Hướng dẫn học sinh lớp 8 trường THCS thiệu dương một số cách giải bài toán về phương trình cân bằng nhiệt

MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận 2.2 Thực trạng vấn đề 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị Tài liệu tham khảo Các đề tài sáng kiến kinh nghiệm hội đồng đánh giá xếp loại cấp Phòng GD&ĐT, cấp Sở GD&ĐT cấp cao xếp loại từ loại C trở lên 2 2 3 19 20 20 20 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Vật lí học sở nhiều ngành kỹ thuật quan trọng, phát triển khoa học Vật lí gắn bó chặt chẽ có tác động qua lại, trực tiếp với tiến khoa học kỹ thuật Vì vậy, hiểu biết nhận thức Vật lí có giá trị lớn đời sống sản xuất, đặc biệt cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa Ngày việc nâng cao chất lượng giáo dục vấn đề quan tâm hàng đầu xã hội Trong bối cảnh toàn ngành Giáo Dục Đào Tạo nỗ lực đổi phương pháp dạy học (PPDH) theo hướng phát huy tính tích cực chủ động học sinh hoạt động học tập mà phương pháp dạy học cách thức hoạt động giáo viên việc đạo, tổ chức hoạt động học tập nhằm giúp học sinh chủ động đạt mục tiêu dạy học Yêu cầu đổi PPDH mơn Vật lí cịn có sắc thái riêng, phải huớng tới việc tạo điều kiện cho học sinh tự chiếm lĩnh kiến thức thông qua hoạt động thực nghiệm cao nữa, cho học sinh giải số vấn đề Vật lí thực tế Rèn luyện cho học sinh kỹ như: kỹ vận dụng kiến thức Vật lí để giải thích tượng Vật lí đơn giản, ứng dụng đời sống, kỹ quan sát Qua nhiều năm giảng dạy vật lí trường THCS học sinh vấn đề học giải, chữa tập vật lí gặp khơng khó khăn học sinh thường khơng nắm vững lý thuyết, luyện tập ít, chưa có kỹ vận dụng kiến thức vật lí Vì em khơng có định hướng rõ ràng, áp dụng cơng thức máy móc nhiều khơng giải được, có nhiều ngun nhân: - Học sinh chưa biết phương pháp để giải tập vật lí - Chưa có kỹ tốn học cần thiết để giải tập vật lí - Khơng chịu học Vật lí mơn học không thi vào THPT Để hưởng ứng phong trào: “Mỗi thầy, cô giáo gương tự học, tự bồi dưỡng” Bộ giáo dục tìm cách hướng dẫn cho học sinh lớp trường THCS Thiệu Dương – Thành phố Thanh Hóa cách giải Tốn sử dụng phương trình cân nhiệt nên tơi chọn đề tài sáng kiến kinh nghiệm “Hướng dẫn học sinh lớp trường THCS Thiệu Dương số cách giải tốn phương trình cân nhiệt” nhằm giúp học sinh giải tập phương trình cân nhiệt tốt 1.2 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu phương pháp giải tập phương trình cân nhiệt để giúp học sinh nắm vững kiến thức, giải tập tốt nhằm nâng cao chất lượng dạy học 1.3 Đối tượng nghiên cứu Cách giải toán phương trình cân nhiệt dành cho học sinh trường THCS Thiệu Dương, thành phố Thanh Hóa năm học 2018 – 2019; 2019-2020 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp điều tra tìm hiểu đối tượng học sinh - Phương pháp thống kê, xử lý số liệu - Phương pháp nghiên cứu, xây dựng sở giả thuyết NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận Vật lí học sở nhiều ngành kỹ thuật quan trọng Mơn Vật lí có mối quan hệ gắn bó chặt chẽ, qua lại mơn học khác Việc tổ chức dạy học Vật lí THCS cần rèn luyện cho học sinh đạt được: + Kỹ phân tích, xử lý thơng tin liệu thu từ quan sát thí nghiệm + Kỹ vận dụng kiến thức để giải thích tượng vật lí đơn giản để giải số vấn đề thực tế sống + Khả đề xuất dự đoán giả thiết đơn giản mối quan hệ hay chất tượng vật lí + Kỹ diễn đạt rõ ràng, xác ngơn ngữ vật lí Khối lượng nội dung tiết học Vật lí tính tốn để có thời gian dành cho hoạt động tự lực học sinh đáp ứng yêu cầu sau: - Tạo diều kiện học sinh thu thập xử lý thông tin, nêu vấn đề cần tìm hiểu - Tạo điều kiện học sinh trao đổi nhóm, tìm phương án giải vấn đề, thảo luận kết rút kết luận cần thiết - Tạo điều kiện học sinh nắm nội dung học lớp + Kĩ giải tập định tính định lượng 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.2.1 Thuận lợi - Được quan tâm quyền địa phương lãnh đạo nhà trường sở vật chất trang thiết bị dạy học - Giáo viên tham gia tập huấn lớp bồi dưỡng, chuyên đề, thay sách giáo khoa, nắm thay đổi phương pháp dạy học mơn Vật lí - Một số học sinh có ý thức tự học, tự phấn đấu tốt - Nội dung sách giáo khoa Vật lí biên soạn hợp lí, logic Hầu hết học có dụng cụ thí nghiệm, giúp học sinh dễ dàng làm quen với dụng cụ thí nghiệm - Học sinh hứng thú làm thực hành thí nghiệm Vật lí 2.2.2 Khó khăn Bên cạnh thuận lợi q trình nghiên cứu đề tài gặp khơng khó khăn: - Nhìn chung học sinh cịn quen theo lối học thụ động gây tác động tiêu cực cho việc áp dụng nghiên cứu đề tài - Ý thức học tập số em kém, gây khơng khó khăn cho Giáo viên q trình dạy học - Tư làm tập phần phương trình cân nhiệt cịn hạn chế + 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 - Là môn học không dự thi THPT nên học sinh không chịu học - Cơ sở vật chất trường học chật hẹp chưa đáp ứng yêu cầu phòng môn * Kết khảo sát lần năm học 2018 - 2019 Điểm Điểm từ 5-8 Điểm từ 9-10 Lớp Số học sinh KS SL Tỷ lệ SL Tỷ lệ SL Tỷ lệ 8A 37 17 45.96% 16 43.24% 10.81% 8B 36 22 61.11% 11 30.56% 8.33% 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề 2.3.1 Những biện pháp hướng dẫn học sinh lớp giải toán phương trình cân nhiệt - Nắm bắt mức độ, lượng hóa mục tiêu - Tùy toán để đưa cách giải khác mà đưa đến kết - Giáo viên phải sử dụng linh hoạt biện pháp sư phạm để phát huy tính chủ động sáng tạo học sinh học tập Đối với mơn vật lí nói chung phần nhiệt học nói riêng chương trình vật lí trung học sở học sinh khơng nhàm chán làm tập vật lí, tùy giáo viên giảng dạy đưa cách giải nhiều phương pháp khác - Muốn đạt kết giáo viên khơng nắm vững kiến thức mà cịn phải biết vận dụng kết hợp phương pháp giảng dạy, tìm cách hướng dẫn học sinh nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo học sinh - Mục tiêu kĩ năng: quan sát, nhìn nhận - Mục tiêu thái độ: tuân thủ, tán thành, bảo vệ 2.3.2 Một số phương pháp giải tố phương trình cân nhiệt lớp 8: 1) Giúp em nắm vững khắc sâu phần kiến thức lí thuyết học a Nguyên lí truyền nhiệt - Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp - Sự truyền nhiệt xảy nhiệt độ hai vật ngừng lại - Nếu bỏ qua thất thoát nhiệt mơi trường ( hệ kín) nhiệt lượng vật tỏa nhiệt lượng vật thu vào b 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 chất làm nên vật thu vào (toả ra) (J/kg.K)  t: độ tăng (giảm) nhiệt độ chất (°C) c Phương trình cân nhiệt Q toả = Q thu vào � m1 C1  t1= m2 C2  t2 � m1 C1 ( t1- t) = m2 C2 (t – t2) Trong đó: m1, C1, t1 : khối lượng, nhiệt dung riêng chất, nhiệt độ ban đầu vật tỏa m2, C2, t2 : khối lượng, nhiệt dung riêng chất, nhiệt độ ban đầu vật thu t: nhiệt độ hệ cân d: 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) * Mở rộng - Khi vật nóng chảy: Q =  m ( - nhiệt nóng chảy) - Khi chất lỏng bay nhiệt độ sơi: Q = L.m ( L - nhiệt hóa hơi) d Cơng thức tính hiệu suất Qi %H = Q 100% Qi : nhiệt lượng có ích (J) Qtp : nhiệt lượng toàn phần (J) e Hiệu suất động nhiệt (Bài đọc thêm) A %H = Q 100% A: công mà động thực (J) Q: nhiệt lương nhiên liệu bị đốt cháy toả (J) 2) Một số dạng tập phương trình cân nhiệt Dạng 1: Bài tập có q trình thu nhiệt chất Bài tập 1: Một ấm đun nước nhơm có khối lượng 0,5kg chứa lít nước 25°C Muốn đun sôi ấm nước cần nhiệt lượng bao nhiêu? Phân tích bài: ? Bài tốn có đối tượng tham gia thu nhiệt ? Nhiệt lượng để đun sơi ấm nước tính 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 Bài giải m2 = 2kg Nhiệt lượng cần để đun 0,5 kg nhôm từ 25°C đến 100°C c1 = 880J/kg.K Q1 = m1.c1  t = 0,5.880 (100 – 25) = 33000(J) c2 = 4200J/kg.K Q1 = m1.c1  t = 0,5.880 (100 – 25) = 33000(J) Q=? 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 công thức Q = m.c  t để tính nhiệt lượng theo yêu cầu Chú ý phải đổi đơn vị (nếu cần) Bài tập 2: 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  = 3,4.105J/kg, nhiệt hố nước L = 2,3.106J/kgc1 Phân tích toán: - 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 hoá thành hồn tồn 1000C - Từ phân tích ta có lời giải sau: + Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho 0,5kg nước đá -15 0C 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 hoàn toàn là: Q2 = m  = 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 hoàn toàn 100 0C Biết nhiệt dung riêng nước đá nước c1= 1800J/kg.K, c2=4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá  = 3,4.105J/kg, nhiệt hoá nước L = 2,3.106J/kg Dạng 2: Bài tập có q 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 q trình trao đổi nhiệt ? Đối tượng thu nhiệt, đối tượng toả nhiệt ? Yêu 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 tốn có hai đối tượng tham gia vào 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 : 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) Bài tập tự giải Bỏ 100g nước đá t1= O0C vào 300g nước t2= 20oC a) Nước đá có tan hết khơng ? Cho nhiệt nóng chảy nước đá = 3,4.105 J/kg nhiệt dung riêng nước c=4200J/kg.k b) Nếu không ,tính khối lượng nước đá cịn lại ? 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 sơi 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 ? 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 100% suy luận tìm đại lượng liên quan Bài tập tự giải Bài tập 1: Dùng bếp than để đun sôi lit nước có nhiệt độ ban đầu 20 C đựng ấm nhơm có khối lượng 400g Tính khối lượng than cần dùng Cho biết hiệu suất bếp than 35%, nhiệt dung riêng nhôm 880J/kg.K, nước 4200J/kg.K, suất toả nhiệt than đá 27.10 J/kg ĐS: m = 0,074 kg Bài tập 2: Dùng bếp củi để đun sôi lit nước nhiệt độ ban đầu 25 0C đựng ấm nhơm có khối lượng 400g Tính khối lượng củi cần dùng Cho biết hiệu suất bếp củi 30%, nhiệt dung riêng nhôm 880J/kg.K, nước 4200J/kg.K, suất toả nhiệt củi khô 10.106 J/kg ĐS: m= 0, 1199 kg 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  = 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 hoá thành hoàn toàn 1000C - Từ phân tích ta có lời giải sau: + Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho 0,5kg nước đá -15 0C 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  = 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: 10 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 100 0C Biết nhiệt dung riêng nước đá nước c1= 1800J/kg.K, c2=4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá  = 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  = 3,4.105J/kg Phân tích - 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 -50 0C nước 600C m1, m2 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 hoàn toàn là: Q2 = m1  = 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: 11 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  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)  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 C 1= 1800J/kg.K, C2=4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá  = 3,4.105J/kg Minh họa cách giải: Bước 1: Bài tốn có hai đối tượng tham gia vào 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 đông đặc thành nước đá (phần có khối lượng 10g) + Nước đá t0C có q trình tăng nhiệt độ từ t0C đến 00C - 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 đông đặc hoàn toàn là: 12 Q2 = m  = 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  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 C 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  = 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 Q khơng đổi t Q1 Q2 (Q1  Q2  ) Ta có cơng thức là: t  t   (t  t  ) Trong Q(J) nhiệt lượng ứng 2 nghĩa là: 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 =  m1 = 336 000 = 336 000 (J) Theo ra nhiệt độ thu vào tương ứng với thời gian trao đổi nhiệt nên: Q1thu I Q2thuII Q thu 336000   t2  II t1   phút t1 t2 Q1thuI 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: Q2thu III = C2 m1 (tC2 – tđ2) = 42 000.1.(100 – 0) = 420 000 (J) 13 Theo ra nhiệt độ thu vào tương ứng với thời gian trao đổi nhiệt nên: Q1thuI Q2thuIII Q thu 420000   t2  III t1   10 phút t1 t2 Q1thu I 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 m2 = 2kg Tính khối lượng nước đá có hỗn hợp Biết nhiệt độ cuối hỗn hợp 500C, nhiệt dung riêng thép, nước C = 460J/kg.K, C2 = 4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá  = 3,4.105J/kg Các em học sinh giỏi giải tập nhiệt học đạt mục tiêu mà đặt viết sáng kiến 3) Bài tập vận dụng Bài 1: Bỏ 100g nước đá t1= O0C vào 300g nước t2= 20oC a) Nước đá có tan hết khơng ? Cho nhiệt nóng chảy nước đá = 3,4.105 J/kg nhiệt dung riêng nước c=4200J/kg.k b) Nếu khơng ,tính khối lượng nước đá cịn lại ? Bài 2: a) Tính lượng dầu cần đun sơi lít nước 20 0C đựng ấm nhơm có khối lượng 200g biết nhiệt dung riêng nước nhôm C = 4200J/kg.K ; C2 = 880J/kg.K, suất tỏa nhiệt dầu Q = 44.10 6J/kg hiệu suất bếp 30% b) Cần đun thêm nước hóa hồn tồn biét bếp dầu cung cấp nhiệt cách đặn kể từ lúc đun sôi thời gian 15 phút Biết nhiệt hóa nước L = 2,3.106J/kg Bài 3: Một bếp dầu đun 1l nước đựng ấm nhôm khối lượng m = 300g sau thời gian t1 = 10 ph nước sôi Nếu dùng bếp ấm để đun 2l nước cung điều kiện sau nưới sôi ?Cho nhiệt dung riêng nước nhôm C1= 4200J/kg.K ; C2= 880 J/kg., Biết nhiệt bếp cung cấp cách đặn Bài 4: 14 Dẫn nước 1000C vào bình chứa nước có nhiệt độ 20 0C áp suất bình thường a) Khối lượng nước bình tăng gấp lần nhiệt độ đạt tới 1000C b) Khi nhiệt độ đạt 100 0C, tiếp tục dẫn nước 100 0C vào bình làm cho nước bình sơi khơng? Cho nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K ; Nhiệt hóa nước 2,3.106J/kg b) Nước khơng thể sơi 1000C trạng thái cân nhiệt, nước hấp thụ thêm nhiệt để hóa Bài 5: Muốn có nước nhiệt độ t = 500C, người ta lấy m1 = 3kg nước nhiệt độ t1 = 1000C trộn với nước t2 = 200C Hãy xác định lượng nước lạnh cần dùng (Bỏ qua nhiệt) Bài 6: Dùng 8,5 kg củi khơ để đun 50 lít nước 26 0C lị có hiệu suất 15% nước có sơi khơng? Bài 7: Tính nhiệt lượng cần thiết để đun nóng 5g nước từ 0c đến nhiệt độ sơi làm tất lượng nước hóa thành Nhiệt hóa nước L = 2,3.10 J/kg Bài 8: Người ta dùng bếp dầu hỏa để đun sơi lít nước từ 20 0C đựng ấm nhơm có khối lượng 0,5 kg Tính lượng dầu hỏa cần thiết, biết có 30% nhiệt lượng dầu tỏa làm nóng nước ấm (Lấy nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K ; Của nhôm 880J/kg.K ; suất tỏa nhiệt dầu hỏa 46.106J/kg) Bài 9: Có hai bình cách nhiệt, bình chứa kg nước nhiệt độ 20 0c Bình hai chứa kg nước 400c Người ta trút lượng nước (m) từ bình sang bình Sau nhiệt độ bình ổn định, người ta lại trút lượng nước (m) từ bình vào bình Nhiệt độ bình sau ổn định 38 0C tính lượng nước (m) trút lần nhiệt độ bình sau lần đổ thứ ? Bài 10: Trộn (n) chất có khối lượng (m ; m2 ; m3 … mn) có nhiệt dung riêng (c1 ; c2 ; c3 … cn) nhiệt độ (t1 ; t2 ; t3 … tn) vào với Tính nhiệt độ cuối hỗn hợp ? (Bỏ qua nhiệt) Bài 11: Thả miếng đồng có khối lượng 200g chậu chứa lít nước 30 C Tính nhiệt độ cuối hỗn hợp hai trường hợp a) Bỏ qua nhiệt b) Hiệu xuất trình truyền nhiệt đạt 40% Bài 12: 15 Một bếp dầu có hiệu suất 30% a) Tính nhiệt lượng mà bếp tỏa lượng dầu hỏa cháy hết 30g? b) Tính nhiệt lượng có ích nhiệt lượng hao phí? c) Với lượng dầu đun sơi lít nước từ 30 0C nóng đến 1000C (nhiệt lượng ấm hấp thụ không đáng kể) 2.4 Kết sang kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với than, đồng nghiệp nhà trường Qua kết nghiên cứu giảng dạy nhận thấy : - Học sinh rèn phương pháp tự học, tự phát vấn đề, biết nhận dạng số tốn, nắm vững cách giải Kĩ trình bày toán 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 - Trong năm 2019 – 2020 áp dụng giải pháp nêu lớp 8B lớp 8A dùng phương pháp cũ, qua kiểm tra đánh giá chất lượng học lớp thấy kết HS lớp 8B giải tốn " phương trình cân nhiệt " khả quan Đa số HS yếu biết làm tập, tính tốn tương đối tốt HS lớp 8A nhiều em vận dụng tính tốn cịn yếu Thể qua kết khảo sát chất lượng học kì II năm học 2019 – 2020 sau: Kết kiểm tra trước áp dụng Điểm Điểm từ 5-8 Điểm từ 9-10 Lớp Số học sinh KS SL Tỷ lệ SL Tỷ lệ SL Tỷ lệ 8A 37 15 40.54% 17 45.9 % 13.51% 8B 36 13.89% 19 52.78% 12 33.33% KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận 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 ln sợ học sinh khơng biết, 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 16 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 sinh học phần khác tốt Trong trình giảng dạy 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 3.2 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 Trên kinh nghiệm, suy nghĩ thân trình thực tiễn dạy học đút kết từ kinh nghiệm đồng nghiệp nên sáng kiến chắn nhiều vấn đề cần bàn bạc, trao đổi bổ sung Rất mong đóng góp nhiệt tình quý đồng nghiệp để sáng kiến hoàn thiện Xin chân thành cám ơn! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 01tháng năm 2020 Tơi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Nguyễn Thị Mai 17 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 Sách phương pháp dạy học vật lý – Đại Học Huế - Nguyễn Đức Thâm Sách giáo khoa vật lí Sách giáo viên vật lí Sách giáo khoa vật lí Sách giáo viên vật lí 500 tập vật lý nâng cao trung học sở - Phan Hoàng Văn 10 Các trang mạng Internet 18 DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP PHÒNG GD&ĐT, CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ LOẠI C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Nguyễn Thị Mai Chức vụ đơn vị công tác: Giáo viên trường THCS Thiệu Dương, thành phố Thanh Hóa STT Tên đề tài SKKN PHƯƠNG PHÁP TÍCH HỢP BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG VÀO GIẢNG DẠY PHẦN QUANG HỌC, MÔN VẬT LÝ Ở TRƯỜNG THCS THIỆU DƯƠNG HƯỚNG DẪN HỌC SINH CÁCH GIẢI BÀI TỐN QUANG HÌNH MƠN VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THCS THIỆU DƯƠNG HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP TRƯỜNG THCS THIỆU DƯƠNG MỘT SỐ CÁCH GIẢI BÀI TOÁN QUANG HÌNH Cấp đánh giá Kết xếp loại đánh giá xếp (Phòng, Sở, loại (A, B, C) Tỉnh ) Phịng Giáo dục Đào tạo thành phố Thanh Hóa Năm học đánh giá xếp loại B 2016 - 2017 Phịng Giáo dục Đào tạo thành phố Thanh Hóa A 2017-2018 Phòng Giáo dục Đào tạo thành phố Thanh Hóa A 2018-2019 19 ... ? ?Hướng dẫn học sinh lớp trường THCS Thiệu Dương số cách giải tốn phương trình cân nhiệt? ?? nhằm giúp học sinh giải tập phương trình cân nhiệt tốt 1.2 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu phương pháp giải. .. THIỆU DƯƠNG HƯỚNG DẪN HỌC SINH CÁCH GIẢI BÀI TỐN QUANG HÌNH MƠN VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THCS THIỆU DƯƠNG HƯỚNG DẪN HỌC SINH LỚP TRƯỜNG THCS THIỆU DƯƠNG MỘT SỐ CÁCH GIẢI BÀI TỐN QUANG HÌNH Cấp đánh giá Kết... tập phương trình cân nhiệt để giúp học sinh nắm vững kiến thức, giải tập tốt nhằm nâng cao chất lượng dạy học 1.3 Đối tượng nghiên cứu Cách giải tốn phương trình cân nhiệt dành cho học sinh trường