Sinh viên: NguyễnThịQuangNgọc GIÁO ÁN Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I MỤC TIÊU Kiến thức - Phát biểu viết công thức nở dài nở khối vật rắn - Xác định công thức thể quy luật phụ thuộc nhiệt độ độ dài thể tích vật rắn Chỉ rõ ý nghĩa vật lý đơn vị đo hệ số nở dài hệ số nở khối - Ý nghĩa thực tiễn việc tính tốn độ nở dài độ nở khối vật rắn đời sống kĩ thuật Kỹ - Xử lý số liệu thực nghiệm để rút cơng thức nở dài vật rắn - Giải thích tượng liên quan đến nở nhiệt vật rắn đời sống kĩ thuật - Vận dụng cộng thức nở dài nở khối vật rắn để giải tập SGK tập tương tự Thái độ, tình cảm, tác phong - Cẩn thận, tỉ mỉ trình xử lý số liệu - Có ý thức xây dựng - Nâng cao khả tìm tòi, học hỏi II CHUẨN BỊ Giáo viên Bộ dụng cụ thí nghiệm dùng đo độ nở dài vật rắn Học sinh - Ôn lại kiến thức nở nhiệt chất rắn học lớp ( chương III: Nhiệt học, 18: Sự nở nhiệt chất rắn) - Chuẩn bị mới: “ Sự nở nhiệt vật rắn” III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Hoạt động 1: Ổn định lớp Nhắc lại kiến thức cũ Đặt vấn đề (3 phút) - Ổn định lớp - Kiểm tra sĩ số lớp - Lớp trưởng báo cáo sĩ số - Nhắc lại kiến thức cũ: - Trả lời: + Khi nung nóng hay làm lạnh vật + Vật rắn nở nóng lên, co lại rắn nào? lạnh + Các chất rắn khái nở nhiệt + Các chất rắn khác nở nhiệt giống hay khác nhau? khác + Vậy nở hay co lại, đại lượng vật rắn thay đổi? + Thể tích chiều dài + Tại hai ray đường + Vì khoảng cách làm cho hai ray không đội lên dãn nở ray xe lửa lại phải có khe hở? nhiệt + Đại lượng ray thay đổi thi nhiệt độ tăng? + Chiều dài Hoạt động 2: Tiến hành thí nghiệm Đưa cơng thức nở dài (25 phút) - Thông báo: Sự tăng kích thước vật rắn theo hướng chọn chẳng hạn dọc theo chiều dài rắn nhiệt động tăng Đó nở dài - Vấn đề: Sự nở dài vật rắn vật rắn nhiệt độ tăng phụ thuộc vào yếu tố tuân theo quy luật nào? Biểu thức tốn học thể rõ quy luật đó? - Yêu cầu học sinh đề xuất phương án - Trả lời: thí nghiệm để đo độ nở dài vật rắn + Dụng cụ thí nghiệm + Dụng cụ thí nghiệm: Vật để đo độ nở dài: Thanh đồng Nguồn nhiệt làm nóng đồng: Đèn cồn Nhiệt kế đo nhiệt độ thước đo độ dài đồng trước sau nung + Các bước tiến hành thí nghiệm + Các bước tiến hành: Đo nhiệt độ chiều dài ban đầu đồng Dùng đèn cồn nung nóng đồng Sau dùng nhiệt kế đo nhiệt độ thước đo chiều dài đồng - Nhận xét phương án thí nghiệm học sinh đưa Cụ thể là: việc đo nhiệt độ đồng nhiệt kế không khả thi, đo chiều dài đồng thước đo thường khơng xác - Giới thiệu phương án thí nghiệm SGK(trang 194) Đồng hồ micromet Nhiệt kế Thanh đồng Nước chảy Nước chảy vào - Tiến hành thí nghiệm biểu diễn: - Quan sát giáo viên làm thí nghiệm, ghi + Xác định nhiệt độ độ dài ban đầu lại kết đo đồng + Thay đổi nhiệt độ đồng cách thay đổi nhiệt độ nước, đọc độ dài tăng thêm đồng đồng hồ micromet - Khi nhiệt độ tăng t tăng thêm l Vậy đơn vị chiều dài - Mỗi đơn vị chiều dài dài dài thêm nhiệt độ thêm lượng nhiệt độ tăng tăng 1? - Độ tăng thêm gọi = - Dựa vào bảng số liệu yêu cầu học sinh: + Tính giá trị trung bình hệ số +Tính tốn + Với sai số khoảng 5%, nhận xét xem + Kết luận: Có thể coi hệ số có giá trị hệ số có giá trị khơng thay đổi hay thay khơng đổi với đồng thí đổi? nghiệm + Với = const độ nở dài phụ thuộc + Với = const = Khi đó, độ nở dài vào yếu tố nào? Biểu thức tính sao? tỉ lệ thuận với Trong = t - - Kết luận: + Độ nở dài: = (t - ) + Nếu thay = l - ta có: l = 1- (t - )] Trong đó: l, độ dài đồng ứng với nhiệt độ nhiệt độ t - Quy nạp: + Người ta làm thí nghiệm với vật rắn có độ dài khác chất liệu khác thu kết tương tự + Với vật rắn hệ số xác định Nhưng vật rắn có chất liệu khác hệ số khác Do đó, vật rắn khác nở nhiệt khác - Tại người ta khơng làm - Trả lời: Vì hệ số nở dài Inva nhỏ, thước đo xác thép thường nhiệt độ thay đổi không lớn mà sắt – kền (hợp kim Inva)? kích thước thước thực tế khơng đổi Hoạt động 3: Sự nở khối (8 phút) - Khi đúc người ta đổ kim loại nóng - Kim loại nóng chảy rót vào khn, chảy vào khn Tại người phải đơng lại thành vật cần đúc làm khn lớn vật cần đúc? nhiệt độ cao, nguội vật đúc co lại Nếu kích thước khn làm kích thước vật cần đúc, lúc kim loại nguội kích thước vật đúc nhỏ - Trong trường hợp này, đại lượng - Thể tích vật đúc thay đổi vật nguội đi? - Thông báo: Khi tăng nhiệt độ, kích thước vật rắn theo hướng khác tăng lên theo quy luật nở dài Như thể tích vật tăng lên Hiện tượng tăng thể tích vật theo nhiệt độ gọi nở thể tích hay nở khối - Vậy nở khối có tuân theo quy luật - Trả lời: Độ nở khối tuân theo quy luật tương tự độ nở dài: không? = = (t - ) với hệ số nở khối - Kết luận: Nhiều thí nghiệm chứng tỏ rằng, độ nở khối vật rắn (đồng chất, đẳng hướng) xác định theo công thức: = = (t - ) Trong đó: = V – Với V, thể tích vật rắn nhiệt độ nhiệt độ t * Lưu ý: - Chỉ vật rắn đồng chất, đẳng hướng - Cơng thức áp dụng cho tất chất lỏng trừ nước nhiệt độ lân cận (vì nhiệt độ nước bị co lại tích nhỏ nhất) Hoạt động 4: Ứng dụng nở nhiệt vật rắn (6 phút) - Yêu cầu học sinh ví dụ - Khi lợp mái nhà tơn, người ta nở nhiệt vật rắn gặp thường đóng đinh đầu đầu đời sống dùng dây buộc - Giữa hai đầu ray đường sắt phải có hở - Hai đầu cầu sắt phải đặt gối đỡ xê dịch lăn Khái quát: Khi vật rắn nở hay co lại tác dụng lực lớn lên vật khác tiếp xúc với Do người ta phải ý đến dự nở nhiệt kĩ thuật Cụ thể: Khi chế tạo, lắp ráp máy móc xây dựng cơng trình, người ta phải tính tốn để khắc phục tác dụng có hại nở nhiệt cho vật rắn không bị cong nứt, gãy nhiệt độ thay đổi - Giới thiệu cho học sinh ứng dụng có lợi nở nhiệt vật rắn: lồng ghép đai sắt vào bánh xe, chế tạo băng kép dùng làm rơle đóng – ngắt tự động mạch điện, Hoạt động 4: Củng cố Giao nhiệm vụ nhà (3 phút) - Nhắc lại kiến thức trọng tâm học: + Phát biểu viết công thức nở dài nở khối vật rắn + Xác định công thức thể quy luật phụ thuộc nhiệt độ độ dài thể tích vật rắn Chỉ rõ ý nghĩa vật lý đơn vị đo hệ số nở dài hệ số nở khối - Giao nhiệm vụ nhà: + Giải tập SGK (trang 197) + Tìm hiểu thêm ứng dụng thực tiễn việc tính tốn độ nở dài độ nở khối vật rắn đời sống kĩ thuật NỘI DUNG GHI BẢNG Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I Sự nở dài Thí nghiệm: Kết luận: - Sự tăng độ dài vật rắn nhiệt độ tăng gọi nở dài - Độ nở dài vật rắn (hình trụ đồng chất) tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ độ dài ban đầu vật = Trong đó: + = l - : độ nở dài vật rắn + = t - : độ tăng nhiệt độ vật rắn + l, độ dài vật rắn nhiệt độ t, + : hệ số nở dài () - Đối với vật rắn hệ số xác định Nhưng vật rắn có chất liệu khác hệ số khác II Sự nở khối - Sự tăng thể tích vật rắn nhiệt độ tăng gọi nở khối - Độ nở khối vật rắn (đồng chất, đẳng hướng) xác định theo cơng thức: = Trong đó: + = V - : độ nở khối vật rắn + = t - : độ tăng nhiệt độ vật rắn + V, độ dài vật rắn nhiệt độ t, + : hệ số nở khối () * Lưu ý: - Chỉ vật rắn đồng chất, đẳng hướng - Công thức áp dụng cho tất chất lỏng trừ nước nhiệt độ lân cận (vì nhiệt độ nước bị co lại tích nhỏ nhất) III Ứng dụng - Người ta lợi dụng nở nhiệt vật rắn để lồng ghép đai sắt vào bánh xe, chế tạo băng kép dùng làm rơle đóng – ngắt tự động mạch điện, - Khi chế tạo, lắp ráp máy móc xây dựng cơng trình, người ta phải tính tốn để khắc phục tác dụng có hại nở nhiệt cho vật rắn không bị cong nứt, gãy nhiệt độ thay đổi ... dụng thực tiễn việc tính tốn độ nở dài độ nở khối vật rắn đời sống kĩ thuật NỘI DUNG GHI BẢNG Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I Sự nở dài Thí nghiệm: Kết luận: - Sự tăng độ dài vật rắn nhiệt