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)

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

của chất lỏng để sử dụng vào việ tổ chức hoạt động dạy học nhằm phát huy
tính tích cực, tự lực chiếm lĩnh kiến thức của học sinh.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu.
Để đạt được mục đích đề ra tôi xác định đề tài có những nhiệm vụ sau:
- Nghiên cứu lý luận về tổ chức tình huống và định hướng hành động
học tập của học sinh và lý luận về thí nghiệm trong dạy học vật lý.
- Xác định mức độ nội dung trình bày kiến thức về hiện tượng căng mặt
ngoài.
- Xác định các thí nghiệm có thể sử dụng trong quá trình dạy học và
tiến hành thử nghiệm chúng trong phòng thí nghiệm.
- Soạn thảo tiến trình dạy học về hiện tượng căng mặt ngoài.
4. Đối tượng nghiên cứu.
Hoạt động dạy và hoạt động học về Hiện tượng căng mặt ngoài của
chất lỏng qua việc sử dụng các thí nghiệm.
5. Giả thuyết khoa học.
Đưa thí nghiệm phù hợp vào việc tổ chức hoạt động dạy học theo hướng
phát huy tính tích cực, tự lực chiếm lĩnh kiến thức của học sinh thì có thể nâng
cao được chất lượng dạy học.
6. Phương pháp nghiên cứu.
Để thực hiện các nhiệm vụ đề ra tôi xác định các phương pháp nghiên
cứu sau đây:
- Nghiên cứu lý luận.
- Phương pháp điều tra.
- Thử nghiệm các thí nghiệm có thể sử dụng trong dạy học phần
kiến thức này trong phòng thí nghiệm và sắp xếp thành một hệ thống.


nội dung
Chương 1: Cơ sở lý luận
A. Thí nghiệm trong dạy học vật lý.

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 là phương tiện của việc vận dụng tri thức đã thu được vào
cuộc sống.
Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức vật lý.
2.2. Theo quan điểm lý luận dạy học.
Thí nghiệm có thức được sử dụng ở tất cả các giai đoạn khác nhau của
quá trình dạy học: đề xuất vấn đề nghiên cứu, hình thành kiến thức, kỹ năng
mới, củng cố kiến thức, kỹ năng đã thu được và kiểm tra, đánh giá kiến thức,
kỹ năng của học sinh.
Thí nghiệm là phương tiện góp phần phát triển toàn diện nhân cách học
sinh.
Thí nghiệm là phương tiện đơn giản hoá và trực quan hóa trong dạy học
vật lý.
3. Phân loại thí nghiệm vật lý.
3.1. Thí nghiệm biểu diễn.
Là thí nghiệm do giáo viên thực hiện trên lớp chủ yếu để hình thành cho
học sinh những biểu tượng ban đầu về các hiện tượng, quá trình và quy luật
vật lý, về tác dụng, cấu tạo của một số dụng cụ và thiết bị dạy học.
Các thí nghiệm biểu diễn:
3.1.1.Thí nghiệm mở đầu.
Thí nghiệm nhằm giới thiệu cho học sinh biết sơ qua về các hiện tượng
sắp nghiên cứu, được sử dụng khi :


Củng cố nhận xét ban đầu để xác định phương hướng nghiên cứu hiện
tượng.
Tạo ra tình huống có vấn đề gây hứng thú học tập cho học sinh.
3.1.2. Thí nghiệm nghiên cứu.
Thí nghiệm nhằm xây dựng hoặc kiểm chứng lại kiến thức mới, được sử
dụng trong giai đoạn nghiên cứu kiến thức mới.
Thí nghiệm nghiên cứu bao gồm :

- 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

sinh đào sâu, mở rộng kiến thức đã học.
B.Việc tổ chức và định hướng hành động học tập tích cực, tự lực chiếm
lĩnh kiến thức của học sinh.
1. Hoạt động học tập và hoạt động dạy trong quá trình dạy học.
Qúa trình dạy học là quá trình phức tạp bao gồm nhiều yếu tố vận động
và tương tác nhau. Cấu trúc quá trình dạy học gồm ba thành tố : thày, trò, tư
liệu hoạt động dạy.
Qúa trình dạy học bao gồm hoạt động dạy và hoạt động học. Phương
pháp dạy học là tập hợp các cách thức hoạt động của giáo viên và của học sinh
nhằm đạt mục đích đề ra. Hay chính là cách thức đặc thù nhằm tổ chức các
mối liên hệ giữa thày, trò và tư liệu dạy học.
Cấu trúc quá trình dạy học được biểu diễn bằng sơ đồ sau :
Dựa vào sơ đồ này, khi ta nhấn mạnh
vai trò của một trong hai cực thì có
thể đưa ra hệ hai phương pháp cơ bản

Thày
(GV)

Trò
(HS)

sau:
- Hệ phương pháp lấy hoạt động của
giáo viên làm trung tâm.
- Hệ phương pháp lấy hoạt động của
học sinh làm trung tâm.

Tư liệu hoạt động
day

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

Tư liệu hoạt động dạy học
(môi trường)

Thích ứng, xây dựng,
chiếm lĩnh

Hình 2
Qua đây, ta thấy được vai trò quan trọng của giáo viên trong sự vận
hành của hệ tương tác dạy học; đó là người tổ chức các tình huống học tập,


định hướng hành động học tập của học sinh theo một chiến lược hợp lý sao
cho học sinh tích cực, tự lực chiếm lĩnh kiến thức cho mình và qua đó nhân
cách của họ từng bước được phát triển. Yếu tố này quyết định các hành động
khác và quyết định đến hiệu quả của quá trình dạy học.
2. Việc tổ chức tình huống học tập.
Tình huống học tập hay tình huống có vấn đề là những tình huống;
trong đó, học sinh ý thức được vấn đề học tập tương ứng với các nhiệm
vụ học tập mà học sinh cần thực hiện; học sinh không thể thực hiện nhiệm vụ
hay giải quyết vấn đề chỉ bằng những kiến thức và cách thức hoạt động đã biết
mà cần cố gắng nhất định để vượt qua những khó khăn về mặt nhận thức. Sau
khi đã thực hiện xong được nhiệm vụ thì học sinh chiếm lĩnh được kiến thức
mới.
Học sinh chỉ ở trong tình huống học tập khi ý thức được vấn đề học tập
và có nhu cầu giải quyết và tự thấy mình có khả năng giải quyết vấn đề
đó.Tình huống học tập chứa đựng điều đã biết và điều chưa biết. Điều đã biết
xác định từ điều đã cho trong nhiệm vụ học tập và kinh nghiệm của học sinh.
Chính đó là điểm tựa để học sinh vượt qua những khó khăn về nhận
thức khi giải quyết vấn đề để tìm ra cái chưa biết.
Vai trò của giáo viên trong việc tổ chức tình huống học tập là rất quan

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

nhiệm vụ của học sinh, tương ứng với các mức độ từ thấp đến cao của trình độ
định hướng học tập thì có thể chia ra làm ba kiểu định hướng sau :
3.1. Định hướng tái tạo.
Kiểu định hướng này, giáo viên hướng học sinh vào việc huy động, áp
dụng kiến thức, cách thức hành động mà học sinh đã nắm được từ trước hoặc
đã được giáo viên chỉ ra một cách tường minh để học sinh có thể thực hiện
nhiệm vụ học tập mà họ đảm nhận. Khi đó, học sinh chỉ cần tái tạo lại những
hành động mà giáo viên đã chỉ rõ hoặc trong những tình huống quen thuộc.


Kiểu định hướng này sẽ đảm bảo được yêu cầu rèn luyện kỹ năng cho
học sinh và tạo cơ sở cần thiết cho học sinh tiếp cận dần hai kiểu định hướng
sau. Tuy nhiên, nó lại hạn chế là học sinh không rèn luyện các hành động trí
tuệ một cách tích cực, tự lực.
3.2. Định hướng tìm tòi.
Giáo viên không chỉ ra một cách tường minh các kiến thức và cách thức
hành động mà học sinh cần áp dụng khi đứng trước vấn đề cần giải quyết.Giáo
viên chỉ đưa ra những gợi ý để học sinh có thể tự tìm tòi và tự xác định hành
động thích hợp để giải quyết nhiệm vụ học tập .
Kiểu định hướng này phát triển được tính tích cực, tự lực chiếm lĩnh
kiến thức của học sinh và rèn luyện được năng lực tư duy sáng tạo, năng lực
giải quyết vấn đề của học sinh.
Tuy nhiên, không phải mọi kiến thức đều dùng định hướng tìm tòi mà
đôi khi giáo viên phải trình bày cho học sinh công nhận.
3.3. Định hướng khái quát chương trình hoá.
Giáo viên cũng gợi ý như kiểu định hướng tìm tòi nhưng giúp học sinh
ý thức được đường lối khái quát của việc tìm tòi thực hiện nhiệm vụ.
Trình tự định hướng khái quát chương trinh hóa :
Sự định hướng ban đầu đòi hỏi học sinh tự lực tìm tòi giải quyết vấn đề
đặt ra ( chính là kiểu định hướng tìm tòi ).

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.

Trong dạy học vật lý nói chung và sử dụng thí nghiệm trong dạy học vật
lý cần tổ chức, định hướng hành động học tập của học sinh theo hướng phát
huy tính tích cực, tự lực chiếm lĩnh kiến thức của học sinh. Việc làm này đã
xác định được:
- Vấn đề cần giải quyết.
- Dạng hành động chiếm lĩnh kiến thức thích hợp đòi hỏi ở
học sinh.
- Lời giải đáp mong muốn.
- Kiểu định hướng hành động học tập của học sinh mà giáo
viên dự định.
Tóm lại, việc sử dụng thí nghiệm rộng rãi và đưa ra những phương án
cải tiến thí nghiệm trong dạy học vật lý là việc làm có ý nghĩa thiết thực. Nó
giúp cho việc dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, tự lực chiếm lĩnh
kiến thức của học sinh.


Chương 2: Các thí nghiệm và việc sử dụng trong dạy
học kiến thức về hiện tượng căng mặt ngoài.

1. Hiện tượng căng mặt ngoài và lực căng mặt ngoài.
Phần này trình bày đặc tính cơ bản của lớp mặt ngoài khối chất lỏng là
nguyên nhân gây nên các hiệu ứng mặt ngoài của chất lỏng. Gồm hai nội dung
cơ bản sau:
Mặt ngoài khối chất lỏng bao giờ cũng bị căng và luôn có xu hướng co
lại. Hiện tượng này gọi là hiện tượng căng mặt ngoài của chất lỏng.
Đại lượng đặc trưng cho sự căng mặt ngoài là lực căng mặt ngoài. Khái
niệm này được đưa ra khi xem xét lực tác dụng lên một đoạn đường thẳng tạo
bởi các phân tử nằm trên mặt ngoài.
lực căng mặt ngoài có:
- Phương tiếp tuyến với mặt ngoài chất lỏng và vuông góc với đoạn

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.

2.2.2. Xác định hệ số căng mặt ngoài bằng ống nhỏ giọt.
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.
2.3.2. Thí nghiệm về sự quay của các vật nổi trên mặt nước.
2.3.3. Thí nghiệm về sự thuộc suất căng mặt ngoài vào nhiệt độ.
Việc lựa chọn các thí nghiệm của chúng tôi dụa vào các tiêu chuẩn sau:
- Việc chuẩn bị vật liệu, thiết kế thí nghiệm phải dễ thực hiện.
- Có tác dụng đối vơi việc chiếm lĩnh kiến thức của học sinh.
- Thời gian thực hiện ngắn.
Với mỗi phương án đã được lựa chọn được trình bày theo ccấu trúc sau:
- Tên thí nghiệm.
- Dụng cụ thí nghiệm.


- Việc tiến hành thí nghiệm.
- Các lưu ý về mặt kỹ thuật.
Cụ thể các thí nghiệm được trình bày như 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.
a. Dụng cụ.
- Một cây kim khâu bằng thép.
- Dùng các dây đồng có = 0,5---> 0,75mm tạo ra :
- Các đoạn dây thẳng, dài từ 3--->6 cm.
- Các vòng dây tròn, đường kính 4--->6 cm.
- Các vòng dây hình số 8 có 2 vòng khác nhau
( vòng loại đường kính 2 vòng là2cm và 4cm hoặc 3cm và 6cm ).
b. Thao tác tiến hành.
- Bước 1:Dùng tay hoặc giấy có thấm dầu ăn lên các đoạn dây, vòng
dây.

- 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.

- Nhúng toàn bộ phần ABCD vào dung dịch xà phòng ( sao cho thanh
AB không di chuyển ), từ từ nhấc khung ra khỏi dung dịch xà phòng.
- Quan sát sự co giãn của màng xà phòng bằng cách kéo nhẹ rồi thả nhẹ
thanh trượt AB.
- Để dây chỉ trùng, giữ cố định thanh AB rồi làm thủng một bên màng
xà phòng, quan sát sự co lại của màng.
c.Chú ý.
- Khung sạch, bề mặt phải phẳng.
- Dây chỉ buộc đúng giữa thanh AB và CD.
Các hình ảnh thí nghiệm:(Xem phụ lục 2)
2.1.2.2. Thí nghiệm về sợi chỉ di chuyển.
a. Dụng cụ.
- Dùng dây đồng = 0,5 -->1mm, tạo các khung dây hình tròn hoặc
vuông có kích cỡ 4 ---> 6cm.


- Dùng các đoạn chỉ buộc trên khung theo nhiều kiểu khác nhau.
- Đĩa đựng xà phòng.
b. Thao tác thí nghiệm.
- Bước 1: Tạo màng xà phòng bằng cách nhúng toàn bộ khung có buộc
chỉ vào dung dịch xà phòng rồi nhấc nhẹ ra.
- Bước 2: Dùng que diêm khô làm thủng màng ở những vị trí nhất định,
từ đó quan sát sự co lại của màng.
c. Chú ý.
- Khi mới nhấc khung ra cần nghiêng khung để bỏ bớt một phần dung
dịch bám ở màng.
- Chọn nơi kín gió, ít bụi.
Các hình ảnh thí nghiệm:(xem phụ lục 2)
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.

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

Khung 1

Chiều dài
L(m)

M
(Gr)

F = P/2

P
(N)

F1/F2

L1/L2

Khung 2
2

Khung 1
Khung 2

3

Khung 1
Khung 2

c. Chú ý.
Như chú ý ở thí nghiệm với màng xà phòng có thanh trượt ở phần 2.1

( 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

B

B

Hình 7
- Màng xà phòng dễ rách.
- ThanhAB dễ bị lệch.
- Chịu ảnh hưởng nhiều của độ vênh của khung.
- Phương án thí nghiệm 2.2.1:
ở thí nghiệm này khung được uốn gập tạo khe định hướng thanh trượt
trên khe này.
Thanh trượt không bị xoay và màng xà phòng thường xuyên được bổ
sung một lượng dung dịch từ khe định hướng nên lâu rách hơn.
Vì có khe định hướng nên hạn chế được rất tốt yếu tố vênh của khung.
2.2.2. Xác định hệ số căng mặt ngoài bằng ống nhỏ giọt.
a. Dụng cụ.
ống nhỏ giọt; cốc thuỷ tinh; nước sạch; cân chính xác.
b. Tiến hành thí nghiệm.
- Cho nước vào ống nhỏ giọt và cho nước nhỏ chậm
- Cân khối lượng khi chưa có nước (m1).
- Cân khối lượng cốc khi có nứớc 10 giọt (m2).
- Đo đường kính đầu ống nhỏ giọt.


-Tính theo công thức =

P
m m
,Với P = 2 1
.d

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.

- Đặt mảnh nhựa vào chậu, bôi kem đánh răng vào vị trí đã đánh dấu, mảnh
nhựa sẽ quay.
c. Chú ý.
- Mặt nước phải yên lặng.
- Làm thí nghiệm 2 đến 3 lần là phải thay nước khác.
2.3.3. Thí nghiệm về sự thuộc suất căng mặt ngoài vào nhiệt độ.
a. Dụng cụ.
- Chậu thuỷ tinh như thí nghiệm 2.2.
- Đóm tre dài, 2 mảnh đóm (hoặc 2 miếng nhựa nhỏ, mỏng), một ít trấu.
b. tiến hành thí nghiệm.
- Rắc trấu lên mặt nước.
- Đưa đóm cháy lại gần khoảng giữa thì thấy trấu bị giạt ra.
- Hoặc đưa 2 miếng nhựa nhỏ vào chậu và đưa đóm cháy lại gần khoảng
giữa thấy chúng bị giạt ra. Hoặc đưa về một phía của một miếng nhựa thì thấy
nó bị xoay còn miếng kia hầu như không quay.
c. Chú ý.
- Thí nghiệm phải đốt nóng lâu khó thành công, không để tàn đóm cháy
rơi vào chậu.
- Có thể dùng que tẩm dầu đầu có gắn bông để thao tác dễ hơn. Có thể
dùng que tẩm dầu đầu có gắn bông để thao tác hơn.
Các hình ảnh thí nghiệm:(Xem phụ lục 2)
3. Phân tích tình huống học tập và soạn thảo tiến trình dạy học về
Hiện tượng căng mặt ngoài của chất lỏng.
Trong phần này, thực hiện 2 công việc chính sau đây:
- Phân tích các tình huống học tập, những cơ sở định hướng hành động
học tập giải quyết vấn đề trong các tình huống đó .
- Soạn thảo tiến trình dạy học về Hiện tượng căng mặt ngoài của chất
lỏng.

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

ngoài của chất lỏng và từ đó đưa ra được định nghĩa về hiện tượng này.
Cũng dựa vào thí nghiệm với màng xà phòng này, giáo viên tiếp tục đưa
học sinh vào tình huống thứ cấp tiếp theo.
Tình huống 3:
Xác định đặc điểm lực căng mặt ngoài tác dụng lên thanh trượt ?
Vấn đề ở đây là học sinh vận dụng các kiến thức về lực để đưa ra các
đặc điểm về lực tác dụng lên thanh trượt. Mâu thuẫn xảy ra là việc học sinhcó
kiến thức về lực nhưng áp dụng như thế nào vào trường hợp này.Học sinh
mong muốn, háo hức vận dụng nhưng vẫn cần có sự định hướng của giáo viên.
Việc định hướng của giáo viên lúc này là gợi ý cho học sinh nghĩ đến
việc xem xét các biểu hiện cụ thể của lực : vật nào tác dụng lên thanh trượt,
phương, chiều, độ lớn của lực ra sao?
Không những thế giáo viên còn phải giúp học sinh khái quát để đưa ra khái
niệm về lực căng mặt ngoài. Giáo viên tiếp tục đặt vấn đề vào hai tình huống
thứ cấp tiếp theo.
Tình huống 4:
Khi kết thúc tình huống 3 học sinh đã có kiến thức sơ bộ về lực căng
mặt ngoài và biết được F = .L.
Để tạo tình huống này giáo viên hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm về
sự giạt ra của que diêm nổi trên mặt nước khi nhúng thuốc đánh răng vào một
mé và đưa học sinh vào vấn đề : tìm cách lý giải hiện tượng này ?
Mâu thuẫn ở đây là học sinh đã có kiến thức F = .L và vận dụng vào
trường hợp này, học sinh thấy lúng túng khi dùng công thức F = .L , mặc dù
có mong muốn giải quyết vấn đề.


Trong trường hợp này giáo viên định hướng ở học sinh suy nghĩ dựa vào
biểu thức F = .L , xem xét mối tương quan giữa F với và L. Để học sinh
thấy rằng ở đây L = const, chỉ có thay đổi làm cho F thay đổi. Từ đó, định
hướng cho học sinh khái quát sự phụ thuộc cuả vào bản chất của chất lỏng.

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 ?

Học sinh :- Khi đó vật chịu tác dụng của trọng lực P và của lực đẩy Acsimet

FA .




Vật nằm cân bằng trong chât lỏng khi P cân bằng với FA .
Giáo viên :- Như vậy, ta rút ra được điều gì của vật nổi và của chất lỏng để
vật không bị chìm vào chất lỏng ?
Học sinh :- Khi đó từ so sánh biểu thức P và FA ta thu được dcl > dv.
Giáo viên :-Ta biết rằng thép, đồng có trọng lượng riêng lớn hơn rất nhiều
của nước( của thép là 78000N/m3, đồng là 89000N/m3, của nước là
10000N/m3). Bây giờ thả nhẹ tôi thả nhẹ lần lượt kim khâu và các đoạn dây
đồng xuống nước thì có hiện tượng gì xảy ra?
Học sinh :- Chúng sẽ chìm.
Giáo viên :- Chúng ta sẽ cùng nhau thả các vật trên xuống mặt nước kiểm tra
kết luận trên (giáo viên hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm 2.2.1.1. Thí
nghiệm về sự nổi của các vật có khối lượng riêng lớn).
Học sinh :- Một số làm cho các vật chìm, một số thì nổi.
Giáo viên :-Yêu cầu học sinh làm lại thí nghiệm nếu các vật chìm.
Cuối cùng đa số học sinh thấy các vật trên nổi.
Giáo viên :- Nhiệm vụ đặt ra là đi tìm câu trả lời tại sao các vật trên lại nổi?
Trước tiên chúng ta xác định phần nào trong toàn bộ khối chất lỏng có liên
quan đến hiện tượng đó?
Học sinh :........
Giáo viên :- Để có căn cứ suy nghĩ, ta hãy thử đặt nhẹ cây kim (hoặc các đoạn
dây đồng) xuống dưới mặt nước một chút (vừa ngập kim) rồi hãy thả, hoặc ấn
nhẹ cho kim đang nổi xuống dưới mặt nước. Hiện tượng gì sẽ xảy ra?