Bài 33 CÁC NGUYÊN LÝ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC (2 tiết) I MỤC TIÊU 1 Kiến thức Phát biểu và viết được biểu thức của nguyên lý I của nhiệt động lực học (NĐLH); nêu được tên, đơn vị và quy ước về dấu của c[.]
Bài 33: CÁC NGUYÊN LÝ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC (2 tiết) I MỤC TIÊU Kiến thức - Phát biểu viết biểu thức nguyên lý I nhiệt động lực học (NĐLH); nêu tên, đơn vị quy ước dấu đại lượng biểu thức - Chứng minh biểu thức ngun lí I ĐLH q trình đẳng tích có dạng: ΔU = QU = Q; trình đẳng áp có dạng: ΔU = QU = A + Q; q trình đẳng nhiệt có dạng: U + Q = - Phân biệt trình thuận nghịch q trình khơng thuận nghịch - Phát biểu nguyên lý II nhiệt động lực học (NĐLH) theo Clau-di-út Các-nô - Vận dụng nguyên lý II nhiệt động lực học (NĐLH) dùng để giải thích nhiều tượng đời sống kĩ thuật VD: động nhiệt… - Vận dụng nguyên lý thứ I NĐLH để giải tập học tập tương tự Định hướng phát triển lực a Năng lực hình thành chung: - Năng lực giải vấn đề: từ phát vấn đề cần giải “Mối liên hệ ba khái niệm nội năng, cơng nhiệt lượng đẳng q trình cụ thể?“ Từ đề xuất giải thuyết, lập kế hoạch GQVĐ, giải vấn đề, đánh giá kết - Năng lực dự đốn, suy luận lí thuyết, thiết kế thực theo phương án thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết ( TN nguyên lý I Nhiệt động lực học); dự đốn, phân tích, xử lí số liệu khái quát rút kết luận khoa học - Năng lực tự học tự chủ: HS lập kế hoạch tự học (Sự bảo toàn lượng tượng nhiệt học lớp 8), tìm kiếm thơng tin (cấu tạo hoạt động động nhiệt), đặt trả lời câu hỏi, thực hành tự đánh giá cá nhân - Năng lực giao tiếp hợp tác: HS tổ chức nhóm nhỏ thảo luận trình thuận nghịch trình khơng thuận nghịch; lập kế hoạch hợp tác, tạo môi trường học tập chung, lắng nghe diễn đạt ý kiến b Năng lực đặc thù môn vật lý: - Năng lực khoa học vật lí: Học sinh vận dụng nguyên lý II nhiệt động lực học (NĐLH) để phân tích cấu tạo chế hoạt động động nhiệt, lực thực nghiệm mô hình hóa, trao đổi thơng tin - Năng lực tính tốn: Giải tập liên quan đến cấu tạo chất thuyết động học phân tử chất khí - Năng lực sử dụng ngơn ngữ: Các thuật ngữ vật lý, tiếng anh chuyên ngành vật lý - Năng lực sử dụng cơng nghệ thơng tin: Mơ hình thí nghiệm ảo PhET.com điện thoại, kahoot, quizizz… Phẩm chất - Ý thức tìm hiểu, tìm tịi, trao đổi kiến thức Vật lý; mục “Có thể em chưa biết” - Chăm chỉ, ham học hỏi - Năng lực thực hành phịng thí nghiệm II THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU: Thiết bị dạy học: a Chuẩn bị giáo viên - Slide giảng, máy chiếu, máy tính - Giáo án, SGK, thước kẻ, đồ dùng dạy học - Mơ hình thí nghiệm ảo ngun lý I nhiệt động lực học (NĐLH) b Chuẩn bị học sinh - Giấy A4, bút để hoạt động nhóm - Điện thoại, máy tính xách tay Học liệu: - Tham khảo tài liệu: + SGK Vật lý lớp bản: Ôn lại kiến thức học bảo toàn lượng tượng nhiệt học THCS + SGK Vật lý lớp 10 Xem trước học: Các VD tranh ảnh 33.1, 33.2, 33.3, 33.4, SGK; chuẩn bị câu hỏi cần hỏi thầy cô phần chưa rõ + SGK Vật lý lớp 10 nâng cao (đọc thêm) - Dữ liệu học tập: + File tập GV gửi trước cho HS chuẩn bị + Link youtobe “Thí nghiệm nguyên lý động lực học” cho HS xem trước nhà (https://www.youtube.com/watch?v=K_fRDPXaXlc) III TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Ổn định lớp: Ngày Lớp 10D4 10A6 Sĩ số Học sinh vắng Kiểm tra cũ: + Phát biểu định nghĩa nội năng? + Nội lượng khí lí tưởmg có phụ thuộc vào thể tích khơng? Tại sao? + Nhiệt lượng gì? Viết cơng thức tính nhiệt lượng vật thu vào hay toả nhiệt độ vật thay đổi Nêu tên đơn vị đại lượng công thức? Bài HOẠT ĐỘNG 1: KHỞI ĐỘNG (5’) Mục tiêu: HS biết nội dung học cần đạt được, tạo tâm cho học sinh vào tìm hiểu Nội dung: HS dựa vào hiểu biết để trả lời câu hỏi Sản phẩm: Từ toán HS vận dụng kiến thức để trả lời câu hỏi GV đưa Tổ chức thực hiện: Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ: + GV giới thiệu toán yêu cầu học sinh trả lời câu hỏi *Bài toán ĐVĐ: Đồng thời với việc tìm hiểu chế vi mơ tượng nhiệt, người ta tiến hành nghiên cứu tượng cấp độ vĩ mô, dựa ba khái niệm nội năng, công nhiệt lượng vận dụng thành công kết nghiên cứu vào khoa học, công nghệ đời sống Một thành tựu nghiên cứu quan trọng lĩnh vực việc tìm ngun lí nhiệt động lực học Bước 2: Thực nhiệm vụ: + HS thực nhiệm vụ thời gian phút Bước 3: Báo cáo, thảo luận: + GV gọi số HS trả lời, HS khác nhận xét câu trả lời bổ sung Bước 4: Kết quả, nhận định: + GV đánh giá kết HS, sở dẫn dắt HS vào học Giới thiệu ND chương Dẫn dắt vào bài: Trong trước tìm hiểu Nội cách làm thay đổi nội Vậy mối liên hệ ba khái niệm Bài 33: nội năng, công nhiệt lượng vận dụng thành công kết nghiên cứu vào khoa học, công nghệ đời sống Chúng ta tìm hiểu bài hơm => Bài 33: Các nguyên lí nhiệt động lực học CÁC NGUYÊN LÝ CỦA HS định hướng NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC (2 tiết) HOẠT ĐỘNG 2: HÌNH THÀNH KIẾN THỨC Hoạt động 2.1: Nguyên lí I nhiệt động lực học Mục tiêu 2.1: Sau học xong HS: - Biểu thức nguyên lý I nhiệt động lực học (NĐLH); nêu tên, đơn vị quy ước dấu đại lượng biểu thức - Lấy VD nguyên lý I nhiệt động lực học (NĐLH) - Vận dụng nguyên lý thứ I NĐLH để giải tập học tập tương tự Nội dung: I Nguyên lí I nhiệt động lực học Phát biểu nguyên lí: Độ biến thiên nội hệ tổng công nhiệt lượng mà hệ nhận ΔU = QU = A + Q Quy ước dấu: Q > 0: Vật nhận nhiệt lượng Q < 0: Vật truyền nhiệt lượng A > 0: Vật nhận công A < 0: Vật thực công Sản phẩm: HS hồn thành tìm hiểu kiến thức Tổ chức thực hiện: Hoạt động GV Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ: Hoạt động HS - Nêu câu hỏi: Quan sát TN trả lời câu hỏi Gv - Theo dõi giảng GV đưa - Nhận xét câu trả lời Bước 2: Thực nhiệm vụ: - HS quan sát TN bảng - HS trả lời câu hỏi GV đưa Bước 3: Báo cáo, thảo luận: - Đọc SGK - GV gọi số HS trả lời, HS khác nhận xét - HS: Độ biến thiên nội hệ câu trả lời, bổ sung ghi vào tổng công nhiệt lượng mà hệ nhận - GV trình bày nội dung nguyên lý I SGK rút biểu thức: - Viết biểu thức 33.1: ΔU = QU = A + Q ΔU = QU = A + Q - u cầu HS tìm ví dụ qua trình mà vật - Quy ước dấu A Q biểu thức đồng thời nhận công nhiệt nguyên lý I: - Hướng dẫn HS thảo luận ví dụ Q > 0: Vật nhận nhiệt lượng - Nêu phân tích quy ước dấu A Q < 0: Vật truyền nhiệt lượng Q biểu thức nguyên lý I A > 0: Vật nhận cơng - Cho HS làm tập ví dụ SGK, chữa A < 0: Vật thực công tập ví dụ lên bảng - HS lấy ví dụ thực tế thảo luận - Yêu cầu HS trả lời câu C1 C2 - HS làm tập ví dụ SGK SGK - Trả lời C1, C2 Bước 4: Kết quả, nhận định: + GV đánh giá kết HS Hoạt động 2.2: Vận dụng Mục tiêu 2.2: Sau học xong HS: - Chứng minh biểu thức nguyên lí I ĐLH q trình đẳng tích có dạng: ΔU = QU = Q; trình đẳng áp có dạng: ΔU = QU = A + Q; q trình đẳng nhiệt có dạng: U + Q = - Vận dụng nguyên lý thứ I NĐLH để giải tập học tập tương tự Nội dung: Q trình đẳng tích: V 1=¿ V ΔU = QU = Q Quá trình đẳng áp: p1 = p2 = p ; A # 0, Q # ΔU = QU = Q + A Quá trình đẳng nhiệt: T = T A+Q=0 Sản phẩm: HS hồn thành tìm hiểu kiến thức Tổ chức thực hiện: Hoạt động GV Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ: Hoạt động HS - Theo dõi hình vẽ GV để tìm hiểu - Nêu câu hỏi: Dựa vào nguyên lý I NĐLH trình viết biểu thức nguyên lý I cho để tìm hiểu truyền chuyển hóa trình đẳng tích lượng, đẳng q trình chất khí p2 p p1 O - Nhận xét câu trả lời Bước 2: Thực nhiệm vụ: - HS đọc SGK Bước 3: Báo cáo, thảo luận: V - GV gọi số HS trả lời, HS khác nhận xét V1 = V2 - HS trả lời câu hỏi GV đưa câu trả lời, bổ sung ghi vào Vận dụng nguyên lí I NĐLH vào - Tương tự với đẳng nhiệt đẳng áp (BTVN) trình đơn giản trình đẳng tích Giải sử có lượng khí khơng đổi đựng xi lanh có pit-tơng Người ta đun nóng từ từ chất khí giữ cho pit-tơng khơng chuyển dời - Viết biểu thức nguyên lí I cho trình này.Bước 4: Kết quả, nhận định: + GV đánh giá kết HS Hoạt động 2.3: Nguyên lí II nhiệt động lực học Mục tiêu 2.3: Sau học xong HS: - Phân biệt q trình thuận nghịch q trình khơng thuận nghịch - Phát biểu nguyên lý II nhiệt động lực học (NĐLH) theo Clau-di-út Các-nô Nội dung: II Ngun lí II nhiệt động lực học Q trình thuận nghịch: Tự quay trạng thái ban đầu ⇒ Quá trình xảy theo hai chiều thuận nghịch Q trình khơng thuận nghịch: Khơng tự quay trạng thái ban đầu ⇒ xảy theo chiều xác định Nguyên lí II NĐLH a) Cách phát biểu Clau-di- út R.Clausius (1822 - 1888) Nhà vật lí người Đức - Nhiệt khơng thể tự truyền từ vật sang vật nóng b) Cách phát biểu Các-nô Sadi Carnot (1796 - 1832) Nhà vật lí người Pháp - Động nhiệt khơng thể chuyển hố tất nhiệt lượng nhận thành cơng học Sản phẩm: HS hồn thành tìm hiểu kiến thức Tổ chức thực hiện: Hoạt động GV Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ: - Nêu câu hỏi: Quan sát thí nghiệm 33.3 A B + Thế q trình thuận nghịch q trình khơng thuận nghịch? + Trình bày nguyên lý II nhiệt động lực học (NĐLH) theo Clau-di-út Các-nô - Nhận xét câu trả lời Bước 2: Thực nhiệm vụ: - HS đọc SGK - HS trả lời câu hỏi GV đưa Bước 3: Báo cáo, thảo luận: - GV gọi số HS trả lời, HS khác nhận xét - Đọc SGK Hoạt động HS câu trả lời, bổ sung ghi vào - Nhận xét q trình chuyển động + Mơ tả thí nghiệm hình 33.3 lắc đơn + Phát biểu trình thuận nghịch - Lấy ví dụ q trình thuận nghịch + Mơ tả q trình truyền nhiệt q trình - Nhận xét tính thuận nghịch q trình chuyển hóa lượng truyền nhiệt q trình chuyển hóa + Nêu phân tích khái niệm q trình nội khơng thuận nghịch - Đọc SGK trình bày cách phát biểu + Giới thiệu phân tích phát biểu Clau- nguyên lý II Clau-di-ut di-ut - Trả lời C3 + Giới thiệu phân tích phát biểu Các- - Đọc SGK trình bày cách phát biểu nơ ngun lý II Các-nô - Nhận xét câu trả lời - Trả lời C4 Bước 4: Kết quả, nhận định: + GV đánh giá kết HS Hoạt động 2.4: Vận dụng Mục tiêu 2.4: Sau học xong HS: - Vận dụng nguyên lý II nhiệt động lực học (NĐLH) dùng để giải thích nhiều tượng đời sống kĩ thuật VD: động nhiệt… Nội dung: - Mỗi động nhiệt phải có ba phận : nguồn nóng ; phận phát động ; nguồn lạnh Nguồn nóng Q1 Bộ phận A = Q1 - Q2 phát động Q2 Nguồn lạnh - Nguồn nóng cung cấp nhiệt lượng Q cho phận phát động để phận chuyển hóa phần thành cơng A, phần cịn lại nhiệt lượng Q2 truyền cho nguồn lạnh - Hiệu suất động nhiệt là: Sản phẩm: HS hoàn thành tìm hiểu kiến thức Tổ chức thực hiện: Hoạt động GV Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ: Hoạt động HS - Mỗi động nhiệt phải có ba phận GV: : nguồn nóng ; phận phát động ; + Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động nguồn lạnh động nhiệt + Hiệu suất động nhiệt - Nguồn nóng cung cấp nhiệt lượng Q cho phận phát động để phận chuyển + Tại hiệu suất động nhiệt ln hóa phần thành cơng A, phần cịn lại nhỏ nhiệt lượng Q2 truyền cho nguồn lạnh + Tại A để dấu giá trị tuyệt đối - Hiệu suất động nhiệt là: Bước 2: Thực nhiệm vụ: - HS suy nghĩ trả lời câu hỏi GV đặt trả lời hoàn thiện Bước 3: Báo cáo, thảo luận: - GV gọi HS trả lời câu hỏi Bước 4: Kết quả, nhận định: - GV nhận xét, chốt kiến thức - HS nộp tập - HS tự ghi nhớ nội dung HOẠT ĐỘNG 3: HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP (10') Mục tiêu: + Luyện tập, củng cố nội dung học + Vận dụng kiến thức học làm tập Nội dung: HS trả lời câu hỏi trắc nghiệm phiếu tập Sản phẩm: HS ôn lại kiến thức trọng tâm Tổ chức thực hiện: Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ: GV giao nhiệm vụ cho học sinh làm tập trắc nghiệm: Câu 1: Công thức mô tả nguyên lí I nhiệt động lực học A ΔU = QU = A + Q B Q = ΔU = QU + A C ΔU = QU = A – Q D Q = A - ΔU = QU Câu 2: Trường hợp nội vật bị biến đổi truyền nhiệt A chậu nước để ngồi nắng lúc nóng lên B gió mùa đơng bắc tràn làm cho khơng khí lạnh C trời lạnh, ta xoa hai bàn tay vào cho ấm lên D cho cơm nóng vào bát bưng bát cũng thấy nóng Câu 3: Phát biểu khơng với ngun lí I nhiệt động lực học A Nhiệt lượng mà hệ nhận chuyển hóa thành độ biến thiên nội hệ công mà hệ sinh B Công mà hệ nhận tổng đại số độ biến thiên nội hệ với nhiệt lượng mà hệ truyền cho môi trường xung quanh C Độ biến thiên nội hệ tổng đại số nhiệt lượng công mà hệ nhận D Nhiệt lượng mà hệ truyền cho môi trường xung quanh tổng công mà hệ sinh độ biến thieen nội hệ Câu 4: Biểu thức diễn tả q trình chất khí vừa nhận nhiệt vừa nhận công là: A ΔU = QU = Q + A; Q > 0; A < B ΔU = QU = Q; Q > C ΔU = QU = Q + A; Q < 0; A > D ΔU = QU = Q + A; Q > 0; A > Câu 5: Công A nhiệt lượng Q trái dấu với trường hợp hệ A tỏa nhiệt nhận công B tỏa nhiệt sinh công C nhận nhiệt nhận công D nhận công biến đổi đoạn nhiệt Câu 6: ΔU = QU = trường hợp hệ A biến đổi theo chu trình B biến đổi đẳng tích C biến đổi đẳng áp D biến đổi đoạn nhiệt Câu 7: ΔU = QU = Q hệ thức nguyên lí I áp dụng cho A q trình đẳng áp B q trình đẳng nhiệt C q trình đẳng tích D ba q trình nói Câu 8: Một viên đạn chì khối lượng m, bay với vận tốc v = 195 m/s, va chạm mềm vào cầu chì khối lượng m đứng yên Nhiệt dung riêng chì c = 130 J/kg.K Nhiệt độ ban đầu viên đạn cầu nhay Coi nhiệt lượng truyền môi trường không đáng kể Độ tăng nhiệt độ viên đạn cầu A 146oC B 73oC C 37oC D 14,6oC Bước 2: Thực nhiệm vụ: HS làm tập Bước 3: Báo cáo, thảo luận: GV gọi HS lên chữa Bước 4: Kết quả, nhận định: GV chữa HS Hướng dẫn giải đáp án Câu Đáp án A C D D A A C B HOẠT ĐỘNG 4: HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG (8’) Mục tiêu: Vận dụng kiến thức học trả lời câu hỏi liên quan Nội dung: HS trả lời câu hỏi GV đưa Sản phẩm: HS giải tập, câu hỏi kiến thức trọng tâm Tổ chức thực hiện: Hoạt động GV Hoạt động HS Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ: - HS trả lời GV: Chữa BT SGK - HS nộp tập Bài (trang 180 SGK Vật Lý 10): Người ta - HS tự ghi nhớ nội dung trả lời hồn thực cơng 100 J để nén khí thiện xilanh Tính độ biến thiên nội khí, Áp dụng cơng thức ngun lí I NĐLH: biết khí truyền mơi trường xung quanh ΔU = QU = A + Q nhiệt lượng 20 J Vì chất khí nhận cơng (khí bị nén) truyền Bước 2: Thực nhiệm vụ: nhiệt nên A > 0, Q < - HS suy nghĩ trả lời câu hỏi GV đặt trả lời hoàn thiện Bước 3: Báo cáo, thảo luận: - GV gọi HS trả lời câu hỏi Do đó: ΔU = QU = A + Q = 100 – 20 = 80 J Bước 4: Kết quả, nhận định: - GV nhận xét, chốt kiến thức - HS nộp tập - HS tự ghi nhớ nội dung HOẠT ĐỘNG 5: HOẠT ĐỘNG TÌM TỊI VÀ MỞ RỘNG (2’) Mục tiêu: Tìm tịi mở rộng kiến thức Khái quát lại toàn nội dung kiến thức học Nội dung: HS trả lời câu hỏi GV đưa Sản phẩm: + HS biết thêm kiến thức mở rộng khơng có + Tóm tắt, tổng hợp kiến thức quan trọng (hình thức sơ đồ tư duy, mind map…) Tổ chức thực hiện: Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ: - GV: Yêu cầu học sinh tóm tắt lại kiến thức học bài: Nguyên lí I II nhiệt động lực học - GV: Yêu cầu học sinh đọc phần “Em có biết” để hiểu động nhiệt thực tế Bước 2: Thực nhiệm vụ: - HS: Tóm tắt kiến thức - HS: Đọc phần “Em có biết” - Lấy thêm ví dụ thực tế số ứng dụng nguyên lý nhiệt động lực học Bước 3: Báo cáo, thảo luận: - GV gọi HS tóm tắt kiến thức Bước 4: Kết quả, nhận định: - GV tổng kết kiến thức - HS tự ghi nhớ nội dung Dặn dị + GV tóm lại nội dung + Yêu cầu HS nhà làm tập: Yêu cầu học sinh nhà trả lời câu hỏi làm tập 3, 4, 5, 6, trang 180 + Yêu cầu: HS chuẩn bị sau: Luyện tập IV RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Hà Nội, ngày……tháng……năm 2021 Giáo viên hướng dẫn giáo dục xác nhận (Kí ghi rõ họ tên) Sinh viên TTSP (Kí ghi rõ họ tên) ... luận - Yêu cầu HS trả lời câu C1 C2 - HS làm tập ví dụ SGK SGK - Trả lời C1, C2 Bước 4: Kết quả, nhận định: + GV đánh giá kết HS Hoạt động 2. 2: Vận dụng Mục tiêu 2. 2: Sau học xong HS: - Chứng minh... động GV Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ: Hoạt động HS - Nêu câu hỏi: Quan sát TN trả lời câu hỏi Gv - Theo dõi giảng GV đưa - Nhận xét câu trả lời Bước 2: Thực nhiệm vụ: - HS quan sát TN bảng - HS... NGUYÊN LÝ CỦA HS định hướng NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC (2 tiết) HOẠT ĐỘNG 2: HÌNH THÀNH KIẾN THỨC Hoạt động 2. 1: Nguyên lí I nhiệt động lực học Mục tiêu 2. 1: Sau học xong HS: - Biểu thức nguyên lý I nhiệt