Bồi dưỡng năng lực tính toán thông qua việc sử dụng hệ thống bài tập trong dạy học phần “nhiệt học” vật lý 10 trung học phổ thông

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM PHAN THỊ KIM THI BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TÍNH TỐN THƠNG QUA VIỆC SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC PHẦN “NHIỆT HỌC” VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THEO ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU Thừa Thiên Huế, năm 2019 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM PHAN THỊ KIM THI BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TÍNH TỐN THƠNG QUA VIỆC SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC PHẦN “NHIỆT HỌC” VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THƠNG Chun ngành: Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí Mã số: 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THEO ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS QUÁCH NGUYỄN BẢO NGUYÊN Thừa Thiên Huế, năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, kết nghiên cứu số liệu đề cập luận văn hoàn toàn trung thực, tài liệu tham khảo sử dụng đề tài nghiên cứu chưa cơng bố cơng trình khác Thừa Thiên Huế, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận văn PHAN THỊ KIM THI LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn này, tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau đại học, Khoa Vật lí trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế quý thầy cô giáo trực tiếp giảng dạy, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập vừa qua Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn: TS Quách Nguyễn Bảo Nguyên, người tận tình giúp đỡ tơi suốt thời gian nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu quý thầy giáo, giáo tổ Vật lí trường THPT Chu Văn An, tỉnh Gia Lai nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho thời gian thực nghiệm sư phạm Cuối xin bày tỏ lòng biết ơn tới bạn bè, đồng nghiệp gia đình giúp đỡ, động viên tơi hồn thành luận văn Thừa Thiên Huế, ngày tháng năm 2019 Tác giả PHAN THỊ KIM THI MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Lịch sử nghiên cứu đề tài 11 Mục tiêu nghiên cứu 13 Giả thuyết khoa học 13 Nhiệm vụ nghiên cứu 13 Đối tượng nghiên cứu 13 Phạm vi nghiên cứu 13 Phương pháp nghiên cứu 14 Những đóng góp đề tài 14 10 Cấu trúc luận văn 14 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VẬT LÍ THEO ĐỊNH HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TÍNH TỐN CỦA HỌC SINH 16 1.1 Năng lực 16 1.2 Năng lực tính tốn 18 1.3 Bài tập vật lí 24 1.4 Vai trò tập vật lí việc bồi dưỡng lực tính tốn học sinh 26 1.5 Bồi dưỡng lực tính tốn học sinh thơng qua việc sử dụng hệ thống tập vật lí dạy học 28 1.6 Kết luận chương 42 CHƯƠNG 2: SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHẦN “NHIỆT HỌC” VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THƠNG THEO ĐỊNH HƯỚNG BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TÍNH TỐN CỦA HỌC SINH 43 2.1 Đặc điểm, cấu trúc phần “Nhiệt học” Vật lí 10 trung học phổ thông 43 2.2 Hệ thống tập phần “Nhiệt học”, Vật lí 10 theo định hướng bồi dưỡng lực tính tốn học sinh 48 2.3 Thiết kế tiến trình dạy học với hỗ trợ tập vật lí dạy học phần “Nhiệt học”, vật lí 10 theo định hướng bồi dưỡng lực tính tốn học sinh 58 2.4 Kết luận chương 74 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 75 3.1 Mục đích nhiệm vụ việc thực nghiệm sư phạm 75 3.2 Đối tượng nội dung thực nghiệm sư phạm 75 3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 76 3.4 Đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 77 3.5 Kết luận chương 90 KẾT LUẬN 92 Kết đề tài 92 Một số đề xuất, kiến nghị rút từ kết nghiên cứu 93 Hướng phát triển đề tài 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Viết đầy đủ Chữ viết tắt Bài tập BT Bài tập vật lí BTVL Giáo viên GV Hệ thống tập HTBT Học sinh HS Kỹ KN Năng lực NL Nhiệt động lực học NĐLH Phương trình trạng thái khí lí tưởng PTTTKLT 10 Sách tập SBT 11 Sách giáo khoa SGK 12 Thực nghiệm TN 13 Thực nghiệm sư phạm TNSP 14 Trung học phổ thông THPT DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Bảng phân tích NL thành tố cốt cõi NL tính tốn học tập vật lí 12 Bảng 1.2: Tiêu chí đánh giá NL tính tốn vật lí HS THPT……………………14 Bảng 3.1: Bảng số liệu HS chọn làm mẫu TNSP…………………………….68 Bảng 3.2: Thang đánh giá NL tính tốn……………………………………………71 Bảng 3.3: Kết đánh giá NL thành tố NL tính tốn……………………… 73 Bảng 3.4: Bảng phân bố mức điểm trung bình HS trước TN sau TN…… 75 Bảng 3.5: Bảng thống kê điểm số (Xi) kiểm tra………………………… 77 Bảng 3.6: Bảng phân phối tần suất……………………………………………… 77 Bảng 3.7: Bảng phân phối tần suất lũy tích…………………………………… …77 Bảng 3.8: Bảng phân loại điểm kiểm tra tiết HS theo học lực……… 79 Bảng 3.9: Bảng tổng hợp tham số thống kê……………………………………80 DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ Hình 1: Đồ thị điểm trung bình tiêu chí NL tính tốn HS trước TN sau TN 82 Hình 2: Biểu đồ điểm trung bình NL tính tốn HS trước TN sau TN 82 Hình 3: Biểu đồ biểu diễm mức phân bố điểm số đánh giá NL tính tốn HS 83 Hình 4: Biểu đồ phân bố điểm HS trước TN sau TN 86 Hình 5: Đồ thị phân phối tần suất 86 Hình 6: Đồ thị phân phối tần suất lũy tích 87 Hình 7: Biểu đồ phân bố điểm kiểm tra tiết HS theo học lực 88 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày nay, xu toàn cầu hóa, hội nhập quốc tế đem đến phát triển nhanh chóng, khơn lường giới Mặc khác, nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước địi hỏi nguồn nhân lực đủ số lượng mà cịn phải có chất lượng, nguồn nhân lực đóng vai trò to lớn phát triển đơn vị, doanh nghiệp nói riêng đất nước nói chung Để nâng cao chất lượng nguồn nhân lực đáp ứng yêu cầu nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, cần có quan tâm, đầu tư nhiều mặt như: chăm sóc sức khỏe, nâng cao chất lượng sống cho người, phát triển giáo dục đào tạo Trong đó, giáo dục đào tạo đóng vai trị trực tiếp, định việc nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, hình thành nên người lao động phát triển đầy đủ NL, trí tuệ, có vốn kiến thức khoa học đại Trong kỉ 21, tốc độ phát triển xã hội nhanh chóng với biến đổi liên tục, bùng nổ công nghệ thông tin, khối lượng tri thức tăng nhanh chóng, đặc biệt lĩnh vực truyền thơng, cơng nghệ vật liệu, điện tử tự động hóa, phương pháp tiếp cận nội dung dần trở nên lạc hậu Vì vậy, nhiều nước giới tiến hành đổi chương trình giáo dục Cụ thể, nước có giáo dục tiên tiến Hoa Kì, Canada, Phần Lan, Pháp theo xu hướng giảng dạy đánh giá theo NL Giảng dạy theo NL hướng tiếp cận tập trung vào đầu q trình dạy học, nêu rõ mức NL mà người học cần đạt vào cuối giai đoạn học tập nhà trường môn học Việt Nam coi giáo dục Quốc sách hàng đầu, giáo dục quan tâm ưu tiên đầu tư Trong Nghị Hội nghị Trung ương khóa XI đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo nêu: “Tiếp tục đổi mạnh mẽ phương pháp dạy học theo hướng đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo vận dụng kiến thức, KN người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo sở để người học tự cập nhật đổi tri thức, KN, phát triển NL ” [4] Như vậy, vai trị giáo dục đại khơng dừng lại việc truyền thụ cho HS tri thức, kinh nghiệm có nhân loại mà cịn có nhiệm vụ bồi dưỡng cho HS NL cần thiết nhằm tích cực chuẩn bị cho HS bước vào thực tế sống lao động sản xuất Trong Chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể Bộ Giáo dục đưa vào tháng năm 2017 [3] nêu rõ phẩm chất 10 NL mà HS cần đạt có NL tính tốn Tốn học công cụ quan trọng để biểu diễn định luật vật lí, nhiều nhà vật lí tiếng tin tưởng tốn học biểu diễn xác quy luật tự nhiên thực tế chứng tỏ điều Như vậy, nói NL tính tốn NL bản, quan trọng mà HS phổ thông cần phải đạt Ở trường phổ thông, nhiệm vụ học tập thường phải giải BT nhận thức, Vật lí mơn học có HTBT phong phú đa dạng, BT có vai trị quan trọng dạy học vật lí Nó khơng giúp HS củng cố, đào sâu mở rộng kiến thức, mà đặc biệt cịn góp phần hình thành phát triển HS thao tác tư giúp HS phát triển NL nhận thức Do đó, GV sử dụng hệ thống BTVL để góp phần bồi dưỡng NL tính tốn HS Mặc khác, HS tiếp xúc với nhiều kênh thông tin đa dạng phong phú tài liệu giải BTVL, để học tốt Vật lí, giải sẵn có mạng Internet, nên em dễ ỷ lại, thiếu độc lập suy nghĩ Thực trạng cho thấy nhiều HS trường phổ thơng học thuộc lí thuyết vật lí trước BT lại khó khăn giải quyết, em phải đâu, cách để giải BT đó, khơng biết áp dụng cơng thức vào giải tốn cụ thể, Vì vậy, GV cần phải có biện pháp bồi dưỡng NL tính tốn HS nhằm khắc phục thực trạng Nhiệt học phần thuộc chương trình Vật lí 10 THPT, có nhiệm vụ nghiên cứu tượng liên quan đến chuyển động tương tác phân tử Đây nội dung có nhiều ứng dụng thực tiễn đời sống, nhiều yếu tố giúp GV khai thác để bồi dưỡng NL tính tốn HS cách hiệu thông qua việc đưa 10 PHỤ LỤC Giáo án số 3: BÀI 29 QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ – MA-RI-ÔT I Mục tiêu Kiến thức - Phát biểu nêu hệ thức định luật Bôilơ- Mariốt - Nhận biết dạng đường đẳng nhiệt hệ tọa độ (p, V) Kỹ - Xử lí số liệu thu từ thực nghiệm vận dụng vào việc xác định mối quan hệ áp suất thể tích q trình đẳng nhiệt - Hoạt động nhóm đề xuất dự đoán khoa học quan hệ p, V khơng khí, - Vẽ đồ thị biểu diễn q trình đẳng nhiệt hệ trục tọa độ (p,V) Thái độ - Có tinh thần hợp tác, tao đổi - Có hứng thú học tập, giúp học tập II Chuẩn bị Giáo viên - Bộ thí nghiệm nghiên cứu định luật Bơilơ- Mariốt - Phiếu học tập Học sinh - Xi lanh (không kim), học sinh - Ôn lại kiến thức áp suất khí ( SGK lớp 8) III Tổ chức hoạt động dạy học GV phân lớp thành sáu nhóm để phân cơng BT phù hợp với mức độ NL HS nhằm bồi dưỡng NL tính tốn, kích thích hứng thú HS Hoạt động 1: Tìm hiểu khái niệm thơng số trạng thái Phát vấn đề cần nghiên cứu Tìm hiểu khái niệm (7ph) Hoạt động GV Hoạt động HS GV thông báo khái niệm: trạng thái, HS thu nhận kiến thức ban đầu thông số trạng thái, trình, đẳng trình, trình đẳng nhiệt - Dự đoán ( ý cho HS nhiệt độ tuyệt đối) - Tiến hành thí nghiệm: * Dùng thí nghiệm để đặt vấn đề Trả lời câu hỏi: ấn pittong - Thí nghiệm mở đầu xi lanh chuẩn xuống ngón tay bịt vào đầu xi bị sẵn: Dùng ngón tay bịt vào đầu xi lanh có xu hướng bị đẩy lanh, tay lại từ từ ấn pittong xuống? Hiện mạnh tượng xảy ngón tay bịt đầu xi Giải thích: ấn pittong xuống lanh? Giải thích? thể tích giảm, mật độ phân tử khí - Dự đốn thay đổi áp suất khí tăng lên nên dẫn đến áp suất tăng bình tăng (giảm) thể tích lượng khí tiến hành thí nghiệm kiểm tra * Dùng BT thí nghiệm để giải vấn đề - GV định hướng cho HS vào vấn đề nghiên cứu: + Lượng khí bình khơng đổi + Nhận xét biến đổi thông số: thể - Thể tích khí giảm, áp suất tăng tích, áp suất nhiệt độ khí pittong nhiệt độ khơng đổi hạ thấp? (lưu ý cho học sinh ấn pittong từ từ khối lượng khí khơng đổi) Chốt lại vấn đề cần giải quyết: Khi nhiệt độ - Lắng nghe ghi nhận vấn đề không đổi, thể tích lượng khí giảm áp suất tăng Nhưng áp suất có tăng tỉ lệ nghịch với thể tích hay khơng? vậy, ta tìm hiểu mối quan hệ định lượng áp suất thể tích lượng khí nhiệt độ không đổi? Hoạt động 2: Nghiên cứu mối quan hệ áp suất thể tích lượng khí xác định nhiệt độ không thay đổi Phát biểu viết biểu thức định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt (15ph) Hoạt động GV Hoạt động HS Để tìm mối quan hệ định lượng áp suất thể tích ta làm sau: - Hướng dẫn HS đưa giả thuyết: - Đưa giả thuyết: Giải sử p tỉ lệ nghịch với V Trả lời: 𝑝1 𝑝2 = Trạng thái khí tích V1 , áp suất p1 𝑉2 𝑉1 hay 𝑝1 𝑉1 = 𝑝2 𝑉2 biến đổi đẳng nhiệt đến trạng thái tích V2 , áp suất p2 Nếu p tỉ lệ nghịch với V biểu thức liên hệ V1 , V2 , p1 , p2 nào? - Vậy để kiểm tra p tỉ lệ nghịch với V hay khơng ta làm thí nghiệm kiểm tra biểu thức hệ  Hướng dẫn học sinh xây dựng phương án thí nghiệm kiểm tra hệ Nêu ý tưởng thí nghiệm: thay đổi thể tích khối khí ghi nhận thay đổi áp suất nhiệt độ không đổi Vậy, để thay đổi V ta phải bố trí thí nghiệm Làm ta đo áp suất khối khí? Để đơn giản thí nghiệm ta đo áp suất dựa - Thảo luận theo nhóm Dự kiến: Vì thể tích khí chiếm tồn thể tích bình chứa nên ta nhốt khí vào bình kín có pittơng chuyển động để thay đổi thể tích đo thể tích bình - Để đo áp suất theo hai phương án: + Đo áp lực, đo diện tích suy vào dụng cụ quen thuộc thực áp suất theo công thức tế đồng hồ dụng cụ đo huyết áp (đo độ chênh lệch áp suất khí so với áp suát khí quyển) 𝑝= 𝐹 𝑆 + Dùng áp kế để đo áp suất Để đo thể tích ta nhốt khối khí Tìm hiểu dụng cụ thí nghiệm xi lanh có chia độ nhận phiếu học tập theo nhóm Cho HS quan sát dụng cụ thí nghiệm phát phiếu học tập số Hướng dẫn nhóm tiến hành thí nghiệm: Lấy khí vào xi lanh khoảng 60 cm3, dùng ống cao su nối thông xi lanh đồng hồ đo áp suất giá trị đo áp suất áp suất Hoạt động theo nhóm khí (=760mmHg) đạo nhóm trưởng hướng Sau yêu cầu nhóm tiếp tục hạ từ từ dẫn GV để hồn thành phiếu học pittơng xuống ứng với giá trị theo bảng tập số 2.1 đọc giá trị áp suất hoàn chỉnh + Tiến hành thí nghiệm phiếu học tập số + Thu thập số liệu xử lí số liệu GV theo dõi HS thực để sửa sai kịp - Hai HS đại diện hai nhóm lên thời bảngtrình bày kết thí nghiệm  Xử lí số liệu thu để đến kết luận nhận xét kết quả: tích p.V xấp xỉ u cầu hai nhóm lên bảng trình bày kết thí nghiệm nhận xét giá trị Ghi nội dung biểu thức định tính được? Với sai lệch nhỏ, ta luật vào vỡ coi tích p.V số Qua thí nghiệm ta kết luận phụ thuộc p vào V lượng khí nhiệt độ khơng đổi? - GV tổng kết thành nội dung định luật Bôilơ- Mariốt Hoạt động 3: Biểu diễn mối quan hệ thể tích áp suất lượng khí xác định nhiệt độ không thay đổi đồ thị (10ph) Hoạt động GV Hoạt động HS - Yêu cầu HS dựa vào số liệu thu Làm việc theo nhóm phiếu học tập số vẽ đồ thị biểu thị - Dựa vào kết thu thập vẽ đồ mối quan hệ thể tích áp suất thị lượng khí xác định nhiệt độ không đổi Nhận xét dạng đồ thị? (nếu HS chưa nhận GV thơng báo cho HS dạng đương đẳng nhiệt hypebol) Kết luận đường đẳng nhiệt đường biểu diễn biến thiên áp suất theo thể Dùng kiến thức tốn học để trả lời: đồ tích nhiệt độ khơng đổi Trong hệ tọa thị có dạng đường hypebo độ (p,V) đường đường hypebol Ghi kết luận vào - So sánh T1 T2? - Chú ý lắng nghe Hướng dẫn HS phương pháp so sánh - Lập luận so sánh + Dựng đường đẳng áp, cắt T1 T2 điểm I II + Từ I II hạ đoạn thẳng vng góc với trục P So sánh P1 P2 +Gọi nhóm lên trình bày kết + Gọi nhóm khác nhận xét kết + GV nhận xét p1 = p2; V1 < V2  T1 < T Hoạt động 4: Củng cố, vận dụng (10ph) Hoạt động GV Phát phiếu học tập số Hoạt động HS Thảo luận nhóm trả lời câu hỏi phiếu - GV hướng dẫn học sinh trả lời phiếu học tập học tập * Lí thuyết: Bài 1: Mức Bài 1:B; 2:B; 3:D; 4:A Mục tiêu: nhớ áp dụng định * Bài tập luật Bơilơ- Mariốt Bài 1: tóm tắt + Tóm tắt đề T1=T2=180C; V1=1m3; p1= 1atm + Trong ba thơng số trạng thái khí p2= 3,5 atm; V2=? thơng số khơng đổi từ xác định đẳng q trình gì? Bài 2: Mức Giải Áp dụng định luật Bơilơ- Mariốt Ta có: p1V1=p2V2  𝑉2 = 𝑝1 𝑉1 Thay số vào ta được: 𝑉2 = 1.1 𝑝2 3,5 = 0,286 𝑚3 Bài 2: tóm tắt Mục tiêu: Hiểu định luật Bôilơ- Điều kiện chuẩn: T0=0 C; p0 = atm; Mariốt liên hệ, kết nối kiện 𝜌0 = 1,43𝑘𝑔/𝑚 với giải BT V1= 10 lít= 10-2 m3; p1= 150 atm; T1= 00C; + Tóm tắt đề m=? Giải + Ở điều kiện tiêu chuẩn cho biết kiện gì? Ta có: 𝜌0 = 𝑚 𝑉0 ; 𝜌1 = 𝑚 𝑉1 + Nhớ lại cơng thức tính khối lượng Suy 𝜌 𝑉 = 𝜌 𝑉  𝑉0 = 𝜌1 (1) 0 1 𝑉1 𝜌0 riêng Áp dụng định luật Bơilơ- Mariốt Ta có: 𝑝0 𝑉0 = 𝑝1 𝑉1  Từ (1) (2) ta được: Thay số: 𝜌1 = 150.1,43 𝑉0 𝑉1 𝑝1 𝑝0 𝑝1 = = 𝑝0 𝜌1 𝜌0 (2) 𝜌1 = 𝑝1 𝜌0 = 214,5𝑘𝑔/𝑚3 Suy 𝑚 = 𝜌1 𝑉1 = 2,145 kg 𝑝0 Hoạt động 5: Củng cố giao tập nhà (3ph) - GV nhắc lại nội dung kiến thức giao tập nhà - Về nhà làm BT phiếu học tập số IV Tổng kết, đánh giá (5 phút) Giáo án số 4: TIẾT 57: BÀI TẬP ( CƠ SỞ CỦA NĐLH) I Mục tiêu Kiến thức: - Ôn lại kiến thức nội năng, độ biến thiên nội nguyên lý nhiệt động lực học Kỹ cần rèn luyện - KN tư lập luận tính tốn; KN mơ hình hóa; KN giải vấn đề vật lí; KN sử dụng ngơn ngữ vật lí Thái độ - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ việc giải tập, vận dụng kiến thức để giải toán vật lí đời sống ngày II Chuẩn bị Giáo viên - Xem lại câu hỏi tập SGK SBT - Phiếu học tập Học sinh - Trả lời câu hỏi giải giáo viên - Chuẩn bị vài câu hỏi thắc mắc, III Tổ chức hoạt động dạy học GV phân lớp thành tám nhóm để phân cơng BT phù hợp với mức độ NL HS nhằm bồi dưỡng NL tính tốn, kích thích hứng thú HS Hoạt động (5phút) : Ôn lại kiếm thức cũ Hoạt động GV Hoạt động HS Đặt câu hỏi: - Trả lời - Phát biểu định nghĩa nội năng? - Nội tổng động - Nhiệt lượng gì? Viết cơng thức phân tử tính nhiệt lượng vật thu vào hay tỏa - Nguyên lý I NĐLH nhiệt độ vật thay đổi? ∆𝑈 = 𝐴 + 𝑄 - Phát biểu nguyên lý I, nguyên lý II - Nguyên lí II NĐLH: NĐLH? Nêu tên, đơn vị quy ước dấu + Nhiệt tự truyền từ vật sang vật đại lượng hệ thức nóng nguyên lý I NĐLH + Động nhiệt khơng thể chuyển hóa hồn tồn nhiệt lượng nhận thành công học Hoạt động (10phút): Giải câu hỏi trắc nghiệm Hoạt động GV Phát phiếu học tập số Hoạt động HS -Thực nhiệm vụ: - Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học Câu 1:C; 2:B; 3:D; 4:B tập + Các nhóm cử đại diện trình bày kết + Nhận xết kết Hoạt động (phút) : Giải tập tự luận Hoạt động GV Câu 5: BT tính tốn mức1 Hoạt động HS Câu 5: Đọc đề tóm tắt: Mục tiêu: nhớ áp dụng A=200; Q = -40; ∆𝑈 =? nguyên lý I NĐLH Độ biến thiên nội khí + Cho HS đọc tốn ∆𝑈 = 𝐴 + 𝑄 = 200 − 40 = 160𝐽 + Hướng dẫn để HS tính độ biến thiên nội khí Câu 6: Câu 6: - Thu thập số liệu mơ hình hóa số liệu BT tính tốn mức Tóm tắt Mục tiêu: Hiểu ngun lí I p1= 𝑝2 1atm, V1= 12 lít, t1= 270C; t2= 770C NĐLH liên hệ , kết nối A=? kiện với để giải BT - Đưa phương án Cơng thức tính cơng: 𝐴 = 𝑝Δ𝑉 = 𝑝(𝑉2 − 𝑉1 ) Muốn tính A phải tính 𝑉2 - Giải + Tính 𝑉2 p1= 𝑝2 ∶ trình đẳng áp Áp dụng định luật Gay-Luytxắc cho trình đẳng áp, ta được: 𝑉2 𝑇2 = 𝑉1 𝑇1 ⇒ 𝑉2 = 𝑉1 𝑇2 𝑇1 Cơng khí thực dãn nở đẳng áp: 𝐴 = 𝑝Δ𝑉 = 𝑝(𝑉2 − 𝑉1 ) = 𝑝 (𝑉1 = 𝑝𝑉1 (𝑉1 𝑇2 − 𝑉1 ) 𝑇1 𝑇2 − 1) 𝑇1 Suy 𝐴 = 1,013 105 12.10−3 ( 202,6𝐽 77+273 27+273 − 1) = - Biện luận Vậy công thực khối khí là: A= 202,6J Câu 7: Câu 7: - Sử dụng BT sáng tạo chủ yếu - Thu thập số liệu mơ hình hóa số liệu bồi dưỡng NL sử dụng phép Tóm tắt tính, NL tư lơgic góc m=50g, c=0,12kJ/kg.độ; v0= 360km/h; độ vật lí v1=72km/h - BT mức a) Δ𝑈 =? - Mục tiêu: vận dụng b) 𝑄′ = 0,6 Δ𝑈 nguyên lí I NĐLH vào hoàn Δt=? cảnh điều kiện khác - Đưa phương án: BT a) Theo nguyên lí I NĐLH: Δ𝑈 = 𝐴 + 𝑄 muốn tính Δ𝑈 phải tính A Q b) Ta có 𝑄′ = 0,6 Δ𝑈 mà 𝑄′ = 𝑚𝑐 Δ𝑡 tính 𝑄′ trước sau suy Δ𝑡 - Giải Lượng nội tăng thêm đạn thép: Xét hệ gồm đạn thép: Khi viên đạn xuyên qua thép thép tác dụng vào viên đạn lực F, lực sinh công làm giảm động viên đạn Về độ lớn, công lực F độ giảm động đạn Ta có: 𝐴 = 𝑊0đ − 𝑊đ = = 1 𝑚𝑣02 − 𝑚𝑣 2 𝑚(𝑣02 − 𝑣 ) Theo nguyên lí I NĐLH: Δ𝑈 = 𝐴 + 𝑄 Vì Q = nên Δ𝑈 = 𝐴 = 𝑚(𝑣02 − 𝑣 ) 0,05(1002 − 202 ) = 240𝐽 = - Biện luận: Vì Δ𝑈 = 240𝐽 > 0, nên nội hệ (gồm đạn thép) tăng thêm lượng 240J b) Độ tăng nhiệt độ đạn Ta có: 𝑄′ = 0,6 Δ𝑈 = 𝑚𝑐 Δ𝑡 ⇒ Δ𝑡 = 0,6Δ𝑈 0,6.240 ⇒ Δ𝑡 = = 240 𝐶 𝑚𝑐 0,12.50 Vậy độ tăng nhiệt độ đạn Δ𝑡 = 240 𝐶 Câu 8: Câu 8: - Sử dụng BT thực nghiệm chủ - Thu thập số liệu yếu bồi dưỡng NL mơ hình hóa, mơ hình hóa số liệu rèn luyện KN tính tốn từ đồ Tóm tắt thị, bảng biểu - BT mức - Mục tiêu: vận dụng ngun lí I NĐLH vào hồn cảnh điều kiện khác BT 𝑄132 𝑄142 =? - Đưa phương án + Quá trình (1) → (3) → (2) tính 𝑄132 + Q trình (1) → (4) → (2) tính 𝑄142 + Lập tỉ số 𝑄132 𝑄142 - Giải quyết: Theo nguyên lí I NĐLH, ta có: ∆𝑈 = 𝑄 + 𝐴 = 𝑄 − 𝐴′ ⇒ 𝑄 = ∆𝑈 + 𝐴′ * Quá trình (1) → (3) → (2) (hình vẽ) Độ biến thiên nội khí: ∆𝑈132 = 𝑚 𝑅(𝑇2 − 𝑇0 ) 𝜇 Với 𝑇0 nhiệt độ khí trạng thái (1); 𝑇2 nhiệt độ khí trạng thái (2) + Q trình 1→ 3: Đẳng tích: 𝑝1 𝑝3 𝑝3 = ⇒ 𝑇3 = 𝑇1 = 2𝑇1 = 2𝑇0 𝑇1 𝑇3 𝑝1 𝑉3 + Quá trình 3→ 2: Đẳng áp: 𝑇3 𝑚 = 2𝑇3 = 4𝑇0 ⇒ ∆𝑈132 = 𝜇 𝑉2 = 𝑇2 ⇒ 𝑇2 = 𝑇3 𝑉2 𝑉3 𝑅𝑇0 (1) ′ ′ + Cơng khí thực hiện: 𝐴132 =𝐴13 +𝐴′32 ′ 𝐴13 = (đẳng tích); 𝐴′32 = 2𝑝0 (2𝑉0 − 𝑉0 ) = ′ 2𝑝0 𝑉0 (đẳng áp) ⇒ 𝐴132 = 2𝑝0 𝑉0 =2 𝑚 𝜇 𝑅𝑇0 (2) + Nhiệt lượng truyền cho khí: ′ 𝑄132 = ∆𝑈132 + 𝐴132 (3) + Thay (1) (2) vào (3) ta được: 𝑚 𝑚 13 𝑚 𝜇 𝜇 𝜇 𝑄132 = 𝑅𝑇0 + 𝑅𝑇0 = 𝑅𝑇0 (4) * Quá trình (1) → (4) → (2) Độ biến thiên nội khí: ∆𝑈142 = ∆𝑈132 = 𝑚 𝑅𝑇0 (5) 𝜇 ′ ′ ′ + Cơng khí thực hiện: 𝐴142 =𝐴14 +𝐴′42 𝐴14 = 𝑝0 (2𝑉0 − 𝑉0 ) = 𝑝0 𝑉0 (đẳng áp); 𝐴′42 = (đẳng tích) 𝑚 ′ ⇒ 𝐴142 = 𝑝0 𝑉0 = 𝑅𝑇0 (6) 𝜇 + Nhiệt lượng truyền cho khí: ′ 𝑄142 = ∆𝑈142 + 𝐴142 (7) + Thay (5) (6) vào (7) ta được: 𝑚 𝑚 𝜇 𝜇 𝑄142 = 𝑅𝑇0 + 𝑅𝑇0 = + Từ (4) (8) suya ra: 111 𝑚 𝑄132 𝑄142 𝜇 = 𝑅𝑇0 (8) 13 11 - Biện luận: Vậy tỉ số nhiệt lượng cần truyền cho khí hai q trình 𝑄132 𝑄142 = 13 11 Câu 9: Câu 9: - Sử dụng BT thực nghiệm chủ - Thu thập số liệu mơ hình hóa số liệu yếu bồi dưỡng NL mơ hình hóa, Điều kiện tiêu chuẩn: rèn luyện KN tính tốn từ đồ 𝑝0 = 1𝑎𝑡𝑚; thị, bảng biểu 𝑇0 = 273𝐾; 𝑉0 - BT mức = 8,19𝑙 - Mục tiêu: phân tích tổng Trạng thái 1: hợp nguyên lí I NĐLH vào 𝑡1 = 270 𝐶; 𝑉1 = 5𝑙; trường hợp khác BT Trạng thái 3: 𝑡3 = 1270 𝐶, 𝑉3 = 6𝑙 A=? - Đưa phương án A=𝐴12 + 𝐴23 + 𝐴34 + 𝐴41 (1→ 2) (3→ 4) đẳng tích nên khí khơng sinh cơng hay 𝐴12 = 0; 𝐴34 = Vậy A = 𝐴23 + 𝐴41 - Giải Áp dụng phương trình trạng thái KLT, ta được: 𝑝0 𝑉0 𝑝1 𝑉1 𝑝3 𝑉3 = = 𝑇0 𝑇1 𝑇3 ⇒ 𝑝1 = 𝑝0 𝑝3 = 𝑝0 𝑉0 𝑇1 8,19 300 = = 1,8 𝑎𝑡𝑚 𝑉1 𝑇0 273 𝑉0 𝑇3 8,19 400 = = 𝑎𝑡𝑚 𝑉3 𝑇0 273 Ta có: 𝐴 = 𝐴23 +𝐴41 = 𝑝3 (𝑉3 − 𝑉2 ) + 𝑝1 (𝑉1 − 𝑉4 ) Mặt khác: 𝑉2 = 𝑉1 ; 𝑉4 = 𝑉3 Suy ra: 𝐴 = (𝑝3 − 𝑝1 )(𝑉3 − 𝑉1 ) = (2 − 1,8) 1,013 105 (6 − 5) 10−3 = 20,26𝐽 - Biện luận: Vậy cơng khí thực sau chu trình biến đổi 20,26J Hoạt động 4: GV đánh giá, nhận xét làm học sinh theo tiêu chí, đưa tập nhà (5 phút) - GV đánh giá, nhận xét làm HS dựa vào tiêu chí đưa cách tổng thể ... việc sử dụng hệ thống tập vật lí theo định hướng bồi dưỡng lực tính tốn học sinh Chương 2: Sử dụng hệ thống tập phần “Nhiệt học? ?? Vật lí 10 trung học phổ thông theo định hướng bồi dưỡng lực tính. .. BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TÍNH TỐN CỦA HỌC SINH 43 2.1 Đặc điểm, cấu trúc phần “Nhiệt học? ?? Vật lí 10 trung học phổ thông 43 2.2 Hệ thống tập phần “Nhiệt học? ??, Vật lí 10 theo định hướng bồi dưỡng. ..ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM PHAN THỊ KIM THI BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TÍNH TỐN THƠNG QUA VIỆC SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP TRONG DẠY HỌC PHẦN “NHIỆT HỌC” VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THƠNG Chuyên