8. Đóng góp của đề tài
2.2.3.Bài học 3: Phương trình trạng thái khí lí tưởng
Ở bài học này trước hết thông báo tới học sinh khái niệm khí thực va phân biệt nó với khí lí tưởng. Sau đó, áp dụng 2 trong 3 định luật của chất khí lí tưởng để xây dựng Phương trình trạng thái của khí lí tưởng.
2.2.3.1. Các câu hỏi và các kết luận tương ứng.
Câu hỏi 1: Mối quan hệ giữa thể tích, áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của lượng khí xác định như thế nào khi lượng khí biến đổi trạng thái?
Kết luận 1: Khi một lượng khí xác định thay đổi trạng thái thì cả ba đại lượng đều thay đổi và tuân theo phương trình:
pV
T = hằng số => 1 1 2 2 1 2
p V p V
2.2.3.2. Lập sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức.
Hình2.5. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức phương trình trạng thái khí lí tưởng.
Mối quan hệ giữa thể tích, áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của lượng khí xác định như thế nào khi lượng khí biến đổi trạng thái?
Cho lượng khí xác định từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 qua quá trình trung gian 1’ bằng các đẳng quá trình đã học.
Phương trình trạng thái của khí lí tưởng: = hằng số hay =
Ba định luật chất khí:
Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt
Định luật Sác-lơ
Định luật về quá trình đẳng áp
Chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 1’ bằng quá trình đẳng nhiệt. Sau đó từ 1’ sang 2 bằng quá trình đẳng tích. Ta có sơ đồ sau:
Chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 1’ bằng quá trình đẳng nhiệt. Sau đó từ 1’ sang 2 bằng quá trình đẳng áp.Ta có sơ đồ sau:
Chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 1’ bằng quá trình đẳng tích. Sau đó từ 1’ sang 2 bằng quá trình đẳng áp. Ta có sơ đồ sau:
2.2.3.3. Mục tiêu của bài học
Về kiến thức: HS
- định nghĩa được khí thực và khí lí tưởng. - viết được phương trình trạng thái khí lí tưởng. - định nghĩa được độ không tuyệt đối.
Về kĩ năng: HS
- vận dụng được ba định luật chất khí tìm ra phương trình trạng thái khí lí tưởng.
- vận dụng được phương trình trạng thái khí lí tưởng để suy ra hệ thức đặc trưng cho các đẳng quá trình.
- vận dụng được phương trình trạng thái khí tưởng để giải được các bài tập.
Về thái độ: HS
- tiếp tục hình thành phương pháp làm việc theo nhóm.
- rèn luyện tính tích cực, hợp tác và trách nhiệm khi làm việc.
2.2.3.4. Chuẩn bị của GV và HS.
GV:- Các phiếu học tập (phụ lục 3)
- Máy chiếu, bài Power point trình chiếu.
- Soạn thảo 5 câu hỏi trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn cho trò chơi “Ai nói đúng nhanh nhất”(phụ lục 3)
HS:- Ôn lại nội dung kiến thức về ba định luật chất khí
- Đọc trước bài Phương trình trạng thái khí lí tưởng vật lí 10.
2.2.3.5. Tổ chức hoạt động dạy học
Hoạt động 1: Tìm hiểu về khí thực và khí lí tưởng (10 phút, làm việc chung cả lớp)
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Yêu cầu HS đọc phần I SGK để trả lời cầu hỏi: Thế nào là khí lí tưởng?, thế nào là khí thực?
- Đọc SGK, suy nghĩ và trả lời câu hỏi của GV. Nhận xét câu trả lời của các bạn.
+ Khí thực là khí chỉ tuân theo gần đúng các định luật chất khí.
+ Khí lí tưởng là khí tuân theo đúng các định luật chất khí
- Do sự khác biệt giữa khí thực và khí lí tưởng không lớn ở những nhiệt độ và áp suất thông thường nên trong đời sống và kĩ thuật khi không yêu cầu độ chính xác cao, ta có thể áp dụng các định luật về chất khí lí tưởng để tính áp suất, thể tích và nhiệt độ của khí thực.
khí lí tưởng không lớn ở những nhiệt độ và áp suất thông thường.
Hoạt động 2: Tìm hiểu mối quan hệ giữa thể tích, áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của lượng khí xác định khi lượng khí biến đổi trạng thái (phương trình trạng thái khí lí tưởng) (25 phút, tổ chức hoạt động nhóm)
Để thiết lập được mối quan hệ giữa thể tích, áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của lượng khí xác định khi lượng khí biến đổi trạng thái, HS có thể sử dụng ba định luật chất khí đã học ở bài trước.
Phương trình trạng thái khí lí tưởng được xây dựng bằng cách cho một lượng khí xác định từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 qua quá trình trung gian 1’ bằng các đẳng quá trình đã học. Có ba phương án:
+Phương án 1: Chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 1’ bằng quá trình đẳng nhiệt. Sau đó từ 1’ sang 2 bằng quá trình đẳng tích.
Ta có sơ đồ sau: 1 1 2 1 1 2 1 1 1 2 ' (1) (1') ' (2) ' p p p V V V V T T T → → = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 1 2 1 1 2 2 1 2 1 2 1 1 2 1 2 (1) (1') : ' ' ' ' ' ' (1') (2) : ' ' ' ' p V p V p V p V p V p p V p p V p p V p V T T T T V T T T T → = ⇒ = → = ⇒ = ⇒ = ⇒ =
+ Phương án 2: Chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 1’ bằng quá trình đẳng nhiệt. Sau đó từ 1’ sang 2 bằng quá trình đẳng áp.
1 1 2 1 1 1 2 1 1 2 ' ' (1) (1') ' (2) p p p p V V V T T T = → → 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 1 2 1 1 2 2 1 2 1 2 1 1 2 1 2 (1) (1') : ' ' ' ' ' ' (1') (2) : ' ' ' ' p V p V p V V p p V V V p V p V V p V p V T T T T T p T T T → = ⇒ = → = ⇒ = ⇒ = ⇒ =
+ Phương án 3: Chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 1’ bằng quá trình đẳng tích. Sau đó từ 1’ sang 2 bằng quá trình đẳng áp.
Ta có sơ đồ sau: 1 1 2 1 1 1 2 1 1 2 ' ' (1) (1') (2) ' p p p p V V V T T T = → → 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 1 2 1 1 2 2 1 1 1 2 2 1 1 2 1 2 1 ' ' (1) (1') : ' ' ' ' ' (1') (2) : ' ' ' p p p T T T T p V V V V p V V p V p V p T T T T p T T T T p → = ⇒ = → = ⇒ = ⇒ = ⇒ =
=>Do đó, chúng tôi sẽ tổ chức hoạt động nhóm. Các nhóm sẽ xây dựng phương trình trạng thái bằng các phương án khác nhau, sau đó sẽ trình bày kết quả làm việc vào phiếu học tập. Các nhóm tiến hành chấm chéo kết quả làm việc cho nhau. Giáo viên chữa bài, thể chế hóa kiến thức.Có thể mô tả bằng sơ đồ sau:
Bảng 2.4. Các bước tổ chức hoạt động nhóm, bài học 3: Phương trình trạng thái khí lí tưởng
Bước 1: Chia
nhóm Bước 2: Thảo luận nhóm Bước 3: Trình
bày và đánh giá Bước 4: Kết quả
Chia thành các nhóm gồm những HS không cùng trình độ với nhau. - Các nhóm bầu nhóm trưởng và thư kí. -Các nhóm thảo luận để xây dựng phương trình trạng thái bằng phương án được yêu cầu.
Nhóm 1, 4: phương án 1
Các nhóm trình bày kết quả vào phiếu học tập, sau đó tiến hành chấm chéo giữa các nhómGiáo viên chữa bài, thể chế Điểm của nhóm sẽ là trung bình cộng của điểm trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập (do nhóm khác chấm) và điểm do GV
Nhóm 2; 5: phương án 2 Nhóm 3; 6: phương án 3
hóa kiến thức chấm sau khi các nhóm đã chấm cho nhau.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Chúng ta đã biết, trạng thái của một lượng khí xác định được đặc trưng bởi ba đại lượng: áp suất, nhiệt độ tuyệt đối và thể tích. Trong bài trước, chúng ta nghiên cứu mối quan hệ giữa hai đại lượng khi giữ đại lượng còn lại không đổi. Nhưng trong thực tế, khi có sự thay đổi trạng thái thì cả ba đại lượng đều thay đổi.
- Chúng ta có quả bóng bàn bị bẹp, làm thế nào để quả bóng bàn lấy lại được hình dạng ban đầu?
- Trong ví dụ trên, chúng ta thấy rằng cả ba đại lượng đều bị thay đổi. Như vậy, giữa ba đại lượng trên có mối liên hệ như thế nào?
- Chúng ta kí hiệu p1, V1, T1 là áp suất, thể tích, nhiệt độ của lượng khí xác định ở trạng thái 1. Cho lượng khí thực hiện quá trình bất kì để chuyển sang trạng thái 2 với áp suất, thể tích, nhiệt độ là p2, V2, T2. Chúng ta đi tìm mối liên hệ giữa ba đại lượng này.
- Chúng ta vận dụng ba định luật chất khí đã học để có thể thiết lập được mối quan hệ này. Nhưng ba định luật đã học chỉ có thể áp dụng cho hai đại lượng nên
- Nhúng quả bóng bàn bị bẹp vào nước nóng thì quả bóng bán sẽ lấy lại hình dạng ban đầu.
để thiết lập được mối quan hệ ta phải cho lượng khí xác định biến đổi qua các trạng thái trung gian.
- Chúng ta cho lượng khí chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 1’ bằng quá trình đẳng nhiệt. Sau đó từ 1’ sang 2 bằng quá trình đẳng tích. Ngoài ra, ta còn có những cách chuyển nào nữa? - Xác nhận ý kiến đúng của HS, yêu cầu HS làm việc theo nhóm để tìm mối quan hệ giữa ba đại lượng, mỗi nhóm sẽ làm với một phương án.
- Tiến hành chia nhóm: chia các nhóm gồm những HS không cùng trình độ với nhau, mỗi nhóm 5 HS
- Yêu cầu các thành viên của các nhóm nhanh chóng ổn định chỗ làm việc. - Yêu cầu các nhóm nhanh chóng bầu nhóm trưởng và thư kí
- Phát phiếu học tập số 1 cho các nhóm - Các nhóm làm việc với nhau trong khoảng thời gian từ 15 phút đến 20 phút. - Trong lúc các nhóm thảo luận để trả lời các câu hỏi, GV quan sát, giúp đỡ và đánh giá khi các nhóm đang làm việc. - Khi hết thời gian làm việc, GV yêu cầu các nhóm nộp lại bài làm để bắt đầu chấm chéo giữa các nhóm, nhóm 1 chấm bài nhóm 2, nhóm 2 chấm bài nhóm 3,……, nhóm n chấm bài nhóm 1.
- Sau khi các nhóm chấm bài xong, GV- lần lượt trình bày cách thực hiện của các
- Cho lượng khí chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 1’ bằng quá trình đẳng nhiệt. Sau đó từ 1’ sang 2 bằng quá trình đẳng áp.
- Cho lượng khí chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 1’ bằng quá trình đẳng tích. Sau đó từ 1’ sang 2 bằng quá trình đẳng áp.
- Các nhóm thực hiện theo đúng yêu cầu của GV
- Các nhóm đọc SGK, thảo luận và trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập số 1 -Thực hiện theo yêu cầu của GV.
- Các nhóm nhận bài làm của nhóm khác và bắt đầu chấm.
phương án và khái quát lại kiến thức để HS ghi lại vào phiếu học tập số 2
(sử dụng máy chiếu)
Hoạt động 3: Tìm hiểu độ không tuyệt đối (5 phút, làm việc chung cả lớp)
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh
- Yêu cầu HS đọc phần IV SGK trang 165 và trả lời câu hỏi:
+ Ở nhiệt độ 0 K, áp suất và thể tích chất khí có giá trị bằng bao nhiêu? Do vậy, có thể đạt tới độ không tuyệt đối hay không?
- Nêu mối quan hệ giữa nhiệt giai Ken-vin và nhiệt giai Xen-xi-ut?
- Đọc SGK, suy nghĩ và trả lời câu hỏi. Nhận xét câu trả lời của bạn.
- Khi T = 0 K thì p = 0, V = 0
=> điều này không thể thực hiện được.
- Trong nhiệt giai Kenvin bắt đầu bằng 0 K (độ không tuyệt đối), các nhiệt độ trong nhiệt giai Kenvin đều có giá trị dương. Mỗi độ chia trong nhiệt giai Kenvin cũng bằng mỗi độ chia trong nhiệt giai Xen – xi – ut:
T(K) = to(C) + 273
Hoạt động 4 : Tổng kết bài học (5 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Tổng kết và nhận xét quá trình làm việc của các nhóm.
- Tổ chức trò chơi “Ai trả lời đúng nhanh nhất”. (phụ lục 3)
- Yêu cầu các nhóm HS về nhà chuẩn bị sơ đồ tổng kết chương vào giấy A3
- Làm bài tập 7, 8 trang 166.
-Tham gia trò chơi