(Sáng kiến kinh nghiệm) chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi vật lý 8 chủ đề cơ học

 Tµi liƯu híng dÉn BDHS giái VËt lÝ Tµi liƯu lu hµnh néi bé híng dÉn Båi dìng học sinh giỏi Môn Vật lý Lớp Chuyên đề : Chuyên đề : lớp học Nhìn lại chuyên đề Hệ thống hoá ôn tập chuyên đề nhiệt lớp 6,7: Từ chuyên đề đến chuyên đề Xem thêm tài liệu chuyên đề: Hớng dẫn BDHSG lớp7 - Huyện lệ thuỷ - phát hành tháng 12 năm 2008 Bài tập đo đại lợng Đo chiều dài: Các đơn vị đặc biệt khác: inh, fut, dặm, hải lí Ví dụ: đổi đơn vị sau: inch = 2,54cm inh = ………m fut = 12 inch fut =……… m dỈm = 5280 dỈm =……… m fót hải lí = 1,852 km Đo diện tích: Đơn vị đo: m2 , bội ớc m2 10 lần Diện tích có dạng đặc biệt nh: Hình tam giác,chử nhật ,hình vong, tròn,.dùng công thức tính diện tích hình Khi gặp hình có dạng chia nhỏ thành hình đặc biƯt … §o thĨ tÝch chÊt láng: §o thĨ tích chất lỏng so sánh thể tích chất lỏng với thể tích đợc chọn làm đơn vị Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ Thủy Tài liệu hớng dẫn BDHS giỏi Vật lí Đơn vị: m3, l Các đơn vị khác: dm3, cm3, l, ml 1dm3 = 1l 1cc = 1cm3 1dm3 = 0.001m3, 1cm3 = 0.001cm3 ví dụ: đổi đơn vị sau: 0.6m3 = dm3 = ……….l 15l = ……… m3 = g……cm3 ml = ……… cm3 = ……….l 0.6m3 = ……… dm3 = ……….l 2m3 = ……… cm3 = ……….l §o thể tích vật rắn không thấm nớc: Hình lập phơng V = a.a.a (a cạnh) Hình trụ V = 3,14 R2.h (R bán kính đáy, h chiều cao) Hình hộp chữ nhật: V = a.b.c (a,b,c kích thớc) Hình cầu V= 4/3 3,14 R3 (R bán kính hình cầu) Nếu vật có hình dạng không thấm nớc: Dùng bình chia độ bình tràn -Bình chia độ: Vv = V2 V1 V1 lµ thĨ tÝch cđa níc V2 lµ thĨ tÝch nớc + vật rắn Dùng bình tràn: -Đổ nớc (hoạc chất lõng) đầy bình tràn,thả vật rắn vào Bình chia độ đo lợng nớc tràn ,thể tích(hoạc tổng thể tích)đo đợc thể tích Vật rắn cần đo I tập vận dụng: BT5 Xác định khối lợng riêng Dx bắng dụng cụ: Cốc, nớc đả biết khối lợng riêng Dn ; cân cân HD - Cân khối lợng cốc rỗng: m1 - Cân khối lợng cốc đầy nớc: m2 - Khối lợng nớc là: mn = m2 m1 - Đổ hết nớc rót đầy chất lỏng vào cốc cân, đợc m3 - Vậy Khối lợng chất lỏng là: m x = m3 m1 - Lợng nớc chất láng cïng thĨ tÝch nªn: V=mn / Dn = mx / Dx - Do ®ã Dx =Dn mx/mn => Dx = Dn (m3 m1)/ (m2 m1) Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ Thđy  Tµi liƯu híng dÉn BDHS giái VËt lí II Lực- Đo trọng lợng,khối lợng riêng I KiÕn thøc lÝ thut: *Bỉ tóc phÐp ®o lùc Lùc gì? Đơn vị đo lực- dụng cụ đo lực - Cách xác định lực:3 yếu tố - Lực đại lợng có hớng,đợc biểu diễn mũi tên Đợc biểu diễn:-Gốc mũi tênchỉ điểm đặt lực :-Phơng,chièu mũi tên Phơng chiều lực :-Độ dài mũi tên độ lớn lực theo tỷ xích Liên hệ thực tế; biểu diễn minh hoạ đơn vị đo lực, dụng cụ đo lực? Lực cân bằng? Điều kiện để lực cân bằng? Cách biễu diễn 2lực cân Liên hệ thực tế; biểu diễn minh hoạ *Bổ túc phép tổng hợp phân tích lực đo lực 1.Hai lực phơng chiỊu Fhl = F1 + F2 2.Hai lùc cïng ph¬ng ngỵc chiỊu chiỊu Fhl = F1 - F2 3.Hai lùc không phơng, đồng quy (hai lực có phơng cắt nhau) ta dùng Quy tắc: Hình bình hành-lực Fhl = F1 + F2 Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ Thủy Tµi liƯu híng dÉn BDHS giái VËt lÝ Quy tắc: Hình bình hànhlực áp dụng: tìm hợp lực 2lc đồng quy Fhl = F1 + F2 *Phân tích lực ta tiến hành tơng tự nhng ngợc lại *Tham khảo thêm quy tắc đa giác lực Lực đàn hồi: Lực biến dạng lò xo Biểu thức F=k ∆l = k ( l − l ) Lực đàn hồi củalòxo bị biến dạng tỷlệ với độ biến dạng ngợc chiều vớiđộbiếndạng Lực ma sát: Lực ma sát gì? xuất nào? Biểu thức: Fms =kN K hƯ sè tû lƯ N: ¸p lùc(Lùc tác dụng vuông góc với mặt bị ép) ** Tham khảo tập: -Số1 đến 10 trang 26-27 SáchPP GBTVLTHCSK8 -28,29 BTVLCL Đo trọng lợng: Trọng lực lực hút trái đất lên vật Trọng lực có phơng chiều độ lớn Phơng: thẳng đứng Chiều hớng tâm trái đất Dới tác dung trọng lực vật có trọng lợng Quan hệ khối lợng trọng lợng P = g.m g gia tốc trọng trờng (Hệ số tỉ lệ trọng lợng khối lợng) g phụ thuộc vào vị trí vật Trái đất gần xích đạo có giá trị lớn Thông thờng lấy g = 10 N/kg : P = 10m Nếu không nói thêm ta chọn g = 10 N/kg 2.Khối lợng riêng: Khối lợng riêng chất đợc xác định đơn vị thể tích chất Công thức: Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD LƯ Thđy  Tµi liƯu híng dÉn BDHS giái VËt lÝ D = m/V Trong ®ã: m… (kg) V (m3) D.(kg/ m3) Đơn vị khác: kg/ cm3, g/ cm3 Khối lợng riêng hợp kim: D= m1 + m2 + + mn V1 + V2 + + Vn Trọng lợng riêng: Trọng lợng riêng chất đợc xác định đơn vị thể tích chất Đơn vị: N/m3 N/cm3 *Quan hệ KLR TLR: d = D.g Trong g hệ số tỉ lệ trọng lợng khối lợng Thêng dïng: d = 10D II bµi tËp vËn dơng: BT1: Một mẫu hợp kim thiếc chì có khối lợng m = 664g có khối lợng riêng D = 8,3 g/ cm3 HÃy xác định khối lợng thiếc chì có hợp kim bíêt KLR thiếc D1 = 7300 kg/ m3 chì 11300 kg/ m3 Coi r»ng thĨ tÝch cđa hỵp kim b»ng tông thể tích kim lọai tạo thành HD: Ta cã: m1+m2 = m => m1 = m - m2 (1) Theo công thứctính khối lợng riêng hợp kim ta cã: M m1 + m2 D= = V V1 + V2 hay D= m1 + m2 ( m + m2 ) D1 D2 = m1 m2 m1 D2 + m2 D1 + D1 D2 (2) Thay (1) vµo (2) Từ giải m1 = 438g; m2 = 226g BT2: Xác định KLR hợp kim chứa 40% thiếc 60% khối lợng đồng biết khối lợng riêng 7200 kg/ m3 KLR đồng 11300 kg/ m3 Xem thể tích cảu hợp kim tổng thể tích kim loại hợp thành HD: Gọi V1 V2 lần lợt thể tích ®ång vµ thiÕc Ta cã D= M M = (1) V V1 + V2 Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ Thủy  Tµi liƯu híng dÉn BDHS giái VËt lÝ V1 = Víi: m1 0.4 M = D1 D1 V2 = Thay vào (1) ta đợc: m2 0.6 M = D2 D2 D1.D2 D= 0.4 D2 + 0.6 D1 BT3 Một thỏi kim loại tích 1dm3 khối lợng 9,850kg tạo bạc thiếc Xác định khối lợng bạc thiếc thỏi hợp kim đó, biết khối lợng riêng bạc 10500 kg/m3 thiếc 2700 kg/m3 Phơng pháp giải: Dựa vào định nghĩa khối lợng riêng, lập công thức tính khối lợng riêng D1 bạc, D2 thiếc D hợp kim Biết thêm khối lợng thỏi hợp kim tổng khối lợng kim loại thành phần thể tích thỏi tổng thể tích kim loại thành phần Bài giải: Gọi khối lợng phần bạc m1, thể tích V khối lợng riêng D1, ta có: m1 V1 D1 = (1) Tơng tự nh vậy, phần thiếc có khối lợng riêng là: D2 = m2 V2 (2) Khối lợng riêng thỏi hợp kim là: D= M m1 + m2 = V V1 + V2 (3) Thay c¸c giá trị V1 V2 tính theo (1) vµ (2) vµo (3), (4) ta cã: D= m1 + m2 (m + m2 ) D1 D2 = m1 m2 m1 D2 + m2 D1 + D1 D2 Ta ®· biÕt: M = m1 + m VËy: m2 = M – m Thay vµo (4) ta cã: D= MD1 D2 M = m1 D2 + ( M − m1 ) D1 V VD1D2 = m1D2 + MD1 – m1D1 m1 = D1 ( M − VD2 ) D1 D Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ Thủy  Tµi liƯu híng dÉn BDHS giái VËt lÝ m1 = 10500(9,850 − 0,001.2700) = 9,625kg 10500 − 2700 III Bµi tËp vỊ nhµ Bµi tËp1:.Một khèi gỗ thả nước 1/3 thể tích Nếu thả dầu ¼ thể tích Hãy xác định khối lượng riêng dầu ,cho khối lượng riêng nước 1g/cm3 52.Một cầu sắt rỗng nước Tìm thể tích phần rỗng biết khối lượng cầu 500g khối lượng riêng sắt 7,8g/ cm3 Biết nước ngập đến 2/3 thể tích cầu Bµi tËp2: Một khối gỗ hình hộp chữ nhật có tiết diện S=40cm2 ,cao h=10cm có khối lượng m=160g a.Thả khối gỗ vào nước Tìm chiều cao phần gỗ mặt nước.Cho KLR nước D o =1000kg/m3 b.Bây khối gỗ khoét lỗ hình trụ có tiết diện ∆ s=4cm2 sâu ∆ h lấp đầy chì có khối lượng riêng D2=11300kg/m3 Khi thả vào nước người ta thấy mực nước với mặt khối gỗ Tìm độ sâu ∆ h lỗ Bµi tËp3: Một khối gỗ hình lập phương ,cạnh a=8cm nước a.Tìm KLR gỗ Biết KLR nước D =1000kg/m3 khối gỗ chìm nước 6cm b.Tìm chiều cao lớp dầu có KLR D 2=600kg/m3 đổ lên mặt nước cho ngaọp hoaứn toaứn khoỏi goó Bài tập thêm Bài 28 đến 1.34 trang 26,27 Sách tập vật lý nâng cao Chuyên đề 2: mặt phẳng nghiêng - đòn bẩy- Ròng rọc I Kiến thức lí thuyết: 1.Mặt phẳng nghiêng: -Dùng mặt phẳng nghiêng kéo vật lên cao với lực nhỏ trọng lợng vật -Mặt phẳng nghiêng lực kéo vật mặt phẳng nghiêng nhỏ Biểu thức F h = P l Trong đó: P: trọng lợng vật(N) F: Lực kéo vật (N) Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ Thủy  Tµi liƯu híng dÉn BDHS giái VËt lÝ h: Độ cao cần nâng vật(m) l: chiều dài mặt phẳng nghiêng(m) 2.Ròng rọc: a Ròng rọc cố định: Dùng ròng rọc cố định: + Lực kéo vật trọng lợng vật F = P + Đoạn đờng di chuyển lực kéo đoạn đờng kéo vật S1 = S2 b Ròng rọc động: Ròng rọc động quay xung quanh trục mà di chuyển với vật Tác dụng: Dùng ròng rọc động cho ta lợi lần lực nhng thiệt lần đờng Đòn bẩy: Đòn bẩy có: Điểm tựa O Điểm tác dụng lực F1 O1 Điểm tác dụng lực F2 O2 Nếu OO1>OO2 F1 < F2 Gọi l1, l2 cánh tay đòn Cánh tay đòn k/c giữ điểm tựa đến phơng lực F1, F2 Điều kiện cân ®ßn bÈy: F1/F2 = l2/l1 Hay: F1.l1 = F2.l2 II tập vận dụng: BT6: Cho hệ thống nh hình vÏ, biÕt hƯ thèng c©n b»ng BiÕt OA = 3OB, OA có khối lợng không đáng kể Hảy xác định mối quan hệ trọng lợng vật P với trọng lợng vậ Q HD: Thông qua ròng rọc cố định ta có P = F Sử dụng điều kiện cân đòn bẩy đê so sánh P Q thông qua lực F */ Bài tập nhà Bi Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ Thủy  Tµi liƯu híng dÉn BDHS giái VËt lÝ Thanh AB quay quanh lề gắn tường thẳng đứng đầu B ( hvẽ ) Biết AB = BC trọng lượng AB P = 100 N : 1) Khi nằm ngang, tính sức căng dây F xuất dây AC để cân ( hình ) ? 2) Khi AB treo hình 2, biết tam giác ABC Tính lực căng dây F’ AC lúc ? Bài Một đồng chất tiết diện nhúng đầu nước, tựa vào thành chậu điểm O quay quanh O cho OA = OB Khi cân bằng, mực nước Tính KLR chất làm ? Cho KLR nước Dn = 1000 kg/m3 Bµi Tấm ván OB có khối lượng không đáng kể, đầu O đặt điểm tựa, đầu B treo sợi dây vắt qua ròng rọc cố định R ( Ván quay quanh O ) Một người có khối lượng 60 kg đứng ván : a) Lúc đầu, người đứng điểm A cho OA = OB ( Hình ) b) Tiếp theo, thay ròng rọc cố định R Pa-lăng gồm ròng rọc cố định R rịng róc động R’, đồng thời di chuyển vị trí đứng người điểm I cho OI = OB ( Hình ) c) Sau cùng, Pa-lăng câu b mắc theo cách khác cóOI = OB ( Hình ) Hỏi trường hợp a) ; b) ; c) người phải tác dụng vào dây lực F để ván OB nằm ngang thăng ? Tính lực F’ ván tác dụng vào điểm tựa O trường hợp ? ( Bỏ qua ma sát ròng rọc trọng lượng dây, rịng rọc) Biªn soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ Thủy Tài liệu hớng dẫn BDHS giỏi Vật lí Bài tập thêm: Bài tâp Số: từ số 1-64 đến1-72 trang 44.45 Sách BTVLNC Chủ đề3: áp suất- lực đẩy acsimet A/ Kiến thức Âp suất khí bình thông nhau: 1) Âp suất chất rắn: Độ lớn áp lực đơn vị diện tích bị ép Công thức:P= F S => F : áp lc(N); S: diện tích bị ép (m2) P:áp suất có đơn vị N/m2 gọi Paxcan kÝ hiƯu: Pa 2) ¢p st chÊt láng 1.ChÊt láng gây áp suất lên hớng, thành bình lòng Công thức:P=dh => d: lợng riêng(N/m2); h: độ cao tính từ mặt thoáng c lỏng đến điểm tính áp suất (m) ã áp suất ®iĨm chÊt láng ë ®é s©u h p = p0 + d.h : p0 :là áp suất khí mặt thoáng áp suất khí - áp suất khí giảm không tuyến tính theo độ cao - áp suất khí trung bình mùc níc biĨn b»ng p0 = 101.300 Pa - ¸p st khÝ qun ë mùc níc biĨn b»ng ¸p st cột thuỷ ngân cao 76 cm ống Tôrixenli 1átmốtphe =76 cmHg =101.300Pa 3) Bình thông nhau: ã Trong bình thông chứa chất lỏng đứng yên, nhánh khác mặt thoáng chất lỏng độ cao ã Các điểm nằm mặt phẳng chất lỏngcó ¸p suÊt b»ng 4)M¸y Ðp chÊt láng F S H = = f s h Trong ®ã: F,f lùc tác dụng lên pit tông lớn, nhỏ S,s Diện tích pít tông lớn , nhỏ Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ 10 Thđy  Tµi liƯu híng dÉn BDHS giái VËt lí Nhiệt lợng nớc lạnh thu vào: Q2 = m2.c.(t - t2) Q1 = Q2 ⇔ 14m2.c = 42m1.c m2 = 3m1 (2) Giải hệ phơng trình (1) (2) ta đợc m1 = 125g; m2 = 375g III Bµi tËp vỊ nhµ: Bµi Bµi Bµi Bµi Bµi Bài 2.31; 2.32 trang 74 sách VLNC 2.34; 2.35 trang 76 s¸ch VLNC 2.2 trang 55 s¸ch VLNC 125, 128, 129 S¸ch 200 BTVL Chän läc 2.54 trang 86 s¸ch VLNC 2.4 trang 122 S¸ch 500 BTVL THCS Chuyên đề 8: Sự chuyển trạng thái phơng trình cân nhiệt - Bài tập I Lý thuyết: 1) Sự nóng chảy đông đặc: Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD LƯ 34 Thđy  Tµi liƯu híng dÉn BDHS giái VËt lÝ + Sù chun tõ thĨ r¾n sang thể lỏng gọi nóng chảy, ngợc lại chuyển từ thể lỏng sang thể rắn gọi đông đặc + Một chất bắt đầu nóng chảy nhiệt độ bắt đầu đông đặc nhiệt độ + Trong trình nóng chảy vật thu nhiệt nhng nhiệt độ vật không tăng Trong trình đông đặc vật toả nhiệt nhng nhiệt độ vật không giảm + Mỗi chất nóng chảy hay đông đặc nhiệt độ định gọi nhiệt độ nóng chảy + Công thức tính nhiệt lợng vật thu vào để nóng chảy nhiệt độ nóng chảy: Q = m Trong đó: Q: Nhiệt lợng vật thu vào để m (kg) chất nóng chảy hoàn toàn nhiệt độ nóng chảy (J) : Nhiệt nóng chảy chất làm vật (J/kg) m: Khối lợng vật (kg) Lu ý: Khi chất lỏng đông đặc nhiệt độ nóng chảy, nhiệt lợng chất lỏng toả đợc tính công thức Nhiệt nóng chảy chất nhiệt lợng cần thiết kg chất nóng chảy hoàn toàn nhiệt độ nóng chảy 2) Sự bay ngng tơ: + Sù chun tõ thĨ láng sang thĨ gọi bay hơi, ngợc lại chuyển từ thể sang thể lỏng gọi ngng tụ Trong trình bay hơi, chất lỏng thu nhiệt nhng nhiệt độ chất lỏng không tăng Trong trình ngng tụ, chất lỏng toả nhiệt nhng nhiệt độ chất lỏng không giảm + Tốc độ bay chất lỏng phụ thuộc vào nhiệt độ chất lỏng; diện tích mặt thoáng chất lỏng; chất chÊt láng Sù bay h¬i diƠn ë bÊt kú nhiệt độ + Mỗi chất lỏng sôi nhiệt độ định, nhiệt độ gọi điểm sôi Trong suốt thời gian sôi nhiệt độ chất lỏng không thay đổi Nhiệt độ sôi phụ thuộc áp suất bề mặt chất lỏng: áp suất giảm, nhiệt độ sôi giảm; áp suất tăng, nhiệt độ sôi tăng + Công thức tính nhiệt lợng vật thu vào để bay hoàn toàn nhiệt độ sôi: Q = L m Trong đó: Q: Nhiệt lợng chất lỏng thu vào để bay hoàn toàn điểm sôi (J) L: Nhiệt hoá (J/kg) m: Khối lợng chất lỏng (kg) Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ 35 Thủy Tài liệu híng dÉn BDHS giái VËt lÝ Lu ý: Khi ngng tụ điểm sôi nhiệt lợng toả đợc tính công thức Nhiệt hoá chất nhiệt lợng cần thiết kg chÊt ®ã chun tõ thĨ láng sang thĨ nhiệt độ sôi 3) Phơng trình cân nhiệt: Nếu trao đổi nhiệt với môi trờng nhiệt lợng vật toả nhiệt lợng vật khác thu vào Qtoả = Qthu vào Qtoả : Tổng nhiệt lợng vật toả Qthu vào: Tổng nhiệt lợng vật thu vào II Bài tập: Bài 1: HÃy xác định lợng nhiệt cần thiết để làm nóng chảy hoàn toàn 200g nớc đá có nhiệt độ ban đầu t = -5 0C Biết nhiệt dung riêng nớc đá c = 2100J/kg.K; nhiệt nóng chảy nớc đá lµ λ = 336000J/kg Híng dÉn: + Cung cÊp nhiƯt lợng Q1 cho 200g nớc đá tăng nhiệt độ từ -50C lªn 00C Q1 = m.c.(0 - t1) = 100J + Cung cấp nhiệt lợng Q2 200g nớc đá nóng chảy hoàn toàn 00C Q2 = m = 67 200J + Nhiệt lợng cần thiết Q = Q1 + Q2 = 69 300J Bµi 2: Dẫn 100g nớc 1000C vào bình cách nhiệt đựng nớc đá - 40C Nớc đá bị tan hoàn toàn tăng nhiệt độ lên đến 100C Tìm khối lợng nớc đá có bình? Biết nhiệt nóng chảy nớc đá = 3,4.105 J/kg; nhiệt hoá nớc L = 2,3.106J/kg; nhiệt dung riêng cđa níc c1 = 4200J/kg.K; nhiƯt dung riªng cđa níc đá c2 = 2100J/kg.K Hớng dẫn: + Nhiệt lợng toả 100g nớc 1000C ngng tụ thành nớc Q1 = L m1 + Nhiệt lợng toả 100g nớc 1000C hạ nhiệt độ xuèng 100C lµ Q2 = m1.c1.(t1 - t) = 90 m1.c1 + Nhiệt lợng nớc đá thu vào để tăng nhiệt độ từ - 40C lên 00C Q3 = m2.c2.(0 - t2) = m2.c2 + NhiƯt lỵng níc đá thu vào để nóng chảy Q = m2 = 3,4.105m2 + Nhiệt lợng nớc thu vào để tăng nhiệt độ từ 00C lên 100C Q5 = m2.c1.(t - 0) = 10 m2.c1 Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD LƯ 36 Thđy  Tµi liƯu híng dÉn BDHS giái Vật lí Nhiệt lợng toả nhiệt lợng thu vµo Q1 + Q2 = Q3 + Q4 + Q5 ⇔ L m1 + 90 m1.c1 = m2.c2 + 3,4.105m2 + 10 m2.c1 ⇒ m2 = L.m1 + 90m1 c1 = 0,68kg 4c + 3,4.10 + 10c1 Bài 3: Trong bình có chứa m = 2kg níc ë t1 = 250C Ngêi ta th¶ vào bình m2 kg nớc đá t2 = - 200C HÃy tính nhiệt độ chung? Khối lợng nớc khối lợng nớc đá có bình có cân nhiệt trờng hợp sau đây: a) m2 = 1kg b) m2 = 0,2kg c) m2 = 6kg Nhiệt dung riêng nớc, nớc đá nhiệt nóng chảy nớc đá lần lợt là: c1= 4,2 kJ/kg.K; c2 = 2,1 kJ/kg.K; λ = 340 kJ/kg Híng dÉn: + Nếu nớc hạ nhiệt độ xuống 00C toả nhiệt lợng: Q1 = m1.c1.(t1 - 0) = 2.4,2.(25 - 0) = 210 kJ a) m2 = 1kg + Nhiệt lợng cần cung cấp để nớc đá tăng nhiệt độ từ - 20 0C lên 00C: Q2 = m2.c2.(0 - t2) = 2,1.(0 - (- 20)) = 42 kJ Vì Q1 > Q2 nên nớc đá bị nóng chảy + Nhiệt lợng cần để nớc đá nóng chảy hoàn toàn Q3 = m2 = 340.1 = 340 kJ Vì Q1 < Q2 + Q3 nên nớc đá cha nóng chảy hoàn toàn Vậy nhiệt độ cân 00C Khối lợng nớc đá đà nóng chảy mx đợc xác định bởi: Q1 = Q2 + λ mx ⇒ mx = 0,5kg + Khèi lỵng níc có bình là: mn = m1 + mx = 2,5 kg + Khối lợng nớc đá lại là: md = m2 - mx = 0,5kg b) m2 = 0,2kg + Nhiệt lợng cần cung cấp để nớc đá tăng nhiệt độ từ - 20 0C lên 00C: Q2 = m2.c2.(0 - t2) = 2,1.(0 - (- 20)) = 42 kJ Vì Q1 > Q2 nên nớc đá bị nóng chảy + Nhiệt lợng cần để nớc đá nóng chảy hoàn toàn Q3 = m2 = 340.0,2 = 68 kJ Vì Q1 > Q2 + Q3 nên nớc đá nóng chảy hoàn toàn nhiệt độ cân lớn 00C Nhiệt độ cân đợc xác ®Þnh bëi: Q2 + Q3’ + m2.c1(t - 0) = m1.c1(t1 - t) ⇒ t = 14,50C + Khèi lỵng nớc có bình là: mn = m1 + m2 = 2,2 kg + Khối lợng nớc đá lại là: md = Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ 37 Thủy  Tµi liƯu híng dÉn BDHS giái VËt lÝ c) m2 = 6kg + Nhiệt lợng cần cung cấp để nớc đá tăng nhiệt độ từ - 20 0C lªn 00C: Q2 = m2.c2.(0 - t2) = 2,1.(0 - (- 20)) = 252 kJ V× Q1 < Q2 nên nớc hạ nhiệt độ xuống 00C bị đông đặc + Nếu nớc đông đặc hoàn toàn nhiệt lợng nớc toả đông đặc là: Q4 = λ m1 = 340.2 = 680 kJ V× Q2 < Q1 + Q4 nên nớc cha đông đặc hoàn toàn nhiệt độ cân 00C Khối lợng nớc đá đà đông đặc my đợc xác định bởi: Q1 + λ my = m2.c2(0 - t2) ⇒ my = 0,12kg + Khối lợng nớc đá có bình lµ: md = m2 + my = 6,12 kg + Khối lợng nớc lại là: mn = m1 - my =1,88kg III Bµi tËp vỊ nhµ: Bµi trang 48 Sách chuyên đề BD Vật lí Bài trang 50 Sách chuyên đề BD Vật lí Bài 2.5 trang 57 Sách Vật lí nâng cao Bài 2.37 trang 77 Sách Vật lí nâng cao Bài trang 54 Sách chuyên đề BD Vật lí Chuyên đề 9: Năng suất toả nhiệt - bảo toàn nhiệt động nhiệt - ôn tập I Lý thuyết: 1) Năng suất toả nhiệt: + Khi đốt cháy nhiên liệu (than, củi, xăng , dầu ) toả nhiệt lợng + Công thức tính nhiệt lợng toả đốt cháy m kg nhiên liệu là: Q = q m (J) Trong đó: Q: Nhiệt lợng toả (J) m: Khối lợng nhiên liệu (kg) q: Năng suất toả nhiệt nhiên liệu (J/kg) Lu ý: Năng suất toả nhiệt nhiên liệu nhiệt lợng toả đốt cháy hoàn toàn kg nhiên liệu 2) Định luật bảo toàn chuyển hoá lợng: + Năng lợng không mà không tự sinh Nó chuyển hoá từ dạng sang dạng khác, hay truyền từ vật sang vật khác + Hiệu suất bếp lò (hoặc việc sử dụng nhiệt) Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ 38 Thủy  Tµi liƯu híng dÉn BDHS giái VËt lÝ H= Qci 100% Qtp 3) Động nhiệt: + Động nhiệt động phần lợng nhiên liệu bị đốt cháy đợc chuyển hoá thành Động đốt động nhiệt mà nhiên liệu đợc đốt bên xi lanh + Động kỳ, kỳ + Hiệu suất động nhiệt: Là tỷ số phần lợng chuyển hoá thành công có ích động lợng toàn phần nhiên liệu cháy toả H= A 100% Q Trong đó: H: Hiệu suất động nhiệt A: Công có ích (J) Q: Năng lợng toàn phần nhiên liệu cháy toả (J) II Bài tập-ôn tập: Bài 1: Để tạo nên 100g nớc 1000C từ nớc 200C bếp dầu có hiệu suất H = 40% Tìm lợng dầu cần dùng, biết suất toả nhiệt dầu q = 4,5.107 J/kg Gợi ý: - Tính nhiệt lợng Q cần thiết để 100g nớc 200C biến thành nớc 1000C (nhiệt lợng có ích) Tính nhiệt lợng dầu cần phải toả Q (nhiệt lợng toàn phần) Q = Q.100% H Lợng dầu cần dùng: m = Q, = 14 g q Bài 2: Để có nớc sôi, nhà thám hiểm đà phải đun nóng chảy 1kg băng có nhiệt độ ban đầu t1 = - 100C đà dùng hết 4kg củi khô HÃy tính hiệu suất bếp, biết suất toả nhiệt củi q0 = 107 J/kg Gợi ý: - Tính nhiệt lợng cục nớc đá nhận để trở thành nớc sôi Qthu nhiệt lợng có ích Tính nhiệt lợng toả đốt cháy hoàn toàn 4kg củi khô Qtoả - Hiệu suất bếp: H= Qci 100% = 19,5% Qtp Bài 3: Để cã 100kg níc ë nhiƯt ®é 350C, ngêi ta ®un sôi lợng nớc nhiệt độ 100C đổ vào lợng nớc nhiệt độ 150C Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ 39 Thđy  Tµi liƯu híng dÉn BDHS giái VËt lí a) Hỏi phải đun lợng nớc đổ vào nớc nhiệt độ 150C b) Nếu dùng bếp dầu đun sôi lợng nớc đó, phải cần dầu để thực đợc công việc nói Biết suất toả nhiệt dầu 44.106J/kg,nhiệt dung riêng nớc C = 4200J/kg.K hiệu suất bếp 40% Gợi ý: a) Gọi m1 KL nớc nhiệt độ 100C; Gọi m2 KL nớc nhiệt độ 150C có m1 + m2 = 100 kg (1) - NhiƯt lỵng nớc sôi toả ra: Q1 = m1.c.(t1 - t) = m1.4200.(100 - 35) - NhiƯt lỵng níc ë 150C thu vào để tăng nhiệt độ từ 150C lên 350C: Q2 = m2.c.(t - t2) = m2.4200.(35 - 15) - Theo pt c©n b»ng nhiƯt: Q1 = Q2 ⇔ 65 m1 = 20 m2 (2) - Giải (1) (2) m1 = 23,5 kg; m2 = 76,5 kg b) TÝnh nhiệt lợng để đun sôi m1 kg nớc (nhiệt lợng có ích) Q1 Từ tính nhiệt lợng toàn phần Q = m= Q1 100% KL dầu phải đốt H Q q Bài 4: Một mô tô chạy với vận tốc 36km/h máy phải sinh công suất P = 3220W Hiệu suất máy H = 40% Hỏi với lít xăng, xe đợc km? Biết khối lợng riêng suất toả nhiệt xăng D = 700kg/m3 ; q = 4,6.107 J/kg Gợi ý: - Tính công động sinh quảng đờng s: A = P.t = P s v - Tính nhiệt lợng xăng toả để sinh đợc công là: Q = A P.s = H H v (1) - Mặt khác, nhiệt lợng toả đốt cháy m kg xăng là: Q = q.m = q.D.V (2) Tõ (1) vµ (2) suy ra: s = q.D.V H v = 40km P Lu ý: Đổi đơn vị công suất J/s; đơn vị vận tốc m/s; đơn vị thể tích m3 III Bài tập ôn tập: Hệ thống hóa ôn tập chuyên đề nhiệt 1) Nội năng: Dẫn nhiệt đối lu xạ nhiệt 2) Công thức tính nhiệt lợng vật thu vào (không có chuyển thể chất): Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ 40 Thủy Tài liệu híng dÉn BDHS giái VËt lÝ Q = m.c.(t2 - t1) (J) Trong đó: Q: Nhiệt lợng vật thu vào (J) m: Khối lợng vật (kg) c: Nhiệt dung riêng chất làm vật (J/kg.K) t1: Nhiệt độ ban ®Çu t2: NhiƯt ®é ci Lu ý : t > t Nhiệt dung riêng chất nhiệt lợng cần thiết kg chất tăng lên độ - Nhiệt lợng vật toả đợc tính công thức tơng tự Q = m.c.(t1 - t2) (J) Lu ý: t1 > t2 NhiÖt lợng nhiên liệu bị đốt cháy: Q=qm (J) q: suất toả nhiệt nhiên liệu (J/kg) Định luật bảo toàn: Năng lợng không mà củng không tự sinh ra, chuyển hóa từ dạng sang dạng khác hay truyền từ vật sang vật khác Qtoara= Qthu vào Sự chuyển thể chất: λ :nhiƯt nãng ch¶y(J/kg) Q = λ.m Q= Lm L: Nhiệt hóa hơi(J/kg) Thêm dạng tập: Bài 1:Cho đồ thị: Một chậu có chứa M=10kg hổn hợp nớc đá nớc Sự thay đổi nhiệt độ hổn hợp theo thời gian, đợc biểu diễn đồ thị hình bên Nhiệt dung riêng nớc C=4200 J/kg độ; nhiệt nóng chảy =3,4.105 J/kg HÃy xác định lợng nớc đá ban đầu có chậu (bỏ qua tác động chậu) Mc.t.T1 ĐS: m= .T =1,24kg Bài 2: Có nội dung thực hành: Xác định nhiệt dung qk nhiệt lợng kế nhiệt dung riêng Ck chất làm nhiệt lợng kế Dụng cụ: nhiệt lợng kế, nhiệt kế,nớc (đả biết nhiệt dung riêng Cn); bình đun,bếp điện, cân cân HD cách làm : Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ 41 Thủy  Tµi liƯu híng dÉn BDHS giái VËt lÝ KiÕn thøc: Khi cã c©n b»ng: (Ck mk + Cnm1)(t-t1) =Cn m2 (t2 -t) q k= C k m k = Cn mk Cn m2 ( t2 − t1 ) − Cn m1 (*) t − t1  m2 (t2 − t  − m1    t − t1 Ck = (**) + Dùng cân để xác định khối lợng nhiệt lợng kế mk + Rót 1lợng nớc nguội vào nhiệt lợng kế xác định khối lợngM=mk+ m1 suy khối lợng rót vào m1 + Dïng nhiƯt kÕ ®o nhiƯt ®é t1 cđa nhiệt lợng kế nớc + Đun lợng nớc khác bình đo t2 + Rót nớc t2 vào nhiệt lợng kế, khuấy đo nhiệt độ có cân bàng nhiệt t + Cân lại nhiệt lợng kế, đợc M suy m2 =M-M Thay số liệu đả có vào biểu thức (*)và (**) Ta đợc qk ck IV Bài tập nhà: Bài Bài Bài Bài 2.47 trang 82 sách Vật lí nâng cao lớp 2.48 trang 82 sách Vật lí nâng cao lớp 2.20 trang 67 Sách chuyên đề BD VËt lÝ 48 trang 57 S¸ch 121 BTVLNC Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ 42 Thủy Tài liệu hớng dẫn BDHS giỏi Vật lí Chuyên đề 10: Kiểm tra - chữa kiểm tra I Đề ra: (Thời gian làm 120 phút) Bài 1: Trong bình đun nhôm có khối lợng m1 = 200g đựng m2 = 500g níc ë nhiƯt ®é t1 = 200C Ngời ta thả vào bình cục nớc đá có khối lợng m3 = 300g nhiệt độ t3 = -50C a) Nớc đá có tan hết không? không hÃy tính khối lợng nớc đá lại bình? Biết nhiệt dung riêng nhôm c = 880J/kg.độ; nớc c2 = 4200J/kg.độ; nớc đá c3 = 2100J/kg.độ; Nhiệt nóng chảy nớc đá = 3,4.105J/kg Bỏ qua toả nhiệt môi trờng b) Đun bình đèn cồn, sau thời gian nhiệt độ bình 500C Tính lợng cồn đà dùng? Biết suất toả nhiệt cồn q = 27.106J/kg; Hiệu suất trình truyền nhiệt 80% BT2: Một ôtô chạy với vận tốc v=54km/h,khi côpng suất máy làP=45kW; với hiệu suất máy H=30% Hỏi 100km ôtô tiêu thụ xăng? Biết khối lợng riêng xăng D=700kg/m3 suất toả nhiệt q=4,6.107J/kg Bài 3: Tính hiệu suất động «t«, biÕt r»ng «t« chun ®éng víi vËn tèc 72km/h động có công suất 30kW tiêu thụ 12 lít xăng quảng đờng 80km Cho khối lợng riêng xăng 700kg/m3, suất toả nhiệt xăng q = 46.106J/kg Bài 4: Ngi ta bỏ miếng hợp kim chì kẽm có khối lượng 50g nhiệt độ 136oC vào nhiệt lượng kế chứa 50g nước 14 oC Hỏi có gam chì gam kẽm miếng hợp kim trên? Biết nhiệt độ có cân nhiệt 18oC muốn cho riêng nhiệt lượng kế nóng thêm lên oC cần 65,1J; nhiệt dung riêng nước, chì kẽm 4190J/(kg.K), 130J/(kg.K) 210J/(kg.K) Bỏ qua trao đổi nhiệt vi mụi trng bờn ngoi II đáp án : Bài 1: (3 điểm) a) Giả sử nhiệt độ cân bình 0C + Nhiệt lợng bình đun toả hạ nhiệt độ từ t1 xuống là: Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ 43 Thủy Tài liệu híng dÉn BDHS giái VËt lÝ Q1 = m1c1(20 - 0) = 3520J + Nhiệt lợng nớc toả hạ nhiệt độ từ t1 xuống là: Q2 = m2c2(20 - 0) = 42000J + NhiƯt lỵng níc đá thu vào tăng nhiệt độ từ t3 lên lµ: Q3 = m3c3(0 - t3) = 3150J + Vì Q1 + Q2 > Q3 nên nớc đá bị tan chảy + Nhiệt lợng cần thiết để nớc đá tan chảy hoàn toàn là: Q4 = m3 = 3,4.105.0,3 = 102000J + V× Q1 + Q2 - Q3 < Q4 nên nớc đá tan chảy phần Nhiệt lợng cấp cho nớc đá tan chảy Q5 = Q1 + Q2 - Q3 = 42370J + Gọi m khối lợng nớc đá bị tan ch¶y, ta cã Q = λ ∆ m ⇒ ∆m = Q5 = 124,6g λ + Khèi lỵng nớc đá lại: m = m3 - m = 175,4g Nhiệt độ cân bình 00C Vậy, nớc đá không tan hết, khối lợng nớc đá lại m = 175,4g b) + Nhiệt lợng nớc đá 00C thu vào để tan chảy là: Q6 = λ m = 59636J + NhiƯt lỵng níc thu vào tăng nhiệt độ từ lên 500C là: Q7 = (m2 + m3).c2(50 - 0) = 168000J + Nhiệt lợng bình đun thu vào tăng nhiệt độ từ lên 500C là: Q8 = m1.c1(50 - 0) = 8800J Qthu = Q6 + Q7 + Q8 = 236436J + Nhiệt lợng đèn cồn phải toả ra: Qtoả = Qthu + Mặt khác: Qtoả = q.mc mc = 100% = 295545J 80% Qtoa = 10,95g q Bài 2: (2điểm) - Tính công động sinh quảng đờng 80km: A = P.t = P s v - Tính nhiệt lợng toả đốt cháy 12 lít xăng: Q = q.m = q.D.V A - Hiệu suất động ôtô: H = Q = 31, 05% Bài 3: (2điểm) Công cần thiết: A=Pt= PS/v Nhiệt lợng toả để sinh công là: Q= A/H = Ps Hv Nhiệt lợng toả để sinh công đợc tính: Q=qm=qDV qDV= Ps Hv => V= P.s H v.q.D  Thay sè V=0,031m3 hay V=31 lít Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ 44 Thủy Tài liệu hớng dẫn BDHS giỏi Vật lí Bài 4: (3điểm) - Gọi khối lượng chì kẽm mc mk, ta có: mc + mk = 0,05(kg) (1) Q = m c (136 18) = 15340m - Nhiệt lượng chì kẽm toả ra: c c c; Q = m k c k (136 - 18) = 24780m k - Nước nhiệt lượng kế thu nhiệt lượng là: Q3 = m n c n (18 - 14) = 0,05 × 4190 × = 838(J) ; Q = 65,1× (18 - 14) = 260,4(J) - Phương trình cân nhiệt: Q1 + Q = Q3 + Q ⇒ 15340mc + 24780mk = 1098,4 (2) - Giải hệ phương trình (1) (2) ta có: mc ≈ 0,015kg; mk ≈ 0,035kg Đổi đơn vị gam: mc ≈ 15g; mk 35g Tài liệu tham khảo + Sách giáo khoa Vật lí + Sách giáo viên Vật lÝ + S¸ch ThiÕt kÕ VËt lÝ + Sách tập Vật lí + Sách BT chọn läc VËt lÝ + S¸ch gi¸o khoa VËt lÝ lớp8 + Sách giáo viên Vật lí lớp8 + S¸ch ThiÕt kÕ VËt lÝ líp8 + S¸ch tập Vật lí lớp8 + Bài tập nâng cao Vật lí THCS Phan Hoàng Văn- Trơng Trọng Lơng + 400 tậpVật lí THCS Phan Hoàng Văn Nguyễn Thị Hồng Mỹ Sách 200Bài tập vật lý chọn lọc +.Sách 500Bài tập vật lý chọn lọc(cơ, nhiệt, điện, quang.) +.Sách 500 Bài tập vật lý THCS (nhà xuất Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh) + Chuyên đề bồi dỡng vật lí lớp - GS-TS Vũ Thanh Khiết - NXB Đà Nẵng + Vật lí nâng cao - PTS Lê Thanh Hoạch - NXB Trẻ Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ 45 Thủy  Tµi liƯu híng dÉn BDHS giái VËt lÝ + 121 Bài tập vật lí nâng cao lớp - PGS-PTS Vị Thanh KhiÕt NXB §ång Nai + 200 Bµi tËp vËt lÝ chän läc - PGS-PTS Vị Thanh KhiÕt - NXB Hµ Néi + Bµi tËp vËt lÝ chọn lọc - Nguyễn Thanh Hải - NXB Giáo dục + 500 Bµi tËp vËt lÝ THCS - Phan Hoµng Văn - NXB ĐHQG Tp Hồ Chí Minh Mục lục TT Tên chuyên đề Nhìn lại chuyên đề lớp7 Máy đơn giản Mặt phẳng nghiêngáp suất lực đẩy ác si mét Chuyển động học Công- Công suất -Cơ ôn tập Chuyên đề7: Cấu tạo chất nhiệt Chuyên đề 8: Sự chuyển trạng thái phơng trình tra ng 14 18 22 26 31 cân nhiệt Chuyên đề 9: Năng suất tỏa nhiệt - Sự bảo toàn 34 nhiệt-Ôn tập 10 11 12 kiểm tra số Tài liệu tham khảo Mục lục 38 40 41 Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ 46 Thủy  Tµi liƯu híng dÉn BDHS giái VËt lÝ Phòng Giáo dục - Đào tạo Lệ Thuỷ Nhóm biên soạn: Dơng Đức Minh Nguyễn Anh Minh- Lê Văn Bình Chủ biên: Dơng Đức Minh -  híng dÉn Båi dỡng học sinh giỏi Môn Vật lý Lớp Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ 47 Thủy Tài liệu hớng dẫn BDHS giỏi Vật lí Tháng 11 năm 2009 Tài liệu lu hành nội Biên soạn: DơngĐức Minh-Nguyễn Anh Minh - Lê văn Bình - Phòng GD Lệ 48 Thñy ... khoa Vật lí + Sách giáo viên Vật lí + Sách Thiết kế Vật lí + Sách tập Vật lí + S¸ch BT chän läc VËt lÝ + S¸ch gi¸o khoa Vật lí lớp8 + Sách giáo viên Vật lÝ líp8 + S¸ch ThiÕt kÕ VËt lÝ lớp8 + Sách... mn = m1 - my =1 ,88 kg III Bµi tËp vỊ nhµ: Bài trang 48 Sách chuyên đề BD Vật lí Bài trang 50 Sách chuyên đề BD Vật lí Bài 2.5 trang 57 Sách Vật lí nâng cao Bài 2.37 trang 77 Sách Vật lí nâng cao... = =600 000(J) Cơ năng- bảo toàn năng: 1) Cơ năng: Khi vật có khả sinh công ta nói vật có - Cơ vật phụ thuộc vào vị trí vật so với mặt đất hấp dẫn - Cơ vật phụ thuộc vào biến dạng vật so với mặt