tiểu luận học phần phương tiện và công nghệ dạy học vật lí

Đo nhiệt dung riêngDùng cân để xác định -Khối lượng nhiệt lượng kế-Khối lượng nước trong nhiệt lượng kế m1 -Khối lượng của chất lỏng m2Cách xác định:Bước 1: Đo nhiệt độ của nước có trong

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TIỂU LUẬN HỌC PHẦN

PHƯƠNG TIỆN VÀ CÔNG NGHỆ DẠY HỌC VẬT LÍ

Giảng viên phụ trách: PGS TS PHẠM KIM CHUNG

Học viên: NGUYỄN THỊ THO

Lớp : LLPPDH VẬT LÝ QH2021-S

HÀ NỘI – 10/2022

1

PHẦN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

ĐIỂM Bằng số Bằng chữ

Hà Nội, ngày 09 tháng 10 năm 2022

Giảng viên

PGS TS PHẠM KIM CHUNG

Đề bài :

I Soạn thảo các bài thực hành thí nghiệm Vật lí 12 (Theo mẫu trong SGK)

Bài 1– Đo được nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng Bài 2- Đo cảm ứng từ bằng cân “dòng điện”

II Sử dụng phần mềm

Lựa chọn 1 phần mềm, thiết kế 01 mô hình, thí nghiệm… hỗ trợ dạy học vật lí

Mô tả ngắn gọn dưới 3 trang

(gửi kèm file vào class room)

Bài làm

I Soạn thảo các bài thực hành thí nghiệm Vật lí 12 (Theo mẫu trong SGK) Bài 1– Đo nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng

1 Đo nhiệt dung riêng

Dùng cân để xác định

-Khối lượng nhiệt lượng kế

-Khối lượng nước trong nhiệt lượng kế m1

-Khối lượng của chất lỏng m2

Cách xác định:

Bước 1: Đo nhiệt độ của nước có trong nhiệt lượng kế t1

Bước 2: Nhiệt đọ của nước có chất lỏng trong bình đun trong nước t2

Bước 3:Lấy chất lỏng đã đo thả vào nhiệt lượng kế Đo nhiệt độ cân bằng t

Ta có phương trình cân bằng nhiệt

2 Đo nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng.

I.Tóm tắt lý thuyết:

Khí truyền nhiệt cho một vật tại một áp suất không đổi, nhiệt độ của vật sẽ tăng lên Tuy nhiên nếu xảy ra quá trình chuyển pha thì nhiệt độ của vật sẽ không tăng bởi vì lượng nhiệt truyền cho vật đã được tiêu thụ trong quá trình chuyển pha Ngay sau khi quá trình chuyển pha kết thúc, nhiệt độ sẽ tiếp tục tăng nếu tiếp tục truyền nhiệt lượng cho vật

Theo định nghĩa, nhiệt lượng cần cung cấp cho một đơn vị khối lượng của một chất đang ở nhiệt độ chuyển pha để nó chuyển pha được hoàn toàn gọi là nhiệt chuyển pha của chất đó Nhiệt chuyển pha ứng với quá trình nóng chảy ( hay động đặc) của một chất gọi là nhiệt nóng chảy của chất đó, nhiệt chuyển pha ứng với quá trình hóa hơi( hay ngưng tụ) của một chất gọi là nhiệt hóa hơi của chất đó Trong bài thí nghiệm này, chúng ta sẽ xác định nhiệt nóng chảy của băng đá và nhiệt hóa hơi của nước

Lấy một khối nước đá có khối lượng , đang tan ở nhiệt độ , bỏ vào K một khối nước lã có khối lượng , ở nhiệt độ Nước lã sẽ truyền nhiệt cho

3

đá, nhiệt lượng đó làm đá tan Giả sử nước đá tan chảy hoàn toàn Khi đá tan hết

và nhiệt độ của cả khối nước trở lên đồng đều thì nhiệt độ cuối cùng của hệ sẽ là

Khối nước đả đã tăng từ nhiệt đọ đến khi hấp thụ một nhiệt lượng là:

Với c là nhiệt dung riêng của nước

Nhiệt lượng hấp thụ trong quá trình chuyền pha băng đá tan thành nước là:

Với - nhiệt nóng chảy của nước đá

Nhiệt lượng khối nước ấm tỏa ra là:

Nhiệt lượng cũng tỏa ra từ nhiệt lượng kế, lượng nhiệt này có thể tính toán với một lượng nước tương đương

là tổng nhiệt lượng hấp thụ và là tổng nhiệt lượng tỏa ra Coi

hệ là cô lập, năng lượng của hệ được bảo toàn trong quá trình truyền nhiệt phương trình cân bằng nhiệt trong trường hợp đó là:

Suy ra ta có

Nhiệt hóa hơi của nước có thể xác định qua hiện tượng ngưng hơi Lấy một lượng hơi nước có khối lượng , ở nhiệt độ , cho ngưng tụ vào một khối nước lã có khối lượng , ở nhiệt độ Khi ngưng tụ hơi nước sẽ tỏa ra một nhiệt lượng Nước lã sẽ hấp thụ nhiệt lượng đó Khi kết thúc quá trình truyền nhiệt, nhiệt độ của cả khối nước sẽ là o

Hơi nước ngưng tụ với khối nước lã làm giàm nhiệt độ của nó từ xuống và tỏa ra một nhiệt lượng là:

Nhiệt lượng tỏa ra của hơi nước trong quá trình chuyển pha từ hơi thành nước là:

4

Với r là nhiệt hóa hơi của nước

Khối nước lã đã hấp thụ một lượng nhiệt:

Đồng thời, nhiệt lượng kế cũng hấp thụ nhiệt lượng nhiệt này có thể tính toán với lượng nước tương đương

là tổng nhiệt lượng tỏa và là tổng nhiệt lượng hấp thụ Nếu như hệ cô lập, năng lượng của hệ được bảo toàn trong quá trình truyền nhiệt Phương trình cân bằng nhiệt trong trường hợp đó là:

Suy ra:

Giá trị nhiệt nóng chảy, nhiệt hóa hơi nước đã được công bố là:

II, Thực hành

Bảng 1: Dụng cụ thí nghiệm

STT Tên dụng cụ thí nghiệm Sô lượng

5

7 Gián đờ và kẹp 1

Nhiệt lượng kế

Nhiệt lượng kế có thành cách nhiệt,

có cấu tạo như một phích nước

Khi sử dụng nhiệt lượng kế cần chú

ý không được làm rơi hoặc va chạm

mạnh, không để các vật nặng rơi

vào nhiệt lượng kế

Bộ chia hơi

Là một ống thủy tinh trụ ,

hai đầu ống có hai nút cao su có

cắm hai ống thủy tinh để nối các ống cao su dẫn hơi thông với nguồn hơi và nhiệt lượng kế

Cân thí nghiệm gồm có 3 thang:

Thang thứ nhất có các nấc cách nhau , từ đến

Thang thứ ba có các nấc cách nhau , từ đến

Thang giữa có các nấc cách nhau , từ đến

Nguồn tạo hơi nước gồm:

1 bếp điện

1 bình nhôm đun nước dung tích , có nắp đậy khít nhờ hai ốc xiết giữ hai thanh kẹp hai bên

Ống dây dẫn hơi nước bằng cao su chịu nhiệt nối từ bình đun nước đến bộ chia hơi

Chú ý:

Không được cắm điện cho bếp của nguồn hơi nếu không có bình hoặc bình không có nước

Hơi nước nóng có thể làm bỏng tay, cần có lót tay khi cầm vào dụng cụ Ống cao su dẫn hơi nước phải luôn thông, không tắc hoặc bị gập tránh hiện tượng nổ do ống dẫn hơi nước không thông

6

Ấm điện

Ấm điện là thiết bị đun nước nguồn cung cấp công suất

Chú ý:

Tránh nguy cơ bị rò rỉ điện

Không đung nóng nước bẩn sẽ gây oxi hóa và làm hỏng lớp vỏ kim loại dẫn nhiệt

1 Thực hiện thí nghiệm xác định nhiệt nóng chảy của nước đá Sơ đồ bố trí thí nghiệm được mô tả như hình 1

Đặt nhiệt lượng kế lên bàn cân, chỉnh cân thăng bằng, ghi giá trị khối lượng của nhiệt lượng kế Phép cần lặp lại 3 lần, số liệu ghi vào bảng 2 Cho nước vào ấm và đun nóng

Đổ khoảng nước ấm vừa đun xong vào nhiệt trong kế Cân khối lượng của nhiệt lượng kể chứa nước Phép cần lặp lại 3 lần, số liệu chỉ vào bảng 2

Để nhiệt lượng kế xuống bàn và đặt đầu đo nhiệt độ vào nhiệt lượng kế, khuấy đều nước trong khoảng 2 phút, đồng thời ghi nhiệt độ của nước sau từng một vào bảng để xác định nhiệt độ ban đầu của hệ Sau đó rút đầu đo nhiệt độ ra

Đặt đầu đo nhiệt độ vào nhiệt lượng kế.Bỏ khoảng đá đập vụn ở nhiệt

độ vào nhiệt lượng kế, khuấy đều nước và để trong nhiệt lượng kế trong khoảng 2 phút, đồng thời ghi nhiệt độ của nước sau từng một vào bảng để xác định nhiệt độ cuối của hệ Sau đó rút đầu đo nhiệt độ ra

7

Đặt nhiệt lượng kế lên cân, chỉnh thăng bằng, ghi khối lượng

vào bảng 2

Bảng 2 Các khối lượng trong thí nghiệm xác định nhiệt nóng chảy

Lần

1

Lần

2

Lần

3

TB

Bảng 3 Sự phụ thuộc của nhiệt độ vào thời gian trong thí nghiệm xác định nhiệt

a Xác định nhiệt độ ban đầu của hệ

b Xác định nhiệt độ cuối của hệ

2 Thực hiện thí nghiệm xác định nhiệt hoá hơi của nước

Sơ đồ bố trí thí nghiệm được mô tả như hình 2

Đặt nhiệt lượng kê lên bàn cân, chỉnh cân thăng bằng, ghi giá trị khối lượng của nhiệt lượng kế Phép cân lặp lại 3 lần, số liệu ghi vào bảng 2

Đổ khoảng nước vào nhiệt lượng kế Cân khối lượng của nhiệt lượng kế chứa nước Phép cần lặp lại 3 lần, số liệu ghi vào bảng 3

Để nhiệt lượng kế xuống bàn và đặt đầu đo nhiệt độ vào nhiệt lượng kế, khuấy đều nước trong khoảng 2 phút, đồng thời ghi nhiệt độ của nước sau từng một vào bảng để xác định nhiệt độ ban đầu của hệ Sau đó rút đầu đo nhiệt độ ra

8

Rút nút cao su phía trên của bộ chia hơi và đổ hết nước đọng trong bộ chia hơi ra ngoài Lắp lại nút cao su bộ chia hơi

Cắm điện cho nguồn tạo hơi nước, Chờ khoàng 4 - 5 phút thì nước sôi, hơi sẽ phụt ra nhiều và đều

Dùng lót tay đưa ống dẫn hơi vào miệng của nhiệt lượng kể Để cho hơi phụt vào nhiệt lượng kế đến khi khối lượng nhiệt lượng kế tăng khoảng

Tắt bếp điện

Rút ống dẫn hơi ra và khuấy đều nước trong nhiệt lượng kế bằng đầu đo nhiệt độ Ghi giá trị nhiệt độ vào bảng (cứ 10 giây ghi một giá trị trong

1 phút) cho đến khi nhiệt độ không thay đổi nữa

Rút đầu đo nhiệt độ ra, chỉnh cho cân thăng bằng, ghi giá trị khối lượng

vào bảng 4 Bảng 4 Các khối lurơng trong thí nghiệm xác định nhiệt hoá hơi

Lần 1

Lần 2

Lần 3

TB

Bảng 5 Sự phụ thuộc của nhiệt độ hệ vào thời gian trong thí nghiệm xác định nhiệt

a Xác định nhiệt độ ban đầu của hệ

10 20 30 40 50 60 70

b Xác định nhiệt độ cuối của hệ

10 20 30 40 50 60 70

II Sử dụng phần mềm COACH

9

1 Phần mềm COACH là gì?

Phần mềm Coach là phần mềm có tính linh hoạt và hoàn thiện nhất để đáp ứng nhu cầu của giáo dục STEM

Coach tích hợp các công cụ ICT, giống như các công nghệ được các nhà khoa học chuyên nghiệp sử dụng và tạo điều kiện cho các phương pháp dạy học dựa trên tìm tòi khám phá Bằng cách thu thập dữ liệu chất lượng cao, xây dựng

và sử dụng mô hình, sử dụng mô phỏng và trực quan hóa, so sánh kết quả từ thí nghiệm và mô hình, học sinh có thể tích cực tham gia vào các hoạt động học tập thực

2.Ứng dụng COACH vào dạy học

Thi]t lâ _p thang đo chiều dài

1 Nhấp chuô ‡t phải lên cửa sổ Data Video và chọn Change Scale (Thay đổi thang đo)

2 Chọn Same scale in all directions (thang đo đối với phương nằm ngang và thˆng đứng là như nhau)

3 Nhấp chuô ‡t, giữ, kéo, và thả 2 đầu của thước màu đỏ lần lượt đến 2 đầu của đoạn thˆng 1.5 m thực (có thể nhìn thấy) trên thước mét trong hình ảnh Khoảng cách giữa 2 số liên tiếp ghi trên thước là 10 cm

4 Điền chiều dài thực đã đánh dấu: 1.5 m ở ô Scale length (thang đo chiều dài)

5 Nhấp chuô ‡t vào gốc tọa đô ‡ trên ảnh và kéo nó tới vị trí thấp nhất của quả bóng trên hình ảnh

Thi]t lâ _p thang đo thbi gian

1 Nhấp chuô ‡t phải lên cửa sổ Data Video, chọn Time Calibration (định c‰ thời gian)

2 Chọn Stroboscopic picture (ảnh hoạt nghiê ‡m)

3 Chọn Stroboscopic time interval (khoảng thời gian hoạt nghiê ‡m) và điền 0.033 s vào ô trống

Thi]t lâ _p số đicm đánh ddu

1 Nhấp phải chuô ‡t lên cửa sổ Data Video, chọn Video points (các điểm đánh dấu trên video)

2 Nhâ ‡p số điểm muốn đánh dấu vị trí là 15 (gŠ 15 vào ô Number of measured points)

Thu thâ _p số liê _u

1 Nhấp nút Start

2 Nhấp chuô ‡t vào mô ‡t vị trí xác định trên hình ảnh quả bóng (tâm hoă ‡c mép trên/dưới/trái/phải), bắt đầu với hình ảnh quả bóng ở trên và tiếp tục với các hình ảnh ở dưới

10

3 Quá trình đo sẽ tự đô ‡ng dừng lại sau khi 15 vị trí của quả bóng đã được đánh dấu Nếu em muốn dừng quá trình đánh dấu sớm hơn thì nhấp vào nút Stop

4 Nếu em không hài lòng với mô ‡t vài điểm (hình dấu cô ‡ng) mà em đã đánh dấu,

em nhấp chuô ‡t vào điểm đó (nó sẽ chuyển sang màu khác), rồi kéo, thả nó tới vị trí mong muốn

Trình bày số liê _u

1 Nhấp chuô ‡t phải lên cửa số Data Video và chọn Display as a Diagram (Hiển thị dưới dạng đồ thị) Con chỏ chuô ‡t biến thành biểu tượng hình đồ thị ‡ Nhấp chuô ‡t vào cửa sổ trống ở góc phía dưới để đă ‡t đồ thị ở đó

2 Trên đồ thị, hoàng đô ‡ (P1X) và tung đô ‡ (P1Y) của quả bóng được biểu diŒn theo thời gian Nếu em chỉ quan tâm đến thành phần thˆng đứng của chuyển

đô ‡ng thì em có thể ẩn số liê ‡u P1X trên đồ thi

Nhấp chuô ‡t phải lên đồ thị, chọn Edit diagram (điều chỉnh đồ thị), rồi chọn biến C2 (tương ứng với tọa đô ‡ P1X), và chọn Invisible (ẩn)

Phân tích số liê _u

1 Hãy mô tả chuyển đô ‡ng của quả bóng

Em có nhâ ‡n xét gì về khoảng cách giữa các hình ảnh của quả bóng sau mỗi khoảng thời gian bằng nhau Em có thể suy luâ ‡n gì về vâ ‡n tốc của quả bóng? (Nhấp chuô ‡t phải lên đồ thị, chọn Scan để đọc tọa đô ‡ của các điểm thực nghiê ‡m Nhấn phím Esc trên bàn phím để thoát tính năng Scan)

2 Vẽ đồ thị vâ ‡n tốc theo phương thˆng đứng v theo thời giany

Nhấp chuô ‡t phải lên đồ thị y-t, chọn Process/Analyze (Xử lí/Phân tích), rồi chọn Derivative (đạo hàm) Cửa sổ Derivative hiê ‡n ra Em có thể sửa tên biến dPy/dtime thành vy, rồi nhấn Start để phần mềm tính toán vâ ‡n tốc Chọn New diagram (Đồ thị mới) và nhấp OK để xác nhâ ‡n Con chỏ chuô ‡t biến thành hình

đồ thị Nhấp chuô ‡t lên ô trống để đă ‡t đồ thị vy-t ở đó

Vâ ‡n tốc ban đầu của quả bóng là bao nhiêu?

Vâ ‡n tốc cuối của quả bóng là bao nhiều?

Có thể suy luâ ‡n gì về gia tốc quả bóng?

3 Tính toán gia tốc trung bình của quả bóng sử dụng phương pháp đồ thị - xác định đô ‡ dốc (Slope)

Nhấp chuô ‡t phải lên đồ thị vy-t, chọn Process/Analyze rồi chọn Slope (đô ‡ dốc) Cửa sổ Slope xuất hiê ‡n

11

Nhấp chuô ‡t vào mô ‡t điểm trên đồ thị để xác định đô ‡ dốc của đường thực nghiê ‡m vy-t Giữ Ctrl đồng thời di chuyển chuô ‡t để làm cho đường đô ‡ dốc xoay (quanh điểm đã nhấp chọn trước đó) cho đến khi khớp với đường thực nghiê ‡m Giá trị đô ‡ dốc hiê ‡n ra ở ô Slope (đô ‡ dốc) Giá trị hiển thị ở ô này là giá trị gia tốc trung bình

12