giải pháp nâng cao chất lượng học sinh giỏi vật lí trung học cơ sở qua bài tập nhiệt học liên quan đến sự chuyển thể của các chất

MỤC LỤC NỘI DUNG PHẦN A: ĐẶT VẤN ĐỀ PHẦN B: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I Thực trạng công tác dạy học Vật lí trường THCS Thái Sơn Ưu điểm Hạn chế nguyên nhân hạn chế II Biện pháp Biện pháp 1: Giáo viên xây dựng chuyên đề tập nhiệt học TRANG 2 2 4 liên quan đến chuyển thể chất Dạng 1: Tính nhiệ lượng vật thu vào hay tỏa có kèm theo trình chuyển thể Dạng 2: Bài tập trao đổi nhiệt có chuyển thể từ thể rắn sang thể lỏng ngược lại Dạng 3: Bài tập trao đổi nhiệt có chuyển thể từ thể lỏng 13 sang thể khí ngược lại Dạng 4: Bài tập chuyển thể liên quan đến tượng học Biện pháp 2: Rèn cho học sinh tự nắm vững kiến thức 15 21 nhiệt học Biện pháp 3: Tổ chức dạy học hướng dẫn học sinh làm 22 dạng tập nhiệt học liên quan đến chuyển thể chất Biện pháp 4: Tổ chức kiểm tra đánh giá mức độ kiến thức 27 học sinh PHẦN C: MINH CHỨNG VÀ HIỆU QUẢ CỦA GIẢI PHÁP Đối tượng thực đánh giá hiệu giải pháp Kết đánh giá hiệu giải pháp 36 36 Kết đánh giá thái độ ý thức học tập 36 40 PHẦN D CAM KẾT 40 BÁO CÁO BIỆN PHÁP THAM GIA HỘI THI GIÁO VIÊN GIỎI CẤP TỈNH CHU KỲ 2020-2024 Tên giải pháp: Nâng cao chất lượng học sinh giỏi Vật lí trung học sở qua tập nhiệt học liên quan đến chuyển thể chất PHẦN A ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, công tác bồi dưỡng học sinh giỏi nhiệm vụ trọng tâm then chốt nhà trường THCS Nó có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, tạo nguồn cho bậc THPT, góp phần đào tạo bồi dưỡng nhân tài cho đất nước Chính thúc cần nghiên cứu, học hỏi, trau dồi kiến thức, đổi phương pháp dạy học để nâng cao chất lượng học sinh giỏi môn Vật lí trường THCS Thái Sơn Trong năm gần đây, thấy đề thi học sinh giỏi Vật lí cấp huyện, cấp tỉnh, thi vào lớp 10 THPT chun Vật Lí có chủ đề nhiệt học phần tập liên quan đến chuyển thể chất thường xuất Đây dạng trừu tượng với học sinh, học sinh xác định không tượng chuyển thể xảy khơng phân tích đúng, đầy đủ giai đoạn thu nhiệt hay tỏa nhiệt chất nên dễ bị nhần lẫn dạng tập Qua thực tế giảng dạy nghiêm cứu tài liệu sách tham khảo nguồn tài liệu mạng internet thấy nguồn tài liệu liên quan đến dạng tập chuyển thể chất cịn ít, khơng phân chia thành dạng mà đưa phương pháp giải chung cho toán chuyển thể dẫn tới giáo viên học sinh gặp nhiều khó khăn dạy dạng tập Đặc biệt chương trình giáo dục phổ thơng việc lấy người học làm trung tâm, đòi hỏi người giáo viên phải thay đổi phương pháp dạy học tìm kiếm học liệu cho phát huy lực học sinh từ nâng cao chất lượng dạy học Theo việc đổi phương pháp dạy học không thay đổi với việc học kiến thức lớp mà phải thay đổi công tác bồi dưỡng học sinh giỏi, em theo học đội tuyển cần phải nâng cao khả tự học cho em để phát huy tốt khả tư học sinh Chính tơi mạnh dạn đưa giải pháp “Nâng cao chất lượng học sinh giỏi Vật lí trung học sở qua tập nhiệt học liên quan đến chuyển thể chất’’ Giải pháp bắt đầu thực vào năm học 2019-2020 đối tượng thực học sinh giỏi đội tuyển Vật lí vật lí trường THCS Thái Sơn PHẦN B GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I Thực trạng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi mơn Vật lí ttại trường THCS Thái Sơn Ưu điểm Trường THCS Thái Sơn 10 năm gần trường nằm tốp đầu trường THCS tồn huyện Hiệp Hịa, đặc biệt chất lượng học sinh giỏi trường Trường có đội ngũ giáo viên trẻ nhiệt huyết với nghề chiếm tỉ lệ đơng đến 80% Chính tạo thành phong trào dạy học tích cực từ thầy giáo đến em học sinh Về lãnh đạo nhà trường, nhận đạo đắn, kịp thời Ban giám hiệu nhà trường, quan tâm chia sẻ thầy Hiệu trưởng Lê Thanh Miện, động viên, khích lệ Phó hiệu trưởng Nghiêm Thị Lan Về tổ chun mơn thầy tổ chun mơn ln đồn kết, giúp đỡ, trao đổi chuyên môn, chia sẻ kinh nghiệm cho Về phía phụ huynh học sinh, đa số phụ huynh có em theo học đội tuyển ủng hộ tạo điều kiện cho vật chất tinh thần Về phía học sinh, em theo đội tuyển vật lí ngoan, thích học chịu khó Về thân tơi có nhiều năm tham gia vào công tác đề thi khảo sát học sinh giỏi tham gia chấm thi học sinh giỏi cấp huyện nên tiếp cận nhiều với đề thi làm học sinh nhiều trường từ học hỏi số kinh nghiệm từ anh, chị đồng nghiệp môn toàn huyện, từ làm học sinh để thấy khó khăn, sai lầm mà học sinh thường mắc phải gặp dạng tập Hạn chế nguyên nhân hạn chế 2.1 Giáo viên a Hạn chế: Một số thầy cô chưa thực dành nhiều thời gian, công sức, tâm huyết niềm đam mê công tác giảng dạy bồi dưỡng chuyên môn, đặc biệt công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Trong đề thi học sinh giỏi Vật lí cấp huyện, cấp tỉnh sâu rộng, nội dung thi bao gồm kiến thức cấp nên không dành nhiều thời gian để nghiên cứu, sưu tầm tài liệu khơng xây dựng hệ thống chuyên đề bồi dưỡng cho học sinh phù hợp, đáp ứng đề thi Trước bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí phần chun đề nhiệt học nói chung tơi thường dành tiết đầu để cung cấp toàn kiến thức lí thuyết phần nhiệt học, sau đưa ln dạng tập trao đổi nhiệt hai hay nhiều chất không phân dạng tập liên quan đến chuyển thể chất riêng dạy dạng tơi đưa vài ví dụ, tập trung vào phân tích ví dụ mà khơng hướng dẫn học sinh cách tính nhiệt lượng chất thay đổi nhiệt độ để so sánh mốc thu nhiệt tỏa nhiệt chất nên học sinh bị mơng lung khó hiểu khơng biết xảy nóng chảy hồn tồn hay nóng chảy phần… Vì học sinh khơng rút phương pháp giải cho dạng tập khơng phân tích đầy đủ trường hợp xảy Đơi dạng tập đưa nâng cao, nhiều vượt khỏi khả tiếp thu học sinh mà không đưa tập theo mức độ từ dễ đến khó, gây cho học sinh cảm giác nhàm chán sợ học Với cách dạy học trước thời gian tơi dạy chuyên đề hết nhiều buổi dạy Người dạy học chủ yếu tương tác với không gian lớp học nên thời gian dành để rèn kĩ trình bày cho học sinh cịn Trong trình dạy học lớp giáo viên phải làm việc vất vả, nói nhiều, làm nhiều, học sinh tiếp thu kiến thức cách thụ động nên học sinh thường làm giải theo hình thức bắt trước, khơng phá huy tính tích cực, tự học khả tư toán học sinh Do khơng khắc sâu kiến thức nên học sinh nhanh quên có tập hỏi lạ học sinh lúng túng khơng tìm cách làm b Nguyên nhân Thứ nhất, trường THCS Thái Sơn dao động từ 10 đến 12 lớp, có tơi giáo viên dạy chun ngành Vật lí nên thân tơi khơng phải dạy tất khối lớp kiêm nghiệm dạy đội tuyển Vật lí Vật lí khơng phải đảm bảo chất lượng đại trà lớp mà chất lượng học sinh giỏi nên thời gian để tập trung cho công tác bồi dưỡng học sinh giỏi chưa nhiều Thứ hai, theo quy định cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi khơng tính tiết dạy mà hỗ trợ phần nhỏ kinh phí năm tính vào xếp loại thi đua giáo viên ( có học sinh đạt giải) nên nhiều thầy cô giáo không thật mặn mà với công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Thứ ba, cơng tác bồi dưỡng học sinh giỏi địi hỏi nhiều thời gian, tâm huyết trách nhiệm nặng nề nên số giáo viên khơng muốn tạo áp lực cho thân tham gia vào công tác bồi dưỡng 2.2 Học sinh a Hạn chế: Một số em học sinh tham gia đội tuyển chưa thực học sinh xuất sắc trường, học sinh nên mức độ tư em hạn chế Học sinh học làm tập giáo viên giao, không tham gia nghiên cứu nguồn tài liệu tham khảo khác sách tham khảo hay mạng Internet Phụ huynh chưa thực đầu tư cho em tham gia đội tuyển học sinh giỏi b Nguyên nhân Thứ nhất, Trường THCS Thái Sơn trường hạng với quy mô số lớp nhỏ, khối học sinh có từ đến lớp Số lượng học sinh tồn khối mà em học sinh giỏi tham gia đội tuyển học sinh giỏi mơn Tốn, Văn, Anh từ năm lớp Năm lớp số lượng môn thi học sinh giỏi tăng lên, học sinh gần phải chia đội tuyển nên việc lựa chọn học sinh có đủ “chất” gặp nhiều khó khăn Thứ hai, kiến thức học lớp em lớp 8, lớp nhiều, cộng với áp lực thi vào cấp nên thời gian em dành cho học đội tuyển học sinh giỏi cịn Thứ ba, phận phụ huynh coi mơn Vật lí mơn phụ, họ tập trung cho em học Toán, Văn, Anh mà chưa thực đầu tư cho em học môn Vật Lí Thứ tư, đa số em em nông thôn nên việc nhận hỗ trợ, giúp đỡ từ phía gia đình học sinh kiến thức gần em nhận hỗ trợ từ phía giáo viên II Biện pháp Qua nghiên cứu tự rút kinh nghiệm thân, mạnh dạn đưa giải pháp “Nâng cao chất lượng học sinh giỏi Vật lí trung học sở qua tập nhiệt học liên quan đến chuyển thể chất” với biện pháp sau: Biện pháp 1: Giáo viên xây dựng chuyên đề tập nhiệt học liên quan đến chuyển thể chất *Mô tả biện pháp: - Tài liệu chuyên đề có liên thơng lí thuyết tập - Các dạng tập đưa phân hóa theo mức độ từ dễ đến khó, dạng tập có phương pháp giải, ví dụ minh họa, tập tương tự *Thực biện pháp: - GV tiến hành nghiêm cứu tài liệu dựa nguồn tài liệu tham khảo sách tham khảo, chuyên đề tập nhiệt học có mạng, đề thi học sinh giỏi cấp huyện, cấp tỉnh để xây dựng chuyên đề tập nhiệt học liên quan đến trình chuyển thể chất - GV xây dựng chuyên đề gồm kiến thức phần nhiệt học dạng tập - Các dạng tập đưa phải phân hóa theo mức độ từ dễ đến khó, dạng cần đưa phương pháp giải cụ thể, ví dụ minh họa tập tương tự cho học sinh * Kết thực hiện: I Kiến thức lí thuyết a Nguyên lý truyền nhiệt: Nếu có hai vật trao đổi nhiệt với thì: + Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp + Sự truyền nhiệt xảy nhiệt độ hai vật dừng lại + Nhiệt lượng vật tỏa nhiệt lượng vật thu vào * Nếu tốn có hai hay nhiều chất trao đổi nhiệt với ngun lí truyền nhiệt b Cơng thức tính nhiệt lượng vật thu vào (khơng có chuyển thể chất) Q = m.c.(t2 –t1) Trong đó: m: Khối lượng vật (kg) c: Nhiệt dung riêng chất làm vật Nhiệt dung riêng nhiệt lượng cần cung cấp cho 1kg chất để tăng thêm 10K (J/kg.k) t2, t1: Nhiệt độ lúc sau lúc đầu vật (0C ) Lưu ý: t2 > t1 Q: Nhiệt lượng vật thu vào (J) c Nhiệt lượng vật tỏa Q = m.c.(t1 –t2) Lưu ý: t1 > t2 d Phương trình cân nhiệt: Nếu khơng có trao đổi lượng (nhiệt) với mơi trường ngồi Qtỏa = Q thu Trong đó: Qtỏa : Tổng nhiệt lượng vật tỏa Qthu: Tổng nhiệt lượng vật thu vào e Nhiệt lượng vật thu vào để nóng chảy hồn tồn nhiệt độ nóng chảy: Q = m Trong đó: : Nhiệt nóng chảy chất làm vật (J/kg) m: Khối lượng vật (kg) Chú ý : + Nhiệt nóng chảy nhiệt lượng cần cung cấp cho 1kg chất rắn nóng chảy hồn tồn nhiệt độ nóng chảy + Đối với chất xác định nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ đơng đặc + Khi chất lỏng đông đặc nhiệt độ đông đặc, nhiệt lượng chất lỏng tỏa tính cơng thức f Nhiệt lượng chất lỏng thu để hóa hồn tồn nhiệt độ sơi (điểm sơi): Q = L.m Trong đó: L: Nhiệt hóa (J/kg) m: Khối lượng vật (kg) Chú ý: + Nhiệt hóa nhiệt lượng cần cung cấp cho 1kg chất lỏng để hóa hồn tồn nhiệt độ sơi + Khi ngưng tụ điểm sôi, nhiệt lượng tỏa tính cơng thức II Phân loại dạng tập Dạng 1: Tính nhiệt lượng vật thu vào hay tỏa có chuyển thể Dạng 2: Bài tập trao đổi nhiệt có chuyển thể từ thể rắn sang thể lỏng ngược lại Dạng 3: Bài tập trao đổi nhiệt có chuyển thể từ thể lỏng sang thể khí ngược lại Dạng 4: Bài tập chuyển thể liên quan đến tượng học III Các dạng tập cụ thể Dạng 1: Tính nhiệt lượng vật thu vào hay tỏa có chuyển thể *Phương pháp giải: Bước 1: Tìm hiểu tóm tắt đề Bước 2: Phân tích tượng vật lí, cần phân tích rõ thể chất từ giai đoạn ban đầu đến giai đoạn kết thúc phân tích rõ giai đoạn thu nhiệt hay tỏa nhiệt chất có thay đổi nhiệt độ hay chuyển thể Bước 3: Sử dụng cơng thức tính nhiệt lượng vật thu vào cơng thức tính nhiệt lượng vật tỏa để tính nhiệt lượng giai đoạn Bước 4: Tính tổng nhiệt lượng cần cung cấp Bước 5: Biệm luận kiểm tra lại kết Chú ý: Mỗi chất thể có tăng nhiệt độ phải tính nhiệt lượng thu vào chất để tăng nhiệt độ xảy trình chuyển thể nhiệt độ chất khơng đổi cần nhiệt lượng thu vào tỏa chuyển thể *Các ví dụ: Ví dụ 1: Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho 5kg nước đá - 10 0C chuyển thành nước 800C Cho biết nhiệt dung riêng nước đá 1800J/kg.K; nước 4200J/kg.K; nhiệt nóng chảy nước đá 3,4.105J/kg Tóm tắt: Cho: m = 5kg t0 = - 100C t2 = 800C c1 = 1800J/kg.K c2 = 4200 J/kg.K = 3,4 105 J/kg Hỏi: Q = ? Phân tích tốn: 5kg nước đá - 100C chuyển thành nước 800C nước đá cần thu nhiệt giai đoạn: + Nước ban đầu thể rắn, cần thu nhiệt để tăng từ -100C lên 00C + Nước đá 00C thu nhiệt để nóng chảy hồn tồn + Nước 00C tiếp tục thu nhiệt để tăng từ 00C lên 800C Bài giải Nhiệt lượng cần cung cấp cho 5kg nước đá nhiệt độ -10 0C thu vào để tăng lên 00C là: Q1 = m.c1.[0-t1] = 5.1800.[0-(-10)] = 90000 (J) Nhiệt lượng cần cung cấp để 5kg nước đá 00C nóng chảy hồn tồn Q2 = m.J) Nhiệt lượng cần cung cấp để 5kg nước 00C thu vào để tăng nhiệt độ lên 800C là: Q3 = m.c2 (t2 -0) = 5.4200.(80- 0) = 1680000 (J) Nhiệt lượng cần cung cấp để 5kg nước đá từ -100C chuyển thành nước 800C là: Q = Q1 +Q2 +Q3 = 90000 + 1700000 +1680000 = 3470000 (J) Đáp số: 3470000J *Bài tập tương tự Bài 1: Tính nhiệt lượng cần phải cung cấp để làm cho 0,2 kg nước đá -20 C tan thành nước sau tiếp tục đun sơi để biến hồn tồn thành nước 1000C Nhiệt nóng chảy riêng nước đá 3,4.10 5J/kg, nhiệt dung riêng nước đá 2,09.103 J/kg.K, nhiệt dung riêng nước 4,18.103 J/kg.K, nhiệt hóa nước 2,3.106 J/kg Bài 2: Tính nhiệt lượng cần thiết để 500g nước đá -5 0C hóa hồn tồn 1000C Nhiệt nóng chảy riêng nước đá 3,4.10 5J/kg, nhiệt dung riêng nước đá 2,09.103 J/kg.K, nhiệt dung riêng nước 4,18.103 J/kg.K, nhiệt hóa nước 2,3.106 J/kg Bài 3: Có lít nước nhiệt độ 25 0C Tính nhiệt lượng cần thiết để lít nước đạt đến nhiệt độ sôi 1/3 lượng nước bị hóa hồn tồn Cho nhiệt hóa nước 2,3.10 J/kg; Nhiệt dung riêng nước 4200 J/kg.K; Khối lượng riêng nước D = 1000 kg/m3 Dạng 2: Bài tập trao đổi nhiệt có chuyển thể từ thể rắn sang thể lỏng ngược lại *Dấu hiệu nhận biết: Đề thường cho hai hay nhiều chất trao đổi nhiệt với có chất chất lỏng chất chất rắn nên đề thường yêu cầu tìm nhiệt độ cân hỗn hợp tìm khối lượng chất cịn lại bình sau có cân nhiệt *Phương pháp giải: Xét trao đổi nhiệt nước nước đá Bước 1: Tìm hiểu đề bài: Tóm tắt, đổi đơn vị (nếu cần) Bước 2: Thử kiểm tra nhiệt độ cân hệ - Xác định chất thu nhiệt, chất tỏa nhiệt - Tính nhiệt lượng m1 kg chất tỏa để hạ nhiệt độ từ nhiệt độ ban đầu t đến 00C: Qtỏa - Tính nhiệt lượng m2 kg chất thu vào để tăng nhiệt độ từ nhiệt độ ban đầu t2 đến 00C: Qthu - So sánh Qtỏa Qthu xảy trường hợp sau: + Trường hợp 1: Nếu Qtỏa > Qthu xảy q trình nóng chảy Tính tiếp nhiệt lượng m2 kg chất 00C thu vào để nóng chảy hồn tồn Qthu1 So sánh thấy Qthu +Qthu1 < Qtỏa rút kết luận chất rắn m nóng chảy hồn tồn chuyển thành chất lỏng, nhiệt độ cân hệ lớn 00C (t > 00C) + Trường hợp 2: Nếu Qtỏa > Qthu tính nhiệt lượng m2 kg chất 00C thu vào để nóng chảy hồn tồn Q thu1 So sánh thấy Qthu +Qthu1 > Qtỏa rút kết luận chất rắn bị nóng chảy phần nhiệt độ cân hệ 00C (t = 00C) + Trường hợp 3: Nếu Qtỏa > Qthu tính nhiệt lượng m2 kg chất 00C thu vào để nóng chảy hồn toàn Q thu1 So sánh thấy Qthu +Qthu1 = Qtỏa rút kết luận chất rắn bị nóng chảy hồn tồn nhiệt độ cân hệ 00C (t = 00C) + Trường hợp 4: Nếu Qtỏa < Qthu xảy q trình đơng đặc Tính nhiệt lượng m1 kg chất 00C tỏa để đơng đặc hồn tồn Q tỏa1 So sánh thấy Qtỏa +Qtỏa1 < Qthu rút kết luận m1 kg chất lỏng đơng đặc hồn toàn thành chất rắn nhiệt độ cân hệ nhỏ 00C (t < 00C) + Trường hợp 5: Nếu Qtỏa < Qthu tính nhiệt lượng m kg chất 00C tỏa để đơng đặc hoàn toàn Q tỏa1 So sánh thấy Qtỏa +Qtỏa1 > Qthu rút kết luận chất lỏng 00C đông đặc phần nhiệt độ cân hệ 00C (t = 00C) + Trường hợp 6: Nếu Qtỏa < Qthu tính nhiệt lượng m kg chất 00C tỏa để đơng đặc hồn tồn Q tỏa1 So sánh thấy Qtỏa +Qtỏa1 = Qthu rút kết luận chất lỏng 00C đơng đặc hồn tồn nhiệt độ cân hệ 00C (t = 00C) + Trường hợp 7: Nếu Qtỏa = Qthu nhiệt độ cân hệ 00C chưa có chuyển thể Bước 3: Xây dựng phương trình cân nhiệt: *Nếu xảy trường hợp 1: Nóng chảy hồn tồn - Phân tích q trình thu nhiệt chất rắn m2 gồm giai đoạn: + m2 kg chất rắn thu nhiệt để tăng nhiệt độ từ t2 đến 00C: Qthu + m2 kg chất rắn 00C thu nhiệt để nóng chảy hồn toàn: Qthu + m2 kg chất lỏng thu nhiệt để tăng nhiệt độ từ 00C đến t0: Qthu2 - Phân tích q trình tỏa nhiệt chất lỏng m1 kg chất lỏng từ t1 xuống t: Q’tỏa - Viết phương trình cân nhiệt: Qthu + Qthu1 + Qthu2 = Q’tỏa *Nếu xảy trường hợp 2: nóng chảy phần - Phân tích q trình thu nhiệt chất rắn m2 gồm giai đoạn: + m2 kg chất rắn thu nhiệt để tăng nhiệt độ từ t2 đến 00C: Qthu + kg chất rắn 00C thu nhiệt để nóng chảy 00C: Qthu2 - Phân tích trình tỏa nhiệt m1 kg chất rắn từ t1 xuống 00C: Qtỏa - Viết phương trình cân nhiệt: Qthu + Qthu2 = Qtỏa *Nếu xảy trường hợp 4: Đơng đặc hồn tồn - Phân tích q trình tỏa nhiệt chất lỏng m1 gồm giai đoạn: +m1 kg chất lỏng tỏa nhiệt để giảm nhiệt độ từ t1 xuống 00C: Qtỏa + m1 kg chất lỏng 00C tỏa nhiệt để đơng đặc hồn tồn: Qtỏa1 + m2 kg chất rắn tỏa nhiệt để giảm nhiệt độ từ 00C đến t0 - Phân tích trình thu nhiệt m2 từ t2 đến t: Q’thu - Viết phương trình cân nhiệt: Qtỏa + Qtỏa1 + Qtỏa2 = Q’thu *Nếu xảy trường hợp 5: Đơng đặc phần - Phân tích q trình tỏa nhiệt chất lỏng m1 gồm giai đoạn: + m1 kg chất lỏng tỏa nhiệt để giảm nhiệt độ từ t1 đến 00C: Qtỏa + tỏa nhiệt để đông đặc 00C: Qtỏa2 - Phân tích q trình thu nhiệt m2 từ t2 đến 00C: Qthu - Viết phương trình cân nhiệt: Qtỏa + Qtỏa2 = Qthu Bước 4: Giải phương trình, tìm ẩn Bước 5: Kiểm tra kết luận lại kết Loại 1: Trao đổi nhiệt có chuyển thể hồn tồn *Bài tập ví dụ: Ví dụ 1: Trong bình chứa m1 = 4kg nước t1 = 300C Người ta thả vào bình cục nước đá có khối lượng m2 = 0,4kg t2 = -100C Cho nhiệt 28 - Quan sản phẩm học sinh trao đổi nhóm: Sơ đồ tư dạng 2, Giáo viên giá khản tổng hợp kiến thức ý thức, tinh thần đồn kết, hoạt động nhóm học sinh - Sau dạng tập, giáo viên giao tập cho học sinh, đưa thêm tập cho HS thông qua nhóm Zalo Học sinh làm việc nhà nộp lại sản phẩm cho giáo viên thời gian quy định Giáo viên chuyển sản phẩm học sinh chéo yêu cầu học sinh chấm bạn Qua học sinh lần đọc lại kiến thức lỗi sai bạn Từ giúp học sinh khắc sâu kiến thức Sau học xong chuyên đề + Giáo viên giao đề kiểm tra trắc nghiệm cho học sinh đội tuyển lớp Thông qua điểm kiểm tra đánh giá mức độ đạt kiến thức học sinh + Tổ chức khảo sát học sinh đội tuyển lớp qua kiểm tra tự luận Giáo viên chấm chữa bài, qua kiểm tra đánh giá mức độ đạt HS chữa cho học sinh để rèn cách trình bày *Kết thu được: ĐỀ KIỂM TRA 15 PHÚT Câu 1: Khi cung cấp nhiệt lượng 8400J cho kg chất nhiệt độ chất tăng thêm 20C, chất là: A Đồng B Nước C Nước đá D Rượu Câu 2: Một khối đá gắn chặt vào đáy ống nghiệm Người ta đổ nước vào ông nghiêm Sau cân nhiệt người ta thấy chiều cao mức nước ống tăng lên so với lúc rót Trong bình xảy tượng vật lý nào? A nóng chảy B đông đặc C bay D ngưng tụ Câu 3: Một thỏi nước đá có khối lượng 100 g C, biết nhiệt nóng chảy nước đá 00C   3, 4.10 J/kg Nhiệt lượng cần cung cấp để thỏi nước đá nóng chảy hoàn toàn 00C A 3400 J B 34000 J C 34000 kJ D 3400 kJ Câu 4: Một khối đá gắn chặt vào đáy bình Người ta đổ nước vào bình Sau cân nhiệt người ta thấy chiều cao mức nước bình giảm xuống so với lúc rót Trong bình xảy tượng vật lý nào? A nóng chảy B đông đặc C bay D ngưng tụ 6J Câu 5: Biết nhiệt hóa nước 100 C L=2,3.10 J/kg, nhiệt dung riêng nước c = 4200 J/kg.K Nhiệt lượng cần cung cấp cho 200 g nước 20 0C hóa hồn toàn A 522,7 kJ B 572,2 kJ C 752,2 kJ D 527,2 kJ 29 Câu 6: Người ta rót vào khối nước đá khối lượng m1 = 2kg lượng nước m2 = 1kg nhiệt độ t2 = 100C Khi có cân nhiệt, lượng nước đá tăng thêm m ' = 50 g Biết nhiệt dung riêng nước đá nước c = 2000J/kg.K; c2 = 4200J/kg.K; nhiệt nóng chảy nước đá 00C   340 kJ/kg Bỏ qua trao đổi nhiệt với đồ dùng thí nghiệm Nhiệt độ ban đầu nước đá A -17,50C B -17,450C C -15,750C D -14,750C Câu 7: Bỏ cục nước đá khối lượng m1 = 10kg, nhiệt t1 = -100c vào bình khơng đậy nắp Cho biết nhiệt dung riêng nước c n = 4200J/kg.K; nước đá cđ = 2100J/kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá   340 kJ/kg; nhiệt hóa nước L = 2300 kJ/kg Khi truyền cho cục nước đá nhiệt lượng Q = 2.10 7J lượng nước m bình A 4,35 kg B 5,34 kg C 4,66 kg D 6,46 kg Câu 8: Thả cầu thép có khối lượng m1 = 2kg nung tới nhiệt độ 6000C vào hỗn hợp nước đá 0C Hỗn hợp có khối lượng tổng cộng m2 = 2kg Biết nhiệt độ cuối hỗn hợp 50 0C, nhiệt dung riêng thép, nước c1 = 460J/kg.K; c2 = 4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá   340 kJ/kg Khối lượng nước đá hỗn hợp A 325 g B 235 g C 253 g D 352 g Câu 9: Nói nhiệt nóng chảy nước đá 3,4.10 J/kg có nghĩa A Nhiệt lượng cần cung cấp cho kg nước đá tăng thêm 10C 3,4.105 J B Nhiệt lượng mà kg nước đá tỏa để giảm xuống 10C 3,4.105 J C Nhiệt lượng cần cung cấp cho kg nước đá 0C nóng chảy hồn tồn 3,4.105 J D Nhiệt lượng cần cung cấp cho kg nước đá 0C nóng chảy hồn tồn 3,4.105 J/kg Câu 10: Nói nhiệt hóa nước đá 2,3.106 J/kg có nghĩa A Nhiệt lượng cần cung cấp cho kg nước để tăng thêm 10C 2,3.106 J B Nhiệt lượng cần cung cấp cho kg nước 1000C ngưng tụ 2,3.106 J/kg C Nhiệt lượng mà kg nước tỏa để giảm xuống 10C 3,4.105 J D Nhiệt lượng cần cung cấp cho kg nước 100 0C bay hoàn toàn 2,3.106J ĐÁP ÁN Câu 10 ĐA B B B A A D C C C D 30 Trước áp dụng biện pháp PHÒNG GD&ĐT HIỆP HÒA TRƯỜNG THCS THÁI SƠN Sau áp dụng biện pháp ĐỀ THI KHẢO SÁT CHUYÊN ĐỀ NHIỆT Năm học: 2019 – 2020 Mơn thi: Vật lí Thời gian làm bài: 120 phút Câu (5 điểm): Có khối nước đá khối lượng 100g nhiệt độ -100C a Tính nhiệt lượng cần thiết để khối nước đá bắt đầu nóng chảy 0C, cho nhiệt dung riêng nước đá 1800 J/kg.K b Người ta đặt thỏi đồng khối lượng 150g nhiệt độ 100 0C lên khối nước đá 00C Tính khối lượng nước đá bị nóng chảy Biết nhiệt dung riêng đồng 380J/kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá 34.104J/kg c Sau tất đặt vào bình cách nhiệt có nhiệt dung khơng đáng kể Tính khối lượng nước nhiệt độ sơi cần phải dẫn vào bình để tồn hệ thống có nhiệt độ 200C Biết nhiệt dung riêng nước 4200 J/kg.K, nhiệt hóa nước 23.105J/kg Câu (5 điểm ): Một bình nhiệt lượng kế nhơm có khối lượng m 1= 200 g chứa m2 = 400 g nước nhiệt độ 200C a Đổ thêm vào bình lượng nước nhiệt độ 0C Khi cân nhiệt nhiệt độ nước bình 100C Tìm m 31 b Sau người ta thả vào bình lượng nước đá có khối lượng m nhiệt độ -50C Khi có cân nhiệt thấy bình cịn lại 100g nước đá Tính m3 Cho biết nhiệt dung riêng nhôm 880J/kg.độ, nước 4200J/kg.độ, nước đá 2100J/kg.độ Nhiệt nóng chảy nước đá 34000 J/kg Bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường HƯỚNG DẪN CHẤM Bài Hướng dẫn a.Nhiệt lượng cần cung cấp để đưa khôi s đá lên đến 00C Q = m1.c [0-(10)] = 0,1.1800.10 = 1800 (J) b Giả sử nước đá nóng chảy hồn tồn nhiệt lượng cần cung cấp là: Q1 = m1.J) Nhiệt lượng miếng đồng tỏa để hạ nhiệt độ xuống 00C là: Q2= m2 c2 (t2-t1)= 5700 (J) Vì Q1 >Q2 nên nước đá nóng chảy phần nhiệt độ cân hệ 00C Gọi khối lượng phần đá bị nóng chảy m Nhiệt lượng để mkg nước đá 00C thu vào để nóng chảy hồn tồn Q3 = m. Áp dụng phương trình cân nhiệt Q3 = Q2 Giải PT =>m=0,0167 (kg) Điểm 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 c Nhiệt lượng nước tỏa để hạ nhiệt độ xuống 20 C là: Q4 = m3L + m3c3 (t2 – t) = 2636000m3 Nhiệt lượng nước đá thỏi kim loại thu vào để tăng nhiệt độ lên 200C Q = ( m1 –m)  + m1c3 (t – t1‟) + m2c2 (t – t1) = 37862 (J) Áp dụng phương trình cân nhiệt Q4 = Q Giải phương trình => m3 = 0,0144 (kg) 0,5 a - Nhiệt lượng bình tỏa ra: Q1 = m1c1(t1 - t) = 1760 (J) - Nhiệt lượng nước bình tỏa ra: Q2 = m2c2(t1 - t) = 16800 (J) 0,5 0,5 0,5 0,5 32 - Nhiệt lượng m (kg) nước thu vào: Q3 = mc3(t - t2) = 21000m - Theo phương trình cân nhiệt ( bỏ qua nhiệt lượng MT)  Q3 = Q1 + Q2  m = 0,884 (kg) = 884 (g) b - Nước đá chưa tan hết chứng tỏ nhiệt độ cân 00C - Nhiệt lượng bình tỏa ra: Q1 = m1c1(t - 0) = 1760 (J) - Nhiệt lượng nước bình tỏa ra: Q2 = (m2 + m) c2(t - 0) = 53928 ( J) - Nhiệt lượng để m3 (kg) nước đá tăng nhiệt độ đến 00C Q3 = m3.c3(0 - t3) = 10500 m3 (J) - Nhiệt lượng để (m3 - 0,1) (kg) nước đá nóng chảy hồn 00C Q4 = (m3 - 0,1)  = 3,4.105 m3 - 34000 (J) - Theo phương trình cân nhiệt ( bỏ qua nhiệt lượng MT) ta có Q1 + Q2 = Q3 + Q4  1760 + 53928 = 10500 m3 + 3,4.105 m3 - 34000 - Theo phương trình cân nhiệt ( bỏ qua nhiệt lượng MT) ta có Q1 + Q2 = Q3 + Q4  1760 + 53928 = 10500 m3 + 3,4.105 m3 - 34000  m3 = 0,256 (kg) = 256 (g) Trước áp dụng biện pháp 0,5 0,5 0,5 0,25 0,25 0,25 0,25 0,5 0,5 0,5 33 Sau áp dụng biện pháp PHÒNG GD&ĐT HIỆP HÒA TRƯỜNG THCS THÁI SƠN ĐỀ THI KHẢO SÁT CHUYÊN ĐỀ NHIỆT Năm học: 2019 – 2020 Môn thi: Vật lí Thời gian làm bài: 90 phút Bài 1: (6 điểm) Một khối nước đá có khối lượng m = 200g, nhiệt độ ban đầu t1 = -100C Tính nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho khối nước đá nóng lên đến 0oC Sau nóng lên đến 00C, khối nước đá gắn chặt vào đáy bình cách nhiệt Khi người ta đổ nước vào bình (với khối lượng khối lượng khối nước đá) khối nước đá nằm hồn tồn nước Sau cân nhiệt thiết lập, mực nước bình giảm so với mực nước ban đầu Hãy tính: a) Độ giảm mực nước bình nước đá tan hết b) Nhiệt độ ban đầu nước đổ vào bình Cho biết nhiệt dung riêng nước đá nước Cđ = 2100 J/kg.K, Cn = 4200 J/kg.K; khối lượng riêng nước đá nước Dđ = 0,9 g/cm3, Dn = 1,0 g/cm3; nhiệt nóng chảy nước đá   340 kJ/kg Bài 2: (4 điểm) Để xác định nhiệt độ bếp lò người ta làm sau: Bỏ vào lò khối đồng hình lập phương cạnh a = 2cm, sau lấy khối đồng bỏ tảng nước đá 00C Khi có cân nhiệt, mặt khối 34 đồng chìm mặt nước đá đoạn b =1cm Biết khối lượng riêng đồng D0 = 8900 kg/m3; nhiệt dung riêng đồng c0 = 400 J/Kg.K; nhiệt nóng chảy nước đá λ = 3,4.10 J/Kg Khối lượng riêng nước đá D = 900 kg/m3 Giả sử nước đá tan thành hình hộp có tiết diện tiết diện khối đồng HƯỚNG DẪN CHẤM Bài Hướng dẫn Điểm 1.Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho khối nước đá nóng đến đ 00C Q = Cđ mΔt = 2100.0,2.10 = 4200 J Vì khối lượng riêng đá nhỏ nước đá tan mực nước bình giảm xuống Gọi S tiết diện bìnhGọi chiều cao ban đầu nước bình H1: H1 = Gọi chiều cao ban đầu nước đá bình H2: H2 = Giả sử khối đá tan hết , Gọi giảm chiều cao mực nước đá tan hết Vì khối lượng khơng thay đổi ta có: H2 S.Dđ = (H2 - ).S.Dn => Độ giảm mực nước bình nước đá tan hết (1) ) 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 Vậy ε < ε o khối nước đá khơng tan hết - Vì khối nước đá khơng tan hết nhiệt độ cân 0,25 00C - Gọi Δm khối lượng nước đá tan, phương trình cân nhiệt ta có: 0,25 m.cn t = m.cđ t1 + m. (*)(t nhiệt độ ban đầu nước) Độ giảm mực nước (2) 0,25 Từ (1) (2) => => (* *) Thay ** vào * ta có m cn t = m.cđ t1 + => t = = 420C Vậy nhiệt độ cuối hệ 420C 0,25 0,25 35 0,5 0,5 3 -6 0,5 0,5 0,5 Thể tích khối đồng là: V= a = 8(cm ) = 8.10 (m ) (4đ) Khối lượng khối đồng là: m1 = D.V= 0,0712 (kg) Vì thỏi đồng đặt tảng đá lớn nên sau có cân nhiệt nhiệt độ hệ 00C 0,5 Nhiệt lượng khối đồng tỏa để hạ xuống 00C là: Q= m1 c0 (t1 -0) = 28,48 t1 0,5 Thể tích phần nước đá tan là: V= a2 (a+b) = 22.( 2+1) =12 cm3 = 12.10-6 ( m3) 0,5 Khối lượng phần nước đá bị nóng chảy m2 = V.D= 10,8 10-3 (kg) 0,5 Nhiệt lượng mà m2 kg đá tỏa 0,5 Q2 = m2 3672 (J) Áp dụng phương trình cân nhiệt 0,5 Q1 = Q2 => t1 = 128,90C Vậy nhiệt độ bếp lò 128,90C Trước áp dụng biện pháp Sau áp dụng biện pháp PHẦN C MINH CHỨNG VỀ HIỆU QUẢ CỦA BIỆN PHÁP Đối tượng thực đánh giá hiệu giải pháp 36 Giải pháp “Nâng cao chất lượng học sinh giỏi Vật lí trung học sở qua tập nhiệt học liên quan đến chuyển thể chất” bắt đầu thực vào năm học 2019-2020 đối tượng thực học sinh giỏi đội tuyển Vật lí vật lí Qua sử dụng nhiều năm có chỉnh sửa bổ xung tơi thu số kết sau: Giải pháp giúp học sinh có định hình rõ ràng dạng tập chuyển thể chất, phân hóa theo mức độ từ dễ đến khó, có liên thơng kiến thức lí thuyết tập tiêu biểu từ giúp học sinh tự đọc ,tự học đạt hiệu cao Nội dung giải pháp có liên thơng phát triển giúp học sinh có hướng mở với tập phần nhiệt học đặc biệt tư phát triển toán cần thiết với công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Trong trình thực giải pháp, học sinh nghiên cứu thực học trước nhà giúp nâng cao khả tự học, tự đọc, nâng cao lực phát và giải vấn đề cho học sinh Trong trình dạy lớp học sinh trao đổi thảo luận với nhau, trao đổi thảo luận với giáo viên giúp học sinh khắc sâu kiến thức, rèn kĩ trình bày cho học sinh Do phát huy lực giao tiếp, khả thuyết trình kĩ giải tốn định lượng cho học sinh Việc giao tài liệu cho học sinh để học sinh tự học nhà trước giúp tiết kiện thời gian dạy học lớp, sử dụng hiệu thời gian học tập nhà lớp học sinh Kết đánh giá hiệu đánh giá : Bảng tổng hợp kết học sinh giỏi cấp huyện, cấp tỉnh mơn Vật lí trường THCS Thái Sơn Năm học Cấp tỉnh 2018-2019 KK 2019-2020 ba 2020-2021 ba Cấp huyện Ghi chú Khối Khối nhì , ba nhì, ba, Năm chưa áp dụng biện HSG pháp nhì, ba, nhất, nhì, Năm áp dụng biện pháp 1KK KK nhì , ba nhì , ba Năm áp dụng biện pháp 37 Trước áp dụng biện pháp Sau áp dụng biện pháp 38 *Kết học sinh giỏi cấp huyện lớp Trước áp dụng biện pháp 39 Sau áp dụng biện pháp 40 Kết học sinh giỏi huyện khối Trước áp dụng biện pháp Sau áp dụng biện pháp Kết đánh giá thái độ ý thức học tập 41 - Khi chưa áp dụng giải pháp nhiều học sinh làm tập nhiệt liên quan đến chuyển thể chất mang tính bắt trước, cịn nhớ máy móc khơng hiểu chất vấn đề, em thấy khó chưa tích cực chủ động học tập - Sau áp dụng giải pháp hều hết em hứng thú với cách học giải pháp, chủ động tham gia học tập làm Tích cực học tập nhà tích cực thảo luận lớp PHẦN D CAM KẾT Cam kết điều kiện cần thiết để áp dụng khả áp dụng đối tượng trường/lớp/học sinh: Biện pháp: “Nâng cao chất lượng học sinh giỏi mơn Vật lí trung học sở qua tập nhiệt học liên quan đến chuyển thể chất” người giáo viên mở rộng cách thức áp dụng chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi khác môn Vật lí hồn tồn áp dụng với môn khác Với phương tiện máy tính, điện thoại, ti vi có kết nối Internet điều kiện sở vật chất nhà trường máy chiếu, ti vi giáo viên học sinh áp dụng biện pháp Biện pháp áp dụng trước tiên trường THCS Thái Sơn trình bồi dưỡng học sinh giỏi cấp huyện, cấp tỉnh mơn Vật lí mong muốn chia sẻ với đồng nghiệp trường đồng nghiệp trường khác Cam kết quyền biện pháp Tôi xin cam kết không chép vi phạm quyền, biện pháp triển khai thực minh chứng tiến học sinh đội tuyển trung thực Tôi xin trân trọng cảm ơn ! Hiệp Hòa, ngày 08 tháng 10 năm 2022 GIÁO VIÊN (ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Thị An Thủy PHẦN E ĐÁNH GIÁ NHẬN XÉT CỦA NHÀ TRƯỜNG Đánh giá, nhận xét tổ/nhóm chun mơn 42 …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… TỔ/ NHĨM TRƯỞNG CHUN MƠN (ký ghi rõ họ tên) Đánh giá nhận xét hiệu trưởng …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ (ký đóng dấu) ... đưa giải pháp ? ?Nâng cao chất lượng học sinh giỏi Vật lí trung học sở qua tập nhiệt học liên quan đến chuyển thể chất? ?? với biện pháp sau: Biện pháp 1: Giáo viên xây dựng chuyên đề tập nhiệt học liên. .. ? ?Nâng cao chất lượng học sinh giỏi Vật lí trung học sở qua tập nhiệt học liên quan đến chuyển thể chất? ??’ Giải pháp bắt đầu thực vào năm học 2019-2020 đối tượng thực học sinh giỏi đội tuyển Vật. .. Biện pháp: ? ?Nâng cao chất lượng học sinh giỏi mơn Vật lí trung học sở qua tập nhiệt học liên quan đến chuyển thể chất? ?? người giáo viên mở rộng cách thức áp dụng chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi