SKKN Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp 8

Bài tập Vật Lý giúp học sinh biết vận dụng kiến thức để giải quyết nhiệm vụ học tập và những vấn đề thực tế của cuộc sống. Bài tập Vật Lý còn là thước đo mức độ hiểu biết, kỹ năng của mỗi học sinh. làm tài liệu cho giáo viên tham khảo

PHÒNG GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TP BUÔN MA THUỘT

TRƯỜNG THCS TRƯNG VƯƠNG

  

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẦN

NHIỆT HỌC LỚP 8

TỔ: TOÁN – VẬT LÍ – TIN HỌC – CÔNG NGHỆ

Năm học: 2016- 2017

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THÀNH PHỐ BUÔN MA THUỘT

TRƯỜNG THCS TRƯNG VƯƠNG



TÊN ĐỀ TÀI:

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẦN NHIỆT HỌC LỚP 8

Người thực hiện: Lê Thị Nga Đơn vị công tác: Trường THCS Trưng Vương

Trình độ chuyên môn: Đại học: Vật Lý

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG KH

CẤP TRƯỜNG

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG KH

CẤP PHÒNG

A PHẦN MỞ ĐẦU

I Lí do chọn đề tài:

Năm học 2015-2016 tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học nhằm phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh; tăng cường kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức, kỹ năng vào giải quyết các vấn đề thực tiễn Đa dạng hóa các hình thức học tập, chú trọng các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, nghiên cứu khoa học của học sinh Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy và học

Để đạt được mục tiêu đó thì người giáo viên phải thường xuyên bồi dưỡng chuyên môn nghiệp vụ, nâng cao tay nghề và phải tiếp cận với các phương pháp dạy học hiện đại, phải kết hợp tốt các phương pháp dạy học để nâng cao hiệu quả của bài giảng, tổ chức điều khiển để các em tích cực chủ động học tập tiếp thu kiến thức Từ đó xây dựng lòng yêu thích môn học, bồi dưỡng năng lực tự học của học sinh

Qua giảng dạy tôi nhận thấy mặc dù các em đã được làm quen bộ môn Vật lý từ lớp 6, lớp 7 nhưng ở giai đoạn này khả năng tư duy của học sinh còn hạn chế, vốn kiến thức toán học chưa nhiều nên chương trình chỉ đến những hiện tượng Vật Lý quen thuộc theo quan điểm hiện tượng, thiên về mặt định tính hơn định lượng Vật Lý 8 các em bắt đầu làm quen với những bài toán định lượng nên nhiều học sinh chưa định hướng được yêu cầu của bài toán, chưa có phương pháp giải hoặc một số em biết cách làm nhưng trình bày chưa chặt chẽ, chưa khoa học

Vật Lý 8 chia làm hai phần : phần cơ học và phần nhiệt học Nhiệt học là một trong bốn phần kiến thức Vật Lý cơ bản được trang bị cho học sinh THCS Lượng kiến thức của phần này không nhiều so với các phần khác, bài tập phần này cũng không quá khó song vì các em ít được tiếp xúc với bài tập định lượng nên việc định hướng giải bài

tập nhiệt còn khó khăn với các em và các em chưa có phương pháp giải Do đó, trong

bài viết này tôi chỉ giới thiệu đế tài: “Phương pháp giải bài tập phần nhiệt học lớp

8”.

II Cơ sở lý luận:

Bài tập Vật Lý giúp học sinh biết vận dụng kiến thức để giải quyết nhiệm vụ học tập và những vấn đề thực tế của cuộc sống Bài tập Vật Lý còn là thước đo mức độ hiểu biết, kỹ năng của mỗi học sinh

Muốn giải được bài tập Vật Lý học sinh phải vận dụng các thao tác: tư duy, so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hoá…để xác định được bản chất Vật Lý, trên cơ

sở chọn ra các công thức thích hợp cho từng dạng bài tập Vì thế giải bài tập Vật Lý cũng chính là phương tiện tốt để phát triển tư duy, óc tưởng tượng, sáng tạo, tích cực trong suy luận của học sinh

Khi làm bài tập học sinh phải nhớ lại kiến thức đã học sau đó dựa vào bản chất của vật lý trên cơ sở đó chọn ra các công thức thích hợp cho từng loại bài tập cụ thể

Chính vì thế, khi giải bài tập nó mở ra những con đường để các em tự mình đi đến với kiến thức Vật Lý Sẽ “chốt” lại kiến thức của mình một cách vững chắc, đồng thời vẫn

“hé mở” những vấn đề mà em nào có hứng thú vẫn có thể tự mình tìm hiểu thêm được

III Nhiệm vụ của đề tài:

1 Đối với Giáo viên:

* Để giảng dạy tốt bài tập phần Nhiệt học giáo viên cần phải chuẩn bị tốt một số

công việc sau :

- Giáo viên xây dựng kế hoạch học tập một cách hợp lí

- Khắc sâu các kiến thức cơ bản

- Giáo viên đọc thêm sách tham khảo để sưu tầm nhiều dạng bài tập và chọn phương pháp giải dễ hiểu

- Với mỗi bài tập phải giúp học sinh định hướng được phương pháp giải, đưa về dạng toán cơ bản để khi gặp bài khác học sinh có thể vận dụng giải được, tránh giải rập khuôn máy móc

- Với bài tập có nhiều đại lượng cần chú ý rèn kĩ năng tóm tắt đề bài và đổi đơn vị

- Ở mỗi tiết học phải dành thời gian hướng dẫn học sinh làm bài tập ở nhà

2 Đối với học sinh:

- Học sinh biết vận dụng lý thuyết đã học vào bài tập áp dụng và ngược lại qua việc giải bài tập học sinh khắc sâu lý thuyết đã học

- Rèn luyện cho học sinh tính chính xác, trình bày khoa học, hình thành những đức tính tốt như tinh thần tự lập, kiên trì, tính vượt khó và đặc biệt là tạo niềm vui trí tuệ Đây là yếu tố rất quan trọng và còn là phương tiện rất tốt trong việc phát triển óc tư duy, óc tưởng tượng, tính sáng tạo, tính tự lực để học sinh tự hoàn thiện mình về mặt nhận thức và tích luỹ thành vốn kiến thức riêng của mình

IV Phương pháp nghiên cứu.

1.Phương pháp nghiên cứu lí luận.

- Nghiên cứu tài liệu có liên quan, phương pháp dạy học, lí luận dạy học, sách giáo khoa, sách giáo viên, các loại sách tham khảo

- Dạy học theo phương pháp đổi mới, theo phương pháp đặt vấn đề và giải quyết vấn đề

- Cần trang bị cho học sinh hệ thống các kiến thức cần thiết để giải bài tập nhiệt học

- Phân loại các dạng bài tập và đưa ra phương pháp giải cho từng dạng

2.Phương pháp nghiên cứu thực tiễn.

- Điều tra, khảo sát cụ thể việc giải bài tập nhiệt học ở các lớp khác nhau trong một trường Chú ý tới sai sót thường mắc phải, quan sát trực tiếp việc giải bài toán nhiệt học của học sinh từ đó uốn nắn thường xuyên cách trình bày bài của học sinh

- Thường xuyên dự giờ thăm lớp của đồng nghiệp để rút kinh nghiệm trong giảng dạy

- Giáo viên thường xuyên kiểm tra việc học lý thuyết và làm bài tập của học sinh,

có những câu hỏi tổng hợp để phát huy tính sáng tạo của học sinh

- Qua thực tế giảng dạy, đánh giá kết quả học tập của học sinh để tích luỹ kinh nghiệm, đúc rút chọn lọc thành bài học về phương pháp giải toán

V Đối tượng, phạm vi, kế hoạch, thời gian nghiên cứu.

1 Đối tượng nghiên cứu.

- Học sinh khối lớp 8

- Vấn đề : phần nhiệt học trong chương trình Vật Lý 8

2 Phạm vi nghiên cứu.

- Lớp 8E, 8G Trường THCS Trưng Vương Thành Phố Buôn Ma Thuột

3 Thời gian nghiên cứu.

- Năm học 2015- 2016

B PHẦN NỘI DUNG

I:

Thực trạng vấn đề.

1 Thuận lợi:

- Kiến thức phần nhiệt học chỉ đòi hỏi học sinh quan sát các hiện tượng Vật Lý để rút ra nhận xét và kết luận mà không yêu cầu học sinh giải thích bản chất Vật Lý của

sự vật hiện tượng đó

- Đa số các bài tập phần nhiệt học đều liên hệ thực tế nên học sinh dễ hiểu được yêu cầu của đề và có thể vận dụng được vào thực tế cuộc sống

2 Khó khăn:

- Khó khăn thứ nhất là học sinh chưa hệ thống lại trọng tâm của từng bài học, chưa

sử dụng thành thạo các công thức đã được học liên quan đến hiện tượng vật lý nào và đặc biệt là học sinh chưa lưu ý đến đơn vị chuẩn của từng đại lượng trong công thức

- Khó khăn thứ hai là học sinh chưa có kỹ năng vận dụng kiến thức Vật Lý vì vậy các em chỉ giải một cách mò mẫm không có định hướng rõ ràng

- Khó khăn thứ ba là học sinh chưa xác định được mục đích của việc giải bài tập là tìm ra từ câu hỏi, điều kiện của bài toán, xem xét các hiện tượng Vật Lý, từ đó nắm vững mối liên hệ giữa các đại lượng đã cho và các đại lượng phải tìm

II: Một số biện pháp thực hiện.

Để học sinh có kỹ năng giải bài tập Vật Lý phần nhiệt học, người giáo viên cần cung cấp cho học sinh các nội dung sau:

1 Cung cấp đầy đủ kiến thức cho học sinh:

- Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra, thu vào

Q = m.c.t (t = t1 - t2)

Q = m.c.t (t = t2 - t1)

Q: nhiệt lượng thu vào (toả ra) của chất (J)

m: khối lượng của chất thu vào(toả ra) (kg)

c: nhiệt dung riêng của chất thu vào (toả ra) (J/kg.K)

t: độ tăng (giảm) nhiệt độ của chất (°C)

- Phương trình cân bằng nhiệt

Q toả ra = Q thu vào

2 Bài dạy minh hoạ

Dạng 1: Tính nhiệt lượng thu vào, khối lượng, nhiệt độ đầu hay nhiệt độ cuối và nhiệt dung riêng của một vật khi bỏ qua sự hao phí nhiệt

* Phương pháp giải

Áp dụng công thức tính nhiệt lượng thu vào:

Q thu m.c.thay Q thu m.c(t2  t1)

Khối lượng của vật:

t c

Q

m thu



 hay c.(t2 t1)

Q

m thu



Nhiệt dung riêng:

t m

Q

c thu



 hay m.(t2 t1)

Q

c thu





Độ tăng nhiệt độ:

c m

Q

t thu





Nhiệt độ ban đầu của vật:

c m

Q t t c m

Q t

1 2 1

Nhiệt độ sau của vật:

c m

Q t t c m

Q t

2 1 1

Công thức tính khối lượng của vật khi biết thể tích và khối lượng riêng:

m = D.V

* Bài tập áp dụng:

nước này cần một nhiệt lượng bằng bao nhiêu Cho biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.K ,nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K

mnh = 500g = 0,5kg

Vn = 2lít => mn = 2kg

t1 = 250C; t2 = 100 0C

cnh = 880J/kg.K

cn = 4200J/kg.K

Q = ? J

Nhiệt lượng thu vào của ấm nhôm là:

) ( c t2 t1 m

Q nh nh nh  = 0,5 880 (100 – 25) = 33000(J)

Nhiệt lượng thu của nước vào là:

) (

.c t2 t1 m

Q n  n n  = 2 4200 (100 – 25) = 630000(J) Nhiệt lượng cần thiết để đun nước trong nồi từ 250C đến

1000C :

Q = Qnh + Qn = 33000 + 630000 = 663000(J) = 663(kJ)

Đáp số: 663(kJ)

Bài 2: Biết nhiệt dung riêng của nước là c = 4200J/kg.K Khối lượng nước m ở nhiệt

độ 100C Sau khi được cung cấp nhiệt lượng 12,6kJ nước tăng lên đến nhiệt độ 150C Tính khối lượng m của nước

c = 4200J/kg.K

t1 = 10 0C; t2 = 150C

Q = 12,6kJ = 12600J

m = ?kg

Khối lượng của nước là:

) ( 6 , 0 ) 10 15 (

4200

12600 )

.(

) (

1 2 1

t t c

Q m

t t c m















Đáp số: 0,6(kg)

Bài 3: Biết nhiệt dung riêng của rượu là 2500J/kg.K Khi cung cấp cho 2lít rượu

nhiệt lượng bằng 8000J, độ tăng nhiệt độ của rượu là bao nhiêu? Cho biết khối lượng riêng của rượu là 790 kg/m3

c = 2500J/kg.K

V = 2lít = 2dm3= 0,002m3

Q = 8000J

D = 790kg/m3

∆t = ? 0C

Khối lượng của rượu là:

m = D.V = 790.0,002 = 1,58 (kg)

Độ tăng nhiệt độ của rượu là:

C c

m

Q

2500 58 , 1

8000





Đáp số: 2,030C

Bài 4: Một vật có khối lượng 9 kg khi nhận thêm một nhiệt lượng là 1188kJ thì nhiệt

độ của nó tăng thêm 1500C Hỏi vật đó làm bằng chất gì?

m = 9kg

Q = 1188kJ = 1188000J

∆t = 1500C

c = ? J/kg.K

Ta có : 880( / )

150 9

1188000

m

Q



 Tra bảng nhiệt dung riêng của một số chất ở sách giáo khoa ta thấy nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.K Vậy, chất đó làm bằng nhôm

Bài 5: Tính nhiệt dung riêng của một kim loại biết rằng phải cung cấp cho 5 kg kim

loại này ở 200C một nhiệt lượng khoảng 59kJ để nó nóng đến 500C Kim loại đó tên gì?

m = 5kg

Q = 59kJ = 59000J

∆t = 300C

c = ? J/kg.K

Ta có : 393 , 33 ( / )

30 5

59000

m

Q





Tra bảng nhiệt dung riêng của một số chất ở sách giáo khoa ta thấy kim loại này là đồng

Bài 6: Nguời ta đun nóng 25 lít nước từ nhiệt độ ban đầu t1 Biết nhiệt độ của nước

tăng lên đến t2 = 400C khi nó hấp thụ một nhiệt lượng là 1420kJ Tính nhiệt độ ban đầu của nước Cho nhiệt dung riêng của nước là c = 4200J/kg.K

V = 25lít => m = 25kg

t2 = 400C

Q = 1420kJ = 1420000J

t1 = ? 0C

Ta có: Qm.c(t2  t1), suy ra:

C c

m

Q t

t c m

Q t

2 1 1

4200 25

1420000 40



 Vậy nhiệt độ ban đầu của nước là 26,480C

Bài 7: Biết nhiệt dung riêng của nước là c = 4200J/kg.K Khi cung cấp nhiệt lượng

8400J cho 500g nước ở nhiệt độ 100C, nước sẽ tăng đến nhiệt độ bao nhiêu?

c = 4200J/kg.K

Q = 8400J

m = 500g = 0,5kg

t1 = 100C

t2 = ? 0C

Nhiệt độ cuối cùng của nước là:

) (

.c t2 t1 m

c m

Q t

1

4200 5 , 0

8400





Đáp số: 140C

quan khi bỏ qua sự hao phí nhiệt.

* Phương pháp giải

Áp dụng công thức: Qcung = Qvật thu + Qhao phí

Cách tính Qvật thu giống ở dạng 2

Cách tính Qhao phí , tùy theo đề bài, mà ta có thể tính theo những cách khác nhau

* Bài tập áp dụng:

Bài 1 Một khối nhôm hình hộp chữ nhật có kích thước là ( 5 x 10 x 15) cm.

a) Cần cung cấp cho khối nhôm đó một nhiệt lượng là bao nhiêu để nó tăng nhiệt độ

từ 250C đến 2000C Biết khối lượng riêng và nhiệt dung riêng của nhôm là 2700kg/m3

và 880J/kg.K

b) Nếu dùng nhiệt lượng đó để đun 1 lít nước từ 300C thì nước có sôi được không? Biết nhiệt lượng mất mát bằng

5

1 nhiệt lượng do nước thu vào, nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K và khối lượng riêng của nước là 1000kg/m3

Kích thước: (5 x 10 x 15) cm

a) t1nh = 250C; t2nh = 200 0C

Dnh = 2700kg/m3

cnh = 880J/kg.K

Qnhôm = ?J

a) Thể tích của khối nhôm là:

Vnh = 5.10.15 = 750 (cm3) = 75.10-5(m3)

Khối lượng của nhôm là:

mnh = Vnh.Dnh = 75.10-5 2700 = 2,025(kg)

Nhiệt lượng thu vào của khối nhôm là:

b) V = 1lít => m = 1kg.

t1n = 300C

Qhp =

5

1

Qn

cn = 4200J/kg.K

D = 1000kg/m3

t2n = ? 0C

Qnh = mnh cnh.( t2nh – t1nh)

= 2,025.880.(200 – 25) = 311853(J)

b) Theo đề bài ta có:

Qnh = Qn + Qph  Qnh = Qn+

5

1

Qn  5Qnh = 6Qn

=> Qn = 259875( )

6

311853

5 6

5

J

Q nh



 Nhiệt độ cuối cùng của nước là:

Qn = mn cn(t2n – t1n)

=> t2n = . t1 2598751.4200 30 920(C)

c m

Q

n n n

Vậy nước không sôi được Đáp số: a) 311853; b) Nước không sôi được

nước sau khi cân bằng nhiệt là 450 C Hỏi khối lượng của nồi nhôm là bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng của nhôm và của nước lần lượt là 880J/kg.K và 4200J/kg.K, nhiệt lượng do môi trường hấp thụ chiếm 30% nhiệt lượng do nước tỏa ra.

V = 5lít => m = 5kg

tn = 1000C

t1nh = 200C

t2 = 450C

cnh = 880J/kg.K

cn = 4200J/kg.K

Qhp = 30%Qn = 0,3Qn

mnh = ? kg

Nhiệt lượng của nước tỏa ra là:

Qn = mn cn(t1n– t2) = 5.4200(100 – 90) = 210000(J) Theo đề bài ta có:

Qn = Qnh + Qph  Qn = Qnh+ 0,3Qn  0,7Qn = Qnh

=> Qnh = 0,7.210000 = 147000(J) Khối lượng của nhôm là:

Qnh = mnh cn(t2 – t1nh)

) ( 4 , 2 ) 20 90 ( 880

147000 )

c

Q m

nh nh

nh











Đáp số: 2,4kg

nhiệt độ là 350 C Biết nhiệt lượng tỏa ra môi trường chiếm 30% nhiệt lượng tỏa ra của nước sôi.

t1ns = 1000C

Vnn = 20lít

=> mnn = 20kg

t1nn = 200C

t2 = 350C

c = 4200J/kg.K

Nhiệt lượng thu vào của nước để tăng nhiệt độ lên 350C

Qnn = mnn c(t2– t1nn) = 20.4200(35 – 20) = 1260000(J) Theo đề bài ta có:

Qns = Qnn + Qph  Qns = Qnn+ 0,3Qns  0,7Qns = Qnn

Qhp = 30%Qns

= 0,3Qns

Vns = ? lít

=> Qns = 1800000( )

7 , 0

1260000

J

 Khối lượng của nước sôi là:

Qns = mns c(t1ns – t2)

) ( 6 , 6 )

( 6 , 6 ) 35 100 ( 4200

1800000 )

c

Q

ns ns

ns











Đáp số: 6,6lít

a) Thả vào thau nước một thỏi đồng có khối lượng 200g lấy ra ở lò Nước nóng đến 21,20C Tìm nhiệt độ của bếp lò Biết nhiệt dung riêng của nhôm, nước, đồng lần lượt

là c nh 880J /kg.K;c n 4200J /kg.K;c đ 380J/kg.K Bỏ qua sự toả nhiệt ra môi trường

b) Thực ra trong trường hợp này, nhiệt toả ra môi trường là 10% nhiệt lượng cung cấp cho thau nước Tính nhiệt độ thực sự của bếp lò

mnh = 0,5kg

mn = 2kg

t1 = 200C

a) mđ = 200g = 0,2kg

t2 = 21,20C

cnh = 880J/kg.K

cn = 4200J/kg.K

cđ = 380J/kg.K

b) Qhp = 10%(Qn+ Qnh)

t1l = ?0C

a)Nhiệt lượng tỏa ra của đồng: Qđ = mđ.cđ.(t1đ – t2) Nhiệt lượng th vào của nước: Qn = mn.cn.(t2 – t1)

Nhiệt lượng thu vào của nhôm: Qnh = mnh.cnh.(t2 – t1)

Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt:

Qđ = Qn+ Qnh

<=> mđ.cđ.(t1đ – t2) = mn.cn.(t2 – t1) + mnh.cnh.(t2 – t1)

Nhiệt độ cân bằng nhiệt:

 t1đ =

đ đ

đ đ nh

nh n n

c m

t c m t t c m c

m )( 2 1) 2

C

0

78 , 160 380

2 , 0

2 , 21 380 2 , 0 ) 20 2 , 21 (

880 5 , 0 4200 2











b) Thực tế do có sự toả nhiệt ra môi trường nên phương trình cân bằng nhiệt được viết lại

) (

1 , 1 )

%(

110

) (

)

%(

10

nh n nh

n đ

Q Q Q

Q Q

Q Q Q

Q Q



















Hay m đ c đ(t'1đ  t2)1,1(m n c n m nh c nh)(t2  t1)