BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN THỊ THU HIỀN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP NHIỆT HỌC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ CHƯƠNG TRÌNH TRUNG HỌC CƠ SỞ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGHỆ AN, NĂM 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH NGUYỄN THỊ THU HIỀN XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP NHIỆT HỌC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ CHƯƠNG TRÌNH TRUNG HỌC CƠ SỞ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MƠN VẬT LÍ MÃ SỐ: 60.14.01.11 NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS.Phạm Thị Phú NGHỆ AN, NĂM 2013 LỜI CẢM ƠN Trước hết tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc Cô giáo PGS.TS Phạm Thị Phú người định hướng đề tài, trực tiếp hướng dẫn tác giả làm đề tài, hoàn thành luận văn Tác giả xin cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại Học Vinh, Phòng đào tạo sau đại học, Khoa Vật lí - Đại Học Vinh tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hồn thành khố học Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường THCS Hồ Hiếu II, Phịng Giáo dục Đào tạo Thị Xã Thái Hoà - Tỉnh Nghệ An tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập thực nghiệm sư phạm đề tài Cuối tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn gia đình người thân động viên, chia sẻ khó khăn tác giả q trình học tập nghiên cứu khoa học Trân trọng ! Tác giả Nguyễn Thị Thu Hiền MỤC LỤC NGUYỄN THỊ THU HIỀN .1 XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP NHIỆT HỌC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ CHƯƠNG TRÌNH TRUNG HỌC CƠ SỞ NGHỆ AN, NĂM 2013 NGUYỄN THỊ THU HIỀN .2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP NHIỆT HỌC BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÍ CHƯƠNG TRÌNH TRUNG HỌC CƠ SỞ NGHỆ AN, NĂM 2013 DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN TT Thuật ngữ Viết tắt Bài tập BT Bài tập vật lí BTVL Bồi dưỡng học sinh giỏi BD HSG Giáo viên GV Hoạt động HĐ Học sinh HS Học sinh giỏi HSG Nhà xuất NXB Sách giáo khoa SGK 10 Trung học sở THCS 11 Thực nghiệm sư phạm TNSP MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài lịch sử vấn đề Mục tiêu nghiệp Giáo dục giai đoạn đào tạo người lao động có phẩm chất, có tri thức, có kĩ năng, sáng tạo thích ứng nhanh với tiến khoa học kĩ thuật nhân loại số cần có người ưu tú, nhân tài lĩnh vực để hoạch định dẫn đường phát triển lĩnh vực Mục tiêu gói gọn mệnh đề: Nâng cao nhân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài Trong giáo dục phổ thông, nhiệm vụ bồi dưỡng nhân tài thể hoạt động phát bồi dưỡng HSG Để hoàn thành mục tiêu Giáo dục giai đoạn dạy học phải coi trọng việc phát bồi dưỡng học sinh có khiếu nói chung có mơn vật lí Ý thức tầm quan trọng theo định Hội Đồng Chính phủ số 198/CD ngày 4/9/1965 Bộ Giáo Dục mở lớp chuyên toán THPT trực thuộc trường đại học, từ đến hệ thống trường chuyên THCS, THPT xây dựng đến cấp huyện đáp ứng phần nhu cầu ham học hỏi, phát triển bồi dưỡng sở trường riêng HS Vì gia đình, xã hội quan tâm tạo điều kiên tốt để em học tập tốt Đối với mơn học Vật lí có nhiều thành tích đáng kể từ danh hiệu HSG tỉnh, HSG quốc gia, khu vực Châu Á Thái Bình Dương, Quốc tế Bên cạnh cịn nhiều hạn chế : Cơng tác tuyển chọn phát học sinh có khiếu khó để bồi dưỡng thành tài lại khó khăn Trên sở thiết nghĩ cần có cơng trình nghiên cứu việc bồi dưỡng HSG HS bắt đầu tiếp cận với mơn Vật Lí THCS tiền đề phát triển tài sau Quá trình BDHSG mơn Vật Lí cấp, để mang lại hiệu đòi hỏi GV phải biết thường xuyên xây dựng BT sử dụng BT Vật Lí cách hợp lí Nên xây dựng sử dụng hệ thống tập BD HSG phục vụ cho công tác BD HSG thiết nghĩ vô cấp thiết Qua phát HS có khiếu, tuyển chọn đội tuyển HSG cấp điều quan trọng góp phần bồi dưỡng tư sáng tạo, khả phát giải vấn đề HS Các BT Vật Lí phần Nhiệt học THCS giúp HS đào sâu suy nghĩ, rèn luyện tính kiên trì cẩn thận, loại tốn phong phú nội dung, chủ đề, phương pháp giải Song toán nhiệt học thường kèm theo lời giải dài nhiều phép tính phức tạp lẽ mà HS giải BT nhiệt học thường tập trung vào phép tính mà ý tới chất Vật Lí tốn, vấn đề Thơng qua q trình bồi dưỡng HS giỏi mơn Vật Lí tìm hiểu qua GV giảng dạy Vật Lí trường phổ thông trường chuyên, nhận thấy: Đã có số tác giả quan tâm nghiên cứu sử dụng BT nhiệt học THPT để BD HSG, song THCS nguồn tài liệu vốn thiếu thốn chương trình lại có nhiều đổi làm GV trường lúng túng chọn nội dung BT phần để BD HSG.Vì địi hỏi nội dung phương pháp BD HSG cần có hoàn thiện thay đổi cho phù hợp Xuất phát từ sở lý luận yêu cầu thực tiễn nói tơi chọn đề tài nghiên cứu “Xây dựng hệ thống tập phần nhiệt học Bồi dưỡng Học sinh giỏi Vật lí chương trình THCS ” Mục đích nghiên cứu Xây dựng sử dụng hệ thống BT nhiệt học nhằm phát triển tư lực sáng tạo HS trình BDHSG Vật Lí trung học sở Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Q trình dạy học BD HSG Vật Lí trường THCS - Dạy học BT Vật Lí 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Phần nhiệt học chương trình THCS - Hệ thống BT nhiệt học BD HSG Vật Lí trường THCS Giả thuyết khoa học - Nếu Xây dựng sử dụng hệ thống BT Nhiệt Học THCS đa dạng chủng loại ( có nội dung giáo khoa, nội dung thực tế, nội dung kỹ thuật ) BDHSG góp phần bồi dưỡng tư duy, lực sáng tạo niềm yêu thích mơn vật lý cho HS THCS Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1 Nghiên cứu sở lí luận BDHSG Vật Lí trường phổ thơng 5.2 Nghiên cứu phương pháp dạy học BT Vật Lí trường THCS 5.3 Phân tích nội dung kiến thức phần Nhiệt học vật lí THCS: Vật Lí Vật Lí 5.4 Tìm hiểu thực tế dạy học BDHSG Vật Lí trường THCS Thị Xã Thái Hoà 5.5 Xây dựng hệ thống BT nhiệt học BDHSG Vật Lí THCS 5.6 Thực nghiệm sư phạm Phương pháp nghiên cứu 6.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận 6.2 Phương pháp điều tra thực nghiệm 6.3 Phương pháp Thực nghiệm 6.4 Phương pháp thống kê tốn học Đóng góp luận văn 7.1 Về mặt lý luận: - Hệ thống sở lí luận BDHSG Vật Lí trường THCS - Đề xuất tiêu chí lựa chọn hệ thống BT BD HSG 7.2 Về mặt thực tiễn: - Xây dựng hệ thống 10 BT luyện tập - nâng cao 10 BT sáng tạo phần Nhiệt Học đa dạng có nội dung giáo khoa, nội dung thực tế, nội dung kỹ thuật để bồi dưỡng HSG Vật Lí THCS - Đề xuất phương án sử dụng hệ thống BT nhiệt học xây dựng để phát bồi dưỡng: học luyện tập giải BT lớp, cách tự học cá nhân, giải BT theo nhóm, lập đề thi tuyển chọn HSG Vật lí THCS - Thiết kế giáo án dạy học sử dụng BT xây dựng để BD HSG - Kết BD đội tuyển HSG Vật lí lớp trường THCS Hoà Hiếu II - Thị xã Thái Hoà gồm có 14 HS đạt giải cấp Thị xã 13 HS, đạt giải cấp tỉnh 02 HS năm học 2012-2013 (Phụ lục 3a, 3b) Cấu trúc luận văn Mở đầu: (04 trang) Nội dung: Gồm chương Chương 1: Cơ sở lí luận thực tiễn sử dụng tập bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí (20 trang) Chương 2: Xây dựng sử dụng hệ thống tập nhiệt học BD HSG Vật lí chương trình THCS (44 trang) Chương 3: Thực nghiệm sư phạm (09 trang) Kết luận (01 trang) Tài liệu tham khảo (01 trang) Phụ lục NỘI DUNG CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN SỬ DỤNG BÀI TẬP BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VẬT LÝ 1.1 Vấn đề bồi dưỡng nhân tài mục tiêu giáo dục nước ta Bồi dưỡng nhân trí thành phần quan trọng mục đích giáo dục nước ta Mục tiêu đào tạo nhân tài nêu lên số điểm sau: - Phát triển phương pháp suy nghĩ trình độ cao phù hợp với khả trí tuệ trẻ - Bồi dưỡng lao động, làm việc sáng tạo - Phát triển kỹ năng, phương pháp thái độ tự học suốt đời - Nâng cao ý thức khát vọng trẻ tự chịu trách nhiệm - Khuyến khích phát triển lương tâm ý thức trách nhiệm đóng góp xã hội - Phát triển phẩm chất lãnh đạo Đảng ta quan niệm “Hiền tài nguyên khí Quốc gia” coi trọng việc bồi dưỡng nhân tài cho đất nước Bộ giáo dục đào tạo có chủ trương cơng tác bồi dưỡng HSG Đó tiếp tục trọng xây dựng hệ thống trường chuyên cách hoàn thiện hơn, khuyến khích tơn vinh HS xuất sắc đạt thành tích cao Vân dụng cách dạy học phân hố vào bồi dưỡng HSG: trường chun xây dựng phân phối chương trình riêng phù hợp với khả tiếp thu HS Các em có khiếu học với chương trình có tốc độ cao HS bình thường….[16] Cịn trường THCS có truyền thống coi trọng cơng tác BD HSG để tham dự kỳ thi HSG cấp huyện, tỉnh cơng tác mũi nhọn Nó có tác dụng thiết thực mạnh mẽ việc bồi dưỡng nâng cao trình độ Câu 1: (5 điểm)Ta xem nhận nhiệt lượng nhiệt độ võ bình chất lỏng bình ln ln Nhiệt lượng cần cung cấp cho bình chất lỏng để đạt tới nhiệt độ t : Q = (m1c1+m2c2)(t-t1) điểm = (0,25 000 + 1 000)(t-t1) 0.5 điểm = 000(t-t1) Từ suy : t = t1 + 0.5 điểm Q Q = 20 + 2000 2000 Thay giá trị Q : 20 000J ;40 000J; 60 000J: hay ta có bảng biến thiên: Q(J) T0C điểm 20 000 30 40 000 40 60 000 50 80 000 60 Ta có đồ thị biểu diễn phụ thuộc nhiệt độ bình chất lỏng vào nhiệt lượng Q mà bình thu vào sau: t0C 50 Hình 40 30 điểm 20 20000 40000 60000 Q(J) Câu 2: (Bài19) (5 điểm) - Lon nước cần làm lạnh nên nhiệt lượng truyền từ lon nước sang viên đá lạnh PL20 - Quá trình làm lạnh chủ yếu hình thưc đối lưu dòng điểm chất lỏng lon nước - Nếu đặt lon nước viên đá lạnh phần nước điểm bị làm lạnh nặng nên di chuyển đối lưu lên - Còn đặt viên đá lên phần nước cốc bị làm lạnh điểm nặng di chuyển xuống dưới, phần nước nóng nhẹ nên di chuyển lên tao thành dòng đối lưu chất lỏng lon điểm nước lon nước bị làm lạnh nhanh Câu ( Bài 20) (5 điểm) - Nếu nước hạ nhiệt độ tới 00C tỏa nhiệt lượng: Q1 = c1m1 (t1 − 0) = 4,2.2.(25 − 0) = 210kJ 0,5 điểm Với m2 = 1kg - Nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá tăng nhiệt độ tới 0oC là: Q2 = c2 m2 (0 − t ) = 2,1.(0 − (−20)) = 42kJ Q1 〉Q2 ⇒ nước đá bị nóng chảy - Nhiệt lượng để nước đá nóng chảy hồn tồn: 0,5 điểm 0,5 điểm Q' = λ m2 = 340.1 = 340kJ Q1 < Q2 + Q2’ ⇒ nước đá chưa nóng chảy hoàn toàn 0,5 điểm Vậy nhiệt độ cân 00C Khối lượng nước đá đông đặc 0,5 điểm my c1 m1 (t − 0) + λ.m y = c2 m2 (0 − t ) ⇒ m y = 0,12kg 0.75điểm PL21 Khối lượng nước đá nóng chảy m x xác định bởi: c1.m1 (t − 0) = c2 m2 (0 − t ) + λ.mx ⇒ mx ≈ 0,5kg Khối lượng nước có bình: mn = m1 + m x ≈ 2,5kg Khối lượng nước đá lại md = m2 − m x = 0,5kg 0,75điểm 0,5 điểm 0,5 điểm Câu ( Bài 15).(5 điểm) - Do bảo tồn lượng, nên xem nhiệt lượng Q cốc nước tỏa môi trường xung quanh khoảng thời gian phút hiệu hai nhiệt lượng điểm - Nhiệt lượng nước tỏa hạ nhiệt từ 1000C xuống 400C là: Q1 = m1c1 (t1 − t ) = 0,2.2400.(100-40) = 28800J điểm - Nhiệt lượng thuỷ tinh thu vào nóng đến 400C là: Q2 = m2 c2 (t − t ) = 0,12.840.(40-20) = 2016J - Do nhiệt lượng tỏa ra: Q = Q1 − Q2 = 26784J điểm điểm - Công suất tỏa nhiệt trung bình cốc nước bằng: N= Q 26784 J = = 89,28J/s T 300 s Phụ lục 2b: GIÁO ÁN Đề thi tuyển chọn HSG vật lí cấp tỉnh Nghệ An , năm 2012 Ý tưởng sư phạm: PL22 điểm Khi chọn đội tuyển HSG cấp Tỉnh tiếp tục bồi dưỡng mức nâng cao thường xuyên rèn cho HS kỹ năng, kỹ xảo để giải BT nhanh xác, từ vận dụng để giải đề thi tuyển chọn HSG cấp Tỉnh , đề thi thử cho đội tuyển chuẩn bị thi mang tính chiến lược cao nhằm mục đích tập dượt, giúp HS làm quen rút kinh nghiệm việc tự giải khó khăn gặp đề thi khó, nhằm kiểm tra, đánh giá khả tiếp thu kiến thức qua trình học em Giúp GV dạy khắc phục nững chỗ hổng em Để điều đạt hiệu cao sử dụng hệ thống đề thi tuyển chọn với mục tiêu sau: Kiến thức: HS phải vận dụng cách linh hoạt kiến thức phần nhiệt học học giải BT với mức độ từ đến nâng cao sáng tạo Kỹ năng: Rèn luyện kỹ đọc hiểu, phân tích, so sánh, tổng hợp kỹ sảo giải BT cách nhanh gọn, xác Rèn kỹ tư mức độ cao Cấu trúc đề thi + Phương trình cân nhiệt ( câu 1, ) + Bài tập chuyển thể ( câu ) + Bài tập thực nghiệm (câu 2) Đề thi: ĐỀ THI TUYỂN CHỌN HSG CẤP TỈNH NĂM 2012 MƠN THI: VẬT LÍ PHẦN NHIỆT HỌC Thời gian: 150 phút (không kể thời gian phát đề) Câu 1(Bài 16) ( điểm) Một xe máy có cơng suất 1,4kW chuyển động với vận tốc 36km/h Khi sử dụng hết lít xăng qng đường dài bao nhiêu? Cho biết hiệu suất động 30%, khối lượng riêng xăng 700kg/m suất tỏa nhiệt xăng 46.106J/kg Câu 2( Bài 23 ): (8 điểm) a Người ta bỏ miếng hợp kim chì kẽm có khối lượng 50g nhiệt độ 136oC vào nhiệt lượng kế chứa 50g nước 14 oC Hỏi có gam chì gam kẽm miếng hợp kim trên? Biết nhiệt độ có cân PL23 nhiệt 18oC muốn cho riêng nhiệt lượng kế nóng thêm lên oC cần 65,1J; nhiệt dung riêng nước, chì kẽm 4190J/(kg.K), 130J/(kg.K) 210J/(kg.K) Bỏ qua trao đổi nhiệt với mơi trường bên ngồi b Hãy thiết kế phương án thí nghiệm nhằm xác định tỉ lệ phần trăm chất có hợp kim với dụng cụ sau : nhiệt kế, cân, Chất lỏng, bình nhiệt lượng kế biết nhiệt dung riêng chất Câu ( Bài 14 ).( điểm) Một nhiệt lượng kế lúc đầu chưa đựng Đổ vào nhiệt lượng kế ca nước nóng thấy nhiệt độ nhiệt lượng kế tăng thêm 50C Sau lại đổ thêm ca nước nóng thấy nhiệt độ nhiệt lượng kế tăng thêm 30C Hỏi đổ thêm vào nhiệt lượng kế lúc ca nước nóng nói nhiệt độ nhiệt lượng kế tăng thêm độ nữa? Hết./ đáp án: Đáp án Điểm Câu 1(Bài 12) (6 điểm) điểm 3 - Khối lượng lít xăng: m = D.V = 700kg/m 0,002m = 1,4kg - Cơng tồn phần động lượng toàn phần xăng cháy tỏa Atp = Q = m.q = 1,4kg.46.106J/kg = 64,4.106J 1,5 điểm - Cơng có ích động cơ: Aci = Atp H = 64,4.106J 30% = 19,32.106J - Thời gian xe máy: t = 1,5 điểm A 19,32.10 J = = 13,8.10 s p 1,4.10 W - Quãng đường xe được: điểm S = v.t = 10m/s.13,8.103s = 138.103s = 138km Câu 2( Bài 18 ) (8 điểm) điểm - Gọi khối lượng chì kẽm mc mk, ta có: mc + mk = 0,05(kg) PL24 (1) - Do nhiệt độ ban đầu hợp kim cao nhiệt độ ban đầu nước o 0,5 điểm o ( 136 C > 14 C ) Nên kim loại hợp kim chì kẽm vật toả nhiệt, nước chất thu nhiệt - Nhiệt lượng chì kẽm toả ra: Q1 = m c cc (136 - 18) = 15340m c 0,5 điểm Q = m k c k (136 - 18) = 24780m k 0,5 điểm - Nước nhiệt lượng kế thu nhiệt lượng là: Q3 = m n c n (18 - 14) = 0,05 × 4190 × = 838(J) 0,5 điểm Q = 65,1× (18 - 14) = 260,4(J) - Phương trình cân nhiệt: Q1 + Q = Q3 + Q ⇒ 15340mc + 24780mk = 1098,4 (2) - Giải hệ phương trình (1) (2) ta có: mc ≈ 0,015kg; mk ≈ 0,035kg Đổi đơn vị gam: mc ≈ 15g; mk ≈ 35g 0,5 điểm 0,5điểm b Dựa vào cách giải ta thấy để xác định tỉ lệ phần trăm chất có hợp kim ta phải xác định khối lượng kim loại Ta thực thí nghiệm sau: điểm - Lấy bình nhiệt lượng kế chứa chất lỏng ( xác định khối 0,5 điểm lượng nhiệt dung riêng bình chất lỏng m 1,c1; m2,c2) Dùng nhiệt kế để đo nhiệt độ ban đầu t10C - Đo nhiệt độ ban đầu hợp kim t30C, dùng cân để cân khối lượng 0,5điểm thỏi hợp kim M - Thả thỏi kim loại vào bình nhiệt lượng kế chứa chất lỏng chờ ổn định ta đo nhiệt độ cuối hệ t 0,5điểm - Thiết lập phương trình cân nhiệt giải tìm khối lượng chất có hợp kim Sau tính tỉ lệ phần trăm chất có hợp kim 0,5điểm Nhiệt lượng tỏa ra: ∑ Q tỏa = c3m3(t3 – t) + c4m4(t4 – t) Nhiệt lượng thu vào ∑Q thu = c1m1(t – t1) + c2m2(t – t2) - Áp dụng phương trình cân nhiệt: PL25 0,5điểm ∑ Q tỏa = ∑ Q 0,5điểm thu c1m1(t – t1) + c2m2(t – t2) = c3m3(t3 – t) + c4m4(t4 – t) Vì m4 = M – m3; t4 = t3 t2 = t1 nên: c1m1(t – t1) + c2m2(t – t2) = c3m3(t3 – t) + c4(M – m3)(t3 – t) (c1m1+ c2m2)(t – t1) = [m3(c3 – c4) + c4M](t3 –t)  ( m1c1 + m2 c )( t − t1 )  − c4 M  Từ suy ra: m3 =  c3 − c  t3 − t  0,5 điểm 0,5 điểm Câu 4.( điểm) - Nhiệt dung q vật nhiệt lượng cần cung cấp để vật nóng lên 1oC, đơn vị (J/kg) điểm - Gọi C nhiệt dung riêng nhiệt lượng kế, C a nhiệt dung riêng ca nước; T nhiệt độ ca nước nóng, T0 nhiệt độ ban đầu 0,5 điểm 0,5 điểm nhiệt lượng kế - Khi đổ ca nước nóng vào nhiệt lượng kế, phương trình cân nhiệt là: 2điểm 5C = C a (T – ( T0 +5)) (1) - Khi đổ thêm ca nước nữa: 3(C + C a ) = C a (T – ( T0 +5 +3)) (2) điểm - Khi đổ thêm ca nước nữa, nhiệt độ tăng thêm ∆ t: ∆ t( C + C a ) = C a (T – ( T0 +5 +3 + ∆ t) - Giải ta có ∆ t = 60C điểm điểm PL26 Phụ lục 2c: GIÁO ÁN BT Nhiệt học (2 tiết ) bồi dưỡng đội tuyển HSG cấp Trường dự thi cấp Thị xã (BT nguyên lí truyền nhiệt) Ý tưởng sư phạm: Đây buổi học tổng tập dượt cho đội tuyển HSG Vật lí cấp Trường chuẩn bị cho kỳ thi HSG cấp Thị xã Do yêu cầu buổi học cao đòi hỏi GV HS phải nỗ lực GV nỗ lực tóm lược tất kiến thức trọng tâm cách tinh gọn, dễ hiểu để triển khai đến HS, HS nỗ lực tiếp nhận kiến thức làm hành trang vững chuẩn bị tham dự kì thi cấp Thị Xã đạt hiệu cao Để đạt điều này, buổi học biên soạn với mục tiêu sau: Mục tiêu : Kiến thức: - Hệ thống hoá kiến thức học - Vận dụng kiến thức học giải BT nâng cao ngun lí truyền nhiệt, giải thích hình thức truyền nhiệt Kĩ năng: - Rèn luyện kĩ sử dung cơng thức, nhận xét, phân tích, tổng hợp, so sánh đánh giá, suy luận Thái độ: - Có thái độ nghiêm túc, trung thực, với niềm yêu thích vật lí - Rèn luyện phong cách làm việc khoa học, kiên trì, độc lập nghiên cứu Chuẩn bị : GV chuẩn bị hệ thống câu hỏi củng cố kiến thức lý thuyết BT trọng tâm, nâng cao phần nhiệt học Tiến trình dạy học Bài : Một thỏi nước đá có khối lượng m=200g –100C.Tính nhiệt lượng cung cấp để thỏi nước đá biến thành hoàn toàn 100 0C.Cho nhiệt dung riêng nước đá,nước là:1800J/kg.K,4200J/kg.K.Nhiệt nóng chảy nước đá 0C 3,4.105J/kg;nhiệt hóa nước 1000C 2,3.106J/kg PL27 Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học sinh -Xác định giai đoạn biến đổi nhiệt độ giai đoạn chuyển thể ? Q1 → Q2 → Q3 Nhiệt lượng cần thiết để 0,2kg nước đá tăng nhiệt độ từ → Q4 -100C đến 00C là: Q1=mc1(t2 – t1) = 0,2.1800.[0 –(-10)] -100C  00C  00C 1000C  1000C = 3600 (J) Nhiệt lượng cần thiết để 0,2kg nước (thể rắn) (rắn) (lỏng) lỏng) hóa (khí) -Xác định cơng thức áp dụng cho đá nóng chảy hồn tồn 00C là: giai đoạn ? Q2=mλ =3,4.105.0,2=6800 (J) -Nhiệt lượng cần tìm: Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho Q=Q1 + Q2 + Q3 + Q4 0,2kg nước tăng nhiệt độ từ 00C đến 1000C là: Q1=mc2(t3 – t2) = 0,2.4200.(100 –0) = 84000(J) Nhiệt lượng cần thiết để 0,2kg nước hóa hồn tồn ở1000C là: Q4=L.m=2,3.106.0,2 = 460000(J) Nhiệt lượng cần tìm: Q = Q1+Q2+Q3+Q4 = 3600+68000+84000+460000 = 615600(J) Hoạt động 2: (Bài 5) : Một cầu nhơm có khối lượng 0,105kg đun nóng tới 1420C thả vào chậu nước nhiệt độ 20 0C Sau thời gian nhiệt độ hệ thống 420C Xem nhiệt lượng trao đổi cho Xác định khối lượng nước? Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học sinh - Biện luận vật thu nhiệt, toả nhiệt - Nhiệt độ ban đầu cầu nhơm q trình trao đổi nhiệt trên? cao nhiệt độ ban đầu nước(142oC > 42oC) Nên theo nguyên lí PL28 truyền nhiệt vật toả nhiệt cầu nhôm, vật thu nhiệt nước - Viết cơng thức tính nhiệt lượng toả ra, - Nhiệt lượng cầu nhôm tỏa thu vào vật? hạ nhiệt từ 1420C xuống 420C - Lập phương trình cân nhiệt? Qtỏa = m1c1( t1 – t2) = 0,105.880.(142-42) =9240J - Giải phương trình để tìm khối lượng nước? - Nhiệt lượng nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 200C đến 420C Q2 = m2.c2 ( t2 – t1) = m2.4200(42 – 20) = 92400m2J Theo phương trình cân nhiệt , ta có: Q1 = Q 9240 = 92400m2 => m2 = 0,1kg Vậy khối lượng nước là: m2 = 0,1kg Hoạt động 3:(Bài 16): Trong bình có chứa m1 = 2kg nước t1 = 25 C Người ta thả vào bình m2 kg nước đá t = − 20 C Hãy tính nhiệt độ chung hỗn hợp có cân nhiệt trường hợp sau đây: m2 = 6kg Cho nhiệt dung riêng nước, nước đá nhiệt nóng chảy nước đá c1 = 4,2kJ / kg.K ; c = 2,1kJ / kg.K , λ = 340kJ / kg Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học sinh - Tính nhiệt lượng Q1 mà nước toả - Nếu nước hạ nhiệt độ tới 00C tỏa hạ nhiệt độ 0oC? nhiệt lượng: - Q1 = c1m1 (t1 − 0) = 4,2.2.(25 − 0) = 210kJ PL29 m2 = 6kg Nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá tăng nhiệt độ tới 0oC là: Q2 = c2 m2 (0 − t ) = 252kJ Tuy nhiên trường hợp nội dung có thay đổi Q1 < Q2 nên Q1 < Q2 ⇒ nước hạ nhiệt độ tới 0oC bắt nước bị làm đông đặc Nên phải tính đầu đơng đặc nhiệt lượng toả nước đến đơng đặc hồn tồn Q1’? - Nếu nước đơng đặc hồn tồn nhiệt lượng tỏa là: - So sánh Q1 + Q1’ Q2 để xem Q'1 = λm1 = 680kJ nước bị đông đặc hoàn toàn chưa? Và xác nhiệt độ cuối hệ? - Lập phương trình cân nhiệt Q1, + Q1 > Q2 : Nước chưa đơng đặc hồn tồn, nhiệt độ cân 0oC - Khối lượng nước đá có bình đó: xác định khối lượng chất md = m2 + m y = 6,12kg lại? - Khối lượng mn = m1 − m y = 1,88kg PL30 nước lại: PL31 PL32 PL33 ... ĐẠI H? ??C VINH NGUYỄN THỊ THU HIỀN XÂY DỰNG H? ?? THỐNG BÀI TẬP NHIỆT H? ??C BỒI DƯỠNG H? ??C SINH GIỎI VẬT LÍ CHƯƠNG TRÌNH TRUNG H? ??C CƠ SỞ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA H? ??C GIÁO DỤC CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG... Quá trình dạy h? ??c BD HSG Vật Lí trường THCS - Dạy h? ??c BT Vật Lí 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Phần nhiệt h? ??c chương trình THCS - H? ?? thống BT nhiệt h? ??c BD HSG Vật Lí trường THCS Giả thuyết khoa h? ??c. .. Tuy nhiên nhiều điểm cần phải điều chỉnh cho phù h? ??p CHƯƠNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG H? ?? THỐNG BÀI TẬP NHIỆT H? ??C BỒI DƯỠNG H? ??C SINH GIỎI VẬT LÍ CHƯƠNG TRÌNH THCS 24 2.1 Vị trí, đặc điểm phần Nhiệt H? ??c