Đơn vị kiến thức Phương pháp giảng dạy
1 Quá trình đẳng áp Phương pháp thuyết trình
2 Định luật Gay - Lussac và đường
đẳng áp Giảng dạy theo các giai đoạn của PPTN
HOẠT ĐỘNG CỦA GV HOẠT ĐỘNG CỦA HS Hoạt động 1 (5 phút). Tìm hiểu quá trình đẳng áp
+ GV yêu cầu: Dựa vào quá trình đẳng tích, hãy phát biểu tương tự định nghĩa quá trình đẳng áp?
+ HS suy nghĩ trả lời: Quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất khơng đổi gọi là quá trình đẳng áp.
Thiết kế hoạt động dạy học đơn vị kiến thức 2
Tiến trình xây dựng kiến thức “định luật Gay – Lussac và đường đẳng áp” theo các giai đoạn của PPTN
GIAI ĐOẠN 1. GV LÀM NẢY SINH VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU GV tiến hành TN: GV cho quả bĩng bàn bị xẹp vào trong một khay đựng nước nĩng. Quan sát thí nghiệm ta thấy quả bĩng tự căng trịn trở lại.
HS xác định vấn đề: Đối với một lượng khí nhất định được giữ ở áp suất khơng đổi, thể tích của khối khí phụ thuộc vào nhiệt độ tuyệt đối của nĩ như thế nào?
GIAI ĐOẠN 2. HS ĐỀ XUẤT DỰ ĐỐN, GIẢ THUYẾT
Giả thuyết: Đối với một lượng khí nhất định được giữ ở áp suất khơng đổi, thể tích V tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối T.
GIAI ĐOẠN 3. TỪ GIẢ THUYẾT, HS SUY LUẬN RA HỆ QUẢ Hệ quả: Khi p = hằng số thì V
T = hằng số
GIAI ĐOẠN 4. KIỂM TRA TÍNH ĐÚNG ĐẮN CỦA HỆ QUẢ
HS thiết kế phương án TN để kiểm tra tính đúng đắn của hệ quả rút ra từ giả thuyết.
Dụng cụ TN
1. Ống bơm tiêm cĩ gắn pit – tơng, trên cĩ ghi giá trị thể tích. 2. Áp kế
4. Ống dây nối giữa ống bơm tiêm và áp kế 5. Bình chứa nước
6. Bình đun siêu tốc
Hình 2.3. Bộ TN Gay Luy - xác Tiến hành thí nghiệm Tiến hành thí nghiệm
- Chọn giá trị áp suất bằng 40 mmHg khơng đổi trong suốt quá trình TN.
- Cho nước nĩng ở nhiệt độ khoảng 55oCvào bình. Đọc số đo t1 của nhiệt kế (đổi qua nhiệt giai Kelvin là T1). Điều chỉnh áp kế sao cho kim áp kế chỉ 40mmHg. Đọc và ghi số đo của thể tích V1 trên xilanh vào phiếu học tập 3.4 (phụ lục 1.14).
- Giảm dần nhiệt độ của nước trong bình bằng cách hút nước nĩng ra và bơm nước lạnh vào (sử dụng ống bơm tiêm). Trong mỗi lần giảm nhiệt độ, ta điều chỉnh áp kế sao cho kim áp kế chỉ 40mmHg. Đọc các số đo nhiệt độ và thể tích tương ứng và ghi vào phiếu học tập 3.4
+ Xử lí kết quả thí nghiệm thu được V T V T V T V T V T + Nhận xét: V hằng số T + Kết luận
Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.
hay V
V T hằng số
T
GIAI ĐOẠN 5. ỨNG DỤNG KIẾN THỨC
Hoạt động dạy học cụ thể:
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH
Hoạt động 1 (25 phút). GV hướng dẫn HS dự đốn về mối liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối T trong quá trình đẳng áp (giai đoạn 1, 2, 3 của tiến trình)
+ GV tiến hành TN: GV cho 1 quả bĩng bàn bị xẹp vào trong một khay đựng nước nĩng.
+ GV hỏi: Sau khi quan sát TN với quả bĩng bàn bị xẹp, em hãy nêu hiện tượng xảy ra?
+ GV hỏi: Trong suốt quá trình tiến hành TN, thơng số trạng thái nào của khí trong quả bĩng bàn xem như khơng thay đổi?
+ GV hỏi: Khi đặt quả bĩng bàn vào khay đựng nước nĩng, thơng số trạng thái nào của khí trong quả bĩng bàn thay đổi? Thay đổi như thế nào?
+ GV hỏi: Khi đặt quả bĩng bàn vào khay đựng nước nĩng, quả bĩng tự căng trịn trở lại. Khi đĩ, thể tích của chất khí trong quả bĩng tăng hay giảm?
Gợi ý: Chất khí luơn chiếm tồn bộ thể tích của bình chứa?
+ GV hỏi: Nhận xét sự thay đổi các thơng số trạng thái của khí trong quả
+ HS quan sát TN
+ HS quan sát TN và trả lời vào phiếu học tập 3.1 (phụ lục 1.11)
Dự đốn câu trả lời của HS: Quả bĩng bàn tự căng trịn trở lại.
+ HS suy nghĩ và trả lời vào phiếu học tập 3.1
Dự đốn câu trả lời của HS: Áp suất khí trong quả bĩng bàn xem như khơng thay đổi.
+ HS suy nghĩ và trả lời vào phiếu học tập 3.1
Dự đốn câu trả lời của HS: Nhiệt độ của khí chứa trong quả bĩng bàn tăng. + HS suy nghĩ và trả lời vào phiếu học tập 3.1
Dự đốn câu trả lời của HS: Thể tích của chất khí trong quả bĩng tăng.
+ HS suy nghĩ và trả lời vào phiếu học tập 3.1
bĩng bàn?
+ GV hỏi: Em hãy nêu vấn đề được đặt ra từ thí nghiệm với quả bĩng bàn?
+ GV thu phiếu học tập 3.1
+ GV hướng dẫn HS trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập 3.1 và nêu vấn đề: Đối với một lượng khí nhất định được giữ ở áp suất khơng đổi, thể tích của khối khí phụ thuộc vào nhiệt độ tuyệt đối của nĩ như thế nào?
+ GV hỏi: Quá trình thí nghiệm với quả bĩng bàn bị xẹp ở trên là đẳng quá trình nào mà em đã học?
+ GV hỏi: Từ kết quả thí nghiệm, em hãy dự đốn về mối liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ trong TN này? Từ đĩ, nêu dự đốn về mối liên hệ giữa thể tích và nhiệt đơ tuyệt đối của một lượng khí nhất định trong quá trình đẳng áp?
Dự đốn câu trả lời của HS: Áp suất khơng đổi, nhiệt độ tăng, thể tích tăng. + HS suy nghĩ và trả lời vào phiếu học tập 3.1
Dự đốn câu trả lời của HS: Đối với một lượng khí nhất định được giữ ở áp suất khơng đổi, thể tích của khối khí phụ thuộc vào nhiệt độ tuyệt đối của nĩ như thế nào?
+ HS suy nghĩ và trả lời vào phiếu học tập 3.2 (phụ lục 1.12)
Dự đốn câu trả lời của HS: Quá trình đẳng áp
+ HS suy nghĩ và trả lời vào phiếu học tập 3.2
Dự đốn câu trả lời của HS: Từ kết quả thí nghiệm: Nhiệt độ tăng thì thể tích tăng.
Dự đốn: Đối với một lượng khí nhất định được giữ ở áp suất khơng đổi, thể tích V tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối T.
+ GV thu phiếu học tập 3.2
+ GV hướng dẫn HS trả lời câu hỏi trong phiếu học tập 3.2 và nêu dự đốn: Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.
GV hỏi: Trong tốn học, em hãy viết biểu thức thể hiện mối liên hệ y tỉ lệ thuận với x?
+ GV hỏi: Từ đĩ, em hãy viết biểu thức tốn học thể hiện mối liên hệ giữa thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp?
+ GV thu phiếu học tập 3.3
+ GV hướng dẫn HS trả lời câu hỏi trong phiếu học tập 3.3 và rút ra hệ quả:
V T hay V hằng số T
+ HS suy nghĩ và trả lời vào phiếu học tập 3.3 (phụ lục 1.13)
Dự đốn câu trả lời của HS:
y x hay y hằng số x
+ HS suy nghĩ và trả lời vào phiếu học tập 3.3
Dự đốn câu trả lời của HS:
V T hay V hằng số T
Hoạt động 2 (70 phút). GV hướng dẫn HS thiết kế phương án TN kiểm tra tính đúng đắn của dự đốn đã nêu ra (giai đoạn 4 của tiến trình)
+ GV hỏi: Em hãy nêu mục đích của TN?
+ HS suy nghĩ và trả lời vào phiếu học tập 3.4 (phụ lục 1.14)
Dự đốn câu trả lời của HS: Mục đích của TN: Kiểm tra tính đúng đắn của hệ
GV hỏi: Dựa trên mục đích TN, em hãy nêu tên các đại lượng cần đo trong TN?
+ GV hỏi: Em hãy đề xuất một phương án TN kiểm tra tính đúng đắn của hệ thức V hằng số
T ?
+ GV hỏi: Với phương án TN vừa đề xuất, em hãy nêu các dụng cụ cần cĩ trong TN? Cơng dụng của từng dụng cụ?
thức V hằng số T
+ HS nêu tên các đại lượng cần đo trong TN vào phiếu học tập 3.4
Dự đốn câu trả lời của HS: Nhiệt độ tuyệt đối T và thể tích V
+ HS đề xuất phương án TN vào phiếu học tập 3.4
Dự đốn câu trả lời của HS: Cần một lượng khí xác định được giữ ở áp suất khơng đổi, ta thay đổi nhiệt độ của chất khí và đọc giá trị thể tích tương ứng. Kiểm tra xem thương số V
T cĩ thay đổi
hay khơng?
+ HS trả lời và ghi vào phiếu học tập 3.4
Dự đốn câu trả lời của học sinh:
- Một xilanh chứa pit – tơng cĩ thể dịch chuyển được, để thay đổi thể tích khí.
- Đo nhiệt độ: Dùng nhiệt kế
- Đo áp suất: Dùng áp kế, nối với xialnh bằng ống dây. Đo áp suất để đảm bảo áp suất khơng đổi trong suốt quá trình làm thí nghiệm. - Bình đun siêu tốc: Dùng để đun sơi
nước, thay đổi nhiệt độ nước, từ đĩ thay đổi nhiệt độ của khí chứa trong xilanh nhúng ngập vào nước.
+ GV chia HS thành 8 nhĩm, GV cung cấp cho mỗi nhĩm HS những dụng cụ thí
nghiệm cần thiết.
+ GV hỏi: Em hãy nêu các bước tiến hành TN?
+ GV thơng báo: Thể tích của khối khí: Vkhí Vkhí trong xilanh Vống Với 2 . . . 4 ống đáy d V S h h Trong đĩ: d: Đường kính ống (cm) + HS tiến hành lắp ráp dụng cụ thí nghiệm theo phương án TN đã đề xuất.
+ HS trả lời và ghi vào phiếu học tập 3.4
Dự đốn câu trả lời của học sinh:
- Chọn giá trị áp suất bằng 40 mmHg khơng đổi trong suốt quá trình thí nghiệm.
- Cho nước nĩng ở nhiệt độ khoảng
55oCvào bình. Đọc số đo t1 của nhiệt kế (đổi qua nhiệt giai Kelvin là
1
T ). Điều chỉnh áp kế sao cho kim áp kế chỉ 40mmHg. Đọc và ghi số đo của thể tích V1 trên xilanh vào phiếu học tập 3.4
- Giảm dần nhiệt độ của nước trong bình bằng cách hút nước nĩng ra và bơm nước lạnh vào (sử dụng ống bơm tiêm). Trong mỗi lần giảm nhiệt độ, ta điều chỉnh áp kế sao cho kim áp kế chỉ 40mmHg. Đọc các số đo nhiệt độ và thể tích tương ứng và ghi vào phiếu học tập 3.4
h: Chiều dài ống (cm)
+ GV yêu cầu: Em hãy tính thể tích khí trong ống dây nối xilanh với áp kế.
+ GV yêu cầu HS làm TN, đọc và ghi kết quả TN vào phiếu học tập 3.4
Nhiệt độ tuyệt đối 273 o t C K Thể tích (V + 5,69)ml V T
+ GV yêu cầu HS xử lí kết quả TN vừa thu được và rút ra nhận xét về tính đúng đắn của hệ thứcV hằng số
T ?
+ HS đo đạc, tính tốn và ghi kết quả vào phiếu học tập 3.4
Dự đốn câu trả lời của học sinh: Đường kính ống dây: d = 0,5cm Chiều dài ống: h = 29cm 2 3 0,5 . .29 4 5,69 5,69 ống V cm ml
+ HS tiến hành TN và ghi kết quả TN vào phiếu học tập 3.4
Dự đốn câu trả lời của HS: Nhiệt độ tuyệt đối 273 o t C K Thể tích (V + 5,69)ml V T 55 + 273 23 + 5,69 41 + 273 22 + 5,69 35 + 273 21 + 5,69 28 + 273 20 + 5,69 + HS xử lí số liệu và rút ra nhận xét về tính đúng đắn của hệ thức V hằng số T
+ GV thơng báo: Đĩ là nội dung của định luật Gay-Lussac:
“Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối”.
V hằng số T + GV đặt vấn đề: Để thấy được một Nhiệt độ tuyệt đối (K) Thể tích (ml) V T V T V V T T 328 28,69 0,08746 0,00055 314 27,69 0,08818 0,00127 308 26,69 0,08666 0,00025 301 25,69 0,08534 0,00157 0,08691 V T 0,00091 V T Kết quả thí nghiệm: 0,08691 V T 0,00091 V T 1,05% V T V T V T Nhận xét: V hằng số T
Kết luận: Thí nghiệm đã kiểm tra tính
đúng đắn của dự đốn: V hằng số T
cách trực quan về mối quan hệ giữa V và T, ta hãy biểu diễn chúng bằng đồ thị.
+ GV yêu cầu: Dựa vào kết quả TN ở trên, em hãy vẽ đồ thị thể hiện mối liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp?
+ GV hỏi: Em hãy nêu nhận xét về hình dạng của đồ thị?
+ GV kết luận:
Đường đẳng áp là đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ tuyệt đối khi áp suất khơng đổi.
Trong hệ tọa độ (V, T), đường đẳng áp là đường thẳng mà nếu kéo dài sẽ đi qua gốc tọa độ.
+ HS vẽ đồ thị vào phiếu học tập 3.4 Dự đốn câu trả lời của học sinh:
Đồ thị 2. 3. Đường đẳng áp
+ HS nhận xét hình dạng của đồ thị vào phiếu học tập 3.4
Dự đốn câu trả lời của HS: Đồ thị cĩ dạng là đường thẳng mà nếu kéo dài sẽ đi qua gốc tọa độ.
+ HS tiếp thu và ghi bài
Hoạt động 3 (HS làm tại nhà). Vận dụng kiến thức định luật Gay-Lussac để giải thích một số hiện tượng thực tế (giai đoạn 5 của tiến trình).
GV yêu cầu HS về nhà tự tìm hiểu các hiện tượng thực tế liên quan đến định luật Gay-Lussac và giải thích hiện tượng.
24 26 28 30 290 300 310 320 330 Thể tích (m l)
Nhiệt độ tuyệt đối (K)
Đồ thị thể hiện mối liên hệ giữa V và T trong quá trình