH
- vẽ và phân tích đồ thị). ............................................................................... 83
Tiểu kết chương 2 ...................................................................................... 102
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ............................................ 103
3.1. Mục đích, nhiệm vụ, đối tượng và phương pháp của TN sư phạm ....... 103
3.1.1. Mục đích của TN sư phạm ................................................................ 103
3.1.2. Nhiệm vụ của TN sư phạm ............................................................... 103
3.1.3. Đối tượng TN sư phạm ..................................................................... 104
3.2. Tiến hành TN ...................................................................................... 104
3.3. Kết quả và xử lý kết quả ...................................................................... 105
3.3.1. Xây dựng tiêu chí đánh giá ............................................................... 105
3.3.2. Nhận xét chung về mặt định tính ..................................................... 106
3.3.3. Phân tích các kết quả về mặt định lượng ........................................... 106
3.4. Đánh giá chung về thực nghiệm sư phạm ............................................ 110
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .................................Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ........................................................... 112
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................ 113

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nội dung, phương pháp dạy học và hệ thống bài tập chương "Cơ sở
của nhiệt động lực học" vật lý 10 nâng cao nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi.
5. Giả thuyết khoa học
-Cần đổi mới phương pháp dạy và học nhằm nâng cao chất lượng
trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi.
-Để giải quyết vấn đề cần phải xây dựng được một hệ thống bài tập
phù hợp với kiến thức và trình độ học sinh nói chung. Mặt khác cần xây
dựng một hệ thống bài tập riêng phù hợp với chương "Cơ sở của nhiệt động lực
học" và sử dụng hệ thống bài tập đó vào việc bồi dưỡng học sinh giỏi
nhằm phát huy năng lực sáng tạo, nâng cao kiến thức và hiệu quả các kì thi
HSG.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
- Ý nghĩa khoa học của đề tài :
Góp phần làm rõ thêm hệ thống cơ sở lý luận về việc bồi dưỡng và đào
tạo học sinh giỏi ở nước ta và nhiều nước trên thế giới.
- Ý nghĩa thực tiễn của đề tài :

3


Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập chương: "Cơ sở của nhiệt động
lực học" Vật lý lớp 10 nâng cao nhằm cải thiện quá trình bồi dưỡng học sinh
giỏi ở trường THPT Ngô Quyền Thành phố Hải Phòng.
7. Các phương pháp nghiên cứu
Lý thuyết : Nghiên cứu, ứng dụng các cơ sở lý luận về bồi dưỡng
HSG ở nước ta và một số nước khác.
Thực tiễn : Điều tra khảo sát hiện trạng trong qúa trình đào tạo và bồi
dưỡng HSG ở trường THPT Ngô Quyền Thành phố Hải Phòng. Từ đó đánh
giá và đưa ra nhận xét về tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu.

tạo, chế độ đãi ngộ riêng cho HSG.
HSG có thể học bằng nhiều cách khác nhau và tốc độ nhanh hơn so với
các bạn cùng lớp vì thế cần có một chương trình HSG để phát triển và đáp
ứng được tài năng của họ. Từ điển bách khoa Wikipedia trong mục Giáo dục
HSG (gifted education) nêu lên các hình thức sau đây :
Lớp riêng biệt (Separate classes): HSG được rèn luyện trong một lớp
hoặc một trường học riêng, thường gọi là lớp chuyên, lớp năng khiếu. Nhưng
lớp hoặc trường chuyên (độc lập) này có nhiệm vụ hàng đầu là đáp ứng các
đòi hỏi cho những HSG về lí thuyết (academically).
Phương pháp Mông-te-xơ-ri (Montessori method): Trong một lớp HS
chia thành ba nhóm tuổi, nhà trường mang lại cho HS những cơ hội vượt lên
so với các bạn cùng nhóm tuổi.
Tăng gia tốc (Acceleration): Những HS xuất sắc xếp vào một lớp có
trình độ cao với nhiều tài liệu tương ứng với khả năng của mỗi HS.

5


Học tách rời (Pull-out) một phần thời gian theo lớp HSG, phần còn lại
học lớp thường.
Làm giàu tri thức(Enrichment) toàn bộ thời gian HS học theo lớp
bình thường, nhưng nhận tài liệu mở rộng để thử sức, tự học ở nhà.
Dạy ở nhà (Homeschooling) một nửa thời gian học tại nhà học lớp, nhóm,
học có cố vấn (mentor) hoặc một thầy một trò (tutor) và không cần dạy.
Trường mùa hè (Summer school) bao gồm nhiều khóa học được tổ
chức vào mùa hè.
Sở thích riêng (Hobby) một số môn thể thao như cờ vua được tổ chức
dành để cho HS thử trí tuệ sau giờ học ở trường.
Tuy vậy, cũng có một số nước không có trường lớp chuyên cho HSG
như Nhật Bản và một số bang của Hoa kỳ. Chẳng hạn: Từ 2001, với đạo luật

- Tinh thần say mê ham học: là những học sinh có chính kiến , biết bảo
vệ chính kiến; trung thực, điềm đạm và nhạy cảm; khiêm tốn học hỏi, say mê
và yêu thích môn học, có ý chí vươn lên để khẳng định mình.
Các bước tuyển chọn HSG :
Bước 1: Căn cứ vào điểm và kết quả của năm học trước, nhất là điểm
qua các kỳ thi mà nhà trường tổ chức đánh giá một cách nghiêm túc và trung
thực. Điểm số không phải là điều kiện quyết định để lựa chọn nhưng đó là kết
quả trực quan ban đầu để đánh giá và đưa các em vào danh sách tuyển chọn .
Bước 2: Xem xét kết quả của quá trình học tập ở nhà trường. Một học
sinh liên tục cả năm và nhiều năm đạt học sinh giỏi trong các kỳ thi thì đó
chính là một căn cứ tin cậy và có thể có những khả năng phẩm chất của một
học sinh có năng khiếu.
Bước 3: Tuyển chọn bằng cách trực tiếp phỏng vấn trao đổi đối với
từng cá nhân học sinh. Cách này mang lại hiệu quả khá cao bởi vì người dạy
sẽ phát hiện được những học trò thích và ham mê khoa học.
Bước 4: Kiểm tra đánh giá sau thời gian bồi dưỡng và tổ chức điều
chỉnh thành lớp đội tuyển. Bước này được coi là bước cuối cùng trong khâu
tuyển chọn. Những học sinh có năng khiếu có thể được học tập và phát triển
năng lực theo sở trường của mình, các em sẽ được học những tài liệu giáo
trình nâng cao, chuyên sâu hơn .
Quá trình học bao gồm cả quá trình tự học : Tự học là điều kiện tốt nhất
để phát triển tư duy độc lập và cao hơn nữa là tư duy phát hiện rồi đến tư duy
sáng tạo. Cho nên trong bồi dưỡng đội tuyển trước hết thầy giáo cần tạo cho
học sinh tinh thần tự giác tự học.
1.1.2.2. Tìm hiểu năng lực, phẩm chất cần có của học sinh giỏi
Năng lực và phẩm chất của một học sinh giỏi nói chung được thể hiện
qua các mặt sau:
- Năng lực tiếp thu kiến thức: học sinh luôn hào hứng trong các tiết
học, nhất là bài mới; có ý thức tự bổ sung hoàn thiện kiến thức thu được ngay
từ dạng sơ khởi.

Như vậy đối với những giáo viên, khi đào tạo những học sinh có năng
khiếu về môn vật lí, cần hướng học sinh học tập để được trang bị những kiến
thức, kỹ năng, giúp các em tự học hỏi, tự sáng tạo nhằm phát huy tối đa năng
lực của mình.

10


1.1.3. Cơ sở lý luận về dạy và học bài tập Vật lí ở trường THPT
1.1.3.1. Bài tập vật lí và vai trò của nó trong dạy và học
Bài tập vật lí là những bài luyện tập được lựa chọn phù hợp với mục
đích chủ yếu là nghiên cứu các hiện tượng, hình thành các khái niệm, phát
triển tư duy vật lí của học sinh và rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức của
học sinh vào thực tiễn.
Dạy giải bài tập vật lí là một phương pháp dạy học giữ vị trí đặc biệt quan
trọng trong việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học vật lí ở trường phổ thông.
Bài tập giúp cho việc ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức. Trong bài tập,
học sinh phải vận dụng những kiến thức khái quát, trừu tượng đó vào những
trường hợp cụ thể rất đa dạng, nhờ thế mà học sinh nắm được những biểu hiện
cụ thể của chúng trong thực tế. Bài tập giúp luyện tập cho học sinh phân tích
để nhận biết được những trường hợp phức tạp đó đồng thời là một phương
tiện củng cố, ôn tập kiến thức sinh động. Khi giải bài tập, học sinh phải nhớ
lại các kiến thức đã học, có khi phải sử dụng tổng hợp các kiến thức thuộc
nhiều chương, nhiều phần của chương trình
Bài tập có thể là điểm khởi đầu để dẫn dắt đến kiến thức mới. Các bài
tập nếu được sử dụng khéo léo có thể dẫn học sinh đến những suy nghĩ về
một hiện tượng mới hoặc xây dựng một khái niệm mới để giải thích hiện
tượng mới do bài tập phát hiện ra.
Có thể xây dựng nhiều bài tập có nội dung thực tiễn, trong đó học sinh
phải biết vận dụng lý thuyết để giải thích hoặc dự đoán các hiện tượng xảy ra

- Bài tập định lượng:
Bài tập định lượng là loại bài tập mà khi giải học sinh phải thực hiện
một loạt các phép tính để xác định mối liên hệ phụ thuộc về lượng giữa các
đại lượng và kết quả thu được là một đáp định lượng. Có thể chia bài tập định
lượng làm hai loại: bài tập tính toán tập dượt và bài tập tính toán tổng hợp.
+ Bài tập tính toán tập dượt: là loại bài tập tính toán đơn giản, trong đó
chỉ đề cập đến một hiện tượng, một định luật và sử dụng một vài phép tính
đơn giản nhằm củng cố kiến thức cơ bản đồng thời làm cho học sinh hiểu rõ
ý nghĩa của các định luật và các công thức liên quan.
+ Bài tập tính toán tổng hợp: là loại bài tập mà khi giải phải vận dụng
nhiều khái niệm, định luật, nhiều công thức. Loại bài tập này có tác dụng đặc
biệt giúp học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy rõ những mối liên hệ khác
nhau giữa các phần của chương trình vật lý. Ngoài ra loại bài tập này còn có
mục đích làm sáng tỏ nội dung của các định luật và các công thức. Giáo viên

12


cần lưu ý cho học sinh về ý nghĩa vật lý trước khi lựa chọn các công thức và
thực hiện tính toán.
- Bài tập thí nghiệm:
Bài tập thí nghiệm là bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm
chứng lời giải lý thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài
tập. Những thí nghiệm này thường là những thí nghiệm đơn giản. Bài tập thí
nghiệm cũng có thể có dạng định tính hoặc định lượng. Bài tập thí nghiệm có
nhiều tác dụng về cả ba mặt giáo dưỡng, giáo dục và giáo dục kĩ thuật tổng
hợp, đặc biệt giúp làm sáng tỏ mối quan hệ giữa lý thuyết và thực tiễn.
- Bài tập đồ thị:
Bài tập đồ thị là bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ kiện để
giải phải tìm trong các đồ thị cho trước hoặc ngược lại, đòi hỏi học sinh phải

tư duy sáng tạo của học sinh, mà chỉ yêu cầu học sinh nắm vững cách giải đối
với dạng bài tập đã được chỉ dẫn.
- Bài tập sáng tạo: trong loại bài tập này, ngoài việc phải vận dụng một
số kiến thức đã học, học sinh bắt buộc phải có những ý kiến độc lập, mới mẻ.
- Bài tập nghiên cứu: là dạng bài tập trả lời những câu hỏi "tại sao".
- Bài tập thiết kế: là dạng bài tập trả lời cho những câu hỏi "phải làm
như thế nào"
d. Phân loại theo hình thức làm bài:
- Bài tập tự luận: đó là những bài yêu cầu học sinh giải thích, tính toán
và hoàn thành theo một logic cụ thể. Nó bao gồm những dạng bài tập đã trình
bày ở trên.
- Bài tập trắc nghiệm khách quan: là loại bài tập cho câu hỏi và đáp
án. Các đáp án có thể là đúng, gần đúng hoặc sai. Nhiệm vụ của học sinh là
tìm ra câu trả lời đúng nhất, cũng có khi đó là những câu bỏ lửng yêu cầu điền
vào những chỗ trống để có câu trả lời đúng. Bài tập loại này gồm:
+ Câu đúng - sai.
+ Câu nhiều lựa chọn.
+ Câu điền khuyết.
+ Câu ghép hình thức.
1.1.3.3. Những yêu cầu chung trong dạy học về bài tập vật lí
a. Tiêu chuẩn lựa chọn hệ thống bài tập vật lí.
Hệ thống bài tập mà giáo viên lựa chọn phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

14


- Bài tập phải đi từ dễ tới khó, từ đơn giản đến phức giúp học sinh nắm
được phương pháp giải các loại bài tập điển hình.
- Mỗi bài tập phải là một mắt xích trong hệ thống bài tập, đóng góp vào
việc củng cố, hoàn thiện và mở rộng kiến thức.


15