Giáo án tích hợp NLS chuyên đề Vật lí 10

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS trả lời Câu hỏi 1: Các nhà triết học tự nhiên Hy Lạp cổ đại đã sử dụng những phương pháp nghiên cứu nào để nghiên cứu thế giới tự nhiên?

- GV tổ chức cho HS thí nghiệm đơn giản: Thả một cục tẩy và một tờ giấy đồng thời từ ngang tầm mắt đến sàn nhà. 

- GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi: Vật nào rơi xuống sàn nhà trước?

- GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi: Bằng quan sát, Aristotle cho rằng Vật nặng rơi nhanh hơn vật nhẹ. Theo em, Aristotle có đúng không? Em hãy kể về sự kiện và những nhà khoa học chứng minh Aristotle đã sai lầm. 

(Aristotle không đúng).

- GV có thể chiếu lại hình ảnh về thí nghiệm của Galilei:

(Galilei đã mang lên tháp nghiêng hai quả cầu kim loại, quả to nặng gấp khoảng 10 lần quả nhỏ và thả hai quả cầu xuống cùng lúc. Kết quả cả hai quả cầu đều rơi như nhau, cùng chạm đất một lúc).

+ Câu hỏi: Hãy nêu sự khác nhau trong nghiên cứu của Aristotle và Galilei.

- GV yêu cầu HS: Sử sử dụng thiết bị số tra cứu thêm hình ảnh/mô phỏng thí nghiệm thả rơi của Galilei tại tháp Pisa trên internet.

- GV yêu cầu HS gửi kết quả quan sát thí nghiệm lên bảng thảo luận số Padlet của lớp.

- GV dẫn dắt: Sự ra đời của vật lí học với tư cách là một khoa học độc lập gắn với tên tuổi của một số nhà khoa học tên tuổi như Galilei, Newton là một cuộc cách mạng về tư duy vào thời điểm bây giờ. 

- GV cho HS thảo luận nhóm đôi, trả lời Câu hỏi:

+ Thành tựu của Galilei và Newton gắn liền với sự ra đời và phát triển của Vật lí thực nghiệm như thế nào?

+ Nêu vai trò của vật lí thực nghiệm đối với sự phát triển của Vật lí học?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS làm thí nghiệm, nghiên cứu thông tin, và trả lời câu hỏi. 

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời HS trả lời câu hỏi về sự ra đời, phát triển và vai trò của vật lí thực nghiệm đối với sự phát triển của vật lí học. 

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV nhắc nhở HS về vai trò của con người trong việc quan sát thực tế và kiểm chứng giả thuyết, tương tự như việc đối chiếu thông tin khi sử dụng các công cụ số/AI.

- GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức, chuyển sang nội dung mới.

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

1. Sự ra đời của vật lí thực nghiệm

Trả lời Câu hỏi 1:

- Các nhà triết học tự nhiên Hy Lạp cổ đại tìm hiểu thế giới tự nhiên dựa trên quan sát và suy luận chủ quan.

- 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 thí nghiệm, lập ra các quy tắc suy luận, các phương pháp nghiên cứu.

Trả lời Câu hỏi:

Aristotle từ cảm nhận bằng mắt thường, đi từ những dự kiện đơn lẻ, cụ thể để khái quát tính chất chung của toàn thể tự nhiên.

Galilei đề ra lí thuyết mưới từ việc phân tích các thí nghiệm.

Trả lời Câu hỏi:

- Galilei: nghiên cứu tìm cách thực hiện thí nghiệm để chứng minh vấn đề.

Newton: tìm ra một phương pháp khoa học rất tổng quát là phương pháp thực nghiệm.

- Sử dụng phương pháp thực nghiệm và định hướng nhằm phát hiện ra các quy luật, các định luật vật lí. Sự tiến triển của Vật lí học thường bước sang chương mới khi các nhà thực nghiệm phát hiện ra những hiện tượng mới, hoặc khi một lí thuyết mới tiên đoán kết quả mà các nhà thực nghiệm có thể thực hiện được các thí nghiệm kiểm chứng mang lại kết quả ủng hộ lí thuyết mới.

Kết luận:

Vật lí cổ điển trở thành ngành khoa học riêng khi sử dụng phương pháp thực nghiệm nhằm phát hiện ra các quy luật, các định luật vật lí.

[1.1.NC1b]: HS sử dụng smartphone/máy tính truy cập internet tìm kiếm hình ảnh, clip mô phỏng thí nghiệm thả rơi của Galilei.

[2.1.NC1a]: HS tương tác, đăng tải kết quả quan sát thí nghiệm và ý kiến thảo luận lên không gian Padlet chung của lớp.

[10.A1.2]: HS hiểu được vai trò quyết định của con người trong việc kiểm chứng thực nghiệm đối với các giả thuyết (hoặc thông tin do công cụ số cung cấp).

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh về máy hơi nước, 

(Máy hơi nước do James Watt sáng chế năm 1765 dựa trên những kết quả nghiên cứu về Nhiệt của Vật lí đã tạo nên bước khởi đầu cho cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất với đặc trưng cơ bản là thay thế sức lực cơ bắp bằng sức lực máy móc).

- GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi: Vật lí thực nghiệm có vai trò như thế nào trong việc phát minh ra máy hơi nước?

- GV dẫn dắt: Bằng việc sử dụng các phương pháp thực nghiệm để phát hiện ra các quy luật, các định luật vật lí. Vật lí đã trở thành ngành khoa học riêng. 

- GV cho HS thảo luận nhóm 4, trả lời câu hỏi:

+ Việc sáng chế ra máy phát điện và động cơ điện có tác động như thế nào đến sản xuất?

+ Hãy kể ra một số thành tựu khác của vật lí thực nghiệm. 

- GV đưa một số hình ảnh cho HS dự đoán các lĩnh vực và thành tựu

Trả lời:

a) Kính thiên văn,

b) Hiện tượng tán sắc ánh sáng

c) Lồng Faraday được phát minh vào năm 1836

d) Máy phát điện xoay chiều 

e) Động cơ hơi nước

f) Giao thoa ánh sáng.

- GV yêu cầu HS tra cứu internet để đánh giá tính xác thực và tìm hiểu thêm về lịch sử sáng chế máy hơi nước, định luật cảm ứng điện từ Faraday.

- GV hướng dẫn HS sử dụng Chatbot AI (ChatGPT/Copilot) với vai trò trợ lý học tập để tra cứu nhanh các mốc lịch sử ứng dụng vật lí trong Cách mạng công nghiệp 1 & 2.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin và quan sát hình ảnh về một số thành tựu ban đầu của vật lí thực nghiệm. 

- HS thảo luận theo nhóm, trình bày một số thành tựu khác của vật lí thực nghiệm.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trình bày về một số thành tựu ban đầu của vật lí thực nghiệm. 

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức, chuyển sang nội dung mới.

2. Một số thành tựu ban đầu của vật lí thực nghiệm

TL Câu hỏi:

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 cách mạng công nghiệp lần thứ nhất.

TL Câu hỏi:

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

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

Việc dùng động cơ điện thuận tiện cho truyền tải 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, giảm thiểu rất nhiều những nguy hiểm từ các thiết bị cũ trong nhà ở, nhà máy và tạo ra các dây chuyển sản xuất.

Kết luận:

- Một số thành tựu ban đầu của vật lí thực nghiệm:

+ Galilei chế tạo thành công kính thiên văn vào năm 1609 và mở đầu cho kỉ nguyên nghiên cứu vũ trụ.

+ Newton tìm ra các định luật cơ bản về chuyển động, đặt nền móng cho cơ học cổ điển.

Huygens, Leibniz tìm ra định luật bảo toàn động lượng.

+ Thế kỉ XVII có nhiều bước tiến đáng kể về nhiệt học, nhiều nghiên cứu về hiện tượng dẫn nhiệt, bức xạ nhiệt, dãn nở vì nhiệt là cơ sở để sáng chế ra máy hơi nước mở đầu cách mạng công nghiệp lần thứ nhất.

+ Những phát minh quan trọng của vật lí thực nghiệm liên quan đến lĩnh vực điện như Galvani, Davy đã chế tạo ra pin, cho phép các nhà khoa học nghiên cứu định lượng về tác dụng và bản chất của dòng điện.

+ Năm 1831, Faraday tìm ra định luật cảm ứng điện từ, là cơ sở sáng chế ra máy phát điện và động cơ điện, mở đầu cách mạng công nghiệp lần thứ hai.

- Cuối thế kỉ XIX, Popov phát minh ra phương pháp truyền sóng vô tuyến, xây dựng cơ sở ngành vô tuyến điện. 

- Nửa sau thế kỉ XIX, năng lượng điện dùng là nguồn sáng, nhiệt học giúp hoàn thiện động cơ đốt trong, vật lí nhiệt độ thấp tạo tiền đề cho kĩ thuật làm lạnh.

[1.2.NC1a]: HS đánh giá độ tin cậy của thông tin lịch sử phát minh tra cứu từ các trang web số.

[10.C2.3]: HS sử dụng Chatbot AI hỗ trợ tìm kiếm và tổng hợp thông tin về tác động của vật lí thực nghiệm đối với các cuộc CMCN.

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV đưa ra các vấn đề mà HS cần tìm hiểu:

+ Một số ảnh hưởng của cơ học Newton đối .với sự phát triển của vật lí học.

+ Tìm hiểu một số nhánh nghiên cứu chính của vật lí cổ điển và vẽ sơ đồ tư duy mô tả các nhánh nghiên cứu của cơ học cổ điển.  

+ Sự ra đời của vật lí hiện đại và một số lĩnh vực chính của vật lí hiện đại. 

- GV lưu ý HS: HS nghiên cứu Sách chuyên đề và tìm hiểu các tài liệu trên internet .

- GV cho HS hoạt động nhóm 4 người yêu cầu:

+ Bầu nhóm trưởng.

+ Đưa ra các nhiệm vụ phải thực hiện.

+ Phân công nhiệm vụ các HS.

+ Thực hiện theo nhiệm vụ được giao.

+ Sau khi làm bài nhóm, cá nhân và nhóm đánh giá vào phiếu đánh giá.

- GV hướng dẫn HS sử dụng công cụ quản lý/hợp tác số (Google Docs/Padlet) để lập bảng kế hoạch nhóm.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS thảo luận nhóm để tìm hiểu các vấn đề đưa ra.

- Các thành viên tương tác, trao đổi ý kiến phân công qua kênh liên lạc số nhóm.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

HS thảo luận, phân công nhiệm vụ nghiên cứu và chuẩn bị cho tiết 2. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức.

Lập kế hoạch tìm hiểu vai trò của cơ học Newton đối với sự phát triển của vật lí học và sự ra đời của vật lí hiện đại

[2.4.NC1a]: HS lựa chọn công cụ số (Google Docs/Padlet) để tổ chức và triển khai quá trình hợp tác nhóm.

[2.1.NC1a]: HS sử dụng môi trường số nhóm để tương tác, trao đổi công việc liên tục.