Vật lý 10 cơ bản. Chơng 8 Cơ sở của nhiệt động lực học Ngày soạn: 16/03/2010 Chơng Vi cơ sở của nhiệt động lực học tiết 54. nội năng và sự biến đổi nội năng. I. Mục tiêu: 1.Kiến thức. - Hiểu rõ nội năng là gì, các cách làm biến đổi nội năng. - Phát biểu đợc định nghĩa nhiệt lợng. Viết đợc công thức tính nhiệt lợng và nêu đợc tên và đơn vị của các đại lợng có trong công thức. 2. Kỹ năng. - Vận dụng đợc các công thức, biểu thức để giải bài tập. 3. Thái độ. Giáo dục tính chủ động, tự giác trong học tập, khả năng quan sát phân tích thực tế. II. Chuẩn bị + Giáo viên: - Dụng cụ để làm TN hình 32.1 và 32.2 - Hình vẽ mô hình động cơ nhiệt ( Máy hơi nớc ) + Học sinh: Ôn tập lại định luật bảo toàn năng lợng. Xem lại bài động cơ nhiệt đã học ở lớp 8 III. Phơng pháp: Dạy học nêu vấn đề, phát vấn gợi mở, hoạt động nhóm. IV.Tiến trình Dạy Học: 1. Tổ chức. Lớp Sĩ số Ngày giảng 10 10 10 10 2. Kiểm tra bài cũ: 3. Bài mới: Hoạt động 1 : Tìm hiểu nội năng và các cách làm biến đổi nội năng. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên + Suy nghĩ, trả lời câu hỏi của Thầy giáo. + Xác định sự cấu tạo của vật chất, đặc điểm của các hạt cấu tạo nên vật: + Nêu vấn đề học tập theo SGK. + Hỏi: Trong viên phấn có năng lợng không ? tại sao ? + Hình thành khái niệm: - Hỏi: Vật, chất đợc cấu tạo nh thế nào - Các phân tử có ĐN, TN không ? tại sao ? - Yêu cầu HS nhắc lại định nghĩa về ĐN và TN 1 Vật lý 10 cơ bản. Chơng 8 Cơ sở của nhiệt động lực học - Có ĐN chuyển động nhiệt phân tử - TN tơng tác giữa các phân tử. + Rút ra khái niệm nội năng. + Thảo luận để trả lời C 1 : Động năng phân tử phụ thuộc vào nhiệt độ, còn thế năng phân tử phụ thuộc vào thể tích nên U phụ thuộc vào T và V + Thảo luận trả lời C 2 : + Xác định độ biến thiên nội năng U = U 2 - U 1 đã học. + Yêu cầu HS trình bày ý kiến của mình. Tổng kết và tóm tắt định nghĩa Nhấn mạnh: Nội năng là năng lợng bên trong của vật: U = W đPT + W tPT + Nêu câu hỏi C 1 SGK để HS trả lời Phân tích ý kiến của HS để đi đến kết luận nội năng của một vật có KL xác định: U = f(T, V) + Nêu câu hỏi C 2 để HS trả lời Phân tích ý kiến của HS và tổng kết: Với chất khí lý tởng thì : U = f ( T ) + Nhấn mạnh: Trong chơng này ta chủ yếu khảo sát sự biến thiên nội năng của khí lý tởng nên chỉ chú ý đến sự phụ thuộc của nội năng vào nhiệt độ. * Trình bày về sự biến thiên nội năng Hoạt động 2: Các cách làm biến đổi nội năng Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên + Trả lời câu hỏi của Giáo viên và thảo luận về câu trả lời. + Thảo luân để trả lời câu hỏi. + Trình bày các TN 32.1 a và b. Làm TN 32.1a + Trả lời và ghi nhận: - Độ biến thiên nội năng của vật: U = A = F.s - Có sự biến đổi năng lợng từ cơ năng sang nội năng. + Trình bày TN 32.2 + Nêu câu hỏi: Làm thế nào để biết nội năng của vật thay đổi ? Phân tích các câu trả lời của HS để đi đến kết luận: Đối với chơng này thì khi thấy nhiệt độ của vật thay đổi là biết nội năng của vật thay đổi. + Hỏi: Làm thế nào để thay đổi nội năng của vật ? Thực hiện công. + Yêu cầu HS trình bày các TN 31.1a và b. Thực hiện TN a để minh hoạ + Hỏi: - Độ biến thiên nội năng của vật đợc xác định nh thế nào ? - Trong quá trình thực hiên công có sự biến đổi năng lợng không ? Truyền nhiệt. * Quá trình truyền nhiệt - Yêu cầu HS trình bày các TN a và b. Thực hiện TN a để minh hoạ + Hỏi: Quá trình truyền nhiệt có sự biến đổi năng lợng không ? * Nhiệt lợng. Trình bày nh SGK 4. Củng cố: + Tóm tắt kiến thức theo bảng SGK. + Làm bài tập: 3, 4, 5 - SGK. 5. Dặn dò: + Làm các bài tập SGK SBT 2 Vật lý 10 cơ bản. Chơng 8 Cơ sở của nhiệt động lực học + Tìm hiểu trớc bài mới: Các nguyên lý của nhiệt động lực học. ngày soạn:18/03/2010 Tiết 55 - 56. các nguyên lý của nhiệt động lực học. I. Mục tiêu: 1.Kiến thức. - Phát biểu đợc nguyên lý thứ nhất của nhiệt động lực học - Viết đợc biểu thức của nguyên lý, nêu đợc tên các đơn vị các đại lợng trong biểu thức; các quy ớc về dấu cuả các đại lợng - Chứng minh đợc biểu thức nguyên lý thứ nhất đối với các đẳng quá trình của chất khí. - Nêu đợc ví dụ về quá trình thuận nghịch và quá trình không thuận nghịch 2. Kỹ năng. - Vận dụng đợc các công thức, biểu thức để giải bài tập. 3. Thái độ. Giáo dục tính chủ động, tự giác trong học tập, khả năng quan sát phân tích thực tế. II. Chuẩn bị + Giáo viên: - Hình vẽ mô hình động cơ nhiệt ( Máy hơi nớc ) - Vẽ to hình 33.1 + Học sinh: Ôn tập lại định luật bảo toàn năng lợng. Xem lại bài động cơ nhiệt đã học ở lớp 8 III. Phơng pháp: Dạy học nêu vấn đề, phát vấn gợi mở, hoạt động nhóm. IV.Tiến trình Dạy Học 1. Tổ chức. Lớp Sĩ số Ngày giảng 10 10 10 10 2. Kiểm tra bài cũ: ( Kết hợp trong bài) 3. Bài mới: tiết 1. dạy hết phần I: nguyên lý I NĐLH. Hoạt động1: Tìm hiểu nguyên lý I NĐLH. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên + Tiếp nhận thông tin * Nêu vấn đề học tập: Trong chơng V ta đã nghiên cứu chất khí về hiện tợng. Chơng này ta sẽ nghiên cứu chất khí về mặt năng lợng, xác định 3 Vật lý 10 cơ bản. Chơng 8 Cơ sở của nhiệt động lực học + Trả lời câu hỏi của Giáo viên. - Trong quá trình thực hiện công: U = A - Trong quá trình truyền nhiệt: U = Q - Nếu vật đồng thời nhận công và nhiệt l- ợng: U = A + Q + Ghi nhận cách phát biểu và biểu thức của nguyên lý I NĐLH. + Lấy ví dụ thực tế và thảo luận về các ví dụ do bạn nêu. + Dự đoán cách viết biểu thức nguyên lý I cho các trờng hợp khác với trờng hợp vật đồng thời nhận công và nhiệt lợng. + Ghi nhận quy ớc dấu. + Thảo luận, viết biểu thức cho các trờng hợp: + Làm bài tập ví dụ SGK + Trả lời C 1 , C 2 . mối quan hệ giữa ba đại lợng liên quan đến năng lợng của chất khí là : U, A, Q. Mối quan hệ này đợc thể hiện trong 2 nguyên lý cơ bản của NĐLH. * Xây dựng nguyên lý I + Nêu các câu hỏi: - Có mấy cách làm biến đổi nội năng của vật ? Trong các cách đó, độ biến thiên nội năng đợc xác định nh thế nào ? - Nếu một vật đồng thời nhận công và nhiệt lợng thì độ biến thiên nội năng của vật tính ra sao ? Ví dụ: Một lợng khí trong xilanh có píttông đồng thời bị đun nóng và bị nén pít tông. + Kết luân câu trả lời của HS, rút ra nguyên lý I. U = A + Q + Yêu cầu HS lấy ví dụ về quá trình vật ( Có thể là vật rắn, chất lỏng, chất khí ) đồng thời nhận công và nhiệt. + ĐVĐ: Biểu thức trên viết cho trờng hợp vật đồng thời nhận công và nhiệt lợng. Trong trờng hợp vật truyền nhiệt lợng, vật thực hiện công thì viết nh thế nào ? + Trình bày quy ớc dấu + Yêu cầu HS viết biểu thức nguyên lý I cho các trờng hợp sau: - Vật nhận công và toả nhiệt. - Vật nhận nhiệt và thực hiên công. - Vật đồng thời thực hiện công và truyền nhiệt. + Cho HS làm bài tập ví dụ SGK + Yêu cầu HS trả lời câu C 1 Hoạt động 2: Vận dụng nguyên lý I Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên + Thảo luận: Vì V = 0 nên A = P. V = 0 Vậy: biểu thức nguyên lý I: U = Q + Quá trình đẳng nhiệt: U = 0 Nên: Q + A = 0 + Quá trình đẳng áp: A = P. V 0 + Giả sử có một lợng khí không đổi trong xilanh có pittông ( Vẽ hình minh hoạ ) Ng- ời ta nung nóng chất khí và giữ cho pittông không chuyển dời. Hãy viết biểu thức nguyên lý I cho quá trình này ? - Kết luận: Toàn bộ nhiệt lợng truyền cho khí chỉ để là biến thiên nội năng + Hớng dẫn HS viết biểu thức nguyên lý I 4 Vật lý 10 cơ bản. Chơng 8 Cơ sở của nhiệt động lực học Nên: U = A + Q cho các quá trình đẳng nhiệt, đẳng áp. 4. Củng cố: + Tóm tắt kiến thức theo bảng SGK. + Làm bài tập: 3, 4, 5 - SGK. 5. Dặn dò: + Làm các bài tập SGK SB + Tìm hiểu trớc bài mới: áp dụng nguyên lý I cho khí lí tởng tiết 2. dạy hết bài 1. Tổ chức. Lớp Sĩ số Ngày giảng 10 10 10 10 2. Kiểm tra bài cũ: ( Kết hợp trong bài) 3. Bài mới: Hoạt động 3: Tìm hiểu nguyên lý II nhiệt động lực học. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên + Ghi nhận các cách phát biểu nguyên lý II của Clau-di-ut và Cac-nô. + Thảo luận trả lời các câu hỏi của giáo viên Thảo luận trả lời các câu hỏi của giáo viên + Thảo luận trả lời các câu hỏi của giáo viên Thảo luận trả lời các câu hỏi của giáo viên Trình bày hai cách phát biểu nguyên lý II a, Cách phát biểu của Clau-di-út. Nêu các câu hỏi cho HS: PV :Chiều thuận trong cách phát biểu này là chiều nào ? PV : Bỏ chữ "tự " trong phát biểu nguyên lý II của Clau-di-út có đợc không ? Tại sao ? ( Nếu có sự can thiếp từ bên ngoài thì có thể truyền nhiệt từ một vật sang vật nóng hơn Ví dụ: Máy điều hoà có thể truyền nhiệt từ trong phòng có nhiệt độ thấp hơn ra bên ngoài có nhiệt độ cao hơn) b, Cách phát biểu của Cac-nô. Nêu các câu hỏi: PV :Chiều thuận trong cách phát biểu này là chiều nào ? ( Cơ năng có thể chuyển hoá thành nội năng ) PV:Tại sao trong cách phát biểu của Ca-nô không có từ "tự" ? ( D ù có sự can thiệp từ bên ngoài cũng không thể biến nội năng thành cơ năng ) 5 Vật lý 10 cơ bản. Chơng 8 Cơ sở của nhiệt động lực học GV: Trình bày về hiêu suất cực đại của máy nhiệt. Hoạt động 4: Bài tập vận dụng. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên - Làm bài tập vận dụng nh SGK - Làm bài tập theo hớng dẫn của giáo viên. Làm bài tập theo hớng dẫn của giáo viên. GV: Hớng dẫn HS làm bài tập vận dụng a/ Vẽ đồ thị Hình 59.8. b/ áp dụng công thức tính công ta đợc: A p a . V với V = V b - V a , ta viết đợc: p a V a = vRT a p b V b = vRT b trừ hai vế cho nhau và lu ý p a = p b ta đợc p á ( V b - V a ) = vR(T a - T b ) Vậy A = vR(T b - T a ) c/ Quá trình đẳng áp: U Q A = + = Q - A = 418,3J d/ Quá trình đẳng tích 4. Củng cố: - Hiểu rõ mối quan hệ giữa nội năng và công của khí lí tởng: Nội năng của KLT chỉ bao gồm tổng động năng chuyển động nhiệt của các phân tử khí có trong khối khí đó và nh vậy nội năng của KLT chỉ còn phụ thuộc vào nhiệt độ. - Biết đợc công thức tính công của KLT. Đoán biết công mà khí thực hiện trong một quá trình qua diện tích đồ thị p V tơng ứng với quá trình đó. - Vận dụng đợc các công thức, biểu thức để giải bài tập. - Biết tính công mà khí thực hiện, tính nhiệt lợng trao đổi và tính độ biến thiện nội năng trong một số quá trình của KLT. 5. Dặn dò: - Học bài và làm tất cả các bìa tập SGK - SBT. 6 Vật lý 10 cơ bản. Chơng 8 Cơ sở của nhiệt động lực học Ngày soạn: 25/ 03 /2010 Tiết 57. bài tập I. Mục tiêu. 1. Kiến thức. - Củng cố lại kiến thức cơ bản của chơng đã học . - Ghi nhớ các khái niệm, các công thức, biểu thức để làm bài tập. 2. Kỹ năng. - Phát triển kỹ năng t duy tổng hợp hệ thống hóa kiến thức. - Vận dụng các công thức để giải bài tập. 3. Thái độ. Giáo dục tính chủ động, sáng tạo trong học tập, tính tự giác học tập II. Chuẩn bị + Giáo viên: Hệ thống kiến thức cơ bản. + Học sinh: Ôn tập lại các kiến thức cơ bản. III. Phơng pháp: - Hớng dẫn làm bài tập. Iv. Tiến trình Dạy Học 1. Tổ chức. Lớp Sĩ số Ngày giảng 10 10 10 10 2. Kiểm tra. 3. Bài giảng. Hoạt động1 : Hệ thống hóa kiến thức đã học. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên - Hệ thống kiến thức cơ bản theo hớng dẫn của giáo viên GV : Hớng dẫn học sinh hệ thống các phần kiến thức cơ bản trong mỗi chơng - Hệ thống các công thức, biểu thức cần nhớ Hoạt động 2 : Một số bài tập cơ bản. Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Khi treo vật làm thanh giãn ra 1 cm ta có: P = F đh - Hớng dẫn và hệ thống kiến thức cơ bản của các phần đã học trong học kì II. - Hớng dẫn làm một số bài tập cơ bản 7 Vật lý 10 cơ bản. Chơng 8 Cơ sở của nhiệt động lực học mg = k. l m = 2 . 100.10 10 k l g = = 0,1 kg Ta có: = . Với 1 E = , 2 4 F F d S = = 2 1 . 4 F d E = = 5 2 11 4 4. 4.1,75.10 . . 2.10 .3,14.4.10 F E d = = 0,25.10 -2 Ta có: m = D.V = D 0 V 0 0 0 D V D V = 3 0 0 0 6 7,8.10 1 1 3.11.10 .800 V D D D V t = = = + + áp dụng công thức 0 . .l l t = = 68.10 3 N/m Ta có: - Tổng lực căng bề mặt của nớc F C = F - P - Tổng chu vi ngoài và trong l = ( d + d / ) / / ( ) ( ) C F F D d d d d = = + + = 73.10 -3 N/m Lực tác dụng lên ab gồm F C , P Khi ab cân bằng: F C = P P = F C = .l = 0,04.5.10 -2 = 0,2 N Bài tập : k = 100 N/m g = 10 m/s 2 l = 1 cm Tính m ? Bài tập luyện tập: d = 20 mm = 2.10 -2 m E = 2.10 11 Pa F = 1,57.10 5 N Tính ? Bài tập luyện tập: t = 800 0 C D 0 = 7,8.10 3 kg/m 3 Tính D ? Bài tập luyện tập: d = 44 mm = 44.10 -3 m d / = 40 mm = 40.10 -3 m p = 45 mN = 45.10 -3 N F = 65,3 mN = 6 4,3.10 -3 N Tính ? Bài tập luyện tập: l = 50 mm = 0,04 N/m Tính P ? 4. Củng cố: - Nhắc lại các dạng bài tập - Phơng pháp giải 5. Dặn dò Hệ thống kiến thức, ôn tập ở nhà. Giờ sau kiểm tra HKII. 8 Vật lý 10 cơ bản. Chơng 8 Cơ sở của nhiệt động lực học 9 . hợp vật truyền nhiệt lợng, vật thực hiện công thì vi t nh thế nào ? + Trình bày quy ớc dấu + Yêu cầu HS vi t biểu thức nguyên lý I cho các trờng hợp sau: - Vật nhận công và toả nhiệt. - Vật. = 2 .10 -2 m E = 2 .10 11 Pa F = 1,57 .10 5 N Tính ? Bài tập luyện tập: t = 800 0 C D 0 = 7,8 .10 3 kg/m 3 Tính D ? Bài tập luyện tập: d = 44 mm = 44 .10 -3 m d / = 40 mm = 40 .10 -3 . dời. Hãy vi t biểu thức nguyên lý I cho quá trình này ? - Kết luận: Toàn bộ nhiệt lợng truyền cho khí chỉ để là biến thiên nội năng + Hớng dẫn HS vi t biểu thức nguyên lý I 4 Vật lý 10 cơ