Hoạt động 1: Tìm hiểu các khái niệm mới 8 phút - Thông báo: Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng bộ đại lượng: thể tích V, áp suất p và nhiệt độ tuyệt đối T.. Mở rộng thêm
Trang 1SỞ GD&ĐT ……… CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
GIÁO ÁN GIẢNG DẠY
Bài 29: QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ – MA-RI-ỐT
1 Kiến thức
- Nhận biết các khái niệm “trạng thái” và “quá trình”
- Nêu được định nghĩa quá trình đẳng nhiệt
- Phát biểu và nêu được hệ thức của định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt (Boyle – Mariotte)
- Nhận biết được dạng của đường đẳng nhiệt trong hệ toạ độ (p , V)
2 Kĩ năng
- Vận dụng được phương pháp xử lí các số liệu thu được bằng thí nghiệm vào việc
xác định mối liên hệ giữa p và V trong quá trình đẳng nhiệt
- Vận dụng được định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt để giải các bài tập trong bài và các bài tập tương tự
3 Rèn luyện tư duy
- Nắm được phương pháp thực nghiệm để xây dựng định luật
4 Giáo dục
- Thấy được vai trò của thực nghiệm trong quá trình phát triển của khoa học vật lý
- Sử dụng kết hợp phương pháp giảng giải, phương pháp đàm thoại và phương pháp thực hiện thí nghiệm biểu diễn
1 Giáo viên
- Dụng cụ để làm thí nghiệm như hình 29.2, ống tiêm y tế
- Giấy khổ lớn có vẽ khung của bảng “kết quả thí nghiệm”
(Nếu không có điều kiện tiến hành thí nghiệm thực thì có thể sử dụng thí nghiệm mô phỏng hoặc mô tả thí nghiệm và viết trên giấy khổ lớn kết quả thí nghiệm có trong SGK)
Trang 22 Học sinh
- Mỗi học sinh một tờ giấy kẻ ô li khổ 15 x 15 cm
- Câu 1: Trình bày thuyết động học phân tử chất khí
- Câu 2: Khí lí tưởng là gì?
1 Hoạt động 1: Tìm hiểu các khái niệm mới (8 phút)
- Thông báo: Trạng thái của
một lượng khí được xác định
bằng bộ đại lượng: thể tích V,
áp suất p và nhiệt độ tuyệt đối
T
- Đặt câu hỏi: Vậy các đại
lượng này có đơn vị đo là gì?
- Nhận xét câu trả lời của học
sinh Mở rộng thêm cho học
sinh một số đơn vị đo khác của
các đại lượng
Thể tích: dm3
(l), cm3 (cc), …
Áp suất: atm, mmHg, bar, …
- Đặt câu hỏi: Đại lượng nhiệt
độ tuyệt đối T được xác định
theo độ C theo biểu thức nào?
- Thông báo: Bộ ba đại lượng
(p,V,T) của một lượng khí gọi
là thông số trạng thái của một
lượng khí
- Tiếp nhận khái niệm trạng thái khí
- Trả lời câu hỏi:
Thể tích V: [m3
]
Áp suất p: [Pa]
Nhiệt độ tuyệt đối T: [K]
- Tiếp nhận kiến thức về một số đại lượng đo
- Trả lời: T[K] = 273 +t[0C]
- Tiếp nhận khái niệm thông số trạng thái khí
I Trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái
- Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng:
Thể tích V: [m3
]
Áp suất p: [Pa]
Nhiệt độ tuyệt đối T: [K]
T[K] = 273 + t[0C]
- (p,V,T) gọi là các thông
số trạng thái của khí
Trang 3- Nêu ví dụ để dẫn ra khái
niệm: Ta có một khối khí ban
đầu ở trạng thái thứ (1) có các
thông số trạng thái là
(p 1 =100kPa, V 1 =2l, T 1=300K)
Lúc sau, khối khí ở trạng thái
thứ (2) có các thông số trạng
thái là (p 2 =2atm, V 2=0.001m3,
T 2=450K) Vậy bằng một
phương pháp nào đó, khối khí
đã chuyển từ trạng thái (1)
sang trạng thái (2) Ta gọi đó
là quá trình biến đổi trạng thái
khí, gọi tắt là quá trình
- Thông báo: Trong hầu hết
các quá trình tự nhiên, cả ba
thông số trạng thái đều thay
đổi Tuy nhiên, ta cũng có thể
thực hiện được những quá
trình mà trong đó chỉ có hai số
thông đổi, còn một thông số
không đổi Nêu ví dụ và thông
báo khái niệm: Những quá
trình này được gọi là đẳng quá
trình
- Yêu cầu học sinh: Nhắc lại
khái niệm đẳng quá trình biến
đổi trạng thái khí
- Đặt câu hỏi: Vậy ta có thể
thực hiện bao nhiêu đẳng quá
- Theo dõi ví dụ và tiếp nhận khái niệm quá trình biến đổi trạng thái khí
- Theo dõi và tiếp nhận khái niệm đẳng quá trình
- Trả lời: Đẳng quá trình là quá trình biến đổi trạng thái khí mà trong đó chỉ có hai thông số biến đổi, còn một thông số không đổi
- Trả lời: Ba đẳng quá trình biến đổi trạng thái khí là:
p 1 = 100kPa (1) V 1 = 2l
T 1 = 300K
p 2 = 2atm (2) V 2 = 0.001m3
T 2 = 450K
Quá trình
- Đẳng quá trình: quá trình biến đổi trạng thái khí mà trong đó chỉ có hai thông số thay đổi, một thông số không đổi
Trang 4trình biến đổi trạng thái khí?
(theo kiến thức học sinh đã
được tìm hiểu về các thông số
trạng thái)
- Thông báo: Ngoài phương
pháp xây dựng từ lý thuyết, ta
có thể sử dụng thực nghiệm để
nghiên cứu các đẳng quá trình
nêu trên, tìm ra mối liên hệ
giữa từng cặp thông số rồi từ
đó xây dựng phương trình mô
tả đồng thời cả ba thông số
trạng thái
- Đặt vấn đề: Bài học này ta sẽ
nghiên cứu về đẳng quá trình
đầu tiên là quá trình đẳng nhiệt
bằng phương pháp thực
nghiệm
- Đặt câu hỏi: Vậy quá trình
đẳng nhiệt là gì?
đẳng nhiệt, đẳng áp và đẳng tích
- Tiếp nhận
- Trả lời: Quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt
II Quá trình đẳng nhiệt
- Là quá trình biến đổi trạng thái khí mà trong đó nhiệt độ không đổi
2 Hoạt động 2: Thí nghiệm nghiên cứu quá trình đẳng nhiệt, định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt (20 phút)
- Thực hiện thí nghiệm mở
đầu: Sử dụng ống tiêm y tế, bịt
chặt đầu ống Sau đó nén ống
tiêm và cho học sinh nhận xét
thí nghiệm
- Rút ra nhận xét và nêu vấn
- Nhận xét: Khi thể tích càng nhỏ thì nén càng khó khăn hơn, nghĩa là áp suất càng lớn
- Suy nghĩ về vấn đề đặt ra
III Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt
1 Đặt vấn đề
- Khi nhiệt độ không đổi, nếu thể tích khí càng giảm thì áp suất càng tăng
Trang 5đề: Ta thực hiện thí nghiệm
này trong điều kiện nhiệt độ
khí không đổi, ta thấy nếu thể
tích của khí giảm thì áp suất
của nó tăng Nhưng liệu áp
suất có tăng tỉ lệ nghịch với thể
tích không? Ta sẽ tiến hành thí
nghiệm để kiểm chứng nhận
định này
- Mục đích của thí nghiệm: Đo
giá trị của áp suất và thể tích
khí tại các trạng thái khác nhau
để tìm ra mối quan hệ giữa áp
suất và thể tích khí Kiểm
chứng xem áp suất có tăng tỉ lệ
nghịch với thể tích như nhận
định hay không
- Mô tả thí nghiệm (như hình
29.2): mô hình thí nghiệm bao
gồm một xilanh chứa khí Hai
bên xilanh có các vạch chia để
đo thể tích khí trong xilanh
Đầu ra của xilanh được nối với
một áp kế để đo áp suất khí
trong xilanh Hệ thống được
đặt trong môi trường không khí
có nhiệt độ xem như không
thay đổi
- Thực hiện thí nghiệm: Di
chuyển piston đến vị trí 0 sau
đó khoá chặt chốt ở đáy piston
Nén piston tới từng vạch 1, 2,
- Có cái nhìn tổng quát về nhiệm vụ cần làm và mục đích cần đạt được trong thí nghiệm
- Xem hình 29.2 kết hợp theo dõi mô tả của giáo viên
- Thực hiện thí nghiệm theo nhóm (hoặc quan sát thí nghiệm mô phỏng)
2 Thí nghiệm
Trang 63, 4 được khắc sẵn Tại mỗi
vạch đọc giá trị áp suất tương
ứng và ghi lại các giá trị thu
được Tổ chức cho học sinh
tiến hành thí nghiệm theo
nhóm
(Nếu không có điều kiện thực
hiện thí nghiệm thì có thể thực
hiện thí nghiệm mô phỏng
hoặc chỉ mô tả thí nghiệm)
- Kết quả thí nghiệm: Yêu cầu
học sinh thể hiện kết quả thí
nghiệm
(Khi sử dụng thí nghiệm mô
phỏng thì viết kết quả thí
nghiệm lên giấy khổ lớn và
trình bày cho học sinh)
- Yêu cầu: Như đã nhận định
trước khi thực hiện thí nghiệm
rằng trong điều kiện nhiệt độ
không đổi thì áp suất tăng tỉ lệ
nghịch với thể tích Vậy để
kiểm chứng điều này các em
hãy tính tích pV ở mỗi trạng
thái và nêu nhận xét về kết quả
thu được
- Rút ra kết luận cho học sinh:
Ta thấy tích số pV xấp xỉ bằng
nhau ở các trạng thái Do đó ta
có thể viết pV = hằng số Điều
này có nghĩa là p tỉ lệ nghịch
với V, đúng với nhận định
- Trình bày kết quả thí nghiệm thu được (hoặc quan sát kết quả thu được
từ thí nghiệm mô phỏng)
- Dựa vào kết quả thu được
để tính tích pV ở mỗi trạng
thái Rút ra nhận xét: Tích
số này có giá trị xấp xỉ bằng nhau ở các trạng thái
- Rút ra kết luận về mối
quan hệ giữa p và V
Trang 7trước thí nghiệm
- Thông báo và yêu cầu: Thực
hiện rất nhiều thí nghiệm người
ta cũng kiểm chứng được rằng
áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích
trong điều kiện nhiệt độ khí
không đổi và phát biểu thành
định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt
Hãy phát biểu định luật Bôi-lơ
– Ma-ri-ốt
- Giới thiệu sơ nét về Bôi-lơ –
Ma-ri-ốt và lịch sử của định
luật
- Đặt câu hỏi: Nếu khối khí ở
trạng thái (1) có áp suất p 1, thể
tích V 1 biến đổi đẳng nhiệt
sang trạng thái (2) có áp suất
p 2 , thể tích V 2 thì biểu thức liên
hệ giữa các đại lượng này được
viết như thế nào?
- Yêu cầu học sinh tóm tắt và
giải nhanh bài tập 8, SGK
trang 159
- Phát biểu định luật
- Tiếp nhận
- Trả lời: p 1 V 1 = p 2 V 2
- Tóm tắt và giải bài tập
3 Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt
- Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích
1
~
p
V hay pV = hằng số
Khi đó: p 1 V 1 = p 2 V 2
3 Hoạt động 3: Hướng dẫn học sinh vẽ đồ thị quá trình đẳng nhiệt và tìm hiểu khái niệm đường đẳng nhiệt (10 phút)
- Đặt vấn đề: Ngoài phương
pháp xử lý các số liệu thực
nghiệm thu được bằng cách
nhân p với V như ta đã thực
hiện, ta cũng có thể thể hiện
T=const
Trang 8hai đại lượng này trên đồ thị để
tìm ra mối liên hệ của nó
- Yêu cầu: Dựa vào kết quả thí
nghiệm ta đã thu được, hãy
biểu diễn lên hệ toạ độ (OpV)
theo tỉ lệ xích phù hợp (hướng
dẫn học sinh chọn tỉ lệ)
- Đặt câu hỏi: Hãy nhận xét về
đồ thị vừa vẽ được
- Thông báo: Đồ thị ta thu
được trong hệ toạ độ (OpV) là
một đường hyperbol và được
gọi là đường đẳng nhiệt
- Đặt câu hỏi: Vậy đường đẳng
nhiệt là gì?
- Thông báo: Ứng với các nhiệt
độ khác nhau của cùng một
lượng khí có các đường đẳng
nhiệt khác nhau
- Đặt câu hỏi: Tại sao đường
đẳng nhiệt ứng với nhiệt độ
cao hơn lại nằm phía trên?
- Rút ra nhận xét: Đường đẳng
nhiệt ứng với nhiệt độ càng
thấp thì nằm càng gần hai trục
toạ độ hơn
- Vẽ đồ thị theo hướng dẫn của giáo viên
- Trả lời: Đồ thị là một đường cong
- Trả lời: Đường biểu diễn
sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi gọi là đường đẳng nhiệt
- Quan sát hình 29.3
- Trả lời: Tại một giá trị áp suất bất kì, thể tích ứng với đường ở trên lớn hơn thể tích ứng với đường ở dưới
Vì vậy, đường ở trên ứng với nhiệt độ cao hơn
- Quan sát hình vẽ, nhận xét
- Đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi gọi là đường đẳng nhiệt
- Trong hệ toạ độ (OpV)
đường này là đường hyperbol
- Đường đẳng nhiệt ứng với nhiệt độ càng thấp thì nằm càng gần hai trục toạ
độ hơn
Trang 9VI CỦNG CỐ BÀI HỌC
- Nhắc lại các khái niệm “trạng thái”, “quá trình”, “đẳng quá trình”
- Nhắc lại khái niệm quá trình đẳng nhiệt
- Nhắc lại định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt
- Nhắc lại khái niệm đường đẳng nhiệt
- Làm các bài tập trang 159, SGK Vật Lý 10 Cơ bản
- Chuẩn bị cho bài học tiếp theo