B/Thực hành: -Sử dụng các dụng cụ cần thiết để tiến hành thí nghiệm xác định nhiệt độ cân bằng nhiệt lượng thu vào, tỏa ra của 2 khối nứơc có nhiệt độ khác nhau.. Ghi kết qủa vào bảng sa[r]
(1)A ĐẶT VẤN ĐỀ THIẾT KẾ QUY TRÌNH BỒI DƯỠNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH T VẬT LÝ rong quá trình giảng dạy Vật lý, bồi dưỡng học sinhh giỏi thí nghiệm thực hành và thực tế sống học sinh thường gặp số tình muốn giải phải có kiến thức thí nghiệm thực hành Thật thực hành thí nghiệm vật lí là hoạt động quan trọng việc đào tạo, giáo dục, phát triển các lực tư và lực hành động học sinh Thí nghiệm thực hành là loại thí nghiệm học sinh thực trên lớp mà tự lực làm việc cao so với thí nghiệm trực diện Bài tập thí nghiệm thực hành là loại bài tập đòi hỏi học sinh phải vận dụng cách tổng hợp các kiến thức lý thuyết và thực nghiệm, các kĩ hoạt động trí óc và chân tay , các vấn đề hiểu biết vật lý, kĩ thuật và thực tế đời sống để tự mình xây dựng phương án, lựa chọn phương tiện, xác định các điều kiện thích hợp, tự mình thực thí nghiệm theo quy trình, quy tắc để thu nhập, xử lý các kết nhằm giải cách khoa học tối ưu bài toán cụ thể đặt Trong đề tài này tôi xin giới thiệu: Quy trình tiến hành giải bài toán thí nghiệm thực hành, hệ thống bài tập thí nghiệm đã sưu tầm chọn lọc, sáng tác và thử nghiệm qua nhiều năm giảng dạy các lớp bồi dưỡng học sinh khá, giỏi thuộc các đội tuyển vật lý trường Đặc biệt chú ý đến phương án thí nghiệm đó sử dụng các phương tiện có và phổ biến nhiều trường THCS kết hợp với các đồ dùng thí nghiệm đơn giản dễ kiếm, giáo viên và học sinh có thể chế tạo CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA SÁNG KIẾN I CƠ SỞ LÝ LUẬN: Các quá trình Vật lý chịu ảnh hưởng và tác động nhiều yếu tố khác Để nghiên cứu tượng Vật lý, nghiên cứu các mối quan hệ quy luật tác động các yếu tố, giải tình nảy sinh quá trình dạy và học môn Vật lý, người ta phải tiến hành các thí nghiệm Vật lý Thí nghiệm Vật lý có nhiều ưu điểm quá trình dạy học Vật lý Đó là: -Kích thích hứng thú học tập học sinh -Rèn luyện khả quan sát, tác phong làm việc khoa học -Thuyết phục và tạo niềm tin học sinh vào chất, vật tượng Vật lý Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net (2) Thí nghiệm thực hành còn có vai trò giúp học sinh khả phân tích đối chiếu, so sánh, khái quát hóa quá trình xử lý kết thí nghiệm để rút kết luận II CƠ SỞ THỰC TIỂN: Với mục đích góp phần nâng cao chất lượng dạy học lĩnh vực bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Trong năm qua phân công bồi dưỡng thí nghiệm thực hành thuộc các đội tuyển để dự thi trường, huyện, tỉnh Bản thân tôi cùng đồng nghiệp đã suy nghĩ nhiều làm nào để mang lại chất lượng thực cho các đội tuyển và góp phần quan trọng việc sử dụng và chế tạo các thiết bị Vật lý Qua năm bồi dưỡng thí nghiệm thực hành, thân tôi giúp đỡ đồng nghiệp đã nghiên cứu, tìm tòi, sưu tầm, chọn lọc để thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý với các dụng cụ có sẳn phòng thí nghiệm và thiết bị vật liệu tự tạo, tự tìm kiếm từ các phế liệu Với quy trình và cách làm đã góp phần nâng cao chất lượng bồi dưỡng thí nghiệm thực hành và việc sử dụng hiệu thiết bị quá trình dạy và học môn Vật lý MỤC ĐÍCH CỦA SÁNG KIẾN - Giúp giáo viên dạy có thêm kiến thức tổ chức các buổi thực hành, bồi dưỡng thực hành, có nhiều phương án làm thí nghiệm - Hướng dẫn học sinh các cách thức tiến hành làm thí nghiệm, thực hành - Hướng dẫn học sinh cách làm báo cáo thực hành - Biết cách xác định mục đích thí nghiệm, buổi thực hành - Cã kiÕn thóc vµ kü n¨ng lµm thÝ nghiÖm ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Trong phạm vi nhỏ hẹp, sáng kiến này nhằm vào đối tượng nghiên cứu là Giáo viên và häc sinh líp cÊp THCS - Về kiến thức nhằm vào các thí nghiệm, các bài thực hành chương trình Vật lý KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU - B¾t nguån tõ c¸ch lµm cò cña nhiÒu gi¸o viªn bé m«n VËt lý, tõ c¸ch lµm thÝ nghiÖm, c¸ch tiÕn hµnh giê thùc hµnh cña gi¸o viªn vµ häc sinh - Thông qua thực tế các thực hành, các thí nghiệm học sinh đã làm, thông qua các báo cáo thực hành học sinh để đúc rút kinh nghiệm - Trên sở đó bước xây dựng sáng kiến PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp tổng hợp qua các báo cáo thực hành, tổng hợp ý kiến học sinh qu¸ tr×nh lµm thÝ nghiÖm - §iÒu tra nh÷ng thuËn lîi, khã kh¨n cña gi¸o viªn vµ häc sinh qua c¸c giê thùc hµnh, nh÷ng lÇn lµm thÝ nghiÖm THỜI GIAN HOÀN THÀNH S¸ng kiÕn ®îc b¾t ®Çu tõ th¸ng n¨m 2009 vµ hoµn thµnh vµo th¸ng n¨m 2011 Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net (3) B NỘI DUNG PHẦN I: XÁC LẬP QUY TRÌNH A CÁC TRÌNH TỰ BỒI DƯỠNG THỰC HÀNH -Xác lập phương án thí nghiệm -Những yêu cầu bảng báo cáo thí nghiệm -Tiến hành thí nghiệm -Báo cáo kết thí nghiệm B CÁCH LẬP PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM I Phương án thực hành : Do yêu đề bài ta phải xác định : - Đo cái gì - Trực tiếp hay gián tiếp - Cần phải dùng dụng cụ nào? - Cần phải dùng kiến thức nào? - Phải vẽ đồ thị nào, sơ đồ thí nghiệm nào? II Chọn phương pháp thực hành : 1.Cơ sở lí thuyết : Đây là bước quan trọng Yêu cầu: - Tóm tắt đề, công thức liên quan - Nêu phương pháp tiến hành trên sở yêu cầu Tóm lại: - Xây dựng sở các công thức - Các bước tiến hành để đo 2.Lắp ráp dụng cụ: a) Vẽ sơ đồ thực hành b) Lắp dụng cụ Tiến hành thí nghiệm: - Thực theo bước - Thao tác chính xác - dứt khoát - Lắp dụng cụ đúng yêu cầu kỹ thuật - Chú ý không đo giá trị cao quá hay thấp quá Lập bảng giá trị: Khi đo giá trị biến đổi thì phải lập bảng Kết thí nghiệm: Từ bảng giá trị lấy giá trị trung bình biểu diễn kết theo yêu cầu Chú ý: - Nếu đo trực tiếp: diện tích thước thì không lấy giá trị trung bình, lấy số lẽ thứ hai -Nếu đo qua trung gian các đại lượng biến đổi thì lấy giá trị trung bình / lần đo C - NHỮNG YÊU CẦU CỦA BẢNG BÁO CÁO THÍ NGHIỆM - Ngắn gọn, chính xác - Nêu bật các bước tiến hành và công thức - Biểu diễn kết rõ ràng, đơn vị - Nếu vẽ đồ thị thì phải vẽ rõ ràng, chính xác trung thành với số liệu đo Chú ý: Đồ thị vật lý khác với đồ thị toán học vì toạ độ điểm hệ toạ độ chứa đựng vòng điểm D - TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: -Tiến hành thí nghiệm theo các bước đã nêu phương pháp -Tùy theo dạng bài mà phương án tiến hành khác Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net (4) -Lựa chọn phương án tiến hành hiệu quả, đơn giản, thiết thực E - BẢNG BÁO CÁO I- Đề tài : (Mục đích thí nghiệm) Học sinh xác định rõ mục đích thí nghiệm II- Phương án thí nghiệm : Cơ sở lý thuyết : - Xác định đúng sở lý thuyết thí nghiệm - Dự đoán kế hoạch tiến hành - Xác định công thức tính toán, dụng cụ cần cho yêu cầu thí nghiệm Tiến hành thí nghiệm : a) Sơ đồ tiến hành thí nghiệm b) Thao tác thí nghiệm c) Trình tự thí nghiệm d) Kết III- Nhận xét : -Kết đo có phù hợp với thực tế không -Sai số quá trình đo -Tìm phương pháp thí nghiệm khác vận dụng thực tiễn -Một số nhận xét khác (nếu có) Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net (5) PHẦN II: MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ LÝ THUYẾT VÀ THỰC HÀNH VẬT LÝ I KHỐI LƯỢNG RIÊNG A Lý thuyết: -Khối lượng riêng: Định nghĩa, công thức đơn vị Ap dụng: Hai thỏi có khối lượng nhau, thỏi đồng, thỏi sắt Thỏi nào có thể tích lớn Biết khối lượng riêng đồng lớn sắt -Thể tích cầu đồng là 2,5 dm3, khối lượng nó là 9kg Quả cầu này rỗng hay đặc Biết khối lượng riêng đồng là 8,9 g/cm3 -Quả cầu mẫu kg đặt Viện đo lường quốc tế là khối hình trụ đáy tròn có đường kính 39mm, cao 39 mm Tính khối lượng riêng chất làm cầu này -Cho: Một bình chia độ dùng để đo thể tích, cân và hộp cân, bình nước, trứng, gói muối khô, que nhỏ Trình bày hai cách xác định khối lượng riên trứng -Một hợp kim gồm 60% nhôm và 40% manhê, các tỷ lệ này tính theo khối lượng Tìm khối lượng riêng hợp kim theo đơn vị kg/m3 Biết khối lượng riêng nhôm là 2,7g/cm3, ma nhê là 11,4g/cm3 -Một bình chia độ chứa 100ml nước, mực nước không sát miệng bình Thả cục nước đá vào bình thì mực nước dâng lên đến vạch 120 ml Lấy que nhỏ không hút nước, nhấn chìm hoàn toàn cục nước đá xuống nước thì mực nước ngang vạch 125 ml tính khối lượng riêng nước đá -Nói khối lượng riêng chì là 11300 Kg/m3 có nghĩa là? -Một thỏi sắt và thỏi nhôm cùng khối lượng, nhúng chìm hoàn toàn vào nước Hỏi lực đẩy Ac si mét tác dụng lên chúng có không? Tại sao? Biết Khối lượng riêng sắt , nhôm là: 780kg/m3, 2700 kg/m3 -Một mẫu hợp kim thiếc chì có khối lượng m = 644 g, khối lượng riêng D=8,3g/cm3 Xác định khối lượng thiếc và chì có hợp kim Biết khối lượng riêng thiết: D1= 7300 Kg/m3, chì: D2= 11300 kg/m3 Coi thể tích hợp kim tổng thể tích các kim loại thành phần B Thực hành: -Trình bày cách tiến hành thí nghiệm xác định khối riêng vật rắn Nêu các đại lượng cần đo và tính toán -Tiến hành thí nghiệm ( đo lần) với các vật thép(chú ý: Khối lượng vật các lần đo khác nhau) Đo các đại lượng cần thiết để tính khối lượng riêng vật thép Tính toán và trình bày kết thu vào bảng sau: Lần đo -Tính giá trị trung bình khối lượng riêng Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net (6) -Nhận xét kết lần đo Kết thu có đúng với giá trị thực không? Giải thích? -Tiến hành thí nghiệm( đo lần) : Lấy thể tích nước muối từ 15 đến 30 cm3 Đo các đại lượng cần thiết để xác định khối lượng riêng nước muối II ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA ĐÒN BẨY; A Lý thuyết: -Phát biểu quy tắc cân đòn bẩy Viết công thức quy tắc và nêu tác dụng đòn bẩy Kể tên năm dụng cụ dùng sống hàng ngày dựa trên nguyên tắc đòn bẩy -Điền số liệu còn thiếu vào bảng kết thí nghiệm sau: F1(N) Cánh tay đòn l1(m) F2(N) Cánh tay đòn l2(m) 120 0,5 160 40 1,2 1,6 60 1,25 -Cho hệ thống cân hình a Biết trọng lượng vật là P1=2000N Tinh trọng lượng vật hai Bỏ qua ma sát, trọng lượng dây treo, ròng rọc và AB Biết OB OA //////////////////////////////////////////// Hinh a B A -Cho hệ thống hình b Vật treo A có trọng lượng 10N, thể tích 0,1dm3 Vật hai treo B phải có trọng lượng bao nhiêu để hệ thống cân Biết vị trí điểm tựa O là: 3OA = 4OB Và trọng lượng riêng nước là: 10N/dm3 A B Hinh b -Hai cầu A, B có cùng đường kính và cùng nhôm, rỗng và đặc bố trí hình vẽ Hãy cho biết cầu nào rỗng và kém bao nhiêu lần? A O B Biết: OA = 5.OB -Cho hệ thống cân hình vẽ: Các vật có khối lượng: m1 = m2 = m3 = m Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net (7) m4 = m5 = 2m Tính chiều dài AC biết: AB = 10cm Bỏ qua ma sát, khối lượng ròng rọc, khối lượng AB và các dây treo ////////////////////////////////////// A C B -Hai cầu đặc, nhôm, sắt treo cân hai đầu đòn bẩy hình vẽ Đầu A treo nhôm, đầu B treo sắt Nếu nhúng hai cầu trên vào nước, đòn bẩy có còn cân không? Nếu không nó lệch bên nào? Giải thích A O B Biết: OA > OB Dsắt > DNhôm -Cho hệ thống cân hình vẽ: Thanh AB có trọng lượng P = 1N có thể quay quanh A Biết P1 = 5N, P2 =1,5N, BC = 20cm Tính chiều dài AB Bỏ qua ma sát, trọng lượng ròng rọc và các dây treo ///////// A C B P2 B.Thực hành: P1 -Trình bày cách tiến hành thí nghiệm (có sử dụng lực kế) để kiểm nghiệm điều kiện cân đòn bẩy Vẽ hình -Tiến hành thí nghiệm (đo ba lần) với các cân từ 50g đến 100g (chú ý: các cân và chiều dài hai cánh tay đòn lần đo phải khác nhau) Ghi nhận các số liệu đo và điền kết vào bảng sau: F1(N) Cánh tay đòn l1(m) F2(N) Cánh tay đòn l2(m) -Nhận xét kết thu và giải thích -Cách tiến hành thí nghiệm trên phạm vi phải sai số nguyên nhân nào? Nêu cách khăc phục Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net (8) -Cho lực kế có giới hạn đo 1,5 N , thước chia đến mm, sợi dây có chiều dài đù sủ dụng, sắt và giá thí nghiệm Trình bày cách tiến hành thí nghiệm để xác định trọng lượng viên gạch đến mực chính xác cao cho phép Biết trọng lượng viên gạch không quá 2,5 N III KIỂM NGIỆM ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ ÁNH SÁNG: A/ Lý thuyết: -Phát biểu định luật truyền thẳng ánh sáng -Phát biểu định luật phản xạ ánh sáng -Nêu cách xác định vị trí ảnh điểm sáng đặt trước gương phẳng(Minh họa hình vẽ) Nêu tính chất ảnh cho gương phẳng B/ Thực hành: -Trình bày cách tiến hành thí nghiệm xác định ảnh điểm sáng cho trước gương (Không dùng nguồn sáng) Nêu các đại lượng cần đo và tính toán -Bố trí các dụng cụ cần thiết để tiến hành đo lần, lần ứng với các điểm tới khác Đánh dấu các vị trí kim ghim trên giấy Vẽ, đo và ghi gía trị các góc tới góc phản xạ Trình bày kết thu vào bảng sau: Lần đo Góc tới i Góc phản xạ i’ -Nhận xét kết qủa thu IV XÁC ĐỊNH HIỆU SUẤTCỦA MẶT PHẲNG NGHIÊNG A.Lý thuyết: -Định nghĩa hiệu suất các máy đơn giản Viết công thức xác định hiệu suất mặt phẳng nghiêng biết chiều dài và độ cao mặt phẳng nghiêng Từ công thức trên, ta có kết luận gì mặt phẳng nghiêng -Mặt phẳng nghiêng dài 8m, cao 2m và mặt phẳng nghiêng dài 6m, cao 1,5m Hỏi mặt phẳng nghiêng nào cho ta lợi lực -Để kéo vật có trọng lượng P lên cao đều, người ta dùng mặt phẳng nghiêng có chiều dài gấp ba lần chiều cao a.Nếu bỏ qua ma sát, tính độ lớn lực kéo P? b.Thực tế, người ta phải kéo vật lực lớn so với kết đúng câu a Giải thích vì sao? c.So sánh giá trị hiệu suất mặt phẳng nghiêng hai trường hợp a và b nói trên Giải thích -Để đưa vật lên cao 2m mặt phẳng nghiêng người ta tốn công là 6000J a.Xác định trọng lượng vật, biết hiệu suất mặt phẳng nghiêng là 85% b.Tính độ lớn lực ma sát kéo vật lên theo mặt phẳng nghiêng, biết chiều dài mặt phẳng nghiêng là 18m -Người ta dùng mặt phẳng nghiêng để kéo vật có khối lượng 50Kg lên cao 2m a.Nếu không có ma sát vật và mặt phẳng nghiêng, lực kéo vật là 125N Tính chiều dài mặt phẳng nghiêng b.Thực tế có ma sát, hiệu suất mặt phẳng nghiêng là 0,8 ính độ lớn lực ma sát vật và mặt phẳng nghiêng -Một ô tô chuyển động lên cái dốc thẳng, nghiêng với vận tốc trung bình thời gian 60s thì hết dốc Chiều cao dốc là 12m công thắng lực Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net (9) ma sát 12% công động sinh Trọng lượng ô tô là 300000N a.Tính công động sinh b.Tính lực kéo động tác động vào ô tô B.Thực hành: -Trình bày cách tiến hành thí nghiệm để xác định hiệu suất mặt phẳng nghiêng Nêu các đại lượng cần đo và tính toán -Sử dụng các dụng cụ cần thiết, tiến hành thí nghiệm để xá định hiệu suất mặt phẳng nghiêng Thay đổi trọng lượng vật từ 0,5N đến 2,5N và thay đổi chiều cao từ 10cm đến 30cm Tiến hành ba lần đo ( Mỗi lần đo, giá trị trọng lượng vật và chiều cao khác nhau) Tính toán và ghi kết vào bảng sau Lần đo l h P F Hiệu suất -Gia trị hiệu suất tính không thể vượt quá giá trị nào? Giải thích Cho biết cách làm tăng hiệu suất mặt phẳng ngiêng -Khi độ dốc mặt phăng nghiêng thay đổi, hiệu suất thay đổi nào? Giải thích V NHIỆT DUNG RIÊNG A/Lý thuyết: -Nêu nguyên tắc cấu tạo nhiệt kế cách sử dụng nhiệt kế để đo nhiệt độ chất lỏng -Người ta thả khối sắt có khối lượng 100g nhiệt độ 5240C vào bình cách nhiệt chứa kg nước 200C Xác định lượng nước đã hóa 1000C Nhiệt dung riêng sắt la 460 J/Kg.độ nhiệt hóa nươc là 2,3x106 J/kg Coi nhiệt không đáng kể -Định nghĩa và nêu đơn vị nhiệt dung riêng chất Nói nhiệt dung riêng đồng là 360j/kg.độ có nghĩa là gì? -Một nhiệt lượng kế đồng có khối lượng 1Kg chứa lượng nước m nhiệt đọ 240C Cho vào nhiệt lượng kế 0,2 Kg nước đá -20C, nước đá tan hết nhiệt độ cuối cùng nhiệt lượng kế là 40C Tính thể tích nước chứa nhiệt lượng kế lúc đầu Biết nhiệt dung riêng đồng: 380J/Kg.độ nước đá là 1800J/Kg.độ, nhiệt nóng chảy nước đá là: 3,4.105J/Kg Coi nhiệt là không đáng kể B.Thực hành: Tiến hành thí nghiệm đo nhiệt lượng thu vào khối lượng nước lạnh và nhiệt dung riêng nước muối Đo các đại lượng cần thiết và tính toán, trình bày kết vào bảng sau: Đại lượng và m1 t1 m2 t2 t Q C tính toán Giá trị số Cho nhiệt dung riêng nước là 4200J/Kg.độ Kết đó có đúng với giá trị thực không? Giải thích Tại muốn đun nóng các chất lỏng, khí ta phải đun từ lên VI XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ CHUNG: A/ Lý thuyết: -Trộn chất lỏng không tác dụng hóa học lẫn Biết khối lượng chúng là: m1=1kg, m2=10kg, m3=5kg Biết nhiệt độ và nhiệt dung riêng chúng là: t1=60C, t2=-400C, t3=600C, C1=2kj/kg.độ , C2=4kj/kg.độ, C3=2kj/kg.độ Tìm: Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net (10) a/Nhiệt độ cân hỗn hợp b/Nhiệt lượng cần thiết để hỗn hợp câu a đạt đến 60C -Trong thí nghiệm quan sát thay đổi nhiệt độ nước, người ta thu bảng số liệu sau: t(phút) 10 12 14 T( C) 25 50 75 100 100 100 100 Với các số liệu trên, hãy vẽ đồ thị với thời gian là trục hoành, nhiệt độ là trục tung -Một bình cách nhiệt chứa các chất lỏng và chất rắn có khối lượng, nhiết độ ban đầu, nhiệt dung riêng tương ứng sau: m1, m2, mn,t1, t2, tn,C1, C2, Cn Xác định nhiệt độ chung bình có cân nhiệt *Ap dụng: Cho 300g sắt 100C và 400g đồng 250C vào 200g nước 200C Tính nhiệt độ có cân nhiệt Biết nhiệt dung riêng sắt, đồng và nước là: 460 j/kg.độ, 380 j/kg.đô, 4200 j/kg.đô Coi nhiệt không đáng kể -Tiến hành thí nghiệm với lượng nước đá nhiệt độ -200C, ta thu bảng sau: t(phút) 10 14 18 20 22 24 T( C) -20 0 40 80 100 100 100 Với các số liệu trên, hãy vẽ đồ thị: trục hoành theo t, truc tung theo T Cho biết đồ thị trên tương ứng với các quá trình nào? B/Thực hành: -Sử dụng các dụng cụ cần thiết để tiến hành thí nghiệm xác định nhiệt độ cân nhiệt lượng thu vào, tỏa khối nứơc có nhiệt độ khác -Tiến hành thí nghiệm với khối nước có thể tích từ 50 cm3 đến 100 cm3 Ghi kết qủa vào bảng sau: m1(kg) t1(0C) m2(kg) t2(0C) t(0C) Q1(j) Q2(j) -Nhận xét kết thu Cho biết cách tiến hành thí nghiệm trên gặp phải sai số nguyên nhân nào? Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net 10 (11) PHẦN III: MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP THỰC HÀNH CƠ BẢN PHẦN CƠ HỌC DẠNG 1: ĐO KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA CHẤT LỎNG Bài 1.1: Xác định khối lượng riêng chất lỏng I- Dụng cụ: Lực kế, nước, nặng, chất lỏng II- Phương án thí nghiệm: Cơ sở lí thuyết: Lực đẩy Acsimét FA = V.D.g = mg Nhúng vật vào nước ta có: PO - P1= FA1 = d1.V = 10 D1.V Khi nhúng vật vào chất lỏng khác: Po- P2 = FA2= d2.V = 10 D2.V Với Po: Trọng lượng vật ngoài không khí P1: Trọng lượng vật nước P2: Trọng lượng vật nhúng chất lỏng khác Lập tỉ số: Po - P2 10 D2.V ( Vì D1 = g/ cm3) PO - P1= 10 D1.V 10 D2 = P0 P P0 P1 2.Tiến hành thí nghiệm : - Dùng lực kế đo P0 nặng - Nhúng nặng vào nước đo P1 - Nhúng nặng vào chất lỏng khác đo P2 3.Bảng giá trị đo: Lần đo 4.Kết quả: P0 P1 P2 D2 ` D2tb = (D21 + D22 + D23 ) / III-Nhận xét: Bài 1.2: Xác định khối lượng riêng chất lỏng Dụng cụ: Lực kế,ống nghiệm, dây chỉ, cốc nước, chất lỏng khác Cơ sở lí thuyết: Khối lượng riêng đồng chất D = m V Hai chất lỏng cùng V V1 = V2 <=> m1 m2 D m2 m2 m2 = hay = =>D2 = D1 = vì D1 = g/cm3 D1 D2 D1 m1 m1 m1 2.Tiến hành thí nghiệm : - Đo khối lượng m1 nước và m2 dầu có cùng V - Treo ống nghiệm rỗng vào lực kế đó m0 = P0 10 - Đánh dấu ống nghiệm đổ nước vào đến vạch dấu cùng lực kế đo m1 = m’2 - m0 - Lau ống nghiệm và lặp lại phép đo chất lỏng khác đo m’2 - Khối lượng khối chất lỏng ống m2= m’2 - m0 Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net 11 (12) - Khối lượng riêng chất lỏng khác là: D2 = m2 m'2 m0 D1 = (với D1 = 1g/cm3 ) m1 m'1 m0 Bảng giá trị đo : Lần đo 4.Kết quả: m0 m/1 m/2 D2 D2tb = (D21 + D22 + D23 ) / Bài 1.3 :Xác định khối lượng riêng chất lỏng Dụng cụ: Thước, lò xo, nặng đã biết khối lượng, côc nước, cốc chất lỏng khác Cơ sở lí thuyết: FA = V.d = V.D.g Độ giãn lò xo F = k.x Quả nặng nhúng vào nước : P1 = P - FA1 => P = P + F A1 ( P là trọng lượng vật ) <=> k.x0 = k.x1 + F A1 <=> k.x0 = k.x1 + V.D1.g <=> k (x0 - x1) = V.D1.g (1 ) Quả nặng nhúng chất lỏng thì :P = PA2=> P = P + F A2 (P là trọng lượng vật) <=> k.x0 = k.x2+ F A2 <=> k.x0 = k.x2+ V.D2g <=> k (x0 - x2 ) == V.D2g (2 ) ( / ) = k ( x - x1) / k ( x - x ) = D1/ D2 => D2 = ( x - x2) / x0 - x1 ) 2.Tiến hành thí nghiệm : - Treo nặng nhúng vào nước đo độ giãn lò xo x1 - Treo nặng nhúng vào chất lỏng khác đo độ giãn lò xo x2 : D2= ( x - x2) / x0 - x1 ) 3.Bảng giá trị đo : Lần đo x1 x2 D2 4.Kết quả: D2tb = (D21 + D22 + D23 ) /3 Bài 1.4 : Xác định khối lượng riêng chất lỏng Dụng cụ: ống nghiệm, bình hình tru không chia độ, thước nhựa, cốc nước, cốc chất lỏng khác Cơ sở lí thuyết: FA = V.d = V.d g - Lực đẩy Acsimet nhúng vào hệ nhúng nước vào chất lỏng khác - Khối lượng m (nước ống nghiệm + ống nghiệm) V1, V2 là thể tích phần chìm nước và chất lỏng khác m = V1.D1 = V2.D2 V = s.h Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net 12 (13) D2 = V 1.D1 Sh1.D1 = V2 Sh D2 = D1h1 h1 = ( vì D1 = 1g/ cm3) h2 h2 Với : h1 là mực nước đẩy lên bỏ ống nghiệm vào nước h2 là mực dầu dâng lên bỏ ống nghiệm vào chất lỏng khác 2.Tiến hành thí nghiệm : - Đổ nước vào ống nghiệm - Bỏ ống nghiệm chứa nước vào bình hình tru chứa nước, mực nước dâng lên h1 - Bỏ ống nghiệm chứa nước vào bình trụ chứa chất lỏng khác mực nước lỏng dâng lên là h2 D2 = 3.Bảng giá trị đo : Lần đo Kết quả: h1 h1 D1 h2 h2 D1 D2 D2tb = (D21 + D22 + D23 ) /3 Bài 1.5 : Xác định khối lượng riêng chất lỏng Dụng cụ: Một cốc đựng chất lỏng cần xác định khối lượng riêng, bình đựng nước nguyên chất, ống nghiệm thành mỏng có vạch chia đến milimét, ít hạt chì đủ dùng Cơ sở lí thuyết: Ở trạng thái cân thì lực đẩy Ácsimet trọng lượng P: FA = P 2.Tiến hành thí nghiệm : Phương án 1: Thả số hạt chì vào ống nghiệm Khi thả ống nghiệm vào bình nước cho không chạm đáy bình, mực nước ngập ống là h1 (Kí hiệu) trọng lượng ống nghiệm (cả chì ) là P, tiết diện ống là S, khối lượng riêng nước là D1 và chất lỏng là D2 sau thả, ống nghiệm trạng thái cân thì lực đẩy Ácsimet FA trọng lượng P Ta có: P = 10D1Sh1 (1) P = 10D2Sh2 (2) Từ (1) và (2) => D2 = D1h1/h1 -Phương án 2: Thả ít hạt chì vào ống nghiệm rót chất lỏng vào ống nghiệm cho ngập các hạt chì, mực chất lỏng ống là h2 Sau đó thả ống nghiệm này vào bình nước, mức nước ngập ống là H2 Lấy ống nghiệm ra, rót thêm chất lỏng vào ống tới mực h2 Thả ống nghiệm vào bình nước, mực nước ngập ống là H2 Khi cân bằng, trọng lượng ống nghiệm ( chì và chất lỏng) lực đẩy Acsimet Với ký hiệu trên và m là khối lượng chất lỏng ống thì : P + 10m1 = 10 D1H1S (1) Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net 13 (14) P + 10m2 = 10 D2H2S (2) Trừ vế với vế (2) và (1) ta được: m1 - m2 = D1S(H2 - H1) 1D2S ( h2 - h1) = D1S (H2 - H1) Suy ra: D2 = D1 H H1 h h1 Bảng giá trị đo : Lần đo D1 4.Kết quả: D2 H1 H2 h1 h2 D2tb = (D21 + D22 + D23 ) /3 Bài 1.6 : Xác định khối lượng riêng chất lỏng Dụng cụ: Giá thí nghiệm, ống nghiệm, đòn bẩy, hộp cân, cốc nước, chất lỏng khác 1.Cơ sở lí thuyết: m = D.V => V = V1 = V2 <=> m D m1 m2 m2 = hay D2 = D1 D1 D2 m1 2.Tiến hành: - Đổ nước vào ống nghiệm mức V1 - Đổ chất lỏng khác vào ống nghiệm mức V2 V2 = V1 *Treo ống nghiệm vào cánh tay đòn trái, móc cân vào cánh tay đòn phải cho cân thăng ta có m1 - Tương tự, đổ chất lỏng khác vào ống nghiệm đến mức V2 =V1 - Tương tự, ta đo m2 Bảng giá trị đo : Lần đo 4.Kết quả: M1 D2 = m2 D1 m1 m2 D1 D2 D2tb = (D21 + D22 + D23 ) /3 Bài 1.7 : Xác định khối lượng riêng chất lỏng Dụng cụ: Giá TN, áp kế chữ U, phiểu cốc nước, cốc đựng chất lỏng khác Cơ sở lí thuyết: PM = PN ( nguyên lý thuỷ tĩnh học) PM chất lỏng = h1.S.10D1 PNnước = h2.S.10.D2 h1 S.10D1 = h2.S.10D2 => D1 = h2 D2 h1 (với D2 = 1g/cm3) Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net 14 (15) 2.Tiến hànhthí nghiệm : -Đổ nước vào nhánh áp kê chữ U -Đổ chất lỏng khác vào nhánh áp kế -Dùng thước đo độ cao cột chất lỏng : h1 -Dùng thước đo độ cao cột chất lỏng : h -Dùng thước đo độ cao cột nước (tại điểm nằm cùng mặt phẳng với mặt phân cách nước và chất lỏng khác): h2 - Tính D1 = h2 D2 h1 3.Bảng giá trị đo : Lần đo 4.Kết quả: h1 h2 D1 D2 D2tb = (D21 + D22 + D23 ) /3 Bài 1.8 :Xác định khối lượng riêng chất lỏng Dụng cụ: Ống đong, ống nghiệm có chia độ, nước, chất lỏng khác 1.Cơ sở lí thuyết: FA1 = V1 10 D1 FA2 = V2 10 D2 F1 =F2 V1 10 D1 = V2 10.D2 D2 = V 1.D1 ( D1 = g/ cm3 ) V2 2.Tiến hànhthí nghiệm : - Đổ nước vào ống nghịêm đến mức V1, thả vào ống đong đựng nước, vạch dấu mực nước dâng lên ống đong - Tượng tự đổ nước vào ống nghiệm đến mứcV2 Sao cho thả vào chất lỏng khác mức chất lỏng dâng lên ống đong với mức ban đầu.(Khi thả vào mức nước) - Tính D2 = V1 D1 ( D1 = 1g/ cm3 ) V2 Bảng giá trị đo : Lần đo V1(cm3) V2 D2 = V1 D1 D2 4.Kết quả: D2tb = (D21 + D22 + D23 ) /3 Bài 1.8 : Xác định khối lượng riêng 40 cm3 nước và 40 cm3 cồn Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net 15 (16) Dụng cụ: Một ống đong chia độ , ống nghiệm chia độ , cân g, cốc nước, cốc cồn, cốc lớn 1.Cơ sở lí thuyết: - Áp dụng công thức tính khối lượng riêng : D = m / V - Áp dụng nguyên lý vật : P = FA Tiến hành thí nghiệm: -Trộn 40 cm3 nước và 40 cm cồn vào cốc lớn lắc mạnh tượng khuếch tán xảy - Đổ hỗn hợp vào ống đong , hỗn hợp dâng lên V1 - Thả cân g vào ống đong có chứa hỗn hợp thể tích dâng lên V2 - Ta có: Vphần chìm = V - V M V = Vphần chìm D hỗn hợp - Trong đó , M v là khối lượng ống nghiệm và cân - Đo khối lượng M v cách : Thả ống nghiệm nối nước, thể tích phần chìm là V’ Khối lượng ống nghiệm là : + Áp dụng nguyên lý vật ta có : 10 mo = F A = V’ 10 Dn Với Dn = g /cm3 Suy , m0 = V’ - Khối lượng phần chìm : M V = m0 + m ( m1 là khối lượng cân m = g) M V = m0 + -Ta có : D hỗn hợp = M V / Vphần chìm = ( m0 + 5) / (V - V 1) Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net 16 (17) DẠNG 2: ĐO KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA VẬT RẮN ( Thanh thép, cân , cát khô ) Bài 2.1: Đo khối lượng riêng vật làm kim loại Dụng cụ: Cốc nước, giá TN, sợi chỉ, thước, lò xo, vật làm kim loại 1.Cơ sở lí thuyết: P’ = P - FA => P= P’ + FA P = kx1 + V.10.Dn DV = m V -Treo vật vào lò xo: P = k.x0 (1) -Khi thả vật vào nước P =P’ + FA P = k.x1 + V.10.D ( ) -Ta có : k.x0 = k.x1 + 10.V.D 10.VDn x0 x1 p Từ ( ) => k = x0 k= 10.V Dn P 10m V Dn X = = => m = x0 x1 x0 x0 x0 x1 V Dnx0 m x0 Dv = = = Dn ( với Dn = kg/ m3) V ( x0 x1) V x0 x1 k= Tiến hành thí nghiệm: - Treo vật vào lò xo, đo độ giãn lò xo: x0 - Nhúng vật vào nước, đo độ giãn lò xo: x1 Tính Dv = x0 Dn ( Dn = g/ cm3) x0 x1 Bảng giá trị đo : Lần đo x0 x1 Dv = x0 x0 x1 4.Kết quả: D = ( D + D + D3) / Bài 2.2: Đo khối lượng riêng vật làm kim loại Dụng cụ: Lực kế, beser đựng nước, vật kim loại đã biết khối lượng chưa biết khối lượng ( cân chẳng hạn) 1.Cơ sở lí thuyết: Móc vật vào lực kế đo: P Nhúng vật vào nước P’ = P - FA => FA = P - P ’ 10.Dn V = P - P’ Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net 17 (18) => Dn = P P' (1) 10.V P (2) 10.V Dn P P' 10.V Dn.P = = => Dv = ( D n = 1000 kg/ m3 = 1g/cm3) Dv 10.V P P P' mà P = V.DV.10 => DV = 2.Tiến hành: - Móc vật vào lực kế đo: P - Nhúng vật vào nước chìm hoàn toàn (treo sợi ) đo P’ - Tính Dvật = 3.Bảng giá trị đo : Lần đo Dn.P ( Dn = g/ cm3) P P' P P’ Dv = Dn.D P P' Kết : D = ( D + D + D3) / Bài 2.3: Đo khối lượng riêng chất dẻo Dụng cụ: Ống nghiệm có vạch chia, ống đong và nước 1.Cơ sở lí thuyết: Áp dụng công thưc tính khối lượng riêng D= m D Đo m dùng nguyên lý vật F = V.d Trong đó V: Thể tích phần chìm Trong đó , d : trọng lượng riêng nước Đo V: Dùng định luật bảo toàn 2.Tiến hành: -Bỏ ống nghiệm vào ống đong có đựng nước ống đong dâng lên vạch h1 -Ngắt miếng bột nặng bỏ vào ống nghiệm, nước ống đong dâng lên vạch h2 V = h2 - h1 - Khối lượng miếng bột nặng là m = V.D -Lấy miếng bột nặng ra, đổ nước vào ống nghiệm tới vạch h3, bỏ miếng bột nặng vào nước dâng đến vạch h4 Thể tích miếng bột nặng là: V’ = h4 - h3 Kết quả: D= m V' Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net 18 (19) 3.Bảng giá trị đo : Lần đo h1 h2 h3 h4 V = h2 - h1 m =V.D V’ = h4 - h1 D = m/ V’ 4.Kết quả: D = ( D + D + D3) / Bài 2.4: Đo khối lượng riêng cát khô (Với mức chính xác cao có thể đạt) Dụng cụ: Tấm gỗ phẳng 60 x 500 x 5, vỏ lon bia ( hộp sữa) giống bỏ nắp, bình chia độ, chai nước, cốc đựng cát khô 1.Cơ sở lí thuyết: Điều kiện cân đòn bẩy l1 Pcát = l2 Pnước l1 = l2 => mcát = mnước DCát V1 = D nước V2 Dcát = Dnước V2 V1 2.Tiến hành thí nghiệm : - Đặt gỗ nằm thăng mép bàn với vỏ hộp giống hai đầu gỗ đó - Đổ thể tích cát khô V1 vào vỏ hộp A đổ thể tích nước V2 vào vỏ hộp B cho gỗ chớm nghiêng l1 = l2 Khi đó ta có: mcát = mnước Dcát.V1 = Dnước V2 - Dùng bình chia độ đo V1 = V2 - Tính Dcát = Dnước V2 ( Dnước = 1g /cm3) V1 3.Bảng giá trị đo : Lần đo 4.Kết quả: V1 V2 Dnước(1g/ cm3) Dcát D = ( D cát1 + Dcát + D cát 3) / Bài 2.5: Xác định khối lượng riêng muối tinh khô, cát, nước muối bảo hoà Dụng cụ: Ống nghiệm chia độ, bình thuỷ tinh hình trụ đựng nước, cốc nước, muối Cơ sở lí thuyết: FA1 = FA2 ( FA1 là lực đẩy nướctác dụng lên ống nghiệm đựng muối) => P1 = P2 ( FA là lực đẩy nước tác dụng lên ống nghiệm đựng nước) Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net 19 (20) 2.Tiến hành thí nghiệm : - Đổ vào ống nghiệm chia độ lượng muối tinh khô cho thả vào nước bình hình trụ, ống muối chìm tới mức, miệng ống cao mặt nước khoảng theo vạch đã vạch sẵn - Xác định thể tích V1 muối lúc đó - Đổ hết muối tinh đổ nước vào ống nghiệm chia độ cho thả vào nước bình hình trụ thì ống nước này chìm tới mức trên - Xác định thể tích V2 nước lúc đó Ta có: P1 = P2 ( P1 là trọng lượng ống nghiệm và trọng lượng muối) => d1.V1 = d2.V2 ( P2 là trọng lượng ống nghiệm và lượng nước) Vậy d1 V2 d1 D1 D1 V2 = vì = nên = d2 V1 d2 D2 D2 V1 => D1 = D2 V ( g/ cm3) V1 chú ý: - Đối với nước muối bảo hoà ta làm tương tự - Nếu ống nghiệm chia độ, bình hình trụ chia độ thì ta làm dấu vạch phần thể tích nước bình hình trụ trường hợp là 3.Bảng giá trị đo : Lần đo V1 V2 D1 =D2 V ( D2 = 1g / cm3) D1 4.Kết quả: Dtb = ( D11 + D1 + D 3) / Bài 2.6: Xác định khối lượng riêng trứng Dụng cụ: Cân, bình chia độ Cơ sở lí thuyết: Áp dụng công thức tinh khối lượng riêng: D = m / V 2.Tiến hành thí nghiệm : - Xác định khối lượng trứng cân - Xác định thể tích trứng bình chia độ - Tính D = m / V Bài 2.7: Xác định khối lượng riêng trứng Dụng cụ: Muối, bình chia độ, cân Cơ sở lí thuyết: - Hoà tan dần muối ăn vào nước, thấy thấy trứng mà không bị nhô lên khỏi mặt nước Khi đó : P = FA - Vật chìm hoàn toàn : V Trứng 10 D trứng = V trứng 10 D nước muối D trứng = D nước muối = ( m muối + m nước ) / Vnước muối 2.Tiến hành thí nghiệm : - Rót 100 cm3 nước vào bình chia độ ta có m nước = 100 g Thiết kế quy trình bồi dưỡng thí nghiệm thực hành Vật lý Lop8.net 20 (21)