8. Cấu trúc khóa luận
2.2.2. Định luật Sác-lơ
2.2.2.1. Sơ đồ mô phỏng thiết kế tiến trình dạy học bài Định luật Sác-lơ
Ta đã biết: TT của một lượng được xác định bởi các thông số TT: V, p, T. TT của lượng khí thay đổi thì các thông số TT của nó cũng thay đổi theo.
Với một lượng khí xác định, nếu thể tích được giữ không đổi thì áp suất và nhiệt độ của lượng khí đó có mối quan hệ với nhau như thế nào khi TT của lượng khí thay đổi?
Thực nghiệm
Thí nghiệm với bộ dụng cụ thí nghiệm hình 30.2 cho phép theo dõi sự thay đổi áp suất của một lượng khí theo nhiệt độ trong quá trình đẳng tích. Kết quả thí nghiệm: p (105Pa) T (K) p T 1,00 301 1,10 331 1,20 350 1,25 365
Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.
p p T
T
2.2.2.2. Mục tiêu bài học a) Kiến thức
- Hiểu được định nghĩa quá trình đẳng tích - Hiểu được định luật Sác-lơ.
- Vẽ được đường biểu diễn quá trình đẳng tích b) Kĩ năng
- Quan sát và theo dõi thí nghiệm, từ đó rút ra định luật Sác-lơ.
- 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 tích trên hệ trục tọa độ pT 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.
2.2.2.3. Chuẩn bị
a) GV: Giấy khổ lớn vẽ khung bảng “Kết quả thí nghiệm”. b) HS: Mỗi HS một tờ giấy kẻ ô li 15x25 cm.
2.2.2.4. Tiến trình tiết học
A. Ổn định lớp, kiểm tra bài cũ
Trợ giúp của GV Hoạt động của HS
- Kiểm tra bài cũ:
+ Mời một HS lên bảng làm bài tập:
* Bài tập: Một khối khí ở 00C và
thể tích của khối khí trên ở điều kiện tiêu chuẩn là bao nhiêu?
- Mời một HS lên trả lời câu hỏi: Phát biểu định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt và điều kiện áp dụng.
+ Lấy ví dụ thực tế liên quan tới định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt.
- Một HS lên trả lời câu hỏi.
B. Bài mới
Đặt vấn đề:
- Ta đã biết rằng, đối với một lượng khí nhất định, áp suất phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích. Ở bài trước ta đã được nghiên cứu áp suất phụ thuộc vào thể tích khi giữ nhiệt độ không đổi tuân theo định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt. Bài hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu áp suất phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào? Và có tuân theo quy luật nào không?
Hoạt động 1: Xây dựng định luật Sác-lơ
Nhận xét về nội dung và hướng giảng dạy hoạt động này: Do thí nghiệm về định luật Sác-lơ khá phức tạp, mất nhiều thời gian làm thí nghiệm nên khó thành công khi GV tiến hành trên lớp và nếu có làm cũng không đủ thời gian để hoàn thành bài học. Do đó, GV định hướng cho HS đề xuất được phương án thí nghiệm và suy luận logic để rút ra định luật Sác-lơ dựa vào bảng số liệu SGK. Hoặc có thời gian GV cho HS bố trí, tiến hành và xử lí số liệu trước tiết học.
Trợ giúp của GV Hoạt động của HS
- Từ định nghĩa quá trình đẳng nhiệt, yêu cầu HS trả lời thế nào là quá trình đẳng tích? Viết các thông số của 2 TT trong quá trình đẳng tích?
- Chú ý lắng nghe, thảo luận và trả lời câu hỏi.
- Làm thế nào để tìm được mối liên hệ định lượng giữa p và T của một lượng khí xác định khi V không đổi? - Giới thiệu bộ thí nghiệm hình 30.1 - Yêu cầu HS quan sát hình 30.1 và đưa ra nhận xét.
- Như vậy, áp suất tăng lên làm ta phải đặt thêm quả cân nhưng vì sao áp suất lại tăng lên?
+Gợi ý: Dựa vào thuyết động học phân tử để giải thích
- Vậy, có mối liên hệ nào giữa nhiệt độ và áp suất của cùng một lượng khí với điều kiện thể tích không đổi? -Để kiểm tra xem giả thuyết chúng ta đưa ra là đúng hay sai thì chúng ta cần phải tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng. Dựa vào bài trước và các kiến thức các em đã được nghiên cứu, các em hãy cho biết mục đích của thí nghiệm này là gì?
+ Gợi ý: Trong bài trước về định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt thì nghiên cứu sự phụ thuộc p, V. Vậy bài này thì như thế nào?
- Cá nhân nhận thức vấn đề cần nghiên cứu.
- Chú ý theo dõi, lắng nghe.
- Cá nhân suy nghĩ (có thể thảo luận nhóm) trả lời:Thể tích ở hai hình là như nhau nhưng ở hình bên phải áp suất tác dụng lên pitton tăng.
- Khi nhiệt độ tăng, các phân tử khí chuyển động nhanh hơn → áp suất tăng lên
- Đưa ra giả thuyết áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ.
- Cá nhân ghi nhận vấn đề, suy nghĩ và trả lời câu hỏi.
- Lắng nghe, trả lời câu hỏi và đề suất phương án thí nghiệm.
- Nghiên cứu sự phụ thuộc áp suất vào nhiệt độ thì cần những dụng cụ thí nghiệm nào? Các em có thể đề xuất phương án tiến hành thí nghiệm + Làm sao để có được lượng khí không thay đổi hoặc có thay đổi nhưng không đáng kể?
+Nhận xét các câu trả lời của HS và giới thiệu bộ dụng cụ thí nghiệm hình 30.2 và cách bố trí, tiến hành thí nghiệm.
- Chúng ta đã có kết quả thí nghiệm, để kiểm tra xem giả thuyết ban đầu đưa là là đúng hay sai chúng ta phải tiến hành xử lí số liệu như thế nào? - Yêu cầu HS thực hiện C1:
Từ kết quả thu được hãy phát biểu mối liên hệ giữa áp suất và nhiệt độ trong quá trình đẳng tích
Vậy giả thuyết ban đầu chúng ta đưa ra là hoàn toàn chính xác.
- Thông báo cho HS: Nhà vật lí Sác- lơ đã tiến hành rất nhiều thí nghiệm (tất nhiên là trong những điều kiện chính xác rất cao, gần như tuyệt đối)
- Cần một bình (xilanh) nhốt khí.
- Chú ý lắng nghe, và hỏi GV những chỗ thắc mắc (nếu có).
- Quan sát, ghi chép số liệu.
- Tính tỉ số p
T
- Thảo luận đưa ra kết quả
- Trong phạm vi sai số cho phép:
p
T = hằng số
- Áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ - Ghi nhận vấn đề
và cũng đưa ra kết luận như các em, đó là tỉ số p
T = hằng số
+ Giới thiệu về lịch sử đặt tên định luật và đôi nét về nhà vật lí Sác-lơ
-Từ kết luận của thí nghiệm yêu cầu HS phát biểu bằng lời theo ý hiểu về nội dung định luật.
- GV chính xác hóa lại nội dung định luật
+ Lưu ý cho HS: Trong biểu thức định luật, độ lớn của hằng số phụ thuộc vào khối lượng và thể tích của lượng khí đang xét.
- Yêu cầu HS viết biểu thức của định luật cho quá trình đẳng tích của một lượng khí ở TT 1 sang TT 2 có các thông số TT lần lượt là: p1, T1; p2, T2
-Yêu cầu HS làm bài 7 [ 2, tr.162]
+ Đề nghị HS xác định rõ đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm. Quá trình mô tả trong bài là quá trình gì?
- Nhận xét bài làm của HS
- Chú ý lắng nghe
- Ghi nhận vấn đề
- Phát biểu nội dung định luật theo ý hiểu 1 1 p T = 2 2 p T
- Lắng nghe và ghi vào vở
- Mỗi HS tự lực làm bài tập, một HS lên bảng trình bày bài làm.
Hoạt động 2: Vẽ đường đẳng tích
Đặt vấn đề: Chúng ta vừa tìm hiểu xong, trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. Tương tự như bài trước, ở đây đường đẳng tích sẽ được biểu diễn như thế nào trong hệ tọa độ pT.
Trợ giúp của GV Hoạt động của HS
- Yêu cầu HS thực hiện C2
+ Hướng dẫn HS chọn tỉ lệ xích thích hợp.
+ Theo dõi HS làm việc, lưu ý cách biểu diễn một TT trong hệ tọa độ.
- Yêu cầu HS nhắc lại khái niệm đường đẳng nhiệt, tương tự từ đó phát biểu thế nào là đường đẳng tích?
- Đường đẳng nhiệt có hình hypebol (trong hệ pOV), trong hệ pOT, đường đẳng tích có đặc điểm gì? (HS thực hiện C3)
- Vì sao đường đẳng nhiệt không đi qua gốc tọa độ mà chỉ kéo dài đi qua mà thôi?
+ Gợi ý: Nếu nó đi qua O thì áp suất khí bằng bao nhiêu? Dựa theo thuyết động học phân tử để giải thích + Thông báo: Nếu với mỗi lượng
- Thực hiện C2
- Nhắc lại khái niệm cũ và phát biểu khái niệm mới
- Trả lời câu hỏi
- Chú ý lắng nghe, thảo luận và đưa ra câu trả lời
khí, ở thể tích nhất định, ta vẽ được một đường đẳng tích; với các thể tích khác nhau V1 ≠ V2 ta vẽ được hai đường đẳng tích khác nhau ứng với hai thể tích đó.
- Tại sao đường đẳng nhiệt ở trên ứng với thể tích nhỏ hơn?
- Yêu cầu HS biểu diễn đường đẳng tích trong hệ tọa độ pOV và VOT
- Chú ý lắng nghe, ghi nhận vấn đề
- Trả lời câu hỏi giải thích tương tự bài trước
- Biểu diễn đường đẳng tích trên hệ tọa độ tương ứng
P T
O V O V
Hoạt động 3: Củng cố và giao nhiệm vụ về nhà
Trợ giúp của GV Hoạt động của HS
- Nhận xét giờ học, tóm gọn kiến thức cho HS.
- Yêu cầu HS hoàn thành phiếu học tập và giao nhiệm vụ về nhà.
- Lưu ý cho HS: Trong bài này ta phải đổi nhiệt độ sang nhiệt độ tuyệt đối.
t = oC → T = t + 273oK
- Chú ý lắng nghe
- Hoàn thành phiếu học tập, làm bài tập SGK, ôn lại kiến thức cũ chuẩn bị cho bài phương trình TT của khí lí tưởng.
PHIẾU HỌC TẬP
1. Các đại lượng dưới đây, đại lượng nào không phải là thông số TT một đại lượng khí?
A. A. Thể tích B. C. Nhiệt độ tuyệt đối
C. B. Khối lượng D. D. Áp suất
2. Quá trình nào sau đây là đẳng quá trình? A. A. Đun nóng khí trong một bình đậy kín.
B. B. Không khí trong quả bóng bay bị phơi nắng, nóng lên, nở ra làm căng bóng. C. C. Đun nóng khí trong một xilanh, khí nở ra đẩy pitton chuyển động.
D. D. Cả 3 quá trình trên đều không phải đẳng quá trình.
3. Một săm xe máy được bơm căng không khí ở nhiệt độ 200C và áp suất 2 atm. Coi thể tích của săm là không đáng kể và biết săm chỉ chịu được áp suất tối đa là 2,5 atm. Hỏi săm có bị nổ không khi để bên ngoài trời nắng nhiệt độ 420C?