Thông tin tài liệu
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HĨA PHỊNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ SẦM SƠN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIÚP HỌC SINH KHÁ, GIỎI HỌC TỐT PHẦN NHIỆT HỌC LỚP TRƯỜNG THCS QUẢNG THỌ THÀNH PHỐ SẦM SƠN Họ tên: Lê Văn Lộc Chức vụ: Hiệu trưởng Đơn vị: Trường THCS Quảng Thọ SKKN thuộc lĩnh vực mơn: Vật lí THANH HÓA, NĂM 2022 skkn MỤC LỤC TT I 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 NỘI DUNG TRANG Mở đầu: 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích ngiên cứu 1.3 Đối tượng, phạm vi, thời gian nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 2 Nội dung sang kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến 2.2 Cơ sở thực tiễn 2.3 Một số tồn nguyên nhân 2.4 Một số vấn đề đặt 4 2.5 Giải vấn đề đặt ra: 2.6 Hệ thống kiến thức cần thiết phần nhiệt học 2.6 Hệ thống kiến thức hỗ trợ giải tập phần nhiệt học Giải vấn đề đặt sang kiến 3.1 Công thức thu nhiệt, tỏa nhiệt tập minh họa ứng dụng 3.2 Công thức cân nhiệt tập minh họa ứng dụng 3.3 Một số tập nâng cao Kết thực phương pháp 16 4.1 Kết phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lí thuyết 16 4.2 Kết phương pháp khảo sát thu thập thông tin 16 4.3 Kết thống kê 16 Hiệu sang kiến kinh nghiệm 17 Kết luận kiến nghị 17 6.1 Kết luận 17 6.2 Kiến nghị 18 Tài liệu tham khảo 20 skkn Mở đầu: 1.1 Lí chọn đề tài: Với thực trạng nay, học sinh bậc THCS nhiều trường nói chung trường THCS Quảng Thọ nói riêng để có phong trào học tập mơn Vật lí có phần hạn chế, ngại học khơng ưu thích mơn học với nhiều lí khác nhau, có chủ quan khách quan là: Do thi vào cấp THPT gần mơn Vật lí từ năm 2014 đến chưa thi gần cố định môn Toán, Ngữ Văn Tiếng anh, dẫn tới phụ huynh học sinh coi môn chưa cấp thiết đầu tư, chưa hướng dẫn động viên cho em quan tâm trọng học tập mơn khác ngồi Tốn, Ngữ Văn Tiếng anh Nhà trường cho học sinh tự đăng kí tự nguyện mơn học u thích tới 99% học sinh đăng kí học thêm mơn Tốn, Ngữ Văn Tiếng anh, nên nhà trường địa bàn xếp lịch học thêm cho môn Do thi vào THPT mức độ khó cao, tỉ lệ bị trượt có năm lên tới vài trăm học sinh toàn địa bàn thành phố Sầm Sơn, nên phụ huynh học sinh không để ý đến môn khác, học cho đủ tổng kết điểm 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 cơng cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Vật lí em bắt đầu làm quen với toán định lượng nên nhiều học sinh chưa định hướng yêu cầu tốn, chưa có phương pháp giải số em biết cách làm trình bày chưa chặt chẽ, chưa khoa học cịn lúng túng, khơng xác định rõ đại lượng để hoàn thiện tập tốt đặc biệt phần Nhiệt học, mục tiêu giáo dục ngày cao học sinh chủ động thông qua hoạt động lĩnh hội kiến thức vấn đề học sinh đặc biệt tập nâng cao Bởi để giúp học sinh thích học, ham học mơn Vật lí nói chung phần Nhiệt học nói riêng, địi hỏi người thầy cần phải trăn trở tìm phương pháp giúp học sinh học tốt môn mà đảm nhiệm, người thầy giáo, giáo phải thường xuyên bồi dưỡng chuyên môn, nghiệp vụ, nâng cao tay nghề phải tiếp cận với phương pháp dạy học đại, khoa học kĩ thuật tiên tiến, phải kết hợp tốt phương pháp dạy học để nâng cao hiệu giảng, tổ chức điều khiển để em tích cực chủ động học tập tiếp thu kiến thức Từ xây dựng lịng u thích mơn học, bồi dưỡng lực tự học học sinh Qua trực tiếp giảng dạy Vật lí tơi thấy nhiều em khơng thích học mơn Vật lí em cho tập Vật lí nói chung tập phần Nhiệt học nói riêng khó, em khơng có định hướng giải tập, em chưa có thói quen vận dụng kiến thức học vào giải tập Vật lí cách có hiệu từ em khơng có hứng thú với môn học skkn Kết học tập môn Vật lí nhiều em khơng cao Kết thi học sinh giỏi Trường toàn thành phố thấp chưa đáp ứng yêu cầu nhà trường, môn Với kinh nghiệm nhiều năm ôn luyện học sinh giỏi cấp thành phố cấp tỉnh Bản thân tơi trăn trở, suy nghĩ tìm tịi mạnh dạn đưa sáng kiến “Một số phương pháp giúp học sinh khá, giỏi học tốt phần nhiệt học lớp Trường THCS Quảng Thọ - TP Sầm Sơn” với mong muốn giúp em định hướng tập, biết phương pháp làm tập, biết cách trình bày tốn khoa học từ tạo nên hứng thú học tập, phát huy tính tích cực chủ động em học tập, em khơng cịn ngại học mơn Vật lí đồng thời nâng cao chất lượng môn cải thiện kết chất lượng đội tuyển học sinh giỏi Vật lí nhà trường 1.2. Mục đích nghiên cứu: Mục đích sáng kiến hướng dẫn học sinh nắm vững dạng tập phương pháp giải dạng tập phần Nhiệt học Học sinh biết vận dụng kiến thức học vào giải tập khó từ trình bày tốn Vật lí chặt chẽ, khoa học xác Đối tượng, phạm vi thời gian nghiên cứu: a Đối tượng nghiên cứu: - Học sinh giỏi khối mơn Vật lí - Phần Nhiệt học nâng cao chương trình Vật lí (Dạng tập định lượng) - Giúp học sinh biết cách giải toán Nhiệt học nâng cao cách nhanh xác b. Phạm vi nghiên cứu: - Học sinh giỏi khối môn Vật lí trường THCS Quảng Thọ c. Thời gian nghiên cứu: - Năm học 2019-2020 2021 - 2022 1.4 Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lí thuyết - Phương pháp khảo sát, thu thập thông tin - Phương pháp thông kê 1.5 Những điểm sang kiến: Trong năm học trước viết sáng kiến kinh nghiệm phần nhiệt hướng dẫn cho học sinh đại trà Đến năm học nghiên cứu phương pháp giải tập phần Nhiệt học dành cho học sinh giỏi Phục vụ cho công tác bồi dưỡng đội tuyển tham gia thi học sinh giỏi cấp thành phố Nội dung sáng kiến kinh nghiệm: 2.1. Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm: Đổi phương pháp dạy học theo hướng tích cực, chủ động học tập học sinh nhằm giúp em tiếp cận kiến thức địi hỏi phải đổi tồn nhiều khâu Để giúp học sinh làm tập Nhiệt học giáo viên thực tốt, tìm giảng cách giải hay đặc biệt giáo viên trình bày lại skkn lời giải, bảng học sinh chép lại Mà giáo viên phải người tổ chức hướng dẫn em hướng dẫn cho em hiểu chất, tượng quán phần Nhiệt học để em thông hiểu chất, kiến thức cụ thể, thông qua tập để phân tích đại lượng cho tượng vật lí thơng qua thực tế để thực giải toán đến nâng cao cách xác 2.2. Cơ sở thực tiễn: Trong q trình dạy học Vật lí trường THCS Quảng Thọ, học sinh cần biết cách tổ chức việc học tập cách chủ động sáng tạo Người thầy cần rèn cho học sinh kĩ năng, thói quen độc lập suy nghĩ khoa học lời giải phải có sở lí luận Trong thực tế giảng dạy tơi thấy có nhiều học sinh chưa biết giải tốn Nhiệt học nhiều nguyên nhân; nguyên nhân chủ yếu học sinh không tốn cho biết điều gì? u cầu gì? Trong kiến thức thuộc vận dụng thực giải tập khơng hồn thành Từ việc học sinh định hướng sai khơng đạt yêu cầu cuối toán 2.3 Một số tồn nguyên nhân Qua kinh nghiệm giảng dạy thông qua phương pháp điều tra thông kê mơn Vật lí phần Nhiệt học tơi nhận thấy việc định hướng giải tập định lượng em yếu mặt sau: - Kĩ tìm hiểu đề em cịn hạn chế, em chưa xác định đề cho đại lượng gì, Đại lượng cần phải tìm - Các em thường nhầm tính tốn mà chưa đổi đơn vị - Các em chưa xác định trình trao đổi nhiệt - Các em chưa xác định đối tượng trao đổi nhiệt - Các em chưa xác định bước giải tập - Kĩ vận dụng kiến thức tốn vào tính tốn hạn chế - Cách thức phương pháp giải ngắn gọn mà xác học sinh chưa nắm Nên chất lượng đội tuyển học sinh thấp Vậy nguyên nhân làm cho em khơng có định hướng giải tập ? Thông qua kết điều tra thống kê theo tơi có nhiều ngun nhân có nguyên nhân chủ quan nguyên nhân khách quan Tôi xin đưa số nguyên nhân sau: - Phương pháp truyền đạt kiến thức thầy đến học sinh chưa đạt hiệu cao - Bản thân học sinh chủ quan, chưa tập trung nghe giảng nên tiếp thu kiến thức chưa đầy đủ, em chưa tích cực chủ động học tập việc định hướng giải tập chưa tốt - Các em chưa xác định trình trao đổi nhiệt - Các em chưa xác định đối tượng trao đổi nhiệt. - Chưa biết phương pháp giải ngắn gọn mà xác 2.4 Một số vấn đề đặt skkn Để thực đề tài thực sau: - Xây dựng kế hoạch thực đề tài từ đầu năm học - Áp dụng phương pháp thực giảng dạy lớp đại trà đối tượng học sinh: Khá, giỏi - Khảo sát rút kinh nghiệm kết luận 2.5 Giải vấn đề đặt ra: Giáo viên cần phải chuẩn bị tốt số công việc sau: - Giáo viên soạn kĩ - Khắc sâu kiến thức - Giáo viên đọc thêm sách tham khảo để sưu tầm nhiều dạng tập chọn phương pháp giải dễ hiểu - Với tập phải giúp học sinh định hướng phương pháp giải, đưa dạng toán để gặp khác học sinh vận dụng giải được, tránh giải dập khn máy móc - Với tập có nhiều đại lượng cần ý rèn kĩ tóm tắt đề đổi đơn vị - Ở tiết học phải dành thời gian hướng dẫn học sinh làm tập nhà Luôn đổi phương pháp dạy học giúp học sinh phát huy khả tư thân 2.6 Hệ thống công thức cần thiết để giải tập phần Nhiệt học - Cơng thức tính nhiệt lượng tỏa ra, thu vào: Q = m.C.(t1-t2) (t2-t1 ) Q: Nhiệt lượng thu vào (toả ra) chất (J) m: Khối lượng chất thu vào(toả ra) (kg) C: Nhiệt dung riêng chất thu vào (toả ra) (J/kg.K) (t1-t2) hay (t2-t1 ): Độ tăng (giảm) nhiệt độ chất (°C) - Phương trình cân nhiệt: Q (tỏa ra) = Q (thu vào) - Cơng thức tính suất tỏa nhiệt nhiên liệu Q = m.q Q: nhiệt lượng toả nhiên liệu bị đốt cháy(J) m: khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn (kg) q: suất toả nhiệt nhiên liệu (J/kg) Qi 100 % - Cơng thức tính hiệu suất: H = Q Qi : nhiệt lượng có ích (J) Qtp : nhiệt lượng toàn phần (J) A 100% - Hiệu suất động nhiệt: H = Q A: công mà động thực (J) skkn Q: nhiệt lượng nhiên liệu bị đốt cháy toả (J) - Công thức: Q = m λ Trong đó: m khối lượng đơn vị Kg λ nhiệt nóng chảy hay đơng đặc có đơn vị J/kg - Công thức: Q = Lm Trong đó: m khối lượng đơn vị Kg L nhiệt hóa hay ngưng tụ có đơn vị J/kg 2.7 Hệ thống công thức hỗ trợ để giải tập phần Nhiệt học - Công tác tính cơng: A = F.s Trong đó: A cơng có đơn vị J = N.m F lực tác dụng có đơn vị N S quãng đường di chuyển vật có đơn vị m m - Cơng thức tính khối lượng riêng: D = V P - Cơng thức tính Trọng lượng riêng: d = V - Biểu thức liên hệ khối lượng trọng lượng: P = 10m - Biểu thức liên hệ khối lượng riêng trọng lượng riêng: d = 10D Giải vấn đề sáng kiến: Riêng phần truyền thụ kiến thức, giáo viên cần làm rõ vấn đề sau.Bản than coi vấn đề mấu chốt gải vấn đề mà sáng kiến nêu 3.1 Công thức Q = m.C.(t1-t2) (t2-t1 ): * Công thức giáo viên thường hay dạy qua loa nhầm tưởng học sinh hiểu, vấn đề sai lầm lớn việc truyền thụ kiến thức là: Q = m.C.(t1-t2) * Cần làm cho học sinh hiểu thuộc đại lượng, kí hiệu cấu thành biểu thức trình bày * Giáo viên cần làm rõ cho học sinh hiểu chất khái niệm “Nhiệt dung riêng”(C) Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho kg chất tăng thêm 10C 0K, Ví vụ C cuả nước 4200J/Kg.K, C đồng 380J/kg K nên gọi nhiệt dung riêng (giáo viên giải thích cho học sinh Nhiệt giai celsius Nhiệt giai Kenvin có thang chia độ Nên số tập ghi 0C hay 0K * Giáo viên giới thiệu thêm khái niệm Nhiệt dung nhiều học sinh có giáo viên chưa hiểu Nhiệt dung nên học sinh giỏi lúng túng gặp tốn khơng cho đại lượng khối lượng nhiệt dung riêng mà cho Nhiệt dung lại nhầm tưởng đề sai, thiếu kiện toán * Giáo viên cần củng cố cơng thức tính (Cơng thức tính nhiệt lượng tỏa ra, thu vào; phương trình cân nhiệt) * Giáo viên truyền thụ cho học sinh nắm vững ngun lí truyền nhiệt, cụ thể: Khi có hai vật trao đổi nhiệt với nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao sang skkn vật có nhiệt độ thấp hơn; truyền nhiệt xảy nhiệt độ hai vật ngừng lại; nhiệt lượng vật tỏa nhiệt lượng vật thu vào * Khi dạy học sinh giỏi( đội tuyển học sinh giỏi) Giáo viên truyền thụ cho học sinh nắm vững nguyên lí truyền nhiệt, cụ thể: Khi có đến vật trao đổi nhiệt với lúc học sinh kể giáo viên lung túng Kết luận: Các vấn đề cịn lung túng bước tơi trình bày cách làm trở nên đơn giản Giảng cho học sinh dể hiểu * Phần ví dụ minh họa cơng thức này: Dạng 1: Bài tập có trình thu nhiệt chất Bài tập: Một ấm đun nước nhơm có khối lượng 0,5kg chứa lít nước 25°C Muốn đun sơi ấm nước cần nhiệt lượng bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng nhôm là C1 =880J/kg.K nước là C2 =4200J/kg.K Phân tích bài: - Bài tốn có đối tượng tham gia thu nhiệt? - Biểu thức tính Nhiệt lượng cơng thức nào? Giáo viên chốt lại: Bài tốn có hai đối tượng tham gia thu nhiệt 0,5kg nhơm t1 = 25°C lít nước t1 = 25°C Nhiệt độ 25°C nhiệt độ chung ấm nước Vậy nhiệt lượng cần thiết để đun sơi nước ấm nhiệt lượng cung cấp cho nước để tăng từ t1 = 25°C đến t2 = 100°C nhiệt lượng cung cấp cho ấm nhơm để tăng từ t1 = 25°C đến t2 = 100°C Từ phân tích ta có lời giải sau Bài giải: - Nhiệt lượng cần để đun 0,5 kg nhôm từ 25°C đến 100°C là: Q1 = m1.C1.(t2 – t1) = 0,5.880 (100 – 25) = 33000(J) - Nhiệt lượng cần để đun kg nước từ 25°C đến 100°C là: Q2 = m2.C2 (t2 – t1) = 2.4200.(100 – 25) = 604800 (J) - Nhiệt lượng cần để đun sôi ấm nước Q = Q1+ Q2 = 33000 + 604800 = 637800 (J) Sau giáo viên phân tích cho học sinh tốn có đại lượng nhân tử chung (t2 – t1) Nên ta làm gọi rút ngắn tính tốn, giảm sai sót q trình tính rút ngắn thời gian làm Nhiệt lượng cần để đun sôi ấm nước Q = (m2.C2 + m1.C1 )(t2 – t1) = (2.4200 + 0,5.880) (100 – 25) = 637800 (J) Đáp số: Q = 637800 (J) Cách giải: Bước 1: Phân tích tìm đối tượng thu nhiệt Bước 2: Dùng công thức Q = mC = m.C.(t2 – t1) để tính nhiệt lượng theo yêu cầu Chú ý phải đổi đơn vị (nếu cần) skkn Giáo viên giải thích rõ cho học sinh biến thiên( thay đổi) nhiệt độ ( từ thấp lên cao hay từ cao xuống tấp Chú ý ( Riêng dạng tốn Giáo viên hướng dẫn vài dạng tìm các địa lượng khác mục tiêu học sinh thuộc hiểu kiến thức ban đầu) 3.2 Phương trình cân nhiệt: Q (tỏa ra) = Q (thu vào) Dạng tốn có quy tắc bất biến vật có nhiệt độ thấp vật vật thu nhiệt, vật có nhiệt độ cao vật vật tỏa nhiệt Khối lượng nhiều khơng liên quan đến việc xác định thu nhiệt hay tỏa nhiệt Trong trình giảng dạy đúc kết nhiều năm vấn đề học sinh lúng túng Đây dạng tốn mang tính phức tạp cao Học sinh không xác định vật vật thu nhiệt, vật tỏa nhiệt q trình trao đổi nhiệt, chưa nói đến ba, bốn vật tham gia trao đổi nhiệt dạng tập mà thực phương trình tỏa nhiệt từ nhiệt độ bao đầu đến nhiệt độ phương trình tỏa nhiệt ví dụ tập cân nhiệt cịn sót lại m kg nước đá học sinh lúng túng gặp dạng toán kể học sinh giỏi Bởi để học sinh hiểu rõ vấn đề giáo viên cần ý biết cách dạy dạng toán * Phần ví dụ minh họa cơng thức này: Dạng 2: Bài tập có q trình thu nhiệt q trình toả nhiệt Bài tập1: Người ta thả miếng đồng khối lượng 0,5kg vào 500g nước Miếng đồng nguội từ 80°C xuống 20°C Hỏi nước nhận nhiệt lượng nóng lên thêm độ ? Biết nhiệt dung riêng đồng là C1 =380J/kg.K nước là C2 =4200J/kg.K Phân tích Giáo viên đặt câu hỏi: - Bài tốn có đối tượng tham gia vào trình trao đổi nhiệt? - Đối tượng thu nhiệt? Thu từ nhiệt độ đến nhiệt độ nào? - Đối tượng toả nhiệt? Tỏa từ nhiệt độ đến nhiệt độ nào? - Nhiệt lượng toả tính nào? - Nhiệt lượng thu vào tính nào? - u cầu tốn gì? - Dựa vào đâu để tính nước nóng lên thêm độ? Giáo viên chốt lại: Bài tốn có hai đối tượng tham gia vào q trình trao đổi nhiệt Đồng vật toả nhiệt cịn nước vật thu nhiệt Nhiệt lượng đồng toả nhiệt lượng nước thu vào Từ phân tích ta có lời giải sau: Tóm tắt Bài giải : m1= 0,5kg - Nhiệt lượng đồng toả hạ nhiệt độ từ 80°C xuống 20°C m2 = 500g = 0,5kg là: Q1 = m1.C1.(t2 – t) = 0,5.380.(80 – 20) = 11400 (J) t2 = 80°C -Nhiệt lượng nước thu vào nhiệt lượng đồng toả ta có t = 20°C Q2 = m2.C2.(t – t1) = Q1= 11400(J) skkn C1 = 380J/kg.K C2 = 4200J/kg.K Q2 = ? t – t1= ? Q2 - Nước nóng lên thêm là: t – t1 = m2 C = 5.43°C Đáp số: 5.43°C Giáo viên nhấn mạnh: Dạng tập thay theo yêu cầu tính khối lượng, nhiệt dung riêng, nhiệt độ cân trình trao đổi nhiệt phương pháp giải tương tự Cách giải: Bước 1: Phân tích đề tìm đối tượng toả nhiệt, đối tượng thu nhiệt Bước 2: Dùng cơng thức tính nhiệt lượng để tính nhiệt lượng toả ra, nhiệt lượng thu vào Bước 3: Dùng phương trình cân nhiệt Q (tỏa ra) = Q (thu vào) vào để tính đại lượng chưa biết theo yêu cầu đề Bài tập 2: Đổ 738 g nước nhiệt độ 15°C vào nhiệt lượng kế đồng có khối lượng 100g, thả vào miếng đồng có khối lượng 200g nhiệt độ 100°C Nhiệt độ bắt đầu cân nhiệt 17°C Tính nhiệt dung riêng đồng, lấy nhiệt dung riêng nước 4186J/kg.K Phân tích tốn: Bài tốn có đối tượng tham gia vào trình trao đổi nhiệt Nước nhiệt lượng kế vật thu nhiệt miếng đồng vật tỏa nhiệt Nhiệt lượng nước nhiệt lượng kế thu vào nhiệt lượng miếng đồng toả ra Tóm tắt : Bài giải m1=738g = 0,738kg - Nhiệt lượng nước nhiệt lượng kế thu vào là: m2 = 100g = 0,1kg Q1= m1.C1+ m2.C2 (t- t1) =(0,738.4186 + 0,1.C2 )(17 – 15) = m3 = 200g = 0,2kg 6.179 + 0.2 C2 t1 = 15°C - Nhiệt lượng miếng đồng toả là: t3 = 100° C Q3 = m3.C2.(t3 – t) = 0,2.C2 (100 -17) = 16,6 C2 t = 17°C -Vì nhiệt lượng đồng toả nhiệt lượng C1 = 4186 J/kg.K nước nhiệt lượng kế thu vào nên: C2 = ? Q1 = Q3 - Thay số vào phương trình tính giá trị của: C2 = 377J/kg.K Đáp số: 377J/kg.K Bài tập 3: Người ta pha 01 nước sơi vào lít nước nhiệt độ 10 0C Khi kiểm tra thấy nước lạnh 160C, Người ta lại cho thêm nước nóng 900C vào để nước ấm 250C Hãy tính khối lượng nước 90° cho vào lần sau Bỏ qua nhiệt lượng trao đổi với ấm Phân tích đề bài: skkn - Có vật truyền nhiệt cho nhau? - Vật tỏa nhiệt vật thu nhiệt? - Nhiệt lượng tỏa nhiệt lượng thu vào với nhau? * Giáo viên chốt lại: - Có ba vật truyền nhiệt cho - Hai vật tỏa nhiệt Trong trình - Riêng ý vật thu nhiệt (ít nước 100 0C vừa đóng vài trị tỏa nhiệt q trình lại vừa đóng vai trị thu nhiệt q trình 2) - Nhiệt lượng tỏa nhiệt lượng thu vào q trình. Tóm tắt: Bài giải : m1= 5kg. - Nhiệt lượng mà 5kg nước thu vào để nóng từ 10°C đến 160C là: t1 = 10°C. Q1 =C.m1(t2 – t’) = C.5.(16-10) =30.C (J) t2 = 100°C - Nhiệt lượng mà nước sôi tỏa lạnh từ 100°C xuống 160C là: t” = 250C Q2 = m2.C (t2 – t’) = m.C.(100-16) =84.m2.C (J) t’ = 16 C Ta có: Q1 = Q2 thay số 30.C = 84.m2.C t3= 90 C => m2=30/84=0,357(kg) Tính Vậy khối lượng nước sôi dùng là 0,357(kg) m2=? m3=? Hỗn hợp nước 160C có: m =5+0,357=5,357(kg) - Nhiệt lượng mà hỗn hợp nước thu vào để nóng từ 160C lên 250C là: Q = C.m.(t” – t’) = C.5,357.(25-16) = 48,213.C (J) -Nhiệt lượng mà nước nóng tỏa hạ từ 900C xuống 250C là: Q3=C.m3.(t3 – t”) = C.m3.(90-25) =65.C.m3 (J) Ta có: Q = Q3 thay số suy ta m3= 48,213/65 = 0,742 (kg) Vậy khối lượng nước nóng dùng là: m3= 0,742(kg) Đáp số: m2 = 0,357(kg) m3= 0,742(kg) 3.3 Một số tập nâng cao Bài tập ví dụ Bài tập 1: Trong bình đựng m1 =2 kg nước nhiệt đột t1 = 200C người ta bỏ lúc Đồng vào bình nước, thứ có khối lượng m = 0,5 kg nhiệt đột t2 = 400C đồng thứ có khối lượng m = kg nhiệt đột t = 800C Biết nhiệt dung riêng nước C = 4200J/kg.K, Nhiệt dung riêng Đồng C2 = 380J/kg.K Tính nhiệt độ cân nhiệt Bỏ qua trao đổi nhiệt vủa bình đựng mơi trường xung quanh Phân tích Giáo viên đặt câu hỏi: - Bài tốn có đối tượng tham gia vào trình trao đổi nhiệt? - Đối tượng thu nhiệt? Thu từ nhiệt độ đến nhiệt độ nào? - Đối tượng toả nhiệt? Tỏa từ nhiệt độ đến nhiệt độ nào? skkn (Riêng toán học sinh lúng túng cách xác định đối tượng thu nhiệt đối tượng toản nhiệt thu tỏa từ nhiệt độ đến nhiệt độ nào?) - Nhiệt lượng toả tính nào? - Nhiệt lượng thu vào tính nào? - Yêu cầu tốn gì? - Dựa vào đâu để tính nước nóng lên thêm độ? Giáo viên chốt lại: Bài tốn có ba đối tượng tham gia vào trình trao đổi nhiệt Nước vật thu nhiệt Thanh đồng thứ vật tỏa nhiệt? đồng thứ vật tỏa nhiệt hay thu nhiệt câu hỏi học sinh thường khơng trả lời lí giải được, khơng xác định cách giải dạy tốn tơi gặp giáo viên lung túng cách giải Từ phân tích ta có lời giải sau: Tóm tắt Bài giải : m1= 2kg - Ban đầu ta coi đồng thứ vật không thu m2 = 0,5kg không tỏa nhiệt Vậy coi nhiệt độ cân t = 400C m3 = 1kg - Nhiệt lượng nước thu vào là: t3 = 80°C Q1= m1.C1 (t2 - t1) = 2.4200 (40 – 20) = 168.000(J) t2 = 40°C - Nhiệt lượng miếng đồng thứ tỏa là: t1 = 20°C Q3 = m3.C2.(t3 – t2) = 380.40 = 15.200(J) C2 = 380J/kg.K Từ kết ta thấy Q (tỏa ra) < Q (thu vào) C1 = 4200J/kg.K Từ ta đưa kết luận đồng thứ vật tỏa t = ? nhiệt xác định t1 < t Q (thu vào) suy Q2 nhiệt lượng thu vào Bước 2: Dùng cơng thức tính nhiệt lượng để tính nhiệt lượng toả ra, nhiệt lượng thu vào bình thường Bước 3: Dùng phương trình cân nhiệt Q (tỏa ra) = Q (thu vào) vào để tính đại lượng chưa biết theo yêu cầu đề Chú ý: Dạng tốn có đến đại lượng tham gia trình trao đổi nhiệt làm tương tự mức độ khó Bài tập 2: Người ta dùng bếp dầu hoả để đun sôi lít nước từ 20°C đựng ấm nhơm có khối lượng 0,5kg Tính lượng dầu hoả cần thiết, biết có 30% nhiệt lượng dầu hoả toả làm nóng nước ấm Lấy nhiệt dung riêng nước C1=4200J/kg.K, nhôm C2=880J/kg.K, suất toả nhiệt dầu hoả là q= 46.106J/kg Phân tích tốn - Bài tốn có đối tượng tham gia vào trình truyền nhiệt? - Những đối tượng thu nhiệt, toả nhiệt? - Nhiệt lượng nhiệt lượng có ích? - Nhiệt lượng nhiệt lượng toàn phần? - Hiệu suất bếp bao nhiêu? - Để tính khối lượng dầu hoả phải tính đại lượng nào? Giáo viên chốt lại: Bài tập có: Hai đối tượng thu nhiệt nước ấm nhơm Một đối tượng toả nhiệt bếp dầu hoả Nhiệt lượng có ích nhiệt lượng làm nóng nước ấm Nhiệt lượng toàn phần dầu hoả bị đốt cháy toả Hiệu suất bếp 30% có nghĩa 30% nhiệt lượng bếp toả biến thành nhiệt lượng có ích Để tính khối lượng dầu hoả phải tính nhiệt lượng tồn phần bếp toả từ ta được khối lượng dầu cần dùng Tóm tắt: Bài giải : m1 = 2kg - Nhiệt lượng cần thiết để đun nóng nước đựng ấm m2 = 0,5kg từ 20°C đến 100°C là: t1 = 20°C Q1 = (m1.C1 + m2.C2)(t2 – t1) = (2.4200+0,5.880)(100 t2 = 100°C – 20) = 707.200 (J) C1 = 4200J/kg.K - Nhiệt lượng dầu hoả toả là: Qi C2 = 880J/kg.K Qi 707200 100 % 100 % 100 % q = 46.10 J/kg ⇒ Qtp = H H = QTP = 30 H = 30% = 2.357.333(J) m=? - Lượng than cần thiết để đun sôi ấm nước là: Qtp = m.q ⇒ m = Qtp /q = 2.357.333/46.106 = 0,051(kg) skkn Đáp số: 0,051(kg) Giáo viên nhấn mạnh: Bài tập tốn u cầu tính Hiệu suất tính nhiệt độ bếp làm tương tự Từ dạng toán ta rút kinh nghiệm mà học sinh nhầm lẫm Cơng thức Q mà có mC gọi nhiệt lượng có ích Cịn Q mà có Q = m.q nhiệt lượng nhiệt lượng tồn phần Từ học sinh dễ nhớ không bị nhầm lẫn Cách giải : Bước 1: Phân tích đề xác định xem nhiệt lượng có ích dùng để làm gì, xác định xem nhiệt lượng toàn phần lấy từ đâu Qi 100 % Bước 2: Dùng mối liên hệ H = QTP suy luận tìm đại lượng liên quan. Bài tập 3: Một ôtô chạy quãng đường 100 km với lực kéo trung bình 700N, tiêu thụ hết lít xăng (khoảng kg) Tính hiệu suất động ôtô Biết suất tỏa nhiệt xăng q=46.106 J/kg Phân tích bài: - Nêu cơng thức tính hiệu suất động cơ? - Tính cơng mà động thực nào? - Nhiệt lượng mà xăng bị đốt cháy toả tính nào? Bài giải: Tóm tắt - Cơng mà động thực là: S= 100 km = 100.000 m A = F.s = 700.100.000 = 70.000.000 (J) F= 700N - Nhiệt lượng xăng bị đốt cháy toả là: m = 4kg Q = m.q = 46.106 = 184 000 000 (J) q =46.106 J/kg - Hiệu suất động là: A 70 000 000 100 %= 100 %= 184 000 000 H = Q 38% Đáp số: H = 38% Chú ý : Bài tốn u cầu tính qng đường, lực kéo tính khối lượng ta làm tương tự Vật cơng có ích sử dụng cơng thức A = F.s Vật Nhiệt lượng tỏa nhiệt động cơng tồn phần sử dụng công thức ATP = QTP = q.m Giáo viên nhân mạnh đặc điểm nhận dạng cơng có íc cơng tồn phần học sinh dễ nhớ, khó qn Cách giải : Bước 1: Tính cơng mà động thực nhiệt lượng nhiên liệu bị đốt cháy toả skkn A 100% Q Bước 2: Dựa vào cơng thức H = quan suy luận để tìm đại lượng liên Bài tập 4: Người ta muốn có hỗn hợp nước 5kg Người ta pha sôi lạnh Biết nước lạnh có nhiệt độ 200C Tính nhiệt độ cần nhiệt? Dạng tập thực phương pháp giải theo phương trình cần nhiệt bình thường Bài tập 5: Trộn lẫn rượu nước người ta thu hỗn hợp có khối lượng 140 g nhiệt độ t= 360C Tính khối lượng rượu nước Biết rượu có nhiệt độ ban đầu t1 = 190C, nước có nhiệt độ ban đầu t2 = 1000C, Nhiệt dung riêng rượu C1 = 2500J/kg.K, Nhiệt dung riêng nước C2 = 4200J/kg.K (Trích tập 2.12 sách 500 tập Vật lí THCS) Dạng tốn giáo viên cần phải cho học sinh tấy có đại lượng cần tìm khối lượng bàn đầu rượu nước, tạo ẩn nên cần hướng dẫn học sinh lập hệ phương trình tìm đại lượng cần tìm m1 + m2 =0,140 (1) Q thu = QTỏa (2) Bài tập 6: Một ấm nhơm có khối lượng 250g chứa lít nước 200C a Tính nhiệt lượng cần thiết để đua sơi ấm nước nói Biết nhiệt dung riêng Nhôm C1 = 880 J/kg.K, Nhiệt dung riêng nước C2 = 4200 J/kg.K b Tính lượng củi khơ cần dùng để đun sơi ấm nước nói Biết suất tỏa nhiệt củi khô q= 107 J/kg.K Hiệu suất bết 30% (Trích tập 2.24 sách 500 tập Vật lí THCS) Bài tập 7: Bỏ 100g nước đá t1 = 00C vào 300g nước nhiệt độ t2 = 200C a Nước đá có tan hết khơng? Cho Nhiệt nóng chảy λ= 3,4 105J/kg Nhiệt dung riêng nước C2 = 4200 J/kg.K b Nếu khơng Tính lượng nước đá lại Đây tốn kiến thức nằm ngồi chương trình dạy dạy cho học sinh giỏi ôn luyện, nên giáo viên cần bổ sung thêm kiến thức cho học sinh Bản chất vấn đề lại kiến thức lớp nhiệt nóng chảy đơng đặc Chú ý: Một chất nóng chảy nhiệt độ đơng đặc nhiệt độ đó, Trong thời gian nóng chảy hay đông đặc nhiệt độ không thay đổi Công thức: Q = m λ ( Trong Nhiệt nóng chảy kí hiệu λ có đơn vị J/kg) Tuy nhiên trình dạy học bồi dưỡng học sinh giỏi học sinh dù biết thuộc công thức trôi chảy tập lúng túng khó khăn Nên giáo viên cần có phương pháp dạy dạng toán để học sinh làm thấy đơn giản xác Dạng tốn 90% nước đá khơng tan tan khơng có câu b skkn Nhưng điều quan trọng cách giải dạng toán đề cần nói sáng kiến Đó là: Tính nhiệt lượng thu vào nước đá nóng chảy hoàn toàn từ 0C đến 00C ta gọi Q1 = m1 λ Tính nhiệt lượng tỏa nước từ 200C đến 00C ta gọi Q2 = m2.C(t2 – 0) Giáo viên ý cho học sinh 00C cận Ta so sánh Q1 với Q2 Sẽ sảy trường hợp sau: - Q1 = Q2 ta đưa kết luận nước vừa tan hết nhiệt độ cân 00C - Q1 > Q2 ta đưa kết luận nước khơng tan hết nhiệt độ cân 00C Q −Q λ Nhưng nước đá cịn sót lại ta cần lấy m(cịn sót lại) = - Q1 < Q2 ta đưa kết luận nước tan hết nhiệt độ cân > 00C Q2 −Q1 ta cần lấy tCB = (m1 +m2 ) C làm thơng thường có q trình thu q trình tỏa) Tơi dạy cách học sinh dễ hiểu hiểu chất làm hiệu Từ dạng tốn nâng cao cho nước đá âm độ C Chú ý nước đá âm độ C nhiệt dung riêng nước đá C từ 1800 đến 2010 J/kg.K túy vào tốn cho Bài tập 8: Một ơtơ có cơng suất máy 49KW,đi 120km thì tiêu thụ hết 24 lít xăng Hiệu suất của máy 40%.Tính vận tốc tơ?. Biết suất tỏa nhiệt xăng q=46.106 J/kg khối lượng riêng D=700kg/m3 Phân tích bài: - Nêu cơng thức tính hiệu suất động cơ? - Tính cơng mà động thực nào? - Nhiệt lượng mà xăng bị đốt cháy toả tính nào? - Cơng suất tính nào? - Vận tốc tính nào? * Giáo viên hướng dẫn cho học sinh phương pháp giải dạng toán Bài tập 9: Người ta thả miếng đồng có khối lượng m1 = 0,2 kg đốt nóng đến nhiệt độ t1 vào nhiệt lượng kế chứa m2 = 0,28 kg nước nhiệt độ t = 20 0C Nhiệt độ có cân nhiệt t = 80 0C Biết nhiệt dung riêng, khối lượng riêng đồng nước C = 400 J/(kg.K), D1 = 8900 kg/m3, C2 = 4200 J/(kg.K), D2 = 1000 kg/m3; nhiệt hoá nước (nhiệt lượng cần cung cấp cho kg nước hố hồn tồn nhiệt độ sơi) L = 2,3.106 J/kg Bỏ qua trao đổi nhiệt với nhiệt lượng kế với môi trường a, Xác định nhiệt độ ban đầu t1 đồng b, Sau đó, người ta thả thêm miếng đồng khối lượng m nhiệt độ t1 vào nhiệt lượng kế lập lại cân nhiệt, mực nước nhiệt lượng kế mực nước trước thả miếng đồng m3 Xác định khối lượng đồng m3 Bài giải: skkn Tính nhiệt độ t1: - Nhiệt lượng m1 kg đồng toả để hạ nhiệt độ từ t1 xuống 800C là: Q1 = c1.m1(t1 – 80); - Nhiệt lượng m2 kg nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 20 0C đến 800C là: Q2 = 60c2.m2; - Phương trình cân nhiệt: Q1 = Q2 t1 = = 962 ( 0C) Tính m3: - Khi thả thêm m3 kg đồng nhiệt độ t1 vào NLK, sau có cân nhiệt mà mực nước không thay đổi Điều chứng tỏ : + Nhiệt độ cân nhiệt 1000C + Có lượng nước bị hóa Thể tích nước hóa thể tích miếng đồng m3 chiếm chỗ: - Khối lượng nước hóa 1000C : - Nhiệt lượng thu vào m1 kg đồng, m2 kg nước để tăng nhiệt độ từ 800C đến 1000C m’2 kg nước hố hồn tồn 100 0C là: - Nhiệt lượng toả m3 kg đồng để hạ nhiệt độ từ t1 = 962 0C xuống 100 0C là: - Phương trình cân nhiệt : = = 0,29 (kg) Bài tập 10: Một thỏi nước đá có khối lượng 200g -100C a/ Tính nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá biến thành hoàn toàn 1000C b/ Nếu bỏ thỏi nước đá vào xô nước nhôm 20 0C Sau cân nhiệt ta thấy xơ cịn lại cục nước đá có khối lượng 50g tính lượng nước có xơ lúc đầu Biết xơ có khối lượng 100g, c đ = 1800J/kg.k, λ = 3,4.105J/kg, cn = 4200 J/kg.K, cnh= 880J/kg.k, L =2,3.106J/kg Bài làm a/ Nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng nhiệt độ từ -100C đến 00C Q1 = m1C1(t2 - t1) = 3600(J) Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy hồn toàn 00C skkn Q2 = m1.λ = 68000 (J) Nhiệt lượng nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 00C đến 1000C Q3 = m1C2(t3 - t2) = 84000(J) Nhiệt lượng nước thu vào để hóa hồn tồn 1000C Q4 = m1.L = 460000(J) Nhiệt lượng cần cung cấp suốt trình: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 615600(J) b/ Gọi m' lượng nước đá tan: m' = 200 - 50 = 150g = 0,15Kg Do nước đá tan không hết nên nhiệt độ cuối hỗn hợp 00C Nhiệt lượng mà m' (Kg) nước đá thu vào để nóng chảy: Q' = m'λ = 51000 (J) Nhiệt lượng m'' Kg nước xô nhôm tỏa để giảm xuống từ 200C đến 00C Q" = (m"C2 + mnhCnh)(20 - 0) Áp dụng phương trình cân nhiệt: Q" = Q' + Q1 hay: (m"C2 + mnhCnh)(20 - 0) = 51000 + 3600 m" = 0,629 (Kg) Trên số dạng để minh họa phương pháp giải tập phần nhiệt đến nâng cao để giáo viên đồng nghiệp tham khảo vận dụng q trình dạy học đại trà đặc biệt dạy bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi Kết thực phương pháp: 4.1 Phương pháp nghiên cứu xây dựng sở lí thuyết Nghiên cứu tài liệu có liên quan, phương pháp dạy học, lý luận dạy học, sách giáo khoa, sách giáo viên, loại sách tham khảo Dạy học theo phương pháp đổi mới, theo phương pháp đặt vấn đề giải vấn đề nâng cao phẩm chất lực học sinh Cần trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức cần thiết để giải tập Nhiệt học Phân loại dạng tập đưa phương pháp giải cho dạng từ đến nâng cao 4.2 Phương pháp khảo sát thu thập thông tin Điều tra, khảo sát cụ thể việc giải tập Nhiệt học lớp khác trường THCS Quảng Thọ Chú ý tới sai sót thường mắc phải, quan sát trực tiếp việc giải tốn Nhiệt học học sinh từ uốn nắn thường xuyên cách trình bày học sinh Thường xuyên dự thăm lớp đồng nghiệp để rút kinh nghiệm giảng dạy Giáo viên thường xuyên kiểm tra việc học lý thuyết làm tập học sinh, có câu hỏi tổng hợp để phát huy tính sáng tạo của học sinh Qua thực tế giảng dạy, đánh giá kết học tập học sinh để tích luỹ kinh nghiệm, đúc rút chọn lọc thành học phương pháp giải toán skkn Kết thống kê Khảo sát dạng tốn đơn giản lớp khác thu kết sau: Hiểu chất 30% Chưa hiểu rõ chất 50% Không hiểu chất 20% Làm tập phần phương trình cân nhiệt 41.2% Làm trình bày khơng bước khơng có trả lới 37.5% Khơng làm 22,3% Hiệu sáng kiến: - Vời thời điểm cuối năm thực công tác điều tra khảo sát kết điểm khảo sát cuối kì Học sinh đa phần nhớ kiến thức cách giải dạng tập phần nhiệt hiệu điểm thi cuối đạt Trung bình trở lên với tỉ lệ cao 99 % Kết phần nhiệt học năm học 2021-2022 Theo kết khảo sát làm tập phần nhiệt 13 học sinh đạt kiểm giỏi chưa áp dụng mà dạy lớp: làm tập phần nhiệt bản, Giáo viên dạy kiến thức công thức nâng cao kết đạt sau: Điểm yếu Điểm kém Sĩ số Điểm Giỏi % Điểm khá % Điểm TB % % % 13 5 Sau áp dụng áp dụng phương pháp giải mà tơi trình bày kết cuối đạt sau: Điểm yếu Điểm kém Sĩ số Điểm Giỏi % Điểm khá % Điểm TB % % % 13 6 Kết luận kiến nghị: 6.1 Một số thành tựu (kết quả) đạt sáng kiến. Ngay từ đầu năm học đề kế hoạch thực sáng kiến Trong trình giảng dạy xây dựng kiến thức tơi u cầu học sinh nắm vững phần lí thuyết công thức Yêu cầu học sinh nhắc lại nhiều lần để em ghi nhớ Sau tiết dạy dành thời gian để hướng dẫn em tập vận dụng công thức học hướng dẫn phương pháp giải dạng tập Vì hầu hết học sinh lớp tơi giảng dạy nắm lí thuyết cơng thức Nhiều em biết vận dụng tốt công thức để làm tập, xác định dạng tập phương pháp giải dạng phần Nhiệt học, biết cách trình bày khoa học Kết trên niềm vui, niềm hạnh phúc lớn tơi nói riêng có lẽ với tất người làm thầy nói chung thấy tâm huyết, cố gắng đem lại kết mong muốn Đó động viên, nguồn khích lệ lớn cơng việc giảng dạy tôi, khiến yêu nghề skkn - Tơi nghiên cứu vấn đề nói sáng kiến, kinh nghiệm nhỏ riêng tôi, mong muốn bạn bè, đồng nghiệp tham khảo, đóng góp, xây dựng để có phơng pháp dạy học tốt nhất, đặc biệt mơn Vật lí nói chung phần Nhiệt học nói riêng chương trình lớp dành cho học sinh giỏi - Đề tài gắn liền với thực tiễn công tác giảng dạy trường trung học sở Nó góp phần khắc phục khó khăn, yếu học sinh trình học tập tiết thực hành làm tập phần Nhiệt học - Về mặt lí luận, đề tài hội tụ đầy đủ nội dung, đặc biệt phương pháp dạy học, hướng dẫn học sinh tu logic theo đặc thù mơn Vật lí trường trung học sở. Bên cạnh cịn hàm chứa tất u cầu nội dung tất yếu phương pháp dạy học tích cực phương pháp giải bải tập cách rễ nhớ khó quên gây hứng thú học sinh từ ham học hơn, học sinh làm tập cách dễ dàng, bước học tốt phần khác mơn Vật lí Trên điều thu được qua thực nghiệm nghiên cứu thực tế giảng dạy Tuy nhiên trình trình bày khơng tránh khỏi thiếu sót, kính mong góp ý đồng nghiệp 6.2 Khuyến nghị 6.2.1. Về phía cha mẹ học sinh: - Kiểm tra đôn đốc việc chuẩn bị bài, học học sinh nhà - Tạo điều kiện khuyến khích học sinh tích cực việc học 2.2. Về phía Ban Giám Hiệu nhà trường: - Hỗ trợ tích cực cho giáo viên việc áp dụng phương pháp dạy thực hành để học sinh lĩnh hội kiến thức - Khuyến khích, động viên các giáo viên sử dụng cơng nghệ thông tin kết hợp phương pháp dạy học - Tham mưu với cấp xây dựng khung chương trình để có nhiều tiết tập để luyện tập 2.3. Về phía Phịng giáo dục Đào tạo: - Hỗ trợ thêm phương diện thiết bị nhằm phục vụ tốt cho công tác dạy học giáo viên. - Thường xuyên tổ chức cho giáo viên học chuyên đề đổi phương pháp dạy học đặc biệt công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Chính tơi mạnh dạn trình bày kinh nghiệm đồng thời kính mong đồng chí Hội đồng chấm sáng kiến kinh nghiệm cấp tham gia góp ý, bổ sung xây dựng để sang kiến kinh nghiệm tơi hồn thiện đạt hiệu cao nhằm phục vụ trình dạy học hiệu Xin trân trọng cảm ơn ! skkn XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Quảng Thọ, ngày 20 tháng năm 2022 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác NGƯỜI VIẾT Lê Văn Lộc skkn TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa Vật lí Sách giáo viên Vật lí Sách giáo khoa Vật lí Sách giáo viên Vật lí Bài tập nâng cao Vật lí 500 Bài tập Vật lí THCS ( Phan Hoàng Văn) Phương Pháp dạy học Vật lí – ĐH Huế( Nguyễn Đức Thâm) Chủ biên skkn skkn
Ngày đăng: 27/12/2023, 02:29
Xem thêm:
