Phần II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
4. Xây dựng giáo án dạy học
4.2. Giáo án luyện tập bài Quá trình đẳng nhiệt, định luật Bôilơ – Mariốt và quá
I. Mục tiêu dạy học 1. Năng lực vật lí a) Nhận thức vật lí
-Trình bày được khái niệm quá trình đẳng nhiệt và quá trình đẳng tích.
-Phát biểu được nội dung định luật Bôilơ - Mariốt, Sac-lơ.
-Trình bày được khái niệm và mô tả được hình dạng đường đẳng tích, đẳng nhiệt.
b) Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí
- Tìm hiểu sự hô hấp của người dựa vào định luật Bôilơ - Mariốt.
- Tìm hiểu cơ chế hô hấp của người thợ lặn dựa vào định luật Bôilơ - Mariốt, Sac-
lơ.
40
- Tìm hiểu cơ chế bơm bánh xe ô tô an toàn dựa vào định luật Sác – lơ.
c) Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học
- Vận dụng được định luật Bôilơ - Mariốt, Sac-lơ, Sac-lơ để giải các BT.
- Giải thích được một số hiện tượng liên quan đến quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích trong thực tiễn.
2. Năng lực giao tiếp và hợp tác
- Xác định mục đích, nội dung, phương tiện và thái độ giao tiếp trong làm việc nhóm, kĩ năng quan sát, phát triển năng sáng tạo.
- Tự tin, chủ động làm bài tập, trình bày bài tập trước lớp
- Xác định được trách nhiệm và hoạt động của bản thân trong tiết học.
3. Phẩm chất
- Chăm chỉ: Kiên trì, tỉ mỉ, cận thận trong quá trình thảo luận, có ý chí vượt
qua khó khăn khi khi thực hiện các nhiệm vụ học tập vận dụng, mở rộng.
- Trung thực: Khách quan, trung thực trong việc đánh nhận xét.
- Trách nhiệm: Có tinh thần hợp tác, trách nhiệm trong hoạt động nhóm; thực hiện
nghiêm túc nhiệm vụ của cá nhân được phân công trong việc làm việc nhóm; có ý thức vận dụng những hiểu biết, kiến thức vật lí vào thực tiễn cuộc sống.
- Có biểu hiện hứng thú, tích cực, có ý tưởng sáng tạo trong quá trình làm
việc nhóm, xây dựng bài học.
- Có tinh thần đam mê, tìm tòi giải thích các hiện tượng trong thực tiễn bằng
kiến thức đã học.
- Yêu nước: Dựa vào được định luật để chế tạo và sử dụng được các sản phẩm (như nồi áp suất, bơm bánh xe) tiện lợi, an toàn cho người sử dụng.
II. Thiết bị dạy học và học liệu
1.Giáo viên:
- Tài liệu: SGK Vật lí 10, đề cương BT - Chuẩn bị Phương tiện, đồ dùng dạy học:
+ Máy tính +Bảng, phấn
- Phân nhóm: Lớp chia thành 4 nhóm bầu nhóm trưởng, thư kí.
2. Học sinh:
- Những kiến thức cần chuẩn bị liên quan đến bài học: + Định luật Bôilơ - Mariốt về quá trình đẳng nhiệt. + Định luật Sac-lơ về quá trình đẳng tích.
41
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
a) Ổn định lớp (01 phút):
- Kiểm tra sĩ số lớp học
- Nhắc nhở HS
b) Kiểm tra bài cũ (05 phút):
- Quá trình đẳng nhiệt là gì? Phát biểu nội dung định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt. - Quá trình đẳng tích là gì? Phát biểu nội dung định luật Sac-lơ
c) Giảng bài mới (37 phút):
IV. Bài tập
Giáo viên chia lớp thành 4 nhóm phân công các nhóm tiến hành làm các bài tập sau: nhóm 1 làm bài 1, nhóm 2 làm bài 2, nhóm 3 làm bài 3, nhóm 4 làm bài 4.
Bài 1: Dưới đây là sơ đồ hô hấp của một người:
a) Em hãy giải thích sự biến đổi áp suất trong phổi của người khi hít vào, thở ra. b) Một người thở ra thì áp suất khí trong phổi là 107,7 kPa và dung tích phổi khi đó là 2,2 lít. Khi người đó hít vào, áp suất khí trong phổi là 101,01 kPa. Dung tích phổi khi người đó hít vào là bao nhiêu nếu cho rằng thân nhiệt của người và lượng khí hít vào, thở ra mỗi lần thay đổi không đáng kể trong quá trình hô hấp
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cơ bản
Trong quá trình nhóm 1 thảo luận về cách giải. GV quan sát hộ trợ nhóm 1 nếu thấy việc giải của nhóm 1 gặp khó khăn. GV có thể đặt câu hỏi gợi ý.
Câu a)
Câu hỏi gợi ý 1: Khi hít vào và thở ra cơ hoành của người chuyển động thế nào (Hạ thấp thấp xuống, nâng cao lên hay
- Nhóm 1 thảo luận theo nhóm.
- Thảo luận xong đi đến thống nhất, thư kí ghi lại nội dung đã thống nhất vào bảng và cử người trình bày nội dung trước lớp.
a) Khi hít vào, cơ hoành hạ thấp xuống làm thể tích lồng ngực(phổi) tăng lên. Trong quá trình hít vào, giả sử thân nhiệt thay đổi không đáng kể, theo định luật Bôilơ - Mariốt, áp suất trong lồng ngực (phổi) sẽ giảm thấp hơn áp suất bên ngoài môi trường. Sự chênh lệch về áp suất sẽ làm cho không khí tiếp tục di chuyển từ môi trường vào bên trong phổi. Khi thở ra. Cơ hoành nâng
42
không đổi)? Khi cơ hoành chuyển động thể tích lồng ngực (phổi) thay đổi thế nào (Tăng lên, giảm xuống hay không đổi)
Câu hỏi gợi ý 2: Khi cơ hoành chuyển động thì áp suất trong phổi thay đổi như thế nào(Tăng lên, giảm xuống hay không đổi)?
Câu hỏi gợi ý 3: Để có sự cân bằng giữa áp suất trong phổi và áp suất môi trường thì không khí chuyển động thế nào( đi vào hay đi ra)? Câu b)
Câu hỏi gợi ý ?
Hãy viết dự kiến bài toán? và giải
GV yêu cầu nhóm 1 lên trình bày sản phẩm của nhóm.
GV lắng nghe, quan sát sự trình bày quá trình giải bài tập và trả lời các câu hỏi phản biện của các nhóm 2,3,4 của nhóm 1.
GV: Nhận xét, chỉnh sửa, bổ sung câu trả lời của HS nếu thấy cần thiết sau đó thống nhất câu trả lời.
- Nhóm 2,3,4 lắng nghe, phản biện. Nhóm 1 trả lời các câu hỏi phản biện
lên làm cho thể tích lồng ngực ( phổi) tiếp tục giảm, áp suất trong lồng ngực (phổi) sẽ tiếp tục tăng lên. Sự chênh lệch áp suất khí bên trong lồng ngực (phổi) và bên ngoài môi trường khiến cho không khí tiếp tục được đẩy từ phổi ra ngoài môi trường.
b)Tóm tắt quá trình biến đổi trạng thái hít, thở khí: Hít vào p1 = 101,01kPa, V1 =? Thở ra p2 = 107,7kPa; V2 = 2,2l Áp dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri- ốt: p1.V1=p2.V2
Vậy dung tích của phổi khi người hít vào là 2,34 lít.
Bài 2: Đối với người làm nghề thợ lặn, bên cạnh phải có sức khỏe tốt, trong quá trình lặn đặc biệt là giai đoạn khi lặn sâu xuống nước hoặc giai đoạn bơi lên quá nhanh rất dễ
43
xảy ra tai nạn nghề nghiệp
a. Tại sao người thợ lặn có thể gặp nguy hiểm khi nín thở lặn sâu dưới nước?
b. Tại sao khi người thợ lặn bơi lên mặt nước một cách đột ngột lại gặp nguy hiểm? Em
hãy đề xuất phương án hạn chế nguy hiểm đó?
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cơ bản
Trong quá trình nhóm 2 thảo luận. GV quan sát hộ trợ nhóm 2 nếu thấy việc giải của nhóm 2 gặp khó khăn. GV có thể đặt câu hỏi gợi ý:
Câu a.
Câu hỏi gợi ý 1: Càng lặn xuống sâu áp suất của nước tác dụng vào phổi thay đổi thế nào (Tăng, giảm hay giữ nguyên)?
Câu hỏi gợi ý 2: Để áp suất trong phổi cân bằng với áp suất môi trường khi lặn xuống sâu thì thể tích của phổi phải thay đổi ra sao (Tăng, giảm hay giữ nguyên)? Sự thay đổi đó có gây nguy hiểm cho người thợ lặn không?
Câu b.
Câu hỏi gợi ý 1: Khi bơi lên mặt nước áp suất của phổi người thợ lăn thay đổi thế nào (Tăng, giảm hay giữ nguyên)? Khi áp suất thay đổi làm ảnh hưởng đến thể tích của phổi ra sao?
Câu hỏi gợi ý 2: Khi bơi lên đột ngột thì thể tích của phổi người thợ lặn thay đổi ra sao(Tăng, giảm hay giữ
- Nhóm 2 tiến hành
thảo luận theo
nhóm về cách giải - Sau khi thảo luận đi đến thống nhất, thư kí ghi lại nội dung đã thống nhất và cử người trình bày nội dung trước lớp.
- Các nhóm: 1,3,4 lắng nghe, phản biện.
- Nhóm 2 trả lời các câu hỏi phản biện.
a) Khi người thợ lặn nín thở lặn xuống càng sâu dưới nước, áp suất tác dụng lên cơ thể càng lớn. Để cân bằng với áp suất bên ngoài, áp suất khí bên trong phổi cũng phải tăng theo để cân bằng với áp suất môi trường bên ngoài. Khi đó, thể tích khí trong phổi phải giảm nên sẽ gây nguy hiểm cho người thợ lặn.
b) Khi người thợ lặn bơi lên mặt nước, áp suất chất lỏng tác dụng lên cơ thể người sẽ giảm. Để cân bằng với áp suất môi trường bên ngoài, áp suất khí bên trong phổi sẽ giảm đi. Khi đó, thể tích khí trong phổi sẽ tăng. Nếu người thợ lặn bơi lên quá nhanh, sự chênh lệch áp suất diễn ra trong khoảng thời gian ngắn, khi đó khí trong phổi sẽ giãn nở quá nhanh gây nguy hiểm cho người thợ lặn.
Khắc phục: Khi bơi lên mặt nước, người thợ lặn phải bơi thật chậm để khí trong phổi giãn nở từ từ không gây nguy hiểm cho mình.
44
nguyên)? Sự thay đổi như thế gây ảnh hưởng gì đến phổi?
Câu hỏi gợi ý 3: Để hạn chế sự thay đổi đột ngột của thể tích của phổi thì người thợ lặn phải bơi lên thế nào (nhanh hay chậm)? GV yêu cầu nhóm 2 lên trình bày sản phẩm của nhóm.
GV lắng nghe, quan sát sự trình bày của nhóm 2 và trả lời các câu hỏi phản biện của các nhóm 1,3,4
GV: Nhận xét, chỉnh sửa, bổ sung câu trả lời của HS nếu thấy cần thiết sau đó thống nhất câu trả lời.
Bài 3: Trong công việc chế tạo bóng đèn sợi đốt, khi nạp khí trơ (ví dụ như khí Halogen) vào bóng đèn sợi đốt, người ta phải nạp khí dưới áp suất thấp.
a) Em hãy giải thích tại sao khi chế tạo bóng đèn sợi đốt người ta nạp khí vào trong bóng đèn phải có áp suất thấp?
b) Một bóng đèn khi cháy sáng, áp suất tối đa mà vỏ bóng chịu đựng được là
1atm, nhiệt độ khí trơ bên trong bóng đèn khi đó là 2270C. Khi chưa sáng, nhiệt độ
bên trong bóng đèn là 270C. Để bóng đèn không bị vở khi chế tạo bóng đèn người
ta chỉ được bơm khí trơ vào bóng đèn này với áp suất tối đa bằng bao nhiêu?
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung cơ bản
Trong quá trình nhóm 3 thảo luận. GV quan sát hộ trợ nhóm 3 nếu thấy việc giải của nhóm 3 gặp khó khăn. GV có thể đặt câu hỏi gợi ý:
Câu a.
Câu hỏi gợi ý 1: Khi sợi đốt cháy sáng thì trong bóng đèn có sự chuyển hóa năng lượng như thế nào?
Câu hỏi gợi ý 2: Khi có sự
- Nhóm 3 tiến hành thảo luận theo nhóm về cách giải
- Sau khi thảo luận đi đến thống nhất, thư kí ghi lại nội dung đã thống nhất và cử người trình bày nội dung trước lớp.
- Các nhóm: 1,2,4 lắng nghe, phản
a) Khi bóng đèn cháy sáng, điện năng sẽ chuyển hóa thành nhiệt năng làm nhiệt độ khí bên trong bóng đèn ngày càng tăng. Thể tích bóng đèn có thể xem là không thay đổi khi nhiệt độ tăng. Theo định luật Sac-lơ về quá trình đẳng tích, nhiệt độ khí trong đèn tăng dẫn đến áp suất trong bóng đèn tăng đến một giá trị nào đó, lực
45
chuyển hóa năng lượng thì nhiệt độ khối khí thay đổi thế nào (tăng lên hay hạ xuống)? Khi nhiệt độ khối khí thay đổi thì áp suất của khối khí thay đổi thế nào (Tăng lên hay hạ xuống)?
Câu hỏi gợi ý 3:Áp suất trong bóng đèn có thay đổi mãi không? Nếu không thì thay đổi đến khi nào sẽ dừng lại?
GV yêu cầu nhóm 3 lên trình bày sản phẩm của nhóm.
GV lắng nghe, quan sát sự trình bày của nhóm 3 và trả lời các câu hỏi phản biện của các nhóm 1,2,4
GV: Nhận xét, chỉnh sửa, bổ sung câu trả lời của HS nếu thấy cần thiết sau đó thống nhất câu trả lời.
biện.
- Nhóm 3 trả lời các câu hỏi phản biện.
tương tác của các phân tử khí vào đèn ngày càng tăng, đèn sẽ dễ bị vỡ. T1 = 27+273=300K p2 = 1atm T2 = 227+273=500K P1 =? Áp dụng định luật Sac- lơ về quá trình đẳng tích, ta có:
Vậy ta bơm khí trơ vào đèn với áp suất tối đa là 0,6atm để khi cháy sáng, đèn không bị vỡ.
Bài 4:“Con số PSI ghi trên lốp xe là chỉ số tối đa (maximum): Nghĩa là không bao giờ bơm Xe lên quá con số này. Lốp xe, theo ước tính của nhà sản xuất, chỉ chịu đựng tới mức này là cùng, bơm căng quá, vượt con số này là không an toàn, có thể dẫn tới
nổ lốp.” (Nguồn: https://www.danhgiaxe.com/psi-trong-lop-xe--2880)
Một lốp xe ô tô có thông số được ghi trên lốp như hình. Lốp xe này chứa
không khí được bơm vào lúc sáng sớm ở nhiệt độ 250C. Đồng hồ đo áp suất lốp
chỉ giá trị 2,5 bar. Khi xe chạy nhanh vào lúc giữa trưa, lốp xe nóng lên làm cho
nhiệt độ không khí trong lốp tăng lên tới 500C.
a) Trong bài toán này, lốp xe có bị nổ vào lúc giữa trưa không?
b) Để lốp xe này không bị nổ vào lúc giữa trưa, ta chỉ được phép bơm lốp này vào buổi sáng với áp suất tối đa là bao nhiêu?
46
Trong quá trình nhóm 4 thảo luận. GV quan sát hộ trợ nhóm 4 nếu thấy việc giải của nhóm 4 gặp khó khăn. GV có thể đặt câu hỏi gợi ý:
Câu a.
Câu hỏi gợi ý 1: Để biết lốp xe có bị nổ hay không ta cần có những cách so sánh nào?(so sánh áp suất khí trong bánh xe với áp suất lớn nhất ghi trên lốp xe hoặc so sánh nhiệt độ bài toán cho với nhiệt độ tối đa mà bánh xe chịu đựng được)
Câu hỏi gợi ý 2: Ta áp dụng định luật nào để tìm áp suất và nhiệt độ đó?
Câu b)
Câu hỏi gợi ý
Để lốp xe không bị nổ về ban trưa nghĩa là nhiệt độ và áp suất khối khí khi đó bằng bào nhiêu?
GV yêu cầu nhóm 4 lên trình bày sản phẩm của nhóm.
GV lắng nghe, quan sát sự trình bày của nhóm 4 và trả lời các câu hỏi
- Nhóm 4 tiến hành thảo luận theo nhóm về cách giải - Sau khi thảo luận đi đến thống nhất, thư kí ghi lại nội dung đã thống nhất và cử người trình bày nội dung trước lớp. - Các nhóm: 1,2,3 lắng nghe, phản biện. - Nhóm 4 trả lời các câu hỏi phản biện.
Câu trả lời mong đợi từ HS:
a) Cách 1:
Áp dụng định luật Sac-lơ về quá trình đẳng tích, ta có:
p2 = 271kPa<350kPa Như vậy, lốp xe không bị nổ. Cách 2:
Đổi đơn vị: 350 kPa = 3,5 bar.
Gọi T2 là nhiệt độ tối đa mà bánh xe có thể chịu được.
Áp dụng định luật Sac-lơ về quá trình đẳng tích, ta có:
2 = 417,2 - 273 =144,20C > 500C
Vậy bánh xe không bị nổ vào lúc giữa trưa.
b)
47
phản biện của các nhóm 1,2,3
GV: Nhận xét, chỉnh sửa, bổ sung câu trả lời của HS nếu thấy cần thiết sau đó thống nhất
câu trả lời. Vậy ta chỉ được bơm bánh xe
áp suất tối đa là 3,23 bar để bánh xe không bị nổ.
Dặn dò, rút kinh nghiệm sau tiết học (2 phút)