PHÂN LOẠI BÀI TOÁN ĐỒ THỊ TRONG CHƯƠNG CHẤT KHÍ CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ LỚP 10 NÂNG CAO

Chương chất khí có rất nhiều các khái niệm vật lí trừu tượng đối với học sinh. Khác với các định luật Niu tơn mà các em đã tìm hiểu thì đây là nội dung tương đối mới mẻ. Chính vì vậy khi làm các bài tập về các chu trình về chất khí các em gặp rất nhiều khó khăn. Việc đưa các bài tập đồ thị về chất khí vào giảng dạy giúp học sinh có thể vận dụng các kiến thức đã biết, biểu diễn các quá trình trừu tượng của chất khí bằng đồ thị trực quan từ đó sử dụng các phương pháp toán học có thể giải được dễ dàng.

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO …………… TRƯỜNG THPT ……………… =====***===== BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN Tên sáng kiến: “PHÂN LOẠI BÀI TOÁN ĐỒ THỊ TRONG CHƯƠNG CHẤT KHÍ CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ LỚP 10 NÂNG CAO” Tác giả sáng kiến : ………… Mã sáng kiến : ………… …… ………… BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN 1.Lời giới thiệu: Là giáo viên dạy Vật lí THPT tơi nhận thấy nguyên nhân em học sinh gặp phải khó khăn học mơn Vật lí tính trừu tượng khái niệm chương trình học Khơng bảo học Vật lí dễ làm để em học sinh hiểu, từ u thích say mê học mơn Vật lí ln câu hỏi trăn trở tơi khơng bạn đồng nghiệp môn Riêng với thân tôi, tơi ln dạy Vật lí gắn liền với ví dụ cụ thể sống, làm để cụ thể hóa khái niệm trừu tượng để em học sinh hiểu được, vận dụng kiến thức liên mơn để dạy Vật lí từ em giảm bớt áp lực học Chương chất khí có nhiều khái niệm vật lí trừu tượng học sinh Khác với định luật Niu - tơn mà em tìm hiểu nội dung tương đối mẻ Chính làm tập chu trình chất khí em gặp nhiều khó khăn Việc đưa tập đồ thị chất khí vào giảng dạy giúp học sinh vận dụng kiến thức biết, biểu diễn q trình trừu tượng chất khí đồ thị trực quan từ sử dụng phương pháp tốn học giải dễ dàng Trong viết muốn trao đổi với bạn đồng nghiệp kinh nghiệm nho nhỏ mà cảm thấy tâm đắc nhiều năm dạy học Vât lí trường phổ thơng mà tơi rút sử dụng đồ thị để làm tập chất khí chương trình lớp 10 nâng cao Đây phương pháp đơn giản, giải nhanh hầu hết dạng tập chương Áp dụng phương pháp vận dụng kiến thức tốn đồ thị vốn có học sinh để áp dụng giải tốn vật lí xác mà thời gian, mặt khác giúp học sinh vận dụng linh hoạt, sáng tạo kiến thức, kĩ thu nhận Trong dùng phương pháp khác gặp nhiều khó khăn lại nhiều thời gian Nhiệm vụ đề tài giúp học sinh hiểu rõ trình biến đổi chất khí, biết vận dụng linh hoạt kiến thức tốn kiến thức vật lí để giải tập chất khí chương trình lớp 10 nâng cao Việc nghiên cứu đề tài nhằm giúp em học sinh có cách tiếp cận mới, nhẹ nhàng mặt tốn học, có nhìn trực quan chu trình biến đổi chất khí hay ngun lí nhiệt động lực học Có thể nói giải tập chất khí khơng thể thiếu tập đồ thị, đặc biệt em học sinh giỏi Khi gặp tập đồ thị, chuyển từ hệ trục đồ thị sang hệ trục tọa độ khác khiến học sinh gặp nhiều khó khăn, hướng dẫn em học sinh giải tập đồ thị chất khí cần thiết Tên sáng kiến: “Phân loại tốn đồ thị chương Chất khí chương trình Vật lí lớp 10 nâng cao” Tác giả sáng kiến: - Họ tên: …………… - Địa tác giả sáng kiến: ………… - Số điện thoại: ………… Chủ đầu tư tạo sáng kiến: Người viết SKKN Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Giáo dục Ngày sáng kiến áp dụng lần đầu áp dụng thử: 16/2/2019 Mô tả chất sáng kiến: PHẦN MỘT: NỘI DUNG Chương I: CƠ SỞ LÝ LUẬN LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Cơ sở lý luận: Môn học vật lý mơn học khác bậc THPT đóng vai trị quan trong việc hình thành kiến thức phổ thông Các kiến thức kỹ cần thiết để em tiếp cận nhanh với chương trình học bậc cao hơn, giúp em có tảng kiến thức để học trở thành kỹ sư, kỹ thuật viên lành nghề, đáp ứng nhu cầu ngày cao xã hội công nghiệp đại Việc giải tốt tập vật lý giúp em hiểu rõ chất vấn đề lý thuyết mà em khúc mắc tiết học Ngoài việc giải tốt tập vật lý giúp em tăng niềm say mê học tập nghiên cứu vật lý Việc sử dụng phương pháp hướng tới nhiều mục đích: rèn luyện kỹ vẽ đọc đồ thị, kỹ tư logic hiểu diễn biến trình, điều quan trọng kỹ ghi nhớ kiến thức phương trình Cla-pê-rơn- Men-de-lê-ép, phương trình trạng thái khí lí tưởng, phương trình diễn tả định luật chất khí, chu trình biến đổi chất khí Trong đề tài, tơi đưa cách ghi nhớ kiến thức giúp em học sinh hiểu sâu nhớ lâu Tiếp đó, tơi đưa phương pháp vẽ đồ thị dựa vào phương trình hàm số, dạng tập phương pháp giải tương ứng, tập ví dụ phương pháp cuối tập tự luyện nhằm giúp em có kĩ giải tập Cơ sở thực tiễn: Trong trình giảng dạy chương chất khí lớp 10 tơi thấy hầu hết em học sinh gắp khó khăn giải tập chất khí, đa số em tập tính tốn đơn giản cho đẳng trình sử dụng phương trình trạng thái, phương trình Cla-pê-rơn- Men-de-lê-ép cấp độ áp dụng cơng thức Các tập phức tạp yêu cầu phải có khả phân tích đề tư duy, nhớ lâu xác kiến thức để vận dụng đặc biệt tập học sinh giỏi hầu hết em gặp khó khăn Các tập đồ thị chất khí viết khơng nhiều Tuy vậy, số tài liệu chủ yếu viết cho học sinh giỏi tự đọc hiểu vấn đề áp dụng vào tập khác, đa số học sinh việc tự nghiên cứu tài liệu để nắm kiến thức vơ khó khăn học sinh hay nhầm lẫn kiến thức, chưa hiểu rõ mối liên hệ công thức đặc biệt học sinh khó nhớ Thống kê điểm thi kỳ cuối kỳ II môn vật lý lớp 10 trường THPT Ngô Gia Tự năm học 2019 - 2020 cịn thấp so với số mơn học khác Kinh nghiệm giải tập đồ thị chia sẻ áp dụng hướng dẫn em học sinh lớp phân công giảng dạy từ nhiều năm học trước Qua tơi nhận nhiều hưởng ứng đồng tình nhiều em học sinh quý thầy cô trường THPT khác Vì việc vận dụng phương pháp phù hợp để giải toán vật lý góp phần khơng nhỏ việc nâng cao chất lượng dạy học môn vật lý Cở sở lý thuyết y 3.1 Về mặt toán học: b a) Đồ thị hàm số y=b: Đồ thị hàm số y=b đường thẳng song song với trục Ox, cắt trục Oy điểm (0,b) x y b) Đồ thị hàm số x=b đường thẳng song song với trục Oy, cắt trục Ox điểm (b,0) y b c) Đồ thị hàm bậc y=ax+b đường thẳng cắt trục Ox điểm b (-b/a,0), cắt trục Oy điểm (0,b) Hệ số góc đồ thị: tan=a O d) Đồ thị hàm bậc 2: y = ax2 + bx + c Trong a, b, c số với a ≠ Đồ thị hàm số y ax  bx  c, ( a 0) b  ;   2a 4a  b Trục đối xứng đường thẳng x  2a O Bề lõm hướng lên(xuống) a>0 (a0 hai đường cong thuộc góc phần tư thứ I thứ III + Nếu a : nội tăng Q < : nội giảm  U > 0: nội tăng A > : khí thực cơng  U < 0: nội giảm A < : khí nhận công b) Công thức nhiệt lượng : Q = c.n t với n số mol c: nhiệt dung mol (= nhiệt lượng cần cung cấp để mol chất tăng thêm 10C ; Đơn vị J/mol.độ) c) Cơng khí thực hiệntrong đẳng q trình : Q trình đẳng áp: p = const  A = p V n.R.T Tổng quát: dA = p dV ; A =  dA  p.dV Trong thực tế tính đồ thị hệ trục POV d) Nội : Tổng quát : U = f (V,T) Khí lí tưởng : U = f (T)   * Khí lí tưởng nhị nguyên tử : U  nRT ; C v  R    * Khí lí tưởng đơn nguyên tử : U = nRT Cv nT ; C v  R nhiệt dung mol đẳng tích 3.2.4 Áp dụng nguyên lí I nhiệt động lực học cho khí lý tưởng a) Quá trình đẳng tích : V= const => A=0 Qv U (doA ) cv nT b) Quá trình đẳng áp : p = const  A = p V n.R.T ; U = CV n.T Q p  A p  U C p nT = CV n.T + nR.T = Cpn.T C p , C v : nhiệt dung mol đẳng áp, đẳng tích  C P CV  R c) Quá trình đẳng nhiệt: T=const => U =0 P2 Q=A=nRT.ln = P1V1.ln = P2V2.ln = P2V2.ln P1 d) Quá trình đoạn nhiệt : Là trình biến đổi trạng thái không trao đổi nhiệt với môi trường bên ngồi : Q=0 Trong q trình đoạn nhiệt : có thay đổi thơng số P, V ,T Phương trình đoạn nhiệt : P.V = const (Với = ) =5/3 với khí đơn nguyên tử =7/5 với khí lưỡng nguyên tử   Hay : P1 V  P2V  =>     P1  V2    Hay : T1  P1 V1  V2    V2     P2  V1  T2 P2V2  V1   V1     P   P2      A= - U = - nCV T= nCV ( T1-T2)=nCV T1(1- )=nCV  T1 1    V1     V2      nCV T1 1      P2   P1          3.2.5 Động nhiệt : * Hiệu suất động nhiệt H A Q  Q  Q Q * Định lý Cacnô ( Carnot) T  T T H   T T H  T  T2 : hiệu suất động nhiệt lí tưởng hay hiệu suất lí tưởng T Ghi : Chu trình trình khép kín ( trạng thái cuối trùng với trạng thái đầu ) * Nguyên lí I NĐLH : Q = A (  U = ) * Hiệu suất chu trình : H  �A �Q 100% thu CHƯƠNG II: CÁC BÀI TOÁN SỬ DỤNG ĐỒ THỊ TRONG CHẤT KHÍ 1.Bài tốn 1: Vẽ đồ thị diễn tả trình biến đổi trạng thái lượng khí a) Phương pháp: Bước 1: Xác định đẳng trình Bước 2: Vẽ đồ thị hệ tọa độ (p,V), (p,V), (V,T) đẳng trình Bước 3: Tính tốn đại lượng q trình biến đổi (nếu có) b) Các tập ví dụ Ví dụ 1: Vẽ đồ thị biểu diễn chu trình sau hệ tọa độ (P,V): - Giãn đẳng áp từ trạng thái sang trạng thái ( V2 = 2V1 ) - Giãn đẳng nhiệt từ trạng thái sang trạng thái ( V3 = 2V2 ) - Nén đẳng áp từ trạng thái sang trạng thái cho V4 = V2 - Nén đẳng nhiệt từ trạng thái trạng thái Hướng dẫn giải: Ta có sơ đồ mơ tả trình biến đổi trạng thái lượng khí: Q trình dãn đẳng áp 1-2 : P p=const, V tăng T tăng P1 = P2 Quá trình dãn đẳng nhiệt 2-3 : T=const, V tăng p giảm Quá trình nén đẳng áp 3-4 : P3 = P4 p=const, V giảm T giảm V Quá trình nén đẳng nhiệt 4-1 : V1 V2=V4 V3 T=const, V giảm p tăng Ví dụ 2: Biểu diễn đẳng trình, chu trình sang hệ tọa độ khác Hình bên đồ thị biểu diễn trình biến đổi trạng thái P lượng khí hệ (P,T) Hãy: a, Mơ tả q trình biến đổi trạng thái lượng khí b, Biểu diễn trình biến đổi chất khí hệ (V,T) (P,V) Hướng dẫn giải : T a * trình 1-2: V = const : đẳng tích P tăng :  nung nóng đẳng tích T tăng : nung nóng * q trình 2-3: T = const : đẳng nhiệt  giãn nở đẳng nhiệt P giảm : V tăng : giãn nở * trình 3-1: P = const : đẳng áp T giảm : làm lạnh  làm lạnh đẳng áp V giảm : nén  nén đẳng áp b Chuyển sang hệ (V,T) (P,V) V *Quá trình 1-2: + Dạng 1: V = const + Dạng 2: p = const.T (p tỉ lệ thuận với T) (T tăngT, P tăng) Quá trình 2-3: T + Dạng 1: T = const + Dạng 2: pV = const (p tỉ lệ nghịch với V) P (p giảm, V tăng) *Quá trình 3-1: + Dạng 1: P = const + Dạng 2: V = const.T (V tỉ lệ thuận với T) (T giảmT, V giảm) V c)Bài tập áp dụng: Cho đồ thị biểu diễn chu trình biến đổi trạng thái khối khí lí tưởng sau: a) Vẽ lại đồ thị (I) hệ trục toạ độ (V, T) (P, V) b) Vẽ lại đồ thị (II) hệ trục toạ độ (V, T) (P, T) c) Vẽ lại đồ thị (III) hệ trục toạ độ (P, T) (P, V) d) Vẽ lại đồ thị (IV) hệ trục toạ độ (V, T) (P, V) P (3) P (2) (1) (1) (2) T (3) O O a) V (2) (3) O V P (1) (4) b) (4) )) (1) (2) T (4) (3) O c) d) T + Quá trình đẳng áp P2: V= const T = c2.T p2 Nếu P2 > P1  c2 < c1  đồ thị P2 P1(hình vẽ) b) Các tập ví dụ P Ví dụ 1: Hình bên biểu diễn đường đẳng tích lượng khí ứng với thể tích V1,V2 CMR: V2 > V1 V1 V2 T Hướng dẫn giải: Cách 1: pV const = const  P = T = b.T T V const + Đường đẳng tích V1: P = T = b1.T(b: hệ số góc) V1 Phương trình trạng thái: + Đường đẳng tích V2: P = const T = b2.T V2 Vì đường V1 V2  b1 > b2  const const >  V2 > V1 (đpcm) V1 V2 Cách 2: - Vẽ đường đẳng nhiệt cắt đường đẳng tích I II Khi đó, ta có: p1 V2  > (vì Pv > P2)  V2 > V1 (đpcm) p2 V1 Ví dụ 2: V Đồ thị hình bên mơ tả chu trình khí lí tưởng Hãy chu trình: - Các điểm đồ thị ứng với áp suất lớn nhất, nhỏ - Các đoạn đồ thị ứng với áp suất tăng, giảm không đổi Hướng dẫn giải: V - Xét điểm M đồ thị, - vẽ đường đẳng áp OM (PM) Hệ số góc đường thẳng OM là: tg  M = VM TM Ta có: PA A - Từ phương trình trạng thái khí lí tưởng, pM VM = const TM T M1 M2 PM PB B O 15 T const const PM = VM = (*), 00 <  M < 900 tan M TM - Từ gốc tọa độ O ta kẻ tiếp tuyến với đồ thị: OA OB  B   M   A tg  B  tg  M  tg  A Khi đó: PB  PM  PA Pmax = PB , Pmin = PA - Hai tiếp tuyến chia vòng tròn thành cung + cung AM1B, chiều biến đổi trình A M1B:  giảm  P tăng + cung BM2A, chiều biến đổi trình B M2A:  tăng  P giảm Ví dụ 3: Hai xy lanh chứa hai loại khí có khối lượng mol 1 V 1 ,  khác khối lượng m, áp suất chúng Quá trình biến đổi đẳng áp biểu diễn đồ thị hình vẽ So sánh khối lượng mol 1 2 2 O T Hướng dẫn giải: Từ T1 vẽ đường thẳng song song OV, cắt O 1 , O 2 A B Áp dụng phương trình cla-pê-rơn -Men-đê-lê-ép vị trí A B: m � p1V1  RT1 � 1 � 1  V2  �    ��  V1 m � p2V2  RT2 � 2 � 1 V V1 A O c)Bài tập áp dụng: Một xy lanh chứa khí bị hở nên khí vào xy lanh chậm Khi áp suất p không đổi, thể tích V biến thiên theo T đồ thị hình vẽ Hỏi lượng khí xy lanh tăng hay giảm Đáp số: m1>m2 2 B V2 T T1 V O 5.Bài toán 5: Các tập đồ thị có liên qua đến ngun lí I nhiệt động lực học 16 T a) Phương pháp: Sử dụng cơng thức ngun lí I nhiệt động lực học cho q trình đẳng nhiệt, đẳng áp, đẳng tích * Quá trình đẳng nhiệt: P(pa) M  T1  T2 � U1  U � U   Biểu thức nguyên lý I NĐLH:  A  Q � Q   A  Độ lớn công: A  Diện tích hình thang cong MNV2V1 N * Q trình đẳng tích: V1 M P(pa)  V1  V2 � A   A,   �A   �p (V )   Biểu thức nguyên lý I NĐLH: U  Q N V1 =V2 * Quá trình đẳng áp: p1  p2 � A  p (V2  V1 )   V2 V(m ) M R (T2  T1 )   R(T2  T1 )   Độ lớn công: A  Diện tích MNV2V1  Biểu thức nguyên lý I NĐLH: U  A  Q V(m3) P(pa) M N p1 = p2 V1 V2 V(m ) b) Các tập ví dụ Ví dụ 1: Một lượng khí dãn từ thể tích V1 đến thể tích V2 (V2 > V1) So sánh cơng khí thực trình: a) Đẳng áp b) Đẳng nhiệt c) Dãn đẳng áp đẳng nhiệt d) Dãn đẳng nhiệt đẳng áp Hướng dẫn giải: P M N P P M V1 V2 V V1 V M N N N P M V 0 V1 Vận dụng kiến thức A  Diện tích MNV2V1, ta có: Ví dụ 2: 17 V2 V V1 A a > A c > Ad > Ab V2 V Một lượng khí lí tưởng khơng đổi trạng thái tích V 1, áp suất p1, dãn đẳng nhiệt đến trạng thái tích V = 2V1 Sau dãn đẳng áp sang trạng thái tích V3 = 3V1 a) Vẽ đồ thị biểu diễn trình hệ p - V b) Dùng đồ thị để so sánh cơng khí q trình c) Vận dụng nguyên lí I NĐLH phân tích thay đổi nội nhiệt lượng chất khí trao đổi với mơi trường ngồi Hướng dẫn giải: a) Vẽ đồ thị b) Căn diện tích hình, ta có A12 > A23 c) *Xét q trình đẳng nhiệt 1-2: T1  T2 � U1  U � U  P p1 V2 > V1: chất khí sinh cơng nên A = -A, < P2 Theo nguyên lý I NĐLH:  A  Q � Q   A > (chất khí nhận nhiệt lượng từ bên ngồi) *Xét q trình đẳng áp 2-3: V2 > V1 � chất khí sinh cơng nên A = -A, < 0 V1 V2 > V1 � T2 > T1 � U2 > U1 � U  : nội chất khí tăng Theo nguyên lý I NĐLH: U  A  Q � Q   A  U  : (chất khí nhận nhiệt lượng từ bên ngoài) V2 V3 V Ví dụ 3: Có 1,4 mol chất khí lí tưởng nhiệt độ 300K Đun nóng khí đẳng áp đến nhiệt độ 350K, nhiệt lượng cung cấp cho khí q trình 1000J Sau khí làm lạnh đẳng tích đến nhiệt độ nhiệt độ ban đầu cuối khí đưa trở trạng thái ban đầu trình nén đẳng nhiệt a) Vẽ đồ thị chu trình hệ tọa độ p - V b) Tính cơng A, mà khí thực q trình đẳng áp c) Tính độ biến thiên nội khí q trình chu trình d) Tính nhiệt lượng mà khí nhận q P(pa) trình đẳng tích P2 Hướng dẫn giải: a) Vẽ đồ thị b) Tính cơng A, khí thực q trình đẳng áp A,  p(V2  V1 )  M R(T2  T1 )   R(T2  T1 )  =1,4.8,31.(350-300) = 581,7 (J) 18 P3 O V1 V2 V(m3) c) Tính độ biến thiên nội khí trình chu trình Áp dụng nguyên lý I NĐLH: U  A  Q   A,  Q (A = - A, ) * Độ biến thiên nội trình đẳng áp: U 21  A  Q   A,  Q = - 581,7 + 1000 = 418,3 (J) U 21  f (T2 )  f (T1 )  418,3 (J) * Độ biến thiên nội q trình đẳng tích: U 32  A  Q   A,  Q   Q U 32  f (T3 )  f (T2 )  f (T1 )  f (T2 ) = - 418,3 (J) (T3 = T1: đẳng nhiệt) * Độ biến thiên nội trình đẳng nhiệt: U13  f (T1 )  f (T3 )  f (T1 )  f (T3 ) = (T3 = T1: đẳng nhiệt) d) Tính nhiệt lượng mà khí nhận q trình đẳng tích: U 32  A  Q   A,  Q   Q � Q  U 32  - 418,3 J < � Chất khí nhả (truyền) nhiệt lượng bên ngồi Ví dụ 4: Có g khí Heli (coi khí lý tưởng đơn nguyên tử) thực chu trình – – – – biểu P diễn giản đồ P-T hình Cho P = 10 Pa; T0 2P0 = 300K 1) Tìm thể tích khí trạng thái P0 2) Hãy nói rõ chu trình gồm đẳng T trình Vẽ lại chu trình giản đồ P-V giản đồ V-T (cần ghi rõ giá trị số T0 2T0 chiều biến đổi chu trình) 3) Tính cơng mà khí thực giai đoạn chu trình Hướng dẫn giải a) Quá trình – có P tỷ lệ thuận với T nên q trình đẳng tích, thể tích trạng thái nhau: V1 = V4 Sử dụng phương trình C-M trạng thái ta có: m RT m PV  RT , suy ra: V   P  Thay số: m = 1g;  = 4g/mol; R = 8,31 J/(mol.K); T1 = 300K P1 = 2.105 Pa ta được:  8,. V   ,2. m  2. b) Từ hình vẽ ta xác định chu trình gồm đẳng trình sau: 19 – đẳng áp; – đẳng nhiệt; – đẳng áp; – đẳng tích Vì vẽ lại chu trình giản đồ P-V (hình a) giản đồ V-T (hình b) sau: V(l) P(105Pa) 2 6,24 3,12 3,12 6,24 12,48 12,48 V(l) 150 300 600 T(K) Hình b Hình a c) Để tính cơng, trước hết sử dụng phương trình trạng thái ta tính thể tích: V2 = 2V1 = 6,24.10 – m3; V3 = 2V2 = 12,48.10 – m3 Cơng mà khí thực giai đoạn: A2  p(V2  V)  2.(6,24.  ,2.)  6,24.2 J A2  p2V2 ln V  2..6,24. ln2  8,6.2 J V2 A4  p(V4  V)  (,2.  2,48.)  9,6.2 J A4   trình đẳng áp c)Bài tập áp dụng: Bài 1: Trên hình vẽ cho chu trình thực n mol khí lý tưởng gồm trình đẳng áp hai trình áp suất phụ thuộc tuyến tính vào thể tích V Trong q trình đẳng áp 1-2 khí thực công A nhiệt độ tăng gấp lần Nhiệt độ Các điểm nằm đường thẳng qua gốc tọa độ Hãy xác định nhiệt độ khí điểm cơng mà khối khí thực chu trình Đáp số: T1  A A Act  3nR 20 Bài 2: Một mol khí Heli thực chu trình hình vẽ gồm trình: đoạn nhiệt 1-2, đẳng áp 2-3, đẳng tích 3-1 Trong q trình đoạn nhiệt hiệu nhiệt độ cực đại cực tiểu khí T Biết q trình đẳng áp khí tỏa nhiệt lượng Q Hãy xác định công A khối khí thực chu trình Đáp số: A  RT  Q Bài 3: Một khối khí hêli dựng xi lanh có pitơng dịch chuyển Người ta đốt nóng khối khí điều kiện áp suất khơng đổi, đưa khí từ trạng thái sang trạng thái Cơng mà khí thực qua trình A 1-2 Sau khí bị nén theo q trình 2-3, áp suất tỉ lệ với thể tích V đồng thời khối khí nhân cơng A2-3 (A2-3 > 0) Cuối khí nén đoạn nhiệt trạng thái ban đầu Hãy tính cơng A 3-1 mà khí thực q trình 3 Đáp số: A3  nR(T1  T3 )  (2 A2  A1 ) Bài toán 6: Các toán động nhiệt chất khí a) Phương pháp: Động nhiệt hoạt động nguyên tắc sử dụng chu trình biến đổi chất khí nhận nhiệt lượng để sinh cơng học Chu trình sử dụng động nhiệt (chu trình Các - nơ) có hiệu suất tính theo cơng thức: T  T T �A 100%  H hay H  T T �Q thu H  T  T2 : hiệu suất động nhiệt lí tưởng hay hiệu suất lí tưởng T b) Các tập ví dụ Ví dụ 1: 21 Cho máy nhiệt hoạt động theo chu trình gồm q trình: đẳng nhiệt 1-2, đẳng tích 2-3 đoạn nhiệt 3-1 hình vẽ Hiệu suất máy nhiệt  hiệu nhiệt độ cực đại cực tiểu chất khí T Biết chất công tác máy nhiệt n mol khí lý tưởng đơn ngun tử Hãy xác định cơng mà khối khí thực q trình đẳng nhiệt Hướng dẫn giải: Trong trình đẳng nhiệt 1-2, thể tích tăng khí thực cơng A, nội khí khơng đổi nên cơng khí nhận biến thành nhiệt tỏa Q1 Trong trình đoạn nhiệt 3-1, khí khơng nhận cng khơng tỏa nhiệt, thể tích khí giảm nên khí nhận cơng tăng nhiệt độ Do Tmax=T1=T2, Tmin=T3 Tmax  Tmin T Hiệu suất chu trình:  Q1  Q2 Q 1  Q1 Q1 Mặt khác Q1 = A Và trình 2-3, nhiệt lượng tỏa độ tăng nội năng: 3 Q2  nR (Tmax  Tmin)  nRT 2 Thay Q1 Q2 vào công thức hiệu suất chu trình:  1  3nRT 3nRT Ta được: A  2(1   ) 2A c) Bài tập áp dụng: Một động nhiệt hoạt động theo chu trình gồm hai q trình đẳng tích hai trình đẳng nhiệt Tác nhân mol khí lí tưởng Thể tích nhỏ thể tích lớn khối khí Vmin = 4.10-3m3 ; Vmax = 8.10-3m3 Áp suất nhỏ lớn khối khí pmin = 3.105Pa; pmax = 12.105Pa Tính hiệu suất cực đại động cơ? Đáp số: Hmax = 67% 22 Chương III : THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Khái quát phạm vi: Trong nội dung đề tài này, phạm vi nghiên cứu giới hạn trường dạy vùng nông thôn miền núi Trên sở giảng dạy thực tế trường kinh nghiệm công tác thân muốn trang bị cho học sinh công cụ tốt để em học tốt mơn Vật lí Với phạm vi nghiên cứu nhỏ mong có đóng góp bạn đồng nghiệp đề tài ngày hoàn thiện Thực trạng học sinh trước thực đề tài Một số học sinh chưa nắm vững kiến thức chương chất khí, ngỡ ngàng, lúng túng việc giải tốn liên quan Và có nhiều tốn đồ thị chất khí học sinh khơng giải Học sinh không nhớ đặc điểm đồ thị hàm toán học Một số học sinh khác biết cách giải tập, xong nhiều thời gian Học sinh cịn khó khăn việc sử dụng đồ thị để làm tập chưa hiểu rõ chất vấn đề Nguyên nhân thực trạng Kiến thức toán đồ thị học sinh cịn yếu Học sinh khơng biết vẽ đồ thị, đọc đồ thị để làm tập Nhiều học sinh cịn thụ động q trình học, khơng suy nghĩ tìm tịi cách làm mà thường máy móc theo cách làm thầy cô 23 Chương IV: BIỆN PHÁP, GIẢI PHÁP CHỦ YẾU ĐỂ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Cơ sở đề xuất giải pháp: Các giải pháp đưa sở có phối hợp đồng bộ, thống giáo viên tổ môn, giáo viên trường đặc biệt môn toán, nhà trường, cấp lãnh đạo với quan tâm mức từ phía gia đình, xã hội Các giải pháp chủ yếu: - Trang bị cho học sinh kiến thức toán học cần thiết: hàm toán học, hàm bậc nhất, bậc hai, hàm hàm phân thức Hướng dẫn học sinh sử dụng thành thạo máy tính bỏ túi - Giáo viên khai thác triệt để toán SGK SBT cách giao tập nhà cho học sinh tự nghiên cứu tìm phương pháp giải - Trong tập, giáo viên hướng dẫn học sinh trình bày lời giải, tìm lời giải nhanh nhiều học sinh tham gia giải Tổ chức triển khai thực hiện: Tiến hành thực vào kì II năm học 2018-2019 với phối hợp chặt chẽ nhân tố trình bày Sự phối hợp thực đơn vị trường Triển khai thực lớp 10A1 vào ngày 16/2/2018 PHẦN HAI: KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CỦA SÁNG KIẾN 24 Đánh giá thành công áp dụng SKKN 1.1 Đối với học sinh : Trước hết, nhóm tập nhiều chương có cách giải giúp em học sinh đưa cách giải tổng hợp áp dụng cho nhiều tốn có ưu việc tạo động cơ, hứng thú học tập cho học sinh Học nội dung kiến thức tổng hợp nhiều chương, liên môn học sinh tăng cường vận dụng kiến thức tổng hợp vào giải tình thực tiễn, phải ghi nhớ kiến thức cách máy móc Điều quan trọng tập tổng hợp giúp cho học sinh học lại nhiều lần nội dung kiến thức chương học khác nhau, vừa gây q tải, nhàm chán, vừa khơng có hiểu biết tổng quát khả ứng dụng kiến thức tổng hợp vào thực tiễn 1.2 Đối với giáo viên Dạy học theo nội dung kiến thức tổng hợp giảm tải cho giáo viên việc dạy kiến thức riêng lẻ chương mà cịn có tác dụng bồi dưỡng, nâng cao kiến thức chuyên môn khả vận dụng kiến thức môn học liên môn cho giáo viên Đánh giá thuận lợi, khó khăn áp dụng SKKN 2.1 Thuận lợi - Đa số em học sinh có khả nhận thức tốt, ham học, có ý thức say mê học tập - Ban giám hiệu đồng nghiệp tạo điều kiện giúp đỡ thời gian, địa điểm, sở vật chất tiến hành thực nghiệm, đóng góp ý kiến nhằm hoàn thiện nội dung sáng kiến - Sau lần áp dụng thực nghiệm thành cơng đồng nghiệp hưởng ứng áp dụng sáng kiến nhiều lớp học - Tổ môn thường xuyên tiến hành đổi sinh hoạt chuyên môn theo hướng nghiên cứu học tạo điều kiện tốt cho sáng kiến cá nhân trao đổi thảo luận áp dụng 2.2.Khó khăn - Giáo viên khơng thời gian chuẩn bị, tìm tịi, soạn thảo nội dung học - Nội dung sáng kiến có liên quan đến môn học khác nên yêu cầu giáo viên phải tự bồi dưỡng, trang bị kiến thức liên môn cho để áp dụng vào nội dung dạy - Một số em học sinh chưa thực đầu tư thời gian cho học, kiến thức toán học cịn yếu, kĩ sử dụng máy tính cịn hạn chế nên tiến chưa rõ rệt - Giáo viên thực sáng kiến phải thực nhiều nhiệm vụ khác nên có phần hạn chế thời gian công sức thực Những thông tin cần bảo mật: Không 25 Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến: - Để áp dụng tốt sáng kiến tơi xin có số kiến nghị sau: * Đối với nhà trường: - Tạo điều kiện cho giáo viên nâng cao lực chuyên môn, áp dụng phương pháp dạy học giảng dạy - Tổ chức buổi tọa đàm giáo viên tổ môn liên môn để nâng cao trình độ chun mơn - Nhà trường cần tăng cường đưa chủ đề dạy học vào dịp hội giảng - Đưa hoạt động trường học kết nối vào hoạt động bắt buộc với tổ môn giáo viên năm - Giáo viên cần chủ động việc tiếp cận, đổi phương pháp dạy học - Tạo điều kiện thuận lợi để giáo viên giao lưu với đơn vị địa bàn thông qua hội thảo chuyên đề * Đối với Sở giáo dục: - Tạo điều kiện cho giáo viên học để nâng cao trình độ chun mơn nghiệp vụ - Tổ chức chuyên đề, buổi toạ đàm cho giáo viên vật lí môn khác để tạo điều kiện cho giáo viên giao lưu học hỏi kinh nghiệm 10 Đánh giá lợi ích thu được: Sau áp dụng sáng kiến kinh nghiệm thân cho học thực nghiêm giúp: - Khuyến khích giáo viên sáng tạo, thực dạy học theo chủ đề, chủ điểm có nội dung liên quan đến nhiều phần kiến thức, nhiều chương, nhiều môn học gắn liền với thực tiễn; - Góp phần đổi hình thức tổ chức dạy học, đổi phương pháp dạy học, đổi phương pháp kiểm tra đánh giá kết học tập; tăng cường ứng dụng hiệu công nghệ thông tin dạy học; - Giáo dục tích hợp kiến thức mơn học vào để giải vấn đề môn học giúp học sinh hiểu rộng hơn, sâu vấn đề mơn học - Làm cho học sinh hiểu hơn, u thích mơn học - Sự thành công đề tài giúp nâng cao chất lượng giáo dục lớp, trường KẾT QUẢ CỤ THỂ ĐẠT ĐƯỢC 26 Sáng kiến áp dụng với em học sinh lớp 10 trường THPT Ngô Gia Tự năm học 2018-2019 thu kết khả quan Đề tài áp dụng với 117 học sinh lớp 10 (10A1, 10A3, 10A5) có ba lớp (10A2, 10A4, 10A6) gồm 113 học sinh không áp dụng đề tài để làm lớp đối chứng: Các lớp áp dụng đề tài: Lớp Sĩ số Kết học tập kì I Kết sau áp dụng Giỏi Khá TB Yếu Giỏi Khá TB Yếu 10A1 40 18 15 23 10A3 37 20 12 21 10A5 40 13 21 16 12 Tổng 117 12 51 48 25 60 29 % 100% 10,3% 43,6% 41,0% 5,1% 21,4% 51,3% 24,8% 2,5% Các lớp đối chứng: Lớp Sĩ số Kết học tập kì I Kết sau học chương chất khí Giỏi Khá TB Yếu Giỏi Khá TB Yếu 10A2 38 15 16 18 12 10A4 39 19 14 20 12 10A6 36 13 18 2 13 19 Tổng 113 13 47 48 14 51 43 % 100% 11,5% 41,6% 42,5% 4,4% 12,4% 45,1% 38,1% 4,4% * Nhận xét mặt định lượng - Điểm trung bình lớp thực nghiệm cao so với lớp đối chứng - Tỉ lệ học sinh giỏi lớp thực nghiệm cao nhiều so với lớp đối chứng, ngược lại tỉ lệ học sinh trung bình lớp thực nghiệm thấp nhiều so với lớp đối chứng, lớp thực nghiệm có số học sinh yếu so với lớp đối chứng Từ hai số khẳng định việc sử dụng tập đồ thị chương chất khí lớp 10 theo hướng phát huy tính tích cực học sinh mang lại hiệu so với phương pháp dạy học thơng thường Đặc biệt tính hiệu thể qua việc học sinh nắm tri thức vững vàng với tỉ lệ học sinh giỏi cao * Nhận xét mặt định tính Cùng với thực nghiệm có tính định lượng, chúng tơi tiến hành khảo sát mặt định tính phiếu thăm dò trao đổi với học sinh giáo viên sau tiết thực nghiệm Thơng qua tơi rút số nhận xét sau đây: 27 - Mức độ tập trung học sinh lớp thực nghiệm mức cao - Học sinh hứng thú học tập thể qua việc học sinh tích cực làm việc, thảo luận, trình bày vấn đề nghiên cứu thông qua tập đồ thị - Dạy học hoạt động nhận thức thông qua khai thác tập đồ thị giúp học sinh chủ động tìm kiếm tri thức thật nhanh, tiết kiệm thời gian, đạt mục tiêu dạy học Qua thực nghiệm khẳng định việc tổ chức hoạt động nhận thức thông qua khai thác tập đồ thị chương chất khí nhằm phát huy tính tích cực học sinh dạy học Vật lí nhà trường phổ thơng nói chung, chương trình vật lí lớp 10 nâng cao nói riêng đề xuất đề tài có tính khả thi 11 Danh sách học sinh tham gia lớp học nghiên cứu: Số TT Lớp Địa Phạm vi/Lĩnh vực áp dụng sáng kiến DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Vật Lí 10 Nâng cao - Nguyễn Thế Khôi, Phạm Quý Tư, Lê Trọng Tường, Lương Tất Đạt, Lê Chân Hùng, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Đình Thiết, Bùi Trọng Tuân Sách giáo khoa Nhà xuất GD - 2006 Bài tập vật lí 10 Nâng cao - Lê Trọng Tường, Lương Tất Đạt, Lê Chân Hùng, Phạm Đình Thiết, Bùi Trọng Tuân - Nhà xuất GD - 2006 Giải tốn Vật lí 10 - Tập 2- Bùi Quang Hân, Trần Văn Bồi, Phạm Ngọc Tiến, Nguyễn Thành Tương - Nhà xuất GD - 1999 28 Tuyển tập đề thi Olympic 30 - vật lý 11 lần thứ VIII - 2002 - Sở GD -ĐT Thành Phố HCM -Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong - Nhà xuất GD - 2012 Kiến thức nâng cao vật lý - tập - Vũ Thanh Khiết- Nhà xuất HN 2008 Funamentals of Physics - Halliday - Resnick - Walker Các trang Web: thuvienvatly.vn Violet.vn Google.vn 29 ... khó khăn, hướng dẫn em học sinh giải tập đồ thị chất khí cần thiết Tên sáng kiến: ? ?Phân loại toán đồ thị chương Chất khí chương trình Vật lí lớp 10 nâng cao? ?? Tác giả sáng kiến: - Họ tên: ……………... 100 % thu CHƯƠNG II: CÁC BÀI TOÁN SỬ DỤNG ĐỒ THỊ TRONG CHẤT KHÍ 1 .Bài tốn 1: Vẽ đồ thị diễn tả trình biến đổi trạng thái lượng khí a) Phương pháp: Bước 1: Xác định đẳng trình Bước 2: Vẽ đồ thị hệ... thông qua khai thác tập đồ thị chương chất khí nhằm phát huy tính tích cực học sinh dạy học Vật lí nhà trường phổ thơng nói chung, chương trình vật lí lớp 10 nâng cao nói riêng đề xuất đề tài có