Skkn rèn luyện kỹ năng giải bài tập phương trình cân bằng nhiệt

Rèn luyện kỹ giải tập “Phương trình cân nhiệt” MỤC LỤC Phần I ĐẶT VẤN ĐỀ Trang Lí chọn đề tài Trang 2 Tính cần thiết đề tài Trang Mục đích nghiên cứu .Trang Đối tượng phạm vi, kế hoạch, thời gian nghiên cứu Trang Phần II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Trang Cơ sở lí luận vấn đề nghiên cứu .Trang Thực trạng vấn đề cần nghiên cứu Trang Các biện pháp Trang Kết thực Trang 14 Phần III: KẾT LUẬN Trang 15 1.Ý nghĩa hiệu Trang 15 2.Bài học kinh nghiệm .Trang 15 3.Kiến nghị Trang 15 Gv: Phạm Ngọc Cảnh -1- Trường THCS Ngư Lộc – Hậu Lộc Rèn luyện kỹ giải tập “Phương trình cân nhiệt” SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM RÈN LUYỆN KỸ NĂNG GIẢI BÀI TẬP PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT I ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Mục tiêu giáo dục “Nâng cao chất lượng giáo dục …, đổi nội dung phương pháp …, rèn luyện thành nếp tư sáng tạo người học” Để đạt mục tiêu người thầy giáo phải thường xuyên bồi dưỡng chuyên môn nghiệp vụ, nâng cao tay nghề phải tiếp cận với phương pháp dạy học đại, phải kết hợp tốt phương pháp dạy học để nâng cao hiệu giảng, tổ chức điều khiển để em tích cực chủ động học tập tiếp thu kiến thức Từ xây dựng lịng u thích mơn học, bồi dưỡng lực tự học học sinh Đối với phân mơn Vật lí phần lớn chương trình THCS xây dựng nguyên tắc : tiến hành thực nghiệm, sở kết thực nghiệm, tiến hành qui nạp không đầy đủ để đến kết luận tri thức cần nhận thức Qua giảng dạy nhận thấy em làm quen mơn Vật lí từ lớp 6, lớp giai đoạn cung cấp cho học sinh kiến thức Vật lí dạng định tính, khái niệm chưa đầy đủ Vật lí em bắt đầu làm quen với toán định lượng nên nhiều học sinh chưa định hướng u cầu tốn, chưa có phương pháp giải số em biết cách làm trình bày chưa chặt chẽ, chưa khoa học Vật lí chia làm hai phần : phần học phần nhiệt học Nhiệt học bốn phần kiến thức Vật Lí trang bị cho học sinh THCS Lượng kiến thức phần không nhiều so với phần khác, tập phần khơng q khó song em tiếp xúc với tập định lượng nên việc định hướng giải tập Nhiệt cịn khó khăn với em em chưa có phương pháp giải Vật lý môn khoa học thực nghiệm, vật tượng vật lý quen thuộc gần gũi với em Song việc tạo lịng say mê u thích hứng thú tìm tịi kiến thức lại phụ thuộc nhiều vào nghiệp vụ sư phạm người thầy Qua giảng dạy tìm hiểu tơi nhận thấy phần lớn em chưa có thói quen vận dụng kiến thức học vào giải tập vật lý cách có hiệu Tính cần thiết đề tài Qua trực tiếp giảng dạy Vật lí tơi thấy nhiều em khơng thích học mơn Vật lí em cho tập Vật lí nói chung tập phần Nhiệt học nói riêng khó, em khơng có định hướng giải tập, em chưa có thói quen vận dụng kiến thức học vào giải tập Vật lí cách có hiệu từ em khơng có hứng thú với mơn học Kết học tập mơn Vật lí nhiều Gv: Phạm Ngọc Cảnh -2- Trường THCS Ngư Lộc – Hậu Lộc Rèn luyện kỹ giải tập “Phương trình cân nhiệt” em khơng cao Chính mà tơi suy nghĩ tìm tịi mạnh dạn đưa sáng kiến “Phương pháp giải tập phần Nhiệt học” với mong muốn giúp em định hướng tập, biết phương pháp làm tập, biết cách trình bày tốn khoa học từ tạo nên hứng thú học tập, phát huy tính tích cực chủ động em học tập, em khơng cịn ngại học mơn Vật lí đồng thời nâng cao chất lượng mơn Mục đích nghiên cứu Xuất phát từ lý tơi suy nghĩ, tìm tịi đưa sáng kiến: “Phương pháp giải số dạng tập vật lí nâng cao phần nhiệt học” với mong muốn phần khắc phục nhược điểm tìm cách giải tập vật lí nhiệt học học sinh khối rèn luyện tính tự học cho học sinh góp phần hồn thành mục tiêu giáo dục Mục đích đề tài hướng dẫn học sinh nắm vững dạng tập phương pháp giải dạng tập phần Nhiệt học Học sinh biết vận dụng kiến thức học vào giải tập từ trình bày tốn Vật lí chặt chẽ khoa học Đối tượng, phạm vi, kế hoạch, thời gian nghiên cứu 4.1 Đối tượng nghiên cứu - Học sinh khối lớp - Vấn đề : phần Nhiệt học chương trình Vật lí Bài 24: Cơng thức tính nhiệt lượng Bài 25: Phương trình cân nhiệt Bài 26: Năng suất toả nhiệt nhiên liệu.(Bài đọc thêm) Bài 28: Động nhiệt .(Bài đọc thêm) 4.2 Phạm vi nghiên cứu - Lớp 8A1 8A2 ,8A3 trường THCS Ngư Lộc, huyện Hậu Lộc 4.3 Thời gian nghiên cứu - Năm học 2017- 2018 II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1.Cơ sở lí luận vấn đề nghiên cứu Đổi phương pháp dạy học theo hướng tích cực, chủ động học tập học sinh nhằm giúp em tiếp cận kiến thức đòi hỏi phải đổi toàn nhiều khâu Để hướng dẫn học sinh làm tập Nhiệt học khơng phải giáo viên trình bày lại lời giải, học sinh chép lại mà giáo viên phải người tổ chức hướng dẫn em thông qua hệ thống câu hỏi gợi mở để em bước tìm phương pháp giải Nên việc đổi phương pháp nhằm phát huy tính tích cực, chủ động người học nhiệm vụ cấp bách Dạy học vật lí việc làm thường xuyên, liên tục lâu dài Nó địi hỏi người giáo viên khơng phải có lực, kinh nghiệm mà phải có tâm huyết với nghề, u nghề, u trị, phát bồi dưỡng tạo điều kiện em có lực tự bộc lộ khả cách tối đa Theo ý kiến nhiều học giả cho học sinh có mặt mạnh riêng, dạy học giáo viên cần ý đến điểm nâng cao chất lượng toàn diện Gv: Phạm Ngọc Cảnh -3- Trường THCS Ngư Lộc – Hậu Lộc Rèn luyện kỹ giải tập “Phương trình cân nhiệt” Trong q trình học Vật lí trường THCS, học sinh cần biết cách tổ chức việc học tập cách chủ động sáng tạo Người thầy cần rèn cho học sinh kĩ năng, thói quen độc lập suy nghĩ khoa học lời giải phải có sở lí luận Trong thực tế giảng dạy tơi thấy có nhiều học sinh chưa biết giải toán Nhiệt học nhiều nguyên nhân, nguyên nhân chủ yếu học sinh khơng tốn cho biết điều gì? Yêu cầu gì? Vận dụng kiến thức học để giải tốn đó? Từ học sinh định hướng dạng tập, cách giải Đến ta phải khẳng định nâng cao chất lượng học sinh giỏi việc làm tích cực, dắn, phù hợp với yêu cầu phát triển đất nước, thời đại Thực trạng vấn đề cần nghiên cứu: a.Thực trạng tình hình : - Qua giảng dạy học mơn vật lí phần nhiệt học tơi nhận thấy việc định hướng giải tập định lượng em yếu mặt sau: + Các em chưa xác định trình trao đổi nhiệt + Các em chưa xác đinh đối tượng trao đổi nhiệt + Các em chưa xác đinh bước giải tập - Kết đạt qua kết làm tập học em cụ thể sau: VD: Tơi có tập sau: Người ta thả miếng đồng khối lượng 0,5kg vào 500g nước Miếng đồng nguội từ 80°C xuống 20°C Hỏi a.Nước nhận nhiệt lượng b Nước nóng lên thêm độ ? Đa số em lúng túng chưa biết cách để giải toán nhiệt học - Vậy nguyên nhân làm cho em khơng có định hướng giải tập thế? Theo tơi có nhiều ngun nhân có ngun nhân khách quan nguyên nhân chủ quan - Trước hết phải kể đến hạn chế phương pháp truyền đạt kiến thức người thầy đến với học sinh chưa đạt hiệu cao - Thứ hai thân học sinh chủ quan lơ là, chưa tập chung nghe giảng nên tiếp thu kiến thức chưa đầy đủ việc định hướng giải tập chưa tốt - Thứ ba phải kể đến cách biên soạn chương trình sách giáo khoa Vật Lý Đó tồn tiết dạy lý thuyết, khơng có tiết tập nên giáo viên chưa rèn kỹ cho học sinh Trong lớp lớp em làm quen với dạng tập định lượng lên lớp em cố nhiều tập định lượng phần nhiệt học Vì em học sinh mà nói tập vật lí nhiệt học khó song lại khơng rèn luyện thường xuyên dẫn đến việc định hướng giải tập nhiệt học em - Để giúp em khắc phục phần hạn chế đó, tơi tìm tịi, suy nghĩ đưa ra: “ Phương pháp giải tập phần nhiệt học vật lí 8” Gv: Phạm Ngọc Cảnh -4- Trường THCS Ngư Lộc – Hậu Lộc Rèn luyện kỹ giải tập “Phương trình cân nhiệt” Qua góp phần vào việc rèn luyện tư tích cực phương pháp tự học người học Từ em thêm u thích mơn học , phát triển lực tìm tịi học tập em b.Những thuận lợi, khó khăn: Qua giảng dạy mơn Vật lí phần Nhiệt học nhận thấy việc định hướng giải tập định lượng em yếu mặt sau : - Kĩ tìm hiểu đề em hạn chế, em chưa xác định đề cho yếu tố gì, cần phải tìm yếu tố - Các em chưa xác định trình trao đổi nhiệt - Các em chưa xác định đối tượng trao đổi nhiệt - Các em chưa xác định bước giải tập - Kĩ vận dụng kiến thức toán vào tính tốn cịn hạn chế Vậy ngun nhân làm cho em khơng có định hướng giải tập ? Theo tơi có nhiều ngun nhân có nguyên nhân chủ quan nguyên nhân khách quan Tôi xin đưa số nguyên nhân sau : - Phương pháp truyền đạt kiến thức thầy đến học sinh chưa đạt hiệu cao - Bản thân học sinh chủ quan, chưa tập trung nghe giảng nên tiếp thu kiến thức chưa đầy đủ, em chưa tích cực chủ động học tập việc định hướng giải tập chưa tốt Chương trình SGK Vật lí tồn tiết dạy lí thuyết, khơng có tiết tập nên giáo viên chưa rèn kĩ cho học sinh Trong lớp lớp em làm quen với tập định lượng phần Nhiệt học Vì em mà nói tập Vật lí Nhiệt học khơng khó song khơng rèn luện 3.Các biện pháp 3.1.Các biện pháp Để thực đề tài thực sau : - Xây dựng kế hoạch thực đề tài từ đầu năm học - Áp dụng việc giảng dạy tất lớp, với đối tượng học sinh : giỏi khá, trung bình - Khảo sát rút kinh nghiệm - Trong q trình giảng dạy tơi có đưa số phương pháp để nâng cao hiệu +Cần có kĩ định hướng giải cách có hệ thống, dễ hiểu +Cần phải tổ chức cho học sinh hoạt động cách tích cực giúp cho em có tính tự học, tự giác +Cần hướng dẫn nhắc lại cho học sinh số kiến thức có liên quan +Đưa phương pháp giải ngắn gọn, dễ hiểu 3.2 Các bước tiến hành Để giảng dạy tốt tập phần Nhiệt học giáo viên cần phải chuẩn bị tốt số công việc sau : Gv: Phạm Ngọc Cảnh -5- Trường THCS Ngư Lộc – Hậu Lộc Rèn luyện kỹ giải tập “Phương trình cân nhiệt” - Giáo viên sọan kĩ - Khắc sâu kiến thức - Giáo viên đọc thêm sách tham khảo để sưu tầm nhiều dạng tập chọn phương pháp giải dễ hiểu - Với tập phải giúp học sinh định hướng phương pháp giải, đưa dạng toán để gặp khác học sinh vận dụng giải được, tránh giải rập khn máy móc - Với tập có nhiều đại lượng cần ý rèn kĩ tóm tắt đề đổi đơn vị - Ở tiết học phải dành thời gian hướng dẫn học sinh làm tập nhà Luôn đổi phương pháp dạy học giúp học sinh phát huy khả tư thân Giáo viên cần hệ thống kiến thức cần thiết để giải tập phần Nhiệt học - Cơng thức tính nhiệt lượng tỏa ra, thu vào Q = m.c ∆ t Trong ( ∆ t = t1-t2) Q: nhiệt lượng thu vào (toả ra) chất (J) m: khối lượng chất thu vào(toả ra) (kg) c: nhiệt dung riêng chat thu vào (toả ra) (J/kg.K) ∆ t: độ tăng (giảm) nhiệt độ chất (°C) - Phương trình cân nhiệt Q toả = Q thu vào - Nhiệt lượng toả nhiên liệu(Bài đọc thêm) Q = m.q Q: nhiệt lượng toả nhiên liệu bị đốt cháy(J) m: khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn (kg) q: suất toả nhiệt nhiên liệu (J/kg) - Cơng thức tính hiệu suất Qi H= Q Qi : nhiệt lượng có ích (J) Qtp : nhiệt lượng toàn phần (J) - Hiệu suất động nhiệt (Bài đọc thêm) A H= Q A: công mà động thực (J) Q: nhiệt lương nhiên liệu bị đốt cháy toả (J) Bài dạy minh hoạ Dạng 1: Bài tập có trình thu nhiệt chất Bài tập : Một ấm đun nước nhơm có khối lượng 0,5kg chứa lít nước 25°C Muốn đun sơi ấm nước cần nhiệt lượng bao nhiêu? Phân tích bài: ? Bài tốn có đối tượng tham gia thu nhiệt ? Nhiệt lượng để đun sôi ấm nước tính Gv: Phạm Ngọc Cảnh -6- Trường THCS Ngư Lộc – Hậu Lộc Rèn luyện kỹ giải tập “Phương trình cân nhiệt” Giáo viên chốt lại : Bài tốn có hai đối tượng tham gia thu nhiệt 0,5kg nhôm 25°C lít nước 25°C Vậy nhiệt lượng để đun sôi ấm nước nhiệt lượng cung cấp cho nước để tăng từ 25°C đến 100°C nhiệt lượng cung cấp cho ấm nhơm để tăng từ 25°C đến 100°C Từ phân tích ta có lời giải sau : Tóm tắt m1 = 0,5kg m2 = 2kg c1 = 880J/kg.K c2 = 4200J/kg.K Q=? Bài giải Nhiệt lượng cần để đun 0,5 kg nhôm từ 25°C đến 100°C Q1 = m1.c1 ∆ t = 0,5.880 (100 – 25) = 33000(J) Q1 = m1.c1 ∆ t = 0,5.880 (100 – 25) = 33000(J) Nhiệt lượng cần để đun kg nước từ 25°C đến 100°C Q2 = m2.c2 ∆ t = 2.4200.(100 – 25) = 604800 (J) Nhiệt lượng cần để đun sôi ấm nước Q = Q1+ Q2 = 33000 + 604800 = 637800 (J) Cách giải : Bước 1: Phân tích tìm đối tượng thu nhiệt Bước 2: Dùng cơng thức Q = m.c ∆ t để tính nhiệt lượng theo yêu cầu Chú ý phải đổi đơn vị (nếu cần) Dạng 2: Bài tập có trình thu nhiệt trình toả nhiệt Bài tập1 : Người ta thả miếng đồng khối lượng 0,5kg vào 500g nước Miếng đồng nguội từ 80°C xuống 20°C Hỏi nước nhận nhiệt lượng nóng lên thêm độ ? Phân tích tốn ? Bài tốn có đối tượng tham gia vào trình trao đổi nhiệt ? Đối tượng thu nhiệt, đối tượng toả nhiệt ? u cầu tốn ? Nhiệt lượng toả tính nào? ? Nhiệt lượng thu vào tính ? Dựa vào đâu để tính nước nóng lên thêm độ Giáo viên chốt lại: Bài toán có hai đối tượng tham gia vào q trình trao đổi nhiệt Đồng vật toả nhiệt nước vật thu nhiệt Nhiệt lượng đồng toả nhiệt lượng nước thu vào Từ phân tích ta có lời giải sau: Tóm tắt m1= 0,5kg m2 = 500g = 0,5kg t1 = 80°C t = 20°C c1 = 880J/kg.K c2 = 4200J/kg.K Q2 = ? Giải Nhiệt lượng đồng toả hạ nhiệt độ từ 80°C xuống 20°C : Q1 = m1.c1 ∆ t1= 0,5.880.(80 – 20) = 26400 (J) Nhiệt lượng nước thu vào nhiệt lượng đồng toả ta có : Gv: Phạm Ngọc Cảnh -7- Trường THCS Ngư Lộc – Hậu Lộc Rèn luyện kỹ giải tập “Phương trình cân nhiệt” Q2 = m2.c2 ∆ t2 = Q1= 26400(J) Nước nóng lên thêm : ∆ t2 = Q2 26400 = 13°C = m2 c 0,5.4200 Chú ý : Bài tập yêu cầu tính khối lượng , nhiệt dung riêng, nhiệt độ cân trình trao đổi nhiệt ta giải tương tự Cách giải : Bước 1: Phân tích đề tìm đối tượng toả nhiệt, đối tượng thu nhiệt Bước 2: Dùng cơng thức tính nhiệt lượng để tính nhiệt lượng toả ra, nhiệt lượng thu vào Bước 3: Dùng phương trình cân nhiệt Qtoả = Qthu vào để tính đại lượng chưa biết theo yêu cầu đề Bài tập 2: Đổ 738 g nước nhiệt độ 15°C vào nhiệt lượng kế đồng có khối lượng 100g, thả vào miếng kim loại có khối lượng 200g nhiệt độ 100°C Nhiệt độ bắt đầu cân nhiệt 17°C Tính nhiệt dung riêng miếng kim loại đó, lấy nhiệt dung riêng nước 4186J/kg.K Phân tích tốn : Bài tốn có đối tượng tham gia vào trình trao đổi nhiệt Nước nhiệt lượng kế vật thu nhiệt miếng kim loại tỏa nhiệt Nhiệt lượng nước nhiệt lượng kế thu vào nhiệt lượng miếng kim loại tỏa Tóm tắt Bài giải m1=738g = 0,738kg Nhiệt lượng nước nhiệt lượng kế thu vào : m2 = 100g = 0,1kg Q1= m1.c1 ∆ t1 =0,738.4186 (17 – 15) =6179(J) m3 = 200g = 0,2kg Q2 = m2.c2 ∆ t2 = 0,1.c2 (17 – 15) = 0,2 c2 t1 = t2 = 15°C Nhiệt lượng miếng kim loại toả t3 = 100° Q3 = m3.c2 ∆ t3 = 0,2.c2 (100 -17) = 16,6 c2 t = 17°C Vì nhiệt lượng miếng kim loại toả nhiệt lượng c1 = 4186 J/kg.K nước nhiệt lượng kế thu vào nên : c2 = ? Q1 + Q2 = Q3 Thay số vào phương trình tính giá trị c2 c2 = 377J/kg.K(kim loại đồng) Dạng 3: Bài tập có liên quan đến hiệu suất.(Bài đọc thêm phải nói với đối tượng học sinh giỏi) Bài tập 1: Người ta dùng bếp dầu hỏa để đun sôi lít nước từ 20°C đựng ấm nhơm có khối lượng 0,5kg Tính lượng dầu hỏa cần thiết, biết có 30% nhiệt lượng dầu hỏa tỏa làm nóng nước ấm Lấy nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K, nhôm 880J/kg.K, suất tỏa nhiệt dầu hỏa 46.106J/kg Phân tích tốn ? Bài tốn có đối tượng tham gia vào trình truyền nhiệt ? Những đối tượng thu nhiệt, tỏa nhiệt ? Nhiệt lượng nhiệt lượng có ích ? Nhiệt lượng nhiệt lượng toàn phần ? Hiệu suất bếp Gv: Phạm Ngọc Cảnh -8- Trường THCS Ngư Lộc – Hậu Lộc Rèn luyện kỹ giải tập “Phương trình cân nhiệt” ? Để tính khối lượng dầu hỏa phải tính được đại lượng Giáo viên chốt lại: Bài tập có : - Hai đối tượng thu nhiệt nước ấm nhơm - Một đối tượng tỏa nhiệt bếp dầu hỏa - Nhiệt lượng có ích nhiệt lượng làm nóng nước ấm - Nhiệt lượng tồn phần dầu hỏa bị đốt cháy tỏa - Hiệu suất bếp 30% có nghĩa 30% nhiệt lượng bếp tỏa biến thành nhiệt lượng có ích - Để tính khối lượng dầu hỏa phải tính nhiệt lượng tồn phần bếp tỏa Tóm tắt Bài giải m1 = 2kg Nhiệt lượng cần thiết để đun nóng nước từ 20°C đến 100°C : m2 = 0,5kg Q1 = m1.c1 ∆ t = 2.4200.(100 -20) = 672000(J) t1 = 20°C Nhiệt lượng cần thiết để đun nóng ấm từ 20°C đến 100°C : t2 = 20°C Q2 = m2.c2 ∆ t = 0,5.880.(100 – 20) = 35200(J) c1 = 4200J/kg.K Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi ấm nước : c2 = 880J/kg.K Q = Q1+ Q2 = 672000 + 35200 = 707 200 (J) q = 46.10 J/kg Nhiệt lượng dầu hỏa tỏa m=? Qtp = 100 100 100 Q = (Q1 + Q2 ) = 707200 =2357333(J) 30 30 30 Lượng than cần thiết để đun sôi ấm nước : Qtp = m.q ⇒ m = Qtp q = 2357333 = 0,051(kg) 46000000 Chú ý : Bài tập u cầu tính hiệu suất tính nhiệt độ bếp ta làm tương tự Cách giải : Bước 1: Phân tích đề xác định xem nhiệt lượng có ích dùng để làm gì, xác định xem nhiệt lượng tồn phần lấy từ đâu Qi Bước 2: Dùng mối liên hệ H = Qtp suy luận tìm đại lượng liên quan Dạng : Bài tập có đối tượng tham gia vào trình nhiệt nhiều thể(dùng cho đối tượng HS giỏi) Bài tập: Tính nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho 0,5kg nước đá -15 0C hóa thành hồn tồn Biết nhiệt dung riêng nước đá nước c 1= 1800J/kg.K, c2=4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá λ = 3,4.105J/kg, nhiệt hoá nước L = 2,3.106J/kgc1 Phân tích tốn: - Trong tập nước đá trải qua giai đoạn sau: + Nước đá từ -150C lên 00C + Nước đá nóng chảy thành nước 00C + Nước từ 00C lên 1000C + Nước hố thành hồn tồn 1000C - Từ phân tích ta có lời giải sau: Gv: Phạm Ngọc Cảnh -9- Trường THCS Ngư Lộc – Hậu Lộc Rèn luyện kỹ giải tập “Phương trình cân nhiệt” + Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho 0,5kg nước đá -150C tăng nên 00C là: Q1 = m c1 ∆ t = 0,5.1800.15 = 13500J =0,135.105J + Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho 0,5kg nước đá 0C nóng chảy hồn tồn là: Q2 = m λ = 0,5.3,4.105 = 1,7.105J + Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho 0,5kg nước 0C tăng lên 1000C là: Q3 = m.c2 ∆ t = 0,5.4200.100 = 2,1.105J + Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho 0,5kg nước 100 0C hố thành hồn tồn là: Q4 = m.L = 0,5.2,3.106 = 11,5.105J + Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho 0,5kg nước -15 0C hoà thành hoàn toàn là: Q = Q1 + Q2 +Q3 +Q4 = 0,135.105J + 1,7.105J + 2,1.105J + 11,5.105J = 15,435.105J Cách giải: Bước 1: Phân tích đề tìm giai đoạn thu nhiệt tỏa nhiệt đối tượng Bước 2: Tính nhiệt lượng giai đoạn tương ứng Bài tập tự giải: Một thỏi nước đá có khối lượng 200g -10 0C Tính nhiệt lượng cần thiết để thỏi nước đá hố thành hồn tồn 1000C Biết nhiệt dung riêng nước đá nước c1= 1800J/kg.K, c2=4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá λ = 3,4.105J/kg, nhiệt hoá nước L = 2,3.106J/kg Dạng : Bài tập có nhiều đối tượng tham gia vào trình nhiệt nhiều thể Bài tập 1: Thả cục nước đá nhiệt độ t1= -500C vào lượng nước nhiệt độ t2 = 600C người ta thu 25kg nước nhiệt độ 250C Tính khối lượng nước đá nước? Biết nhiệt dung riêng nước đá nước c1= 1800J/kg.K c2=4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá λ = 3,4.105J/kg Phân tích bài: - Bài tập có hai đối tượng tham gia vào trình nhiệt là: + Cục nước đá -500C + Nước 600C - Vì đề cho ta thu 25kg nước nhiệt độ 25 0C nên ta suy luận được: + Cục nước đá trải qua giai đoạn là: Từ -500C lên 00C Nóng chảy hồn tồn 00C Từ 00C lên250C Nước có giai đoạn hạ nhiệt độ từ 600C xuống 250C ` Cục nước đá thu nhiệt, nước toả nhiệt - Từ phân tích ta có lời giải là: + Gọi khối lượng cục nước đá -500C nước 600C m1, m2 Gv: Phạm Ngọc Cảnh - 10 - Trường THCS Ngư Lộc – Hậu Lộc Rèn luyện kỹ giải tập “Phương trình cân nhiệt” Vì ta thu 25kg nước 250C nên ta có: m1 + m2 = 25 (1) + Nhiệt lượng cần thiết để cục nước đá từ -500C tăng lên 00C là: Q1 = m1.c1 ∆ t = m1.1800.50 = 90000.m1 + Nhiệt lượng cần thiết để cục nước đá 00C nóng chảy hồn toàn là: Q2 = m1 λ = m1.3,4.105 = 340000.m1 + Nhiệt lượng cần thiết để m1kg nước 00C tăng nên 250C là: Q3 = m1.c2 ∆ t = m1.4200.25 = 105000.m1 + Nhiệt lượng thu vào cục nước đá là: Qthu = Q1 + Q2 + Q3 = 90000.m1 + 340000.m1 + 105000.m1 = 535000.m1 + Nhiệt lượng toả m2 kg nước từ 600C hạ xuống 250C là: Qtoả = m2.c2 λ t = m2.4200.35 = 147000.m2 + Theo phương trình Cân nhiệt ta được: Qtoả = Qthu 147000.m2 = 535000.m1 ⇒ 147.m2 = 535.m1 (2) Từ (1) λ m1 = 25 - m2 thay vào (2) ta 147.m2 = 535.(25-m2) ⇔ 147.m2 = 13375 - 535.m2 ⇔ 682.m2 = 13375 ⇔ m2 = 19,6kg ⇒ m1 = 25 - 19,6 = 5,4kg - Vậy khối lượng cục nước đá là: 5,4kg, khối lượng nước là: 19,6kg Cách giải: Bước 1: - Xác định đối tượng tham gia vào trình nhiệt - Xác định xem đối tượng trải qua trình - Xác định đối tượng toả nhiệt, đối tựơng thu nhiệt Bước 2: - Dùng cơng thức tính nhiệt lượng cho q trình - Tính Qtoả, Qthu - Dùng phương trình cân nhiệt Qtoả = Qthu để tính đại lượng cần tìm Chú ý: tập u cầu tính nhiệt độ ban đầu nước đá nước Ví dụ: Thả 400g nước đá vào 1kg nước 50C Khi có cân nhiệt thấy khối lượng nước đá tăng thêm 10g Xác định nhiệt độ ban đầu nước đá Biết nhiệt dung riêng nước đá nước C1= 1800J/kg.K, C2=4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá λ = 3,4.105J/kg Minh họa cách giải: Bước 1: Bài tốn có hai đối tượng tham gia vào q trình nhiệt là: - Nước đá t0C - Nước 50C - Vì có cân nhiệt thấy khối lượng nước đá tăng thêm 10g nên: Nước 50C trải qua trình là: + Hạ nhiệt độ từ 50C xuống 00C + Một phần nước 00C đơng đặc thành nước đá (phần có khối lượng 10g) + Nước đá t0C có trình tăng nhiệt độ từ t0C đến 00C Gv: Phạm Ngọc Cảnh - 11 - Trường THCS Ngư Lộc – Hậu Lộc Rèn luyện kỹ giải tập “Phương trình cân nhiệt” - Vậy nước 50C toả nhiệt, nước đá t0C thu nhiệt Bước 2: Giải toán: + Nhiệt lượng cần để 1kg nước hạ nhiệt độ từ 50C xuống 00C là: Q1 = m2.c2 ∆ t = 4200 = 21000J + Nhiệt lượng cần để 10g nước 00c đơng đặc hồn tồn là: Q2 = m λ = 0,01.3,4.105= 3400J + Nhiệt lượng toả nước 50C là: Qtoả = Q1 + Q2 = 21000 + 3400 = 24400J + Nhiệt lượng thu vào nước đá tăng từ t0c nên 00C là: Qthu = m1.c1 ∆ t = 0,4.1800.(-t) = - 720.t + Theo phương trình cân nhiệt ta có: Qtoả = Qthu λ 24400 = -720.t ⇒ t = 24400:(-720) = - 340C Vậy nhiệt độ ban đầu nước đá là: -340C Bài 2: Dùng bếp điện để đun nóng nồi đựng 1kg nước đá (đã đập vụn) -20 0C sau phút thì nước đá bắt đầu nóng chảy a Sau nước đá nóng chảy hết? b Sau nước đá bắt đầu sơi? c Tìm nhiệt lượng mà bếp tỏa từ đầu nước bắt đầu sôi, biết hiệu suất đun nóng nồi 60% Biết: Cnđ = 2100J/kg.K λ = 336000J/kg; Cn = 4200J/kg.K trình thu nhiệt đặn Phân tích tốn: Bước 1: Bài tốn có ba giai đoạn nước đá thu nhiệt: + Nước đá từ: -200C + Nước đá nóng chảy hết + Nước bắt đầu sơi - Vì q trình troa đổi nhiệt ( thu hoạc tỏa nhiệt ) xãy đặn có nghĩa là: Q t khơng đổi Q1 Q2 (Q1 + Q2 + ) Ta có cơng thức là: t = t = = (t + t + ) Trong Q(J) nhiệt lượng ứng 2 với thời gian trao đổi nhiệt t (Giây, phút, giờ) Bước 2: Gải toán : a Nhiệt lượng cần thiết để nước đá tăng từ nhiệt độ - 200C lên 00C : Q1thu I = C1m1(tC1 – tđ) = 100 1[0- (20)] = 42 000 (J) Nhiệt lượng cần thiết để nước đá nóng chảy là: Q2thu II = λ m1 = 336 000 = 336 000 (J) Theo ra nhiệt độ thu vào tương ứng với thời gian trao đổi nhiệt nên: Q1thu I Q2thu II Q thu 336000 = => t2 = II t1 = = phút t1 t2 Q1thu I 42000 Vậy thời gian nước đá nóng chảy hết là: t1 + t2 = + = phút b Nhiệt lượng cần thiết để nước đá tăng từ nhiệt độ 00C lên 1000C là: Gv: Phạm Ngọc Cảnh - 12 - Trường THCS Ngư Lộc – Hậu Lộc Rèn luyện kỹ giải tập “Phương trình cân nhiệt” Q2thu III = C2 m1 (tC2 – tđ2) = 42 000.1.(100 – 0) = 420 000 (J) Theo ra nhiệt độ thu vào tương ứng với thời gian trao đổi nhiệt nên: Q1thu I Q2thu III Q thu 420000 = => t2 = III t1 = = 10 phút t1 t2 Q1thuI 42000 Vậy thời gian nước đá nóng chảy hết là: t1 + t2 + t3 = + + 10 = 19 phút c Theo hiệu suất đun bếp 60% nên ta có: Qci H = Qtp Nhiệt lượng có mà nước thu vào là: Q1thu I + Q1thu II + Q1thu III = 42 000 + 336 000 + 420 000 = 798 000 (J) Nhiệt lượng toàn phần bếp tỏa là: Qtp = Qci 798000 = = 330 000 (J) H 60 Bài tập tự giải: Thả cầu thép có khối lượng m = 2kg nung nóng tới nhiệt độ 6000C vào hỗn hợp nước nước đá 0C Hỗn hợp có khối lượng m = 2kg Tính khối lượng nước đá có hỗn hợp Biết nhiệt độ cuối hỗn hợp 500C, nhiệt dung riêng thép, nước C1 = 460J/kg.K, C2 = 4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá λ = 3,4.105J/kg Các em học sinh giỏi giải tập nhiệt học đạt mục tiêu mà đặt viết sáng kiến 3.3 Phương pháp *Phương pháp nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu tài liệu có liên quan, phương pháp dạy học, lý luận dạy học, sách giáo khoa, sách giáo viên, loại sách tham khảo - Dạy học theo phương pháp đổi mới, theo phương pháp đặt vấn đề giải vấn đề - Cần trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức cần thiết để giải tập Nhiệt học - Phân loại dạng tập đưa phương pháp giải cho dạng *Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Điều tra, khảo sát cụ thể việc giải tập Nhiệt học lớp khác trường Chú ý tới sai sót thường mắc phải quan sát trực tiếp việc giải toán Nhiệt học học sinh từ uốn nắn thường xuyên cách trình bày học sinh - Thường xuyên dự thăm lớp đồng nghiệp để rút kinh nghiệm giảng dạy - Giáo viên thường xuyên kiểm tra việc học lý thuyết làm tập học sinh, có câu hỏi tổng hợp để phát huy tính sáng tạo củahọc sinh - Qua thực tế giảng dạy, đánh giá kết học tập học sinh để tích luỹ kinh nghiệm, đúc rút chọn lọc thành học phương pháp giải toán Kết thực Gv: Phạm Ngọc Cảnh - 13 - Trường THCS Ngư Lộc – Hậu Lộc Rèn luyện kỹ giải tập “Phương trình cân nhiệt” Qua kết nghiên cứu giảng dạy nhận thấy : - Học sinh rèn phương pháp tự học, tự phát vấn đề, biết nhận dạng số toán, nắm vững cách giải Kĩ trình bày tốn khoa học, rõ ràng - Đa số em yêu thích học Vật lí, nhiều học sinh tích cực xây dựng - Học sinh có hứng thú để giải tập phần Nhiệt học nói riêng Vật lí nói chung - Kết kiểm tra trước áp dụng STT Lớp Giỏi Khá TB Yếu Kém 8A1 14% 29% 49% 8% 8A2 16% 35% 42% 5% 2% 8A3 22% 39% 32% 7% Kết giảng dạy lớp thông qua kiểm tra học kì đạt 80% đến 85% trung bình, sử dụng kinh nghiệm kết giảng dạy tăng lên từ 96% đến 98% trung bình Kết cụ thể STT Lớp Giỏi Khá TB Yếu Kém 8A1 18% 41% 20% 3% 8A2 19% 55.5% 23% 2,5% 8A3 22% 47,9% 27% 3,1% III KẾT LUẬN Ý nghĩa hiệu Qua phần trang bị tài liệu tham khảo cho em học sinh Các em tự nghiên cứu nắm cách giải dạng tập: Việc bồi dưỡng lực tự học, tự nghiên cứu cho em học sinh quan trọng không thực Vấn đề chỗ người thầy có đạo, tổ chức kích thích say mê em học sinh hay không Qua thực tế cho thấy, người thầy sợ học sinh khơng biết, khơng thể làm nên không giám giao công việc để học sinh nhà làm Chúng ta nên mạnh dạn đầu tư, suy nghĩ tìm việc làm vừa sức giao cho em nhà làm sửa tiết học(nếu có thể) để kích thích tị mị, lịng say mê u thích mơn học Ví dụ: Có thể giao cho em làm thí nghiệm đơn giản mà tìm dụng cụ rắc hạt mạt sắt nên bìa, đặt nam châm gõ nhẹ vào bìa quan sát sếp hạt mạt sắt Hoặc làm thí nghiệm kiểm chứng lực đẩy Acximet FA = P = d.V dụng cụ ca, cốc, vật rắn khơng thấm nước em tự tìm(giao việc sau học lực đẩy Acximet) Bài học kinh nghiệm Phương pháp giải tập phần Nhiệt học có vai trị hệ thống cơng thức số tập cụ thể Trong trình giảng dạy, tơi hình thành cho học sinh phương pháp giải dạng tập Học sinh vững vàng lựa chọn kiến thức, công thức phù hợp với dạng toán cụ thể Từ rèn cho học sinh phương pháp làm tập Vật lí, tạo điều kiện để học Gv: Phạm Ngọc Cảnh - 14 - Trường THCS Ngư Lộc – Hậu Lộc Rèn luyện kỹ giải tập “Phương trình cân nhiệt” sinh học phần khác tốt Trong q trình giảng dạy tơi ln cải tiến phương pháp giảng dạy, tinh giản kiến thức dạng kiến thức bản, đặc biệt trang bị cho học sinh phương pháp suy luận logic Kiến nghị -Về sách giáo khoa vật lí lớp 8: Nên có tiết tập lớp để giáo viên có thêm thời gian củng cố, khắc sâu kiến thức cho em, hướng dẫn em giải tập đặc biệt phần nhiệt học -Về phương pháp: Giáo viên giảng dạy môn nên phân rõ dạng tập định hướng cách giải để em xác định hướng giải tập vật lí Với phịng GD &ĐT Sở GD &ĐT : Tổ chức chuyên đề để trao đổi kinh nghiệm Người thực hiện: Phạm Ngọc Cảnh Gv: Phạm Ngọc Cảnh - 15 - Trường THCS Ngư Lộc – Hậu Lộc Rèn luyện kỹ giải tập “Phương trình cân nhiệt” Ý kiến nhận xét đánh giá tổ chuyên môn: Ý kiến nhận xét đánh giá hội đồng khoa học nhà trường: Ý kiến nhận xét đánh giá phòng GD-ĐT: Gv: Phạm Ngọc Cảnh - 16 - Trường THCS Ngư Lộc – Hậu Lộc Rèn luyện kỹ giải tập “Phương trình cân nhiệt” TÀI LIỆU THAM KHẢO Sáng kiến kinh nghiện đồng nghiệp giảng dạy vật lí Bài tập nâng cao vật lí Sách PGS - PTS Vũ Thanh Khiết< chủ biên> Sách phương pháp dạy học vật lý – Đại Học Huế (Nguyễn Đức Thâm : chủ biên) Sách giáo khoa vật lí Sách giáo viên vật lí Sách giáo khoa vật lí Sách giáo viên vật lí Gv: Phạm Ngọc Cảnh - 17 - Trường THCS Ngư Lộc – Hậu Lộc Rèn luyện kỹ giải tập “Phương trình cân nhiệt” Gv: Phạm Ngọc Cảnh - 18 - Trường THCS Ngư Lộc – Hậu Lộc .. .Rèn luyện kỹ giải tập ? ?Phương trình cân nhiệt? ?? SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM RÈN LUYỆN KỸ NĂNG GIẢI BÀI TẬP PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT I ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Mục... đề : phần Nhiệt học chương trình Vật lí Bài 24: Cơng thức tính nhiệt lượng Bài 25: Phương trình cân nhiệt Bài 26: Năng suất toả nhiệt nhiên liệu. (Bài đọc thêm) Bài 28: Động nhiệt . (Bài đọc thêm)... Lộc Rèn luyện kỹ giải tập ? ?Phương trình cân nhiệt? ?? em khơng cao Chính mà tơi suy nghĩ tìm tịi mạnh dạn đưa sáng kiến ? ?Phương pháp giải tập phần Nhiệt học” với mong muốn giúp em định hướng tập,