Chương 2. TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “CƠ HỌC CHẤT LƯU”
2.4. Tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Chất khí” dựa trên mối liên hệ giữa Vật lí, Kĩ thuật và Đời sống
2.4.3. Tiến trình dạy học một số kiến thức cụ thể trong và chương “Chất khí” dựa trên mối liên hệ giữa Vật lí, Kĩ thuật và Đời sống
Trên cơ sở tiến trình tổ chức hoạt động dạy học khai thác và vận dụng mối liên hệ giữa Vật lí, kĩ thuật và đời sống như đã đề xuất chúng tôi đã thiết kế hoạt dộng dạy học cho một số bài trong chương “ Cơ học chất lưu”
Do thời gian và khuôn khổ của luận văn không cho phép nên chúng tôi chỉ trình bày tiến trình dạy học của bài 44 “Thuyết động học phân tử chất khí – Cấu tạo chất” và bài 46 “Định luật Sác-lơ – Nhiệt độ tuyệt đối”. Trong đó bài 44 “Thuyết động học phân tử chất khí – Cấu tạo chất” được trình bày ở phần phụ lục.
BÀI 46: ĐỊNH LUẬT SÁC-LƠ - NHIỆT ĐỘ TUYỆT ĐỐI I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức cơ bản:
- Định nghĩa được quá trình đẳng tích.
- Mô tả được thí nghiệm về định luật Sác-lơ.
- Phát biểu được nội dung, viết được biểu thức và phạm vi áp dụng của định luật.
2. Kỹ năng:
- Quan sát và theo dõi thí nghiệm, rút ra nhận xét.
- Giải thích được một số hiện tượng có liên quan đến đời sống và kĩ thuật.
- Vận dụng công thức để tính toán được một số bài tập.
3. Thái độ:
- Có thái độ khách quan khi theo dõi thí nghiệm . - Sôi nổi, hào hứng trong giờ học.
- Liên hệ kiến thức vật lí với thực tiễn cuộc sống, tích cực tìm hiểu, sáng tạo.
II. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC 1. Phương pháp:
- PP đọc sách.
- PP hợp tác.
- PP diễn giải.
- PP đàm thoại mở, phát vấn.
2. Phương tiện:
- Giáo án, sách giáo khoa, sách bài tập vật lí nâng cao, sách danh cho giáo viên.
- Hệ thống bài tập thực tế củng cố bài học.
- Có thể sử dụng các sile, hình ảnh, video thực tế để phục vụ cho bài học.
III. NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH LÊN LỚP 1. Kiểm tra bài cũ: (4p)
- Phát biểu định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt và điều kiện áp dụng.
- Hãy vẽ đường đẳng nhiệt trên hệ trục (p, V).
- Như thế nào là quá trình đẳng nhiệt.
2. Giới thiệu bài mới:
Tại sao khi để xe đạp ngoài trời nắng thì xe bị nổ lốp hoặc khi đặt 1 quả bong bóng ngoài trời nắng thì quả bong bóng sẽ bị nổ?
Vậy hiện tượng vật lí và định luật vật lí nào liên quan? bài trước ta đã tìm hiểu sự phụ thuộc của áp suất vào thể tích của một lượng khí khi nhiệt độ không đổi. Bây giờ nếu ta giữ thể tích không đổi thì áp suất sẽ quan hệ với nhiệt độ như thế nào ? Chúng ta sẽ đi nghiên cứu nội dung bài học hôm nay.
Dạy bài mới:
Nội dung lưu bảng Hoạt động của GV Hoạt động của HS Hoạt động 1(13 phút): Tìm hiểu và tiến hành TN
1. Bố trí thí nghiệm.
Gồm có:
- Bình A nhúng vào chậu nước B.
- Điện trở R để làm nóng nước trong chậu.
- 1 cánh quạt để khuấy cho nước nóng đều.
- Nhiệt kế T.
- Ống chứa nước hình chữ U.
2. Thao tác TN 3. Kết quả TN:
Chú ý: h = 1mm ứng với giá trị :
kg gh
p= =1000
∆ ρ /m3=1
0 Pa
?Từ hiện tượng trên. Các em có dự đoán gì về sự thay đổi của áp suất khi nhiệt độ thay đổi?
- Các em hãy đọc SGK trang 226 phần 1 .Và đưa ra phương án TN.
- Nhận xét:
- Giới thiệu bộ TN:
- Xét lượng khí chứa trong bình A có thể tích không đổi. Nhiệt kế T đo nhiệt độ khí trong bình A.
? Bây giờ ta muốn tăng nhiệt độ khối khí thì phải làm gì?
Nhiệt độ tăng thì áp suất ấy cũng tăng.
- HS đọc sách.
- Dùng một bình chứa khối khí, thay đổi nhiệt của khối khí và đo áp suất tương ứng. Đo áp suất bằng áp kế, đo nhiệt độ bằng nhiệt kế.
- Cho dòng điện chạy qua điện trở R, dây nóng lên làm nước nóng và truyền nhiệt vào khối khí trong bình.
- Quạt khuấy làm nhiệt độ trong khối khí nóng đều.
Kiểm tra đúng với dự đoán: Nhiệt độ tỉ lệ thuận với áp suất
t B p =
∆
∆ (1)
- Lắng nghe, chú ý.
- Nếu cho nhiệt độ biến đổi
∆t
(0C) H (mm)
∆p
(Pa) t
p
∆
∆
1
100CC 3636 360360 360360 2200CC 7070 700700 350350 3300CC 104104 10401040 347347 4400CC 138138 13801380 345345
thấy gần đúng tỉ số:
t B p =
∆
∆ (hằng số) (1) - Nếu cho nhiệt độ biến đổi từ 00 đến t0
0
t t t
∆ = − =
- Độ biến thiên áp suất tương ứng là
p p p0
∆ = − . Thay giá trị
∆tvà ∆pvào (1) ta được:
0 0
0
1 B
p p Bt p t
p
= + = + ÷
nước, có tác dụng gì?
- Do không có TN nên yêu cầu HS quan sát bảng số liệu và yêu cầu HS tính tỷ số
t p
∆
∆ và kiểm tra dự đoán.
- Làm nhiều thí nghiệm với các lượng khí khác nhau thì hằng số B khác nhau. Vì vậy B là hằng số đối với lượng khí nhất định.
- Dựa vào nhiều thí nghiệm với phạm vi đo rộng hơn có thể thừa nhận rằng hệ thức (1) đúng với mọi độ biến thiên nhiệt độ Δt khác nhau.
? Nếu cho nhiệt độ biến đổi từ 00C đến t0C thì độ biến thiên nhiệt độ và áp suất xác định thế nào?
khi đó biểu thức (1) được biến đổi như thế nào?
Δt = t – 0 = t (2)
- Độ biến thiên áp suất tương ứng:
Δp = p – p0 (3)
- Trong đó: p và p0 là áp suất của khí lần lượt ở nhiệt độ 00C và t0C.
Thay (2) ,(3) vào (1) Bt
p p− 0 = Hay:
) 1 (
0 0
0 p
p B Bt p
p= + = +
Hoạt động 2(15 phút):Định luật Sác-lơ
4. Định luật Sác-lơ.
Với một lượng khí có thể tích không đổi thì áp suất p phụ thuộc vào nhiệt độ t của khí như sau:
( t)
p
p= 0 1+γ , γ có giá trị như nhau đối với mọi chất khí, mọi nhiệt độ và bằng
273 1 độ-1.
γ gọi là hệ số tăng áp đẳng tích.
- Sở dĩ phải làm như vậy để khi bật đèn, nhiệt độ trong bóng đèn tăng mà thể tích khí trong bóng đèn không đổi theo định luật Sác – Lơ thì áp suất khí cũng tăng lên nhưng không vượt quá áp suất khí quyển nên an toàn cho bóng đèn. Khi đèn
- Nhà vật lí Sac-lơ đã làm thí nghiệm với nhiều chất khí khác nhau và phát hiện ra tỉ số B/p0 mà ông kí hiệu đọc làγ (gama) thì có cùng một giá trị đối với mọi chất khí ở mọi khoảng nhiệt độ.
0
B γ = p
- Yêu cầu HS đọc SGK và nêu định luật.
? Nêu biểu thức định luật sac-lơ?
- Quá trình biến đổi của lượng khí có thể tích không đổi gọi là quá trình đẳng tích.
? Khi chế tạo bóng đèn tròn (bóng điện) người ta phải nạp đủ khí trơ ở nhiệt độ và áp suất thấp vào bóng.
- HS đọc SGK và nêu định luật: Với một lượng khí có thể tích không đổi thì áp suất p phụ thuộc vào nhiệt độ t của khí như sau:
p=p0(1+γt)
- Lắng nghe.
- Trả lời
không tăng và áp suất cũng được giữ ổn định . - Ban đầu khi đổ một ít nước sôi vào trong lon nước giải khát (khoảng 1/3 lon) rồi bịt kín nắp lon lại thì lúc này áp suất bên trong và bên ngoài (áp suất khí quyển) bằng nhau. Khi rưới nhẹ nước lạnh lên lon thì làm cho nhiệt độ của khí trong lon giảm xuống (theo định luật Sác-Lơ thì áp suất khí bên trong lon cũng giảm xuống) trong khi áp suất bên ngoài lon vẫn không đổi. Sự chênh lệch áp suất bên trong và bên ngoài lon sẽ gây ra một áp lực lên thành lon làm cho vỏ lon bị móp vào trong.
Hình 1. Bóng đèn điện - Cho học sinh làm thí nghiệm sau:
+ Cho nước lã tưới nhẹ lên lon nước giải khát đựng nước sôi bịt kín lại + Kết quả: lon bị móp vào trong rồi yêu cầu học sinh hãy giải thích hiện tượng trên.
Hình 2. Thí nghiệm
Hoạt động 3 (6 phút): Tìm hiểu khí lí tưởng và nhiệt độ tuyệt đối 5. Khí lí tưởng
Khí lý tưởng (theo quan điểm vĩ mô) là khí tuân theo đúng hai định luật Bôi-lơ–Ma-ri-ốt và Sac- lơ.
Ở áp suất thấp, có thể
- Nhắc lại mô hình khí lý tưởng theo quan điểm vi mô (ở bài 44).
- Yêu cầu HS đọc SGK tìm hiểu mô hình khí lý tưởng (theo quan điểm vĩ mô).
- Phân tử của những chất khí là những chất điểm, chuyển động hỗn loạn và chỉ tương tác nhau khi va chạm.
- Khí lý tưởng (theo quan điểm vĩ mô) là khí tuân
coi khí thực như là khí lý tưởng.
6. Nhiệt độ tuyệt đối - Nếu: t= − = −γ1 2730C theo p=p0(1+γt) ta sẽ có
0
1 1 0
p p γ
γ
= + − ÷÷=
=> không thể
- Nhịêt giai Kelvin là nhiệt giai trong đó không độ (0 K) tương ứng với nhiệt độ -273oC và khoảng cách nhiệt độ kelvin (1K) bằng khoảng cách 1oC.
- Nhiệt độ đo trong nhịêt giai Kelvin được gọi là nhiệt độ tuyệt đối, ký hiệu T.
Với T = t +273 - Trong nhiệt giai Kelvin, định luật
Sác-lơ được viết như sau:
const T
p= Hay 1 2
1 2
p p T = T
Hình 3. Mô hình chuyển động Brown
? Nếu ở nhiệt độ 1 0
273
t C
= − = −γ thì theo định luật Sac-lơ áp suất sẽ bằng bao nhiêu?
? Nhiệt độ tuyệt đối là gì?
?Vậy định luật Sac-lơ trong nhiệt giai Ken-vin viết lại như thế nào? (gợi ý HS thay t = T) ?
theo đúng hai định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt và Sac- lơ.
- Nhiệt độ trong nhiệt giai Ken-vin còn được gọi là nhiệt độ tuyệt đối.
+ −
= 273
1 273
0
p T p
p T 273
= 0
273 p0
= là một
hằng số.
3. Củng cố kiến thức: (3p)
Sau khi học xong em hãy nêu nội dung, biểu thức của định luật Sác-lơ và phạm vi áp dụng của định luật này ?
4. Ra bài tập về nhà: (4 phút)
4.1 Cho học sinh tìm hiểu nguyên lí hoạt động cở bản của nồi hơi sau khi học xong kiến thức bài Định luật Sác-Lơ
4.2 Một săm xe máy được bơm căng không khí ở nhiệt độ 200C và áp suất 2 atm. Hỏi săm có bị nổ không khi để ngoài nắng nhiệt độ 420C? Coi sự tăng thể tích của săm là không đáng kể và biết săm chỉ chịu được áp suất tối đa là 2,5 atm.
Kết luận chương 2
Chúng tôi đã nghiên cứu đặc điểm Chương “Cơ học chất lưu” và chương
“Chất khí” Vật lí 10 THPT. Đó là cơ sở để xác định mục tiêu dạy học cũng như đối với từng bài cụ thể. Tiếp đó, dựa vào mục tiêu của dạy học vận dụng mối liên hệ Vật lí, kĩ thuật và đời sống để chúng tôi đưa ra các mục tiêu nâng cao theo định hướng nghiên cứu của mình.
Để tổ chức dạy học vận dụng mối liên hệ Vật lí, Kĩ thuật và Đời sống trong chương “Cơ học chất lưu” và chương “Chất khí” một cách có hiệu quả nhất, chúng tôi đã khai thác và chỉ ra được các ứng dụng kĩ thuật, chỉ ra những ứng dụng trong đời sống thực tiễn và giải thích các hiện tượng liên qua đến bài học phát huy tính tích cực học tập đồng thời tăng cường tính thực tiễn của môn học.
Nội dung kiến thức của chương “Cơ học chất lưu”và chương “Chất khí”
phần lớn gắn liền với cuộc sống, cũng được ứng dụng trong thực tiễn, phù hợp với việc tổ chức dạy học vận dụng mối liên hệ Vật lí, Kĩ thuật và Đời sống.
Cuối cùng, chúng tôi nhận thấy: Để việc dạy học Vật lí THPT vận dụng mối liên hệ Vật lí, kĩ thuật và đời sống có hiệu quả cao, trước hết giáo viên phải am hiểu biết về các ứng dụng kĩ thuật liên quan, các hiện tượng và các ứng dụng trong đời sống thực tế. Phải chọn lựa những kiến thức mà học sinh có thể tiếp nhận tốt và có thể ứng dụng vào đời sống thực tế một cách hiệu quả. Ngoài ra trong quá trình tổ chức dạy học cần phải lồng ghép thêm những video thực tế, những thí nghiệm đơn giản giúp các em hứng thú hơn trong học tập, giao những bài tập thực tế về nhà giúp các em có thể ôn tập cũng cố các kiến thức đã học và thường xuyên tổ chức các buổi ngoại khóa thức tế hoặc đi tham quan các nhà máy, xí nghiệp giúp các em có thể trải nghiệm thực tế tăng tính thực tiễn của môn học, tăng cường hiệu quả dạy học.