Sáng kiến kinh nghiệm THCS phương pháp giải bài toán nhiệt học vật lí 8

Phương pháp giải Nhiệt học Vật lí Phần một: Đặt vấn đề I/ LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Vật lí học sở nhiều ngành kĩ thuật quan trọng Sự phát triển khoa học Vật lí gắn bó chặt chẽ có tác động qua lại trực tiếp với tiến khoa học kĩ thuật Vì hiểu biết nhận thức vật lí có giá trị to lớn đời sống sản xuất, đặc biệt công cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Mơn Vật lí có vai trị quan trọng việc thực mục tiêu đào tạo trường THCS Chương trình Vật lí THCS có nhiệm vụ cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức Vật lí trình độ PTCS, bước đầu hình thành học sinh kĩ phổ thơng thói quen làm việc khoa học, góp phần hình thành học sinh lực nhận thức phẩm chất nhân cách mà mục tiêu giáo dục THCS đề Mơn Vật lí THCS có vị trí cầu nối quan trọng, mặt phát triển, hệ thống hóa kiến thức, kĩ thái độ mà học sinh lĩnh hội hình thành tiểu học; mặt khác góp phần chuẩn bị cho học sinh kiến thức, kĩ thái độ cần thiết để tiếp tục học lên THPT THCN, học nghề vào lĩnh vực lao động sản xuất đòi hỏi hiểu biết định Vật lí Ta biết giai đoạn (lớp lớp 7) khả tư học sinh cịn hạn chế, vốn kiến thức tốn học chưa nhiều nên SGK đề cập đến khái niệm, tượng vật lí quen thuộc thường gặp ngày Ở giai đoạn (lớp lớp 9) khả tư em phát triển, có số hiểu biết ban đầu khái niệm tượng Vật lí ngày Do việc học tập mơn Vật lí lớp đòi hỏi cao hơn, toán phần Nhiệt học Qua nhiều năm giảng dạy Vật lí thân tơi nhận thấy: Các tốn Nhiệt học chiếm nửa chương trình vật lí loại toán em gặp nhiều lúng túng giải loại tốn Từ dẫn đến việc tiếp thu kiến thức em gặp nhiều khó khăn, ảnh hưởng nhiều đến chất lượng dạy học Để khắc phục điều tơi mạnh dạn đưa “PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN NHIỆT HỌC VẬT LÝ 8” Sau tơi xin trình bày sáng kiến về: “PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN NHIỆT HỌC VẬT LÝ 8” Phương pháp giải Nhiệt học Vật lí II/.THỰC TRẠNG : Thuận lợi * Trong trình nghiên cứu thực đề tài tơi có thuận lợi như: - Việc đổi phương pháp dạy học áp dụng rộng rãi cấp học - Nhà trường tạo điều kiện để môn học ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy – học - Vật lí học mơn học thực tiễn, gắn liền với tượng thường xảy ngày nên lơi học sinh tìm hiểu Khó khăn: a Khó khăn khách quan: - Hiểu biết nhiệt em hạn chế nên tiếp thu chậm, lúng túng từ khơng nắm vững kiến thức, kĩ bản, định luật, công thức nên khó mà giải tốn nhiệt học lớp - Đa số em chưa có định hướng chung phương pháp học lí thuyết, biến đổi cơng thức, hay phương pháp giải tốn Vật lí - Kiến thức tốn cịn hạn chế nên khơng thể tính tốn thuộc lịng cơng thức b Khó khăn chủ quan: - Đọc đề chưa kĩ, khả phân tích, tổng hợp đề cịn yếu nên gặp nhiều lúng túng khơng thể giải tốn - Một số em khơng thuộc cơng thức kí hiệu đại lượng tốn, từ khơng biết tóm tắt đổi đơn vị Một số khác biến đổi cơng thức, cịn nhầm lẫn nhiệt độ cuối với nhiệt độ cân … - Đa số em chưa có thói quen định hướng cách giải cách khoa học trước toán nhiệt học Kết khảo sát phần Nhiệt học lớp năm học 2016 – 2017 sau: Số Dưới TB HS SL 40 10 TB % 25 Khá Giỏi SL % SL % 15 37,5 10 25 SL % 12,5 Phương pháp giải Nhiệt học Vật lí Phần hai: Giải vấn đề Những toán Nhiệt học gói gọn chương II lớp bao gồm tốn định tính tốn định lượng, kết hợp định tính định lượng Đây dạng tốn hồn tồn lạ học sinh lớp Vì phải tập dần cho em có kĩ định hướng giải cách có hệ thống, khoa học, dễ dàng thích ứng với toán đa dạng phức tạp sau Để khắc phục nhược điểm nêu đưa số giải pháp cần thiết cho học sinh bước đầu có phương pháp để giải loại toán Thường xuyên nhắc nhở, kiểm tra học sinh việc ghi nhớ kí hiệu đơn vị đại lượng: Khối lượng: m (kg) Nhiệt độ đầu: t1 (0C K) Nhiệt độ cuối: t2 (0C K) Độ tăng nhiệt độ: t = t2 – t1 (0C K) Nhiệt dung riêng: c (J/kg.K) Nhiệt lượng thu vào toả ra: Q (J) Năng suất tỏa nhiệt nhiên liệu: q (J/kg) Công nhiên liệu sinh ra: A (J) Hiệu suất: H (%) Khối lượng riêng: D ( kg/m3) Thể tích: V (m3) Giúp học sinh nắm vững ngun lí truyền nhiệt, khái niệm, cơng thức: * Trước hết giúp học sinh hiểu nhiệt lượng vật thu vào để nóng lên phụ thuộc vào yếu tố nào? + Khối lượng: m + Độ tăng nhiệt độ: t = t2 – t1 (t1 nhiệt độ ban đầu, t2 nhiệt độ cuối) + Nhiệt dung riêng chất làm vật: c Nhiệt lượng vật thu vào: Q = cm t * Nguyên lí truyền nhiệt: Khi có hai vật trao đổi nhiệt với thì: + Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp + Sự truyền nhiệt xảy nhiệt độ hai vật ngừng lại Phương pháp giải Nhiệt học Vật lí + Nhiệt lượng vật toả nhiệt lượng vật thu vào Q toả = Q thu vào Nhiệt lượng toả tính cơng thức Q = c.m.t, t = t1 – t2 (t1 nhiệt độ ban đầu, t2 nhiệt độ cuối) Phần phần cốt lõi để giải toán đến kết nên học sinh yếu thuộc cơng thức gặp khó khăn Học sinh phải nắm vững vật toả nhiệt vật thu nhiệt nhiệt độ đầu, nhiệt độ cuối nhiệt độ cân Tôi giao nhiêm vụ cho em kèm em yếu để phát huy vai trị đơi bạn tiến * Năng suất toả nhiệt nhiên liệu (q) Đại lượng vật lí cho biết nhiệt lượng toả kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn gọi suất toả nhiệt nhiên liệu Cơng thức tính nhiệt lượng toả nhiên liệu bị đốt cháy: Q = q.m Ví dụ 1: Người ta bỏ thỏi kim loại có khối lượng 0,350kg nung nóng tới 0 120 C vào nhiệt lượng kế chứa 0,345 kg nước nhiệt độ 20 C Nhiệt độ có cân 30 C Xác định tên kim loại nói Cho biết c nước = 4200J/kg.K, cFe = 460J/kg.K, cCu = 380J/kg.K, cAl = 880J/kg.K, cPb = 130J/kg.K Cho học sinh đọc kĩ đề bài, sau hướng dẫn học sinh phân tích đề: GV cho học sinh đọc đề vài lần hỏi: + Bài toán cho biết đại lượng nào? + Cần phải tìm đại lượng nào? + Tóm tắt kí hiệu đại lượng biết đại lượng phải tìm? Cho biết: Kim loại (toả nhiệt): m1 = 0,350 kg t1 = 120 C t = 30 C Nước (thu nhiệt): m2 = 0,345 kg c2 = 4200J/kg.K t2 = 200C Phương pháp giải Nhiệt học Vật lí t = 300C Phải tìm: c1 = ? + Gọi vài HS đọc lại đề (dựa vào tóm tắt để đọc) Xây dựng lập luận: Tìm mối quan hệ ẩn số phải tìm với kiện cho + Trong hệ vật toả nhiệt, vật thu nhiệt? ( Thỏi kim loại toả nhiệt, nước thu nhiệt) Để giải toán ta cần phải thực bước nào? Ap dụng công thức nào? (Tính nhiệt lượng thỏi kim loại toả (Q 1), sau tính nhiệt lượng nước thu vào (Q2) Ap dụng phương trình cân nhiệt Q thu vào từ toả =Q tìm c = ? Cho học sinh tiến hành giải toán: Lưu ý cho học sinh tiến hành giải phương trình chữ trước Sau thu gọn phương trình chữ số liệu vào để tìm kết cuối Nhiệt lượng thỏi kim loại toả hạ nhiệt độ từ 1200C xuống 300C là: Q1 = c1.m1 t = c1.m1 (t1 – t) Nhiệt lượng nước thu vào tăng nhiệt độ từ 200C lên đến 300C là: Q1 = c2.m2 t = c2.m2 (t – t2) Vì nhiệt lượng kế nên nhiệt lượng thỏi kim loại toả nhiệt lượng nước thu vào nên theo phương trình cân nhiệt ta có: Q toả = Q thu vào hay Q = Q c1.m1 (t1 – t) = c2.m2 (t – t2) Suy nhiệt dung riêng miếng kim loại là: c1 = c2 m2 (t − t ) m1 (t1 − t ) = 4200.0,345.10 = 460 J/kg.K 0,350.90 Vậy kim loại sắt Kiểm tra – biện luận: Giúp HS kiểm tra lại xem cách giải chưa? Có với thực tế khơng? Phương pháp giải Nhiệt học Vật lí Đơn vị có phù hợp chưa? - Có thứ ngun khơng? Cịn cách giải khác hay khơng? *************************** Ví dụ 2: Thả cầu đồng có khối lượng 630g nung nóng tới 1500C vào cốc nước nhiệt độ 300C Sau thời gian nhiệt độ cuối hệ 500C Coi có cầu nước truyền nhiệt cho Tính khối lượng nước Cho biết cnước = 4200J/kg.K, cCu = 380J/kg.K Tương tự ví dụ 1, tơi u cầu HS đọc kĩ đề Sau hỏi: + Bài toán cho biết đại lượng nào? + Cần phải tìm đại lượng nào? + Tóm tắt kí hiệu đại lượng biết đại lượng phải tìm? Cho biết: Quả cầu: m1 = 0,630 kg t1 = 1500C c1 = 380J/kg.K t = 500C Nước: c2 = 4200J/kg.K t2 = 30 C t = 50 C m2 = ? + Gọi vài HS đọc lại đề (dựa vào tóm tắt để đọc) Xây dựng lập luận: Tìm mối quan hệ ẩn số phải tìm với kiện cho + Trong hệ vật toả nhiệt, vật thu nhiệt? (Quả cầu toả nhiệt, nước thu nhiệt) Để giải toán ta cần phải thực bước nào? Ap dụng cơng thức nào? (Tính nhiệt lượng cầu toả (Q 1), sau tính nhiệt lượng nước thu vào (Q2) Ap dụng phương trình cân nhiệt Q toả = Q thu vào từ tìm m2 = ? Phương pháp giải Nhiệt học Vật lí Cho học sinh tiến hành giải toán: Lưu ý cho học sinh tiến hành giải phương trình chữ trước Sau thu gọn phương trình chữ số liệu vào để tìm kết cuối Nhiệt lượng cầu toả hạ nhiệt độ từ 1500C xuống 500C là: Q1 = c1.m1 t = c1.m1 (t1 – t) Nhiệt lượng nước thu vào tăng nhiệt độ từ 300C lên đến 500C là: Q1 = c2.m2 t = c2.m2 (t – t2) Coi có cầu nước truyền nhiệt cho nên theo phương trình cân nhiệt ta có: Q toả = Q thu vào hay Q = Q c1.m1 (t1 – t) = c2.m2 (t – t2) Suy khối lượng cầu là: m2 = c m (t − t) c(t − t ) 1 = 380.0,630.100 4200.20 = 0,285kg = 285g Kiểm tra – biện luận: Giúp HS kiểm tra lại xem cách giải chưa? Có với thực tế khơng? Đơn vị có phù hợp chưa? - Có thứ ngun khơng? Cịn cách giải khác hay không? Trên hai ví dụ hệ có hai vật trao đổi nhiệt với Đối với dạng toán mà hệ gồm ba hay bốn vật trao đổi nhiệt với sao? Ví dụ 3: Đổ 738 g nước nhiệt độ 15 0C vào nhiệt lượng kế đồng có khối lượng 100g, thả vào miếng đồng có khối lượng 200g nhiệt độ 100 C Sau thời gian nhiệt độ cuối hệ 17 0C Tính nhiệt dung riêng đồng Cho biết cnước = 4200J/kg.K Tương tự hai ví dụ trên, tơi u cầu HS đọc kĩ đề Sau hỏi: + Bài tốn cho biết đại lượng nào? + Cần phải tìm đại lượng nào? + Tóm tắt kí hiệu đại lượng biết đại lượng phải tìm? Phương pháp giải Nhiệt học Vật lí Cho biết: Nhiệt độ cân hệ t = 170C Miếng đồng: m1 = 200 g = 0,2kg t1 = 1000C Nước: c2 = 4200J/kg.K t2 = 150C m2 = 738g = 0,738kg Nhiệt lượng kế: t3 = 150C m3 = 100g = 0,1kg c1 = ? + Gọi vài HS đọc lại đề (dựa vào tóm tắt để đọc) Xây dựng lập luận: Tìm mối quan hệ ẩn số phải tìm với kiện cho + Trong hệ có vật trao đổi nhiệt với nhau? (3 vật), vật (chất) nào? ( đồng – nước – nhiệt lượng kế đồng), vật toả nhiệt, vật thu nhiệt? (Miếng đồng toả nhiệt, nước nhiệt lượng kế thu nhiệt) Để giải toán ta cần phải thực bước nào? Ap dụng cơng thức nào? (Tính nhiệt lượng miếng đồng toả (Q1), sau tính nhiệt lượng nước (Q 2) nhiệt lượng kế (Q3) thu vào Ap dụng phương trình cân nhiệt Q toả = Q thu vào từ tìm c1 = ? Giải Nhiệt lượng miếng đồng toả hạ nhiệt độ từ 1000C xuống 170C là: Q1 = c1.m1 t = c1.m1 (t1 – t) Nhiệt lượng nước thu vào tăng nhiệt độ từ 150C lên đến 170C là: Q1 = c2.m2 t = c2.m2 (t – t2) Nhiệt lượng nhiệt lượng kế thu vào tăng nhiệt độ từ 150C lên đến 170C là: Q3 = c1.m3 t = c1.m3 (t – t3) (do c1 = c3 là đồng) Vì nhiệt lượng kế nên nhiệt lượng miếng đồng toả nhiệt lượng nước nhiệt lượng kế thu vào nên theo phương trình cân nhiệt ta có: Q toả = Q thu vào Phương pháp giải Nhiệt học Vật lí hay Q = Q + Q3 c1.m1 (t1 – t) = c2.m2 (t – t2) + c1.m3 (t – t3) c1.m1 (t1 – t) = (t – t2) (c2.m2 + c1.m3) Thay số vào phương trình ta tính c1 (do t2 = t3 = 15 C) 377 J/kg.K Vậy nhiệt dung riêng đồng là: 377 J/kg K Kiểm tra – biện luận: Giúp HS kiểm tra lại xem cách giải chưa? Có với thực tế khơng? Đơn vị có phù hợp chưa? - Có thứ ngun khơng? Cịn cách giải khác hay không? Phần ba : Kết Sau vai năm áp dụng giải pháp tơi thấy kết học sinh giải tốn nhiệt học lớp khả quan nhiều Những HS yếu biết cách giải toán Những HS – giỏi làm tốt tự tin gặp tốn khó Nhìn chung em cảm thấy thích thú tự tin giải toán nhiệt học Qua việc giải hệ thống tập, học sinh trang bị cho kĩ xử lí tình rèn luyện cách tổng hợp kiến thức giúp học sinh hiểu nắm sâu phần lí thuyết Đồng thời qua giải tập Vật Lý giúp học sinh ôn tập, đào sâu, mở rộng kiến thức, dẫn đến kiến thức mới, rèn luyện kỹ năng, vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức, phát huy tính tự lực học sinh , góp phần làm phát triển tư sáng tạo, đồng thời kiểm tra mức độ nắm vững kiến thức học sinh Tôi thấy chất lượng dạy học cải tiến rõ rệt: Học sinh tích cực, chủ động hơn, lớp học trở nên sôi động đặc biệt học sinh có hứng thú học tập, phát triển tư người học Kết khảo sát cuối chương nhiệt học năm học 2017 – 2018 sau: Số HS Dưới TB SL % 12,5 40 TB SL 12 Khá % Giỏi SL % SL % 15 37,5 20 30 Phương pháp giải Nhiệt học Vật lí BÀI HỌC KINH NGHIỆM: Để chất lượng dạy học nâng cao người giáo viên cần phải nắm rõ đặc điểm hoạt động học sinh, để từ định phương pháp dạy cho phù hợp Một mặt người giáo viên phải khơng ngừng tìm tịi, sáng tạo nhằm cải tiến cách dạy Trước hết muốn hướng dẫn tốt tiết tập cho học sinh, người giáo viên phải xây dựng cho số nhiệm vụ sau: - Phải nghiên cứu lí luận dạy học tập giải tập Thông qua việc giải tập phần Nhiệt học phải xây dựng lựa chọn hệ thống tập từ dễ đến khó - Các tập phải đa dạng thể lọai, kiến thức tốn - lí phải phù hợp với trình độ học sinh - Phải hướng dẫn học sinh phân tích thật kĩ kiến thức sách giáo khoa kiến thức có liên quan đến tập mà tập yêu cầu * Nắm phương pháp giải tập Vật lý: - Trước hết phải tìm hiểu đề - Xem xét tượng Vật lí đề cập dựa vào kiến thức Vật lí để tìm mối quan hệ có đại lượng cho đại lượng phải tìm cho tìm thấy mối liên hệ trực tiếp gián tiếp với đại lượng cho đại lượng phải tìm - GV phải hướng dẫn học sinh hoạt động giải tập Vật lý + Tìm hiểu đầu + Phân tích tượng + Xây dựng lập luận + Biện luận * Xây dựng lập luận giải tập: Là bước quan trọng, đòi hỏi học sinh phải vận dụng định luật vật lý, quy tắc, công thức để thiết lập mối quan hệ đại lượng cần tìm, tượng cần giải thích hay dự đốn với điều kiện cho đầu * Giáo viên hướng dẫn học sinh có mối quan hệ việc nắm bắt kiến thức giải tập Vật Lý Tức giáo viên giúp học sinh nắm vững kiến thức thật kĩ, thật sâu, đến việc giải tập Vật Lý cách linh hoạt Học sinh biết vận dụng kiến thức để giải Phương pháp giải Nhiệt học Vật lí vấn đề dặt ra, rèn kĩ giải tập bản, đồng thời rèn luyện tư tính tự lập học sinh giúp học sinh chủ động tìm đến kiến thức ứng dụng kiến thức vào giải tập Vật Lý cách thành thạo Muốn đạt kết tốt kiểm tra khảo sát học sinh, giáo viên cần lựa chọn hệ thống tập thỏa mãn yêu cầu: Bài từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp Hẹ thống tập bao gồm nhiều thể loại tập tập vận dụng, tập sáng tạo Bài tập có nhiều cách giải khác Từ tập tập khác nư bỏ bớt thêm kiện để có nhiều tập khác Mặc dù cố gắng nghiên cứu xây dựng sáng kiến không tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến Hội đồng khoa học bạn đồng nghiệp để sáng kiến ngày hoàn thiện Xin trân trọng cảm ơn! Phương pháp giải Nhiệt học Vật lí MUC LỤC Phần I Đặt vấn đề I.Lý chọn đề tài II.Thực trạng Thuận lợi Khó khăn Phần II Giải vấn đề 1.Thường xuyên nhắc nhở học sinh , Kiểm tra học sinh việc ghi nhớ ký hiệu v đơn vị đại lượng 2.Giúp học sinh nắm vững nguyn lý truyền nhiệt , cc niệm cơng thức 3.Cho học sinh đọc kỹ đề sau hướng dẫn học sinh phân tích đề Xây dựng lập luận Cho học sinh tiến hành giải toán Kiểm tra biện luận Phần III Kết rút học Phương pháp giải Nhiệt học Vật lí CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa vật lý Sách giáo viên vật lý Sách tập vật lý Sách giải tập vật lý 8Sách 121 tập vật ký Sách 200 tập vật lý Sách để học tốt vật lý