SKKN Giúp học sinh phát triển tư duy trong giải bài tập Vật lý trong chương Chất, khí – SGK Vật lý 10 Ban cơ bản

Nội dung text: SKKN Giúp học sinh phát triển tư duy trong giải bài tập Vật lý trong chương Chất, khí – SGK Vật lý 10 Ban cơ bản

1. MỞ ĐẦU I – LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Dạy học giúp HS phát triển tư duy ở các mức độ khác nhau. Dạy học là tốt nếu nó đi trước sự phát triển, thúc đẩy sự phát triển những chức năng tâm lý tạo điều kiện đẩy mạnh khả năng suy nghĩ của HS, từ đó làm cho HS trở nên thông minh hơn. Ngược lại, dạy học không thúc đẩy sự phát triển, thậm chí kìm hãm sự phát triển nếu như trong quá trình dạy học, ta nhồi nhét vào đầu HS những sự kiện tản mạn, không cơ bản. Vậy để phát triển tư duy HS, ta phải giúp các em nắm được kiến thức cơ bản, mối quan hệ giữa chúng và vận dụng chúng để giải các bài tập. Thực tế giảng dạy, tìm hiểu quá trình học tập của HS trong chương chất khí, tôi nhận thấy HS còn có nhiều thiếu sót, sai lầm như- không hiểu rõ bản chất của sự thay đổi các thông số trạng thái trong các quá trình biến đổi; khi áp dụng phương trình trạng thái chỉ áp dụng cho khối khí xác định, không đổi, nhiều bài tập không xác định được khối lượng khi là khối lượng nào. Vì lý do trên, tôi mạnh dạn đưa ra một số cách giải quyết phát triển tư duy HS qua tiết dạy bài tập. II – MỤC TIÊU ĐỀ TÀI: - Giúp HS phát triển tư duy trong giải bài tập vật lý trong chương chất, khí – sgk Vật Lý 10 ban cơ bản. - Rèn luyện kỹ năng tính toán - Giáo dục kỹ thuật tổng hợp III - ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: - HS trung học phổ thông - Kiến thức chương chất khí
2. B. NỘI DUNG: 1. Nội dung kiến thức yêu cầu HS nắm được Định hướng tư duy a. Kiến thức liên quan - Công thức về chất khí đẳng nhiệt P1V1 = P2V2 F1 = F2 P1V1= P2V2 đẳng tích P1= P2 T1 T2 V1 = V2 T1 T2 đẳng áp V1 V2 = P1 = P2 T1 T2 b. Các bước giải - Nghiên cứu đầu bài - Phân tích hiện tượng + Xác định khối khí tham gia quá trình biến đổi trạng thái + Xác định trạng thái đầu – trạng thái cuối Thấy được cần vận dụng định luật nào - Lập kế hoạch giải + Xác định khối khí khảo sát + Xác định trong thái đầu – cuối khối khí + Viết công thức định luật liên quan + Giải phương trình – hệ phương trình - Nhận xét kết quả thu được 2. Nội dung bài dạy: Bài tập 1: Một chiếc lớp ô tô chứa không khí có áp suất 5 bar và ở nhiệt độ 25 0C. Khi xe chạy nhanh lốp xe tăng lên tới 500C. Tính áp suất không khí trong lốp xe lúc này. * Hoạt động thày – trò
3. - GV: đọc đề bài, yêu cầu học sinh tóm tắt - HS: gọi trạng thái khi ban đầu là trạng thái 1 Trạng thái khi đã biến đổi là trạng thái 2 TT1: P1 = 5 bar T1 = 25 + 273 =298 K TT2: T2 = 50 + 273 = 323 K P2 = ? - GV: Em có nhận xét gì về khối lượng V, P, t0 khối khí? - HS: Khối khí đang xét trong lốp ô tô là một khối khí có khối lượng xác định, trong quá trình biến đổi thể tích không đổi - GV: Để tìm áp suất P2 ta làm thế nào? - HS: Áp dụng định luật Sac lơ cho quá trình đẳng tích biến đổi từ TT1 TT2 - GV: Cần chú ý gì về đơn vị các thông số ? - HS: Đưa áp suất về cùng 1 đơn vị, chuyển 0C K - GV: Gọi HS lên bảng giải, yêu cầu cả lớp làm bài tập vào vở Lời giải - Ta có: T1 = 25 + 273 = 298K T2 = 50 + 273 = 323K Vì thể tích khí trong lốp xe là không đổi. Áp dụng định luật Sac – lơ: P1 = P2 T1 T2 P1T 2 P2 = T1 Thay số P1 = 5 bar, T2 = 323 K, T1 = 298 K 5.323 P2 = 5,42 (bar) 298 KL: Vậy áp suất khi trong lốp xe: P2 = 5,42 (bar)
4. - GV: Yêu cầu HS trong lớp nhận xét, đối chiếu với bài mình làm. Sau đó chữa vào vở. Bài tập 2: Tính khối lượng riêng của không khí ở đỉnh núi Phan Xi Pang cao 3140m. Biết rằng mỗi khi lên cao thêm 10m thì áp suất khi quyển giảm 1mmHg. Nhiệt độ trên đỉnh núi là 20C. Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện chuẩn (áp suất 760 mmHg, nhiệt độ 00C) là 1,29 (kg/m3) * Hoạt động thày - trò - GV: Yêu cầu HS tóm tắt - HS H = 3140 m Lên cao 10m áp xuất giảm 1mmHg t1 = 20C P0 = 760 mm Hg 0 V0 = 0 C 3 D0 = 1,29 kg/m Tính D1 = ? - GV: Nếu ta có 1 khối khí có khối lượng đem từ chân núi lên đỉnh núi thì khối lượng, thể tích thay đổi như thế nào. - HS: m = không đổi, thể tích thay đổi - GV: Thể tích đỉnh núi chân núi liên hệ với nhau như thế nào?, chỉ ra các trạng thái? - HS: áp dụng phương trình trạng thái PV PV 1 1 2 2 T1 T2 TT1: Chân núi TT2: Đỉnh núi (Coi như ở đktc) Po = 760 mm Hg P1 = Vo = V1 = To = 273K T1 = 275 K
5. H HS: P1 = Po - 10 - GV: Tính f1 = ? Tìm mối liên hệ V, m, D m m - HS: D = Do = V Vo m D1 = V1 GV: Yêu cầu HS lên bảng xác định m m p1 p0 p1V1 p0V0 D1 D0 HS: T1 T0 T1 T0 P1T0 p1 D1 P0T1 3 Thay số P1 = 0,75 (kg/m ) Bài tập 3: Một cái hố sâu 15m dưới đáy hồ nhiệt độ của nước là 7 0C còn trên mặt hồ là 220C. Áp suất khí quyển là 1 atm. Một bọt không khí có thể tích 1 mm 3 được nâng từ đáy hồ lên. Ở sát mặt nước, thể tích không khí là bao nhiêu cho biết khối lượng riêng của nước p = 1000 kg/m3 gia tốc trọng trường g = 9,8 (m/s2) * Hoạt động thày – trò - GV: Đọc đề bài, yêu cầu HS tóm tắt. - HS: Tóm tắt. H = 15 m 0 t1 = 7 C 0 t2 = 22 C 5 2 Pkq = 1 atm = 1013.10 N/m 3 -9 3 V1 = 1 mm = 10 m f = 103 kg/m3 g = 9,8 m/s2 V2 = ? - GV: Gọi TT1: Lúc bọt khí ở đáy hồ
6. TT2: Lúc bọt khí ở sát mặt hồ Ta có thể coi đây là quá trình biến đổi TT từ TT1 TT2 hãy phân tích quá trình đó. - HS: Khi bọt khí ở đáy hồ do trọng lượng riêng của khí nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước nên bọt khí sẽ được nâng dần lên. Lực tác dụng lên bọt khí giảm (do chiều cao cột nước giảm) dẫn đến áp suất giảm, bọt khí to dần ra đồng thời nhiệt độ tăng lên (t2 > t1) - GV: Mối liên hệ các thông số của trạng thái khí - HS: áp dụng phương trình trạng thái P1V1 P2V 2 T1 T 2 - GV: ĐK áp dụng ĐL - HS: Coi bọt khí có khối lượng không đổi - GV: Xác định áp suất bọt khí đồng hồ - HS: P1 = Pkq + sgh - GV: Yêu cầu HS xác định V2 P1V1 P2V 2 P1V T 2 (Pkq sgh)xV1T 2 - HS: V . 2.610 9 m 3 2.6mm 3 T1 T 2 2 P2 T1 P2T1 *Tuơng tự, có thể hưóng dẫn học sinh giải một số bài tập sau; Bài tập 4: Bài tập đồ thị Một mol khí lý tưởng thực hiện một chu trình 1 - 2 - 3 - 4 (hình vẽ). Biết T 1 = T2 = 400K, T = T = 200K, V = 40 dm3, V = 10 dm3. 3 4 1 3 3 V dm P1, P2, P3, P4 lần lượt nhận các giá trị sau: 1 A. P = P = 0,83.105 Pa, P = P = 1,66.105 Pa 1 4 2 3 40 5 5 B. P1 = P4 = 1,66.10 Pa, P2 = P3 = 0,83.10 Pa 4 2 5 5 3 C. P1 = P4 = 0,38.10 Pa, P2 = P3 = 6,16.10 Pa 10 5 5 D. P1 = P4 = 8,3.10 Pa, P2 = P3 = 6,6.10 Pa. O Hình vẽ: 200 400 T(0K)
7. Hướng dẫn giải Các quá trình 4 – 1, 2 – 3 là đẳng áp vì V tỉ lệ với T. Các quá trình 1 – 2, 3 – 4 là đẳng nhiệt v ì T1 = 2T4 , T2 = 2T3 , nên theo định luật Gayluy- xác: V1 V4 V1.T4 V1 3 V4 20dm T1 T4 T1 2 V2 V3 V3 .T2 3 V2 20dm T2 T3 T3 - Ta có: P1V1 = P2V2; P3V3 = P4V4 , P1 = P4; P2 = P3 5 5 - Giải hệ phương trình ta được: P1 = P4 = 0.83.10 Pa, P2 = P3 = 1,66.10 Pa Bài tập 5: Hai bình giống nhau được nối với nhau bằng một ống nằm ngang có tiết diện 20 mm2 ( Hình vẽ). Ở 00C giữa ống có một giọt thuỷ ngân ngăn không khí ở hai bên. Thể 3 0 0 tích mỗi bình là V0 = 200 cm . Nếu nhiệt độ một bình là t C bình kia là -t C thì giọt thuỷ ngân dịch chuyển 10 cm. Nhiệt độ (t) nhận giá trị nào sau đây : A. -270,270CB. 27,3 0C C. 2,730C D. 3,720C Hướng dẫn giải Gọi V1 là thể tích của bình có nhiệt độ T 1 =273 + t; V2 là thể tích của bình có nhiệt độ T2 = 273 – t. Giọt thuỷ ngân khi đứng yên, thì áp suất ở hai bình bằng nhau. Hai bình chứa cùng một khối lượng khí, vậy áp dụng định Gay-luy-xác: V1 V2 V1 V2 2V0 V0 V0T1 V1 T1 T2 T1 T2 273 t 273 t 273 273 T T 273 V t 200t V V V V ( 1 1) ( 1 )V 0 Sd 0,2.10 2 1 0 0 273 273 0 273 273 2.273 t 2,730 C. 200 C. KẾT LUẬN Qua thời gian giảng dạy tôi thấy rằng với việc phân tích bài tập như trên đã giúp học sinh có cái nhìn đúng đắn khi gặp các bài toán về chất khí. Các em không còn túng túng bỡ ngỡ khi gặp các bài tập này. Tuy nhiên do thời gian có hạn nên tôi chưa thể đề cập tới các vấn đề một cách sâu rộng được rất mong được sự góp ý của các đồng nghiệp để đề tài được hoàn thiện hơn.