(SKKN mới NHẤT) SKKN phương pháp giải bài tập vật lý THCS chuyên đề nhiệt học

Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học PHẦN I: MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Nghị quyết Đại hội XI Đảng Cộng sản Việt Nam đã chỉ rõ “Nhiệm vụ và mục tiêu bản của giáo dục” là: “nhằm xây dựng những người và thế hệ trẻ gắn bó với lý tưởng độc lập dân tộc và chủ nghĩa xã hội, có đạo đức sáng, có ý chí kiên cường xây dựng và bảo vệ Tổ quốc, giữ gìn và phát huy các giá trị văn hóa dân tộc, có lực tiếp thu tinh hoa văn hóa nhân loại, phát huy tiềm của dân tộc và người Việt Nam, có ý thức cộng đồng và phát huy tính tích cực cá nhân, làm chủ tri thức khoa học, công nghệ hiện đại, có tư sáng tạo và kĩ thực hành giỏi, có tác phong công nghiệp, có tính tổ chức kỉ luật, có sức khỏe, là người thừa kế xây dựng chủ nghĩa xã hội “vừa hồng vừa chuyên” lời dạy của Bác Hồ” Luật Giáo dục năm 2005 của nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam cũng qui định rõ “Mục tiêu của giáo dục phổ thông” là: “ Giúp học sinh phát triển toàn diện về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mĩ và các kĩ bản, phát triển lực cá nhân, tính động sáng tạo, hình thành nhân cách người Việt Nam xã hội chủ nghĩa, xây dựng tư cách và trách nhiệm công dân; chuẩn bị cho học sinh tiếp tục học lên cao hoặc vào cuộc sống lao động, tham gia lao động bảo vệ Tổ quốc” Thực hiện nghị quyết trung ương II khóa XI của Đảng Cộng sản Việt Nam: “Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục và đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư sáng tạo của người học…” Vật lý sở nhiều ngành kĩ thuật quan trọng, phát triển khoa học vật lý gắn bó chặt chẽ, tác động qua lại trực tiếp tới tiến khoa học kĩ thuật Vì hiểu vật lý có giá trị to lớn đời sống sản xuất, đặc biệt cơng nghiệp hố đại hố đất nước Căn vào nhiệm vụ chương trình vật lý Trung học sở là: Cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức bản, trình độ phổ thơng trung học sở, bước đầu hình thành học sinh kĩ thói quen làm việc khoa học, góp phần hình thành học sinh lực nhận thức, lực hành động và các phẩm chất, nhân cách mà mục tiêu giáo dục Trung học sở đề Căn cứ vào nhiệm vụ bồi dưỡng học sinh giỏi hàng năm của trường phổ thông nhằm phát hiện những học sinh có lực học tập môn vật lý THCS để bồi dưỡng nâng cao lực nhận thức, hình thành các cho em những kĩ bản và nâng cao việc giải các bài tập vật lý Giúp các em tham dự các kì thi học sinh giỏi cấp quận, thành phố đạt kết quả cao nhất Hiện nay, các tài liệu bồi dưỡng kiến thức cho học sinh giỏi vật lí có rất nhiều chưa hệ thống về nội dung, không sâu vào phương pháp giải các dạng bài tập cụ thể Hơn nữa, nhu cầu học của học sinh hiện ngày càng cao Với mong muốn đóng góp vào việc nâng cao chất lượng bời dưỡng học sinh giỏi Trung học sở nói chung đặc biệt để giúp trình lĩnh hội, vận dụng phương pháp để giải tập vật lý nâng cao tốt thúc / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học định lựa chọn đề tài: “ Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học” II MỤC ĐÍCH, NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU: Mục đích: Nghiên cứu hệ thống hóa số chuyên đề giải bài tập vật lý Trung học sở nhằm rèn luyện kĩ giải bài tập vật lý nâng cao cho học sinh, góp phần đẩy mạnh nâng cao chất lượng học tập, phát triển lực sáng tạo của học sinh Hướng tới cung cấp cho giáo viên một tài liệu tham khảo để bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý THCS Nhiệm vụ:  Nghiên cứu sở lí luận về vấn đề chung tập vật lý Trung học sở  Đề số biện pháp nâng cao chất lượng bồi dưỡng kiến thức vật lý THCS theo các chuyên đề  Nghiên cứu số chuyên đề tập vật lí THCS, từ soạn thảo tiến trình hướng dẫn học sinh giải bài tập vật lý theo các chuyên đề  Biên soạn số chuyên đề giải bài tập vật lý Trung học sở  Tiến hành thực nghiệm sư phạm và tổng kết kết thực nghiệm  Kết luận kiến nghị III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:  Các tài liệu tham khảo có liên quan tới tập vật lý THCS  Chương trình vật lý THCS IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Để thực nhiệm vụ trên, đề tài sử dụng các phương pháp nghiên cứu chủ yếu sau:  Phương pháp nghiên cứu lí thuyết  Phương pháp điều tra Phương pháp thực nghiệm Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia V PHẠM VI NGHIÊN CỨU:  Chương trình vật lý Trung học sở VI DỰ KIẾN ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI: Đề tài góp phần vào việc nâng cao chất lượng dạy học môn vật lý trường THCS về các mặt: - Giúp học sinh có nhìn hệ thớng dạng tập vật lý nâng cao theo chuyên đề Nhiệt học - Rèn luyện thêm cho học sinh kĩ giải tập vật lý THCS - Phát triển lực tư cho học sinh - Là tài liệu tham khảo cho các giáo viên bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý THCS / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI I Khái niệm tập vật lý: Bài tập vật lý yêu cầu đặt cho người học, người học giải dựa sở lập luận logic, nhờ phép tính tốn, thí nghiệm, dựa kiến thức khái niệm, định luật thuyết vật lý II Vai trò tác dụng tập vật lý: Xét mặt phát triển tính tự lực người học rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức lĩnh hội vai trị tập vật lý q trình học tập có giá trị lớn Bài tập vật lý sử dụng nhiều khâu trình dạy học  Bài tập phương tiện nghiên cứu tượng vật lý Trong trình dạy học vật lý, người học làm quen với chất tượng vật lý nhiều cách khác như: Kể chuyện, biểu diễn thí nghiệm, làm thí nghiệm, tiến hành tham quan Ở tính tích cực người học chiều sâu độ vững kiến thức lớn “tình có vấn đề” tạo ra, nhiều trường hợp nhờ tình làm xuất kiểu tập mà trình giải người học phát lại quy luật vật lý tiếp thu quy luật hình thức có sẵn  Bài tập phương tiện hình thành khái niệm Bằng cách dựa vào kiến thức có người học, q trình làm tập, ta cho người học phân tích tượng vật lý nghiên cứu, hình thành khái niệm tượng vật lý đại lượng vật lý  Bài tập phương tiện phát triển tư vật lý cho người học Việc giải tập làm phát triển tư logic, nhanh trí Trong q trình tư có phân tích tổng hợp mối liên hệ tượng, đại lượng vật lý đặc trưng cho chúng  Bài tập phương tiện rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức người học vào thực tiển Đối với việc giáo dục kỹ thuật tổng hợp tập vật lý có ý nghĩa lớn, tập phương tiện thuận lợi để người học liên hệ lý thuyết với thực hành, học tập với đời sống Nội dung tập phải đảm bảo yêu cầu sau: + Nội dung tập phải gắn với tài liệu thuộc chương trình học + Hiện tượng nghiên cứu phải áp dụng phổ biến thực tiển + Bài tập đưa phải vấn đề gần gũi với thực tế + Không nội dung mà hình thức tập phải gắn với điều kiện thường gặp sống Trong tập khơng có sẵn kiện mà phải tìm kiện cần thiết sơ đồ, vẽ kỹ thuật, sách báo tra cứu từ thí nghiệm  Bài tập tượng vật lý sinh hoạt ngày có ý nghĩa to lớn Chúng giúp cho người học nhìn thấy khoa học vật lý xung quanh chúng ta, bồi / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học dưỡng khả quan sát cho người học Với tập này, q trình giải, người học có kỹ năng, kỹ xảo để vận dụng kiến thức vào việc phân tích tượng vật lý khác tự nhiên, kỹ thuật đời sống Đặc biệt có tập giải đòi hỏi người học phải sử dụng kinh nghiệm lao động, sinh hoạt sử dụng kết quan sát thực tế ngày  Bài tập vật lý phương tiện để giáo dục người học Nhờ tập vật lý ta giới thiệu cho người học biết xuất tư tưởng, quan điểm tiên tiến, đại, phát minh, thành tựu khoa học nước Tác dụng giáo dục tập vật lý thể chỗ: chúng phương tiện hiệu để rèn luyện đức tính kiên trì, vượt khó, ý chí nhân cách người học Việc giải tập vật lý mang đến cho người học niềm phấn khởi sáng tạo, tăng thêm yêu thích môn, tăng cường hứng thú học tập  Bài tập vật lý phương tiện kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo người học Đồng thời cơng cụ giúp người học ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức III Phân loại tập vật lý: Tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà ta có nhiều cách phân loại tập vật lý khác nhau: Phân loại theo mục đích, phân loại theo nội dung, phân loại theo cách giải, phân loại theo mức độ khó dễ Phân loại theo nội dung Có thể chia làm bốn loại:  Bài tập có nội dung lịch sử: Đó tập, câu hỏi chứa đựng kiến thức có đặc điểm lịch sử, liệu thí nghiệm, phát minh, sáng chế câu chuyện có tính chất lịch sử  Bài tập có nội dung cụ thể trừu tượng + Bài tập có nội dung cụ thể tập liệu đầu cụ thể người học tự giải chúng dựa vào vốn kiến thức có Ưu điểm tập cụ thể tính trực quan cao gắn vào đời sống + Bài tập có nội dung trừu tượng tập mà liệu cho không cụ thể, nét bật tập trừu tượng chất vật lý nêu bật lên, tách khơng lẫn lộn với chi tiết không  Bài tập có nội dung theo phân mơn: Trong vật lý học người ta phân chuyên ngành nhỏ để nghiên cứu tập xếp loại theo phân mơn  Bài tập có nội dung kỹ thuật tổng hợp: Đó tập mà số liệu, kiện gắn với số liệu thực tế ngành kỹ thuật, công nghiệp, tập có ứng dụng thực tế Phân loại theo phương tiện giải Có thể chia thành bốn loại  Bài tập định tính: Đây loại tập mà việc giải khơng địi hỏi phải làm phép tính hoăc phép tính đơn giản nhẩm Muốn / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học giải tập phải dựa vào khái niệm, định luật vật lý học, xây dựng suy luận logic, để xác lập mối liên hệ phụ thuộc vào chất đại lượng vật lý Bài tập định tính có tác dụng lớn việc củng cố kiến thức học, giúp đào sâu chất tượng vật lý, rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức vào thực tiễn sống, rèn luyện lực quan sát, bồi dưỡng tư logic Vì loại tập có giá trị cao, ngày sử dụng nhiều  Bài tập định lượng: Là tập mà giải phải thực loạt phép tính thường phân làm hai loại: tập tập dượt tập tổng hợp + Bài tập tập dượt loại tập tính toán đơn giản, muốn giải cần vận dụng vài định luật, vài công thức, loại giúp củng cố kiến thức vừa học đồng thời giúp nắm kỹ kiến thức cách vận dụng + Bài tập tổng hợp loại tập tính toán phức tạp, muốn giải phải vận dụng nhiều khái niệm, nhiều cơng thức, loại có tác dụng đặc biệt việc mở rộng, đào sâu kiến thức phần khác chương trình, đồng thời giúp người học biết tự lựa chọn định luật, công thức cần thiết định luật cơng thức học  Bài tập thí nghiệm: Là loại tập địi hỏi phải làm thí nghiệm giải Những thí nghiệm mà tập đòi hỏi phải tiến hành phòng thí nghiệm nhà với dụng cụ đơn giản mà người học tự làm, tự chế Việc giải tập đòi hỏi phải biết cách tiến hành thí nghiệm biết vận dụng cơng thức cần thiết để tìm kết Loại tập kết hợp tác dụng loại tập vật lý nói chung loại tập thí nghiệm thực hành có tác dụng tăng cường tính tự lực người học  Bài tập đồ thị: Là loại tập số liệu dùng làm liệu để giải phải tìm đồ thị cho trước ngược lại Loại đòi hỏi người học phải biểu diễn trình diễn biến tượng nêu tập đồ thị Phân loại theo trình độ phát triển tư Các cấp độ nhận thức theo Bloom:Biết (Knowledge); Hiểu (Comprehension); Vận dụng (Application); Phân tích (Analysis); Tổng hợp (synthesis); Đánh giá (Evaluation) Theo đó, việc giải tập vật lý, ta phân thành ba bậc trình nhận thức:  Bài tập nhận biết, tái hiện, tái tạo lại  Bài tập hiểu, áp dụng  Bài tập vận dụng linh hoạt Tóm lại: Bài tập vật lý đa dạng, vấn đề phân loại tập phân mơn cần thiết để học tốt phân mơn IV Cơ sở định hướng giải tập vật lý Hoạt động giải tập vật lý / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học  Mục tiêu cần đạt tới giải tốn vật lý tìm câu trả lời đắn, giải đáp vấn đề đặt cách có khoa học chặt chẽ Q trình giải tốn thực chất tìm hiểu điều kiện toán, xem xét tượng vật lý đề cập dựa kiến thức vật lý, toán học để nghĩ tới mối liên hệ cho cần tìm cho thấy phải tìm có mối liên hệ trực tiếp gián tiếp với cho, từ đến rõ mối liên hệ tường minh trực tiếp phải tìm với biết nghĩa tìm lời giải đáp cho toán đặt  Hoạt động giải tốn vật lý có hai phần việc quan trọng là: + Việc xác lập mối liên hệ bản, cụ thể dựa vận dụng kiến thức vật lý vào điều kiện cụ thể tốn cho + Sự tiếp tục luận giải, tính toán, từ mối liên hệ xác lập đến kết cuối việc giải đáp vấn đề đặt toán cho  Sự nắm vững lời giải toán vật lý phải thể khả trả lời câu hỏi: Việc giải toán cần xác lập mối liên hệ nào? Sự xác lập mối liên hệ dựa vận dụng kiến thức vật lý nào? Vào điều kiện cụ thể tốn?  Đối với tập định tính, ta khơng phải tính tốn phức tạp cần phải có suy luận logic bước để đến kết luận cuối Phương pháp giải tập vật lý Xét tính chất thao tác tư giải tập vật lý người ta thường dùng hai phương pháp sau  Phương pháp phân tích: Theo phương pháp điểm xuất phát đại lượng cần tìm Người giải phải tìm xem đại lượng chưa biết có liên quan với đại lượng vật lý khác, biết liên hệ biểu diễn thành công thức tương ứng, làm biểu diễn hoàn toàn đại lượng cần tìm đại lượng biết tốn giải xong Như phương pháp thực chất phân tích tốn phức tạp thành toán đơn giản dựa vào quy tắc tìm lời giải mà lần lược giải tập này, từ đến lời giải cho toán phức tạp  Phương pháp tổng hợp: Theo phương pháp suy luận không đại lượng cần tìm mà đại lượng biết, có nêu đề Dùng công thức liên hệ đại lượng với đại lượng biết, ta dần đến công thức cuối Nhìn chung, việc giải tập vật lý phải dùng chung hai phương pháp phân tích tổng hợp Phép giải bắt đầu phân tích điều kiện toán để hiểu đề phải có tổng hợp kèm theo để kiểm tra lại mức độ đắn phân tích Muốn lập kế hoạch giải phải sâu phân tích nội dung vật lý tập, tổng hợp kiện cho với quy luật vật lý biết ta xây dựng lời giải kết cuối Các bước chung giải toán vật lý / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học Từ phân tích thực chất hoạt động giải tốn, ta đưa cách khái quát bước chung tiến trình giải tốn vật lý hoạt động bước là: Bước 1:Tìm hiểu đầu  Đọc, ghi ngắn gọn liệu xuất vá phải tìm  Mơ tả lại tình nêu đầu bài, vẽ hình minh họa  Nếu đề yêu cầu phải dùng đồ thị làm thí nghiệm để thu liệu cần thiết Bước 2: Xác lập mối liên hệ liệu xuất phát phải tìm  Đối chiếu liệu xuất phát phải tìm, xem xét chất vật lý tình cho để nghĩ đến kiến thức, định luật, công thức có liên quan  Xác lập mối liên hệ bản, cụ thể liệu xuất phát phải tìm  Tìm kiếm, lựa chọn mối liên hệ tối thiểu cần thiết cho thấy mối liên hệ phải tìm với liệu xuất phát, từ rút cần tìm Bước 3: Rút kết cần tìm Từ mối liên hệ cần thiết xác lập, tiếp tục luận giải, tính tốn để rút kết cần tìm Bước 4: Kiểm tra xác nhận kết Để xác nhận kết cần tìm cần kiểm tra lại việc giải theo cách sau:  Kiểm tra xem tính tốn chưa  Kiểm tra xem thứ ngun có phù hợp khơng  Kiểm tra kết thực nghiệm xem có phù hợp khơng  Giải tốn theo cách khác xem có cho kết không Tuy nhiên nhiều tập không thiết phải tách bạch cách cứng nhắc bước bước Tùy toán mà ta kết hợp hai bước thành tiến hành luận giải Lựa chọn tập vật lý Vấn đề lựa chọn tập vật lý góp phần không nhỏ vào việc nâng cao chất lượng học tập môn vật lý người học việc lựa chọn tập phải thỏa mãn yêu cầu sau:  Các tập phải từ dễ đến khó, đơn giản đến phức tạp, giúp người học nắm phương pháp giải tập điển hình  Hệ thống tập cần bao gồm nhiều thể loại tập  Lựa chọn tập cần kích thích tính hứng thú học tập phát triển tư người học / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học  Các tập phải nhằm củng cố, bổ sung hoàn thiện tri thức cụ thể học, cung cấp cho người học hiểu biết thực tế, kỹ thuật có liên quan với kiến thức lý thuyết  Lựa chọn tập điển hình nhằm hướng dẫn cho người học vận dụng kiến thức học để giải loại tập bản, hình thành phương pháp chung để giải loại tập  Lựa chọn tập cho kiểm tra mức độ nắm vững tri thức người học / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học CHƯƠNG II: THỰC TRẠNG CỦA VIỆC GIẢI BÀI TẬP TRONG TRƯỜNG TRUNG HỌC CƠ SỞ HIỆN NAY Thuận lợi: - Việc đổi phương pháp dạy học áp dụng rộng rãi cấp học - Nhà trường tạo điều kiện để môn học ứng dụng CNTT vào dạy – học - Vật lí mơn học thực tiễn, gắn liền với tượng thường xảy nên lôi học sinh tìm hiểu Khó khăn: - Giáo viên đưa hệ thống tập mà chưa nêu bật phương pháp giải, chưa hình thành kĩ giải tập cho học sinh - Học sinh chưa có định hướng giải tập, chưa hình thành phương pháp giải với tốn có dạng tương tự - Kỹ trình bày học sinh cịn chưa vững - Đa số học sinh thường thụ động việc giải tập, vận dụng cách máy móc, chưa có tìm tịi, sáng tạo - Học sinh tiếp thu mơn vật lí có phần thụ động, đặc biệt việc tìm lời giải cho tập vật lí - Đa số học sinh giải tập vật lí thích áp dụng cơng thức, thay số tính tốn nêu lại, phát biểu lại kiến thức học Học sinh ngại hay nói cách khác khơng có kĩ phân tích tượng vật lí lập luận chặt chẽ, xác quy luật vật lí - Học sinh chưa thực say sưa tìm tịi, học tập mơn vật lí Lười suy nghĩ khơng tâm tìm lời giải cho tập, thường ỷ lại vào giáo viên để chép chữa - Một số giáo viện lại không trọng tới việc hướng dẫn học sinh suy nghĩ, lập luận để tự tìm lời giải Khơng cung cấp, hướng dẫn cho học sinh có phương pháp giải tập vật lí / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học CHƯƠNG III : PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ THCS CHUYÊN ĐỀ NHIỆT HỌC I Mục đích của bồi dưỡng kiến thức vật lý Trung học sở theo chuyên đề:  Đối với giáo viên:  Giúp giáo viên có cái nhìn định hướng về những vấn đề mình định dạy giờ học  Hướng dẫn phát triển tư học sinh theo một mạch nội dung  Đối với học sinh:  Giúp học sinh có nhìn hệ thống dạng tập vật lý Trung học sở  Học sinh nắm được phương pháp giải các bài tập điển hình để từ đó có thể nhận biết được các dạng bài tập và giải chúng một cách dễ dàng II Một số biện pháp nâng cao chất lượng giải tập vật lý Hệ thống hóa kiến thức Mục đích: giúp học sinh có cái nhìn hệ thống về các dạng bài tập 1.1 Theo nội dung: Tác dụng của phân loại chủ đề theo nội dung:  Đối với giáo viên: Hướng dẫn phát triển tư học sinh theo một mạch nợi dung  Đới với học sinh: Có nhìn hệ thống dạng tập vật lý THCS VD: Phương trình cân bằng nhiệt Nhiệt học Sự truyền nhiệt môi trường ngoài 1.2 Phân loại chủ đề theo phương pháp giải: a) Các phương pháp giải bài tập vật thường sử dụng trường THCS:  Giải bài toán bằng cách lập phương trình  Đồ thị vật lý  Bài toán cực trị  Bài toán thực nghiệm b) Tác dụng của phân loại chủ đề theo phương pháp giải:  Đối với học sinh: + Vận dụng linh hoạt các phương pháp giải vào các dạng bài tập cụ thể + Tăng hứng thú học tập của học sinh, phát huy tính động sáng tạo, tìm tòi cái mới 10 / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học Đặt câu hỏi, bài tập về nhà quá trình bài giảng: Mục đích: - Trang bị cho học sinh phương pháp suy nghĩ, lập luận logic - Phát huy được khả tìm tòi cho học sinh - Phát triển tư học sinh việc phát hiện cách giải quyết, tự tìm cách giải quyết, tự xác định các hoạt động cần thực hiện để đạt được kết quả - Đưa bài tập về nhà để học sinh nắm vững phương pháp giải bài toán - Rèn luyện tính tự giác, kích thích tính tích cực hoạt động của cá nhân học sinh Ví dụ: Một bình nhiệt lượng kế chứa nước ở nhiệt độ t0 = 200C Người ta thả vào bình này những quả cầu giống đã được đốt nóng bằng nước sôi Sau thả quả cầu thứ nhất thì nhiệt độ của nước bình cân bằng nhiệt là t = 400C Cần thả quả cầu để nhiệt độ của nước bình cân bằng nhiệt là 900C ? Bài giải: Gọi : Khối lượng nước là m Khối lượng và nhiệt dung riêng của quả cầu là m1 và c1 Nhiệt độ cân bằng nhiệt là tcb Số quả cầu thả vào nước là N Gợi ý: Sau mỗi lần thả quả cầu thì nhiệt độ nước bình sẽ thay đổi (tăng lên) Nhiệt lượng tỏa từ các quả cầu là : Nhiệt lượng thu vào của nước : Theo phương trình cân bằng nhiệt : Khi thả quả cầu thứ nhất : N = 1 ; tcb = 400C Ta có : Thay (2) vào (1) ta có : Khi tcb = 900C Từ phương trình (*) ta có : 100N – 90N = 270 – 60 N = 21 Bài tập về nhà : Nhiệt độ của nước bình cân bằng nhiệt là nếu ta thả tiếp quả cầu thứ hai, thứ ba ? Nhận xét: Khi học sinh nắm được cách làm bài tập thì có thể dễ dàng tính được nhiệt độ cân bằng của nước thả quả cầu thứ hai, thứ ba dựa vào phương trình (*) 13 / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học Dành thời gian thích hợp để học sinh suy nghĩ: Bất cứ một môn học nào cũng vậy, giáo viên đưa câu hỏi hay bài tập cũng đều phải dành một thời gian thích hợp để học sinh suy nghĩ tìm hướng giải quyết vì thường học sinh không thể nghĩ đáp án Sau thời gian đó, giáo viên mới hướng dẫn học sinh phương hướng làm bài, giải đáp những khúc mắc gặp phải bài toán từ đó học sinh mới có thể tiếp thu bài nhanh chóng Việc dành thời gian cho học sinh suy nghĩ còn tạo cho các em tính tự giác suy nghĩ, phát huy tính tích cực cá nhân, bồi dưỡng tư sáng tạo, khả tự lực tìm tòi giải quyết vấn đề 10 Tạo niềm đam mê, yêu thích vật lý cho học sinh: Kết quả đạt được sau bồi dưỡng kiến thức vật lý THCS mà mỗi giáo viên đều hướng tới là tạo được niềm đam mê, yêu thích môn vật lý cho học sinh Có hiểu bộ môn các em mới có đam mê, hứng thú tìm hiểu vật lý, yêu thích tìm tòi khoa học Vật lý sở nhiều ngành kĩ thuật quan trọng, phát triển khoa học vật lý gắn bó chặt chẽ, tác động qua lại trực tiếp tới tiến khoa học kĩ thuật Vì vậy, những hiểu biết và nhận thức về vật lý có giá trị to lớn đời sống sản xuất, đặc biệt cơng nghiệp hố đại hố đất nước Một số biện pháp cụ thể đối với giáo viên:  Nắm vững kiến thức bản, xác định được mục đích kiến thức học sinh cần đạt được sau mỗi bài dạy  Phải đọc nhiều sách tham khảo để nắm vững và đào sâu suy nghĩ về các vấn đề chuyên môn, trang bị kiến thức và rút được những kinh nghiệm của riêng mình  Tiếp cận nhanh và vận dụng những phương pháp dạy học tích cực  Sử dụng toán Vật lí có nội dung kĩ thuật thực tế Đưa ví dụ cụ thể đời sống, sản xuất vào nội dung học  Tăng cường thực hành, làm thí nghiệm vật lí nhằm hình thành thói quen thực hành, rèn luyện tác phong làm việc khoa học cho học sinh  Thông qua các bài tập vật lý kích thích học sinh hứng thú tìm hiểu lịch sử vật lý, các nhà bác học, lịch sử các phát minh MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VẬT LÝ THCS CHUYÊN ĐỀ NHIỆT HỌC Nhiệt học bốn phần kiến thức Vật lí trang bị cho học sinh THCS Lượng kiến thức phần không nhiều so với phần khác, 14 / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học tập phần khơng q khó song em tiếp xúc với tập định lượng nên việc định hướng giải tập nhiệt cịn khó khăn với em em chưa có phương pháp giải Đặc biệt là giải các bài tập áp dụng phương trình cân bằng nhiệt các em còn lúng túng việc chưa xác định trình trao đổi nhiệt, chưa xác định đối tượng trao đổi nhiệt Vì vậy, đã đưa tập “Phương trình cân bằng nhiệt” để bồi dưỡng nhằm giúp học sinh nắm vững dạng tập phương pháp giải dạng tập liên quan tới nhiệt học Trong đó, sâu vào dạng bài tập thường gặp đó là: bài tập về hệ hai hay nhiều vật trao đổi nhiệt với I.KIẾN THỨC CẦN NHỚ: Công thức tính nhiệt lượng vật thu vào (không có sự chuyển thể của chất) Trong đó:  m: khối lượng của vật(kg)  c: nhiệt dung riêng của chất làm vật (J/kg.K)  : nhiệt độ ban đầu(0C)  : nhiệt độ cuối cùng (0C) Lưu ý: t2 > t1  Q: nhiệt lượng vật thu vào (J) *, Nhiệt lượng vật tỏa cũng được tính bằng công thức tương tự: Lưu ý: > Phương trình cân bằng nhiệt: Nếu không có sự trao đổi lượng (nhiệt) với môi trường ngoài thì: Qtỏa = Qthu vào Qtỏa ra: tổng nhiệt lượng của các vật tỏa Qthu vào: tổng nhiệt lượng của các vật thu vào II BÀI TẬP ÔN LUYỆN: Loại 1: Bài toán trút nước 15 / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học Bài 1: Có hai bình cách nhiệt Bình thứ nhất chứa m1 = 5kg nước ở nhiệt độ t1 = 600C, bình thứ hai chứa m2 = 1kg nước ở nhiệt độ t =200C Đầu tiên rót một lượng nước m (kg) từ bình thứ nhất sang bình thứ hai, sau đó bình thứ hai đã đạt cân bằng nhiệt, người ta lại rót trở lại từ bình thứ hai sang bình thứ nhất một lượng nước m (kg) Nhiệt độ cân bằng ở bình thứ nhất lúc này là t1’= 590C a) Tính nhiệt độ nước của bình và khối lượng nước mỗi lần rót b) Nếu tiếp tục thực hiện lần thứ hai, tìm nhiệt độ cân bằng của mỗi bình c) Tính nhiệt độ nước ở hai bình nếu rót cũng lượng nước từ bình sang bình trước, rồi rót trở lại bình sau Bài giải: a, Do chuyển nước từ bình sang bình 2và từ bình sang bình Giá trị khối lượng nước các bình vẫn cũ còn nhiệt độ bình thứ nhất hạ xuống một lượng: Như vậy, nước bình đã mất một nhiệt lượng: Nhiệt lượng này đã được truyền sang cho bình Do đó: Trong đó là độ biến thiên nhiệt độ bình Từ phương trình (1) suy ra: Như vậy, sau chuyển khối lượng nước bình trở thành: từ bình sang bình nhiệt độ nước Theo phương trình cân bằng nhiệt: Vậy lượng nước đã rót có khối lượng b, Bây giờ bình có nhiệt độ t’1 = 590C, bình có nhiệt độ t’2 = 250C nên sau lần rót từ bình sang bình từ phương trình cân bằng nhiệt ta có: 16 / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học Và cho lần rót từ bình sang bình 1: c, Sau rót 1/7 kg nước ở bình có nhiệt độ 20 0C sang bình có nhiệt độ 600C, thì 5kg nước ở bình tỏa nhiệt để hạ nhiệt độ từ 600C xuống nhiệt độ t0C, còn nước ở bình thu nhiệt để tăng nhiệt độ từ 200C lên t0C Ta có: 5c(60 – t) = 1c(t – 20) t 46,60C Lại rót 1/7 kg nước ở bình có nhiệt độ 46,6 0C trả lại với 6/7 kg nước ở bình vẫn giữ nhiệt độ 200C, thì 6/7 kg nước này thu nhiệt và ta lại có: Vậy: Nhiệt độ nước của bình là 46,60C và nhiệt độ nước của bình là 23,80C Nhận xét: Khi giải bài toán ta cần chú ý là sau mỗi lần trút nước thì nhiệt độ và khối lượng nước các bình sẽ thay đổi Bài 2: Ba bình nhiệt lượng kế đựng ba chất lỏng khác có khối lượng bằng và không phản ứng hóa học với Nhiệt độ chất lỏng ở bình 1, bình và bình lần lượt là t1 = 150C, t2 = 100C, t3 = 200C Nếu đở ½ chất lỏng ở bình vào bình thì nhiệt độ hỗn hợp cân bằng nhiệt là t 12 = 120C Nếu đở ½ chất lỏng ở bình vào bình thì nhiệt độ hỗn hợp cân bằng nhiệt là t 13 = 190C Hỏi nếu đổ lẫn cả ba chất lỏng với thì nhiệt độ hỗn hợp cân bằng nhiệt là bao nhiêu? Bỏ qua nhiệt lượng trao đổi với môi trường Các bình nhiệt lượng kế làm bằng chất có nhiệt dung riêng nhỏ không đáng kể và thể tích của bình đủ lớn để chứa được cả ba chất lỏng Bài giải Gọi khối lượng nước ở mỗi bình là m  Khi đở ½ chất lỏng ở bình vào bình 2: Do t1 > t2 nên bình tỏa nhiệt, còn bình thu nhiệt Ta có, pương trình cân bằng nhiệt: (1)  Khi đở ½ chất lỏng từ bình vào bình 3: Do t3 > t1 nên bình tỏa nhiệt, còn bình thu nhiệt Phương trình cân bằng nhiệt: 17 / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học (2) Vậy đổ lẫn cả ba chất lỏng với thì nhiệt độ hỗn hợp là: Thay giá trị số và sử dụng (1) và (2) ta được tx = 16,70C Bài 3: Cho một lượng nhiệt kế ban đầu chưa đựng gì Đổ vào nhiệt lượng kế một ca nước nóng thì thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm 50C Sau đó lại đổ thêm một ca nước nóng nữa thì thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm 30C Hỏi nếu đổ thêm vào nhiệt lượng kế cùng một lúc 10 ca nước nóng nói nữa thì nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm độ nữa? Bài giải: Gọi: + M, c, t1 lần lượt là khối lượng, nhiệt dung riêng, nhiệt độ ban đầu của nhiệt lượng kế + m là khối lượng nước mỗi ca, c n là nhiệt dung riêng của nước, tn là nhiệt độ của nước nóng + t là nhiệt độ cân bằng, sau đổ một ca nước nóng Ta có phương trình: Theo giả thiết: t – t1 = 50C Phương trình thành : Đổ thêm ca nước thứ hai, ta lại có phương trình : Với t’ – t = và t = t1 + 5, phương trình này thành : Đổ thêm 10 ca nước nóng, thì nhiệt độ cuối cùng là t + + x và ta có phương trình : Lấy (1) trừ (2) ta được : 2Mc – 3mcn = 3mcn Do đó : Mc = 3mcn (4) 18 / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học Thế vào (2) ta được : (3mcn + mcn)3 = mcn(tn – t1 – 8) Do đó : tn – t1 – = 12 (5) Thế vào (3) ta được : Vậy, nếu đổ thêm vào nhiệt lượng kế cùng một lúc 10 ca nước nóng nữa, thì nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm 80C Nhận xét : Sau mỗi lần trút nước thì khối lượng nước nhiệt lượng kế tăng lên * Từ bài toán này nếu thay đổi bước thí nghiệm ta sẽ được một bài toán mới – Bài Bài 4: Người ta đổ nước nóng vào một nhiệt lượng kế Nếu đổ cùng một lúc 10 ca nước nóng thì thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng lên 80C Nếu đổ cùng một lúc ca nước nóng thì thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm 30C Hỏi nếu đổ ca nước nóng thì nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm độ ? Bỏ qua mọi hao phí lượng Bài giải: Gọi: + M, c, t1 lần lượt là khối lượng, nhiệt dung riêng, nhiệt độ ban đầu của nhiệt lượng kế + m là khối lượng nước mỗi cốc, c n là nhiệt dung riêng của nước, tn là nhiệt độ của nước nóng Nếu đổ cùng một lúc 10 ca : Nếu đổ cùng một lúc ca : Nếu đổ ca : (1) (2) (3) Chia vế cho vế của (1) và (2) Chia vế cho vế của (1) và (3) ta được : Thay (*) vào (**) ta được : Vậy nếu đổ vào nhiệt lượng kế ca nước nóng thì nhiệt độ của nó tăng thêm 1,680C 19 / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học Bài 5: Một bình nhiệt lượng kế chứa nước ở nhiệt độ t0 = 200C Người ta thả vào bình này những quả cầu giống đã được đốt nóng bằng nước sôi Sau thả quả cầu thứ nhất thì nhiệt độ của nước bình cân bằng nhiệt là t = 400C Nhiệt độ của nước bình cân bằng nhiệt là nếu ta thả tiếp quả cầu thứ hai, thứ ba ? Cần thả quả cầu để nhiệt độ của nước bình cân bằng nhiệt là 900C ? Bài giải: Gọi : Khối lượng nước là m Khối lượng và nhiệt dung riêng của quả cầu là m1 và c1 Nhiệt độ cân bằng nhiệt là tcb Số quả cầu thả vào nước là N Nhiệt lượng tỏa từ các quả cầu là : Nhiệt lượng thu vào của nước : Theo phương trình cân bằng nhiệt : Khi thả quả cầu thứ nhất : N = 1 ; tcb = 400C Ta có : Thay (2) vào (1) ta có : Khi thả thêm quả cầu thứ hai : N = Từ phương trình (*) ta có : 200 – 2tcb = 3tcb - 60 tcb = 52 Vậy thả thêm quả cầu thứ hai thì nhiệt độ cân bằng của nước là 520C Khi thả thêm quả cầu thứ ba : N = Từ phương trình (*) ta có : 300 – 3tcb = 3tcb - 60 tcb = 60 Khi thả tiếp quả cầu thứ ba thì nhiệt độ cân bằng của nước là 600C Khi tcb = 900C Từ phương trình (*) ta có : 100N – 90N = 270 – 60 N = 21 Cần thả 21 quả cầu để nhiệt độ của nước bình cân bằng là 900C Bài 6: Một bình cách nhiệt chứa đầy nước ở nhiệt độ t = 200C Người ta thả vào bình một viên bi nhôm ở nhiệt độ t = 100 0C, sau có cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của nước bình là t1 = 30,30C Người ta lại thả vào bình một viên bi thứ hai giống viên bi thì nhiệt độ của nước cân bằng nhiệt là t = 42,60C Xác định nhiệt dung riêng của nhôm Biết rằng khối lượng riêng của nước và của nhôm lần lượt là 1000kg/m3 và 2700kg/m3, nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K 20 / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học Bài giải: Gọi V1, c1 và D1 lần lượt là thể tích nước chứa đầy bình, nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của nước Gọi V2, c2 và D2 lần lượt là thể tích của viên bi nhôm, nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của nhôm Vì bình chứa đầy nước nên thả viên bi nhôm thì thể tích nước tràn bằng thể tích quả cầu nhôm Khối lượng nước bình sau thả viên bi nhôm là : Sau thả một viên bi nhôm, phương trình cân bằng nhiệt là : Sau thả viên bi nhôm thứ hai, phương trình cân bằng nhiệt là : Chia vế với vế của (1) và (2) ta được : Thay (3) vào (1) ta có : Bài tập về nhà: Bài 7: Người ta thả một chai sữa của trẻ em vào một phích đựng nước ở nhiệt độ t = 400C Sau một thời gian chai sữa nóng lên tới t = 360C, người ta lấy chai sữa này và tiếp tục thả vào phích nước một chai sữa giống chai sữa ban đầu Hỏi chai sữa này nóng tới nhiệt độ nào ? Biết rằng trước thả vào phích các chai sữa có nhiệt độ t0 = 180C (Đáp số: t2 = 32,70C) Bài 8: Một bình nhiệt lượng kế bằng đồng, khối lượng M = 200g chứa m1 = 150g nước ở nhiệt độ t1 = 270C Một vật rắn, khối lượng m2 = 120g, được nung nóng khá lâu nước của một nồi nước sôi, rồi thả nhanh vào bình Nhiệt độ nước bình nhiệt lượng kế đã cân bằng nhiệt là t = 32,1 0C Hãy tính nhiệt dung riêng của vật rắn (Đáp số : ) Loại 2: Bài toán công thức tổng quát 21 / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học Bài 1: Có một số chai sữa giống đều ở nhiệt độ tx Người ta thả từng chai vào một bình cách nhiệt chứa nước, sau cân bằng nhiệt thì lấy rồi thả tiếp chai khác vào Nhiệt độ nước ban đầu ở bình là t = 360C Chai thứ nhất lấy có nhiệt độ là t1 = 330C, chai thứ hai lấy có nhiệt độ t = 30,50C Bỏ qua sự hao phí nhiệt a) Tìm tx? b) Đến chai thứ thì lấy thì nhiệt độ nước bình bắt đầu nhỏ 260C Bài giải: a, Gọi m1, c1 là khối lượng và nhiệt dung riêng của nước bình m2, c2 là khối lượng và nhiệt dung riêng của chai sữa Phương trình cân bằng nhiệt giữa bình với chai sữa thứ nhất là: Phương trình cân bằng nhiệt giữa bình với chai sữa thứ hai là: Chia (1) cho (2) rồi thay số với t0 = 360C, t1 = 330C, t2 = 30,50C ta được : b, Thay tx = 180C vào (1) Từ (1) Từ (2) Thay (3) vào (4)  : Tổng quát : Chai thứ n lấy có nhiệt độ : Theo điều kiện đầu bài : tn < 260C và < 26 < (5) 22 / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học Bắt đầu từ chai thứ thì nhiệt độ nước bình bắt đầu nhỏ 260C Chú ý : Học sinh có thể giải theo cách tính lần lượt các nhiệt độ Giá trị nhiệt độ của bình theo n sau : n tn 33 30,5 28,42 26,28 25,23 Bài 2: Một bình cách nhiệt chứa nước ở nhiệt độ ban đầu là t0 = 400C Thả vào bình một viên bi kim loại có nhiệt độ T = 1200C ; nhiệt độ nước bình sau cân bằng nhiệt là t1= 440C Tiếp theo ta gắp viên bi rồi thả vào bình một viên bi thứ hai giống viên bi trước Sau cân bằng nhiệt, ta lại gắp viên bi thứ hai rồi thả vào bình nước viên bi thứ ba giống hai viên bi và cứ làm tiếp vậy Xác định nhiệt độ tn (tn < 1000C) của nước bình sau thả vào bình viên bi thứ n Với viên bi thả vào bình thứ thì nước bắt đầu sôi Cho rằng chỉ có sự trao đổi nhiệt giữa bi và nước bình Bài giải: Gọi: m1, c1 là khối lượng và nhiệt dung riêng của một viên bi m2, c2 là khối lượng và nhiệt dung riêng của nước bình Sau thả viên bi thứ nhất vào nước ta có phương trình cân bằng nhiệt : Từ (1) Làm tương tự sau thả viên bi thứ hai vào bình ta có nhiệt độ của nước cân bằng nhiệt là : Thay t1 từ (1) vào (2) rồi rút gọn, ta được : Tổng quát : Sau thả viên bi thứ n vào bình thì nhiệt độ của nước cân bằng nhiệt là : 23 / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học Nước bắt đầu sôi tn = 1000C Ta có : Với n = 27 thì Với n = 28 thì < Vậy nước chưa sôi > Vậy nước bắt đầu sôi ta thả viên bi thứ 28 24 / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học PHẦN III : KẾT QUẢ Trên sở lý luận với nội dung nghiên cứu, chúng tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra giả thuyết: Bằng cách hệ thống hóa kiến thức theo chuyên đề thì có thể nâng cao chất lượng dạy và học môn vật lý phổ thông trung học, nâng cao chất lượng bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý THCS Đối tượng của thực nghiệm sư phạm:  Lớp đối chứng: Nhóm học sinh giỏi vật lý lớp 8A – trường  Lớp thực nghiệm: Nhóm học sinh giỏi vật lý lớp 8B – trường Phương pháp thực nghiệm sư phạm:  Tác giả trực tiếp bồi dưỡng lớp thực nghiệm theo SKKN(lớp đối chứng không bồi dưỡng)  Kiểm tra thi thử, lấy kết thi làm kết đối chứng Nội dung thực hiện:  Tiến hành bồi dưỡng theo hệ thống tập soạn thảo buổi (2 tiết):  Tiến hành giải tập từ dễ đến khó, hướng dẫn giáo viên, sau bài, nhận xét, phân tích theo hướng phát triển đề tài Kinh nghiệm rút từ trước làm sở tư cho sau  Phần tập tự luyện chuyên đề giao hoàn toàn cho học sinh tự giải nhà  Giới thiệu tài liệu tham khảo để học sinh tìm hiểu thêm  Bài kiểm tra (45 phút) được tiến hành vào cuối buổi bồi dưỡng Kết quả thực nghiệm: Từ việc ngại phải đối mặt với tập, sau rèn luyện phát triển tập theo các chủ đề nhỏ, các em độc lập tiếp thu kiến thức một cách tích cực và sáng tạo Do đó, học sinh hứng thú học bài sâu sắc từ đó vận dụng linh hoạt nâng cao Mỗi toán đưa em thảo luận, tích cực suy nghĩ Qua bài kiểm tra chúng thấy rằng: + Lớp thực nghiệm sau được bồi dưỡng các em đã biết vận dụng phương pháp giải bài tập vừa học vào bài kiểm tra, đa số học sinh nắm vững phương pháp, trình bày bài khoa học nên không có học sinh nào điểm dưới 5, có học sinh điểm Đề tài đã có tính khả thi + Lớp đối chứng chưa được rèn luyện phương pháp giải, làm bài các em các em không biết cách trình bày nên có một nửa số học sinh điểm dưới và chỉ có học sinh có điểm 25 / 27 download by : skknchat@gmail.com .. .Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học định lựa chọn đề tài: “ Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học? ?? II MỤC ĐÍCH, NHIỆM VỤ NGHIÊN... loại tập phân môn cần thiết để học tốt phân mơn IV Cơ sở định hướng giải tập vật lý Hoạt động giải tập vật lý / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt. .. lý THCS / 27 download by : skknchat@gmail.com Phương pháp giải tập vật lý THCS chuyên đề Nhiệt học PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI I Khái niệm tập vật lý: Bài tập vật