Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập định tính phần nhiệt học vật lí lớp 10 thpt nhằm bồi dưỡng tư duy logic cho học sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH LƢƠNG THANH HẢI XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH PHẦN “NHIỆT HỌC” VẬT LÝ LỚP 10 THPT NHẰM BỒI DƢỠNG TƢ DUY LOGIC CHO HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGHỆ AN - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH *** LƢƠNG THANH HẢI XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH PHẦN “NHIỆT HỌC” VẬT LÝ LỚP 10 THPT NHẰM BỒI DƢỠNG TƢ DUY LOGIC CHO HỌC SINH Chuyên ngành: Lý luận phƣơng pháp dạy học môn Vật lý Mã số: 60 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC GIÁO DỤC Cán hƣớng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THỊ NHỊ NGHỆ AN - 8/2015 iii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn này, tơi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Vinh, Khoa Đào tạo Sau Đại học trường Đại học Vinh; Khoa Vật lý Bộ môn Phương pháp giảng dạy Vật lý Trường Đại học Vinh tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân cảm ơn Ban Giám Hiệu Giáo viên Vật lý trường THPT Nguyễn Sỹ Sách, Giáo viên Vật lý trường THPT địa bàn huyện Thanh Chương nhiệt tình giúp đỡ tơi q trình điều tra khảo sát thực nghiệm sư phạm để thực luận văn Đặc biệt, xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Cơ TS Nguyễn Thị Nhị, người tận tình dạy dỗ, hướng dẫn bảo cho tơi ý kiến đóng góp chân tình, q báu Cơ suốt q trình học tập, nghiên cứu hoàn thiện luận văn Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, động viên bạn bè, đồng nghiệp, đặc biệt ủng hộ mặt gia đình giúp cho tác giả vượt qua khó khăn để hoàn thành luận văn Nghệ An, tháng năm 2015 Tác giả Lƣơng Thanh Hải iv MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn - Mục lục iv Danh mục viết tắt vii Mở đầu 1 Lí chọn đề tài .1 Mục đích nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Đóng góp luận văn Cấu trúc luận văn Chƣơng 1: Cơ sở lý luận thực tiễn việc bồi dƣỡng tƣ logic cho học sinh thơng qua dạy học tập định tính trƣờng trung học phổ thông 1.1 Tƣ lo gic Bồi dƣỡng tƣ logic dạy học Vật lý 1.1.1 Tƣ Tƣ logic Tƣ Vật lý 1.1.2 Một số kiến thức logic học 1.1.3 Bồi dƣỡng tƣ logic dạy học Vật lý 1.2 Bài tập định tính dạy học Vật lý 14 1.2.1 Khái niệm tập định tính .14 1.2.2 Tác dụng tập định tính dạy học Vật lý trƣờng phổ thông 14 1.2.3 Phân loại tập định tính 17 1.2.4 Các bƣớc giải tập định tính .18 1.2.5 Một số phƣơng pháp giải tập định tính 20 1.3 Bài tập định tính với việc bồi dƣỡng tƣ logic cho học sinh 21 1.3.1 Bài tập định tính góp phần bồi dƣỡng ngơn ngữ cho học sinh .21 1.3.2 Bài tập định tính góp phần bồi dƣỡng phát triển thao tác tƣ cho v học sinh 22 1.3.3 Bài tập định tính góp phần bồi dƣỡng kỹ suy luận logic cho HS 23 1.3.4 Bài tập định tính góp phần bồi dƣỡng kỹ phân tích chất Vật lý 24 1.4 Thực trạng dạy học tập định tính số trƣờng THPT địa bàn huyện Thanh Chƣơng, Tỉnh Nghệ An 26 Kết luận chƣơng 28 Chƣơng 2: Xây dựng sử dụng hệ thống tập định tính phần “Nhiệt học” Vật lý lớp 10 THPT theo hƣớng bồi dƣỡng tƣ logic cho học sinh 29 2.1 Mục tiêu, nội dung dạy học phần “Nhiệt học” Vật lý lớp 10 THPT 29 2.1.1 Chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ 29 2.1.2 Cấu trúc logic nội dung phần “Nhiệt học” Vật lý lớp 10 THPT 32 2.1.3 Các nội dung phần “Nhiệt học” Vật lý lớp 10 THPT 33 2.2 Xây dựng hệ thống tập định tính phần “Nhiệt học” Vật lý lớp 10 THPT theo hƣớng bồi dƣỡng tƣ logic cho học sinh 41 2.2.1 Nguyên tắc xây dựng hệ thống tập định tính 41 2.2.2 Xây dựng hệ thống tập định tính phần “Nhiệt học” Vật lý lớp 10 THPT theo hƣớng bồi dƣỡng tƣ logic cho học sinh 43 2.3 Thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng hệ thống tập định tính theo hƣớng bồi dƣỡng tƣ logic cho học sinh 50 2.3.1 Sử dụng tập định tính tiết học xây dựng kiến thức .51 2.3.2 Sử dụng tập định tính học tập Vật lý 57 2.3.3 Sử dụng tập định tính tiết học ơn tập tổng kết chƣơng 64 2.3.4 Sử dụng tập định tính hoạt động tự học nhà 70 2.3.5 Sử dụng tập định tính hoạt động ngoại khóa .73 2.3.6 Sử dụng tập định tính kiểm tra đánh giá .79 Kết luận chƣơng 82 Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm 83 3.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm 83 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 83 3.3 Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm 84 vi 3.4 Phƣơng pháp tiến hành thực nghiệm sƣ phạm 84 3.5 Nội dung thực nghiệm sƣ phạm 84 3.5.1 Chọn lớp đối chứng lớp thực nghiệm 84 3.5.2 Các bƣớc chuẩn bị cho việc thực nghiệm sƣ phạm 85 3.6 Đánh giá kết thực nghiệm sƣ phạm 85 3.6.1 Đánh giá định tính 85 3.6.2 Đánh giá định lƣợng .86 Kết luận chƣơng 91 Kết luận 92 Tài liệu tham khảo 94 Các phụ lục vii DANH MỤC VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ GV Giáo viên HS Học sinh BTVL Bài tập Vật lý BTĐT Bài tập định tính BTĐL Bài tập định lƣợng THPT Trung học phổ thông TDLG Tƣ logic ĐC Đối chứng TN Thực nghiệm SGK Sách giáo khoa BT Bài tập TL Trả lời MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Cùng với xu phát triển chung giáo dục giới kỉ XXI, giáo dục Việt Nam thời gian qua chuyển mạnh trình giáo dục t chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện lực phẩm chất ngƣời học Học đôi với hành; lý luận gắn với thực tiễn [21], đào tạo nên ngƣời lao động trẻ có tƣ sáng tạo, có lực giải vấn đề xã hội, để thích ứng đƣợc với thực tiễn sống, phù hợp với xu hội nhập phát triển thời đại Để có tƣ sáng tạo phải rèn luyện cho HS biết tƣ duy, biết suy luận cách logic Nhƣ vậy, việc bồi dƣỡng rèn luyện TDLG cho HS t ngồi ghế nhà trƣờng nhiệm vụ quan trọng cần thiết Điều đƣợc Đảng đƣa vào Nghị Hội nghị lần thứ tám (11-2013), Ban Chấp hành Trung ƣơng Đảng khóa XI (Nghị số 29-NQ/TW) đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo, đáp ứng u cầu cơng nghiệp hóa, đại hóa điều kiện kinh tế thị trƣờng định hƣớng xã hội chủ nghĩa hội nhập quốc tế Trong thực tế dạy học Vật lý, đa số GV trọng đến BTĐL mà chƣa trọng đến BTĐT BTĐT có ƣu điểm vƣợt trội việc bồi dƣỡng TDLG cho HS Việc giải BTĐT giúp HS hiểu sâu chất Vật lý, bồi dƣỡng ngôn ngữ nói, viết HS, kỹ lập luận, kỹ trình bày thuyết phục … mà tất bồi dƣỡng TDLG cho HS Ngoài kiểm tra đánh giá, thi cử hình thức chủ yếu trắc nghiệm khách quan Mặc dù có ƣu điểm nhƣ tính khách quan kiểm tra đánh giá; ngăn ng a đƣợc tình trạng học tủ, học lệch đề thi phủ kín tồn chƣơng trình; áp dụng đƣợc công nghệ việc nâng cao chất lƣợng kỳ thi, nhƣng viết câu trả lời nên kiểu kiểm tra, đánh giá dẫn đến tình trạng hạn chế kỹ lập luận logic, ngơn ngữ nói, viết HS Vấn đề đặt cần thiết phải xây dựng hệ thống BTĐT cịn đƣợc quan tâm bên cạnh hệ thống BTĐL, tập trắc nghiệm khách quan … vốn phong phú, đa dạng Phần “Nhiệt học” Vật lý lớp 10 THPT đề cập đến kiến thức tƣơng đối tr u tƣợng, nhƣng gần gũi với sống nên nhu cầu giải thích thắc mắc, tò mò HS giới xung quanh cần thiết Q trình giải thích địi hỏi HS phải có lập luận chặt chẽ, ngơn ngữ khoa học Vật lý xác có trình bày hợp lí HS khơng vận dụng lý thuyết sng mà cịn phải phân tích, tổng hợp, tr u tƣợng hóa, khái quát hóa… phù hợp logic Nhƣ vậy, BTĐT phƣơng tiện tốt để bồi dƣỡng TDLG cho HS T lí trình bày trên, khuôn khổ luận văn, chọn đề tài “Xây dựng sử dụng hệ thống tập định tính phần “Nhiệt học” Vật lý lớp 10 THPT nhằm bồi dưỡng tư logic cho học sinh” Mục đích nghiên cứu Bồi dƣỡng TDLG cho HS thơng qua việc xây dựng sử dụng hệ thống BTĐT phần “Nhiệt học” Vật lý 10 THPT Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu - TDLG, tƣ Vật lý - BTĐT dạy học Vật lý 3.2 Phạm vi nghiên cứu - BTĐT phần “Nhiệt học” Vật lý 10 THPT Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng đƣợc hệ thống BTĐT phần “Nhiệt học” theo hƣớng bồi dƣỡng TDLG cho HS sử dụng chúng dạy học nhƣ phƣơng án đề xuất cách phù hợp góp phần bồi dƣỡng TDLG cho HS, t nâng cao chất lƣợng dạy học phần nói riêng chất lƣợng dạy học trƣờng THPT nói chung Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1 Nghiên cứu sở lý luận TDLG việc bồi dƣỡng TDLG dạy học BTĐT dạy học Vật lý, mối quan hệ hoạt động giải BTĐT việc thực hành thao tác tƣ duy, suy luận logic 5.2 Tìm hiểu thực trạng sử dụng BTĐT việc bồi dƣỡng TDLG cho HS dạy học Vật lý số trƣờng THPT địa bàn huyện Thanh Chƣơng tỉnh Nghệ An 5.3 Đề xuất phƣơng án sử dụng BTĐT nhằm bồi dƣỡng TDLG cho HS dạy học Vật lý trƣờng phổ thông 5.4 Nghiên cứu mục tiêu, cấu trúc, nội dung phần “Nhiệt học” Vật lý 10 THPT 5.5 Xây dựng tuyển chọn hệ thống BTĐT phần “Nhiệt học” Vật lý 10 THPT theo hƣớng bồi dƣỡng TDLG cho HS 5.6 Thiết kế tiến trình dạy học số kiến thức phần “Nhiệt học” Vật lý 10 THPT có sử dụng hệ thống BTĐT xây dựng 5.7 Thực nghiệm sƣ phạm, đánh giá kết nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1 Phƣơng pháp nghiên cứu lý luận - Đọc tài liệu, sách báo liên quan để giải vấn đề, nhiệm vụ đặt Luận văn - Nghiên cứu nội dung kiến thức phần “Nhiệt học” Vật lý 10 THPT 6.2 Phƣơng pháp nghiên thực tiễn - Điều tra khảo sát dạy học BTĐT trƣờng THPT nói chung BTĐT phần “Nhiệt học” Vật lý 10 THPT nói riêng - Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm, thăm dò ý kiến t GV, HS để đánh giá lý luận nêu 6.3 Phƣơng pháp thống kê toán học Sử dụng phƣơng pháp thống kê toán học để xử lý kết thực nghiệm 116 Đáp án: Ta thấy bốn vật có kích thƣớc nhƣng làm t chất liệu khác thiếc, nhôm, niken, sắt nên vật có khối lƣợng khác khối lƣợng riêng chúng khác Trong vật đƣợc làm t niken nặng Khi chúng đƣợc thả rơi t độ cao chạm đất vật nặng biến thiên nhiều Giả thiết toàn chuyển hết thành nội vật vật làm niken có tăng nội lớn BT 26: Gợi ý: Khi đun nóng cầu kim loại có tƣợng xẩy ra? Do độ cao trọng tâm chúng có thay đổi khơng? T em suy trƣờng hợp tốn nhiều Nhiệt hơn? Đáp án: Để đun nóng cầu đặt giá cần lƣợng lớn hơn, giãn nở (do nóng lên), trọng tâm di chuyển lên nên cần phải tiêu tốn nhiệt lƣợng để tăng cầu Đối với cầu treo đun nóng, trọng tâm di chuyển xuống phía dƣới Lúc có chuyển thành nhiệt Do để đun nóng cầu treo cần lƣợng nhỏ BT 27: Gợi ý: Khi đinh di chuyển động búa chuyển đâu? Còn đinh đƣợc đóng động búa chuyển đâu? Đáp án: Khi đinh di chuyển phần nhỏ động búa chuyển thành nội đinh gỗ nên mũ đinh nóng lên Cịn đinh đƣợc đóng phần lớn động búa chuyển thành nội mũ đinh Do nhiệt độ mũ đinh tăng lên đáng kể BT 28: Gợi ý: Bài toán đề cập đến chuyển hóa t lƣợng sang lƣợng nào? Nội viên bi lớn hơn? Đáp án: Vì động búa đập vào miếng kim loại hai trƣờng hợp đƣợc coi nhƣ nhau, đập búa vào miếng chì búa nảy thấp đập vào miếng thép Do động truyền cho miếng chì nhiều miếng thép, tức miếng chì đƣợc truyền lƣợng lớn 117 BT 29: Gợi ý: Muốn so sánh T1 với T2 ta cần thêm p thơng tin nữa? Đáp án: T đồ thị dễ dàng thấy ứng với thể tích V0 ta có p2 > p1 Áp dụng phƣơng trình trạng p2 thái khí lí tƣởng ta có: p1 p1V0 p2V0 p   T2  T1  T1 chứng tỏ T2 > T1 T1 T2 p1 O T2 > T1 T2 T V V Hình0 6.1 BT 30: Gợi ý: Muốn so sánh V1 với V2 ta cần thêm thơng tin nữa? Đáp án: Kẻ đƣờng song song với trục OT cắt đƣờng đẳng tích V1 V2 điểm M N (Hình 6.3) p V1 T M N kẻ đƣờng song song với trụ Op, cắt trục OT điểm có hồnh độ T1 T2 Áp dụng phƣơng trình trạng thái khí lí tƣởng pV1 pV2 T   V2  V1  V1 nên V1 < V2 T1 T2 T1 ta có: p M N V O T1 T2 Hình 6.3 BT 31: Gợi ý: Cấu trúc tinh thể chúng nhƣ nào? Giải: Kim cƣơng than chì đƣợc cấu tạo loại hạt (cacbon), nhƣng cấu trúc mạng tinh thể Cấu trúc tinh thể kim Cấu trúc tinh thể than chì chúng khác (Hình cƣơng vẽ), nên tính chất vật lí chúng khác Trong mạng tinh thể kim cƣơng, liên kết nguyên tử cacbon theo hƣớng giống nhau; cịn mạng tinh thể than chì, liên kết nguyên tử cacbon nằm mặt phẳng bền vững nhiều so với liên kết nguyên tử cacbon T(K) 118 nằm phẳng khác BT 32: Gợi ý: Khung xe đạp hay cột thép thƣờng có xu hƣớng bị biến dạng gì? Với loại thép đƣờng kính ngồi ống thép có độ dày thích hợp chịu biến dạng nhƣ so với ống thép đặc? Nhƣng ống thép rỗng lại có ƣu điểm gì? Đáp án: Khung xe đạp hay cột thép ln chịu tác dụng lực có xu hƣớng làm khung hay cột thép bị uốn cong Với loại thép đƣờng kính ngồi, ống thép có độ dày thích hợp (cỡ vài milimét) chịu biến dạng uốn bền nhƣ ống thép đặc Nhƣng ống thép rỗng lại nhẹ tốn vật liệu ống thép đặc, làm giảm khối lƣợng xe cột, tiết kiệm thép BT 33: Gợi ý: Khi nóng lên để ngắt mạch điện băng kép phải cong phía nào? Đồng thép, chất có hệ số nở nhiệt lớn hơn? Đáp án: Để ngắt mạch điện băng kép phải cong A B phía A Ta biết, bị nung nóng, băng kép cong phía kim loại nở nhiệt hơn; thép nở nhiệt đồng Vậy, A thép B đồng BT 34: Gợi ý: Độ dẫn nhiệt thủy ngân nhƣ so với ête rƣợu? Nhiệt dung riêng thủy ngân nhƣ so với ête rƣợu? T suy chất giãn nở nhiệt nhanh hơn? Đáp án: Độ dẫn nhiệt lớn nhiệt dung riêng nhỏ thủy ngân so với ête rƣợu làm cho thời gian đo nhiệt độ ngƣời ốm rút ngắn lại BT 35: Gợi ý: Thủy tinh dẫn nhiệt nhƣ nào? Kim loại dẫn nhiệt nhƣ nào? Khi rót nƣớc sơi vào cốc có tƣợng gì? T suy cố mỏng nhƣ cốc dày nhƣ nào? để thìa nhơm (hoặc inơc) vào cốc có tác dụng gì? Đáp án: Kim loại dẫn nhiệt tốt, cịn thủy tinh dẫn nhiệt Nếu chọn cốc có thành đáy dày rót nƣớc sơi vào cốc, mặt thành đáy cốc tiếp xúc trực tiếp với nƣớc sơi bị nóng nhanh nên dãn nở mạnh, 119 mặt thành chƣa kịp nóng lên Sự dãn nở nhiệt đột ngột khơng mặt mặt ngồi thành cốc làm cốc bị nứt vỡ Nếu đáy thành cốc dày độ chênh lệch nhiệt độ mặt mặt thành cốc lớn dễ nứt vỡ đổ nƣớc sơi vào cốc Khi rót nƣớc sơi vào cốc, ta thƣờng bỏ thìa nhơm (hoặc inơc) vào cốc, kim loại dẫn nhiệt tốt, nhiệt truyền qua thìa ngồi khơng khí Do làm giảm chênh lệch nhiệt độ mặt mặt thành cốc, nên cốc không bị vỡ BT 36: Gợi ý: Khi lớp cát bên dƣới chân khít lại có tạo thành ống mao quản không? Đáp án Những vết chân làm cho lớp cát bên dƣới khít lại với tạo thành mao quản Nƣớc bị hút lên t mao quản đọng lại Những chỗ khác lớp cát xa nên khơng có nƣớc đọng BT 37: Gợi ý: Hệ số căng mặt ngồi khối lƣợng riêng nƣớc có liên quan đến nhiệt độ nƣớc? Đáp án Mức nƣớc ống mao quản dâng cao nhiệt độ giảm, hệ số căng mặt ngồi nƣớc tăng nhanh so với tăng khối lƣợng riêng BT 38: Gợi ý: Nƣớc nƣớc biển có thành phần khác với bình thƣờng? Đáp án Trong nƣớc biển có chứa lƣợng muối đáng kể, nhiệt độ đông đặc nƣớc mặn dƣới 00C BT 39: Gợi ý: So sánh nhiệt độ nƣớc không khí ngày nóng nực Khi khỏi nƣớc, giọt nƣớc thể nhƣ nào? Đáp án: Nhiệt dung riêng nƣớc lớn nên nóng lên chậm Vì nƣớc lạnh khơng khí Khi khỏi nƣớc, giọt nƣớc thể bị bay lấy phần nhiệt thể nên ta cảm thấy khơng khí lạnh nƣớc BT 40: Gợi ý: Khi độ ẩm tuyệt đối khơng đổi độ ẩm tỉ đối lớn độ ẩm cực đại có giá trị nhƣ nào? Độ ẩm cực đại có giá trị vào thời điểm nào? 120 Đáp án: Độ ẩm tỉ đối khơng khí lớn độ ẩm cực đại có giá trị nhỏ Khi đó, nhiệt độ khơng khí thấp nhất, tức vào sáng sớm BT 41: Gợi ý: Ta biết ống lạc đầy nhận thêm đƣợc v ng; So sánh tƣơng tự tƣợng trên? Cốc nƣớc đầy tràn, đổ thêm thìa muối ăn, nƣớc khơng bị tràn ra, thể tích tăng thêm khơng? Vậy hạt muối đâu? Nƣớc muối đƣợc cấu tạo nhƣ nào? Đáp án: Nƣớc có cấu tạo t phân tử, chúng có khoảng cách Các phân tử muối (đƣờng) len lỏi vào khoảng trống phân tử nƣớc Đó nguyên nhân tƣợng BT 42: Gợi ý: Trong chai nƣớc giải khát có gas đóng kín, đƣợc hồ tan lƣợng khí CO2 áp suất cao, tƣơng xẩy nhiệt độ tăng lên? Đáp án: Khi khí cacbonic chứa sẵn nƣớc bị nóng lên áp suất tăng lên Áp lực lên nút chai tăng lên Khi áp lực lớn lực ma sát nút chai mặt thủy tinh miệng chai nút bật BT 43: Gợi ý: Trong chai bia đóng kín, đƣợc hồ tan lƣợng khí CO2 áp suất cao, tƣơng xẩy mở nút chai? Đáp án: Trong chai bia đóng kín, đƣợc hồ tan lƣợng khí CO nén áp suất cao Khi mở nút chai bia, áp suất mặt thoáng chai bia giảm đến áp suất khí Do chênh lệch áp suất, lƣợng khí khỏi lịng chất lỏng dƣới dạng bọt khí kết ta thấy chai bia bị sủi bọt BT 44: Gợi ý: Nồi áp suất thƣờng kín Nếu đun nóng nồi xẩy tƣợng nồi? Nếu khơng có van bảo hiểm tƣợng xẩy ra? Đáp án: Các van bảo hiểm nồi súp de, nồi áp suất có tác dụng bớt ngồi, giữ an tồn cho nồi không bị nổ tung áp suất tăng lên mức cho phép BT 45: Gợi ý: Nhiệt dung riêng lƣỡi cƣa nhƣ so gỗ? T suy nóng nhanh hơn? Đáp án: Khi cƣa gỗ, lƣỡi cƣa đƣợc kéo qua, lại hai lớp gỗ Do ma sát 121 làm hai nóng lên Nhƣng nhiệt dung lƣỡi cƣa nhỏ gỗ nên lƣỡi cƣa nóng lên nhanh BT 46: Gợi ý: Khơng khí bị đốt nóng có khác với khơng khí thƣờng? Do có tƣợng xẩy ra? Tƣơng tự nhƣ vậy, khơng khí bị làm lạnh nhƣ nào? T kết luận cho tốn Đáp án: Khơng khí dẫn nhiệt kém, hình thức truyền nhiệt chủ yếu đối lƣu Lò sƣởi đặt dƣới thấp, làm lớp khơng khí nóng lên, giãn nở ra, nhẹ nên di chuyển lên Khơng khí phía lạnh hơn, nặng nên chuyển xuống phía dƣới Lớp khơng khí lại đƣợc lị sƣởi làm nóng lên, nở bị đẩy lên Cứ nhƣ thế, khơng khí chuyển động liên tục tạo thành dịng khép kín khơng khí ấm khắp phịng Với máy điều hịa nhiệt độ ln làm lạnh lớp khơng khí phía trên, làm lớp khơng khí co lại, nặng nên di chuyển xuống phía dƣới đẩy lớp khơng khí nóng lên phía Lớp khơng khí lại đƣợc máy làm mát di chuyển xuống Cứ nhƣ làm mát cho khắp phịng Với hình thức truyền nhiệt nhƣ ta khơng thể đặt máy điều hịa nhiệt độ dƣới thấp, lò sƣởi đặt cao đƣợc BT 47: Gợi ý: Khi mở cửa tủ lạnh đâu nguồn nóng, đâu nguồn lạnh T xác định xem phịng nóng lên hay lạnh Đáp án: Khi tủ lạnh hoạt động phịng trở thành nguồn nóng, cịn buồng lạnh tủ nguồn lạnh Bộ phận làm lạnh tủ lạnh phải làm việc tải, nhân lƣợng t nguồn điện biến thành nội Do đóng cửa kín mít nên nội tụ lại làm cho nhiệt độ phòng tăng lên BT 48: Gợi ý: Hãy vận dụng truyền nhiệt bay nƣớc Đáp án Làm ƣớt bi đông lớp nƣớc mỏng, sau làm nóng bi đông theo dõi bay lớp nƣớc Ta thấy phần bi đơng phía khơ trƣớc, phần phía dƣới khơ chậm Nhờ khơ chậm phần dƣới mà ta ch ng đƣợc lƣợng dầu hỏa chứa bi đông Hiện tƣợng 122 đƣợc giải thích nhƣ sau: Phần bi đơng có khơng khí dầu, có khối lƣợng nhỏ nhiều so với phần dầu phía dƣới nên đƣợc nung nóng (cung cấp nhiệt lƣợng nhƣ nhau) phần phía bay nhanh phần phía dƣới BT 49: Gợi ý: Khi lắp đai sắt vào bánh xe gỗ đai sắt phải siết chặt vào bánh xe gỗ Muốn kích thƣớc đai sắt chƣa nung nóng phải nhƣ so với kích thƣớc bánh xe gỗ? Khi nung nóng nguội lại đai sắt bị gì? Đáp án: Để đảm bảo đai sắt siết chặt vào bánh xe gỗ nhiệt độ bình thƣờng đai sắt phải có chu vi nhỏ chu vi bánh xe Và nhƣ khơng thể lắp đai sắt vào bánh xe Do đó, muốn lắp đai sắt vào bánh xe, ngƣời ta phải nung nóng đai sắt để làm cho đai sắt nở nhiệt, chu vi đai sắt lớn chu vi bánh xe Sau đó, đai sắt nguội đi, co lại siết chặt vào bánh xe BT 50: Gợi ý: Khi có nƣớc nóng hay khí nóng qua ống dẫn bị gì? Nếu khơng có đoạn uốn cong gây tƣợng ống dẫn? Đáp án: Khi có nƣớc hay khí nóng chạy qua đƣờng ống đƣờng ống dãn ra, mà đƣờng ống lại đƣợc giữ cố định hai đầu nên gây cản trở dãn ống Hậu ống bị gãy, vỡ Để hạn chế hậu trên, đƣờng ống ln có đoạn ống đƣợc uốn cong (có khả đàn hồi tốt hơn) để giúp ống dãn dễ dàng có nƣớc khí nóng chạy qua ống BT 51: Gợi ý: nhiệt độ tăng, chiều dài sợi dây thay đổi nào? Khi tăng đến nhiệt độ, hai sợi dây có chiều dài khơng? Đáp án: Ta chập hai sợi dây lại, giữ hai đầu hai sợi dây vị trí dùng đèn cồn để đốt hai sợi dây Sau đốt, cầm hai dây kéo căng ra, sợi chùng có hệ số nở nhiệt lớn BT 52: Gợi ý: Khi bỏ vào nƣớc nóng, vật bị gì? Chất rắn đơn tinh thể chất rắn vơ định hình có tính chất khác biệt gì? Đáp án: Khi bỏ vật vào nƣớc nóng, vật làm t chất đơn tinh thể 123 thay đổi hình dạng có tính dị hƣớng; cịn vật làm t thủy tinh khơng thay đổi hình dạng thủy tính chất vơ định hình, có tính đẳng hƣớng BT 53: Gợi ý: Khi cân địn trạng thái cân bằng? Khi nung nóng chiều dài cánh tay đòn bị nung nhƣ nào? Khi mơmen lực tác dụng lên địn cân thay đổi nào? Đáp án: Khi nung nóng chiều dài cánh tay địn bị nung tăng lên, mơmen lực tác dụng lên địn cân tăng Do cân bị lệch bên cánh tay địn đƣợc nung nóng lên BT 54: Gợi ý: Giấy lọc có thấm nƣớc khơng? Đặc điểm ống mao dẫn gì? Đáp án Sau cắt t loại giấy dải nhỏ, ta nhúng đầu chúng vào nƣớc Nƣớc hút lên dải giấy cao hơn, dải giấy có lỗ nhỏ BT 55: Trên thực tế, việc bôi dầu mỡ lên bề mặt làm việc chi tiết máy có tác dụng làm giảm ma sát Em giải thích bổ củi, việc giữ cán rìu tay khơ lại khó tay ƣớt? Gợi ý: Cán rìu thƣờng làm chất liệu gì? Khi tay ƣớt cầm vào cán rìu có tƣợng gì? Do tăng hay giảm ma sát? Đáp án: Khi gỗ (cán rìu) bị dính ƣớt, thớ gỗ nhỏ bề mặt nở ra, phồng lên chút (có ta khơng cảm giác đƣợc) kết ma sát tay cán rìu tăng lên Ở nƣớc khơng đóng vai trị nhƣ dầu mỡ bơi trơn mà có tác dụng làm thay đổi hệ số ma sát tay cán rìu BT 56: Gợi ý: nhiệt độ độ ẩm nơi có nhiều đầm lầy nơi khô ráo, nơi cao hơn? Độ ẩm tỉ đối ảnh hƣởng đến việc điều tiết mồ hôi nhƣ nào? Đáp án: Nơi có nhiều đầm lầy độ ẩm tỉ đối lớn, mồ hôi bay chậm làm cho ngƣời thấy oi bức, khó chịu BT 57: Gợi ý: Trên bề mặt da ln có nƣớc, khay nƣớc có nhiệt độ dƣới 0C 124 Nếu chạm tay vào nƣớc tay bị gì? Đáp án: Trên bề mặt da tay có nƣớc Kim loại chất dẫn nhiệt tốt Khay nƣớc đá có nhiệt độ dƣới 00C, ta chạm tay vào khay nhôm, nƣớc da bị nhiệt đơng thành đá làm tay dính vào khay BT 58: Gợi ý: Khi bay máy bay nhả gì? Những hạt khói đóng vai trị ngƣng tụ nƣớc? Giải: Khi máy bay bay, nhả dịng khói Những hạt trở thành tâm ngƣng tụ áp suất mật độ nƣớc thích hợp làm cho nƣớc ngƣng tụ lại tạo thành vệt mây trắng kéo dài sau máy bay BT 59: Gợi ý: Nƣớc có tính chất đặc biệt gì? Khi khối nƣớc tĩnh bị làm lạnh phân bố lớp nƣớc theo nhiệt độ nhƣ nào? Đáp án: Nguyên nhân nƣớc 40C có khối lƣợng riêng lớn bị làm lạnh tới 00C nƣớc đơng cứng thành nƣớc đá giãn nở (thể tích tăng) nên khối lƣợng riêng nƣớc đá giảm Nhƣ nƣớc đá 00C nhẹ nƣớc đá 40C mặt Điều cho phép giải thích nƣớc đóng băng mặt đại dƣơng, Bắc Cực Nam Cực cịn phía dƣới đáy tảng băng nƣớc nên loại động vật sinh sống hoạt động bình thƣờng BT 60: Gợi ý: Hãy vận dụng co giãn nhiệt khơng khí Đáp án: Cho nƣớc vào vỏ lon, dùng kẹp đƣa vỏ lon lên nung nóng lửa đèn cồn khoảng 30 giây, sau nhanh chóng úp miệng vỏ lon vào khay nƣớc Ta thấy vỏ lon bị bẹp dúm lại giống nhƣ ta dùng tay để bóp BT 61: Gợi ý: Khi rót nƣớc khỏi phích (bình thủy) phần sau chứa gì? Nƣớc nóng phích làm ảnh hƣởng đến lƣợng khí đó? Đáp án: Khi rót nƣớc nóng khỏi phích, có khơng khí bên ngồi tràn vào phích Nếu đậy nút phích lại lƣợng khí nở (do gặp khí nóng có sẵn bên trong) tạo áp suất mạnh, đẩy bật nút 125 Để tránh tƣợng này, sau rót nƣớc song khơng nên đậy nút phích mà nên chờ khoảng vài giây, thời gian đủ để khơng khí bên ngồi tràn vào bên phích nóng lên, lúc ta đậy nút phích vào khơng bị bật BT 62: Gợi ý: Khi chƣa rót chất lỏng vào, chai chứa gì? Khi dùng phễu để rót chất lỏng vào chai, lƣợng khơng khí chai bị gì? Trong rót chất lỏng vào chai, tác dụng sọc gân cuống phễu gì? Đáp án: Việc rót chất lỏng vào chai thực điều kiện thông thƣờng, thời gian thao tác ngắn, nhiệt độ khơng đổi Trƣờng hợp phễu khơng có sọc gân, cuống phễu áp sát vào cổ chai, chất lỏng lòng phễu đóng vai trị “cái nút” nhốt khơng khí chai Khi lƣợng chất lỏng chảy vào chai tăng dần, làm cho thể tích khí chai giảm dần, nên áp suất khí chai tăng dần, đến lúc áp suất khí chai lớn áp suất khí chất lỏng bị “kẹt” cuống phễu mà không chảy xuống chai đƣợc Trƣờng hợp phễu có sọc gân, cuống phễu không áp sát vào cổ chai, sọc gân tạo khe hở nhỏ “nối thông” không khí bên bên ngồi chai làm cho áp suất khơng khí bên bên ngồi chai ln có cân bằng, chất lỏng dễ dàng chảy qua phễu đầy chai Đây “điểm nút” câu trả lời Cái phễu có sọc gân nhƣ tiện dụng nhất, rót nƣớc vào chai không cần phải nhấc phễu lên khơng khí chai ngồi BT 63: Gợi ý: Ruột phích có cấu tạo nhƣ nào? Cấu tạo nhƣ có tác dụng gì? Đáp án: Ruột phích nƣớc nóng có cấu tạo đặc biệt: hai lớp thủy tinh mỏng tạo nên, hai lớp thủy tinh đƣợc rút hết khơng khí, mặt phía đƣợc tráng lớp bạc mỏng, miệng ruột phích nhỏ nhiều so với thân đƣợc đóng chặt nút mềm Chính cấu tạo phích làm cho phích có 126 thể giữ nhiệt đƣợc - Sau đổ nƣớc sơi vào phích, đóng kín miệng phích nút mềm, khơng khí phích bị nóng lên Khơng khí nóng bên khơng thể ngồi khơng khí lạnh bên ngồi khơng thể vào phích, đối lƣu nhiệt hoàn toàn bị cắt đứt - Khoảng hai lớp thủy tinh chân khơng, khơng có phân tử khí nào, khơng có chuyển động nhƣ va chạm phân tử nên khơng có truyền động t phân tử có nhiệt độ cao đến phân tử có nhiệt độ thấp hơn, tức tƣợng truyền nhiệt chất khí khoảng khơng diễn - Mặt ruột phích đƣợc tráng lớp bạc mỏng nên xạ nhiệt bị phản xạ lớp bạc bị chặn lại bên ruột phích Nhƣ vậy, đƣờng xạ nhiệt bị cắt đứt Do ba cách truyền nhiệt khơng đƣợc thực nên nƣớc phích đƣợc giữ nóng Cần lƣu ý, thực tế, hiệu cách nhiệt phích đến giới hạn định Do đó, phích khơng thể giữ nƣớc nóng đƣợc BT 64: Gợi ý: Khi bơm thao tác nhƣ nào? Nhƣ thực cơng học nào? Cơng có tác dụng gì? Đáp án: Khi bơm xe, pittơng chuyển động xuống nén ép khơng khí ống bơm, đồng thời với việc sinh công thắng lực ma sát với ống bơm, pittơng cịn phải sinh cơng khắc phục áp lực khơng khí Do pittơng sinh cơng khơng khí, nội khơng khí tăng lên, nhiệt độ tăng lên Chính nhiệt độ khơng khí nén tăng cao nên nhiệt độ phần dƣới ống bơm tăng cao nhanh Cũng cịn dễ dàng thấy bơm khơng, tốc độ tăng nhiệt độ ống bơm không nhanh, bơm khơng, khơng khí khơng cần vào xăm xe đạp, nên bớt đƣợc công biến đổi thành nhiệt để thắng áp lực không khí, ống bơm nóng lên chậm 127 BT 65: Gợi ý: Bình thƣờng nhiệt độ khơng khí nhƣ so với nhiệt độ thể? Lớp khơng khí trực tiếp dính sát vào da sau thời gian nhƣ nào? Khi quạt, lớp khơng khí nhƣ nào? Đáp án: Lớp khơng khí trực tiếp dính sát vào da nóng lên trở thành “cái chụp” khơng khí vơ hình úp vào thể chúng ta, "ủ nóng" thể chúng ta, nghĩa làm trì hỗn tiếp tục nhiệt Nếu lớp khơng khí khơng lƣu động bị khơng khí lạnh xung quanh (và nặng hơn) đẩy lên cách chậm chạp Nhƣng lấy quạt xua "cái chụp" da ln tiếp xúc với lớp khơng khí chƣa nóng lên, truyền nhiệt sang lớp khơng khí T đó, thân thể lạnh cảm thấy mát mẻ BT 66: Gợi ý: Tốc độ bay cồn nhƣ nào? Khi bay nhận nhiệt hay tỏa nhiệt? Đáp án: Khi xoa cồn vào da, cồn bay nhanh lấy nhiệt t da nên ta có cảm giác lạnh chỗ da BT 67: Gợi ý: Nêu khác bề mặt hai loại Nƣớc khơng dính ƣớt loại nào? Đáp án: Nƣớc khơng làm dính ƣớt số loại (nhƣ sen chẳng hạn), nƣớc đọng lại có dạng hình cầu Các loại mà nƣớc dính ƣớt làm "ƣớt" theo ý nghĩa thơng thƣờng nó, tức làm mặt có lớp nƣớc mỏng BT 68: Gợi ý: Thanh ray đƣờng sắt thƣờng có xu hƣớng bị biến dạng gì? Thanh ray có tiết diện ngang hình chữ I có ƣu điểm gì? Đáp án: Các ray đƣờng sắt thƣờng chịu biến dạng nén, kéo, uốn xoắn Ngƣời ta chứng minh đƣợc rằng, với biến dạng ray thép có tiết diện ngang hình chữ I có giới hạn bền lớn nhiều so với ray có tiết diện ngang hình khác (vng, chữ nhật, tam giác, ) làm chất liệu có tiết diện ngang 128 BT 69: Gợi ý: Khi vật rắn dãn nở nhiệt bị cản trở gây tƣợng gì? Đáp án: Vào mùa hè, nhiệt độ ray tăng lên, làm ray dãn nở Nếu khơng có khoảng trống hai đầu ray dài ray bị cản trở xuất lực lớn làm ray biến dạng, nguy hiểm cho đoàn tàu qua đoạn biến dạng Vì vậy, chỗ tiếp nối đầu ray ln có khoảng hở đủ lớn BT 70: Gợi ý: So sánh nở nhiệt đồng thép? Đáp án: Vì hệ số dãn nở nhiệt đồng lớn thép Khi hơ nóng, đai ốc đồng nở nhiệt nhiều đinh ốc thép nên đinh ốc dễ vặn vào đai ốc đồng Khi nguội đi, đai ốc co lại nhiều đinh ốc, nên siết chặt vào đinh ốc cho đinh ốc khó tháo BT 71: Gợi ý: Khi thời tiết thay đổi tơn bị gì? Nếu khơng có dạng hình gợn sóng mà làm tơn phẳng gây tƣợng chổ bắt vít? Đáp án: Sở dĩ ngƣời ta thƣờng chế tạo tôn lợp mái nhà có dạng hình gợn sóng mà khơng làm tơn phẳng thời tiết nóng thời tiết lạnh tơn có dạng gợn sóng dãn nở co lại dễ dàng cịn tơn phẳng dãn nở làm cho mặt tơn bị vênh bung khỏi chỗ bắt vít BT 72: Gợi ý: Khi nung nóng nguội lại kích thƣớc đinh tán thay đổi nào? Đáp án: Khi đinh tán nguội đi, co lại Do đó, siết chặt hai sắt lại với BT 73: Gợi ý: Xăng, dầu hỏa có dính ƣớt vải khơng? Nút vải có vai trị nhƣ ống mao dẫn không? Sự bay xăng, dầu hỏa nhƣ nào? Đáp án Xăng, dầu hỏa làm dính ƣớt vải nên xăng dầu hoả bị hút theo thớ vải (hiện tƣợng mao dẫn) xăng, dầu hỏa dễ bay nên xăng, dầu hỏa bị hao hụt BT 74: Gợi ý: mặt nƣớc có tƣợng gì? Khi bay nhận nhiệt hay tỏa nhiệt? 129 Giải: Do tƣợng bay nƣớc mặt hồ, ao Hơi nƣớc mang theo nhiệt bay lên, làm cho nhiệt độ mặt nƣớc hồ giảm làm tăng nhiệt độ lớp không khí phía mặt nƣớc BT 75: Gợi ý: Viên phấn bọt biển đƣợc nén chặt hơn? Suy mao quản có đƣờng kính nhỏ hơn? Nên tƣợng mao dẫn diễn mạnh hơn? Giải: Vì viên phấn đƣợc nén chặt bọt biển nên mao quản viên phấn có đƣờng kính nhỏ bọt biển Do tƣợng mao dẫn viên phấn diễn mạnh so với bọt biển Chính điều mà đặt viên phấn khô mẩu bọt biển ƣớt viên phấn bị ƣớt Nhƣng dặt mẩu bọt biển khơ lên viên phấn ƣớt mẩu bọt biển khô BT 76: Gợi ý: Khi ống mao dẫn chạm mặt nƣớc lực căng mặt ngồi tác dụng lên ống có chiều nhƣ nào? Đáp án: Nƣớc làm dính ƣớt thủy tinh nên lực căng bề mặt tác dụng lên ống có chiều hƣớng xuống, làm địn cân lệch phía ống mao dẫn chạm mặt nƣớc BT 77: Gợi ý: Lớp nƣớc mỏng chỗ tiếp xúc với sắt nóng (15000C) nhƣ nào? Hơi nƣớc nóng có xu hƣớng chuyển động làm cho giọt nƣớc chuyển động sao? Nếu vẩy nƣớc lên sắt nóng 1000C giọt nƣớc có chuyển động nhƣ khơng? Nhiệt độ sắt truyền cho giọt nƣớc trƣờng hợp chậm hơn? Đáp án: Khi giọt nƣớc chạm vào sắt 15000C phần dƣới giọt nƣớc hóa hơi, tạo màng ngăn cách giọt nƣớc với sắt, khiến giọt nƣớc không tiếp xúc với sắt Hơi nƣớc dẫn nhiệt nên nhiệt độ sắt thông qua nƣớc truyền tới giọt nƣớc chậm Trong thời gian đó, nƣớc nóng bốc lên cao tạo áp lực đẩy giọt nƣớc lên, giọt nƣớc “nhảy” sắt, làm cho giọt nƣớc chậm bay Đối với sắt 1000C, giọt nƣớc không bị nƣớc đẩy lên cao, không bị ngăn cản tiếp xúc với sắt, nên bay nhanh 130 BT 78: Gợi ý: Chiều lực căng bề mặt có đặc điểm gì? Đáp án: Khi màng xà phòng bên A bị thủng, sợi chịu tác dụng lực căng bề mặt màng xà phòng bên B Lực có tác dụng làm A B giảm diện tích mặt thống màng xà phịng bên B Do đó, sợi có dạng cung trịn BT 79: Gợi ý: Khi ta nhúng mẫu xà phịng vào mặt nƣớc hai que diêm lực căng bề mặt tác dụng lên hai que diêm thay nhƣ nào? Lực căng bề mặt nƣớc tác dụng lên que diêm so với lực căng bề mặt xà phòng tác dụng lên que diêm nhƣ nào? Và ngƣợc lại bỏ đƣờng vào hai que diêm? Đáp án: Khi ta nhúng mẫu xà phịng vào mặt nƣớc hai que diêm xà phòng làm giảm lực căng bề mặt phần nƣớc hai que diêm Một bên que diêm chịu tác dụng lực căng bề mặt nƣớc, bên chịu tác dụng lực căng bề mặt xà phòng Do suất căng bề mặt nƣớc lớn nƣớc xà phòng nên lực căng bề mặt nƣớc tác dụng lên que diêm lớn lực căng bề mặt xà phòng tác dụng lên que diêm Vì vậy, hai que diêm di chuyển xa Cịn bỏ đƣờng vào mặt nƣớc đƣờng làm tăng lực căng bề mặt nên ta thấy hai que diêm xích lại gần BT 80: Gợi ý: nhiệt độ sôi nƣớc phụ thuộc áp suất nhƣ nào? Áp suất bão hòa phụ thuộc nhiệt độ nhƣ nào? Đáp án: sau tắt đèn cồn, ta dùng nút bấc đậy kín miệng bình, lật ngƣợc bình lại để tăng diện tích tiếp xúc Dùng nƣớc lạnh đổ lên đáy bình, làm cho nƣớc bình ngƣng tụ nhanh, làm giảm áp suất bình, làm nhiệt độ sơi nƣớc bình giảm Khi nhiệt độ sơi nƣớc nhỏ nhiệt độ nƣớc nƣớc bình sơi trở lại ... ? ?Nhiệt học? ?? Vật lý lớp 10 THPT 33 2.2 Xây dựng hệ thống tập định tính phần ? ?Nhiệt học? ?? Vật lý lớp 10 THPT theo hƣớng bồi dƣỡng tƣ logic cho học sinh 41 2.2.1 Nguyên tắc xây dựng hệ thống. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH *** LƢƠNG THANH HẢI XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH PHẦN “NHIỆT HỌC” VẬT LÝ LỚP 10 THPT NHẰM BỒI DƢỠNG TƢ DUY LOGIC CHO HỌC SINH Chuyên... HS vận dụng kiến thức Vật lý vào thực tiễn sống 29 Chƣơng XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH PHẦN “NHIỆT HỌC” VẬT LÝ LỚP 10 THPT THEO HƢỚNG BỒI DƢỠNG TƢ DUY LOGIC CHO HỌC SINH 2.1