3. Bài giảng điện tử
2.2. Cấu trúc nội dung các định luật chất khí theo sgk hiện hành
a.Thuyết động học phân tử :
Trong chương trình cải các giáo dục, thuyết động học phân tử được đưa vào từ lớp 8 thuyết này được học ngay trong phần cơ học. Và sau đó nó được dùng để giải thích cơ chế của định luật Pascal về cơ học chất lỏng và chất khí. Nó càng được sử dụng thường xuyên trong phần nhiệt học. Do vậy ở bậc THPT thuyết này chỉ ôn tập và mở rộng thêm.
Nội dung cơ bản của thuyết :
- Vật chất được cấu tạo từ các phân tử riêng biệt , giữa chúng có một khoảng cách trống.
- Các phân tử chuyển động hỗn độn không ngừng.
- Các phân tử tương tác nhau bằng lực hút và lực đẩy phân tử. Đó là lực liên kết giữa các phân tử.
- Vận tốc trung bình của chuyển động hỗn độn của các phân tử cấu tạo nên vật càng lớn thì nhiệt độ của vật càng cao.
Trong nội dung chương trình lớp 8 khi học sinh nghiên cứu thuyết cấu tạo chất, học sinh phải trải qua các quá trình thí nghiệm trong một số tiết học.
Sau mỗi tiết học thì các luận đề cơ bản đã được giải quyết, tổng kết và đã được ứng dụng trong quá trình học phần cơ học, nhiệt học, điện học. Do đó ở phần lớp 10 SGK không lập lại quá trình đó nữa mà chỉ ôn tập. SGK cũng đưa ra một số dẫn liệu về kích thước, khối lượng của một số phân tử . Điều này chỉ có tác dụng giúp cho học sinh những có ý niệm cụ thể hơn về các hạt vi mô, trong đó có phân tử.
SGK đưa ra khái niệm về lực tương tác và có xây dựng mô hình liên kết của các phân tử. Các phân tử này luôn tồn tại lực hút và lực đẩy, khi chúng ở gần nhau thì xuất hiện lực đẩy mạnh hơn lực hút còn khi chúng xa nhau thì lực hút mạnh hơn lực đẩy và gọi chung là lực tương tác.Ngoài ra SGK còn đưa ra khái niệm và tính chất của các trạng thái (rắn , lỏng , khí).
Từ những điều trình bày ở trên thì thấy rằng trong quá trình dạy về thuyết động học ở phần lớp 10 thì giáo viên nên để học sinh chủ động hệ thống kiến thức của thuyết.
b.Các định luật chất khí.
Các quá trình đẳng áp, đẳng tích, đẳng nhiệt của định luật chất khí là định luật thực nghiệm. SGK vật lí 10 cũng xây dựng quá trình đẳng nhiệt, quá trình đẳng tích theo phương pháp thực nghiệm
Với định luật Bôilơ-Mariốt SGK đã sử dụng phương pháp thực nghiệm sách đã giới thiệu các mô hình của thí nghiệm bằng hình vẽ qua sự mô tả. Qua đó nhằm giúp học sinh hình dung được cơ chế ảnh hưởng qua lại các đại lượng cần nghiên cứu và cơ chế khống chế đại lượng biến thiên trong thí nghiệm. Sau đó sách đã dẫn ra một vài kết quả của thí nghiệm rồi phát biểu định luật, giới thiệu công thức của định luật và biểu diễn đồ thị của định luật.
Đối với định luật Sác lơ SGK đã đưa ra hai cách phát biểu. - Một là nhiệt độ cenxiút
- Hai là nhiệt độ kenvin.
Trong quá trình làm thí nghiệm, do độ nhạy cảm của các đại lượng trong khối khí rất bé. Chính vì vậy khi làm thí nghiệm với định luật Bôilơ-Mariốt, thì cần phải tiến hành thay đổi thể tích rất chậm . Còn đối với định luật Sác lơ thì cần chú ý đến độ an toàn . Với mọi bộ thíêt bị thí nghiệm, để dẫn đến định luật này việc đọc đồng thời hai thông số nhiệt độ và áp suất là rất khó thực hiện được. Do vậy cần có những bộ thiết bị tốt và khả năng sử dụng thành thạo thí bộ thí nghiệm này, tránh các sai số quá lớn tới mức không cho phép.
Đối với định luật Gay-luy-xac thì để tránh tiết kiệm thời gian và tăng khả năng suy lí cho học sinh và cũng làm cho phong phú chương trình, tránh sự nhàm chán cho học sinh nên SGK đã sử dụng phương pháp suy luận theo lí thuyết này.
Phương trình trạng thái khí lí tưởng cũng xây dựng nhờ con đường quy nạp lý thuyết từ hai định luật đẳng nhiệt và đẳng tích. Sau khi có phương trình trạng thái thì SGK đã quay trở lại suy diễn từ biểu thức tổng quát đến các định luật Bôilơ-Mariốt và định luật Saclơ, định luật Gay-luy-xac .
c.Phương trình trạng thái và các đẳng quá trình.
Các định luật Bôilơ-Mariố và định luật Sác lơ mới chỉ thiết lập đươc hệ thức giữa hai trong ba thông số trạng thái cua chất khí, phối hợp hai định luật này ta có thể xây dựng được các thông số trạng thái nghĩa là ta xây dựng được phương trình trạng thái của khí lí tưởng.
PV T = const hay 1 1 1 PV T = 2 2 2 PV T .
Từ phương trình trạng thái có thể suy ra các biểu thức của các đẳng quá trình theo bảng sau:
Sơ đồ 2.1: Phương trình trạng thái và các đẳng quá trình. Phương trình trạng thái PV T = const 1 1 1 PV T = 2 2 2 PV T . Qúa trình đẳng nhiệt 1 T = T2 Qúa trình đẳng tích V1 = V2 Qúa trình đẳng áp P1 = P2 pV = const =>P1V1 = P2V2.
2.3.Mục tiêu dạy học các định luật của “chất khí ”.
Các định luật chất khí là một phần quan trọng trong chương chất khí
P P P P V V V V O T T O O O O p const T = => 1 1 P T = 2 2 P T V const T = ; => 1 1 V T = 2 2 V T
nói riêng và phần nhiệt học nói chung.Tuy chương trình vật lí lớp 8 có đề cập đến nhưng mới chỉ xây dựng được thuyết động học phân tử chất khí mà chưa nghiên cứu sâu các đại lượng liên quan, chỉ vào chương trình lớp 10 chúng ta mới có cơ hội đi tìm hiểu vấn đề này. Để xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức về các định luật “chất khí” thì trước hết phải tìm hiểu mục tiêu dạy học của các định luật “chất khí”
Chuẩn kiến thức, kỹ năng.
a)Qúa trình đẳng nhiệt .Định luật Bôilơ-Mariốt.
Kiến thức: - Nhận biết được “Trạng thái”và “Đẳng qúa trình ”. -Nêu được định nghĩa quá trình đẳng nhiệt.
- Phát biểu và nêu được hệ thức của định luật Bôilơ-Mariốt.
- Nhận biết và biểu diễn đựơc dạng của đường đẳng nhiệt trong hệ trục toạ độ (P,V).
Kỹ năng:
- Nêu được phương án và dự đoán trong thí nghiệm. - Tiến hành thành thạo các bước trong thí nghiệm.
- Vận dụng được đinh luật Bôilơ-Mariốt vào giải bài tập, vẽ được dạng của đường đẳng nhiệt.
b) Qúa trình đẳng tích .Định luật Sáclơ.
Kiến thức: * Nêu được định nghĩa quá trình đẳng tích.
- Phát biểu và viết được biểu thức của định luật Saclơ theo nhiệt độ tuyệt đối. - Nhận biết và biểu diễn được dạng của đường đẳng tích trong hệ trục toạ độ (P,T).
Kỹ năng
- Trực tiếp thực hiện các bước của thí nghiệm. Dự đoán về quan hệ p ,T.
- Nêu phương án, dự đoán kết quả và kiểm tra định lượng của dự đoán qua thí nghiệm của từng nhóm.lí số liệu
-Xử lí số liệu thí nghiệm và vận dụng định luật vào giải bài tập liên quan đến định luât.
c)Phương trình trạng thái của khí lí tưởng . Kiến thức:
* Từ các hệ thức của định luật Bôilơ-Mariốt và định luật Saclơ thì xây dựng được phương trình trạng thái của khí lí tưởng và từ phương trình trái thái khí ta viết được hệ thức đặc trưng cho các đẳng quá trình.
Nhận biết và vẽ được quá trình biến đổi trặng thái.(P,V). - Nêu được định nghĩa quá trình đẳng áp
- Nhận biết và biểu diễn đựơc dạng của đường đẳng áp trong hệ trục toạ độ (V,T). - Hiểu được ý nghĩa vật lí của “Độ tuyệt đối” và trình bày được ưu và nhược điểm của nhiệt giai Kelvin.
Kỹ năng: * Nghiên cứu sự phụ thuộc của đại lượng P vào V và T.
- Vận dụng được phương trình trạng thái khí lí tưởng để giải các bài tập có liên quan.
- Chứng kiến các quá trình sáng tạo kiến thức và từ đó rút ra phương trình trạng thái.