Chính vì vậy mà tôi đã suy nghĩ tìm tòi và đưa ra sáng kiến “Một số biện pháp hướng dẫn học sinh giải bài toán về nhiệt học ở môn Vật lý 8” nơi tôi đang công tác, với mong muốn giúp các [r]
(1)Một số biện pháp hướng dẫn học sinh giải tốn nhiệt học mơn Vật lý 8
1 Lời nói đầu: 1.1 Lí chọn đề tài:
Môn vật lý môn khoa học tự nhiên nhà trường Trung học sở Nhiệm vụ chủ yếu nghiên cứu tượng vật lý tìm nguyên nhân, khám phá định luật vật lý từ vận dụng cơng thức định luật để giải tập vật lý nhằm phục vụ lợi ích cho người
Trong hệ thống tập vật lý chủ yếu yêu cầu học sinh vận dụng kiến thức học để giải thích, dự đốn số tượng thực tế hay tính toán số đại lượng trường hợp cụ thể Nhưng tượng cụ thể nhiều, học sinh nhớ hết được, điều quan trọng cần đạt học sinh phải biết lập luận, suy luận cách chặt chẽ, xác, quy tắc để suy từ kiến thức khái quát thu nhận học lí thuyết để giải nhiệm vụ nêu tập, giáo viên cần hướng dẫn học sinh suy nghĩ, lập luận để tự tìm lời giải
Qua giảng dạy nhận thấy em làm quen môn Vật lý 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 Trung học sở 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 khó khăn với em em chưa có phương pháp giải
Qua trực tiếp giảng dạy Vật lý tơi thấy nhiều em khơng thích học mơn Vật lý em cho tập Vật lý 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 cách có hiệu từ em khơng có hứng thú với mơn học Kết học tập mơn Vật lý nhiều em khơng cao Chính mà tơi suy nghĩ tìm tịi đưa sáng kiến “Một số biện pháp hướng dẫn học sinh giải tốn nhiệt học mơn Vật lý 8” nơi công tác, 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 lý, đồng thời nâng cao chất lượng môn 1.2 Phạm vi đề tài:
(2)Trong năm gần đây, với phát triển khoa học kỹ thuật chuyển biến mạnh mẽ kinh tế, xã hội, ngành giáo dục để học sinh có tri thức vững vàng, địi hỏi người thầy phải sáng tạo tìm tịi phương pháp dạy học cho học sinh tiếp thu cách phù hợp với địa phương cụ, thể để học sinh tiếp thu thành tựu khoa học thời đại
Song thực tế khơng có khó khăn việc giảng dạy mơn Vật lý, đồ dùng thí nghiệm cịn chưa đầy đủ chất lượng đồ dùng chưa cao, kết thí nghiệm chưa sát thực tế nên em tiếp nhận chưa thuyết phục chưa vận dụng tốt vào việc giải tập Vì để chất lượng dạy học nâng cao, người thầy không đơn giản truyền thông tin đến cho học sinh cách thụ động sơ lược theo kiến thức sách giáo khoa mà phải khai thác rộng hơn, sâu phải tổ chức hướng dẫn học sinh, định hướng cho học sinh học tập tích cực, hăng hái tham gia thực hành, suy luận xử lí số liệu sẵn có để rút kết luận từ học sinh vận dụng giải tập cách linh hoạt
Muốn đạt điều người thầy phải đầu tư sáng tạo việc dạy học Sử dụng tốt bước phương pháp thực nghiệm làm thí nghiệm lớp, để học sinh vận dụng kiến thức nắm lớp vào việc giải tập cách dễ dàng, gây hứng thú cho học sinh học tập tị mị, tìm tịi sáng tạo học sinh Phần nhiều học sinh có ý nghe giảng, tích cực hoạt động nhiên việc vận dụng lý thuyết vào làm tập cịn chậm Tơi khảo sát qua kiểm tra 15 phút học kì II năm học 2016-2017 kết sau:
Tổng số
Giỏi Khá TB Yếu Kém
SL % SL % SL % SL % SL %
107 18 16,8% 29 27,1% 37 34,6% 20 18,7
% 2,8%
3 Giải pháp thực hiện:
Giáo viên hướng dẫn cho học sinh từ việc nhớ lại kiến thức học cách lơgic việc vận dụng kiến thức vào dạng tập cụ thể Với tập có nhiều cách giải khác Vì cần hướng dẫn học sinh thực giải tập theo nhiều cách sau so sánh kết đưa đáp số cuối
3.1 Hệ thống kiến thức cần thiết để giải tập phần Nhiệt học - Ba hình thức truyền nhiệt: Dẫn nhiệt, đối lưu xạ
Dẫn nhiệt: Sự truyền nhiệt từ vật sang vật khác hay từ phần sang phần khác vật
Đối lưu: Do lớp chất lỏng (hay chất khí) nóng nhẹ lên cịn lớp lỏng (hay khí) lạnh nặng chìm xuống tạo thành dòng
Bức xạ nhiệt: Truyền nhiệt tia nhiệt, khơng có tham gia chất Vật màu sẫm xạ nhiệt nhanh hấp thụ nhiệt nhiều màu sáng
(3)Đơn vị nhiệt lượng jun (J) calo (cal) 1cal = 4,2J Cơng thức tính nhiệt lượng: Q = m.c.t
Trong Q: nhiệt lượng thu vào (tỏa ra), đơn vị J t: Độ tăng (giảm) nhiệt độ vật (0C) t =
t1: nhiệt độ ban đầu vật (0C)
t2: nhiệt độ cuối vật (0C)
m: khối lượng vật (kg)
c: nhiệt dung riêng chất cấu tạo nên vật (J/kg.K)
- Phương trình cân nhiệt: Trong trình truyền nhiệt, nhiệt lượng vật tỏa nhiệt lượng vật khác thu vào: Qtỏa = Qthu
- Nhiệt lượng tỏa nhiên liệu bị đốt cháy là: Q = q.m Trong đó: m: khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy Đơn vị: kg q: suất tỏa nhiệt nhiên liệu Đơn vị: J/kg
- Động nhiệt: Là động phần lượng nhiên liệu bị đốt cháy chuyển hóa thành
Hiệu suất động nhiệt: Trong đó:
Qcó ích: phần lượng chuyển hóa thành cơng có ích Qtồn phần: toàn lượng nhiên liệu bị đốt cháy tỏa 3.2 Một số ví dụ có hướng dẫn học sinh:
Dạng 1: Bài tập có q trình thu nhiệt chất
Bài tập : 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 nhơm 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 Δ t = 0,5.880 (100 – 25) = 33000(J)
Nhiệt lượng cần để đun kg nước từ 25°C đến 100°C : Q2 = m2.c2 Δ t = 2.4200.(100 – 25) = 604800 (J)
(4)Cách giải : Bước 1: Phân tích tìm đối tượng thu nhiệt
Bước 2: Dùng công thức Q = m.c Δ t để tính nhiệt lượng theo yêu
cầu Chú ý phải đổi đơn vị (nếu cần)
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
? 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 = ?
Δ t2 = ?
Bài giải
Nhiệt lượng đồng toả hạ nhiệt độ từ 80°C xuống 20°C : Q1 = m1.c1 Δ t1= 0,5.880.(80 – 20) = 26400 (J)
Nhiệt lượng nước thu vào nhiệt lượng đồng toả ta có : Q2 = m2.c2 Δ t2 = Q1= 26400(J)
Nước nóng lên thêm
Δ t2 =
Q2
m2.c2 = 264000,5.4200= 13°C
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
(5)Bài tập 2: Đổ 738 g nước nhiệt độ 15°C vào nhiệt lượng kế bằng đồng có khối lượng 100g, thả vào miếng đồng có khối lượng 200g nhiệt độ 100°C Nhiệt độ bắt đầu cân nhiệt 17°C Tính nhiệt dung riêng đồng, 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 đồng vật tỏa nhiệt Nhiệt lượng nước nhiệt lượng kế thu vào nhiệt lượng miếng đồng toả
Tóm tắt
m1=738g = 0,738kg m2 = 100g = 0,1kg m3 = 200g = 0,2kg t1 = t2 = 15°C t3 = 100° t = 17°C
c1 = 4186 J/kg.K c2 = ?
Bài giải
Nhiệt lượng nước nhiệt lượng kế thu vào : Q1= m1.c1 Δ t1 =0,738.4186 (17 – 15) =6179(J) Q2 = m2.c2 Δ t2 = 0,1.c2 (17 – 15) = 0,2 c2
Nhiệt lượng miếng đồng toả :
Q3 = m3.c2 Δ t3 = 0,2.c2 (100 -17) = 16,6 c2 Vì nhiệt lượng đồng toả nhiệt lượng nước nhiệt lượng kế thu vào nên :
Q1 + Q2 = Q3
Thay số vào phương trình tính giá trị c2 c2 = 377J/kg.K
Dạng 3: Bài tập có liên quan đến hiệu suất.
Bài tập 1: Người ta dùng bếp dầu hoả để đun sơi lít nước từ 20°C đựng ấm nhơm có khối lượng 0,5kg Tính lượng dầu hoả cần thiết, biết có 30% nhiệt lượng dầu hoả toả làm nóng nước ấm
Lấy nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K, nhôm 880J/kg.K, suất toả nhiệt dầu hoả 46.106J/kg.
Phân tích tốn
? Bài tốn có đối tượng tham gia vào q trình truyền nhiệt ? Những đối tượng thu nhiệt, toả nhiệt
? Nhiệt lượng nhiệt lượng có ích ? Nhiệt lượng nhiệt lượng toàn phần ? Hiệu suất bếp
? Để tính khối lượng dầu hoả phải tính được đại lượng
(6)- Hai đối tượng thu nhiệt nước ấm nhơm - Một đối tượng toả nhiệt bếp dầu hoả
- Nhiệt lượngcó ích nhiệt lượng làm nóng nước ấm - Nhiệt lượng tồn phần dầu hoả bị đốt cháy toả
- Hiệu suất bếp 30% có nghĩa 30% nhiệt lượng bếp toả biến thành nhiệt lượng có ích
- Để tính khối lượng dầu hoả phải tính nhiệt lượng tồn phần bếp toả
Tóm tắt m1 = 2kg m2 = 0,5kg t1 = 20°C t2 = 20°C
c1 = 4200J/kg.K c2 = 880J/kg.K q = 46.106 J/kg m = ?
Bài giải
Nhiệt lượng cần thiết để đun nóng nước từ 20°C đến 100°C : Q1 = m1.c1 Δ t = 2.4200.(100 -20) = 672000(J)
Nhiệt lượng cần thiết để đun nóng ấm từ 20°C đến 100°C : Q2 = m2.c2 Δ t = 0,5.880.(100 – 20) = 35200(J)
Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi ấm nước : Q = Q1+ Q2 = 672000 + 35200 = 707 200 (J) Nhiệt lượng dầu hoả toả :
Qtp =
100
30 .Q = 100
30 .(Q1+Q2)
=
100
30 707200 =2357333(J)
Lượng than cần thiết để đun sôi ấm nước : Qtp = m.q ⇒ m =
Qtp q =
2357333
46000000 = 0,051(kg)
Chú ý : tập yêu cầu tính hiệu suất tính nhiệt độ của 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 toàn phần lấy từ đâu
Bước 2: Dùng mối liên hệ H = Qi
Qtp suy luận tìm đại lượng liên quan. Bài tập 2: Một ôtô chạy quãng đường 100 km với lực kéo trung bình 700N, tiêu thụ hết lít xăng (khoảng kg) Tính hiệu suất động ơtơ Phân tích bài:
? Nêu cơng thức tính hiệu suất động
? Tính cơng mà động thực
(7)Tóm tắt
s = 100km = 100000m F= 700N
m = 4kg q= 46.106J/kg H = ?
Bài giải
Công mà động thực : A = F.s = 700.100000 = 70 000 000 (J) Nhiệt lượng xăng bị đốt cháy toả : Q = m.q = 46.106 = 184 000 000 (J) Hiệu suất động :
H = A Q=
70000000
184000000= 38%
Chú ý : Bài tốn u cầu tính quãng đường, lực kéo tính khối lượng ta làm tương tự
Cách giải :
Bước 1: Tính cơng mà động thực nhiệt lượng nhiên liệu bị đốt cháy toả
Bước 2: Dựa vào công thức H = A
Q suy luận để tìm đại lượng liên quan
3.3 Những lưu ý phương pháp giải tập nhiệt học lớp 8: Ba hình thức truyền nhiệt nghiên cứu riêng rẽ Nhưng thực tế chúng lại xảy đồng thời tượng Cần phải phân tích để nhận thấy trường hợp cụ thể hình thức truyền nhiệt có tác dụng Thí dụ đun nóng chất lỏng có dẫn nhiệt đối lưu Bởi đun nước ống nghiệm dài để thẳng đứng đun nóng miệng ống khác với đun đáy ống Đun nóng vật rắn lại không xảy đối lưu Tốc độ truyền nhiệt có ảnh hưởng nhiều đến tượng chưa xem xét kĩ học lí thuyết, giáo viên cần lưu ý bổ sung cần tập
Hiện tượng truyền nhiệt làm thay đổi nhiệt độ vật kèm theo co dãn hay biến đổi trạng thái vật Sự co dãn không phần khác vật nhiều không quan sát trực tiếp mắt lại gây hậu rõ ràng, thấy làm gãy, vỡ, làm cong vật
3.4 Tóm lược phương pháp giải tập nhiệt học vật lý 8:
Trên số ví dụ cụ thể chứng minh cho thấy để làm tập nhiệt học mơn vật lý thật tốt trước hết phải
+ Tìm hiểu kỹ nội dung đề (thông tin biết yêu cầu đề) + Phân tích điều kiện liệu toán cho
(8)+ Kiểm tra kết nhiều cách khác từ đối chiếu kết đưa câu trả lời phù hợp với yêu cầu đề nêu
4 Kết quả:
Năm học 2017 – 2018 áp dụng sáng kiến q trình giảng dạy ơn tập cho học sinh lớp trường Trung học sở Trường Long Hịa, em học sinh thích thú với phương pháp hướng dẫn với bước giải tập Qua thời gian áp dụng khả làm tập em nâng lên, số lượng học sinh giỏi tăng lên rõ rệt, nhiều em học sinh trước ngại tham gia giải tập vật lý thấy khó có nhiều tiến bộ, em tự làm tập sách tập Quan trọng hầu hết học sinh lớp hứng thú với học vật lý, ôn tập, tập
Với kinh nghiệm qua kiểm tra 15phút học kỳ II năm học 2017-2018 vận dụng đạt kết đáng mừng Qua điều tra nhỏ tính hứng thú học tập học sinh, số lượng học sinh hứng thú, thích học vật lý tăng vượt bậc thấy kết khả quan hơn:
Tổng số
Giỏi Khá TB Yếu Kém
SL % SL % SL % SL % SL %
102 23 22,5% 34 33,4% 37 36,3% 7,8%
5 Kết luận
Việc áp dụng thành cơng sáng kiến q trình dạy học vật lý lớp năm học vừa qua mang ý nghĩa sâu sắc:
Đối với cá nhân nhận thấy để công tác giảng dạy đạt kết cao, người giáo viên phải nhiệt tình, ln tự tìm tịi học hỏi, biết đổi phương pháp dạy học phương pháp soạn giảng cho phù hợp đối tượng học sinh địa phương
Học sinh đại trà rèn luyện kỹ cách giải tập dạng Học sinh có kỹ tóm tắt, phân tích tốn, biết tìm tịi lời giải chọn hệ thức thích hợp để làm tập Các em có hứng thú say mê học tập Học sinh giỏi giải nhanh, thành thạo biết phát triển toán
Sử dụng hệ thống tập hướng dẫn học sinh giải tập vật lý nội dung cơng việc mà người giáo viên phải hồn thành, từ hồn chỉnh q trình dạy học
Qua năm áp dụng sáng kiến “Một số biện pháp hướng dẫn học sinh giải toán nhiệt học môn Vật lý 8” nhận thấy học sinh học tập sôi nổi, hăng hái phát biểu làm tập tốt hơn, em có nhận biết tiếp thu tiến hơn, chăm học tập u thích mơn vật lý
Trên tơi trình bày số phương pháp hướng dẫn học sinh giải tập nhiệt học môn Vật lý 8, cách phân loại tập có hướng dẫn cách làm cho loại nhằm giúp học sinh nắm vững Sáng kiến tơi áp dụng có hiệu cao, mong nhân rộng
(9)