CHƯƠNG 2. SỬ DỤNG BÀI TẬP CÓ NỘI DUNG THỰC TẾ TRONG DẠY HỌC PHẦN NHIỆT HỌC VẬT LÝ 10 THPT
2.3. Sử dụng bài tập có nội dung thực tế trong dạy học phần Nhiệt học
2.3.2. Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức trong phần Nhiệt học Vật lý 10 THPT
Vận dụng những cơ sở lý luận được trình bày trong chương 1 và chương 2, chúng tôi tiến hành thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức trong phần Nhiệt học Vật lý 10 THPT thể hiện qua ba giáo án nhưng do khuôn khổ của luận văn, nên chúng tôi chỉ trình bày giáo án 2 và 3, còn giáo án 1 chúng tôi trình bày trong phần phụ lục 2.
Giáo án 2: Bài 30. QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH – ĐỊNH LUẬT SÁC-LƠ I. Mục tiêu:
1. Kiến thức:
- Xây dựng được khái niệm về quá trình đẳng tích.
- Xây dựng được biểu thức định luật Sác-lơ.
- Giải thích được sự thay đổi của áp suất theo nhiệt độ trong quá trình đẳng tích bằng thuyết động học phân tử chất khí.
- Nêu được định nghĩa về đường đẳng tích.
- Biểu diễn được đồ thị của đường đẳng tích trong hệ tọa độ p-V, p-T, V-T.
2. Kỹ năng:
- Thu lượm được các thông tin từ việc quan sát các hiện tượng thực tế.
- Lắp ráp, quan sát, đo đạc và xử lý được số liệu của thí nghiệm có trong bài.
- Làm việc theo nhóm, trình bày, báo cáo.
- Giải thích được một số hiện tượng có trong thực tế và giải được các bài tập có liên quan.
3. Thái độ:
- Hợp tác tốt khi thảo luận nhóm.
- Học hỏi, cẩn thận, tỉ mỉ trong khi tiến hành thí nghiệm.
- Tích cực, chủ động, hứng thú trong quá trình học tập.
- Có ý thức vận dụng kiến thức vào thực tiễn cuộc sống.
II. Chuẩn bị:
1. Giáo viên:
- Bộ thí nghiệm nghiên cứu định luật Sác-lơ.
- Một số đoạn phim và hình ảnh có trong thực tế có liên quan.
- Một số bài tập có nội dung thực tế có liên quan.
- Máy chiếu đa chức năng, máy vi tính.
2. Học sinh: Ôn lại các kiến thức về thuyết động học phân tử chất khí, quá trình đẳng nhiệt, định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt.
III. Phương pháp dạy học: Sử dụng phương pháp nêu vấn đề, hoạt động nhóm kết hợp với sử dụng thí nghiệm.
IV. Nội dung ghi bảng dự kiến:
I. Quá trình đẳng tích
Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi là quá trình đẳng tích II. Định luật Sác-lơ
1. Thí nghiệm
a. Dụng cụ thí nghiệm b. Tiến hành thí nghiệm c. Kết quả thí nghiệm
Bảng 2.1. Kết quả thí nghiệm
Trạng thái p
(105Pa)
T (K)
T p
1 2 3 d. Nhận xét:
3 3 2 2 1 1
T p T p T
p ≈ ≈
2. Định luật Sác-lơ
a. Phát biểu: “Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối”.
b. Biểu thức: = T
p hằng số
Trong quá trình đẳng tích, nếu một lượng khí nhất định biến đổi từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 thì:
2 2 1
1
T p T
p =
III. Đường đẳng tích
- Là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo nhiệt độ khi thể tích không đổi gọi là đường đẳng tích.
- Trong hệ tọa độ (p,T) đường đẳng tích có dạng là một đường thẳng, kéo dài đi qua gốc tọa độ.
V. Tiến trình tổ chức dạy học:
1. Ổn định lớp, kiểm tra sĩ số: (2 phút) 2. Kiểm tra bài cũ: (5 phút)
Câu 1. Phát biểu và viết biểu thức định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt.
Câu 2. Khi rót dầu hỏa vào chai qua một cái phễu (cuống phễu vừa khít với miệng chai). Khi dầu hỏa trong phễu bít kín miệng chai, người ta phải nhấc phễu lên một chút thì dầu hỏa mới chảy xuống được. Hãy giải thích. Để khắc phục tình trạng đó, phễu nên có cấu tạo như thế nào ?
3. Bài mới:
Hoạt động 1: Xây dựng khái niệm quá trình đẳng tích (7 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- GV giới thiệu ví dụ có trong thực tế: Xét quá trình biến đổi trạng thái của lượng khí ở trong xăm xe đạp đã được bơm căng khi xe đặt trong nhà xe và khi xe đang đi trên đường nhựa vào ngày trời nắng.
- Yêu cầu HS nhận xét về các thông số trạng thái của khí trong ví dụ trên ?
- Tiếp nhận vấn đề cần giải quyết.
- HS thảo luận, thực hiện phân tích các dữ kiện để đưa ra nhận xét: Nhiệt
O p
T V1
V2
Đồ thị 2.1: Đường đẳng tích
- GV nhận xét và hướng dẫn HS nêu khái niệm quá trình đẳng tích
- Yêu cầu HS tìm một số ví dụ trong thực tế về quá trình đẳng tích ?
không đổi.
- HS lắng nghe và trình bày - HS có thể đưa ra một số ví dụ:
+ Phần không khí trong chai chất lỏng người ta chừa ra khi đóng chai, khi có sự thay đổi nhiệt độ trong ngày.
+ Khí trong nồi nước đậy kín khi đun nóng.
…
Hoạt động 2: Xây dựng biểu thức định luật Sác-lơ (20 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- GV chiếu video clip 2.1: chiếc xe bị nổ lốp khi đang chạy trên đường vào trời nắng nóng.
- Các em biết vì sao lốp xe bị nổ không ? - GV: Để giúp các em hiểu thêm về vấn đề này, chúng ta cùng nghiên cứu thí nghiệm sau:
- HS quan sát hiện tượng xảy ra
- HS không giải thích được - HS lắng nghe
Bình kín chứa khí, áp kế, nhiệt kế, bình nước, nguồn nhiệt.
- Tiến hành thí nghiệm: Đun nóng bình nước. Yêu cầu HS quan sát sự thay đổi nhiệt độ, áp suất trên nhiệt kế, áp kế và đưa ra nhận xét.
- Từ đó, GV yêu cầu HS dự đoán về sự thay đổi áp suất khi nhiệt độ khí thay đổi ?
- Yêu cầu HS đề xuất phương án thí nghiệm kiểm chứng.
- GV tiến hành thí nghiệm với bình khí có thể tích khác. Yêu cầu HS quan sát sự thay đổi nhiệt độ, áp suất trên nhiệt kế và áp kế - Gọi 2 HS lên bảng đọc các số liệu và yêu cầu cả lớp ghi số liệu vào bảng.
- Gọi 1 HS lên bảng tính thương số p/T - Yêu cầu HS tính toán sai số phép đo. Hãy cho biết các nguyên nhân gây ra sai số ở phép đo trên và nêu nhận xét sai số thu được?
- GV tổng kết và nhận xét lại để khái quát thành định luật.
- Yêu cầu HS phát biểu nội dung và viết biểu thức của định luật Sáclơ.
- HS quan sát để nhận biết
- HS quan sát thí nghiệm, theo dõi số liệu và nhận xét: Khi nhiệt độ tăng, áp suất khí cũng tăng lên.
- HS có thể đưa ra được giả thuyết:
+ Áp suất tăng thì nhiệt độ tăng
+ Áp suất tăng tỉ lệ thuận với nhiệt độ, tức là tỉ số p/T là một hằng số.
- HS đề xuất phương án thí nghiệm:
Sử dụng thí nghiệm trên nhưng thay bình khí có thể tích khác.
- HS quan sát.
- Quan sát và ghi số liệu vào bảng 2.1
- HS lên bảng trình bày
- Tính toán sai số và nhận xét.
4 4 3 3 2
2 1
1
T p T p T
p T
p ≈ ≈ ≈
Trong phạm vi sai số cho phép thì tỉ số
T =
p hằng số
- HS lắng nghe và hình dung vấn đề
- Phát biểu nội dung định luật và viết
- GV giới thiệu: khi một lượng khí biến đổi từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 thì:
2 2 1
1
T p T
p =
- Yêu cầu HS vận dụng thuyết động học phân tử chất khí để giải thích mối liên hệ giữa p và T khi V không đổi ?
- GV thông báo giới hạn áp dụng của định luật Sác-lơ.
- Yêu cầu HS giải thích hiện tượng xảy ra trong phần đặt vấn đề: Xe đang chạy trên đường vào trời nắng nóng thì lốp xe bị nổ.
của một lượng khí xác định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.
T =
p hằng số
- HS tiếp thu và ghi nhớ
- HS thảo luận rồi báo cáo: Khi nhiệt độ tăng, chuyển động nhiệt của các phân tử khí càng mạnh, dẫn đến các phân tử khí va chạm vào thành bình càng nhiều gây nên áp suất trong bình se càng lớn.
- Điều kiện áp dụng:
+ Khí lí tưởng
+ Khối lượng khí không đổi + V = hằng số
- HS thảo luận rồi báo cáo
Hoạt động 3: Tìm hiểu về đường đẳng tích (5 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Yêu cầu HS dựa vào bảng kết quả hãy ve đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của áp suất vào nhiệt độ trong hệ tọa độ (p,T).
- Thông báo: Đường biểu diễn sự phụ thuộc của áp suất vào nhiệt độ khi thể tích không
- HS ve đồ thị.
- HS lắng nghe và tiếp thu O
p
T V1
V2
đổi gọi là đường đẳng tích.
- Yêu cầu HS nhận xét về đặc điểm đường đẳng tích trong hệ toạ độ (p,T) ?
- Nhấn mạnh lại và giải thích tại sao đường đẳng tích không đi qua gốc tọa độ mà lại là đường kéo dài đi qua gốc tọa độ → ý nghĩa thực tiễn.
- Thông báo: Ứng với các thể tích khác nhau của cùng một lượng khí xác định ta có các đường đẳng tích khác nhau tạo thành họ đường đẳng tích mà đường trên ứng vơi thể
tích nhỏ hơn.
- Yêu cầu HS ve các đường đẳng tích trong các hệ tọa độ (p,V), (V,T).
- Đường đẳng tích trong hệ tọa độ (p,T) có dạng là một đường thẳng, kéo dài đi qua gốc tọa độ.
- HS tiếp thu và ghi nhớ
- HS tiếp thu và ghi nhớ
- HS thảo luận rồi trình bày
Hoạt động 4: Củng cố và dặn dò (6 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- GV hệ thống lại các kiến thức cơ bản có trong bài, chỉ ra nội dung trọng tâm.
- Yêu cầu HS giải một số bài tập có nội dung thực tế:
+ Trong y học có phương pháp chữa bệnh gọi là “giác”.
Người ta hút máu độc từ người bệnh
ra bằng cách chích một lỗ nhỏ trên da, sau đó úp chiếc cốc thủy tinh có một mẫu bông tẩm cồn nhỏ đang cháy bên trong lên đó.
Khi lửa trong cốc tắt, máu độc được hút ra từ vết chích nhỏ trên da. Hãy giải thích
- HS tiếp thu và ghi nhớ
- HS thảo luận rồi trình bày
nguyên tắc vật lý của cách làm này.
+ Khi chế tạo bóng đèn điện tròn, người ta phải nạp đủ khí trơ ở nhiệt độ và áp suất thấp vào bóng đèn. Vì sao phải làm như vậy ? - Yêu cầu HS về nhà làm các bài tập 1 đến 8 trong SGK trang 162 và chuẩn bị nội dung bài 31 - Phương trình trạng thái của khí lí tưởng.
- Nhận nhiệm vụ về nhà.
VI. Nhận xét và rút kinh nghiệm
...
...
...
Giáo án 3: Bài 37. CÁC HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG (Tiết 1) I. Mục tiêu:
1. Kiến thức:
- Giải thích được nguyên nhân gây ra hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng.
- Xác định được các đặc điểm về phương, chiều và độ lớn của lực căng bề mặt chất lỏng.
2. Kĩ năng:
- Quan sát và mô tả được hiện tượng căng bề mặt chất lỏng qua các hình ảnh và thí nghiệm thực tế.
- Thực hiện được các thao tác thí nghiệm.
- Làm việc theo nhóm: trình bày, báo cáo.
- Giải thích được một số hiện tượng căng bề mặt trong thực tế.
3. Thái độ:
- Hợp tác tốt khi thảo luận nhóm.
- Học hỏi, cẩn thận, tỉ mỉ trong khi tiến hành thí nghiệm.
- Tích cực, chủ động, hứng thú trong quá trình học tập.
- Có ý thức vận dụng kiến thức vào thực tiễn cuộc sống.
II. Chuẩn bị:
1. Giáo viên:
- Bộ thí nghiệm xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng
- Một số đoạn phim và hình ảnh về hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng có trong thực tế.
- Một số bài tập có nội dung thực tế có liên quan.
- Máy chiếu đa chức năng, máy vi tính.
2. Học sinh:
- Ôn lại các kiến thức về “Lực tương tác phân tử và các trạng thái cấu tạo chất” trong bài 28 SGK.
- Tự chế tạo dụng cụ thí nghiệm ở hình 37.2 SGK theo hướng dẫn của GV.
III. Phương pháp dạy học: Sử dụng phương pháp nêu vấn đề, hoạt động nhóm kết hợp với sử dụng thí nghiệm.
IV. Nội dung ghi bảng dự kiến:
I. Hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng 1. Thí nghiệm
- Bề mặt màng xà phòng bị kéo căng và có xu hướng co lại để giảm diện tích.
- Lực gây ra tác dụng trên gọi là lực căng bề mặt.
2. Lực căng bề mặt
- Điểm đặt: lên đường giới hạn của bề mặt chất lỏng.
- Phương: vuông góc với đoạn đường và tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng.
- Chiều: làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng.
- Độ lớn: f =σ.l
σ (N/m): hệ số căng bề mặt của chất lỏng, phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ chất lỏng.
3. Ứng dụng
- Nhờ lực căng bề mặt nên nước mưa không thể lọt qua các lỗ nhỏ giữa các sợi vải căng trên ô dù, trên mui bạt ô tô...
- Nước trong ống nhỏ giọt chỉ có thể thoát ra khỏi miệng ống khi giọt nước có kích thước đủ lớn (ví dụ: nhỏ thuốc vào mắt khi đau mắt).
- Hòa tan xà phòng vào nước thì nước xà phòng dễ thấm vào các sợi vải khi giặt để làm sạch các sợi vải.
V. Tiến trình tổ chức dạy học:
1. Ổn định lớp, kiểm tra sĩ số: (2 phút) 2. Kiểm tra bài cũ: (5 phút)
Câu 1. Phát biểu và viết công thức nở dài của vật rắn.
Câu 2. Em hãy nêu một vài ví dụ có trong thực tế về sự nở vì nhiệt của vật rắn có hại và cách khắc phục.
3. Bài mới:
Hoạt động 1: Xây dựng tình huống có vấn đề (10 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- GV cho HS xem hình ảnh về bong bóng xà phòng, giọt nước đọng trên lá cây:
- Yêu cầu HS cho nhận xét về hình dạng của bong bóng xà phòng và giọt nước ? Vì sao chúng lại có hình dạng như vậy ?
- GV tiếp tục cho HS quan sát một số video clip có trong thực tế:
- HS quan sát
- HS thảo luận và nhận xét:
Bong bóng xà phòng và giọt nước đều có dạng hình cầu. HS chưa giải thích được lí do tại sao.
- HS quan sát
Video clip 2.3. Con nhện nước Video clip 2.2. Kim khâu nổi trên mặt nước
- Vì sao chiếc kim khâu, con nhện nổi được trên mặt nước ?
- GV đặt vấn đề: tất cả các hiện tượng kể trên đều liên quan tới mặt ngoài chất lỏng: đó là hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng. Tiết hôm nay chúng ta khảo sát hiện tượng này.
- HS: không giải thích được
- HS lắng nghe và hình dung vấn đề nghiên cứu
Hoạt động 2: Nghiên cứu đặc điểm lực căng bề mặt (20 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- GV giới thiệu thí nghiệm: gồm 1 khung dây thép, ở giữa có buộc một sợi chỉ vắt ngang, 1 chậu nước xà phòng. Sau đó lấy khung nhúng xuống chậu nước xà phòng rồi nhấc lên nhẹ
nhàng để tạo thành màng xà phòng trên khung.
- GV điều khiển các nhóm tiến hành thí nghiệm với dụng cụ đã chuẩn bị.
- Theo các em vì sao có hiện tượng này?
- GV yêu cầu HS nêu nhận xét về diện tích màng xà phòng còn lại trên khung và lực mới xuất hiện này có tác dụng như thế nào đối với màng xà phòng.
- Nắm được các bước thực hiện thí nghiệm.
- Các nhóm tiến hành thí nghiệm và nhận thấy màng xà phòng phía trên vỡ, lập tức sợi chỉ căng về phía dưới.
- Các nhóm thảo luận và đưa ra ý kiến nhận xét
- HS: màng xà phòng có xu hướng co lại để giảm diện tích đến mức nhỏ nhất có thể. Lực mới xuất hiện trong hiện tượng này có tác dụng kéo căng bề mặt của chất lỏng để làm giảm diện
- GV nhận xét và kết luận: những lực kéo căng bề mặt chất lỏng (lực mới xuất hiện) gọi là lực căng bề mặt của chất lỏng.
- Vậy lực căng bề mặt của chất lỏng có điểm đặt, phương, chiều như thế nào? Để biết vấn đề này ta nghiên cứu thí nghiệm 2.
- GV giới thiệu thí nghiệm 2: Nhúng một khung dây thép trên đó có buộc một vòng dây chỉ hình dạng bất kì vào nước xà phòng.
Nhấc nhẹ khung dây thép ra để tạo màng xà phòng phủ kín mặt khung dây. Sau đó, chọc thủng màng xà phòng bên trong vòng dây chỉ.
- GV điều khiển các nhóm tiến hành thí nghiệm và nêu nhận xét về hiện tượng.
- GV nhận xét các báo cáo của các nhóm và rút ra kết luận: lực căng bề mặt có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng.
- Từ kết quả thí nghiệm trên hãy cho biết lực căng bề mặt có điểm đặt, phương, chiều như thế nào ?
- Nhận xét câu trả lời của các nhóm và chính xác hóa kiến thức:
tích bề mặt.
- HS ghi nhận kiến thức.
- Nhận thức vấn đề nghiên cứu.
- Nắm được qui trình thực hiện thí nghiệm 2.
-
Các nhóm tiến hành thí nghiệm với dụng cụ đã làm ở nhà.
HS nhận xét: Vòng dây chỉ có hình dạng là một đường tròn.
- HS tiếp thu và ghi nhớ.
- HS thảo luận theo nhóm để trả lời câu hỏi của GV
- HS ghi nhận kiến thức.
- Các nhóm thảo luận và trình bày
- GV điều khiển các nhóm biểu diễn lực căng bề mặt tác dụng lên vòng dây chỉ và thanh thép trong 2 thí nghiệm trên.
- GV giới thiệu: độ lớn của lực căng bề mặt F tác dụng lên một đoạn đường bất kì trên bề mặt chất lỏng có độ dài l thì tỉ lệ với độ dài l đó: F = σ.l
σ (N/m): hệ số căng bề mặt của chất lỏng.
- GV yêu cầu HS đọc bảng 37.1 SGK và trả lời câu hỏi: hệ số căng bề mặt của chất lỏng phụ thuộc vào những yếu tố nào?
- GV yêu cầu HS giải thích các hiện tượng xảy ra trong phần đặt vấn đề.
- GV giới thiệu và hướng dẫn cách xác định hệ số căng bề mặt chất lỏng bằng thí nghiệm.
- HS tiếp thu và ghi nhớ
- HS đọc SGK trả lời: hệ số căng bề mặt chất lỏng phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của chất lỏng (σ giảm khi nhiệt độ tăng) - HS các nhóm thảo luận rồi báo cáo.
- HS quan sát và ghi nhớ.
Hoạt động 3: Củng cố và dặn dò (8 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Hệ thống lại các kiến thức cơ bản có trong bài.
- Hướng dẫn HS nêu một vài ứng dụng của hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng và nêu một số ví dụ có trong thực tế.
- GV nêu một số câu hỏi hay tình huống thực tế gần gũi với HS:
+ Vào những ngày trời mưa, để đi bộ trên đường mà không bị ướt, ta thường dùng ô dù để che. Tại sao nước mưa không lọt qua được các lỗ nhỏ trên ô dù ?
- HS lắng nghe và ghi nhớ
- HS thảo luận rồi báo cáo
- HS thảo luận rồi giải thích