VIII. Cấu trúc của luận văn
2.2.5. Xây dựng tiến trình hƣớng dẫn giải bài tập theo hƣớng phát huy tính
tính tích cực và tự lực của học sinh cho một số giờ thuộc phần chất khí (Vật lý 10 - Nâng cao)
Để góp phần làm sáng tỏ những cơ sở lí luận đã đề ra trong tiến trình hướng dẫn giải bài tập theo hướng phát huy tính tích cực và tự lực của HS,
chúng tôi áp dụng xây dựng 02 tiết hƣớng dẫn giải bài tập theo phân phối chƣơng trình SGK Vật lí 10- Nâng cao.
Tiết 66
BÀI TẬP VỀ CÁC ĐỊNH LUẬT THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI
I. Mục tiêu
1.Kiến thức:
HS cần phải nắm vững đƣợc các định luật B-M, sác-lơ, Gay luy-xắc và phƣơng trình trạng thái khí lí tƣởng.
- HS vận dụng đƣợc các công thức định luật B-M, sác-lơ, Gay luy-xắc và phƣơng trình trạng thái khí lí tƣởng.
- Dùng đúng đơn vị trong các công thức, phƣơng trình.
- Biết vẽ các đƣờng biểu diễn các đẳng quá trình vật lí đã học trên các đồ thị p-V, p-T, V-T.
- Rèn luyện kỹ năng phân tích, tổng hợp.
3.Thái độ:
- Hứng thú trong học tập, tích cực và có thể tự lực thực hiện nhiệm vụ học tập.
II. Chuẩn bị
- Giáo viên:
+ Để có thể phát huy tính tích cực và tự lực của HS, chúng tôi dùng biện pháp đầu tiên là dùng các bài tập mới so với các bài tập có sẵn trong SGK để gây hứng thú, kích thích sự tìm tòi của HS.
+ Trong phần kiểm tra bài cũ, GV đƣa một số bài tập TNKQ (dùng phiếu học tập hoặc trình chiếu trên máy vi tính) cho HS trả lời nhanh. Trong các bài tập TNKQ đó chứa đựng những kiến thức sẽ vận dụng để giải bài tập.
+ Cũng để góp phần phát huy tính tích cực và tự lực của HS, chúng tôi dùng biện pháp thứ hai là ứng dụng công nghệ thông tin ( sử dụng máy vi tính, máy chiếu Projector hoặc máy chiếu camera).
- Học sinh: Ôn tập các công thức đã học, làm các bài tập đƣợc giao về nhà.
Ôn lại kỹ năng vẽ đồ thị, tính toán, giải hệ phƣơng trình.
III. Tiến trình hƣớng dẫn giải bài tập 1. Ổn định lớp. Kiểm tra bài cũ
Sau khi ổn định lớp, chúng tôi trình chiếu 03 BTTN với mục đích khởi động cho giờ giải bài tập vừa kiểm tra bài cũ, vừa làm cơ sở đặt vấn đề vào bài.
Câu 1: Đƣờng nào sau đây không biểu diễn quá trình đẳng nhiệt ? A. B. C. D.
Câu 2 : Gọi là khối lƣợng mol , NA là số A-vô-ga-đrô, m là khối lƣợng của một chất khí nào đó. Biểu thức xác định số phân tử hay nguyên tử chứa trong khối lƣợng m của chất đó là A. N =mNA B. N = NA m C. N = NA m 1 D. N = mNA
Câu 3: Hệ thức nào sau đây không phù hợp với phƣơng trình trạng thái của khí lý tƣởng? A. pV T const B. 1 1 2 2 1 2 p V p V T T C. pV~T D. pT V const
2. Hƣớng dẫn học sinh giải bài tập
Bài 1: Một bọt khí có thể tích tăng gấp đôi khi nổi từ đáy hồ lên mặt nƣớc. Giả sử nhiệt độ đáy hồ và mặt hồ chênh lệch rất ít. Tính độ sâu của hồ. Cho biết áp suất khí quyển là p0 = 750 mmHg.( ĐS: h = 10,2m )
Tiến trình giải bài tập Hoạt động của GV và HS
*Bƣớc 1: Hƣớng dẫn HS tìm hiểu và tóm tắt đề bài: Biết V2 = 2V1 T2 = T1 P0 = 750 mmHg Tìm h = ? + GV dùng biện pháp phát huy tính tích cực, tự lực bằng cách phát phiếu học tập đến từng HS, yêu cầu HS độc lập suy nghĩ, trả lời các câu hỏi: - Từ đề bài cho chúng ta biết cái gì ? Hỏi phải tìm cái gì ? Dùng các kí hiệu, ghi trị số đơn vị, tóm tắt đề bài. + GV gọi một HS lên bảng tóm tắt, O P V O P V O V T O T p
*Bước 2: Hướng dẫn HS phân tích hiện tượng của bài toán để xác lập các mối liên hệ cơ bản:
- Xét khối khí ở trong bọt nƣớc. TTN của khối khí ở đáy hồ(TT1) và ở mặt hồ(TT2) có cùng nhiệt độ => Quá trình biến đổi TTN của khối khí là quá trình đẳng nhiệt.
- Viết các thông số trạng thái: + Ở đáy hồ khí có: Thể tích V1 Áp suất: p1 = p0 + ph ( ph = 1,36 h mmHg : áp suất của nƣớc đối với bọt khí) cho các HS khác nhận xét bổ sung. + GV kết luận hoàn thành bƣớc 1. + GV dùng biện pháp phát huy tính tích cực bằng cách chia học sinh trong lớp thành các nhóm (hai bàn quay vào nhau), cử nhóm trƣởng và hƣớng dẫn HS cách làm việc theo nhóm. Yêu cầu nhóm trƣởng phân công nhiệm vụ cho các thành viên tập trung suy nghĩ độc lập phân tích hiện tƣợng vật lí trong bài toán. Sau đó thảo luận thống nhất ý kiến.
+ GV quan sát các nhóm, nhắc nhở những HS thiếu ý thức. Khi HS gặp khó khăn sẽ đƣa ra những câu hỏi định hƣớng sau:
- Quá trình biến đổi TTN của khí trong bọt khí là quá trình gì ?
- Hãy xác định thông số TT ở đáy hồ và mặt hồ, cần xác định ở vị trí nào nữa không ?
- Ở đáy hồ, áp suất trong bọt khí cân bằng với những áp suất nào ? Viết biểu thức của p1 ?(có thể gợi ý cách tính ph nếu HS quên).
=> p1 = p0 + 1,36 h (1) + Ở mặt hồ khí có: Thể tích : V2 = 2V1 Áp suất: p2 = p0 (2) - Áp dụng định luật B- M ta có : P1.V1 = p2.V2 (3)
* Bước 3:Hướng dẫn HS lập kế hoạch giải (sơ đồ giải toán), tính toán:
- Kết quả: h = 1,36.p0 - Thay số: h = 10,2 m định luật B- M, viết đƣợc (1). + GV tiếp tục gợi ý HS tìm ra (2) và viết đƣợc định luật B- M (3).
+ Nếu HS chƣa hiểu hiện tƣợng vật lí, GV sử dụng biện pháp phát huy tính tích cực bằng cách dùng máy chiếu mô phỏng hiện tƣợng vật lí của bài toán và tiếp tục gợi mở cho HS. + Sau khi các nhóm thảo luận xong, GV cho nhóm trƣởng của một nhóm lên bảng (hoặc đứng tại chỗ) trình bày. Sau đó cho các nhóm nhận xét. GV kết luận bƣớc 2 và giao nhiệm vụ bƣớc 3.
+ GV cho HS các nhóm thảo luận lập kế hoạch giải: đƣa ra sơ đồ giải toán liên hệ (1), (2), (3), cách giải phƣơng trình.
+ GV yêu cầu HS trong mỗi nhóm độc lập giải các phƣơng trình với các đại lƣợng đã đƣợc kí hiệu bằng chữ sau đó mới đƣợc thay số.
+ GV cho HS các nhóm thảo luận thống nhất kết quả.
+ HS thảo luận kết quả.
* Bước 4: Hướng dẫn HS nhận xét kết
quả:
- Trong thực tế nhiệt độ ở đáy hồ và mặt hồ chênh lệch nhau nên kết quả độ sâu của hồ trong thực tế có khác chút ít.
+ GV gọi nhóm trƣởng (một nhóm khác) lên trình bày và các nhóm còn lại nhận xét. Sau cùng GV kết luận hoàn thành bƣớc 3.
+ GV cho HS làm việc cá nhân. GV cho HS trả lời câu hỏi: em hãy nhận xét về giá trị thực tế của kết quả? + GV cho các cá nhân nêu nhận xét của mình, sau đó thống nhất và kết luận.
+ GV thực hiện biện pháp phát huy tính tích cực bằng cách khen thƣởng (cho điểm) cả nhóm hoặc những cá nhân hoàn thành tốt nhiệm vụ.
Bài 2: Một chai chứa không khí đƣợc nút kín bằng một nút có trọng lƣợng
không đáng kể, tiết diện 2,5cm2. Hỏi phải đun nóng không khí trong chai lên tới nhiệt độ tối thiểu bằng bao nhiêu để nút bật ra ? Biết lực ma sát giữa nút và chai có độ lớn là 12 N, áp suất ban đầu của không khí trong chai bằng áp suất khí quyển và bằng 9,8.104 Pa, nhiệt độ ban đầu của không khí trong chai là 230C.
Tiến trình giải bài tập Hoạt động của GV và HS
*Bƣớc 1: Hƣớng dẫn HS tìm hiểu và tóm tắt đề bài:
+ GV yêu cầu HS hoạt động cá nhân. (GV phát phiếu ghi bài tập cho HS) + GV yêu cầu HS trả lời các câu hỏi:
Biết S = 2,5 cm2 = 2,5.10-4 m2 Fms = 12N t1 = 230C => T1 = 300K p1 = p0 = 9,8.104 Pa Tìm T2 = ? (t2 = ?)
*Bước 2: Hướng dẫn HS phân tích hiện tượng của bài toán để xác lập các mối liên hệ cơ bản:
- Xét khối không khí trong chai: Trƣớc khi nút bật ra, thể tích khí trong chai không đổi và quá trình đun nóng là quá trình đẳng tích. 1 2 1 2 p p T T (1)
- Tại thời điểm nút bật ra, áp lực
- Từ đề bài cho chúng ta biết cái gì ? Hỏi phải tìm cái gì ? Dùng các kí hiệu, ghi trị số, đơn vị, đổi đơn vị theo hệ SI, tóm tắt đề bài.
+ GV gọi một HS lên bảng tóm tắt, cho các HS khác nhận xét bổ sung. + GV kết luận hoàn thành bƣớc 1. + GV chia lại nhóm, đổi nhóm trƣởng. Yêu cầu nhóm trƣởng phân công nhiệm vụ cho các thành viên tập trung suy nghĩ độc lập phân tích hiện tƣợng vật lí trong bài toán. Sau đó thảo luận thống nhất ý kiến.
+ GV quan sát các nhóm, theo dõi thái độ HS. Khi HS gặp khó khăn sẽ đƣa ra những câu hỏi định hƣớng sau: - Trƣớc khi nút bật ra, thể tích khí trong chai có thay đổi không ? Đó là quá trình biến đổi gì ?
- Viết các thông số TT khi bắt đầu đun và ngay trƣớc lúc nút bật ra ? - Viết hệ thức liên hệ ?
+ HS thảo luận, xác định quá trình đẳng tích, viết đƣợc (1) .
+ GV đặt câu hỏi: điều kiện để nút bật ra ? Lực ma sát đã cho là ma sát
không khí trong chai tác dụng lên nút phải lớn hơn áp lực của khí quyển và lực ma sát: 2 ms 1 p S F p S (2) Do đó: 2 Fms 1 p p S (3)
* Bước 3:Hướng dẫn HS lập kế hoạch giải(sơ đồ giải toán), tính toán:
- Sơ đồ lôgíc: - Kết quả: 1 2 1 1 ms F T T p p S Thay số: T2 = 447 K hoặc t2 = 1740C. loại gì ? + HS thảo luận và xác định đƣợc: nút bật ra khi áp lực của khí tối thiểu bằng tổng áp lực của không khí bên ngoài và lực ma sát nghỉ cực đại. + HS viết đƣợc (2), (3). + Khi các nhóm viết đƣợc các phƣơng trình, GV gọi nhóm trƣởng một nhóm (nhóm khác) lên trình bày, các nhóm còn lại nhận xét. GV kết luận bƣớc 2 và giao nhiệm vụ bƣớc 3. + GV cho HS các nhóm thảo luận lập kế hoạch giải: đƣa ra sơ đồ giải toán, cách giải phƣơng trình.
+ GV yêu cầu HS trong mỗi nhóm độc lập giải các phƣơng trình với các đại lƣợng đã đƣợc kí hiệu bằng chữ sau đó mới đƣợc thay số.
+ GV cho HS các nhóm thảo luận thống nhất kết quả.
+ HS thảo luận kết quả.
+ GV gọi nhóm trƣởng (một nhóm khác) lên trình bày và các nhóm còn lại nhận xét. Sau cùng GV kết luận (1)
* Bước 4: Hướng dẫn HS nhận xét kết quả:
- Tối thiểu phải đun tới 1740C thì nút bật ra.
- Kết quả phù hợp lôgic bài toán. (Trong thực tế phải chú ý tới sự an toàn khi đun nóng chai, lọ, bình kín).
hoàn thành bƣớc 3.
+ GV cho HS làm việc cá nhân. GV cho HS trả lời câu hỏi: em hãy nhận xét về giá trị thực tế của kết quả, khả năng ứng dụng.
+ GV cho các cá nhân nêu nhận xét của mình, sau đó thống nhất và kết luận.
+ GV cho điểm cả nhóm hoặc những cá nhân có lời giải đúng, cách giải hay.
Bài 3: Một mol khí lý tƣởng thực hiện chu trình 1- 2- 3- 4 (H2.8)
Tínháp suất P ở các trạng thái và vẽ đồ thị P- V (P1, P2, P3, P4 ?)
Tiến trình giải bài tập Hoạt động của GV và HS
*Bƣớc 1: Hƣớng dẫn HS tìm hiểu và tóm tắt đề bài:
+ GV yêu cầu HS hoạt động cá nhân.
+ GV yêu cầu HS trả lời các câu hỏi: 2 40 10 1 3 4 V O T 200 400 20 dm3 (H2.8)
Biết T1 = T2 = 400K T3 = T4= 200K V1 = 40 dm3 V3 = 10 dm3.
Tìm P1, P2, P3, P4 ?
*Bước 2: Hướng dẫn HS phân tích hiện tượng của bài toán để xác lập các mối liên hệ cơ bản:
-Vì V tỉ lệ với T =>Các quá trình 4 – 1, 2 – 3 là đẳng áp nên tuân theo định luật Gay luy- xắc :
P1 = P4 (1) P2 = P3 (2) 1 4 1 4 V V T T (3) 2 3 2 3 V V T T (4) - Các quá trình 1 – 2, 3 – 4 là đẳng nhiệt nên tuân theo định luật B -M :
P1V1 = P2V2 (5) P3V3 = P4V4 (6)
- Từ đồ thị gợi ý cho chúng ta biết cái gì ? Hỏi phải tìm cái gì?
+ HS tóm tắt đề bài, vẽ hình vào vở.
+ GV gọi một HS lên bảng tóm tắt, cho các HS khác nhận xét bổ sung. + GV kết luận hoàn thành bƣớc 1. + GV chia lại nhóm và cử nhóm trƣởng mới yêu cầu các thành viên suy nghĩ độc lập phân tích hiện tƣợng vật lí trong bài toán. Sau đó mới thảo luận thống nhất ý kiến. + GV tiếp tục quan sát các nhóm, nhắc nhở các HS thiếu ý thức. Khi HS gặp khó khăn sẽ đƣa ra những câu hỏi định hƣớng sau:
- Các quá trình biến đổi TTN 4 – 1, 2 – 3, 1 – 2, 3 – 4 tuân theo quy luật nào ?
+ HS thảo luận, xác định tuân theo định luật Gay luy- xắc và định luật B -M . + HS viết đƣợc các hệ thức (1), (2), (3), (4), (5), (6). + Khi các nhóm viết đƣợc các phƣơng trình, GV gọi nhóm trƣởng một nhóm (nhóm khác) lên trình
* Bước 3: Hướng dẫn HS lập kế hoạch giải(sơ đồ giải toán), tính toán:
- Sơ đồ giải toán:
- Tính toán : Từ (3): 1 3 1 4 1 4 4 4 1 1 20 2 . dm V T T V V T V T V Từ (4): 3 3 2 3 2 3 3 2 2 20 . dm T T V V T V T V
Thay vào (5), (6) => Giải hệ phƣơng trình ta đƣợc: P1 = P4 = 0.83.105 Pa P2 = P3 = 1,66.105 Pa * Bước 4: Hướng dẫn HS nhận xét kết quả: Kết quả phù hợp giá trị thực tế. bày, các nhóm còn lại nhận xét. GV kết luận bƣớc 2 và giao nhiệm vụ bƣớc 3.
+ GV cho HS các nhóm thảo luận lập kế hoạch giải: đƣa ra sơ đồ giải toán, cách giải phƣơng trình.
+ GV yêu cầu HS trong mỗi nhóm độc lập giải các phƣơng trình với các đại lƣợng đã đƣợc kí hiệu bằng chữ sau đó mới đƣợc thay số.
+ GV cho HS các nhóm thảo luận thống nhất kết quả.
+ HS thảo luận kết quả.
+ GV gọi nhóm trƣởng (một nhóm khác) lên trình bày và các nhóm còn lại nhận xét. Sau cùng GV kết luận hoàn thành bƣớc 3.
+ GV cho HS làm việc cá nhân. GV cho HS trả lời câu hỏi: em hãy nhận xét về giá trị thực tế của kết quả, khả năng ứng dụng.
+ GV cho các cá nhân nêu nhận xét của mình, sau đó thống nhất và kết luận. (3) (4) (5) + (6) V4 V2 P2 P3 P1 P4 (1) + (2)
+ GV căn cứ vào mức độ hoàn thành nhiệm vụ các nhóm để khen thƣởng (cho điểm) cả nhóm hoặc những cá nhân tiêu biểu.
IV. Rút kinh nghiệm. Giao nhiệm vụ về nhà
- GV nhận xét nhanh về giờ chữa bài tập: ý thức tham gia các hoạt động giải bài tập của HS, nhắc lại việc cần thiết thực hiện các bƣớc của tiến trình giải bài tập, lƣu ý các lỗi hay mắc phải, khuyến khích các em sáng tạo khi vận dụng tiến trình giải bài tập cho các loại bài tập khác nhau.
- Nhắc nhở HS ôn lại kiến thức vừa học, làm thêm bài tập ở nhà.