Giáo án 2: Bài “Quá trình đẳng tích, Định luật Sác- 123docz.net

III. Định nghĩa luật Bôilơ – Mariốt

c. Kết quả thí nghiệm

2.6.2. Giáo án 2: Bài “Quá trình đẳng tích, Định luật Sác lơ”

2.6.2.1.Ý tưởng sư phạm

Định luật Sáclơ cũng là một định luật được xây dựng theo con đường thực nghiệm, vì vậy, thông qua bài học này, ta hoàn toàn có thể bồi dưỡng cho học sinh phương pháp thực nghiệm vật lý. Do đã được làm quen với cách học này ở phần cơ học và thông qua bài: “Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôilơ – Mariốt”, nên trong bài học này giáo viên chỉ đóng vai trò hướng dẫn, định hướng.

2.6.2.2.Mục tiêu bài học

 Kiến thức

- Nêu được định nghĩa quá trình đẳng tích.

- Phát biểu và nêu được hệ thức về mối quan hệ giữa p và T trong quá trình đẳng tích.

- Nhận biết được dạng đường đẳng tích trong hệ tọa độ (p,T). - Phát biểu được định luật Sáclơ.

 Kỹ năng

- Hoạt động theo nhóm để tiến hành các công việc nhằm xây dựng định luật Sáclơ dựa theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm vật lý (đề xuất dự đoán, nêu phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm kiểm tra dự đoán, xử lý số liện thí nghiệm, rút ra kết luận).

- Vẽ được đồ thị biễu diễn quá trình đẳng tích trên hệ trục (p,T).

 Thái độ

- Hăng hái tham gia phát biểu xây dựng bài học.

- Tích cực, tự giác giải quyết các nhiệm vụ giáo viên nêu ra. - Có tinh thần hợp tác trong quá trình hoạt động nhóm.

 Chuẩn bị

• Giáo viên

- Sáu bộ dụng cụ thí nghiệm cho các nhóm học sinh, gồm các thiết bị trong bộ thí nghiệm tối thiểu ở trường phổ thông.

- Bài giảng điện tử hỗ trợ.

• Học sinh

- Ôn lại thuyết động học phân tử và định luật Bôilơ – Mariốt. - Kiểm tra lại các dụng cụ thí nghiệm trong bài: “Quá trình đẳng nhiệt.

Định luật Bôilơ – Mariốt”.

- Ôn lại nhiệt độ tuyệt đối. Công thức chuyển đổi từ độ Kenvil sang độ Celcius (vật lý lớp 6).

2.6.2.3. Sơ đồ logic tiến trình phát triển nội dung bài học

Trạng thái của một lượng khí nhất định được xác định bởi các thông số : p, V, T.

Ở nhiệt độ không đổi, áp suất và thể tích của một lượng khí xác định tỷ lệ nghịch với nhau.

Quá trình đẳng tích là quá trình biến đổi trạng thái trong đó thể tích được giữ không đổi.

2.Thu thập thông tin để xử lí tình huống: Thể tích của quả bóng không đổi(không thể dãn ra thêm được), nhiệt độ tăng làm áp suất tăng theo.

3.Nghiên cứu tìm phương án giải quyết: Tiến hành thí nghiệm bằng bộ thí nghiệm tối thiểu ở trường phổ thông.

4.Phương án giải quyết tình huống: Cố định thể tích làm nóng không khí chứa trong thể tích đó và theo dõi sự thay đổi của áp suất.

5.Kết quả: Nhiệt độ tăng, áp suất tăng.

2.6.2.4. Tiến trình dạy học

1. Ổn định lớp. Kiểm tra sĩ số.2. Nội dung bài mới 2. Nội dung bài mới

Thời gian

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Nội dung cần đạt 5

phút

 Hoạt động 1: Tìm hiểu quá trình đẳng tích và đặt vấn đề (kết hợp kiểm tra bài cũ)

Quá trình đẳng nhiệt là gì?

Từ đó rút ra khái niệm về quá trình đẳng tích.

Một lượng khí xác định, khi nhiệt độ không đổi thì áp suất và thể tích có

Quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt.

Rút ra khái niệm quá trình đẳng tích.

Theo định luật Bôilơ – Mariốt, p và V của một lượng khí tỉ lệ

I. Quá trình đẳng tích

Quá trình đẳng tích là quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí khi thể tích không đổi.

6.So sánh kết quả thí nghiệm với tình huống ban đầu xem có sự trùng khớp không. Nếu trùng khớp thì tình huống đã được giải quyết.

mối quan hệ như thế nào?

Ta biết một trạng thái khí được xác định bởi 3 thông số: p, V, T.

⇒Bài học hôm nay ta tiếp tục nghiên cứu về mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của một lương khí khi thể tích không đổi dựa theo các giai đoạn của phương pháp thực nghiệm. Phương pháp thực nghiệm gồm những giai đoạn nào?

Yêu cầu học sinh nêu lại vấn đề của bài học?

nghịch với nhau khi nhiệt độ không đổi.

Gồm các giai đoạn: Thực tiễn 

vấn đề  giả thuyết  hệ quả logic  thí nghiệm kiểm tra  định luật  thực tiễn.

 Vấn đề: Một

lượng khí có khối lượng xác định khi thể tích không đổi thì áp suất phụ thuộc vào nhiệt độ tuyệt đối như thế nào?

18 phút

 Hoạt động 2: Vận dụng phương pháp thực nghiệm vật lý giải quyết vấn đề

Yêu cầu học sinh đưa ra các dự đoán?

Giáo viên có thể gợi ý thêm cho tất cả các học sinh có thể đưa ra được

Học sinh có thể

suy luận dựa theo thuyết động học phân tử chất khí: khi nhiệt độ tăng thì các phân tử

II. Định luật Sáclơ

1. Đặt vấn đề: một lượng khí có khối lượng xác định khi thể tích không đổi thì áp suất phụ thuộc nhiệt độ tuyệt đối như

những dự đoán bằng cách trình chiếu clip hoạt động của nồi áp suất. Yêu cầu học sinh quan sát nêu dự đoán về mối quan hệt giữa áp suất và nhiệt độ của khối khí?

Chú ý lại cho học sinh: mỗi độ trong nhiệt giai Kenvin (1K) bằng một độ trong nhiệt giai Celcius ( . Và yêu cầu học sinh nhắc lại công thức đổi từ nhiệt độ theo nhiệt giai Celcius sang nhiệt độ tuyệt đối.

Vậy trong PPTN vật lý để kiểm tra dự đoán trên, ta là thế nào?

Hướng dẫn học sinh suy luận ra hệ quả logic: tỉ lệ thuận là gì?

Trạng thái 1 khí có áp suất , nhiệt

chất khí chuyển động nhanh hơn, số phần tử trên một đơn vị diện tích va đập vào thành bình nhanh hơn, nhiều hơn dẫn đến áp suất tăng.

Hoặc dựa vào quan sát hoạt động của nồi áp suất: khi nồi tiếp tục đun nóng thì van của nồi sẽ xì hơi ra ngoài, chứng tỏ rằng khi nhiệt độ tăng thì áp suất hơi sẽ tăng.

Tổng kết: học sinh sẽ đưa ra dự đoán: áp suất có thể tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối khi thể tích không đổi.

Nhiệt độ tuyệt đối (T) là nhiệt độ theo nhiệt giai Kenvin, có đơn vị là Kenvin (K). Công thức đổi từ nhiệt độ theo nhiệt giai Celcius sang nhiệt độ tuyệt đối: T(K) = 273 + t

Học sinh trả lời: ta dùng thí nghiệm để khiểm tra hệ

thế nào?

2.Dự đoán. Khi thể tích

của một lượng khí không đổi, áp suất có thể tỉ lệ thuậ với nhiệt độ tuyệt đối.

3. Hệ quả logic. Nếu thì P tỉ lệ thuận với T.

4. Thí nghiệm

a. Mục đích thí nghiệm: kiểm tra hệ quả.

b. Tiến hành thí nghiệm

Chứa 1 lượng khí trong xilanh và điều chỉnh pittông để lấy thể tích khí là 20 .

 Dùng ống cao su nồi xilanh với đồng hồ đo áp suất. Nhúng xilanh vào bình chứa nước. Lần lượt thay đổi nhiệt độ nước trong bình để thay đổi nhiệt độ khí trong xilanh.

độ tuyệt đối .

Biến đổi đẳng tích sang trạng thái 2 có áp suất , nhiệt độ

. Giả sử P tỉ lệ thuận với T, ta có biểu thức liên hệ giữa , , , như thế nào?

Vậy ta sẽ làm thí nghiệm kiểm tra biểu thức hệ quả (*).

Hệ quả logic:

Nếu thì P tỉ lệ thuận với T.

 Xây dựng phương án thí nghiệm: vậy để làm thí nghiệm kiểm tra sự phụ thuộc của P và T ta cần làm như thế nào? Ta có thể dùng bộ thí nghiệm khảo sát định luật Bôilơ – Mariốt để tìm mối quan hệt định lượng giữa P và T không?

Vậy làm thế nào để thay đổi nhiệt độ của khối khí?

(Chú ý cho học sinh khi dùng nước nóng để thay

quả của dự đoán trên.

Tỉ lệ thuận là khi đại lượng này tăng hoặc giảm bao nhiêu lầ thì đại lượng kia cũng tăng hoặc giảm bấy nhiêu lần.

hay

Học sinh phân tích, so sánh để trả lời câu hỏi của giáo viên: ta có thể sử dụng bộ thí nghiệm khảo sát định luật Bôilơ – Mariốt nhưng cần thay đổi và bổ sung thêm các chi tiết: ta sẽ cố định thể tích, thay đổi nhiệt độ. Do đó, phải có thêm dụng cụ đo nhiệt độ là nhiệt kế.

Học sinh có thể

 Tương ứng với mỗi lần tăng nhiệt độ, ghi nhận các giá trị của áp suất

Hoàn thành bảng 2.2 c. Kết quả thí nghiệm.

(Bảng 2.2).

d. Xử lý kết quả và kết luận

 Giá trị trung bình: 458 , 2 =     T P

 Sai số tuyệt đối:

033, , 0 =     ∆ T P

 Sai số tương đối: % 34 , 1 =     T P δ

 Nhận xét: Với sai số tương đối trên, ta có thể

coi const

TP P

đổi nhiệt độ khí thì cần chờ 1 – 2 phút để nhiệt độ nước cân bằng với nhiệt độ khí trong xilanh).

Nhấn mạnh lại phương án thí nghiệm trên.

Tiến hành thí nghiệm:

Giáo viên phát dụng cụ thí nghiệm cho các nhóm.

Yêu cầu các nhóm tiến hành thí nghiệm đo đạc, thu thập các số liệu như phương án trên để hoàn thành phiếu học tập số 3 (Phụ lục 2).

Theo dỏi, hướng dẫn sửa chữa kịp thời các sai sót của học sinh.

Yêu cầu 2 nhóm học sinh cử đại diện lên báo cáo kết quả thí nghiệm.

Yêu cầu các nhóm còn lại nhận xét kết quả.

Giáo viên tổng kết: với những sai lệch nhỏ do quá

thao khảo thí nghiệm trong SGK để trả lời: để thay đổi nhiệt độ của khối khí trong xilanh ta có thể dùng nước nóng.

Các nhóm tiến hành thí nghiệm theo sự phân công của nhóm trưởng và sự hướng dẫn của giáo viên để hoàn thành phiếu học tập số 3 (Phụ lục 2)

2 nhóm được phân công cử đại diện lên bảng báo cáo kết quả dựa trên bảng phụ.

 Kết luận:

Khi thể tích

không đổi,

trình thí nghiệm chưa được thực hiện trong điều kiện hoàn toàn lý tưởng thì ta có thể coi thương số

const T

P = .

Qua thí nghiệm trên ta có thể kết luận gì về sự phụ thuộc của P vào T của một lượng khí thi thể tích không đổi?

const T

P =

áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của một lượng khí là một hằng số (hay áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối).

7 phút

 Hoạt động 3: hợp thức hóa kiến thức, phát biểu định luật Sáclơ

Các em đã khảo sát mối quan hệ giữa P, T của một lượng khí xác định ở thể tích không đổi V = 20 . Nếu còn thời gian ta di chuyển vị trí pittông để có thể tích khí V’ = 30 và lặp lại thí nghiệm như trên ta cũng có thể kết luận: const

P= .

Sáclơ, nhà vật lý

Lắng nghe

Lần lượt hai học

5. Nội dung định luật Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.

Biểu thức:

const T

P = hay

6. Bài tập vận dụng

•Trạng thái 1

•Trạng thái 2

người Pháp đã tiến hành thí nghiệm với các chất khí khác nhau và cũng thu được kết quả như trên. Ông khái quát hóa nêu thành định luật – Định luật Sáclơ.

Vậy định luật Sáclơ phát biểu như thế nào?

Giáo viên lưu ý cho học sinh:

 Khối lượng khí xác định (bản chất khí và khối lượng khí không thay đổi trong quá trình biến đổi trạng thái)

 Nhiệt độ phát biểu trong định luật là nhiệt độ tuyệt đối.

Yêu cầu học sinh làm bài tập sau:

Biết thể tích của một lượng khí không đổi. Chất khí ở có áp suất 5 atm. Tính áp suất của lượng khí ở .

sinh phát biểu định luật

Ghi chép

Vận dụng định luật làm bài tập.

nên

= 9,89 atm.

5 phút

 Hoạt động 4: biểu diểm mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của lượng khí xác định khi thể tích không thay đổi

bằng đồ thị

Nhắc lại khái niệm đường đẳng nhiệt?

Từ đó, đưa ra khái niệm đường đẳng tích?

Nếu chọn hệ trụ tọa đồ gồm: trục tung biểu diễn áp suất, trục hoành biểu diễn nhiệt độ tuyệt đối (giáo viên biểu diễn lên bảng).

Dựa vào mối quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ tuyệt đối là

const T

P = . Hãy nhận xét dạng của đồ thị?

(hướng dẫn rõ cho học sinh: cho hằng số = a, ta có biểu thức a

P = ⇒P = a.T, biểu thức đó tương đương với biểu thức y = ax trong toán học)

Kết luận về đường đẳng tích.

Là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi.

Là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo nhiệt độ khi thể tích không đổi.

Dựa vào kiến thức toán học và sự hướng dẫn của giáo viên trả lời: đồ thị có dạng là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ.

Ghi đặc điểm của đường đẳng tích vào vở.

III. Đường đẳng tích a. Định nghĩa

Đường đẳng tích là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo nhiệt độ khi thể tích không đổi.

b. Đặc điểm

Trong hệ tọa độ (P,T), đường đẳng tích có dạng là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ.

10 phút Tổng kết: trong phần trên, dùng PPTN để giải quyết tình huống đặt ra ta cũng đã rút ra một kết luận có nội

dung tương tự nội dung định luật Sác – lơ. Phát phiếu học tập số 4(phụ lục) cho các nhóm và yêu cầu các nhóm hoàn thành nhanh.

Nhận xét giờ học. Yêu cầu học sinh về nhà làm bài tập sách giáo khoa, sử dụng kết quả thí nghiệm thu được vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của p vào T khi thể tích không đổi và chuẩn bị cho tiết bài tập.

Hoàn thành nhanh bài tập

Ghi nhiệm vụ về nhà.

Giáo án 2: Bài “Quá trình đẳng tích, Định luật Sác lơ”

Lý thuyết tình huống dạy học [11]

Tình huống có vấn đề [19]