8. Cấu trúc khóa luận
2.2.1. Định luật Bôi-lơ –Ma-ri-ốt
2.2.1.1. Sơ đồ mô phỏng thiết kế tiến trình dạy học bài Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt
Trong một quá trình biến đổi TT, các thông s đều có thể thay đổi. Khi ta bít vòi b
nén càng khó. Vậy có mối liên h nhiệt độ. Quá trình biến đổi TT c
Trong quá trình đ V của nó được th
Dự đoán: pV = hằng số
Kết luận: Trong quá trình ngh Xét thí nghiệm như hình vẽ: Dự đoán mối liên hệ giữa p và V Tiến hành thí nghiệm: xử lí số chiếu kết quả thí nghiệm với d Từ đó rút ra kết luận:
i TT, các thông số TT p, V, T của một lượng khí xác đ i. Khi ta bít vòi bơm xe đạp lại và nén pitton xuống. Ta th
i liên hệ nào giữa p, V của cùng một lượng khí ở i TT của một lượng khí trong đó nhiệt độ không đ
quá trình đẳng nhiệt.
đẳng nhiệt, mối liên hệ giữa p chất khí và c thể hiện bằng biểu thức toán học nào?
Kết quả thí nghi p1V1≈ p2V2≈
pV = hằng s
n: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp su nghịch với thể tích; pV = hằng số a p và V liệu và đối i dự đoán. ng khí xác định ng. Ta thấy càng ở cùng một không đổi gọi là
thí nghiệm:
≈ p3V3 ng số
2.2.1.2. Mục tiêu bài học
a) Kiến thức
- Nhận biết được các khái niệm trạng thái và quá trình. - Nêu được định nghĩa quá trình đẳng nhiệt.
- Phát biểu được định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt. - Vẽ được đường biểu diễn quá trình đẳng nhiệt b) Kĩ năng
- Quan sát và theo dõi thí nghiệm, từ đó rút ra định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt.
- Vận dụng được định luật để giải thích các hiện tượng gặp trong đời sống hằng ngày và giải các bài toán liên quan.
- Vẽ được đồ thị biểu diễn quá trình đẳng nhiệt trên hệ trục tọa độ pV và các hệ trục tọa độ khác.
c) Thái độ
- Hăng say phát biểu trả lời câu hỏi GV đề ra.
- Say mê tìm hiểu thực tiễn và dùng định luật để giải thích hiện tượng thực tiễn.
- Tất cả HS đều tham gia vào đề xuất tiến trình và làm thí nghiệm.
2.2.1.3. Chuẩn bị
a) GV: - Dụng cụ thí nghiệm như hình 29.1 và 29.2.
- Giấy khổ lớn có vẽ khung ‘‘Bảng kết quả thí nghiệm’’
b) HS: - Ôn lại: nhiệt độ tuyệt đối, áp suất của chất khí lên thành bình. - Mỗi HS một tờ giấy ô li khổ 15×25 cm.
2.2.1.4. Tiến trình tiết học
A. Ổn định lớp, kiểm tra bài cũ - Yêu cầu lớp trưởng báo cáo sĩ số. - Đặt câu hỏi kiểm tra bài cũ:
2) Áp suất của chất khí tác dụng lên thành bình chứa có thể phụ thuộc vào những yếu tố nào?
3) Làm thế nào để biết được hai đại lượng a và b tỉ lệ thuận hay tỉ lệnghịch?
B. Bài mới
Hoạt động 1: Xây dựng khái niệm trạng thái, thông số trạng thái, quá trình, đẳng quá trình
Trợ giúp của GV Hoạt động của HS
- Đặt vấn đề : Xét một lượng khí xác định đựng trong một bình kín được đặc trưng bởi những yếu tố nào?
- Nhận xét câu trả lời của HS và thông báo: TT của một lượng khí được xác định bằng thể tích V, áp suất p và nhiệt độ T. Những đại lượng này gọi là TSTT của một lượng khí.
- Tiến hành một lần thí nghiệm hình 29.1 SGK để HS quan sát.
Chú ý: GV cần nói rõ lượng khí trong bình là không đổi.
- Yêu cầu HS quan sát và trả lời câu hỏi: Các TSTT thay đổi như thế nào (ở đây đặt tải trọng lên pitton nên nhiệt độ thay đổi gần như không đáng kể)?
- Nhận xét câu trả lời của HS và thông báo: Lượng khí có thể chuyển từ TT này sang TT khác bằng các quá trình biến đổi TT, gọi tắt là quá trình.
- Trả lời câu hỏi của GV
- Lắng nghe, ghi nhận vấn đề và ghi vào vở.
- Quan sát thí nghiệm.
- Quan sát thí nghiệm, sôi nổi trả lời câu hỏi.
- Từ khái niệm quá trình, yêu cầu HS trả lời thế nào là đẳng quá trình? Và ta có mấy đẳng quá trình, viết các TSTT tương ứng với từng đẳng quá trình.
- Yêu cầu HS nêu định nghĩa quá trình đẳng nhiệt theo ý hiểu của mình?
- Nhận xét câu trả lời của HS và nêu lại chính xác định nghĩa quá trình đẳng nhiệt.
Chú ý nhấn mạnh cho HS:xét với lượng khí xác định (không đổi) ở đây là khối lượng khí không phải thể tích khí.
- Đọc SGK, thảo luận nhóm và trả lời câu hỏi.
- Trả lời câu hỏi theo ý hiểu của mình.
- Chú ý lắng nghe, ghi lại nội dung vào vở.
Hoạt động 2: Xây dựng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt
- Đặt vấn đề: Khi ta bít vòi bơm xe đạp lại và nén pitton xuống. Ta thấy càng nén càng khó. Vậy có mối liên hệ nào giữa p, V của cùng một lượng khí ở cùng một nhiệt độ.
Trợ giúp của GV Hoạt động của HS
- Như ta đã biết áp suất chất khí phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của bình chứa. Vậy áp suất chất khí phụ thuộc vào thể tích bình chứa như thế nào (ở đây ta giữ yếu tố nhiệt độ không đổi)? - Làm cách nào để kiểm tra và khẳng định giả thuyết của em là đúng?
- Tìm phương án thí nghiệm để xác định được giá trị của p và V
- Gợi ý:
- Lắng nghe, thảo luận và trả lời câu hỏi.
- Đưa ra giả thuyết p ~1
V
- Trả lời: Xác định được giá trị p, V
+ Thiết bị cần phải có ở đây là những thiết bị nào?
+ Thay đổi áp suất của khí trong xilanh bằng cách nào?
+ Muốn giữ cho nhiệt độ không đổi trong quá trình làm thí nghiệm ta phải thực hiện như thế nào?
- Nhận xét các câu trả lời
- Giới thiệu bộ thí nghiệm hình 29.2 SGK:
+ Xilanh và pitton chứa thể tích 4 cm3, độ chia nhỏ nhất 0,25 cm3 gắn vào giá đỡ. Đầu pitton có một nút cao su để đảm bảo giam kín khí bên trong. Pitton gắn trên một bảng chia vạch. Đằng sau pitton có ốc xoáy cho phép di chuyển thay đổi thể tích khối khí bên trong. Pitton có hệ thống bôi trơn để giảm ma sát.
+ Áp kế dùng để đo áp suất có giới hạn đo 2.105 Pa, độ chia nhỏ nhất 0,05.105 Pa.
- Làm mẫu 1 - 2 lần thí nghiệm, ghi kết quả lên bảng, yêu cầu HS ghi số liệu vào vở.
- Mời hai em HS lên bảng làm thí nghiệm: một bạn làm thí nghiệm còn một bạn ghi kết quả thí nghiệm trên bảng
- Theo dõi HS làm thí nghiệm để sửa sai kịp thời
- Xilanh và áp kế.
- Thay đổi thể tích trong xilanh
- Thực hiện với thao tác thật chậm - Chú ý lắng nghe GV giới thiệu dụng cụ và công dụng của bộ dụng cụ thí nghiệm. - Quan sát GV làm thí nghiệm và ghi số liệu vào vở.
- Hai em lên bảng làm thí thí nghiệm
- Xử lí số liệu kết quả thí nghiệm
- Bảng kết quả thí nghiệm Thể tích V (cm3) Áp suất p (105) pV p V - Từ bảng số liệu trên các em có nhận xét gì? - Từ đó các em hãy khái quát: Với mỗi loại khối khí xác định khác nhau khi nhiệt độ không đổi thì p, V có mối quan hệ với nhau như thế nào? - Thông báo: từ nhiều thí nghiệm khác cho quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định nhiều nhà khoa học trong đó điển hình là hai nhà bác học Bôi-lơ và Ma-ri-ốt cũng thu được kết quả như trên và rút ra một định luật mà sau này được đặt tên là Bôi-lơ- Ma-ri-ốt.
- Yêu cầu HS phát biểu định luật theo ý hiểu? - Yêu cầu HS viết biểu thức định luật cho lượng khí nhất định ở TT 1 có các thông số TT (p1, V1, T1)chuyển sang TT 2 có các thông số TT (p2, V2, T2) khi T1 = T2
- Nhận xét và phát biểu lại nội dung định luật - Nhấn mạnh cho HS:
+ Áp dụng định luật khi nhiệt độ không đổi và
- pV = hằng số - p ~ 1
V ( áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích khi nhiệt độ không đổi)
- Chú ý lắng nghe thông báo.
- Phát biểu nội dung định luật theo ý hiểu của mình p1V1 = p2V2
- Chú ý lắng nghe
- Chú ý lắng nghe và ghi vào vở
nhiệt độ không đổi
+ Hằng số trong biểu thức của định luật phụ thuộc vào khối lượng khí và nhiệt độ của nó.
Hoạt động 3: Vẽ đường đẳng nhiệt.
- GV tích cực hóa hoạt động học tập cho HS bằng cách từng bước đặt câu hỏi và vẽ trên bảng để hướng dẫn HS vẽ đường đẳng nhiệt.
Trợ giúp của GV Hoạt động của HS
- Thông báo về quá trình đẳng nhiệt và đường đẳng nhiệt: Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi TT trong đó nhiệt độ được giữ không đổi.Đường biểu diễn quá trình đẳng nhiệt gọi là đường đẳng nhiệt
- Yêu cầu HS thực hiện C2: Hướng dẫn:
Chọn trục (trục hoành OV, trục tung Op), đơn vị
Biểu diễn các điểm trên hệ trục tọa độ OVp dựa theo bảng số liệu 29.1
Nối các điểm vừa biểu diễn lại với nhau
- Ghi nhận thông báo của GV
Thực hiện C2
Hệ toạ độ p-V
- Cho biết dạng của đường biểu diễn sự biến thiên của p theo V trong hệ tọa độ pV
- Yêu cầu HS giải thích tại sao đường đẳng nhiệt ở trên ứng với nhiệt độ cao hơn đường đẳng nhiệt ở dưới
- Đường cong, trong toán học gọi là đường hypebol
- Dựa vào kiến thức cũ đã học: Cùng p thì V1< V2 nên T1< T2
Hoạt động 4: Củng cố và tổng kết bài học
Trợ giúp của GV Hoạt động của HS
Lưu ý cho HS:
Đơn vị áp suất: 1Pa = 1 N2
m = 10.197×10 -6 at = 9.8692×10-6atm 1atm = 760mmHg - Đơn vị của thể tích: 1l = 1dm3; 1m3 = 103dm3 = 106cm3 = 109mm3; 1l = 103cm3
Yêu cầu HS làm nhanh bài tập sau và thu 5 bài có kết quả nhanh nhất
Đề bài: Một khối khí được nén đẳng nhiệt
- Chú ý lắng nghe và ghi vào vở.
- Mỗi HS tự lực, tự giác làm bài được giao
từ V1 = 6 lít đến V2 = 4 lít. Lúc này người ta thấy áp suất khí tăng thêm 0.75 atm. Tính áp suất ban đầu của khối khí
Yêu cầu HS phân tích từng TT và tóm tắt đề bài.
Nhận xét tiết học.
- Giao bài tập về nhà: Từ bài 5 tới bài 9 [2, tr.159]
- Chú ý lắng nghe