Sử dụng bài tập định tính phần vật lí phân tử và nhiệt học để phát triển tư duy logic cho học sinh THPT

1 Trờng đại học vinh Khoa lývinh Trờng đạivật học ====== Khoa vật lý ====== sử sửdụng dụngbài bàitập tậpđịnh địnhtính tính phần vật lý phân tử nhiệt học để phát triển t logic cho học sinh thpt Đề Đềtài tài: : Chuyên ngành: Phơng phápngành: giảng dạy Chuyên Phơng pháp giảng dạy Giáo viên hớng dẫn:Nguyễn Cảnh Vạn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Tám Lớp 40A1 Khoa Vật lý Giáo viên hớng dẫn:Nguyễn Cảnh Vạn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Tám Lớp 40A1 Khoa Vật lý Vinh, 04/2003 Vinh, 04/2003 Lời cảm ơn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo Nguyễn Cảnh Vạn, ngời trực tiếp hớng dẫn cho tác giả hoàn thành đề tài Cảm ơn cô giáo - Tiến sĩ Phạm Thị Phú, ngời hớng cho tác giả lựa chọn đề tài đóng góp nhiều ý kiến quý báu giúp hoàn thành đề tài Chúng xin cảm ơn thầy cô giáo bạn sinh viên nhiệt tình giúp đỡ trình thực luận văn tốt nghiệp Dạy học trình nghệ thuật nghiên cứu phơng pháp giảng dạy trình tìm tòi sáng tạo đầy khó khăn; Do lần thân làm quen với công tác nghiên cứu khoa học nên tránh khỏi nhiều thiếu sót Rất mong đợc đóng góp ý kiến bổ sung quí thầy cô giáo bạn sinh viên để đề tài đợc hoàn thiện Xin cảm ơn! Nguyễn Thị Tám Mục lục Trờng đại học vinh Khoa vật lý Trờng đại học vinh Khoa vật lý Phần mở đầu .5 I - Lý chọn đề tài .5 II - Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu 1.Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu .6 III - Phơng pháp nghiên cứu IV - Đối tợng phạm vi nghiên cứu V - Giả thuyết khoa học VI - Phạm vi ứng dụng đề tài VII - Cấu trúc luận văn Nội dung .9 Chơng I: Cơ sở lý luận đề tài .9 I- Đại cơng tập định tính .9 Bài tập định tính .9 ý nghĩa : Các phơng pháp giải BTĐT : .10 II - Bồi dỡng phát triển t logic (TDLG ) cho học sinh 12 Những vấn đề lý luận thao tác t suy luận logic 12 1.1 T logic ? 12 1.2 Các thao tác t phơng pháp suy luận logic 13 Rèn luyện thao tác t phơng pháp suy luận logic cho học sinh 14 Các kiểu suy luận logic 17 3.1 Phơng pháp phân tích - tổng hợp .17 3.2 Phơng pháp suy luận quy nạp 18 3.3 Phơng pháp suy luận diễn dịch 19 Chơng II: Lựa chọn hớng dẫn giải số BTĐT phần Vật lý phân tử Nhiệt học lớp 10 11 THPT 20 I - Vị trí, yêu cầu nội dung phần Vật lý phân tử Nhiệt học chơng trình vật lý THPT 20 Vị trí, yêu cầu .20 Nội dung .20 II - Các dạng BTĐT vận dụng nội dung phần VLPT & Nh 23 III Lựa chọn hớng dẫn giải số BTĐT phần VLPT nhiệt học lớp 10 lớp 11 THPT 23 Bài tập vận dụng nội dung thuyết Động học phân tử: 23 Bài tập vận dụng định luật chất khí phơng trình trạng thái 27 Bài tập nội biến đổi nội vật .30 Bài tập vận dụng nguyên lý thứ nhiệt động lực học máy nhiệt 32 Bài tập nở nhiệt chất 34 Bài tập liên quan đến tợng chất lỏng 37 Bài tập bay ngng tụ 42 Bài tập khô bão hoà 45 Kết Luận 48 Tài liệu tham khảo 49 Phụ Lục .50 Phần mở đầu I - Lý chọn đề tài Hiện giới Việt Nam có xu hớng đổi phơng pháp dạy học (PPDH) môn học trờng THPT, có vật lý học với quan điểm mới: Chuyển từ kiểu đào tạo lấy thầy kiến thức làm trung tâm sang kiểu đào tạo lấy trò lực làm trung tâm Tuy nhiên, với PPDH tập vật lý (BTVL) đóng vai trò quan trọng việc củng cố khắc sâu lý thuyết, rèn luyện kỹ kỹ xảo, phát triển lực t lực giải vấn đề cho học sinh Trong hệ thống BTVL, tập định tính (BTĐT) có nhiều u điểm thuận lợi có hai u điểm bật: + BTĐT làm bật đợc chất vật lý vật tợng mà không bị phép tính toán học làm lu mờ BTĐT có tác dụng to lớn việc củng cố, khắc sâu kiến thức học, giúp học sinh nắm đợc chất tợng vật lý, rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức vào thực tế, rèn luyện lực quan sát, bối dỡng lực TDLG làm tảng cho phát triển t sáng tạo làm tăng thêm lòng yêu thích môn vật lý + Việc giải BTĐT buộc học sinh phải sử dụng thao tác t suy luận logic Do có tác dụng lớn cho việc phát triển t t logic Trong thực tiễn dạy học, BTĐT đợc sử dụng hạn chế Từ trình học tập phổ thông trình nghiên cứu đại học, thân ngời làm đề tài nhận thấy rằng, khối lợng truyền thụ sử dụng BTĐT ít, cha đợc tiếp cận nhiều thông qua giáo trình, lên lớp mà chủ yếu nặng rèn luyện giải tập định lợng, lực TDLG học sinh sinh viên yếu Nhất phần có lợng tập định lợng không nhiều nh: Vật lý phân tử Nhiệt học (VLPT & NH), dao động sóng, việc sử dụng BTĐT phơng pháp tốt cho việc rèn luyện phát triển TDLG cho học sinh Do lòng yêu thích môn vật lý ham muốn sâu vào tìm hiểu ý nghĩa, vai trò tác dụng BTĐT việc học tập học sinh THPT, lựa chọn đề tài nghiên cứu là: Sử dụng BTĐT phần Vật lý phân tử Nhiệt học để bồi dỡng phát triển TDLG cho học sinh II - Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu 1.Mục đích nghiên cứu Vận dụng quan điểm lý luận dạy học đại BTVL cụ thể BTĐT để lựa chọn hệ thống BTĐT phần Vật lý phân tử Nhiệt học hớng dẫn giải nhằm giúp học sinh nắm vững kiến thức phần Nhiệt, rèn luyện thao tác t phơng pháp suy luận logic Nhiệm vụ nghiên cứu 2.1 Nghiên cứu vị trí, vai trò, tác dụng BTĐT hệ thống BTVL trình học tập học sinh phơng pháp giải BTĐT 2.2 Nghiên cứu vai trò TDLG phơng pháp rèn luyện cho học sinh kỹ thực thao tác t phơng pháp suy luận logic trình học tập vật lý 2.3 Nghiên cứu giải BTĐT phần Nhiệt học III - Phơng pháp nghiên cứu *Nghiên cứu lý luận: Dựa thành tựu lý luận dạy học vai trò, tác dụng BTĐT phơng pháp giải để củng cố kiến thức, rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức vào thực tế cho học sinh trình lựa chọn giải tập phần VLPT & NH THPT Dựa thành tựu lý luận TDLG ứng dụng BTĐT phần VLPT & NH để phát triển TDLG cho học sinh *Tìm hiểu thực tế: Trao đổi với giáo viên học sinh THPT đợt thực tập s phạm để nắm bắt đợc thực tế việc sử dụng BTĐT phát huy vai trò việc phát triển TDLG cho học sinh trờng phổ thông IV - Đối tợng phạm vi nghiên cứu Đối tợng nghiên cứu: Hoạt động dạy học giáo viên học sinh THPT tiến trình nghiên cứu phần VLPT & NH lớp 10 11 Về tài liệu: Các tài liệu hoạt động nhận thức phát triển t cho học sinh Pham vi nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu tập định tính phần VLPT & NH chơng trình vật lý phổ thông V - Giả thuyết khoa học + Có thể sử dụng BTĐT để góp phần bồi dỡng lực TDLG cho học sinh dạy học phần VLPT & NH trung học phổ thông + Nếu lựa chọn đợc hệ thống tập định tính sử dụng cách hợp lý dạy học phần VLPT & NH THPT làm cho học sinh nắm vững kiến thức phần đó, rèn luyện kỹ vận dụng kiến thức học để giải thích tợng vật lý, hình thành bồi dỡng phơng pháp suy luận logic, rèn luyện thao tác t duy, nghĩa góp phần phát triển t logic cho họ VI - Phạm vi ứng dụng đề tài Đề tài sử dụng làm tài liệu nghiên cứu, tham khảo giáo viên học sinh THPT nh với sinh viên hệ s phạm nghiên cứu học phần phơng pháp dạy tập Nội dung đề tài giới hạn phần nhiệt học nhng mở rộng cho phần khác chơng trình vật lý phổ thông VII - Cấu trúc luận văn * Phần mở đầu: - Lý chọn đề tài - Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu - Phơng pháp nghiên cứu - Đối tợng nghiên cứu - Giả thuyết khoa học - Phạm vi ứng dụng *Nội dung: - Chơng I: Cơ sở lý luận đề tài - Chơng II: Lựa chọn hớng dẫn giải BTĐT phần VLPT Nhiệt học lớp 10 lớp 11 THPT * Kết luận * Tài liệu tham khảo * Phụ lục Nội dung Chơng I: Cơ sở lý luận đề tài I- Đại cơng tập định tính Bài tập định tính Các tập định tính phần hệ thống tập vật lý Có nhiều cách phân loại tập dựa theo dấu hiệu khác nhau: hợp Nếu dựa vào nội dung tập có : Bài tập cơ, nhiệt, điện, quang Nếu dựa vào mức độ phức tạp có : Bài tập đơn giản, tập tổng - Nếu dựa vào đặc điểm phơng pháp nghiên cứu vấn đề (Phơng thức giải tập) có : tập định tính tập định lợng Có nhiều cách gọi khác tập định tính : câu hỏi thực hành, tập logic, câu hỏi kiểm tra đa dạng chứng tỏ tập định tính có u điểm phơng pháp nhiều mặt, tên gọi phản ánh khía cạnh u điểm Tất tên gọi mang tính chất gần Trong đề tài dùng thuật ngữ tập định tính nhằm nhấn mạnh đặc điểm chủ yếu tất tập loại ý đến mặt định tính tợng vật lý khảo sát Do loại tập thờng đợc giải suy luận logic dựa khái niệm, định luật vật lý phơng pháp đồ thị phơng pháp thực nghiệm mà không sử dụng đến phép tính toán học làm phép tính đơn giản, tính nhẩm đợc ý nghĩa : Bài tập định tính đợc sử dụng hợp lý nâng cao hứng thú học tập vật lý, tạo điều kiện cho học sinh đào sâu, củng cố kiến thức giúp học sinh phát huy đợc tính tích cực tiếp thu tài liệu lên lớp Khi giải BTĐT đòi hỏi học sinh biết phân tích chất vật lý tợng vật lý, tính quy luật tợng cách dựa vào khái niệm, định luật vật lý học, từ xây dựng suy luận logic để giải thích tợng giúp họ hiểu sâu sắc khái niệm vật lý, định luật vật lý, giải thích tợng vật lý cách chặt chẽ, khoa học dễ hiểu Thông qua việc dạy tập nói chung BTĐT nói riêng giáo viên nhận 10 thấy đợc mức độ lĩnh hội tri thức học sinh, phát triển t logic, rèn luyện lực quan sát giáo dục cho học sinh lòng yêu khoa học Một đặc điểm thuận lợi BTĐT, BTĐT phong phú, đa dạng có nhiều gắn với thực tế đời sống ứng với học, kiến thức vật lý có số BTĐT nhằm giải thích tợng vật lý ứng dụng kiến thức Do BTĐT đợc sử dụng cách thờng xuyên liên tục trình ôn tập củng cố, xây dựng tri thức hay kiểm tra đánh giá, Nh BTĐT có nhiều u điểm có ý nghĩa to lớn trình truyền thụ tri thức phạm vi đề tài này, xét đến tác dụng bồi dỡng phát triển t logic cho học sinh tập định tính Vậy t logic ? Và để bồi dỡng, phát triển t logic cho học sinh cần phải làm làm nh nào, điều đợc đề cập đến mục II Các phơng pháp giải BTĐT : Để giải BTĐT, ngời ta thờng dùng phơng pháp sau: a Phơng pháp ơrixtic (hay gọi phơng pháp tìm tòi): Phơng pháp bao gồm việc nêu giải đáp nhiều câu hỏi định tính có liên quan với mà câu trả lời nằm giả thiết tập định luật vật lý mà học sinh biết học sinh tự lực tìm tòi cách giải vấn đề dới gợi mở giáo viên Sự gợi mở giúp học sinh vợt qua khó khăn để giải đợc tập, đồng thời đảm bảo yêu cầu phát triển t cho học sinh Về mặt phơng pháp : Phơng pháp luyện cho học sinh biết phân tích tợng vật lý đợc mô tả tập, tổng hợp dự kiện cho với nội dung định luật biết, khái quát hoá kiện để đa kết luận khoa học xác b Phơng pháp đồ thị : Dùng để giải tập định tính mà giả thiết chúng đợc diễn đạt cách minh hoạ khác Câu trả lời toán đợc rút trình nghiên cứu đồ thị hình vẽ đối tợng nghiên cứu đồ thị biểu diễn phụ thuộc đại lợng vật lý hay biểu diễn trình diễn biến tợng, trình vật lý Có thể đồ thị đợc cho giả thiết, phải xây dựng từ giả thiết 39 xuống mặt nớc ao hồ lớp váng vật nhẹ mặt nớc chỗ chạy dạt xung quanh, giải thích tợng trên? Hớng dẫn giải: +) Tình huống: Giải thích tợng vật lý +) Thuật ngữ cần lu ý: Tàu thuỷ giấy, có nghĩa thuyền giấy chạy đợc mặt nớc đứng yên giống nh tàu thuỷ Điều xảy gắn mẩu xà phòng vào đuôi thuyền Vậy có phải mẩu xà phòng đẩy thuyền hay không? Tơng tự nh tợng vật nhẹ hay lớp váng mặt ao hồ bị đẩy dạt xung quanh thả xuống mẩu xà phòng hay giọt nớc xà phòng, có phải xà phòng đẩy vật không? Nếu không giải thích điều nh nào? Thực nguyên nhân tợng xà phòng gây nhng không nh nói thuyền chạy đợc sức căng nớc kéo thuyền phía trớc Tại lại kết luận đợc nh vậy? Có khác biệt gắn mẩu xà phòng vào sau đuôi thuyền so vơi lúc ban đầu? Khi mẩu xà phòng, sức căng mặt nớc tác dụng lên thuyền phía nh nhau, thuyền đứng yên Khi gắn mẩu xà phòng vào đuôi thuyền, xà phòng tan dần, hoà vào vùng nớc xung quanh đuôi thuyền Nớc xà phòng có sức căng nhỏ sức căng nớc, lực căng mặt nớc xà phòng tác dụng vào đuôi thuyền nhỏ lực căng mặt nớc tác dụng vào đầu thuyền Hợp lực chúng tạo lực đẩy thuyền phía trớc Các lớp váng hay vật nhẹ có tợng mô tả nh nguyên nhân nh b Hiện tợng dính ớt không dính ớt BT15: Lấy miếng gỗ phủ lên mặt lớp paraphin (chất không làm thấm nớc) đặt vào đáy cốc thuỷ tinh, khéo léo dùng thớc nhựa đè lên đổ nớc vào đầy cốc Khi rút thớc ra, thấy miếng gỗ không bị lên, phải định luật Acsimet không nữa? Hãy giải thích điều này? Hớng dẫn giải: +) Tình huống: Giải thích tợng vật lý? Bài toán đặt cho học sinh mâu thuẫn 40 nhận thức, sai hay định luật Acsimet Giải mâu thuẫn nh nào? +) Khi miếng gỗ phủ lớp paraphin không làm thấm nớc đặt dới đáy cốc (khô), dùng thớc nhựa đè lên, đổ đầy nớc vào cốc rút thớc theo định luật Acsimet miếng gỗ lên, nhng tợng xảy hoàn toàn ngợc lại: Miếng gỗ nằm dới đáy cốc Giải thích điều nh nào? Và phải định luật Acsimet trờng hợp không nữa? Định luật acsimet phát biểu rằng: Một vật nằm lòng chất lỏng chịu tác dụng lực đẩy Acsimet hớng lên có độ lớn tích trọng lợng riêng chất lỏng thể tích chất lỏng bị chiếm chỗ Nh vậy, lực đẩy Acsimet tác dụng lên vật nhúng vật vào chất lỏng, tức chất lỏng bao bọc xung quanh (có thể trừ mặt trên) vật, có tác dụng nâng vật lên: Lực tác dụng chất lỏng vào vật từ dới lên lớn lực tác dụng lên vật từ xuống đây, miếng gỗ phủ paraphin bị thớc đè lên, paraphin không làm thấm nớc nớc không len lỏi đợc vào mặt dới gỗ Nớc cốc có tác dụng ép lên gỗ; kết hợp với trọng lực gỗ làm cho bị dán chặt thêm vào đáy bình mà không chịu lực đẩy Acsimet nâng lên Các lực cân với phản lực đáy cốc lên miếng gỗ miếng gỗ lên đợc Nh vậy, toán này, định luật Acsimet sai mà không đợc áp dụng Tuy nhiên, nhấc miếng gỗ lên chút nớc luồn vào mặt dới xuất lực nâng gỗ lên, định luật Acsimet đợc áp dụng BT16: Khi rót chất lỏng vào chai, lọ có miệng nhỏ, ta dùng đũa thay cho phễu Giải thích sao? Hớng dẫn giải: +) Tình huống: giải thích tợng Tình thể yêu cầu toán: giải thích rót chất lỏng vào chai đũa? +) Khi rót chất lỏng vào chai, lọ có miệng nhỏ mà không sử dụng đợc phễu, ta dùng đũa cắm vào chai 41 cho đũa không chạm vào miệng chai, rót từ từ chất lỏng vào đũa dòng chất lỏng dọc theo đũa chảy vào chai Hiện tợng dựa sở vật lý nào? Và muốn làm đợc nh phải có điều kiện gì? Sở dĩ ta rót đợc cách chất lỏng dính ớt với đũa nên rót, chất lỏng bám vào đũa bao phủ khắp bề mặt đũa Mặt khác, sức căng mặt chất lỏng làm cho bề mặt dòng chất lỏng căng giống nh màng bó dòng vào với đũa, thu nhỏ tiết diện dòng lại làm cho dòng chảy men theo đũa vào chai Trong thực tế, việc thực theo cách khó khăn Muốn làm đợc nh phải bảo đảm điều kiện sau: đũa phải để chất lỏng dễ dính ớt với đũa (không dính dầu, mỡ, ), phải rót thật chậm để không phá vỡ dòng chất lỏng làm chất lỏng chảy chai c Hiện tợng mao dẫn BT17: Có ống mảnh, đầu rộng dần Ngời ta đặt vào ống giọt Hg nớc Tại giọt không nằm cân mà lại chuyển động dọc Hg theo ống? Chúng dịch chuyển theo chiều nào? F2 Hớng dẫn giải: +) Tình huống: Dự đoán tợng vật lý giải thích lại nh vậy? F1 F1' F2' H2O +) Khi nhỏ vào ống thuỷ tinh đầu rộng dần giọt Hg nớc giọt dịch chuyển dọc theo ống Tại lại có tợng nh vậy? Và giọt chất lỏng dịch chuyển nh nào? Để giải thích đợc tợng này, ta cần biết Hg không dính ớt thuỷ tinh ngợc lại, nớc dính ớt với thuỷ tinh Do vậy, giọt Hg nớc ống có dạng nh hình vẽ mặt cong giọt chất lỏng, xuất lực căng mặt có xu hớng thu mặt cong diện tích nhỏ nhất, có chiều nh hình vẽ: F = l Trong đó, suất căng mặt nớc, đờng giới hạn mặt chất lỏng 42 Càng thuôn đầu nhỏ (ống hẹp) mặt thoáng giọt chất lỏng cong Do vậy, l lớn Ta có: F1 < F2 F1 < F2 Do chênh lệch độ lớn lực căng mặt đầu giọt lỏng nên giọt chất lỏng nằm cân mà dịch chuyển dọc theo ống: giọt Hg dịch chuyển phía đầu ống to giọt nớc dịch chuyển dần phía đầu ống nhỏ BT18: Một mao quản thuỷ tinh đợc treo thẳng đứng vào đầu đòn cân Ngời ta đa chậu nớc vào dới mao quản cẩn thận cho đầu dới ống vừa chạm vào mặt nớc Hỏi cân thăng không? Hớng dẫn giải: +) Tình đặt ra: Dự đoán diễn biến tợng Đó cân bị lệch bên đa chậu nớc chạm vào đầu dới ống mao quản? +) Ban đầu cân thăng có nghĩa gì? Nghĩa trọng lợng ống mao quản trọng lợng (đĩa + cân) nh Vậy đa chậu nớc vào đầu dới ống mao quản, tợng xảy ra? Lúc cân thăng hay không? Khi đầu dới ống mao quản chạm vào mặt nớc, xảy tợng mao dẫn? Sức căng mặt nớc dính ớt nớc với thuỷ tinh làm cho nớc dâng lên ống mao quản Mặt thoáng nớc ống mao quản nh hình vẽ Trong tợng mao dẫn, phân tử chất rắn phân tử chất lỏng tơng tác với Do nói rằng, thành ống mao quản chịu tác dụng lực phân tử chất lỏng kéo xuống Lực có xu h ớng kéo ống mao quản xuống có độ lớn trọng lợng cột chất lỏng dâng lên ống Nh vậy, thành thành ống chịu lực kéo xuống, nghĩa cân không thăng mà bị lệch phía ống mao quản Bài tập bay ngng tụ BT19: Hai bình cầu thuỷ tinh chứa nớc nối với ống nhỏ (hình vẽ) Sau hút hết không khí bình gắn kín hệ thống 43 bình Cho tất nớc lên bình cầu nhúng bình cầu dới (rỗng) vào bình không khí lỏng sau thời gian, nớc bình cầu đông lại dù lúc nhiệt độ phòng Hãy giải thích tợng đó? Hớng dẫn giải: +) Tình buộc học sinh t duy: Tìm yếu tố gây biến đổi tính chất vật Từ giải thích tợng vật lý? Yếu tố thay đổi tác động môi trờng lên hệ thống bình: Bình cầu đặt không khí nhng bình cầu dới môi trờng không khí lỏng (có nhiệt độ thấp) Sự thay đổi điều kiện dẫn đến tợng nớc bình cầu bị đóng băng (đông lại) Vì lại nh ống nối bình cầu dới nớc không khí? +) Sau thời gian nhúng bình cầu dới vào bình không khí lỏng nớc bình cầu đông lại Điều chứng tỏ nớc nhiệt lợng đủ lớn làm cho chuyển thành nớc đá Vậy nớc đâu nhiệt lợng lớn nh nhiệt độ phòng nghĩa trao đổi nhiệt với không khí phòng? Nếu nhiệt lợng bị truyền cho vật khác truyền nhiệt diễn nh bình rút hết không khí? Khi gắn kín rút hết không khí hệ thống bình phải không gian không chứa nớc chân không? Điều hoàn toàn không có lợng nhỏ nớc nớc bay phân bố toàn không gian Một điểm đáng lu ý trong giả thiết tập là: bình cầu dới nhúng vào bình không khí lỏng Ta biết không khí hoá lỏng nhiệt độ thấp: -1930C Với chênh lệch nhiệt độ lớn đó, nớc bình cầu rỗng nhanh chóng bị ngng tụ làm thúc đẩy trình bay nớc bình cầu Hơi nớc bình cầu dới bay mạnh nớc bình cầu bay nhanh, nhiệt lớn Tuy bình cầu trao đổi nhiệt với không khí phòng nhng so với nhiệt trình bay không đáng kể Do vậy, đến lúc đó, nhiệt độ nớc giảm đến điểm đóng băng đông lại không khí phòng cung cấp phần nhiệt lợng cho 44 Nh vậy, bay nớc bình cầu lấy nhiệt lợng lớn, làm cho đông lại điều kiện nhiệt độ phòng bình cầu dới đợc nhúng vào bình đựng không khí lỏng BT20: Một giọt Hg nằm cân đoạn ống nằm ngang rút hết không khí (hình vẽ) Giọt Hg dịch chuyển nh nung nóng: a Phần ống A? b Phần ống B? A B c.Tại vị trí giọt Hg? Hớng dẫn giải: +) Tình buộc học sinh phải t duy: Dự đoán diễn biến tợng điều kiện đó? Tình thể yêu cầu toán Khi rút hết không khí ống, phải phần ống A, B chân không? Hoàn toàn nh vậy, có phân tử thuỷ ngân giọt hồi giáo bay Giọt Hg nằm cân ống, nghĩa gì? Nghĩa áp suất Hg hai phần ống A B Vậy nung nóng phần ống A; phần ống B hay vị trí giọt Hg giọt Hg có dịch chuyển không dịch chuyển nh nào? Để trả lời đợc câu hỏi đó, ta phân tích trờng hợp: a Khi nung nóng đầu ống A, nhiệt độ A tăng lên Nếu xét thời gian ngắn đầu giọt Hg phía A nóng lên, mà đầu nhiệt độ cha kịp thay đổi Do đó, trình bay giọt Hg đầu ống A đợc đẩy mạnh làm tăng mật độ tăng vận tốc trung bình phân tử Hg đầu ống A nghĩa áp suất phần ống A tăng Trong lúc đó, áp suất phần ống B coi nh không thay đổi thay đổi không đáng kể Vì vậy, chênh lệch áp suất đẩy giọt Hg dịch chuyển phía đầu ống B b Trong trờng hợp nung nóng đầu ống B lý luận tơng tự ta thấy rằng, tợng xảy theo chiều ngợc lại: áp suất đầu ống B tăng lên áp suất đầu ống A gần nh không thay đổi, chênh lệch áp suất làm cho giọt Hg dịch chuyển phía đầu ống A 45 c Nếu nung nóng vào vị trí giọt Hg, nghĩa toàn giọt Hg nóng lên đồng thời, trình bay giọt Hg nh nào? Sự bay nh hai phần ống tức xét thời gian số phân tử tăng thêm hai đầu ống nhau: ( N A = NB = N ) Nhng ta có: VA > VB; mật độ đầu ống A so với mật độ đầu ống B nh nào? (NA/VA ) < (NB/ VB ) nghĩa mật độ Hg phần ống A nhỏ (tăng chậm hơn) phần ống B Vì vậy, áp suất đầu ống B lớn đầu A, chênh lệch áp suất tạo áp lực đẩy giọt Hg dịch chuyển phía đầu ống A Trong thực tế khó quan sát đợc trình khó xảy ra, chế (về sở vật lý) Muốn có tợng giọt Hg cần phải đủ lớn để không bị bay hết trớc dịch chuyển đợc Bài tập khô bão hoà BT21: Trên hình vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc áp suất bão hoà vào nhiệt độ Hãy giải thích phụ thuộc khác với định luật Saclơ (vì đờng thẳng)? Trong trờng hợp nào, phụ thuộc áp suất vào nhiệt độ đợc biểu diễn đờng ABF hay ABCE? Hớng dẫn giải: Sơ đồ logic: D E P Sự phụ thuộc áp suất bão hoà vào mật độ động trung bình phân tử Khi mật độ hay động trung bình phân tử tăng áp suất tăng Nhiệt độ tăng làm cho mật độ động trung B bình phân tử Atăng O C F áp Đồ thị suất bão hoà theo nhiệt độ có dạng đờng cong T +) Tình t duy: Tìm yếu tố ảnh hởng đến diễn biến tợng, từ giải thích phụ thuộc đại lợng vật lý? Yếu tố thay đổi mật độ nhiệt độ thay đổi Do mà phụ thuộc áp suất bão hoà vào nhiệt độ không tuân theo định luật Sáclơ Đồ thị cho thấy: Sự phụ thuộc có dạng đờng cong(ABCD) Tại lại nh vậy? Để giải thích đợc điều đó, học sinh cần phải nắm đợc nội dung định luật Sáclơ? Theo định luật Sáclơ, đồ thị phụ thuộc áp suất lợng khí xác định tích không đổi theo nhiệt độ đờng thẳng: Động 46 trung bình phân tử khí tăng theo nhiệt độ dẫn đến áp suất khí tăng Nhng đây, áp suất bão hoà phụ thuộc đờng cong nghĩa biến thiên nhiệt độ áp suất bão hoà tăng nhanh áp suất khí thông thờng Điều đợc giải thích nh nào? Thế bão hoà? Là tồn bình kín mà có cân động hai trạng thái: Lỏng chất lỏng Khi áp suất bão hoà đủ lớn, lợng chất lỏng bay lợng chất lỏng đợc ngng tụ Do đó, tăng nhiệt độ, trình bay đợc đẩy mạnh Nh vậy, tăng nhiệt độ không làm động trung bình phân tử tăng (tuân theo định luật Sáclơ) mà làm tăng mật độ trình bay chất lỏng Chính mà đồ thị đờng thẳng mà đờng cong, không tuân theo định luật Sáclơ Nh nói rằng, áp suất bão hoà phụ thuộc vào nhiệt độ theo định luật Sáclơ (đồ thị đờng thẳng) làm tăng động trung bình phân tử mà không làm tăng mật độ Nghĩa bình không tồn trạng thái lỏng (chất lỏng bay hết) đồ thị phụ thuộc áp suất bão hoà vào nhiệt độ ứng với đờng ABF ABCE Các điểm B C tơng ứng với trạng thái nh nào? Các điểm ứng với trạng thái mà chất lỏng bay hoàn toàn Từ thời điểm trở đi, tiếp tục tăng nhiệt độ phụ thuộc áp suất bình theo nhiệt độ tuân theo định luật Sáclơ, tức đồ thị có dạng đờng thẳng BT22: Tại trời trở lạnh mặt ao hồ có mù bốc lên giống nh bốc lên bát nớc nóng? Nguyên nhân có giống với nguyên nhân tạo mù quanh thỏi nớc đá mùa hè hay không? Hớng dẫn giải: +) Tình t duy: giải thích tợng vật lý, so sánh sở vật lý tợng? +) Thuật ngữ cần lu ý: trời trở lạnh, mù Hơi bốc lên mặt ao, hồ, bát nớc nóng thỏi nớc đá nớc mà mù Vậy mù? Hơi mù đợc hình thành nớc gặp lạnh ngng tụ, tạo nên vô số hạt nớc nhỏ li ti Chính hạt nớc nhỏ bé tạo thành mù 47 Trong ngày nắng ấm, nhiệt độ khí trời nhiệt độ nớc ao hồ gần nh Khi trời nhiên trở lạnh, nhiệt độ khí trời giảm xuống nhanh mà nớc ao, hồ ấm nhiều so với khí trời Vậy điều kiện nh mặt ao hồ lại xuất mù? Nguyên nhân có giống với trờng hợp mù bốc lên bát nớc nóng thỏi nớc đá hay không? Sự giống nớc ao hồ bát nớc nóng, nhiệt độ nớc cao so với nhiệt độ khí trời Do đó, nớc từ bốc lên ấm, cha bão hoà, gặp lớp không khí lạnh nhiệt dần lạnh Nếu nhiệt độ giảm tới điểm sơng ngng tụ thành mù gặp hạt bụi vô nhỏ bé không khí - hạt bụi đóng vai trò tâm ngng tụ Nh vậy, mù mặt ao hồ từ mặt nớc bốc lên mà đợc hình thành cách mặt nớc khoảng +) Trờng hợp mù xuất thỏi nớc đá có nguyên nhân nh không? Sự khác biệt chênh lệch nhiệt độ thỏi nớc đá với môi trờng nớc ao hồ với môi trờng nh nào? Đó là: nhiệt độ thỏi nớc đá thấp nhiều so với nhiệt độ môi trờng xung quanh Do nớc bốc lên từ thỏi nớc đá mà nớc không khí xung quanh sa vào nó: Vùng không khí xung quanh thỏi nớc đá bị lạnh đi, nớc ngn tụ thành mù sa xuống bám vào bề mặt thỏi nớc đá trờng hợp mù xuất xung quanh thỏi nớc đá bề mặt Nh vậy, hai trờng hợp nguyên nhân giống nhau: Do nớc ấm gặp lạnh ngng tụ mà tạo thành mù Nhng trình hình thành khác nhau: Hơi nớc bốc lên từ mặt nớc ao hồ gặp lạnh ngng tụ thành mù cách mặt nớc khoảng đó, trờng hợp sau nớc xung quanh thỏi nớc đá bị lạnh ngng tụ, sa vào thỏi nớc đá, mù xuất hiên mặt thỏi nớc đá Trong thực tế, có nhiều tợng tơng tự nh Ví dụ: Hơi mù bốc lên đun nớc, thở ngời trời lạnh, 48 Kết Luận Sau thực đề tài Sử dụng BTĐT phần VLPT & NH để bồi dỡng phát triển TDLG cho học sinh nhận thấy rằng, đề tài thực đợc số vấn đề sau: - Xây dựng đợc hệ thống sở lý luận BTĐT phơng pháp giải BTĐT Xây dựng đợc hệ thống sở lý luận TDLG phơng pháp phát triển TDLG cho học sinh dạy học vật lý trờng phổ thông - Dựa sở lý luận đó, lựa chọn số tập phù hợp với chơng trình phổ thông hớng dẫn giải nhằm rèn luyện, bồi dỡng phát triển TDLG cho học sinh Do điều kiện hạn hẹp thời gian, phạm vi đề tài rộng nên đề tài nhiều thiếu sót: lợng tập đa để phân tích hớng dẫn giải cha thật nhiều Phần lời giải ngắn gọn, xác, khoa học đề tài không đa dài Để bổ sung đa thêm số tập để nghị vào phần phụ lục Rất mong đợc đóng góp ý kiến bổ sung thầy cô bạn sinh viên để đề tài hoàn thiện Phạm vi đề tài nghiên cứu phần VLPT & NH, sâu vào đề tài hay mở rộng phần khác chơng trình vật lý phổ thông Đó hớng nghiên cứu thời gian tới, làm việc trờng THPT 49 Tài liệu tham khảo Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hng Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh dạy học vật lý Nhà xuất Đại Học Quốc Gia HN 1999 Phạm Hữu Tòng Phơng pháp dạy tập vật lý NXB Giáo Dục 1989 Nguyễn Quang Lạc: Phơng pháp dạy học Cơ học Nhiệt học Nhóm tác giả: SGK lớp 10, lớp 11 NXB Giáo Dục Nhóm tác giả: Sách giáo viên lớp 10, lớp 11 NXB Giáo Dục Ngô Văn Khoát, Nguyễn Đức Minh: Hỏi đáp tợng vật lý (Tập II) NXB Khoa Học Kỹ Thuật 1973 Vũ Thanh Khiết, Nguyễn Thanh Hải : BTĐT câu hỏi thực tế lớp 10 NXB Giáo Dục 2001 Nguyễn Thanh Hải : BTĐT câu hỏi thực tế lớp 11 NXB Giáo Dục 2001 M.E.Tultrinxki : Những BTĐT vật lý cấp III (Tập I) Ngời dịch: Nguyễn Phúc Thuần, Phạm Hồng Tuất NXB Giáo Dục 1978 10 X.E.Camenetxki, V.P Ôrêkhop : Phơng pháp giải BTVL (Tập I) Ngời dịch: Phạm Quang Trực, Pham Hồng Tuất NXB Giáo Dục 1975 50 Phụ Lục Tại hơng thơm từ hoa lan rộng vùng xung quanh? Mùi thơm nớc hoa bay không khí? Khói từ ống khói nhà máy thoát đậm đặc, sau nhạt dần biến mất? Việc tách ván gỗ úp lên dễ nhiều so với việc tách kính chồng lên Giải thích sao? Một lợng nớc có khối lợng m Nếu làm cho nớc đông lại thành nớc đá (thể rắn) làm cho nớc bay (thể khí) khối lợng riêngcó thay đổi không? Thay đổi ntn? Giải thích sao? Khi chế tạo bóng đèn điện (bóng đèn tròn) ngời ta phải nạp đầy khí trơ nhiệt độ áp suất thấp vào bóng Vì phải làm nh vậy? Trên đồ thị mô tả biến đổi khối lợng riêng theo áp suất khối T1 T2>T1 lợng khí xác định Hãy giải thích: D a Tại đồ thị đờng thẳng ? b Tại T2 > T1? Do (1) (2) Xem trình biến đổi đẳng nhiệt Ngời ta thờng làm mát động nớc: O P1 P2 P Khi động nóng lên, dòng nớc chảy luồn qua thân động làm cho động nguội Hỏi nguyên nhân làm động nóng lên nớc nóng lên có giống không? Tại sao? Nhiệt độ dây tóc đền điện thờng dùng cao nhiệt độ lò than nhng ngồi gần đèn điện ta không cảm thấy nóng ngồi gần lò than? giải thích? So với khí trời đất liền, khí trời miền biển ban ngày mát ban đêm lại ấm Giải thích lại nh vậy? R R Hai cầu kim loại giống nhau, treo R R sợi dây, đặt giá đỡ Xem giá đỡ sợi dây không hấp thụ nhiệt Hỏi muốn nung nóng cầu đến nhiệt độ, cầu cần đợc truyền lợng lớn hơn? Coi điều kiện nh 51 10 Tại rót nớc sôi vào cốc thuỷ tinh có thành dày cốc dễ nứt vỡ so với cốc có thành mỏng? 11 Khi lắp khâu dao khâu liềm, ngời ta thờng nung nóng khâu lên lắp vào chuôi Giải thích lại nh vậy? 12 Khi làm đờng ray xe lửa, làm cầu; ngời ta thờng để ray nhịp cầu mộ khoảng cách nhỏ Khoảng cách có tác dụng gì? 13 Đổ lợng nớc nh vào bình có hình dạng khác nh hình vẽ, 0oC Lúc đầu, mực chất lỏng b c a bình Nếu ta đun ) ) ) nóng bình đến nhiệt độ áp suất áp lực tác dụng lên đáy bình thay đổi nh nào? giải thích? Coi nh bỏ qua nở nhiệt bình chứa 14 Hai cốc thạch anh nh đặt thăng đĩa cân đòn Nếu đổ đầy nớc sôi vào cốc cốc đổ đầy nớc lạnh cân thăng không? 15 Về mùa hè, ngời ta thờng không bơm xe đạp căng Tại vậy? 16 Để làm viên đạn chì, ngời ta rót chất lỏng chì qua lỗ hẹp từ độ cao xuống bể nớc bên dới Những giọt chì sau rơi vào bể có dạng hình cầu Hãy giải thích giọt chì lại có dạng hình cầu? 17 So sánh suất căng mặt nớc nguyên chất nớc xà phòng; Hai Lớp xà học sinh đa ý kiến sau: phòng A: Nớc xà phòng có suất căng mặt lớn nớc xà phòng ta tạo đợc bong bóng bền to, mà điều lại lại đợc nớc nguyên chất Nớc B: nớc xà phòng có suất căng mặt nhỏ mẩu giấy nhỏ mặt nớc nguyên chất chạy tán loạn nhỏ nớc xà phòng vào chúng Theo em, đúng? 52 18 Một bình thuỷ tinh chứa nớc đợc đậy chặt nút thuỷ tinh Nớc bình nếu: a Đặt bình bàn phòng thí nghiệm? b Đa bình lên vệ tinh nhân tạo trái đất (trong tình trạng không trọng lợng)? 19 Cắm mao quản vào chậu nớc nóng Hỏi nớc nguội đi, mực nớc mao quản thay đổi nh nào? 20 Hai bình giống A B treo hai đầu nhẹ Bình A chứa khí khô, bình B chứa không khí ẩm có áp suất nhiệt độ với không khí khô, tựa giá O Hỏi điểm tựa O phải đặt gần với bình để hệ thống cân bằng? 21 Vào mùa hè, trời nóng nực, sống nơi khô nơi có nhiều đầm lầy, nơi dễ chịu hơn? Tại sao? 22 Tại máy bay bay cao, đằng sau tạo vệt mây tồn tơng đối lâu? Lẽ dĩ nhiên bay, máy bay có khói sau nhng vệt mây khói Vậy gì? 23 Một giọt nớc rơi bếp lò nóng bỏng nhảy bếp Tại vậy? 24 Tại ma làm cho khí trời trở nên mát hơn? Tại vòi phun nớc làm dịu bớt nóng nực? 25 Đối với thể sống, mồ hôi có ý nghĩa vật lý nh nào? 26 Tại chạm nhanh ngón tay ớt vào bàn ta không bị bỏng? 27 Mực tờ giấy khô nhanh Mực lọ để hở cạn lâu Mực lọ đậy kín hầu nh không bị cạn Vì vậy? Với điều kiện mực lọ hở? 28 Một ống nghiệm đợc nhúng vào nớc Nếu làm lạnh ống nớc dâng lên rõ rệt ống Giải thích tợng 29 Sự hoá sôi xảy với nhiệt độ không đổi hoá bay lại làm nhiệt độ hạ xuống Tại có khác đó? 30 Trong nông nghiệp, nông dân thờng dùng thuật ngữ Tới khô để nói đến công việc thờng xuyên xới đất hàng trồng, làm lớp 53 đất cứng mặt Tới khô có tác dụng gì? ý nghĩa vật lý thể gì? 31 Đặt viên phấn khô xốp lau bảng ớt đặt viên phấn ớt dới xốp lau bảng khô Hãy quan sát cho biết tợng xảy sau nh nào? Hãy giải thích tợng quan sát đợc? 32 Gắn ống mao quản vào cốc nớc nóng, thấy nớc dâng lên ống mao quản Hỏi mực nớc ống mao quản thay đổi nh nớc cốc nguội đi? 33 Một học sinh vô ý làm vỡ bầu Thuỷ ngân nhiệt kế Thuỷ ngân đổ mặt bàn gỗ, bạn quan sát thấy giọt Thuỷ ngân đề có dạng hình cầu bẹt hai giọt Thuỷ ngân gần chúng có xu hớng hợp vào thành giọt Hãy giải thích tợng mà bạn học sinh quan sát đợc 34 áp suất nớc bình đựng nớc nút kín khí lúc sơng mù có nh không, nhiệt độ không khí hai trờng hợp nh nhau? [...]... phát triển cho học sinh khả năng vận dụng các khái niệm, các định luật và các thuyết vật lý đã học để giải thích một cách định tính các hiện tợng vật lý hay các quá trình vật lý trong tự nhiên và trong đời sống Đề tài này chúng tôi sẽ đề cập đến vai trò và tác dụng của bài tập định tính trong việc bồi dỡng và phát triển các thao tác t duy và suy luận logic với mục đích giúp học sinh nắm vững và biết... II - Các dạng BTĐT vận dụng các nội dung chính trong phần VLPT & Nh 1 Bài tập vận dụng các nội dung của thuyết động học phân tử 2 Bài tập vận dụng các định luật chất khí và phơng trình trạng thái 3 Bài tập về nội năng và sự biến đổi nội năng của vật 4 Bài tập vận dụng nguyên lý I nhiệt động lực học và các máy nhiệt 5 Bài tập về sự nở vì nhiệt của các chất rắn, lỏng, khí 6 Bài tập liên quan đến các hiện... ở lớp 10 và 11 THPT I - Vị trí, yêu cầu và nội dung phần Vật lý phân tử và Nhiệt học trong chơng trình vật lý THPT 1 Vị trí, yêu cầu Phần VLPT & NH đợc đa vào chơng trình vật lý THPT sau khi học sinh đã nghiên cứu phần cơ học và trớc khi bớc sang nghiên cứu phần điện học Thời gian dành cho phần này khoảng 30 tiết với 21 tiết lý thuyết, 7 tiết bài tập và 2 tiết kiểm tra Nội dung của phần này đợc chia... trong bài tập đó + TDLG trong bài tập đó là gì? Hình thức suy luận logic của bài tập đó là gì? + Phát triển TDLG đó cho học sinh THPT nh thế nào? ở đây TDLG trong mỗi bài tập chính là việc xây dựng chuỗi lý luận phân tích - tổng hợp, và việc phát triển TDLG cho học sinh chính là việc giúp học sinh định hớng và xây dựng chuỗi lý luận phân tích - tổng hợp, kết hợp phơng pháp quy nạp hay diễn dịch, dựa vào... t duy và suy luận logic hoàn toàn theo con đờng tích luỹ kinh nghiệm, bắt buộc học sinh phải thực hiện nhiều lần trong các bài học và trong mọi hình thức lên lớp chữa bài tập Do vậy, bài tập định tính chiếm một u thế lớn trong việc bồi dỡng và rèn luyện các thao tác t duy và phơng pháp suy luận logic, nghĩa là phát triển t duy logic trong học sinh BTĐT có rất nhiều u điểm và thuận lợi, có thể sử dụng. .. vận dụng kiến thức vật lý vào việc giải thích bản chất, tính quy luật của các hiện tợng vật lý, các quá trình vật lý một cách linh hoạt 2 Rèn luyện các thao tác t duy và phơng pháp suy luận logic cho học sinh Những phân tích ở trên cho thấy, những thao tác t duy và những suy luận logic đợc sử dụng thờng xuyên trong quá trình học tập vật lý Các thao tác t duy diễn ra trong đầu óc của giáo viên và học sinh. .. ớt và không dính ớt; hiện tợng mao dẫn 7 Bài tập về sự bay hơi và ngng tụ 8 Bài tập về hơi bão hoà và độ ẩm không khí III Lựa chọn và hớng dẫn giải một số BTĐT phần VLPT và nhiệt học ở lớp 10 và lớp 11 THPT Trong đề mục này, chúng tôi trình bày nội dung các bài tập đã lựa chọn (22 bài tập) và phần hớng dẫn giải cho mỗi bài Trong phần hớng dẫn giải, chúng tôi cố gắng trình bày sao cho trong mỗi bài. .. Học sinh không thể quan sát thấy giáo viên thực hiện chúng nh thế nào để học tập, bắt chớc mà giáo viên cũng không thể biết học sinh thực hiện nh thế nào để uốn nắn giúp đỡ 15 Vậy làm thế nào để bồi dỡng, rèn luyện cho học sinh thực hiện các thao tác t duy đó một cách có hiệu quả? B G Razynobski cho rằng : Để dạy cho học sinh quan sát và khái quát hoá, phân tích và tổng hợp, sử dụng phép quy nạp và. .. thị mang tính trực quan và ngắn gọn, giúp học sinh phát triển t duy hàm số, tính chính xác và tính cẩn thận c Phơng pháp thực nghiệm : Dựa vào các thí nghiệm đợc bố trí và tiến hành theo đúng giả thiết của bài tập để trả lời câu hỏi của bài tập đó Loại bài tập này thờng yêu cầu trả lời các câu hỏi : cái gì xẩy ra ? , làm thế nào ? Phơng pháp này phát triển cho các em tính tích cực, ham học hỏi, kỹ... biết để tiến tới giải bài tập đó và các bài tập tơng tự Thông qua những BTĐT có hệ thống về kiến thức và mức độ khó khăn, và trong mỗi bài toán sử dụng hệ thống câu hỏi gợi mở hớng dẫn có phần mở rộng thì có thể phát huy đợc tác dụng phát triển TDLG cho học sinh của BTĐT 3 Các kiểu suy luận logic 3.1 Phơng pháp phân tích - tổng hợp Là phơng pháp nhận thức chứa đựng hai thao tác t duy đặc trng là phân ... Đại cơng tập định tính Bài tập định tính Các tập định tính phần hệ thống tập vật lý Có nhiều cách phân loại tập dựa theo dấu hiệu khác nhau: hợp Nếu dựa vào nội dung tập có : Bài tập cơ, nhiệt, ... thức phạm vi đề tài này, xét đến tác dụng bồi dỡng phát triển t logic cho học sinh tập định tính Vậy t logic ? Và để bồi dỡng, phát triển t logic cho học sinh cần phải làm làm nh nào, điều đợc... mà không sử dụng đến phép tính toán học làm phép tính đơn giản, tính nhẩm đợc ý nghĩa : Bài tập định tính đợc sử dụng hợp lý nâng cao hứng thú học tập vật lý, tạo điều kiện cho học sinh đào sâu,