Giáo án Vật lí Lớp 8 - Chủ đề: Chế tạo phao bơi

 Chủ đề minh hoạ cấp THCS
 Chủ đề: CHẾ TẠO PHAO BƠI
 Môn: Vật lý 8 
 Bài 10: Lực đẩy Ac-si mét;
Bài 11: Thực hành: Nghiệm lại lực đẩy Ác- si mét;
 Bài 12: Sự nổi.
Nhóm trường 
1. Tên chủ đề:
CHẾ TẠO PHAO BƠI 
(Số tiết: 03 tiết – Môn Vật lí . Lớp 8)
2. Mô tả chủ đề:
 	Hiện nay, vấn đề về tai nạn thương tích, trong đó tai nạn đuối nước đã được đưa vào tuyên truyền giáo dục trong nhà trường. Từ thực tế của địa phương là vùng có điều kiện kinh tế khó khăn và hoàn cảnh sống có sông lớn chảy qua, nhiều hoạt động sinh hoạt của người dân thường gắn liền với môi trường sông nước. Tuy nhiên, do điều kiện kinh tế khó khăn và nhận thức còn hạn chế nên việc trang bị vật dụng như phao bơi, áo bơi để bảo vệ bản thân hầu như chưa có hoặc không đảm bảo an toàn.
	Thông qua chủ đề, Hs nâng cao nhận thức về phòng chống tai nạn đuối nước và áp dụng kiến thức bộ môn Vật lý (như Lực đẩy Ác-si-mét; Thực hành: Nghiệm lại lực đẩy Ác-si-mét, Sự nổi ) và các môn học khác như Toán, Sinh, Địa, GDCD để hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và chế tạo được phao bơi phục vụ bản thân và cộng đồng.
3. Mục tiêu:
a. Kiến thức:
– HS sẽ nghiên cứu những kiến thức về Lực đẩy Ác-si -mét, Thực hành: Nghiệm lại lực đẩy Ác-si -mét, Sự nổi.
– Vận dụng được các kiến thức về Lực đẩy Ác-si -mét, sự nổi để thiết kế hệ thống phao bơi.
b. Kĩ năng:
 – Tính toán, thiết kế, lắp ráp hoàn thành phao bơi. 
– Tra cứu được thông tin nhờ việc sử dụng công nghệ thông tin; 
– Sử dụng được khi rơi xuống nước, vận dụng về sự nổi của vật trong chất lỏng.
- Vận dụng kiến thức bộ môn và liên môn để chế tạo những vật dụng cần thiết để phục vụ đời sống hằng ngày.
c. Thái độ:
Giáo dục HS nâng cao nhận thức về phòng chống tai nạn thương tích nói chung và tai nạn đuối nước nói riêng.
d. Phát triển phẩm chất và năng lực:
*Phát triển phẩm chất:
– Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, hợp tác nhóm, giúp đỡ nhau trong lớp học;
– Yêu thích môn học, thích khám phá, tìm tòi và vận dụng các kiến thức học được vào giải quyết các vấn đề thực tiễn cuộc sống;
– Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật.
* Định hướng phát triển năng lực:
– Năng lực nghiên cứu kiến thức khoa học và thực nghiệm, vận dụng được các kiến thức về Lực đẩy Ác-si -mét, Sự nổi.
– Năng lực giải quyết vấn đề, cụ thể chế tạo được “Chế tạo phao bơi” một cách sáng tạo;
– Năng lực giao tiếp và hợp tác nhóm để thống nhất bản thiết kế và phân công thực hiện từng phần nhiệm vụ cụ thể tạo ra sản phẩm hệ thống khi bơi.
4. Thiết bị:
Tổ chức dạy học chủ đề, GV sẽ hướng dẫn HS sử dụng một số thiết bị sau:
 – Tái sử dụng ruột xe ôtô (có bơm hơi), can nhựa, chai nhựa và một số vật liệu sẵn có tại địa phương như cây chuối, cây lồ ô 
 – Một số vật liệu, thiết bị phổ thông như: Dây, keo dán, giấy A0, máy tính, máy chiếu...
5. Tiến trình dạy học
Hoạt động 1.
XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ CHẾ TẠO PHAO BƠI
(Tiết 1 – 45 phút)
A. Mục đích:
– HS củng cố một phần kiến thức ban đầu kiến thức về Lực đẩy Acsimet, Thực hành: Nghiệm lại Lực đẩy Ác-si -mét, Sự nổi.
– HS nhận thấy được sự cần thiết và ý nghĩa của phao bơi đối với cuộc sống của bản thân từ thực tiễn quan sát được;
– HS bước đầu có sự tự tin trước khi bắt tay vào triển khai dự án; 
– HS tiếp nhận được nhiệm vụ Chế tạo phao bơi, xác định được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của sản phẩm và các tiêu chí đánh giá sản phẩm này (HS xác định rõ nhiệm vụ mình cần phải làm là một phao bơi theo tiêu chí GV đưa ra và mức độ hoàn thành sản phẩm sẽ được đánh giá theo bảng tiêu chí đánh giá).
B. Nội dung:
– GV tổ chức cho HS làm thí nghiệm và xem clip khám phá tái sử dụng ruột xe ôtô (có bơm hơi), can nhựa, chai nhựa, thân cây chuối, thân cây lồ ô. Thông qua việc ghi chép và nhận xét, HS củng cố được những hiểu biết về Lực đẩy Ác-si -mét. 
– GV tổ chức cho HS thảo luận để hình thành các ý tưởng thiết kế phao bơi. GV giao nhiệm vụ cho HS thực hiện một dự án học tập “Chế tạo phao bơi” dựa trên những kiến thức về lực đẩy Ac-si-mét, sự nổi mà HS đã tìm hiểu từ hoạt động thí nghiệm trong bài 11: Thực hành nghiệm lại định luật Ac-si-mét. Kết quả thảo luận, phân công nhiệm vụ của thành viên trong nhóm được ghi vào Phiếu học tập và Bản ghi chép nhiệm vụ của nhóm.
– Các bản tiêu chí: (1) đánh giá bản thiết kế, (2) đánh giá sản phẩm Chế tạo phao bơi, (3) đánh giá kế hoạch triển khai dự án được GV tự thiết kế khi xây dựng chủ đề dạy học, trước khi triển khai trong giờ dạy trên lớp. Trong hoạt động này, GV giải thích và thống nhất để HS hiểu được yêu cầu và nội dung của các nhiệm vụ gắn với các bản tiêu chí đã nêu.
C. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:
Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được các sản phẩm sau:
– Một bản ghi chép xác định nhiệm vụ phải làm của từng nhóm: Chế tạo phao bơi. 
- Một bản phân công nhiệm vụ của các thành viên trong nhóm theo phiếu học tập số 1.
– Kế hoạch thực hiện dự án với các mốc thời gian và nhiệm vụ rõ ràng. 
D. Cách thức tổ chức hoạt động:
Bước 1. Đặt vấn đề
Giáo viên nêu câu hỏi đặt vấn đề: 
Các em có biết tại sao khi ruột xe có hơi, cái can, chai nhựa được đậy nắp kín thì nó lại nổi trên mặt nước? 
Để trả lời cho câu hỏi này chúng ta sẽ cùng thực hiện thí nghiệm sau.
Bước 2. HS làm thí nghiệm khám phá kiến thức. 	
– GV tổ chức chia HS theo từng nhóm thống nhất vai trò, nhiệm vụ của các thành viên trong nhóm (chia 3 nhóm);
– GV nêu rõ những yêu cầu cho HS khi làm thí nghiệm khám phá (Độ lớn của lực đẩy lên vật nhúng trong chất lỏng bằng trọng lượng của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ. Vật nổi lên khi lực đẩy Ác-si -mét lớn hơn trọng lượng của vật.Vật chìm xuống khi lực đẩy Ác si mét nhỏ hơn trọng lượng của vật).
– Mỗi nhóm sẽ nhận được một số vật liệu và dụng cụ gồm: 
- 1 lực kế;
- 1 vật nặng bằng nhôm có thể tích khoảng 50 cm3.
- 1 bình chia độ;
- 1 giá đỡ;
- Mẫu báo cáo thực hành (Những vật liệu này đã được GV chuẩn bị từ trước và phân chia theo từng nhóm). 
– GV phát cho các nhóm HS “Phiếu hướng dẫn tự làm thí nghiệm” và bảng ghi kết quả thí nghiệm theo phiếu học tập. Cụ thể:
Đo trọng lượng P của vât đặt trong không khí.
2. Đo hợp lực F của trọng lực và lực đẩy FA tác dụng lên vật khi vật được nhúng chìm trong nước
3 . Tính độ lớn của lực đẩy FA tác dụng lên vật khi vật được nhúng chìm trong nước:
 FA = d.V 
Đo trọng lượng phần nước bị vật chiếm PN chỗ ba lần, lấy kết quả ghi vào bảng 11.2 (SGK)của báo cáo. Sau đó tính giá trị trung bình
PHIẾU HỌC TẬP
Lần đo
Trọng lượng P1(N)
Trọng lượng P2(N)
Trọng lượngphần nước bị vật chiếm chỗ PN = P1 – P2 (N)
1
2
3
 Trọng lượng phần nước bị vật chiếm chỗ PN được tính: PN =P2 - P1 
Bước 3. Giao nhiệm vụ cho HS và xác lập tiêu chí đánh giá sản phẩm
GV nêu vấn đề: Với nguyên lý về Lực đẩy Ác-si-mét, sự nổi của vật., theo các em, nếu thay đổi độ lớn của lực đẩy Ác-si-mét thì chúng ta có thể ứng dụng để tạo ra các sản phẩm như thế nào?
Các nhóm phải thiết kế sản phẩm thoả mãn một số tiêu chí cơ bản sau:
 Dựa trên nguyên lý về Lực đẩy Ác-si-mét, sự nổi.
 - Một vật nhúng trong chất lỏng bị chất lỏng tác dụng một lực đẩy hướng từ dưới lên trên.
- Độ lớn của lực đẩy lên vật nhúng trong chất lỏng bằng trọng lượng của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ
– Sản phẩm gọn, đẹp; không ảnh hưởng đến môi trường
– Chi phí sản xuất hợp lí.
Với các tiêu chí như trên, khi các nhóm giới thiệu sản phẩm phao bơi thì sẽ được “nhà đầu tư” đánh giá theo Phiếu đánh giá số 1, sô 2.
Phiếu đánh giá số 1: Đánh giá bản thiết kế 
Phiếu này được sử dụng để đánh giá nhóm khi báo cáo phương án thiết kế sản phẩm 
TT
Tiêu chí
Điểm tối đa
Điểm đạt được
1
Trình bày thiết kế chế tạo phao bơi và mô hình sản phẩm đúng nguyên lý.
2
2
Giải thích rõ nguyên lý hoạt động của sản phẩm: dựa trên nguyên lý về Lực đẩy Ác-si-mét, sự nổi của vật
3
3
Nêu rõ được vai trò, đặc điểm các bộ phận của hệ thống phao bơi (xăm ôtô, các chai nhựa, can nhựa)
3
4
Trình bày báo cáo sinh động, hấp dẫn.
1
5
Hiệu quả làm việc nhóm
1
Tổng điểm
10
Phiếu đánh giá số 2: Đánh giá sản phẩm
Phiếu này được sử dụng để đánh giá nhóm khi giới thiệu sản phẩm 
TT
1,0 điểm
2,0 điểm
2,5 điểm
1
Tái sử dụng ruột xe ôtô, sử dụng bơm hơi
Tái sử dụng can nhựa
Tái sử dụng chai nhựa
1
Lực nâng lên của phao bơi được 500N
Lực nâng lên của phao bơi được 1000N
Lực nâng lên của phao bơi được 1500N
3
Làm đúng nguyên lý nhưng còn thiếu an toàn
Làm đúng nguyên lý, an toàn, chắc chắn
An toàn, không ảnh hưởng đến môi trường
4
Chi phí để làm ra phao bơi trên 40.000đ
Chi phí để làm ra phao bơi từ 20.000 đến 40.000đ
Chi phí để làm ra phao bơi dưới 20.000đ
Hoạt động 2.
NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC VỀ SỰ NỔI CỦA VẬT
VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CHẾ TẠO PHAO BƠI
(HS tự học, tự nghiên cứu và xây dựng bản thiết kế ở nhà trong 1 tuần)
A. Mục đích:
Từ các kiến thức liên uan HS thực nghiệm và đưa ra được bản thiết kế phao bơi của nhóm phù hợp với các tiêu chí giáo viên đưa ra. 
B. Nội dung:
Từ yêu cầu tiêu chí đánh giá sản phẩm, HS tự tìm hiểu các kiến thức nền liên quan từ sách giáo khoa, tài liệu tham khảo hay tìm hiểu trên internet... từ đó có kiến thức để thiết kế, chế tạo phao bơi. 
HS sẽ trình bày những kiến thức mình tự học được thông qua việc trình bày báo cáo và bảo vệ bản thiết kế sản phẩm đáp ứng các tiêu chí đánh giá trong Phiếu đánh giá số 2.
C. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:
Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được các sản phẩm sau:
– Hồ sơ thiết kế:
+ Sơ đồ bản vẽ của phao bơi bao gồm chú giải chi tiết đối với từng thành phần của phao bơi của nhóm trong vở và trong hồ sơ học tập của nhóm 
+ Bản thiết kế mô hình sản phẩm ( (hình dáng, kích thước, cấu tạo .) phao bơi và danh mục vật liệu đi kèm.
 - Bản thiết kế này cùng được trình bày trên giấy A0 
D. Cách thức tổ chức hoạt động:
– HS theo nhóm tự đọc bài 10,11,12 SGK Vật lý 8 và hoàn thành câu hỏi, bài tập trong hồ sơ học tập của nhóm. Các cá nhân hoàn thành nội dung các phiếu trước khi thảo luận để ghi kết quả vào hồ sơ chung của nhóm.
– HS vận dụng kiến thức về lực đẩy Acsimet, sự nổi của vật, làm việc theo nhóm để vẽ Sơ đồ bản vẽ của phao bơi của nhóm ; hình vẽ sản phẩm của phao bơi đi kèm các thông số (hình dáng, kích thước, vật liệu dự kiến).
– HS trao đổi và tìm sự hỗ trợ của GV các bộ môn liên quan (nếu cần) như sau:
 HS tham khảo ý kiến giáo viên về những ý tưởng thiết kế sản phẩm -> Tự trao đổi, thống nhất và lựa chọn ý tưởng
– HS tự hoàn thiện bản báo cáo về thiết kế chế tạo phao bơi trên giấy A0 và tập luyện cách thức trình bày; chuẩn bị câu hỏi và câu trả lời để bảo vệ quan điểm của nhóm.
Hoạt động 3.
 TRÌNH BÀY VÀ BẢO VỆ GIẢI PHÁP CHẾ TẠO PHAO BƠI
(Tiết 2 – 45 phút)
A. Mục đích: 
– HS trình bày được bản thiết kế về chế tạo phao bơi và giải thích nguyên lí hoạt động của hệ thống này. 
– Thông qua các hoạt động phản biện, vấn đáp, giáo viên giúp HS nhận ra những sai lầm (nếu có) khi tự nghiên cứu kiến thức nền hoặc củng cố giúp HS hiểu rõ hơn về việc ứng dụng kiến thức nền trong việc thiết kế sơ đồ của chế tạo phao bơi. GV gợi ý để HS có thể có ý tưởng về điều chỉnh, cải tiến bản thiết kế phù hợp. 
– HS có kỹ năng phản biện; hình thành ý thức về cải tiến, phát triển bản thiết kế sản phẩm.
B. Nội dung: 
– GV yêu cầu các nhóm lần lượt trình bày phương án thiết kế (đã chuẩn bị ở nhà) và giải thích nguyên lí hoạt động của sản phẩm đã thiết kế;
– GV tổ chức HS thảo luận, nêu câu hỏi và bảo vệ ý kiến về bản thiết kế; tiếp thu và điều chỉnh bản thiết kế (nếu cần); 
– GV yêu cầu HS chỉnh sửa lại bản thiết kế ( Nếu cần)
C. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:
Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được các sản phẩm sau:
– Hồ sơ thiết kế phao bơi đã hoàn thiện theo góp ý.
D. Cách thức tổ chức hoạt động: 
Bước 1. GV tổ chức cho từng nhóm báo cáo phương án thiết kế;
Bước 2. Các nhóm khác nhận xét, nêu câu hỏi;
Bước 3. GV nhận xét, đánh giá các bài báo cáo (theo phiếu đánh giá 2). Tổng kết, chuẩn hoá các kiến thức liên quan. 
Bước 4. GV giao nhiệm vụ cho các nhóm về nhà hoàn thiện sản phẩm và ghi giải thích; gợi ý các nhóm tham khảo thêm các tài liệu phục vụ cho việc chế tạo thử nghiệm sản phẩm (SGK, internet...) và tham khảo thêm ý kiến tư vấn của GV bộ môn (nếu thấy cần thiết). 
Hoạt động 4.
CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM PHAO BƠI
 (HS tự làm ở nhà 1 tuần)
A. Mục đích: 
– HS chế tạo được phao bơi căn cứ trên bản vẽ thiết kế đã được thông qua; 
–Xác định các vật liệu phù hợp, đảm bảo đúng sơ đồ bản vẽ của phao bơi với giá thành hợp lí;
– Học được nguyên tắc an toàn trong chế tạo, lắp đặt sản phẩm.
– Bổ sung thêm kiến thức nền thông qua việc giải quyết những vấn đề nảy sinh trong quá trình chế tạo sản phẩm.
B. Nội dung:
– HS làm việc theo nhóm ở nhà; ghi chép lại công việc của từng thành viên, các điều chỉnh của bản thiết kế (nếu có) và giải thích lí do điều chỉnh
– GV đôn đốc, hỗ trợ HS (nếu cần) trong quá trình các nhóm chế tạo sản phẩm.
C. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:
Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được sản phẩm sau:
Phao bơi đúng yêu cầu, đáp ứng các tiêu chí đánh giá trong phiếu đánh giá số 1. 
D. Cách thức tổ chức hoạt động: 
Bước 1. HS tìm kiếm, chuẩn bị các vật liệu dự kiến;
Bước 2. HS lắp đặt các thành phần của hệ thống theo bản thiết kế bằng vật liệu đã có;
Bước 3.HS thử nghiệm hệ thống, so sánh với các tiêu chí đánh giá sản phẩm (Phiếu đánh giá số 1). 
Bước 4. HS điều chỉnh lại vật liệu và thiết kế, ghi lại nội dung điều chỉnh và giải thích lí do (nếu cần phải điều chỉnh);
Bước 5. HS hoàn thiện bảng ghi danh mục các vật liệu và tính giá thành chế tạo sản phẩm;
Bước 6. HS đóng gói và sắp xếp sản phẩm, sẵn sàng cho phần triển lãm sản phẩm; Xây dựng bản báo cáo và tập trình bày, giới thiệu sản phẩm.
Trong quá trình chế tạo sản phẩm, GV đôn đốc, hỗ trợ, ghi nhận hoạt động của các nhóm HS.
Hoạt động 5: 
 TRÌNH BÀY SẢN PHẨM “CHẾ TẠO PHAO BƠI” VÀ THẢO LUẬN
(Tiết 3 – 45 phút)
A. Mục đích:
– HS giới thiệu và chứng minh sự phù hợp của sản phẩm phao bơi với điều kiện thực tế cũng như đáp ứng được các tiêu chí đánh giá sản phẩm đã đặt ra (Phiếu đánh giá số 1). 
– HS thực hành được kỹ năng thuyết trình và phản biện kiến thức liên quan; rèn luyện được thói quen bảo vệ môi trường; hình thành ý thức về cải tiến, phát triển sản phẩm.
– HS hoàn thiện kiến thức nền sau khi đã có thực nghiệm.
B. Nội dung: 
– Các nhóm HS giới thiệu về cách thức hoạt động, vận hành của sản phẩm kết hợp với việc giải thích kiến thức các môn học liên quan. 
– GV và HS đặt câu hỏi để làm rõ nội dung.
C. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:
Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được sản phẩm sau: Phao bơi vận hành được theo đúng các tiêu chí đánh giá.
D. Cách thức tổ chức hoạt động:
Bước 1. Các nhóm HS mô tả và thực hành phao bơi trên mô hình hồ bơi nhân tạo ( Giáo viên tự thiết kế bằng vật liệu sẵn)
Bước 2. Các nhóm lần lượt báo cáo, trình diễn hoạt động của phao bơi: 
– Nhóm trình bày về cách thức hoạt động của sản phẩm; những điều chỉnh trong quá trình chế tạo sản phẩm và giải thích lí do (nếu có); giải thích cách tính giá thành sản phẩm;
 - GV kiểm tra tiêu chuẩn kĩ thuật: Lực nâng lên của phao bơi được 1500N, an toàn, không ảnh hưởng đến môi trường. Chi phí để làm ra phao bơi dưới 20.000đ
Trong thời gian này, các nhóm HS khác cũng hoàn thành phiếu đánh giá dành 
cho HS.
Bước 3. GV và các nhóm khác đặt câu hỏi, nhận xét. GV công bố kết quả chấm sản phẩm theo tiêu chí của phiếu đánh giá số 1 (kết quả đánh giá nên được trình chiếu trên màn hình để cả lớp dễ quan sát);
GV tổng kết và nhận xét về kết quả chung của các nhóm. GV cần lưu ý những hạn chế, những điểm còn bất cập, chưa chính xác của các nhóm, đặc biệt lưu ý khi các nhóm khai thác và giải thích kiến thức nền trong khi giới thiệu sản phẩm và những ghi chép trong phiếu học tập. 
Bước 4. Tổng kết, đánh giá
- GV tổng kết và đánh giá chung về dự án: Kiến thức, kĩ năng, quá trình thiết kế và thi công sản phẩm, kĩ năng làm việc nhóm, kĩ năng trình bày thuyết phục, hiệu quả sử dụng của sản phẩm.
- GV yêu cầu HS thực hiện nhiệm vụ cuối dự án: Hoàn thành hồ sơ dự án
- GV gợi mở về việc tìm hiểu kiến thức và mở rộng, nâng cấp sản phẩm cho HS.
 Ví dụ:
* Với nguyên lý về Lực đẩy Ác-si-mét, sự nổi của vật, theo các em, chúng ta có thể phát triển các sản phẩm phao bơi khác như thế nào? ...